JP2009283040A - 記録装置、記録方法、再生装置、再生方法、記録再生装置、記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラム記録再生方式において、信号特性（空間周波数特性）の改善を図る。
【解決手段】信号光と参照光をホログラム記録媒体に導くと共に、参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光をイメージセンサに対して導くように構成された光学系の光路中におけるフーリエ面となる位置において、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されている帯域制限手段により入射光に対する帯域制限を行う、或いは入射光に対する空間光位相変調を行う。このことで、アパーチャーを設けて高記録密度化を図る場合、或いはコアキシャル方式を採用する場合の参照光の強度分布により、高域成分が劣化するようにして悪化する信号特性の改善を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置とその方法に関する。また、ホログラム記録媒体に対して記録を行う記録装置とその方法、及び再生を行う再生装置とその方法に関する。

特開２００６−１０７６６３号公報 特開２００７−７９４３８号公報

例えば上記の各特許文献にあるように、信号光と参照光との干渉縞によりデータの記録を行い、また上記干渉縞で記録されたデータを上記参照光の照射によって再生するホログラム記録再生方式が知られている。このホログラム記録再生方式としては、上記信号光と上記参照光とを同軸上に配置して記録を行う、いわゆるコアキシャル方式が知られている。

図１７、図１８は、コアキシャル方式によるホログラム記録再生の手法について説明するための図として、図１７は記録手法、図１８は再生手法についてそれぞれ示している。
先ず、図１７において、記録時には、光源からの入射光に対し、ＳＬＭ（空間光変調器）１０１にて空間光変調（例えば光強度変調）を施すことで、図のように同軸上に配置された信号光と参照光とを生成するようにされる。ＳＬＭ１０１は、例えば液晶パネルなどで構成されるものである。
このとき、上記信号光としては、記録データに応じた空間光変調を施して生成される。また、上記参照光は、所定パターンによる空間光変調を施して生成する。

このようにＳＬＭ１０１にて生成された信号光、参照光に対しては、位相マスク１０２による空間位相変調が施される。図示されるように、この位相マスク１０２によっては、信号光に対してランダムな位相パターンを与え、参照光に対しては、予め定められた所定の位相パターンを与えるようにされる。

ここで、参照光に対して位相変調を施すのは、特許文献１にも記載されるように、ホログラム記録媒体への多重記録が可能となるようにするためである。すなわち、或る位相構造を有する参照光を用いて記録した信号光（データ）は、再生時において同一の位相構造による参照光を照射することによってのみ読み出すことができるので、これを応用し、記録時にそれぞれ異なる位相構造による参照光を用いてデータを多重記録し、再生時にはそれらの各位相構造による参照光を択一的に照射することで、多重記録されたそれぞれのデータを選択的に読み出すことができるといったものである。

また、信号光に対してランダムな位相変調パターンを与えるのは、信号光と参照光との干渉効率の向上や、信号光のスペクトルの拡散を図ることでＤＣ成分を抑圧し、高記録密度化を図るためである。
信号光に対する位相変調パターンとしては、例えば「０」「π」の２値によるランダムパターンを設定するものとされている。すなわち、位相変調を行わないピクセル（つまり位相＝０）と、位相をπ（１８０°）だけ変調するピクセルとが半々となるようにして設定したランダムな位相変調パターンを設定するものである。

ここで、ＳＬＭ１０１による光強度変調によっては、信号光として、その光強度が記録データに応じて「０」「１」に変調された光が生成される。このような信号光に対し、「０」又は「π」による位相変調が施されることによっては、光の波面の振幅として、「−１」「０」「１（＋１）」を有する光がそれぞれ生成されることになる。すなわち、光強度「１」で変調されたピクセルについて位相「０」の変調が与えられたときは、振幅は「１」であり、位相「π」による変調が得られたときは振幅は「−１」となる。なお、光強度「０」のピクセルについては位相「０」又は「π」の何れの変調に対しても振幅は「０」のままである。

確認のために、図１９に位相マスク１０２が無い場合（図１９（ａ））と有る場合（図１９（ｂ））とでの信号光・参照光の違いを示しておく。なお、この図１９においては色濃度により光の振幅の大小関係を表現している。具体的に、図１９（ａ）では黒色→白色により振幅「０」→「１」を表し、図１９（ｂ）では黒色→灰色→白色により振幅「−１」→「０」→「１（＋１）」を表している。

ここで、信号光は、記録データに応じて強度変調されたものである。このため、光強度（振幅）「０」「１」が必ずしもランダムに配置されるものとはならず、ＤＣ成分の発生を助長することになる。
上記位相マスク１０２による位相パターンは、ランダムパターンとされている。これによって、ＳＬＭ１０１から出力される信号光内の光強度「１」のピクセルを振幅「１」と「−１」とにランダム（半々）に分けることができるようにされている。このように振幅「１」と「−１」とにランダムに分けられることで、フーリエ面（周波数平面：この場合はメディア上での像と考えればよい）において均質にスペクトルをばらまくことができ、これによって信号光におけるＤＣ成分の抑圧を図ることができるものである。

このように信号光のＤＣ成分の抑圧が図られれば、データ記録密度の向上を図ることができる。
ここで、信号光にＤＣ成分が生じることによっては、該ＤＣ成分によって記録材料が大きく反応し、上述した多重記録を行うことができなくなってしまう。すなわち、ＤＣ成分が記録された部分に対しては、それ以上データを多重させて記録することができなくなってしまうからである。
上記のようなランダム位相パターンによってＤＣ成分の抑圧が図られれば、データの多重記録が可能となり、高記録密度化が図られる。

説明を戻す。
上記位相マスク１０２による位相変調を受けた信号光、参照光は、共に対物レンズ１０３によって集光されてホログラム記録媒体ＨＭに対して照射される。これにより、ホログラム記録媒体ＨＭにおいては、信号光（記録像）に応じた干渉縞（回折格子：ホログラム）が形成される。すなわち、該干渉縞の形成によってデータが記録されるものである。

続いて、再生時においては、先ず図１８（ａ）に示されるように、入射光に対するＳＬＭ１０１の空間光変調（強度変調）によって、参照光を生成するようにされる。そして、このように生成された参照光に対しては、位相マスク１０２による空間光位相変調により、記録時と同じ所定の位相パターンが与えられることになる。

図１８（ａ）において、位相マスク１０２による位相変調を受けた上記参照光は、対物レンズ１０３を介してホログラム記録媒体ＨＭに対して照射される。
このとき、上記のようにして参照光は記録時と同じ位相パターンが与えられたものとなっている。このような参照光がホログラム記録媒体ＨＭに照射されることにより、図１８（ｂ）に示すように、記録されたホログラム像に応じた回折光が得られ、該回折光がホログラム記録媒体ＨＭからの反射光として出力されることになる。すなわち、記録データに応じた再生像（再生光）が得られる。

そして、このようにして得られた再生光を、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどとされるイメージセンサ１０４で受光し、該イメージセンサ１０４の受光信号に基づき、記録データの再生が行われる。

ここで、上記により説明したホログラム記録再生の手法では、記録時において、位相マスク１０２により信号光のＤＣ成分の抑圧を図ることで高記録密度化を図るものとしている。このような位相マスク１０２を用いる手法は、ホログラムページの多重記録を可能とするという面で高記録密度化を達成するものなる。

これに対し、従来においては、高記録密度化を達成するための別のアプローチとして、ホログラムページのサイズ縮小化を図るという手法も提案されている。
具体的には、次の図２０に示されるように、記録時にホログラム記録媒体ＨＭに照射される信号光（及び参照光）が入射されるようにしてアパーチャー１０５を設けておき、該アパーチャー１０５によって信号光の光軸中心から所定範囲の光のみを透過させるようにするものである。
このようにすることで、ホログラム記録媒体ＨＭに記録される信号光（ホログラムページ）のサイズの縮小化を図ることができ、結果、メディア上における各ホログラムページの占有面積の縮小化の面での高記録密度化が達成される。

ここで、上記により説明したアパーチャー１０５を用いる手法を採る場合は、入射光の透過領域を狭めるほど、ホログラムページのサイズ縮小化を図ることができ、さらなる高記録密度化が図られることになる。
しかしながら、このように透過領域を狭めることは、入射光（像）の空間周波数について、通過帯域をより狭めることに相当する。具体的には、透過領域を狭めるほどより低周波数帯域の成分のみが通過するようにされ、いわばローパスフィルタとして作用するものとなる。

図２１は、アパーチャー１０５を設けた場合の信号光の強度分布を例示した図である。なお、この図２１では横軸を信号光中心（０）からの距離（μｍ）とし、縦軸を光強度（Intensity）として信号光の強度分布を示している。またこの図では、ランダム２値パターンによる位相マスク１０２を設けた場合の結果を示している。
この図に示されるように、アパーチャー１０５を設けた場合、信号光はその中心部（例えば図中の０〜±１００μｍ付近の範囲）で光強度が強くなるようにされる。これは、空間周波数としては、低周波数帯域成分が強調されたことに相当する。そして、上記中心部よりも外側の周辺部においては、光強度が弱くなるようにされる。すなわち、高周波数帯域成分が抑圧されたことを意味する。

このようにして、アパーチャー１０５を設けて記録を行う手法を採る場合には、アパーチャー１０５の透過領域を狭めて高記録密度化を図るほど、記録信号の高域成分が劣化してしまうことになり、記録信号特性が悪化してしまうという問題点がある。

なお、このような問題点に対し、従来においては、アパーチャー１０５により高域成分が劣化されるようにして記録されてしまった信号から適正なデータ再生が可能となるようにするために、再生時において、イメージセンサ１０４からの読み出し信号に対する電気的な信号処理によって、高域成分を強調するための等化処理（イコライジング処理）を行うようにする手法が提案されている。
しかしながら、このように高域強調のためのイコライジング処理を電気的な信号処理で実現しようとする場合には、ホログラム記録再生系の有する非線形性が問題となる。

ここで、先の図１７にて説明したように、従来のホログラム記録再生の手法では、記録時において、実像面（ＳＬＭ１０２の変調面にて得られる像と同様の像が得られる面）に配置された位相マスク１０２により位相変調（「０」「π」）を施して、「−１」「０」「１」の振幅を有する信号光をホログラム記録媒体ＨＭに対して照射するものとしているが、ホログラム記録媒体ＨＭには、光の強度の情報と共に、位相の情報も記録することができるので、位相「π」による変調を受けた「−１」という振幅の情報は、そのままホログラム記録媒体ＨＭに対して記録されることになる。

しかしながら、これに対しイメージセンサ１０４側では、ホログラム記録媒体ＨＭに記録された位相の情報を検出することはできないものとなっている。すなわち、位相「π」の変調が与えられた「−１」という振幅情報は検出できないものとなる。
この場合、イメージセンサ１０４では、記録された振幅の絶対値（２乗値）としての光強度を検出していることになるので、位相「π」が与えられて記録された振幅「−１」も、位相「０」が与えられて記録された振幅「１」も、同じ光強度「１」としてしか検出できないものとなる。

このようにしてホログラム記録再生系は、メディア側には位相情報を記録できるが、装置側では位相情報を検出することができないという、非線形性を有する。
このような非線形性の問題から、図１７、図１８で説明したような従来の記録再生手法を採る場合には、イメージセンサ１０４で得られた受光信号に対する信号処理を、有効なものとして作用させることが非常に困難なものとされており、この点から、上述のような高域強調のためのイコライジング処理としても、これを有効に作用させることが非常に困難とされている。具体的に、このようなイコライジング処理を有効に作用させるにあたっては、上記のような非線形性を考慮した非常に複雑な演算処理を要し、これに伴い回路規模の増大化、及び装置の大型化や製造コストの増加などを招き、装置の実現化に対する大きな障害となってしまう。

また、この一方で、アパーチャー１０５による高記録密度化を図らないとした場合であっても、同様に記録信号の高域成分が劣化してしまう現象が起こり得る。
ここで、先の図１７、図１８で説明したコアキシャル方式が採用される場合、信号光と参照光とは同軸上に配置されるため、記録時には、信号光と参照光が同じ対物レンズ１０３を介してホログラム記録媒体ＨＭに集光するようにされるが、このとき、参照光が対物レンズ１０３を介してホログラム記録媒体ＨＭに集光されることにより、ホログラム記録媒体ＨＭ上で参照光が強度分布を持つことになる。

具体的に、このときの参照光の強度分布は次の図２２に示すようなものとなる。
この図２２では、横軸（Ｘ）を参照光の中心（０）からの距離（μｍ）とし、縦軸を光強度（Intensity）として参照光の強度分布を例示しているが、この図からも明らかなように、参照光としても、例えば中心から±１００μｍ付近の中心部において光強度が強となり、それよりも外側となる周辺部分において光強度が弱となるようにされる。

参照光がこのような強度分布を持つことで、信号光と参照光との干渉縞によって記録される記録信号（ホログラムページ）としても、同様に中心部分が強調され周辺部分が抑圧されたものが記録されてしまい、結果としてこの場合も、記録信号の高域成分が劣化するようにして記録信号特性が悪化してしまうことになる。また、再生時には、参照光の照射に応じて得られる再生光の周辺光量が抑圧されることとなって、この点でも信号特性の悪化を招いてしまう。

なお、確認のために述べておくと、このような参照光についての問題は、当然のことながらアパーチャー１０５を用いる場合においても同様に生じるものである。すなわち、コアキシャル方式が採用される場合において、アパーチャー１０５を用いた高記録密度化を図る場合には、アパーチャー１０５を設けたことによる信号劣化と、参照光が強度分布を持つことによる信号劣化との双方が生じてしまうことになる。

本発明は、上記のようにしてホログラム記録再生方式としてコアキシャル方式を採用する場合、又は信号光のサイズ縮小化による高記録密度化を図る場合に生じる高周波数帯域成分の劣化に伴う信号特性の悪化の問題に対し、記録時における記録信号特性の改善、或いは再生時における再生信号特性の改善を図ることを目的として為されたものである。

かかる目的の達成にあたり、本発明では、信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置として、以下のように構成することとした。
すなわち、入射光に対し画素単位で空間光変調を施す空間光変調器を備え、記録時には上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には上記参照光を生成する光生成手段を備える。
また、入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサを備える。
また、上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、再生時において上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系を備える。
さらに、上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されていることで、入射光に対する帯域制限を行う帯域制限手段を備えるものである。

また、本発明では信号光と参照光との干渉縞によりデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録を行う記録装置として以下のように構成することとした。
つまり、入射光に対し画素単位で空間光変調を施す空間光変調器を備え、上記信号光と上記参照光とを生成する光生成手段を備える。
また、上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くように構成された光学系を備える。
さらに、上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されていることで、入射光に対する帯域制限を行う帯域制限手段を備える。

また、本発明では、信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する再生を行う再生装置として、以下のように構成することとした。
すなわち、上記参照光を生成する光生成手段と、入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサとを備える。
また、上記光生成手段により生成された上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系を備える。
さらに、上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されていることで、入射光に対する帯域制限を行う帯域制限手段を備えるものである。

また、本発明では信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置として、以下のようにも構成することとした。
つまり、入射光に対し画素単位で空間光変調を施す空間光変調器を備え、記録時には上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には上記参照光を生成する光生成手段を備える。
また、入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサを備える。
また、上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、再生時における上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系を備える。
さらに、上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、入射光に対する空間光位相変調を行うことで、上記イメージセンサにて得られる上記受光信号についての帯域制限を行う帯域制限手段を備えるものである。

また、本発明では、信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する再生を行う再生装置として、以下のようにも構成することとした。
すなわち、上記参照光を生成する光生成手段と、入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサとを備える。
また、上記光生成手段により生成された上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系を備える。
さらに、上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、入射光に対する空間光位相変調を行うことで、上記イメージセンサにて得られる上記受光信号についての帯域制限を行う帯域制限手段を備えるものである。

上記のようにして本発明では、ホログラム記録媒体に対する記録及び／又は再生のための光学系における所要のフーリエ面（周波数平面）となる位置において、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されている帯域制限手段により入射光に対する帯域制限を行うものとしている。このように中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されている帯域制限手段により帯域制限を行うことで、入射光（像）の低周波数帯域成分を高周波数帯域成分よりも減衰させることができる。換言すれば、高周波数帯域成分を強調することができる。そして、本発明では、このようなフーリエ面における入射光の帯域制限を、光学系における光路中の所要位置において行うものとしている。これによれば、記録時にホログラム記録媒体に照射される信号光（及び参照光）、又は再生時にイメージセンサに導かれる再生光の何れかに対し、上記のような高周波数帯域の強調を行うことができる。記録時の信号光（及び参照光）に対して高域強調ができれば記録信号特性の改善を図ることができる。また、再生光に対し高域強調ができれば、イメージセンサにおける読み出し信号の特性（再生信号特性）の改善を図ることができる。
また、本発明では、フーリエ面において入射光に対する空間光位相変調を行うものとしている。後述もするように、フーリエ面にて入射光に対する位相変調を行うことによっては、イメージセンサにて得られる受光信号についての帯域制限を行うことができる。つまり、このように位相変調による帯域制限を行う本発明によれば、再生信号特性の改善を図ることができる。

上記のようにして本発明によれば、ホログラム記録媒体に対する記録及び／又は再生のための光学系における所要のフーリエ面となる位置において、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されている帯域制限手段により入射光に対する帯域制限を行う、或いは入射光に対する空間光位相変調を行うものとしたことで、例えばアパーチャーなどによる信号光のサイズ縮小化による高記録密度化を図る場合や、コアキシャル方式を採用する場合において悪化するものとされていた信号特性の改善を図ることができる。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
＜第１の実施の形態＞
[記録再生装置の構成]

図１は、本発明の一実施形態としての記録再生装置の内部構成について示した図である。なお、図１では主に記録再生装置の光学系の構成のみを抽出して示し、他の部分については省略している。
先ず、本実施の形態では、ホログラム記録再生方式として、いわゆるコアキシャル方式を採用する場合を例示する。コアキシャル方式は、先にも述べたように信号光と参照光とを同一軸上に配置し、それらを共に所定位置にセットされたホログラム記録媒体に照射して干渉縞によるデータ記録を行い、また再生時には参照光をホログラム記録媒体に対して照射することで上記干渉縞により記録されたデータの再生光を得る方式である。
また、本実施の形態の記録再生装置は、図中のホログラム記録媒体ＨＭとして、反射膜を備えた反射型のホログラム記録媒体に対応する構成が採られる。

図１において、先ず、レーザダイオード（ＬＤ）１は、記録再生のためのレーザ光を得るための光源として設けられる。このレーザダイオード１としては、例えば外部共振器付きレーザダイオードが採用され、レーザ光の波長は例えば４１０ｎｍ程度とされる。
レーザダイオード１からの出射光はコリメータレンズ２を介した後、ＳＬＭ（空間光変調器）３に対して入射する。

ＳＬＭ３は、例えば透過型液晶パネルで構成され、図示は省略した駆動回路からの駆動信号によって各画素が駆動制御されることで、入射光に対する空間光強度変調（以下、単に強度変調とも言う）を画素単位で施す。
具体的に、この場合のＳＬＭ３では、入射光を画素単位でＯＮ／ＯＦＦする（つまり光強度を「１」又は「０」に変調する）ようにされる。

ここで、ＳＬＭ３には、後述するようにして参照光と信号光とをそれぞれ独立した光として生成することができるように、次の図２に示されるような参照光エリアＡ１、信号光エリアＡ２、ギャップエリアＡ３の各領域が設定されている。具体的に、この場合のＳＬＭ３では、その中心部を含む略円形の所定の画素範囲が信号光エリアＡ２とされ、この信号光エリアＡ２の外周側に隣接する略輪状の所定の画素範囲がギャップエリアＡ３、さらにこのギャップエリアＡ３の外周側に隣接する略輪状の所定の画素範囲が参照光エリアＡ１として設定されている。

図１に戻り、ＳＬＭ３の強度変調によって生成された光は、当該ＳＬＭ３の出射面側に対して取り付けられた位相マスク４を介して出力される。
この位相マスク４は、ＳＬＭ３を介して入力される光に対し予め設定された所定の位相パターンを与えるために設けられる。具体的に、ＳＬＭ３の信号光エリアＡ２を介した光（信号光）に対しては、画素単位で「０」「π」の２値によるランダムな位相パターンを与え、参照光エリアＡ１を介した光には画素単位で所定の位相パターンを与えるようにして空間光位相変調（以下、単に位相変調とする）を施す。
この位相マスク４は、例えばその断面構造として凹凸形状が与えられ、該凹凸による光路長差によって入射光に対する位相変調を施すように構成されるなど、その物理的な構造パターンの設定により入射光に対し所定の位相パターンを与えることができるように構成されている。

上記位相マスク素子４を介した光は、リレーレンズ５に入射することで図示するように所定位置に焦点を結ぶようにして集光された後、集光後の拡散光がリレーレンズ７に入射することで平行光となるように変換される。

そして、上記リレーレンズ５の集光により形成される焦点位置、すなわちフーリエ面（周波数平面）となる位置に対しては、アパーチャー６が設けられる。
アパーチャー６は、光軸中心から所定範囲内の入射光のみを透過するようにして構成されている。記録時には、このアパーチャー６により信号光のサイズの縮小化が図られ、高記録密度化が達成されるように図られている。

上記リレーレンズ７を透過した光は、リレーレンズ８を介することで再度集光するようにされて所定位置に焦点を結ぶようにされる。そして、集光後の拡散光は、図のように偏光ビームスプリッタ１１を介した後、リレーレンズ９に入射することで平行光となるように変換される。

このとき、上記リレーレンズ８を介して形成される焦点位置（フーリエ面）に対しては、光学イコライザ１０が設けられる。なお、この光学イコライザ１０については後に改めて説明する。

上記リレーレンズ９を介した光は、１／４波長板１２を介した後、対物レンズ１３で集光されてホログラム記録媒体ＨＭに対して照射される。

ここで、記録時において、上述したＳＬＭ３では、入射光に対して以下のようにして強度変調を行う。すなわち、記録時においてＳＬＭ３は、上述した駆動回路からの駆動信号に応じて、信号光エリアＡ２内の各画素を記録データに応じてＯＮ／ＯＦＦするように駆動される。これにより信号光エリアＡ２については、記録データに応じて各画素の光強度が「１」又は「０」に変調されるものとなる。また、参照光エリアＡ１については、予め定められた所定パターンにより各画素をＯＮ／ＯＦＦ（「１」又は「０」）とするように駆動される。なお、ギャップエリアＡ３、及び参照光エリアＡ１より外周部については、全画素をＯＦＦ（光強度「０」）とするようにされる。
このようなＳＬＭ３による強度変調が行われることで、記録時には、信号光と参照光とが生成されることになる。

また、上述した位相マスク４により、ＳＬＭ３で生成された上記信号光に対しては「０」「π」によるランダム位相パターンが与えられる。また、参照光には所定の位相パターンが与えられる。

そして、このような位相変調が施された信号光と参照光とが、上述した経路を経て上記ホログラム記録媒体ＨＭに集光するようにされることで、これら信号光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体ＨＭに対するデータ記録が行われる。

このとき、信号光にはランダム位相パターンが与えられていることで、光強度「１」による変調が与えられたピクセル（画素）の光は振幅「１（＋１）」又は「−１」に変調され、且つこれら振幅「１」と振幅「−１」のピクセルの数はほぼ半々となるようにされる。このことで、信号光と参照光との干渉効率の向上が図られると共に、信号光のＤＣ成分の抑圧化が図られる。ＤＣ成分の抑圧が図られることによっては、ホログラムページの多重記録が可能となり、高記録密度化が図られる。

また、再生時において、ＳＬＭ３は、参照光エリアＡ１内の画素を所定のＯＮ／ＯＦＦパターンとし、それ以外の画素は全てＯＦＦとするように駆動される。すなわち、参照光のみを生成するようにされる。
このように再生時に生成された参照光は、位相マスク４により記録時と同じ位相パターンが与えられた上で、上述した経路によってホログラム記録媒体ＨＭに照射される。このように記録時と同じ位相パターンが与えられた参照光がホログラム記録媒体ＨＭに照射されることで、ホログラム記録媒体ＨＭに形成された干渉縞（記録されたデータ）に応じた回折光が再生光として得られる。

このようにして得られた再生光（再生像）は、ホログラム記録媒体ＨＭからの反射光として記録再生装置側に戻され、対物レンズ１３を介した後、１／４波長板１２→リレーレンズ９を介して偏光ビームスプリッタ１１に入射する。
偏光ビームスプリッタ１１に入射した再生光は、該偏光ビームスプリッタ１１にて反射され、図のようにレンズ１４を介してイメージセンサ１５に導かれる。
このとき、上記リレーレンズ９を介した再生光は、上述した光学イコライザ１０が配置されるフーリエ面を焦点位置とするようにして収束する光となる。従って、該リレーレンズ９を介して上記偏光ビームスプリッタ１１を反射する再生光は、図のように所定位置を焦点位置とするようにして集光した後、集光後の拡散光が上記レンズ１４で平行光となるようにされた上で、上記イメージセンサ１５に対して入射することになる。

イメージセンサ１５は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を備え、上記のようにして導かれたホログラム記録媒体ＨＭからの再生光を受光し、電気信号に変換する。これによって再生時には、上記再生光（記録された像）についての光強度検出結果を表す受光信号（画像信号）が得られる。すなわち、記録されたデータについての読み出し信号（再生信号）が得られる。

[光学イコライザ]

ここで、本実施の形態の記録再生装置では、上述のようにしてアパーチャー６を設けて信号光のサイズ（ホログラムページのサイズ）の縮小化を図ることで、高記録密度化を図るようにされている。
しかしながら先にも述べたように、信号光のサイズ縮小化にあたりアパーチャー６において入射光の透過領域を狭めることは、入射光（像）の空間周波数について、低周波数側の帯域のみが通過するように帯域制限を行うことに相当する。すなわち、アパーチャー６は空間周波数的に見て、ローパスフィルタとして作用するものとなってしまう。
この点から、アパーチャー６を設けて記録を行う手法を採る場合には、アパーチャー６の透過領域を狭めて高記録密度化を図ろうとするほど、記録信号の高周波数帯域成分が劣化してしまうことになり、記録信号特性が悪化してしまうという問題がある。

なお、このような問題点に対し、従来ではイメージセンサ１５からの読み出し信号についての電気的な信号処理により、高域成分を強調するイコライジング処理を行う手法が提案されているが、本実施の形態の場合のように位相マスク４により信号光に位相変調を施して記録を行う手法を採る場合には、ホログラム記録再生系の有する非線形性の問題により、このような電気的なイコライジング処理を実現することが非常に困難なものとなる。つまり、このような電気的なイコライジング処理を有効に作用させるにあたっては、非線形性を考慮した非常に複雑な演算処理を要し、これに伴い回路規模の増大化、及び装置の大型化や製造コストの増加などを招き、装置の実現化に対する大きな障害となってしまう。

また、アパーチャー６による高記録密度化を図らないとした場合であっても、同様に記録信号の高域成分が劣化してしまう現象が起こり得る。すなわち、本実施の形態のようにコアキシャル方式を採用する場合においては、信号光と参照光とが同軸上に配置されるため、記録時には、信号光と参照光が同じ対物レンズ１３を介してホログラム記録媒体ＨＭに集光するようにされるが、このとき、参照光が対物レンズ１３を介してホログラム記録媒体ＨＭに集光されることによっては、ホログラム記録媒体ＨＭ上で参照光が強度分布を持つこととなってしまう。
具体的に、このときの参照光の強度分布は、先の図２２（ｂ）に示したようにして中心部において光強度が強となり、それよりも外側となる周辺部において光強度が弱となるようにされる。参照光がこのような強度分布を持つことで、信号光と参照光との干渉縞によって記録されるホログラムページとしても、同様に中心部分が強調され周辺部分が抑圧されたものが記録されてしまい、結果としてこの場合も、記録信号の高域成分が劣化するようにして記録信号特性が悪化してしまうことになる。また、再生時においてこのような強度分布をもつ参照光が照射されることによっては、再生光の高域成分の抑圧化を招き、この点でも信号特性の悪化が助長されてしまう。

このような参照光についての問題は、当然のことながらアパーチャー６を用いる場合においても同様に生じるものである。すなわち、図１にて説明したようにコアキシャル方式が採用される場合においてアパーチャー６を用いた高記録密度化を図る場合には、アパーチャー６を設けたことによる信号劣化と、参照光が強度分布を持つことによる信号劣化との双方が生じてしまうこととなり、信号特性上、非常に不利となる。

以上のような問題に鑑み、本実施の形態では、光路中のフーリエ面となる位置に対して挿入した光学イコライザ１０により、空間周波数特性の改善を図るものとする。具体的に、第１の実施の形態では、記録時においてホログラム記録媒体ＨＭに照射される記録光（信号光及び参照光）を対象として、光学イコライザ１０による空間周波数特性の改善を図る。

先の図１における説明からも理解されるように、第１の実施の形態の場合、光学イコライザ１０は、光源となるレーザダイオード１側から見て偏光ビームスプリッタ１１よりも手前側におけるフーリエ面において配置するものとしている。換言すれば、再生時に再生光がイメージセンサ１５に導かれる光路以外の光路中におけるフーリエ面において光学イコライザ１０を配置するものとしている。このことによって、光学イコライザ１０によるイコライジングは、記録時において照射される信号光及び参照光のみを対象として作用するものとなる。

図３は、光学イコライザ１０の構造について説明するための図として、光学イコライザ１０に設定される透過率を色濃度により示している。具体的にこの場合は、白色→黒色の順で透過率が「１」→「０」に低下することを表している。
先ず、この図３において、図中の破線による範囲は、実際に透過率を変化させる領域を表している。すなわち、変調領域を表すものである。この図から明らかなように、該破線で示す変調領域は、光学イコライザ１０の中心を含むようにして設定される。
このとき、光学イコライザ１０としては、該光学イコライザ１０の中心と入射光の光軸中心とが一致するようにして位置決めされて設けられる。従って、入射光に対しては、その中心を含む所定範囲において透過率が「１」以外の変調が施されるものとなる。

具体的に、この場合の光学イコライザ１０では、上記変調領域において、透過率を中心に向けて徐々に（連続的に）低下させていくようにして設定している。このような変調領域の設定により、入射光に対する減光特性としては、光軸中心に近いほど光量を減衰させ、光軸中心から離れるほど光量の減衰量を緩和させるような特性が得られる。

なお、確認のために述べておくと、上記光学イコライザ１０としては、例えば遮光性を有する塗料の濃度を変化させるようにして透明基板に対して塗布するなどの構造により実現することができる。或いは、透過率の異なる材料を中央部から周辺部にかけて分散させるようにして基板を形成することで実現するなどの構成も考えられる。

図４は、図３に示した光学イコライザ１０により実現される光学的なイコライジングについて説明するための図として、図４（ａ）は光学イコライザ１０に入射する記録光（信号光及び参照光）の光強度を示し、図４（ｂ）はイコライザ特性（透過率特性）を示し、図４（ｃ）はイコライジング後の記録光の光強度を示している。なお、これらの図はそれぞれのシミュレーションによる計算結果を示すものである。
図４（ａ）、図４（ｃ）においては光強度を色濃度で表しており、白色→黒色にかけて光強度「１」→光強度「０」を表す。また、図４（ｂ）では色濃度によって透過率を表し、白色→黒色が透過率の低下（「１」→「０」）を表す。

図４（ａ）に示されるように、光学イコライザ１０への入射前における記録光としては、中央部で光強度が非常に強く、周辺部で光強度が非常に弱くなっていることが確認できる。
この図４（ａ）に示されるような記録光に対し、図４（ｂ）に示すように相対的に中央部の透過率が低下するような特性により光学イコライザ１０によるイコライジングが行われることで、イコライジング後の記録光の光強度は、図４（ｃ）のようになる。すなわち、図４（ａ）との比較より、イコライジング後の記録光としては、中央部の光強度が抑圧（減衰）され、相対的に周辺部の光強度が強められた状態となる。換言すれば、光強度の均一化が図られた状態となる。

このようにして、中央部の光強度を減衰させて相対的に周辺部の光強度の上昇が図られることで、空間周波数的には、低周波数帯域成分が減衰され、高周波数帯域成分が強調されたことになる。つまりこれによって、ホログラム記録媒体ＨＭに照射される記録光について高域成分を強調することができ、記録信号特性の改善を図ることができる。

図５は、この点について実証するためのデータとして、本例の光学イコライザ１０によるイコライジング前とイコライジング後における記録光の強度分布をシミュレーションにより求めた結果を示している。図５（ａ）はイコライジング前、図５（ｂ）はイコライジング後の結果を示している。
これらの図では、横軸を光軸中心（「０」）からの距離（μｍ）とし、縦軸を光強度として記録光の強度分布を表している。なお、これらの図では図示の都合上、プロファイルは５ピクセルごとの平均をとっている。

これら図５（ａ）（ｂ）の比較からも明らかなように、光学イコライザ１０によるイコライジングによっては、中心部の光強度が減衰されることで、相対的に周辺部の光強度が上昇されるものとなる。

また、図６は、光学イコライザ１０を用いた記録を行うことによって再生信号特性の改善が図られることについて説明するための図として、図６（ａ）は光学イコライザ１０無しの場合における再生信号特性のシミュレーション結果を、また図６（ｂ）は光学イコライザ１０有りの場合における再生信号特性のシミュレーション結果を示している。
なお、これらの図では再生信号特性として、符号「０」（破線）と符号「１」（実線）の分布をヒストグラムにより示している。横軸は光強度、縦軸はピクセル個数を表す。また、これらの図ではＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比）の計算結果についても併せて示している。

これら図６（ａ）（ｂ）の比較より、光学イコライザ１０無しの場合には符号「０」「１」の分布にバラツキが多く、また分布の広がりも比較的大きかったものが、光学イコライザ１０を設けたことにより、それらが改善されていることが確認できる。
また、ＳＮＲについては、光学イコライザ１０無しの場合がＳＮＲ＝４．７であるのに対し、光学イコライザ１０有りの場合はＳＮＲ＝１１．５であり、およそ２．５倍の向上が図られる。

このようにして、光学イコライザ１０によって記録信号特性の改善が図られることによっては、再生信号特性の改善も図られる。

これまでで説明したようにして、本実施の形態によれば、光学イコライザ１０を設けて信号光の低周波数帯域成分を減衰させるように光学的なイコライジングを施すことで、相対的に記録光の高周波数帯域成分を強調することができる。
これによれば、アパーチャー６を設けて記録を行う場合において高域成分が抑圧されるようにして悪化する記録信号特性の改善を図ることができる。また、これと同時に、コアキシャル方式を採用する場合における参照光の強度分布により高域成分が抑圧されるようにして悪化する信号特性の改善を図ることができる。

このようにして信号特性の改善を図ることができれば、従来、高域強調のために再生信号について行われた電気的なイコライジング処理は特に不要とすることができる。
先にも述べたように、このような電気的なイコライジング処理は、ホログラム記録再生系の有する非線形性の問題から実用可能なレベルで実現することは非常に困難とされていた。すなわち、この点から従来では、ホログラム記録再生を現実的なものとして実現することについて困難性があった。
この点を考慮すれば、上記のようにして電気的なイコライジング処理を不要とすることのできる本実施の形態によれば、ホログラム記録再生の実用レベルでの実現化をより容易なものとすることができる。

＜第２の実施の形態＞

続いて、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、光学イコライザ１０によるイコライジングを記録時ではなく再生時において行うようにするものである。
図７は、第２の実施の形態としての記録再生装置の内部構成を示している。この図７においても、記録再生装置の内部構成として主に光学系の構成を抽出して示している。
なお、以下の説明において、既に説明した部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。

この図７と先の図１とを比較して分かるように、第２の実施の形態の記録再生装置では、図１の記録再生装置にて設けられたリレーレンズ８とリレーレンズ９とが省略された上で、位相マスク４とリレーレンズ５との間に偏光ビームスプリッタ１１が挿入されるものとなる。この場合も、リレーレンズ５を介した光がアパーチャー６→リレーレンズ７→１／４波長板１２→対物レンズ１３を介してホログラム記録媒体ＨＭに照射される。

またこの場合、再生時においてホログラム記録媒体ＨＭから得られ、上記偏光ビームスプリッタ１１で反射される再生光は、レンズ１６に入射するようにされる。このレンズ１６は、図１にも示したレンズ１４と共にズームレンズ系を形成し、再生光を所定倍率により倍率調整してイメージセンサ１５に導く。図示するように上記レンズ１６を介した再生光は収束光とされ所定位置に焦点を結び、その後の拡散光が上記レンズ１４にて平行光となるように変換されてイメージセンサ１５に入射する。

そしてこの場合は、上記レンズ１６によって形成される焦点面（フーリエ面）となる位置に対し、光学イコライザ１０が挿入される。つまり、このような構成により、この場合の光学イコライザ１０は、記録時に信号光・参照光がホログラム記録媒体ＨＭに導かれる光路以外の光路中において形成されたフーリエ面に対して挿入されるものとなる。
この場合も上記光学イコライザ１０としては、入射光の光軸中心と自らの中心とが一致するように位置決めされて設けられる。

上記のような位置に対して光学イコライザ１０が挿入されることにより、この場合は再生時に得られる再生光のみを対象として光学イコライザ１０によるイコライジングが行われる。つまりこのことにより、この場合は再生信号特性の改善が図られるものとなる。

＜第３の実施の形態＞

第３の実施の形態は、記録時と再生時の双方で光学イコライザ１０によるイコライジングが行われるようにするものである。
図８は、第３の実施の形態としての記録再生装置の内部構成について示す図として、主に光学系の構成を抽出して示している。
図示するようにこの場合の記録再生装置としては、レーザダイオード１、コリメータレンズ２、ＳＬＭ３、位相マスク４、リレーレンズ５、アパーチャー６、リレーレンズ７については先の図１の場合と同様の配置関係により設けるものとしている。
この場合は、上記リレーレンズ７を介した光が偏光ビームスプリッタ１１を介してリレーレンズ８に入射するようにされている。

その上で、この場合は上記リレーレンズ８による焦点面（フーリエ面）となる位置に対して、光学イコライザ１０を設け、該光学イコライザ１０を介した光がリレーレンズ９→１／４波長板１２→対物レンズ１３を介してホログラム記録媒体ＨＭに照射されるようにしている。
この場合、上記偏光ビームスプリッタ１１を反射する再生光は、先の図７の場合に設けられていたレンズ１６・レンズ１４によるズームレンズ系を介してイメージセンサ１５に導かれるようになっている。

上記のような構成により、この場合の光学イコライザ１０は、記録時において信号光と参照光がホログラム記録媒体ＨＭに導かれる光路と、再生時における再生光がイメージセンサ１５に対して導かれる光路との共通部分において形成されたフーリエ面となる位置に対して設けられることになる。
このような位置に対する光学イコライザ１０の挿入により、この場合は記録時の記録光、及び再生時にホログラム記録媒体ＨＭから得られる再生光の双方に対して、光学イコライザ１０によるイコライジングを行うことができる。すなわち、この場合においては記録信号特性と再生信号特性の双方の改善を図るようにして光学的なイコライジングを行うことができる。

＜第４の実施の形態＞

続いて、第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は、これまでの各実施の形態のように入射光に対する強度変調により高域成分強調のためのイコライジングを行うのではなく、位相変調によって高域成分強調のためのイコライジングを行うようにするものである。

図９は、このような第４の実施の形態における光学イコライザ１０の構造について説明するための図として、該光学イコライザ１０が透過光に対して与える位相（位相差）を色濃度により示している。
具体的にこの場合は、周辺部の透過光に与える位相を基準位相「０」とし、図中の白色→黒色の順で位相差「０」→「π」の変化を表している。

この図９に示されているように、この場合は、周辺部の透過光と中心部の透過光とに位相差が与えられるようにして位相変調を行うようにされている。
具体的には、周辺部を基準としたときに、中心部にかけて透過光に与えられる位相差が徐々に（連続的に）拡大されるように位相変調を行うようにされる。

なお、位相変調を行う光学イコライザ１０の構造としては、入射光に対する光路長差を与える構造を挙げることができる。或いは、屈折率の異なる材料を組み合わせた構造とすることも考えられる。

ここで、図９に示されるような光学イコライザ１０を用いて行う位相変調によるイコライジングは、記録時に信号光に対して行ったとしても、信号特性の改善効果を得ることはできない。
つまり、実施の形態では、光学イコライザ１０によるイコライジングは実像面（ＳＬＭ３の変調面）でなくフーリエ面において行うことになるが、フーリエ面において信号光に所要の位相パターンを与えたとしても、その位相情報はホログラムの記録に直接影響を与えないためである。

第４の実施の形態としての位相変調によるイコライジングは、再生時においてのみ有効に作用するものとなる。
以下、この点について図１０〜図１４を参照して説明する。

先ず、説明にあたっては、ホログラムの再生系のモデルとして、図１０に示すような簡略的なモデルを例に挙げる。
この図に示すモデルとしては、再生光（信号光）全体ではなく、再生光内の１ピクセル分の光についてのモデルとなる。
ここで、実施の形態のように信号光に対して２値のランダム位相パターンを与えて記録を行う場合には、１ピクセル分の光の強度分布と、再生光（信号光）全体の強度分布とは同等の分布特性が得られることになる。この点から、以下の説明は、この図１０に示されるような１ピクセル分の光についてのモデルに基づいて行う。

図１０において、このモデルでは、ＳＬＭ３における各ピクセルからの光（つまり再生光内の各ピクセルの光）が、ある広がり角度をもってレンズに入射する。この入射光は、該レンズによって平行光となるように変換される（ただし、強度分布をもつ）。その後、他のレンズを介して検出面（つまりイメージセンサ１５）に結像する。

このようなモデルにおいて、フーリエ面にて光学的なイコライジング（強度変調又は位相変調）を行うことについて考えてみる。
先ず、この場合においては、次の図１１に示されるように、図１０のモデルのフーリエ面となる位置に対して光学イコライザ１０を挿入することになる。
ここで、再生光は、フーリエ面において次の図１２（ａ）に示されるような強度分布（振幅分布）をもつ。
なお、この図１２（ａ）においては図示の都合上、２次元平面上において表されるべき再生光の強度分布を、１次元方向の断面図により表している。これは、中心から各方向への強度分布態様がほぼ同様となることを前提としているためである。
但し、実際において、再生光の強度分布は、図中に示されるＧ（ｘ、ｙ）のようなかたちで表されるべきものとなる。すなわち、フーリエ面（２次元平面）上における各位置を座標（ｘ、ｙ）で表現するものとした上で、それら各座標位置における強度によって強度分布を表すべきものとなる。

一方で、光学イコライザのイコライジング特性としては、図１２（ｂ）に示すような特性を設定する。なお、図１２（ｂ）においても図示の都合上、実際は２次元平面上で表されるべきイコライジング特性を１次元方向の断面図により表しているが、このイコライジング特性としても、フーリエ面（２次元平面）上における各位置を座標（ｘ、ｙ）で表現するものとした上で、それら各座標位置における光強度又は位相を表すべきものとなる。
この点を踏まえ、光学イコライザによるイコライジング特性については、図のようにＰＭ（ｘ、ｙ）とおく。
ここで、具体的な特性として、この場合は中心（ピクセル中心）を含む±ａまでの範囲（中心部）と、「ａ」〜「１」,「−ａ」〜「−１」の範囲（周辺部）とで異なる変調を与える特性を設定するものとする。

このとき、検出面にて得られる振幅は、イコライジングがフーリエ面（周波数平面）にて行われることを考えると、次のように表すことができる。

但し、「ＦＴ（）」はフーリエ変換、丸により囲った「×」印はコンボリューションを表す。

このような前提を踏まえた上で、先ずは、先の第１〜第３の実施の形態で例示した強度変調によるイコライジングを行う場合について考察してみる。
強度変調によるイコライジングを行う場合は、図１３（ａ）に示されるような強度分布を有する光に対し、図１３（ｂ）に示されるような強度変調によるイコライジング特性が掛け合わされると考えればよい。具体的に、この場合のイコライジング特性としては、図示するように中心を含む±ａまでの中心部が透過率「０」で、「ａ」〜「１」,「−ａ」〜「−１」の周辺部が透過率「１」となる特性を設定したものとする。

ここで、図１３（ｂ）に示す強度変調によるイコライジング特性ＰＭ（ｘ，ｙ）に関して、そのフーリエ面における特性を表すＦＴ（ＰＭ（ｘ、ｙ））をＦＴ_ａｍｐとおく。
このとき、図１３（ｂ）によると、上記ＰＭ（ｘ，ｙ）としては、「−１〜１の範囲で透過率１」から「−ａ〜ａの範囲で透過率１」を引いたものとして捉えることができる。
この点から、ＦＴ_ａｍｐは次のように表現することができる。

但し、ｉは虚数単位、ｕ,ｖはそれぞれ検出面（実像面）としての２次元平面上における位置を表す座標値である。

上記のような強度変調によるイコライジングについての考察結果を踏まえた上で、位相変調によるイコライジングについて、次の図１４を用いて考察してみる。
この図１４に示されているように、位相変調によるイコライジングを行う場合としても、先の図１３（ａ）と同様の強度分布をもつ光（図１４（ａ））に対して、図１４（ｂ）のような位相変調によるイコライジング特性が掛け合わされるものとして理解すればよい。
図１４（ｂ）に示されているように、この場合のイコライジング特性としては、中心を含む±ａまでの中心部を位相「−π」、「ａ」〜「１」,「−ａ」〜「−１」の周辺部を位相「０」とした特性を設定するものとする。

ここで、図１４（ｂ）に示されるような位相変調によるイコライジング特性ＰＭ（ｘ、ｙ）について、そのフーリエ面における特性であるＦＴ（ＰＭ（ｘ、ｙ））をＦＴ_ｐｈａｓｅとおく。
図１４（ｂ）に示す特性ＰＭ（ｘ、ｙ）は、先の図１３（ｂ）に示した強度変調によるイコライジング特性と同じ変調範囲（±ａ）を設定したものである。この点を利用すると、図１４（ｂ）に示す位相変調によるイコライジング特性ＰＭ（ｘ、ｙ）は、図１３（ｂ）に示した強度変調によるイコライジング特性における±ａまでの範囲、すなわち透過率（光強度）「０」の範囲において、光強度「１」で且つ位相「π」の変調を与えるものであると捉えることができる。

この考えに基づくと、ＦＴ_ｐｈａｓｅは次のように表現することができる。

上式は、先の[数２]による式中で下線を付した、「−１〜１の範囲で透過率１」から「−ａ〜ａの範囲で透過率１」を引いたものに対し、破線部の「−ａ〜ａの範囲で光強度１で且つ位相π」の項を加えたものとなっている。

ここで、以上の検証結果をまとめる。

この結果より、ＦＴ_ａｍｐとＦＴ_ｐｈａｓｅとは、下線部の係数ａの項のみが異なるものであることが理解できる。
この係数ａは、図１３（ｂ）や図１４（ｂ）からも明らかなように、変調領域を定義する値である。従ってこの項の違いは、変調領域を変えることでキャンセルすることができる。上式の結果によれば、

(ａ_ａｍｐ)²＝２(ａ_ｐｈａｓｅ)²

となることより、

ａ_ｐｈａｓｅ＝ａ_ａｍｐ×１／√２

とすればよい。すなわち、位相変調によるイコライジングを行う場合に設定する変調領域は、同じイコライジング効果を得るにあたって強度変調を行う場合に設定する変調領域に対し、１／√２に縮小化した領域を設定すればよいということになる。

以上のような考察から、再生光について行うイコライジングに関しては、強度変調によるイコライジングも、位相変調によるイコライジングも本質的に同じであることが理解できる。すなわち、再生時における位相変調によるイコライジングは、強度変調によるイコライジングを行う場合と同様、有効なものとして作用するものである。
但し、上記説明からも理解されるように、位相変調によるイコライジングは、強度変調によるイコライジングのように入射光に対して直接的に帯域制限する作用が得られるものではなく、イメージセンサ１５による受光後の信号において帯域制限の作用が得られるという点では異なるものとなる。

なお、第４の実施の形態として、再生時に位相変調によるイコライジングを行う場合の記録再生装置の構成としては、例えば先の図７に示したものと同様の構成が採られればよい。或いは、図８に示した構成とすることもできる。

＜変形例＞

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した実施の形態に限定されるべきものではない。
例えば、これまでの説明では、強度変調によるイコライジングを行う光学イコライザ１０として、透過率を周辺部から中央部にかけて連続的に変化させる場合を例示したが、透過率は非連続に変化させるものとしてもよい。例えば、周辺部から中央部にかけて、所定の段数により段階的に透過率を低下させるような特性を設定することもできる。或いは、周辺部を透過率「１」、中央部を「１」よりも小さな所定の透過率に設定するなど、透過率は大まかに２値で変化させるようにすることもできる。さらには、周辺部から中央部にかけて透過率を低下させる一方とするのではなく、一部に上昇部分が含まれるような特性とすることもできる。
また、主に中域成分の強調が図られるべく、以下のような強度変調特性を与えることもできる。つまり、例えば中心から外側にかけて大まかに３つの領域に分け、最も中心に近い最内領域、最も外側となる最外領域、それらの中間に位置する中間領域としたとき、上記最外領域と上記最内領域とでは相対的に上記最外領域の方が透過率が高くなるようにした上で、上記最外領域においては外側から内側にかけて徐々に透過率を上昇させ、上記中間領域では上記最外領域よりも高い透過率を設定し、上記最内領域では外側から内側にかけて徐々に透過率を低下させるというものである。これによれば、低域成分の減衰が図られた上で、該低域成分よりも高域側となる中域成分が最も強調された上で、さらに高域側の高域成分については高域になるにつれて徐々に減衰されるものとなる。

また、位相変調によるイコライジングを行う場合も同様に、位相変調の特性については、周辺部から中央部に連続的に変化させるもののみでなく、非連続的に変化させることもできる。また、周辺部と中央部とで位相を２値で変化させるといったこともできる。
何れにしても光学イコライザ１０としては、低周波数帯域（中央部）の成分を減衰させることで、相対的により高域側となる高周波数帯域（周辺部）の成分を強調するようなイコライジング特性が得られるように構成されればよいものであって、周辺部と中央部とを比較した場合に相対的に中央部の透過率が低く設定される、或いは中央部と周辺部とで相対的に位相差が与えられるようにされていれば、具体的な特性について特に限定されるものではない。

また、光学イコライザ１０が入射光に対する強度変調、又は位相変調を施すための具体的な構造についても、先に例示したものに限定されるものでなく、具体的な構造について特に限定はされない。

また、光学イコライザ１０の挿入位置についても例示したものに限定されず、強度変調によるイコライジングを行う光学イコライザ１０については、光路中における所要のフーリエ面となる位置に対して挿入するものとすればよい。すなわち、信号光と参照光をホログラム記録媒体ＨＭに導くと共に上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体ＨＭから得られる再生光をイメージセンサ１５に対して導くように構成された光学系の光路中における、フーリエ面となる位置に対して挿入すればよい。このことで、記録信号特性、又は再生信号特性の改善を図ることができ、何れにしても、最終的にイメージセンサ１５を介して得られる再生信号（読み出し信号）の特性改善が図られるようにすることができる。
また、位相変調によるイコライジングを行う光学イコライザ１０の挿入位置については、ホログラム記録媒体ＨＭから得られた再生光がイメージセンサ１５に導かれるまでの光路中における、フーリエ面となる位置に対して設ければよい。これによって再生信号特性の改善を図ることができる。

また、光学イコライザ１０については、例えば次の図１５に示されるようにして、アパーチャー６の役割も同時に担わせるように構成することもできる。この図１５に示す例では、破線により示す光学イコライザ１０の変調領域（強度又は位相の変調領域）よりも外側の所定領域に対し、透過率「０」となる遮光マスク部１０ａを設けている。これにより入射する光（信号光）のサイズを縮小化することができ、光学イコライザ１０にアパーチャー６としての役割も担わせることができる。
なお、上記のような遮光マスク部１０ａは、例えば蒸着やスパッタリングなどによって容易に形成可能である。

また、これまでの説明では、信号特性改善のためのイコライジングは、光学イコライザ１０によるイコライジング、すなわち光学的なイコライジングのみで行う場合を例示したが、このような光学的なイコライジングに加えて、イメージセンサ１５にて得られる受光信号（読み出し信号）に対する信号処理によるイコライジング処理を併せて行うようにすることもできる。
このような構成によれば、高域強調のためのイコライジングは、光学イコライザ１０と上記イコライジング処理とで分担して行うことができる。このことで、電気的なイコライジング処理の負担は軽減することができ、イコライジング処理のための構成は格段に簡略化できる。

また、これまでの説明では、本発明が反射膜を備える反射型のホログラム記録媒体ＨＭに対応する場合を例示したが、反射膜を備えない透過型のホログラム記録媒体ＨＭに対応する場合にも好適に適用できる。
確認のために、このような透過型のホログラム記録媒体ＨＭに対応する場合の記録再生装置の構成例を次の図１６を参照して説明しておく。
図１６において、先ず、透過型のホログラム記録媒体ＨＭに対応する構成とする場合には、再生光はホログラム記録媒体ＨＭからの反射光として得られるものとはならず、ホログラム記録媒体ＨＭを透過した光として得られることになる。この場合は、該透過光としての再生光を、ホログラム記録媒体ＨＭのレーザ光入射面とは逆側となる位置において検出する構成を採ることになる。
具体的な構成として、この図１６では、先の図１の構成（記録時に光学的イコライジングを行う構成）を透過型メディアに対応させるように変更したものを示している。この図１６に示す構成では、図１の構成から偏光ビームスプリッタ１１と１／４波長板１２とが省略されたものとなる。この場合は、光源となるレーザダイオード１側から見て、ホログラム記録媒体ＨＭの裏側となる位置に対し集光レンズ２０が設けられる。この集光レンズ２０によっては、ホログラム記録媒体ＨＭからの透過光として得られる再生光が平行光となるようにして変換される。集光レンズ２０を介した再生光は、先の図７と同様のレンズ１６・レンズ１４によるズームレンズ系を介して倍率調整されてイメージセンサ１５に導かれるようになっている。
なお、確認のために述べておくと、このような透過型メディアに対応する構成とする場合としても、記録再生の基本動作自体は反射型メディアに対応する場合と同様であり、記録時は信号光と共に参照光を照射してホログラム記録媒体ＨＭ上にそれらの干渉縞によってデータを記録し、再生時はホログラム記録媒体ＨＭに対し参照光を照射してそれにより得られる再生光をイメージセンサ１５で検出することに変わりはない。

また、これまでの説明では、ＳＬＭ３として透過型の空間光変調器を用いる場合を例示したが、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）や反射型液晶パネルなど、反射型の空間光変調器を用いることもできる。

また、これまでの説明では、円形とされる信号光エリアＡ２よりも外側に当該信号光エリアＡ２と同じ中心をもつ輪状の参照光エリアＡ１が設けられる場合を例示したが、信号光エリア、参照光エリアの形状は、それらが同じ中心をもつようにして配置されていれば、このような円形と輪状の組み合わせに限定されるものではない。また、参照光エリアを内側、信号光エリアを外側に配置するといったこともできる。

また、これまでの説明では、ホログラム記録再生方式としてコアキシャル方式を採用する場合を例示したが、信号光と参照光とを同軸上に配置しない二光束方式が採用される場合にも本発明は好適に適用できる。周知のように、二光束方式では、光源からの光に対し空間光変調器によって記録データに応じた空間光変調を与えて生成した信号光をホログラム記録媒体ＨＭに照射する系と、上記光源からの光に基づき参照光を生成してホログラム記録媒体ＨＭに照射する系とが独立して設けられることになる。
この場合、本発明における「光生成手段」は、光源からの光に対し記録データに応じた空間光変調により信号光を生成する空間光変調器を含む信号光生成部と、光源からの光に基づき所定形状の参照光を生成する参照光生成部とを有することになる。
確認のために述べておくと、二光束方式を採る場合には、コアキシャル方式を採用する場合のような参照光の強度分布による信号特性悪化の問題は回避することができる。従って二光束方式を採る場合は、アパーチャーを設けて高記録密度化を図る場合の信号特性改善を図ることができる。

また、これまでの説明では、本発明がホログラム記録媒体に対して記録及び再生を行う記録再生装置に適用される場合を例示したが、本発明としては、記録のみが可能な記録装置、再生のみが可能な再生装置に対しても好適に適用できる。記録装置とする場合、光学系の構成として、再生系の構成（偏光ビームスプリッタ１１、１／４波長板１２、イメージセンサ１５、レンズ１４,１６）を省略すればよい。この場合、光学イコライザ１０は光学系の光路中における所要のフーリエ面となる位置に対して設けるものとすればよく、それによって記録信号特性の改善を図ることができる。また、再生装置とする場合は、アパーチャー６は省略することができる。再生装置の場合、光学イコライザ１０は、ホログラム記録媒体ＨＭから得られる再生光がイメージセンサ１５に導かれるまでの光路中の所要のフーリエ面となる位置に対して設けるものとすればよく、それによって再生信号特性の改善を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態としての記録再生装置の内部構成を示した図である。 空間光変調器（ＳＬＭ）にて設定される参照光エリア、信号光エリア、ギャップエリアの各エリアについて説明するための図である。 強度変調によるイコライジングを行う光学イコライザの構造について説明するための図である。 光学イコライザにより実現されるイコライジングについて説明するための図である。 光学イコライザによるイコライジング前とイコライジング後における記録光の強度分布をシミュレーションにより求めた結果を示した図である。 再生信号特性についてのシミュレーション結果を示した図である。 第２の実施の形態の記録再生装置の内部構成を示した図である。 第３の実施の形態の記録再生装置の内部構成を示した図である。 第４の実施の形態の記録再生装置が備える光学イコライザの構造について説明するための図である。 ホログラム再生系の簡略的なモデルを示した図である。 光学イコライザによるイコライジングを行う場合の再生系のモデルを示した図である。 再生光の強度分布とイコライジング特性とを示した図である。 再生光の強度分布と強度変調によるイコライジング特性とを示した図である。 再生光の強度変調と位相変調によるイコライジング特性とを示した図である。 変形例としての光学イコライザの構造を示した図である。 透過型メディアに対応して記録再生を行う変形例としての記録再生装置の内部構成を示した図である。 従来の記録手法ついて説明するための図である。 従来の再生手法について説明するための図である。 信号光、参照光の振幅を位相マスク有り／無しの場合で比較して示した図である。 アパーチャーを用いた記録手法について説明するための図である。 アパーチャーを設けた場合の信号光の強度分布を例示した図である。 コアキシャル方式を採用した場合における参照光の強度分布を例示した図である。

符号の説明

１ レーザダイオード（ＬＤ）、２ コリメータレンズ、３ ＳＬＭ、４ 位相マスク、５,７,８,９ リレーレンズ、１０ 光学イコライザ、１１ 偏光ビームスプリッタ、１２ １／４波長板、１３ 対物レンズ、１４,１６ レンズ、１５ イメージセンサ、２０ 集光レンズ、ＨＭ ホログラム記録媒体

Claims (27)

1. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置であって、
   入射光に対し画素単位で空間光変調を施す空間光変調器を備え、記録時には上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には上記参照光を生成する光生成手段と、
   入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサと、
   上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、再生時における上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系と、
   上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されていることで、入射光に対する帯域制限を行う帯域制限手段と、
   を備える記録再生装置。
2. 請求項１に記載の記録再生装置において、
   上記光生成手段は、
   同一光源からの入射光に対し共通の上記空間光変調器による空間光変調を施すことでそれぞれが同一光軸上に配置されるようにして上記信号光と上記参照光とを生成する。
3. 請求項２に記載の記録再生装置において、
   上記光学系は、
   再生時において上記再生光が上記イメージセンサに導かれる光路以外の光路中に上記フーリエ面が形成されるようにして構成され、
   上記帯域制限手段は上記フーリエ面に対して挿入されるようにして設けられる。
4. 請求項２に記載の記録再生装置において、
   上記光学系は、
   記録時において上記信号光と上記参照光が上記ホログラム記録媒体に導かれる光路以外の光路中に上記フーリエ面が形成されるようにして構成され、
   上記帯域制限手段は上記フーリエ面に対して挿入されるようにして設けられる。
5. 請求項２に記載の記録再生装置において、
   上記光学系は、
   記録時において上記信号光と上記参照光が上記ホログラム記録媒体に導かれる光路と、再生時において上記再生光が上記イメージセンサに対して導かれる光路との共通部分に上記フーリエ面が形成されるようにして構成され、
   上記帯域制限手段は上記フーリエ面に対して挿入されるようにして設けられる。
6. 請求項２に記載の記録再生装置において、
   上記帯域制限手段は、
   上記周辺部から上記中央部にかけて連続的に透過率が変化するように構成されている。
7. 請求項２に記載の記録再生装置において、
   上記帯域制限手段は、
   上記周辺部から上記中央部にかけて非連続的に透過率が変化するように構成されている。
8. 請求項２に記載の記録再生装置において、
   上記帯域制限手段は、
   上記周辺部と上記中央部とで透過率が２値で変化するように構成されている。
9. 請求項２に記載の記録再生装置において、
   上記帯域制限手段は、
   中心から外側にかけて順に形成される第１〜第３の３つの領域について、第１の領域の透過率が第２の領域の透過率よりも低くなるように構成され、且つ第３の領域の透過率が略零となるように構成されている。
10. 請求項２に記載の記録再生装置において、
    上記帯域制限手段は、
    中心から外側にかけて順に形成される第１〜第３の３つの領域について、第２の領域の透過率が第１の領域の透過率及び第３の領域の透過率よりも高くなるようにして構成されている。
11. 請求項１に記載の記録再生装置において、
    上記光学系は、
    上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光をそれぞれ別々の光路を介して上記ホログラム記録媒体に導くように構成されている。
12. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生方法であって、
    記録時において上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、再生時において上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光がイメージセンサにより受光されるようにして構成された光学系における光路中のフーリエ面となる位置において、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されている帯域制限手段により、入射光に対する帯域制限を行う、
    ことを特徴とする記録再生方法。
13. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録を行う記録装置であって、
    入射光に対し画素単位で空間光変調を施す空間光変調器を備え、上記信号光と上記参照光とを生成する光生成手段と、
    上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くように構成された光学系と、
    上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されていることで、入射光に対する帯域制限を行う帯域制限手段と、
    を備えることを特徴とする記録装置。
14. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録を行う記録方法であって、
    上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くように構成された光学系における光路中のフーリエ面となる位置において、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されている帯域制限手段により、入射光に対する帯域制限を行う、
    ことを特徴とする記録方法。
15. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する再生を行う再生装置であって、
    上記参照光を生成する光生成手段と、
    入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサと、
    上記光生成手段により生成された上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系と、
    上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されていることで、入射光に対する帯域制限を行う帯域制限手段と、
    を備えることを特徴とする再生装置。
16. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する再生を行う再生方法であって、
    上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光がイメージセンサにより受光されるようにして構成された光学系における光路中のフーリエ面となる位置において、中央部の透過率が周辺部の透過率よりも低く設定されている帯域制限手段により、入射光に対する帯域制限を行う、
    ことを特徴とする再生方法。
17. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生装置であって、
    入射光に対し画素単位で空間光変調を施す空間光変調器を備え、記録時には上記信号光と上記参照光とを生成し、再生時には上記参照光を生成する光生成手段と、
    入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサと、
    上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、再生時における上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系と、
    上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、入射光に対する空間光位相変調を行うことで、上記イメージセンサにて得られる上記受光信号についての帯域制限を行う帯域制限手段と、
    を備える記録再生装置。
18. 請求項１７に記載の記録再生装置において、
    上記光生成手段は、
    同一光源からの入射光に対し共通の上記空間光変調器による空間光変調を施すことでそれぞれが同一光軸上に配置されるようにして上記信号光と上記参照光とを生成する。
19. 請求項１８に記載の記録再生装置において、
    上記光学系は、
    再生時において上記再生光が上記イメージセンサに対して導かれる光路中に上記フーリエ面が形成されるようにして構成され、
    上記帯域制限手段は上記フーリエ面に対して挿入されるようにして設けられる。
20. 請求項１９に記載の記録再生装置において、
    上記帯域制限手段は、中央部の透過光と周辺部の透過光とに位相差を与えるように構成されている。
21. 請求項２０に記載の記録再生装置において、
    上記帯域制限手段は、
    上記周辺部から上記中央部にかけて透過光の位相差を連続的に変化させるようにして構成される。
22. 請求項２０に記載の記録再生装置において、
    上記帯域制限手段は、
    上記周辺部から上記中央部にかけて透過光の位相差を非連続的に変化させるようにして構成される。
23. 請求項２０に記載の記録再生装置において、
    上記帯域制限手段は、
    上記周辺部と上記中央部とで透過光に２値による位相差を与えるようにして構成される。
24. 請求項１７に記載の記録再生装置において、
    上記光学系は、
    上記光生成手段により生成された上記信号光と上記参照光をそれぞれ別々の光路を介して上記ホログラム記録媒体に導くように構成されている。
25. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する記録再生を行う記録再生方法であって、
    記録時において上記信号光と上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、再生時において上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光がイメージセンサにより受光されるようにして構成された光学系における光路中のフーリエ面となる位置において、入射光に対する空間光位相変調を行うことで、上記イメージセンサにて得られる上記受光信号についての帯域制限を行う、
    ことを特徴とする記録再生方法。
26. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する再生を行う再生装置であって、
    上記参照光を生成する光生成手段と、
    入射光を画素単位で受光して受光信号を得るイメージセンサと、
    上記光生成手段により生成された上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光を上記イメージセンサに対して導くように構成された光学系と、
    上記光学系における光路中のフーリエ面となる位置に挿入され、入射光に対する空間光位相変調を行うことで、上記イメージセンサにて得られる上記受光信号についての帯域制限を行う帯域制限手段と、
    を備えることを特徴とする再生装置。
27. 信号光と参照光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体に対する再生を行う再生方法であって、
    上記参照光を上記ホログラム記録媒体に導くと共に、上記参照光の照射に伴い上記ホログラム記録媒体から得られる再生光がイメージセンサにより受光されるようにして構成された光学系における光路中のフーリエ面となる位置において、入射光に対する空間光位相変調を行うことで、上記イメージセンサにて得られる上記受光信号についての帯域制限を行う、
    ことを特徴とする再生方法。