JP6434815B2 - ホログラム装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラムを利用した情報の記録／再生を行うホログラム装置に関する。

近年、高速で大容量の情報記録再生を行う次世代光情報記録再生方式として、ホログラム記録再生方式の研究・開発が活発に行われている。

図７は、角度多重方式と称される記録方式を採用した従来のホログラム装置を示しており、この図を参照しながらホログラム装置の概略について説明する。図７に示すホログラム装置１０１において、レーザ光源１１１から出射されたレーザ光は、レンズ１１３により一旦集光され、その集光位置にピンホールを有する空間フィルタ１１４により空間的なノイズが除去された後、拡散しながらコリメートレンズ１１５に入射し、そこで所定のビーム径のコリメート光（以下「原光束」と称する）とされて出射される。

情報記録時において、コリメートレンズ１１５からの原光束は、半波長板１１６により所望の偏光比に調整され、この後、ミラー１１７を介してＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１８に入射され、そこで、２つの偏光成分に分岐される。ＰＢＳ１１８により分岐された偏光のうち、例えば、縦偏光（Ｓ偏光）は参照光として、横偏光（Ｐ偏光）は信号光（この段階では信号データは担持されていない）として、各々利用される。

上記信号光はＰＢＳ１１９を透過し、例えば反射型液晶パネルからなるＳＬＭ（Spatial Light Modulator：空間光変調器）１２０に照射される。このとき、ＳＬＭ１２０には
ページデータ配列が表示されており、これにより信号光が空間的に変調されて信号データ（以下「ページデータ」と称する）を担持するとともに、ＳＬＭ１２０により横偏光から縦偏光に変換されてＰＢＳ１１９へと反射される。この信号光（縦偏光）は、ＰＢＳ１１９によってＦＴＬ（Fourier Transform Lens：フーリエ変換レンズ）１２１の方向へ反射される。反射された信号光は、ＦＴＬ１２１を透過することにより光学的なフーリエ変換を受け、記録媒体１０９上に照射される。

一方、上記参照光は、図中の半波長板１２２に向かうが、信号記録時において半波長板１２２は参照光が縦偏光を維持するように設定され、参照光は縦偏光のまま、ミラー１２３を介してＰＢＳ１２４に入射し、ＰＢＳ１２４により図中下方に反射され（以下、この参照光を「記録時参照光」と称する）、その後、、ガルバノメータミラー１２５、リレーレンズ１２６を介して、所定の角度で記録媒体１０９上に照射される。

記録時参照光と信号光が交差した部分において光の干渉縞が生じ、この位置に記録媒体１０９が配置されていることにより記録媒体１０９にホログラム（ページデータ）が記録される。なお、ガルバノメータミラー１２５の角度を変えて記録時参照光の記録媒体１０９への入射角度を変えることにより、記録媒体１０９の同一領域に複数のホログラムを記録する角度多重記録を行うことができる。

情報再生時においては、参照光のみが記録媒体１０９に照射される。すなわち、コリメートレンズ１１５からの原光束が半波長板１１６（進相軸の方向を記録時とは変えている）により縦偏光（Ｓ偏光）とされ、ＰＢＳ１１８により直角に反射され、参照光として図中の半波長板１２２に向かう。信号再生時において参照光は、半波長板１２２により横偏光（Ｐ偏光）に変換され、ミラー１２３を介してＰＢＳ１２４に入射し、ＰＢＳ１２４を透過する（以下、この参照光を「再生時参照光」と称する）。その後、再生時参照光は、
ミラー１２７、ガルバノメータミラー１２８、リレーレンズ１２９を介して、記録時参照光とは反対側から記録媒体１０９上に照射される。

再生時参照光が照射されると、再生光が記録媒体１０９の裏面側へ出射されてＦＴＬ１２１、ＰＢＳ１１９を通過してカメラ１３０に入射する。この入射した再生光をカメラ１３０によって取得（撮像）することにより、ページデータの再生画像を生成することができる。

ホログラム装置において所期の性能を発揮するためには、装置を構成する各光学素子が高精度にアライメント調整され、ホログラムの記録／再生に用いられるレーザ光が所期の状態（照射角度や照射位置、ビーム径等）で、ＳＬＭや記録媒体に照射されることが重要となる。各光学素子のアライメント調整は、装置を組み立てる際に厳密に行われるが、経時変化や使用環境における温度変化の影響等によってアライメントに誤差が生じ、ＳＬＭや記録媒体に照射されるレーザ光の状態が変化する場合もある。

従来、円板状の記録媒体への情報の記録／再生を行うホログラム装置において、記録／再生用のメインレーザ光と、このメインレーザ光とは波長が異なるトラッキングサーボ用（記録媒体へのレーザ光の照射位置等を制御するため）のサブレーザ光との軸ずれを検出して、これを校正（較正、キャリブレーション等とも称される）するように構成されたものが知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。

特開２００９−１５９３２号公報

上記特許文献１に記載されたホログラム装置は、記録／再生用とトラッキングサーボ用との２つのレーザ光を用いるタイプであるが、図７に示すようなタイプのホログラム装置においても、ＳＬＭや記録媒体に照射されるレーザ光（信号光や参照光）の状態が変化し、その影響により所期の性能を発揮することができなくなる可能性はある。特に本明細書において着目するのが、レーザ光源から出射されるレーザ光の出射角度が変化した場合の影響である。

すなわち、ホログラム装置のレーザ光源においては、電源投入時や温度変化時など動作が安定しない場合に、レーザ光の出射角度が変化することがある。この場合の出射角度の変化は微小なものであるが、その微小な変化がホログラム装置における情報の記録／再生性能に悪影響を及ぼす虞がある。例えば、図７に示すレーザ光源１１１からのレーザ光の出射角度が変化するとレンズ１１３への入射角度および入射位置が変化し、それによりレーザ光の集光位置が変化したり、レーザ光の一部が、空間フィルタ１１４のピンホール（一般に直径数μｍの大きさ）を通過しなかったりする。また、それによって、コリメートレンズ１１５から出射される原光束の状態（ビーム径や断面の強度分布、半波長板１１６への入射角度や入射位置等）が変化し、その結果、ＳＬＭ１２０に対する信号光の照射状態（照射範囲や照射範囲における強度分布等）が変化してしまう。

このような信号光の照射状態の変化について図６を用いて説明する。図６はＳＬＭとＳＬＭに照射される信号光との関係を模式的に示している。ビーム径が拡大されたレーザ光の断面の強度分布は一般にガウス分布となり、ホログラム装置における信号光についても同様である。図６では、信号光の断面における中心部の強度が高く明るい部分を白色で表し、中心部から離れるのに従って強度が低下する様子をグレースケール（黒味を増すほど
低強度）で表している。また、ＳＬＭにおける信号データ（ページデータ）の表示領域を破線で示している（破線の内側が表示領域）。

図６（ａ）は、ＳＬＭに対する信号光の照射状態が良好な場合（ＳＬＭにおけるページデータの表示領域全体を所定以上の強度で照射している場合）を示している。図６（ｂ）は、レーザ光源からのレーザ光の出射角度が変化したことにより原光束の角度が変化し、それに伴いＳＬＭに対する信号光の照射位置がずれた場合（信号光の断面中心位置がＳＬＭの中心位置よりも右側にずれた場合）を示している。図６（ｃ）は、レーザ光源からのレーザ光の出射角度が変化したことによりレーザ光の一部が空間フィルタを通過せず、その結果、原光束の断面の強度分布が変化し、それに伴いＳＬＭに照射される信号光の強度分布が変化した場合を示している。図６（ｄ）は、レーザ光源からのレーザ光の出射角度が変化したことによりレーザ光の集光位置やコリメートレンズに入射するときのレーザ光の光束状態（拡がり具合等）が変化し、その結果、コリメート後の原光束のビーム径が小さくなり、それに伴いＳＬＭに対する信号光の照射範囲が狭小となった場合を示している。

図６（ａ）に示すように信号光の照射状態が良好な場合には、信号光にページデータが良好に担持されるため、信号光におけるページデータのＳＮＲ（信号対雑音比）は良好となる。これに対し図６（ｂ）〜（ｄ）の場合は、ＳＬＭにおけるページデータ表示領域の全域に十分に信号光が照射されない（図６（ｂ）の場合は表示領域の図中左端側の領域、図６（ｃ）の場合は表示領域の図中左右両端側の領域、図６（ｄ）の場合は表示領域の周縁部の領域に、それぞれ十分に信号光が照射されない）ため、信号光にページデータが良好に担持されなくなり、信号光におけるページデータのＳＮＲは、図６（ａ）の場合に比べて劣化してしまう。

このように、レーザ光源からのレーザ光の出射角度が変化したことにより原光束の状態が変化すると、ＳＬＭに対する信号光の照射状態が変わり、その影響によって、信号光におけるページデータのＳＮＲが低下する。ＳＬＭに対する信号光の照射状態が変化してもページデータのＳＮＲに大きな影響を及ぼさないようにするため、ＳＬＭにおけるページデータの表示領域を小さくすることも考えられるが、そうした場合には、ホログラム装置における情報の大容量記録、高転送速度（高速度での情報の記録／再生）という性能が損なわれてしまう。そこで、原光束の状態変化が生じた場合には、それにより生じる影響を速やかに補償して、ホログラム装置における情報の記録／再生性能を維持し、情報の記録／再生を良好に安定して実行し得るようにすることが望まれる。

原光束の状態変化により生じる影響を補償するためには、原光束の状態変化を検出するなどして原光束の状態を評価し、その評価に基づき所定の光学素子のアライメントを微調整するなどして原光束の状態を校正する必要があると考えられる。しかし、原光束の状態の評価や校正が、ホログラム装置における情報の記録／再生性能を維持することに有効に結び付かない場合には、そのような評価や校正は適正なものとはいえない。例えば、上記特許文献１に記載の技術は、原光束の状態評価や校正を行うものではないが、記録／再生用とトラッキングサーボ用との２つのレーザ光の軸ずれを、フォトダイオード等を用いて検出して評価し、その評価に基づき、光学素子のアライメントを微調整して２つのレーザ光の軸ずれを校正するものに該当する。しかし、このような軸ずれの校正が、ホログラム装置における情報の記録／再生性能の全ての事象について良好に維持することに有効に結び付いているとは限らない。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、原光束の状態が変化した場合でも、原光束の状態の評価と校正を適正に行い、情報の記録／再生性能を良好に維持することが可能なホログラム装置を提供することを目的とする。

本発明のホログラム装置は、
レーザ光源から出射されたレーザ光のビーム径を調整し原光束として出射する原光束生成手段と、
前記原光束生成手段から出射された原光束から、ホログラム記録媒体に照射する信号光と参照光を生成する照射光生成手段と、
前記信号光または前記参照光から得られる所定の評価情報に基づき前記原光束の状態を評価し、この評価が向上するように前記原光束の状態を校正する原光束校正手段とを備え、
前記原光束校正手段は、
前記信号光または前記参照光から所定の評価情報を取得する評価情報取得手段と、
前記評価情報取得手段が取得した前記所定の評価情報に基づき前記原光束の状態を評価する原光束状態評価手段と、
前記原光束生成手段における所定の光学素子のアライメント調整を行うアライメント調整手段と、を有し、
前記評価情報取得手段は、前記信号光の断面の強度分布または前記参照光の断面の強度分布を前記所定の評価情報として取得する、ことを特徴とする。

また、前記評価情報取得手段は、前記信号光に重畳されたページデータのＳＮＲ（信号対雑音比）またはＢＥＲ（符号誤り率）を前記所定の評価情報として取得するものとすることができる。

また、前記評価情報取得手段は、前記信号光の強度または前記参照光の強度を前記所定の評価情報として取得するものとすることができる。

また、前記評価情報取得手段は、ページデータが重畳された信号光を分岐する光束分岐手段またはページデータが重畳された信号光を所定方向に反射させる光束反射手段と、前記光束分岐手段により分岐された信号光のページデータまたは前記光束反射手段により反射された信号光のページデータを撮像する撮像手段と、を備え、前記光束分岐手段または前記光束反射手段は、前記信号光の光路中の位置と光路外の位置との間を移動可能に構成されているとすることができる。

また、前記原光束生成手段は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の進行方向を変えるガルバノメータミラーと、前記レーザ光を集光させる集光レンズと、前記レーザ光の集光位置に配置されるピンホールを有する空間フィルタと、前記空間フィルタを通過したレーザ光をコリメートするコリメータレンズと、を備え、
前記原光束校正手段は、前記ガルバノメータミラー、前記集光レンズ、前記空間フィルタおよび前記コリメータレンズのうちの少なくとも１つを、前記所定の光学素子として、そのアライメント調整を行うものとすることができる。

また、前記原光束校正手段は、前記原光束の出射角度、前記原光束の前記照射光生成手段への入射位置、および前記原光束の断面の強度分布のうちの少なくとも１つを、前記原光束の状態として、その校正を行うものとすることができる。

本発明のホログラム装置によれば、情報の記録／再生に直接用いられる信号光または参照光から得られる評価情報に基づき原光束の状態を評価し、この評価が向上するように原
光束の状態を校正するものであるので、原光束の状態が変化した場合でも、原光束の状態の評価および校正を適正に行うことができ、情報の記録／再生性能を良好に維持することが可能となる。

本発明の実施形態１に係るホログラム記録再生装置の全体構成図である。 本発明の実施形態２に係るホログラム記録再生装置の全体構成図である。 本発明の実施形態３に係るホログラム記録再生装置の全体構成図である。 本発明の実施形態４に係るホログラム記録再生装置の全体構成図である。 原光束の状態変化によるページデータの再生像（（ａ）は原光束の状態を校正しない場合、（ｂ）は原光束の状態を校正した場合）を示す図である。 ＳＬＭとＳＬＭに照射される信号光との関係（（ａ）はＳＬＭに対する信号光の照射状態が良好な場合、（ｂ）はＳＬＭに対する信号光の照射位置がずれた場合、（ｃ）はＳＬＭに照射される信号光の強度分布が変化した場合、（ｄ）はＳＬＭに対する信号光の照射範囲が狭小となった場合）を模式的に示す図である 従来技術に係るホログラム装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明に係るホログラム装置の各実施形態について、上記図面を参照しながら詳細に説明する。

〈実施形態１〉
図１に示すホログラム記録再生装置１は、本発明に係るホログラム装置の一実施形態をなすものであり、例えばフォトポリマ材料からなる記録媒体（ホログラム記録媒体）９に対し、角度多重記録方式によりホログラムの記録・再生を行うように構成されている。このホログラム記録再生装置１は、原光束生成部２（原光束生成手段に相当する）と、照射光生成部３（照射光生成手段に相当する）と、原光束校正部４（原光束校正手段に相当する）とを備えてなる。

原光束生成部２は、図１におけるレーザ光源１１からコリメートレンズ１５までの各光学要素により構成されており、照射光生成部３は、半波長板１６からカメラ３０までの各光学要素により構成されている。また、原光束校正部４は、ＢＳ（ビームスプリッタ）４１、カメラ４２、原光束状態評価部４３およびアライメント制御部４４と、ガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５にそれぞれ設けられた各駆動機構（図示略）により構成されている。まず、ホログラム記録再生装置１の基本的な記録／再生の流れについて説明する。

図１に示すホログラム記録再生装置１において、レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、ガルバノメータミラー１２によりレンズ１３の方向に反射され、レンズ１３により一旦集光される。そのレーザ光は、集光位置にピンホールを有する空間フィルタ１４により空間的なノイズが除去された後、拡散しながらコリメートレンズ１５に入射し、そこで所定のビーム径を有するコリメート光（原光束）とされて出射される。

情報記録時において、コリメートレンズ１５からの原光束は、半波長板１６により所望の偏光比に調整され、この後、ミラー１７を介してＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１８に入射され、そこで、２つの偏光成分に分岐される。ＰＢＳ１８により分岐された偏光のうち、例えば、縦偏光（Ｓ偏光）は参照光として、横偏光（Ｐ偏光）は信号光（この段階では信号データ（ページデータ）は担持されていない）として、各々利用される。

上記信号光はＰＢＳ１９を透過し、例えば反射型液晶パネルからなるＳＬＭ２０（ここ
では振幅変調用空間光変調器（振幅変調ＳＬＭ）を用いる）に照射される。このとき、ＳＬＭ２０には、白、黒２値の画素が２次元配列されてなるページデータ配列が表示されており、これにより信号光が空間的に変調されてページデータを担持するとともに、ＳＬＭ２０により横偏光から縦偏光に変換されてＰＢＳ１９へと反射される。この信号光（縦偏光）は、ＰＢＳ１９によってＢＳ４１の方向へ反射され、そこでカメラ４２の方向に反射される光束と、ＦＴＬ（フーリエ変換レンズ）２１の方向に透過する光束とに分岐される。ＦＴＬ２１に向かう信号光は、ＦＴＬ２１を透過することにより光学的なフーリエ変換を受け、記録媒体９上に照射される。

一方、上記参照光は、図中の半波長板２２に向かうが、信号記録時において半波長板２２は参照光が縦偏光を維持するように設定され、参照光は縦偏光のまま、ミラー２３を介してＰＢＳ２４に入射し、ＰＢＳ２４により図中下方に反射される（この参照光を「記録時参照光」と称する）。この記録時参照光は、ガルバノメータミラー２５により角度制御され、リレーレンズ２６を介して記録媒体９中の信号光が通過する場所へ、信号光とは別角度で照射される。

記録時参照光と信号光が交差した部分において光の干渉縞、すなわち光の明暗が生じ、この位置に記録媒体９が配置されていることにより記録媒体９の記録面において、光の強い場所は重合反応が進み、その一方、弱い場所は重合反応があまり進まず、結果として記録媒体９の記録面に屈折率分布が形成され、これによりホログラム（ページデータ）が記録される。なお、本実施形態装置においては、角度多重記録が可能とされているので、異なるページデータをＳＬＭ２０に表示させつつ、ガルバノメータミラー２５の角度を変えて参照光の記録媒体９への入射角度を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体９中の同一領域へ多重記録することができる。

情報再生時においては、参照光のみが記録媒体９に照射される。すなわち、コリメートレンズ１５からの原光束が半波長板１６（進相軸の方向を記録時とは変えている）により縦偏光（Ｓ偏光）とされ、ＰＢＳ１８により直角に反射され、参照光として図中の半波長板２２に向かう。信号再生時において参照光は、半波長板２２により横偏光（Ｐ偏光）に変換され、ミラー２３を介してＰＢＳ２４に入射し、ＰＢＳ２４を透過する（この参照光を「再生時参照光」と称する）。この再生時参照光は、ミラー２７により反射された後、、ガルバノメータミラー２８により角度制御され、リレーレンズ２９を介して、記録時参照光とは反対側から記録媒体９に照射される。

再生時参照光が照射されると、再生光が記録媒体９の裏面側へ出射されてＦＴＬ２１、ＢＳ４１、ＰＢＳ１９を通過してカメラ３０に入射する。この入射した再生光をカメラ３０によって取得（撮像）することにより、ページデータの再生画像を生成することができる。また、角度多重記録に対応するため、ガルバノメータミラー２８の角度を変えて再生時参照光の記録媒体９への入射角度を変化させることにより、同一の記録領域に多重記録された複数のページデータから、所望のページデータを順次読み出すことができる。

ホログラム記録再生装置１における各光学素子のアライメント調整は、装置を組み立てる際に厳密に行われるが、レーザ光源１１において、電源投入時や温度変化時など動作が安定しない場合にレーザ光の出射角度が微小に変化し、それによって原光束生成部２（コリメータレンズ１５）から出射される原光束の状態（ビーム径や断面の強度分布、半波長板１６への入射角度や入射位置等）が変化することがある。原光束の状態が変化すると、ＳＬＭ２０に対する信号光の照射状態（照射範囲や照射範囲における強度分布等）が変化し、その結果、ホログラム記録再生装置１における情報の記録／再生性能が低下する虞がある。

ホログラム記録再生装置１の原光束校正部４は、レーザ光源１１からのレーザ光の出射角度が変わって原光束の状態が変化した場合に、その原光束の状態を校正するように構成されている。なお、以下の説明では、レーザ光源１１からのレーザ光の出射角度が変化する方向が図１の紙面内の方向に限定されるものとする。ガルバノメータミラー１２の揺動軸は、この紙面に対し垂直に配置されており、また、ガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５は、各々に設けられた各駆動機構により、図１の紙面内の２つの方向（図中上下方向および左右方向）に移動可能に構成されている。

先に略述したように原光束校正部４は、ＢＳ４１およびカメラ４２（評価情報取得手段に相当する）と、原光束状態評価部４３（原光束状態評価手段に相当する）と、アライメント制御部４４および上記各駆動機構（アライメント調整手段に相当する）により構成されている。なお、原光束状態評価部４３とアライメント制御部４４は、コンピュータ装置等のハードウエアおよび制御プログラム等のソフトウエアにより構成されるものを機能的に表したものである。以下、原光束校正部４による原光束状態の校正手順を３つのステップ（〈Ａ１〉〜〈Ａ３〉）に分けて説明する。

〈Ａ１〉まず、情報記録時において、一のページデータ（記録するページデータとは異なるものを用いてもよい）を担持した信号光の一部をＢＳ４１により分岐し、それをカメラ４２により取り込み、信号光に担持されたページデータを撮像する。

〈Ａ２〉次いで、原光束状態評価部４３において、カメラ４２により撮像されたページデータのＳＮＲを評価情報として求め、このＳＮＲに基づき原光束の状態を評価する。ページデータのＳＮＲは、例えば、下式（１）により算出する。下式（１）において、μ_１およびμ_０はビット１およびビット０の平均輝度を示し、σ_１およびσ_０はビット１およびビット０の標準偏差を示している。

〈Ａ３〉次に、アライメント制御部４４が、カメラ４２により撮像されるページデータのＳＮＲが向上する（大きくなる）ように、原光束生成部２におけるガルバノメータミラー１２の角度調整機構や、ガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５における各駆動機構により、これらの光学素子のアライメントを調整し、原光束の状態を校正する。

ガルバノメータミラー１２等のアライメント調整は、アライメント調整を行う度にページデータ（アライメント調整前と同じページデータでもよいし別のページデータでもよい）を撮像してそのＳＮＲを求め、そのＳＮＲが予め定められた基準値に達した段階で終了するようにしてもよい。あるいは予め定められた回数分のアライメント調整を行う中で最もＳＮＲが向上する状態を見出し、その状態にアライメントを設定することにより終了するようにしてもよい。

なお、同じページデータのＳＮＲの変化に基づきアライメント調整を繰り返す場合には、信号光および参照光の各光路中にシャッタを設けておき、アライメント調整が終了する
までは、信号光および参照光が記録媒体９に照射されないようにしておいてもよい。さらに、原光束状態の評価および校正は、ページデータが変わる度にその都度行うようにしてもよいし、所定数のページデータの記録が行われる毎に行うようにしてもよいし、レーザ光源１１の動作が不安定となるような特定の期間のみ行うようにしてもよい。また、原光束状態の評価は毎回あるいは複数回数ごとに行うが、ガルバノメータミラー１２等のアライメント調整は、原光束状態の評価が低い場合のみ行うようにしてもよい。これらは、後述する他の実施形態においても同様である。

図５（ａ）に示すように、原光束の状態を校正しないでページデータを記録した場合には、再生されたページデータ画像の状態が悪く（特に、画像右側の領域が暗く）、ＳＮＲが劣化していることが分かる。一方、図５（ｂ）に示すように、原光束の状態を校正してページデータを記録した場合には、再生されたページデータ画像の全域においてデータが良好に再生され、ＳＮＲが向上していることが分かる。

このように本実施形態では、信号光に担持されたページデータのＳＮＲに基づき原光束の状態を評価し、そのＳＮＲが向上するように、ガルバノメータミラー１２等のアライメントを調整して、原光束の状態を校正する。このため、原光束の状態を校正することが、ページデータのＳＮＲ向上に直結するので、効率良く確実に、ホログラム記録再生装置１における情報の記録性能の向上または維持（良好な状態の維持）を図ることができる。なお、原光束状態の評価情報として、ＳＮＲに代えてＢＥＲ（符号誤り率）を用い、そのＢＥＲが低下するように、ガルバノメータミラー１２等のアライメント調整を行うようにしてもよい。

〈実施形態２〉
図２に示す実施形態２のホログラム記録再生装置１Ａは、原光束校正部４Ａが半波長板４５を備えている点と、ＢＳ４１およびカメラ４２が図中左右方向に移動可能に構成され（ＢＳ４１のみを移動可能に構成してもよい）、ＢＳ４１が光路中の位置と光路外の位置にそれぞれ配置可能となっている点が、実施形態１のホログラム記録再生装置１とは異なっている。半波長板４５は、ＰＢＳ１８により分岐された、ページデータ担持前の信号光の偏光方向を若干変え、それにより、半波長板４５を通過後の信号光の一部が、ＰＢＳ１９を介してカメラ３０に入射するようにするために設けられている。以下、原光束校正部４Ａによる原光束状態の校正手順を６つのステップ（〈Ｂ１〉〜〈Ｂ６〉）に分けて説明する。

〈Ｂ１〉まず、ＢＳ４１が光路上に位置するようにＢＳ４１およびカメラ４２を配置し、一のページデータ（記録するページデータとは異なるものを用いてもよい）を担持した信号光の一部をＢＳ４１により分岐し、それをカメラ４２により取り込み、信号光に担持されたページデータを撮像する。

〈Ｂ２〉次いで、原光束状態評価部４３において、カメラ４２により撮像されたページデータのＳＮＲを評価情報として求め、このＳＮＲに基づき原光束の状態を評価する。

〈Ｂ３〉次に、アライメント制御部４４が、カメラ４２により撮像されるページデータのＳＮＲが向上する（大きくなる）ように、原光束生成部２におけるガルバノメータミラー１２の角度調整機構や、ガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５における各駆動機構により、これらの光学素子のアライメントを調整し、原光束の状態を校正する。このときのガルバノメータミラー１２等のアライメント調整の仕方は、実施形態１の場合と同様である。

〈Ｂ４〉アライメントの調整が終了し、ページデータのＳＮＲの向上が認められた段階
において、ＰＢＳ１９を介してカメラ３０に入射したページデータ担持前の信号光の断面の強度分布を撮像し、この強度分布を、原光束の状態を評価する際の基準として、原光束状態評価部４３において保存する（以下、保存された強度分布を「信号光基準強度分布」と称する）。

〈Ｂ５〉次いで、ＢＳ４１が光路外に位置するようにＢＳ４１およびカメラ４２を移動し、以降のページデータの情報記録時に、ページデータ担持前の信号光の断面の強度分布をカメラ３０により撮像し、この強度分布に基づき原光束の状態を評価する。

〈Ｂ６〉次に、アライメント制御部４４が、カメラ３０により撮像される信号光の強度分布が上記信号光基準強度分布に近づくように、原光束生成部２におけるガルバノメータミラー１２の角度調整機構や、ガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５における各駆動機構により、これらの光学素子のアライメントを調整し、原光束の状態を校正する。

このときのガルバノメータミラー１２等のアライメント調整は、アライメント調整を行う度に信号光の強度分布を撮像し、その強度分布が、予め定められた程度まで上記信号光基準強度分布に近似した段階で終了するようにしてもよい。あるいは予め定められた回数分のアライメント調整を行う中で、信号光の強度分布が上記信号光基準強度分布に最も近似する状態を見出し、その状態にアライメントを設定することにより終了するようにしてもよい。

本実施形態においても、効率良く確実に、ホログラム記録再生装置１Ａにおける情報の記録性能の向上または維持を図ることができる。また、先の実施形態１では、ＢＳ４１が常時光路上に配置されているために記録媒体９に照射される信号光の光量が半分程度まで減少してしまう。これに対し、本実施形態では、ＢＳ４１を光路外に配置した状態でページデータを記録することができ、また、ＰＢＳ１９により分岐させてカメラ３０に入射させる信号光の光量は、強度分布を撮像することができればよいので小さく抑えることが可能である。このため、記録媒体９に照射される信号光の光量を、実施形態１に比べて大きくすることができるという利点がある。なお、ＰＢＳ１９の消光比が低く、半波長板４５を設けなくてもＰＢＳ１９から漏れ光として信号光がカメラ３０に入射する場合には、半波長板４５を設けなくてもよい。

〈実施形態３〉
図３に示す実施形態３のホログラム記録再生装置１Ｂは、原光束校正部４ＢがＰＢＳ４６、空間フィルタ４７および光検出器４８を備えており、この光検出器４８により検出された信号光（ページデータ担持前の信号光）の強度に基づき、原光束の状態を校正するようになっている。また、実施形態２と同様に半波長板４５を備え、ＢＳ４１およびカメラ４２が図中左右方向に移動可能に構成されている。

本実施形態において、ＰＢＳ４６は、ＰＢＳ１９と同等の特性を有しており、半波長板４５は、ＰＢＳ１８により分岐された、ページデータ担持前の信号光の偏光方向を若干変え、それにより、半波長板４５を通過後の信号光の一部が、ＰＢＳ４６を介して空間フィルタ４７の方向に反射されるようにするために設けられている。また、空間フィルタ４７は、ＰＢＳ４６を介して空間フィルタ４７に入射する信号光の一部が光検出器４８に入射するようにするために設けられている。以下、原光束校正部４Ｂによる原光束状態の校正の流れ（６つのステップに分けられる）を説明するが、１番目から３番目までのステップの内容は、上記実施形態２の〈Ｂ１〉〜〈Ｂ３〉と同じであるので説明は省略し、４番目以降のステップ（〈Ｃ４〉〜〈Ｃ６〉とする）の内容について説明する。

〈Ｃ４〉上述の〈Ｂ１〉〜〈Ｂ３〉の処理によりアライメントの調整が終了し、ページデータのＳＮＲの向上が認められた段階において、ＰＢＳ４６を介して光検出器４８に入射したページデータ担持前の信号光の強度を検出し、この強度を、原光束の状態を評価する際の基準として、原光束状態評価部４３において保存する（以下、保存された強度を「信号光基準強度」と称する）。なお、空間フィルタ４７および光検出器４８を移動可能に構成し、光検出器４８が検出する信号光の強度が最大となるように空間フィルタ４７および光検出器４８の位置を調整し、そのときの信号光の強度を信号光基準強度とするようにしてもよい。

〈Ｃ５〉次いで、ＢＳ４１が光路外に位置するようにＢＳ４１およびカメラ４２を移動し、以降のページデータの情報記録時に、ページデータ担持前の信号光の強度を光検出器４８により検出し、この強度に基づき原光束の状態を評価する。

〈Ｃ６〉次に、アライメント制御部４４が、光検出器４８により検出される強度が上記信号光基準強度に近づくように、原光束生成部２におけるガルバノメータミラー１２の角度調整機構や、ガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５における各駆動機構により、これらの光学素子のアライメントを調整し、原光束の状態を校正する。

このときのガルバノメータミラー１２等のアライメント調整は、アライメント調整を行う度に信号光の強度を検出し、その強度が、予め定められた程度まで上記信号光基準強度に近似した段階で終了するようにしてもよい。あるいは予め定められた回数分のアライメント調整を行う中で、信号光の強度が上記信号光基準強度に最も近似する状態を見出し、その状態にアライメントを設定することにより終了するようにしてもよい。

本実施形態においても、効率良く確実に、ホログラム記録再生装置１Ｂにおける情報の記録性能の向上または維持を図ることができる。また、先の実施形態２と同様に、記録媒体９に照射される信号光の光量を、実施形態１に比べて大きくすることができるという利点がある。なお、ＰＢＳ４６の消光比が低く、半波長板４５を設けなくてもＰＢＳ４６から漏れ光として信号光が光検出器４８に入射する場合には、半波長板４５を設けなくてもよい。

〈実施形態４〉
図４に示す実施形態４のホログラム記録再生装置１Ｃは、原光束校正部４ＣがＢＳ４９およびカメラ５０を備えており、このカメラ５０により撮像された参照光の強度分布に基づき、原光束の状態を校正するようになっている。また、実施形態２と同様にＢＳ４１およびカメラ４２が図中左右方向に移動可能に構成されているが、半波長板４５は備えていない。

本実施形態において、ＢＳ４９は、半波長板２２を通過後の参照光（本実施形態では記録時の参照光とするが、再生時においても適用可）の一部を、カメラ５０の方向に反射する役割を担っている。以下、原光束校正部４Ｃによる原光束状態の校正の流れ（６つのステップに分けられる）を説明するが、１番目から３番目までのステップの内容は、上記実施形態２の〈Ｂ１〉〜〈Ｂ３〉と同じであるので説明は省略し、４番目以降のステップ（〈Ｄ４〉〜〈Ｄ６〉とする）の内容について説明する。

〈Ｄ４〉上述の〈Ｂ１〉〜〈Ｂ３〉の処理によりアライメントの調整が終了し、ページデータのＳＮＲの向上が認められた段階において、ＢＳ４９を介してカメラ５０に入射した参照光の強度分布を撮像し、この強度分布を、原光束の状態を評価する際の基準として、原光束状態評価部４３において保存する（以下、保存された強度分布を「参照光基準強
度分布」と称する）。

〈Ｄ５〉次いで、ＢＳ４１が光路外に位置するようにＢＳ４１およびカメラ４２を移動し、以降のページデータの情報記録時に、参照光の強度分布をカメラ５０により撮像し、この強度分布に基づき原光束の状態を評価する。

〈Ｄ６〉次に、アライメント制御部４４が、カメラ５０により撮像される参照光の強度分布が上記参照光基準強度分布に近づくように、原光束生成部２におけるガルバノメータミラー１２の角度調整機構や、ガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５における各駆動機構により、これらの光学素子のアライメントを調整し、原光束の状態を校正する。

このときのガルバノメータミラー１２等のアライメント調整は、アライメント調整を行う度に参照光の強度分布を検出し、その強度分布が、予め定められた程度まで上記参照光基準強度分布に近似した段階で終了するようにしてもよい。あるいは予め定められた回数分のアライメント調整を行う中で、参照光の強度分布が上記参照光基準強度分布に最も近似する状態を見出し、その状態にアライメントを設定することにより終了するようにしてもよい。なお、ＢＳ４９およびカメラ５０を図中左右方向に移動可能に構成し（ＢＳ４９のみを移動可能に構成してもよい）、カメラ５０により参照光の強度分布を検出するとき（アライメント調整を行うとき）にはＢＳ４９を光路内に配置するが、実際に情報を記録するときや再生するときにはＢＳ４９を光路外に配置するようにしてもよい。

また、ＢＳ４９に代えて、ＰＢＳ（図示はしないが、以下「ＰＢＳ４９Ａ」と称する）を用いてもよい。このＰＢＳ４９Ａを用いる場合、情報記録時においては、半波長板２２を通過する縦偏光（Ｓ偏光）の参照光の略全てがＰＢＳ４９Ａにより反射されてカメラ５０に入射することとなるので、カメラ５０により参照光の強度分布を検出するときのみＰＢＳ４９Ａを光路内に配置し、実際に情報を記録するときはＰＢＳ４９Ａを光路外に配置する。一方、情報再生時には、半波長板２２において参照光の偏光方向を調整し、大部分が横偏光（Ｐ偏光）としてＰＢＳ４９Ａを通過し、一部が縦偏光としてＰＢＳ４９Ａにより反射されてカメラ５０に入射するようにすれば、ＰＢＳ４９Ａを光路内に配置したままとしてもよい。

さらに、ＢＳ４９に代えてＰＢＳ４９Ａを用いる場合において、このＰＢＳ４９Ａとミラー２３との間に新たに半波長板（図示はしないが、以下「半波長板５１」と称する）を配置し、次のように機能させてもよい。すなわち、情報記録時も情報再生時も同じように、半波長板２２において参照光の偏光方向を調整し、参照光の大部分が横偏光としてＰＢＳ４９Ａを通過し、一部が縦偏光としてＰＢＳ４９Ａを介してカメラ５０に入射するようにする。そして、ＰＢＳ４９Ａを通過する横偏光の参照光を、半波長板５１において、情報記録時は縦偏光に変換し、情報再生時は横偏光のまま、ミラー２３に向けて出射するようにする。このように構成する場合には、実際に情報を記録するときも再生するときも、ＰＢＳ４９Ａを光路中に配置しておくことができる。

本実施形態においても、効率良く確実に、ホログラム記録再生装置１Ｃにおける情報の記録性能の向上または維持を図ることができる。また、先の実施形態２と同様に、記録媒体９に照射される信号光の光量を、実施形態１に比べて大きくすることができるという利点がある。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の各実施形態に態様が限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、原光束生成部２におけるガルバノメータミラー１２、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５の全てにお
いて、２つの方向に移動可能とするための駆動機構を設けているが、原光束の状態を校正するための必要性に応じて、それらの駆動機構の一部を省略したり、移動可能とする方向を３方向に増やしたりしてもよい。例えば、レンズ１３、空間フィルタ１４およびコリメートレンズ１５については駆動機構を設けず、原光束状態の校正を、ガルバノメータミラー１２の角度調整と位置調整のみで行うことや、ガルバノメータミラー１２は角度調整のみ可能に構成し、原光束状態の校正を、ガルバノメータミラー１２の角度調整と他の光学素子の位置調整で行うことすることが挙げられる。

また、上記実施形態２〜４では、〈Ｂ１〉〜〈Ｂ３〉のステップにおいて、信号光におけるページデータのＳＮＲを求め、そのＳＮＲに基づき、原光束生成部２におけるガルバノメータミラー１２等のアライメントを調整するようになっている。しかし、ホログラム装置における各光学素子のアライメント調整が適正になされ、かつレーザ光源が安定してレーザ光が所期の出射角度で出射されている状況において、実施形態２においては信号光の強度分布、実施形態３においては信号光の強度、実施形態４においては参照光の強度分布を求めて保存し、これらを基準の強度分布または強度とすることも可能である。この場合、上記実施形態２〜４におけるＢＳ４１とカメラ４２は不要となり、〈Ｂ１〉〜〈Ｂ３〉のステップを省略することが可能となる。

また、上記実施形態４において、カメラ５０の代わりに、上記実施形態３における空間フィルタ４７および光検出器４８を用い、光検出器４８により検出される参照光の強度を、原光束状態の評価情報として、原光束状態の校正を行うことも可能である。さらに、上記実施形態２〜４において、ＢＳ４１の代わりにハーフミラーや全反射ミラーを用いることも可能である。また、本発明は、角度多重記録方式以外のホログラム装置に適用することも可能であり、ホログラムの記録のみまたは再生のみを行うホログラム装置に適用することも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ホログラム記録再生装置
２ 原光束生成部
３ 照射光生成部
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 原光束校正部
４３ 原光束状態評価部
４４ アライメント制御部

Claims (6)

1. レーザ光源から出射されたレーザ光のビーム径を調整し原光束として出射する原光束生成手段と、
   前記原光束生成手段から出射された原光束から、ホログラム記録媒体に照射する信号光と参照光を生成する照射光生成手段と、
   前記信号光または前記参照光から得られる所定の評価情報に基づき前記原光束の状態を評価し、この評価が向上するように前記原光束の状態を校正する原光束校正手段とを備え、
   前記原光束校正手段は、
   前記信号光または前記参照光から所定の評価情報を取得する評価情報取得手段と、
   前記評価情報取得手段が取得した前記所定の評価情報に基づき前記原光束の状態を評価する原光束状態評価手段と、
   前記原光束生成手段における所定の光学素子のアライメント調整を行うアライメント調整手段と、を有し、
   前記評価情報取得手段は、前記信号光の断面の強度分布または前記参照光の断面の強度分布を前記所定の評価情報として取得する、ことを特徴とするホログラム装置。
2. 前記評価情報取得手段は、前記信号光に重畳されたページデータのＳＮＲ（信号対雑音比）またはＢＥＲ（符号誤り率）を前記所定の評価情報として取得することを特徴とする請求項１に記載のホログラム装置。
3. 前記評価情報取得手段は、前記信号光の強度または前記参照光の強度を前記所定の評価情報として取得することを特徴とする請求項１または２に記載のホログラム装置。
4. 前記評価情報取得手段は、ページデータが重畳された信号光を分岐する光束分岐手段またはページデータが重畳された信号光を所定方向に反射させる光束反射手段と、前記光束分岐手段により分岐された信号光のページデータまたは前記光束反射手段により反射された信号光のページデータを撮像する撮像手段と、を備え、前記光束分岐手段または前記光束反射手段は、前記信号光の光路中の位置と光路外の位置との間を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のホログラム装置。
5. 前記原光束生成手段は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の進行方向を変えるガルバノメータミラーと、前記レーザ光を集光させる集光レンズと、前記レーザ光の集光位置に配置されるピンホールを有する空間フィルタと、前記空間フィルタを通過したレーザ光をコリメートするコリメータレンズと、を備え、
   前記原光束校正手段は、前記ガルバノメータミラー、前記集光レンズ、前記空間フィルタおよび前記コリメータレンズのうちの少なくとも１つを、前記所定の光学素子として、そのアライメント調整を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のホログラム装置。
6. 前記原光束校正手段は、前記原光束の出射角度、前記原光束の前記照射光生成手段への入射位置、および前記原光束の断面の強度分布のうちの少なくとも１つを、前記原光束の状態として、その校正を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のホログラム装置。