(57)【要約】【課題】再生に必要な再生信号光のみを遮光手段にて通過させる。【解決手段】各記録位置にて記録を行う際に、記録信号光ＷＳが各記録位置を透過したメディア信号光ＭＳを光センサ２６にて撮像し、画像データを得る。この画像データに基づいて各記録位置の良否判定を行うようにし、不良である場合には、次の記録位置にスリップして干渉パターンを記録する。また、不良であると判定された不良記録位置を特定する情報をＴＯＣ情報としてホログラム記録媒体１６に記録しておき、再生時に読み取るようにすることにより、再生時においても不良記録位置をスリップして再生を行うことができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光学系によって光をホログラム記録媒体に照射することにより干渉パターンを記録するホログラム記録再生装置において、
記録対象の記録電子データを２次元の２値画像を示すページデータに変調する変調手段と、
上記光学系と上記ホログラム記録媒体とを相対的に移動させるシフト手段と、
上記シフト手段がシフトさせた上記ホログラム記録媒体の各記録位置にて記録参照光と上記ページデータを光空間変調して得られた記録信号光とを照射して上記干渉パターンを記録する記録手段と、
上記ホログラム記録媒体の再生時において照明参照光を上記干渉パターンに照射して得られた回折光としての再生信号光を撮像素子にて撮像させるとともに、上記記録手段が各記録位置にて照射する上記記録信号光が上記ホログラム記録媒体にて透過または反射したメディア光を上記再生時とは異なるシャッター開放時間により上記撮像素子にて撮像させる撮像手段と、
上記メディア光を上記撮像手段が撮像した画像データを２値化した２値化画像データと、上記ページデータとの一致度合いに基づいて各記録位置の良否判定を行う判定手段と、
上記判定手段が不良であると判定した上記記録位置の上記干渉パターンを無効化する無効化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】
所定の光学系によって光をホログラム記録媒体に照射することにより干渉パターンを記録するホログラム記録装置において、
記録対象の記録電子データを２次元の２値画像を示すページデータに変調する変調手段と、
上記光学系と上記ホログラム記録媒体とを相対的に移動させるシフト手段と、
上記シフト手段がシフトさせた上記ホログラム記録媒体の各記録位置にて記録参照光と上記ページデータを光空間変調して得られた記録信号光とを照射して上記干渉パターンを記録する記録手段と、
上記記録手段が各記録位置にて照射する上記記録信号光が上記ホログラム記録媒体にて透過または反射したメディア光を撮像素子にて撮像する撮像手段と、
上記メディア光を上記撮像手段が撮像して得られた画像データに基づいて各記録位置の良否判定を行う判定手段と、
上記判定手段が不良であると判定した上記記録位置の上記干渉パターンを無効化する無効化手段とを具備することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項３】
上記判定手段は、上記画像データの輝度情報に基づいて上記良否判定を行うことを特徴とする請求項２に記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
上記判定手段は、上記画像データを２値化した２値化画像データと上記ページデータとの一致度合いに基づいて上記良否判定を行うことを特徴とする請求項２に記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
上記判定手段は、上記画像データを２値化した２値化画像データを電子データに復調して得られた復調電子データに基づいて上記良否判定を行うことを特徴とする請求項２に記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
上記判定手段は、上記復調電子データと上記記録電子データとの一致度合いに基づいて上記良否判定を行うことを特徴とする請求項５に記載のホログラム記録装置。
【請求項７】
上記撮像手段は、上記記録手段が各記録位置にて上記記録参照光と上記記録信号光とを照射する照射開始から所定の期間撮像を行うことを特徴とする請求項２に記載のホログラム記録装置。
【請求項８】
上記撮像手段は、
上記ホログラム記録媒体の再生時において、照明参照光を上記干渉パターンに照射して得られた回折光としての再生信号光を上記撮像素子にて撮像させるとともに、
上記メディア光を上記撮像素子にて撮像する場合と、上記再生信号光を上記撮像素子にて撮像する場合とでは撮像条件を異ならせることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載のホログラム記録装置。
【請求項９】
上記撮像手段は、
上記メディア光を上記撮像素子にて撮像する場合と、上記再生信号光を上記撮像素子にて撮像する場合とではシャッター開放時間を異なら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装置。
【請求項１０】
上記撮像手段は、
上記ホログラム記録媒体の再生時において、照明参照光を上記干渉パターンに照射して得られた回折光としての再生信号光を上記撮像素子にて撮像させるとともに、
上記記録手段は、
上記メディア光を上記撮像素子にて撮像する期間と、それ以外の記録期間とでは上記記録信号光の強度を異ならせることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載のホログラム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録再生装置およびホログラム記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のホログラム記録装置として、予めノイズパターンを調査しておき、ノイズパターンを考慮して再生を行うものが提案されている（特許文献１、参照。）。同文献においては、未記録状態のホログラム記録媒体に信号光を照射し、ホログラム記録媒体を透過した信号光を撮像することによりノイズパターンを得ている。そして、当該ホログラム記録媒体に記録したデータの再生時においては、再生信号光を撮像した画像データから、上記のようにして得たノイズパターンに基づいてノイズを除去することによりＳＮのよい再生を実現している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７０６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ホログラム記録媒体においては多量の記録位置において記録が行われるため、すべての記録位置についてのノイズパターンを記憶しておくと記憶量が膨大となるという問題があった。また、記録位置の位置関係からノイズパターンを補間予測することにより、すべての記録位置についてのノイズパターンを調査しない手法（特許文献１、段落００４５、参照。）も提案されている。この手法によれば、記憶すべきノイズパターンの量を抑制することができるが、ホログラム記録媒体の局所的な欠陥や不均等がある場合には補間予測では対応できないという問題があった。さらに、未記録状態のホログラム記録媒体においてノイズパターンを調査するホログラム記録装置と、記録済みのホログラム記録媒体からデータの再生を行うホログラム再生装置とが同一の装置であるとは限らないため、ホログラム再生装置がノイズパターンのデータを得ることができないという問題があった。
本発明は、ホログラム記録媒体の欠陥等があっても高い再生品質を実現することができるホログラム記録再生装置およびホログラム記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項２にかかる発明は、所定の光学系によって光をホログラム記録媒体に照射することにより干渉パターンを記録するホログラム記録装置において、記録対象の記録電子データを２次元の２値画像を示すページデータに変調する変調手段と、上記光学系と上記ホログラム記録媒体とを相対的に移動させるシフト手段と、上記シフト手段がシフトさせた上記ホログラム記録媒体の各記録位置にて記録参照光と上記ページデータを光空間変調して得られた記録信号光とを照射して上記干渉パターンを記録する記録手段と、上記記録手段が各記録位置にて照射する上記記録信号光が上記ホログラム記録媒体にて透過または反射したメディア光を撮像素子にて撮像する撮像手段と、上記メディア光を上記撮像手段が撮像して得られた画像データに基づいて各記録位置の良否判定を行う判定手段と、上記判定手段が不良であると判定した上記記録位置の上記干渉パターンを無効化する無効化手段とを具備する構成としてある。
【０００６】
上記のように構成した請求項２の発明において、変調手段が記録対象の記録電子データを２次元の２値画像を示すページデータに変調する。シフト手段が上記光学系と上記ホログラム記録媒体とを相対的に移動させることにより、大量の上記記録データを上記ホログラム記録媒体に記録する。さらに、シフト多重等により多重記録するようにしてもよい。記録手段は、上記シフト手段がシフトさせた上記ホログラム記録媒体の各記録位置にて記録参照光と記録信号光とを照射して上記干渉パターンを記録する。なお、上記記録信号光とは上記ページデータを光空間変調して得られた光束である。
【０００７】
撮像手段は、上記記録手段が各記録位置にて上記記録参照光と上記記録信号光を照射する際に、当該記録信号光が上記ホログラム記録媒体にて透過または反射することにより得られるメディア光を撮像素子にて撮像する。判定手段は、上記メディア光を上記撮像手段が撮像して得られた画像データに基づいて各記録位置の良否判定を行う。さらに、無効化手段は、上記判定手段が不良であると判定した上記記録位置の上記干渉パターンを無効化する。例えば、上記ホログラム記録媒体に当該記録位置に記録された上記干渉パターンが無効である旨を記録しておけば、再生時に当該干渉パターンから電子データを再生しないようにすることができる。
【０００８】
また、請求項３にかかる発明は、上記判定手段は、上記画像データの輝度情報に基づいて上記良否判定を行う構成としてある。
上記のように構成した請求項３の発明において、上記画像データの輝度情報に基づいて上記良否判定を行う。上記記録位置が正常である場合、上記記録信号光が当該記録位置を反射または透過して得られた上記メディア光の輝度が安定すると考えることができる。従って、上記輝度情報が異常な輝度を示す場合には当該記録位置を不良であると判定することができる。
【０００９】
さらに、請求項４にかかる発明では、上記判定手段は、上記画像データを２値化した２値化画像データと上記ページデータとの一致度合いに基づいて上記良否判定を行う構成としてある。
上記のように構成した請求項４の発明において、まず上記画像データを２値化することにより、２値化画像データを得る。この２値化画像データと上記ページデータは、ともに２値画像であるため、両者の一致度合いに基づいて上記良否判定を行うことができる。この一致度合いの評価では、各画素の一致を評価してもよいし、上記２値化画像データと上記ページデータをいくつかに分割したブロックごとの一致を評価してもよい。
【００１０】
一方、請求項５にかかる発明では、上記判定手段は、上記画像データを２値化した２値化画像データを電子データに復調して得られた復調電子データに基づいて上記良否判定を行う構成としてある。
上記のように構成した請求項５の発明のように、上記画像データを２値化した２値化画像データを、さらに電子データに復調することにより得られた復調電子データに基づいて上記良否判定を行うこともできる。なお、上記復調においてエラー訂正も行う場合においても、エラー訂正後の電子データに基づいて上記良否判定を行うこととなる。また、パリティ付きの電子データにおいてはパリティチェックによって上記良否判定を行うこともできる。
【００１１】
また、請求項６にかかる発明では、上記判定手段は、上記復調電子データと上記記録電子データとの一致度合いに基づいて上記良否判定を行う構成としてある。
上記のように構成した請求項６の発明において、上記復調電子データと上記記録電子データとの比較によれば、より実効的なデータの再現性に基づいて良否判定を行うことができる。
【００１２】
一方、請求項７にかかる発明では、上記撮像手段は、上記記録手段が各記録位置にて上記記録参照光と上記記録信号光とを照射する照射開始から所定の期間撮像を行う構成としてある。
上記のように構成した請求項７の発明において、上記記録手段が各記録位置にて上記記録参照光と上記記録信号光とを照射することにより上記干渉パターンの形成が開始し、上記ホログラム記録媒体の感光が開始する。従って、上記記録参照光と上記記録信号光との照射開始直後から所定の期間撮像を行うことにより、上記ホログラム記録媒体の感光による上記メディア光の影響を極力抑えることができる。従って、純粋に上記ホログラム記録媒体の欠陥等を評価する場合に好適である。
【００１３】
さらに、請求項８にかかる発明では、上記撮像手段は、上記ホログラム記録媒体の再生時において、照明参照光を上記干渉パターンに照射して得られた回折光としての再生信号光を上記撮像素子にて撮像させるとともに、上記メディア光を上記撮像素子にて撮像する場合と、上記再生信号光を上記撮像素子にて撮像する場合とでは撮像条件を異ならせる構成としてある。
上記のように構成した請求項８の発明において、上記ホログラム記録媒体の再生時において、照明参照光を上記干渉パターンに照射して得られた回折光としての再生信号光を上記撮像素子にて撮像する。すなわち、上記ホログラム記録装置は再生機能も有する記録再生装置であるとともに、上記撮像素子は上記メディア光のみならず上記再生信号光も撮像する。撮像素子を複数設けなくてもよく、装置を簡素化することができる。ただし、上記メディア光は直接光であり、上記再生信号光は回折光であるため、両者の強度が著しく異なる。従って、記メディア光を撮像する場合と、上記再生信号光を場合とでは撮像条件を異ならせておくことが望ましい。
【００１４】
また、請求項９にかかる発明では、上記撮像手段は、上記メディア光を上記撮像素子にて撮像する場合と、上記再生信号光を上記撮像素子にて撮像する場合とではシャッター開放時間を異ならせる構成としてある。
上記のように構成した請求項９の発明では、撮像条件を異ならせる具体的手法として、シャッター開放時間を異ならせることとしている。これにより、上記メディア光は上記再生信号光の強度の差がある場合でも、上記撮像素子に入射する光量を適正化させることができる。
【００１５】
また、請求項１０にかかる発明では、上記撮像手段は、上記ホログラム記録媒体の再生時において、照明参照光を上記干渉パターンに照射して得られた回折光としての再生信号光を上記撮像素子にて撮像させるとともに、上記記録手段は、上記メディア光を上記撮像素子にて撮像する期間と、それ以外の記録期間とでは上記記録信号光の強度を異ならせる構成としてある。
上記のように構成した請求項１０の発明では、上記メディア光を上記撮像素子にて撮像する期間においては当該撮像素子にて撮像するのに適した強度とし、それ以外の記録期間においては上記ホログラム記録媒体を感光させるのに適した強度とする。このようにすることによっても、上記撮像素子に入射する光量を適正化させることができる。
【００１６】
さらに、より具体的な構成例として、請求項１にかかる発明は、所定の光学系によって光をホログラム記録媒体に照射することにより干渉パターンを記録するホログラム記録再生装置において、記録対象の記録電子データを２次元の２値画像を示すページデータに変調する変調手段と、上記光学系と上記ホログラム記録媒体とを相対的に移動させるシフト手段と、上記シフト手段がシフトさせた上記ホログラム記録媒体の各記録位置にて記録参照光と上記ページデータを光空間変調して得られた記録信号光とを照射して上記干渉パターンを記録する記録手段と、上記ホログラム記録媒体の再生時において照明参照光を上記干渉パターンに照射して得られた回折光としての再生信号光を撮像素子にて撮像させるとともに、上記記録手段が各記録位置にて照射する上記記録信号光が上記ホログラム記録媒体にて透過または反射したメディア光を上記再生時とは異なるシャッター開放時間により上記撮像素子にて撮像させる撮像手段と、上記メディア光を上記撮像手段が撮像した画像データを２値化した２値化画像データと、上記ページデータとの一致度合いに基づいて各記録位置の良否判定を行う判定手段と、上記判定手段が不良であると判定した上記記録位置の上記干渉パターンを無効化する無効化手段とを具備する構成としてある。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように請求項１および請求項２の発明によれば、ホログラム記録媒体の欠陥等があっても高い再生品質を実現することができるホログラム記録再生装置およびホログラム記録装置を提供することができる。
請求項３にかかる発明によれば、高速に良否判定をすることができる。
請求項４にかかる発明によれば、正確に良否判定をすることができる。
請求項５にかかる発明によれば、再生品質に直結した良否判定をすることができる。
【００１８】
請求項６にかかる発明によれば、電子データの再現性に基づいて良否判定をすることができる。
請求項７にかかる発明によれば、純粋にホログラム記録媒体の欠陥等を評価することができる。
請求項８にかかる発明によれば、撮像素子を兼用することができるともに、その際の不具合を防止することができる。
請求項９および請求項１０にかかる発明によれば、撮像素子に入射する光の強度を適正化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）ホログラム記録再生装置の構成：
（２）記録処理：
（３）再生処理：
（４）変形例：
【００２０】
（１）ホログラム記録再生装置の構成
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。本実施形態においては、電子データの記録と再生が可能なホログラム記録再生装置１００を例にとって説明するが、むろん、本発明は記録専用装置においても実現できるし、他の機能を併せ持つ複合機においても実現することができる。以下、図１と図２を参照してホログラム記録再生装置１００の構成を説明する。図１は、透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の光学系５０の概略構成を示す構成図である。コリニア方式においては、信号光と参照光とが同一光軸上に配置されるのが大きな特徴であり、２光束干渉法等に比べて光学系をコンパクトに構成することができる。ホログラム記録再生装置１００は、駆動系７０と光学系５０と制御部３０とを含んで構成される。なお、本発明はコリニア方式にて透過型の記録媒体に記録再生を行うものに限られず、２光束干渉方式や反射型の記録媒体に記録再生するものに対しても採用することができる
【００２１】
光学系５０は、レーザ光源１０と、ＤＭＤ[Digital Micro-mirror Device]１２と、対物レンズ１４と、集光レンズ１８，２２と、遮光板２０と、倍率調整レンズ２４と、光センサ２６と、を含んで構成される。制御部３０は、レーザ光源１０の出力制御を行うドライバ３０ａと、入力された記録電子データを所定のページデータに画像変調してＤＭＤ１２に出力する本発明の変調手段としてのエンコーダ３０ｂと、光センサ２６で得られる画像データを２値化し、さらに復調電子データに復調するデコーダ３０ｄと、光センサ２６を制御するドライバ３０ｃと、所定の制御プログラムにしたがって各種制御処理を実行するマイコン３０ｆとから構成されている。マイコン３０ｆは図示しないＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭ等を備えており、ＲＯＭから読み出した制御プログラムをＲＡＭに展開しつつＣＰＵが後述する処理に必要な演算を実行する。
【００２２】
レーザ光源１０は、光（電磁波）を増幅して例えば緑色のコヒーレントな光を発生させてＤＭＤ１２に入射させる。このＤＭＤ１２に入射されるレーザ光は、図示しないコリメートレンズ等によってＤＭＤ１２の入射面形状に合わせた平行光とされている。レーザ光源１０としては、固体レーザや液体レーザやガスレーザや半導体レーザ等のレーザ光を発生するものであればよく、様々なものが採用可能である。
【００２３】
ＤＭＤ１２は、ドットマトリクス状に配列された複数のマイクロミラーにより構成されており、マイクロミラーの配向角を個別に制御する。ＤＭＤ１２は、入射された光をマイクロミラー毎に空間的に（本実施形態では２次元的に）変調した記録信号光と記録参照光とを生成する。１つの空間光変調器で信号光と参照光とを同時に生成する構成であるため、両者の相対的な位置関係は空間光変調器で決定するため常に一定となる。ここにおける変調とは、例えばＤＭＤ１２に入力されたページデータに基づいてマイクロミラー単位でオン／オフ制御を行うことにより、一様なレーザ光を加工することを意味する。すなわち、入射されたレーザ光を後段の対物レンズ１４に反射する方向と、対物レンズ１４に反射しない方向とのいずれかにＤＭＤ１２の各マイクロミラーの配向角を画像データに応じて切り換えることにより、もとのレーザ光を空間的に変調する。そのため、ＤＭＤ１２が空間光変調器を構成する。本実施形態では空間光変調器としてＤＭＤ１２を採用したが、反射型液晶や透過型液晶や磁気光学空間変調器[MOSLM]等を用いることも可能である。
【００２４】
対物レンズ１４はＤＭＤ１２から入射した光をホログラム記録媒体１６の記録層に集光させる。ホログラム記録媒体１６の記録層は光感応性の材料で形成されており、記録時に記録信号光と照明参照光とが干渉して形成される干渉縞の強度分布がホログラム記録媒体１６の屈折率あるいは透過率の変化となって記録される。そして、この屈折率あるいは透過率の変化は回折格子として振舞う。この記録層としては、例えばニオブ酸リチウム単結晶やフォトポリマー等の感光材料を使用することができる。
【００２５】
ホログラム記録媒体１６においては記録時に形成した屈折率あるいは透過率の変化が記録後の光照射や他の環境変動に対しても安定して維持される。再生時には、ホログラム記録媒体１６に照明参照光が入射されると、記録された屈折率あるいは透過率の変化が回折格子として作用して回折光が発生する。ホログラム記録媒体１６は、種々の形状を採用することができ、バルク状のものであってもディスク状のものであってもよい。いずれの形状であっても干渉パターンの結像位置を変えることができ、例えばシフト多重により多量の記録電子データを記録することができる。また、記録層における結像深度や結像角度を変えることにより、より多くの記録電子データを多重記録することができる。
【００２６】
本実施形態においては、円盤ディスク状のホログラム記録媒体１６が採用され、光学系５０とホログラム記録媒体１６とを相対的に移動させるシフト手段としての駆動系７０が備えられている。具体的には、スピンドルモータ等によって光学系５０とホログラム記録媒体１６をホログラム記録媒体１６の周方向に回転移動させる駆動と、トラッキングモータ等によって光学系５０とホログラム記録媒体１６をホログラム記録媒体１６の径方向に直線移動させる駆動とを組み合わせることにより、駆動系７０はホログラム記録媒体１６における任意の記録位置・再生位置に光を照射することができる。本実施例ではホログラム記録媒体１６に螺旋状のトラックが形成されており、当該トラックに沿って記録位置・再生位置を順にシフトさせることによって連続的にデータを記録再生する。
【００２７】
集光レンズ１８は、記録時および再生時においてホログラム記録媒体１６を通過してきた再生光を集光して平行光線に変換する。集光レンズ２２は、集光レンズ１８にて変換された平行光線を所定の焦点に再度集光させる。遮光板２０は、記録時および再生時において集光レンズ１８と集光レンズ２２の間の平行光線となる区間に配置され、ホログラム記録媒体１６の良否判定および再生に不要な光を遮断している。
【００２８】
倍率調整レンズ２４は、集光レンズ１８，２２から出射されて所定の焦点を越えて再度拡散した光を集光し、光センサ２６の受光面の所定の範囲内に結像させる。すなわち、光学系５０において、倍率調整レンズ２４は、倍率調整レンズ２４に入射される光が受光面の所定の範囲内に収まるように集光するとともに、倍率調整レンズ２４を通過した光の結像面が光センサ２６の受光面となるように配置される。
【００２９】
光センサ２６は、複数の光電素子がドットマトリクス状に配列されたセンサであり、各光電素子に入射した光強度（輝度）に応じて電荷が発生し、当該電荷の量をデジタル化した輝度画像データを生成してデコーダ３０ｂに出力する。光センサ２６としては、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを利用することができる。この光センサ２６を構成する複数の光電素子が再生光を撮像する撮像素子を構成する。光センサ２６はドライバ３０ｃによって制御されており、シャッター（電子シャッター）の開放時間を調整することが可能となっている。
【００３０】
（２）記録処理
図３は記録時におけるホログラム記録再生装置１００の主要部の様子を模式的に示している。記録時においては、例えば他の記録媒体から読み取ったり通信媒体を介して取得した電子データがエンコーダ３０ｂに入力される。エンコーダ３０ｂが当該電子データを記録電子データとして取得する。エンコーダ３０ｂは、記録電子データに誤り訂正符号[ECC: Error Correcting Code]を添付する。さらに、エンコーダ３０ｂは、例えば２値の記録電子データを２値（オン／オフ、あるいは明／暗）の２次元画像データに画像変調（エンコード）する。例えば、図４に示すように、記録電子データの“０”を画像パターンの「オフ」＋「オン」に、記録電子データの“１”を画像パターンの「オン」＋「オフ」に対応させるように規定し、記録電子データにおけるビット配列に応じて当該画像パターンを配列させることにより各画素が２値の情報を有する２次元のページデータに変調することができる。
【００３１】
図５は、エンコーダ３０ｂが変換したページデータを示している。同図において、記録電子データに基づくページデータ（実データ領域Ａ１）は略円形とされている。エンコーダ３０ｂは、この実データ領域Ａ１を外形が矩形状の不変データ領域Ａ２の中央部に合成する。実データ領域Ａ１は記録電子データが反映されてパターンが変化するが、不変データ領域Ａ２は電子データによらない一定の画像データであり、オン／オフ比率が実データ領域Ａ１と略等しくなるような固定のランダムパターンが設定される（オン／オフ比率が１：１であることを灰色で図示。）。実データ領域Ａ１（ページデータ）と不変データ領域Ｄ１とを合成した画像データは、ＤＭＤ１２に出力される。この画像データの各画素は、ＤＭＤ１２の各マイクロミラーに対応しており、各画素の値（オン／オフ）によってマイクロミラーの配向角が制御される。
【００３２】
すなわち、画像データにおけるオンの画素に対応するマイクロミラーは反射光を対物レンズ１４に入射させ、オフの画素に対応するマイクロミラーは反射光を対物レンズ１４に入射させない。以上のように各マイクロミラーの配向角が制御されたＤＭＤ１２に対してレーザ光源１０からのレーザ光が照射されると、当該レーザ光が上述した画像データに応じて変調させられ、ホログラム記録媒体１６に照射させられる。
【００３３】
図６は、記録時の光学系の様子を詳細に示している。同図に示すようにＤＭＤ１２から実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２からの反射光が対物レンズ１４に入射し、ホログラム記録媒体１６に集光して照射される。ここで、実データ領域Ａ１からの反射光を記録信号光ＷＳと不変データ領域Ａ２からの反射光を記録参照光ＷＲというものとする。記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの光軸は共通線であり、本実施形態の光学系はコリニア方式となっている。記録信号光ＷＳおよび記録参照光ＷＲが集光させられると、干渉が生じ、ホログラム記録媒体１６に干渉パターンが形成されることとなる。これにより記録信号光ＷＳに変調された記録電子データをホログラム記録媒体１６に干渉パターンとして記録することができる。以上の干渉パターンを各ホログラム記録媒体１６の各記録位置にて順次記録して行くことにより大容量のデータを記録可能とする。
【００３４】
記録信号光ＷＳおよび記録参照光ＷＲは干渉パターンの形成に寄与しつつも、そのままホログラム記録媒体１６を透過した透過光（本発明においてメディア光というものとする。）が生じる。このメディア光は、集光レンズ１８と遮光板２０と集光レンズ２２を経由して光センサ２６によって受光される。なお、記録信号光ＷＳがホログラム記録媒体１６を透過したメディア光をメディア信号光ＭＳと示し、記録参照光ＷＲがホログラム記録媒体１６を透過したメディア光をメディア参照光ＭＲと示す。記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの関係と同様に、メディア信号光ＭＳの外周にメディア参照光ＭＲが分布する。そして、外周のメディア参照光ＭＲが遮光板２０にて遮断され、内側のメディア信号光ＭＳが光センサ２６によって撮像される。
【００３５】
図７は、記録処理の詳細な流れを示している。同図に示す記録サイクルが記録電子データの記録が完了するまで繰り返し行われる。ステップＳ１００においては、エンコーダ３０ｂが記録電子データを取得し、当該記録電子データに対応するページデータを生成する。また、マイコン３０ｆは生成したページデータをＲＡＭ等に記憶しておく。ステップＳ１１０においては、駆動系７０が記録位置を移動（トラッキング）させる。ステップＳ１２０においては、ステップＳ１１０にて生成したページデータをＤＭＤ１２に出力するとともに、レーザ光源１０にて発光を行わせる。これにより、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲとがホログラム記録媒体１６に照射される（照射手段）。ホログラム記録媒体１６における記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの光軸はステップＳ１１０にて駆動系７０が予め移動させた所定の記録位置となっている。記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射中において、光センサ２６がメディア信号光ＭＳを撮像する（ステップＳ１３０）。そして、ステップＳ１４０では、光センサ２６がメディア信号光ＭＳの像に対応する画像データを生成する。
【００３６】
図８は、ステップＳ１２０における記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射時間と、ステップＳ１３０における光センサ２６のシャッター開放時間を示している。同図において、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射時間が規定されており、この期間の間、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲを照射することにより、ホログラム記録媒体１６に干渉パターンを記録することができる。一方、光センサ２６によるシャッター開放はドライバ３０ｃによる電子シャッターにより制御されており、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射開始とともに撮像を開始（シャッター開放）し、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射終了よりも早い時間に撮像を終了（シャッター遮断）させる。すなわち、本実施形態において照射時間の初期において撮像を行うとともに、照射時間よりもシャッター開放時間が短くされている。
【００３７】
光センサによるシャッター開放時間を短くすることにより、光センサ２６におけるメディア信号光ＭＳの受光量を制限することができ、光センサ２６にて生成する画像データにおいて輝度が飽和することが防止できる。なお、光センサ２６の感度や、ホログラム記録媒体１６の光透過率や、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの強度は、各装置の設計に応じて異なるため、各装置に適した撮像時間を設定するのが望ましい。また、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射開始とともに撮像を行うことにより、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射によってホログラム記録媒体１６に干渉パターンが記録される前の透過光（メディア信号光ＭＳ）を撮像することができる。従って、純粋にホログラム記録媒体１６が正常に光を透過させることができるか否かをメディア信号光ＭＳによって判断することができる。
【００３８】
ステップＳ１５０においては、デコーダ３０ｂが画像データを２値化することにより、２値化画像データを生成する。例えば、ステップＳ１４０の時点で画像データは各画素の輝度が２５６階調で表現されており、各画素の輝度と所定の閾値とを比較することにより２値化が行われる。また、２値化を行う際には、予め上述したページデータと同じ画像サイズとなるように画像サイズ変換を行っておく。ステップＳ１６０においては、ステップＳ１５０にて生成した２値化画像データと、ステップＳ１００にて記憶したページデータとの比較を行う。いずれのデータにおいても各画素が“０”または“１”の２値階調を有しており、各画素の階調が一致しているか否かが集計される。一致しない画素の数を全画素数で除算した値がエラーレートとして算出される。
【００３９】
ここで、２値画像データは、ページデータに基づいて光空間変調した光がホログラム記録媒体１６を経由したメディア信号光ＭＳを撮像したものである。従って、ホログラム記録媒体１６の現在の記録位置が平坦かつ均質な透過体であると仮定すれば、２値画像データはページデータと同一の画像を示し、エラーレートは０％となるべきである。しかし、ホログラム記録媒体１６における現在の記録位置の厚みが異常であったり、異物を含んでいたりする場合には、エラーレートが高くなる。そして、一定のエラーレートを超える場合には、当該記録位置に干渉パターンを記録しても再生時に十分なＳＮを得ることができない。
【００４０】
ステップＳ１７０（判定手段）においてはエラーレートと閾値を比較し、エラーレートが閾値を下回る場合には現在の記録位置が良であるとして、ステップＳ１００に戻り、次のページデータを生成するとともに、ステップＳ１１０にて次の記録位置に移動する。一方、エラーレートが閾値を上回る場合には、現在の記録位置が不良であるとして、ステップＳ１８０にて当該記録位置を不良記録位置としてＲＡＭに記憶する。そして、ステップＳ１１０にて次の記録位置に移動（スリップ）する。ここでは、新たなページデータを生成しておらず、前回の記録位置にて記録すべきページデータに基づく干渉パターンが再度記録されることとなる。以上の記録サイクルを繰り返して行うことにより、記録位置を順次シフトさせつつ新たな記録電子データを順次干渉パターンとして記録していくことができるとともに、不良記録位置における記録を避け他の正常な記録位置にスリップ記録させることができる。また、ＲＡＭにおいては複数の不良記録位置が蓄積記憶されている。
【００４１】
以上の記録サイクルによって記録電子データの記録が完了すると、ＲＡＭに蓄積された不良記録位置のリストを例えばホログラム記録媒体１６の内周に付近にＴＯＣ情報として記録する（無効化手段）。不良記録位置のリストの記録は、ホログラムによって記録してもよいし、直接光で感光させる等、他の光学的記録手法によって記録してもよい。
【００４２】
（３）再生処理：
図９は、再生時におけるホログラム記録再生装置１００の主要部の様子を模式的に示している。再生時においては、上述した干渉パターンが多重記録されたホログラム記録媒体１６がセットされており、ホログラム記録媒体１６の読み取りが行われる。まず、エンコーダ３０ｂは、すべてオフの実データ領域Ａ１を作成する。エンコーダ３０ｂは、この実データ領域Ａ１を不変データ領域Ａ２の中央部に合成する。ここにおける不変データ領域Ａ２も記録時と同じ固定のランダムパターンの画像データである。この画像データは、ＤＭＤ１２に出力される。図１０は、再生時にＤＭＤ１２に出力される画像データを示している。同図に示すように、実データ領域Ａ１の画素がオフ（暗）状態に設定され、不変データ領域Ａ２の画素は固定のランダムパターンに応じたがオン・オフ（明・暗）状態に設定された画像データがＤＭＤ１２に出力される。上述した画像データによって各マイクロミラーの配向角が制御されたＤＭＤ１２においてレーザ光源１０からのレーザ光が反射されることとなる。
【００４３】
図１１は、再生時の光学系の様子を詳細に示している。同図に示すようにＤＭＤ１２から光軸を共通させた実データ領域Ａ１と不変データ領域Ａ２からの反射光が対物レンズ１４に入射し、ホログラム記録媒体１６に集光して照射される。ただし、実データ領域Ａ１に対応するマイクロミラーは対物レンズ１４に反射光を入射させないため、実データ領域Ａ１によって反射させられた光束はホログラム記録媒体１６に到達せず、不変データ領域Ａ２のみによって反射させられた光束のみがホログラム記録媒体１６に到達する。ここで、再生時において不変データ領域Ａ２によって反射させられた光束を照明参照光ＬＲとする。
【００４４】
照明参照光ＬＲがホログラム記録媒体１６に照射されると、ホログラム記録媒体１６を透過した再生光Ｒが生成される。図１１に示すように照明参照光ＬＲがホログラム記録媒体１６を透過する際には、ホログラム記録媒体１６に記録された干渉パターンを回折格子とした回折が生じ、当該干渉パターンを記録した際の記録信号光ＷＳ（メディア信号光ＭＳ）と同様の回折透過光を再現することができる。この回折透過光を再生信号光ＲＳというものとする。再生信号光ＲＳは、集光レンズ１８にて一旦平行光線に変換され、さらに集光レンズ２２と倍率調整レンズ２４を介して光センサ２６に受光される。光センサ２６は、再生信号光ＲＳの像を示す画像データを生成し、当該画像データを２値化してデコーダ３０ｄに出力する。デコーダ３０ｄは、エンコーダ３０ｂにおける符号化処理と逆の復号化処理を行う。具体的には、２次元の２値化画像データを復調電子データに復調するとともに、ＥＣＣに基づく誤り訂正を行うことにより復調電子データが再生される。
【００４５】
図１２は、再生処理の詳細な流れを示している。同図に示す再生サイクルが電子データの再生が完了するまで繰り返し行われる。ステップＳ２００においては、ホログラム記録媒体１６の例えば内周付近に記録されたＴＯＣ情報を読み取る。上述したとおりＴＯＣ情報には記録時に判定した不良記録位置のリストが記録されているため、マイコン３０ｆは不良記録位置を取得しＲＡＭに記憶させておく。ステップＳ２１０においては、駆動系７０が記録位置を移動させる。ステップＳ２２０においては、現在の記録位置が不良記録位置であるか否かを判定し、不良記録位置でなければステップＳ２３０にて照明参照光ＬＲを照射し、それにより得られた再生信号光ＲＳを光センサ２６がステップＳ２４０にて撮像する。
【００４６】
ここにおける光センサ２６のシャッター開放時間は、上述した記録時（ステップＳ１３０）における光センサ２６のシャッター開放時間と異なるものとされている。再生時と記録時とではレーザ光源１０の出力も異なるとともに、記録時においては回折を経ていない実体光としてのメディア信号光ＭＳを撮像しているのに対し再生時には回折により生じた再生信号光ＲＳを撮像しており、両者の光の強度が異なっているからである。このように、再生時と記録時（ステップＳ１３０）とでシャッター開放時間を異ならせることにより、再生時と記録時で光センサ２６を共用することができ、記録再生兼用装置の簡略化を図ることができる。
【００４７】
ステップＳ２５０にて、デコーダ３０ｂがステップＳ１５０と同様に画像データを２値化することにより、２値化画像データを生成する。ここではステップＳ１５０の場合と受光光量もシャッター開放時間も異なるため、異なる閾値によって２値化判定を行うようにしてもよい。ステップＳ１６０においては、２値化画像データを復調電子データに復調する。ここでは、図４と逆の変換処理を行えばよい。さらに、ステップＳ２７０においては、復調した復調電子データの誤り訂正を行う。
【００４８】
一方、ステップＳ２２０にて現在の記録位置が不良記録位置であると判定された場合には、ステップＳ２１０に戻り、次の記録位置に移動（スリップ）させられる。このようにすることにより、不良記録位置に記録された干渉パターンの再生を行うことなく、正常に干渉パターンが記録可能な記録位置に記録された干渉パターンのみ再生することができる。記録時においては、不良記録位置に記録すべきであった干渉パターンを他の記録位置にスリップさせて記録しているため、当該干渉パターンに対応する記録電子データが欠損することはない。
【００４９】
以上説明したように本実施形態においては、各記録位置にて記録を行う際に、各記録位置の良否判定を行うようにし、不良である場合には、次の記録位置にスリップして干渉パターンを記録する。また、不良であると判定された不良記録位置を特定する情報をＴＯＣ情報としてホログラム記録媒体１６に記録しておき、再生時に読み取るようにすることにより、再生時においても不良記録位置をスリップして再生を行うことができる。これにより、良好な記録位置に記録された干渉パターンのみを読み取って再生を行うことができ、良好なＳＮ比とエラーレートを実現することができる。
【００５０】
（４）変形例
以上の実施形態においては、シャッター開放時間を調整することにより記録時における光センサ２６の受光量を適正化させたが、メディア信号光ＭＳを撮像する期間のレーザ光源１０の出力を調整することにより光センサ２６の受光量を適正化させてもよい。図１３は、レーザ光源１０の出力の推移を示している。同図に示すように、記録信号光ＷＳと記録参照光ＷＲの照射初期においてはレーザ光源１０の出力が弱められている。レーザ光源１０の出力が弱められた期間に対応して、光センサ２６が撮像を行う。本変形例において光センサ２６のシャッター開放時間は固定であり、再生時にも同様のシャッター開放時間となるが、レーザ光源１０の出力が弱められているため記録時の撮像において光センサ２６が飽和することが防止できる。なお、再生時に受光する再生信号光ＲＳの方が、記録時に受光するメディア信号光ＭＳよりも強度が大きい場合も考えられる。この場合は、破線で示すようにメディア信号光ＭＳを撮像する期間のレーザ光源１０の出力を大きくしておけばよい。
【００５１】
以上の実施形態において、図３に示したようにページデータと、撮像して得られた２値化画像データとの一致度合い（エラーレート）によって各記録位置の良否判定を行うもの例示したが、他の判定手法によって各記録位置の良否判定を行ってもよい。例えば、図１４に示すようにＥＣＣ添付前の記録電子データと、誤り訂正後の復調電子データ（記録時に光センサ２６で撮像した画像データに基づいて復調された電子データを復調電子データと示すものとする。）との比較を行い、その（ビット）エラーレートによって良否判定を行うことも可能である。このようにすることにより、エラー訂正の効果もある程度加味した実効的な良否判定を実現することができる。さらに、予め記録電子データにＥＣＣやパリティを付加した場合、元の記録電子データとの比較を行わなくても、パリティチェック等を行うことにより復調電子データのエラーレートを把握することができる。
【００５２】
以上の実施形態において、記録時に光センサ２６で撮像した画像データに対して２値化を行う前の多階調の画像データに基づいて記録位置の良否判定を行うことも可能である。例えば、図４に示した画像変調処理によれば、いかなる記録電子データにおいても画像変調後のページデータにおいては「オン」と「オフ」の画素数が１：１になると考えることができる。従って、図１５に示すように多階調の画像データの輝度値に関するヒストグラムを作成し、明るめの画素数と暗めの画素数とがほぼ１：１となっていれば現在の記録位置が良であると判定することができる。むろん、他の統計手法によって判断することも可能であり、例えば輝度のレンジＲａに対して平均値ａｖｅがほぼ中間の値であるか否かによって判定してもよいし、明るめの輝度集団と暗めの輝度集団の標準偏差σ１，σ２が不自然でないか否かによって判定してもよい。さらに、各集団の最頻値ｐ１，ｐ２間の輝度差が所定の輝度以上である場合に良であると判定してもよい。
【００５３】
なお、図４に示した画像変調処理はあくまでも一例であり、「オン」と「オフ」の画素数が１：１であるものに限られない。例えば、「オン」と「オフ」の画素数が１：３となったり、３：１３となったりする不均等な画像変調を行うことも可能である。この場合、上述したヒストグラムとして好ましい分布が異なるため、各変調方式に適合した統計指標に基づいて良否判定を行う必要がある。また、図１５に示すヒストグラムを、画像データを分割した複数のブロックごとに作成してブロックごとに良否判定を行い、さらに各ブロックの良否を全体について集計することにより全体の良否を判定するようにしてもよい。例えば、正常なブロックが所定の比率を上回る場合には、全体として良であると判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の光学系の概略構成を示す構成図である。
【図３】記録時におけるホログラム記録再生装置の様子を説明する模式図である。
【図４】エンコードを説明する図である。
【図５】記録時においてＤＭＤに出力する画像データを示す図である。
【図６】記録時における光学系の様子を説明する模式図である。
【図７】記録処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】記録時のタイミングチャートである。
【図９】再生時におけるホログラム記録再生装置の様子を説明する模式図である。
【図１０】再生時においてＤＭＤに出力する画像データを示す図である。
【図１１】再生時における光学系の様子を説明する模式図である。
【図１２】再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】変形例にかかる記録時のレーザ出力の推移を示すグラフである。
【図１４】変形例の記録時におけるホログラム記録再生装置の様子を説明する模式図である。
【図１５】別の変形例における良否判定を説明するヒストグラムである。
【符号の説明】
【００５５】
１０…レーザ光源、１２…ＤＭＤ、１４…対物レンズ、１６…ホログラム記録媒体、１８…集光レンズ、２０…遮光板、２２…集光レンズ、２４…倍率調整レンズ、２６…光センサ、３０…制御部、３０ａ…ドライバ、３０ｂ…エンコーダ、３０ｃ…ドライバ、３０ｄ…デコーダ、３０ｆ…マイコン、１００…ホログラム記録再生装置。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図５】
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【図６】
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【図１０】
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【図１１】
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