説明

ホログラム装置およびホログラム記録装置

【課題】再生に必要な再生信号光のみを遮光手段にて通過させる。
【解決手段】光センサ26にて撮像した画像データに含まれる基準マークM1〜M4の位置を特定し、これらの位置から再生信号光RSと再生参照光RRの境界位置を特定する。境界位置が特定できると、この境界位置に基づいて目標撮像径Dtを算出する。そして、開口部APの径が光センサ26にて撮像したときに目標撮像径Dtとなるように、ドライバ30cにアイリス調整用アクチュエータAC1を駆動させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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】
再生に不要な光を除去するための絞りを光学系に設けたホログラム再生装置が提案されている(特許文献1、参照。)。さらに、絞りの周辺に投影された光を光検出器によって検出し、その検出結果に基づいてホログラム記録媒体を移動させるホログラム再生装置が提案されている(特許文献2、参照。)。
【0003】
後者の構成によれば、本来、絞りを透過すべき光がホログラム記録媒体の位置ずれによって絞りを通過できなかったことや、絞りにて遮断された光がどちらの方向にずれているかを検知することができ、ホログラム記録媒体の絞りに対する相対的な位置ずれを補正することが可能であった。
【特許文献1】特開2005−292802号公報
【特許文献2】特開2006−171589号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、絞りに対するホログラム記録媒体の位置ずれを補正することができても、開口径を調整することができないため、本来、再生に必要な再生信号光を遮断してしまったり、再生に悪影響を与える再生参照光を通過させてしまったりする不具合が生じるという問題があった。
本発明は、再生に必要な再生信号光のみを撮像することができるホログラム装置およびホログラム記録装置を提供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、請求項2にかかる発明は、ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段とを具備する構成としてある。
【0006】
上記のように構成した請求項2の発明において、ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像することにより、画像データを取得する。そして、当該取得した画像データに基づいて電子データを再生する。上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とから構成される。遮光手段は、上記再生参照光を遮光する非開口部と、上記再生信号光を通過させて上記撮像素子に結像させる開口部(アイリス)とを有している。境界特定手段は、上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する。さらに、開口径調整手段は、特定された境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する。
【0007】
また、請求項3にかかる発明は、上記境界特定手段は、上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記境界位置を特定する構成としてある。
上記のように構成した請求項3の発明において、まず上記境界特定手段が上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させる。そして、この基準マークの上記画像データにおける結像位置に基づいて境界位置を特定する。
【0008】
さらに、請求項4にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記再生信号光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させる構成としてある。
上記のように構成した請求項4の発明において、上記境界特定手段が上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるにあたり、上記再生光のうち上記再生信号光のなかに上記基準マークを生成する。
【0009】
一方、請求項5にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記再生参照光の光路断面における所定位置に上記基準マークを生成させる構成としてある。
上記のように構成した請求項5の発明において、上記境界特定手段が上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるにあたり、上記再生光のうち上記再生参照光のなかに上記基準マークを生成してもよい。
【0010】
また、請求項6にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体において回折したホログラフィーとして上記基準マークを生成する構成としてある。
上記のように構成した請求項6の発明において、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体に記録された回折格子において回折することによりホログラフィーが生成されるが、このホログラフィーの一部として上記基準マークを生成することができる。
【0011】
一方、請求項7にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成する構成としてある。
上記のように構成した請求項7の発明において、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体において回折しないことにより、そのまま実体光が生成されるが、この実体光の一部として上記基準マークを生成することができる。
【0012】
さらに、請求項8にかかる発明では、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成するにあたり、上記照明参照光の出力を弱める構成としてある。
上記のように構成した請求項8の発明において、上記境界特定手段は、上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成する場合、実体光を撮像することとなる。これに対して、上記照明参照光の出力を弱めることにより、過剰の強度の光が上記撮像素子に入射することが防止できる。
【0013】
また、請求項9にかかる発明では、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段を具備する構成としてある。
【0014】
上記のように構成した請求項9の発明において、位置調整手段は、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定する。そして、特定した位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する。
【0015】
以上においては再生時に上記遮光手段の上記開口部の径を調整するものとして本発明を特定したが、再生時に上記遮光手段の上記開口部の径を調整するために必要な上記基準マークを記録時に記録しておくホログラム記録装置においても本発明の技術的思想が具体化できることはいうまでもない。このようなホログラム記録装置の具体的態様として請求項10にかかる発明は、空間光変調器を介して記録信号光と記録参照光とをホログラム記録媒体に照射して、これらの干渉によ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、上記記録信号光と上記記録参照光との境界位置との相対位置が既知の基準マークを当該記録信号光または当該記録参照光のなかに生成する構成としてある。
【0016】
さらに、より具体的な構成例として、請求項1にかかる発明は、ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段と、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段とを具備する構成としてある。
【発明の効果】
【0017】
以上説明したように請求項1および請求項2の発明によれば、再生に必要な再生信号光のみを撮像することができるホログラム装置を提供することができる。
請求項3にかかる発明によれば、基準マークの位置を利用して境界位置を特定することができる。
請求項4にかかる発明によれば、光学系の収差の少ない位置に基準マークを生成することができ、精度のよい調整を行うことができる。
請求項5にかかる発明によれば、再生信号光の外側に基準マークを生成することにより、再生信号光の全体を電子データの記録に利用でき、記憶容量を大きくすることができる。
【0018】
請求項6にかかる発明によれば、通常の再生と同じ条件で基準マークを撮像することができる。
請求項7にかかる発明によれば、ホログラムを利用することなく基準マークを生成することができる。
請求項8にかかる発明によれば、光の強度の大きい実体光においても基準マークを精度よく撮像することができる。
請求項9にかかる発明によれば、開口部の径とともに開口部の位置も調整することができ、調整の効果を相乗的なものとすることができる。
請求項10にかかる発明によれば、開口部の径を調整するために必要な基準マークを記録しておくことができる。
【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:
(3)開口調整処理:
(4)変形例:
【0020】
(1)ホログラム記録再生装置の構成
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。本実施形態においては、電子データの記録と再生が可能なホログラム記録再生装置100を例にとって説明するが、むろん、本発明は再生専用装置においても実現できるし、他の機能を併せ持つ複合機においても実現することができる。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。
【0021】
光学系50は、レーザ光源10と、DMD[Digital Micro-mirror 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。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とから構成されている。マイコン30fは図示しないCPUやRAMやROM等を備えており、ROMから読み出した制御プログラムをRAMに展開しつつCPUが後述する処理に必要な演算を実行する。
【0022】
レーザ光源10は、光(電磁波)を増幅して例えば緑色のコヒーレントな光を発生させてDMD12に入射させる。このDMD12に入射されるレーザ光は、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、固体レーザや液体レーザやガスレーザや半導体レーザ等のレーザ光を発生するものであればよく、様々なものが採用可能である。
【0023】
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記録参照光とを生成する。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。ここにおける変調とは、例えばDMD12に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/オフ制御を行うことにより、一様なレーザ光を加工することを意味する。すなわち、入射されたレーザ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DMD12の各マイクロミラーの配向角を画像データに応じて切り換えることにより、もとのレーザ光を空間的に変調する。そのため、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、反射型液晶や透過型液晶や磁気光学空間変調器[MOSLM]等を用いることも可能である。
【0024】
対物レンズ14はDMD12から入射し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。
【0025】
ホログラム記録媒体16において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16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。
【0026】
集光レンズ18は、再生時においてホログラム記録媒体16を通過してきた再生光を集光して平行光線に変換する。集光レンズ22は、集光レンズ18にて変換された平行光線を所定の焦点に再度集光させる。遮光板20は、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配置されている。遮光板20は、本発明の遮光手段を構成する。
【0027】
図3は、遮光板20を正面から見て示している。同図において、遮光板20は複数の絞り羽20a,20a・・によって構成されており、これらの傾きをアイリス調整用アクチュエータAC1を駆動させることによって中央に開口部APの径を所望の大きさに調整することができる。一方、絞り羽20a,20a・・によって遮光される部位が本発明の非開口部に相当する。位置調整用アクチュエータAC2を駆動させることによって光軸方向に直交する面において遮光板20の位置を調整することが可能となっており、開口部APの位置を高さ方向(Y)および幅方向(X)に調整することができる。ドライバ30cは、後述するマイコン30fの調整処理にしたがって上述したアイリス調整用アクチュエータAC1や位置調整用アクチュエータAC2を駆動させ、開口部APの位置および径を調整する。
【0028】
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。すなわち、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。
【0029】
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30b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30bに出力する。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。
【0030】
(2)記録再生処理
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」+「オン」に、電子データの“1”を画像パターンの「オン」+「オフ」に対応させるように規定し、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。
【0031】
図6は、エンコーダ30bが変換した画像データを示している。同図において、電子データに基づく画像データ(実データ領域A1)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A1を外形が矩形状の不変データ領域A2の中央部に合成する。実データ領域A1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A2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。
【0032】
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。
【0033】
図7は、記録時の光学系の様子を詳細に示している。同図に示すようにDMD12から実データ領域A1と不変データ領域A2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A1からの反射光を記録信号光WSと不変データ領域A2からの反射光を記録参照光WRというものとする。記録信号光WSと記録参照光WRの光軸は共通線であり、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が集光させられると、干渉が生じ、ホログラム記録媒体16に干渉パターンが形成されることとなる。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に干渉パターンとして記録することができる。
【0034】
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を矩形枠状とし、遮光板20も開口部APの形状が矩形状のものを採用すればよい。
【0035】
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A1を作成する。エンコーダ30bは、この実データ領域A1を不変データ領域A2の中央部に合成する。ここにおける不変データ領域A2も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。図9は、再生時にDMD12に出力される画像データを示している。同図に示すように、実データ領域A1の画素がオフ(暗)状態に設定され、不変データ領域A2の画素は固定のランダムパターンに応じたがオン・オフ(明・暗)状態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。
【0036】
図10は、再生時の光学系の様子を詳細に示している。同図に示すようにDMD12から光軸を共通させた実データ領域A1と不変データ領域A2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A1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A1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A2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A2によって反射させられた光束を照明参照光LRとする。
【0037】
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。図10aに示すように照明参照光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というものとする。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30dに出力する。デコーダ30dは、エンコーダ30bにおける符号化処理と逆の復号化処理を行い、当該画像データを復号した電子データが再生される。
【0038】
ところで、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、再生信号光RSのみならず、当該再生信号光RSの外側に隣接した光束も生成されることとなる。この光束においては、ホログラム記録媒体16の干渉パターンによる回折によって生じた回折光成分(以下、再生参照光RRと表記する。)と、照明参照光LRがそのままホログラム記録媒体16を透過した実体光成分(以下、実体参照光SRと表記する。)が含まれることとなる。なお、実データ領域A1と不変データ領域A2の境界位置が再生信号光RSと再生参照光RR(実体参照光SR)との境界位置に対応する。この再生参照光RRと実体参照光SRは、電子データの再生に不要である。特に、実体参照光SRは、回折光たる再生信号光RSよりもはるかに光の強度が大きいものとなる。図10bのように、例えば未記録のメディア等の干渉パターンが記録されていないホログラム記録媒体16に照明参照光LRを照射した場合には、回折により再生参照光RRおよび再生信号光RSが生じることなく実体参照光SRのみが生成されることとなる。
【0039】
再生信号光RSの強度に感度が調整された光センサ26にて光の強度が大きい実体参照光SRを含んだ参照光が受光されると参照光の内側に受光された再生信号光RSの像が白潰れしたり、ぼやけたりするといった不具合が生じることとなる。また、光強度が大きい実体参照光SRは光軸中心から離れた領域に分布するため、光学系を構成する光学部品のホルダーでの反射等による迷光が再生信号光RSに混入し、再生像を劣化させるといった不具合が生じることもある。そこで、再生参照光RRを遮断すべく遮光板20が備えられている。遮光板20は中央に略円形の開口部APを有しているため、再生参照光RRと実体参照光SRを遮光して当該開口部APを介して中央の再生信号光RSを光センサ26に受光させるようにしている。これにより、回折光に適合した感度の光センサ26を使用することができる。
【0040】
(3)開口調整処理
以上のように、再生時における再生信号光RSの像の白潰れやぼやけを防止するために、遮光板20の開口部APを再生信号光RSと再生参照光RRの光束に対して適切な位置および大きさに調整しておく必要がある。そのため、本実施形態においは、以下に説明する開口部APの開口調整処理をマイコン30fが実行する。図11は、開口調整処理の流れを示している。ステップS100においては、予め開口部APの径を大きくするようにドライバ30cにアイリス調整用アクチュエータAC1を制御させる。ここでは、通常時よりも開口部APの開口径が大きくなるようにできればよく、例えば本実施形態では通常時の開口径よりも10%大きくなるようにする。
【0041】
ステップS110においては、上述した再生時と同様にホログラム記録媒体16における干渉パターンに照明参照光LRを照射し、その際に生成された再生光Rを光センサ26にて撮像する。ステップS100にて開口部APが意図的に大きくされているため、ここでは再生信号光RSと再生参照光RRの内縁部分の光が受光される。図6において示すように、不変データ領域A2における実データ領域A1との境界付近においては、上下左右に4点の基準マークM1〜M4が設けられている。
【0042】
従って、照明参照光LRの光路断面における再生信号光RSとの境界付近(所定位置)においても基準マークM1〜M4が生成されることとなる。なお、本明細書においてDMD12に出力する画像データが示す基準マークM1〜M4のみならず、画像データ上の基準マークM1〜M4に応じてDMD12が生成した光、および、最終的に光センサ26にて結像された像も基準マークM1〜M4の概念に含まれるものとする。本実施形態において、基準マークM1〜M4は、基準マークM1〜M4の間隔を基準(100%)として、不変データ領域A2の内縁端が上下左右5%ずつ内側となる位置にそれぞれ形成されるものとする。ステップS100にて開口部APの開口径の開口径を10%大きくしているため、基準マークM1〜M4に対応する光も開口部APの内側を通過し、基準マークM1〜M4の像も光センサ26にて撮像される。
【0043】
図12は、ステップS110にて撮像された画像データの一例を示している。同図において、開口部APの内側において基準マークM1〜M4が撮像されている。ステップS120においては、当該画像データに基づいて開口部APの像の中心位置C1、および、基準マークM1〜M4を通過する円の中心位置C0と径D0を算出する(境界特定手段)。開口部APの外側は遮光板20によって完全に遮光されるため、画像データにおいて輝度を有しない領域を特定することによって開口部APの外側を特定することができ、その内側が開口部APの像であると特定することができる。また厳密には、開口部APは絞り羽20a,20a・・による多角形であるが、ほぼ円形であると考えることができる。
【0044】
従って、開口部APの像の中心位置C1を算出することができる。基準マークM1〜M4の像は明瞭に捉えられているため、X方向とY方向に関して基準マークM1〜M4の位置の平均値を得ることにより、基準マークM1〜M4を通過する円の中心位置C0を算出することができる。X方向とY方向のいずれかに関して基準マークM1〜M4の位置の差分を得ることにより、基準マークM1〜M4を通過する円の径D0を得ることができる。なお、本実施形態では4点の基準マークM1〜M4を例示したが、基準マークを通過する円が一意的に特定できればよいため、基準マークは少なくとも3点あればよい。
【0045】
ステップS130においては、開口部APの像の中心位置C1と、基準マークM1〜M4を通過する円の中心位置C0とのずれをX方向とY方向のそれぞれについて算出し、当該ずれを解消するように、ドライバ30cに位置調整用アクチュエータAC2を駆動させる(位置調整手段)。画像データの画素数と、集光レンズ18と集光レンズ22の間の平行光線の光路断面における物理的な距離との関係は一意的であるため、画像データにおける画素のずれから位置調整用アクチュエータAC2が駆動すべき量を一意的に得ることができる。
【0046】
次に、ステップS140において、基準マークM1〜M4を通過する円の径D0に0.90を乗算することにより目標撮像径Dtを算出する。上述したとおり、基準マークM1〜M4の間隔を基準(100%)として上下左右5%ずつ内側に不変データ領域A2の内縁端が位置するように基準マークM1〜M4が配置されている(基準マークM1〜M4の境界に対する相対位置が既知である。)ため、これらの5%内側が実データ領域A1によって生じる再生信号光RSと不変データ領域A2によって生じる再生参照光RR(実体参照光SR)との境界位置であると特定できる。また、基準マークM1〜M4を通過する円の径D0の90%が撮像された画像データにおける再生信号光RSと再生参照光RR(実体参照光SR)との境界線の円の径となる。
【0047】
以上のようにして目標撮像径Dtが特定できると、光センサ26にて撮像した画像データにおける開口部APの像の径が目標撮像径Dtとなるように、ドライバ30cにアイリス調整用アクチュエータAC1を駆動させる(開口径調整手段)。ここにおいても、画像データにおける目標撮像径Dtからアイリス調整用アクチュエータAC1が駆動すべき量を一意的に得ることができる。
【0048】
以上のようにして開口部APの位置および径を調整することにより、開口部APによって再生信号光RSのみを通過させることができ、再生参照光RRの影響を受けない再生を実現することができる。また、光学系50やホログラム記録媒体16にばらつきによって再生信号光RS(実体参照光SR)の光束の位置や径にばらつきが生じる場合であっても、当該ばらつきを補償することができ、高いS/Nを実現することができる。むろん、本発明において、開口部APの調整は行わず、開口部APの径のみを調整するようにしてもよい。
【0049】
(4)変形例:
上述した実施形態においては再生参照光RRに基準マークM1〜M4を構成する光が含まれるものを例示したが、再生信号光RSと再生参照光RR(実体参照光SR)との位置関係が既知であれば基準マークM1〜M4はどこに形成しもよい。例えば、再生信号光RSにて基準マークを含ませるようにすることもできる。図13は、再生信号光RSに基準マークを含ませる場合にDMD12に出力する画像データを示している。同図において、基準マークM1〜M4を基準(100%)として5%ずつ外側に実データ領域A1と不変データ領域A2との境界が位置するように、基準マークM1〜M4が配置されている。この場合、基準マークを形成するために実データ領域A1の画素が使用されるため1ページに記録することができる電子データの容量が減少することとなるが、調整に際して上述したステップS100のように予め開口部APを広げておかなくても済む。また、各光学系の収差の少ない中央の領域を使用して基準マークM1〜M4の位置を把握することができるため、精度よい調整を実現することができる。
【0050】
さらに、上述した実施形態では基準マークM1〜M4を実データ領域A1と不変データ領域A2との境界付近に形成するものとしたが、基準マークM1〜M4をより外側に形成するようにしてもよい。図14は、基準マークM1〜M4をより外側に形成する場合に記録時にDMD12に出力する画像データを示している。同図において、不変データ領域A2の外縁付近に基準マークM1〜M4が配置されている。このような外縁付近の位置においては、光が干渉の影響が少なく実体光のままホログラム記録媒体16に到達することとなる。
【0051】
従って、記録時において、実体光の寄与が回折光よりも大きい実体像として基準マークM1〜M4が、ホログラム記録媒体16に記録されることとなる。例えば、調整時(ステップS110)において、図15に示すように基準マークM1〜M4が形成される所定の範囲においてべた光がホログラム記録媒体16に照射させるための領域を設けた画像データをDMD13に出力しておくことにより、実体パターンの透過像(影)としての基準マークM1〜M4が光センサ26にて撮像されるようにすることができる。この場合も、基準マークM1〜M4が撮像されることには変わりはないため、上述した実施形態と同様の手法で開口部APの位置および径を調整することができる。ただし、通常撮像する回折光よりも強度の大きい実体光としての基準マークM1〜M4を撮像することとなるため、例えばドライバ30aが供給する供給電流を抑えるなどしてレーザ光源10の出力光量を弱めた上で基準マークM1〜M4を撮像する必要がある。なお、基準マークM1〜M4を撮像したときに、光センサ26が飽和しなければよく、例えば減光板を用いたり光センサ26の感度を落としたりするなどの対応をすることも可能である。
【0052】
さらに、基準マークM1〜M4に対応した干渉/実体パターンをホログラム記録媒体16に形成しなくても調整処理を行うことも可能である。例えば、図16に示した画像データを調整時(ステップS110)にて未記録のホログラム記録媒体16に照射することによって同様の調整処理を行うことができる。図10bに示すように干渉パターンが未記録のホログラム記録媒体16に照明参照光LRを照射すると、照明参照光LRがそのまま実体参照光SRとして透過する。従って、図16のように照明参照光LRに基準マークM1〜M4を含ませておけば基準マークM1〜M4を光センサ26にて撮像させることができ、基準マークM1〜M4の結像位置に基づいて同様に調整を行うことができる。この場合、ホログラム記録媒体16に予め何らかのパターンを記録する必要がないため、簡単に調整を行うことができる。また、異機種でホログラム記録媒体16を再生する場合等において記録波長が不明であり回折による基準マークM1〜M4の生成ができない場合であっても、実体光による基準マークM1〜M4を生成することができる。従って、記録を行わない再生専用装置においても本発明を実現することができる。
【0053】
上述した実施形態では同一円周上に位置する4個の基準マークM1〜M4を形成するようにしたが、径の異なる複数の円周上に基準マークM1〜M4を形成するようにしてもよい。図17は径の異なる2個の円周上に基準マークM1〜M4を形成する場合に記録時にDMD12に出力する画像データを示している。同図において、実データ領域A1と不変データ領域A2の境界位置の内側に基準マークM1,M2が上下に並んで配置されており、当該境界位置の外側に基準マークM3,M4が左右に並んで配置されている。ここで、開口部APに位置ずれがないことを前提とすると、基準マークM3,M4が双方とも光センサ26にて撮像されず、基準マークM1,M2が双方とも光センサ26にて撮像される場合に、開口部APの径が適正であると判断することができる。従って、基準マークM3,M4のみが撮像されるように開口部APの径を調整するようにすれば、開口部APの径を適正化させることができる。
【0054】
なお、DMD12よりも光センサ26の方が高解像度とされるため、撮像した画像データにおける複数の画素によって基準マークM1〜M4の写像が構成されることとなり、これらの画素の重心を基準マークM1〜M4の位置とするのが望ましい。上述した実施形態において矩形状の基準マークM1〜M4を例示したが、円形や三角形等の他の形状の基準マークM1〜M4を使用することも可能である。また、調整処理を行うタイミングとしては、電源を投入するごとや再生を行うごとに行ってもよいし、工場出荷時やメンテナンス時に行うようにしてもよい。さらに、電子データのS/N等の再生品質を検知し、再生品質が劣化したときに調整処理を行うようにしてもよい。遮光板20の位置は平行光線となる位置にしたが、他の位置に遮光板20を設けるようにしてもよい。
【0055】
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】
【0056】
【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】遮光板の正面図である。
【図4】記録時におけるホログラム記録再生装置の様子を説明する模式図である。
【図5】エンコードを説明する図である。
【図6】記録時においてDMDに出力する画像データを示す図である。
【図7】記録時における光学系の様子を説明する模式図である。
【図8】再生時におけるホログラム記録再生装置の様子を説明する模式図である。
【図9】再生時においてDMDに出力する画像データを示す図である。
【図10】再生時における光学系の様子を説明する模式図である。
【図11】調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図12】撮像した画像データを示す図である。
【図13】変形例において記録時にDMDに出力する画像データを示す図である。
【図14】別の変形例において記録時にDMDに出力する画像データを示す図である。
【図15】別の変形例において調整時にDMDに出力する画像データを示す図である。
【図16】別の変形例において調整時にDMDに出力する画像データを示す図である。
【図17】別の変形例において記録時にDMDに出力する画像データを示す図である。
【符号の説明】
【0057】
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…デコーダ、30f…マイコン、100…ホログラム記録再生装置、M1〜M4…基準マーク。





【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、
上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、
非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、
上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、
上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段と、
上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段とを具備することを特徴とするホログラム装置。
【請求項2】
ホログラム記録媒体に照明参照光を照射して得られた再生光を撮像素子で撮像した画像データに基づいて電子データを再生するホログラム装置において、
上記再生光は、上記電子データが反映された再生信号光と、光路断面において当該再生参照光の外側に隣接する再生参照光とからなるとともに、
非開口部にて上記再生参照光を遮光しつつ開口部にて上記再生信号光を通過させ上記撮像素子に結像させる遮光手段と、
上記再生信号光と上記再生参照光との境界位置を特定する境界特定手段と、
上記境界位置に基づいて上記遮光手段の開口部の大きさを調整する開口径調整手段とを具備することを特徴とするホログラム装置。
【請求項3】
上記境界特定手段は、
上記再生光の光路断面における所定位置に基準マークを生成させるとともに、
上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置に基づいて上記境界位置を特定することを特徴とする請求項2に記載のホログラム装置。
【請求項4】
上記境界特定手段は、
上記再生信号光の光路断面における所定位置に上記基準マークを生成させることを特徴とする請求項3に記載のホログラム装置。
【請求項5】
上記境界特定手段は、
上記再生参照光の光路断面における所定位置に上記基準マークを生成させることを特徴とする請求項3に記載のホログラム装置。
【請求項6】
上記境界特定手段は、
上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体において回折したホログラフィーとして上記基準マークを生成することを特徴とする請求項4または請求項5のいずれかに記載のホログラム装置。
【請求項7】
上記境界特定手段は、
上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成することを特徴とする請求項5に記載のホログラム装置。
【請求項8】
上記境界特定手段は、
上記照明参照光が上記ホログラム記録媒体を透過した実体光として上記基準マークを生成するにあたり、上記照明参照光の出力を弱めることを特徴とする請求項7に記載のホログラム装置。
【請求項9】
上記画像データにおける上記基準マークが結像された位置、および、上記画像データにおける上記開口部の縁が結像された位置に基づいて上記遮光手段の位置ずれを特定するとともに、当該位置ずれを解消するように上記遮光手段の位置を調整する位置調整手段を具備することを特徴とする請求項2から請求項8のいずれか一項に記載のホログラム装置。
【請求項10】
空間光変調器を介して記録信号光と記録参照光とをホログラム記録媒体に照射して、これらの干渉によ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、上記記録信号光と上記記録参照光との境界位置との相対位置が既知の基準マークを当該記録信号光または当該記録参照光のなかに生成することを特徴とするホログラム記録装置。






【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図9】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図10】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate

【図15】
image rotate

【図16】
image rotate

【図17】
image rotate


【公開番号】特開2008−197575(P2008−197575A)
【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2007−35365(P2007−35365)
【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)】