JP2009080888A - 光情報記録再生装置及びその再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大幅に画像処理の回数を低減し、再生の高速化を実現することができる光記録再生装置を提供する。
【解決手段】 光記録再生装置は、ホログラムが参照光ビームの入射角度に依存して記録されている光記録媒体を備えている。入射角度を変えながら参照光ビームがホログラムに照射されて再生光ビームが発生され、画像パターンが画像パターン検出器で検出される。連続して出力される再生画像パターンは、一時的に画像記録部に保持され、再生光ビームの光強度から光強度の極大値が検出されてトリガー信号が発生される。このトリガー信号に依存して連続する再生画像パターンから最適画像パターンが抽出されて２次元情報が復号化される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホログラフィ、特に、デジタル・ボリューム・ホラグラフィを用いたホログラム型光情報記録再生装置に関する。

高密度画像等の容量の大きなデータを記録可能な情報記録装置として光情報記録装置がある。従来、光情報記録装置としては、光磁気情報記録装置或いは光相変化型情報記録装置、ＣＤ−Ｒ等の装置が実用化されているが、光記録媒体に記録する情報量の高容量化に対する要求は高まる一方である。このような高容量の光情報記録を実現するためにホログラフィ、特に、デジタル・ボリューム・ホラグラフィを用いたホログラム型光情報記録装置が非特許文献１などに記載されている。

一般に、ホログラフィを用いた光記録再生装置は、記録モード時には、２次元パターンとして情報が付与されている情報光ビームと参照光ビームとを光記録媒体の内部で干渉させ、情報を干渉縞として記録している。また、再生モード時には、記録された干渉縞に対して参照光ビームのみを照射することにより、干渉縞からの回折像として記録された情報を２次元パターンとして取り出して情報を再生している。この光記録再生装置は、高容量の光情報を高速で入出力が出来る利点を有している。また、特に、デジタル・ボリューム・ホラグラフィを用いた光記録再生装置では、光記録媒体の厚み方向のボリュームを積極的に活用して３次元的に干渉縞をデジタル・ボリューム・ホラグラフィとして記録している。従って、デジタル・ボリューム・ホラグラフィを記録する光記録再生装置は、回折効率を高め、光記録媒体内部の同一領域に多重に情報を記録することを可能にし、より記録容量を増大できるという特徴がある。
H. J. Coufal, D. Psaltis, and G. T. Sincerbox, Holographic Data Storage ( Springer, 2000) 特開２００６−７８９２２

ホログラフィを用いた光記録再生装置では、上述したように記録モード時に、記録すべき情報を２次元パターンとして情報光ビームに付与し、この情報光ビームと参照光ビームを記録媒体中で干渉させ干渉縞（ホログラム）として情報を記録している。また、再生モード時には、記録されたホログラムに対して参照光ビームのみを記録モード時と同じ配置（配向）で照射することにより、ホログラムからの回折像（パターン）として記録された情報を取り出ている。再生モード時には、ホログラムに照射する参照光ビームの配置（照射する角度及び位置等の照射条件）を記録モード時の配置からほんの少しだけずらすと、記録されたホログラムに参照光ビームが照射されているにもかかわらず、参照光ビームの位相とホログラムの位相の整合が取れなくなることにより回折像が得られなくなる。この回折像が得られなくなった参照光ビームの配置で、他の情報光ビームとの干渉縞を記録することにより、光記録媒体内部の同一領域に、参照光ビームの配置に応じて複数の２次元情報を多重に記録することが可能になる。多重記録代表的なものとしては、角度多重記録、シフト多重記録、位相コード多重記録等がある。

ホログラフィを用いた光記録に適した記録媒体のとしては、光励起による重合反応を用いたフォトポリマが有力視されている。フォトポリマは、主に、重合性低分子、体積を保持するための高分子、重合反応を開始するための重合開始剤からなる。記録メカニズムは、記録光ビームにより重合開始剤が励起され、励起された重合開始剤が近くに存在する重合性低分子を連鎖的に重合させることにより、記録光強度の分布を折率分布に変換する。そのため、非弱な光ビームで大きな屈折率変化を起こせるという利点を有している。しかし、低分子の重合反応を利用しているために、記録中や記録後に体積変化が起こるという欠点を有している。そのため、情報の再生モード時に参照光ビームとホログラムの整合が乱れ、再生画像が劣化することが知られている（特許文献１）。

この再生画像の劣化を補う手法として、一つのホログラムから複数の再生画像を取得し、それらから１枚の再生画像を合成する手法などが提案されている（特許文献２）。しかし、合成のもととなる再生画像の選択にあたっては多数の再生画像を解析することにより決定しており、そのため、再生画像を一時的に保持する大容量のメモリが必要になる。さらには、大量の画像処理を繰り返す必要が有るため、再生速度の高速化が困難であるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされてものであり、その目的は、大幅に画像処理の回数を低減し、再生の高速化を実現することができるホログラム型光記録再生装置を提供することにある。

この発明によれば、
ホログラムが参照光ビームの入射角度に依存して記録されている光記録媒体に参照光ビームを前記入射角度を変えながら照射して前記ホログラムから再生光ビームを発生させる参照光ビーム光学系と、
前記再生光ビームに含まれる画像パターンを検出する画像パターン検出器と、
前記画像パターン検出器から連続して出力される再生画像パターンを一時的に保持する画像記録部と、
前記再生光ビームの光強度を検出して検出信号を発生する光検出器と、
前記検出信号から前記光強度の極大値を検出してトリガー信号を発生するトリガー発生回路と、
前記トリガー信号に依存して前記連続する再生画像パターンから最適画像パターンを抽出し、この最適画像パターンから２次元情報を復号化する画像処理部と、
を具備することを特徴とする光記録再生装置が提供される。

また、この発明によれば、
ホログラムが参照光ビームの入射角度に依存して記録されている光記録媒体に参照光ビームを前記入射角度を変えながら照射して前記ホログラムから再生光ビームを発生させ、
前記再生光ビームに含まれる画像パターンを検出し、
連続して検出される再生画像パターンを一時的に保持し、
前記再生光ビームの光強度を連続して検出して当該光強度の極大値を検出してトリガー信号を発生し、
前記トリガー信号に依存して前記連続する再生画像パターンから最適画像パターンを抽出し、この最適画像パターンから２次元情報を復号化することを特徴とする光記録再生方法が提供される。

本発明によれば、ホログラフィ、特にボリューム・ホラグラフィを用いたホログラム型光記録再生装置において、大幅に画像処理の回数を低減し、再生の高速化を実現することができる。また、一時的に再生画像を保持する画像記録部の容量を低減し装置の簡素化を実現することができる。

以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係るボリューム・ホラグラフィを用いたホログラム型光記録再生装置を説明する。

本発明の一実施の形態に係るホログラム型光記録再生装置におけるホログラフィ（ホログラム）は、透過型ホログラフィ（透過型ホログラム）であっても、また、反射型ホログフィ（反射型ホログラム）であって適用することができる。

本発明に係る光記録再生装置に用いられる光情報記録媒体は、典型的には、円盤状、カード状、ブロック状等の形状を有しているが、これら形状に限られるものではないことは明らかである。

図１には、この発明の一実施の形態に係るボリューム・ホラグラフィを用いたホログラム型光記録再生装置が示されている。図１に示される装置は、光源装置２を備えている。この光源装置２してはレーザが望ましいく、具体的には半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザなどが挙げられる。光源装置２から出射した光ビームは、まず旋光用光学素子３（偏光素子）に入射されて円偏光されて偏光ビームスプリッタ４に向けられる。偏光ビームスプリッタ４では、入射されたビームは、２つのビーム、即ち、異なる偏光成分（Ｐ及びＳ偏光成分）を有する光ビームに分割される。旋光用光学素子３としては１／２波長板或いは１／４波長板などを用いることができる。

偏光ビームスプリッタ４を透過したビームは、情報光ビームとしてビーム・エキスパンダ５に向けられる。ビーム・エキスパンダ５において、情報光ビームは、拡張（エキスパンド）され、平行光束（コリメートビーム）に変換され、その後、ミラー６で反射されて反射型空間光変調器７に照射される。反射型空間光変調器７は、格子状に２次元に配置された複数の画素を有し、画素毎に反射光線束の方向を変えることができるデジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）のような変調器、若しくは、画素毎に反射光線の偏光方向を変えることができ液晶装置（ＬＣＤ）のような変調器で構成される。記録すべき画像情報が画像情報源２２からドライバ２０に供給され、このドライバ２０からの画像信号で空間光変調器７が動作され、２次元パターンとして情報を付与した情報光ビームが記録光ビームとして空間光変調器７で生成される。ここで、記録すべき画像情報は、デジタル・データを画素毎に与えることによって生ずるパターンを意味し、記録すべきデータを画像情報に変換して画像情報源２２に予め格納される。図１に示される装置においては、反射型空間光変調器７としてはデジタル・ミラー・デバイスを用いている光学系が示されている。

反射型空間光変調器７に平行光束（コリメート・ビーム）が入射されると、画素に相当する領域で選択的に反射され、この空間光変調器７からは、画像情報に応じて空間的に変調されたパターンを有する情報光ビームが反射される。この情報光ビームは、対物レンズ８によって光記録媒体１に向けて集光されて光記録媒体１上のスポット領域（光記録媒体の厚さ方向に沿ったスポット状のボリューム領域）に照射される。

一方、偏光ビームスプリッタ４によって反射された他方のビームは、参照光ビームとして旋光用光学素子１４に入射される。この旋光用光学素子１４において、参照光ビームは、記録光ビームと干渉することができるように記録光ビームと同一の偏光成分を有する光ビームに偏光面が旋回される。旋光用光学素子１４としては、主に１／２波長板を用いることができる。旋光用光学素子１４を透過した参照光ビームは、ガルバノミラー１５に入射されてその照射方向が制御されてリレーレンズ１６、１７に向けられる。リレーレンズ１６、１７伝達された参照光ビームは、ガルバノミラー１５で反射方向が制御され、光記録媒体１に対する入射角度が調整される。この入射角度の調整で光記録媒体１上の記録光ビームが照射される同一スポット領域（光記録媒体の厚さ方向に沿ったスポット状のボリューム領域）に参照光ビームが照射される。ガルバノミラー１５は、駆動部３４によって駆動され、その反射面の配向が調整されて参照光ビームの反射方向が特定される。ここで、駆動部３４は、好ましくは、パルスモータで構成され、ガルバノミラー１５は、一定の時間間隔Δｔでその配向角が一定の微小角度δだけ増加或いは減少され、間欠的に駆動されても良い。

上述した光学系において、光源装置２から光記録媒体１に向けられる参照光ビームが通過する光学系を参照光ビーム光学系と称する。この参照光ビーム光学系は、上述した説明から明らかなようにガルバノミラー１５及びリレーレンズ１６、１７で構成され、単一の光源装置２から参照光ビームを取り出す光学系をも含める場合には、ガルバノミラー１５及びリレーレンズ１６、１７に加えて旋光用光学素子３、偏光ビームスプリッタ４及び旋光用光学素子１４を含むものとする。また、光源装置２から光記録媒体１に記録光ビームを向けられる記録光ビームが通過する光学系を記録光ビーム光学系と称する。この記録光ビーム光学系は、狭義には、ミラー６、反射型空間光変調器７及び対物レンズ８から構成され、広義には、ミラー６、反射型空間光変調器７及び対物レンズ８に加えて単一光源装置２からの光ビームから記録光ビームとしての情報光ビームを生成する旋光用光学素子３及び偏光ビームスプリッタ４を含んでいる。

このように情報光ビームと参照光ビームが光記録媒体１の同一スポット領域に照射されることによりそのスポット領域には、両光ビームの干渉によってホログラムが記録される。また、記録モード時に、参照光ビームの入射角度を変えることにより、同一スポット領域中に入射角を変更する前に形成されたホログラムとは異なるホログラムを記録することができる角度多重記録を実現することができる。

図１に示される装置においては、例えば、ガルバノミラー１５の配向が一定微小角度δだけ増加或いは減少されるに伴い、時間間隔Δｔで参照光ビームの入射角が微小角度Δαだけ増加或いは減少される。時間間隔Δｔの整数倍のある間隔Tで参照光ビームの入射角α１,α２,…αｎに設定され、この入射角度α１,α２,…αｎに対応して次々に２次元パターンとして情報を付与した情報光ビームが光記録媒体１の同一スポット領域に照射される。従って、入射角α１,α２,…αｎで再生されることが可能なｎ枚のホログラムが同一スポット領域に形成される。ここで、ホログラムが形成される時間間隔Ｔの間に参照光ビームの入射角は、微小角度Δαの整数倍だけ増加或いは減少され、入射角α１に達した際に情報光ビームが光記録媒体１に照射される。同様に、入射角α１から入射角α２に達するまでに、参照光ビームの入射角は、微小角度Δαの整数倍だけ増加或いは減少される。ここで、駆動部２０及び画像情報源２２は、制御部３２によって制御され、時間間隔Tのタイミングで画像信号を空間光変調器７に与えるように制御される。また、ガルバノミラー１５を駆動する駆動部３４も制御部３２によって制御され、この駆動部３４によって、時間間隔Δｔで参照光ビームの入射角に微増或いは微減が与えられる。

尚、駆動部２０は、ｎ枚の画像信号を次々に空間光変調器７に与えるに先だって同期信号を駆動部３４に与えてｎ枚の画像信号が与えられる間において、ガルバノミラー１５が連続的に駆動されて参照光ビームに連続的に可変する入射角α１〜αｎを与えるように駆動されても良い。この駆動方式では、画像信号を含む情報光ビームが光記録媒体１に照射される毎に、入射角α１〜αｎ内の不定の入射角で参照光ビームと情報光ビームとが干渉してホログラムを形成することとなる。

記録された情報を再生する再生モード時には、記録されたホログラムに対して、記録モード時にある入射角度α１〜αｎで参照光ビームが照射されて生成されたホログラムに対して同一の入射角度α１〜αｎ（読み出すべき情報に応じて定まる入射角度α１〜αｎ）で参照光ビームが記録媒体１上のあるスポットに形成されたホログラムに照射されて再生ビームが生成される。参照光ビームは、光記録媒体１内のホログラムを透過する際、参照光ビームは、記録されたホログラムより回折されて参照光ビームの一部が記録光ビームと同一パターンを有する情報光ビームとして再現され、ホログラムから再生光ビームとして射出される。再生光ビームは、光記録媒体１から出射されてピックアップレンズ９を透過し、ビームスプリッタ１０に入射される。ビームスプリッタ１０において、再生光ビームは、その殆どがビームスプリッタ１０で反射されて画像パターン検出器としての２次元光検出器１１上に再生像（画像パターン）として結像される。この再生像（画像パターン）は、２次元光検出器１１からの画像信号として連続的に出力されて画像記録部２６に記録され、画像記録部２６に記録された複数の画像信号は、画像処理部２８で画像解析され、画像合成処理によって明瞭な再生画像に変換される。画像処理部２８においては、この得られた再生画像を信号処理して復号化し、再生信号として外部回路に出力する。ここで、再生モード時においても、ガルバノミラー１５が駆動部３４によって間欠的に駆動され、参照光ビームに入射角の微増或いは微減を与えるように駆動される。

ビームスプリッタ１０を透過した再生光ビームの一部は、レンズ１２により光検出器１３に集光され、光検出器１３によって再生光ビームの光強度が検出され、光検出器１３から出力される光強度信号から光強度の極大位置がトリガー発生回路３０で検出され、この検出に応答してトリガー発生回路３０からトリガー信号が発生される。制御部３２は、駆動部３４及び画像取得部２４を制御し、駆動部３４にガルバノミラー１５の配向を間欠的に微少変位させている。従って、光記録媒体への参照光ビームの入射角度が連続的に微小角度Δαだけ変化されて微少変化Δαに応じて次々に画像取得部２４に生じた複数枚の再生画像が画像記録部２６に供給されて画像記録部２６に保存される。画像取得部２４から連続してある所定枚数の再生画像が画像記録部２６に与えられる間に、トリガー発生回路３０からトリガー信号が発生され、このトリガー信号に応答して所定枚数の再生画像が選択されて画像記録部２６から画像処理部２８に供給される。画像処理部２８に供給された再生画像は、画像処理部２８で画像解析され、画像合成処理によって明瞭な再生画像に変換される。

ここで、画像処理部２８は、図３に示すようにメモリ制御部４８で画像データ（画像信号）の入出力が制御される入出力部４４、４６及び入出力部４４、４６を介し入力された画像データを格納し、出力部４６を介して画像データを出力する２つのループメモリ４１，４２を備えている。また、トリガー発生回路３０は、光検出器１３からの検出信号をＡ／Ｄ変換してその信号強度を一次記憶するＡ／Ｄ変換部及びメモリ部５２及び信号強度を比較演算する演算比較部５４から構成されている。

記録媒体１は、駆動部３６によって回転駆動されてスポット領域が連続的に更新されても良く、或いは、直線的に往復駆動されて記録すべきスポット領域が連続的に更新されても良い。この駆動部３６は、制御部３２で制御され、そのスポット領域は、スポット領域の位置情報として画像処理部２８に格納される。記録媒体１が連続駆動されている場合には、記録モードでは、あるスポット領域に達する毎に１枚のホログラムが記録され、入射角α１〜αｎが更新されて同一スポット領域に複数のホログラムが記録される。また、記録媒体１が連続駆動されている場合には、再生モードでは、あるスポット領域に達する毎に１枚のホログラムが読み出され、入射角α１〜αｎが更新されてｎ枚のホログラムが再生される。

図２は、図１に示される装置における情報再生画像を再生するフローを示している。図２に示されるように、ステップＳ０に示すように情報再生画像を再生する再生モードが開始されると、ステップＳ１に示すように参照光ビームの入射角度が微小角度Δαだけ間欠的に変化させるに伴い次々に複数枚の再生画像が画像記録部２６に格納される。即ち、既に説明したように時間間隔Δｔ毎にガルバノミラー３６が駆動されて参照光ビームの入射角が図４（ａ）に示すように微小角Δαだけ増加される。この入射角の増加に伴い、図４（ｂ）に示すように光検出器１３で再生光ビームの一部が検出されて図３に示すトリガー発生回路３０のＡ／Ｄ変換部及びメモリ部５２に時間間隔Δｔ毎に入力される。同様に画像取得部２４で時間間隔Δｔ毎に取得された画像データが次々に図３に示す画像記録部２６の入力部４４を介して第１のループメモリ４１に格納される。

Ａ／Ｄ変換部及びメモリ部５２に入力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換されてメモリ部５２に格納され、入力された時間の順序に従って演算比較部５４で次々に比較されて再生光ビームの光強度が極大値に達した極大値が検出される。

この比較は、一例としてあるタイミングｔ１を比較基準とすると、あるタイミングｔ１における光強度I（ｔ1）、タイミングｔ１前のタイミング（t1−Δｔ）における光強度I（t1−Δｔ）、及びタイミングｔ1後のタイミング（t1＋Δｔ）における光強度I（t1＋Δｔ）が比較対象とされる。ここで、光強度I（ｔ1）、光強度I（t1−Δｔ）、光強度I（t1＋Δｔ）間に光強度I（t1−Δｔ）＜光強度I（ｔ1）、光強度I（ｔ1）＞光強度I（t1＋Δｔ）であれば、タイミングｔ１での光強度I（t1）が極大値として判断される。この関係が成立しなければ、タイミングｔ１では、極大値の光強度が検出されないと判定される。極大値が決定されると、Ａ／Ｄ変換部及びメモリ部５２からトリガー信号がメモリ制御部４８に与えられる。ここで、タイミングｔ１がアドレスとして与えられ、このアドレスを伴うトリガー信号がメモリ制御部４８に与えられる。

単に、各タイミングにおける光強度を比較するに代えて光強度I（ｔ1）、光強度I（t1−Δｔ）、光強度I（t1＋Δｔ）の平均値I（Ａｖ）が演算比較部５４で演算され、この平均値I（Ａｖ）と光強度I（ｔ1）、光強度I（t1−Δｔ）、光強度I（t1＋Δｔ）が比較されてI（t1−Δｔ）＜I（Ａｖ）、I（t1）＞I（Ａｖ）、（t1＋Δｔ）＜I（Ａｖ）が成立すれば、タイミングｔ１での光強度I（t1）が極大値として判定しても良い。

又、上述の条件かつ、I（ｔ1）が一定の閾値Ｃ以上である場合のみ極大値として判断してもよい。

画像記録部２６では、入力部４４を介してタイミング（t1−Δｔ）、タイミングｔ1及びタイミング（t1＋Δｔ）・・・・で画像データが次々と図４（ｃ）に示すように第１のループメモリ４１に格納される。ここで、トリガー信号がメモリ制御部４８に与えられると、タイミングｔ1を基準として前後のタイミング（t1−Δｔ）及びタイミング（t1＋Δｔ）における画像データＤ（ｔ１）、Ｄ（t1−Δｔ）、Ｄ（t1＋Δｔ）が特定される。この転送されるべき画像データＤ（ｔ１）、Ｄ（t1−Δｔ）、Ｄ（t1＋Δｔ）が決定されると、画像取得部２４からの画像データは、メモリ制御部４８の制御下で入力部４４を介して第２のループメモリ４２に供給される。この第１から第２のループメモリ４１、４２の切り替えで転送の準備が整えられ、出力部４６を介して画像データＤ（ｔ１）、Ｄ（t1−Δｔ）、Ｄ（t1＋Δｔ）がステップＳ４に示すように画像処理部２８に供給される。

画像データＤ（ｔ１）、Ｄ（t1−Δｔ）、Ｄ（t1＋Δｔ）は、ステップＳ５に示すように画像処理部２８において画像解析される。画像処理部２８では、画像記録部２６に転送された画像データＤ（ｔ１）、Ｄ（t1−Δｔ）、Ｄ（t1＋Δｔ）のヒストグラムから、ステップＳ６に示すように情報の複号化に適した画像範囲を判断する。即ち、画像データＤ（ｔ１）単独で複号化が可能である、或いは、複号化に適した画像範囲は、画像データＤ（ｔ１）、Ｄ（t1−Δｔ）、Ｄ（t1＋Δｔ）であり、この画像データＤ（ｔ１）、Ｄ（t1−Δｔ）、Ｄ（t1＋Δｔ）を処理して最適画像を取得する等を決定する。トリガー信号に対する画像の最適な選択範囲は、トリガー信号に付随するタイミングとともにメモリに記憶される。ここで、既に説明したようにこのタイミングは、参照光ビームの入射角α１に対応関係があり、次に同一ホログラムを再生する為の最適タイミングに相当しているから、再度同一ホログラムを再生する際に参照される。

ステップＳ５における画像解析に基づいてステップＳ７に示すように単独の画像データで最良画像が出力され、或いは、複数の画像データに含まれる再生画像を合成して１つの最良再生画像が合成されて出力される。その後、ステップＳ８に示すようにこの最良画像が処理されて画像信号に変換され、この画像信号が復号化されて復号化データとして出力され、ステップＳ９に示すように一連の処理が終了される。

同一スポット領域に他のホログラムがある場合には、同様の処理によって再生画像が最適入射角度α２に相当するトリガー信号の発生タイミングのデータとともに供給され、画像処理部２８のメモリに格納される。同様の処理によってｎ個の最良画像が出力される。最適タイミングに相当する最適入射角度α１〜αｎに相当するトリガー信号の発生タイミングが決定されるとともにトリガー信号の発生タイミングに対する良好画像の取得範囲が決定されて画像処理部２８のメモリに格納される。このトリガー信号の発生タイミングは、記録媒体１の記録位置の情報、即ち、記録媒体１上のホログラムが形成されるスポット領域の位置のアドレスとともにメモリに格納される。

図１に示される装置の光学系は、記録媒体１として参照光ビームが記録媒体１を通過する透過型ホログラフィ（透過型ホログラム）の光学系に構成しているが、記録媒体１として反射層を有し、再生光ビームが記録媒体１から反射される反射型ホログフィ（反射型ホログラム）の光学系に構成されてもよい。反射型ホログフィ（反射型ホログラム）の光学系では、再生光ビームを検出する光学系が記録媒体１から反射される再生光ビームの光路に沿って配置されればよい。即ち、再生光ビームの光路に沿ってピックアップレンズ９、ビームスプリッタ１０及び２次元光検出器１１が配置され、また、ビームスプリッタ１０を透過した光ビームの光路にレンズ１２及び光検出器１３が配置されれば良い。

（実施例）
以下に、この発明の一実施例に係るホログラム型光記録再生装置の実施例を説明する。

＜光記録媒体の作製＞
ホログラム型光記録再生装置の実施例では、以下の手順で光記録媒体１を作製した。

始めに、ビニルカルバゾール４．８ｇビニルピロリドンとイルガキュア７８４（チバスペシャルティケミカルズ社製）０．１５ｇを加えて攪拌しモノマー溶液Ａを調製した。次に、1，4−ブタンジオールジグリシジルエーテル１０．１ｇとジエチレントリアミン３．６ｇを混合してエポキシ溶液Ｂを調製した。Ａのモノマー溶液１．５ｍｌとＢのエポキシ溶液８．５ｍｌを混合、脱泡して光記録媒体前駆体を調製した。

ガラス基板（５０ｍｍ＊５０ｍｍ＊０．５ｍｍ）の主面上にフッ素樹脂からなる厚さ２５０μｍのスペーサを載置し、その間に上述で得た混合溶液をキャストした。キャスト後、別途準備したガラス基板（５０ｍｍ＊５０ｍｍ＊０．５ｍｍ）を対向配置し、さらに一様圧力を加えることにより、上記混合溶液を厚さ２５０μｍにまで延伸した。最後に５０℃で１０時間加熱して厚さ２５０μmの記録領域をもつディスク状の光記録媒体１を作成した。尚、一連の作業は、記録層が感光しないように、波長６００ｎｍより短い光が遮光されている室内で行った。

＜光記録再生装置＞
光記録再生装置は図１に示す光学系で構成した。光源装置２としては窒化ガリウム系の半導体レーザ素子（波長４０５ｎｍ）を、反射型空間光変調器７としてはデジタル・ミラー・デバイスを用い、２次元光検出器１１としてはＣＣＤを用いた。光検出器１３としてはフォトダイオードを用いた。

信号記録部２６には、仮想的なループメモリ４１，４２として、ＣＣＤからの画像出力をループ的に記録するプログラム（ループメモリプログラム）を用いて画像を格納した。尚、このプログラムは、画像情報を格納する配列を２つのメモリ領域に同時に２つの出力画像を記録する手順を含む動作をするものとした。トリガー発生回路３０も仮想的なものとして、フォトダイオード１３からの出力を計算機（演算部５４）に取り込み、プログラム（トリガープログラム）によって再生光強度の極大値を検出し、トリガー信号をループメモリプログラムに送るようにした。トリガー信号を受けたループメモリプログラムは、２つある画像情報を格納する配列のうち、１つの配列への画像情報の記録を停止し、トリガー信号の前後の指定された枚数の再生画像を画像処理プログラムに転送するようにした。画像処理プログラムは、転送された再生画像のヒストグラムから、情報の複号化に適した画像範囲を判断し情報の複号化を行った。さらに、画像処理プログラムで判断された複号化に適した画像範囲は、ループメモリプログラムにフィードバックされ、トリガー信号に対する画像の選択範囲を最適化するようになっている。

＜情報の記録＞
デジタル・ミラー・デバイス７には、図５に示すような入力画像を表示した。情報光領域としては中心部の２５６×２５６ピクセルの領域を用い、隣接する４×４の１６画素を１単位とし、１６画素中の８画素を明点とする変調方法を用いた。光記録媒体１の表面での光強度は、情報光０．１ｍＷ、参照光０．２ｍＷ、レーザビームのスポットサイズは情報光２ｍｍ径、参照光は３ｍｍ径であった。多重記録は、参照光の角度を光記録媒体の垂線に対して３０度から７０度まで１度間隔で変化させ、４１ページの画像に相当する４１枚のホログラムを角度多重で記録した。露光時間は各ホログラムからの回折効率が１％になるように調整した。また、ホログラムの記録後に、未反応成分を消費するために発光ダイオード（波長４０５ｎｍ）を用いて光記録媒体１に対して全面露光を行った。全面露光の露光量は約５Ｊ／ｃｍ^２とした。

＜情報の再生＞
情報が記録された光記録媒体１の再生を以下の手法で行った。参照光の角度を光記録媒体の垂線に対して２９度から７１度まで０．０５度間隔で走査させながら、ＣＣＤ１１で得られる再生画像を順次ループメモリプログラムに記録した。フォトダイオード１３の出力をもとにトリガープログラムにトリガーを発生させ、ループメモリプログラムに記録された再生画像を画像処理プログラムに転送した。トリガー信号に対する画像転送の範囲初期設定は、トリガー発生の前後１０画像とし、画像処理プログラムで判断された複号化に適した画像範囲をフィードバックすることによりその範囲を減少させていった。結果、４１ページのホログラムをエラーなく再生するにあたって、画像処理部に送られた再生画像の枚数は２２５枚であった。

＜情報の再生（比較例）＞
本発明の実施例に対する比較として以下の手法で再生を行った。光記録媒体として上述と同じものを用いた。参照光の角度を記録時の角度位置（３０度から７０度まで１度間隔）の前後一定の角度範囲で、０．０５度間隔で走査させながらＣＣＤ１１で得られる再生画像を画像処理プログラムに転送した。参照光の走査範囲を±０．５度から±０．１度まで変化させながら、画像処理プログラムからの出力の変化を見たところ、エラーが無くなる参照光ビームの走査範囲は±０．３度であり、このとき４１ページのホログラムを再生するにあたって、画像処理部に送られた再生画像の枚数は５３３枚であった。

以上のように、ホログラフィ、特にデジタル・ボリューム・ホラグラフィを利用した光記録再生装置において、再生画像を連続的に取得し、上書き保存することができるループ状の画像メモリを備え、再生画像の取得と並行して再生光強度の極大値を検出してトリガーを発生させている。この発生したトリガーを基準に、ループ画像メモリ上の所定の範囲の再生画像を画像再生部に転送するイベント・トリガ型の処理を実施している。従って、従来の、多数の再生画像を画像処理部に転送していた手法に比較して、大幅に画像処理の回数を低減し、再生の高速化を実現することができる。更には一時的に再生画像を保持する記録部の容量を低減し装置の簡素化することができる。

この発明の一実施の形態に係るボリューム・ホラグラフィを用いたホログラム型光記録再生装置の光学系を概略的に示すブロック図である。 図１に示される光記録再生装置における再生画像の処理を示すフローチャートである。 図１に示される画像記録部及びトリガ発生回路を示すブロック図である。 （ａ）は、図１の装置における参照光ビームの入射角の変化を示すタイミングチャート、（ｂ）は、図１に示されるトリガー発生回路で処理される検出信号を示すタイミングチャート、及び（ｃ）は、図１に示される画像取得部から画像記録部に転送される画像データの転送タイミングを示すタイミングチャートである。 図１に示される光記録再生装置において、反射型空間光変調器に表示される入力画像の一例を示す平面図である。

符号の説明

１．．．光記録媒体、２．．．光源装置、３．．．旋光用光学素子、４．．．偏光ビームスプリッタ、５．．．ビーム・エキスパンダ、６．．．ミラー、７．．．反射型空間光変調器、８．．．対物レンズ、９．．．ピックアップレンズ、１０．．．ビームスプリッタ、１１．．．２次元光検出器、１３．．．光検出器、１５．．．ガルバノミラー、１６、１７．．．リレーレンズ

Claims (5)

1. ホログラムが参照光ビームの入射角度に依存して記録されている光記録媒体に参照光ビームを前記入射角度を変えながら照射して前記ホログラムから再生光ビームを発生させる参照光ビーム光学系と、
   前記再生光ビームに含まれる画像パターンを検出する画像パターン検出器と、
   前記画像パターン検出器から連続して出力される再生画像パターンを一時的に保持する画像記録部と、
   前記再生光ビームの光強度を検出して検出信号を発生する光検出器と、
   前記検出信号から前記光強度の極大値を検出してトリガー信号を発生するトリガー発生回路と、
   前記トリガー信号に依存して前記連続する再生画像パターンから最適画像パターンを抽出し、この最適画像パターンから２次元情報を復号化する画像処理部と、
   を具備することを特徴とする光記録再生装置。
2. 前記トリガー信号の発生タイミングを基準に当該タイミングの前後に獲得される所定範囲の再生画像パターンを画像処理部に転送して画像処理することを特徴とする請求項１の光記録再生装置
3. 前記画像記録部は、前記再生画像パターンを連続してループ状に一時的に保持し、ループ状に新たに入力される再生画像パターンで上書きしながら前記再生画像パターンを格納することを特徴とする請求項１の光記録再生装置。
4. 前記画像記録部は、前記再生画像パターンを連続してループ状に一時的に保持する第１及び第２の記録領域、この第１及び第２の記録領域に選択的に前記再生画像パターンを入力させる入力部、前記第１及び第２の記録領域から選択的に前記再生画像パターンを出力させる出力部及び前記トリガー信号に応答して前記入力部及び前記出力を制御して前記再生画像パターンを選択的に前記第１及び第２の記録領域に入力させ、前記再生画像パターンを選択的に前記第１及び第２の記録領域から出力させる制御部から構成されることを特徴とする請求項１の光記録再生装置。
5. ホログラムが参照光ビームの入射角度に依存して記録されている光記録媒体に参照光ビームを前記入射角度を変えながら照射して前記ホログラムから再生光ビームを発生させ、
   前記再生光ビームに含まれる画像パターンを検出し、
   連続して検出される再生画像パターンを一時的に保持し、
   前記再生光ビームの光強度を連続して検出して当該光強度の極大値を検出してトリガー信号を発生し、
   前記トリガー信号に依存して前記連続する再生画像パターンから最適画像パターンを抽出し、この最適画像パターンから２次元情報を復号化することを特徴とする光記録再生方法。

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