(57)【要約】 【課題】記録データの多重化を増大させても、再生時のデータの位置決めを記録容量を低下させることなく高精度で行うこと。【解決手段】マーカ用データページ４４を表示した空間光変調器３により空間光変調された光ビームと参照光との干渉により生じる干渉縞を、ホログラム記録メディア６上の記録スポット５２に記録し、同様にして記録用のデータページ４０に対応する干渉縞を記録スポット５０に記録する。その際マーカ用データページ４４の多重度は再生時にマーカ４６の認識を精度良く行える値にしておけば、データページ４０の多重度を上げても精度の良い位置決め情報が得られるため、データページ４０に含まれるデータの位置決めを精度良く行え、品質の良い再生データを得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録装置であって、
再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む記録データだけを専用の記録スポットに記録する記録手段を具備する、
ことを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記記録手段は、前記記録データを前記記録スポットに多重化して記録することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記位置決め情報のみを含む記録データの多重度は、前記位置決め情報を含まない記録データの記録多重度よりも少ないことを特徴とする請求項２記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記位置決め情報のみを含む記録データのデータページは予め決められた所定枚数であることを特徴とする請求項２記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記位置決め情報のみを含む記録データに、前記位置決め情報を用いて再生データの位置決めを行う前記ホログラム記録媒体上の他の記録スポットを特定する関連情報を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
前記位置決め情報を用いて再生データの位置決めを行う前記ホログラム記録媒体上の他の記録スポットを特定する関連情報のみを含む記録データを前記ホログラム記録媒体上の専用の記録スポットに記録することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項７】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームと第２の光ビームとの干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録装置であって、
データ再生時に用いる位置決め情報専用の第１の記録データと前記位置決め情報を含まない第２の記録データを前記ホログラム記録媒体上の同一の記録スポットに多重記録する記録手段を具備する、
ことを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項８】
前記第１の記録データのデータページは予め決められた所定枚数であることを特徴とする請求項７記載のホログラム記録装置。
【請求項９】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体上の第１の記録スポットから読み出したデータから位置決め情報を取得する取得手段と、
前記ホログラム記録媒体上の第２の記録スポット以降から読み出したデータの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するデータ処理手段と、
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１０】
前記第１の記録スポットにデータが多重化されて記録されている場合、前記取得手段は多重記録されているデータを全て読み出し、得られた複数枚の画像データの加算平均画像を生成し、これを用いることにより前記位置決め情報を取得することを特徴とする請求項９記載のホログラム再生装置。
【請求項１１】
前記光ビームに角度補償をして前記ホログラム記録媒体上の記録スポットに照射した場合、前記取得された位置決め情報に前記角度補償による前記光ビームの角度の変化量に対応する補正を施すことを特徴とする請求項９記載のホログラム再生装置。
【請求項１２】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体上の記録スポットから読み出されるデータの中の少なくとも１ページ以上の特定のデータページから位置決め情報を取得する取得手段と、
前記特定のデータページを除いた残りのデータページより得られるビットパターンの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するデータ処理手段と、
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１３】
前記記録スポットに特定のデータが多重化されて記録されている場合、前記取得手段は多重記録されている特定データを全て読み出し、得られた複数枚の特定データの加算平均を取ることにより前記位置決め情報を取得することを特徴とする請求項１２記載のホログラム再生装置
【請求項１４】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録方法であって、
再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む記録データだけを専用の記録スポットに記録するステップを具備する、
ことを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項１５】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームと第２の光ビームとの干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録方法であって、
データ再生時に用いる位置決め情報専用の第１の記録データと前記位置決め情報を含まない第２の記録データを前記ホログラム記録媒体上の同一の記録スポットに多重記録するステップを具備する、
ことを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項１６】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生方法であって、
前記ホログラム記録媒体上の第１の記録スポットから読み出したデータから位置決め情報を取得するステップと、
前記ホログラム記録媒体上の第２の記録スポット以降から読み出したデータの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するステップと、
を具備することを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項１７】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生方法であって、
前記ホログラム記録媒体上の記録スポットから読み出されるデータの中の少なくとも１ページ以上の特定のデータページから位置決め情報を取得するステップと、
前記特定のデータページを除いた残りのデータページより得られるビットパターンの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するステップと、
を具備することを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項１８】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞を記録するホログラム記録媒体であって、
データ再生時に用いる位置決め情報のみを含む記録データだけを記録した専用の記録スポットを有する、
ことを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項１９】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞を記録するホログラム記録媒体であって、
データ再生時に用いる位置決め情報のみを含む第１の記録データと前記位置決め情報を含まない第２の記録データとを共に記録した記録スポットを有する、
ことを特徴とするホログラム記録媒体。
【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、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に係り、特に記録メディアからデータを再生する際のデータの位置決め情報の記録再生に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージの候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化へ向けて、急速に開発が進められており、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行なうホログラム記録再生システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
このホログラムストレージの記録再生システムでは、干渉性を持つレーザー光を、信号光と参照光に分岐し、信号光は空間光変調器（ＳＬＭ）により記録データに応じて強度変調される。変調された信号光はホログラム記録メディア（ホログラム記録媒体）に集光されるが、その時、参照光もホログラム記録メディアに照射されるため、この信号光と参照光が干渉し、その結果形成される干渉縞が記録メディアに微細な疎密パターンとして記録される。
【０００４】
ホログラム記録メディアに記録されたデータを再生するには、参照光と同一の照明光をホログラム記録メディアに参照光と同一角度で入射させることにより、ホログラム記録メディアに記録されている干渉縞に対応する回折光としてデータが再生され、この回折光がＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子に集光されてビットパターンとして撮像素子に取り込まれる。撮像素子により得られた受光信号は解析されてデータとして再生される。
【０００５】
ところで、ホログラフィックメモリの記憶容量は、光ディスクの記憶容量が面記録密度で決められるに対して体積記録密度で決められる。データをホログラフィックに記録する場合、ホログラム記録メディアには記録マークが直接記録されるのではなく、信号光と参照光の干渉縞が記録されるため、ひとつのホログラムスポット（データページ）に１Ｍバイトのデータを割り当てるということも可能となる。ホログラム記録メディアの体積を利用し、このデータページの多重記録を繰り返していくと数１００Ｇバイトを上回る大容量を実現できることになる。代表的な多重方式としては、角度多重、シフト多重、波長多重、位相変調多重などがある。
【０００６】
上記のようなホログラムストレージの記録再生においては、２次元ビットパターンと同一のページ内に位置決め用のマーカが記録されている。図１０は従来の記録データページの一例を示した図である。データページ２６には、データを表す２次元のビットパターン２８の他、データページ２６の外周部には、再生時にビットパターン２８の位置決めを行うためのマーカ２４が存在する。
【０００７】
ところで、空間光変調器を構成するある位置の画素から射出された光ビームに相当する回析光（再生参照光のホログラフィックメモリからの反射光）が当該位置の画素からの光ビームを受光すべきとして予め設定された撮像素子上の受光画素に正しく入射しなくなる場合がある。このような場合、元の入力信号が正確に再生されるように、撮像素子から得られる再生ビットパターンの位置決め用のマーカ２４がデータページ２６に挿入されている。
【０００８】
したがって、撮像素子により撮像された画像からこれらマーカ２４を検出し、これらマーカ２４より得られる位置決め情報に基づいてビットパターン２８の位置を決定してからビットパターン２８の読み出しが行われる。
【０００９】
マーカ２４の認識率を上げることでビットパターン２８の位置決め精度が向上されるが、このマーカ２４の認識率を上げるためには、その大きさをある程度大きくとらなければならない。さらに、この図１０の例では４隅に１つずつのマーカ２４を配置しているが、例えば、画像の歪みが大きい場合には、画像全体に亙って、さらにいくつかのマーカを配置する必要がある。
【００１０】
図１１に示すような記録したい画像データ４００を符号化して生成した符号化画像（データページ２６）の記録は、シフト多重方式の場合、例えば、図１１に示すように、各データページ２６を、順次、空間光変調器３０に表示させて信号光を空間光変調し、変調した信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録メディア３４のホログラム記録スポット（以降、記録スポットと称する）３２に記録する。この際、ホログラム記録メディア３４を微小ピッチで移動させ（図１１では、ディスク状のメディアを想定しているため、メディアを矢印方向に回転させる）、記録スポット３２に複数枚のデータページ２６を重ね書きしてシフト多重記録する。
【非特許文献１】IBM J.RES DEVELOP VOL 44 NO.3 MAY 2000 「Holographic data storage」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のようなホログラムストレージのデータページ２６では４隅に１個ずつマーカ２４を配置しているが、例えば、画像の歪みが大きい場合には、画像全体に亙って、さらにいくつかのマーカを配置する必要がある。しかし、マーカが増えると、ビットパターン２８を割り当てる領域が少なくなるため、１ページ当たりの記録容量が低下する。また、ホログラム記録の多重化を行うと、一般的に、多重数を増やすにしたがってホログラム再生画像のＳ／Ｎが低下する傾向があり、マーカ２４の認識に悪影響を及ぼすことも考えられる。特にマーカ２４が配置されているようなデータページ２６の周辺部では、光学的な理由から画像のコントラストも低下する傾向があり、Ｓ／Ｎの低下と重なって、マーカ２４の認識を精度良く行うことが困難となって、結果的にビットエラーレートの低下に繋がっている。
【００１２】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、記録データの多重化を増大させても、再生時のデータの位置決めを記録容量を低下させることなく高精度で行うことができるホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するため、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録装置であって、再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む記録データだけを専用の記録スポットに記録する記録手段を具備することを特徴とする。
【００１４】
このように本発明のホログラム記録装置では、再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む記録データを専用の記録スポットに記録するため、再生時、前記位置決め情報の認識精度を良好とする最適な値に前記記録データの多重度を設定することができ、前記位置決め情報を含まない記録データの多重度に拘りなく、常に、位置決め情報を高精度で認識して、精度の高い位置決め情報を得ることができる。
【００１５】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームと第２の光ビームとの干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録装置であって、データ再生時に用いる位置決め情報専用の第１の記録データと前記位置決め情報を含まない第２の記録データを前記ホログラム記録媒体上の同一の記録スポットに多重記録する記録手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
このように本発明のホログラム記録装置では、位置決め情報専用の第１の記録データを前記位置決め情報を含まない第２の記録データと共に記録するため、第１の記録データのデータページに記載する位置決め情報画像の数や記載位置及その形状を、再生時の位置決め情報画像の認識に有利になるように設定する自由度を増大させることができ、これにより、記録時の多重度を上げても、再生時の位置決め情報の認識を良好に行うことができる。
【００１７】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生装置であって、前記ホログラム記録媒体上の第１の記録スポットから読み出したデータから位置決め情報を取得する取得手段と、前記ホログラム記録媒体上の第２の記録スポットから読み出したデータの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するデータ処理手段とを具備することを特徴とする。
【００１８】
このように本発明のホログラム再生装置では、ホログラム記録における記録ドライブが同一であれば、別の記録スポットに記録されているホログラム再生像間で位置がずれないことが原理上保証されており、したがって、第１、第２の記録スポットに記録されているデータに光学系の収差などにより位置ずれが生じた場合、両者の位置ずれは同様に起こるため、前記ホログラム記録媒体上の第１の記録スポットから読み出した位置決め情報を用いて第２の記録スポットから読み出したデータの位置決めを行ってデータを再生することができる。第１の記録スポットから読み出した位置決め情報が高精度であれば、第２の記録スポットから読み出したデータの位置決めを高精度に行うことができ、エラーレートの少ない高品質の再生データを得ることができる。
【００１９】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生装置であって、前記ホログラム記録媒体上の記録スポットから読み出されるデータの中の少なくとも１ページ以上の特定のデータページから位置決め情報を取得する取得手段と、前記特定のデータページを除いた残りのデータページより得られるビットパターンの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するデータ処理手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
このように本発明のホログラム再生装置では、特定のデータページには位置決め情報のみが記載されておれば、前記ホログラム記録媒体上の記録スポットから特定のデータページを読み出して位置決め情報を認識する際に、他のデータの影響を受けずに認識できるため、その分位置決め情報の認識精度を向上させることができ、この位置決め情報を用いて前記特定のデータページを除いた残りのデータページより得られるビットパターンの位置決めを行うことにより、ビットパターンの位置決め精度を向上させて高品質の再生データを得ることができる。
【００２１】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録方法であって、再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む記録データだけを専用の記録スポットに記録するステップを具備することを特徴とする。
【００２２】
このように本発明のホログラム記録方法では、再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む第１の記録データを専用の記録スポットに記録するため、再生時のデータの位置決め用の位置決め情報の認識精度を良好とする最適な条件（多重度等）で第１の記録データを記録することができる。したがって、再生時、前記位置決め情報を含まない記録データデータの多重度に拘りなく、常に、位置決め情報を高精度で認識することができる。
【００２３】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームと第２の光ビームとの干渉により生じる干渉縞をホログラム記録媒体上の記録スポットに記録するホログラム記録方法であって、データ再生時に用いる位置決め情報専用の第１の記録データと前記位置決め情報を含まない第２の記録データを前記ホログラム記録媒体上の同一の記録スポットに多重記録するステップを具備することを特徴とする。
【００２４】
このように本発明のホログラム記録方法では、位置決め情報専用の第１の記録データを前記位置決め情報を含まない第２の記録データと共に記録するため、第１の記録データのデータページに記載する位置決め情報画像の数や記載位置及その形状を、再生時の位置決め情報画像の認識に有利になるように設定する自由度を増大させることができ、これにより、記録時の多重度を上げても、再生時の位置決め情報の認識を良好に行うことができる。
【００２５】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生方法であって、前記ホログラム記録媒体上の第１の記録スポットから読み出したデータから位置決め情報を取得するステップと、前記ホログラム記録媒体上の第２の記録スポットから読み出したデータの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するステップとを具備することを特徴とする。
【００２６】
このように本発明のホログラム再生方法では、ホログラム記録における記録ドライブが同一であれば、別の記録スポットに記録されているホログラム記録データ間で平面方向に位置がずれないことが原理上保証されており、したがって、第１、第２の記録スポット以降の記録データに何等かの原因で位置ずれが生じた場合は同様に起こるため、前記ホログラム記録媒体上の第１の記録スポットから読み出した位置決め情報を用いて、第２の記録スポットから読み出したデータの位置決めを行ってデータを再生することができる。第１の記録スポットから読み出した位置決め情報が高精度であれば、第２の記録スポット以降から読み出したデータの位置決めを高精度に行うことができ、エラーレートの少ない高品質の再生データを得ることができる。
【００２７】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体上の記録スポットに光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生方法であって、前記ホログラム記録媒体上の記録スポットから読み出されるデータの中の少なくとも１ページ以上の特定のデータページから位置決め情報を取得するステップと、前記特定のデータページを除いた残りのデータページより得られるビットパターンの位置決めを前記取得された位置決め情報により行って再生データを生成するステップとを具備することを特徴とする。
【００２８】
このように本発明のホログラム再生方法では、特定のデータページには位置決め情報のみが記載されておれば、前記ホログラム記録媒体上の記録スポットから特定のデータページを読み出して位置決め情報を認識する際に、他のデータの影響を受けずに認識できるため、その分位置決め情報の認識精度を向上させることができ、この位置決め情報を用いて前記特定のデータページを除いた残りのデータページより得られるビットパターンデータの位置決めを行うことにより、ビットパターンの位置決め精度を向上させて、高品質の再生データを得ることができる。
【００２９】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞を記録するホログラム記録媒体であって、データ再生時に用いる位置決め情報のみを含む記録データだけを記録した専用の記録スポットを有することを特徴とする。
【００３０】
このように本発明のホログラム記録媒体では、再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む記録データを、再生時、前記位置決め情報の認識精度を良好とする最適な条件で専用の記録スポットに記録することができるため、専用の記録スポットから再生された位置決め情報を高精度で認識することができる。この位置決め情報を用いて他の記録スポットから読み出したデータの位置決めを行えば、その位置決めを高精度で行うことができ、エラーレートの少ない高品質の再生データを得ることができる。
【００３１】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞を記録するホログラム記録媒体であって、データ再生時に用いる位置決め情報のみを含む第１の記録データと前記位置決め情報を含まない第２の記録データとを共に記録した記録スポットを有することを特徴とする。
【００３２】
このように本発明のホログラム記録媒体では、位置決め情報専用の第１の記録データを前記位置決め情報を含まない第２の記録データと共に記録するため、第１の記録データのデータページに記載する位置決め情報画像の数や記載位置及その形状を、再生時の位置決め情報画像の認識に有利になるように設定する自由度を増大させることができ、これにより、記録時の多重度を上げても、再生時の位置決め情報の認識を良好に行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、再生時のデータの位置決めに用いる位置決め情報のみを含む記録データをホログラム記録媒体上の専用の記録スポットに記録し且つ、同ホログラム記録媒体上の前記専用の記録スポットから読み出した位置決め情報を用いて、他の記録スポットから読み出したデータの位置決めを行うことにより、記録データの多重化を増大させても、再生時のデータの位置決めを記録容量を低下させることなく常に精度良く行うことができ、エラーレートの少ない高品質の再生データを得ることができる。
また、位置決め情報専用の第１の記録データを前記位置決め情報を含まない第２の記録データと共に記録するため、第１の記録データのデータページに記載する位置決め情報画像の数や記載位置及その形状を、再生時の位置決め情報画像の認識に有利になるように設定する自由度を増大させることができるため、記録データの多重化を増大させても、再生時のデータの位置決めを記録容量を低下させることなく常に精度良く行うことができ、エラーレートの少ない高品質の再生データを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
記録データの多重度を増大させても、再生時のデータの位置決めを記録容量を低下させることなく高精度で行うようにする目的を、位置決め情報のみを含むデータをホログラム記録媒体上の専用の記録スポットに記録し、再生時、この専用の記録スポットから読み出したデータから取得される位置決め情報を用いて、他の記録スポットから読み出したデータの位置決めを行なってデータを再生することにより実現した。
【実施例１】
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成図である。ホログラム記録再生装置は、レーザー光源１と、ビームスプリッター２と、空間光変調器３と、レンズ（フーリエレンズ）４と、レンズ５と、ホログラム記録メディア（ホログラム記録媒体）６と、エンコーダ７と、フレームバッファ８と、レンズ（逆フーリエレンズ）９と、イメージセンサ１０と、フレームグラバ１１と、フレームバッファ１２と、画像処理部１３、デコーダ１４を有している。
【００３６】
但し、特許請求の範囲のホログラム記録媒体はホログラム記録メディア６に相当し、記録手段はレーザー光源１、ビームスプリッター２、空間光変調器３、レンズ４、エンコーダ７、フレームバッファ８に相当し、取得手段はレンズ９、イメージセンサ１０、フレームグラバ１１、フレームバッファ１２、画像処理部１３に相当し、データ処理手段は画像処理部１３、デコーダ１４に相当する。
【００３７】
次に本実施の形態の動作について説明する。図１にて、画像などの記録データはエンコーダ７により、例えば２／４ブロック変調されてからデータページ毎にフレームバッファ８に一旦格納される。記録するタイミングに合わせてフレームバッファ８から読み出されたデータページは空間光変調器３に表示される。その後、レーザー光源１から出射された干渉性を持つレーザー光はビームスプリッター２に入射し、信号光（第１の光ビーム）１００と参照光（第２の光ビーム）２００に分岐される。信号光１００は信号光学系（図示せず）を介して空間光変調器３に入射され、信号光はデータページを表示した空間光変調器３で空間光変調（振幅変調）される。変調された信号光はレンズ４によりホログラム記録メディア６に集光される。
【００３８】
一方、参照光２００は参照光学系（図示せず）を介し、レンズ５によりホログラム記録メディア６を照射するため、ホログラム記録メディア６内において、この信号光１００と参照光２００が重ねあわされて、その結果形成される干渉縞がホログラム記録メディア６に微細な疎密パターンとして記録される。
【００３９】
ホログラム記録メディア６に記録されたデータを再生するには、参照光２００と同一の照明光をホログラム記録メディア６に入射させることにより、ホログラム記録メディア６に記録されている干渉縞に対応する回折光としてデータが再生され、この回折光がレンズ９によりＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサ１０に集光され、ここで受光される。イメージセンサ１０から出力されるデジタル映像信号（アナログでも可）はフレームグラバ１１によりフレームごとに画像フォーマット化され、フレームバッファ１２に画像フォーマット化されたデータページが格納される。その後、画像処理部１３はフレームバッファ１２から読み出したデータページの位置合わせを後述する位置決め情報を用いて行い、位置合わせが終了したデータページがデコーダ１４で復調され、元の画像データに復元されて出力される。
【００４０】
次にホログラム記録メディア６に記録されるデータページの記録方法について図２を参照して説明する。ホログラム記録再生装置によって記録される画像データ４００は符号化されて、記録用の符号化画像（記録用のデータページ４０）になる。この記録用のデータページ４０は図３（Ｂ）に示すように２次元のビットパターン４２だけで構成され、位置決め用のマーカを含んでいない。したがって、本実施の形態では位置決め用のマーカ４６は別のマーカ用データページ４４として作成され、図３（Ａ）に示すように例えば四隅にマーカ４６があるだけで、ビットパターンを含んでいない。
【００４１】
記録用のデータページ４０は例えばＮ枚あり、これらＮ枚のデータページが一枚ずつ空間光変調器３に表示され、この表示されたデータページにより信号光が空間変調された後、ホログラム記録メディア６のホログラム記録スポット（以降、記録スポットと称する）５０に集光される。その際、この信号光と別途照射される参照光との干渉縞が記録スポット５０に記録される。空間光変調器３に表示されるデータページが変わる度に、ホログラム記録メディア６が矢印方向に僅かに回転して、別の変調信号光の干渉縞が記録スポット５０に例えばシフト多重方式で記録される。なお、記録方式は、シフト多重方式に限定されるものではなく、例えば、角度多重方式、位相多重方式などであってもよい。
【００４２】
一方、マーカ用データページ４４も通常は複数枚（Ｍ枚）作成され、別のタイミングで、上記と同様に一枚ずつ空間光変調器３に表示され、同様の方法にて、ホログラム記録メディア６のマーカ用ホログラム記録スポット（以降、マーカ用記録スポットと称する）５２にシフト多重方式で記録される。なお、通常はＮ＞Ｍで、記録用のデータページ４０の多重度に比べてマーカ用データページ４４の多重度は少ないものとする。通常は、Ｍは数枚の一定数で、Ｎは１００から２００枚程度となる。また、マーカ用データページの記録方式についても、データページの記録と同様、シフト多重方式に限定されるものではない。角度多重方式や、位相多重方式など、一定の多重数でスポットをかえて記録するような方式においても、本発明は有効である。この場合、図４に示すような記録形態となる。ここで、図中＃１のマーカ用データページは＃１のマーカ用記録スポットに記録され、図中＃２，＃３，…，＃ｎの記録用データページは、後続の記録スポット＃２，＃３，…，＃ｎに記録される。再生時、マーカ用記録スポット＃１から読み出されたマーカにより検出される位置情報を用いることによって、記録ドライブが変わらない限り、記録スポット＃２，＃３，…，＃ｎから読み出されるビットパターンの位置合わせが可能である。
【００４３】
次に上記のように記録用のデータページ４０と位置決めマーカ用データページ４４を別々にホログラム記録メディア６に記録した場合のデータの再生方法について説明する。再生は、まず、ホログラム記録メディア６のマーカ用記録スポット５２に参照光２００と同一の照明光を照射し、得られた回折光をレンズ９を介してイメージセンサ１０により受光する。イメージセンサ１０により得られた映像信号はフレームグラバ１１により画像フォーマット化された後、フレームバッファ１２を介して画像処理部１３に入力される。画像処理部１３は画像フォーマット化されたデータページよりマーカ４６を認識し、このマーカ４６のイメージセンサ１０上の受光位置と本来受光されるべきイメージセンサ１０の受光画素との位置ずれをビットパターン４２の位置ずれ（位置決め情報）として検出して保持する。
【００４４】
尚、位置決めマーカ用データページ４４は数枚程度多重化して記録されているため、これらマーカ用データページ４４を全て読み出し、これらデータページ４４の画像列に対して加算平均などを取って生成された画像を用いて、マーカ４６を認識することにより、ホログラム記録メディア６の欠陥などによる一部のマーカ４６の欠損などを回避でき、マーカ４６の認識を精度良く且つ、確実に行うことができる。
【００４５】
次に、ホログラム記録メディア６の記録用の記録スポット５０に参照光２００と同一の照明光を照射し、得られた回折光をレンズ９を介してイメージセンサ１０により受光される。イメージセンサ１０により得られた受光信号はフレームグラバ１１により画像フォーマット化された後、フレームバッファ１２を介して画像処理部１３に入力される。画像処理部１３は、先に検出しておいたビットパターン４２の位置決め情報に基づいて、イメージセンサ１０から入力されるビットパターン４２の位置合わせを行って、元の記録用データページが正確に再生されるように是正し、元の記録用データページに正確に対応するように再構成されたデータページをデコーダ１４に出力する。
【００４６】
具体的には、空間光変調器３の変調領域内のｉ行ｊ列目の変調画素から出射された変調光がホログラム記録メディア６を介してイメージセンサ１０の受光領域内のＩ行Ｊ列目の受光画素で受光されるように設定されているのに、位置ずれが生じてＩ´行Ｊ´列目で受光した場合、上記した位置ずれ情報によりＩ´行Ｊ´列目を特定し、この受光画素からの受光信号をＩ行Ｊ列目の受光信号として以降取り扱うことにより、元の記録データに正確に対応した再生データページを得ることができる。位置合わせの様子を図５、および、その拡大図である図６に示す。これら図中（Ａ）に示すように、まずマーカが記録されたホログラム画像よりマーカを認識することにより、その位置が検出される。その位置情報を用いてこれら図中（Ｂ）に示すようなビットパターンが記録されているホログラム画像からビットパターンの位置合わせを行い、データビットの切出しを行う。
【００４７】
尚、位置決めマーカ用記録スポット５２と記録データ用の記録スポット５０がホログラム記録メディア６上で異なっていても、記録するドライブが同一であれば、別の記録スポットに記録されているホログラム再生像の投影面上（画像平面上）で位置がずれないことが原理上保証されている。したがって、記録スポット５０、５２の記録データに光学系の収差などにより位置ずれが生じた場合、この位置ずれは同様に起こり、記録スポット５２から再生したマーカ４６による位置ずれ情報を用いて、記録スポット５０から再生した画像データの位置ずれを確実に是正することができる。
【００４８】
ここで、マーカ用記録スポット５２に記録されたマーカ４６と記録スポット５０に記録された記録データの関連情報を記録時にホログラム記録メディア６に記憶しておき、再生時にこの関連情報を参照して、再生データの位置決めを行うためのマーカ４６を特定することができる。この際、位置決め情報を含むデータページと同一ページに関連情報を記載することにより、この関連情報を位置決めマーカ用記録スポット５２にホログラム記録するか或いは、関連情報のみを含むデータページを専用の記録スポットにホログラム記録する。
【００４９】
さらに関連情報を通常データのデータページに記載するか或いは、関連情報のみを含むデータページを記録データ用の記録スポット５０に記録しておくことも可能である。
【００５０】
但し、関連情報を通常のデータと同一の密度で多重記録すると、ノイズや位置決め精度などにより読み出せなくなる可能性があるので、この関連情報を記録するページのみ１ページ当りの記録容量を減らして、トレランスを大きくとって記録を行う方が好ましいため、通常は前２者のいずれかの方法で記録されるのが、一般的である。
【００５１】
さらに、マーカ４６を記録する記録スポット５２をこのマーカ４６を用いて再生データの位置決めを行う記録データを記録した記録スポット５０の先頭に位置させておき、再生時、マーカ４６を再生すると、それ以降再生されるデータは全てこのマーカ４６を用いて位置決めを行うように決めておき、その後、また、マーカ４６を再生すると、以降の再生データはこのマーカ４６を用いて位置決めを行うようすれば、上記のような関連情報を持つ必要はない。
【００５２】
尚、使用するドライブが決まっていて他のドライブを使用しないような場合は、上記関連情報を記録時に画像処理部１３に記憶しておき、再生時にこの関連情報を参照して、再生データの位置決めを行うためのマーカ４６を特定する方法を採ることもできる。
【００５３】
本実施の形態によれば、記録用のデータページ４０とマーカ用データページ４４の記録スポット５０、５２を別々の場所とすることにより、マーカ４６を記録するマーカ用記録スポット５２の記録多重度を少なくでき、その上、再生して得られる複数枚のマーカ用データページ４４の加算平均などを取ってマーカ４６の認識を行うことにより、マーカ４６を精度良く且つ確実に認識することができるため、このマーカ４６から精度のよい位置決め情報を取得することができる。
【００５４】
したがって、この精度の良い位置決め情報を用いることで、記録用のデータページ４０の多重度を増大させてもマーカ用記録スポット５２から読み出される記録用のデータページ４０の位置決めを正確に行うことができ、品質のよい再生データを得ることができる。しかも、記録スポット５０に記録する画像データの多重度は従来のように再生時のマーカ画像の認識を考慮しなくても済み、記録データ再生の限界のみにより決定できるため、従来よりもデータの記録多重度を上げて記録密度を増大させることができる。
【００５５】
また、記録用のデータページ４０を記録する際に例えばブロック変調をかけておけば、記録用のデータページ４０の記録時の多重度をかなり上げて、再生時の画像品質がかなり悪化しても、上記のように精度のよい位置決め情報があれば、再生時の画像ブロックの位置が分かるため、例えば２／４変調コードであれば、そのブロックの明るさが最大である部分の位置を判断することにより、画像データを正確にデコードすることができる。この変調方式には各種あるが、いずれにしても、精度のよい位置決め情報があれば、再生画像の品質が悪くても前記変調により精度の高い画像データをデコードすることができる。
【００５６】
また、マーカ用データページ４４があるため、データページ４４の任意の場所に適切な形態のマーカ４６を任意の数記載でき、マーカ専用のデータページのデザインや設計の自由度を向上させてことができ、再生時のマーカ認識率が最も高いデザインのマーカ専用のデータページを使用することができる。
【００５７】
尚、上記実施の形態では、データの記録の際には、マーカ４６とビットパターン４２は常に組み合わせて記録を行うこととし、再生時にはビットパターン４２と組み合わされて記録されたマーカ４６を用いて再生時のビットパターン４２の位置決めを行う。したがって、同一のホログラム記録メディア６に記録を行う場合でも記録ドライブを換えた場合はビットパターン４２の記録位置が変わる可能性があるため、新たなビットパターン４２の記録と合わせて、新たにマーカ４６の記録を行う必要がある。
【実施例２】
【００５８】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るホログラム再生方法を示した説明図である。但し、本例の構成は上記した第１の実施の形態と同様であるため、以下同一の構成を持つ各部については、その構成動作の説明を省略し、以下、その動作の特徴部分を説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態とほぼ同様であるが、ホログラム記録メディア６の材料に収縮がある場合のホログラム再生方法について説明するものである。
【００５９】
ホログラム記録メディア６の材料に収縮があるような場合、再生時の照明光３００の入射角度を記録時の参照光２００の入射角度に対して変える場合があり、これを角度補償と呼ぶ。収縮により再生時の材料厚みが記録時と異なり、その結果としてホログラム記録メディア６に記録されている干渉縞の状況が記録時と異なっている場合がある。このような場合、再生時に記録時の参照光２００の角度と同じ角度で照明光３００を当てた場合（角度補償無し）、照明光３００と干渉縞の間ではブラッグマッチングの条件からはずれてしまい、発生する回折光（再生光）５００の強度が弱くなる。このために、照明光３００の角度を変えて（角度補償有り）、回折光５００を発生させるようにする。
【００６０】
例えば図７において、記録時に参照光２００を角度θでホログラム記録メディア６に入射してホログラム記録した後、ホログラム記録メディア６が収縮したとする。このような場合は、再生時、照明光３００の入射角をθ´として角度補償を行うことにより、通常レベルの回折光５００を得るようにする。
【００６１】
この角度補償の角度は理論的に求めることもできるし、照明光３００の角度を変化させて実験的に求めることもできる。角度補償を行うと、回折光５００の角度も変わってしまうが、その変化量は角度補償の補償角度と一定の関係がある。すなわち、角度補償の補償角度はわかっており、そこから再生光角度が計算できる。図８に示すとおり、再生光角度からイメージセンサ１０上の位置ずれδh はδｈ＝ｆ・ｔａｎθで、計算できる。但し、ｆはレンズ９の焦点距離である。
【００６２】
このように角度補償があり、その補償角度が記録ページごとに異なる場合には、得られた画像上で位置決めマークの位置が移動してしまうことがわかるが、その移動量（相対的な位置のずれ）はあらかじめ計算できるので、この計算値を用いて前記位置決めマークの位置から得られる位置決め情報を補正すれば、イメージセンサ１０上で記録ページ間の位置ずれが存在しても、角度補償が無い場合と同様の手法が使え、マーカ用の専用の記録スポットから読み出される位置決め情報により通常の記録スポットから読み出したデータページの位置決めを第１の実施の形態と同様に正確に行うことができる。
【００６３】
尚、ホログラム記録メディア６の収縮が十分小さく、参照光２００の角度補償を行う必要がない場合については、イメージセンサ１０上での記録ページ用の位置ずれは起こらないので、この計算値による補正処理を行う必要はないことは言うまでもない。
【実施例３】
【００６４】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るホログラム記録方法を示したブロック図である。但し、本例の構成は上記した第１の実施の形態と同様であるため、以下同一の構成を持つ各部については、その構成動作の説明を省略し、以下、その動作の特徴部分を説明する。本実施の形態では、位置決め用のマーカ用データページ４４と記録用のデータページ４０は第１の実施の形態と同様に別々でその構成も同様であるが、マーカ用データページ４４及び記録用のデータページ４０の両方をホログラム記録媒体１４の同一記録スポット５４に一緒に多重記録するところが第１の実施の形態と異なるところである。
【００６５】
本実施の形態では、マーカ用データページ４４及び記録用のデータページ４０が別々のため、ホログラム記録多重度を上げても、再生時のマーカ４６の認識精度が落ちにくく精度のよい位置決め情報が得られるため、記録密度を上げても、元の記録データに対応する正確な再生データを得ることができる。
【００６６】
また、マーカ専用のデータページ４４があるため、データページ４４の任意の場所に適切な形状のマーカ４６を任意の数記載して、再生時のマーカ４６の認識率を上げることができるため、その分、ホログラム記録多重度を上げて更に記録密度の向上を図ることができる。
【００６７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した装置によりホログラム記録を行う方法を説明する図である。
【図３】図２に示した記録用のデータページ４０とマーカ用データページ４４の詳細を示した図である。
【図４】マーカ用データページをひとつのマーカ用記録スポットに記録し、記録用データページを後続の複数の記録スポツトに記録する様子を説明する図である。
【図５】マーカの認識により検出された位置情報を用いてビットパターンの位置合わせを行う方法を説明する図である。
【図６】図５の拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るホログラム再生方法を示した説明図である。
【図８】照明光に角度補償をした場合のイメージセンサ上の位置ずれを説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るホログラム記録方法を示したブロック図である。
【図１０】従来の記録データページの一例を示した図である。
【図１１】従来のホログラム記録方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１……レーザー光源、２……ビームスプリッター、３……空間光変調器、４……レンズ（フーリエレンズ）、５……レンズ、６……ホログラム記録メディア（ホログラム記録媒体）、７……エンコーダ、８、１２……フレームバッファ、９……レンズ（逆フーリエレンズ）、１０……イメージセンサ、１１……フレームグラバ、１３……画像処理部、１４……デコーダ、４０……記録用のデータページ、４２……ビットパターン、４４……マーカ用データページ、４６……マーカ、５０、５４……記録スポット、５２……マーカ用記録スポット、４００……画像データ。
【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】
2005099283.tif 000009
【図８】
2005099283.tif 000010
【図９】
2005099283.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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