(57)【要約】【課題】光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れる光メモリ装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の光メモリ装置１は、信号光ビームを記録信号光に変調する空間光変調器８と、ホログラフィックメモリ１０に再生参照光が入射されて生成される再生信号光を受光する受光素子１５と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子１５の縦方向及び／又は横方向の各々の画素数が、空間光変調器８の縦方向及び／又は横方向の画素数のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数）に形成された構成を備える。【選択図】　図１
2004139691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、前記記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、前記受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、前記空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｎ倍以上（但し、ｎは２以上の整数）に形成されていることを特徴とする光メモリ装置。
【請求項２】
記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、前記記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、前記受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、前記空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｍ倍（但し、ｍは２〜８の整数）に形成されていることを特徴とする光メモリ装置。
【請求項３】
記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、前記記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、前記受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、前記空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２ｘ倍（但し、ｘは３以上の整数）に形成されていることを特徴とする光メモリ装置。
【請求項４】
前記空間光変調器によって生成される前記記録画像が、位置を示す位置情報画像を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の光メモリ装置。
【請求項５】
前記再生信号光の光軸のｚ方向，ｘ方向，ｙ方向の各々と平行方向及び光軸を中心とする回転方向に、前記受光素子を移動可能に保持する検出位置調整手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１に記載の光メモリ装置。
【請求項６】
前記受光素子の隣接する複数の画素からなる画素ブロック内の各画素における前記位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、前記平均受光レベルを所定の閾値と比較して前記画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、前記検出値に基づいて前記検出位置調整手段を駆動する制御部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の光メモリ装置。
【請求項７】
前記ホログラフィックメモリが、交換可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の内いずれか１に記載の光メモリ装置。
【請求項８】
記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、前記記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、前記受光素子の画素数が前記空間光変調器の画素数より多いことを特徴とする光メモリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィックメモリを利用する光メモリ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ装置の記録媒体として、主にフレキシブルディスク、ハードディスク（磁気ディスク）等が使用されてきた。近年、これらの記録媒体に加え、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯＤ（Ｍａｇｎｅｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）等の各種記録媒体が使用されるようになり、その他の記録媒体の研究開発も盛んに行われている。また、ハードディスクの低価格化により、メモリコストの低減に拍車がかかり、現在ではメモリコストは記憶容量１メガバイト当たり約１０〜２０円といわれているが、さらに低価格化が促進され、次世代のＤＶＤでは１メガバイト当たり数円程度になると予測されている。
【０００３】
さらに近年、ＤＶＤに続く次世代メモリ素子として有望視されている体積型のホログラフィックメモリは、今後のＣＰＵの高速化、データ容量の大容量化、アクセス速度の高速化等、諸特性の向上により、１メガバイト当たり５〜１０銭程度の低価格化も実現可能とされている。
【０００４】
以下に、ホログラフィックメモリを用いた光メモリ装置の概要を、図面を参照しながら説明する。図７はホログラフィックメモリを用いた光メモリ装置の構成を示す模式図である。
【０００５】
図７において、５０は従来の光メモリ装置、５１はホログラフィックメモリ（後述する）に記録すべきデジタルデータを平面上に明暗のドットパターン画像、例えば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ替えて単位ページ系列データを生成するエンコーダ、５２は単位ページに対応する例えば縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位を有する透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）パネル等の空間光変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、５３はフーリエ変換レンズ、５４はＦｅ等が添加されたニオブ酸リチウム単結晶等で形成された体積型のホログラフィックメモリ、５５はフーリエ変換レンズ、５６はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ等のセンサで構成され、空間光変調器５２の画素数と同等の画素を備え、入射光の明暗を電気信号の強弱に変換し入射光の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号を生成する２次元光検出器である受光素子、５７は受光素子５６で生成されたアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し対応する“１”及び“０”のデータを再生するデコーダである。
【０００６】
以上のように構成された光メモリ装置について、以下その動作を説明する。
【０００７】
記録時においては、空間光変調器５２は、照射された光ビームをエンコーダ５１からの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオフ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち記録信号光をフーリエ変換レンズ５３へ導く。より詳しくは、空間光変調器５２は電気信号である単位ページ系列データの論理値“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値“０”に応答してシグナルビームを遮断することにより、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電気−光学変換が達成され、単位ページ系列の記録信号光としての変調されたシグナルビームが生成される。
【０００８】
空間光変調器５２で生成された記録信号光は、フーリエ変換レンズ５３を介してホログラフィックメモリ５４に入射する。ホログラフィックメモリ５４には、記録信号光の他に、記録信号光のビームの光軸に直交する所定の基準線から入射角度βをもって記録参照光が入射する。記録信号光と記録参照光とは、ホログラフィックメモリ５４内で干渉し、この干渉縞がホログラフィックメモリ５４内に屈折率格子すなわちホログラムとして記憶されることにより、データの記録が行われる。また、入射角βを変えて記録参照光を入射させて複数の２次元平面データを角度多重記録することにより、３次元データ記録が可能となる。
【０００９】
次に、記録されたデータをホログラフィックメモリ５４から再生する場合には、信号光ビーム及び参照光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射角βで再生参照光のみをホログラフィックメモリ５４に入射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させない。これにより、ホログラフィックメモリ５４内に記録されている干渉縞からの回折光がフーリエ変換レンズ５５を通して２次元光検出器である受光素子５６へ導かれる。受光素子５６は、入射光（再生信号光）の明暗を電気信号の強弱に変換して入射光（再生信号光）の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ５７へ出力する。デコーダ５７は、このアナログ電気信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再生する。
【００１０】
以上のようにホログラフィックメモリを備えた光メモリ装置においては、２次元の平面データ系列で記録を行うので、記録参照光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うことができる。即ち、記録参照光の入射角βを変化させることにより記録単位である２次元平面をホログラフィックメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次元記録が可能となる。なお、これらの事項は、（特許文献１）に開示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２８４６７１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
【００１３】
（１）ホログラフィックメモリが交換可能に形成されている場合、一の光メモリ装置によって情報が記録されたホログラフィックメモリを他の光メモリ装置に装着して情報を再生する際には、ホログラフィックメモリに入射された記録参照光と同じ位置、同じ角度で再生参照光を照射する必要があり、さらにホログラフィックメモリから出力される再生信号光（再生画像）に対して、記録時と等価な光学経路になるような位置にフーリエ変換レンズや受光素子を３次元的に精密に合わせる必要がある。装置間で生じる誤差を小さくするためである。このため、製造ばらつきが小さく精度が高く、さらに安定した温度特性を有するとともに経時変化の小さな信頼性の高い特殊な部品を使用しなければならず、製造コストが著しく高価になるという課題を有していた。
【００１４】
（２）また、装置間で生じる誤差を補正するために、精密な調整機構を要し、さらにその調整機構を用いて何度も繰り返し調整して高精度化を実現していたので、応答性が著しく遅いという課題を有していた。
【００１５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れる光メモリ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、前記記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、前記受光素子の画素数が前記空間光変調器の画素数より多く形成された構成を有している。
【００１７】
この構成により、光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れる光メモリ装置を実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｎ倍以上（但し、ｎは２以上の整数）に形成された構成を有している。
【００１９】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００２０】
（１）受光素子に再生された再生信号光と空間光変調器で生成された記録信号光との光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。
【００２１】
（２）再生時の光学経路を所定の範囲内で記録時と等価にすればよいので、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく、製造コストを低下させることができるとともに部品選択性の自由度が高く汎用性に優れ、さらに信頼性を高めることができる。
【００２２】
（３）再生時の光学経路を調整して所定の範囲内で記録時と等価にすることができるので、振動が加わる車載用や携帯用等の振動環境下の機器においても使用することができ応用性を高めることができる。
【００２３】
ここで、受光素子の縦方向及び／又は横方向の各々の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の整数倍でない場合は、処理が複雑になり処理時間を要し応答性が低下する傾向がみられるため好ましくない。
【００２４】
ホログラフィックメモリとしては、ＬｉＮｂＯ３，ＢａＴｉＯ３，ＢａＳｒＴｉＯ３等の強誘電性酸化物、シレナイト化合物等の立方晶に属する酸化物、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の化合物半導体、アゾベンゼン，ジアリールエテン等の有機化合物等で形成されたものが用いられる。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｍ倍（但し、ｍは２〜８の整数）に形成された構成を有している。
【００２６】
この構成により、請求項１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００２７】
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｍ倍（但し、ｍは２〜８の整数）に形成されているので、画素数を増やしたことによるデータの増加量が比較的少なく処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる。
【００２８】
ここで、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の１倍の場合は、精密な調整機構を要するとともにその調整機構を用いて何度も繰り返し調整して高精度化を実現するため応答性が著しく低下するという傾向がみられ、画素数が９倍より大きくなるにつれ分解能の高い受光素子を要し受光素子の製造コストが高価になるとともに取り扱うデータ量が増え応答性が低下する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。また、整数倍以外の場合は、処理が複雑になり処理時間を要し応答性が低下する傾向がみられるため好ましくない。
【００２９】
本発明の請求項３に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２ｘ倍（但し、ｘは３以上の整数）に形成された構成を有している。
【００３０】
この構成により、請求項１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３１】
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２ｘ倍（但し、ｘは３以上の整数）に形成されているので、ロジックを組み易くすることができるとともに処理が容易になるため、処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる。
【００３２】
ここで、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向／横方向の画素数の２ｘ倍（ｘは３以上の整数）以外の整数倍の場合は、分解能の高い受光素子を要し受光素子の製造コストが高価になるとともに取り扱うデータ量が増え応答性が低下するため好ましくない。また、整数倍以外の場合は、処理が複雑になり処理時間を要し応答性が低下する傾向がみられるため好ましくない。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の光メモリ装置であって、空間光変調器によって生成される記録画像が、位置を示す位置情報画像を備えた構成を有している。
【００３４】
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３５】
（１）空間光変調器によって生成される記録画像が位置情報画像を有しているので、受光素子が受光した位置情報画像の再生画像の位置合わせを行うことによって、記録時と等価な光学経路になるような位置にホログラフィックメモリと受光素子等との位置関係を調整することができ、記録再生精度を高めることができる。
【００３６】
ここで、位置情報画像としては、記録画像の中央部や隅部の複数の所定箇所に十文字状，垂直線状，水平線状，略方形状，鉤状，略円形状等に形成されたトンボ画像（目印）が用いられる。
【００３７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内いずれか１に記載の光メモリ装置であって、再生信号光の光軸のｚ方向，ｘ方向，ｙ方向の各々と平行方向及び光軸を中心とする回転方向に、受光素子を移動可能に保持する検出位置調整手段を備えた構成を有している。
【００３８】
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３９】
（１）検出位置調整手段を有しているので、装置間の製造誤差が大きな場合やホログラフィックメモリへの記録の多重度が大きな場合であっても、記録再生精度を向上させることができるとともに記録密度を向上させることができ、さらに記録時と再生時の光学的ずれが原因となるエラーレートを小さくすることができ信頼性を高めることができる。
【００４０】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光メモリ装置であって、受光素子の隣接する複数の画素からなる画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、検出値に基づいて検出位置調整手段を駆動する制御部を備えた構成を有している。
【００４１】
この構成により、請求項５で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００４２】
（１）制御部を備えているので、受光素子の位置を所定の範囲内で調整すればよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。また、平均受光レベルを算出するので、光学的なずれが原因となるデータの誤差を相殺してキャンセルすることができ再生精度を高めることができる。
【００４３】
（２）電気−光変換における画素の特性バラツキや参照光の光強度バラツキ等による影響も軽減することができ再生精度を高めることができる。
【００４４】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の内いずれか１に記載の光メモリ装置であって、ホログラフィックメモリが、交換可能に形成されている構成を有している。
【００４５】
この構成により、請求項１乃至６の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００４６】
（１）ホログラフィックメモリが交換可能に形成されているので、コンピュータ装置等のフロッピー（Ｒ）ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等のような携帯自在な記録媒体を用いることができ応用性に優れる。
【００４７】
本発明の請求項８に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の画素数が空間光変調器の画素数より多く形成された構成を有している。
【００４８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００４９】
（１）光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れる。
【００５０】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光メモリ装置の構成を示す模式図である。
【００５２】
図１において、１は光メモリ装置、２はＮｄ：ＹＡＧレーザー等のレーザー、３はレーザー２から発射されたレーザービームが入射されて第２高調波を発生するＳＨＧ（２ｎｄ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）である。ＳＨＧ３はレーザービームが通過したときに一定の効率で波長が１／２に変換された短波長コヒーレント光（光ビーム）を発生する。４はＳＨＧ３で発生したレーザービームの１／２波長の短波長コヒーレント光（光ビーム）だけを通過させる波長選択フィルタ、５は光ビームを直進する信号光ビームと偏向する記録参照光ビームとの２つに分け各々を信号光ビーム光路及び記録参照光ビーム光路に導くビームスプリッタ、６はコントローラ（図示しない）で制御され信号光ビーム光路を開閉するシャッタ、７は信号光ビームを所定径の平行光に拡大するビームエキスパンダ、８は透過型のＬＣＤ等で形成された空間光変調器である。空間光変調器８はエンコーダ（図示しない）から供給されるディジタル記録データ（記録すべき情報）に基づいて、ビームエキスパンダ７からの信号光ビームを変調し記録信号光に変換する。ここで、本実施の形態においては、空間光変調器８は縦４８０×横６４０ピクセルの複数の画素を有している。
【００５３】
９は空間光変調器８で変調されて生成された記録信号光をフーリエ変換し後述するホログラフィックメモリに集光するフーリエ変換レンズ、１０はフーリエ変換レンズ９で記録信号光がフーリエ変換され集光されたフーリエ変換像が結像される体積型のホログラフィックメモリである。ここで、本実施の形態においては、ホログラフィックメモリ１０は円柱体形状のニオブ酸リチウム単結晶等のフォトリフラクティブ材料の単結晶体を備え、その光学結晶軸とホログラフィックメモリ１０の回転対称軸とが平行になるように形成されている。また、ホログラフィックメモリ１０の回転対称軸が、フーリエ変換像が結像されるフーリエ面と平行になるような位置に配置されている。
【００５４】
１１，１２は記録参照光ビーム光路に配設され記録参照光を反射させてホログラフィックメモリ１０へ入射させるミラーである。ミラー１１，１２によってホログラフィックメモリ１０へ入射した記録参照光は、ホログラフィックメモリ１０の内部でフーリエ変換レンズ９からの記録信号光と交差して干渉し３次元の干渉縞を生成する。ここで、本実施の形態においては、記録参照光と記録信号光がフーリエ面上ではなく、フーリエ面の手前又は奥で干渉するようにミラー１２、フーリエ変換レンズ９等の光学系が配置されている。また、信号光ビーム光路及び参照光ビーム光路は、ホログラフィックメモリ１０の回転対称軸と垂直となる法線を有する平面内に配置されている。
【００５５】
１３はホログラフィックメモリ１０の端部に配設されホログラフィックメモリの光学結晶軸方向（図１に示す矢印Ａ方向）に所定ピッチで移動させる軸方向移動手段、１３ａはホログラフィックメモリ１０の光学結晶軸を中心とする回転方向（図１に示す矢印Ｂ方向）に所定ピッチで回転させる回転テーブル等の回転方向移動手段である。軸方向移動手段１３、回転方向移動手段１３ａはコントローラ（図示しない）により制御されるステッピングモータやピエゾアクチュエータ等の駆動部（図示しない）によりホログラフィックメモリ１０を軸方向及び回転方向に移動できるようになっている。
【００５６】
１４は再生時にホログラフィックメモリ１０に記録されている干渉縞から得られた回折光（再生信号光）をフーリエ変換するフーリエ変換レンズ、１５はＣＣＤやＣＭＯＳ等で構成され空間光変調器８の縦方向及び／又は横方向の画素数の各々２倍以上の画素数を有し、入射された再生信号光の明暗を電気信号の強弱に変換し再生信号光の輝度（受光レベル）に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ（図示しない）に出力する受光素子、１６はフーリエ変換レンズ１４及び受光素子１５を再生信号ビーム光路の光軸のｚ方向（図１に示す矢印Ｃの方向）に移動させホログラフィックメモリ１０との距離を調整するとともに、受光素子１５の受光面を再生信号光ビーム光路の光軸のｚ方向並びにメリジオナル平面（ｙｚ平面）及びサジタル平面（ｘｚ平面）にそれぞれ含まれる当該光路の光軸に垂直な２つのｘ及びｙ方向に平行移動させ、さらに当該光路の光軸周り及び２つのｘ及びｙ方向の周りにそれぞれ回転移動させることができる検出位置調整手段である。検出位置調整手段１６は、受光素子１５が検出した位置情報画像に対応する信号に応じてステッピングモータやピエゾアクチュエータ等の駆動部（図示しない）を用いて受光素子１５等の位置調整を行っている。１７は受光素子１５の隣接する複数の画素からなる画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、検出値に基づいて検出位置調整手段１６を駆動する制御部である。
【００５７】
以上のように構成された実施の形態１における光メモリ装置について、記録時の動作を以下説明する。
【００５８】
レーザー２から出射されたレーザービームはＳＨＧ３を通過するときに波長が１／２に波長変換され、波長選択フィルタ４をレーザービームの１／２波長の光ビームのみが通過する。波長選択フィルタ４を通過した光ビームは、ビームスプリッタ５によって直進する信号光ビームと偏向する記録参照光ビームの２つに分けられ、各々が信号光ビーム光路と記録参照光ビーム光路に導かれる。ビームスプリッタ１８を通過した信号光ビームは、シャッタ６により光路を通過する時間を制御され、ビームエキスパンダ７により所定径の平行光に拡大される。空間光変調器８では、エンコーダ（図示しない）から供給されるディジタル記録データ（記録すべき情報）に応じて、ビームエキスパンダ７からの信号光ビームを記録信号光（空間光変調器８の各画素の透過／非透過に応じて形成される、例えば市松模様のような２次元格子パターンの記録ページデータ）に変換する。空間光変調器８で変調された記録信号光は、フーリエ変換レンズ９によりフーリエ変換されホログラフィックメモリ１０に集光されてホログラフィックメモリ１０内にフーリエ変換像として結像される。
【００５９】
一方、参照光ビーム光路では、記録参照光がミラー１１，１２により反射されてホログラフィックメモリ１０へ入射される。ホログラフィックメモリ１０内ではフーリエ変換レンズ９からの記録信号光と記録参照光が交差して干渉し３次元の干渉縞が生成される。以上のように、データを記録するときには記録信号光と記録参照光を同時にホログラフィックメモリ１０内の所定部位に照射し干渉縞を屈折率が変化した屈折率格子として記録する。干渉縞の形成時間はシャッタ６で制御される。
【００６０】
また、軸方向移動手段１３を用いてホログラフィックメモリ１０をホログラフィックメモリ１０の光学結晶軸方向（矢印Ａの方向）に移動させることにより、記録参照光と記録信号光とにより生成される干渉縞のホログラフィックメモリ１０内の記録位置が矢印Ａの方向にシフトし、空間多重記録が実現される。また、回転方向移動手段１３ａを用いてホログラフィックメモリ１０をホログラフィックメモリ１０の光学結晶軸を中心とする回転方向（矢印Ｂの方向）に回転させることにより、干渉縞の記録面が回転し角度多重記録及び空間多重記録が実現される。
【００６１】
次に、空間光変調器で生成される記録画像に形成された位置情報画像について図面を用いて説明する。
【００６２】
図２は空間光変調器が生成した記録画像に形成された位置情報画像を示す模式図であり、図３は図２の要部拡大図であり、図４は受光素子が受光した位置情報画像の要部拡大図である。
【００６３】
図２，図３において、２０は実施の形態１における光メモリ装置１の空間光変調器８が生成した記録画像、２１〜２３は記録画像２０の左側の上部，中央部，下部の各々に十文字状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像、２４は記録画像２０の幅方向の中央に連続した垂直線状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像、２５〜２７は記録画像２０の幅方向の中央の上部，中央部，下部の各々にトンボ画像２４と重なる水平線状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像、２８〜３０は記録画像２０の右側の上部，中央部，下部の各々に十文字状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像である。トンボ画像２４，２６は、幅が空間光変調器８の１画素分で形成されており（図３参照）、他のトンボ画像２１〜３０も同様に空間光変調器８の１画素分の幅で形成されている。なお、記録画像２０の外周に記載されたＸ１〜５、Ｙ１〜５は空間光変調器８の画素の座標を示している。
【００６４】
図４において、４０は空間光変調器８で生成した位置情報画像を含む記録画像の情報が記録されたホログラフィックメモリ１０に再生参照光を入射して受光素子１５に再生した再生画像、４１は受光素子１５に再生されたトンボ画像２４の再生画像、４２は受光素子１５に再生されたトンボ画像２６の再生画像である。なお、再生画像４０の外周に記載されたＸ１〜１０、Ｙ１〜１０は受光素子１５の画素の座標を示している。
【００６５】
ここで、本実施の形態においては、受光素子１５の縦方向及び横方向の画素数が空間光変調器８の画素数の２倍に形成されているので、受光素子１５においては、トンボ画像２４，２６の再生画像４１，４２の幅は受光素子１５の２画素分で形成されている。
【００６６】
図４に示すように、受光素子１５の画素のＸ座標の５列及び６列（以下、中心列という）、Ｙ座標の５行及び６行（以下、中心行という）にトンボ画像２４，２６の再生画像４１，４２が位置するときを、記録画像と再生画像とが完全に一致した位置ずれが生じていない状態とする。
【００６７】
以上のように構成された実施の形態１における光メモリ装置を用いた位置合わせ方法について、以下図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図５は受光素子において位置ずれを生じている位置情報画像を示す要部模式図であり、図６（ａ）は図５の状態から位置ずれを少し修正した状態を示す要部模式図であり、図６（ｂ），図６（ｃ）は画素ブロックを示す図６（ａ）の要部拡大図である。なお、図５，図６に示す位置情報画像はトンボ画像２４，２６の再生画像４１，４２を示している。
【００６９】
図５に示すように、トンボ画像２４の再生画像４１は受光素子１５の画素のＸ座標の５列及び６列（中心列）から左方向にずれており、トンボ画像２６の再生画像４２は受光素子１５の画素のＹ座標の５行及び６行（中心行）から上方向にずれているとする。このような場合には、検出位置調整手段１６は、再生画像４１と再生画像４２の交点が中心列と中心行の交点と一致するように受光素子１５をｘ・ｙ方向に平行移動させる。次いで、検出位置調整手段１６は、再生画像４２が中心行に、かつ、再生画像４１が中心列にくるようにし、さらに、トンボ画像２２の再生画像（図示しない）及びトンボ画像２９の再生画像（図示しない）の各々の水平線が中心行に、かつ、トンボ画像２４の再生画像４１が中心列にくるように、受光素子１５をＲｘｙ方向に回転させる。なお、トンボ画像２１〜３０の再生画像の水平線と垂直線の幅が所定の画素数（例えば、４画素）以上の幅になっている場合や、四隅に形成されたトンボ画像２１，２３，２８，３０の再生画像について、トンボ画像２１，２３，２８，３０の十文字状の再生画像の交点が各々の中心にないようなスケール変化が生じている場合は、線幅が所定の画素数以内の幅になり、かつ、トンボ画像２１，２３，２８，３０の再生画像の交点が各々の中心にくるように、検出位置調整手段１６は受光素子１５の位置をＣ方向に調整する。
【００７０】
以上のようにして、検出位置調整手段１６は受光素子１５の位置を調整し、再生画像４１がＸ座標の５・６列目（中心列）から所定画素離れた範囲内に入り、かつ、再生画像４２がＹ座標の５・６行目（中心行）から所定画素離れた範囲内に入るように位置ずれの修正を行う。本実施の形態においては、図６（ａ）に示すように、再生画像４２がＹ座標の５・６行目（中心行）と一致し、再生画像４１がＸ座標の５・６列目（中心列）から各々２列（２画素分）離れた３列と８列の間に入るようになるまで、受光素子１５の位置が修正された例を示している。図６（ａ）においては、Ｘ座標の３列目における再生信号光の受光レベルは０％、Ｘ座標の４列目及び６列目における再生信号光の受光レベルは８０％、Ｘ座標の５列目における再生信号光の受光レベルは１００％であるとする（暗度が増すにつれ受光レベルが大きくなり、明度が増すにつれ受光レベルが小さくなるとする）。なお、本実施の形態において、所定画素を２画素分としたのは、トンボ画像２１〜３０の幅が空間光変調器８の１画素分で形成されており、受光素子１５の縦方向及び横方向の画素が空間光変調器８の画素の２倍の２画素分で形成されおり、空間光変調器８の１画素が受光素子１５の４画素（縦２画素，横２画素）に相当するからである。
【００７１】
次に、再生画像４１，４２と中心列又は中心行との間にずれが生じているか否かを判定するために制御部１７が行うずれ量の数値化（２値化）について、図６（ｂ），図６（ｃ）を参照しながら説明する。
【００７２】
図中、４３は受光素子のＸ座標９・１０行、Ｙ座標３・４列の交わる４画素の画素ブロック、４４は受光素子のＸ座標９・１０行、Ｙ座標３・４列の交わる４画素の画素ブロックである。１つの画素ブロック４３，４４の大きさは空間光変調器の１画素と同じ大きさに形成され、各画素ブロックは空間光変調器の各画素と対応する位置に形成されている。
【００７３】
図６（ｂ）では、上述のように、座標（Ｘ，Ｙ）＝（３，９）、（３，１０）で示す画素における受光レベルは０％、座標（Ｘ，Ｙ）＝（４，９）、（４，１０）で示す画素における受光レベルは８０％であるから、制御部１７は、これらの隣接する４画素からなる画素ブロック４３の各画素の受光レベルの総和を画素数で除して平均受光レベルを算出する（平均受光レベル＝１６０÷４＝４０％）。閾値を５０％として、平均受光レベルが閾値より大きな場合を検出値“１”（暗）、小さな場合を検出値“０”（明）として２値化処理を行うものとすると、図６（ｂ）の場合は、４０％（平均受光レベル）＜５０％（閾値）となり、制御部１７は２値化処理を行い検出値“０”（Ｘ座標の３列及び４列にトンボ画像の再生画像が位置しない）と判定する。
【００７４】
図６（ｃ）では、上述のように、座標（５，９）、（５，１０）で示す画素における受光レベルは１００％、座標（６，９）、（６，１０）で示す画素における受光レベルは８０％であるから、これらの４画素からからなる画素ブロック４４の平均受光レベルは９０％である。閾値５０％の場合、９０％（平均受光レベル）＞５０％（閾値）となり、制御部１７は２値化処理を行い、検出値“１”（Ｘ座標の５列及び６列（中心列）にトンボ画像の再生画像が位置する）と判定する。
【００７５】
再生画像４２がＹ座標の５・６行目（中心行）と一致し、Ｘ座標の５列及び６列（中心列）においても検出値“１”と制御部１７が判定したので、制御部１７は検出位置調整手段１６を駆動するのを止め、記録された情報の再生が開始される。
【００７６】
なお、制御部１７が、Ｘ座標の５列及び６列（中心列）及びＹ座標の５・６行目（中心行）において検出値“１”と判定できないときは、制御部１７は検出値“１”と判定できるようになるまで、検出位置調整手段１６を駆動して繰り返し受光素子１５の位置を調整して上述の２値化処理を行う。
【００７７】
以上のように実施の形態１における光メモリ装置は構成されているので、以下のような作用が得られる。
【００７８】
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２倍以上に形成されているので、受光素子に再生された再生信号光と空間光変調器で生成された記録信号光との光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。
【００７９】
（２）空間光変調器によって生成される記録画像が位置情報画像を有しているので、受光素子が受光した位置情報画像の再生画像の位置合わせを行うことによって、記録時と等価な光学経路になるような位置にホログラフィックメモリと受光素子等との位置関係を調整することができ、記録再生精度を高めることができる。
【００８０】
（３）検出位置調整手段を有しているので、装置間の製造誤差が大きな場合やホログラフィックメモリへの記録の多重度が大きな場合であっても、記録再生精度を向上させることができるとともに記録密度を向上させることができる。また、記録時と再生時の光学的ずれが原因となるエラーレートを小さくすることができ信頼性を高めることができる。
【００８１】
（４）受光素子の隣接する複数の画素からなる画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、検出値に基づいて検出位置調整手段を駆動する制御部を備えているので、受光素子の位置を所定の範囲内で調整すればよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。また、平均受光レベルを算出するので、光学的なずれが原因となるデータの誤差を相殺してキャンセルすることができ再生精度を高めることができる。さらに、電気−光変換における画素の特性バラツキや参照光の光強度バラツキ等による影響も軽減することができ再生精度を高めることができる。
【００８２】
（５）再生時の光学経路を調整して所定の範囲内で記録時と等価にすることができるので、振動が加わる車載用や携帯用等の振動環境下の機器においても使用することができ応用性を高めることができる。
【００８３】
（６）記録参照光と記録信号光とをホログラフィックメモリ中に存在するフーリエ面の手前もしくは奥で干渉させるように光学系が配設されているので、記録画像の非線形歪みを生じ難くし記録再生精度を高めることができる。フーリエ面では記録信号光の強度が最大であるので、この高い光強度を有するフーリエ面上の記録信号光の０次光と記録参照光が干渉し合うとフォトリフラクティブ効果が飽和し、記録画像の非線形歪みが生じやすくなる傾向があるからである。
【００８４】
（７）隣接する複数画素からなる画素ブロックが空間光変調器の画素と同じ大きさに形成され、各画素の受光レベルから得られた平均受光レベルと閾値とを比較して２値化処理を行うので、受光素子の位置合わせの許容範囲を広げ位置合わせに要する時間を短縮させることができ、応答性を高めることができる。また、記録時と再生時の光学的ずれが原因となるデータ誤りを少なくすることができる。
【００８５】
（８）９箇所形成された位置情報画像を完全に画素レベルで合致させるためにはホログラフィックメモリの位置（Ａ・Ｂ方向）、フーリエ変換レンズ１４の焦点距離バラツキ（Ｃ方向）、受光素子１５の位置（ｘ・ｙ方向及び光軸を中心としたＲｘｙ回転方向）等の制御に多大な時間を要するが、中心部や隅部等に形成された位置情報画像の位置を所定の範囲内で調整すればよいので、位置調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。
【００８６】
なお、実施の形態１においては、位置情報画像であるトンボ画像２１〜３０の再生画像の受光レベルについて、黒（暗）を“１”、白（明）を“０”としたものについて説明したが、黒（暗）を“０”、白（明）を“１”とすることもできる。
【００８７】
また、ホログラフィックメモリ１０を回転させて角度多重された場合の回転方向（Ｂ方向）について、画像のトラッキング調整を常時可能にするために、中心に１本の連続した垂直線状のトンボ画像２４を形成した場合について説明したが、連続していない断続的な垂直線状のトンボ画像を形成することもできる。また、連続した水平線状のトンボ画像を形成することもできる。
【００８８】
また、画素ブロックの２値化処理についてトンボ画像を用いて説明したが、トンボ画像以外の再生画像についても同様に、画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、記録画像の再生を行う。
【００８９】
また、２値化処理を行う際の閾値を一律５０％にした場合について説明したが、閾値を複数設定し、画素単位で閾値を選択できるようにすることもできる。これにより、より高精度に補正を行うことができるという作用が得られる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光メモリ装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００９１】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）受光素子に再生された再生信号光と空間光変調器で生成された記録信号光との光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９２】
（２）再生時の光学経路を所定の範囲内で記録時と等価にすればよいので、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく、製造コストを低下させることができるとともに部品選択性の自由度が高く汎用性に優れ、さらに信頼性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９３】
（３）再生時の光学経路を調整して所定の範囲内で記録時と等価にすることができるので、振動が加わる車載用や携帯用等の振動環境下の機器においても使用することができる応用性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【００９４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｍ倍（但し、ｍは２〜８の整数）に形成されているので、画素数を増やしたことによるデータの増加量が比較的少なく処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２ｘ倍（但し、ｘは３以上の整数）に形成されているので、ロジックを組み易くすることができるとともに処理が容易になるため、処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）空間光変調器によって生成される記録画像が位置情報画像を有しているので、受光素子が受光した位置情報画像の再生画像の位置合わせを行うことによって、記録時と等価な光学経路になるような位置にホログラフィックメモリと受光素子等との位置関係を調整することができ、記録再生精度を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１の効果に加え、
（１）検出位置調整手段を有しているので、装置間の製造誤差が大きな場合やホログラフィックメモリへの記録の多重度が大きな場合であっても、記録再生精度を向上させることができるとともに記録密度を向上させることができ、さらに記録時と再生時の光学的ずれが原因となるエラーレートを小さくすることができ信頼性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【００９８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５の効果に加え、
（１）制御部を備えているので、受光素子の位置を所定の範囲内で調整すればよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。また、平均受光レベルを算出するので、光学的なずれが原因となるデータの誤差を相殺してキャンセルすることができ再生精度を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９９】
（２）電気−光変換における画素の特性バラツキや参照光の光強度バラツキ等による影響も軽減することができ再生精度を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【０１００】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の内いずれか１の効果に加え、
（１）ホログラフィックメモリが交換可能に形成されているので、コンピュータ装置等のフロッピー（Ｒ）ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等のような携帯自在な記録媒体を用いることができ応用性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【０１０１】
請求項８に記載の発明によれば、
（１）光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光メモリ装置の構成を示す模式図
【図２】空間光変調器が生成した記録画像に形成された位置情報画像を示す模式図
【図３】図２の要部拡大図
【図４】受光素子が受光した位置情報画像の要部拡大図
【図５】受光素子において位置ずれを生じている位置情報画像を示す要部模式図
【図６】（ａ）図５の状態から位置ずれを少し修正した状態を示す要部模式図
（ｂ）画素ブロックを示す図６（ａ）の要部拡大図
（ｃ）画素ブロックを示す図６（ａ）の要部拡大図
【図７】ホログラフィックメモリを用いた光メモリ装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
１　光メモリ装置
２　レーザー
３　ＳＨＧ
４　波長選択フィルタ
５　ビームスプリッタ
６　シャッタ
７　ビームエキスパンダ
８　空間光変調器
９　フーリエ変換レンズ
１０　ホログラフィックメモリ
１１，１２　ミラー
１３　軸方向移動手段
１３ａ　回転方向移動手段
１４　フーリエ変換レンズ
１５　受光素子
１６　検出位置調整手段
１７　制御部
２０　記録画像
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０　トンボ画像
４０，４１，４２　再生画像
４３，４４　画素ブロック
５０　光メモリ装置
５１　エンコーダ
５２　空間光変調器
５３　フーリエ変換レンズ
５４　ホログラフィックメモリ
５５　フーリエ変換レンズ
５６　受光素子
５７　デコーダ
【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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