JP5048075B2

JP5048075B2 - ホログラム記録媒体の収縮率測定方法

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Publication number: JP5048075B2
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Inventors: 貴之野本
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Description

本発明は、ホログラム記録媒体（以下、単に記録媒体という）の記録時における体積収縮などの変形、特に、記録媒体表面方向の収縮率を測定する収縮率測定方法及び装置に関する。

従来、ホログラム装置において、記録時には、レーザ光などの干渉性光を２つに分岐し、一方を信号光として空間光変調器により入力データに応じて強度変調して、そして記録媒体に集光すると同時に、他方を参照光として記録媒体に照射して、信号光と参照光を干渉させることにより記録媒体に屈折率などの変化パターンの干渉縞（回折格子）が記録される。記録媒体から記録されたデータを再生するには、記録時参照光と同一の参照光を同一角度で記録媒体に入射することにより、記録媒体の干渉縞に対応する回折光（再生光）が再生され、この再生光を、前記空間光変調器画素数以上の像センサに結像させて再生像を得て、光電変換により再生信号（検出画像）として復調されて出力データが得られる。かかるシステムにおいて、一般的に、情報データを２次元データであるデータページと呼ばれる画像単位にして、データページ画像を空間光変調器に表示して、これにより光を空間変調して信号光を生成する。

ホログラフィックメモリシステムでは、前述の通りデータページが信号光と参照光の干渉縞（回折格子）として記録媒体に記録されていて、再生光はその回折格子からの光の干渉の結果として現れる（ブラッグ回折）。再生参照光を記録媒体に照射したとき、回折格子からの散乱光がうまく同位相で重ね合わされるかどうかを決める条件がブラッグ条件と呼ばれ、記録時の参照光と同一状態（波長、入射角度、波面）の再生参照光を照射すれば、ブラッグ条件が満たされて回折光（再生光）が生成される。しかし、再生参照光の角度や波長を変えてしまうと、ブラッグ条件が満たされなくなり（ブラッグ条件からの乖離）、所望の再生光が生じない。このブラッグ回折の性質を利用して、データページに対して記録時の参照光入射角度をそれぞれ変えることにより、多数のデータページを記録媒体の同じ部位に重ねて記録、（多重記録）しても、各データページに対応する入射角度の再生参照光を用いれば、データページごとに独立して再生することが可能である。

記録媒体の材料としてのフォトポリマには、照射光の強度により重合（光重合）を起こし、平均屈折率の変化や収縮の分布を形成するものがある。記録媒体で積収縮を起こすと干渉縞（回折格子）の間隔が変化するため、データページ再生に必要な再生参照光の入射角度が変化する。すなわち、同一のホログラム装置であっても、記録された記録媒体を時間を変えて再び再生する場合、温度変動などによる記録媒体の収縮膨張により、正しい再生信号を得るためには、再生参照光の入射角度を常に変化させる必要性が出てくる。従って記録媒体の開発においてこの体積収縮をいかに小さくするかが問題となっている。また一方でホログラム装置においても、再生参照光の入射角度制御システムを考える上で、記録媒体の平均屈折率の変化や収縮が問題となる。

以上のようにホログラフィックメモリシステムにおいて、記録時において記録媒体の平均屈折率の変化や収縮などの特性変化が生じると、再生時にブラッグ条件から乖離してしまうため安定なデータページ再生が困難になる。

そこで、従来技術として、記録材料の体積変化に対して再生参照光の記録材料に対する入射角度を微調整しても、さらに再生画像の一部分しか明るい画像が得られない場合に対応して、全画面で劣化のない明るい再生画像を得ることを課題としたホログラム再生装置及びホログラム再生方法が提案されている（特許文献１、参照）。この従来技術においては、再生参照光の入射角度を変化させてブラッグ条件を満足する最も近い状態にしても、１枚の欠陥のない再生画像が得ることができない場合に、再生参照光の記録材料上の位置をその時の入射角度を維持したまま変化させて同一ページの複数の再生画像を取得し、これら画像の良好な部分を画像合成により繋ぎ合わせて１枚の欠陥のない良好な再生画像を得ている。この従来技術では、参照光の角度を変えて記録媒体に入射する機械的機構が必要なため、装置が大規模かつ複雑化してしまう。

さらに、従来技術として、フォトポリマ記録媒体の場合、温度変化によって膨張や収縮、又は屈折率変化などが生じてしまうことによって記録媒体に形成された回折格子の角度変化や格子間隔の変化が生じてしまうので、記録媒体の温度を検出することを課題としたホログラム再生装置及びホログラム再生方法が提案されている（特許文献２、参照）。この従来技術においては、ホログラム記録層に情報を記録するホログラム記録再生媒体の温度検出装置において、ホログラム記録層に所定の入射角度で入射しホログラム記録層を透過した光ビームを受光するフォトディテクタを備え、フォトディテクタで受光される光ビームの位置の変化からホログラム記録再生媒体の温度検出するようにしたものである。

ブラッグ条件からの乖離量は、再生時に参照光の入射角度を変化させて記録媒体から得られる回折光の強度が最大になる入射角と記録時の参照光の入射角の差である。ブラッグ条件からの乖離量はブラッグ角シフトとも呼ばれている（特許文献３、参照）。記録済み記録媒体の特性が変化すると、記録された干渉縞の角度や間隔が変化するため、記録時と同じ入射条件の参照光では充分な回折効率を得られず、逆に言うと最大回折効率を得るためには参照光の入射角度をずらす、すなわちシフトする必要がある。

特許文献３に記載の従来方法では、記録媒体の傾きを変化させてパワーメータをスキャンすることで、体積収縮の前後の信号光と再生光の角度の差（角度変位）を求めるために記録媒体を回転させる回転ステージを用いている。但し、どのくらい回転ステージを動かせばよいかは記録媒体特性に依存するため、平面波を用いたとしても参照光の最適角を検出する精密な機構が必要になり、システムは複雑となる。

一方で信号光に収束光を用いたシステムでは、平面波使用の場合ほど単純には行かず、角度変位を検出するために、上述の特許文献１で示すような更に複雑なシステムが必要となる。

特許文献３に記載の従来方法では微小の厚み変化（厚さ方向の体積収縮）は検出できないという問題があり、また、記録媒体の面方向の体積収縮や、記録媒体内の微小部分の歪みは検出できない。この問題を解決するために、記録媒体の記録時の体積収縮など変形がブラッグ角シフトに関係することを利用した記録媒体変形測定方法が提案されている（特許文献４、参照）。この従来技術においては、記録時の参照光と再生時に最大回折効率の得られる参照光の角度差（いわゆるブラッグ角シフト）を、再生光と物体光との出射角度差にすり替えて、記録媒体厚み変化を算出している（特許文献４の段落（００３８〜００４０）参照）。
特開２００６−８４５２６号公報特開２００６−３４９３６８号公報特開２００２−３２００１号公報特開２００７−１３２８７２号公報

特許文献４記載の方法は物体光と再生光同時に検出して、そのずれ量より体積収縮の変化量を測定する方法であるが、導出式などの記述を見ると実際はブラッグ角シフトを用いており、この方法では記録媒体厚さ方向の変形量を他の変形と独立には測定できず、また記録媒体表面方向の変形量を測定することができないという問題がある。

すなわち、ブラッグ角シフトと物体光と再生光の角度差には重大な違いがあり、前者では平均屈折率の変化の影響を受けてしまうが、後者では平均屈折率変化に無関係である。

ブラッグ角シフトの原因は少なくとも記録媒体の平均屈折率の変化や収縮（厚み方向、表面方向）である。どの要因がブラッグ角シフトに最も大きい影響を与えるかは、システム条件（記録媒体の屈折率など物性や信号光と参照光の入射角度などのパラメータ）に依存するため、一概には言い切れない。逆に、ブラッグ角シフトから記録媒体の何が変化しているかを特定することはできない。

記録媒体特性の変化によるブラッグ角シフトの発生はホログラフィックメモリ再生に重大な影響を与えるので、ブラッグ角シフトが発生しないような記録媒体が必要となる。システム条件のパラメータを個々に測定し、それらを記録媒体評価に生かせればよいが、ブラッグ角シフト量からこれらのパラメータを類推していくような特許文献４記載の方法では、全てのパラメータ一緒にしての評価であり、個々に測定する方法を示唆していない。

特許文献４の段落（００３８〜００４０）の式（１）〜（３）又はL. Dhar, et al, "Temperature-induced changes in photopolymer volume holograms", Applied Physics Letters, September 7, 1998, Volume 73, Issue 10, pp. 1337-1339参照）で示されている式を用いれば、ブラッグ条件からの乖離（ブラッグ角シフト）は収縮率の関数になっているが、同時に平均屈折率の関数にもなっており、両者の影響が分離できず、収縮率のみを測定することが不可能である。

さらに、特許文献４の段落（００１３）にあるとおり、再生光と物体光を同時に撮像し、再生光のずれ角度を検出することは、実際には非常に難しい。なぜならば光スポットは特許文献４の図３のようない矩形の形ではなく、ぼんやりとしているので再生光と物体光の判別が難しいからである。

そこで、本発明の解決しようとする課題には、物体光と記録媒体に記録された干渉縞からの回折光とを多分割検出器を用い検出して、それらの位置の差を用いて、簡便な収縮率測定方法を提供することが一例として挙げられる。

そこで、本発明の収縮率測定方法は、ホログラム記録媒体に物体光を照射する物体光照射ステップと、前記ホログラム記録媒体において該物体光に対して参照光が交差するように前記ホログラム記録媒体に該参照光を照射して干渉縞を形成する参照光照射ステップと、を含む前記ホログラム記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定方法であって、
多分割検出器上の物体光の位置を表す第１位置データを、メモリに記憶する保存ステップと、
前記メモリに記憶された前記第１位置データと前記参照光を前記ホログラム記録媒体の前記干渉縞へ照射して前記干渉縞からの回折光を受光したときの前記多分割検出器上における回折光の位置を表す第２位置データとから該物体光と該回折光の位置ずれ量を求めて、該位置ずれ量をパラメータとする演算式により前記記録媒体の表面方向の収縮率を導出するステップと、を含むことを特徴とする。

さらに、本発明の収縮率測定装置は、ホログラム記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定装置であって、
前記ホログラム記録媒体を着脱自在に保持する保持部と、
前記ホログラム記録媒体の表面に物体光を照射する物体光照射部と、
前記ホログラム記録媒体において該物体光に対して参照光が交差するように前記ホログラム記録媒体の表面に該参照光を照射する参照光照射部と、
前記ホログラム記録媒体に照射された物体光及び前記ホログラム記録媒体における前記物体光と参照光とが交差する部位の干渉縞からの回折光を受光する多分割検出器と、
前記物体光照射部による光照射の実行又は停止並びに前記参照光照射部による光照射の実行又は停止を制御する制御部と、を含み、
前記ホログラム記録媒体に照射された物体光を受光したときの前記多分割検出器上の物体光の位置を表す第１位置データと前記干渉縞からの回折光を受光したときの前記多分割検出器上の回折光の位置を表す第２位置データとに基づいて、前記記録媒体の表面方向の収縮率を導出する生成器を有することを特徴とする。

本発明による実施形態の記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定装置の一構成例を示す模式図である。本発明による実施形態の記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定装置における物体光からの回折光のずれ角度と収縮率の関係を示すグラフである。本発明の実施形態である記録媒体の収縮率測定装置による物体光ビームの光スポットと再生光の光スポットを記録前後における多分割検出器の受光する両光ビームの入射面内の光量変化を示すグラフである。本発明の実施形態である記録媒体の収縮率測定装置による物体光ビームの光スポットと再生光の光スポットを記録前後における２分割検出器の受光素子を示す正面図である。本発明の実施形態である記録媒体の収縮率測定装置による２分割検出器上の位置ずれ量と光量差の関係を示すグラフである。本発明の実施形態である記録媒体の収縮率測定装置による収縮率測定方法を示すフローチャートである。本発明による実施形態の記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定装置の一構成例を示す摸式図である。本発明による実施形態の記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定装置の一構成例を示す模式図である。本発明による実施形態の記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定装置の一構成例を示す模式図である。

符号の説明

１１記録媒体
２０コンントローラ
ＰＤ多分割検出器
ＳＰ保持部
ＬＤレーザ光源
ＢＳビームスプリッタ
ＲＢ参照光ビーム
ＯＢ物体光ビーム
ＳＨ１、ＳＨ２シャッタ
Ｍ１、Ｍ２ミラー
Ｇ干渉縞
ＡｒＣ生成器
ＳＴメモリ
ＣＳ演算部

発明を実施するための形態

以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明による実施形態の記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定装置の一構成例を模式的に示す。

収縮率測定装置は、記録媒体１１を着脱自在に保持する保持部ＳＰを有している。記録媒体１１は光透過材料からなる平行平板形状を有する。レーザ光源ＬＤから出射された光ビームをビームスプリッタＢＳで直進する参照光ビームＲＢと偏向した物体光ビームＯＢの２つに分け、それぞれは物体光照射部及び参照光照射部の光路に導かれる。

物体光照射部では、ビームスプリッタＢＳからの物体光ビームＯＢは、開いたシャッタＳＨ１を通して記録媒体１１へ入射する。物体光ビームＯＢはコンントローラ２０に制御されるシャッタＳＨ１の開閉により光照射の実行と停止を制御される。

一方、参照光照射部では、参照光ビームＲＢが、開いたシャッタＳＨ２を通過してミラーＭ１及びＭ２により反射され、記録媒体１１へ入射させ、媒体内部で物体光ビームＯＢと交差させて干渉せしめ３次元の干渉縞Ｇを記録する。参照光ビームＲＢはコンントローラ２０に制御されるシャッタＳＨ２の開閉により光照射の実行と停止時間を制御される。

このように、収縮率測定装置は、記録媒体１１を着脱自在に保持する保持部ＳＰと、記録媒体１１に物体光ビームＯＢを照射する物体光照射部ＬＤ、ＢＳ、ＳＨ１と、記録媒体１１に該参照光ビームＲＢを照射する参照光照射部ＬＤ、ＢＳ、ＳＨ２、Ｍ１、Ｍ２と、を有し、記録媒体１１において該物体光ビームＯＢに対して参照光ビームＲＢが交差するように構成されている。

さらに、収縮率測定装置は、多分割検出器ＰＤと、シャッタＳＨ１、ＳＨ２に接続されかつ、物体光照射部による光照射の実行又は停止並びに参照光照射部による光照射の実行又は停止を制御する制御部（コンントローラ２０）と、を含む。多分割検出器ＰＤは、記録媒体１１に照射された物体光ビームＯＢ及び記録媒体１１における物体光ビームＯＢと参照光ビームＲＢとが交差する部位の干渉縞からの回折光（再生光ＤＢ（図９））を受光する。図１では、多分割検出器ＰＤは物体光ビームＯＢの延長上に配置され、記録媒体１１を透過した物体光ビームＯＢの光スポットを撮像する。また、多分割検出器ＰＤは、記録済み媒体１１に参照光ビームＲＢが照射されて生成された再生光ＤＢ（図９）の光スポットをも撮像する。多分割検出器ＰＤは、例えば、物体光ビームＯＢを２分割して受光する受光素子からなる２分割検出器でも良い。

またさらに、収縮率測定装置は多分割検出器ＰＤに接続された生成器ＡｒＣを有する。生成器ＡｒＣは、記録媒体１１に照射された物体光ビームＯＢを受光したときの多分割検出器ＰＤ上の物体光ビームＯＢのスポット位置を表す第１位置データと回折光を受光したときの多分割検出器ＰＤ上の回折光のスポット位置を表す第２位置データとに基づいて、物体光及び回折光ＤＢ（再生光）の位置ずれを求め、記録媒体１１の表面方向の収縮率を導出する。

また、生成器ＡｒＣはメモリＳＴと演算部ＣＳとを有する。メモリＳＴは記録媒体１１に照射された物体光ビームＯＢを受光したときの多分割検出器ＰＤによる第１位置データを記憶する。演算部ＣＳは、多分割検出器ＰＤ及びメモリＳＴに接続されかつ干渉縞からの回折光を受光したときの多分割検出器ＰＤによる第２位置データとメモリＳＴに記憶された第１位置データから回折光の位置ずれ量を求め記録媒体１１の表面方向の収縮率を導出する。また、生成器ＡｒＣをコンピュータとして、特定プログラムにより収縮率導出を実現することも可能である。

コンントローラ２０は、レーザ光源ＬＤ、多分割検出器ＰＤ、シャッタＳＨ１、ＳＨ２、生成器ＡｒＣにそれぞれ接続されている。コンントローラ２０はそれぞれ回路のドライバを介して制御などを行う。コンントローラ２０は、各種メモリを搭載したマイクロコンピュータからなり装置全体の同期制御などの制御をなすものであり、操作部（図示せず）からの使用者による操作入力及び現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、使用者に動作状況などを表示する表示部（図示せず）に接続されている。

図１に示すように、物体光照射部及び参照光照射部は、物体光ビームＯＢと参照光ビームＲＢとを記録媒体１１内で交差させるように構成される。物体光照射部及び参照光照射部は、物体光ビームＯＢと参照光ビームＲＢとを記録媒体１１の表面の法線ＮＬに関して対称に照射する。対称な物体光ビームＯＢと参照光ビームＲＢとの干渉により記録された干渉縞Ｇ（回折格子）の方向が媒体表面に対して垂直となるように設定されている。物体光と再生光の検出器上の位置ずれが生じるのは物体光ビームＯＢと参照光ビームＲＢの入射面ＩＰ内であるので、受光部の分割線が当該入射面を交差するように有する２分割検出器などの多分割検出器ＰＤが用いられ得る。

ここで、本発明の収縮率測定システムの概略を主に以下の３つ、（I）記録媒体に物体光及び参照光を照射するための光学系、（II）記録媒体からの回折光（再生光）を受光する多分割検出器、（III）多分割検出器の信号から収縮率を導出する演算装置、に分けて説明する。

（I）光学系
物体光初期設定の後、記録媒体への記録は記録媒体中の照射された物体光と参照光が交差して得られる干渉縞によって行われる（物体光照射光学系及び参照光照射光学系）。物体光及び参照光ともに概ね均一な分布の平面波が用いられる。次に記録された記録媒体に対して参照光のみ照射して（参照光照射光学系）、記録された干渉縞からの回折光（再生光）を得る。このとき参照光と記録媒体は記録時のまま固定した状態でよい。

（II）多分割検出器
記録された干渉縞に参照光を照射して得られる回折光は、理想的には記録時の物体光と一致して同じ方向に生じる。しかしながら記録媒体に収縮（あるいは膨張）が発生すると回折光の方向が変化する。かかる回折光方向変化を位置変化として多分割検出器で検出する。ここで回折光方向変化は平均屈折率の変化に全く依存しない。その理由を詳述する。

結合波理論より再生時における参照光と回折光の関係は、下記（１）式で表わされる。

ここでσ→は回折光の波数ベクトル、ρ→は参照光の波数ベクトル、Ｋ→は干渉縞に依存した格子ベクトル、Δｋ→はブラッグ条件からの乖離を表わすベクトルである。

この（１）式より、記録媒体内での参照光の入射角θと回折光の射出角θ１の関係が、物体光及び参照光の波長λ、平均屈折率ｎ、干渉縞間隔Λ、格子ベクトルの方向φ（干渉縞の格子面の法線方向）を用いて下記（２）式で導かれる。

この（２）式を空気中の参照光の入射角Ψと回折光の射出角Ψ₁の関係にするため、スネルの法則を用いて下記（３）式のようになる。

ここで記録によって収縮が発生した後の干渉縞間隔Λと格子ベクトルの方向φは、記録媒体表面方向の収縮率ＤＸ、記録媒体深さ方向の収縮率ＤＺ、収縮前の干渉縞間隔Λ₀、収縮前の格子ベクトルの方向φ₀を用いて下記（４）式のようになる。

これを先の（３）式に代入すると下記（５）式のような関係が導かれる。

この（５）式より空気中の参照光の入射角Ψと回折光の射出角Ψ₁の関係は、平均屈折率ｎや記録媒体深さ方向の収縮率ＤＺに依存せず、記録媒体表面方向の収縮率ＤＸにのみ依存することがわかる。

以上により、記録媒体表面方向の収縮率ＤＸは下記（６）式のように求められる。

ただし、λは参照光の波長、Ψは参照光の入射角、Ψ₁は回折光の射出角、Λ₀は干渉縞間隔、φ₀は収縮前の格子ベクトルの方向を示す。ここで、波長λ、入射角Ψ、収縮前の干渉縞間隔Λ₀、収縮前の格子ベクトルの方向φ₀は記録時のパラメータにより決まるので、回折光の方向Ψ₁より記録媒体表面方向の収縮率ＤＸを求めることができる。

上記（６）式を物体光と回折光の角度ずれΔΨの関数で表わすと下記（７）式のように求められる。

ここでΨ_Rは記録時における参照光の入射角、Ψ_Sは物体光の入射角である。但し参照光入射角は、前述の通り記録と再生で同じとしているので、Ψ_R＝Ψである。

この（７）式を特定のパラメータ（記録時の参照光及び物体光の入射角度をそれぞれ＋４１度、−４１度とすれば）で計算すると、再生光のずれ角度と収縮率の関係は図２のグラフのようになる。図２から明らかなように０．１度のずれ角度が収縮率０．１％の変化に対応する。

また、検出器上の物体光と回折光の位置ずれΔｘと物体光及び再生光の角度ずれΔΨの関係は、Lを記録媒体から検出器までの距離とし、ΔΨ＜＜１とすれば、ΔΨ＝Δｘ／L、と表せる。従って位置ずれ量と収縮率の関係は下記（８）式のように求められる。

図２のグラフで考えると、記録媒体から検出器までの距離を５７．３ｍｍとすれば、±１度のずれ角は検出器上での±１ｍｍの位置ずれに相当する。従って、１００μｍの位置ずれが、記録媒体の収縮率０．１％の変化を表すことになる。

上記のように物体光と回折光の位置ずれ量より収縮率を求めることができる。そしてこの物体光と回折光の位置ずれ量を検出するために、多分割検出器のみならず、物体光のスポットを２分するように調整された２分割検出器を利用することができる。

図３は、多分割検出器を用いた実施例を、一方で図4は２分割検出器を用いた実施例を示す。

図３に示すように多分割検出器ＰＤが物体光ビームＯＢの光スポットと再生光ＤＢの光スポットを記録前後で撮像するので、多分割検出器ＰＤのそれぞれの受光素子で受光する光量はガウシアン分布になり、物体光のピークを示す受光素子と回折光のピークを示す受光素子を検出する事により、ずれ量Δｘを測定する事ができる。

一方で図４に示すような２分割検出器において、物体光ビームと参照光ビームの入射面ＩＰを交差、例えば直交するように２つの受光部の分割線を配置して、２分割検出器ＰＤの２分割の受光素子のそれぞれから差動アンプＤＡを介し光量差を検出すれば、検出器上の位置ずれ量Δｘと光量差の関係は図５のグラフのようになる。なお、図５では両光ビームのスポットサイズ直径を１０ｍｍとして計算した。以上から、検出器上の位置ずれ量Δｘが分かるので、記録媒体の収縮率を導出できる。

以上のように、記録媒体から多分割検出器までの距離と多分割検出器上の位置変化量から単純に記録媒体の収縮率を計算できる。

（III）演算装置
上記（II）で示した多分割検出器で検出した物体光と回折光の位置ずれ量から収縮率を導出する演算装置であり、物体光と回折光の位置ずれ量をパラメータとする上記（８）式の演算式を実行する。演算装置には例えばプログラミングできるコンピュータのようなものを用いても良い。

さらに、例えば図２及び図５の関係が成り立つので、演算装置なしでも、固定した配線の回路で物体光と回折光の位置ずれ量から収縮率を出力する生成器として収縮率の導出ができる。

−−収縮率測定方法−−
収縮率測定装置による収縮率測定方法は、図６に示すフローチャートのとおりである。

（初期化ステップ）
検査すべき未記録の記録媒体１１を装置の保持部へ装填して、その記録媒体１１の表面に物体光を照射する（ステップＳ１）。

初期化時においては、図７に示すように、後の記録時と同様に記録媒体１１を保持部の機構の上に配置し、コントローラ２０の制御によりシャッタＳＨ２を閉じてシャッタＳＨ１を開けて物体光ビームＯＢのみを記録媒体１１へ入射させる。物体光ビームＯＢが分割検出器ＰＤへ入射し、スポット像を結像する。分割検出器ＰＤは、受光したスポット像を光電変換し、光量に比例した信号（第１位置データ）を出力する。

またこの時、記録時に記録媒体を装填せずに物体光を同じ多分割検出器に照射し、その位置を基準としても測定できる。

記録媒体１１に照射された物体光を多分割検出器が受光したときの多分割検出器上の光スポットの位置を検出し（ステップＳ２）、その結果出力による第１位置データを、メモリに記憶する（ステップＳ３）。

記録媒体の未装填の場合、被測定記録媒体の装填する（ステップＳ４）。

（記録ステップ）
記録媒体１１において該物体光に対して参照光が交差するように記録媒体１１の表面に該参照光を照射して干渉縞を形成する（ステップＳ５）。この後、現像、定着が必要な場合はそれら処理を行う。その後、再度、被測定記録媒体を保持部へ装填する。

記録時においては、図８に示すように、物体光ビームＯＢと参照光ビームＲＢとが記録媒体１１内で交差するように入射するよう記録媒体１１を保持部の機構の上に配置されているので、コントローラ２０の制御によりシャッタＳＨ１、ＳＨ２を開けて物体光ビーム及び参照光ビームを記録媒体１１内部にて交差させ干渉縞Ｇを形成する。

（再生ステップ）
参照光のみを記録媒体１１の干渉縞へ照射し（ステップＳ６）、干渉縞からの回折光を受光したときの多分割検出器上の光スポットの位置を検出する（ステップＳ７）。

再生時においては、図９に示すように、干渉縞Ｇが記録された記録媒体１１を記録時と同様に保持部の機構の上に配置し、コントローラ２０の制御によりシャッタＳＨ１を閉じてシャッタＳＨ２を開けて参照光ビームのみを記録媒体１１の干渉縞Ｇへ入射させる。記録媒体１１内に記録された干渉縞Ｇからの回折光が再生光として分割検出器ＰＤへ入射し、再生像を結像する。分割検出器ＰＤは、受光した再生光を光電変換し、光量に比例した信号（第２位置データ）を出力する。

（演算ステップ）
その後、生成器において、第２位置データとメモリに記憶された第１位置データとから検出器上の光スポットの位置ずれ量を検出して（ステップＳ８）、所定演算式（８）により記録媒体の表面方向の収縮率を導出する（ステップＳ９）。

ここまでは同じシステムにより、未記録媒体の記録再生を行うことを前提に説明を行ってきたが、あらかじめ記録条件（物体光と参照光の記録媒体への入射角度）がわかっていれば、記録済みの記録媒体についても収縮率の測定が可能である。また位置検出には一例として多分割検出器上の物体光と回折光のずれを示したが、より高精度の検出を行うために、物体光に変調信号を導入したパターンマッチングを用いても良い。またもちろん、検出器自体を動かして角度検出を行い、（６）式及び（７）式より収縮率を導出するような方法でも良い。

また、検出にパターンマッチングを用いるような方式では、空間光変調器や複雑な信号処理が必要になるが、より高精度な検出が期待できる。

ホログラフィックメモリだけでなくホログラフィックディスプレイにおいても、その記録媒体の特性を管理することは重要であり、本発明はその収縮率特性を簡便に測定することが可能な収縮率測定システムを提供できる。

Claims

ホログラム記録媒体の表面に物体光を照射する物体光照射ステップと、前記ホログラム記録媒体において該物体光に対して参照光が交差するように前記ホログラム記録媒体の表面に該参照光を照射して干渉縞を形成する参照光照射ステップと、を含む前記ホログラム記録媒体の収縮率を測定する収縮率測定方法であって、
多分割検出器上の物体光の位置を表す第１位置データを、メモリに記憶する保存ステップと、
前記メモリに記憶された前記第１位置データと再生参照光を前記ホログラム記録媒体の前記干渉縞へ照射して前記干渉縞からの回折光を受光したときの前記多分割検出器上の回折光の位置を表す第２位置データとから該物体光と該回折光の位置ずれ量を求めて、該位置ずれ量をパラメータとする演算式により前記ホログラム記録媒体の表面方向の収縮率を導出するステップと、を含むこと、
前記演算式は、前記ホログラム記録媒体の表面方向の収縮率ＤＸが、Ψ_Rを参照光の入射角、Ψ_Sを物体光の入射角、Δｘを前記多分割検出器上の物体光と回折光の位置ずれ量、Ｌを前記ホログラム記録媒体から前記多分割検出器までの距離としたとき、下記（８）式、

を満たす式であることを特徴とする収縮率測定方法。
前記保存ステップは、前記ホログラム記録媒体の表面に物体光を照射するステップと、を含み、前記第１位置データは、前記ホログラム記録媒体に照射され通過した物体光が前記多分割検出器にて受光されたときのデータであることを特徴とする請求項１記載の収縮率測定方法。
前記多分割検出器は前記物体光を２分割して受光する受光素子からなる２分割検出器であることを特徴とする請求項１または２に記載の収縮率測定方法。