(57)【要約】【課題】ホログラム記録媒体にシフト多重方式で多重記録されたホログラムデータを、正確に再生できるホログラム再生装置を提供する。【解決手段】２次元イメージセンサ２１は、再生光の取り込み開始／停止の切り替えを電子シャッタによって行う。タイミング信号生成器５１は、再生参照光をホログラム記録媒体１００に照射することによって得られる再生光の一部を受光するフォトディテクタ２３からの輝度信号を用いて、電子シャッタのシャッタタイミングを決定する電子シャッタ信号を生成する。【選択図】図１
2008158136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データがホログラム記録されたホログラム記録媒体に、再生参照光をその照射位置が連続的に移動するように照射して前記ホログラム記録媒体の再生を行うホログラム再生装置であって、
前記再生参照光を前記ホログラム記録媒体に照射することによって得られる再生光を受光するＣＣＤイメージセンサと、
前記ＣＣＤイメージセンサにおける前記再生光の取り込み開始と停止の切り替えを電気的に行う電子シャッタと、
前記撮像手段の手前で一部分離された前記再生光を受光して電気信号に変換する光電変換素子と、
前記電気信号から２値化信号を得て、前記２値化信号に対して位相同期したクロック信号を得ることにより、前記電子シャッタによる前記取り込み開始と停止のうち少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング信号を生成するタイミング信号生成器と、
を備えることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項２】
データがホログラム記録されたホログラム記録媒体に、再生参照光をその照射位置が連続的に移動するように照射して前記ホログラム記録媒体の再生を行うホログラム再生装置であって、
前記再生参照光を前記ホログラム記録媒体に照射することによって得られる再生光を受光する撮像手段と、
前記撮像手段における前記再生光の取り込み開始と停止を切り替えるシャッタ手段と、
前記撮像手段の手前で一部分離された前記再生光を受光して電気信号に変換する光電変換手段と、
前記電気信号を処理して、前記シャッタ手段による前記取り込み開始と停止のうち少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
を備えることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項３】
前記タイミング信号は、前記電気信号を２値化処理して得られる２値化信号であることを特徴とする請求項２に記載のホログラム再生装置。
【請求項４】
前記タイミング信号は、前記電気信号を２値化処理して得られる２値化信号に対して位相同期したクロック信号から生成されることを特徴とする請求項２に記載のホログラム再生装置。
【請求項５】
前記シャッタ手段は、前記撮像手段における前記再生光の取り込み開始と停止の切り替えを電気的に行う電子シャッタであることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
前記シャッタ手段は、前記撮像手段の手前に配置されて、前記撮像手段における前記再生光の取り込み開始と停止の切り替えを前記再生光の透過／遮光の切り替えによって行うシャッタ機構であることを特徴とする請求項２か４のいずれかに記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、ＭＯＳ型の固体撮像素子であることを特徴とする請求項６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、ホログラム記録材料に記録されたホログラムを再生するホログラム再生装置に関し、特にシフト多重方式で多重記録が行われたホログラム記録媒体を再生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィーを利用して記録媒体に情報を記録するホログラム記録が従来提案されている。ホログラム記録は、ユーザデータ情報を変調したパターンを有する信号光と、固定パターンを有する参照光と、を記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。このホログラム記録は、記録媒体の同一位置（又は互いに重なる領域）に情報を多重して記録できるために、超高密度光記録が可能になるとされ、注目を集めている。
【０００３】
ホログラム記録における多重記録の方式は、角度多重方式、シフト多重方式、位相コード多重方式等の種々の方式が提案されている。また、ホログラム記録を行う光学系としては、ホログラム記録を行う際に信号光と参照光とを別々の方向からホログラム記録媒体に入射させる２光束干渉方式と、信号光と参照光とを同一の光軸方向から入射させる所謂コリニア方式と、が提案されている。
【０００４】
上述のコリニア方式の光学系を用いてホログラム記録を行う構成の場合、光学系の構成がシンプルで小型化できる等の利点を有するために盛んに研究が行われている。そして、コリニア方式の光学系を使用する場合、ホログラム記録媒体を連続的に移動させながら多重記録を行う「シフト多重」とも呼べる方式が用いられる。
【０００５】
以下では、２光束干渉方式の場合のみならず、コリニア方式における上述の多重記録の場合も含めて広い意味でシフト多重方式という言葉を用いる。すなわち、ホログラム記録媒体上の光の照射位置を、ホログラム記録媒体上に形成されるスポットサイズよりも小さいピッチでシフトさせて、ホログラムを多重記録する方式に対して広くシフト多重方式という言葉を用いる。
【０００６】
ところで、シフト多重方式においては、移動（回転）するホログラム記録媒体に各ホログラムパターン（ホログラムデータ）を正確な位置に記録することが重要となる。また、再生時には、移動するホログラム記録媒体から、シフト多重方式でホログラム記録媒体に多重記録された各ホログラムパターンを、正確なタイミングで読み出すことが重要となる。これらが正確に行われないと、ホログラム記録媒体の再生品質が劣化する等の問題が生じる。
【０００７】
このような点を考慮した技術が、特許文献１に紹介されている。特許文献１によると、ホログラム光記録媒体には情報記録領域に少なくとも１つのロックアップピットが設けられ、このロックアップピットをホログラム記録のためのレーザビームとは異なる波長の追跡レーザビームで照射することによって、情報記録位置と、情報光と記録用参照光との照射位置との位置ずれを検出し、ホログラムの記録時に、情報記録領域の情報記録位置と、情報光と記録用参照光との照射位置と、を所定の時間正確に位置合わせして移動させるための追跡サーボ制御を行っている。このため、特許文献１では、シフト多重方式によってホログラム記録媒体に多重記録を行う際に、記録される各ホログラムデータの位置が予定の記録位置からずれないとされている。
【０００８】
なお、特許文献１は記録方法に関する技術を提案するものであり、その中には再生時の読み出しのタイミングについての詳細は記載されていない。
【特許文献１】特開２００３−８５７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の記録方法によって、シフト多重方式で多重記録される各ホログラムデータが、ホログラム記録媒体の予定の記録位置に正確に記録されるとすれば、ホログラム記録媒体に形成されるピット（上述のロックアップピットやアドレス・サーボ領域に形成されるエンボスピット）を用いて各ホログラムデータを読み出すタイミング信号を作成することで、正確なタイミングでのホログラムデータの再生が可能となる。
【００１０】
しかしながら、タイミング信号があってから実際に記録が行われるまでには遅延が発生することがあり、必ずしも予定の記録位置に正確にホログラムデータが記録されるとは限らない。この場合、ホログラム記録媒体に形成されるピットを用いて読み出しのタイミング信号を作成してホログラムデータの読み出しを行うと、読み出しのタイミングがずれて再生品質の劣化の原因となる。また、再生環境条件あるいは再生するドライブによって該遅延量が変化することも、読み出しのタイミングがずれて再生品質の劣化の原因となる。
【００１１】
また、異なる波長を有する追跡レーザビームを使って読み出しのタイミング信号を作成する構成の場合、装置構成が複雑となるといった問題もある。
【００１２】
以上の問題点を鑑みて、本発明の目的は、ホログラム記録媒体に再生参照光をその照射位置が連続的に移動するように照射してホログラム記録媒体の再生を行うホログラム再生装置において、多重記録されたホログラムデータを正確なタイミングで再生できるホログラム再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、データがホログラム記録されたホログラム記録媒体に、再生参照光をその照射位置が連続的に移動するように照射して前記ホログラム記録媒体の再生を行うホログラム再生装置であって、前記再生参照光を前記ホログラム記録媒体に照射することによって得られる再生光を受光するＣＣＤイメージセンサと、前記ＣＣＤイメージセンサにおける前記再生光の取り込み開始／停止の切り替えを電気的に行う電子シャッタと、前記撮像手段の手前で一部分離された前記再生光を受光して電気信号に変換する光電変換素子と、前記電気信号から２値化信号を得て、前記２値化信号に対して位相同期したクロック信号を得ることにより、前記電子シャッタによる前記取り込み開始と停止のうち少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング信号を生成するタイミング信号生成器と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明は、データがホログラム記録されたホログラム記録媒体に、再生参照光をその照射位置が連続的に移動するように照射して前記ホログラム記録媒体の再生を行うホログラム再生装置であって、前記再生参照光を前記ホログラム記録媒体に照射することによって得られる再生光を受光する撮像手段と、前記撮像手段における前記再生光の取り込み開始／停止を切り替えるシャッタ手段と、前記撮像手段の手前で一部分離された前記再生光を受光して電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号を処理して、前記シャッタ手段による前記取り込み開始と停止のうち少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、を備えることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、上記構成のホログラム再生装置において、前記タイミング信号は、前記電気信号を２値化処理して得られる２値化信号であることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記構成のホログラム再生装置において、前記タイミング信号は、前記電気信号を２値化処理して得られる２値化信号に対して位相同期したクロック信号から生成されることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、上記構成のホログラム再生装置において、前記シャッタ手段は、前記撮像手段における前記再生光の取り込み開始と停止の切り替えを電気的に行う電子シャッタであることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明は、上記構成のホログラム再生装置において、前記シャッタ手段は、前記撮像手段の手前に配置されて、前記撮像手段における前記再生光の取り込み開始と停止の切り替えを前記再生光の透過／遮光の切り替えによって行うシャッタ機構であることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明は、上記構成のホログラム再生装置において、前記撮像手段は、ＭＯＳ型の固体撮像素子であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の構成によれば、ホログラム記録媒体に記録されるホログラムパターン（記録スポット）を用いて、再生時に撮像手段で再生光を取り込むタイミング（露光タイミング）を決定する構成となっている。このため、ホログラム記録媒体に記録される各ホログラムパターンの再生を適切なタイミングで行うことができる。また、シャッタ手段による再生光の取り込み開始と停止のうち少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング信号を、位相同期したクロック信号から生成する構成のため、より正確なタイミング信号を得ることができる。更に、シャッタ手段として電子シャッタを利用する構成であるために、光学系中に別途シャッタ機構を配置する必要がなく、光学系を簡易なものとできる。
【００２１】
また、本発明の第２の構成によれば、ホログラム記録媒体に記録されるホログラムパターン（記録スポット）を用いて、再生時に撮像手段で再生光を取り込むタイミング（露光タイミング）を決定する構成となっている。このため、ホログラム記録媒体に記録される各ホログラムパターンの再生を適切なタイミングで行うことができる。
【００２２】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成のホログラム再生装置において、シャッタ手段による再生光の取り込み開始と停止のうち少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング信号を容易に得ることができる。
【００２３】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第２の構成のホログラム再生装置において、シャッタ手段による再生光の取り込み開始と停止のうち少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング信号を、位相同期したクロック信号から生成する構成のため、より正確なタイミング信号を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第２から第４のうちのいずれかの構成のホログラム再生装置において、シャッタ手段として電子シャッタを利用する構成であるために光学系中に別途シャッタ機構を配置する必要がなく、光学系を簡易なものとできる。
【００２５】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第２から第４のうちのいずれかの構成のホログラム再生装置において、光学系にシャッタ機構を配置する構成であるために、再生光の取り込み開始と停止の切り替えを電子シャッタで構成するのが難しい場合にも広く適用できる。
【００２６】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成のホログラム再生装置において、ＭＯＳ型の固体撮像素子を用いて、ホログラム記録媒体に記録される各ホログラムパターンの再生を適切なタイミングで行えるホログラム再生装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の内容について実施形態を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本発明のホログラム再生方法を実施することができるホログラム装置の実施形態を示す図で、その構成をブロック図で示している。なお、図１に示すホログラム装置１は、便宜上ホログラム記録媒体の再生のみならずホログラム記録媒体への記録も可能な装置で、ホログラム再生装置とホログラム記録装置とが一体となった装置である。
【００２９】
ホログラム装置１は、信号光と参照光とを同時に１つの空間光変調器１３からホログラム記録媒体１００へ導くようにした、いわゆるコリニア方式のホログラム装置である。また、ホログラム装置１において多重記録する方式は、ホログラム記録媒体１００を少しずつ回転させ、記録位置を先の記録位置に一部オーバラップさせながら多重記録する所謂シフト多重方式である。
【００３０】
また、ホログラム装置１は、シフト多重方式でデータが記録されたホログラム記録媒体１００に、連続照射される再生参照光をその照射位置を一定速度で走査しながら照射して、ホログラム記録媒体１００の再生が可能となっている。なお、本実施形態ではホログラム記録媒体１００を図示しないスピンドルモータによって連続回転することで、再生参照光の照射位置が一定速度で走査されるように構成されている。ただし、これに限らず、例えばレーザ装置１１を動かして再生参照光の照射位置を走査する構成等としても構わない。
【００３１】
ホログラム装置１は、大きくは、光源から出射された光をホログラム記録媒体１００に照射して、ホログラム記録媒体１００への情報の書き込みと、ホログラム記録媒体１００からの情報の読み取りと、を可能とする光学系２と、外部からの記録情報をホログラム記録媒体１００に書き込み可能となるように処理する記録情報処理部３と、ホログラム記録媒体１００から読み出された再生情報を処理する再生情報処理部４と、各部を構成する要素の制御を適宜行い、システム全体を制御するシステム制御部５と、から成る。
【００３２】
光学系２には、レーザ装置１１と、シャッタ１２と、空間光変調器（ＳＬＭ）１３と、対物レンズ１４と、２つのレンズ１５、１７と２つのレンズ１５、１７に挟まれて配置されるアイリス絞り１６とからなるリレーレンズ系１８と、検出レンズ１９と、ビームスプリッタ２０と、２次元イメージセンサ２１と、集光レンズ２２と、フォトディテクタ２３と、が備えられる。
【００３３】
レーザ装置１１は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザであり、波長５３２ｎｍのレーザ光を出射する。なお、レーザ装置１１は、これに限らず、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、例えばレーザ装置を半導体レーザ等としても構わず、使用する波長についても適宜変更しても構わない。シャッタ１２は、レーザ装置１１から出射されたレーザ光の透過と遮光を適宜切り替えるものである。
【００３４】
空間光変調器１３は、記録時においては、入射光の中心部の光を、ページデータ（２次元データ）に応じて光強度変調された２次元の光強度変調パターンを有する信号光として取り出す。そして、入射光の外周部については、ページデータに応じた光強度変調を行わず、所定の光強度パターンを有する参照光として取り出す。図２は、空間光変調器１３を経たレーザ光の構成を模式的に示した図である。図２に示すように、空間光変調器１３を経たレーザ光は、その中心部に信号光７が存在し、その周囲に参照光８が存在する構成となる。
【００３５】
一方、空間光変調器１３は、再生時においては、信号光７は消光し、レーザ光を取り出さないようにする。また、参照光８は、記録時と同一の光強度パターンを有するレーザ光を取り出すようにする。すなわち、再生時においては、光空間変調器１３によってドーナツ形状を有する参照光８のみが取り出されることとなる。
【００３６】
なお、空間光変調器１３としては、電気光学素子や磁気光学素子や液晶を用いて制御するデバイスや、いわゆるＤＭＤ（Digital Micromirror Device;登録商標）等が用いられる。
【００３７】
対物レンズ１４は、空間光変調器１３より送られてきた信号光７及び参照光８（記録時）、又は参照光８のみ（再生時）をホログラム記録媒体１００に集光する。そして、記録時においては、対物レンズ１４によってホログラム記録媒体１００に集光された信号光７と参照光８との干渉によって形成される干渉縞を、屈折率変化あるいは透過率変化としてホログラム記録媒体１００の情報記録層に書き込む。この屈折率変化あるいは透過率変化は回折格子として作用する。一方、再生時においては、対物レンズ１４によってホログラム記録媒体１００に集光された参照光８は、情報記録層に書き込まれた回折格子によって回折作用を受け、ホログラム記録媒体１００から再生光として出射される。
【００３８】
ホログラム記録媒体１００から出射される再生光は、リレーレンズ系１８を透過して検出レンズ１９によって２次元イメージセンサ２１へと導かれる。なお、ホログラム記録媒体１００から出射される参照光はアイリス絞り１６によって２次元イメージセンサ２１へ入射しないように遮光される。
【００３９】
２次元イメージセンサ２１は、本実施形態においてはオーバーフロードレイン構造を持つＣＣＤイメージセンサを用いている。このようなＣＣＤイメージセンサは周知であるが、本発明の理解を容易にするために図３にその構成を模式的に示して簡単に説明する。なお、図３は、ＣＣＤイメージセンサの構成を説明するための模式図である。
【００４０】
ＣＣＤイメージセンサ２１は、２次元マトリクス状に複数配置されて入射光を光電変換して光量に応じた電荷量の信号電荷を蓄積するセンサ部２０１と、センサ部２０１で蓄積された信号電荷を読み出す際に使用される読み出しゲート部２０２と、読み出しゲート部２０２で読み出された信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ２０３と、垂直ＣＣＤ２０３からの信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ２０４と、水平ＣＣＤ２０４からの信号電荷を電圧に変換する電荷電圧変換回路２０５と、センサ部２０１に蓄積された信号電荷の基板（図示せず）への掃き出しを可能とする基板バイアス電圧発生回路２０６と、を備えている。
【００４１】
ホログラム装置１は、以上のように構成される２次元イメージセンサ２１で再生光を受光して、再生光の光強度の空間分布を検出する。なお、２次元イメージセンサ２１は、ＩＳ（Image Sensor）コントローラ５２によって、再生光の取り込みのタイミング（露光タイミング）や、再生光を取り込むことによって得られる信号電荷の読み出しのタイミング等を制御される。これについての詳細は後述する。２次元イメージセンサ２１で検出された画像信号は再生情報処理部４へと送られる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、２次元イメージセンサ２１の手前にビームスプリッタ２０を配置している。このため、検出レンズ１９を透過した再生光の一部は２次元イメージセンサ２１へ、他の一部は集光レンズ２２を介してフォトディテクタ２３へ、と入射する。このフォトディテクタ２３は、後述するタイミング信号をタイミング信号生成器５１で生成できるように設けられるものである。フォトディテクタ２３で光電変換されて得られた電気信号は、タイミング信号生成器５１へと送られる。タイミング信号生成器５１に関する詳細は後述する。
【００４３】
記録情報処理部３は、ＥＣＣエンコーダ３１と、ＳＬＭドライバ３２と、を備える。ＥＣＣエンコーダ３１は、外部から入力されたメインデータを所定のエンコーディング方式によってエラー訂正符号化する。ＳＬＭドライバ３２は、ＥＣＣエンコーダ３１から送られてきたデータに基づいて形成されたページデータに応じて空間光変調器（ＳＬＭ）１３を駆動する。なお、上述のように、空間光変調器１３はホログラム記録媒体１００を再生する場合にも使用されるので、ＳＬＭドライバ３２は、記録時のみならず再生時にも空間光変調器１３を適宜駆動する。
【００４４】
再生情報処理部４は、画像信号処理部４１とＥＣＣデコーダ４２と、から成る。画像信号処理部４１は、２次元イメージセンサ１８から送られてきた画像信号の２値化処理等を行う。ＥＣＣデコーダ４２は、２値化処理された信号データについてエラー訂正復号化処理を行う。これにより、ホログラム記録媒体１００に記録されるページデータの再生が行われる。
【００４５】
ホログラム装置１の全体構成は以上のようであるが、本実施形態のホログラム装置１は、シフト多重方式で多重記録された各ホログラムデータを適切なタイミングで再生できるように構成されている点を特徴としている。
【００４６】
すなわち、シフト多重方式でホログラム記録媒体１００に記録されるホログラムデータは記録スポットが等間隔となるように記録される。このため、ホログラム記録媒体１００の再生時には、連続照射される再生参照光をその照射位置を一定速度で走査しながらホログラム記録媒体１００に照射し、各記録スポットからの再生光を適切なタイミングで２次元イメージセンサ２１に取り込んで再生処理を行う必要がある。本実施形態においては、各記録スポットからの再生光を２次元イメージセンサ２１に適切なタイミングで取り込める（露光できる）構成に特徴がある。以下、この特徴点について説明する。
【００４７】
図４は、タイミング信号生成器５１によってタイミング信号が生成される過程を示す説明図である。なお、本実施形態で言うタイミング信号は、２次元イメージセンサ２１における再生光の取り込み（露光）開始とその停止の切り替えを電気的に行う電子シャッタのシャッタタイミングを決定する信号のことである。以下では、このタイミング信号のことを電子シャッタ信号という場合がある。
【００４８】
図４（ａ）は、線速度一定で再生照明光が記録スポット上を連続的に走査される様子を示している。そして、このように再生照明光が連続照射された場合に、フォトディテクタ２３で検出される輝度信号を示したのが図４（ｂ）である。図４（ｂ）に示されるように、ホログラム記録媒体１００に再生参照光をその照射位置が一定速度で走査されるように照射した場合、記録スポットの中央部近傍で輝度信号の強度がピークとなる。記録スポットは等間隔となるように記録されているために、このピーク間隔は一定となる。
【００４９】
タイミング信号生成器５１は、フォトディテクタ２３からの輝度信号を受信して、所定の閾値以下の信号を０、所定の閾値より大きな信号を１として２値化処理を行う。このようにして得られた２値化信号が図４（ｃ）に示されている。輝度信号のピークが一定間隔で得られるために、２値化信号の信号が１となるタイミングは、一定周期となる。従って、この２値化信号を上述の電子シャッタ信号として用いれば、各記録スポットからの再生光を適切なタイミングで２次元イメージセンサ２１に取り込む（露光する）ことが可能となる。
【００５０】
タイミング信号生成器５１で生成された２値化信号は、電子シャッタ信号としてＩＳコントローラ５２に送られる。図５は、ＩＳコントローラ５２から供給される２次元イメージセンサ２１を制御する信号について説明するための図である。図５（ａ）は、タイミング信号生成器５１で得られた電子シャッタ信号を示す図、図５（ｂ）は電子シャッタ信号に基づいて生成される基板掃き出し信号を示す図、図５（ｃ）は電子シャッタ信号に基づいて生成される読み出し信号を示す図である。
【００５１】
ここで、基板掃き出し信号は、ＣＣＤイメージセンサである２次元イメージセンサ２１の基板バイアス電圧発生回路２０６（図３参照）に所定の電圧を印加して、センサ部２０１（図３参照）に蓄積した信号電荷を基板に掃き出すタイミングを決定する信号である。また、読み出し信号は、センサ部２０１に蓄積された信号電荷を読み出しゲート２０２（図３参照）から水平ＣＣＤへと読み出すタイミングを決定するタイミング信号である。
【００５２】
図５に示すように、基板掃き出し信号は、電子シャッタ信号の立ち上がりによって基板掃き出しをＯＦＦとする。これにより、２次元イメージセンサ２１のセンサ部２０１に信号電荷の蓄積が開始される。一方、読み出し信号は、電子シャッタ信号の立ち下がりによって読み出しをＯＮとする。これにより、センサ部２０１に蓄積された信号電荷の読み出しが開始される。そして、信号電荷の読み出しが所定の時間行われた後、読み出し信号がＯＦＦとなると、基板掃き出し信号がＯＮとなる。この基板掃き出し信号がＯＮとなっている間は、センサ部２０１に信号電荷は蓄積されない。なお掃き出し信号がＯＮとされている期間にＣＣＤイメージセンサにおける信号電荷の転送が行われる。
【００５３】
以上のように構成することによって、電子シャッタ信号がＯＮとなっている場合に、２次元イメージセンサ２１に再生光が取り込まれ、電子シャッタがＯＦＦとなっている場合に、２次元イメージセンサ２１による再生光の取り込みが停止される。そして、電子シャッタがＯＮとなるタイミングは、再生参照光が記録スポットの中央部近傍を照射するタイミングで繰り返されるために、適切なタイミングで２次元イメージセンサ２１による再生光の取り込みが行われることとなる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、基板掃き出し信号及び読み出し信号によって、２次元イメージセンサ２１の再生光の取り込み（露光）開始と停止の設定が行われており、この基板掃き出し信号及び読み出し信号が電子シャッタとして機能している。
【００５５】
なお、本実施形態においては、再生光の取り込み（露光）開始と停止の両方のタイミングがタイミング信号生成器５１で生成された２値化信号から生成したが、いずれか一方を２値化信号から生成するようにし、他の一方はタイマーによりタイミング生成するような構成であっても構わない。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のホログラム装置について説明する。第２実施形態のホログラム装置は、基本的に第１実施形態で説明したホログラム装置１とその構成は同様である。このため、重複する部分については特に必要がない場合はその説明を省略し、重複する構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００５７】
第２実施形態のホログラム装置と第１実施形態のホログラム装置の違いは、タイミング信号生成器５１の構成のみである。第１実施形態のタイミング信号生成器５１は、フォトディテクタ２３で得た輝度信号を２値化処理して２値化信号を得るのみである。しかし、第２実施形態のタイミング信号生成器５１は、図６に示すように、２値化手段６１、微分手段６２と、論理ゲート手段６３と、ＰＬＬ手段６４と、カウンター手段６５と、を備え、単に２値化信号を得るのみの構成ではない。
【００５８】
図７は、タイミング信号生成器５１によってタイミング信号が生成される過程を示す説明図である。ここでのタイミング信号も第１実施形態と同様に、２次元イメージセンサ２１における再生光の取り込み（露光）開始とその停止の切り替えを行う電子シャッタのシャッタタイミングを決定する信号（電子シャッタ信号）である。以下、図６と図７とを参照しながらタイミング信号生成器５１の動作について説明する。
【００５９】
なお、図７（ａ）は、線速度一定で再生照明光が記録スポット上を連続的に走査される様子を示した図で、図７（ａ）のように再生照明光が連続照射された場合に、フォトディテクタ２３で検出される輝度信号を示したのが図７（ｂ）である。
【００６０】
２値化手段６１は、フォトディテクタ２３（図１参照）で検出された輝度信号を、所定の閾値以下の信号を０、所定の閾値より大きな信号を１として２値化処理して、２値化信号Ａ（図７（ｃ））を生成する。微分手段６２は、輝度信号を微分して微分信号（図７（ｄ））を生成する。微分手段６２は更に、微分信号のゼロより大きい部分を１、それ以外を０として、２値化信号Ｂ（図７（ｅ））を生成する。なお、図７（ｅ）において、バツ印で示す部分は、ノイズ等の存在で変化するために、どうなるかわからないという意味でバツ印としている。
【００６１】
論理ゲート手段６３は、２値化信号Ａと２値化信号Ｂとを掛け算して、ゼロクロス検出信号（図７（ｆ））を生成する。なお、図７（ｆ）における矢印で示す位置が微分信号におけるゼロクロス位置であることを示している。このゼロクロス位置は、輝度信号のピークとなる位置で、記録スポットの中心部に該当する。そして、線速度一定で走査再生しているために、ゼロクロス検出信号の信号位置は等間隔となって得られる。
【００６２】
なお、ゼロクロス検出信号を生成する理由は、記録位置によってフォトディテクタ２３で検出された輝度信号の振幅がばらつくため、２値化信号の立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジ位置が時間的にばらつくことを考慮するものである。ゼロクロス検出を行うことで、フォトディテクタ２３で検出された輝度信号のピーク位置を正確に検出することができる。
【００６３】
ＰＬＬ手段６４は、ゼロクロス信号の立ち下がりエッジ（矢印で示す位置）に同期したＰＬＬ同期クロック（図７（ｇ））を生成する。カウンター手段６５は、ＰＬＬ同期クロックに基づいて、２次元イメージセンサ２１が再生光を取り込むタイミング（露光タイミング）となる電子シャッタ信号（図７（ｈ））を生成する。ＰＬＬ同期クロックの周波数は、１クロック周期が距離換算で１μｍ以下の精度が得られるようにすることが好ましい。
【００６４】
以上のように電子シャッタ信号はＰＬＬ同期クロックを用いて生成されるために、電子シャッタをＯＮしている時間を正確に同じとでき、更に電子シャッタがＯＮされる周期を正確に一定周期とできる。なお、得られた電子シャッタ信号を用いて電子シャッタを動作させる構成は、第１実施形態と同様である。このため、ここではその説明は省略する。
【００６５】
本実施形態のように電子シャッタ信号を決定する場合には、２値化信号の生成時に回路遅延によって２値化信号の立ち上がりに遅延が生じても、その影響を回避して電子シャッタ信号を生成できる。特に高速回転で再生を行う場合、２値化信号の回路遅延による検出遅れが問題となるが、ＰＬＬ同期クロック基準で電子シャッタ信号のタイミング生成することにより、回路遅延分だけ露光開始のタイミングを早めることが可能なため、この問題を回避することができる。
【００６６】
また、ＰＬＬ同期クロックを用いて電気シャッタ信号を生成しているために、２値化信号の生成時に、一部信号が欠落するような場合でも補完して電子シャッタ信号を生成可能である。また、２値化信号を電子シャッタ信号とする場合には、輝度信号を２値化処理する場合に閾値をノイズの影響であまり小さくできないので、露光を開始するタイミングをあまり早くできない。しかし、本実施形態の場合は、ＰＬＬ同期クロックを用いて電子シャッタ信号による露光開始のタイミングを早めることが可能となる。
【００６７】
なお、本実施形態では、２値化信号Ａと２値化信号Ｂとの２つの信号を生成した後にゼロクロス検出信号を生成し、これによってＰＬＬ同期クロックを得る構成としているが、これに限定される趣旨ではない。すなわち、２値化信号を生成し、得られた２値化信号の立ち上がりあるいは立ち下がりエッジのみを用いてＰＬＬ同期クロックを生成する構成等としても構わない。
【００６８】
また、本実施形態において、電子シャッタをＯＮしている時間を一定としたが、輝度信号のピーク値を検出し、このピーク値に応じて電子シャッタをＯＮ終了のタイミングを変化させても構わない。すなわち、輝度と露光時間との積が一定となるようにすれば、露光量を均一にすることが可能である。
【００６９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態のホログラム装置について説明する。なお、説明にあたっては、第１及び第２実施形態と重複する部分については、同一の符号を付して、特に説明の必要がない場合にはその説明を省略する。
【００７０】
図８は、第３実施形態のホログラム装置の構成を示すブロック図である。第３実施形態のホログラム装置１は、２次元イメージセンサ２１における再生光の取り込みの開始とその停止の切り替えを行うシャッタ手段が、電子シャッタではなく、２次元イメージセンサ２１とビームスプリッタ２０との間に配置されるハイスピードシャッタ２４（シャッタ機構）である点で、第１及び第２実施形態のホログラム装置と相違する。
【００７１】
また、本実施形態においては、２次元イメージセンサ２１がＭＯＳ型のイメージセンサ（例えばＣＭＯＳイメージセンサ）である点でも第１及び第２実施形態のホログラム装置と相違する。ＣＭＯＳイメージセンサで多く採用される電子シャッタの方式はローリングシャッタまたはフォーカルプレーンと呼ばれ、画素の露光タイミングがラインごとに異なっているため全画素での同時性が確保できない。
【００７２】
図９は、第３実施形態のホログラム装置１が備えるハイスピードシャッタ２４の構成を示す概略図である。図９に示すように、ハイスピードシャッタ２４は、液晶素子７１と、液晶ドライバ７２と、偏光板７３と、を備える。
【００７３】
液晶素子７１は、図示しない透明電極を有しており、液晶ドライバ７２によってＯＮ・ＯＦＦ制御可能となっている。そして、液晶素子７１は印加電圧のＯＮ／ＯＦＦで、液晶素子７１を通過する直線偏光の偏光方向を制御できるようになっている。すなわち、液晶素子７１に電圧を印加していない状態（ＯＦＦ状態）においては、ホログラム記録媒体１００から出射される再生光（直線偏光）は、液晶素子７１に入射すると偏光方向を９０°回転されて出射される。一方、液晶素子７１に電圧を印加した状態（ＯＮ状態）においては、再生光（直線偏光）は液晶素子７１に入射してもその偏光方向が回転されることなく出射される。
【００７４】
偏光板７３は、液晶素子７１で偏光方向を変えられることなく入射した直線偏光のみ透過できるように構成されている。従って、液晶素子７１がＯＦＦ状態の場合には、再生光は偏光板７３によって遮られ、ハイスピードシャッタ２４で遮光されることとなる。一方、液晶素子７１がＯＮ状態の場合には、再生光は偏光板７３に遮られることなく、ハイスピードシャッタ２４を透過する。
【００７５】
液晶素子７１のＯＮ／ＯＦＦを制御する液晶ドライバ７２は、タイミング信号生成器５１からのタイミング信号によって、液晶素子７１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。なお、液晶素子７１のＯＮ／ＯＦＦによって、再生光がハイスピードシャッタ２４を透過するか、ハイスピードシャッタ２４で遮光されるかが決定する。このため、液晶ドライバ７２がハイスピードシャッタ２４のシャッタの開閉を制御することとなる。
【００７６】
図１０は、第３実施形態のホログラム装置１が備えるタイミング信号生成器５１の構成を示したブロック図である。図１０に示されるように、タイミング信号生成器５１は、２値化手段６１と、ＰＬＬ手段６４と、カウンター手段６５と、備える。図１１は、タイミング信号生成器５１によってタイミング信号が生成される過程を示す説明図である。以下、図１０と図１１とを参照しながらタイミング信号生成器５１の動作について説明する。
【００７７】
図１１（ａ）は、線速度一定で再生照明光が記録スポット上を連続的に走査される様子を示した図で、図１１（ａ）のように再生照明光が連続照射された場合に、フォトディテクタ２３で検出される輝度信号を示したのが図１１（ｂ）である。２値化手段６１は、フォトディテクタ２３（図８参照）で検出された輝度信号を、所定の閾値以下の信号を０、所定の閾値より大きな信号を１として２値化処理して、２値化信号（図１１（ｃ））を生成する。
【００７８】
ＰＬＬ手段６４は、２値化信号の立ち上がりエッジに同期したＰＬＬ同期クロック（図１１（ｄ））を生成する。カウンター手段６５は、ＰＬＬ同期クロックに基づいて、ハイスピードシャッタ２４がシャッタを開閉するタイミングとなるシャッタタイミング信号を（図１１（ｄ））を生成する。シャッタタイミング信号は、液晶ドライバ７２に送られて、これによって液晶素子７１のＯＮ／ＯＦＦが制御されることにより、ハイスピードシャッタ２４のシャッタの開閉が行われる。
【００７９】
以上のように、シャッタタイミング信号は、記録スポットからの輝度信号を処理して得られるＰＬＬ同期クロックを用いて生成される。このために、ハイスピードシャッタ２４でシャッタを開閉する周期及び、シャッタが開いている時間をホログラム記録媒体１００に記録される記録スポットに対して正確なタイミングとすることができる。
【００８０】
なお、ハイスピードシャッタ２４のシャッタが開けられている状態においては、２次元イメージセンサ２１において再生光が受光される。従って、この間において再生光の取り込み（露光）が行われることになる。一方、ハイスピードシャッタ２４が閉じられている間には、再生光は２次元イメージセンサ２１に届かない。従って、この間においては、再生光の取り込みが停止していることとなる。
【００８１】
また、タイミング信号生成器５１で生成されたシャッタタイミング信号は、液晶ドライバ７２のみならず、ＩＳコントローラ５２にも送られる。そして、シャッタタイミング信号がＯＦＦとなるタイミング（ハイスピードシャッタ２４のシャッタが閉じられた状態）で、２次元イメージセンサ２１のセンサ部分（フォトダイオード）に蓄積された信号電荷の転送が行われる。
【００８２】
本実施形態では、２次元イメージセンサ２１をＭＯＳ型のイメージセンサ（ＭＯＳ型の固体撮像素子）としているが、これに限られる趣旨ではない。すなわち、２次元イメージセンサ２１をＣＣＤイメージセンサ等としても構わない。ただし、ＭＯＳ型のイメージセンサの場合、複数のフォトダイオードに蓄積された電荷を第１実施形態に示したように同時に基板に掃き出すことはできない。このため、ＭＯＳ型のイメージセンサの場合には、２次元イメージセンサの露光タイミングを電子シャッタによって制御するのではなく、本実施形態に示したような構成とするのが好ましい。
【００８３】
また、ハイスピードシャッタ２４の構成は本実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、液晶素子７１と偏光板７３の組合せた方（偏光板の数も含む）を本実施形態と異なる構成としても構わない。また、液晶素子７１に変えて、例えばＬｉＮｂＯ３等の電気光学結晶素子を用いる構成等としても構わない。更に、シャッタの開閉を機械的に制御するメカニカルシャッタとしても構わない。
【００８４】
（その他）
以上に示したホログラム再生装置（ホログラム装置）では、ホログラム記録媒体１００に再生参照光を照射した場合に得られる再生光を、ホログラム記録媒体１００を透過した位置で得る透過型のホログラム装置として説明した。しかし、これに限定されず、ホログラム記録媒体１００に再生参照光を照射した場合に得られる再生光を、ホログラム記録媒体１００で反射して得る反射型のホログラム装置としても、本発明は適用可能である。
【００８５】
また、以上では、コリニア方式のホログラム装置を実施形態として示した。しかし、本発明は、コリニア方式のホログラム装置に限らず、２光束干渉方式の光学系を有するホログラム装置の場合にも、もちろん適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明によれば、ホログラム記録媒体に再生参照光をその照射位置が連続的に移動するように照射してホログラム記録媒体の再生を行うホログラム再生装置において、多重記録されたホログラムデータを正確なタイミングで読み出すことが可能である。このため、ホログラム再生装置の再生品質の劣化を抑制でき、ホログラムを再生する装置として非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】は、第１実施形態のホログラム装置の構成を示すブロック図である。
【図２】は、第１実施形態のホログラム装置が備える空間光変調器を経たレーザ光の構成を模式的に示した図である。
【図３】は、第１実施形態のホログラム装置が備える２次元イメージセンサ（ＣＣＤイメージセンサ）の構成を説明するための模式図である。
【図４】は、第１実施形態のホログラム装置が備えるタイミング信号生成器によって、タイミング信号が生成される過程を示す説明図である。
【図５】は、第１実施形態のホログラム装置が備えるＩＳコントローラから供給される２次元イメージセンサを制御する信号について説明するための図である。
【図６】は、第２実施形態のホログラム装置が備えるタイミング信号生成器の構成を示すブロック図である。
【図７】は、第２実施形態のホログラム装置が備えるタイミング信号生成器によって、タイミング信号が生成される過程を示す説明図である。
【図８】は、第３実施形態のホログラム装置の構成を示すブロック図である。
【図９】は、第３実施形態のホログラム装置が備えるハイスピードシャッタの構成を示す概略図である。
【図１０】は、第３実施形態のホログラム装置が備えるタイミング信号生成器の構成を示したブロック図である。
【図１１】は、第３実施形態のホログラム装置が備えるタイミング信号生成器によって、タイミング信号が生成される過程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１          ホログラム装置（ホログラム再生装置）
２１        ２次元イメージセンサ（撮像手段）
２３        フォトディテクタ（光電変換手段）
２４        ハイスピードシャッタ（シャッタ手段、シャッタ機構）
５１        タイミング信号生成器（タイミング信号生成手段）
１００      ホログラム記録媒体
【図１】
2008158136.tif 000003
【図３】
2008158136.tif 000004
【図４】
2008158136.tif 000005
【図５】
2008158136.tif 000006
【図６】
2008158136.tif 000007
【図７】
2008158136.tif 000008
【図８】
2008158136.tif 000009
【図９】
2008158136.tif 000010
【図１０】
2008158136.tif 000011
【図１１】
2008158136.tif 000012
【図２】
2008158136.tif 000013