JP2008197575A - ホログラム装置およびホログラム記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生に必要な再生信号光のみを遮光手段にて通過させる。
【解決手段】光センサ２６にて撮像した画像データに含まれる基準マークＭ１〜Ｍ４の位置を特定し、これらの位置から再生信号光ＲＳと再生参照光ＲＲの境界位置を特定する。境界位置が特定できると、この境界位置に基づいて目標撮像径Ｄｔを算出する。そして、開口部ＡＰの径が光センサ２６にて撮像したときに目標撮像径Ｄｔとなるように、ドライバ３０ｃにアイリス調整用アクチュエータＡＣ１を駆動させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、ホログラム装置およびホログラム記録装置に関する。

再生に不要な光を除去するための絞りを光学系に設けたホログラム再生装置が提案されている（特許文献１、参照。）。さらに、絞りの周辺に投影された光を光検出器によって検出し、その検出結果に基づいてホログラム記録媒体を移動させるホログラム再生装置が提案されている（特許文献２、参照。）。

後者の構成によれば、本来、絞りを透過すべき光がホログラム記録媒体の位置ずれによって絞りを通過できなかったことや、絞りにて遮断された光がどちらの方向にずれているかを検知することができ、ホログラム記録媒体の絞りに対する相対的な位置ずれを補正することが可能であった。
特開２００５−２９２８０２号公報 特開２００６−１７１５８９号公報

しかしながら、絞りに対するホログラム記録媒体の位置ずれを補正することができても、開口径を調整することができないため、本来、再生に必要な再生信号光を遮断してしまったり、再生に悪影響を与える再生参照光を通過させてしまったりする不具合が生じるという問題があった。
本発明は、再生に必要な再生信号光のみを撮像することができるホログラム装置およびホログラム記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項２にかかる発明は、ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段とを具備する構成としてある。

上記のように構成した請求項２の発明において、ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像することにより、画像データを取得する。そして、当該取得した画像データに基づいて電子データを再生する。上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とから構成される。遮光手段は、上記再生参照光を遮光する非開口部と、上記再生信号光を通過させて上記撮像素子に結像させる開口部（アイリス）とを有している。境界特定手段は、上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する。さらに、開口径調整手段は、特定された境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する。

また、請求項３にかかる発明は、上記境界特定手段は、上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記境界位置を特定する構成としてある。
上記のように構成した請求項３の発明において、まず上記境界特定手段が上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させる。そして、この基準マークの上記画像データにおける結像位置に基づいて境界位置を特定する。

さらに、請求項４にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記再生信号光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させる構成としてある。
上記のように構成した請求項４の発明において、上記境界特定手段が上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるにあたり、上記再生光のうち上記再生信号光のなかに上記基準マークを生成する。

一方、請求項５にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記再生参照光の光路断面における所定位置に上記基準マークを生成させる構成としてある。
上記のように構成した請求項５の発明において、上記境界特定手段が上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるにあたり、上記再生光のうち上記再生参照光のなかに上記基準マークを生成してもよい。

また、請求項６にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体において回折したホログラフィーとして上記基準マークを生成する構成としてある。
上記のように構成した請求項６の発明において、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体に記録された回折格子において回折することによりホログラフィーが生成されるが、このホログラフィーの一部として上記基準マークを生成することができる。

一方、請求項７にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成する構成としてある。
上記のように構成した請求項７の発明において、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体において回折しないことにより、そのまま実体光が生成されるが、この実体光の一部として上記基準マークを生成することができる。

さらに、請求項８にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成するにあたり、上記照明参照光の出力を弱める構成としてある。
上記のように構成した請求項８の発明において、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成する場合、実体光を撮像することとなる。これに対して、上記照明参照光の出力を弱めることにより、過剰の強度の光が上記撮像素子に入射することが防止できる。

また、請求項９にかかる発明では、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段を具備する構成としてある。

上記のように構成した請求項９の発明において、位置調整手段は、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定する。そして、特定した位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する。

以上においては再生時に上記遮光手段の上記開口部の径を調整するものとして本発明を特定したが、再生時に上記遮光手段の上記開口部の径を調整するために必要な上記基準マークを記録時に記録しておくホログラム記録装置においても本発明の技術的思想が具体化できることはいうまでもない。このようなホログラム記録装置の具体的態様として請求項１０にかかる発明は、空間光変調器を介して記録信号光と記録参照光とをホログラム記録媒体に照射して、これらの干渉による干渉パターンを記録するホログラム記録装置において、上記空間光変調器は、上記記録信号光と上記記録参照光との境界位置との相対位置が既知の基準マークを当該記録信号光または当該記録参照光のなかに生成する構成としてある。

さらに、より具体的な構成例として、請求項１にかかる発明は、ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段と、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段とを具備する構成としてある。

以上説明したように請求項１および請求項２の発明によれば、再生に必要な再生信号光のみを撮像することができるホログラム装置を提供することができる。
請求項３にかかる発明によれば、基準マークの位置を利用して境界位置を特定することができる。
請求項４にかかる発明によれば、光学系の収差の少ない位置に基準マークを生成することができ、精度のよい調整を行うことができる。
請求項５にかかる発明によれば、再生信号光の外側に基準マークを生成することにより、再生信号光の全体を電子データの記録に利用でき、記憶容量を大きくすることができる。

請求項６にかかる発明によれば、通常の再生と同じ条件で基準マークを撮像することができる。
請求項７にかかる発明によれば、ホログラムを利用することなく基準マークを生成することができる。
請求項８にかかる発明によれば、光の強度の大きい実体光においても基準マークを精度よく撮像することができる。
請求項９にかかる発明によれば、開口部の径とともに開口部の位置も調整することができ、調整の効果を相乗的なものとすることができる。
請求項１０にかかる発明によれば、開口部の径を調整するために必要な基準マークを記録しておくことができる。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）ホログラム装置の構成：
（２）記録再生処理：
（３）開口調整処理：
（４）変形例：

（１）ホログラム記録再生装置の構成
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。本実施形態においては、電子データの記録と再生が可能なホログラム記録再生装置１００を例にとって説明するが、むろん、本発明は再生専用装置においても実現できるし、他の機能を併せ持つ複合機においても実現することができる。以下、図１と図２を参照してホログラム記録再生装置１００の構成を説明する。図１は、透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の光学系５０の概略構成を示す構成図である。コリニア方式においては、信号光と参照光とが同一光軸上に配置されるのが大きな特徴であり、２光束干渉法等に比べて光学系をコンパクトに構成することができる。ホログラム記録再生装置１００は、光学系５０と制御部３０とを含んで構成される。

光学系５０は、レーザ光源１０と、ＤＭＤ[Digital Micro-mirror Device]１２と、対物レンズ１４と、集光レンズ１８，２２と、遮光板２０と、倍率調整レンズ２４と、光センサ２６と、を含んで構成される。制御部３０は、レーザ光源１０の出力制御を行うドライバ３０ａと、入力された電子データを所定の画像データに符号化してＤＭＤ１２に出力するエンコーダ３０ｂと、光センサ２６で得られる画像データから電子データを複号化するデコーダ３０ｄと、遮光板２０を制御するドライバ３０ｃと、所定の制御プログラムにしたがって各種制御処理を実行するマイコン３０ｆとから構成されている。マイコン３０ｆは図示しないＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭ等を備えており、ＲＯＭから読み出した制御プログラムをＲＡＭに展開しつつＣＰＵが後述する処理に必要な演算を実行する。

レーザ光源１０は、光（電磁波）を増幅して例えば緑色のコヒーレントな光を発生させてＤＭＤ１２に入射させる。このＤＭＤ１２に入射されるレーザ光は、図示しないコリメートレンズ等によってＤＭＤ１２の入射面形状に合わせた平行光とされている。レーザ光源１０としては、固体レーザや液体レーザやガスレーザや半導体レーザ等のレーザ光を発生するものであればよく、様々なものが採用可能である。

ＤＭＤ１２は、ドットマトリクス状に配列された複数のマイクロミラーにより構成されており、マイクロミラーの配向角を個別に制御する。ＤＭＤ１２は、入射された光をマイクロミラー毎に空間的に（本実施形態では２次元的に）変調した記録信号光と、入射された光を空間的に変調しない記録参照光とを生成する。１つの空間光変調器で信号光と参照光とを同時に生成する構成であるため、両者の相対的な位置関係は空間光変調器で決定するため常に一定となる。ここにおける変調とは、例えばＤＭＤ１２に入力された画像データに基づいてマイクロミラー単位でオン／オフ制御を行うことにより、一様なレーザ光を加工することを意味する。すなわち、入射されたレーザ光を後段の対物レンズ１４に反射する方向と、対物レンズ１４に反射しない方向とのいずれかにＤＭＤ１２の各マイクロミラーの配向角を画像データに応じて切り換えることにより、もとのレーザ光を空間的に変調する。そのため、ＤＭＤ１２が空間光変調器を構成する。本実施形態では空間光変調器としてＤＭＤ１２を採用したが、反射型液晶や透過型液晶や磁気光学空間変調器[MOSLM]等を用いることも可能である。

対物レンズ１４はＤＭＤ１２から入射した光をホログラム記録媒体１６の記録層に集光させる。ホログラム記録媒体１６の記録層は光感応性の材料で形成されており、記録時に記録信号光と照明参照光とが干渉して形成される干渉縞の強度分布がホログラム記録媒体１６の屈折率あるいは透過率の変化となって記録される。そして、この屈折率あるいは透過率の変化は回折格子として振舞う。この記録層としては、例えばニオブ酸リチウム単結晶やフォトポリマー等の感光材料を使用することができる。

ホログラム記録媒体１６においては記録時に形成した屈折率あるいは透過率の変化が記録後の光照射や他の環境変動に対しても安定して維持される。再生時には、ホログラム記録媒体１６に照明参照光が入射されると、記録された屈折率あるいは透過率の変化が回折格子として作用して回折光が発生する。ホログラム記録媒体１６は、種々の形状を採用することができ、バルク状のものであってもディスク状のものであってもよい。いずれの形状であっても干渉パターンの結像位置を変えることができ、例えばシフト多重により多量の電子データを記録することができる。また、記録層における結像深度や結像角度を変えることにより、より多くの電子データを多重記録することができる。

集光レンズ１８は、再生時においてホログラム記録媒体１６を通過してきた再生光を集光して平行光線に変換する。集光レンズ２２は、集光レンズ１８にて変換された平行光線を所定の焦点に再度集光させる。遮光板２０は、集光レンズ１８と集光レンズ２２の間の平行光線となる区間に配置されている。遮光板２０は、本発明の遮光手段を構成する。

図３は、遮光板２０を正面から見て示している。同図において、遮光板２０は複数の絞り羽２０ａ，２０ａ・・によって構成されており、これらの傾きをアイリス調整用アクチュエータＡＣ１を駆動させることによって中央に開口部ＡＰの径を所望の大きさに調整することができる。一方、絞り羽２０ａ，２０ａ・・によって遮光される部位が本発明の非開口部に相当する。位置調整用アクチュエータＡＣ２を駆動させることによって光軸方向に直交する面において遮光板２０の位置を調整することが可能となっており、開口部ＡＰの位置を高さ方向（Ｙ）および幅方向（Ｘ）に調整することができる。ドライバ３０ｃは、後述するマイコン３０ｆの調整処理にしたがって上述したアイリス調整用アクチュエータＡＣ１や位置調整用アクチュエータＡＣ２を駆動させ、開口部ＡＰの位置および径を調整する。

倍率調整レンズ２４は、集光レンズ１８，２２から出射されて所定の焦点を越えて再度拡散した光を集光し、光センサ２６の受光面の所定の範囲内に結像させる。すなわち、光学系５０において、倍率調整レンズ２４は、倍率調整レンズ２４に入射される光が受光面の所定の範囲内に収まるように集光するとともに、倍率調整レンズ２４を通過した光の結像面が光センサ２６の受光面となるように配置される。

光センサ２６は、複数の光電素子がドットマトリクス状に配列されたセンサであり、各光電素子に入射した光強度（輝度）に応じて電荷が発生し、当該電荷の量をデジタル化した輝度画像データを生成してデコーダ３０ｂに出力する。より具体的には、電荷の量を所定の閾値を基準として２値化判定して２値化画像データを生成してデコーダ３０ｂに出力する。光センサ２６としては、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを利用することができる。この光センサ２６を構成する複数の光電素子が再生光を撮像する撮像素子を構成する。

（２）記録再生処理
図４は、記録時におけるホログラム記録再生装置１００の主要部の様子を模式的に示している。記録時においては、例えば他の記録媒体から読み取ったり通信媒体を介して取得した電子データがエンコーダ３０ｂに入力される。エンコーダ３０ｂは、例えば２値の電子データを２値（オン／オフ、あるいは明／暗）の２次元画像データに画像変調（エンコード）する。例えば、図５に示すように、電子データの“０”を画像パターンの「オフ」＋「オン」に、電子データの“１”を画像パターンの「オン」＋「オフ」に対応させるように規定し、電子データにおけるビット配列に応じて当該画像パターンを配列させることにより画像データに変調することができる。

図６は、エンコーダ３０ｂが変換した画像データを示している。同図において、電子データに基づく画像データ（実データ領域Ａ１）は略円形とされている。エンコーダ３０ｂは、この実データ領域Ａ１を外形が矩形状の不変データ領域Ａ２の中央部に合成する。実データ領域Ａ１は電子データが反映されてパターンが変化するが、不変データ領域Ａ２は電子データによらない一定の画像データであり、オン／オフ比率が実データ領域Ｄ１と略等しくなるような固定のランダムパターンが設定される。実データ領域Ｄ１と不変データ領域Ｄ２とを合成した画像データは、ＤＭＤ１２に出力される。この画像データの各画素は、ＤＭＤ１２の各マイクロミラーに対応しており、各画素の値（オン／オフ）によってマイクロミラーの配向角が制御される。

すなわち、画像データにおけるオンの画素に対応するマイクロミラーは反射光を対物レンズ１４に入射させ、オフの画素に対応するマイクロミラーは反射光を対物レンズ１４に入射させない。以上のように各マイクロミラーの配向角が制御されたＤＭＤ１２に対してレーザ光源１０からのレーザ光が照射されると、当該レーザ光が上述した画像データに応じて変調させられ、ホログラム記録媒体１６に照射させられる。

図７は、記録時の光学系の様子を詳細に示している。同図に示すようにＤＭＤ１２から実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２からの反射光が対物レンズ１４に入射し、ホログラム記録媒体１６に集光して照射される。ここで、実データ領域Ａ１からの反射光を記録信号光ＷＳと不変データ領域Ａ２からの反射光を記録参照光ＷＲというものとする。記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの光軸は共通線であり、本実施形態の光学系はコリニア方式となっている。記録信号光ＷＳおよび記録参照光ＷＲが集光させられると、干渉が生じ、ホログラム記録媒体１６に干渉パターンが形成されることとなる。これにより記録信号光ＷＳに変調された電子データをホログラム記録媒体１６に干渉パターンとして記録することができる。

以上のような干渉パターンをホログラム記録媒体１６に互いにオーバーラップさせて多重記録していくことにより、大容量の電子データの記録が可能となる。なお、記録参照光ＷＲは記録信号光ＷＳの外側に供給されればよく、記録信号光ＷＳの形状は円形に限定されるものではない。例えば、記録信号光ＷＳを矩形状とすることも可能である。この場合、記録信号光ＷＳを外側から囲む記録参照光ＷＲを矩形枠状とし、遮光板２０も開口部ＡＰの形状が矩形状のものを採用すればよい。

図８は、再生時におけるホログラム記録再生装置１００の主要部の様子を模式的に示している。再生時においては、上述した干渉パターンが多重記録されたホログラム記録媒体１６がセットされており、ホログラム記録媒体１６の読みとりが行われる。まず、エンコーダ３０ｂは、すべてオフの実データ領域Ａ１を作成する。エンコーダ３０ｂは、この実データ領域Ａ１を不変データ領域Ａ２の中央部に合成する。ここにおける不変データ領域Ａ２も記録時と同じ固定のランダムパターンの画像データである。この画像データは、ＤＭＤ１２に出力される。図９は、再生時にＤＭＤ１２に出力される画像データを示している。同図に示すように、実データ領域Ａ１の画素がオフ（暗）状態に設定され、不変データ領域Ａ２の画素は固定のランダムパターンに応じたがオン・オフ（明・暗）状態に設定された画像データがＤＭＤ１２に出力される。上述した画像データによって各マイクロミラーの配向角が制御されたＤＭＤ１２においてレーザ光源１０からのレーザ光が反射されることとなる。

図１０は、再生時の光学系の様子を詳細に示している。同図に示すようにＤＭＤ１２から光軸を共通させた実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２からの反射光が対物レンズ１４に入射し、ホログラム記録媒体１６に集光して照射される。ただし、実データ領域Ａ１に対応するマイクロミラーは対物レンズ１４に反射光を入射させないため、実データ領域Ａ１によって反射させられた光束はホログラム記録媒体１６に到達せず、不変データ領域Ａ２のみによって反射させられた光束のみがホログラム記録媒体１６に到達する。ここで、再生時において不変データ領域Ａ２によって反射させられた光束を照明参照光ＬＲとする。

照明参照光ＬＲがホログラム記録媒体１６に照射されると、ホログラム記録媒体１６を透過した再生光Ｒが生成される。なお、図示しないアクチュエータによって記録時と再生時の光軸が一致するようにホログラム記録媒体１６と光学系の位置が制御されている。図１０ａに示すように照明参照光ＬＲがホログラム記録媒体１６を透過する際には、ホログラム記録媒体１６に記録された干渉パターンを回折格子とした回折が生じ、当該干渉パターンを記録した際の記録信号光ＷＳと同様の回折透過光を再現することができる。この回折透過光を再生信号光ＲＳというものとする。再生信号光ＲＳは、集光レンズ１８にて一旦平行光線に変換され、さらに集光レンズ２２と倍率調整レンズ２４を介して光センサ２６に受光される。光センサ２６は、再生信号光ＲＳの像を示す画像データを生成し、当該画像データを２値化してデコーダ３０ｄに出力する。デコーダ３０ｄは、エンコーダ３０ｂにおける符号化処理と逆の復号化処理を行い、当該画像データを復号した電子データが再生される。

ところで、照明参照光ＬＲがホログラム記録媒体１６を透過する際には、再生信号光ＲＳのみならず、当該再生信号光ＲＳの外側に隣接した光束も生成されることとなる。この光束においては、ホログラム記録媒体１６の干渉パターンによる回折によって生じた回折光成分（以下、再生参照光ＲＲと表記する。）と、照明参照光ＬＲがそのままホログラム記録媒体１６を透過した実体光成分（以下、実体参照光ＳＲと表記する。）が含まれることとなる。なお、実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２の境界位置が再生信号光ＲＳと再生参照光ＲＲ（実体参照光ＳＲ）との境界位置に対応する。この再生参照光ＲＲと実体参照光ＳＲは、電子データの再生に不要である。特に、実体参照光ＳＲは、回折光たる再生信号光ＲＳよりもはるかに光の強度が大きいものとなる。図１０ｂのように、例えば未記録のメディア等の干渉パターンが記録されていないホログラム記録媒体１６に照明参照光ＬＲを照射した場合には、回折により再生参照光ＲＲおよび再生信号光ＲＳが生じることなく実体参照光ＳＲのみが生成されることとなる。

再生信号光ＲＳの強度に感度が調整された光センサ２６にて光の強度が大きい実体参照光ＳＲを含んだ参照光が受光されると参照光の内側に受光された再生信号光ＲＳの像が白潰れしたり、ぼやけたりするといった不具合が生じることとなる。また、光強度が大きい実体参照光ＳＲは光軸中心から離れた領域に分布するため、光学系を構成する光学部品のホルダーでの反射等による迷光が再生信号光ＲＳに混入し、再生像を劣化させるといった不具合が生じることもある。そこで、再生参照光ＲＲを遮断すべく遮光板２０が備えられている。遮光板２０は中央に略円形の開口部ＡＰを有しているため、再生参照光ＲＲと実体参照光ＳＲを遮光して当該開口部ＡＰを介して中央の再生信号光ＲＳを光センサ２６に受光させるようにしている。これにより、回折光に適合した感度の光センサ２６を使用することができる。

（３）開口調整処理
以上のように、再生時における再生信号光ＲＳの像の白潰れやぼやけを防止するために、遮光板２０の開口部ＡＰを再生信号光ＲＳと再生参照光ＲＲの光束に対して適切な位置および大きさに調整しておく必要がある。そのため、本実施形態においは、以下に説明する開口部ＡＰの開口調整処理をマイコン３０ｆが実行する。図１１は、開口調整処理の流れを示している。ステップＳ１００においては、予め開口部ＡＰの径を大きくするようにドライバ３０ｃにアイリス調整用アクチュエータＡＣ１を制御させる。ここでは、通常時よりも開口部ＡＰの開口径が大きくなるようにできればよく、例えば本実施形態では通常時の開口径よりも１０％大きくなるようにする。

ステップＳ１１０においては、上述した再生時と同様にホログラム記録媒体１６における干渉パターンに照明参照光ＬＲを照射し、その際に生成された再生光Ｒを光センサ２６にて撮像する。ステップＳ１００にて開口部ＡＰが意図的に大きくされているため、ここでは再生信号光ＲＳと再生参照光ＲＲの内縁部分の光が受光される。図６において示すように、不変データ領域Ａ２における実データ領域Ａ１との境界付近においては、上下左右に４点の基準マークＭ１〜Ｍ４が設けられている。

従って、照明参照光ＬＲの光路断面における再生信号光ＲＳとの境界付近（所定位置）においても基準マークＭ１〜Ｍ４が生成されることとなる。なお、本明細書においてＤＭＤ１２に出力する画像データが示す基準マークＭ１〜Ｍ４のみならず、画像データ上の基準マークＭ１〜Ｍ４に応じてＤＭＤ１２が生成した光、および、最終的に光センサ２６にて結像された像も基準マークＭ１〜Ｍ４の概念に含まれるものとする。本実施形態において、基準マークＭ１〜Ｍ４は、基準マークＭ１〜Ｍ４の間隔を基準（１００％）として、不変データ領域Ａ２の内縁端が上下左右５％ずつ内側となる位置にそれぞれ形成されるものとする。ステップＳ１００にて開口部ＡＰの開口径の開口径を１０％大きくしているため、基準マークＭ１〜Ｍ４に対応する光も開口部ＡＰの内側を通過し、基準マークＭ１〜Ｍ４の像も光センサ２６にて撮像される。

図１２は、ステップＳ１１０にて撮像された画像データの一例を示している。同図において、開口部ＡＰの内側において基準マークＭ１〜Ｍ４が撮像されている。ステップＳ１２０においては、当該画像データに基づいて開口部ＡＰの像の中心位置Ｃ１、および、基準マークＭ１〜Ｍ４を通過する円の中心位置Ｃ０と径Ｄ０を算出する（境界特定手段）。開口部ＡＰの外側は遮光板２０によって完全に遮光されるため、画像データにおいて輝度を有しない領域を特定することによって開口部ＡＰの外側を特定することができ、その内側が開口部ＡＰの像であると特定することができる。また厳密には、開口部ＡＰは絞り羽２０ａ，２０ａ・・による多角形であるが、ほぼ円形であると考えることができる。

従って、開口部ＡＰの像の中心位置Ｃ１を算出することができる。基準マークＭ１〜Ｍ４の像は明瞭に捉えられているため、Ｘ方向とＹ方向に関して基準マークＭ１〜Ｍ４の位置の平均値を得ることにより、基準マークＭ１〜Ｍ４を通過する円の中心位置Ｃ０を算出することができる。Ｘ方向とＹ方向のいずれかに関して基準マークＭ１〜Ｍ４の位置の差分を得ることにより、基準マークＭ１〜Ｍ４を通過する円の径Ｄ０を得ることができる。なお、本実施形態では４点の基準マークＭ１〜Ｍ４を例示したが、基準マークを通過する円が一意的に特定できればよいため、基準マークは少なくとも３点あればよい。

ステップＳ１３０においては、開口部ＡＰの像の中心位置Ｃ１と、基準マークＭ１〜Ｍ４を通過する円の中心位置Ｃ０とのずれをＸ方向とＹ方向のそれぞれについて算出し、当該ずれを解消するように、ドライバ３０ｃに位置調整用アクチュエータＡＣ２を駆動させる（位置調整手段）。画像データの画素数と、集光レンズ１８と集光レンズ２２の間の平行光線の光路断面における物理的な距離との関係は一意的であるため、画像データにおける画素のずれから位置調整用アクチュエータＡＣ２が駆動すべき量を一意的に得ることができる。

次に、ステップＳ１４０において、基準マークＭ１〜Ｍ４を通過する円の径Ｄ０に０．９０を乗算することにより目標撮像径Ｄｔを算出する。上述したとおり、基準マークＭ１〜Ｍ４の間隔を基準（１００％）として上下左右５％ずつ内側に不変データ領域Ａ２の内縁端が位置するように基準マークＭ１〜Ｍ４が配置されている（基準マークＭ１〜Ｍ４の境界に対する相対位置が既知である。）ため、これらの５％内側が実データ領域Ａ１によって生じる再生信号光ＲＳと不変データ領域Ａ２によって生じる再生参照光ＲＲ（実体参照光ＳＲ）との境界位置であると特定できる。また、基準マークＭ１〜Ｍ４を通過する円の径Ｄ０の９０％が撮像された画像データにおける再生信号光ＲＳと再生参照光ＲＲ（実体参照光ＳＲ）との境界線の円の径となる。

以上のようにして目標撮像径Ｄｔが特定できると、光センサ２６にて撮像した画像データにおける開口部ＡＰの像の径が目標撮像径Ｄｔとなるように、ドライバ３０ｃにアイリス調整用アクチュエータＡＣ１を駆動させる（開口径調整手段）。ここにおいても、画像データにおける目標撮像径Ｄｔからアイリス調整用アクチュエータＡＣ１が駆動すべき量を一意的に得ることができる。

以上のようにして開口部ＡＰの位置および径を調整することにより、開口部ＡＰによって再生信号光ＲＳのみを通過させることができ、再生参照光ＲＲの影響を受けない再生を実現することができる。また、光学系５０やホログラム記録媒体１６にばらつきによって再生信号光ＲＳ（実体参照光ＳＲ）の光束の位置や径にばらつきが生じる場合であっても、当該ばらつきを補償することができ、高いＳ／Ｎを実現することができる。むろん、本発明において、開口部ＡＰの調整は行わず、開口部ＡＰの径のみを調整するようにしてもよい。

（４）変形例：
上述した実施形態においては再生参照光ＲＲに基準マークＭ１〜Ｍ４を構成する光が含まれるものを例示したが、再生信号光ＲＳと再生参照光ＲＲ（実体参照光ＳＲ）との位置関係が既知であれば基準マークＭ１〜Ｍ４はどこに形成しもよい。例えば、再生信号光ＲＳにて基準マークを含ませるようにすることもできる。図１３は、再生信号光ＲＳに基準マークを含ませる場合にＤＭＤ１２に出力する画像データを示している。同図において、基準マークＭ１〜Ｍ４を基準（１００％）として５％ずつ外側に実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２との境界が位置するように、基準マークＭ１〜Ｍ４が配置されている。この場合、基準マークを形成するために実データ領域Ａ１の画素が使用されるため１ページに記録することができる電子データの容量が減少することとなるが、調整に際して上述したステップＳ１００のように予め開口部ＡＰを広げておかなくても済む。また、各光学系の収差の少ない中央の領域を使用して基準マークＭ１〜Ｍ４の位置を把握することができるため、精度よい調整を実現することができる。

さらに、上述した実施形態では基準マークＭ１〜Ｍ４を実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２との境界付近に形成するものとしたが、基準マークＭ１〜Ｍ４をより外側に形成するようにしてもよい。図１４は、基準マークＭ１〜Ｍ４をより外側に形成する場合に記録時にＤＭＤ１２に出力する画像データを示している。同図において、不変データ領域Ａ２の外縁付近に基準マークＭ１〜Ｍ４が配置されている。このような外縁付近の位置においては、光が干渉の影響が少なく実体光のままホログラム記録媒体１６に到達することとなる。

従って、記録時において、実体光の寄与が回折光よりも大きい実体像として基準マークＭ１〜Ｍ４が、ホログラム記録媒体１６に記録されることとなる。例えば、調整時（ステップＳ１１０）において、図１５に示すように基準マークＭ１〜Ｍ４が形成される所定の範囲においてべた光がホログラム記録媒体１６に照射させるための領域を設けた画像データをＤＭＤ１３に出力しておくことにより、実体パターンの透過像（影）としての基準マークＭ１〜Ｍ４が光センサ２６にて撮像されるようにすることができる。この場合も、基準マークＭ１〜Ｍ４が撮像されることには変わりはないため、上述した実施形態と同様の手法で開口部ＡＰの位置および径を調整することができる。ただし、通常撮像する回折光よりも強度の大きい実体光としての基準マークＭ１〜Ｍ４を撮像することとなるため、例えばドライバ３０ａが供給する供給電流を抑えるなどしてレーザ光源１０の出力光量を弱めた上で基準マークＭ１〜Ｍ４を撮像する必要がある。なお、基準マークＭ１〜Ｍ４を撮像したときに、光センサ２６が飽和しなければよく、例えば減光板を用いたり光センサ２６の感度を落としたりするなどの対応をすることも可能である。

さらに、基準マークＭ１〜Ｍ４に対応した干渉／実体パターンをホログラム記録媒体１６に形成しなくても調整処理を行うことも可能である。例えば、図１６に示した画像データを調整時（ステップＳ１１０）にて未記録のホログラム記録媒体１６に照射することによって同様の調整処理を行うことができる。図１０ｂに示すように干渉パターンが未記録のホログラム記録媒体１６に照明参照光ＬＲを照射すると、照明参照光ＬＲがそのまま実体参照光ＳＲとして透過する。従って、図１６のように照明参照光ＬＲに基準マークＭ１〜Ｍ４を含ませておけば基準マークＭ１〜Ｍ４を光センサ２６にて撮像させることができ、基準マークＭ１〜Ｍ４の結像位置に基づいて同様に調整を行うことができる。この場合、ホログラム記録媒体１６に予め何らかのパターンを記録する必要がないため、簡単に調整を行うことができる。また、異機種でホログラム記録媒体１６を再生する場合等において記録波長が不明であり回折による基準マークＭ１〜Ｍ４の生成ができない場合であっても、実体光による基準マークＭ１〜Ｍ４を生成することができる。従って、記録を行わない再生専用装置においても本発明を実現することができる。

上述した実施形態では同一円周上に位置する４個の基準マークＭ１〜Ｍ４を形成するようにしたが、径の異なる複数の円周上に基準マークＭ１〜Ｍ４を形成するようにしてもよい。図１７は径の異なる２個の円周上に基準マークＭ１〜Ｍ４を形成する場合に記録時にＤＭＤ１２に出力する画像データを示している。同図において、実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２の境界位置の内側に基準マークＭ１，Ｍ２が上下に並んで配置されており、当該境界位置の外側に基準マークＭ３，Ｍ４が左右に並んで配置されている。ここで、開口部ＡＰに位置ずれがないことを前提とすると、基準マークＭ３，Ｍ４が双方とも光センサ２６にて撮像されず、基準マークＭ１，Ｍ２が双方とも光センサ２６にて撮像される場合に、開口部ＡＰの径が適正であると判断することができる。従って、基準マークＭ３，Ｍ４のみが撮像されるように開口部ＡＰの径を調整するようにすれば、開口部ＡＰの径を適正化させることができる。

なお、ＤＭＤ１２よりも光センサ２６の方が高解像度とされるため、撮像した画像データにおける複数の画素によって基準マークＭ１〜Ｍ４の写像が構成されることとなり、これらの画素の重心を基準マークＭ１〜Ｍ４の位置とするのが望ましい。上述した実施形態において矩形状の基準マークＭ１〜Ｍ４を例示したが、円形や三角形等の他の形状の基準マークＭ１〜Ｍ４を使用することも可能である。また、調整処理を行うタイミングとしては、電源を投入するごとや再生を行うごとに行ってもよいし、工場出荷時やメンテナンス時に行うようにしてもよい。さらに、電子データのＳ／Ｎ等の再生品質を検知し、再生品質が劣化したときに調整処理を行うようにしてもよい。遮光板２０の位置は平行光線となる位置にしたが、他の位置に遮光板２０を設けるようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の概略構成を示すブロック図である。 透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の光学系の概略構成を示す構成図である。 遮光板の正面図である。 記録時におけるホログラム記録再生装置の様子を説明する模式図である。 エンコードを説明する図である。 記録時においてＤＭＤに出力する画像データを示す図である。 記録時における光学系の様子を説明する模式図である。 再生時におけるホログラム記録再生装置の様子を説明する模式図である。 再生時においてＤＭＤに出力する画像データを示す図である。 再生時における光学系の様子を説明する模式図である。 調整処理の流れを示すフローチャートである。 撮像した画像データを示す図である。 変形例において記録時にＤＭＤに出力する画像データを示す図である。 別の変形例において記録時にＤＭＤに出力する画像データを示す図である。 別の変形例において調整時にＤＭＤに出力する画像データを示す図である。 別の変形例において調整時にＤＭＤに出力する画像データを示す図である。 別の変形例において記録時にＤＭＤに出力する画像データを示す図である。

符号の説明

１０…レーザ光源、１２…ＤＭＤ、１４…対物レンズ、１６…ホログラム記録媒体、１８…集光レンズ、２０…遮光板、２２…集光レンズ、２４…倍率調整レンズ、２６…光センサ、３０…制御部、３０ａ…ドライバ、３０ｂ…エンコーダ、３０ｃ…ドライバ、３０ｄ…デコーダ、３０ｆ…マイコン、１００…ホログラム記録再生装置、Ｍ１〜Ｍ４…基準マーク。

Claims (10)

1. ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、
   上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、
   非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、
   上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、
   上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段と、
   上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段とを具備することを特徴とするホログラム装置。
2. ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、
   上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、
   非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、
   上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、
   上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段とを具備することを特徴とするホログラム装置。
3. 上記境界特定手段は、
   上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、
   上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記境界位置を特定することを特徴とする請求項２に記載のホログラム装置。
4. 上記境界特定手段は、
   上記再生信号光の光路断面における所定位置に上記基準マークを生成させることを特徴とする請求項３に記載のホログラム装置。
5. 上記境界特定手段は、
   上記再生参照光の光路断面における所定位置に上記基準マークを生成させることを特徴とする請求項３に記載のホログラム装置。
6. 上記境界特定手段は、
   上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体において回折したホログラフィーとして上記基準マークを生成することを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載のホログラム装置。
7. 上記境界特定手段は、
   上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成することを特徴とする請求項５に記載のホログラム装置。
8. 上記境界特定手段は、
   上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成するにあたり、上記照明参照光の出力を弱めることを特徴とする請求項７に記載のホログラム装置。
9. 上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段を具備することを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載のホログラム装置。
10. 空間光変調器を介して記録信号光と記録参照光とをホログラム記録媒体に照射して、これらの干渉による干渉パターンを記録するホログラム記録装置において、
    上記空間光変調器は、上記記録信号光と上記記録参照光との境界位置との相対位置が既知の基準マークを当該記録信号光または当該記録参照光のなかに生成することを特徴とするホログラム記録装置。