(57)【要約】 【課題】  本発明は、２次元変調されたデジタルデータをＡ／Ｄ変換する際に、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に利用するように信号処理するホログラム再生装置を提供する。【解決手段】  ホログラム再生装置は、２次元変調された画像データを取得する２次元センサなどの受光手段と、受光手段により取得されたアナログデータをデジタルデータにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段を備えている。また、Ａ／Ｄ変換された１ページ当りの画像データにおける、第１の規定値以上のデジタル値を有する画素の数を第１の画素数検出手段により検出する。ホログラム再生装置は、検出された画素数が所定範囲内に収まるように、第１の制御手段によりＡ／Ｄ変換を行う際の画像データの振幅値などを制御する。これにより、２次元変調された画像データに対するＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に利用することができる。よって、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズが低減可能となり、再生Ｓ／Ｎも向上する。【選択図】      図４
2005259221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元変調された画像データを再生可能なホログラム再生装置であって、
前記２次元変調された画像データを取得する受光手段と、
前記受光手段が取得した画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、第１の規定値以上のデジタル値を有する画素の数を検出する第１の画素数検出手段と、
前記第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように制御を行う第１の制御手段と、を備えていることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項２】
前記第１の規定値は、最大のデジタル値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３】
前記第１の制御手段は、前記受光手段が取得した画像データを増幅する増幅率を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム再生装置。
【請求項４】
前記第１の制御手段は、前記受光手段の露光時間を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム再生装置。
【請求項５】
前記第１の制御手段は、前記第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内になければ、前記露光時間の範囲を規定する過大露光時間と過少露光時間を変更することを特徴とする請求項４に記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
前記第１の制御手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段の変換感度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、第２の規定値以下のデジタル値を有する画素の数を検出する第２の画素数検出手段と、
前記第２の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように、前記Ａ／Ｄ変換を行う際の画像データのオフセット量を制御する第２の制御手段と、を備えていることを特徴とする請求項１及至６のいずれか一項に記載のホログラム再生装置。
【請求項８】
前記第２の規定値は、最小のデジタル値であることを特徴とする請求項７に記載のホログラム再生装置。
【請求項９】
前記第２の制御手段は、前記オフセット量の制御により負の値となった画像データを最小のデジタル値に変換することを特徴とする請求項７又は８に記載のホログラム再生装置。
【請求項１０】
前記第１の制御手段が繰り返し制御を行った際に、前記第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定条件を満たされなかった場合に、前記再生時に用いる光学系の光パワーを調節する手段を備えていることを特徴とする請求項１及至９のいずれか一項に記載のホログラム再生装置。
【請求項１１】
２次元変調された画像データを再生可能なホログラム再生方法であって、
前記２次元変調された画像データを取得する受光工程と、
前記受光工程にて取得された画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換工程と、
前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、規定値以上のデジタル値を有する画素の数を検出する画素数検出工程と、
前記画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように制御を行う制御工程と、を備えていることを特徴とするホログラム再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元的に変調されたデジタルデータを再生するホログラム再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録すべき情報を干渉縞としてホログラム記録媒体（以下、単に「記録媒体」とも呼ぶ。）に記録するホログラム記録技術が知られている。１つの方法では、記録すべき情報により光源からの光を空間変調して物体光を生成し、その物体光と参照光を記録媒体に照射する。物体光と参照光は記録媒体上で干渉縞を形成し、その干渉縞が記録媒体の記録層に記録される。一方、再生時には、記録媒体に記録された干渉縞に参照光のみを照射し、記録媒体からの検出光を２次元センサにより検出して記録情報を再生する。上述のような、ホログラム記録再生装置の例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
ここで、機器などに取り込まれたアナログ形式のデータをデジタル形式のデータに変換（Ａ／Ｄ変換）する前に、Ａ／Ｄ変換するのに適したデータとなるようにゲインを調整する（以下、「ゲイン制御」と呼ぶ）技術が特許文献２に開示されている。具体的には、特許文献２では、自然画像を制御の対象として、量子化されたデジタルデータのピーク値を検出し、このピーク値が目標ピーク値（Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジの最大値の１／２）より小さければゲインが高くなるようにし、ピーク値が目標ピーク値より大きければゲインが低くなるように設定するという技術が記載されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載されたゲイン制御などは自然画像に対しては有効であるが、前述のホログラム記録技術で扱われる２次元変調された２値化画像においては、Ａ／Ｄ変換後の再生Ｓ／Ｎが低下する場合があった。これは、画素の目標ピーク値をＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジの最大値の１／２として上記のように用いると、２次元変調された２値化画像に対してはＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に活用できない場合があるからである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１ー１６３７４
【特許文献２】特開平９ー２８８３０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題には、上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、２次元変調された２値化画像をＡ／Ｄ変換する際に、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に利用するように信号処理するホログラム再生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、２次元変調された画像データを再生可能なホログラム再生装置であって、前記２次元変調された画像データを取得する受光手段と、前記受光手段が取得した画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、第１の規定値以上のデジタル値を有する画素の数を検出する第１の画素数検出手段と、前記第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように制御を行う第１の制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１１に記載の発明は、２次元変調された画像データを再生可能なホログラム再生方法であって、前記２次元変調された画像データを取得する受光工程と、前記受光工程にて取得された画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換工程と、前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、規定値以上のデジタル値を有する画素の数を検出する画素数検出工程と、前記画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように制御を行う制御工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好適な実施形態では、２次元変調された画像データを再生可能なホログラム再生装置は、前記２次元変調された画像データを取得する受光手段と、前記受光手段が取得した画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、第１の規定値以上のデジタル値を有する画素の数を検出する第１の画素数検出手段と、前記第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように制御を行う第１の制御手段と、を備えている。
【００１０】
上記のホログラム再生装置は、２次元変調された画像データを取得する例えば２次元センサなどの受光手段と、受光手段により取得されたアナログデータをデジタルデータにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段を備えている。また、Ａ／Ｄ変換された画像データのうち所定画素数当りの画像データにおける、第１の規定値以上のデジタル値を有する画素の数を第１の画素数検出手段により検出する。ホログラム再生装置は、検出された画素数が所定範囲内に収まるように、第１の制御手段により取得した画像データを制御する。これにより、２次元変調された画像データに対するＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に利用することができる。よって、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズが低減可能となり、再生Ｓ／Ｎが向上する。
【００１１】
上記のホログラム再生装置の一態様では、前記第１の規定値は、最大のデジタル値である。この態様では、ホログラム再生装置は、Ａ／Ｄ変換された画像データのうち所定画素数当りの画像データにおける、最大のデジタル値を有する画素の数を第１の画素数検出手段により検出する。
【００１２】
上記のホログラム再生装置の他の一態様では、前記第１の制御手段は、前記受光手段が取得した画像データを増幅する増幅率を制御する。この態様では、第１の制御手段は、Ａ／Ｄ変換前の画像データの振幅値を変更するべく、画像データを増幅する増幅率（以下、「ゲイン」とも呼ぶ）を制御する。
【００１３】
上記のホログラム再生装置の他の一態様では、前記第１の制御手段は、前記受光手段の露光時間を制御する。この態様では、第１の制御手段は、ホログラム記録装置より照射される参照光の露光時間を変えることにより実効的な光電変換効率を変化させて、Ａ／Ｄ変換前の画像データを制御する。即ち、受光手段が好適な振幅値を有する画像データを出力するように、受光手段自体を制御する。
【００１４】
この場合の好適な例では、前記第１の制御手段は、前記第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内になければ、前記露光時間の範囲を規定する過大露光時間と過少露光時間を変更する。変更可能な過大露光時間と過少露光時間より定まる範囲内に露光時間を定義し、第１の制御手段は、これら過大露光時間と過少露光時間より設定される範囲を制限していくことにより露光時間を変更していく。これにより、露光時間は安定した変動を行いながら収束していく。よって、露光時間が収束するまでに要する時間を短くすることが可能となる。
【００１５】
上記のホログラム再生装置の他の一態様では、前記第１の制御手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段の変換感度を制御する。この態様では、ホログラム再生装置の第１の制御手段は、Ａ／Ｄ変換手段のＡ／Ｄ変換感度自体を制御する。即ち、第１の制御手段は、Ａ／Ｄ変換後の画像データの振幅量子化値を変更するべく、ダイナミックレンジなどのＡ／Ｄ変換感度を制御する。
【００１６】
上記のホログラム再生装置の他の一態様では、前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、第２の規定値以下のデジタル値を有する画素の数を検出する第２の画素数検出手段と、前記第２の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように、前記Ａ／Ｄ変換を行う際の画像データのオフセット量を制御する第２の制御手段と、を備えている。この態様では、Ａ／Ｄ変換された画像データのうち所定画素数当りの画像データにおける、第２の規定値以下のデジタル値を有する画素の数を第２の画素数検出手段により検出する。ホログラム再生装置は、検出された画素数が所定範囲内に収まるように、第２の制御手段によりＡ／Ｄ変換を行う際の画像データのオフセットを制御する。これによっても、２次元変調された画像データに対するＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に利用することができる。したがって、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズが低減可能となり、再生Ｓ／Ｎも向上する。
【００１７】
好適には、前記第２の規定値は、最小のデジタル値である。この場合、ホログラム再生装置は、Ａ／Ｄ変換された画像データのうち所定画素数当りの画像データにおける、最小のデジタル値を有する画素の数を第１の画素数検出手段により検出する。
【００１８】
更に、好適には、前記第２の制御手段は、前記オフセット量の制御により負の値となった画像データを最小のデジタル値に変更する。この態様では、前記第２の制御手段は、画像データのオフセット量の制御により負の値となった画像データを最小のデジタル値に変換する。これにより、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジが有効に利用される。
【００１９】
上記のホログラム再生装置の他の一態様では、前記第１の制御手段が繰り返し制御を行った際に、前記第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定条件を満たされなかった場合に、前記再生時に用いる光学系の光パワーを調節する手段を備えている。所定条件を満たしていない場合としては、第１の画素数検出手段が検出した画素数が規定範囲内から大きく外れている場合や、第１の画素数検出手段が検出した画素数の変動が大きい場合がある。このような場合は、記録媒体に照射している参照光の光パワー自体に異常がある可能性があるため、光学系の光パワー自体を調節する。
【００２０】
また、本発明の他の観点では、２次元変調された画像データを再生可能なホログラム再生方法は、前記２次元変調された画像データを取得する受光工程と、前記受光工程にて取得された画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換工程と、前記Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、規定値以上のデジタル値を有する画素の数を検出する画素数検出工程と、前記画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように制御を行う制御工程と、を備えている。
【００２１】
上記のホログラム再生方法によっても、２次元変調された画像データに対するＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に利用することができる。よって、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズが低減可能となり、再生Ｓ／Ｎが向上する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［ピックアップの構成］
図１に本発明の実施例に係るホログラム記録再生装置のピックアップ内に配置される光学系の構成を示す。なお、以下では、前述したホログラム再生装置の例として、記録媒体に情報を記録可能で、記録媒体に記録された情報を再生可能なホログラム記録再生装置について説明する。
【００２４】
図１において、ピックアップ１０は、情報の記録、再生のためのレーザ光を生成する記録再生用レーザ１１と、フォーカスサーボ制御のための赤色レーザ光を生成するサーボ用レーザ２１とを備える。
【００２５】
情報記録時においては、記録再生用レーザ１１から出射した光ビームＬｏは、レンズ１２及び１３により構成されるビームエキスパンダによりビーム径が拡大され、空間変調器１４に入力される。空間変調器１４は、例えば液晶素子により構成することができ、格子状に配置された複数の画素を有する。
【００２６】
空間変調器１４は、記録すべき信号を２次元デジタル変調して得られる白画素と黒画素のパターンを表示し、そのパターンにより光ビームを空間変調する。空間変調器１４による２次元デジタル変調の一例を図２に示す。この例では、図２（ａ）に示すように、デジタルの入力情報データ、即ち記録媒体１に記録すべき情報データの「０」と「１」をそれぞれ白画素と黒画素の組み合わせにより表現する。上下方向に白画素、黒画素を並べた配列が入力情報データ「０」に対応し、上下方向に黒画素、白画素を並べた配列が入力情報データ「１」に対応する。この例は、１ビットの入力情報データを２ビット（２画素）の２次元変調データに変換するので、１：２差分変調と呼ばれる。以上のような２次元デジタル変調によれば、白画像と黒画像の比が一定になる。上記のような変調例では、白画像と黒画像の比が１：１となる。
【００２７】
この変調方式により、入力情報データ「００１０１１０１」を２次元デジタル変換して得られる２次元変調データが図２（ｂ）に出力変調データとして示されている。即ち、この白画素と黒画素により構成される変調画像パターンが出力変調データとして空間変調器１４上に表示される。空間変調器１４に入射した光ビームＬｏは、空間変調画像パターンの白画素部分では透過し、黒画素部分では遮断されるため、空間変調器１４からは空間変調画像パターンにより光学的に変調された光ビームＬｏが出射する。なお、上記の例は空間変調の一例であり、本発明の適用は上記の変調方式に限定されるものではない。例えば２ビットの入力情報データを４ビットの２次元変調データに変換する、いわゆる２：４変調方式など、入力情報データを２次元の変調画像パターンに変換し、空間変調器を駆動して光束を空間変調することができれば、いかなる２次元デジタル変調方式を用いてもよい。
【００２８】
空間変調器１４により空間変調された光ビームＬｏはハーフミラー１５及びダイクロイックミラー１７を通過し、対物レンズ１８により集光されてホログラム記録媒体１に照射される。ダイクロイックミラー１７は波長選択性を有し、記録再生用レーザ１１からの光ビームＬｏは透過するが、サーボ用レーザ２１からの光ビームＬｓは反射する性質を有する。
【００２９】
記録媒体１の背後（対物レンズ１８と反対側）にはミラー１９が設けられており、対物レンズ１８により集光された光ビームＬｏは記録媒体１を透過した後、ミラー１９により反射されて再度記録媒体内に入射する。従って、対物レンズ１８から直接入射した光ビームと、ミラー１９により反射され入射した光ビームとは記録媒体１内で干渉縞を形成し、これが記録媒体１に記録される。
【００３０】
ミラー１９により反射されて記録媒体１に入射した光ビームＬｏはダイクロイックミラー１７を通過し、ハーフミラー１５により反射されて２次元センサ１６により受光される。２次元センサ１６は例えばＣＣＤアレイやＣＭＯＳセンサ等で構成され、入射光量に応じた電気信号を出力する。なお、２次元センサ１６は、２次元変調された画像データを取得する受光手段として機能する。
【００３１】
一方、情報再生時においては、空間変調器１４は無変調状態（即ち、全光透過状態）に制御される。よって、記録再生用レーザ１１から出射された光ビームＬｏは空間変調器１４により変調されることなく、ハーフミラー１５、ダイクロイックミラー１７、対物レンズ１８を通り、記録媒体１に照射される。この光が再生用参照光となる。記録媒体１内では、再生用参照光と記録媒体１に記録された干渉縞により検出光が発生し、これが対物レンズ１８及びダイクロイックミラー１７を通過し、ハーフミラー１５で反射されて２次元センサ１６に入射する。こうして、２次元センサ１６上には記録時に空間変調器１４により生成された白黒画素の空間変調画像パターンが結像され、このパターンを検出することにより記録情報に対応する再生情報データが得られる。
【００３２】
一方、サーボ用レーザ２１から出射した光ビームＬｓ（以下、「サーボ用ビーム」と呼ぶ。）は、ハーフミラー２２を通過し、ミラー２３により反射され、さらにダイクロイックミラー１７により反射されて対物レンズ１８へ入射する。対物レンズ１８は記録再生用レーザ１１からの光ビームとともに、サーボ用ビームＬｓを記録媒体１に集光する。サーボ用ビームは記録媒体１の裏面に設けられた反射層で反射され、さらにダイクロイックミラー１７、ミラー２３及びハーフミラー２２で反射される。そして、サーボ用ビームＬｓには、シリンドリカルレンズ２４により焦点位置からのずれ量に応じた非点収差が発生し、４分割フォトディテクタ２５により受光される。４分割フォトディテクタ２５は受光量に応じた電気信号を出力するので、４分割フォトディテクタ２５で生じた非点収差の量を検出することにより、焦点位置からのずれ量を示すフォーカスエラーが得られる。
【００３３】
次に、フォーカスサーボ系の動作について説明する。図３にフォーカスサーボの概念を示す。記録媒体１は、記録層３と、記録層３の上下に設けられた透明保護層２及び４と、透明保護層４の下方に設けられた反射層５とを積層して構成される。記録層３にはホログラム光記録媒体であるニオブ酸リチウムやフォトポリマーなどが用いられる。また、反射層５は波長選択性を有し、記録再生用レーザ１１から出射した記録再生用ビームＬｏは透過させるが、サーボ用レーザ２１から出射したサーボ用光ビームＬｓは反射する性質を有する。
【００３４】
フォーカスサーボとは、記録再生用光ビームＬｏが適切な状態で記録層３に照射されるように対物レンズ１８を図３の上下方向Ｄｆに移動させることをいう。より具体的には、サーボ用光ビームＬｓが記録媒体１の反射層５上に正確に焦点を結ぶように対物レンズ１８の位置を制御する。
【００３５】
図１に示したように、空間変調器１４により空間変調された記録再生用光ビームＬｏが対物レンズ１８により記録媒体１に集光される。光ビームＬｏの一部はミラー１９により反射され、再度記録媒体１内に入射するので、ミラー１９により反射される前の光ビームＬｏと反射された後の光ビームＬｏにより記録層３に干渉縞７が記録される。
【００３６】
対物レンズ１８を図３の上下方向Ｄｆに移動すると、対物レンズ１８により集光され記録層３に入射する光ビームＬｏの径が変化し、記録層３に記録される干渉縞７の体積が変化する。本実施例によるホログラム記録は、記録媒体の厚さ方向にも３次元的に干渉縞を記録する、ボリュームホログラム記録である。ボリュームホログラム記録におけるフォーカスサーボは、記録媒体１の記録層３に記録される３次元の干渉縞の垂直方向の記録位置を合わせる目的、及び、３次元の干渉縞の体積を一定にする目的を有する。３次元の干渉縞の垂直方向位置や体積が変化すると、それぞれの干渉縞同士のクロストーク特性が劣化し、記録密度向上の妨げとなる。従って、フォーカスサーボを正確に動作させることにより記録密度の向上が可能となる。
【００３７】
図１に示すように、本実施例では、記録再生用光ビームＬｏに加えて、サーボ用レーザ２１が出射したサーボ用光ビームＬｓが記録媒体１に入射する。サーボ用光ビームＬｓは反射層５により反射され、ダイクロイックミラー１７、ミラー２３及びハーフミラー２２により反射され、さらにシリンドリカルレンズ２４を通って４分割フォトディテクタ２５に入射する。４分割フォトディテクタ２５に入射したサーボ用光ビームＬｓはシリンドリカルレンズ２４により導入された焦点位置からのずれ量に応じた非点収差を含んでいるので、４分割フォトディテクタ２５の出力信号の演算により非点収差量を示すフォーカスエラー信号が得られる。
【００３８】
［第１実施例］
次に本発明の第１実施例に係るホログラム記録再生装置について説明する。図４は、第１実施例に係るホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【００３９】
ホログラム記録再生装置の信号処理系は、大別して、記録した情報を再生して再生情報データを出力する再生系と、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スピンドルサーボなどのサーボ制御を行うサーボ系とに分けられる。図４には、再生系の概略構成と、サーボ系の概略構成とが示されている。図４においては、Ｓ／Ｈ回路３６、ゲイン制御部３７、Ａ／Ｄ変換器３８、データ復調部３９、飽和画素検出部４０、画素カウンタ部４１、加算器４２、ゲイン設定部４３が再生系を構成している。また、Ｉ−Ｖ変換器３１、エラー信号生成部３２、加算器３３及び制御回路３４がサーボ系を構成している。なお、このサーボ系には、トラッキングサーボ、フォーカスサーボなどが含まれる。
【００４０】
図４において、記録媒体１はディスク形状であり、スピンドルモータ６によりその回転が制御される。スピンドルモータ６により回転制御された記録媒体１に対して、ピックアップ１０から記録用及び再生用の光ビームＬｏが照射される。ピックアック１０は図１に例示した光学系を備えている。図１に示すように、ピックアップ１０内では、記録再生用レーザ１１から出射された光ビームが記録媒体１に照射され、記録媒体１からの検出光が２次元センサ１６により受光される。２次元センサ１６からの出力データは再生系で処理される。また、サーボ用レーザ２１から出射された光ビームＬｓも記録媒体１に照射され、その戻り光ビームが４分割フォトディテクタ２５により受光される。４分割フォトディテクタ２５からの出力データはサーボ系で処理される。
【００４１】
サーボ系においては、４分割フォトディテクタ２５からの出力電流をＩ−Ｖ変換器３１が出力電圧に変換し、エラー信号生成部３２が既知の方法によりトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号などのエラー信号Ｓｅを生成する。加算器３３はエラー信号を所定の基準信号Ｓrefと比較し、その比較結果に基づいて制御回路３４が制御信号Ｓｃを生成してピックアップ１０に供給する。ピックアップ１０内の図示しないアクチュエータなどは、制御信号Ｓｃに基づいて記録媒体１に対する対物レンズ１８のトラッキング方向及びフォーカス方向における相対的位置を制御する。こうして、トラッキングサーボ、フォーカスサーボなどが実行される。
【００４２】
次に、再生系の動作について説明する。図４において、ピックアップ１０内の２次元センサ１６は、受光光量に対応する２次元の画像信号（以下、「アナログ画像信号Ｓａ」とも呼ぶ。）を出力する。
【００４３】
Ｓ／Ｈ回路３６は、２次元センサ１６から出力されるアナログ画像信号Ｓａに基づいて、１ページ分の画像を保持し、この保持した画像をゲイン制御部３７へ供給する。１ページ分の画像は、例えば１００×１００＝１００００画素のデータであり、画像データに付加されたマーカーなどを検出することにより特定することができる。
【００４４】
ゲイン制御部３７は、Ｓ／Ｈ回路３６より取得した１ページ分の画像データを、その後のＡ／Ｄ変換に適した振幅にゲイン制御する。ゲイン制御部３７は、後述するゲイン設定部４３からの設定すべきゲイン設定値に相当する信号Ｓｇに基づいて、ゲイン制御を行う。ゲイン制御部３７にてゲイン制御された画像データは、Ａ／Ｄ変換器３８に供給される。なお、ゲイン制御部３７は、入力される信号の振幅を増幅して出力することができる可変ゲインアンプ等で構成される。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換器３８は、ゲイン制御部３７より取得したアナログの画像データをデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器３８は、受光手段が取得した画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段として機能する。こうして、Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像データＳｄは、データ復調部３９と飽和画素検出部４０に供給される。
【００４６】
データ復調部３９は、取得したデジタル画像データＳｄの幾何補正を行い、幾何補正後のデータに対して記録時に空間変調器１４において適用した２次元デジタル変調方式に対応する復調方式でデータ復調を行い、記録データに対応する再生情報データＤｒを出力する。なお、再生情報データＤｒは、その後、デインターリーブ、デスクランブル、誤り訂正などを含む後処理が施される。
【００４７】
次に、デジタル画像データＳｄが供給される飽和画素検出部４０以降の処理部での処理について説明する。これらの処理部では、Ａ／Ｄ変換器３８から取得するデジタル画像データＳｄに基づいて、アナログ画像データＳａが適切にＡ／Ｄ変換されるような増幅率（ゲイン）を算出するための処理を行う。
【００４８】
まず、飽和画素検出部４０は、取得したデジタル画像データＳｄから、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを超えて最大値に飽和している画像データ（以下、「飽和画素」と呼ぶ）を検出する。例えば、Ａ／Ｄ変換後の画像を５ビットのデジタル画像データにするときは、Ａ／Ｄ変換後のデジタル値の最大値は３２となる。そして、飽和画素検出部４０は、この飽和画素に関するデータを画素数カウンタ部４１に出力する。画素数カウンタ部４１は、取得したデータから飽和画素の画素数（以下、「飽和画素数」と呼ぶ）をカウントする。画素数カウンタ部４１は、例えば１ページ分の画像データにわたり飽和画素数をカウントする。画素数カウンタ部４１は、カウントされた飽和画素数を加算器４２に供給する。以上のように、飽和画素検出部４０及び画素数カウンタ部４１は、Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、第１の規定値以上のデジタル値を有する画素の数を検出する第１の画素数検出手段として機能する。
【００４９】
加算器４２は、画素数カウンタ部４１より取得した飽和画素数と、目標飽和画素数と、を比較する。この目標飽和画素数は、予め設定されている値である。例えば１ページが１００×１００＝１００００画素であれば、目標飽和画素数は１ページ分の画素のうち１％の１００画素とされる。加算器４２は、飽和画素数と目標飽和画素数との比較結果をゲイン設定部４３に供給する。ゲイン設定部４３は、この比較結果に基づいてＡ／Ｄ変換前のゲイン制御が適切に実行されるようにゲイン設定値Ｓｇを算出し、ゲイン設定値Ｓｇをゲイン制御部３７に供給する。このゲイン設定値Ｓｇは、Ａ／Ｄ変換後の画像データの飽和画素数が適切な量（目標飽和画素数）となるようにゲイン制御する際に用いられる値である。即ち、ゲイン設定部４３は、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを超える飽和画素数が適切な量となるようなゲイン設定値Ｓｇを算出している。具体的には、１ページ当りの飽和画素数が目標飽和画素数よりも多い場合、ゲイン設定部４３はゲインが大きすぎて飽和画素数が多くなっていると判断し、ゲインを低下させるべくゲイン設定値Ｓｇをゲイン制御部３７に出力する。一方、１ページ当りの飽和画素数が少ない場合、ゲイン設定部４３はゲインが小さすぎて飽和画素数が少なくなっていると判断し、ゲインを上昇させるべくゲイン設定値Ｓｇをゲイン制御部３７に出力する。
【００５０】
ゲイン制御部３７は、ゲイン設定部３７より供給されたゲイン設定値Ｓｇに基づいて、Ｓ／Ｈ回路３６から供給される１ページ分の画像データに対して信号を増幅する（ゲイン制御）。ゲイン制御部３７は、上記した第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように、Ａ／Ｄ変換を行う際の画像データを制御する第１の制御手段として機能する。これにより、１ページ当りの飽和画素数が目標飽和画素数に一致するようなる。なお、ゲイン制御によりデジタル値の最大値（例えば、３２）を超えるデータとなってしまった場合、Ａ／Ｄ変換器３８は、そのデータをデジタル値の最大値へと変換する。この処理をオーバーフロー処理という。即ち、Ａ／Ｄ変換に関するダイナミックレンジを有効に利用するために、白色の画素をつぶす。
【００５１】
具体的に、ゲイン制御された画像データの例を図５及び図６に示す。図５及び図６は、横軸にＡ／Ｄ変換後の画素のデジタル値を示し、縦軸に画素数を示しているヒストグラム分布である。また、図５及び図６は、Ａ／Ｄ変換器３８にて５ビットのデジタルデータに変換した場合の例を示す。横軸のデジタル値が大きくなるほど画素の輝度は高くなり、小さくなるほど輝度は小さくなる。即ち、デジタル値が１の画素は黒を示しており、デジタル値が３２の画素は白を示している。また、白抜きの棒はゲイン制御前のデータを示し、斜線で塗られた棒はゲイン制御後のデータを示している。
【００５２】
図５においてゲイン制御前の画像データは、飽和画素数が多く、画像データの分布が紙面右に偏りすぎていることがわかる。一方、図６においてゲイン制御前の画像データは、飽和画素（デジタル値が３２である画素）が１つも存在せず、画像データの分布が紙面左に偏りすぎていることがわかる。即ち、図５及び図６に示すゲイン制御前の画像データは、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に活用しきれていないことがわかる。
【００５３】
図５に示したゲイン制御前の画像データの場合、１ページ当りの飽和画素数が目標飽和画素数よりも多いため、ゲイン設定部４３はゲインが大きすぎて飽和画素数が多くなっていると判断し、ゲインを低下させるべくゲイン設定値Ｓｇをゲイン制御部３７に出力する。一方、図６に示したゲイン制御前の画像データの場合、１ページ当りの飽和画素数が少ないため、ゲイン設定部４３はゲインが小さすぎて飽和画素数が少なくなっていると判断し、ゲインを上昇させるべくゲイン設定値Ｓｇをゲイン制御部３７に出力する。このようなゲイン設定値Ｓｇを用いて図５及び図６に示すゲイン制御前の画像データに対してゲイン制御すると、図示のように、画像データの分布はＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジ全体に広がり、適切な飽和画素数（目標飽和画素数）に設定されていることがわかる。したがって、上記のようなゲイン制御により、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジが有効に活用されていることがわかる。
【００５４】
以上のように、第１実施例では、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを超えた飽和画素数を検出し、１ページ当りの飽和画素数が適切な量になるべく積極的に飽和させるゲイン制御を行っている。これにより、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に活用することができる。これにより、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズが低減可能となり、結果的に再生Ｓ／Ｎが向上する。
【００５５】
なお、上記のホログラム記録再生装置では、Ａ／Ｄ変換前の画像データの振幅値などを制御する実施例について示したが、Ａ／Ｄ変換時に画像データを制御してもよい。以下で、その具体的な変形例について図７を用いて説明する。
【００５６】
図７は、ホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。サーボ系は、図４に示したものと同一である。再生系は、Ｓ／Ｈ回路３６、Ａ／Ｄ変換器３８、データ復調部３９、飽和画素検出部４０、画素カウンタ部４１、加算器４２、ダイナミックレンジ設定部４４から構成される。即ち、本変形例に係る再生系は、ゲイン制御部３７とゲイン設定部４３を有しないでダイナミックレンジ設定部４４を有する点で図４に示したものと異なる。
【００５７】
加算器４２は、前述したものと同様に飽和画素数と目標飽和画素数との比較結果をダイナミックレンジ設定部４４に供給する。ダイナミックレンジ設定部４４は、この比較結果に基づいてＡ／Ｄ変換時の変換感度（ないしはダイナミックレンジ）が適切なものとなるように変換感度Ｓｄｒを算出し、変換感度ＳｄｒをＡ／Ｄ変換器３８に供給する。ダイナミックレンジ設定部４４は、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを超える飽和画素数が適切な量となるようなＡ／Ｄ変換における変換感度Ｓｄｒを算出する。この変換感度Ｓｄｒとしては、例えば１[V]で８[bit]のデジタル値を出力する２５６[digit/V]や、２[V]で８[bit]のデジタル値を出力する１２８[digit/V]などがある。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換器３８は、ダイナミックレンジ設定部４４より供給された変換感度Ｓｄｒに従ってＡ／Ｄ変換を行う。これにより、１ページ当りの飽和画素数が目標飽和画素数に一致するようなる。以上のように、Ａ／Ｄ変換時のＡ／Ｄ変換感度自体を制御しても、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジが有効に活用され、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズが低減可能となる。
【００５９】
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例に係るホログラム記録再生装置について説明する。図８は、第２実施例に係るホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【００６０】
図８には、第２実施例に係るホログラム記録再生装置の再生系とサーボ系の概略構成を示している。なお、第２実施例に係るホログラム記録再生装置のサーボ系は、上記した第１実施例にて示したものと同一であるため、説明は省略する。
【００６１】
再生系は、Ｓ／Ｈ回路３６、オフセット補償部４５、ゲイン制御部３７、Ａ／Ｄ変換器３８、データ復調部３９、飽和画素検出部４０、画素カウンタ部４１、加算器４２、ゲイン設定部４３、アンダーフロー検出部４６、画素数カウンタ部４７、加算器４８、オフセット設定部４９から構成される。第２実施例に係るホログラム記録再生装置は、オフセット補償部４５と、アンダーフロー検出部４６と、画素数カウンタ部４７と、加算器４８と、オフセット設定部４９とを備える点で第１実施例で示したものとは異なる。よって、以下ではこれらの処理部についてのみ説明する。
【００６２】
まず、アンダーフロー検出部４６は、Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像データＳｄが、Ａ／Ｄ変換の下側レベルを下回る画素（以下、「アンダーフロー画素」と呼ぶ）を検出する。言い換えると、アンダーフロー検出部４６は、例えばＡ／Ｄ変換により５ビットのデジタル画像データが生成される場合は、デジタル値が１となる画素を検出する。そして、アンダーフロー検出部４６は、アンダーフロー画素のデータを画素数カウンタ部４７に供給する。画素数カウンタ部４７は、取得したデータからアンダーフロー画素の画素数（以下、「アンダーフロー画素数」と呼ぶ）をカウントする。画素数カウンタ部４７は、１ページ分のアンダーフロー画素数をカウントし終わると、カウントされたアンダーフロー画素数を加算器４８に供給する。以上のように、アンダーフロー検出部４６及び画素数カウンタ部４７は、Ａ／Ｄ変換された所定画素数当りの画像データにおいて、第２の規定値以下のデジタル値を有する画素の数を検出する第２の画素数検出手段として機能する。
【００６３】
加算器４８は、画素数カウンタ部４７より取得したアンダーフロー画素数と、最小値目標画素数と、を比較する。この最小値目標画素数は、予め設定されている値である。加算器４８は、アンダーフロー画素数と最小値目標画素数との比較結果をオフセット設定部４９に供給する。オフセット設定部４９は、この比較結果に基づいてＡ／Ｄ変換前のオフセット補償が適切に実行されるようにオフセット設定値Ｓｏを算出し、このオフセット設定値Ｓｏをオフセット補償部４５に供給する。具体的には、１ページ当りのアンダーフロー画素数が最小値目標画素数よりも多い場合、オフセット設定部４９はオフセット量がマイナスに変位しすぎていると判断し、オフセット量をプラスにするべくオフセット設定値Ｓｏをオフセット補償部４５に出力する。一方、アンダーフロー画素数が最小値目標画素数よりも少ない場合、オフセット設定部４９はオフセット量がプラスに変位しすぎていると判断し、オフセット量をマイナスにするべくオフセット設定値Ｓｏをオフセット補償部４５に出力する。
【００６４】
オフセット補償部４５は、オフセット設定部４９から取得したオフセット設定値Ｓｏに基づいて、Ｓ／Ｈ回路３６から供給される１ページ分の画像データに対してオフセット補償を行う。オフセット補償部４５は、上記した第２の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように、Ａ／Ｄ変換を行う前の画像データのオフセット量を制御する第２の制御手段として機能する。これにより、Ａ／Ｄ変換前の画像データが、所定の画素数がＡ／Ｄ変換器３８の下側レンジを超えるようになる。なお、オフセット量をマイナスにするべくオフセット設定値Ｓｏが設定された場合、Ａ／Ｄ変換器３８は、マイナスの値となった画素を最小のデジタル値（例えば、１）に変換する。この処理をアンダーフロー処理という。即ち、Ａ／Ｄ変換に関するダイナミックレンジを有効に利用するために、黒色の画素をつぶす。
【００６５】
以上のように、第２実施例に係るホログラム記録再生装置では、ゲイン制御だけでなくオフセット補償も行うことにより、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを更に有効に活用することができるようになる。これにより、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズがより低減可能となり、再生Ｓ／Ｎも向上する。
【００６６】
なお、図８に示したホログラム記録再生装置では、オフセット補償部４５がゲイン制御部３７の前に配置される例について示しているが、これには限定されない。例えば、オフセット補償をゲイン制御の後に行ってもよいし、ゲイン制御を行わずオフセット補償のみを行ってもよいし、ゲイン制御の前後にて２回行ってもよい。オフセット補償をゲイン制御の前後にて２回行う場合は、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジが有効に活用され、再生Ｓ／Ｎが更に向上する。
【００６７】
［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例に係るホログラム記録再生装置などについて説明する。図９は、第３実施例に係るホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【００６８】
図９には、第３実施例に係るホログラム記録再生装置の再生系とサーボ系の概略構成を示している。第３実施例に係るホログラム記録再生装置のサーボ系は、前述した実施例にて示したものと同一であるため、説明は省略する。
【００６９】
第３実施例では、アンプなどのゲイン（増幅率）を変化させるのではなく、参照光の露光時間を変えることにより実効的な光電変換効率を変化させて、Ａ／Ｄ変換前の画像信号の振幅値を変更させる。即ち、第１実施例では２次元センサ１６より出力された信号を処理するのに対して、第３実施例では２次元センサ１６が好適な振幅値を有する信号を出力するように２次元センサ自体を制御する。そのため、第３実施例に係るホログラム記録再生装置の再生系は、前述した実施例におけるゲイン制御部３７やオフセット補償部４５などは有しておらず、その代わりに露光時間設定部５０を有している。よって、以下では、露光時間を変化させるための処理を行う処理部を中心に説明していく。
【００７０】
飽和画素検出部４０は、Ａ／Ｄ変換器３８より取得したデジタル画像データＳｄから飽和画素を検出し、この飽和画素に関するデータを画素数カウンタ部４１に出力する。画素数カウンタ部４１は、取得したデータから飽和画素数をカウントし、カウントされた飽和画素数を加算器４２に供給する。加算器４２は、画素数カウンタ部４１より取得した飽和画素数と、目標飽和画素数と、を比較する。この目標飽和画素数は、予め設定されている値である。加算器４２は、飽和画素数と目標飽和画素数との比較結果を露光時間設定部５０に供給する。
【００７１】
露光時間設定部５０は、この比較結果に基づいて、２次元センサ１６が好適な振幅値を有する信号を出力するような露光時間を算出し、露光時間に対応する信号Ｓexpを２次元センサ１６に供給する。露光時間設定部５０は、上記した第１の画素数検出手段が検出した画素数が所定範囲内に収まるように、Ａ／Ｄ変換を行う際の画像データを制御する第１の制御手段として機能する。具体的には、１ページ当りの飽和画素数が目標飽和画素数よりも多い場合、露光時間設定部５０は露光時間が長すぎて飽和画素数が多くなっていると判断し、露光時間を短くするべく露光時間に対応する信号Ｓexpを２次元センサ１６に出力する。これにより、２次元センサ１６からは振幅値が小さくなった信号が出力されることになる。一方、１ページ当りの飽和画素数が少ない場合、露光時間設定部５０は露光時間が短すぎて飽和画素数が少なくなっていると判断し、露光時間を長くするべく露光時間に対応する信号Ｓexpを２次元センサ１６に出力する。これにより、２次元センサ１６からは振幅値が大きくなった信号が出力されることになる。
【００７２】
以上のように、画像信号の増幅部の増幅率を変化させるのではなく、２次元センサ１６における露光時間を変化させることによって２次元センサ１６自体の光電変換効率を変化させても、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを有効に活用することが可能となる。
【００７３】
なお、第３実施例に係るホログラム記録再生装置でも、第１実施例にて示したゲイン制御部３７や第２実施例にて示したオフセット補償部４５を設けて、露光時間の変更のみだけでなく画像信号の振幅値又はオフセット量を制御するような処理を行っても良い。
【００７４】
次に、露光時間の設定のための具体的な処理の例について、図１０〜図１２を用いて説明する。
【００７５】
まず、第１の例による露光時間の設定のための処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００７６】
ステップＳ１１では、露光時間設定部５０は、露光時間Ｅxpの初期値を設定する。そして、処理はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、飽和画素検出部４０が、１ページ分のＡ／Ｄ変換後のデジタル画像データＳｄを取得し、取得した画像データＳｄから飽和画素を検出する。そして、処理はステップＳ１３に進む。
【００７７】
ステップＳ１３では、画素数カウンタ部４１が、飽和画素検出部４０より飽和画素のデータを取得し、飽和画素数Ｎmaxをカウントする。Ａ／Ｄ変換により５ビットのデジタル画像データが生成された場合は、画素数カウンタ部４１は、デジタル値が“３２”となる画素の数をカウントする。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１４に進む。
【００７８】
ステップＳ１４では、加算器４２が、画素数カウンタ部４１から取得した飽和画素数Ｎmaxと目標飽和画素数Ｎｔを比較する。具体的には、加算器４２は飽和画素数Ｎmaxが、目標飽和画素数Ｎｔを中心とする規定範囲内にあるか否かを判定する。この規定範囲は、例えば目標飽和画素数Ｎｔが“１００”であれば、“８０〜１２０”の範囲とされる。
【００７９】
飽和画素数Ｎmaxが規定範囲内にあれば（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜けて終了する。即ち、飽和画素数Ｎmaxが適切な範囲にあるため、Ａ／Ｄ変換する際に画像信号の振幅値などを変更する必要がないため、露光時間は変更しない。
【００８０】
一方、飽和画素数Ｎmaxが規定範囲内になければ（ステップＳ１４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、露光時間設定部５０が、以下の式（１）に基づいて露光時間Ｅxpを再設定する。式（１）は、飽和画素数Ｎmaxが目標飽和画素数Ｎｔより大きければ露光時間Ｅxpを短くするようにし、飽和画素数Ｎmaxが目標飽和画素数Ｎｔより小さければ露光時間Ｅxpを長くするように露光時間Ｅxpを更新することを表している。なお、式（１）中の「Ｇ」は、安定したフィードバック制御を形成するのに必要な所定のゲインである。Ｇを大きくすると露光時間が収束するまでの時間は短縮されるが、収束時の変動量が大きくなり不安定となるため、収束時間と安定性との要求が調和する所定の値が決定される。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１６に進む。
【００８１】
Ｅxp＝Ｅxp＋（Ｎｔ−Ｎmax）×Ｇ    式（１）
ステップＳ１６では、露光時間設定部５０は、ステップＳ１５で再設定された露光時間Ｅxpが上下に定められたリミットを越えているか否かを判定する。ここでは、露光時間が長すぎると記録媒体などを損傷させる恐れがあるため、上に定めたリミットを用いて露光時間が長くなりすぎないように規制を行っている。また、露光時間が短すぎるとデータ読み取り時の精度が落ちてしまう場合などがあるため、下に定めたリミットを用いて露光時間が短くなりすぎないように規制を行っている。
【００８２】
再設定された露光時間Ｅxpがリミットを越えていなければ（ステップＳ１６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１２に戻り、再設定された露光時間Ｅxpにて再度処理を行っていく。一方、再設定された露光時間Ｅxpがリミットを越えていれば（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、露光時間設定部５０は、露光時間Ｅxpを所定値Ｌに設定する。この所定値Ｌは、前述した上下に定めたリミットに当たる値である。以上のステップ１７での処理が終了すると、処理はステップＳ１２に戻り、露光時間を所定値Ｌにして再度処理を行っていく。
【００８３】
このように、露光時間の設定処理をフィードバックして繰り返し行うことにより、飽和画素数Ｎmaxが目標飽和画素数Ｎｔに近づいていき（飽和画素数Ｎmaxが規定範囲内に存在するようになり）、露光時間の変動も小さくなって収束していく。
【００８４】
次に、第２の例による露光時間の設定のための処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。第２の例では、前述の例とは異なり、変更可能な過大露光時間と過少露光時間より定まる範囲内に露光時間を定義し、これら過大露光時間と過少露光時間より設定される範囲を制限していくことにより露光時間を再設定していく。
【００８５】
ステップＳ２１では、露光時間設定部５０は、露光時間Ｅxp、過大露光時間Ｅxp_p、及び過少露光時間Ｅxp_nの初期値を設定する。露光時間Ｅxpが過大露光時間Ｅxp_pと過少露光時間Ｅxp_nの間の値をとるように、各々の初期値を設定するものとする。以上の初期値の設定が終了すると、処理はステップＳ２２に進む。ステップＳ２２は、飽和画素検出部４０が、Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像データＳｄを取得し、取得した画像データＳｄから飽和画素を検出する。そして、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、画素数カウンタ部４１が、飽和画素検出部４０より飽和画素のデータを取得し、飽和画素数Ｎmaxをカウントする。そして、処理はステップＳ２４に進む。
【００８６】
ステップＳ２４では、加算器４２が、画素数カウンタ部４１から取得した飽和画素数Ｎmaxが規定範囲の上限値より大きいか否かを判定する。この規定範囲は、目標飽和画素数Ｎｔを中心とする範囲である。例えば、目標飽和画素数Ｎｔを“１００”とし、規定範囲内を“８０〜１２０”とした場合、規定範囲の上限値は“１２０”となる。
【００８７】
飽和画素数Ｎmaxが規定範囲の上限値より大きければ（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、露光時間設定部５０が、露光時間Ｅxpと過大露光時間Ｅxp_pを再設定する。この場合、飽和画素数Ｎmaxが目標飽和画素数Ｎｔよりも大きいため、露光時間Ｅxp及び過大露光時間Ｅxp_pを短くするように再設定される。具体的には、以下の式（２）及び式（３）に基づいて、露光時間Ｅxpと過大露光時間Ｅxp_pの再設定を行う。即ち、過大露光時間Ｅxp_pを露光時間Ｅxpに設定し、露光時間Ｅxpを再設定前の露光時間Ｅxpと過少露光時間Ｅxp_nの平均値（中間値）となるように再設定を行う。また、過少露光時間Ｅxp_nは、元の値を用いる。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２２に戻り、再設定された露光時間Ｅxpと過大露光時間Ｅxp_pにて再度処理を行っていく。
【００８８】
Ｅxp_p＝Ｅxp                  式（２）
Ｅxp＝（Ｅxp＋Ｅxp_n）／２    式（３）
一方、飽和画素数Ｎmaxが規定範囲の上限値以下の値であれば（ステップＳ２４；Ｎｏ）、処理はステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、加算器４２は、飽和画素数Ｎmaxが規定範囲の下限値より小さいか否かを判定する。例えば、目標飽和画素数Ｎｔを“１００”とし、規定範囲内を“８０〜１２０”とした場合、規定範囲の下限値は“８０”となる。
【００８９】
飽和画素数Ｎmaxが規定範囲の下限値以上の値であれば（ステップＳ２６；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜けて終了する。即ち、飽和画素数Ｎmaxが適切な範囲にあるため、Ａ／Ｄ変換前に画像信号の振幅値などを変更する必要がないため、露光時間は変更しない。
【００９０】
飽和画素数Ｎmaxが規定範囲の下限値より小さければ（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、露光時間設定部５０が、露光時間Ｅxpと過少露光時間Ｅxp_nを再設定する。この場合、飽和画素数Ｎmaxが目標飽和画素数Ｎｔよりも小さいため、露光時間Ｅxp及び過少露光時間Ｅxp_nを長くするように再設定される。具体的には、以下の式（４）及び式（５）に基づいて、露光時間Ｅxpと過少露光時間Ｅxp_nの再設定を行う。即ち、過少露光時間Ｅxp_nを露光時間Ｅxpに設定し、露光時間Ｅxpを再設定前の露光時間Ｅxpと過大露光時間Ｅxp_pの平均値（中間値）となるように再設定を行う。また、過大露光時間Ｅxp_pは、元の値を用いる。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２２に戻り、再設定された露光時間Ｅxpと過少露光時間Ｅxp_nにて再度処理を行っていく。
【００９１】
Ｅxp_n＝Ｅxp                  式（４）
Ｅxp＝（Ｅxp＋Ｅxp_p）／２    式（５）
ここで、第２の例による露光時間の設定処理を行ったときの、露光時間Ｅxp、過大露光時間Ｅxp_p、過少露光時間Ｅxp_nが変移する様子の具体例を示す図１２について述べる。図示のように、元の露光時間Ｅxpが次の過大露光時間Ｅxp_p又は過少露光時間Ｅxp_nに更新され、更新後の過大露光時間Ｅxp_pと過少露光時間Ｅxp_nの中間値が次の露光時間Ｅxへと更新されている。このような処理を繰り返すことにより、露光時間Ｅxpの変動は小さくなり収束することがわかる。
【００９２】
第２の例による露光時間の設定処理では、露光時間Ｅxpを規定する過大露光時間Ｅxp_pと過少露光時間Ｅxp_nを更新しているので、第１の例による露光時間の設定処理と比較して、露光時間Ｅxpはより安定した変動を行いながら収束していく。よって、露光時間Ｅxpを収束させるまでに要する時間を短くすることが可能となる。
【００９３】
［変形例］
前述したように、ゲイン制御部３７でのゲイン制御を繰り返し行ったり、露光時間設定部５０にて露光時間を設定する処理を繰り返し行ったりしても、飽和画素数Ｎmaxが規定範囲内から大きく外れている場合や飽和画素数Ｎmaxの変動が大きい場合は、ホログラム記録再生装置が有する光学系の光パワー制御装置等の光パワー自体を制御することが好ましい。このような場合は、記録媒体に照射している参照光の光パワー自体が正常ではない可能性があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施例に係るホログラム記録再生の光学系の構成を示す図である。
【図２】記録情報の２次元デジタル変調方式の一例を示す図である。
【図３】フォーカス制御の概念を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施例に係るホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【図５】ゲイン制御前後の画素のデジタル値の一例を示すヒストグラムである。
【図６】ゲイン制御前後の画素のデジタル値の他の一例を示すヒストグラムである。
【図７】第１実施例の変形例に係るホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施例に係るホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施例に係るホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】露光時間の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】露光時間の設定処理の他の一例を示すフローチャートである。
【図１２】露光時間が収束していく様子を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  ホログラム記録媒体
１０  ピックアップ
１４  空間変調器
１６  ２次元センサ
１１  記録再生用レーザ
２５  ４分割フォトディテクタ
３３、４２、４８  加算器
３６  Ｓ／Ｈ回路
３７  ゲイン制御部
３８  Ａ／Ｄ変換器
４０  飽和画素検出部
４１、４７  画素数カウンタ部
４３  ゲイン設定部
４４  ダイナミックレンジ設定部
４５  オフセット補償部
４６  アンダーフロー検出部
４９  オフセット設定部
５０  露光時間設定部
【図１】
2005259221.tif 000003
【図２】
2005259221.tif 000004
【図３】
2005259221.tif 000005
【図４】
2005259221.tif 000006
【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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