(57)【要約】【課題】複雑な信号処理ハードウェアを要することなく、信頼性の高いホログラム再生信号を得ることのできるホログラム記録再生装置を提供する。【解決手段】リニアスケールで位置管理可能なホログラムメディア移動機構を持ち、ホログラム再生時に、ホログラム記録位置とその前方および後方に任意距離シフトした各位置の再生像データを取り込んで、その複数の再生像データの中から最もＳ／Ｎの良好なデータを抽出して再生信号を得る。【選択図】図５
2006195212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム記録媒体を記録面に沿って移動させる媒体移動手段と、
ホログラム再生時に、前記媒体移動手段による前記ホログラム記録媒体の移動を挟んで、前記ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出す再生像読み出し手段と、
前記再生像読み出し手段により読み出された前記各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得る信号処理手段と
を具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
前記ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段をさらに具備し、
前記媒体移動手段は、ホログラム記録時に前記移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、前記ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
ホログラム記録時に前記ホログラム記録媒体を前記目的の記録位置に移動させるまでの前記移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶する記憶手段をさらに有し、
前記媒体移動手段は、ホログラム再生時に前記記憶手段に記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、前記ホログラム記録媒体を前記ホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に移動させることを特徴とする請求項２に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
記録開始前に前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させる基準位置復帰手段をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
前記移動実測手段がリニアスケールであり、
前記基準位置復帰手段は、前記リニアスケールの中央に位置するＺ相の信号を用いて前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させることを特徴とする請求項４に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項６】
前記信号処理手段は、前記各位置の再生像データごとにＳ／Ｎを算出し、最もＳ／Ｎの良い再生像データを選択することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項７】
ホログラム再生時に、ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出し、読み出した前記各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得ることを特徴とするホログラム記録再生方法。
【請求項８】
前記ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段を設けておき、
ホログラム記録時に、前記移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、前記ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させることを特徴とする請求項７に記載のホログラム記録再生方法。
【請求項９】
ホログラム記録時に、前記ホログラム記録媒体を記録位置に移動させるまでの前記移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶しておき、
ホログラム再生時に、前記記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、前記ホログラム記録媒体を前記ホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に移動させることを特徴とする請求項８に記載のホログラム記録再生方法。
【請求項１０】
記録開始前に前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させることを特徴とする請求項９に記載のホログラム記録再生方法。
【請求項１１】
前記移動実測手段がリニアスケールであり、
前記リニアスケールの中央に位置するＺ相の信号を用いて前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させることを特徴とする請求項１０に記載のホログラム記録再生方法。
【請求項１２】
前記各位置の再生像データごとにＳ／Ｎを算出し、最もＳ／Ｎの良い再生像データを選択することを特徴とする請求項８に記載のホログラム記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラムを用いて記録を行うホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、高解像力、高回折効率、安価であることなどの理由から、多重ホログラフィの記録材料として、フォトポリマーホログラム記録材料が主流となってきている。
【０００３】
ホログラム多重記録の方法の一つとして、メディア上で形成されるホログラムパターンの大きさよりも、少ない距離をシフト（横ずらし）して記録することで、高密度記録を可能とするシフト多重記録という方法がある。
【０００４】
多重記録においては、フォトポリマーホログラム記録材料のダイナミックレンジを有効活用するために、スケジューリング記録という手法が採られる。たとえば、１回目はパワーを小さくして記録し、徐々に記録パワーを上げて記録する方法である。  
【特許文献１】特開２００１−３４３２１５号公報
【特許文献２】特開２００２−５６５５２号公報
【特許文献３】特開２００２−６３７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シフト多重記録においてホログラム記録間隔を狭めると、ホログラム再生時には、隣り合う位置にホログラムからのクロストーク信号の影響が大きくなり、記録密度向上の障害となる。このクロストークは、ホログラム記録時、重合によりホログラムメディアの体積収縮が発生し、再生信号の出射方向に狂いが生じることが発生原因の一つと考えられる。
【０００６】
また、再生ノイズを光学系で低減させるには、光学系の微小な調整が必要となり、困難を極めるという課題がある。
【０００７】
この課題を解決する公知の技術には、再生時にホログラム位置制御でノイズ低減する方法（たとえば特許文献１参照）、再生像の信号でホログラムメディアの位置をサーボする方法（たとえば特許文献２，３を参照）がある。
【０００８】
ホログラム再生時に、ホログラムメディアの位置のサーボ制御を行うように構成する場合、メカニカルな動作が伴うので高速化が難しく、ホログラムメディアを固定する機構の小型化、単純化が困難であると考えられる。
【０００９】
本発明は、以上のような事情に鑑み、複雑な信号処理ハードウェアを要することなく、信頼性の高いホログラム再生信号を得ることのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明にかかるホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体を記録面に沿って移動させる媒体移動手段と、ホログラム再生時に、媒体移動手段によるホログラム記録媒体の移動を挟んで、ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出す再生像読み出し手段と、再生像読み出し手段により読み出された各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得る信号処理手段とを具備することを特徴とする。この構成を有することにより、複雑な信号処理ハードウェアを必要とすることなく、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。
【００１１】
また、本発明にかかるホログラム記録再生装置において、ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段をさらに具備し、媒体移動手段は、ホログラム記録時に移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させるようにしてもよい。これにより高価なサーボモータを使用しなくても、ホログラム記録時にホログラム記録媒体を目的の記録位置に高い精度で移動させることができる。
【００１２】
本発明にかかるホログラム記録再生装置において、ホログラム記録時にホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させるまでの移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶する記憶手段をさらに有し、媒体移動手段は、ホログラム再生時に記憶手段に記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、ホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に移動させるように構成してもよい。
【００１３】
このような構成を有することにより、ホログラム再生時にホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に高い精度で移動させることができる。
【００１４】
さらに、本発明にかかるホログラム記録再生装置は、記録開始前にホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させる基準位置復帰手段を具備する構成とすることが、ホログラム記録媒体を高い精度で移動させるために有益である。特に、移動実測手段としてはリニアスケールを用いることができ、このリニアスケールを用いた場合、リニアスケールの中央に位置するＺ相の信号を用いてホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させるように構成する。
【００１５】
また、本発明にかかるホログラム記録再生装置において、信号処理手段は、より具体的には、各位置の再生像データごとにＳ／Ｎを算出し、最もＳ／Ｎの良い再生像データを選択する構成とすることができる。これにより、信号品位の高い再生像データをより正確に選択することができ、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。
【００１６】
本発明の別の観点に基づくホログラム記録再生方法は、ホログラム再生時に、ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に任意距離をシフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出し、読み出した各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得ることを特徴とする。この発明により、複雑な信号処理ハードウェアを必要とすることなく、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。
【００１７】
また、本発明にかかるホログラム記録再生方法は、ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段を設けておき、ホログラム記録時に、移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させるようにしてもよい。これにより高価なサーボモータを使用しなくても、ホログラム記録時にホログラム記録媒体を目的の記録位置に高い精度で移動させることができる。
【００１８】
さらに、本発明にかかるホログラム記録再生方法は、ホログラム記録時に、ホログラム記録媒体を記録位置に移動させるまでの移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶しておき、ホログラム再生時に、記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、ホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に任意距離をシフトした各位置に移動させるようにしてもよい。
【００１９】
このような構成を有することにより、ホログラム再生時にホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に任意距離シフトした各位置に高い精度で移動させることができる。
【００２０】
さらに、本発明にかかるホログラム記録再生方法においては、記録開始前に前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させる手順を有することが、ホログラム記録媒体を高い精度で移動させるために有益である。移動実測手段としてはリニアスケールを用いることができ、このリニアスケールを用いた場合、リニアスケールの中央に位置するＺ相の信号を用いてホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させるようにすればよい。
【００２１】
また、本発明にかかるホログラム記録再生方法において、各位置の再生像データごとにＳ／Ｎを算出し、最もＳ／Ｎの良い再生像データを選択するようにしてもよい。これにより、信号品位の高い再生像データをより正確に選択することができ、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、複雑な信号処理ハードウェアを要することなく、信頼性の高いホログラム再生信号を得ることのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態にかかるホログラム記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
この実施形態にかかるホログラム記録再生装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、アナログ画像用フレームグラバー２、パルスカウンタ３、パルスモータ／サーボモータ用コントロールボード（モータ制御回路）４、デジタル画像用フレームグラバー５、ＬＤ（レーザダイオード）電源装置６、外部共振器型ＬＤ７（以下、ＬＤ７と記述）、アイソレータ８、メカニカルシャッタ９、半波長板１０、ビームスプリッタ１１、ウェッジプリズム１２、アナログＣＣＤカメラ１３、ミラー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、ビームスプリッタ１５、拡散板１６、複合レンズ１７、信号光用メカニカルシャッタ１８、ビームエキスパンダー１９、ミラー２０、バンドパスフィルタ２１、ＧＬＶ（Grating Light Valve）２２、記録レンズ２３、スリット２５、再生レンズ２６、円筒レンズ２７、ＣＣＤリニアセンサ２８、ホログラムメディアステージ２９、Ｘ軸用パルスモータ３０、Ｙ軸用パルスモータ３１、Ｘ軸用リニアスケール３２、Ｙ軸用リニアスケール３３、およびバス３４を備えている。
【００２６】
ＣＰＵ１は、たとえばＰＣ（Personal Computer）などであり、本実施形態のホログラム記録再生装置を包括的に制御する。
【００２７】
アナログ画像用フレームグラバー２は、アナログ方式ＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）カメラ１３の画像をキャプチャする。
【００２８】
パルスカウンタ３は、後述のホログラムメディアステージ２９に取り付けられたＸ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３からのエンコーダパルスを読み取ってＣＰＵ１へ通知する。
【００２９】
モータ制御回路４は、後述のホログラムメディアステージ２９を２軸方向に移動するＸ軸用パルスモータ３０およびＹ軸用パルスモータ３１を制御するコントローラであり、出力パルスの数で移動量を、その発振周波数で移動速度を制御することが可能なコントローラである。
【００３０】
デジタル画像用フレームグラバー５は、ＣＣＤリニアセンサ２８より出力されたホログラム再生信号を８ビットの分解能でデジタルデータに変換し、ＣＰＵ１内のメモリにそのデータを高速で転送する。
【００３１】
ＬＤ電源装置６およびＬＤ７は、レーザ光源を構成する要素である。この実施形態では、ＬＤ７として波長が４１０ｎｍのブルーＬＤが使用されている。
【００３２】
アイソレータ８は、光の進行を片方向のみ通し、逆方向には通さない光学部品であり、この実施形態ではＬＤ７への戻り光を遮断する役割を有する。
【００３３】
メカニカルシャッタ９は、ホログラム記録時の露光時間を制御する役割を兼ねたシャッタである。このメカニカルシャッタ９の開放時間によりホログラムメディア２４にホログラムパターンを形成する際の露光時間が決定される。
【００３４】
半波長板１０は、レーザパワーの調整を行う光学部品である。
【００３５】
ビームスプリッタ１１は、レーザ光をホログラム記録光路とＬＤ安定状態モニタ光路とに分割する光学部品である。
【００３６】
ウェッジプリズム１２は、ビームスプリッタ１１でＬＤ安定状態モニタ光路に分割された光からレーザモニタ用の干渉縞を形成する光学部品である。
【００３７】
アナログＣＣＤカメラ１３は、ウェッジプリズム１２により形成された干渉縞画像を取り込み、ＣＰＵ１に転送する。ＣＰＵ１はアナログＣＣＤカメラ１３により取り込んだ干渉縞画像をモニタ上に表示させることで、たとえば目視によりＬＤ７の発振状態を確認することが可能である。
【００３８】
ミラー１４ａは、ホログラム記録光路の光を反射してビームスプリッタ１５へ入射する光学部品である。
【００３９】
ビームスプリッタ１５は、入射光を信号光と参照光に分離する光学部品である。
【００４０】
ミラー１４ｂは、ビームスプリッタ１５より入射した参照光を反射して拡散板１６へ入射するミラーである。
【００４１】
拡散板１６は、ビームスプリッタ１５により分離された参照光を拡散して複合レンズ１７に入射する光学部品である。
【００４２】
複合レンズ１７は、拡散板１６の拡散光を集光して参照光レーザビームとして出射する光学部品である。
【００４３】
信号光用メカニカルシャッタ１８は、ホログラム記録時のみ開放されるシャッタであり、ビームスプリッタ１５により分離された信号光を開放時にビームエキスパンダー１９に入射する。この信号光用メカニカルシャッタ１８はホログラム再生時には閉鎖される。
【００４４】
ミラー１４ｃおよびミラー１４ｄは、ビームエキスパンダー１９より入射する信号光を反射してバンドパスフィルタ２１へ入射する光学部品である。
【００４５】
バンドパスフィルタ２１は、ミラー１４ｄから入射した信号光を上方向へ反射させてＧＬＶ２２に入射し、ＧＬＶ２２から反射した信号光を透過して記録レンズ２３へ入射する光学部品である。
【００４６】
ＧＬＶ２２は、反射型の１次元空間変調器である。このＧＬＶ２２には１０８８個のピクセルが一列に整列配置されている。１ピクセルのサイズは２５．５μｍである。ＧＬＶ２２はホログラム記録時に各ピクセルのＯＮ／ＯＦＦを設定することにより信号光をパターン変調する。
【００４７】
ミラー２０は、複合レンズ１７から入射した参照光レーザビームをシステムの下方向へ反射して記録レンズ２３へ入射するミラーである。
【００４８】
記録レンズ２３は、ミラー２０からの参照光とバンドパスフィルタ２１からの信号光をスリット２５を通じてホログラムメディア２４の略同一箇所に照射してホログラムパターンを形成するための光学部品である。
【００４９】
再生レンズ２６は、ホログラム再生時にホログラムメディア２４を透過した光（再生光）を集光する光学部品である。
【００５０】
円筒レンズ２７は、再生レンズ２６により集光された再生光をＣＣＤリニアセンサ２８の各素子上に結像する光学部品である。
【００５１】
ＣＣＤリニアセンサ２８は、再生光を受光して電気信号に変換してデジタル画像用フレームグラバー５へ出力するセンサである。
【００５２】
ホログラムメディアステージ２９は、ホログラムメディア２４を搭載し、２軸方向に移動するステージである。ホログラムメディアステージ２９は、Ｘ軸用パルスモータ３０およびＹ軸用パルスモータ３１によって２軸方向に高分解能で駆動される。Ｘ軸用パルスモータ３０およびＹ軸用パルスモータ３１の駆動はモータ制御回路４によって制御され、ホログラムメディア２４の２軸方向での位置決めが行われる。ホログラムメディアステージ２９には、ステージ位置を厳密に管理できるようにＸ軸用リニアスケール３２とＹ軸用リニアスケール３３が取り付けられている。
【００５３】
Ｘ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３は、ホログラムメディアステージ２９の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段である。このようにホログラムメディアステージ２９の位置を厳密に管理する機構を設けたのは、Ｘ軸用パルスモータ３０およびＹ軸用パルスモータ３１がオープンループ制御であることに加え、本実施形態のホログラム記録再生装置では、ホログラム再生時にホログラムメディア２４を記録位置とその前後に微小な距離シフトした各位置から再生像データを読み取るのに対し、ホログラムメディアステージ２９を支持するガイドレールは熱変形などによる歪みによって摺動能力が変動し、正確な位置決め制御が実現不可能と予測されるからである。
【００５４】
ＣＰＵ１、アナログ画像用フレームグラバー２、パルスカウンタ３、モータ制御回路４、デジタル画像用フレームグラバー５は相互に通信が可能なようにバス３４を通じて接続されている。
【００５５】
次に、このホログラム記録再生装置の動作を説明する。
【００５６】
まず、ホログラム記録時の動作を説明する。
【００５７】
図２は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム記録の動作を示すフローチャートである。
【００５８】
まず、ステップＳ１では、記録前にホログラムメディア２４上の記録位置に、ＬＥＤのようなインコヒーレントな光をホログラムメディア２４に照射し、感度や回折効率を向上させる処理を行う必要がある。これを前露光（Pre-exposure）と呼ぶ。
【００５９】
次に、ステップＳ２では、ＬＤ７のレーザパワーを設定する。本システムでは、ＬＤ７の電源出力を変更しないで、半波長板１０の回転角度を変更することで、レーザパワーの調節を行う。
【００６０】
ホログラムメディアステージ２９のＸ軸用パルスモータ３０およびＹ軸用パルスモータ３１の各モータ軸が、電源未投入の状態で動かされた場合や、制御用のソフトフェアが停止している状態で動かされた場合、ＣＰＵ１はホログラムメディアステージ２９の正しい位置情報を得ることができない。そこで、ステップＳ３で、記録シーケンスを実行する前に、各モータ軸の位置情報を入手できるように原点検出処理（原点復帰）を行う。すなわち、この処理は、本実施形態のホログラム記録再生装置上に設定された基準位置を原点とする機械座標系での管理を実現するためのものであり、本実施形態のホログラム記録再生装置では、各々のリニアスケール３２，３３の中央に位置するＺ相の信号を用いて原点検出処理（原点復帰）を行うこととしている。
【００６１】
ステップＳ４では、ホログラムメディア２４のダイナミックレンジを有効に使うため、記録スケジュール用のパラメータを作成する。記録スケジュール用のパラメータとしては、たとえば、記録ピッチ、メカニカルシャッタ９の開放時間（露光時間）、半波長板１０の回転角度（記録パワー）などがある。
【００６２】
続いて、ステップＳ５では、ＬＤ７が安定状態で発振しているかを、アナログＣＣＤカメラ１３によりウェッジプリズム１２から取り込んだ干渉縞画像をＣＰＵ１のモニタ上に表示させるなどして、たとえば目視などにより確認する。
【００６３】
ステップＳ６では、ＣＰＵ１が次回のホログラム記録のため、ＧＬＶ２２にデータを転送するよう、ＣＰＵ１のフラッシュメモリからデータパターンを図示せぬＧＬＶコントローラに送出する。
【００６４】
次に、ステップＳ７では、ホログラムメディアステージ２９をホログラム記録位置へ移動させる。このときＣＰＵ１からモータ制御回路４に対し、移動量に応じた位置決めパルスを入力する。
【００６５】
続いて、ステップＳ８では、ホログラムメディアステージ２９の停止後、正確に目的の記録位置に到達したかどうかを確認するために、ＣＰＵ１はＸ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスをパルスカウンタ３で読み込む。
【００６６】
ここで、ホログラムメディアステージ２９の停止位置と目的の記録位置との間に差がある場合、ステップＳ９で、ＣＰＵ１は、Ｘ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。
【００６７】
移動量の補正完了後、ステップＳ１０で、ホログラムメディアステージ２９の移動による機械振動によるホログラム記録への悪影響を考慮して設定された静定時間だけ待機する。
【００６８】
静定時間経過後、ステップＳ１１で、ＣＰＵ１は、ホログラムメディアステージ２９の停止位置でＸ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスをパルスカウンタ３で読み取り、これを記録位置としてＣＰＵ１内のメモリに格納する。
【００６９】
次に、ステップＳ１２では、メカニカルシャッタ９を開放してホログラム記録のための露光を開始する。
【００７０】
ステップＳ１３では、露光時間をタイマーで監視し、所定の露光時間が経過したところで、ステップＳ１４でメカニカルシャッタ９を閉鎖する。
【００７１】
この後、ステップＳ１５で、ＣＰＵ１は、ホログラム記録が全て終了したかどうかを確認し、終了していなければ、ステップＳ５へ戻る。終了したならば、ステップＳ１６を実行する。
【００７２】
フォトポリマーを使ったホログラム記録においては、記録不足による未反応モノマーがあると、再生時の参照光照射によって追加記録状態となり、記録済みホログラム再生ノイズの原因となる。このため、ステップＳ１６で、前露光と同じく、インコヒーレントな光をホログラムメディア２４に照射することで未反応モノマーをポリマーに変化させる。これを、後露光（Post Exposure）と呼ぶ。
【００７３】
次に、ホログラム再生時の動作を説明する。
【００７４】
図３は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生の動作を示すフローチャートである。
【００７５】
このホログラム記録再生装置では、ホログラム記録位置と、この記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像を読み取る。したがって、１つのホログラムに対し、計３回、再生像を読み取ることになる。また、記録シーケンスではＬＤ７が安定発振の確認を必要としたが、実験結果より、ＬＤ７が安定発振していなくてもホログラム再生が可能である。
【００７６】
まず、ステップＳ２１で、ＬＤ７の出力パワーを設定する。記録シーケンス同様、ＬＤ７の電源出力を変更しないで、半波長板１０の回転角度を変更することで、レーザパワーの調節を行う。再生時のレーザパワーは記録時よりも高く設定される。
【００７７】
次に、ステップＳ２２で、記録シーケンスと同様、原点検出処理（原点復帰）を行う。  ステップＳ２３では、再生時は記録光が不要なので、信号光を遮光するための信号光用メカニカルシャッタ１８を閉鎖する。
【００７８】
次に、ステップＳ２４では、メカニカルシャッタ９を開放する。
【００７９】
ステップＳ２５では、ＣＰＵ１が内部メモリからホログラム記録位置を読み出し、その位置から前方および後方の各々についてバイアス分（任意の距離分）シフトした記録位置を計算する。
【００８０】
ステップＳ２６では、ホログラムメディアステージ２９を、記録位置から、ステップＳ２５で算出された、前方のシフト記録位置へ移動させる。このときもＣＰＵ１からモータ制御回路４に対して、その移動量に応じた位置決めパルスを入力する。
【００８１】
ステップＳ２７では、ホログラムメディアステージ２９が停止した後、正確に前方のシフト記録位置に到達したかどうか確認するために、ＣＰＵ１はＸ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスをパルスカウンタ３で読み込む。
【００８２】
ここで、ホログラムメディアステージ２９の停止位置と前方のシフト記録位置との間に差がある場合、ステップＳ２８で、ＣＰＵ１は、Ｘ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。
【００８３】
移動量の補正完了後、ステップＳ２９で、ホログラムメディアステージ２９の移動による機械振動によるホログラム記録への悪影響を考慮して設定された静定時間だけ待機する。
【００８４】
静定時間経過後、ステップＳ３０で、ＣＰＵ１は、ＣＣＤリニアセンサ２８によって再生像データを取得し、ＣＰＵ１内のメモリへデータを転送する。
【００８５】
次に、ステップＳ３１では、ＣＰＵ１内のメモリに記憶されているホログラム記録位置を読み込み、ホログラムメディアステージ２９をそのホログラム記録位置へ移動させる。  ホログラムメディアステージ２９の停止後、再び、ステップＳ３２で、ホログラムメディアステージ２９が正確にホログラム記録位置に到達したかどうか確認するために、ＣＰＵ１はＸ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスをパルスカウンタ３で読み込む。
【００８６】
ここで、再びホログラムメディアステージ２９の停止位置とホログラム記録位置との間に差がある場合には、ステップＳ３３で、ＣＰＵ１は、Ｘ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。
【００８７】
この後、ステップＳ３４で所定の静定時間だけ待機し、静定時間経過後、ステップＳ３５で、ＣＰＵ１は、再びＣＣＤリニアセンサ２８によって再生像データを取得し、ＣＰＵ１内のメモリへデータを転送する。
【００８８】
次に、ステップＳ３６で、ホログラムメディアステージ２９を、記録位置から、ステップＳ２５で算出された後方のシフト記録位置へ移動させる。
【００８９】
ステップＳ３７では、ホログラムメディアステージ２９が停止した後、ステップＳ３２と同様に、ホログラムメディアステージ２９が正確に後方のシフト記録位置に到達したかどうか確認するために、ＣＰＵ１はＸ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスをパルスカウンタ３で読み込む。
【００９０】
ここで、ステップＳ３３と同様に、再びホログラムメディアステージ２９の停止位置と後方のシフト記録位置との間に差がある場合には、ステップＳ３８で、ＣＰＵ１は、Ｘ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。
【００９１】
この後、ステップＳ３９でステップＳ３３と同様に、所定の静定時間だけ待機し、静定時間経過後、ステップＳ４０でステップＳ３５と同様に、ＣＰＵ１は、再びＣＣＤリニアセンサ２８によって再生像データを取得し、ＣＰＵ１内のメモリへデータを転送する。
【００９２】
以上のようにして、１つのホログラムに対して３回の再生像データの読み取りが行われる。
【００９３】
次に、ステップＳ４１で、ＣＰＵ１はホログラム再生が全て終了したかどうか確認する。終了していなければ、ステップＳ２５へ戻る。終了したならば、ステップＳ４２を実行して信号処理が開始される。
【００９４】
ステップＳ４２では、ＣＰＵ１はメモリからホログラム位置に対する３つの再生像データを読み出し、データ単位でクロック再生を実行し、データのサンプリングを行う。
【００９５】
ステップＳ４３では、ＣＰＵ１は、サンプリングデータを用い、ＣＰＵ１のメモリ上で、８ビットグレースケール値と出現頻度のグラフを展開し、画像データごとにＳ／Ｎを算出する。
【００９６】
ステップＳ４４で、ＣＰＵ１は、３つのデータのうち、最も良好なＳ／Ｎのデータを求め、そのデータをデコードに使用するデータとしてメモリに格納する。
【００９７】
この後、ステップＳ４５で、ＣＰＵ１は、抽出した良好なＳ／Ｎデータのデコードを行う。
【００９８】
次に、ＣＣＤリニアセンサ２８とＧＬＶ２２のピクセルサイズについて説明する。
【００９９】
図４は本実施形態のホログラム記録再生装置でのＣＣＤリニアセンサ２８とＧＬＶ２２のピクセルサイズに関する説明図である。
【０１００】
ＣＣＤリニアセンサ２８のセルサイズは７μｍ、ＧＬＶ２２のピクセルサイズは２５．５μｍである。したがって、本実施形態のホログラム記録再生装置では、２．６４（＝２５．５／７）倍のオーバサンプリングとなる。ＣＣＤリニアセンサ２８の出力は、８ビットのグレースケールのデジタル出力である。図中の折れ線グラフは、横軸にＣＣＤリニアセンサ２８のセル番号、縦軸にグレースケール値を取り各ＣＣＤセルの出力をプロットしたものである（実際は７μｍ間隔で得られた量子化データ）。図４に示すように、本実施形態のホログラム記録再生装置では、ＣＣＤリニアセンサ２８から得られたホログラム再生像のデータから、ＧＬＶ２２のデータパターン（１と０、すなわち明と暗）を復調する。
【０１０１】
次に、本実施形態のホログラム記録再生装置での信号処理について説明する。
【０１０２】
図５は本実施形態のホログラム記録再生装置での信号処理の概略図である。Ｎ回目に記録したホログラム位置の再生を行うとして、記録位置の前後にバイアス分（任意の距離分）シフトさせた位置に、ホログラムメディアステージ２９を動かしてホログラム再生像を得る。すなわち、１ホログラム位置につき、３つの再生像データを得る。これら３つの再生像データをそれぞれイコライズし、データごとにクロックを再生してこのクロックを用いてデータのサンプリングを行い、サンプリングした各々のデータについてＳ／Ｎをそれぞれ算出し、最もＳ／Ｎが良好なデータをデコードしてメモリに格納する。
【０１０３】
次に、ホログラムのＳ／Ｎ算出について説明する。
【０１０４】
Ｓ／Ｎは以下の式によって定量化される。
【０１０５】
【数１】
2006195212.tif 000003
【０１０６】
また、分散の暗部（ＯＦＦ）のみを使う場合には、
【０１０７】
【数２】
2006195212.tif 000004
により、
【０１０８】
分散の明部（ＯＮ）のみを使う場合には、
【０１０９】
【数３】
2006195212.tif 000005
により、Ｓ／Ｎを定量化することができる。
【０１１０】
図６はグレースケール値のヒストグラムの例を示している。ここでグラフの横軸はグレースケール値、縦軸は各グレースケールに対する出現頻度である。Ｓ／Ｎの良否判定のポイントは、暗部および明部の山が明確に分離されてことである。
【０１１１】
次に、ホログラム再生時のクロストークに関する第１の実験結果を示す。
【０１１２】
図７は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第１の実験結果を示している。図７（ａ）に示すように、５μｍピッチの２回のホログラムの記録位置をａ、ｃとし、その中間位置をｂとして、それぞれの各観測位置でのオシロスコープ波形を図７（ｂ）に示している。この実験結果から、中間位置（ホログラム記録位置から２．５μｍ離れた位置）では、両方のホログラム再生信号の影響がないことが確認された。
【０１１３】
次に、ホログラム再生時のクロストークに関する第２の実験結果を示す。
【０１１４】
図８は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第２の実験結果を示している。
【０１１５】
図７と同様に、３つのホログラムを５μｍ間隔で記録した。最初に記録した（ａ）のホログラム記録位置から１μｍステップでホログラムメディアステージ２９を動作させ、オシロスコープの観測波形を示した。この実験結果から、図７でも示したように、記録ピッチの中間位置（ｄ）（ｉ）ではクロストークがないことが確認された。
【０１１６】
以上の実験結果から、２．５μｍ記録位置から遠ざかると、ホログラム再生に必要な信号が得られないことから、各ホログラム記録位置のバイアス量（任意距離）は記録位置±１〜１．５μｍ以内に設定すれば良いことがわかった。また、本実施形態では、ホログラム記録位置を中心に、その前後に同一バイアス（任意距離）分シフトさせ３つのデータを取り込むこととしているが、ホログラムメディアステージ２９の分解能では、バイアス（任意距離）設定範囲内で、ホログラムメディアステージ２９を更に微小送りすることで、データ取り込み数を増加させることで、より良いデータを抽出することも可能である。
【０１１７】
以上説明した本実施形態のホログラム記録再生装置によれば、複雑な信号処理ハードウェアを必要としないで、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることが可能である。また、高価なサーボモータを使用しなくても、リニアスケールを用いた簡単な構成の精密位置決めステージで、ホログラムメディア２４を記録位置とこの記録位置から前方および後方に任意距離シフトした各位置へ移動させることができるので、メカニズムのコストが抑えられる。
【０１１８】
なお、上記の実施形態では、１次元反射型ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ:空間変調器）であるＧＬＶを使用したホログラム光学系について示したが、本発明は、これに限定されず、２次元反射型あるいは透過型ＳＬＭを使用したホログラム光学系にも適用可能である。
【０１１９】
また、上記の実施形態では、ＣＣＤリニアセンサ２８を用いた場合について示したが、ＣＣＤエリアセンサ、ＣＭＯＳセンサを用いたものにも本発明は適応可能である。
【０１２０】
さらに、カード型のホログラムメディア２４を使った実施形態を示したが、本発明は光ディスク型のホログラムメディア２４を用いた場合にも適用可能である。この場合、上記の実施形態におけるＸ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３に代えて、回転機構系のエンコーダパルスが用いられる。
【０１２１】
また、上記の実施形態では、パルスカウンタ３に、ＣＰＵ１が自由に書き換え可能な複数の比較レジスタを設け、パルスが入力されると、比較レジスタと入力パルス数を比較し、入力パルスがレジスタ内のデータと一致したなら、ＣＰＵ１へ信号を出力するように構成してもよい。
【０１２２】
さらに、パルスカウンタ３に、ＣＰＵ１が自由に書き換え可能な複数の比較レジスタを設けておき、パルスが入力されると、パルスカウンタ３は比較レジスタと入力パルス数を比較し、入力パルスがレジスタ内のデータと一致したなら、ＣＰＵ１へ信号を出力するように構成してもよい。パルスカウンタ３の比較レジスタに、メモリに記録位置の情報として記憶された、Ｘ軸用リニアスケール３２およびＹ軸用リニアスケール３３のエンコーダパルス数の値を設定しておくことで、ホログラム再生時にホログラムメディアステージ２９の移動量の補正を行うことなく、ホログラムメディアステージ２９の位置決めを行うことができ、より高速なホログラム再生が可能になる。
【０１２３】
加えて、パルスカウンタ３の入力パルス数一致信号を、ＣＣＤリニアセンサ２８の画像取り込みトリガーとして利用するようにすれば、ホログラムメディア２４を動作させながら、再生データを得ることが可能となるので、高速なデータ取り込みが可能になる。
【０１２４】
さらに、上記の実施形態のホログラム記録再生装置に外部記憶装置を接続するとともに、画像取り込みデバイスとしてＣＭＯＳセンサのような高速イメージセンシングデバイスを採用し、１ホログラム記録位置を中心に大量のデータを取得して信号処理を行うように構成すれば、より高精度なホログラム再生信号を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施の形態にかかるホログラム記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム記録の動作を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生の動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態のホログラム記録再生装置でのＣＣＤリニアセンサとＧＬＶのピクセルサイズに関する説明図である。
【図５】本実施形態のホログラム記録再生装置での信号処理の概略図である。
【図６】グレースケール値のヒストグラムの例を示すグラフである。
【図７】本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第１の実験結果を示す図である。
【図８】本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第２の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１      ＣＰＵ
２      アナログ画像用フレームグラバー
３      パルスカウンタ
４      モータ制御回路
５      デジタル画像用フレームグラバー
６      ＬＤ電源装置
７      ＬＤ
８      アイソレータ
９      メカニカルシャッタ
１０      半波長板
１１      ビームスプリッタ
１２      ウェッジプリズム
１３      アナログＣＣＤカメラ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ      ミラー
１５      ビームスプリッタ
１６      拡散板
１７      複合レンズ
１８      信号光用メカニカルシャッタ
１９      ビームエキスパンダー
２０      ミラー
２１      バンドパスフィルタ
２２      ＧＬＶ
２３      記録レンズ
２４      ホログラムメディア
２５      スリット
２６      再生レンズ
２７      円筒レンズ
２８      ＣＣＤリニアセンサ
２９      ホログラムメディアステージ
３０      Ｘ軸用パルスモータ
３１      Ｙ軸用パルスモータ
３２      Ｘ軸用リニアスケール
３３      Ｙ軸用リニアスケール
【図１】
2006195212.tif 000006
【図２】
2006195212.tif 000007
【図３】
2006195212.tif 000008
【図４】
2006195212.tif 000009
【図５】
2006195212.tif 000010
【図６】
2006195212.tif 000011
【図７】
2006195212.tif 000012
【図８】
2006195212.tif 000013