(57)【要約】【課題】コアキシャル方式によるホログラム記録再生装置において、記録再生特性の向上を図る【解決手段】参照光を位相変調するのにあたり、水平画素数Ｍ×垂直画素数Ｎ（Ｍ，Ｎは１以上の自然数、Ｍ≠Ｎ）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンをランダム位相単位とする。そして、このランダム位相単位内での、ｎ個の位相変調度ごとに対応させる画素数は共通に定めたうえで、位相変調度が対応する画素の配列パターンについてはランダム位相単位間でランダムとなるようにする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を入射して、ホログラム記録媒体に照射するべき信号光と参照光とを生成可能であって、記録に際しては、記録データに応じて画素単位で光強度変調した上記信号光と、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記信号光との干渉縞によりホログラム記録媒体にデータを記録するための上記参照光を生成し、再生に際しては、上記所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記ホログラム記録媒体から再生光を得るための上記参照光を生成する光生成／強度変調手段と、
上記信号光と上記参照光とに対して第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度により画素単位に基づいて位相変調を行うもので、
上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、
上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手段と、
を備える記録再生装置。
【請求項２】
上記光生成／強度変調手段は、
画素ごとに１又は０による光強度を与える光強度変調を行うものとされたうえで、上記所定の光強度変調パターンとして、上記参照光を形成する画素の全ての光強度が１となるようにして上記参照光を光強度変調する、
請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項３】
光源からの光を入射して、ホログラム記録媒体に照射するべき信号光と参照光とを生成可能であって、記録データに応じて画素単位で光強度変調した上記信号光と、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記信号光との干渉縞によりホログラム記録媒体にデータを記録するための上記参照光を生成光生成／強度変調手段と、
上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、
上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手段と、
を備える記録装置。
【請求項４】
光源からの光を入射して、上記ホログラム記録媒体から再生光を得るためにホログラム記録媒体に照射するべき参照光を生成可能であって、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した上記参照光を生成する光生成／強度変調手段と、
上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、
上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手段と、
を備える再生装置。
【請求項５】
光源からの光を入射して、ホログラム記録媒体に照射するべき信号光と参照光とを生成可能であって、記録に際しては、記録データに応じて画素単位で光強度変調した上記信号光と、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記信号光との干渉縞によりホログラム記録媒体にデータを記録するための上記参照光を生成し、再生に際しては、上記所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記ホログラム記録媒体から再生光を得るための上記参照光を生成する光生成／強度変調手順と、
上記信号光と上記参照光とに対して第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度により画素単位に基づいて位相変調を行うもので、
上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、
上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手順と、
を実行する記録再生方法。
【請求項６】
光源からの光を入射して、ホログラム記録媒体に照射するべき信号光と参照光とを生成可能であって、記録データに応じて画素単位で光強度変調した上記信号光と、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記信号光との干渉縞によりホログラム記録媒体にデータを記録するための上記参照光を生成光生成／強度変調手順と、
上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、
上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手順と、
を実行する記録方法。
【請求項７】
光源からの光を入射して、上記ホログラム記録媒体から再生光を得るためにホログラム記録媒体に照射するべき参照光を生成可能であって、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した上記参照光を生成する光生成／強度変調手順と、
上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、
上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手順と、
を実行する再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００６−１０７６６３号公報
【０００３】
例えば上記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。
【０００４】
図１０、図１１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１０は記録手法、図１１は再生手法についてそれぞれ示している。
先ず、図１０において、記録時には、光源からの入射光に対し、光強度変調器１０１にて空間光変調として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。光強度変調器１０１は、例えば液晶パネルなどで構成される。
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。
【０００５】
このように光強度変調器１０１にて生成された信号光及び参照光に対しては、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。
なお、この位相マスク１０２による位相変調は、１画素（ピクセル）単位で行う。ここでの画素とは、光変調のために光強度変調器１０１が備える変調面を形成する個々の画素をいう。例えば光強度変調器１０１が液晶パネルである場合には、この液晶パネルを形成する１つの画素が、上記１画素単位に相当する。
【０００６】
ここで、信号光及び参照光に対してランダムな位相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（直流）成分を抑圧し、高記録密度化を図るためである。
【０００７】
光強度変調器１０１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で変調された画素について位相＝０の変調が与えられたときは、振幅＝１であり、位相＝πによる変調が得られたときは振幅＝−１となる。なお、光強度＝０の画素については位相＝０、又は位相＝πの何れの変調に対しても振幅＝０のままである。
【０００８】
確認のために、図１２に位相マスク１０２が無い場合（図１２（ａ））と有る場合（図１２（ｂ））とでの信号光・参照光の違いを示しておく。なお、この図１２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１２（ａ）では黒色→白色により０→１の振幅を表し、図１２（ｂ）では黒色→灰色→白色により、−１→０→１（＋１）の振幅を表している。
【０００９】
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、０，１の光強度（振幅）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、光強度変調器１０１から出力される信号光内の光強度＝１の画素を、振幅＝１と振幅＝−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と振幅＝−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。
【００１０】
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。
信号光のＤＣ成分によっては、記録材料において照射光の強度集中が生じる。これにより、記録材料が大きく反応し、例えば上述した多重記録ができなくなる可能性がある。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。そこで、上記のようなランダム位相パターンによってＤＣ成分を抑圧すれば、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ことになる。
【００１１】
説明を図１０に戻す。
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。そして、この干渉縞の形成によってデータが記録される。
【００１２】
続いて、再生時においては、先ず図１１（ａ）に示されるように、入射光に対する光強度変調器１０１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を与えるようにする。
【００１３】
図１１（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１１（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。
【００１４】
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、データの再生が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、参照光の強度は、その中央部が強く、外周にいくほど弱くなる分布となることが分かっている。これは、ホログラム記録媒体上に形成されるページについて、中央側の周波数の低い領域が強い光により記録され、周囲の周波数が高い領域が弱い光により記録されることを意味する。これを信号光の周波数特性として見た場合には、高い方の周波数帯域が低減されていることになる。このような信号光の周波数特性は、例えば再生信号特性の劣化の一要因につながるので、できる限り改善されることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで本発明は上記した課題を考慮して、記録再生装置として次のように構成することとした。
つまり、光源からの光を入射して、ホログラム記録媒体に照射するべき信号光と参照光とを生成可能であって、記録に際しては、記録データに応じて画素単位で光強度変調した上記信号光と、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記信号光との干渉縞によりホログラム記録媒体にデータを記録するための上記参照光を生成し、再生に際しては、上記所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記ホログラム記録媒体から再生光を得るための上記参照光を生成する光生成／強度変調手段と、上記信号光と上記参照光とに対して第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度により画素単位に基づいて位相変調を行うもので、上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手段とを備えることとした。
【００１７】
また、記録装置として次のように構成することとした。
つまり、光源からの光を入射して、ホログラム記録媒体に照射するべき信号光と参照光とを生成可能であって、記録データに応じて画素単位で光強度変調した上記信号光と、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した、上記信号光との干渉縞によりホログラム記録媒体にデータを記録するための上記参照光を生成光生成／強度変調手段と、上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手段とを備えることとした。
【００１８】
また、再生装置として次のように構成することとした。
つまり、光源からの光を入射して、上記ホログラム記録媒体から再生光を得るためにホログラム記録媒体に照射するべき参照光を生成可能であって、所定の光強度変調パターンが形成されるようにして画素単位で光強度変調した上記参照光を生成する光生成／強度変調手段と、上記参照光については、この参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定したうえで、上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行う位相変調手段とを備えることとした。
【００１９】
上記各構成では、ホログラム記録媒体に対応して記録再生が可能な装置において、参照光の位相変調については、次のように行うこととした。
つまり、参照光に対応する全画素について、水平画素数Ｎ×垂直画素数Ｍ（Ｎ，Ｍは１以上の自然数）による２以上の画素により形成される特定の画素配列パターンから成るランダム位相単位により分割設定する。そのうえで、上記ランダム位相単位内での第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素数を、上記ランダム位相単位の間で共通に設定し、かつ、上記ランダム位相単位の間で第１〜第ｎの位相変調度ごとに対応する画素の配置パターンをランダムに設定して位相変調を行うものである。
これにより形成される位相変調度のパターンにおいては、例えば１画素単位で位相変調度をランダムに設定した場合よりも、同じ位相変調度が連続する数を少なく制限できる。このため、参照光の強度分布はより均一に近づくこととなって、周波数帯域特性も改善される。
【発明の効果】
【００２０】
そして、上記のようにして周波数帯域特性が改善されることで、記録再生特性も向上されることとなって、より信頼性の高い記録再生装置を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）としてのホログラム記録再生装置の構成例を示している。なお、この図においては、コアキシャル方式を採用する場合の構成例を示している。また、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する。
コアキシャル方式は、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干渉縞により記録されたデータの再生を行う方式である。
【００２２】
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、光強度変調器３に対して入射する。
【００２３】
光強度変調器３は、例えば透過型液晶パネルで構成され、記録信号処理部２０から出力される駆動信号によって各画素（ピクセル）が駆動制御されることで、入射光に対して空間光強度変調（以下、単に光強度変調とも言う）を画素（ピクセル）単位で与える。
具体的に、この場合の光強度変調器３では、光強度変調として、入射光を画素単位でＯＮ／ＯＦＦする。即ち、１又は０による光強度を与えるようにして変調する。
【００２４】
ここで、光強度変調器３は、入射光から、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、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、この場合の光強度変調器３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。
【００２５】
上記光強度変調器３から出射された光は、リレーレンズ５Ｂ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７Ｂに入射することで平行光となるように変換される。
【００２６】
そして、上記リレーレンズ５Ｂ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、遮光マスク６Ｂが設けられる。
遮光マスク６Ｂ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、この遮光マスク６Ｂにより信号光のサイズの縮小化が図られる。これにより、高記録密度化が図られるようにしている。
【００２７】
上記リレーレンズ７Ｂを透過した平行光は、位相マスク１３に入射する。位相マスク１３は、光強度変調器３を介して入力される光に（信号光、参照光）に対して位相変調を行う。
【００２８】
ここで、位相マスク１３による位相変調は、入射光に対して１画素を最小変調単位として変調をかけることが一般的とされている。具体的には、例えば位相＝０を与える画素と、位相＝πを与える画素とが、全体においては半々となるようにして、１画素ごとに０又はπの位相（位相変調度）を設定する。これにより、１画素を最小変調単位とするランダムな位相パターンを形成する。
このような位相変調を可能とする位相マスク１３の具体的な構成例としては、例えば位相マスクをガラス等の光学材料により構成することとしたうえで、画素ごとに対応する面部分について、上記光学材質の厚みを異ならせるようにしたものが一般的に知られている。これにより、光学物質の厚さの違いによる光路長差に応じて、０の位相（位相＝０）が与えられる画素とπの位相（位相＝π）が与えられる画素とが設定される。
具体的に、位相＝πを与える場合には、入射光の波長をλ、用いる部材の屈折率をｎとしたとき、その厚さの違いｔをｔ＝λ／{２(ｎ−１)}に設定すればよい。
【００２９】
このようにして、上記位相マスク１３によって、先ず記録時においては、信号光について、ランダムに０又はπの位相を与えることができる。
ここで、０（０°）の位相（位相＝０）は１の振幅（振幅＝１）に対応し、π（１８０°）の位相（位相＝π）は振幅＝−１に対応する。この場合、位相＝０のときの振幅＝１を基準位相と定義する。以下において、位相＝０や位相＝πなどと言ったときは、この基準位相との位相差を示すものであるとする。また、「再生像との位相差」と言った場合も、基準位相である位相＝０のときの振幅＝１の再生像との位相差を指すものとする。
上記のようにして２値のランダムパターン（２値ランダム）による位相変調が信号光に対して与えられることにより、参照光と信号光との干渉効率の向上を図ることができる。また、同時にフーリエ面（メディア上での像）において均質にスペクトルをばらまくことができ、振幅＝１の数と振幅＝−１の数をほぼ同じとすることによって、信号光内のＤＣ成分の抑圧を図ることができる。
【００３０】
上記位相マスク１３から出射された光は、偏光ビームスプリッタ４を透過した後、リレーレンズ５Ａ→遮光マスク６Ａ→リレーレンズ７Ａによるリレーレンズ光学系を介し、さらに１／４波長板８を介した後に対物レンズ９で集光されてホログラム記録媒体１０上に照射される。
ここで、記録時においては、図２示したように光強度変調器３により生成された信号光と参照光とが、上記した経路を経て上記ホログラム記録媒体１０上に集光するようにされるものとなる。
【００３１】
ここで、記録時において、上述した光強度変調器３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、記録時において光強度変調器３は、記録信号処理部２０からの駆動信号に応じて、信号光エリアＡ２内の画素ごとに、記録データに応じてＯＮ／ＯＦＦするようにして駆動が行われる。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について１又は０に変調される。
【００３２】
なお、参照光エリアＡ１については、予め定めた所定パターンにより各画素をＯＮ／ＯＦＦ（１／０）とするようにして駆動を行うことで、参照光について特定の光強度変調パターン（１若しくは０の光強度が与えられた画素の分布状態）を形成することができる。
確認のために述べておくと、本実施形態においては、この光強度変調パターンとして、参照光に対応する全画素をＯＮ（光強度＝１）とする、いわゆるベタパターンも含められる。
【００３３】
また、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。
【００３４】
上記のような光強度変調器３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。
【００３５】
また、上述した位相マスク１３により、光強度変調器３で生成された上記信号光に対しては０とπの位相差によるランダム位相パターンが与えられる。また、参照光には予め定めた所定の位相パターンが与えられる。
【００３６】
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１０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１０に対するデータ記録が行われる。
【００３７】
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画素の光は１（＋１）若しくは−１の振幅(振幅値)が与えられるようにして変調され、且つこれら１の振幅が与えられる画素と、−１の振幅が与えられる画素は、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（直流）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。
【００３８】
また、再生時において、光強度変調器３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。これにより、参照光のみを生成する。また、再生時に生成する参照光は、位相マスク１３により、記録時と同じ位相パターンが与えられる。そのうえで、上記参照光は、記録時と同様のホログラム記録媒体１０までの経路により、ホログラム記録媒体１０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１０に照射されることで、ホログラム記録媒体１０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。
【００３９】
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１０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９を介した後、１／４波長板８→リレーレンズ７Ａ→遮光マスク６Ａ、及びリレーレンズ５Ａを介して平行光として偏光ビームスプリッタ４に入射する。
【００４０】
偏光ビームスプリッタ４に入射した再生光は、該偏光ビームスプリッタ４にて反射され、イメージセンサ１１に照射される。
【００４１】
イメージセンサ１１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１０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。
【００４２】
上記再生信号は、再生信号処理部３０に入力される。再生信号処理部３０では、所要の復号処理を始めとする再生信号処理を実行し、元の記録データに対応する再生データを得る。
【００４３】
次に、再生信号処理部３０の基本的な構成例について説明する。
なお、再生信号処理部３０の説明にあたり、下記の前提となる事柄について述べておく。
ホログラム記録再生方式では、光学的な歪みや倍率などの問題から、光強度変調器３側の各画素（以下データピクセルとも呼ぶ）とイメージセンサ１１側の各画素（ディテクタピクセルとも呼ぶ）とを厳密に１対１に合わせることが非常に困難とされている。すなわち、光強度変調器３の各画素に対応する再生像を、イメージセンサ１１上の想定する各画素に厳密に入射させることが非常に難しい。
そのため、このようなずれに対応して、イメージセンサ１１で得られる画像信号中のどの位置に光強度変調器３のデータピクセルが位置しているかを探索するようにされる。そして、この探索の結果特定されたデータピクセルの位置の振幅値を得て、その振幅値からデータピクセルごとのビット値の識別を行う。
【００４４】
ここでの図示による説明は省略したが、上記のような光学的な歪みや倍率などに起因する再生像のずれに対応可能とするため、イメージセンサ１１としては、予め光強度変調器３側の１画素分の像をイメージセンサ１１側のｎ画素（ｎ＞１）分で受光するように調整されている（いわゆるオーバーサンプリング）。例えば、光強度変調器３の１画素分の再生像をイメージセンサ１１上の２×２＝４画素分で受光するなどといったものである。このようなオーバーサンプリングを行うのは、上記のような再生像のずれが画素未満単位で生じた場合にも対応可能となるように、検出画像側の解像度を上げるためである。
例えば、上記例のようにオーバーサンプリングレートが２×２＝４倍に設定される場合、イメージセンサ１１からは、光強度変調器３側の４倍の解像度を有する画像信号が得られ、この画像信号が、再生信号処理部３０に対して再生信号として入力される。
【００４５】
図３は、再生信号処理部３０の基本的な構成例を示している。
図示するようにして再生信号処理部３０内には、アップコンバート部３１、等化フィルタ３２、リサンプリング部３３、データ識別部３４、スパース符号デコード部３５が備えられている。
【００４６】
この場合、イメージセンサ１１からの再生信号は、先ず、アップコンバート部３１に入力されるものとしている。アップコンバート部３１では、上記読み出し信号に対して例えば補間処理などを行うことによって、上記読み出し信号を所定倍率にアップコンバートする。
このようにオーバーサンプリング後の画像に対してさらにアップコンバート処理を行うことで、解像度をさらに上げることができ、再生像の照射位置ずれに応じた位置合わせをより高精度に行うことができる。
【００４７】
等化フィルタ３２は、アップコンバート部３１から出力されるアップコンバートされた再生信号を入力して、符号間干渉防止のための波形等化処理を行う。
なお、ここでの符号間干渉防止のための等化処理は、光ディスクや通信などの分野でも多用されている１次元信号についての波形等化処理を、２次元に拡張したものとなる。
【００４８】
リサンプリング部３３は、上記等化フィルタ３２による等化処理後の再生信号（画像信号）中における、光強度変調器３の各データピクセルの位置を特定し、特定した各データピクセルの振幅値を取得する（これをリサンプリングと呼ぶ）。
ここで、画像信号中における各データピクセルの位置特定に関しては、記録データ内にシンクと呼ばれる所定パターンデータを挿入しておくという手法が知られている。この手法を採用する場合、リサンプリング部３３としては、画像信号中から上記所定パターンとしてのシンク部分を探索し、その結果検出されたシンクの位置から各データピクセルの位置を特定する。
なお、このような各データピクセルの位置特定手法としては、本実施の形態の読み出し動作と直接的に関係するものではないことから詳細な説明は省略する。これまでに知られている手法、或いは今後提案される手法など適宜最適とされる手法が採用されればよく、本実施の形態において特に限定はしない。
【００４９】
また、このように各データピクセルの位置が特定された後には、それらの振幅値を取得する処理を行うことになるが、これについては、例えば特定された各データピクセルの位置の周囲の値から補間処理を行ってそのデータピクセルの振幅値を計算により取得するという手法が知られている。これは、画像処理の分野で一般的な手法であり、双線形補間法(Bi-linear interpolation method)、３次補間法(Cubic convolution method)、双３次スプライン法 (Bicubic spline method)などが知られている。
また、計算によらず、特定された位置から最もタイミングの近い信号値をそのデータピクセルの振幅値として選択する最近傍法(Nearest neighbor method)もある。
なお、このような振幅値の取得処理についても多様な手法を採ることができ、ここでその手法について特に限定はしない。
【００５０】
データ識別部３４は、上記のようにしてリサンプリング部３３によって得られた各データピクセルの振幅値に基づくデータ識別（ビット判定）を行う。
ここで、先の説明によると、記録時においては記録データの８ビットがスパース符号化によって４×４＝１６ビットのブロック形状のデータ配列（シンボル）に変換され、これらシンボルがホログラムページ内にマッピングされる。
このスパース符号化としては、例えば１６ビットのうちｍ個のビットのみを１とし、それ以外を全て０とするような符号化が行われる。これに応じデータ識別部３４は、シンボル単位ごとに各データピクセルの振幅値のうち値の大きい上位ｍ個のデータピクセルのビットを１とし、それ以外の全てのデータピクセルのビットを０とするデータ識別を行う（ソート検出と呼ばれる）。
そして、このようなソート検出によるシンボル単位でのデータ識別によってシンボル単位で得られる各ビット値を、後段のスパース符号デコード部３５に対して供給する。
【００５１】
スパース符号デコード部３５は、上記のようにして得られるシンボル単位ごとのビット値を入力し、それらシンボルごとにスパース符号のデコードを行う。すなわち、４×４＝１６ビットを元の８ビットのデータにデコードし、これによって元の記録データを再現する。すなわち再生データを得る。このようにして得られた再生データが、再生信号処理部３０から出力されることになる。
【００５２】
また、図１に示した光学系の構成の下では、図４に示すように、位相マスク１３を光強度変調器３の出射光側に移動させたうえで、この位相マスク１３を光強度変調器３と一体となるように形成して設けることができる。すなわち、光強度変調器３からの出射光が得られる部分は実像面にあたるので、光強度変調器３における光の出射面側に対し、位相マスク１３を一体的に形成するものである。
なお、この場合には、光強度変調器３と位相マスク１３が一体化された部位をＳＬＭということができる。
【００５３】
ところで、位相マスク１３による位相パターンの形成にあたっては、１画素単位、即ち、１画素を最小変調単位としてランダムに位相変調を行うことが一般的であると述べた。
これは、例えば位相変調により得られる位相パターンが細かいほど、信号光、参照光のスペクトルが拡散してＤＣ成分のピーク抑圧効果を高められるというのが、理由の１つとなる。
本実施形態のように画素単位で空間光変調を行う場合、１画素単位で位相変調を行うこととすれば、位相パターンが最も細かくなり、ＤＣ成分のピーク成分の抑圧効果は最大限に得られる、ということがいえる。
【００５４】
ここで、参照光について１画素単位で位相変調を行った場合の位相パターン例を図５に示す。
図５（ａ）は、位相マスク１３を透過したことで位相変調が施された後の参照光５１の全体像を抜き出して示し、図５（ｂ）には、図５（ａ）に示される参照光５１の一部を拡大して示している。
【００５５】
この図５（ｂ）において、例えば、白色部分は位相（位相変調度）＝０による変調が行われた画素に対応する領域を示し、黒色部分は位相（位相変調度）＝πによる変調が行われた画素に対応する領域を示すものとしている。
そして、この図５（ｂ）においては、黒色部分及び白色部分について、例えば破線で括って示す箇所をはじめ、１画素のみで独立する箇所が他にも散在している。例えばこのような画素のパターンの存在が、１画素を最小変調単位として位相変調が行われたことを示している。つまり、図５に示される位相パターンとしては、１画素単位での２値ランダムとしている。
【００５６】
これに対して、本実施形態においては、図６に示すようにして、参照光に対する位相変調を行う。
なお、この図においても、図６と同様に、図６（ａ）に示される参照光５１の一部を、図６（ｂ）にて拡大したものとして示している。また、この場合にも、図６（ｂ）においては、白色部分は位相＝０による変調が行われた画素に対応する領域を示し、黒色部分は位相＝πによる変調が行われた画素に対応する領域を示しているものとする。
【００５７】
図６（ｂ）においては、図６（ａ）に示される参照光５１の一部を拡大したものとして、８（水平画素数）×８（垂直画素数）から成る領域を示している。この場合において、この８×８画素から成る領域は、水平画素数Ｎ、垂直画素数Ｍで表される、Ｎ×Ｍ画素の配列により形成される領域により分割することとしている。
本実施形態では、参照光５１の全領域を上記Ｎ×Ｍの画素配列により分割して得られる個々の領域について「ランダム位相単位」という。即ち、本実施形態においては、参照光５１の位相変調に際して、参照光５１の領域を、ランダム位相単位により分割設定する。
【００５８】
また、水平画素数Ｎ及び垂直画素数Ｍとしての値の設定にあたっては、先ず、Ｎ，Ｍについて１以上の自然数であり、かつ、Ｎ×Ｍ≧２が成立することが条件となる。即ち、ランダム位相単位は、２画素以上の所定の画素配列パターンにより形成されるべきものとなる。従って、Ｎ＝１、かつＭ＝２となる画素配列パターン、若しくはＮ＝２、かつＭ＝１となる画素配列パターンが、ランダム位相単位を形成する画素配列パターンとして最も使用画素数が少なくなる。
なお、図６（ｂ）においては、水平画素数Ｎ＝２、垂直画素数Ｍ＝２として、ランダム位相単位を２×２画素から成る配列パターンにより形成した例を示している。
【００５９】
上記のようにして設定されるランダム位相単位においては、位相（位相変調度）＝０の画素数ｘと位相（位相変調度）＝πの画素数ｙ（ｘ、ｙは１以上の自然数、Ｎ×Ｍ＝ｘ＋ｙ）とについて、予め設定しておくものとする。この画素数ｘ、ｙは、参照光５１において得られる複数のランダム位相単位の間で共通となる。図６（ｂ）の例では、位相＝０の画素数ｘと位相＝πの画素数ｙとでそれぞれ、ｘ＝２、ｙ＝２となるようにして設定している。
【００６０】
そのうえで、図６（ｂ）に示されるようにして、位相＝０の画素と位相＝πの画素の配列パターンについては、ランダム位相単位の間でランダムとなるようにしている。
即ち、図５の場合には、１画素単位での２値ランダムによる位相パターンであるのに対して、図６の場合には、３画素以上の所定画素数が配列されて成るランダム位相単位での２値ランダムによる位相パターンとしているものである。
【００６１】
上記図６のようにして、位相パターンを、ランダム位相単位での２値ランダムとすることによっては、例えば図５（ｂ）と図６（ｂ）とを比較してみても分かるように、同一な位相（位相変調度）の画素が隣接して連続する数を、１画素単位での２値ランダムにより位相変調する場合よりも少なくすることができる。
【００６２】
このようにして、同一位相の画素が隣接して連続する数が制限される分、例えば、参照光については、記録媒体面（焦点面）における強度分布が図７に示すようにして変化する。図７においては、横軸が記録媒体面における参照光の中心位置を０として、この中心位置からの距離が示される。縦軸には強度(intensity)が示される。
ここで、ホログラム記録媒体内（焦点面）における参照光の強度分布として、図７（ａ）には、図５に対応する、１画素単位での２値ランダムによる位相パターンを与えた場合を示している。これに対して図７（ｂ）は、図６に示した、Ｎ＝Ｍ＝２のランダム位相単位での２値ランダムによる位相パターンを与えた場合を示している。
【００６３】
図７（ａ）と図７（ｂ）から分かるように、１画素単位での２値ランダムの場合よりも、ランダム位相単位［Ｎ＝Ｍ＝２］での２値ランダムの場合には、中央付近のピーク値が大幅に抑制されている。また、強度の分布の仕方に関しては、図７（ａ）よりも図７（ｂ）のほうが、中央に対してより拡散したものとなっている。
即ち、記録媒体面における参照光の強度分布としては、１画素単位での２値ランダムによる場合よりも、ランダム位相単位［Ｎ＝Ｍ＝２］での２値ランダムによる場合のほうが、より外周部の強度が強調されたものとなっている。
参照光は、中央部の周波数が低く、周囲にいくのにつれて周波数が高くなっていくので、上記の結果を周波数特性として見た場合には、ランダム位相単位［Ｎ＝Ｍ＝２］での２値ランダムによる場合のほうが、高い周波数領域を強調できるものとなっている。つまり、周波数特性としては、それだけ高い周波数帯域にまで拡大された、より良好な特性であるといえる。
【００６４】
そして、参照光について上記のような特性が与えられることで、信号光としても、より高い周波数帯域にまで拡大された良好な周波数特性が得られることとなり、結果として、記録再生特性も向上する。
【００６５】
図８（ａ）（ｂ）は、それぞれ、記録再生についての解析結果により得られたデータ出現数についてのヒストグラムとして、１画素単位での２値ランダムによる場合（図５）と、ランダム位相単位［Ｎ＝Ｍ＝２］での２値ランダムによる場合とを示している。横軸は信号強度を示し、縦軸は、データ“0”“1”の出現数を示す。なお、理想的には、データ“0”は、０の信号強度となり、データ“1”は、０より大きな或る特定の絶対値による信号強度を有するべきものとなる。
これによると、先ず、データ“0”の信号強度に対応する分布域において、図８（ａ）よりも図８（ｂ）のほうが、乱れの少ない、正規に近い良好な分布（ヒストグラム形状）を得ている。また、データ“1”の信号強度に対応する分布域においても、同様に、図８（ｂ）のほうがより良好なヒストグラム形状となっている。
【００６６】
また、データ“1”の信号強度に対応する分布域は、図８（ａ）に対して図８（ｂ）のほうがより高い強度値のほうにシフトしている。この結果を、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：ＳＮ比）として求めたところ、図８（ａ）の場合には、ＳＮＲ＝４．７とされていたものが、図８（ｂ）ではＳＮＲ＝７．５にまで向上されていることが確認された。
このようにして、１画素単位での２値ランダムによる位相変調よりも、ランダム位相単位での２値ランダムによる位相変調のほうが、より高い記録再生特性を得ることができる。
【００６７】
確認のために述べておくと、上記したランダム位相単位を利用した位相変調を実現するための位相マスク１３の構成は、前述した位相マスク１３の物理的な形成例に倣えばよい。
つまり、位相マスク１３としての光学材質（例えばガラス材料）について、位相＝０が設定された画素に対応する部分については、位相＝０を与えることのできる物理的な厚さを設定し、位相＝πが設定された画素に対応する部分については、位相＝πを与えることのできる物理的な厚さを設定して形成すればよい。
【００６８】
ところで、先の水平画素数Ｎ及び垂直画素数Ｍの設定に関する説明からも理解されるように、ランダム位相単位を形成する画素配列パターンは、図６に例示したＮ＝Ｍ＝２による２×２画素の配列パターン以外を採用して構わない。
例として、２×２画素による以外の画素配列パターンとしては、先ず、Ｎ，Ｍについて、Ｎ＝Ｍとしたうえで、２より大きな数を設定することが考えられる。
また、ランダム位相単位を形成する総画素数について２以上であることとしたうえで、Ｎ≠Ｍとなる画素配列パターンとすることが考えられる。
実際においては、例えば、現実に測定あるいは解析して得られる結果をはじめ、その他考え得る各種の条件に基づいて、水平画素数Ｍ及び垂直画素数Ｎについて最適とされる値を求めるようにすればよい。ただし、一般的には、水平方向と垂直方向とで偏りなく同等な特性を得ることが容易であるなどの点で、Ｍ＝Ｎによる画素配列パターンとすることが順当であると考えられる。
【００６９】
また、ランダム位相単位における位相＝０の画素数ｘと位相＝πの画素数ｙについても、必ずしも同数である必要はない。ただし、ｘ，ｙについて同数としたほうが、ランダム位相単位間での位相パターンの組み合わせについて制限条件が少なくなり、位相パターンを設定しやすくなる。
【００７０】
また、図６の例では、２値による位相変調を行う場合を例に挙げている。つまり、第１の位相変調度としての位相＝０と、第２の位相変調度としての位相＝πとにより位相変調を行うものである。しかし、例えば、３値、４値などをはじめとする多値による変調を行う場合、即ち第１〜第ｎの位相変調度として、ｎ≧３とする場合においても適用できる。なお、３値以上の多値による位相変調も、位相マスク、位相変調器のいずれによっても可能である。
【００７１】
また、先にも述べたように、参照光には、空間光変調として位相変調だけではなく、光強度変調を与えることができる。そこで、本実施形態として参照光に与えるべき光強度変調パターンについて考察してみる。
ランダム変調単位を利用して参照光に位相パターンを与える場合においては、上記した効果を有効に得るためには、位相マスク１３に設定したランダム位相単位間での位相のランダム性をできる限り維持し、光の波面の振幅についてもランダム性が与えられることが好ましい。すると、光強度変調素子による光強度変調としては、参照光を形成する全画素について光強度＝１となる光強度変調パターンとすることが最適であることになる。この場合、位相マスク１３に設定した位相＝０、位相＝πは、振幅＝＋１、若しくは振幅＝−１としてそのまま反映されるからである。
【００７２】
上記光強度変調パターンは、ベタパターンともいう。また、このパターンは、ホワイトレート＝１（＝１００％）の光強度変調パターンとしてみることができる。この場合のホワイトレートとは、参照光における光強度＝１となる画素についての、光強度＝０となる画素に対する分布比率をいう。
ちなみに、ホワイトレートが１よりも小さな光強度変調パターンを参照光に与えたとする。この場合の参照光は、或る規則性でもって、光強度＝１、０の画素が混合された光強度変調パターンとなるので、振幅＝０の画素が発生し、その分、上記したランダム位相単位間での位相のランダム性を維持できなくなる。そして、この傾向は、ホワイトレートが小さくなるほど顕著になる。
【００７３】
ただし、ホログラム記録媒体の特性であるとかシステム特性などによっては、上記ベタパターンとすることが適切でなく、適当に、光強度＝１と光強度＝０とを混合させてホワイトレートを１未満とした光強度変調パターンとすることのほうが好ましい場合もあると考えられる。このようなホワイトレートが１未満の光強度変調パターンとしては、ランダムパターンのほか、例えばスポークパターンなどといわれる放射状のパターン、同心円パターンなどを挙げることができる。
【００７４】
続いて、本実施形態に対応する記録再生装置の変形例について説明する。
先の実施形態においては、位相変調素子について位相マスク１３としていた。
位相マスク１３は、前述したように、予め設定した位相パターンに対応させて、例えばガラスなどの光学素材に対して厚さを異ならせたパターンを形成して構成される。従って、参照光に与えられる位相パターンは、位相マスク１３において形成される厚みのパターンに応じて固定となる。
【００７５】
これに対して、位相素子として、画素ごとに、透過光に与える位相を変更可能に構成されたものが知られている。このような位相素子であれば、異なる任意の位相パターンを形成できることになる。
なお、本実施形態では、このような位相素子について位相変調器ということにして、位相パターンが固定となる位相マスクと区別する。
また、位相変調と光強度変調については、変調する対象が位相と強度とで異なるものの、同じく空間光を変調することから、これらの変調については空間光変調という。
【００７６】
上記位相変調器は、透過型の液晶パネルを用いて構成できる。
例えば液晶パネルに対してオン／オフに対応する２値の駆動電圧を与えると、駆動電圧のオンとオフとで、液晶の配向が変化する。例えば液晶分子の屈折率とこの配向の変化が組み合わされることで、透過光について２つの異なる位相を与えることが可能になる。
【００７７】
上記位相変調器を備えた光学系も、例えば図１を基として構成できる。
即ち、図１における位相マスク１３に代えて、位相変調器を挿入して設けることとすればよい。また、位相変調器を備える構成との場合にも、図４に準ずるようにして、位相変調器と光強度変調器３とを一体化し、１つの部品素子によるＳＬＭとして形成できる。
【００７８】
図９は、本変形例に従って位相変調器１３Ａと光強度変調器３とを備える場合に対応した記録信号処理部２０の構成例を示している。なお、この図では、図４に準じて、位相変調器１３Ａ及び光強度変調器３を一体化して１部品のＳＬＭとした構成を示している。
また、この図では、レーザダイオード１及びホログラム記録媒体１０と共にＳＬＭを示すことで、ＳＬＭがレーザダイオード１からホログラム記録媒体１０に至るまでの光路内において設けられるものであることが示されている。
【００７９】
この図に示す記録信号処理部２０は、符号化部２１、マッピング部２２、強度変調ドライバ２３、位相変調パターン生成部２４、位相変調ドライバ２５を備えて成るものとしている。
【００８０】
記録時において、記録データは符号化部２１に対して入力される。符号化部２１は、入力される記録データについて、記録フォーマットに従った所定の記録変調符号化処理を施す。例えば、ホログラム記録再生方式にて一般的とされるスパース符号化として、記録データの１バイト（＝８ビット）を４×４＝１６ビットの正方形によるブロック形状のデータ配列に変換する。この４×４＝１６ビットのデータ配列はシンボルと呼ばれ、記録符号化の最小単位とされる。
【００８１】
マッピング部２２は、記録時において上記符号化部２１にて符号化されたデータを、記録フォーマットに従って１枚のホログラムページ内に配列する。このホログラムページとは、信号光エリアＡ２内に敷き詰められるデータ配列全体を指す。すなわち、ここでのホログラムページとは、信号光と参照光との干渉で一度に記録することのできるデータ単位となる。
【００８２】
マッピング部２２は、信号光エリアＡ２内へのデータのマッピングと共に、参照光エリアＡ１の所定の画素を１、それ以外の画素を０とし、且つギャップエリアＡ３と参照光エリアＡ１より外周部分とを全て０としたデータパターンを生成し、このデータパターンと上記信号光エリアＡ２内のデータパターンとを併せて、光強度変調器３における全有効画素分のデータパターンを生成する。
このようにして生成された光強度変調器３における全有効画素分のデータパターンは、強度変調ドライバ２３に供給される。強度変調ドライバ２３はこのデータパターンに基づき光強度変調器３の各画素を駆動制御する。
これにより、記録データに応じたパターンにより光強度変調の施された信号光の元となる光と、さらに所定パターンで光強度変調された参照光の元となる光とが生成される。
【００８３】
なお、確認のために述べておくと、記録時においては、上記マッピング部２２は符号化部２１にて符号化されたデータについてのホログラムページごとのマッピングを順次行うものとされ、これによって強度変調ドライバ２３に対しては、信号光エリアＡ２内のデータパターンのみが記録データ内容に応じて順次変化するようにされたデータパターンが供給される。すなわち、強度変調ドライバ２３は、このようなホログラムページ単位ごとのデータパターンに基づき強度変調器１６ａの各画素を順次駆動制御するようにされる。
これによってホログラム記録媒体１０に対しホログラムページ単位ごとにデータを記録することができる。
【００８４】
また、記録時において、記録信号処理部２０では、このような光強度変調器３に対する駆動制御のための動作と共に、位相変調器１３Ａに対する駆動制御のための動作も行う。
このために、位相変調パターン生成部２４は、位相マスクとしての位相変調を行うために、予め設定された所定のデータパターンに基づき、位相変調器１３Ａにおいて信号光エリアＡ２に設定すべき位相変調パターンを生成する。
なお、この位相マスクとしての位相変調パターンについては、２値ランダムパターンが設定されている。
【００８５】
また、これと共に位相変調パターン生成部３４は、位相変調器１６ｂの参照光エリアＡ１に設定すべき所定の位相変調パターン（位相パターンに応じて画素ごとに与えるべき位相の分布状態をいう）を生成する。確認のために述べておくと、本実施形態に対応しては、予め設定された最小変調単位対応画素数Ｎ（Ｎは２以上の自然数である）に応じた位相変調パターンが生成されることになる。
そして位相変調パターン生成部２４は、このようにして生成した信号光エリアＡ２と参照光エリアＡ１についてのそれぞれの位相変調パターン（対応する各画素の制御パターン）を併せて、位相変調器１３Ａにおける全有効画素分の位相変調パターンを生成する。このとき、信号光エリアＡ２と参照光エリアＡ１以外の画素については、例えば位相＝０に対応した値を設定するものとすればよい。
そして、このようにして生成した位相変調パターンを位相変調ドライバ２５に供給する。
【００８６】
位相変調ドライバ２５は、位相変調パターン生成部２４から供給される位相変調パターンに基づき、位相変調器１３Ａの各画素を駆動制御する。これによって、ＳＬＭを通過した信号光、参照光について所定の位相パターンを与えることができる。
【００８７】
なお、位相変調器１３Ａについては、再生時においても、上記した位相変調パターン生成部２４及び位相変調ドライバ２５の動作によって、再生すべきホログラムページごとに記録時と同じ位相パターンの参照光が生成されるように駆動が行われる。
【００８８】
このようにして位相変調器１３Ａを備える構成は、ホログラム記録媒体に対するデータ（ホログラムページ）の多重記録を可能とする。
つまり、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、ホログラムページ）は、再生時において同一の位相構造（位相パターン）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という選択性が与えられる。これを応用し、記録時にそれぞれ異なる位相パターンによる参照光を用いてホログラムページを多重記録し、再生時には、ホログラムページごとに、それを記録したときと同じ位相パターンによる参照光を照射することで、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。
そこで、上記のようにして記録時と再生時とで、ホログラムページごとに対応して異なる位相パターンが形成するようにして位相変調器１３Ａを駆動すれば、上記の多重記録を行ったとしても、特定のホログラムページを正しく選択して読み出すことができる。つまり、ホログラムページの多重記録が可能となる。
【００８９】
また、例えば図１に示したようにして、位相変調素子として、位相変調器１３Ａではなく位相マスク１３を備える場合には、記録信号処理部２０は、位相変調器の駆動に関連する位相変調パターン生成部２４及び位相変調ドライバ２５については省略した構成を採ることができる。
【００９０】
なお、これまでの説明から理解されるように、本実施形態では、参照光を対象にする空間光変調（位相変調）に関する構成に特徴を有するものとなる。信号光には、記録時において必ず、データに応じて1,0の光強度変調パターンが与えられるべきものとなる。このようなことから、ランダム位相単位を利用した位相変調は、信号光の位相変調については適用する必要性はない。即ち、本実施形態の下での信号光の位相変調は、任意でよいことになる。実際には、ＤＣ成分のピーク抑圧の観点からすれば、例えば1画素単位での２値ランダムによる位相変調が最適であることになる。
【００９１】
また、上記実施形態においては、ホログラム記録媒体を対象とする記録及び再生が可能な記録再生装置を例に挙げているが、本実施形態としての構成は、ホログラム記録媒体に対する再生のみが可能に構成された再生装置、さらには、記録のみが可能とされる記録装置にも適用して有効である。
【００９２】
また、これまでの説明では、円形とされる信号光エリアの外側に輪状の参照光エリア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、これら円形や輪状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こともできる。
【００９３】
また、これまでの説明では、光強度変調器として、駆動電圧レベルに応じて可変的に光強度変調が可能となる液晶パネルを用いるものとしたが、このような光強度変調器としては、実施形態で例示した透過型の液晶パネルとする以外にも、例えば光学系の構造に応じては、反射型の液晶パネルとすることもできる。
【００９４】
また、これまでの説明では、位相変調器としては、透過型の液晶パネルを用いる場合を例示したが、各画素の駆動電圧レベルに応じて位相パターンを変更可能なものであれば、他の素子などを用いることもできる。
【００９５】
また、記録再生対象であるホログラム記録媒体としては、反射型とともに透過型も知られているが、本実施形態としては、いずれにも対応して適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態としてのホログラム記録再生装置の構成として、主に光学系の構造を抜き出して示した図である。
【図２】光強度変調器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。
【図３】再生信号処理部の構成例を示す図である。
【図４】光強度変調器と位相マスクとが一体化されたＳＬＭの構造例を示す図である。
【図５】１画素単位での２値ランダムによる位相変調に対応して形成される参照光の位相パターン例を示す図である。
【図６】ランダム位相単位での２値ランダムによる位相変調に対応して形成される参照光の位相パターン例を示す図である。
【図７】参照光の記録媒体面における強度分布を、１画素単位での２値ランダムによる位相変調の場合と、ランダム位相単位での２値ランダムによる位相変調の場合とで比較して示す図である。
【図８】信号強度に対するデータ出現数の分布を、１画素単位での２値ランダムによる位相変調の場合と、ランダム位相単位での２値ランダムによる位相変調の場合とで比較して示す図である。
【図９】位相変調器、光強度変調器を備える場合に対応する記録信号処理部の構成例を示す図である。
【図１０】従来の記録手法ついて説明するための図である。
【図１１】従来の再生手法について説明するための図である。
【図１２】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。
【符号の説明】
【００９７】
１  レーザダイオード（ＬＤ）、２  コリメータレンズ、３  光強度変調器、４  偏光ビームスプリッタ、５Ａ・５Ｂ  リレーレンズ、６Ａ・６Ｂ  遮光マスク、７Ａ・７Ｂ  リレーレンズ、８  １／４波長板、９  対物レンズ、１０  ホログラム記録媒体、１１  イメージセンサ、１３  位相マスク、１３Ａ  位相変調器、５１  参照光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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