(57)【要約】【課題】ホログラム記録再生媒体から記録データを再生するときのノイズ除去を可能とする技術を提供する。【解決手段】参照光をホログラム記録再生媒体５０に照射して発生する回折光を受光する２次元に配列されたピクセルを有するイメージセンサ２５と、イメージセンサ２５からの電気信号を処理して記録データを再生する制御部６０と、を備え、制御部６０は、ホログラム記録再生媒体５０のホログラムが形成されている領域に参照光を照射するに際して、参照光の波長を変化させるので、ノイズの削減効果を発揮する再生処理ができる。【選択図】図５
2008112107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録再生媒体の記録層に形成されたホログラムから前記記録データを再生するホログラム再生装置であって、
前記参照光を発生させる参照光発生部と、
前記参照光を前記ホログラムに照射して発生する回折光を受光する２次元に配列されたピクセルを有するイメージセンサと、
前記イメージセンサからの電気信号を取り込み、記録データを再生する処理をおこなう制御部と、
を備え、
前記参照光発生部は、異なる波長を有する前記参照光を複数回発生し、
前記イメージセンサは同一のホログラムからの前記異なる波長を有する前記参照光の各々に対応した前記回折光の各々を受光し、
前記制御部は、前記回折光の各々に対応した前記イメージセンサからの前記電気信号の各々を平均化する処理をして前記記録データを再生する、
ことを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項２】
前記参照光の波長の異なりの数が、前記ホログラム記録再生媒体の所定領域に記録された情報を読み出すことによって決められることを特徴とする請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項３】
前記イメージセンサの前記回折光が入射する方向に対する位置が、前記参照光の波長の異なりに応じて変更されることを特徴とする請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項４】
前記参照光の波長の相互の異なりの程度が、前記ホログラム記録再生媒体の所定領域に記録された情報を読み出すことによって決められることを特徴とする請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項５】
前記イメージセンサの前記ピクセルのすべてからの前記電気信号を前記制御部が取り込んだ後に、前記参照光の波長を変化させることを特徴とする請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
前記イメージセンサの前記ピクセルの一部からの前記電気信号を取り込んだ後に、前記参照光の波長を変化させることを特徴とする請求項１に記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
前記イメージセンサの前記２次元に配列されたピクセルの一部からの前記電気信号を取り込んだ後の前記制御部における前記記録データの再生の処理において、予め、ホログラムに記録されているシンク情報を用いることを特徴とする請求項１に記載のホログラム再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高記録密度を達成するとともに、高転送速度で記録データを記録再生することが可能な記録再生装置であるホログラム記録再生装置が注目を集めている。ホログラム記録再生装置では、記録媒体の厚み方向も活用し、記録に際しては、２次元の情報を１ページ単位として記録データに応じたページデータに基づき参照光と信号光との干渉縞をホログラム記録再生媒体の中にホログラム（回折格子）の形態で形成して３次元的にページデータを記録するものである。また、再生に際しては、このようにして形成されたホログラムに参照光を照射して発生する回折光を得て記録データを再生する（特許文献１、非特許文献１を参照）。
【０００３】
ホログラム記録再生装置では、記録に際しては２次元の情報をページ毎に空間光変調器（ＳＬＭ）に表示して信号光と参照光とを発生させてホログラムを形成し、再生に際しては参照光をホログラムに照射して回折光を発生させ、シーシーデー（ＣＣＤ）やシーモス（ＣＭＯＳ）イメージセンサに代表される２次元撮像素子によってこの回折光によって形成される再生像に応じた電気信号を取り込むために、これまでの光ディスク記録再生装置ではなかったようなノイズの発生源が多く存在する。このようなノイズの発生源からのノイズを削減するための技術が必要である。
【０００４】
これまでに、知られている関連する技術分野におけるノイズ削減の技術としては、固体撮像装置の分野におけるノイズ削減の技術が知られている（特許文献２を参照）。この技術は、固体撮像装置の製造時に、遮光治具を用いて固体撮像素子から暗時データを出力し、この暗時データを固体撮像装置内のＣＰＵに出力し、ＣＰＵによって暗時データから固体撮像素子の固定パターンノイズを検出し、検出された固定パターンノイズを圧縮して不揮発性メモリに記憶し、固体撮像装置の実使用に際して、不揮発性メモリから画像処理回路内のメモリへ固定パターンノイズの情報を移動して記憶し、固体撮像素子から出力される撮像信号とメモリから読み出された固定パターンノイズとを加減算し、撮像信号から固定パターンノイズを除去するものである。
【０００５】
ここで、ホログラム記録再生装置におけるノイズの発生の過程は、上述した固体撮像装置におけるノイズの発生過程とは異なるものである。ホログラム記録再生装置におけるノイズの研究は、近年になって進められ、例えば、光学系からのノイズが記録再生特性としてのＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）に与える影響についてのシミュレーション結果が報告されている（非特許文献２を参照）程度の段階である。
【特許文献１】特開２００４−２２６８２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４７５号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクス２００５年１月１７日号１０６頁〜１１４頁
【非特許文献２】Stella Romaine LAMBOURDIERE, et al ”Simulation of Holographic Data Storage for the Optical Collinear System” Japanese Journal of Applied Physics Vol.45,No.2B, 2006,pp.1246-1252
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このホログラム記録再生装置におけるノイズは、記録する時のピクセルパターンなどによって空間的にランダムに存在しているために取り除くことが非常に困難であるが、このノイズはホログラム記録再生装置の性能、すなわち、記録再生特性に大きく影響する。例えば、ホログラム記録に特有な技術である、一の記録領域を共有して複数のホログラムの体積記録をおこなう技術である多重化をおこなう場合においては、このようなノイズによって多重化できる程度が決められる。このことは、大容量記録のためには、このようなホログラム記録再生におけるノイズの影響を無視できないことを意味している。しかしながら、上述したようにホログラム特有のノイズを除去する技術は、ほとんど知られていない。次世代の記録再生技術として、最も有望視されているホログラム記録再生の技術を実用化し、また、多重化等を用いて、さらに高記録密度記録を達成する観点から、ホログラム記録再生媒体からの記録データの再生の際に発生するノイズの除去をする技術が必要となる。
【０００７】
そこで、本発明は、ホログラム記録再生におけるノイズの除去の技術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】
【０００８】
本発明のホログラム再生装置は、記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録再生媒体の記録層に形成されたホログラムから前記記録データを再生するホログラム再生装置であって、前記参照光を発生させる参照光発生部と、前記参照光を前記ホログラムに照射して発生する回折光を受光する２次元に配列されたピクセルを有するイメージセンサと、前記イメージセンサからの電気信号を取り込み、記録データを再生する処理をおこなう制御部と、を備え、前記参照光発生部は、異なる波長を有する前記参照光を複数回発生し、前記イメージセンサは同一のホログラムからの前記異なる波長を有する前記参照光の各々に対応した前記回折光の各々を受光し、前記制御部は、前記回折光の各々に対応した前記イメージセンサからの前記電気信号の各々を平均化する処理をして前記記録データを再生するものである。
【０００９】
このホログラム再生装置では、参照光発生部と、イメージセンサと、制御部と、を備える。参照光発生部は、複数回、異なる波長を有する参照光を発生する。この参照光は、同一のホログラムに照射され、、複数回、異なる回折光を発生させる。また、イメージセンサは同一のホログラムからのこの回折光を受光して、この回折光に応じた電気信号を制御部に送る。制御部は、複数回の異なる回折光の各々に対応したイメージセンサからの各々の電気信号を平均化する処理をして記録データを再生するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホログラム記録再生におけるノイズの除去ができる技術を提供できる。この結果、高密度のホログラム記録を可能とするホログラム再生装置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】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。実施形態を説明するに際しては、まず、ホログラム記録再生の原理をホログラム記録再生のための光学系の一実施形態としてのコアキシャル光学系について説明し、ホログラム記録再生媒体について説明し、このようなコアキシャル光学系を有してなるホログラム記録再生装置について説明し、その後、実施形態の特徴部の説明をおこなう。ここで、コアキシャル光学系とは、後述する信号光と参照光との各々がコアキシャル（同軸状）に配置され、光ビームの光路の一部を共有することを特徴とする光学系の一般的な名称である。
【００１２】
（コアキシャル方式の光学系）
図１を参照して、記録作用を有するコアキシャル光学系１０の概要を説明し、図２を参照して、再生作用を有するコアキシャル光学系１１の概要を説明する。
【００１３】
図１に示すコアキシャル光学系１０は、レーザ光源２０、透過型液晶等で構成された空間光変調器２２、ビームスプリッタ２３、対物レンズ２４を主要なる光学部品として備える。
【００１４】
レーザ光源２０から出た光ビームは、空間光変調器２２を透過する。そして、空間光変調器２２は、記録データに基づく信号光パターンを表示する信号光空間光変調部４６（図２を参照）と参照光パターンを表示する参照光空間光変調部４７（図２を参照）との２つの光ビームの透過領域を有している。これらの２つに領域が分けられた空間光変調器２２の各々の領域を通過する光ビームは、同じ中心線を有して同軸状に配置される信号光４０および参照光４１として、ビームスプリッタ２３および対物レンズ２４の共通の光学部品を通過し、すなわち、信号光４０と参照光４１とが光路を共通としてホログラム記録再生媒体５０の記録層５０ａ（図４を参照）に入射される。そして、信号光空間光変調部４６によって生じる信号光４０と参照光空間光変調部４７によって生じる参照光４１とは記録層５０ａにおいて干渉する。そして、この干渉の態様に応じて記録層５０ａの微小領域における屈折率が変化をして、屈折率パターンに応じた回折格子（ホログラム）として記録データが記録される。
【００１５】
図２に空間光変調器２２に表示される信号光パターンおよび参照光パターンの一例を示す。このパターンでは、より中心にちかい部分である信号光空間光変調部４６には信号光パターン（紙面の色の部分（白部）と黒い部分（黒部）との組み合わせのよって信号光空間光変調部４６に生じる模様）が表示され、その周りの参照光空間光変調部４７には参照光パターン（白部と黒部との組み合わせのよって参照光空間光変調部４７に生じる模様）が表示されるという形になっている。図２において、黒部は光ビームを遮る部分であり、白部は光ビームが透過する部分であり、黒部と白部との配置に応じて信号光および参照光の態様が変化するものである。ここで、白部、黒部は、２次元に細かく分解された微小領域（以下、ピクセルと称する）毎に白部または黒部のいずれにするかの制御が可能とされている。
【００１６】
ここで、記録データは、信号光空間光変調部４６に２次元の信号光パターンとして展開される。すなわち、記録データを２次元に「１」と「０」が分布するブロック符号としてエンコードして、「１」に対応する信号光空間光変調部４６のピクセルは白部に、「０」に対応する信号光空間光変調部４６のピクセルは黒部に対応させる。
【００１７】
また、参照光パターンの一例としては、図２に示すスポーク状（同心円状に伸びる線で、白部と黒部とが区分される態様）のパターンのみならず、例えば、予め、乱数を発生させてランダムに白部と黒部とが空間的に配置されるパターンであるランダムパターンであっても良い。
【００１８】
図３に、コアキシャル方式のホログラム再生装置に用いるコアキシャル光学系１１の概念図を示す。コアキシャル方式のホログラム再生装置では、上述した、レーザ光源２０、空間光変調器２２、ビームスプリッタ２３および対物レンズ２４に加えて、チャージカップルトデバイス（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）またはシーモス（ＣＭＯＳ）センサ等で構成されたイメージセンサ２５を備える。
【００１９】
再生においては、空間光変調器２２の参照光空間光変調部４７に参照光パターンのみを表示させ、信号光空間光変調部４６は全黒のパターン（光ビームの透過を阻止する黒部のみのパターン）とする。この参照光空間光変調部４７からの参照光４１をビームスプリッタ２３および対物レンズ２４を通過させ、ホログラム記録再生媒体５０の記録層５０ａに形成されたホログラムに入射させることによって記録データを再生する。すなわち、この参照光によってホログラムに応じた回折光４２を生じさせ、この回折光４２は、ビームスプリッタ２３によって光ビームとしての回折光４２の進行方向が変化させられ、回折光４３としてイメージセンサ２５を照射する。そして、２次元に配列された微小領域に分割された受光部（空間光変調器２２と同様にピクセルの用語を用いる）を有するイメージセンサ２５で受光する。各々のピクセルからの電気信号はホログラムの形状、すなわち、記録データに応じた信号であり、図示しない再生信号処理部において、この電気信号から記録データが再生できる。図４に示すように、信号光、再生光、回折光がコアキシャルに配置されることがコアキシャル光学系の特徴である。
【００２０】
（ホログラム記録再生媒体の構造）
図４は、上述した、ホログラム記録再生媒体５０の断面積方向に切断した構造を模式的に示し、さらに、信号光４０（破線の内側を通過し、空間光変調器２２（図１を参照）から記録層５０ａに至る光ビーム）および回折光４２（信号光４０と同様に破線の内側を通過し、記録層５０ａからビームスプリッタ２３（図３を参照）に至る光ビーム）、参照光４１（実線と破線の間を通過し、空間光変調器２２（図１を参照）から記録層５０ａに至る光ビーム）およびサーボ用の光ビーム（サーボ用光学系３０（図５を参照）で発生する一点鎖線の内側を通過する光ビーム）がどのように対物レンズ２４に入射するかを模式的に示す図である。ホログラム記録再生媒体５０は、保護膜５０ｄ、記録層５０ａ、記録再生用の光ビームの反射膜５０ｂ、アドレスグルーブ５０ｃを有するものである。
【００２１】
記録時においては、記録層５０ａには、信号光４０と参照光４１との干渉によって生じる干渉縞の形状に応じてホログラムが形成され。再生時においては、このホログラムに参照光４１のみが照射されることによって、記録時における信号光４０と略同一の領域に、ホログラムに応じた回折光４２が反射膜５０ｂで反射されて、対物レンズ２４を通過してイメージセンサ２５に像（再生像）を生じる。一方、サーボ用の光ビームは、波長選択特性を有する反射膜５０ｂを透過して、アドレスグルーブ５０ｃが形成されたアルミ反射膜で反射して、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖａｓａｔａｉｌ  Ｄｉｓｃ）におけると同様の原理によって、サーボ用光学系のフォトディテクタから検出した電気信号に基づいて、制御部で、上述した、フォーカスサーボ、ラジアルサーボ、スピンドルサーボの処理のために必要とされる各々のサーボのためのエラー信号、さらには、ホログラム記録再生媒体５０における光ビームが照射されるホログラム記録再生媒体５０の記録層５０ａの位置の特定のためのアドレス信号が得られる。
【００２２】
記録再生用の光ビームは、例えば、青色のレーザダイオードからの光ビーム（青色光ビーム）であり、サーボ用の光ビームは、例えば、赤色のレーザダイオードからの光ビーム（赤色光ビーム）であり、両方の光ビームが通過する光路の相互の位置関係は、光学部品の配置を特定することによって、予め、特定されている。この結果、赤色光ビームを用いてサーボをおこなうことによって、青色ビーム（信号光４０および参照光４１）によってホログラムを形成する位置がこのサーボの作用によって特定され、青色光ビーム（参照光４１、回折光４２および回折光４３）によって、ホログラムから記録データを再生する位置がこのサーボの作用によって特定され、ホログラム記録再生をホログラム記録再生媒体５０の記録層５０ａの所定の位置とすることができる。
【００２３】
（コアキシャル方式の光学系を用いるホログラム記録再生装置）
コアキシャル光学系を用いるホログラム記録再生装置（以下、コアキシャル方式のホログラム記録装置と称する）では、信号光と参照光と回折光との各々について、光ビームの光路の一部を共有することによって、同一の対物レンズを用いて、記録再生を行うことができるため、光学系の簡略化ができる。さらに従来のＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクと互換性が比較的に容易であるために、将来の記録再生装置として注目を集めている。
【００２４】
図５は、ホログラム記録装置の一実施形態としての光学部を中心として示すホログラム記録再生装置１００の模式図である。これまでの説明において引用した部分と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
ホログラム記録再生装置１００には、サーボ用光学系３０が配されている。サーボ用光学系３０を構成する主要な光学部品にのみ符号を付して簡単に説明する。サーボ用光源２８はサーボ用の光ビームを射出する。サーボ用の光ビームは、記録再生のためのレーザ光源２０からの光ビームの波長とは異なり、より長波長の光ビーム（例えば、赤色レーザからの光ビーム）として、サーボ用の光ビームと記録再生用の光ビームとが分離可能とできるようにされている。また、フォトポリマは赤色光ビームに反応することがないので、赤色光ビームで記録層５０ａ（図４を参照）が影響を受けることはない。
【００２６】
ビームスプリッタ２７は、ホログラム記録再生媒体５０からの戻り光をフォトディテクタ２９に導くためのものであり、フォトディテクタ２９は、例えば、フォーカスサーボ（図５の符号Ｆで示す方向の位置制御）については、アスティグマ法、ラジアル（トラッキング）サーボ（図５の符号Ｔで示す方向の位置制御）については、プッシュプル法に対応するようにディテクタを複数に分割した構成を有している。また、ダイクロイックミラー３４は、サーボ用光学系３０と記録再生用光学系とに共通する光学部品であり、サーボ用の光ビームと記録再生用の光ビームとを分離する波長分離素子である。また、反射ミラー５６は、サーボ用の光ビームおよび記録再生用光ビームの進行方向を変化させて、対物レンズ２４へ導き、ホログラム記録再生媒体５０のアドレスグルーブ５０ｃ（図５を参照）およびホログラムからの各々の回折光の進行方向を変化させて、サーボ用光学系３０および記録再生用光学系へ導くものである。この反射ミラー５６は、角度多重をおこなうための機構部としても機能する。
【００２７】
また、スピンドルモータ５１は、従来のＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクと同様な外形形状を有するホログラム記録再生媒体５０の円盤形状の幾何学的中心を中心として回転させるものであり、制御部６０からの制御信号によってホログラム記録再生媒体５０の回転位置が制御されている。また、温度検出器７０がホログラム記録再生媒体５０に熱的伝導度が低くなるように接して、あるいは、ホログラム記録再生媒体５０の近傍に、配置されている。
【００２８】
制御部６０は、ホログラム記録再生装置１００の動作の制御をおこなう、例えば、レーザ光源２０の制御、空間光変調器２２に表示される参照光パターンおよび信号光パターンの制御、反射ミラー５６の制御、サーボ用光源２８の制御、フォトディテクタ２９からのサーボ信号を処理して、サーボ用アクチュエータ５４を用いてのフォーカスサーボとラジアルサーボの制御、スピンドルモータ５１の制御、温度検出器７０によって検出されたホログラム記録再生媒体５０の温度を検出しての記録再生の制御等をおこなう。また、イメージセンサアクチュエータ１２５の制御もおこなう。イメージセンサアクチュエータ１２５は、イメージセンサ２５の位置を変化させるアクチュエータであって、ビームスプリッタ２３とイメージセンサ２５との離間距離を変化させるものである。イメージセンサアクチュエータ１２５によって、レーザ光源２０からの光ビームの波長に応じてイメージセンサ２５の位置を制御して、イメージセンサ２５における再生像を最も明瞭なものとして、イメージセンサ２５から得られる電気信号のＳＮＲを良好なものとできる。ここで、光ビームの波長に対するイメージセンサ２５の位置は、予め、制御部６０に配されたＲＯＭに記憶されており、このＲＯＭを参照して制御部６０はイメージセンサアクチュエータ１２５を制御するための信号を出力できる。さらに、制御部６０は、本実施形態の要部としてのノイズ削減の処理をおこなう。
【００２９】
図６は実施形態のレーザ光源２０を模式的に示す図である。図６を参照して、実施形態のレーザ光源２０についてより詳細に説明する。レーザ光源２０は、マルチモードの半導体レーザ２１１、コリメートレンズ２１２、回折格子２１３、ミラー２１４、回転軸２２７、回転モータ２４１ａ、歯車２４１ｂ、歯車２４１ｃを備えて構成されている。レーザ光源２０は、原理としては、所謂、リトロウ型のレーザ装置である。
【００３０】
ここで、ミラー２１４と回折格子２１３とは固着され、回転軸２２７を中心に紙面内の矢印で示す方向に回転可能とされている。ここで、回折格子形成面２１３ａとミラー表面２１４ａとの延長線が交わる点に回転軸２２７を設けている。この回転軸２２７を中心として回転をさせるために、回転機構として、回転モータ２４１ａ、歯車２４１ｂ、歯車２４１ｃが備えられている。すなわち、回転モータ２４１ａの回転に応じて回折格子形成面２１３ａとミラー表面２１４ａとのなす角度を一定に保ちながら、ミラー２１４と回折格子２１３とは回転する。
【００３１】
レーザ光源制御回路２３０は、制御部６０からのレーザ波長を制御するレーザ波長制御信号を受けて回転モータ２４１ａを制御するものである。回転モータ２４１ａの回転角度は、図示しない回転角度検出器で検出され、レーザ光源制御回路２３０に入力されている。レーザ光源制御回路２３０は、この回転角度検出器と回転モータ２４１ａとを用いて、回転モータ２４１ａの回転角度、すなわち、ミラー２１４と回折格子２１３との回転角度を所望の角度にすることができる。
【００３２】
図６に示すレーザ光源２０の作用を説明する。半導体レーザ２１１から出射された光ビームはコリメートレンズ２１２で平行光とされ、平行光とされた光ビームは反射型の回折格子２１３で、波長ごとに異なった方向へ向かう回折光である０次光と１次光とに分離される。回折格子２１３は、その波長ごとに異なった方向へ回折するが、それらの１次光のうち、半導体レーザ２１１に戻る１次光もあり、半導体レーザ２１１に戻る１次光の作用によって共振器が構成される。回折格子２１３およびミラー２１４と半導体レーザ２１１とで構成される共振器に応じて、すなわち、回転軸２２７を中心として回転するミラー２１４と回折格子２１３との角度に応じて半導体レーザ２１１の発振の波長が異なる。予め、ミラー２１４と回折格子２１３との角度に対する半導体レーザ２１１の発振波長が分かっているので、制御部６０は、所望の光ビーム波長を得るように、レーザ光源２０を制御することができる。
【００３３】
上述したホログラム記録再生装置１００は、ホログラムの記録および再生ができるホログラム記録再生装置としての機能をすべて備えるものであるが、ホログラム記録に係る構成部のみを備えるホログラム記録装置として構成し、ホログラム再生に係る構成部のみを備えるホログラム再生装置として構成する場合においても、何ら問題なく、その各々の機能を奏することができるものである。
【００３４】
（実施形態におけるノイズ除去について）
上述したホログラム記録再生装置１００および上述したホログラム記録再生媒体５０を用いる場合のノイズ削減の技術について述べる。
【００３５】
図７に、図５示したホログラム記録再生装置１００のイメージセンサ２５の受光面に形成されるホログラムの再生像を示す。図７において、等間隔に配列された四角形の白部は、シンク情報であり、再生像の位置を特定する２次元の情報である。また、この再生像の信号成分の端の部分（図７において右下の四角形で囲った部分）の拡大図を図８に示す。図８に示す拡大図を見ると細かい明暗のパターンが存在していることがわかる。この細かい明暗のパターンはノイズであり、ホログラム記録再生媒体５０記録層５０ａの不均一に基づいたものであったり、ホログラム記録再生媒体において、拡散された光ビームと対物レンズ２４から入射する光ビームとの干渉によって生じる干渉縞であったり、多重化した場合における他のホログラムからの回折光の影響であったりする。
【００３６】
このノイズ成分としての細かい明暗のパターンは、図８に示すようなノイズは不規則にその位置が分布する明暗のパターンとなっており、これによって、イメージセンサから得られる電気信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を低下させる。このノイズは、ホログラムの多重化に応じて積算されるために、ホログラムの多重化の数（多重度）が大きくなる程ＳＮＲは悪化し、多重度は、このＳＮＲによって制限を受ける事となる。
【００３７】
図９の（Ａ）ないし図９の（Ｅ）の各々は、レーザ光源２０からの光ビームの波長を変化させたときのイメージセンサ２５における再生像を示すものである。図９の（Ａ）は記録時に用いたと同じ光ビームの波長で再生した場合、図９の（Ｂ）は記録時に用いた光ビームの波長を０．５ｎｍ（ナノメータ）変化させて再生した場合、図９の（Ｃ）は記録時に用いた光ビームの波長を１ｎｍ変化させて変化させて再生した場合、図９の（Ｄ）は記録時に用いた光ビームの波長を１．５ｎｍ変化させて再生した場合、図９の（Ｅ）は記録時に用いた光ビームの波長を２．０ｎｍ変化させて再生した場合の各々について示すものである。なお、記録については、参照光と信号光を１Ｓｅｃ（秒）照射して記録をおこなった。
【００３８】
図１０は、同じホログラムに対して、図７に示す場合とは異なって、参照光を５０μｍ（マイクロ・メータ）、記録層５０ａの面内でトラッキング方向（図１に符号Ｔを付した方向）にシフトさせた場合のイメージセンサ２５に生じる再生像を示すものである。図１１の（Ａ）ないし図１１の（Ｅ）の各々は図１０に示す一部（図１０において右下の四角形で囲った部分）を拡大する図であり、図１１の（Ａ）は記録時に用いたと同じ光ビームの波長で再生した場合、図１１の（Ｂ）は記録時に用いた光ビームの波長を０．２ｎｍ（ナノメータ）変化させて再生した場合、図１１の（Ｃ）は記録時に用いた光ビームの波長を１ｎｍ変化させて変化させて再生した場合、図１１の（Ｄ）は記録時に用いた光ビームの波長を１．５ｎｍ変化させて再生した場合、図１１の（Ｅ）は記録時に用いた光ビームの波長を２．０ｎｍ変化させて再生した場合の各々について示すものである。
【００３９】
図９の（Ａ）ないし図９の（Ｅ）と図１１の（Ａ）ないし図１１の（Ｅ）とを対比して、以下のような知見を本出願に係る発明者ら（以下、発明者らと省略する）は得た。まず、図９の（Ａ）ないし図９の（Ｅ）に示す再生像は、目視では変化を見出すことができなかった。図１１の（Ａ）ないし図１１の（Ｅ）に示す再生像に含まれるノイズ成分は、光ビームの散乱等によって生じているものである。このため、参照光を５０μｍトラッキング方向にシフトさせた場合においてもノイズ成分は発生する。このノイズ成分は、光ビームの波長を異ならせる場合においては、明るさとしてはほぼ一定だが、明暗の分布の位置は、図１１の（Ａ）ないし図１１の（Ｅ）に示すように変化していることがわかる。
【００４０】
また、発明者らは、図１２に示すように、信号とクロストークノイズの波長選択性の実験結果を得た。これは、ホログラムからの再生像の空間的な相関係数と、ノイズ成分の像の空間的な相関係数との各々と波長の変位との関係を示すものである。図１２の横軸は記録時における光ビームの波長と再生時における光ビームとの波長の差、縦軸は空間的な相関係数を示す。図１２から分かることは、再生時における光ビームの波長を記録時における波長からの変化が大きくなるにつれて、ノイズ成分の方が信号成分より相関係数の値はより小さなものとなる。つまり再生時において光ビームの波長を変化させたときには、信号成分に応じたホログラムの形成する再生像の変化は少ないが、ノイズ成分に応じたホログラムの形成する再生像の変化は大きいことを意味している。
【００４１】
以上の知見から、以下の結論が導かれる。再生像からノイズ成分の影響を取り除くためには、相互に異なる波長を有する参照光を複数回発生させ、イメージセンサ２５において、同一のホログラムからの複数回の参照光の各々に対応して前記回折光を複数回受光し、複数回得られる回折光の各々に対応したイメージセンサ２５からの電気信号を平均化する処理をして記録データを再生すれば、本来の信号成分は、参照光の発生回数に応じて加算され、ノイズ成分は加算されることなく平均化される。すなわち、ノイズ成分は空間的な相関係数の値は、記録時と再生時における光ビームの波長が異なる場合には小さくなることから、信号成分の処理と対比する場合には、加算よりも平均に近い処理がなされることとなる。
【００４２】
ここで、図１２に信号とクロストークノイズの波長選択性の実験結果において、光ビームの再生時における波長を記録時における波長から３ｎｍ程度、変化させたときにも相関係数の値が０とはならないのは、空間光変調器２２のコントラスト比（白部と黒部との輝度の比率）があまりよくないことなどが影響して光ビームの波長などに関係なく一様なノイズ成分が生じているからであると発明者らは考えている。ここで信号１および信号２はある任意のホログラムを再生した場合の相関係数であり、ノイズは、信号１に対応するホログラムから５０μｍ離間した位置に青色光ビームのスポットを集光した場合の相関係数である。
【００４３】
図１３は、背景技術において示した非特許文献２に開示された計算方法を用いて、計算した、信号とクロストークノイズの波長選択性の計算結果である。
【００４４】
上述した実験結果と計算結果から、複数回の回折光によってイメージセンサ２５から得られる電気信号を加算する場合においては、ノイズ成分は波長の変化に応じて平均化され、一方、信号成分は波長の変化に応じて空間的な同期加算に近い処理がなされるとの知見を発明者らは得た。この知見に基づき、本実施形態の要部について、さらに詳しく説明する。本実施形態を第１実施形態（波長シフト個別再生法）と第２実施形態（連続波長シフト再生法）とに分けて各々を順に説明する。
【００４５】
第１実施形態（波長シフト個別再生法）
この方法は、光ビームの波長を変化させる毎に、１ページ分の回折光によって生じる再生像に応じた電気信号を同一のホログラムについて複数回得て処理をおこなう方法である。この方法においては、ノイズ削減をおこなうに際して、イメージセンサ２５の２次元に配列されたピクセルのすべてからの電気信号を制御部６０が取り込んだ後に、光ビーム（参照光）の波長を変化するものである。すなわち、得られる電気信号としてのデータ量は、光ビームの波長の変化回数にピクセルの数を掛けたものである。この方法では上述したように１ページ毎の複数ページ分のノイズ削減された記録データを得るために、処理に用いる情報量が大きく、ノイズ削減の効果は高いものである。反面、複数ページ分の再生像を取り込む必要があるために再生の転送速度は遅くなる。
【００４６】
波長シフト個別再生法を用いる場合に制御部６０でおこなう再生の手順は以下で示すものである。以下は１ページの再生の手順を示すものである。なお、以下の説明において、２次元に配置されたピクセルには連続したピクセルアドレス情報がすべてのピクセルに順次付与され、このピクセルアドレス情報は、制御部６０のＲＡＭのアドレスと１対１に対応するものである。
【００４７】
（１）上述したサーボ用光学系３０を用いて、上述したフォーカスサーボの作用によって赤色光ビームを対物レンズ２４で集光して記録層５０ａに光スポットを形成する。また、トラッキングサーボの作用によってアドレスグルーブ５０ｃに沿ったトラッキングサーボをおこない、制御部６０に配されたアドレスデコーダでアドレス情報を再生して、このアドレス情報を基準として、ホログラム記録再生媒体の所定領域（例えば、最内周領域）に記録されている、再生基準情報を読み出す。再生基準情報は、例えば、レーザ光源２０からの光ビーム（参照光）の波長の変化回数Ｎ、各々の参照光の波長、または、参照光の波長の相互の異なりの程度（例えば、５Ｐｎｍ（ピコ・ナノメータ）毎）等の情報が記録されている。
【００４８】
（２）サーボ用光学系３０を用いて、制御部６０に配されたアドレスデコーダでアドレス情報を再生して、このアドレス情報を基準として、ホログラムから記録データを再生する記録層５０ａに赤色光ビームを照射して光スポットを形成する。また、制御部６０に配置された、イメージセンサ２５からの電気信号を格納するＲＡＭの内容をクリアする。また、波長の変化回数を記憶する波長変化回数カウンタの値を１に設定する。
【００４９】
（３）レーザ光源２０に配された回転モータ２４１ａを制御する制御信号を出力して、波長変化回数カウンタの値ｎで表されるｎ番目の波長にレーザ光源２０からの光ビームの波長を設定する。この場合には、光ビームの波長は階段的に変化する。また、レーザ光源２０からの光ビームの波長に応じたイメージセンサ２５の位置を制御部６０のＲＯＭから読み出して、ＲＯＭの情報が示す所定位置にイメージセンサ２５が配置されるようにイメージセンサアクチュエータ１２５を制御する。また、空間光変調器２２の参照光空間光変調部４７に所定のパターンを表示する。
【００５０】
（４）図示しない制御信号を出力してレーザ光源２０の半導体レーザ２１１から光ビームを出射する。イメージセンサのすべてのピクセルから電気信号を得て、各々のピクセルに対応したＲＡＭの該当アドレスから前に記憶されたデータを読み出して、その値に今回該当する各々のピクセルからの電気信号を加算して、該当アドレスのＲＡＭに格納する（平均処理）。なお、レーザ光源２０の半導体レーザ２１１を制御して光ビームの出射を制御することに替えて、空間光変調器２２のピクセルのすべてを黒部として青色ビームの停止と同じ状態をつくり出し、光ビームの出射をする場合には空間光変調器２２の所定のピクセルを白部として、半導体レーザ２１１から光ビームを出射と同等の作用をおこなわせることができる。
【００５１】
（５）波長の変化回数がＮであるか否かを判断して、波長の変化回数がＮである場合には処理は終了する。波長の変化回数がＮである場合ではない場合には処理は、上述の（３）に戻る。
【００５２】
以上は、１ページの再生の処理であるが、複数のページを処理する場合には、再び、上述の（１）の処理にもどって処理を続行しても良く、また、上述の（２）の処理にもどって処理を続行しても良いものである。
【００５３】
このようにして、１ページ分のピクセル毎に、波長を連続的に、または、波長を階段的に変化させるようにして、複数回、制御部６０に電気信号を取り込んで再生の処理ができる。
【００５４】
第２実施形態（連続波長シフト再生法）
再生の転送速度を速くする方法として、イメージセンサ２５の２次元に配列されたピクセルの一部からの電気信号を取り込んだ後に、光ビーム（参照光）の波長を変化するものである。すなわち、得られる電気信号としてのデータ量は、ピクセルの数と等しいものである。この場合において、イメージセンサ２５から１ページ分の電気信号の一部を制御部６０に読込み中に波長を逐次変化させても良い。レーザ光源２０を用いる場合には、波長を階段的に変化させることができる。この方法では、再生の転送速度は速くできる。
【００５５】
連続波長シフト再生法を用いる場合に制御部６０でおこなう再生の手順は以下で示すものである。以下は１ページの再生の手順を示すものである。なお、以下の説明において、２次元のピクセルには１次元のピクセルアドレス情報がすべてのピクセルに付与され、このピクセルアドレス情報は、制御部６０のＲＡＭのアドレスと１対１に対応するものである。
【００５６】
（１）上述したサーボ用光学系３０を用いて、上述したフォーカスサーボの作用によって赤色光ビームを対物レンズ２４で集光して記録層５０ａに光スポットを形成する。また、トラッキングサーボの作用によってアドレスグルーブ５０ｃに沿ったトラッキングサーボをおこない、制御部６０に配されたアドレスデコーダでアドレス情報を再生して、このアドレス情報を基準として、ホログラム記録再生媒体の所定領域（例えば、最内周領域）に記録されている、再生基準情報を読み出す。再生基準情報は、例えば、レーザ光源２０からの光ビーム（参照光）の波長を変化することなく電気信号を連続して読み取るピクセルの数である連続ピクセル数Ｍ、各々の連続ピクセルにおける参照光の波長、または、各々の連続ピクセル相互の参照光の波長の相互の異なりの程度（例えば、５Ｐｎｍ（ピコ・ナノメータ）毎）。
【００５７】
（２）サーボ用光学系３０を用いて、制御部６０に配されたアドレスデコーダでアドレス情報を再生して、このアドレス情報を基準として、ホログラムから記録データを再生する記録層５０ａに赤色光ビームの光スポットを照射する。制御部６０に配置された、イメージセンサ２５からの電気信号を格納するＲＡＭの内容をクリアする。波長の変化回数を記憶する波長変化回数カウンタの値を１に設定する。また、連続ピクセル数Ｍの累積和をカウントする総ピクセルカウンタの値を０に設定する。
【００５８】
（３）レーザ光源２０に配された回転モータ２４１ａを制御する制御信号を出力して、波長変化回数カウンタの値ｎで表されるｎ番目の波長にレーザ光源２０からの光ビームの波長を設定する。この場合には、光ビームの波長は階段的に変化する。また、レーザ光源２０からの光ビームの波長に応じたイメージセンサ２５の位置を制御部６０のＲＯＭから読み出して、ＲＯＭの情報が示す所定位置にイメージセンサ２５が配置されるようにイメージセンサアクチュエータ１２５を制御する。また、空間光変調器２２の参照光空間光変調部４７に所定のパターンを表示する。
【００５９】
（４）図示しない制御信号を出力してレーザ光源２０の半導体レーザ２１１から光ビームを出射する。イメージセンサ２５の順次累積的に増加するピクセルアドレス情報の連続するピクセル（例えば、前回Ｌ番目のピクセルまで電気信号の読み出しをおこなった場合には、Ｌ＋１からＬ＋Ｍまでの連続するＭピクセル）から電気信号を得て、各々のピクセルに対応したＲＡＭの該当アドレスに各々のピクセルからの電気信号を格納する。なお、レーザ光源２０の半導体レーザ２１１を制御して光ビームの出射を制御することに替えて、空間光変調器２２のピクセルのすべてを黒部として青色ビームの停止と同じ状態をつくり出し、光ビームの出射をする場合には空間光変調器２２の所定のピクセルを白部として、半導体レーザ２１１から光ビームを出射と同等の作用をおこなわせることができる。
【００６０】
（５）ピクセルアドレス情報からすべてのピクセルからの電気信号をＲＡＭに取り込んだか否かを判断して、すべてのピクセルからの電気信号をＲＡＭに取り込んだ場合には処理は終了する。すべてのピクセルからの電気信号をＲＡＭに取り込んだ場合ではない場合には処理は、上述の（３）に戻る。
【００６１】
以上は、１ページの再生の処理であるが、複数のページを処理する場合には、再び、上述の（１）の処理にもどって処理を続行しても良いし、上述の（２）の処理にもどって処理を続行しても良い。
【００６２】
このようにして、１ページ分のデータを取り込む中で、波長を連続的に、または、波長を階段的に変化させるようにして、制御部６０で再生の処理ができる。
【００６３】
波長シフト個別再生法および連続波長シフト再生法のいずれを用いる場合においても、イメージセンサ２５のピクセルからの電気信号を取り込んだ後の制御部６０における記録データの再生の処理において、上述したホログラムに記録されているシンク情報を用いることによって、再生情報のデコードにおいて、２次元情報の位置合わせを正確におこなうことができるものである。
【００６４】
上述した実施形態は、いずれも、本発明の一実施形態に過ぎず、上述の実施形態に本発明が限定されるものではない。例えば、上述の説明では、信号光と参照光とを同軸状に配するコアキシャル方式について説明したが、信号光と参照光とを異なる光学部品を介してホログラム記録再生媒体に入射させる二光束方式においても同一の技術思想に基づき実施が可能なものである。また、例えば、空間光変調器に関しても、透過型、反射型を問わず、いずれを用いても実施が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ホログラム記録装置におけるコアキシャル光学系の概念を示す図である。
【図２】空間光変調器に表示される信号光パターンおよび参照光パターンの一例を示す図面代用写真である。
【図３】ホログラム再生装置におけるコアキシャル光学系の概念を示す図である。
【図４】ホログラム記録再生媒体の断面積方向に切断した構造を模式的に示すものである。
【図５】光学部を中心として示す実施形態のホログラム記録再生装置の模式図である。
【図６】実施形態のレーザ光源２０を模式的に示す図である。
【図７】イメージセンサの受光面に形成されるホログラムの再生像を示す図面代用写真である。
【図８】イメージセンサの受光面に形成されるホログラムの再生像を示す図面代用写真である。
【図９】イメージセンサの受光面に形成されるホログラムの再生像を示す図面代用写真である。
【図１０】イメージセンサの受光面に形成される再生像を示す図面代用写真である。
【図１１】イメージセンサの受光面に形成される再生像を示す図面代用写真である。
【図１２】信号とクロストークノイズの波長選択性の実験結果を示す図である。
【図１３】信号とクロストークノイズの波長選択性の計算結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、１１  コアキシャル光学系、２０  レーザ光源、２２  空間光変調器、２３  ビームスプリッタ、２４  対物レンズ、２５  イメージセンサ、２７  ビームスプリッタ、２８  サーボ用光源、２９  フォトディテクタ、３０  サーボ用光学系、３４  ダイクロイックミラー、４０  信号光、４１  参照光、４２、４３  回折光、４６  信号光空間光変調部、４７  参照光空間光変調部、５０  ホログラム記録再生媒体、５０ａ  記録層、５０ｂ  反射膜、５０ｃ  アドレスグルーブ、５０ｄ  保護膜、５１  スピンドルモータ、５４  サーボ用アクチュエータ、５６  反射ミラー、６０  制御部、７０  温度検出器、１００  ホログラム記録再生装置、１２５  イメージセンサアクチュエータ、２１１  半導体レーザ、２１２  コリメートレンズ、２１３  回折格子、２１３ａ  回折格子形成面、２１４  ミラー、２１４ａ  ミラー表面、２２７  回転軸、２３０  レーザ光源制御回路、２４１ａ  回転モータ、２４１ｂ、２４１ｃ  歯車
【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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【図１３】
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