説明

ホログラム装置およびホログラム記録装置

【課題】コリニア方式のホログラム装置およびホログラム記録装置において、再生された信号光の領域に位置合わせ用の表示をすることなく、光学系50のアライメントを調整可能にする。
【解決手段】再生光は、ホログラム記録媒体16の記録データに応じて変化する再生信号光と、光路断面において再生信号光の外側に存在してホログラム記録媒体16の記録データに応じて変化しない参照光とを含み、参照光にはパターンA,Bが形成され、画像データにおけるパターンA,Bの位置に基づいて光学系50の調整を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コリニア方式のホログラム装置およびホログラム記録装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ホログラム画像における位置合わせ用のマークやパターンが受光素子内の規定位置に合致するように、受光素子とレンズの位置を調節するホログラム装置について知られている(例えば特許文献1、2、3等)。
【特許文献1】特開2004−271884号公報
【特許文献2】特開2006−65272号公報
【特許文献3】特開2005−43687号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上述した特許文献1〜3記載の技術は、ホログラム記録時の参照光と信号光の光軸が互いに異なる二光束方式のホログラム装置に対応する技術である。従って、上述のマークやパターンは信号光に含めて記録するしかなく、信号光において実データを記録可能な領域を狭める結果となっていた。
【0004】
本発明は、コリニア方式のホログラム装置およびホログラム記録装置において、再生された信号光の領域に位置合わせ用の表示をすることなく、光学系のアライメントを調整可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、空間光変調器を介してホログラム記録媒体に照明参照光を照射し、得られた再生光を検出レンズを介して撮像素子で撮像して画像データを取得するホログラム装置において、上記再生光は、上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化する再生信号光と、光路断面において該再生信号光の外側に存在して上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化しない参照光とを含み、上記参照光には所定パターンが形成され、上記画像データにおける上記所定パターンの位置に基づいて光学系の調整を行う調整手段を備える構成としてある。
上記再生信号光や上記参照光は撮像素子の受光面において所定の位置に投影されなければならないが、ホログラム記録媒体の状態や読み取り環境によっては光学系にずれが生じる可能性がある。そこで、上記参照光の光路断面に所定パターンを形成することにより、上記調整手段が上記画像データにおける上記所定パターンの位置に基づいて光学系の調整を行う。
【0006】
上記再生信号光とは、上記再生光のうち、上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化する成分である。また、上記参照光とは、光路断面において上記再生信号光の外側に存在して上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化しない成分である。また、上記記録データとは、上記ホログラム記録媒体にデータを記録する際に、変調されつつ記録された信号光に対応するデータであり、変調されずに記録された参照光に対応するデータは含まない。
【0007】
この構成により、光路断面において、参照光の領域に所定パターンを形成するため、再生信号光の領域に所定パターンを形成する必要が無くなる。従って、再生された信号光の領域に位置合わせ用の表示をすることなく光学系のアライメントを調整可能となる。即ち、再生信号光の領域を位置あわせ用の所定パターン形成のために使用する必要が無くなり、再生信号光の利用効率が向上する。
【0008】
そして、上記調整手段は、上記画像データにおいて上記所定パターンの表示されるべき位置からのオフセットずれに基づいて上記光学系の調整を行う構成としてもよい。この調整を行う構成により、上記再生信号光や上記参照光の撮像素子に対する投影位置のずれのうち、オフセットずれを補正することが可能となる。
【0009】
このように所定パターンのオフセットずれに基づいて調整を行う場合には、上記調整手段は、上記撮像素子を該撮像素子の受光面に沿ってオフセットさせて上記光学系の調整を行うと好適である。即ち、上記調整手段は上記撮像素子の受光面で得られた画像データの所定パターン位置に基づいて調整を行うため、上記撮像素子の位置調整により調整を行うと調整が容易である。また、上記撮像素子の位置調整により上記光学系の調整を行うと、上記光学系を構成する他の構成要素のアライメントに影響しにくい調整が可能となる。
【0010】
さらに、上記参照光は少なくとも2つの所定パターンを含み、上記調整手段は上記画像データにおける所定パターンの位置から上記画像データの傾きを算出し、該傾きに基づいて上記光学系の調整を行う構成としてもよい。この調整を行う構成により、上記再生信号光や上記参照光の撮像素子に対する投影位置のずれのうち、回転ずれを補正することが可能となる。
【0011】
このように所定パターンの傾きに基づいて調整を行う場合には、上記調整手段は、上記撮像素子を該撮像素子の受光面に対して垂直な軸を中心として回転させて上記光学系の調整を行うと好適である。即ち、上記調整手段は上記撮像素子の受光面で得られた画像データの所定パターン位置に基づいて調整を行うため、上記撮像素子の位置調整により調整を行うと調整が容易である。また、上記撮像素子の位置調整により上記光学系の調整を行うと、上記光学系を構成する他の構成要素のアライメントに影響しにくい調整が可能となる。
【0012】
さらに、上記所定パターンは上記空間光変調器により上記照明参照光中に形成されており、上記照明参照光のうち上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射される成分に含まれる構成としてもよい。即ち、参照光のうち上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射される成分中に所定パターンを形成するため、ホログラム記録媒体の記録データの有無に関わらず参照光に所定パターンを形成可能となる。
【0013】
またこのとき、上記照明参照光の光量を減じて上記光学系の調整を行う構成とすると好適である。即ち上記照明参照光中に形成された所定パターンは、上記ホログラム記録媒体において回折されずに出射されるため、ホログラム記録媒体において回折されてホログラムとして出射される再生信号光等の成分よりも光強度が強くなる。従って、上記撮像素子の受光感度は回折されて出射される成分の光強度に準じて設定されているため、上記照明参照光成分が上記撮像素子に入射すると飽和する可能性がある。従って、上記光学系の調整を行う際に、上記撮像素子の受光に適した光量とすることができる。
【0014】
さらに、上記所定パターンは、上記照明参照光の照射により上記参照光中にホログラムとして形成される構成としてもよい。即ち、ホログラム記録媒体へのデータ記録時に予め所定パターンを有する照明参照光を使用してデータ記録を行い、データ再生時に参照光のうち上記ホログラム記録媒体で回折されて出射される成分中に所定パターンを形成する。このホログラム記録媒体で回折されて出射される成分中の所定パターンは、上記再生信号光の光量と略等しいため、上記照明参照光の光量の調整を行うことなく光学系の調整が可能となる。
【0015】
さらに、上記参照光において、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射された成分を遮光して上記光学系の調整を行う構成としてもよい。即ち、上記ホログラム記録媒体において回折されて出射される成分の検出効率が向上する。
【0016】
さらに、所定パターンを記録時の照明参照光に形成してホログラム記録媒体に記録するホログラム装置は、請求項11のような再生機能を備えないホログラム記録装置としても実現可能であることはいうまでもない。
【0017】
さらに、より具体的な構成例として、空間光変調器を介してホログラム記録媒体に照明参照光を照射し、得られた再生光を検出レンズを介して撮像素子で撮像して画像データを取得するホログラム装置において、上記再生光は、上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化する再生信号光と、光路断面において該再生信号光の外側に存在して上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化しない参照光とを含み、上記参照光は、上記空間光変調器により形成されて、上記照明参照光の上記ホログラム記録媒体で回折されて出射される成分に含まれる少なくとも2つの所定パターンを含み、上記所定パターンの形成位置は、上記参照光のうち、上記ホログラム記録媒体において回折されずに出射される成分より回折されて出射される成分の光度が強くなる位置であり、上記参照光において、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射された成分の少なくとも一部を遮光し上記画像データにおける上記所定パターンの位置から上記画像データの傾きを算出し、該傾きに基づく上記撮像素子の傾き調整と、上記画像データにおいて上記所定パターンの表示されるべき位置からのオフセットずれに基づいて行う上記撮像素子のオフセット調整とにより、光学系の調整を行う調整手段を備える構成としてある。
【発明の効果】
【0018】
以上説明したように本発明によれば、光路断面において、参照光の領域に所定パターンを形成するため、再生信号光の領域に所定パターンを形成する必要が無くなり、再生信号光の利用効率が向上するホログラム装置を提供することができる。
また請求項3にかかる発明によれば、再生信号光や参照光の撮像素子に対する投影位置のずれのうち、オフセットずれを補正可能となる。
そして請求項4にかかる発明によれば、オフセットずれの補正が容易である。また、光学系を構成する他の構成要素のアライメントに影響しにくい調整が可能となる。
さらに請求項5にかかる発明によれば、再生信号光や参照光の撮像素子に対する投影位置のずれのうち、回転ずれを補正可能となる。
また請求項6にかかる発明によれば、傾きずれの補正が容易である。また、光学系を構成する他の構成要素のアライメントに影響しにくい調整が可能となる。
そして請求項7にかかる発明によれば、ホログラム記録媒体の記録データの有無に関わらず参照光に所定パターンを形成可能となる。
さらに請求項8にかかる発明によれば、参照光のうち上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射される成分中に所定パターンに基づいて光学系の調整をする場合に、撮像素子の受光に適した光量とすることができる。
そして請求項9にかかる発明によれば、照明参照光の光量の調整を行うことなく光学系の調整が可能となる。
さらに請求項10にかかる発明によれば、光学系を構成する撮像素子以外の構成要素のアライメントに最も影響しにくい調整が可能となる。
さらに請求項11にかかる発明によれば、所定パターンをホログラムとして記録可能なホログラム記録装置を提供可能となる。
さらに請求項1のような、より具体的な構成において、上述した請求項2〜請求項4および請求項7〜請求項9の各発明と同様の作用を奏することはいうまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
(1)ホログラム装置の構成:
(2)記録再生処理
(2−1)記録処理
(2−2)再生処理
(3)参照光に形成される所定パターン:
(4)ずれ補正処理:
(5)まとめ:
【0020】
(1)ホログラム装置の構成:
以下、本発明の実施形態について図1〜図14を参照して説明する。本実施形態においては、ホログラムデータの記録と再生が可能なホログラム記録再生装置を例にとって説明するが、無論、再生装置と記録装置と記録再生装置の何れであっても良いし、他の機能を併せ持つ複合機であっても構わない。
【0021】
以下、図1と図2を参照してホログラム記録再生装置100の構成を説明する。図1は、透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の概略構成を示すブロック図であり、図2は、透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の光学系50の概略構成を示す構成図である。コリニア方式においては、信号光と参照光とが同一光軸上に配置されるのが大きな特徴であり、2光束干渉法等に比べて光学系をコンパクトに構成することができる。ホログラム記録再生装置100は、光学系50と制御部30とを含んで構成される。
【0022】
光学系50は、レーザ光源10と、DMD(Digital Micromirror Device)12と、対物レンズ14と、集光レンズ18,22と、遮光板20と、倍率調整レンズ24と、光センサ26と、を含んで構成される。
【0023】
制御部30は、レーザ光源10の出力制御を行うドライバ30aと、入力された電子データを所定の画像データに符号化してDMD12に出力するエンコーダ30bと、光センサ26で得られる画像データから電子データを複号化するデコーダ30eと、光センサ26で得られる画像データに含まれる所定パターンの位置に基づいて光センサ26を調整する調整機構30dと、遮光板20を制御するドライバ30cと、所定の制御プログラムにしたがって各種制御処理を実行するマイコン30fと、から構成される。
【0024】
光学系50において、レーザ光源10は、光(電磁波)を増幅してコヒーレントな光を発生させてDMD12に出射する。このDMD12に出射される光は、図示しないコリメートレンズ等によってDMD12の入射面形状に合わせた平行光とされている。レーザ光源10としては、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、半導体レーザ等、レーザ光を発生するものであれば様々なものが採用可能である。
【0025】
DMD12は、ドットマトリクス状に配列された複数のマイクロミラーにより構成されており、マイクロミラーの配向角を個別に制御する。DMD12は、入射された光をマイクロミラー毎に空間的に(本実施形態では2次元的に)変調した記録信号光と、入射された光を空間的に変調しない照明参照光のパターンを生成する。1つの空間光変調器で信号光と参照光とを同時に生成する構成であるため、両者の相対的な位置関係は空間光変調器で決定するため常に一定となる。変調とは、例えば入力された画像データに基づいてマイクロミラー単位でオン/オフ制御を行いデジタルデータを表現する、等である。
【0026】
より具体的には、DMD12の各マイクロミラーは、入射されたレーザ光源10の光を後段の対物レンズ14に反射する方向と、対物レンズ14に反射しない方向とのいずれかに配向角を切り換えることができる。このDMD12が空間光変調器を構成する。本実施形態では空間光変調器としてDMD12を採用したが、反射型液晶、透過型液晶、磁気光学空間変調器[MOSLM]等を用いることも可能である。
【0027】
図3は、DMD12のマイクロミラー面を模式的に示した図である。同図では、説明の簡略の為に、マイクロミラー面を縦24×横24のマイクロミラーで構成してある。図3では、マイクロミラー面の上下左右の外周からそれぞれ4列のマイクロミラーを参照光用、内部の16×16のマイクロミラーを記録信号光用としてある。また、左上隅、左下隅、右上隅、右下隅に、それぞれ3×3の所定パターン領域A〜Dが設けてあり、これらの所定パターン領域A〜Dでは中央のマイクロミラーがオンされており、このオンされたマイクロミラーを囲むように8つのマイクロミラーがオフされている。無論、後述の説明のように記録信号光用の領域を略円形にしても構わない。
【0028】
対物レンズ14は、DMD12から出射された光をホログラム記録媒体16の記録層に集光させる。ホログラム記録媒体16の記録層は光感応性の材料で形成されており、記録時に記録信号光と照明参照光とが干渉して形成される干渉縞の強度分布がホログラム記録媒体16の屈折率あるいは透過率の変化となって記録される。そして、この屈折率あるいは透過率の変化は回折格子として振舞う。この記録層としては、例えばニオブ酸リチウム単結晶や、フォトポリマー等の感光材料を使用することができる。本実施形態では、透過式のホログラム記録媒体を使用しており、再生光がホログラム記録媒体に入射すると、入射された光がホログラム記録媒体の回折格子で回折、もしくはホログラム記録媒体を透過して、集光レンズ18に入射される。
【0029】
ホログラム記録媒体16は、記録時に形成した屈折率あるいは透過率の変化が記録後の光照射や他の環境変動に対しても安定して維持され、再生時には当該干渉パターンが回折格子として作用する。再生時には、ホログラム記録媒体16に照明参照光が入射されると、記録された屈折率あるいは透過率の変化が回折格子として作用して回折光が発生する。ホログラム記録媒体は、種々の形状を採用することができ、バルク状のものであってもディスク状のものであってもよい。いずれの形状であっても干渉パターンの結像位置を変えることができ、例えばシフト多重により多量の電子データを記録することができる。また、記録層における結像深度や結像角度を変えることにより、より多くの電子データを多重記録することができる。
【0030】
集光レンズ18,22は、ホログラム記録媒体16を通過してきた光を集光して平行光線に戻す集光レンズ18と、この平行光線を所定の焦点に再度集光させる集光レンズ22とを含んで構成される。この集光レンズ18と集光レンズ22の間の平行光線となる区間には遮光板20が配置されており、平行光線の外縁を所定割合カットして、ホログラム記録媒体16を通過してきた実体参照光を遮光可能となっている。この遮光板20は、例えば円形や矩形の絞り等で実現可能であり、所定の開口形状を維持しつつその開口サイズを変化させうるものである。
【0031】
倍率調整レンズ24は、集光レンズ18,22から出射されて所定の焦点を越えて再度拡散した光を集光し、光センサ26の受光面の所定の範囲内に結像させる。即ち、光学系50において、倍率調整レンズ24は、倍率調整レンズ24に入射される光が受光面の所定の範囲内に収まるように集光するとともに、倍率調整レンズ24を通過した光の結像面が光センサ26の受光面となるように配置される。この倍率調整レンズが検出レンズを構成する。
【0032】
光センサ26は、複数の光電素子がドットマトリクス状に配列されたセンサであり、各光電素子に入射した光強度(輝度)に応じて電荷が発生し、当該電荷の量をデジタル化した輝度画像データを生成してデコーダに出力する。より具体的には、電荷の量を所定の閾値を基準として2値化判定して2値化画像データを生成してデコーダに出力する。光センサ26の受光面は、再生信号光と、再生参照光もしくは実体参照光の所定パターンと、を受光可能なサイズであればよく、再生参照光や実体参照光の全てを受光可能である必要はない。光センサ26としては、例えばCCDセンサやCMOSセンサを利用することができる。この光センサ26を構成する複数の光電素子が再生光を撮像する撮像素子を構成する。
【0033】
調整機構30dは、マイコン30fの制御に従って、光センサ26の位置や角度を調整する。より具体的には、調整機構30dは、光センサ26の光軸を中心とした回転移動と、光センサ26の受光面に沿った上下左右移動とにより、光センサ26の調整を実現する。マイコン30fはデコーダ30eから2値化画像データを取得するとともに所定パターンを検出し、この所定パターンが検出されるべき所定位置に検出されているか否かを判断する。そして所定位置に検出されていない場合は、その所定位置からのずれを算出してずれを補正するように調整機構30dを駆動する。このずれ補正処理については後述する。
【0034】
(2)記録再生処理
(2−1)記録処理
図4は、記録時におけるホログラム記録再生装置100の主要部の様子を模式的に示している。記録時においては、例えば他の記録媒体から読み取ったり通信媒体を介して取得した電子データがエンコーダ30bに入力される。エンコーダ30bは、例えば2値の電子データを2値(オン/オフ、あるいは明/暗)の2次元画像データに画像変調(エンコード)する。例えば、図5に示すように、電子データの“0”を画像パターンの「オフ」と「オン」を順に組み合わせたものに、電子データの“1”を画像パターンの「オン」と「オフ」を順に組み合わせたものに、それぞれ対応させるように規定しておき、電子データにおけるビット配列に応じて当該画像パターンを配列させることにより画像データに変調することができる。
【0035】
また、電子データに基づく画像データ(実データ領域D1)は略円形とされている。エンコーダ30bは、この実データ領域D1を外形が矩形状の不変データ領域D2の中央部に合成する。実データ領域D1は電子データが反映されてパターンが変化するが、不変データ領域D2は電子データによらない一定の画像データであり、オン/オフ比率が実データ領域D1と略等しくなるような固定のランダムパターンが設定される。実データ領域D1と不変データ領域D2とを合成した画像データは、DMD12に出力される。この画像データの各画素は、DMD12の各マイクロミラーに対応しており、各画素の値(オン/オフ)によってマイクロミラーの配向角が制御される。
【0036】
すなわち、画像データにおけるオンの画素に対応するマイクロミラーは反射光を対物レンズ14に入射させ、オフの画素に対応するマイクロミラーは反射光を対物レンズ14に入射させない。以上のように各マイクロミラーの配向角が制御されたDMD12に対してレーザ光源10からのレーザ光が照射されると、当該レーザ光が上述した画像データに応じて変調させられ、ホログラム記録媒体16に照射させられる。
【0037】
図6に示すようにDMD12から実データ領域D1と不変データ領域D2からの反射光が対物レンズ14に入射し、ホログラム記録媒体16に集光して照射される。ここで、実データ領域D1からの反射光を記録信号光WS、不変データ領域D2からの反射光を記録参照光WR、とする。記録信号光WSと記録参照光WRの光軸は同軸であり、本実施形態の光学系はコリニア方式となっている。記録信号光WSおよび記録参照光WRが対物レンズ14により集光されると干渉が生じ、ホログラム記録媒体16の記録層に干渉パターンが形成される。これにより記録信号光WSに変調された電子データをホログラム記録媒体16に回折格子として記録することができる。
【0038】
以上のような干渉パターンをホログラム記録媒体16に互いにオーバーラップさせて多重記録していくことにより、大容量の電子データの記録が可能となる。なお、記録参照光WRは記録信号光WSの外側に供給されればよく、記録信号光WSの形状は円形に限定されるものではない。例えば、記録信号光WSを矩形状とすることも可能である。この場合、記録信号光WSを外側から囲む記録参照光WRを矩形枠状にすればよい。
【0039】
(2−2)再生処理
図7および図8は、再生時におけるホログラム記録再生装置100の主要部の様子を模式的に示している。再生時においては、上述した干渉パターンが多重記録されたホログラム記録媒体16がセットされており、ホログラム記録媒体16の読みとりが行われる。まず、エンコーダ30bは、すべてオフの実データ領域D1を作成する。エンコーダ30bは、この実データ領域D1を不変データ領域D2の中央部に合成する。ここにおける不変データ領域D2は記録時と同じ固定のランダムパターンの画像データである。この画像データは、DMD12に出力される。
【0040】
また、実データ領域D1の画素はオフ状態(暗)に設定され、不変データ領域D2の画素はオン状態(明)に設定された画像データがDMD12に出力される。上述した画像データによって各マイクロミラーの配向角が制御されたDMD12においてレーザ光源10からのレーザ光が反射されることとなる。
【0041】
図8に示すようにDMD12から光軸を共通させた実データ領域D1と不変データ領域D2からの反射光が対物レンズ14に入射し、ホログラム記録媒体16に集光して照射される。ただし、実データ領域D1に対応するマイクロミラーは対物レンズ14に反射光を入射させないため、実データ領域D1によって反射させられた光束はホログラム記録媒体16に到達せず、不変データ領域D2のみによって反射させられた光束のみがホログラム記録媒体16に到達する。ここで、再生時において不変データ領域D2によって反射させられた光束を照明参照光LRとする。
【0042】
照明参照光LRがホログラム記録媒体16に照射されると、ホログラム記録媒体16を透過した再生光Rが生成される。なお、図示しないアクチュエータによって記録時と再生時の光軸が一致するようにホログラム記録媒体16と光学系の位置が制御されている。照明参照光LRがホログラム記録媒体16を透過する際には、ホログラム記録媒体16に記録された干渉パターンを回折格子とした回折が生じ、当該干渉パターンを記録した際の記録信号光WSと同様の回折透過光を再現することができる。この回折透過光を再生信号光RSとする。
【0043】
再生信号光RSは、集光レンズ18にて一旦平行光線に変換され、さらに集光レンズ22と倍率調整レンズ24を介して光センサ26に受光される。光センサ26は、再生信号光RSの像を示す画像データを生成し、当該画像データを2値化してデコーダ30eに出力する。デコーダ30eは、エンコーダ30bにおける符号化処理と逆の復号化処理が行われ、当該画像データを復号した電子データが再生される。
【0044】
ところで、照明参照光LRが記録済みホログラム記録媒体16を透過する際には、再生信号光RSのみならず、当該再生信号光RSの外側に隣接して再生参照光RRも生成することとなる。なお、実データ領域D1と不変データ領域D2の境界位置が再生信号光RSと再生参照光RRとの境界位置に対応する。この再生参照光RRは、電子データの再生には不要である。
【0045】
このように、再生信号光RSは照明参照光LRがホログラム記録媒体16の記録データに応じて回折されて出射される光であり、再生参照光RRは照明参照光LRがホログラム記録媒体16で記録データによらずに回折されて出射された光であり、実体参照光SRは照明参照光LRがホログラム記録媒体16で回折されずにホログラム記録媒体16を通過した光である。ここで記録データとは、変調されつつホログラム記録媒体16に記録された記録信号光WSに対応するデータであり、変調されずにホログラム記録媒体16に記録された記録参照光WRに対応するデータは含まない。また、再生信号光と再生参照光と実体参照光SRとを合わせて再生光と称し、再生参照光RRと実体参照光SRとを合わせて参照光と称する。
【0046】
(3)参照光に形成される所定パターン:
以下、図4、図7〜図11を参照して、参照光に形成される所定パターンについて詳細に説明する。図9〜図11はDMDに表示されるパターンを示した図である。参照光に形成される所定パターンは、大別すると、(A)再生参照光RRにホログラムとして形成される場合と、(B)実体参照光SRに形成される場合と、がある。
【0047】
図4において、不変データ領域D2に所定パターンを形成してDMD12に入力すると、所定パターンを有する記録参照光WRが生成され、この所定パターンを有する記録参照光WRに基づく干渉パターンがホログラム記録媒体16に記録される。即ち、再生時にホログラムとして再生される再生参照光RRが所定パターンを有することになる(上記(A)に対応する。)。
【0048】
一方、図7において、照明参照光LRがホログラム記録媒体16に照射されると、ホログラム記録媒体16から出射される再生光には、再生信号光RSと再生参照光RRと実体参照光SRとが含まれる。この再生時の照明参照光LRに、所定パターンを有する光を使用すると、実体参照光SRがこの所定パターンを有することになる(上記(B)に対応する。)。
【0049】
所定パターンの形状としては、図3に示したような1つのマイクロミラーをオンした点状のもの以外にも、オンするマイクロミラーの選択次第で、十字型や円型等、様々な形状を採用可能である。また、形成される所定パターンの数は、傾き調整を行う場合は2つ以上形成されるものとし、上下左右のオフセットずれの調整を行う場合は少なくとも1つ形成されるものとする。また、上記(A)の場合は、光の回り込み等によって所定パターンのパターンつぶれが生じて識別不能とならないように、所定パターンの周囲に所定の光無し領域を形成してもよい。
【0050】
光路断面における、実体参照光SRと再生参照光RSの強度分布については、一般に、再生参照光RRや再生信号光RSはホログラムとして形成される光であるため、回折されること無く透過してきた実体参照光SRよりも弱くなる。
【0051】
記録参照光WRにのみ所定パターンを形成した場合(上記(A)の場合)は、所定パターンがホログラムとして記録される。図9の(a)に示すように記録参照光WRに所定パターンを形成し、図9の(b)に示すように再生参照光RRには所定パターンを形成せず該パターン領域をオフ状態とすることで、再生参照光RRとして所定パターンが検出できる。また、このとき、少なくとも所定パターンを透過させる範囲で遮光板により実体参照光を可能な限りカットしておくと、光センサ26にて取得される二値化画像データから所定パターンの判別がより容易となって好適である。
【0052】
一方、照明参照光LRにのみ所定パターンを形成する場合(上記(B)の場合)は、所定パターンは実体参照光SRとして検出される。図10の(a)に示すように記録参照光WRには所定パターンを形成せず、図9の(b)に示すように照明参照光LRに所定パターンを形成する。この場合、ホログラム記録媒体16の記録の有無に関わらず光学系50の光軸調整が可能となる。所定パターンは何れの位置に形成されてもよい。無論、倍率調整のためには所定パターンの間隔が長くなるように構成すると調整の精度が向上するため、不変データ領域D2の外縁部分に所定パターンを形成しておくと好適である。
なお、図11に示すように、記録参照光WRおよび照明参照光LRの両方に所定パターンを形成しても構わない。この場合、所定パターンは、再生参照光RRと実体参照光SRとが重ねあわされた像が検出されることになる。
【0053】
(4)ずれ補正処理:
以下、図12〜図14を参照して、光センサ26のずれ補正を行うマイコン30fの処理を説明する。本実施形態では、光センサ26を調整してずれ補正を行うが、無論、光センサ26の代わりにDMD12を調整してもずれ補正は可能である。図12はマイコン30fの処理を示すフローチャート、図13は傾きずれを有する場合の二値化画像データを模式的に示した図、図14はオフセットずれを有する場合の二値化画像データを模式的に示した図、である。図12の処理は、予め設定された所定のタイミングや、利用者の指示するタイミングで実行される。
【0054】
処理が開始されると、ステップS10で光センサ26から二値化画像データを取得する。即ち、ステップS10ではデコーダ30eの復号化処理前の所定パターンを含む二値化画像データを取得する。この処理においては図13、図14に示すように、二値化画像データには2つの所定パターン(パターンA、パターンB)が形成されているものとし、これら2つの所定パターンに基づいてずれの補正を行う処理を例にとって説明する。ステップS10が終了するとステップS12に進む。
【0055】
ステップS12では、ステップS10で取得した二値化画像データ中の所定パターンの位置を検出する。マイコン30fは、所定パターンの形状を示す情報を有しており、所定パターンと一致する形状を二値化画像データから探索する処理を行う。このパターン探索処理は、相関マッチング等の手法があるが、従来知られている技術であるためここでは詳述しない。また、所定パターンは、光センサ26の複数のセンサにまたがって検出されてる場合もあるため、検出された所定パターンの重心をもって所定パターンが検出された位置(検出位置)とする。すなわち、小数値までとり得るものとなる。ステップS12が終了するとステップS14に進む。
【0056】
以下、パターンAの検出位置を(xA1,yA1)、パターンBの検出位置を(xB1,yB1)、パターンAの本来表示されるべき位置(正常位置)を(xA0,yA0)、パターンBの本来表示されるべき位置(正常位置)を(xB0,yB0)とする。
【0057】
ステップS14では、所定パターンの傾きずれを算出する。このステップでは、図7のように光センサ26の受光面に対して二値化画像データが傾いている場合に、この傾きを検出する。図7は、正立しているべき二値化画像データが時計回り方向に角θだけ傾いている状態を示している。この傾きθを求めて、光センサ26の受光面をθだけ反時計回りに回転させれば、正しい角度に調整された二値化画像データを光センサ26で受光可能となる。
即ち、マイコン30fは、正しい角度で二値化画像データを受光した場合にパターンAとパターンBを結ぶ直線が成すべき傾きを予め記憶しており、算出された傾きと記憶された傾きとを比較して二値化画像データと光センサ26の受光面の間のずれ角dθを算出する。具体的には、正常位置におけるパターンAとパターンBの上下方向の位置を一致させておき(yA0=yB0)、パターンAとパターンBの検出位置の差分(dx=xA1−XB1、dy=yA1−yB1)を算出し、傾きずれdθ(dθ=Arctan(dx/dy))を求める。ステップS14が終了するとステップS16に進む。
【0058】
ステップS15では、ステップS14で算出されたずれ角に基づいて、ずれ補正を行う。無論、ずれが所定の許容範囲内であれば、本ステップの補正はしなくともよい。補正を行う場合は、マイコン30fが調整機構30dに制御信号を出力して、光軸を中心として光センサ26を−dθ回転させる。これにより二値化画像データの傾きずれが解消して正常な角度で二値化画像データを取得可能になる。ステップS15が終了するとステップS16に進む。
【0059】
ステップS16では、所定パターンのオフセットずれを算出する。このステップでは、図8のように二値化画像データが上下左右の少なくとも一方にずれている場合に、このオフセットずれを検出する。この図8では、二値化画像データが右方向にΔだけずれている状態を示している。従って、このオフセットずれΔを求めて、光センサ26の受光面をΔだけ左方向にずらせば、正しい位置に調整された二値化画像データを光センサ26で受光可能となる。
即ち、マイコン30fは、パターンAとパターンBの正常位置を示す情報を記憶しており、表示位置と検出位置とを比較して、左右方向(x方向)のオフセットずれΔxと、上下方向(y方向)のオフセットずれΔyと、を算出する。このオフセットずれの算出においては、パターンAとパターンBのいずれか一方のみのずれを算出すればオフセットずれの検出としては十分である。特に予めステップS14の傾き調整がなされていれば、パターンAのオフセットずれとパターンBのオフセットずれは等しいはずである。ステップS16が終了するとステップS18に進む。
【0060】
ステップS18では、ステップS16で算出されたオフセットずれに基づいて、ずれ補正を行う。無論、ずれが所定の許容範囲内であれば、本ステップの補正はしなくともよい。補正を行う場合は、マイコン30fが調整機構30dに制御信号を出力して、光センサ26の受光面に沿って該光センサ26を左右方向に−dx、上下方向に−dy、移動させる。これにより所定パターンが二値化画像データの正常位置に表示されることになる。ステップS18が終了すると本処理を終了する。
【0061】
以上、ステップS10〜S18の処理を実行するマイコン30fが、調整手段を構成する。
【0062】
以下、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
ホログラム記録媒体16の再生が開始されるなどの所定のタイミングでずれ補正処理が開始されると、照明参照光LRがホログラム記録媒体16に照射される。すると、ホログラム記録媒体16を通過して光センサ26に到達した再生光には所定パターンが形成されている。この再生光が光センサ26で受光されると二値化された輝度画像データが生成される。
【0063】
マイコン30fは、この二値化画像データを取得して所定パターンを探索して、所定パターンの位置情報を検出位置として取得する。そしてマイコン30fは、この検出位置と予め記憶している正常位置とから所定パターンのずれを算出する。そしてマイコン30fは、算出されたずれを打ち消す方向に調整機構30dを駆動することにより、光センサ26の角度調整とオフセット調整とを行って、検出位置と正常位置とを一致させることにより二値化画像データにおいて所定パターンが本来表示されるべき位置に表示されるようにする。
【0064】
(5)まとめ:
つまり、再生光は、ホログラム記録媒体16の記録データに応じて変化する再生信号光と、光路断面において再生信号光の外側に存在してホログラム記録媒体16の記録データに応じて変化しない参照光とを含み、参照光にはパターンA,Bが形成され、画像データにおけるパターンA,Bの位置に基づいて光学系50の調整を行う。1つの空間光変調器で信号光と参照光とを同時に生成するため、参照光の位置合わせを行うことで、自動的に信号光側もアライメント調整される。これにより、コリニア方式のホログラム装置およびホログラム記録装置において、再生された信号光の領域に位置合わせ用の表示をすることなく、光学系50のアライメントを調整可能となる。
【0065】
なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】透過型の記録媒体に対して記録再生を行うコリニア方式のホログラム記録再生装置の光学系の概略構成を示す構成図である。
【図3】空間光変調器のピクセル面を模式的に示した図である。
【図4】記録時の光路を示した模式図である。
【図5】2値の電子データ表現法の一例である。
【図6】記録時の主要な光路パターンを示した模式図である。
【図7】再生時の光路を示した模式図である。
【図8】再生時の主要な光路パターンを示した模式図である。
【図9】DMDに表示するパターンである。
【図10】DMDに表示するパターンである。
【図11】DMDに表示するパターンである。
【図12】マイコンの処理を示すフローチャートである。
【図13】傾きずれを有する場合の二値化画像データを模式的に示した図である。
【図14】オフセットずれを有する場合の二値化画像データを模式的に示した図である。
【符号の説明】
【0067】
10…レーザ光源、12…DMD、14…対物レンズ、16…ホログラム記録媒体、18…集光レンズ、20…遮光板、22…集光レンズ、24…倍率調整レンズ、26…光センサ、30…制御部、30a…ドライバ、30b…エンコーダ、30c…ドライバ、30d…調整機構、30e…デコーダ、30f…マイコン、100…ホログラム記録再生装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
空間光変調器を介してホログラム記録媒体に照明参照光を照射し、得られた再生光を検出レンズを介して撮像素子で撮像して画像データを取得するホログラム装置において、
上記再生光は、上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化する再生信号光と、光路断面において該再生信号光の外側に存在して上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化しない参照光とを含んでおり、
上記参照光は、上記空間光変調器により形成されて上記照明参照光の上記ホログラム記録媒体で回折されて出射される成分に、少なくとも2つの所定パターンを含み、
該所定パターンは、上記参照光において、上記ホログラム記録媒体において回折されずに出射される成分よりも回折されて出射される成分の光度が強くなる位置に形成され、
上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射された上記参照光の成分の少なくとも一部を遮光する遮光板と
上記画像データにおける上記所定パターンの位置から上記画像データの傾きを算出し、該傾きに基づく上記撮像素子の傾き調整と、上記画像データにおいて上記所定パターンの表示されるべき位置からのオフセットずれに基づいて行う上記撮像素子のオフセット調整とにより、光学系の調整を行う調整手段と、
を備えることを特徴とするホログラム装置。
【請求項2】
空間光変調器を介してホログラム記録媒体に照明参照光を照射し、得られた再生光を検出レンズを介して撮像素子で撮像して画像データを取得するホログラム装置において、
上記再生光は、上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化する再生信号光と、光路断面において該再生信号光の外側に存在して上記ホログラム記録媒体の記録データに応じて変化しない参照光とを含み、
上記参照光には所定パターンが形成され、
上記画像データにおける上記所定パターンの位置に基づいて光学系の調整を行う調整手段を備えることを特徴とするホログラム装置。
【請求項3】
上記調整手段は、上記画像データにおいて上記所定パターンの表示されるべき位置からのオフセットずれに基づいて上記光学系の調整を行うことを特徴とする上記請求項2に記載のホログラム装置。
【請求項4】
上記調整手段は、上記撮像素子を該撮像素子の受光面に沿ってオフセットさせて上記光学系の調整を行うことを特徴とする上記請求項3に記載のホログラム装置。
【請求項5】
上記参照光は少なくとも2つの所定パターンを含み、上記調整手段は上記画像データにおける所定パターンの位置から上記画像データの傾きを算出し、該傾きに基づいて上記光学系の調整を行うことを特徴とする上記請求項2〜請求項4の何れか一項に記載のホログラム装置。
【請求項6】
上記調整手段は、上記撮像素子を該撮像素子の受光面に対して垂直な軸を中心として回転させて上記光学系の調整を行うことを特徴とする上記請求項5に記載のホログラム装置。
【請求項7】
上記所定パターンは上記空間光変調器により上記照明参照光中に形成されており、上記照明参照光のうち上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射される成分に含まれることを特徴とする上記請求項2〜請求項6の何れか一項に記載のホログラム装置。
【請求項8】
上記照明参照光の光量を減じて上記光学系の調整を行うことを特徴とする上記請求項7に記載のホログラム装置。
【請求項9】
上記所定パターンは、上記照明参照光の照射により上記参照光中にホログラムとして形成されることを特徴とする上記請求項2〜請求項8の何れか一項に記載のホログラム装置。
【請求項10】
上記参照光において、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体で回折されずに出射された成分の少なくとも一部を遮光して上記光学系の調整を行うことを特徴とする上記請求項9に記載のホログラム装置。
【請求項11】
空間光変調器を介して画像データを示す記録信号光と照明参照光とをホログラム記録媒体に照射して、該記録信号光と該照明参照光の照射により生ずる干渉パターンを記録するホログラム記録装置において、
上記空間光変調器は、上記照明参照光に所定パターンを形成することを特徴とするホログラム記録装置。



【図1】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【図7】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図3】
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【図6】
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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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【公開番号】特開2008−197574(P2008−197574A)
【公開日】平成20年8月28日(2008.8.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−35364(P2007−35364)
【出願日】平成19年2月15日(2007.2.15)
【出願人】(000201113)船井電機株式会社 (7,855)
【出願人】(304027349)国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】(000237721)FDK株式会社 (449)
【Fターム(参考)】