(57)【要約】【課題】ホログラフィックメモリに記録された情報を高速に再生することが可能なホログラム記録再生装置を提供すること。【解決手段】  ２次元デジタル符号パターンを空間光強度分布にした信号光と、参照光とをホログラフィックメモリに照射することにより生成される光の干渉パターンとしてホログラフィックメモリへ記録し、ホログラフィックメモリに参照光を照射することによって得られる再生光から、２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム記録再生装置において、再生光を受光する２次元エリアセンサと、再生光から再生される２次元デジタル符号パターンに含まれ、記録情報の最小構成単位である１情報シンボルに対応する複数の画素データを２次元エリアセンサから同時並列に読み出すブロック読み出し手段と、ブロック読み出し手段で読み出された複数の画素データを復号するデコード手段と、を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元デジタル符号パターンを空間光強度分布にした信号光と、参照光とをホログラフィックメモリに照射することにより前記２次元デジタル符号パターンを光の干渉パターンとして前記ホログラフィックメモリへ記録し、前記ホログラフィックメモリに前記参照光を照射することによって得られる再生光から、前記２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム記録再生装置において、
前記再生光を受光する２次元エリアセンサと、
前記２次元デジタル符号パターンに含まれ、記録情報の最小構成単位である１情報シンボルに対応する複数の画素データを前記２次元エリアセンサから同時並列に読み出すブロック読み出し手段と、
前記ブロック読み出し手段で読み出された複数の画素データを復号するデコード手段と、
を有することを特徴としたホログラム記録再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホログラム記録再生装置において、
前記デコード手段は、出力の順番が予め定められた複数のデコーダからなり、
前記ブロック読み出し手段は、連続する１情報シンボルに対応する複数の画素データを同時並列に読み出して前記順番に対応させて前記複数のデコーダへ出力し、
前記順番に基づいて前記複数のデコーダの出力を制御するデコーダ制御部を有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項３】
２次元デジタル符号パターンを空間光強度分布にした信号光と、参照光とをホログラフィックメモリに照射することにより前記２次元デジタル符号パターンを光の干渉パターンとして前記ホログラフィックメモリへ記録し、前記ホログラフィックメモリに前記参照光を照射することによって得られる再生光から、前記２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム記録再生装置であり、記録情報の最小構成単位である１情報シンボルのデータパターンが予め定められた第１のパターンとされるとともに特定の配置とされる複数の周辺領域と、データパターンが予め定められた第２のパターンとされるとともに前記周辺領域と特定の位置関係とされた１情報シンボルのデータパターンの位置を示すシンクマークとを備えるキャリブレーションマークを含む２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム記録再生装置において、
前記再生光を受光する２次元エリアセンサと、
前記シンクマークの位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データを前記２次元エリアセンサから同時並列に読み出すブロック読み出し手段と、
前記ブロック読み出し手段で読み出された複数の画素データを復号するデコード手段と、
前記キャリブレーションマークを検出して前記シンクマークの位置を確認すると、前記ブロック読み出し手段に対して、前記位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データを前記デコード手段へ入力させる制御を行う検出手段と、
を有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項４】
請求項３に記載のホログラム記録再生装置において、
前記デコード手段は、出力の順番が予め定められた複数のデコーダからなり、
前記ブロック読み出し手段は、
前記検出手段で確認された前記シンクマークの位置に基づいて特定された連続する１情報シンボルに対応する複数の画素データを同時並列に読み出すための選択信号を前記２次元エリアセンサへ出力する垂直シフトレジスタと、
前記垂直シフトレジスタによって前記２次元エリアセンサから同時並列に読み出された複数の画素データを、前記１情報シンボル毎に前記順番に対応させて前記複数のデコーダへ出力するセレクタと、を有し、
前記順番に基づいて前記複数のデコーダの出力を制御するデコーダ制御部を有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項５】
２次元デジタル符号パターンを空間光強度分布にした信号光と、参照光との照射により生成された光の干渉パターンが記録されたホログラフィックメモリに対し、前記参照光を照射することによって得られる再生光から、前記２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム再生方法であって、
前記２次元デジタル符号パターンに含まれ、記録情報の最小構成単位である１情報シンボルに対応する複数の画素データを、前記再生光を受光して同時に生成し、
前記複数の画素データを同時並列に読み出し、
前記複数の画素データを復号する、
ことを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項６】
請求項５に記載のホログラム再生方法において、
前記復号後の出力の順番を予め定め、
連続する１情報シンボルに対応する複数の画素データを同時並列に読み出し、前記１情報シンボル毎に前記順番に対応させて復号し、
前記順番に基づいて前記出力を制御する、
ことを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項７】
記録情報の最小構成単位である１情報シンボルのデータパターンが予め定められた第１のパターンとされるとともに特定の配置とされる複数の周辺領域と、データパターンが予め定められた第２のパターンとされるとともに前記周辺領域と特定の位置関係とされた１情報シンボルのデータパターンの位置を示すシンクマークとを備えるキャリブレーションマークを含む２次元デジタル符号パターンを空間光強度分布にした信号光と、参照光との照射により生成された光の干渉パターンが記録されたホログラフィックメモリに対し、前記参照光を照射することによって得られる再生光から、前記２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム再生方法であって、
前記２次元デジタル符号パターンに含まれ、前記シンクマークの位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データを、前記再生光を受光して同時に生成し、
前記キャリブレーションマークを検出して前記シンクマークの位置を確認し、
前記位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データを同時並列に読み出し、
前記複数の画素データを復号する、
ことを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項８】
請求項７に記載のホログラム再生方法において、
前記復号後の出力の順番を予め定め、
前記シンクマークの位置の確認により特定された連続する１情報シンボルに対応する複数の画素データを、同時並列に読み出して前記１情報シンボル毎に前記順番に対応させて復号し、
前記順番に基づいて、前記出力を制御する、
ことを特徴とする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、情報光と参照光とをホログラフィックメモリに照射して、その干渉縞により情報を記録再生するホログラム記録再生装置およびホログラム再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホログラフィを利用して情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、画像情報を持った情報光と参照光とをホログラフィックメモリの内部で重ね合わせ、その時に生成される干渉縞をホログラフィックメモリに書き込むことによって行われる。
【０００３】
また、そのホログラフィックメモリに参照光を照射すると、干渉縞によって回折が起きて、記録された情報が再生される。
【０００４】
近年では、超高密度光記録のために、体積ホログラム、特にデジタル体積ホログラムが実用領域で開発され注目を集めている。
【０００５】
体積ホログラムとは、ホログラフィックメモリの厚み方向も積極的に利用し、３次元的に干渉縞を書き込むホログラム記録方式であり、厚みを増やすことで、回折効率を高め、多重記録によって記録容量を増大させる方式である。
【０００６】
デジタル体積ホログラムとは、体積ホログラムと同様の多重記録方式を用いつつも、記録する画像情報は２値化したデジタルパターンに限定したホログラム記録方式である。
【０００７】
デジタル体積ホログラムでは、まず、ホログラフィックメモリに記録させる情報が２次元デジタル符号パターン情報に展開される。
【０００８】
続いて、情報光が、この２次元デジタル符号パターンに対応するように変調される。この処理により、記録情報を空間光強度分布に変換した情報光（信号光）が生成される。
【０００９】
そして、信号光と参照光とを干渉させたときに生成される干渉縞がホログラフィックメモリに記録される。
【００１０】
再生時には、参照光の照射によって、２次元の空間光強度分布（再生光）が再生される。そして２次元デジタル符号パターンが抽出されて、デコードされる。このデジタル処理により、Ｓ／Ｎ比の劣化による再生誤り率の低下を抑えることが可能となる。
【００１１】
また、コード化されたデジタルデータに対してエラー訂正を行うと、極めて忠実に記録情報を再現することが可能となる。
【００１２】
なお、再生光は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ)、またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）エリアセンサなどの２次元エリアセンサで受光される。
【００１３】
すると、再生光は、２次元エリアセンサにおいて受光画素毎にアナログ信号に変換される。そして、アナログ信号は、予め定められたしきい値に基づいて２値処理されて、デジタル信号に変換され、デコード処理により２次元デジタル符号パターンが再現される。
【００１４】
ホログラムのシフト多重（記録エリアを数μｍ程、ずらして情報を多重記録すること）が行われる場合、回折効率が飽和しないように、弱い光で記録することが必要である。
【００１５】
回折効率の飽和とは、記録エリアの総光量が増加すると、隣接した他の記録エリアに信号がリークし、相互の符号間干渉を起こし、干渉縞の回折によって発生する再生光の出力レベルが低下する現象のことである。
【００１６】
再生光の出力レベルが低下すると、ホログラフィックメモリに記録された情報が誤って再生される可能性がある。そこで、そのような問題を解決するための２次元符号化方式が提案されており、例えば、特許文献１に（特開平９−１９７９４７号公報）に開示されている。
【００１７】
特許文献１に記載の２次元符号化方式は、４個の画素を記録情報の最小構成単位である１情報シンボルとして２次元画像情報に符号化する方法である。
【００１８】
そして、一つの画素がオン画素（光が存在する画素）、残りの画素はオフ画素（光が存在しない、遮断された画素）になるように符号化される。
【００１９】
オン画素よりもオフ画素の数が多くなるように符号化されるため、２次元画像情報のパターンによらず総光量を抑制することが可能になる。
【００２０】
なお、情報シンボルが１６個の画素で構成され、そのうち３個の画素がオン画素、残りの画素がオフ画素となるように符号化する方法もある。この場合にも、オン画素よりもオフ画素の数が多くなるように符号化されるため、総光量を抑制することが可能になる。
【００２１】
上記のような符号方式で変調された情報光と参照光との干渉で発生した干渉縞がホログラフィックメモリに記録される。再生時には、参照光がホログラフィックメモリに照射されることにより、再生光が２次元光強度分布の形で再現される。
【００２２】
再生光は、ＣＣＤエリアセンサやＣＭＯＳエリアセンサなどで受光され、受光画素毎に、アナログ電気信号に変換される。その後、定められたしきい値に応じてデジタル信号に変換されて２次元デジタル符号パターンが再現される。
【００２３】
再現された２次元デジタル符号パターンがデコード処理されることによって、変調前の情報が復号化される。
【００２４】
特許文献１に記載のような方式を用いて符号化された２次元デジタル符号パターンのデコード処理について、以下に説明する。
【００２５】
干渉縞が書き込まれたホログラフィックメモリに参照光のみが照射されると、回折現象によって、再生光が、空間光強度分布として再生される。
【００２６】
再生光は、ＣＣＤエリアセンサで光電変換され、複数の画素データとしてシーケンシャルに読み出される。
【００２７】
ＣＣＤエリアセンサからシーケンシャルに読み出された複数の画素データは、アナログからデジタルに変換され、１フレーム分、フレームメモリに蓄えられ、その後、情報シンボル毎に読み出され、復号化される。
【００２８】
また、再生光の光学的な位置ずれを検出して、デコード処理を行うデータ領域を特定する方法も提案されており、例えば特許文献２（特開２０００−１２３１３３号公報）に開示されている。
【００２９】
特許文献２に記載されているようなデコード処理方式では、データ領域の位置を特定するためのキャリブレーションマークが、予め２次元デジタル符号パターンに記録されている。
【００３０】
そして、空間光強度分布の再生光がＣＣＤで光電変換され、複数の画素データとしてシーケンシャルに読み出される。さらに、１フレームに対応する複数の画素データがフレームメモリに格納される。
【００３１】
フレームメモリに格納された複数の画素データに対してパターン認識が行われる際、キャリブレーションマークの検出結果に基づいて位置ずれ量が算出されてデータ領域が特定されてからデコード処理が行われる。
【特許文献１】特開平９−１９７９４７号公報
【特許文献２】特開２０００−１２３１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
ホログラフィックメモリに記録された２次元デジタル符号パターンが再生される際には、以下に示すような問題がある。
【００３３】
再生光の受光により生成された複数の画素データが２次元エリアセンサからライン走査方式で１つずつ読み出されるため、デコード処理に多くの時間を要する。
【００３４】
また、再生光の光学的な位置ずれを検出するものにおいては、１フレームに対応する複数の画素データがフレームメモリに格納されてからキャリブレーションマークの検出、およびデータ領域の特定が行われる。
【００３５】
その結果、複数の画素データをフレームメモリに格納する処理が必要になるため、デコード処理に多くの時間を要することになる。
【００３６】
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであり、ホログラフィックメモリに記録された情報を高速に再生することが可能なホログラム記録再生装置およびホログラム再生方法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】
【００３７】
上記目的を達成するための本発明のホログラム記録再生装置は、
２次元デジタル符号パターンを空間光強度分布にした信号光と、参照光とをホログラフィックメモリに照射することにより前記２次元デジタル符号パターンを光の干渉パターンとして前記ホログラフィックメモリへ記録し、前記ホログラフィックメモリに前記参照光を照射することによって得られる再生光から、前記２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム記録再生装置において、
前記再生光を受光する２次元エリアセンサと、
前記２次元デジタル符号パターンに含まれ、記録情報の最小構成単位である１情報シンボルに対応する複数の画素データを前記２次元エリアセンサから同時並列に読み出すブロック読み出し手段と、
前記ブロック読み出し手段で読み出された複数の画素データを復号するデコード手段と、
を有する。
【００３８】
また、前記デコード手段は、出力の順番が予め定められた複数のデコーダからなり、
前記ブロック読み出し手段は、連続する１情報シンボルに対応する複数の画素データを同時並列に読み出して前記順番に対応させて前記複数のデコーダへ出力し、
前記順番に基づいて前記複数のデコーダの出力を制御するデコーダ制御部を有することとしてもよい。
【００３９】
また、２次元デジタル符号パターンを空間光強度分布にした信号光と、参照光とをホログラフィックメモリに照射することにより前記２次元デジタル符号パターンを光の干渉パターンとして前記ホログラフィックメモリへ記録し、前記ホログラフィックメモリに前記参照光を照射することによって得られる再生光から、前記２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム記録再生装置であり、記録情報の最小構成単位である１情報シンボルのデータパターンが予め定められた第１のパターンとされるとともに特定の配置とされる複数の周辺領域と、データパターンが予め定められた第２のパターンとされるとともに前記周辺領域と特定の位置関係とされた１情報シンボルのデータパターンの位置を示すシンクマークとを備えるキャリブレーションマークを含む２次元デジタル符号パターンを再生するホログラム記録再生装置において、
前記再生光を受光する２次元エリアセンサと、
前記シンクマークの位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データを前記２次元エリアセンサから同時並列に読み出すブロック読み出し手段と、
前記ブロック読み出し手段で読み出された複数の画素データを復号するデコード手段と、
前記キャリブレーションマークを検出して前記シンクマークの位置を確認すると、前記ブロック読み出し手段に対して、前記位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データを前記デコード手段へ入力させる制御を行う検出手段と、
を有することとしてもよい。
【００４０】
また、前記デコード手段は、出力の順番が予め定められた複数のデコーダからなり、
前記ブロック読み出し手段は、
前記検出手段で確認された前記シンクマークの位置に基づいて特定された連続する１情報シンボルに対応する複数の画素データを同時並列に読み出すための選択信号を前記２次元エリアセンサへ出力する垂直シフトレジスタと、
前記垂直シフトレジスタによって前記２次元エリアセンサから同時並列に読み出された複数の画素データを、前記１情報シンボル毎に前記順番に対応させて前記複数のデコーダへ出力するセレクタと、を有し、
前記順番に基づいて前記複数のデコーダの出力を制御するデコーダ制御部を有することとしてもよい。
【００４１】
本発明では、ホログラフィックメモリに記録された２次元デジタル符号パターンを再生するための再生光が２次元エリアセンサで受光されるが、このとき、２次元デジタル符号パターンに含まれ、１情報シンボルに対応する複数の画素データは同時に生成される。
【００４２】
上記の複数の画素データは、ブロック読み出し手段によって２次元エリアセンサから同時並列に読み出されてデコード手段へ入力されてデコード処理が行われるので、デコード処理に要する時間が短縮される。
【００４３】
また、検出手段が設けられたホログラム記録再生装置では、１情報シンボルのデータパターンの位置を示すシンクマークを備えるキャリブレーションマークが含まれる２次元デジタル符号パターンを再生する。
【００４４】
２次元デジタル符号パターンを再生する際には、検出手段がキャリブレーションマークを検出して前記シンクマークの位置の確認が行われる。
【００４５】
この後、前記ブロック読み出し手段に対して、前記位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データを前記デコード手段へ出力させる。このため、複数の画素データはフレームメモリを介することなくデコード手段に入力される。
【００４６】
上記の場合、複数の画素データをフレームメモリに格納する処理を省いてデコード処理が行われるため、デコード処理に要する時間が短縮される。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、デコード処理に要する時間を短縮できるため、ホログラフィックメモリに記録された情報を高速に再生することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明について、その実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００４９】
本実施例における光学系の構成を図１に示す。
【００５０】
図１は、同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を説明するための説明図である。まず、図１に示す光学系を用いて、ホログラフィックメモリ２１６に記録を行う場合について説明する。
【００５１】
緑レーザ光源２０１から出射された光束は、コリメータ２０２で平行光束とされ、ミラー２０３を経由し、空間光変調素子２０４を照明する。
【００５２】
空間光変調素子２０４で「1」の情報を示す画素で反射された光は、ホログラフィックメモリ２１６の方向へ反射され、「０」の情報を示す画素で反射された光は、ホログラフィックメモリ２１６の方向へ反射されない。
【００５３】
コリニア方式の空間光変調素子２０４には、情報光２０６を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光２０５を変調する部分が設けられている。
【００５４】
空間光変調素子２０４で「1」の情報を表す画素にて反射された参照光２０５と情報光２０６は、偏光ビームスプリッタ２０７をＰ偏光で透過する。
【００５５】
そして、参照光２０５と情報光２０６は、リレーレンズ２０８と、ミラー２０９と、リレーレンズ２１０と、ダイクロビームスプリッタ２１１とを経由して、ホログラフィックメモリ２１６に差し向けられる。
【００５６】
１／４波長板２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射して焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。
【００５７】
２つのリレーレンズ２０８および２１０により、空間光変調素子２０４に表示されたパターンは、対物レンズ２１４から焦点距離Ｆだけ手前に中間像を形成する。
【００５８】
これにより、空間光変調素子２０４のパターン像（不図示）と、対物レンズ２１４と、ホログラフィックメモリ２１６とがいずれも焦点距離Ｆだけ離れて配置される、所謂４Ｆ光学系が構成される。
【００５９】
ホログラフィックメモリ２１６は、ディスク状であり、スピンドルモータ２１５上に回転可能に配置されている。対物レンズ２１４によって、参照光２０５と情報光２０６とはディスク上の記録媒体（不図示）に集光され、干渉して干渉縞を形成する。
【００６０】
記録媒体中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、記録媒体中には反射膜が設けられている。
【００６１】
また、ホログラムの記録再生を行うための緑レーザ光源２０１以外に、記録媒体に感光性のない赤レーザを出射する赤レーザ光源２２０が設けられている。
【００６２】
これにより、上記の反射膜を基準面として、ホログラフィックメモリ２１６の変位を高精度に検出することが可能である。
【００６３】
そのため、ホログラフィックメモリ２１６に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することが出来る。その内容については、以下に簡単に説明する。
【００６４】
赤レーザ光源２２０から出射された直線偏光光束は、ビームスプリッタ２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされる。そして、ミラー２２３と、ダイクロビームスプリッタ２１１で反射されて、ホログラフィックメモリ２１６に差し向けられる。
【００６５】
続いて、光束は、１／４波長板２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換され、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射する。
【００６６】
対物レンズ２１４で集光された光束は、ホログラフィックメモリ２１６の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【００６７】
反射面で反射された光束は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射される。その後、１／４波長板２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【００６８】
そして、ダイクロビームスプリッタ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ビームスプリッタ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。
【００６９】
光検出器２２４は、複数の受光面（不図示）を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行うことが出来る。
【００７０】
次に、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラフィックメモリ２１６から記録情報の再生を行う場合について説明する。
【００７１】
緑レーザ光源２０１から出射された光束は、記録時と同様にして、空間光変調素子２０４を照明する。
【００７２】
再生時には、空間光変調素子２０４の参照光２０５を変調する部分のみが「1」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。
【００７３】
したがって、参照光の部分の画素で反射された光だけが、ホログラフィックメモリ２１６の方向へ反射され、情報光はホログラム２１６の方向へ反射されない。
【００７４】
参照光２０５は、記録時と同様にして、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となってディスク上の記録媒体（不図示）に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。
【００７５】
記録媒体中の反射膜で反射された情報光（再生光）は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされる。
【００７６】
そして、再生光は、ミラー２１３で反射されて、１／４波長板２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。このとき、再生された空間光変調素子２０４の表示パターンの中間像が対物レンズ２１４から焦点距離Ｆの位置に形成される。
【００７７】
ダイクロビームスプリッタ２１１を透過した光束は、リレーレンズ２１０と、ミラー２０９と、リレーレンズ２０８とを経由して、偏光ビームスプリッタ２０７に差し向けられる。
【００７８】
偏光ビームスプリッタ２０７で反射された光束は、リレーレンズ２０８および２１０により、空間光変調素子２０４と共役の位置に空間光変調素子２０４の表示パターンの中間像として再結像される。
【００７９】
なお、この位置には、開口２１７が予め配置されており、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。
【００８０】
そして、レンズ２１８により再結像された中間像は、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９に情報光の部分のみの空間光変調素子２０４の表示パターンを形成する。
【００８１】
これにより、不要な参照光がＣＭＯＳエリアセンサ２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎ比の良い再生信号が得られる。
【００８２】
以上説明したように、コリニア方式のホログラフィックメモリは、情報光と参照光とが角度を持たない同軸上の光学配置で、1つの対物レンズを用いて記録再生が出来るため、光学系が２軸２光束干渉方式と比較して簡易なものになるという利点を有する。
【００８３】
また、反射膜を設けた媒体構造により、ディスクの片面側に光学系を配置することができる利点を有する。
【００８４】
次に、図２を参照して、ホログラフィックメモリ２１６の構成について説明する。
【００８５】
図２は、ホログラフィックメモリ２１６の構成を説明するための説明図である。
【００８６】
ホログラフィックメモリ２１６は、図２に示すように、対物レンズ２１４の側から透明基板のカバー層６０６と、ホログラム記録層６０５と、波長選択反射膜６０４と、ギャップ層６０３と、プリフォーマット基板６０１と、を含む構成である。
【００８７】
プリフォーマット基板６０１は、ポリカーボネット、ガラス等によって形成された円板状の基板である。
【００８８】
プリフォーマット基板６０１には、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域であるアドレスサーボエリア６０７が所定の角度間隔で設けられており、隣り合うアドレスサーボエリア間の扇形の区間がデータエリア６０８になっている。
【００８９】
また、プリフォーマット基板上５１には、金や白金等でコーティングされた反射膜６０２が設けられている。
【００９０】
波長選択反射膜６０４を透過した赤色レーザ光は、プリフォーマット基板６０１上に形成されているアドレスサーボエリア６０７の位相ピット、グルーブ、ランド形成部上の反射膜６０２で反射され戻り光となる。
【００９１】
アドレスサーボエリア６０７に形成された位相ピット、グルーブ、ランドの有無によって、光の回折による反射光量の大幅な増減が発生する。
【００９２】
反射光量の変化が信号としてとらえられて、フォーカスエラー信号、トラキングエラー信号、アドレス信号が生成され、光学ヘッドの位置決め制御及びホログラム記録情報の記録位置制御が行われる。
【００９３】
波長選択反射膜６０４は、アドレスサーボ情報を得るための赤色レーザ光は透過し、記録、再生を寄与する青色レーザ光は反射する。なお、ホログラム記録層６０５のホログラム材料は、赤色の光には感光しないようになっている。
【００９４】
そのため、赤色レーザ光がホログラム記録層６０５を通過したり、反射膜６０２で乱反射したりしたとしても、ホログラム記録層６０５は影響を受けない。
【００９５】
ホログラム記録層６０５は、情報光と参照光の干渉によって生じる干渉縞の光強度分布によって、屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化するホログラム材料によって形成される。
【００９６】
情報光および参照光より生成された干渉縞は、光学特性の変化として保持されることになる。
【００９７】
ギャップ層６０３は、反射膜６０２を保護するとともに、ホログラム記録層６０５と反射膜６０２間にギャップを設けることで、ホログラム記録層６０５内の干渉領域を所定の大きさに保つ役割を持つ。
【００９８】
次に、本発明のホログラム記録再生装置において、記録再生に用いられる２次元デジタル符号パターンについて説明する。
【００９９】
図３は、本発明で用いられる２次元デジタル符号パターン１００の一例を示す模式図である。
【０１００】
２次元デジタル符号パターン１００は、「１」および「０」のデジタル情報を画素データとする２次元画像情報として記録再生される。
【０１０１】
また、２次元デジタル符号パターン１００は、図３に示すように、水平方向に１２画素、垂直方向に１２画素の合計１４４画素からなる。
【０１０２】
また、図３に記載の画素を表す正方形において、斜線で塗りつぶられた画素は「０」を示す画素データ、塗りつぶし無しの画素は「１」を示す画素データに相当する。
【０１０３】
１情報シンボル１０１は、記録情報の最小構成単位を示し、図３に示すように、画素１〜４の４個の画素からなる。そして、１情報シンボル１０１は、画素１〜４における「１」または「０」の画素データの組み合わせで、記録情報の状態を示す。
【０１０４】
本実施例では、画素１〜４のいずれか一つが「１」の画素データ、すなわちオン画素で、残りが「０」の画素データ、すなわちオフ画素の２次元記録符号方式を用いる。
【０１０５】
１情報シンボル１０１で記録再生できる状態数は、４個の画素から１個の画素をとる組み合わせなので、４つとなる。
【０１０６】
１情報シンボル１０１において、例えば、図３に示すように、画素１に「１」の画素データ、画素２〜4に「０」の画素データが割り当てられているとする。この場合、記録時には、画素１に相当する画素で反射された光は、ホログラフィックメモリ２１６の方向へ反射される。
【０１０７】
画素２〜４に相当する画素で反射された光は、ホログラフィックメモリ２１６の方向へ反射されない。
【０１０８】
上記のようにして変調された情報光２０６は、参照光２０５とホログラム記録層６０５で干渉する。そして、そのときに形成される干渉パターンが、ホログラム記録層６０５に記録される。
【０１０９】
なお、再生時には、情報を記録した位置に参照光２０５のみを照射することにより、再生光が、２次元空間の光の強弱として生成され、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９の受光部に結像する。
【０１１０】
ＣＭＯＳエリアセンサ２１９では、各受光部で、受光した光強度に比例したアナログ信号が生成される。アナログ信号は２値処理されて、デジタル信号に変換される。
【０１１１】
そして、デジタル信号がデコード処理されて、ホログラフィックメモリ２１６に記録された情報が再現される。
【０１１２】
なお、上述した２次元デジタル符号パターン１００、および１情報シンボル１０１の画素数は、一例であり、それぞれ１４４個および４個に限定されるものではない。また、１情報シンボル１０１のオン画素とオフ画素の比率についても同様に限定されるものではない。
【０１１３】
次に、本実施例における再生光からの記録情報のデコード処理方式に関して、図４を参照して説明する。
【０１１４】
図４は、本実施例の画素データ読み出し回路の一例を示す回路図である。
【０１１５】
まず、１情報シンボル１０１を受光したＣＭＯＳエリアセンサ２１９の受光部に関するデコード処理について説明する。
【０１１６】
ホトダイオード４６〜４９は、２次元に配置されており、１情報シンボル１０１の再生光をその平面位置に対応させて受光する。すると、それぞれの位置の光強度に応じて、光電荷が発生する。
【０１１７】
１情報シンボル１０１の画素１〜４の画素データは、それぞれホトダイオード４６〜４９で光電変換される。
【０１１８】
発生した光電荷は、フローティングディフュージョンアンプ３０〜３３で信号電圧に変換される。続いて、垂直シフトレジスタ１１からのセレクト信号７２がアクティブ状態になったとき、出力スイッチ７５〜７８が同時にオンする。
【０１１９】
すると、フローティングディフュージョンアンプ３０〜３３から出力されるアナログ信号が、コンパレータ６２〜６５に入力される。
【０１２０】
このようにして、１情報シンボル１０１を構成する画素が、グループ化され、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９から情報シンボル単位で同時並列に読み出される。
【０１２１】
コンパレータ６２〜６５は、フローティングディフュージョンアンプ３０〜３３からそれぞれ入力されたアナログ信号を、「１」または「０」の２値デジタル信号に変換する。
【０１２２】
２値処理の方法には、アナログ信号を所定のしきい値で比較して、２値デジタル信号に変換する方法がある。
【０１２３】
また、情報シンボル単位で「１」を示す画素データの数が同じになるような符号化が行われている場合には、それを利用して、信号レベルの大きい順に「１」を割り当てて変換する方法がある。
【０１２４】
上記のような方法を用いて２値デジタル信号に変換された１情報シンボル１０１は、デコーダ６６に入力される。すると、デコーダ６６は、２値デジタル信号からエンコード前の記録情報を復号化し、データバス７４に出力する。
【０１２５】
以上が、１情報シンボル１０１に相当する再生光を受光した受光部におけるデコード処理である。
【０１２６】
次に、複数の情報シンボルを同時並列にデコードする方式を、１情報シンボル１０１に対する平面位置が左隣、真下、斜め左下に相当する情報シンボルのデコード処理を例にとり、図４を参照して説明する。
【０１２７】
まず、１情報シンボル１０１に対して平面位置が左隣に相当する１情報シンボル１０２（不図示）が、１情報シンボル１０１のデコード処理と同時並列に行われる。
【０１２８】
ホトダイオード４６〜４９、およびホトダイオード５０〜５２が、１情報シンボル１０１および１０２の再生光を、その平面位置に対応させてそれぞれ受光する。このとき、それぞれの位置の光電荷の強度に応じて、光電荷が発生する。
【０１２９】
発生した光電荷は、フローティングディフュージョンアンプ３０〜３７でそれぞれ信号電圧に変換される。続いて、垂直シフトレジスタ１１からのセレクト信号７２がアクティブになったとき、出力スイッチ７５〜８２が同時にオンする。
【０１３０】
すると、フローティングディフュージョンアンプ３０〜３７から出力される信号は、コンパレータ６２〜６５、および６６〜７０にそれぞれ対応させて入力される。
【０１３１】
このようにして、１情報シンボル１０１および１０２を構成する画素が、それぞれグループ化され、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９から情報シンボル単位で同時並列に読み出される。
【０１３２】
コンパレータ６２〜６５は、上述したように、フローティングディフュージョンアンプ３０〜３３からそれぞれ入力された信号をデジタル信号に変換する。
【０１３３】
コンパレータ６７〜６９も同様にして、フローティングディフュージョンアンプ３４〜３７からそれぞれ入力された信号をデジタル信号に変換する。なお、これらのデジタル処理は、上述した方法で行われるものとする。
【０１３４】
２値デジタル信号に量子化された１情報シンボル１０１および１０２は、デコーダ６６および７１においてそれぞれ復号化されてデータバス７４に出力される。
【０１３５】
なお、デコーダ６６および７１の出力の順番は予め定められており、デコーダ制御部（不図示）が、その出力の順番に基づいて復号された１情報シンボル１０１および１０２を出力させる。
【０１３６】
続いて、１情報シンボル１０１に対して、平面位置が真下に相当する１情報シンボル１０３（不図示）、および斜め左下に相当する１情報シンボル１０４（不図示）のデコード処理が同時並列に行われる。
【０１３７】
ホトダイオード５４〜５７、およびホトダイオード５８〜６１が、１情報シンボル１０３、および１０４の再生光を、その平面位置に対応させてそれぞれ受光する。このとき、それぞれの位置の光強度に応じて、光電荷が発生する。
【０１３８】
発生した光電荷は、フローティングディフュージョンアンプ３８〜４５でそれぞれ信号電圧に変換される。
【０１３９】
続いて、垂直シフトレジスタ１１からのセレクト信号７３がアクティブになったとき、出力スイッチ８３〜９０が同時にオンする。
【０１４０】
フローティングディフュージョンアンプ３８〜４５から出力される信号は、コンパレータ６２〜６５、および６７〜７０にそれぞれ対応させて入力される。
【０１４１】
このようにして、１情報シンボル１０３および１０４の画素データが、それぞれグループ化され、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９から情報シンボル単位で同時並列に読み出される。
【０１４２】
コンパレータ６２〜６５は、フローティングディフュージョンアンプ３０〜３３から信号が入力されたときと同様にして、フローティングディフュージョンアンプ３８〜４１からの信号をデジタル信号に変換する。
【０１４３】
また、コンパレータ６７〜７０も同様にして、フローティングディフュージョンアンプ４２から４５からの信号を２値デジタル信号に変換する。なお、これのデジタル処理も、上述した方法で行われるものとする。
【０１４４】
２値デジタル信号に変換された１情報シンボル１０３および１０４は、デコーダ６６および７１にそれぞれ入力されて復号される。そして、デコーダ制御部が予め定められた順番に基づいて各デコーダからデータバス７４へ出力させる。
【０１４５】
本実施例では、ホログラフィックメモリに記録された２次元デジタル符号パターンを再生するための再生光が２次元エリアセンサで受光されるが、このとき、２次元デジタル符号パターンに含まれ、１情報シンボルに対応する複数の画素データは同時に生成される。
【０１４６】
上記の複数の画素データは、ブロック読み出し手段によって２次元エリアセンサから同時並列に読み出されてデコード手段へ入力されてデコード処理が行われるので、デコード処理に要する時間が短縮される。
【０１４７】
また、連続する１情報シンボルに対応する複数の画素データが１情報シンボル毎に複数のデコーダで一斉に復号されるため、記録情報をより一層速く再生することが可能となる。
【０１４８】
また、画素データを格納するためのフレームメモリが不要となるため、デコーダとＣＭＯＳエリアセンサとを同一チップ上に集積して、装置を小型化することも可能となる。
【実施例２】
【０１４９】
本実施例は、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９において、再生光を受光する平面位置にずれが生じた場合に行われるデコード処理方式に関するものである。
【０１５０】
なお、この平面位置のずれは、ホログラム記録再生装置を構成する機械部品、光学部品の収差、記録媒体装着時の位置ずれなどによって発生する。
【０１５１】
図５は、２次元デジタル符号パターンに含まれるキャリブレーションマーク１１０の一例を示す模式図である。
【０１５２】
キャリブレーションマーク１１０は、図５に示すように、９個の情報シンボルで構成されている。すなわち、３６個の画素で、一つのキャリブレーションマークが構成されている。
【０１５３】
また、キャリブレーションマーク１１０は、中央部の４画素には「０」の画素データが記録されている。残りの周辺領域の３２画素には「１」の画素データが記録されている。本実施例では、中央部の４画素をシンクマーク１１１とする。
【０１５４】
また、シンクマーク１１１の平面位置に対してデータ領域の相対位置が予め定められている。
【０１５５】
このようにして、キャリブレーションマーク１１０では、データ領域を特定するためのシンクマーク１１１と、１情報シンボルのデータパターンがシンクマーク１１１と異なるように予め設定された複数の周辺領域とが特定の位置関係にある。
【０１５６】
図６は、本実施例の画素データ読み出し回路の一例を示す回路図である。
【０１５７】
位置ずれ検出回路３００は、複数の画素データを読み取ることで、キャリブレーションマーク１１０およびシンクマーク１１１の位置を確認し、シンクマーク１１１の位置をデータ領域の開始点として認識する。
【０１５８】
また、位置ずれ検出回路３００は、シンクマーク１１１の再生光を検出したホトダイオードの出力、および、同一のデータ領域の再生光を検出したホトダイオードの出力が同じデコーダに入力するように垂直レジスタ３０１およびセレクタ３０６を制御する。
【０１５９】
垂直シフトレジスタ３０１は、位置ずれ検出回路３００からの制御信号３６１が入力されると、再生光を検出したホトダイオードのラインの組み合わせを決定する。
【０１６０】
そして、垂直シフトレジスタ３０１は、同じ情報シンボルに属する画素データが同時並列に読み出されるようにするための選択信号を出力する。
【０１６１】
領域５００、５０１、および５０２は、それぞれに含まれる画素データが２次元デジタル符号パターンを構成する１つの情報シンボルとして受光されているデータ領域を示す。
【０１６２】
コンパレータ３０７〜３１８は、フローティングディフュージョンアンプ４１１〜４２２からそれぞれ出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【０１６３】
セレクタ３０６は、コンパレータ３０７〜３１８からデジタル信号が入力されると、位置ずれ検出回路３００からの制御信号３６２に基づいて、同じ情報シンボルを構成するデジタル信号を選択して、グループ化する。
【０１６４】
デコーダ３０２〜３０４は、セレクタ３０６でグループ化された再生デジタル信号をデータバス３０５へ出力する。
【０１６５】
本実施例では、まず、位置ずれ検出回路３００がキャリブレーションマーク１１０の領域を検索してシンクマーク１１１の平面位置を確認する。そして、シンクマーク１１１に対して相対位置が定められているデータ領域を特定する。
【０１６６】
なお、位置ずれ検出回路３００は、位置ずれを考慮して、キャリブレーションマーク１１０のエリア（本実施例の場合、３６画素）よりも大きい領域を読み出す。
【０１６７】
続いて、位置ずれ検出回路３００は、１情報シンボルに対応する複数の画素データが同じデコーダに入力されるように垂直シフトレジスタ３０１に制御信号３６１、セレクタ３０６に制御信号３６２をそれぞれ出力する。
【０１６８】
垂直シフトレジスタ３０１は、制御信号３６１が入力されると、選択信号３５２と３５１とをアクティブにし、出力スイッチ４２３〜４３３をオンさせる。
【０１６９】
すると、ホトダイオード４００〜４１０で発生した光電荷は、フローティングディフュージョンアンプ４１１〜４２２に入力されアナログ信号として出力される。
【０１７０】
フローティングディフュージョンアンプ４１１〜４２２から出力されるアナログ信号は、同時並列に読み出されてからコンパレータ３０７〜３１８にそれぞれ入力されると、デジタル信号に変換される。
【０１７１】
セレクタ３０６は、コンパレータ３０７〜３１８からデジタル信号が入力されると、制御信号３６２に基づいて、同じ情報シンボルに対応するデジタル信号をグループ化して再生デジタル信号を生成し、デコーダ３０２〜３０４にそれぞれ出力する。
【０１７２】
デコーダ３０２は、領域５０１の画素が２値化処理され、セレクタ３０６でグループ化された再生デジタル信号をデコード処理する。そして、復号化された記録情報を、データバス３０５に出力する。
【０１７３】
デコーダ３０３は、領域５００の画素が２値化処理され、セレクタ３０６でグループ化された再生デジタル信号をデコード処理する。そして、復号化された記録情報を、データバス３０５に出力する。
【０１７４】
デコーダ３０４は、領域５０２の画素が２値化処理され、セレクタ３０６でグループ化された再生デジタル信号をデコード処理する。そして、復号化された記録情報を、データバス３０５に出力する。
【０１７５】
なお、実施例１の場合と同様にして、復号後の出力の順番は予め定められており、デコーダ制御部（不図示）が、その出力の順番に基づいてデコーダ３０２〜３０４の出力を制御する。
【０１７６】
図７は、再生光が、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９において平面位置が垂直方向に上に１画素、水平方向に左に１画素ずれて受光された場合を示す模式図である。
【０１７７】
本来なら図６に示す領域５００および５０２で受光される２次元デジタル符号パターンが含まれた再生光は、空間的位置ずれが生じたため、図７に示すように、領域５１０、５１１のホトダイオードに受光されている。
【０１７８】
再生光が図７に示すように受光された場合、まず、位置ずれ検出回路３００において、シンクマーク１１１の平面位置に基づいて、垂直方向に上に１画素、水平方向に左に１画素のずれ量が検出される。
【０１７９】
そして、位置ずれ検出回路３００は、同一のデータ領域の再生光を検出したホトダイオードの出力が同じデコーダに入力するように垂直シフトレジスタ３０１に制御信号３６１、セレクタ３０６に制御信号３６２をそれぞれ出力する。
【０１８０】
垂直レジスタ３０１は、位置ずれ検出回路３００から制御信号３６１が入力されると、領域５１０、５１１に含まれる画素データを同時並列に読み出すため、選択信号３５２と３５３とをアクティブにする。
【０１８１】
選択信号３５２と３５３とがアクティブ状態になると、出力スイッチ４２３、４２４、４２７、４２８、４３０、４３１、および４７０〜４７５がオン状態になる。
【０１８２】
すると、ホトダイオード４００、４０１、４０４、４０５、４０７、４０９、および４５０〜４５５の光電荷は、フローティングディフュージョンアンプ４１１、４１２、４１５、４１７、４１９、４２０、４６０〜４６５に入力されアナログ信号に変換される。
【０１８３】
各フローティングディフュージョンアンプから出力されたアナログ信号は、同時並列に読み出され、コンパレータ３０７〜３１８にそれぞれ入力され、デジタル信号に変換される。
【０１８４】
セレクタ３０６は、コンパレータ３０７〜３１８からデジタル信号が入力されると、制御信号３６２に基づいて、同じ情報シンボルに対応するデジタル信号をグループ化して再生デジタル信号を生成し、デコーダ３０２〜３０４にそれぞれ出力する。
【０１８５】
デコーダ３０３は、領域５１０の画素が２値化処理され、セレクタ３０６でグループ化された再生デジタル信号をデコード処理する。そして、復号化された記録情報を、データバス３０５に出力する。
【０１８６】
デコーダ３０４は、領域５１１の画素が２値化処理され、セレクタ３０６でグループ化された再生デジタル信号をデコード処理する。そして、復号化された記録情報を、データバス３０５に出力する。
【０１８７】
本実施例では、シンクマーク１１１を備えるキャリブレーションマーク１１０が含まれている２次元デジタル符号パターンを再生する際に、位置ずれ検出回路３００がキャリブレーションマーク１１０を検出して前記シンクマーク１１１の位置を確認する。
【０１８８】
続いて、位置ずれ検出回路３００は、垂直シフトレジスタ３０１およびセレクタ３０６を制御して、シンクマーク１１１の位置に基づいて特定された１情報シンボルに対応する複数の画素データをデコーダへ出力させる。
【０１８９】
このようにして、複数の画素データはフレームメモリを介することなくデコーダに入力される。そのため、デコード処理に要する時間が短縮される。
【０１９０】
本実施例によれば、再生光を受光する平面位置がずれた場合でも、デコード処理に要する時間が短縮されるため、ホログラフィックメモリに記録された情報の再生を高速に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を説明するための説明図である。
【図２】ホログラフィックメモリ２１６の構成を説明するための説明図である。
【図３】ホログラム記録再生に用いられる２次元デジタル符号パターン１００の一例を示す模式図である。
【図４】実施例１の画素データ読み出し回路の一例を示す回路図である。
【図５】データ領域を特定するためのキャリブレーションマーク１１０の一例を示す模式図である。
【図６】実施例２の画素データ読み出し回路の一例を示す回路図である。
【図７】再生光が、ＣＭＯＳエリアセンサ２１９において平面位置がずれて受光された場合を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１９２】
１００  ２次元デジタル符号パターン
１０１  情報シンボル
１１０  キャリブレーションマーク
１１１  シンクマーク
１１、３０１  垂直シフトレジスタ
３００  位置ずれ検出回路
３０６  セレクタ
３０２、３０３、３０４  デコーダ
３５１、３５２、３５３  選択信号
３６１、３６２  制御信号
【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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