ホログラム記録再生装置
【課題】ページデータの再生像に重畳されるモアレパターンを低減して、該再生像のＳＮ比を大幅に改善し得るホログラム記録再生装置を提供する。
【解決方法】ページデータ情報の再生を行う際に、再生像取得手段２０により、任意のページデータの第１再生像と第２再生像を取得し、再生像加算手段２１により、これら２つの再生像を加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する。再生像取得手段２０は、フーリエ変換レンズ１３とＣＣＤ１４により構成される。また、これら２つの再生像は、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっており、ＣＣＤ１４を、入射するレーザ光束に対して、その入射角度が変更されるようにして撮像されたものである。
【解決方法】ページデータ情報の再生を行う際に、再生像取得手段２０により、任意のページデータの第１再生像と第２再生像を取得し、再生像加算手段２１により、これら２つの再生像を加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する。再生像取得手段２０は、フーリエ変換レンズ１３とＣＣＤ１４により構成される。また、これら２つの再生像は、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっており、ＣＣＤ１４を、入射するレーザ光束に対して、その入射角度が変更されるようにして撮像されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度多重記録が可能なホログラム記録再生装置に関し、特に、離散的なデジタルデータ（例えば大容量の保存用アーカイブデータ）のホログラフィックメモリへの記録再生を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録において光ディスクなどの光情報記録媒体が普及しつつある。また、より高速・大容量を目指した次世代光情報記録媒体の研究・開発が活発に行われている。
その中でも、記録容量を大幅に高めることができるという観点から、ホログラム記録再生方式を利用した種々の多重記録再生装置が提案されている（例えば、下記特許文献１）。
【０００３】
以下、従来のホログラム記録再生装置を図１０を用いて説明する。
【０００４】
レーザ光源３０１から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、発散レンズ３０２およびコリメートレンズ３０３からなるビームエキスパンダにより光束径を拡大され、偏光ビームスプリッタ３０５等よりなるビームスプリッタにより２系の光束に分岐され、それぞれ信号光（物体光：実際には空間光変調素子３０９により信号光とされる）および参照光として機能せしめられる。
偏光ビームスプリッタ３０５により分岐された信号光は、偏光ビームスプリッタ３０８を介して空間光変調素子３０９に照射される。
【０００５】
記録すべきデジタル情報はページデータと称される２次元配列に整列され、空間光変調素子３０９に順次表示され、これにより通過する（反射する）光を空間的に変調する。空間光変調素子３０９から出射された信号光は、入射した状態とは偏光方向が変化しており、偏光ビームスプリッタ３０８において反射され、フーリエ変換レンズ３１１によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体３１２へ照射される。このときホログラム記録媒体３１２中の信号光が通過する場所へ、別角度から、偏光ビームスプリッタ３０５で分岐した参照光を同時に照射すると記録媒体３１２内部の体積中に干渉縞が生じ、この縞分布を屈折率分布などの形態で記録媒体３１２の記録領域に転写することによりホログラム記録を行う。そして、異なるページデータを空間光変調素子３０９に表示させつつ、参照光のホログラム記録媒体３１２への入射角度を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体３１２中の同一領域へ多重記録することが可能となり、高密度な情報格納が可能となる。
【０００６】
なお、上記光路中には、光束を偏向するための反射ミラー３０４、３０６および光束を適宜通過／遮断するためのシャッタ３０７、３１０が配設されている。
【０００７】
一方、ホログラム記録媒体３１２に記録されたページデータを再生する場合には、上記の如くして記録した際の入射角度と同一角度で参照光を記録媒体３１２に照射せしめることにより、同一の記録領域に複数のページデータが多重記録されていても、所望するページデータのみを選択的に取り出し、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）３１２を介してＣＣＤ（撮像素子）３１４にて撮像することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、レーザ光は可干渉性が極めて高いため、光路中のミラーやレンズの表面での反射による干渉によってモアレ干渉縞（以下、単にモアレと称する）が発生しやすい。また、受光素子内部でも反射によって干渉が起こり、モアレが発生しやすいことが知られている。このようなモアレが発生すると、モアレパターンが重畳したページデータの再生像が撮像されることになり、再生像が極めて劣化してしまう。
【００１０】
図２は、全画面を白色表示した場合に撮像された再生像を示すものであるが、画面全体にモアレパターンが重畳されている。
【００１１】
図３は、モアレパターンが重畳したページデータの再生像を示すものである。モアレパターンが重畳されたことにより、本来白になる画素が黒になってしまう現象が発生しており、再生画像が極めて劣化している。このように、モアレパターンは再生したページデータのSNR（Signal to Noise Ratio : ＳＮ比）を低下させてしまう。そのためホログラム記録再生技術において、記録情報の高密度化および大記録容量化を達成するためには、モアレパターンを低減することが重要な課題となる。
【００１２】
光路中に配された反射ミラーやレンズ、さらには撮像素子内部の保護ガラス等にARコート（Anti Reflection Coating：反射防止コート）をコーティングすることにより、レーザ光の反射を低減することができ、これによりモアレの発生をある程度抑制することができるが、レーザ光の反射を完全に防止することはできないため、やはりある程度のモアレは生じてしまう。
【００１３】
また、撮像素子の直前にすりガラスを挿入しレーザ光を拡散させて干渉が起こらないようにすることが考えられるが、すりガラスの拡散効果により再生像がぼやけてしまう。
【００１４】
さらに、撮像した再生像を信号処理してモアレ成分を取り除くことが考えられるが、モアレパターンがさまざまな周波数成分を含んでいるため、現実には困難である。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ページデータの再生像に重畳されるモアレパターンを低減して、該再生像のＳＮ比を大幅に改善し得るホログラム記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明のホログラム記録再生装置は、以下のような特徴を備えている。
すなわち、本発明のホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、記録された該ページデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
前記ページデータ情報の再生を行う際に、任意の該ページデータの第１再生像と、該第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像を取得する再生像取得手段と、該第１再生像と該第２再生像を加算してこれらの再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する再生像加算手段とを、備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、再生像加算手段は、再生像取得手段と同一部材またはその一部を用いて構成される場合を含むものとする。
【００１８】
また、前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００１９】
また、前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度、および該入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００２０】
また、前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度、および該撮像素子に入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００２１】
さらに、前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、複数の反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該複数の反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度を各々変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００２２】
また、上述した各ホログラム記録再生装置において、前記再生像加算手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算する、またはこれら対応する前記第１再生像と前記第２再生像を各々画像処理した後に加算するように構成することができる。
【００２３】
さらに、前記再生像取得手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算するものであり、前記撮像素子における各フレーム期間内で、前記第１再生像と前記第２再生像の撮像の切替えを行い、互いに同一時間撮像するように構成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のホログラム記録再生装置においては、ページデータ情報の再生を行う際に、再生像取得手段により、任意のページデータの第１再生像と、第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像を取得し、再生像加算手段により、第１再生像と第２再生像とを加算してこれら再生像に重畳されたモアレパターンを相殺するようにしているので、ページデータの再生像に重畳されるモアレパターンを低減して、該再生像のＳＮ比を大幅に改善することができる。これにより、記録情報の高密度化および大記録容量化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係るホログラム記録再生装置を図面を参照しつつ、情報記録機能と情報再生機能に分けて説明する。
【００２６】
≪実施例１≫
図１は、本発明の実施例１に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す平面図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）である。なお、図１において、光学系等制御のための部材は一部図示を省略されている。
【００２７】
＜情報記録機能＞
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レーザ光源１から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、発散レンズ２およびコリメートレンズ３からなるビームエキスパンダにより光束径を拡大され、反射ミラー４により反射された後、偏光ビームスプリッタ５等よりなるビームスプリッタにより２系の光束に分岐され、それぞれ信号光（物体光：実際には空間光変調素子により信号光とされる）および参照光として機能せしめられる。
【００２８】
上記参照光（本実施例では縦の直線偏光：以下同じ）は、反射ミラー６により反射され、シャッタ７を介してホログラム記録媒体１２上の所定の領域に照射される。
一方、上記信号光（本実施例では横の直線偏光：以下同じ）は、偏光ビームスプリッタ８を介して空間光変調素子９に照射される。
【００２９】
空間光変調素子９としては、液晶表示パネルやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）等のライトバルブが用いられる。空間光変調素子９上の各ピクセルがページデータ上の２値のデジタル情報に応じて光を通過（図１の例では反射）／遮断することで、空間的に光を変調する。この変調処理によりページデータ情報を担持した信号光が生成される。
【００３０】
空間光変調素子９から出射された信号光は、入射した状態とは偏光方向が変化しており（横の直線偏光→縦の直線偏光）、偏光ビームスプリッタ８において反射され、シャッタ７を通過した後フーリエ変換レンズ（ＦＴＬ：Fourier Transform Lens）１１によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体１２へ照射される。このときホログラム記録媒体１２中の信号光が通過する場所へ、別角度から、上記参照光が同時に照射されるので、記録媒体１２内部の体積中に干渉縞が生じ、この縞分布を屈折率分布などの形態で記録媒体１２の記録領域に転写することによりホログラム記録が行われる。そして、異なるページデータを空間光変調素子９に表示させつつ、参照光のホログラム記録媒体１２への入射角度を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体１２中の同一領域へ多重記録することが可能となり、高密度な情報格納が可能となる。
【００３１】
＜情報再生機能＞
また、情報再生時において、シャッタ７を通過した参照光は、情報記録時と同様の入射角度および位置において、ホログラム記録媒体１２の所定の領域に照射される。なお、シャッタ１０は閉じた状態とされる。
【００３２】
すなわち、所望のページデータを再生する場合には、この所望のページデータを記録した情報記録時と同一の参照光入射条件となるように設定することにより、所望のページデータ情報を担持した回折光がホログラム記録媒体１２から出力され、この回折光がフーリエ変換レンズ１３を介してＣＣＤ１４からなる撮像素子に入射し撮像される。
【００３３】
ところで、レーザ光は可干渉性が極めて高いため、光路中のミラーやレンズの反射により、さらには、撮像素子内部における反射によってモアレが発生しやすい。このようなモアレが発生すると、モアレパターンが重畳したページデータの再生像が撮像されることになり、再生像が極めて劣化したものとなる。そこで、本実施形態においては、ページデータ情報の再生を行う際に、任意の該ページデータの第１再生像と、この第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像とを取得する再生像取得手段２０、および第１再生像と第２再生像を画像処理により加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する再生像加算手段２１とを備えている。すなわち、ページデータ情報の再生を行う際に、再生像取得手段２０により、任意のページデータの第１再生像と、第２再生像を取得し、再生像加算手段２１により、これら第１再生像と第２再生像とを加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺するようにしている。
【００３４】
なお、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）１３とＣＣＤ１４により再生像取得手段２０が構成される。
【００３５】
また、上述した第１再生像と第２再生像を取得する際には、図１（Ｂ）に示すように、ＣＣＤ１４を、入射するレーザ光束に対して、その入射角度（回転角度）が変更（ａ１とａ２の間で変更）されるように、また、必要に応じてその入射位置（シフト位置）が変更（ｚ１とｚ２の間で変更）されるように撮像して各々上記２つの再生像を取得する。
【００３６】
なお、このＣＣＤ１４へのレーザ光束の入射角度調整および入射位置調整は、ＣＣＤ１４を、その回転移動および平行移動が調整可能となるような調整台（図示されていない）に設置した後、手動または自動にてこの調整台上におけるＣＣＤ１４の姿勢調整を行うことによりなされる。
【００３７】
以下、上記調整を、より詳細に説明する。
【００３８】
なお、第１再生像が得られるときのＣＣＤ１４の回転角度をa1、シフト位置をz1とし、第２再生像が得られるときのＣＣＤ１４の回転角度をa2、シフト位置をz2とする。
ここで「回転角度」とは、対象となる入射面の面法線と入射光束軸を含む平面に垂直な軸を回転軸とし、再生光束の入射角が０度の場合を基準としたときの該回転軸の回転角によって表されるものとする（以下の説明においても同じ）。また、「シフト位置」とは、対象となる入射面の面法線と入射光束軸を含む平面内にあって、図１（Ｂ）中の上下方向の位置をいうものとし、再生光束の軸とＣＣＤ１４の中心軸との相対的な位置ずれによって表されるものとする（以下の説明においても同じ）。
【００３９】
まず、時刻t0においてＣＣＤ１４の角度をa1、位置をz1に設定する。
次に、時刻t1においてシャッタ７を開放して、あらかじめページデータが記録されたホログラム記録媒体１２に参照光を照射する。この状態で、ＣＣＤ１４において第１再生像を撮像する。なお、シャッタ１０は閉状態としておく。
【００４０】
次に、時刻t2においてシャッタ７を閉じ、ＣＣＤ１４の角度をa2、位置をz2に設定する。
この後、時刻t3においてシャッタ７を開放してホログラム記録媒体１２に参照光を再び照射する。この状態で、ＣＣＤ１４において第２再生像を撮像する。
【００４１】
第１再生像と第２再生像とは、上述したように、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっているので、この後、再生像加算手段２１において、撮像した２枚の再生像を画像処理を用いて加算することにより、モアレパターンを低減したページデータの再生像が得られる。
【００４２】
また、上記再生像の加算は、画像処理に限らず光学的にも行うことができる。光学的に行う場合には、実質的にＣＣＤ１４が再生像加算手段２１としての機能を担うのに対し、画像処理により行う場合には、ＣＣＤ１４とは別個の加算手段（通常はコンピュータ）が再生像加算手段２１としての機能を担うことになる。
【００４３】
なお、この後、従来より周知の方法を用いてページデータを復号することになる。
【００４４】
ここで、実施例１における上述したＣＣＤ１４の角度、位置の決定方法の一例を詳細に説明する。
例えば、ＣＣＤ１４の回転角度が０に設定されて撮像された第１再生像に対して、第２再生像を得るときのＣＣＤ１４の設定角度は以下のようにして求める。まず、ＣＣＤ１４の回転角度を様々に変えて、モアレパターンが重畳した仮再生像を撮像する。このとき、第１再生像と仮再生像の各ページデータの位置が一致するようにＣＣＤ１４のシフト位置を決定する。
【００４５】
次に、第１再生像と仮再生像を加算した仮加算画像のモアレコントラストＣmを以下のようにして求める。
まず、画面水平方向のｉ番目のラインについてのモアレコントラストＣｍｈｉを求める。すなわち、水平方向の１ラインの輝度レベルを昇順に配列したとき、全体の９５％番目に配列される輝度レベル（配列の要素数をＮとしたとき小さい方から0.95Ｎ番目の値）をＩｍａｘ、全体の５％番目に配列される輝度レベル（配列の要素数をＮとしたとき小さい方から0.05Ｎ番目の値）をＩｍｉｎとすると、モアレコントラストＣｍｈｉは下記の如き演算式により求められる。
【００４６】
【数１】
【００４７】
上記演算式による演算を全ての水平方向のラインについて行い、それらの平均値を水平方向の平均モアレコントラストＣｍｈとする。
同様にして、画面垂直方向のラインの平均モアレコントラストＣｍｖを求める。
【００４８】
この後、水平方向の平均モアレコントラストＣｍｈと垂直方向の平均モアレコントラストＣｍｖのうち、値の大きい方をモアレコントラストＣｍとする。
【００４９】
モアレパターンが相殺されるとモアレコントラストは小さくなる。ここで、図１１に仮再生像を撮像するときのＣＣＤ１４の回転角度と、この仮再生像と第１再生像を加算した仮加算画像のモアレコントラストの関係を示す。角度が6 mradのときコントラストが最小なり、このときモアレが最も低減されているので、このときの仮再生像を第２再生像とする。
【００５０】
なお、後述する実施例２および３についても同様にして、ＣＣＤ１４（あるいは、ＣＣＤおよび反射ミラー）の角度、位置を設定することができる。
【００５１】
以下、本実施例により、得られた結果を図２〜図７を用いて説明する。なお、ここでは、画像処理を用いて加算演算を行った例を示す。
【００５２】
図２は、前述したように、全画面を白色表示した場合に撮像された再生像を示すものであり、第１再生像の一例を示すものである。画面全体にモアレパターンが重畳されていることが明らかである。図３も、前述したように、モアレパターンが重畳したページデータの第１再生像を示すものである。モアレパターンが重畳されたことにより、本来白になる画素が黒になってしまう現象が発生しており、再生画像が極めて劣化したものとなっている。
【００５３】
一方、図４は、図２に示す第１再生像のモアレパターンを反転したモアレパターンが重畳された第２再生像の一例を示すものである。この第２再生像は、上述した如く、第１再生像が得られた状態から、ＣＣＤ１４に対するレーザ光束の入射角度を変更（ａ１からａ２に変更）するように、また、必要に応じてその入射位置を変更（ｚ１からｚ２に変更）するようにして撮像し、取得したものである。
【００５４】
図５は、図２に示す第１再生像と図４に示す第２再生像を、再生像加算手段２１において加算して得られた再生画像を示すものである。互いに反転した状態となるモアレパターンが加算され、モアレパターンが略相殺された状態となっていることが明らかである。
【００５５】
また、図６は、図４に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第２再生像を示すものであり、図７は、図３に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第１再生像と、図６に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第２再生像を、再生像加算手段２１において加算して得られた再生画像を示すものである。互いに反転した状態となるモアレパターンが加算され、モアレパターンが略相殺された状態となっている。図３および図６においては、モアレパターンが重畳されたことにより、本来白になる画素が黒になってしまう現象が発生しており、再生画像が極めて劣化したものとなっているが、図７においては、本来白となるべき画素は白、黒となるべき画素は黒となっており、所望とする再生画像を得ることができる。これにより、ページデータの再生画像のSNR（ＳＮ比）を大幅に向上させることができる。
【００５６】
≪実施例２≫
図８に、本発明の実施例２に係るホログラム記録再生装置の主要光学系の平面図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）を示す。なお、本実施例に係るホログラム記録再生装置は上記実施例１のものと、基本的構成においては共通することから、共通する部材については、上記実施例１に係る図１の符号に１００を加えて示し、説明の便宜上その詳細な説明は省略する。
【００５７】
実施例２のホログラム記録再生装置は、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）１１３とＣＣＤ１１４との間に、反射ミラー１２５を備えている点において、実施例１のものとは相違している。すなわち、上記実施例１においては、ＣＣＤ１４へのレーザ光束の入射角度調整は、ＣＣＤ１４を回転移動することにより行われるが、本実施例においては、フーリエ変換レンズ１１３とＣＣＤ１１４との間に設けた反射ミラー１２５を、このミラー１２５の面法線と入射光束軸を含む平面に垂直となる軸を中心として回転移動（ａ１とａ２の間で変更）せしめることにより、ＣＣＤ１１４へのレーザ光束の入射角度調整を行う。なお、本実施例においては、主として、実施例１と同様に、ＣＣＤ１１４へのレーザ光束の入射位置調整を、ＣＣＤ１１４を平行移動（ｚ１とｚ２の間で変更）せしめることにより行う。
【００５８】
以下、上記調整を、より詳細に説明する。
なお、第１再生像が得られるときの反射ミラー１２５の回転角度をa1、ＣＣＤ１１４のシフト位置をz1とし、第２再生像が得られるときの反射ミラー１２５の回転角度をa2、ＣＣＤ１１４のシフト位置をz2とする。
【００５９】
まず、時刻t0において反射ミラー１２５の角度をa1、ＣＣＤ１１４の位置をz1に設定する。
次に、時刻t1においてシャッタ１０７を開放して、あらかじめページデータが記録されたホログラム記録媒体１１２に参照光を照射する。この状態で、ＣＣＤ１１４において第１再生像を撮像する。なお、シャッタ１１０は閉状態としておく。
【００６０】
次に、時刻t2においてシャッタ１０７を閉じ、反射ミラー１２５の角度をa2、ＣＣＤ１１４の位置をz2に設定する。
この後、時刻t3においてシャッタ１０７を開放してホログラム記録媒体１１２に参照光を再び照射する。この状態で、ＣＣＤ１１４において第２再生像を撮像する。
【００６１】
第１再生像と第２再生像とは、上述したように、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっているので、この後、再生像加算手段１２１において、撮像した２枚の再生像を光学的に、または画像処理を用いて加算することにより、モアレパターンを低減したページデータの再生像が得られる。
【００６２】
この後、従来より周知の方法を用いてページデータを復号することは実施例１のものと同様である。
【００６３】
≪実施例３≫
図９に、本発明の実施例３に係るホログラム記録再生装置の主要光学系の平面図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）を示す。なお、本実施例に係るホログラム記録再生装置は上記実施例１のものと、基本的構成においては共通することから、共通する部材については、上記実施例１に係る図１の符号に２００を加えて示し、説明の便宜上その詳細な説明は省略する。
【００６４】
実施例３のホログラム記録再生装置は、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）２１３とＣＣＤ２１４との間に、第１反射ミラー２２５および第２反射ミラー２２６を備えている点において、実施例１のものとは相違している。すなわち、上記実施例１においては、ＣＣＤ１４へのレーザ光束の入射角度調整は、ＣＣＤ１４を回転移動および平行移動することにより行われるが、本実施例においては、フーリエ変換レンズ２１３とＣＣＤ２１４との間に設けた第１反射ミラー２２５および第２反射ミラー２２６を各々、これらミラー面の法線と入射光束軸を含む平面に垂直となる軸を回転軸として回転移動（ａ１とａ２およびｂ１とｂ２の間で各々変更）せしめることにより、ＣＣＤ２１４へのレーザ光束の入射角度調整および入射位置調整を行う。
【００６５】
以下、上記調整を、より詳細に説明する。
なお、第１再生像が得られるときの第１反射ミラー２２５の回転角度をa1、第２反射ミラー２２６の回転角度をb1とし、第２再生像が得られるときの第１反射ミラー２２５の回転角度をa2、第２反射ミラー２２６の回転角度をb2とする。
【００６６】
まず、時刻t0において第１反射ミラー２２５の回転角度をa1、第２反射ミラー２２６の回転角度をb1に設定する。
次に、時刻t1においてシャッタ２０７を開放して、あらかじめページデータが記録されたホログラム記録媒体２１２に参照光を照射する。この状態で、ＣＣＤ２１４において第１再生像を撮像する。なお、シャッタ２１０は閉状態としておく。
【００６７】
次に、時刻t2においてシャッタ２０７を閉じ、第１反射ミラー２２５の回転角度をa2、第２反射ミラー２２６の回転角度をb2とする。
この後、時刻t3においてシャッタ２０７を開放してホログラム記録媒体２１２に参照光を再び照射する。この状態で、ＣＣＤ２１４において第２再生像を撮像する。
【００６８】
第１再生像と第２再生像とは、上述したように、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっているので、この後、再生像加算手段２２１において、撮像した２枚の再生像を光学的に、または画像処理を用いて加算することにより、モアレパターンを低減したページデータの再生像が得られる。
【００６９】
この後、従来より周知の方法を用いてページデータを復号することは実施例１のものと同様である。
【００７０】
本発明のホログラム記録再生装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、上記実施形態のものでは、第１再生像と第２再生像とを取得する間で、対象となる入射面の面法線と入射光束軸を含む平面に垂直な回転軸を中心として、ＣＣＤ１４、あるいは反射ミラー１２５、２２５、２２６を回転させるようにしているが、回転させる方向はこれに限られるものではなく、例えば、上記回転軸とは垂直となるような軸を中心としてＣＣＤあるいは反射ミラーを回転せしめることで、同様にモアレを相殺することが可能である。同様に、ＣＣＤ１４、１１４を平行移動させる方向としても上記実施例の方向に限られないことは勿論である。
【００７１】
さらに、ホログラム記録媒体からの再生光の角度を変化させるため、電気光学素子（ＥＯＭ）や音響光学素子（ＡＯＭ）等を用いることも可能である。
【００７２】
なお、上記実施形態では、再生像加算手段２１において、第１再生像と第２再生像を画像処理により加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺するようにしているが、第１再生像と第２再生像を光学的に加算する（足し合わせる）場合には、再生像加算手段において、撮像素子の各フレーム期間内で、これら両再生像の撮像の切替えを行い、互いに同一時間撮像するようにして加算することにより、再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）
【図２】全画面を白色表示した場合にモアレパターンが重畳された状態で撮像された第１再生像の一例を示す図
【図３】図２に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第１再生像を示す図
【図４】全画面を白色表示した場合に図２のモアレパターンとは反転したモアレパターンが重畳された状態で撮像された第２再生像の一例を示す図
【図５】図２に示す第１再生像と図４に示す第２再生像を加算した状態の再生像を示す図
【図６】図４に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第２再生像を示す図
【図７】図３に示すページデータの第１再生像と、図６に示すページデータの第２再生像を加算した状態のページデータの再生像を示す図
【図８】本発明の実施例２に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）
【図９】本発明の実施例３に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）
【図１０】従来技術に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図
【図１１】再生像（仮再生像）を撮像するときのＣＣＤの回転角度と、この再生像および他の再生像（第１再生像）を加算した加算画像（仮加算画像）のモアレコントラストの関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００７４】
１、１０１、２０１、３０１ レーザ光源
２、１０２、２０２、３０２ 発散レンズ
３、１０３、２０３、３０３ コリメートレンズ
４、６、１０４、１０６、１２５、２０４、２０６、
２２５、２２６、３０４、３０６ 反射ミラー
５、８、１０５、１０８、２０５、２０８、３０５、３０８ 偏光ビームスプリッタ
７、１０、１０７、１１０、２０７、２１０、３０７、３１０ シャッタ
９、１０９、２０９、３０９ 空間光変調素子
１１、１３、１１１、１１３、２１１、２１３、３１１、３１３ レンズ
１２、１１２、２１２、３１２ ホログラム記録媒体
１４、１１４、２１４、３１４ ＣＣＤ
２０、１２０、２２０ 再生像取得手段
２１、１２１、２２１ 再生像加算手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度多重記録が可能なホログラム記録再生装置に関し、特に、離散的なデジタルデータ（例えば大容量の保存用アーカイブデータ）のホログラフィックメモリへの記録再生を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録において光ディスクなどの光情報記録媒体が普及しつつある。また、より高速・大容量を目指した次世代光情報記録媒体の研究・開発が活発に行われている。
その中でも、記録容量を大幅に高めることができるという観点から、ホログラム記録再生方式を利用した種々の多重記録再生装置が提案されている（例えば、下記特許文献１）。
【０００３】
以下、従来のホログラム記録再生装置を図１０を用いて説明する。
【０００４】
レーザ光源３０１から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、発散レンズ３０２およびコリメートレンズ３０３からなるビームエキスパンダにより光束径を拡大され、偏光ビームスプリッタ３０５等よりなるビームスプリッタにより２系の光束に分岐され、それぞれ信号光（物体光：実際には空間光変調素子３０９により信号光とされる）および参照光として機能せしめられる。
偏光ビームスプリッタ３０５により分岐された信号光は、偏光ビームスプリッタ３０８を介して空間光変調素子３０９に照射される。
【０００５】
記録すべきデジタル情報はページデータと称される２次元配列に整列され、空間光変調素子３０９に順次表示され、これにより通過する（反射する）光を空間的に変調する。空間光変調素子３０９から出射された信号光は、入射した状態とは偏光方向が変化しており、偏光ビームスプリッタ３０８において反射され、フーリエ変換レンズ３１１によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体３１２へ照射される。このときホログラム記録媒体３１２中の信号光が通過する場所へ、別角度から、偏光ビームスプリッタ３０５で分岐した参照光を同時に照射すると記録媒体３１２内部の体積中に干渉縞が生じ、この縞分布を屈折率分布などの形態で記録媒体３１２の記録領域に転写することによりホログラム記録を行う。そして、異なるページデータを空間光変調素子３０９に表示させつつ、参照光のホログラム記録媒体３１２への入射角度を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体３１２中の同一領域へ多重記録することが可能となり、高密度な情報格納が可能となる。
【０００６】
なお、上記光路中には、光束を偏向するための反射ミラー３０４、３０６および光束を適宜通過／遮断するためのシャッタ３０７、３１０が配設されている。
【０００７】
一方、ホログラム記録媒体３１２に記録されたページデータを再生する場合には、上記の如くして記録した際の入射角度と同一角度で参照光を記録媒体３１２に照射せしめることにより、同一の記録領域に複数のページデータが多重記録されていても、所望するページデータのみを選択的に取り出し、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）３１２を介してＣＣＤ（撮像素子）３１４にて撮像することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、レーザ光は可干渉性が極めて高いため、光路中のミラーやレンズの表面での反射による干渉によってモアレ干渉縞（以下、単にモアレと称する）が発生しやすい。また、受光素子内部でも反射によって干渉が起こり、モアレが発生しやすいことが知られている。このようなモアレが発生すると、モアレパターンが重畳したページデータの再生像が撮像されることになり、再生像が極めて劣化してしまう。
【００１０】
図２は、全画面を白色表示した場合に撮像された再生像を示すものであるが、画面全体にモアレパターンが重畳されている。
【００１１】
図３は、モアレパターンが重畳したページデータの再生像を示すものである。モアレパターンが重畳されたことにより、本来白になる画素が黒になってしまう現象が発生しており、再生画像が極めて劣化している。このように、モアレパターンは再生したページデータのSNR（Signal to Noise Ratio : ＳＮ比）を低下させてしまう。そのためホログラム記録再生技術において、記録情報の高密度化および大記録容量化を達成するためには、モアレパターンを低減することが重要な課題となる。
【００１２】
光路中に配された反射ミラーやレンズ、さらには撮像素子内部の保護ガラス等にARコート（Anti Reflection Coating：反射防止コート）をコーティングすることにより、レーザ光の反射を低減することができ、これによりモアレの発生をある程度抑制することができるが、レーザ光の反射を完全に防止することはできないため、やはりある程度のモアレは生じてしまう。
【００１３】
また、撮像素子の直前にすりガラスを挿入しレーザ光を拡散させて干渉が起こらないようにすることが考えられるが、すりガラスの拡散効果により再生像がぼやけてしまう。
【００１４】
さらに、撮像した再生像を信号処理してモアレ成分を取り除くことが考えられるが、モアレパターンがさまざまな周波数成分を含んでいるため、現実には困難である。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ページデータの再生像に重畳されるモアレパターンを低減して、該再生像のＳＮ比を大幅に改善し得るホログラム記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明のホログラム記録再生装置は、以下のような特徴を備えている。
すなわち、本発明のホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、記録された該ページデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
前記ページデータ情報の再生を行う際に、任意の該ページデータの第１再生像と、該第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像を取得する再生像取得手段と、該第１再生像と該第２再生像を加算してこれらの再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する再生像加算手段とを、備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、再生像加算手段は、再生像取得手段と同一部材またはその一部を用いて構成される場合を含むものとする。
【００１８】
また、前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００１９】
また、前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度、および該入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００２０】
また、前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度、および該撮像素子に入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００２１】
さらに、前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、複数の反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該複数の反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度を各々変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成することができる。
【００２２】
また、上述した各ホログラム記録再生装置において、前記再生像加算手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算する、またはこれら対応する前記第１再生像と前記第２再生像を各々画像処理した後に加算するように構成することができる。
【００２３】
さらに、前記再生像取得手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算するものであり、前記撮像素子における各フレーム期間内で、前記第１再生像と前記第２再生像の撮像の切替えを行い、互いに同一時間撮像するように構成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のホログラム記録再生装置においては、ページデータ情報の再生を行う際に、再生像取得手段により、任意のページデータの第１再生像と、第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像を取得し、再生像加算手段により、第１再生像と第２再生像とを加算してこれら再生像に重畳されたモアレパターンを相殺するようにしているので、ページデータの再生像に重畳されるモアレパターンを低減して、該再生像のＳＮ比を大幅に改善することができる。これにより、記録情報の高密度化および大記録容量化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係るホログラム記録再生装置を図面を参照しつつ、情報記録機能と情報再生機能に分けて説明する。
【００２６】
≪実施例１≫
図１は、本発明の実施例１に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す平面図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）である。なお、図１において、光学系等制御のための部材は一部図示を省略されている。
【００２７】
＜情報記録機能＞
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レーザ光源１から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、発散レンズ２およびコリメートレンズ３からなるビームエキスパンダにより光束径を拡大され、反射ミラー４により反射された後、偏光ビームスプリッタ５等よりなるビームスプリッタにより２系の光束に分岐され、それぞれ信号光（物体光：実際には空間光変調素子により信号光とされる）および参照光として機能せしめられる。
【００２８】
上記参照光（本実施例では縦の直線偏光：以下同じ）は、反射ミラー６により反射され、シャッタ７を介してホログラム記録媒体１２上の所定の領域に照射される。
一方、上記信号光（本実施例では横の直線偏光：以下同じ）は、偏光ビームスプリッタ８を介して空間光変調素子９に照射される。
【００２９】
空間光変調素子９としては、液晶表示パネルやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）等のライトバルブが用いられる。空間光変調素子９上の各ピクセルがページデータ上の２値のデジタル情報に応じて光を通過（図１の例では反射）／遮断することで、空間的に光を変調する。この変調処理によりページデータ情報を担持した信号光が生成される。
【００３０】
空間光変調素子９から出射された信号光は、入射した状態とは偏光方向が変化しており（横の直線偏光→縦の直線偏光）、偏光ビームスプリッタ８において反射され、シャッタ７を通過した後フーリエ変換レンズ（ＦＴＬ：Fourier Transform Lens）１１によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体１２へ照射される。このときホログラム記録媒体１２中の信号光が通過する場所へ、別角度から、上記参照光が同時に照射されるので、記録媒体１２内部の体積中に干渉縞が生じ、この縞分布を屈折率分布などの形態で記録媒体１２の記録領域に転写することによりホログラム記録が行われる。そして、異なるページデータを空間光変調素子９に表示させつつ、参照光のホログラム記録媒体１２への入射角度を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体１２中の同一領域へ多重記録することが可能となり、高密度な情報格納が可能となる。
【００３１】
＜情報再生機能＞
また、情報再生時において、シャッタ７を通過した参照光は、情報記録時と同様の入射角度および位置において、ホログラム記録媒体１２の所定の領域に照射される。なお、シャッタ１０は閉じた状態とされる。
【００３２】
すなわち、所望のページデータを再生する場合には、この所望のページデータを記録した情報記録時と同一の参照光入射条件となるように設定することにより、所望のページデータ情報を担持した回折光がホログラム記録媒体１２から出力され、この回折光がフーリエ変換レンズ１３を介してＣＣＤ１４からなる撮像素子に入射し撮像される。
【００３３】
ところで、レーザ光は可干渉性が極めて高いため、光路中のミラーやレンズの反射により、さらには、撮像素子内部における反射によってモアレが発生しやすい。このようなモアレが発生すると、モアレパターンが重畳したページデータの再生像が撮像されることになり、再生像が極めて劣化したものとなる。そこで、本実施形態においては、ページデータ情報の再生を行う際に、任意の該ページデータの第１再生像と、この第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像とを取得する再生像取得手段２０、および第１再生像と第２再生像を画像処理により加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する再生像加算手段２１とを備えている。すなわち、ページデータ情報の再生を行う際に、再生像取得手段２０により、任意のページデータの第１再生像と、第２再生像を取得し、再生像加算手段２１により、これら第１再生像と第２再生像とを加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺するようにしている。
【００３４】
なお、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）１３とＣＣＤ１４により再生像取得手段２０が構成される。
【００３５】
また、上述した第１再生像と第２再生像を取得する際には、図１（Ｂ）に示すように、ＣＣＤ１４を、入射するレーザ光束に対して、その入射角度（回転角度）が変更（ａ１とａ２の間で変更）されるように、また、必要に応じてその入射位置（シフト位置）が変更（ｚ１とｚ２の間で変更）されるように撮像して各々上記２つの再生像を取得する。
【００３６】
なお、このＣＣＤ１４へのレーザ光束の入射角度調整および入射位置調整は、ＣＣＤ１４を、その回転移動および平行移動が調整可能となるような調整台（図示されていない）に設置した後、手動または自動にてこの調整台上におけるＣＣＤ１４の姿勢調整を行うことによりなされる。
【００３７】
以下、上記調整を、より詳細に説明する。
【００３８】
なお、第１再生像が得られるときのＣＣＤ１４の回転角度をa1、シフト位置をz1とし、第２再生像が得られるときのＣＣＤ１４の回転角度をa2、シフト位置をz2とする。
ここで「回転角度」とは、対象となる入射面の面法線と入射光束軸を含む平面に垂直な軸を回転軸とし、再生光束の入射角が０度の場合を基準としたときの該回転軸の回転角によって表されるものとする（以下の説明においても同じ）。また、「シフト位置」とは、対象となる入射面の面法線と入射光束軸を含む平面内にあって、図１（Ｂ）中の上下方向の位置をいうものとし、再生光束の軸とＣＣＤ１４の中心軸との相対的な位置ずれによって表されるものとする（以下の説明においても同じ）。
【００３９】
まず、時刻t0においてＣＣＤ１４の角度をa1、位置をz1に設定する。
次に、時刻t1においてシャッタ７を開放して、あらかじめページデータが記録されたホログラム記録媒体１２に参照光を照射する。この状態で、ＣＣＤ１４において第１再生像を撮像する。なお、シャッタ１０は閉状態としておく。
【００４０】
次に、時刻t2においてシャッタ７を閉じ、ＣＣＤ１４の角度をa2、位置をz2に設定する。
この後、時刻t3においてシャッタ７を開放してホログラム記録媒体１２に参照光を再び照射する。この状態で、ＣＣＤ１４において第２再生像を撮像する。
【００４１】
第１再生像と第２再生像とは、上述したように、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっているので、この後、再生像加算手段２１において、撮像した２枚の再生像を画像処理を用いて加算することにより、モアレパターンを低減したページデータの再生像が得られる。
【００４２】
また、上記再生像の加算は、画像処理に限らず光学的にも行うことができる。光学的に行う場合には、実質的にＣＣＤ１４が再生像加算手段２１としての機能を担うのに対し、画像処理により行う場合には、ＣＣＤ１４とは別個の加算手段（通常はコンピュータ）が再生像加算手段２１としての機能を担うことになる。
【００４３】
なお、この後、従来より周知の方法を用いてページデータを復号することになる。
【００４４】
ここで、実施例１における上述したＣＣＤ１４の角度、位置の決定方法の一例を詳細に説明する。
例えば、ＣＣＤ１４の回転角度が０に設定されて撮像された第１再生像に対して、第２再生像を得るときのＣＣＤ１４の設定角度は以下のようにして求める。まず、ＣＣＤ１４の回転角度を様々に変えて、モアレパターンが重畳した仮再生像を撮像する。このとき、第１再生像と仮再生像の各ページデータの位置が一致するようにＣＣＤ１４のシフト位置を決定する。
【００４５】
次に、第１再生像と仮再生像を加算した仮加算画像のモアレコントラストＣmを以下のようにして求める。
まず、画面水平方向のｉ番目のラインについてのモアレコントラストＣｍｈｉを求める。すなわち、水平方向の１ラインの輝度レベルを昇順に配列したとき、全体の９５％番目に配列される輝度レベル（配列の要素数をＮとしたとき小さい方から0.95Ｎ番目の値）をＩｍａｘ、全体の５％番目に配列される輝度レベル（配列の要素数をＮとしたとき小さい方から0.05Ｎ番目の値）をＩｍｉｎとすると、モアレコントラストＣｍｈｉは下記の如き演算式により求められる。
【００４６】
【数１】
【００４７】
上記演算式による演算を全ての水平方向のラインについて行い、それらの平均値を水平方向の平均モアレコントラストＣｍｈとする。
同様にして、画面垂直方向のラインの平均モアレコントラストＣｍｖを求める。
【００４８】
この後、水平方向の平均モアレコントラストＣｍｈと垂直方向の平均モアレコントラストＣｍｖのうち、値の大きい方をモアレコントラストＣｍとする。
【００４９】
モアレパターンが相殺されるとモアレコントラストは小さくなる。ここで、図１１に仮再生像を撮像するときのＣＣＤ１４の回転角度と、この仮再生像と第１再生像を加算した仮加算画像のモアレコントラストの関係を示す。角度が6 mradのときコントラストが最小なり、このときモアレが最も低減されているので、このときの仮再生像を第２再生像とする。
【００５０】
なお、後述する実施例２および３についても同様にして、ＣＣＤ１４（あるいは、ＣＣＤおよび反射ミラー）の角度、位置を設定することができる。
【００５１】
以下、本実施例により、得られた結果を図２〜図７を用いて説明する。なお、ここでは、画像処理を用いて加算演算を行った例を示す。
【００５２】
図２は、前述したように、全画面を白色表示した場合に撮像された再生像を示すものであり、第１再生像の一例を示すものである。画面全体にモアレパターンが重畳されていることが明らかである。図３も、前述したように、モアレパターンが重畳したページデータの第１再生像を示すものである。モアレパターンが重畳されたことにより、本来白になる画素が黒になってしまう現象が発生しており、再生画像が極めて劣化したものとなっている。
【００５３】
一方、図４は、図２に示す第１再生像のモアレパターンを反転したモアレパターンが重畳された第２再生像の一例を示すものである。この第２再生像は、上述した如く、第１再生像が得られた状態から、ＣＣＤ１４に対するレーザ光束の入射角度を変更（ａ１からａ２に変更）するように、また、必要に応じてその入射位置を変更（ｚ１からｚ２に変更）するようにして撮像し、取得したものである。
【００５４】
図５は、図２に示す第１再生像と図４に示す第２再生像を、再生像加算手段２１において加算して得られた再生画像を示すものである。互いに反転した状態となるモアレパターンが加算され、モアレパターンが略相殺された状態となっていることが明らかである。
【００５５】
また、図６は、図４に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第２再生像を示すものであり、図７は、図３に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第１再生像と、図６に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第２再生像を、再生像加算手段２１において加算して得られた再生画像を示すものである。互いに反転した状態となるモアレパターンが加算され、モアレパターンが略相殺された状態となっている。図３および図６においては、モアレパターンが重畳されたことにより、本来白になる画素が黒になってしまう現象が発生しており、再生画像が極めて劣化したものとなっているが、図７においては、本来白となるべき画素は白、黒となるべき画素は黒となっており、所望とする再生画像を得ることができる。これにより、ページデータの再生画像のSNR（ＳＮ比）を大幅に向上させることができる。
【００５６】
≪実施例２≫
図８に、本発明の実施例２に係るホログラム記録再生装置の主要光学系の平面図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）を示す。なお、本実施例に係るホログラム記録再生装置は上記実施例１のものと、基本的構成においては共通することから、共通する部材については、上記実施例１に係る図１の符号に１００を加えて示し、説明の便宜上その詳細な説明は省略する。
【００５７】
実施例２のホログラム記録再生装置は、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）１１３とＣＣＤ１１４との間に、反射ミラー１２５を備えている点において、実施例１のものとは相違している。すなわち、上記実施例１においては、ＣＣＤ１４へのレーザ光束の入射角度調整は、ＣＣＤ１４を回転移動することにより行われるが、本実施例においては、フーリエ変換レンズ１１３とＣＣＤ１１４との間に設けた反射ミラー１２５を、このミラー１２５の面法線と入射光束軸を含む平面に垂直となる軸を中心として回転移動（ａ１とａ２の間で変更）せしめることにより、ＣＣＤ１１４へのレーザ光束の入射角度調整を行う。なお、本実施例においては、主として、実施例１と同様に、ＣＣＤ１１４へのレーザ光束の入射位置調整を、ＣＣＤ１１４を平行移動（ｚ１とｚ２の間で変更）せしめることにより行う。
【００５８】
以下、上記調整を、より詳細に説明する。
なお、第１再生像が得られるときの反射ミラー１２５の回転角度をa1、ＣＣＤ１１４のシフト位置をz1とし、第２再生像が得られるときの反射ミラー１２５の回転角度をa2、ＣＣＤ１１４のシフト位置をz2とする。
【００５９】
まず、時刻t0において反射ミラー１２５の角度をa1、ＣＣＤ１１４の位置をz1に設定する。
次に、時刻t1においてシャッタ１０７を開放して、あらかじめページデータが記録されたホログラム記録媒体１１２に参照光を照射する。この状態で、ＣＣＤ１１４において第１再生像を撮像する。なお、シャッタ１１０は閉状態としておく。
【００６０】
次に、時刻t2においてシャッタ１０７を閉じ、反射ミラー１２５の角度をa2、ＣＣＤ１１４の位置をz2に設定する。
この後、時刻t3においてシャッタ１０７を開放してホログラム記録媒体１１２に参照光を再び照射する。この状態で、ＣＣＤ１１４において第２再生像を撮像する。
【００６１】
第１再生像と第２再生像とは、上述したように、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっているので、この後、再生像加算手段１２１において、撮像した２枚の再生像を光学的に、または画像処理を用いて加算することにより、モアレパターンを低減したページデータの再生像が得られる。
【００６２】
この後、従来より周知の方法を用いてページデータを復号することは実施例１のものと同様である。
【００６３】
≪実施例３≫
図９に、本発明の実施例３に係るホログラム記録再生装置の主要光学系の平面図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）を示す。なお、本実施例に係るホログラム記録再生装置は上記実施例１のものと、基本的構成においては共通することから、共通する部材については、上記実施例１に係る図１の符号に２００を加えて示し、説明の便宜上その詳細な説明は省略する。
【００６４】
実施例３のホログラム記録再生装置は、フーリエ変換レンズ（結像レンズ）２１３とＣＣＤ２１４との間に、第１反射ミラー２２５および第２反射ミラー２２６を備えている点において、実施例１のものとは相違している。すなわち、上記実施例１においては、ＣＣＤ１４へのレーザ光束の入射角度調整は、ＣＣＤ１４を回転移動および平行移動することにより行われるが、本実施例においては、フーリエ変換レンズ２１３とＣＣＤ２１４との間に設けた第１反射ミラー２２５および第２反射ミラー２２６を各々、これらミラー面の法線と入射光束軸を含む平面に垂直となる軸を回転軸として回転移動（ａ１とａ２およびｂ１とｂ２の間で各々変更）せしめることにより、ＣＣＤ２１４へのレーザ光束の入射角度調整および入射位置調整を行う。
【００６５】
以下、上記調整を、より詳細に説明する。
なお、第１再生像が得られるときの第１反射ミラー２２５の回転角度をa1、第２反射ミラー２２６の回転角度をb1とし、第２再生像が得られるときの第１反射ミラー２２５の回転角度をa2、第２反射ミラー２２６の回転角度をb2とする。
【００６６】
まず、時刻t0において第１反射ミラー２２５の回転角度をa1、第２反射ミラー２２６の回転角度をb1に設定する。
次に、時刻t1においてシャッタ２０７を開放して、あらかじめページデータが記録されたホログラム記録媒体２１２に参照光を照射する。この状態で、ＣＣＤ２１４において第１再生像を撮像する。なお、シャッタ２１０は閉状態としておく。
【００６７】
次に、時刻t2においてシャッタ２０７を閉じ、第１反射ミラー２２５の回転角度をa2、第２反射ミラー２２６の回転角度をb2とする。
この後、時刻t3においてシャッタ２０７を開放してホログラム記録媒体２１２に参照光を再び照射する。この状態で、ＣＣＤ２１４において第２再生像を撮像する。
【００６８】
第１再生像と第２再生像とは、上述したように、再生像上のモアレパターンが互いに反転したものとなっているので、この後、再生像加算手段２２１において、撮像した２枚の再生像を光学的に、または画像処理を用いて加算することにより、モアレパターンを低減したページデータの再生像が得られる。
【００６９】
この後、従来より周知の方法を用いてページデータを復号することは実施例１のものと同様である。
【００７０】
本発明のホログラム記録再生装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、上記実施形態のものでは、第１再生像と第２再生像とを取得する間で、対象となる入射面の面法線と入射光束軸を含む平面に垂直な回転軸を中心として、ＣＣＤ１４、あるいは反射ミラー１２５、２２５、２２６を回転させるようにしているが、回転させる方向はこれに限られるものではなく、例えば、上記回転軸とは垂直となるような軸を中心としてＣＣＤあるいは反射ミラーを回転せしめることで、同様にモアレを相殺することが可能である。同様に、ＣＣＤ１４、１１４を平行移動させる方向としても上記実施例の方向に限られないことは勿論である。
【００７１】
さらに、ホログラム記録媒体からの再生光の角度を変化させるため、電気光学素子（ＥＯＭ）や音響光学素子（ＡＯＭ）等を用いることも可能である。
【００７２】
なお、上記実施形態では、再生像加算手段２１において、第１再生像と第２再生像を画像処理により加算して再生像に重畳されたモアレパターンを相殺するようにしているが、第１再生像と第２再生像を光学的に加算する（足し合わせる）場合には、再生像加算手段において、撮像素子の各フレーム期間内で、これら両再生像の撮像の切替えを行い、互いに同一時間撮像するようにして加算することにより、再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）
【図２】全画面を白色表示した場合にモアレパターンが重畳された状態で撮像された第１再生像の一例を示す図
【図３】図２に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第１再生像を示す図
【図４】全画面を白色表示した場合に図２のモアレパターンとは反転したモアレパターンが重畳された状態で撮像された第２再生像の一例を示す図
【図５】図２に示す第１再生像と図４に示す第２再生像を加算した状態の再生像を示す図
【図６】図４に示すモアレパターンが重畳されたページデータの第２再生像を示す図
【図７】図３に示すページデータの第１再生像と、図６に示すページデータの第２再生像を加算した状態のページデータの再生像を示す図
【図８】本発明の実施例２に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）
【図９】本発明の実施例３に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図（Ａ）および一部側面図（Ｂ）
【図１０】従来技術に係るホログラム記録再生装置の主要光学系を示す概略図
【図１１】再生像（仮再生像）を撮像するときのＣＣＤの回転角度と、この再生像および他の再生像（第１再生像）を加算した加算画像（仮加算画像）のモアレコントラストの関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００７４】
１、１０１、２０１、３０１ レーザ光源
２、１０２、２０２、３０２ 発散レンズ
３、１０３、２０３、３０３ コリメートレンズ
４、６、１０４、１０６、１２５、２０４、２０６、
２２５、２２６、３０４、３０６ 反射ミラー
５、８、１０５、１０８、２０５、２０８、３０５、３０８ 偏光ビームスプリッタ
７、１０、１０７、１１０、２０７、２１０、３０７、３１０ シャッタ
９、１０９、２０９、３０９ 空間光変調素子
１１、１３、１１１、１１３、２１１、２１３、３１１、３１３ レンズ
１２、１１２、２１２、３１２ ホログラム記録媒体
１４、１１４、２１４、３１４ ＣＣＤ
２０、１２０、２２０ 再生像取得手段
２１、１２１、２２１ 再生像加算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、記録された該ページデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
前記ページデータ情報の再生を行う際に、任意の該ページデータの第１再生像と、該第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像を取得する再生像取得手段と、該第１再生像と該第２再生像を加算してこれらの再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する再生像加算手段とを、備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度、および該入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度、および該撮像素子に入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、複数の反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該複数の反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度を各々変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項６】
前記再生像加算手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算する、またはこれら対応する前記第１再生像と前記第２再生像を各々画像処理した後に加算することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載のホログラム記録再生装置。
【請求項７】
前記再生像取得手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算するものであり、前記撮像素子における各フレーム期間内で、前記第１再生像と前記第２再生像の撮像の切替えを行い、互いに同一時間撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載のホログラム記録再生装置。
【請求項１】
データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、記録された該ページデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
前記ページデータ情報の再生を行う際に、任意の該ページデータの第１再生像と、該第１再生像に重畳されたモアレパターンを相殺し得る反転モアレパターンが重畳された第２再生像を取得する再生像取得手段と、該第１再生像と該第２再生像を加算してこれらの再生像に重畳されたモアレパターンを相殺する再生像加算手段とを、備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
前記再生像取得手段は撮像素子を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該撮像素子に入射する再生光束の入射角度、および該入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度、および該撮像素子に入射する再生光束に対する撮像素子の位置を変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
前記再生像取得手段は、前記ホログラム記録媒体側から順に、結像レンズ、複数の反射ミラーおよび撮像素子、を備えており、前記第１再生像と前記第２再生像を撮像する場合に、前記ホログラム記録媒体から該複数の反射ミラーに入射し出射される再生光束の当該出射角度を各々変化させて、互いに反転するモアレパターンが重畳した該第１再生像と該第２再生像を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項６】
前記再生像加算手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算する、またはこれら対応する前記第１再生像と前記第２再生像を各々画像処理した後に加算することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載のホログラム記録再生装置。
【請求項７】
前記再生像取得手段は、対応する前記第１再生像と前記第２再生像を互いに光学的に加算するものであり、前記撮像素子における各フレーム期間内で、前記第１再生像と前記第２再生像の撮像の切替えを行い、互いに同一時間撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載のホログラム記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１２９０７３（Ｐ２００８−１２９０７３Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１０４４１（Ｐ２００６−３１０４４１）
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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