(57)【要約】【課題】イメージセンサのダイナミックレンジが再生光のダイナミックレンジよりも狭くなる場合においても、強度方向に多値記録された全ての値を識別できるようにする。【解決手段】記録媒体に記録される多値のうち、一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まるようにして照射光のパワー又はイメージセンサの受光感度の少なくとも何れか一方を制御する。そして、各制御状態下にて受光されたピクセル単位の値のうち、イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まる値を選別する。これにより、イメージセンサのダイナミックレンジが再生光のダイナミックレンジよりも狭くなる場合においても、多値記録された全ての値を識別することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクセル単位で再生光強度を多段階に異ならせるようにして多値記録が行われた記録媒体について再生を行う再生装置であって、
上記記録媒体に記録された値の読み出しを行うための照射光を発光する発光手段と、
上記照射光に応じて上記記録媒体から得られる再生光をピクセル単位で受光するイメージセンサと、
上記発光手段により発せられる光のパワー制御又は上記イメージセンサの受光感度制御の少なくとも何れかにより、上記記録媒体からの再生光のダイナミックレンジと上記イメージセンサのダイナミックレンジとの相対的な関係を変化させるレンジシフト手段と、
上記記録媒体に記録される多値のうち一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次上記イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まるようにして上記レンジシフト手段を制御する制御手段と、
上記制御手段による各制御状態下にて上記イメージセンサにより得られた上記ピクセルごとの受光信号値のうち、該イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まる値を選別する選別手段と、
上記選別手段による選別の結果得られた値に基づきデータ再生を行うデータ再生手段と、
を備えることを特徴とする再生装置。
【請求項２】
上記データ再生手段は、
上記選別手段により選別された各値と、それらの値が得られたときの上記レンジシフト手段の制御状態を表す情報とに基づきデータ再生を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の再生装置。
【請求項３】
上記記録媒体には、所定位置のピクセルに基準信号値が記録され、
上記制御手段は、
上記基準信号値が記録されたピクセルについての受光信号値に基づき、上記光のパワー制御又は上記イメージセンサの受光感度制御の少なくとも何れかを行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の再生装置。
【請求項４】
ピクセル単位で再生光強度を多段階に異ならせるようにして多値記録が行われた記録媒体について再生を行う再生方法として、上記記録媒体に対する照射光に応じて得られる再生光をイメージセンサによりピクセル単位で受光した結果に基づき再生を行う再生方法であって、
上記記録媒体に記録される多値のうち一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次上記イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まるようにして光のパワー制御又は上記イメージセンサの受光感度制御の少なくとも何れかが実行されるように制御する制御手順と、
上記制御手順による各制御状態下にて上記イメージセンサにより得られた上記ピクセルごとの受光信号値のうち、該イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まる値を選別する選別手順と、
上記選別手順による選別の結果得られた値に基づきデータ再生を行うデータ再生手順と、
を備えることを特徴とする再生方法。
【請求項５】
ピクセル単位で再生光強度を多段階に異ならせるようにして、凹凸パターンの形成に伴うホログラム画像が記録されていることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピクセル単位で再生光強度を多段階に異ならせるようにして多値記録が行われた記録媒体について再生を行う再生装置、再生方法に関するものであり、特に上記再生光を受光するイメージセンサのダイナミックレンジの方が受光する再生光のダイナミックレンジよりも狭い場合において好適な技術を提案するものである。また、本発明は、上記記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光の照射によって信号の再生が行われる光記録媒体として、例えばＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc：登録商標）などの光ディスクが知られている。
これらの光ディスクでは、データの記録はピットやマークの有無で行われる。すなわち、「０」「１」の２値によるデータ記録を行うようにされている。
【０００３】
また、光記録媒体としては、ホログラムメモリのように、所定のピクセル単位で再生光の強度を異ならせるようにして値を記録するものも知られている。
ホログラムメモリでは、再生光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどのイメージセンサで受光した結果に基づきデータ再生を行うようにされる。すなわち、ホログラムメモリでは、イメージセンサによる１度の受光で読み出し可能な複数ピクセルが１つの記録単位（１ホログラムページ）を形成し、該ホログラムページ単位でデータが記録されている。
【０００４】
なお、関連する従来技術については下記特許文献を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００７−２５４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、例えばＣＤやＤＶＤなどの従来の光ディスクについて記録再生を行うシステムにおいて、高記録密度化を図るにあたっては、記録されるピットやマークなどのサイズをより微細化して、空間的に多くの情報を詰め込むようにされる。
一方、ホログラムメモリについて記録再生を行うシステムにおいては、再生光の受光にイメージセンサを用いるので、再生光の強度差をより詳細な解像度で検出することができる。この点を利用し、この場合の記録再生システムでは、再生光の光強度が３段階以上の多段階に異なるようにして多値記録を行って、高記録密度化を図るということも可能とされる。すなわち、再生光の強度方向に対してより多くの情報を詰め込むものである。
【０００６】
このように再生光の強度方向に多値記録を行うとした場合には、イメージセンサのダイナミックレンジは広い方が好ましいものとなる。すなわち、再生光の強度方向への値の割り当て数が多くなることにより、再生光のダイナミックレンジとしては拡大される傾向となるが、これに対応させて、イメージセンサ側のダイナミックレンジとしても広めに確保する必要がある。
【０００７】
また、一方で、近年における微細加工技術の進化に伴い、イメージセンサのピクセルサイズの微細化が進んでいる。このようなピクセルサイズの微細化が進むことで、イメージセンサ全体のサイズとしても縮小化が図られ、イメージセンサの実装面積の縮小化を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、ピクセルサイズの微細化が進むと、その分、イメージセンサのダイナミックレンジは低下する傾向となってしまう。
このことによると、イメージセンサのサイズ縮小化と、強度方向への多値記録による高記録密度化とはトレードオフの関係となることが理解できる。
すなわち、イメージセンサのサイズ縮小化を図る場合には、その分再生光（記録信号）側のダイナミックレンジが制限され、多値記録において割り振ることのできる値の数も制限を受ける。すなわち、高記録密度化の妨げとなる。
逆に、高記録密度化を図るとして多値記録で割り振る値の数を多くした場合には、記録信号のダイナミックレンジの拡大に伴いイメージセンサ側のダイナミックレンジを確保しなければならないため、ピクセルサイズの制限を受ける。すなわち、これによってイメージセンサのサイズ縮小化が妨げられてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では以上のような問題点に鑑み、イメージセンサの画素の微細化によるサイズ縮小化と、強度方向への多値記録による高記録密度化との両立が図られるようにすることを目的とする。
このため本発明では、再生装置として以下のように構成することとした。
つまり、本発明の再生装置は、ピクセル単位で再生光強度を多段階に異ならせるようにして多値記録が行われた記録媒体について再生を行う再生装置であって、上記記録媒体に記録された値の読み出しを行うための照射光を発光する発光手段と、上記照射光に応じて上記記録媒体から得られる再生光をピクセル単位で受光するイメージセンサとを備える。
また、上記発光手段により発せられる光のパワー制御又は上記イメージセンサの受光感度制御の少なくとも何れかにより、上記記録媒体からの再生光のダイナミックレンジと上記イメージセンサのダイナミックレンジとの相対的な関係を変化させるレンジシフト手段を備える。
また、上記記録媒体に記録される多値のうち一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次上記イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まるようにして上記レンジシフト手段を制御する制御手段を備える。
また、上記制御手段による各制御状態下にて上記イメージセンサにより得られた上記ピクセルごとの受光信号値のうち、該イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まる値を選別する選別手段を備える。
さらに、上記選別手段による選別の結果得られた値に基づきデータ再生を行うデータ再生手段を備えるものである。
【００１０】
上記本発明では、上記記録媒体に記録される多値のうち、一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まるようにして光のパワー又はイメージセンサの受光感度の少なくとも何れか一方を制御するものとしている。そして、各制御状態下にて受光されたピクセル単位の値のうち、イメージセンサのダイナミックレンジ内に収まる値を選別するものとしている。
このようにすれば、イメージセンサのサイズ縮小化、多値記録による高記録密度化によってイメージセンサのダイナミックレンジが再生光のダイナミックレンジよりも狭くなる場合においても、多値記録された全ての値を識別することができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
上記のようにして本発明によれば、イメージセンサのサイズ縮小化、多値記録による高記録密度化によってイメージセンサのダイナミックレンジが再生光のダイナミックレンジよりも狭くなる場合においても、強度方向に多値記録された全ての値を識別することができるようになる。
この結果、イメージセンサのサイズ縮小化と、再生光の強度方向に割り振る値を増やすことによる高記録密度化との両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
図１は、本発明の実施の形態としての再生装置１の内部構成を示したブロック図である。
この再生装置１は、図中の記録媒体ＨＭとして、再生光の強度の差によって３値以上の値が記録された（すなわち多値記録が行われた）記録媒体について再生を行うように構成される。
【００１３】
ここで、再生装置１の内部構成についての説明に先立ち、先ずは上記記録媒体ＨＭの一例について次の図２、図３を参照して説明しておく。
図２は、記録媒体ＨＭの断面構造図を示している。
この場合、記録媒体ＨＭとしては透過型の記録媒体とされ、図のように凹凸断面形状が与えられた基板１００と、該基板１００上に積層されたカバー層１０１を備える。
【００１４】
記録媒体ＨＭでは、上記基板１００上に形成された凹凸断面形状のパターンが記録データを反映したものとなる。具体的に、このような凹凸断面形状としては、例えば１６階調以上など複数階調で深さが異なるようにそのパターンが形成される。このように深さが異なるパターンが形成されることで、それぞれ入射光に対する光路長の異なるパターンが形成され、このような光路長差によるパターンが回折格子、すなわちホログラムを形成することになる。
【００１５】
本例の記録媒体ＨＭは、このようなホログラムによる画像パターンの形成により、再生光の強度方向における多値記録が行われたものとなる。
図３は、記録媒体ＨＭの記録フォーマットの一例を示している。
先ず、この場合の記録フォーマットでは、図３（ａ）に示されるようなホログラムページとしての記録単位が定義される。このホログラムページは、再生装置１が備える後述するイメージセンサ６にて１度に受光することのできるピクセル範囲を定義したものとなる。具体的に、例えばイメージセンサ６が縦ｎピクセル×横ｍピクセルによる有効画素範囲を有する場合には、少なくとも縦方向のピクセル数が上記ｎ以下、横方向のピクセル数がｍ以下となるようにして設定された範囲となる。
【００１６】
このように定義される１ホログラムページ内において、各ピクセルの位置に１ビットの値を割り当てるようにされる。この場合、１ピクセルに対しては、１ビットの値として例えば「０」〜「７」の８値のうち何れかを割り当てるものとしている。すなわち、これにより３値以上の多値記録を行うようにされている。
【００１７】
ここで、記録されるべき大元のデータ列（例えば音楽コンテンツや映像コンテンツなど所定のデータ列）は、「０」「１」の２値によるものである。実際の記録媒体ＨＭの製造プロセスにおいては、このような記録されるべき２値のデータ列から多値のデータ列への変換が行われ、該変換により得られた多値データ列の各値を、上記ホログラムページの例えば最上段の列から最下段の列にかけて順にピクセルごとに割り当てていくことになる。
このとき、記録されるべき各値は、再生光の強度の違いにより表現されるようにして記録するものとしている。すなわち、実際にホログラムページが記録された場合には、ピクセル単位で再生光の強度が多段階に異なるようにされることになる。
【００１８】
そして、この場合の記録媒体ＨＭには、上記のようなホログラムページとしての画像情報が、次の図３（ｂ）に示されるようにして複数配列されるようにして形成されることになる。つまり、再生装置１としては、このように記録媒体ＨＭ上に複数形成される各ホログラムページからの再生光を順次イメージセンサ６にて読み出してデータ再生を行うことになる。
【００１９】
上記説明からも理解されるように、本例で用いる記録媒体ＨＭとしては、所定のピクセル単位で再生光の強度が多段階に異なるようにして、基板１００上に凹凸断面形状が形成によるホログラム画像が記録されたものとされればよい。
具体的に、このような記録媒体ＨＭを製造するとした場合には、先に述べたようにして記録されるべき２値データ列を多値データ列に変換し、該変換で得られる多値データ列の各値をピクセル単位の階調値として割り振って、記録媒体ＨＭ上に形成されるべき各ホログラムページとしての画像データを得る。そして、これら各ホログラムページとしての画像データを記録媒体ＨＭに所定間隔で配列したときの全体的な画像データを得て、このように得られた画像データに応じたホログラムが実際に記録媒体ＨＭ上に形成されるようにするための基板１００の凹凸断面形状パターンを、例えば反復フーリエ法によるＣＧＨ（Computer Generated Hologram）の設計を行うなどして求める。
【００２０】
このように基板１００上に形成すべき凹凸断面形状パターンが求まった後は、電子線描画などによるリソグラフィーによってシリコン基板上に上記凹凸断面形状パターンを形成することで原盤作製を行う。
そして、該原盤から金型を作製後、この金型を用いた樹脂射出成形などによって上記基板１００を作製する。この基板１００に対し上述したカバー層１０１を積層することで、図３に示したフォーマットに従って多値データが記録された、本実施の形態としての記録媒体ＨＭが製造される。
【００２１】
説明を図１に戻す。
図１において、記録媒体ＨＭは、再生装置１内の所定位置にセットされた状態で、図中のスライド機構７により２次元方向に移動可能に保持される。すなわち、この場合は図３（ｂ）に示すようにして形成される各ホログラムページの読み出しが可能となるように、レーザ光の照射面方向にスライド移動可能に保持される。
記録媒体ＨＭのスライド制御は、後述する制御部１０が、上記２次元方向におけるスライド量をスライド制御部８に指示し、該スライド量に応じたスライド駆動状態が得られるようにスライド制御部８がスライド機構７を制御することで実現される。
【００２２】
再生装置１には、このようにスライド移動可能に保持される記録媒体ＨＭに対して光を照射して再生を行うための光学系として、図示するレーザダイオード（ＬＤ）２、コリメータレンズ３、対物レンズ４、集光レンズ５、及びイメージセンサ６が設けられる。
【００２３】
この光学系において、上記レーザダイオード２は、図中レーザ駆動部９により発光駆動制御され、該レーザダイオード２から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ３にて平行光となるようにされた後、対物レンズ４で集光されて記録媒体ＨＭにおけるカバー層１０１を介して基板１００上に照射される。このとき、集光点（合焦点）は記録媒体ＨＭにおける基板１００上となるように光学系が調整されている。また、レーザスポット径は、記録媒体ＨＭ上に記録された１ホログラムページの読み出しが可能となるサイズに調整されている。
なお、合焦点の調整を行うためのフォーカス制御手段が設けられてもよい。
【００２４】
このようにして照射されたレーザ光は基板１００を介して集光レンズ５に入射する。そして、該集光レンズ５を介して平行光となるようにされた後、イメージセンサ６上に照射される。
イメージセンサ６は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどで構成され、上記再生光を画素単位（ピクセル単位）で受光し、受光光量に応じた電気信号への変換を行うことで画素ごとの受光光量を表す受光信号を得る。
【００２５】
このとき、上記のように基板１００を介して出射されるレーザ光は、該基板１００上の凹凸断面形状パターンに応じて形成されたホログラム画像を反映した再生光となる。具体的には、図３（ａ）に示したようなホログラムページとしての、所定のピクセル単位で光強度が多値に変調された像が出力されるものとなる。
イメージセンサ６上では、このようなホログラムページとしての像が結像する。この場合、イメージセンサ６上の各画素（以下、受光ピクセルとも称する）と、上記のようにしてイメージセンサ６上で結像するホログラムページの各ピクセル（以下、記録ピクセルと称する）とが１対１で対応するように光学系が調整されている。具体的には、１つの受光ピクセルが１つの記録ピクセルの再生像を受光するようにして光学系が調整されている。これにより、上記イメージセンサ６による受光信号としては、その各画素の受光信号値が、記録されたホログラムページの各ピクセルの値を反映したものとして得られる。
【００２６】
イメージセンサ６によって得られた受光信号（以下、読み出し信号とも称する）は、本実施の形態としての再生信号処理を実行する再生信号処理系（図中の選別部１１、メモリ１２、強度値復元部１３、及びデータ再生部１４で構成される）に対し入力されるが、これら本例としての再生信号処理系の構成及びその動作については後に改めて説明する。
【００２７】
制御部１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Reed Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えたマイクロコンピュータで構成され、例えば上記ＲＯＭなどに格納された動作プログラムに基づく演算処理、制御処理を実行することで、再生装置１の全体制御を行う。
例えば、先に説明したスライド制御部８に対するスライド量の指示を行って記録媒体ＨＭ上の読み出し位置の制御を実行する。
また、特に本実施の形態では、図中の読出モード指示信号ＲＭ-cntにより、レーザ駆動部９におけるレーザ発光パワーの切換指示、及び後述する選別部１１における動作切換指示を行うことで、本実施の形態としての再生動作が実行されるように制御を行う。
【００２８】
[実施の形態としての再生動作]
ここで、先にも述べたように近年の微細加工技術の進化に伴い、イメージセンサ６のピクセルサイズの縮小化も進み、センササイズの縮小化が図られている。
また、一方で、センササイズの縮小化が進むと、ピクセルサイズの縮小化に伴い、センサのダイナミックレンジの縮小化も進んでしまう。
【００２９】
ここで、このような状況を前提として、本例のように強度方向に多値記録が行われた記録媒体ＨＭについて再生することを考えてみる。このとき、強度方向に割り振る値の数が多くなればなるほど、記録信号側（再生光側）のダイナミックレンジは拡大する傾向となる。現状においては、記録信号側のダイナミックレンジに対して、イメージセンサ６側のダイナミックレンジには或る程度余裕があるが、上述のような微細加工化に伴うセンサダイナミックレンジの縮小化が進むと、これらの関係が逆転してしまうことになる。すなわち、記録信号側のダイナミックレンジの方がイメージセンサ６側のダイナミックレンジよりも広くなってしまうといった事態の発生が予測される。
【００３０】
このような逆転現象が生じた場合は、当然のことながら従来通りの手法による再生を行っていたのでは、記録されたデータを適正に再生することはできない。すなわち、イメージセンサ６のダイナミックレンジから外れた部分については適正に値を読み出すことができず、結果として、データ再生を適正に行うことができなくなってしまう。
【００３１】
本実施の形態は、このような逆転現象が生じた場合においても、適正に記録データを再生できるようにし、その結果、多値記録による高記録密度化とイメージセンサ６のサイズ縮小化との両立が図られるようにすることを目的とする。
【００３２】
このため本実施の形態では、再生時に照射するレーザ光のパワーを、記録媒体ＨＭに記録される多値のうち一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次イメージセンサ６側のダイナミックレンジ内に収まるようにして変化させて読み出しを行う。すなわち、イメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収まる範囲ごとに分割して読み出しを行うものである。
【００３３】
ここで、次の図４を参照して、記録媒体ＨＭへの照射光のパワーを変化させたときの、記録信号側のダイナミックレンジとイメージセンサ６側のダイナミックレンジとの関係について説明する。
この図４では、横軸に記録媒体ＨＭに対する照射光パワー、縦軸に記録媒体ＨＭに記録される各値の再生光強度をとり、照射光パワーの変化に対する再生光強度の変化特性を示している。図４では一例として、記録媒体ＨＭに記録される値が、「０」〜「７」の８値である場合を例示している。記録される値「０」〜「２」の再生光強度の変化特性は実線、値「３」〜「７」の再生光強度の変化特性は破線により示している。
【００３４】
この図からも明らかなように、記録媒体ＨＭに記録される各値の再生光強度は、再生時の照射光のパワーに比例するものとなる。
ここで、図中では、イメージセンサ６のダイナミックレンジを太破線により示しているが、記録媒体ＨＭに記録される各値を再生するとしたときには、当然のことながらこの範囲内に再生光の強度が収まっている必要がある。
そこで本実施の形態では、図中に示されるようにして、記録される「０」〜「７」までの８値のうち、「０」〜「２」の３値については図中のパワーＰｗ２を設定して読み出しを行い、残りの「３」〜「７」の５値についてはパワーＰｗ１を設定して読み出しを行うものとしている。
【００３５】
このような照射光パワーの制御が行われることで、各パワーの設定下では、読み出し対象とする各値の再生光ダイナミックレンジを、順次、イメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収めるようにすることができる。
このように本実施の形態では、記録媒体ＨＭに記録される多値のうち一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次イメージセンサ６側のダイナミックレンジ内に収まるようにして、照射光のパワーを変化させて読み出しを行うものである。
【００３６】
このような読み出し分けの手法を採ることで、それぞれの読み出し時においては、対象とする値の再生光強度差を適正に検出することができる。すなわち、記録された値を適正に判定することができる。
【００３７】
但し、図４を参照して分かるように、それぞれの読み出し時においては、対象外となる値の再生光強度がイメージセンサ６のダイナミックレンジから外れ、そのピクセル位置の値についてはこれを正しく判定することができない。すなわち、それぞれの読み出し時においては、対象とする値の受光信号値のみを選別して取得する必要がある。
【００３８】
そこで本実施の形態では、パワーＰｗ１,Ｐｗ２の各読み出し時において、イメージセンサ６により得られた各画素の受光信号値のレベルを検出し、該レベルがイメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収まっている画素の受光信号値のみを選別して読み出すものとしている。
【００３９】
図５は、このような選別動作について具体的に説明するための図である。
この図では、イメージセンサ６の各画素（受光ピクセル）と、各画素で受光される値との関係を模式的に示している。なお、ここでは説明の便宜上、イメージセンサ６の画素数を４×４＝１６としているが、当然のことながらイメージセンサ６の画素数はこれに限定されるべきものではない。
【００４０】
先ず、図５（ａ）は、１回目の読み出し動作として、レーザ光をパワーＰｗ１で照射したときの様子を示している。先の図４より、パワーＰｗ１の設定下では、記録された値のうち「３」〜「７」の値の再生光強度がイメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収まる。従ってこの１回目の読み出し時には、図のように「３」〜「７」の値の再生光が受光された画素を選別することになる。
【００４１】
ここで、このパワーＰｗ１の設定下では、読み出しの対象外となる値「０」〜「２」の再生光強度は、イメージセンサ６のダイナミックレンジの下限側となる。すなわち、これら値「０」〜「２」についての受光信号としては、ノイズ成分に埋もれてしまう程度の微少振幅しか得られない。そこで、この１回目の読み出し時における選別としては、受光信号のレベルがノイズに埋もれた画素を除外するようにして行う。
【００４２】
また、図５（ｂ）は、２回目の読み出し動作として、レーザ光をパワーＰｗ２で照射したときの様子を示している。パワーＰｗ２の設定下においては、記録された値のうち「０」〜「２」の値の再生光強度がイメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収まる。逆に、対象外となる「３」〜「７」の値については、イメージセンサ６のダイナミックレンジの上限を超えたレベルとなる。従って２回目の読み出し時には、受光信号のレベルが上限レベルに張り付いた画素を除外するようにして選別を行う。
【００４３】
このような２度の読み出しと、各読み出し時の選別とが行われることで、図５（ｃ）に示されるように記録された全ての値を適正に読み出すことができる。すなわち、イメージセンサ６側のダイナミックレンジに対して記録信号側のダイナミックレンジの方が広くなるような場合にも、記録された全ての値を適正に読み出すことができる。
【００４４】
なお、この図５においては、イメージセンサ６の各画素上には、記録媒体ＨＭに記録される「０」〜「７」の値を示したが、上記により説明した２度の読み出しが行われる場合において、実際にイメージセンサ６にて得られる各画素の受光信号のレベルとしては、当然のことながらイメージセンサ６のダイナミックレンジの範囲内のレベルで得られることになる。
例えば、１回目、２回目のそれぞれの読み出し時において対象とする値として、「０」と「３」を例に挙げてみると、仮にこれらの値のイメージセンサ６の受光信号レベルが同レベルとなってしまう場合には、もはや受光信号レベル差からこれら「０」と「３」の値を区別することができなくなってしまう。
このように、本例の読み出し分けの手法を採る場合には、本来はイメージセンサ６のダイナミックレンジを超えるものとして検出されるべき値であっても、イメージセンサ６のダイナミックレンジ内のレベルで受光されるものとなることで、そのままの受光信号についてビット判定を行ったとしても、記録された値を適正に判定することができなくなってしまう虞がある。
【００４５】
そこで本実施の形態では、イメージセンサ６のダイナミックレンジを超える値については、その受光信号値を元の強度に相当する値に復元するものとしている。具体的には、１回目の読み出し時に選別された画素の受光信号値に対し、所定のオフセット値を与えることで、元の「３」〜「７」に相当する強度の値に復元するものである。
このようにすることで、本来はイメージセンサ６のダイナミックレンジを超える値「３」〜「７」についての受光信号値を、元の強度に相当する値に復元することができる。つまり、このような強度の復元を行うことで、受光信号値として「０」〜「７」の強度差を適正に表現した値を得ることができ、この結果、記録された「０」〜「７」の全ての値を適正に判定することができるようになる。
【００４６】
[再生動作実現のための構成]
本実施の形態の再生装置１には、上記により説明した再生動作を実現するための構成として、先に説明した制御部１０、レーザ駆動部９と共に、図１に示される選別部１１、メモリ１２、強度値復元部１３、データ再生部１４が設けられている。
【００４７】
先ず、レーザ駆動部９は、制御部１０からの読出モード指示信号ＲＭ-cntに基づき、レーザダイオード２によるレーザ発光パワーを、先に説明したパワーＰｗ１とパワーＰｗ２とで切り換える。すなわち、制御部１０は、１回目のパワーＰｗ１の設定下での読み出しを実行させるとしたときは、上記読出モード指示信号ＲＭ-cntとして例えばＬレベルによる信号を出力し、また２回目のパワーＰｗ２の設定下での読み出しを実行させるとしたときは、上記読出モード指示信号ＲＭ-cntとして例えばＨレベルによる信号を出力する。
レーザ駆動部９は、上記Ｌレベルによる読出モード指示信号ＲＭ-cntに応じてはレーザ発光パワーをパワーＰｗ１に設定し、Ｈレベルによる読出モード指示信号ＲＭ-cntに応じてはレーザ発光パワーをパワーＰｗ２に設定する。
【００４８】
選別部１１には、イメージセンサ６からの受光信号と、制御部１０からの読出モード指示信号ＲＭ-cntとが入力される。
選別部１１は、読出モード指示信号ＲＭ-cntがＬレベルのとき（パワーＰｗ１が指示されているとき）は、イメージセンサ６から得られる各画素の受光信号について、ノイズに埋もれたものは除外し、それ以外の画素の受光信号についてはその値をメモリ１２内の画像メモリ１２ａに格納する。
ここで、メモリ１２内には、上記画像メモリ１２ａとして、イメージセンサ６の各画素対応に受光信号値を格納するための記憶領域が確保されている。選別部１１は、上記のように除外されなかった画素の受光信号値を、当該画像メモリ１２ａに画素対応に格納する。つまり、これによってイメージセンサ６のダイナミックレンジ内で受光された画素とその受光信号値とが選別される。
また、読出モード指示信号ＲＭ-cntがＨレベルのとき（パワーＰｗ２が指示されているとき）は、選別部１１は、イメージセンサ６から得られる各画素の受光信号について、そのレベルが上限のレベルに張り付いたものは除外し、それ以外の画素の受光信号値を上記画像メモリ１２ａに格納する。これにより、イメージセンサ６のダイナミックレンジ内で受光された画素とその受光信号値との選別が行われる。
【００４９】
また、選別部１１は、このような画像メモリ１２ａへの受光信号値の格納と共に、次に説明する強度値復元部１３による強度の復元処理に供される情報として、パワーＰｗ１の設定下で対象とする値を受光したとして選別した画素を表す情報を、メモリ１２内に格納する。具体的には、上述した読出モード指示信号ＲＭ-cntがＬレベルのときに実行される選別処理において、受光信号がノイズに埋もれているとされた画素以外の画素の情報（復元対象画素情報とする）を、メモリ１２に格納する。
【００５０】
強度値復元部１３は、上記選別部１１による各パワーＰｗ設定下での選別処理によって画像メモリ１２ａに格納されるに至った、各画素ごとの受光信号値（すなわち１ホログラムページ分の画像信号）を読み出し、該画像信号中における、メモリ１２に格納された上記復元対象画素情報により示される画素の値に対して、所定のオフセット値を与える。
先の説明からも理解されるように、このオフセット値としては、記録媒体ＨＭに記録された各値の元々の強度差（つまりこの場合は「０」〜「７」の各値の強度差）の関係を適正に表現できるようにして設定された値であればよい。
【００５１】
データ再生部１４は、上記強度値復元部１３による強度復元処理が施された１ホログラムページ分の画像信号を入力し、該画像信号中における各画素の値についてビット判定を行って、１ホログラムページ内の各記録ピクセルの値を検出すると共に、多値→２値変換を行うことで、データ再生を行う。この結果、「０」「１」の２値のデータ列による再生データが得られる。
【００５２】
ここで、本出願人は、上記により説明した実施の形態としての再生手法の有効性について検証するための実験を行った。
実験では、レーザ光の波長は６３２．８nmとした。また、記録媒体ＨＭに形成する凹凸断面形状パターンは、上記波長６３２．８nmによる平面波を、次の図６に示されるようにして記録媒体ＨＭに対し４５°で照射した際に、記録媒体ＨＭの後方１０mmの位置に３．５nm周期にランダムに８値に強度変調された情報像が結像するように、反復フーリエ法により８段のＣＧＨの設計を行うことで設定した。
記録媒体ＨＭの原盤作製は、電子線描画によるリソグラフィによってシリコン基板上に上記凹凸断面形状を形成して行った。この原盤に対し、ニッケルめっきにより金型を作製し、該金型に対しガラス転移点付近まで加熱した樹脂（例えばポリスチレン）を押し当て、該樹脂を剥離後、該樹脂にカバー層を成膜して記録媒体ＨＭを作製した。
実験では、波長６３２．８nm単一周波数、横モードＴＥＭＯＯのＨｅＮｅレーザを用いた。図示は省略したが、このレーザ光を、空間フィルタを通した後、コリメートして、記録媒体ＨＭに４５°で照射した。図６中のイメージセンサ６は、記録媒体ＨＭから光路後方に１０nmとなる位置にその受光面が位置するようにして配置した。
【００５３】
上記条件の設定下では、イメージセンサ６には、約４５ｄＢ程度で変調された情報像が結像される。この場合、イメージセンサ６としてはＣＭＯＳセンサを用い、そのダイナミックレンジは実効的に４０ｄＢ程度である。
このとき、レーザ光のパワーを１０μＷと５０μＷとで別々に照射し、各パワー設定下で得られた受光信号について、図１に示した再生信号処理系を用いてビット判定を行った。
この結果、記録媒体ＨＭに記録されたそれぞれの値を、実用に充分耐え得る低い誤り率で読み取ることができた。
【００５４】
以上で説明したようにして、本実施の形態によれば、イメージセンサ６のダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで強度変調された値を適正に再生することができる。
上記により説明した具体例では、レーザ光のパワーＰｗを２段階に変化させて２度の読み出し分けを行う場合を例示したが、パワーＰｗを３段階以上に変化させて読み出し分けの回数を増やすこで、強度方向に割り振る値の増加（つまり高記録密度化）、及びセンササイズのさらなる縮小化に対応することができる。
このようにして本実施の形態によれば、再生光の強度差による多値記録で実現される高記録密度化と、イメージセンサのサイズ縮小化との両立を図ることができる。
【００５５】
なお、上記のようにして３段階以上の読み出し分けを行う場合、対象とする値の選別は、先に例示した２段階の読み出し分けを行う場合の選別手法とは異なる手法を採ることになる。
つまり、２段階の読み出し分けでは、それぞれの読み出しで対象とする値は「０」〜「２」、「３」〜「７」で分けられるため、受光信号のレベルがノイズに埋もれているか否か、又は上限側に張り付いているか否かの一方について判別すればよいものとできた。しかしながら、３段階以上とする場合は、読み出しの対象とする値よりも再生光強度が小さいものと大きいものとの双方が存在する場合があり、これら双方を除外する必要がある。具体的に、例えば記録される値が「０」〜「１１」であり、これを「０」〜「３」、「４」〜「７」、「８」〜「１１」に読み出し分ける場合、中間の「４」〜「７」の値を対象とする読み出し時には、より再生光強度の小さい「０」〜「３」の受光信号と、より再生光強度の大きい「８」〜「１１」の受光信号の双方を除外する必要がある。
このため、３段階以上の読み出し分けを行う場合は、このように再生光強度が最弱・最強の値が含まれない中間部分の値を対象とする読み出しを行うとき、選別処理においては受光信号がノイズに埋もれたものと上限に張り付いたものとの双方を除外することになる。
【００５６】
[変形例]
ここで、本発明としては、これまでに説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えば、これまでの説明では、イメージセンサのダイナミックレンジと記録される各値の再生光のダイナミックレンジとの相対的な関係を変化させるにあたり、照射光のパワー側を変化させる場合を例示したが、逆に、イメージセンサの受光感度側を変化させても同様の効果を得ることができる。
【００５７】
図７は、このように受光感度を変化させて読み出し分けを行う、変形例としての再生装置２０の内部構成を示している。なおこの図において、既に先の図１にて説明した部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
この再生装置２０は、図１に示した再生装置１に対してゲイン調整部２１が追加される点と、制御部１０からの読出モード指示信号ＲＭ-cntがレーザ駆動部９ではなく上記ゲイン調整部２１に対して供給される点が異なる。
【００５８】
図示するようにゲイン調整部２１は、イメージセンサ６の受光信号についてゲイン調整を行うようにして設けられ、該ゲイン調整部２１は、上記読出モード指示信号ＲＭ-cntによる読み出しモードの切換指示に応じて、上記受光信号に与えるゲインを切り換える。
この場合、各読み出しモード時に対応して受光信号に与えるそれぞれのゲインは、記録媒体ＨＭに記録される多値のうち一部の値の再生光のダイナミックレンジが順次イメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収まるようにして設定されればよい。つまり、例えばこの場合も記録媒体ＨＭに記録される８値のうち「０」〜「２」と「３」〜「７」を読み出し分けるのであれば、読出モード指示信号ＲＭ-cntがＬレベルのときに与えるべきゲインは、値「３」〜「７」の再生光のダイナミックレンジがイメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収まるようにして設定されればよく、また、読出モード指示信号ＲＭ-cntがＨレベルのときに与えるべきゲインは、値「０」〜「２」の再生光のダイナミックレンジがイメージセンサ６のダイナミックレンジ内に収まるようにして設定されればよい。
【００５９】
また、イメージセンサのダイナミックレンジと記録される各値の再生光のダイナミックレンジとの相対的な関係は、例えば光路中に挿入したＮＤフィルタや液晶パネルなどの光学素子により記録媒体に照射される光（イメージセンサに照射される光でもよい）の強度（パワー）を制御することで変化させることもできる。或いは、光強度の制御とイメージセンサの受光感度の双方の制御により変化させることもできる。
【００６０】
また、これまでの説明では、記録された各値のビット判定が適正に行われるようにするにあたり、受光信号に対してオフセット値を与えて記録された値の強度を復元する手法を例示したが、あえてオフセットを与える必要はない。
このとき、記録媒体ＨＭに記録されたそれぞれの値は、イメージセンサによる受光信号の値の情報と、その受光信号の値が得られたときに設定されていた照射光のパワー（或いは受光信号に与えていたゲイン：受光感度）の値の情報との組み合わせで一意に定まる。よって、これらの情報の組み合わせから、記録された各値の判定を行うようにしてもよい。
具体的にその場合は、強度値復元部１３は省略し、データ再生部１４がメモリ１２からの受光信号値の読み出しを行うように構成する。そして、このデータ再生部１４に対し、予め「受光信号の値」と「照射光のパワー（或いはゲイン）の値」（この場合は読み出しモードの別を表す情報とする）の各組み合わせと、「記録された各値」との対応関係を示したテーブル情報を保持させておく。この場合の選別部１１は、選別処理により受光信号値を格納した各画素ごとに、その画素の受光信号値が得られたときの読み出しモードの別を表す情報をメモリ１２内に格納する。
そして、この場合のデータ再生部１４では、画像メモリ１２ａから１ホログラムページ分の画像信号を読み出し、該画像信号中の各画素の値と、選別部１１によりメモリ１２に格納された上記画素ごとの読み出しモードの情報と、上記テーブル情報とに基づき、記録された各値を判定する。
このような構成とした場合にも、記録された各値の判定を適正に行うことができる。
【００６１】
また、変形例として、次の図８に示されるような構成とすることもできる。
この変形例としての再生装置２５は、次の図９に示されるようにして記録媒体ＨＭの所定位置に基準信号が記録される場合に、該基準信号の受光レベルに基づき照射光パワー（又はイメージセンサ６の受光感度）を目標とするレベルに制御するものである。
なお、ここでは照射光パワーについて制御する場合を例に説明を行うが、もちろん、イメージセンサ６の受光感度側を制御するように構成することもできる。
【００６２】
この場合、記録媒体ＨＭには、例えば１ホログラムページごとに、所定のピクセル位置にパワーＰｗ１・パワーＰｗ２の設定下においてそれぞれ得られるべき受光信号の基準レベルを定義するためのパワー基準信号が記録される（図中パワーＰｗ１基準信号、パワーＰｗ２基準信号）。
Ｐｗ１基準信号は、パワーＰｗ１として予め想定されたパワーによるレーザ光照射が行われたときの再生光強度（つまり受光信号値）が、所定の値（第１所定値とする）となるようにして記録された信号となる。また、Ｐｗ２基準信号は、パワーＰｗ２として予め想定されたパワーによるレーザ光照射が行われたときの再生光強度（つまり受光信号値）が、所定の値（第２所定値とする）となるようにして記録された信号となる。
つまり、Ｐｗ１基準信号の受光信号値が予め定められた第１所定値となれば、レーザ光のパワーがＰｗ１であると判定することができ、同様に、Ｐｗ２基準信号の受光信号値が予め定められた第２所定値となれば、レーザ光のパワーがＰｗ２であると判定することができるものである。
【００６３】
この場合、図８における制御部２６は、画像メモリ１２ａに格納された上記Ｐｗ１基準信号、上記Ｐｗ２基準信号としての値に基づき、レーザ駆動部９に対するレーザパワーの指示を行う。
具体的に、この場合の制御部２６は、パワーＰｗ１設定下での読み出し時には、画像メモリ１２ａ内における上記Ｐｗ１基準信号の記録されたピクセルの受光信号値を読み出し、該受光信号値と予め設定された上記第１所定値との差分値を計算すると共に、該差分値をゼロとするレーザパワーの値を計算し、該計算したレーザパワーをレーザ駆動部９に指示する。また、パワーＰｗ２設定下での読み出し時には、画像メモリ１２ａ内における上記Ｐｗ２基準信号の記録されたピクセルの受光信号値を読み出し、該受光信号値と予め設定された上記第２所定値との差分値を計算し、該差分値をゼロとするレーザパワーの値を計算し、該計算したレーザパワーをレーザ駆動部９に指示する。
このようなレーザパワー制御により、例えば温度変化や経時変化に対しても、それぞれの読み出し時におけるレーザパワーが予め定められたパワーで一定となるようにすることができる。
【００６４】
また、これまでの説明では、本発明で再生対象とする記録媒体がいわゆるホログラムメモリとされる場合を例示したが、本発明としては、ピクセル単位で再生光強度を多段階に異ならせるようにして多値記録が行われた記録媒体について再生する場合に広く好適に適用できる。
例えば、バーコード記録媒体について再生を行う場合などにも好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態としての再生装置の内部構成を示したブロック図である。
【図２】実施の形態の再生装置が再生対象とする記録媒体の断面構造を模式的に示した図である。
【図３】記録媒体のデータ記録フォーマットについて説明するための図である。
【図４】照射光パワーの変化に対する再生光強度の変化特性を示した図である。
【図５】実施の形態としての再生動作について説明するための図である。
【図６】実験に用いた再生装置について説明するための図である。
【図７】変形例としての再生装置の内部構成を示したブロック図である。
【図８】他の変形例としての再生装置の内部構成を示したブロック図である。
【図９】図８に示す再生装置が再生対象とする記録媒体について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１,２０,２５  再生装置、２  レーザダイオード、３  コリメータレンズ、４  対物レンズ、５  集光レンズ、６  イメージセンサ、７  スライド機構、８  スライド制御部、９  レーザ駆動部、１０,２６  制御部、１１  選別部、１２  メモリ、１２ａ  画像メモリ、１３  強度値復元部、１４  データ再生部、２１  ゲイン調整部
【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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【図８】
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【図９】
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