JP2004139691A

JP2004139691A - Optical memory device

Info

Publication number: JP2004139691A
Application number: JP2002304779A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ogawa; 尾川　敏幸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP4232432B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical memory device in which optical position adjustment may be performed within the prescribed range, an adjusting time can be reduced, the response can be improved, also, the manufacturing cost can be reduced without using specific parts of which the accuracy and stability are remarkably high and an accurate adjusting mechanism, which is excellent in versatility and reliability. <P>SOLUTION: This optical memory device 1 is provided with a space light modulator 8 modulating a signal light beam to a record signal light, a light receiving element 15 receiving reproduced signal light to which reproduced reference light is made incident on a holographic memory 10 and generated. The device is constituted such that the number of pixels of each of a vertical direction and/or a horizontal direction of the light receiving element 15 is (n) times (n:integer of 2 or more) of number of pixels of a vertical direction and/or a horizontal direction of the space light modulator 8. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィックメモリを利用する光メモリ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ装置の記録媒体として、主にフレキシブルディスク、ハードディスク（磁気ディスク）等が使用されてきた。近年、これらの記録媒体に加え、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯＤ（Ｍａｇｎｅｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）等の各種記録媒体が使用されるようになり、その他の記録媒体の研究開発も盛んに行われている。また、ハードディスクの低価格化により、メモリコストの低減に拍車がかかり、現在ではメモリコストは記憶容量１メガバイト当たり約１０〜２０円といわれているが、さらに低価格化が促進され、次世代のＤＶＤでは１メガバイト当たり数円程度になると予測されている。
【０００３】
さらに近年、ＤＶＤに続く次世代メモリ素子として有望視されている体積型のホログラフィックメモリは、今後のＣＰＵの高速化、データ容量の大容量化、アクセス速度の高速化等、諸特性の向上により、１メガバイト当たり５〜１０銭程度の低価格化も実現可能とされている。
【０００４】
以下に、ホログラフィックメモリを用いた光メモリ装置の概要を、図面を参照しながら説明する。図７はホログラフィックメモリを用いた光メモリ装置の構成を示す模式図である。
【０００５】
図７において、５０は従来の光メモリ装置、５１はホログラフィックメモリ（後述する）に記録すべきデジタルデータを平面上に明暗のドットパターン画像、例えば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ替えて単位ページ系列データを生成するエンコーダ、５２は単位ページに対応する例えば縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位を有する透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）パネル等の空間光変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、５３はフーリエ変換レンズ、５４はＦｅ等が添加されたニオブ酸リチウム単結晶等で形成された体積型のホログラフィックメモリ、５５はフーリエ変換レンズ、５６はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ等のセンサで構成され、空間光変調器５２の画素数と同等の画素を備え、入射光の明暗を電気信号の強弱に変換し入射光の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号を生成する２次元光検出器である受光素子、５７は受光素子５６で生成されたアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し対応する“１”及び“０”のデータを再生するデコーダである。
【０００６】
以上のように構成された光メモリ装置について、以下その動作を説明する。
【０００７】
記録時においては、空間光変調器５２は、照射された光ビームをエンコーダ５１からの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオフ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち記録信号光をフーリエ変換レンズ５３へ導く。より詳しくは、空間光変調器５２は電気信号である単位ページ系列データの論理値“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値“０”に応答してシグナルビームを遮断することにより、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電気−光学変換が達成され、単位ページ系列の記録信号光としての変調されたシグナルビームが生成される。
【０００８】
空間光変調器５２で生成された記録信号光は、フーリエ変換レンズ５３を介してホログラフィックメモリ５４に入射する。ホログラフィックメモリ５４には、記録信号光の他に、記録信号光のビームの光軸に直交する所定の基準線から入射角度βをもって記録参照光が入射する。記録信号光と記録参照光とは、ホログラフィックメモリ５４内で干渉し、この干渉縞がホログラフィックメモリ５４内に屈折率格子すなわちホログラムとして記憶されることにより、データの記録が行われる。また、入射角βを変えて記録参照光を入射させて複数の２次元平面データを角度多重記録することにより、３次元データ記録が可能となる。
【０００９】
次に、記録されたデータをホログラフィックメモリ５４から再生する場合には、信号光ビーム及び参照光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射角βで再生参照光のみをホログラフィックメモリ５４に入射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させない。これにより、ホログラフィックメモリ５４内に記録されている干渉縞からの回折光がフーリエ変換レンズ５５を通して２次元光検出器である受光素子５６へ導かれる。受光素子５６は、入射光（再生信号光）の明暗を電気信号の強弱に変換して入射光（再生信号光）の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ５７へ出力する。デコーダ５７は、このアナログ電気信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再生する。
【００１０】
以上のようにホログラフィックメモリを備えた光メモリ装置においては、２次元の平面データ系列で記録を行うので、記録参照光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うことができる。即ち、記録参照光の入射角βを変化させることにより記録単位である２次元平面をホログラフィックメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次元記録が可能となる。なお、これらの事項は、（特許文献１）に開示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２８４６７１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
【００１３】
（１）ホログラフィックメモリが交換可能に形成されている場合、一の光メモリ装置によって情報が記録されたホログラフィックメモリを他の光メモリ装置に装着して情報を再生する際には、ホログラフィックメモリに入射された記録参照光と同じ位置、同じ角度で再生参照光を照射する必要があり、さらにホログラフィックメモリから出力される再生信号光（再生画像）に対して、記録時と等価な光学経路になるような位置にフーリエ変換レンズや受光素子を３次元的に精密に合わせる必要がある。装置間で生じる誤差を小さくするためである。このため、製造ばらつきが小さく精度が高く、さらに安定した温度特性を有するとともに経時変化の小さな信頼性の高い特殊な部品を使用しなければならず、製造コストが著しく高価になるという課題を有していた。
【００１４】
（２）また、装置間で生じる誤差を補正するために、精密な調整機構を要し、さらにその調整機構を用いて何度も繰り返し調整して高精度化を実現していたので、応答性が著しく遅いという課題を有していた。
【００１５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れる光メモリ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、前記記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、前記受光素子の画素数が前記空間光変調器の画素数より多く形成された構成を有している。
【００１７】
この構成により、光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れる光メモリ装置を実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｎ倍以上（但し、ｎは２以上の整数）に形成された構成を有している。
【００１９】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００２０】
（１）受光素子に再生された再生信号光と空間光変調器で生成された記録信号光との光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。
【００２１】
（２）再生時の光学経路を所定の範囲内で記録時と等価にすればよいので、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく、製造コストを低下させることができるとともに部品選択性の自由度が高く汎用性に優れ、さらに信頼性を高めることができる。
【００２２】
（３）再生時の光学経路を調整して所定の範囲内で記録時と等価にすることができるので、振動が加わる車載用や携帯用等の振動環境下の機器においても使用することができ応用性を高めることができる。
【００２３】
ここで、受光素子の縦方向及び／又は横方向の各々の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の整数倍でない場合は、処理が複雑になり処理時間を要し応答性が低下する傾向がみられるため好ましくない。
【００２４】
ホログラフィックメモリとしては、ＬｉＮｂＯ_３，ＢａＴｉＯ_３，ＢａＳｒＴｉＯ_３等の強誘電性酸化物、シレナイト化合物等の立方晶に属する酸化物、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の化合物半導体、アゾベンゼン，ジアリールエテン等の有機化合物等で形成されたものが用いられる。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｍ倍（但し、ｍは２〜８の整数）に形成された構成を有している。
【００２６】
この構成により、請求項１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００２７】
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｍ倍（但し、ｍは２〜８の整数）に形成されているので、画素数を増やしたことによるデータの増加量が比較的少なく処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる。
【００２８】
ここで、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の１倍の場合は、精密な調整機構を要するとともにその調整機構を用いて何度も繰り返し調整して高精度化を実現するため応答性が著しく低下するという傾向がみられ、画素数が９倍より大きくなるにつれ分解能の高い受光素子を要し受光素子の製造コストが高価になるとともに取り扱うデータ量が増え応答性が低下する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。また、整数倍以外の場合は、処理が複雑になり処理時間を要し応答性が低下する傾向がみられるため好ましくない。
【００２９】
本発明の請求項３に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２^ｘ倍（但し、ｘは３以上の整数）に形成された構成を有している。
【００３０】
この構成により、請求項１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３１】
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２^ｘ倍（但し、ｘは３以上の整数）に形成されているので、ロジックを組み易くすることができるとともに処理が容易になるため、処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる。
【００３２】
ここで、受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向／横方向の画素数の２^ｘ倍（ｘは３以上の整数）以外の整数倍の場合は、分解能の高い受光素子を要し受光素子の製造コストが高価になるとともに取り扱うデータ量が増え応答性が低下するため好ましくない。また、整数倍以外の場合は、処理が複雑になり処理時間を要し応答性が低下する傾向がみられるため好ましくない。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の光メモリ装置であって、空間光変調器によって生成される記録画像が、位置を示す位置情報画像を備えた構成を有している。
【００３４】
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３５】
（１）空間光変調器によって生成される記録画像が位置情報画像を有しているので、受光素子が受光した位置情報画像の再生画像の位置合わせを行うことによって、記録時と等価な光学経路になるような位置にホログラフィックメモリと受光素子等との位置関係を調整することができ、記録再生精度を高めることができる。
【００３６】
ここで、位置情報画像としては、記録画像の中央部や隅部の複数の所定箇所に十文字状，垂直線状，水平線状，略方形状，鉤状，略円形状等に形成されたトンボ画像（目印）が用いられる。
【００３７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内いずれか１に記載の光メモリ装置であって、再生信号光の光軸のｚ方向，ｘ方向，ｙ方向の各々と平行方向及び光軸を中心とする回転方向に、受光素子を移動可能に保持する検出位置調整手段を備えた構成を有している。
【００３８】
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３９】
（１）検出位置調整手段を有しているので、装置間の製造誤差が大きな場合やホログラフィックメモリへの記録の多重度が大きな場合であっても、記録再生精度を向上させることができるとともに記録密度を向上させることができ、さらに記録時と再生時の光学的ずれが原因となるエラーレートを小さくすることができ信頼性を高めることができる。
【００４０】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光メモリ装置であって、受光素子の隣接する複数の画素からなる画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、検出値に基づいて検出位置調整手段を駆動する制御部を備えた構成を有している。
【００４１】
この構成により、請求項５で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００４２】
（１）制御部を備えているので、受光素子の位置を所定の範囲内で調整すればよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。また、平均受光レベルを算出するので、光学的なずれが原因となるデータの誤差を相殺してキャンセルすることができ再生精度を高めることができる。
【００４３】
（２）電気−光変換における画素の特性バラツキや参照光の光強度バラツキ等による影響も軽減することができ再生精度を高めることができる。
【００４４】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の内いずれか１に記載の光メモリ装置であって、ホログラフィックメモリが、交換可能に形成されている構成を有している。
【００４５】
この構成により、請求項１乃至６の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００４６】
（１）ホログラフィックメモリが交換可能に形成されているので、コンピュータ装置等のフロッピー（Ｒ）ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等のような携帯自在な記録媒体を用いることができ応用性に優れる。
【００４７】
本発明の請求項８に記載の光メモリ装置は、記録すべき情報に基づきコヒーレントな信号光ビームを記録信号光に変調し記録画像を生成する空間光変調器と、記録信号光とコヒーレントな記録参照光とが入射されて情報が記録されるホログラフィックメモリに再生参照光が入射されて情報を再生する再生信号光を受光する受光素子と、を備えた光メモリ装置であって、受光素子の画素数が空間光変調器の画素数より多く形成された構成を有している。
【００４８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００４９】
（１）光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れる。
【００５０】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光メモリ装置の構成を示す模式図である。
【００５２】
図１において、１は光メモリ装置、２はＮｄ：ＹＡＧレーザー等のレーザー、３はレーザー２から発射されたレーザービームが入射されて第２高調波を発生するＳＨＧ（２ｎｄ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）である。ＳＨＧ３はレーザービームが通過したときに一定の効率で波長が１／２に変換された短波長コヒーレント光（光ビーム）を発生する。４はＳＨＧ３で発生したレーザービームの１／２波長の短波長コヒーレント光（光ビーム）だけを通過させる波長選択フィルタ、５は光ビームを直進する信号光ビームと偏向する記録参照光ビームとの２つに分け各々を信号光ビーム光路及び記録参照光ビーム光路に導くビームスプリッタ、６はコントローラ（図示しない）で制御され信号光ビーム光路を開閉するシャッタ、７は信号光ビームを所定径の平行光に拡大するビームエキスパンダ、８は透過型のＬＣＤ等で形成された空間光変調器である。空間光変調器８はエンコーダ（図示しない）から供給されるディジタル記録データ（記録すべき情報）に基づいて、ビームエキスパンダ７からの信号光ビームを変調し記録信号光に変換する。ここで、本実施の形態においては、空間光変調器８は縦４８０×横６４０ピクセルの複数の画素を有している。
【００５３】
９は空間光変調器８で変調されて生成された記録信号光をフーリエ変換し後述するホログラフィックメモリに集光するフーリエ変換レンズ、１０はフーリエ変換レンズ９で記録信号光がフーリエ変換され集光されたフーリエ変換像が結像される体積型のホログラフィックメモリである。ここで、本実施の形態においては、ホログラフィックメモリ１０は円柱体形状のニオブ酸リチウム単結晶等のフォトリフラクティブ材料の単結晶体を備え、その光学結晶軸とホログラフィックメモリ１０の回転対称軸とが平行になるように形成されている。また、ホログラフィックメモリ１０の回転対称軸が、フーリエ変換像が結像されるフーリエ面と平行になるような位置に配置されている。
【００５４】
１１，１２は記録参照光ビーム光路に配設され記録参照光を反射させてホログラフィックメモリ１０へ入射させるミラーである。ミラー１１，１２によってホログラフィックメモリ１０へ入射した記録参照光は、ホログラフィックメモリ１０の内部でフーリエ変換レンズ９からの記録信号光と交差して干渉し３次元の干渉縞を生成する。ここで、本実施の形態においては、記録参照光と記録信号光がフーリエ面上ではなく、フーリエ面の手前又は奥で干渉するようにミラー１２、フーリエ変換レンズ９等の光学系が配置されている。また、信号光ビーム光路及び参照光ビーム光路は、ホログラフィックメモリ１０の回転対称軸と垂直となる法線を有する平面内に配置されている。
【００５５】
１３はホログラフィックメモリ１０の端部に配設されホログラフィックメモリの光学結晶軸方向（図１に示す矢印Ａ方向）に所定ピッチで移動させる軸方向移動手段、１３ａはホログラフィックメモリ１０の光学結晶軸を中心とする回転方向（図１に示す矢印Ｂ方向）に所定ピッチで回転させる回転テーブル等の回転方向移動手段である。軸方向移動手段１３、回転方向移動手段１３ａはコントローラ（図示しない）により制御されるステッピングモータやピエゾアクチュエータ等の駆動部（図示しない）によりホログラフィックメモリ１０を軸方向及び回転方向に移動できるようになっている。
【００５６】
１４は再生時にホログラフィックメモリ１０に記録されている干渉縞から得られた回折光（再生信号光）をフーリエ変換するフーリエ変換レンズ、１５はＣＣＤやＣＭＯＳ等で構成され空間光変調器８の縦方向及び／又は横方向の画素数の各々２倍以上の画素数を有し、入射された再生信号光の明暗を電気信号の強弱に変換し再生信号光の輝度（受光レベル）に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ（図示しない）に出力する受光素子、１６はフーリエ変換レンズ１４及び受光素子１５を再生信号ビーム光路の光軸のｚ方向（図１に示す矢印Ｃの方向）に移動させホログラフィックメモリ１０との距離を調整するとともに、受光素子１５の受光面を再生信号光ビーム光路の光軸のｚ方向並びにメリジオナル平面（ｙｚ平面）及びサジタル平面（ｘｚ平面）にそれぞれ含まれる当該光路の光軸に垂直な２つのｘ及びｙ方向に平行移動させ、さらに当該光路の光軸周り及び２つのｘ及びｙ方向の周りにそれぞれ回転移動させることができる検出位置調整手段である。検出位置調整手段１６は、受光素子１５が検出した位置情報画像に対応する信号に応じてステッピングモータやピエゾアクチュエータ等の駆動部（図示しない）を用いて受光素子１５等の位置調整を行っている。１７は受光素子１５の隣接する複数の画素からなる画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、検出値に基づいて検出位置調整手段１６を駆動する制御部である。
【００５７】
以上のように構成された実施の形態１における光メモリ装置について、記録時の動作を以下説明する。
【００５８】
レーザー２から出射されたレーザービームはＳＨＧ３を通過するときに波長が１／２に波長変換され、波長選択フィルタ４をレーザービームの１／２波長の光ビームのみが通過する。波長選択フィルタ４を通過した光ビームは、ビームスプリッタ５によって直進する信号光ビームと偏向する記録参照光ビームの２つに分けられ、各々が信号光ビーム光路と記録参照光ビーム光路に導かれる。ビームスプリッタ１８を通過した信号光ビームは、シャッタ６により光路を通過する時間を制御され、ビームエキスパンダ７により所定径の平行光に拡大される。空間光変調器８では、エンコーダ（図示しない）から供給されるディジタル記録データ（記録すべき情報）に応じて、ビームエキスパンダ７からの信号光ビームを記録信号光（空間光変調器８の各画素の透過／非透過に応じて形成される、例えば市松模様のような２次元格子パターンの記録ページデータ）に変換する。空間光変調器８で変調された記録信号光は、フーリエ変換レンズ９によりフーリエ変換されホログラフィックメモリ１０に集光されてホログラフィックメモリ１０内にフーリエ変換像として結像される。
【００５９】
一方、参照光ビーム光路では、記録参照光がミラー１１，１２により反射されてホログラフィックメモリ１０へ入射される。ホログラフィックメモリ１０内ではフーリエ変換レンズ９からの記録信号光と記録参照光が交差して干渉し３次元の干渉縞が生成される。以上のように、データを記録するときには記録信号光と記録参照光を同時にホログラフィックメモリ１０内の所定部位に照射し干渉縞を屈折率が変化した屈折率格子として記録する。干渉縞の形成時間はシャッタ６で制御される。
【００６０】
また、軸方向移動手段１３を用いてホログラフィックメモリ１０をホログラフィックメモリ１０の光学結晶軸方向（矢印Ａの方向）に移動させることにより、記録参照光と記録信号光とにより生成される干渉縞のホログラフィックメモリ１０内の記録位置が矢印Ａの方向にシフトし、空間多重記録が実現される。また、回転方向移動手段１３ａを用いてホログラフィックメモリ１０をホログラフィックメモリ１０の光学結晶軸を中心とする回転方向（矢印Ｂの方向）に回転させることにより、干渉縞の記録面が回転し角度多重記録及び空間多重記録が実現される。
【００６１】
次に、空間光変調器で生成される記録画像に形成された位置情報画像について図面を用いて説明する。
【００６２】
図２は空間光変調器が生成した記録画像に形成された位置情報画像を示す模式図であり、図３は図２の要部拡大図であり、図４は受光素子が受光した位置情報画像の要部拡大図である。
【００６３】
図２，図３において、２０は実施の形態１における光メモリ装置１の空間光変調器８が生成した記録画像、２１〜２３は記録画像２０の左側の上部，中央部，下部の各々に十文字状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像、２４は記録画像２０の幅方向の中央に連続した垂直線状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像、２５〜２７は記録画像２０の幅方向の中央の上部，中央部，下部の各々にトンボ画像２４と重なる水平線状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像、２８〜３０は記録画像２０の右側の上部，中央部，下部の各々に十文字状に形成された位置情報画像としてのトンボ画像である。トンボ画像２４，２６は、幅が空間光変調器８の１画素分で形成されており（図３参照）、他のトンボ画像２１〜３０も同様に空間光変調器８の１画素分の幅で形成されている。なお、記録画像２０の外周に記載されたＸ１〜５、Ｙ１〜５は空間光変調器８の画素の座標を示している。
【００６４】
図４において、４０は空間光変調器８で生成した位置情報画像を含む記録画像の情報が記録されたホログラフィックメモリ１０に再生参照光を入射して受光素子１５に再生した再生画像、４１は受光素子１５に再生されたトンボ画像２４の再生画像、４２は受光素子１５に再生されたトンボ画像２６の再生画像である。なお、再生画像４０の外周に記載されたＸ１〜１０、Ｙ１〜１０は受光素子１５の画素の座標を示している。
【００６５】
ここで、本実施の形態においては、受光素子１５の縦方向及び横方向の画素数が空間光変調器８の画素数の２倍に形成されているので、受光素子１５においては、トンボ画像２４，２６の再生画像４１，４２の幅は受光素子１５の２画素分で形成されている。
【００６６】
図４に示すように、受光素子１５の画素のＸ座標の５列及び６列（以下、中心列という）、Ｙ座標の５行及び６行（以下、中心行という）にトンボ画像２４，２６の再生画像４１，４２が位置するときを、記録画像と再生画像とが完全に一致した位置ずれが生じていない状態とする。
【００６７】
以上のように構成された実施の形態１における光メモリ装置を用いた位置合わせ方法について、以下図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図５は受光素子において位置ずれを生じている位置情報画像を示す要部模式図であり、図６（ａ）は図５の状態から位置ずれを少し修正した状態を示す要部模式図であり、図６（ｂ），図６（ｃ）は画素ブロックを示す図６（ａ）の要部拡大図である。なお、図５，図６に示す位置情報画像はトンボ画像２４，２６の再生画像４１，４２を示している。
【００６９】
図５に示すように、トンボ画像２４の再生画像４１は受光素子１５の画素のＸ座標の５列及び６列（中心列）から左方向にずれており、トンボ画像２６の再生画像４２は受光素子１５の画素のＹ座標の５行及び６行（中心行）から上方向にずれているとする。このような場合には、検出位置調整手段１６は、再生画像４１と再生画像４２の交点が中心列と中心行の交点と一致するように受光素子１５をｘ・ｙ方向に平行移動させる。次いで、検出位置調整手段１６は、再生画像４２が中心行に、かつ、再生画像４１が中心列にくるようにし、さらに、トンボ画像２２の再生画像（図示しない）及びトンボ画像２９の再生画像（図示しない）の各々の水平線が中心行に、かつ、トンボ画像２４の再生画像４１が中心列にくるように、受光素子１５をＲｘｙ方向に回転させる。なお、トンボ画像２１〜３０の再生画像の水平線と垂直線の幅が所定の画素数（例えば、４画素）以上の幅になっている場合や、四隅に形成されたトンボ画像２１，２３，２８，３０の再生画像について、トンボ画像２１，２３，２８，３０の十文字状の再生画像の交点が各々の中心にないようなスケール変化が生じている場合は、線幅が所定の画素数以内の幅になり、かつ、トンボ画像２１，２３，２８，３０の再生画像の交点が各々の中心にくるように、検出位置調整手段１６は受光素子１５の位置をＣ方向に調整する。
【００７０】
以上のようにして、検出位置調整手段１６は受光素子１５の位置を調整し、再生画像４１がＸ座標の５・６列目（中心列）から所定画素離れた範囲内に入り、かつ、再生画像４２がＹ座標の５・６行目（中心行）から所定画素離れた範囲内に入るように位置ずれの修正を行う。本実施の形態においては、図６（ａ）に示すように、再生画像４２がＹ座標の５・６行目（中心行）と一致し、再生画像４１がＸ座標の５・６列目（中心列）から各々２列（２画素分）離れた３列と８列の間に入るようになるまで、受光素子１５の位置が修正された例を示している。図６（ａ）においては、Ｘ座標の３列目における再生信号光の受光レベルは０％、Ｘ座標の４列目及び６列目における再生信号光の受光レベルは８０％、Ｘ座標の５列目における再生信号光の受光レベルは１００％であるとする（暗度が増すにつれ受光レベルが大きくなり、明度が増すにつれ受光レベルが小さくなるとする）。なお、本実施の形態において、所定画素を２画素分としたのは、トンボ画像２１〜３０の幅が空間光変調器８の１画素分で形成されており、受光素子１５の縦方向及び横方向の画素が空間光変調器８の画素の２倍の２画素分で形成されおり、空間光変調器８の１画素が受光素子１５の４画素（縦２画素，横２画素）に相当するからである。
【００７１】
次に、再生画像４１，４２と中心列又は中心行との間にずれが生じているか否かを判定するために制御部１７が行うずれ量の数値化（２値化）について、図６（ｂ），図６（ｃ）を参照しながら説明する。
【００７２】
図中、４３は受光素子のＸ座標９・１０行、Ｙ座標３・４列の交わる４画素の画素ブロック、４４は受光素子のＸ座標９・１０行、Ｙ座標３・４列の交わる４画素の画素ブロックである。１つの画素ブロック４３，４４の大きさは空間光変調器の１画素と同じ大きさに形成され、各画素ブロックは空間光変調器の各画素と対応する位置に形成されている。
【００７３】
図６（ｂ）では、上述のように、座標（Ｘ，Ｙ）＝（３，９）、（３，１０）で示す画素における受光レベルは０％、座標（Ｘ，Ｙ）＝（４，９）、（４，１０）で示す画素における受光レベルは８０％であるから、制御部１７は、これらの隣接する４画素からなる画素ブロック４３の各画素の受光レベルの総和を画素数で除して平均受光レベルを算出する（平均受光レベル＝１６０÷４＝４０％）。閾値を５０％として、平均受光レベルが閾値より大きな場合を検出値“１”（暗）、小さな場合を検出値“０”（明）として２値化処理を行うものとすると、図６（ｂ）の場合は、４０％（平均受光レベル）＜５０％（閾値）となり、制御部１７は２値化処理を行い検出値“０”（Ｘ座標の３列及び４列にトンボ画像の再生画像が位置しない）と判定する。
【００７４】
図６（ｃ）では、上述のように、座標（５，９）、（５，１０）で示す画素における受光レベルは１００％、座標（６，９）、（６，１０）で示す画素における受光レベルは８０％であるから、これらの４画素からからなる画素ブロック４４の平均受光レベルは９０％である。閾値５０％の場合、９０％（平均受光レベル）＞５０％（閾値）となり、制御部１７は２値化処理を行い、検出値“１”（Ｘ座標の５列及び６列（中心列）にトンボ画像の再生画像が位置する）と判定する。
【００７５】
再生画像４２がＹ座標の５・６行目（中心行）と一致し、Ｘ座標の５列及び６列（中心列）においても検出値“１”と制御部１７が判定したので、制御部１７は検出位置調整手段１６を駆動するのを止め、記録された情報の再生が開始される。
【００７６】
なお、制御部１７が、Ｘ座標の５列及び６列（中心列）及びＹ座標の５・６行目（中心行）において検出値“１”と判定できないときは、制御部１７は検出値“１”と判定できるようになるまで、検出位置調整手段１６を駆動して繰り返し受光素子１５の位置を調整して上述の２値化処理を行う。
【００７７】
以上のように実施の形態１における光メモリ装置は構成されているので、以下のような作用が得られる。
【００７８】
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２倍以上に形成されているので、受光素子に再生された再生信号光と空間光変調器で生成された記録信号光との光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。
【００７９】
（２）空間光変調器によって生成される記録画像が位置情報画像を有しているので、受光素子が受光した位置情報画像の再生画像の位置合わせを行うことによって、記録時と等価な光学経路になるような位置にホログラフィックメモリと受光素子等との位置関係を調整することができ、記録再生精度を高めることができる。
【００８０】
（３）検出位置調整手段を有しているので、装置間の製造誤差が大きな場合やホログラフィックメモリへの記録の多重度が大きな場合であっても、記録再生精度を向上させることができるとともに記録密度を向上させることができる。また、記録時と再生時の光学的ずれが原因となるエラーレートを小さくすることができ信頼性を高めることができる。
【００８１】
（４）受光素子の隣接する複数の画素からなる画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、検出値に基づいて検出位置調整手段を駆動する制御部を備えているので、受光素子の位置を所定の範囲内で調整すればよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。また、平均受光レベルを算出するので、光学的なずれが原因となるデータの誤差を相殺してキャンセルすることができ再生精度を高めることができる。さらに、電気−光変換における画素の特性バラツキや参照光の光強度バラツキ等による影響も軽減することができ再生精度を高めることができる。
【００８２】
（５）再生時の光学経路を調整して所定の範囲内で記録時と等価にすることができるので、振動が加わる車載用や携帯用等の振動環境下の機器においても使用することができ応用性を高めることができる。
【００８３】
（６）記録参照光と記録信号光とをホログラフィックメモリ中に存在するフーリエ面の手前もしくは奥で干渉させるように光学系が配設されているので、記録画像の非線形歪みを生じ難くし記録再生精度を高めることができる。フーリエ面では記録信号光の強度が最大であるので、この高い光強度を有するフーリエ面上の記録信号光の０次光と記録参照光が干渉し合うとフォトリフラクティブ効果が飽和し、記録画像の非線形歪みが生じやすくなる傾向があるからである。
【００８４】
（７）隣接する複数画素からなる画素ブロックが空間光変調器の画素と同じ大きさに形成され、各画素の受光レベルから得られた平均受光レベルと閾値とを比較して２値化処理を行うので、受光素子の位置合わせの許容範囲を広げ位置合わせに要する時間を短縮させることができ、応答性を高めることができる。また、記録時と再生時の光学的ずれが原因となるデータ誤りを少なくすることができる。
【００８５】
（８）９箇所形成された位置情報画像を完全に画素レベルで合致させるためにはホログラフィックメモリの位置（Ａ・Ｂ方向）、フーリエ変換レンズ１４の焦点距離バラツキ（Ｃ方向）、受光素子１５の位置（ｘ・ｙ方向及び光軸を中心としたＲｘｙ回転方向）等の制御に多大な時間を要するが、中心部や隅部等に形成された位置情報画像の位置を所定の範囲内で調整すればよいので、位置調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。
【００８６】
なお、実施の形態１においては、位置情報画像であるトンボ画像２１〜３０の再生画像の受光レベルについて、黒（暗）を“１”、白（明）を“０”としたものについて説明したが、黒（暗）を“０”、白（明）を“１”とすることもできる。
【００８７】
また、ホログラフィックメモリ１０を回転させて角度多重された場合の回転方向（Ｂ方向）について、画像のトラッキング調整を常時可能にするために、中心に１本の連続した垂直線状のトンボ画像２４を形成した場合について説明したが、連続していない断続的な垂直線状のトンボ画像を形成することもできる。また、連続した水平線状のトンボ画像を形成することもできる。
【００８８】
また、画素ブロックの２値化処理についてトンボ画像を用いて説明したが、トンボ画像以外の再生画像についても同様に、画素ブロック内の各画素における位置情報画像の受光レベルの総和から平均受光レベルを算出し、平均受光レベルを所定の閾値と比較して画素ブロックの検出値の２値化処理を行い、記録画像の再生を行う。
【００８９】
また、２値化処理を行う際の閾値を一律５０％にした場合について説明したが、閾値を複数設定し、画素単位で閾値を選択できるようにすることもできる。これにより、より高精度に補正を行うことができるという作用が得られる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光メモリ装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００９１】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）受光素子に再生された再生信号光と空間光変調器で生成された記録信号光との光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９２】
（２）再生時の光学経路を所定の範囲内で記録時と等価にすればよいので、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく、製造コストを低下させることができるとともに部品選択性の自由度が高く汎用性に優れ、さらに信頼性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９３】
（３）再生時の光学経路を調整して所定の範囲内で記録時と等価にすることができるので、振動が加わる車載用や携帯用等の振動環境下の機器においても使用することができる応用性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【００９４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数のｍ倍（但し、ｍは２〜８の整数）に形成されているので、画素数を増やしたことによるデータの増加量が比較的少なく処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）受光素子の縦方向及び／又は横方向の画素数が、空間光変調器の縦方向及び／又は横方向の画素数の２^ｘ倍（但し、ｘは３以上の整数）に形成されているので、ロジックを組み易くすることができるとともに処理が容易になるため、処理時間を増やさずに分解能を高め応答性を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）空間光変調器によって生成される記録画像が位置情報画像を有しているので、受光素子が受光した位置情報画像の再生画像の位置合わせを行うことによって、記録時と等価な光学経路になるような位置にホログラフィックメモリと受光素子等との位置関係を調整することができ、記録再生精度を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１の効果に加え、
（１）検出位置調整手段を有しているので、装置間の製造誤差が大きな場合やホログラフィックメモリへの記録の多重度が大きな場合であっても、記録再生精度を向上させることができるとともに記録密度を向上させることができ、さらに記録時と再生時の光学的ずれが原因となるエラーレートを小さくすることができ信頼性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【００９８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５の効果に加え、
（１）制御部を備えているので、受光素子の位置を所定の範囲内で調整すればよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができる。また、平均受光レベルを算出するので、光学的なずれが原因となるデータの誤差を相殺してキャンセルすることができ再生精度を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【００９９】
（２）電気−光変換における画素の特性バラツキや参照光の光強度バラツキ等による影響も軽減することができ再生精度を高めることができる光メモリ装置を提供することができる。
【０１００】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の内いずれか１の効果に加え、
（１）ホログラフィックメモリが交換可能に形成されているので、コンピュータ装置等のフロッピー（Ｒ）ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等のような携帯自在な記録媒体を用いることができ応用性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【０１０１】
請求項８に記載の発明によれば、
（１）光学的な位置調整を所定の範囲内で行えばよく、調整時間を少なくすることができ応答性を高めることができ、また、精度や安定性が著しく高い特殊な部品や精密な調整機構を使用しなくてもよく製造コストを低下させることができるとともに汎用性に優れ、さらに信頼性に優れた光メモリ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光メモリ装置の構成を示す模式図
【図２】空間光変調器が生成した記録画像に形成された位置情報画像を示す模式図
【図３】図２の要部拡大図
【図４】受光素子が受光した位置情報画像の要部拡大図
【図５】受光素子において位置ずれを生じている位置情報画像を示す要部模式図
【図６】（ａ）図５の状態から位置ずれを少し修正した状態を示す要部模式図
（ｂ）画素ブロックを示す図６（ａ）の要部拡大図
（ｃ）画素ブロックを示す図６（ａ）の要部拡大図
【図７】ホログラフィックメモリを用いた光メモリ装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
１　光メモリ装置
２　レーザー
３　ＳＨＧ
４　波長選択フィルタ
５　ビームスプリッタ
６　シャッタ
７　ビームエキスパンダ
８　空間光変調器
９　フーリエ変換レンズ
１０　ホログラフィックメモリ
１１，１２　ミラー
１３　軸方向移動手段
１３ａ　回転方向移動手段
１４　フーリエ変換レンズ
１５　受光素子
１６　検出位置調整手段
１７　制御部
２０　記録画像
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０　トンボ画像
４０，４１，４２　再生画像
４３，４４　画素ブロック
５０　光メモリ装置
５１　エンコーダ
５２　空間光変調器
５３　フーリエ変換レンズ
５４　ホログラフィックメモリ
５５　フーリエ変換レンズ
５６　受光素子
５７　デコーダ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical memory device using a holographic memory.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, flexible disks, hard disks (magnetic disks), and the like have been mainly used as recording media for computer devices such as personal computers. In recent years, in addition to these recording media, various recording media such as a CD-ROM, a MOD (Magneto-optical Disk), and a DVD (Digital Versatile Disk) have been used, and research and development of other recording media have been actively conducted. Has been done. In addition, the reduction in cost of hard disks has spurred a reduction in memory costs. At present, memory costs are said to be approximately 10 to 20 yen per megabyte of storage capacity. For a DVD, it is estimated that the cost is about several yen per megabyte.
[0003]
In recent years, volume holographic memory, which is regarded as a promising next-generation memory device following DVD, has been improved due to improvements in various characteristics such as a future increase in CPU speed, an increase in data capacity, and an increase in access speed. It is also possible to realize a price reduction of about 5 to 10 yen per megabyte.
[0004]
Hereinafter, an outline of an optical memory device using a holographic memory will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an optical memory device using a holographic memory.
[0005]
In FIG. 7, reference numeral 50 denotes a conventional optical memory device; and 51, digital data to be recorded in a holographic memory (to be described later) is rearranged on a plane into a bright and dark dot pattern image, for example, a data array of 480 bits long × 640 bits wide. An encoder 52 generates a unit page sequence data by using a spatial light modulator (SLM) such as a transmissive TFT liquid crystal display (LCD) panel having a modulation processing unit of, for example, 480 pixels vertically × 640 pixels horizontally corresponding to the unit page. : Spatial Light Modulator, 53 is a Fourier transform lens, 54 is a volume holographic memory formed of lithium niobate single crystal or the like to which Fe or the like is added, 55 is a Fourier transform lens, 55 is a CCD (Charge Coupled Device). ) And sensors such as CMOS A two-dimensional light detector that is configured and includes pixels equivalent to the number of pixels of the spatial light modulator 52, converts the brightness of incident light into the intensity of an electric signal, and generates an analog electric signal having a level corresponding to the luminance of the incident light. A light receiving element 57 is a decoder that compares the analog signal generated by the light receiving element 56 with a predetermined amplitude value (slice level) and reproduces corresponding “1” and “0” data.
[0006]
The operation of the optical memory device configured as described above will be described below.
[0007]
At the time of recording, the spatial light modulator 52 modulates the irradiated light beam into a spatial light on / off signal in accordance with the unit page sequence data from the encoder 51, and modulates the signal beam, that is, the recording signal light. To the Fourier transform lens 53. More specifically, the spatial light modulator 52 allows the signal beam to pass in response to the logical value “1” of the unit page sequence data, which is an electric signal, and shuts off the signal beam in response to the logical value “0”. Then, electro-optical conversion according to each bit content in the unit page data is achieved, and a modulated signal beam as a recording signal light of a unit page sequence is generated.
[0008]
The recording signal light generated by the spatial light modulator 52 enters the holographic memory 54 via the Fourier transform lens 53. In addition to the recording signal light, the recording reference light enters the holographic memory 54 at an incident angle β from a predetermined reference line perpendicular to the optical axis of the recording signal light beam. The recording signal light and the recording reference light interfere with each other in the holographic memory 54, and the interference fringes are stored in the holographic memory 54 as a refractive index grating, that is, a hologram, whereby data is recorded. In addition, three-dimensional data can be recorded by changing the angle of incidence β and irradiating a recording reference beam to perform angle multiplex recording of a plurality of two-dimensional plane data.
[0009]
Next, when the recorded data is reproduced from the holographic memory 54, only the reproduced reference light is directed toward the center of the area where the signal light beam and the reference light beam intersect at the same incident angle β as at the time of recording. 54. That is, unlike during recording, no signal light is incident. Thereby, the diffracted light from the interference fringes recorded in the holographic memory 54 is guided to the light receiving element 56 which is a two-dimensional photodetector through the Fourier transform lens 55. The light receiving element 56 converts the brightness of the incident light (reproduced signal light) into an electric signal, and outputs an analog electric signal having a level corresponding to the luminance of the incident light (reproduced signal light) to the decoder 57. The decoder 57 compares the analog electric signal with a predetermined amplitude value (slice level) and reproduces the corresponding data of "1" and "0".
[0010]
As described above, in the optical memory device provided with the holographic memory, recording is performed in a two-dimensional plane data sequence, so that angle multiplex recording can be performed by changing the incident angle β of the recording reference light. That is, by changing the incident angle β of the recording reference light, a plurality of two-dimensional planes as recording units can be defined in the holographic memory, and as a result, three-dimensional recording becomes possible. These matters are disclosed in (Patent Document 1).
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2000-284671 A
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional technology has the following problems.
[0013]
(1) When the holographic memory is formed so as to be exchangeable, when the holographic memory in which information is recorded by one optical memory device is mounted on another optical memory device and the information is reproduced, the holographic memory is stored in the holographic memory. It is necessary to irradiate the reproduction reference light at the same position and at the same angle as the incident recording reference light, and the reproduction signal light (reproduced image) output from the holographic memory is applied to an optical path equivalent to that during recording. It is necessary to precisely align the Fourier transform lens and the light receiving element in such a position three-dimensionally. This is to reduce an error generated between the devices. For this reason, it is necessary to use highly reliable special parts that have small manufacturing variations, high accuracy, stable temperature characteristics, and small changes over time, which has the problem of significantly increasing the manufacturing cost. I was
[0014]
(2) In addition, a precise adjustment mechanism is required to correct an error generated between the apparatuses, and the adjustment mechanism is repeatedly and repeatedly adjusted to achieve high accuracy. Has a problem that the speed is extremely slow.
[0015]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems. The optical position adjustment may be performed within a predetermined range, the adjustment time can be reduced, the responsiveness can be improved, and the accuracy and stability can be improved. It is an object of the present invention to provide an optical memory device which can reduce the manufacturing cost without using a special part or a precise adjustment mechanism with extremely high reliability, is excellent in versatility, and is excellent in reliability.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an optical memory device according to the present invention includes a spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into recording signal light based on information to be recorded and generates a recording image, and a coherent light modulator that coherently communicates with the recording signal light. A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by inputting reproduction reference light to a holographic memory on which information is recorded by inputting recording reference light, wherein the light receiving element Are formed to be larger than the number of pixels of the spatial light modulator.
[0017]
With this configuration, the optical position adjustment can be performed within a predetermined range, the adjustment time can be reduced, the responsiveness can be improved, and special parts or precision parts with extremely high accuracy and stability can be obtained. It is not necessary to use an adjustment mechanism, so that the manufacturing cost can be reduced, and an optical memory device that is excellent in versatility and excellent in reliability can be realized.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An optical memory device according to a first aspect of the present invention includes a spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into a recording signal light based on information to be recorded and generates a recorded image; A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by irradiating a holographic memory with which light is incident and information is recorded, the optical memory device comprising: And / or the number of pixels in the horizontal direction is formed to be n times or more (where n is an integer of 2 or more) the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator.
[0019]
With this configuration, the following operation is obtained.
[0020]
(1) The optical position of the reproduced signal light reproduced by the light receiving element and the recording signal light generated by the spatial light modulator may be adjusted within a predetermined range, and the adjustment time can be reduced and the response can be reduced. Can be enhanced.
[0021]
(2) Since the optical path at the time of reproduction may be equivalent to that at the time of recording within a predetermined range, it is not necessary to use a special component or a precision adjustment mechanism with extremely high accuracy and stability, and the manufacturing cost is reduced. In addition to being able to reduce, the degree of freedom of component selection is high, the versatility is excellent, and the reliability can be further improved.
[0022]
(3) Since the optical path at the time of reproduction can be adjusted to be equivalent to that at the time of recording within a predetermined range, it can be used even in a device under vibration environment such as a vehicle or a portable device where vibration is applied. Applicability can be improved.
[0023]
Here, if the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the light receiving element is not an integral multiple of the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the spatial light modulator, the processing becomes complicated and the processing time becomes longer. In short, it is not preferable because responsiveness tends to decrease.
[0024]
As holographic memory, LiNbO ₃ , BaTiO ₃ , BaSrTiO ₃ Examples thereof include oxides belonging to cubic system such as silenite compound, compound semiconductors such as GaAs and InP, and organic compounds such as azobenzene and diarylethene.
[0025]
An optical memory device according to a second aspect of the present invention includes a spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into recording signal light based on information to be recorded and generates a recorded image, and refers to recording that is coherent with the recording signal light. A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by irradiating a holographic memory with which light is incident and information is recorded, the optical memory device comprising: And / or the number of pixels in the horizontal direction is m times the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator (where m is an integer of 2 to 8).
[0026]
With this configuration, the following operation is obtained in addition to the operation described in the first aspect.
[0027]
(1) The number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the light receiving element is formed to be m times the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator (where m is an integer of 2 to 8). Therefore, the amount of increase in data due to the increase in the number of pixels is relatively small, so that the resolution can be increased and the responsiveness can be increased without increasing the processing time.
[0028]
Here, when the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the light receiving element is one time the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator, a precise adjustment mechanism is required and the adjustment mechanism is required. There is a tendency that responsivity is remarkably reduced in order to achieve high precision by repeatedly adjusting using the method. As the number of pixels becomes larger than 9 times, a light-receiving element with a high resolution is required, and the manufacture of the light-receiving element is required. Both tend to increase costs and increase the amount of data to be handled, resulting in a decrease in responsiveness. In addition, when the value is not an integral multiple, the processing becomes complicated, processing time is required, and responsiveness tends to decrease, which is not preferable.
[0029]
An optical memory device according to a third aspect of the present invention includes a spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into a recording signal light based on information to be recorded and generates a recording image, and refers to recording that is coherent with the recording signal light. A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by irradiating a holographic memory with which light is incident and information is recorded, the optical memory device comprising: And / or the number of pixels in the horizontal direction is 2 × the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator. ^x It has a configuration formed by double (where x is an integer of 3 or more).
[0030]
With this configuration, the following operation is obtained in addition to the operation described in the first aspect.
[0031]
(1) The number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the light receiving element is 2 which is the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator. ^x Since it is doubled (where x is an integer of 3 or more), the logic can be easily assembled and the processing can be facilitated. Therefore, the resolution can be increased and the responsiveness can be increased without increasing the processing time. .
[0032]
Here, the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the light receiving element is two times the number of pixels in the vertical direction and the horizontal direction of the spatial light modulator. ^x An integer multiple other than the multiple (x is an integer of 3 or more) is not preferable because a light-receiving element with high resolution is required, the manufacturing cost of the light-receiving element increases, and the amount of data to be handled increases and the response decreases. In addition, when the value is not an integral multiple, the processing becomes complicated, processing time is required, and responsiveness tends to decrease, which is not preferable.
[0033]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical memory device according to any one of the first to third aspects, the recording image generated by the spatial light modulator includes a position information image indicating a position. have.
[0034]
With this configuration, the following operation is obtained in addition to the operation obtained in any one of the first to third aspects.
[0035]
(1) Since the recorded image generated by the spatial light modulator has a position information image, by aligning the reproduced image of the position information image received by the light receiving element, an optical path equivalent to that at the time of recording is performed. The positional relationship between the holographic memory and the light receiving element can be adjusted to a position where
[0036]
Here, as the position information image, a dragonfly image formed in a cross shape, a vertical line shape, a horizontal line shape, a substantially square shape, a hook shape, a substantially circular shape, or the like at a plurality of predetermined portions at the center and corners of the recorded image (Mark) is used.
[0037]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the optical memory device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the optical axis of the reproduction signal light is parallel to each of the z-direction, the x-direction, and the y-direction and the light It has a configuration provided with detection position adjusting means for holding the light receiving element movably in the rotation direction about the axis.
[0038]
With this configuration, the following operation is obtained in addition to the operation obtained in any one of the first to fourth aspects.
[0039]
(1) Since the detection position adjusting means is provided, the recording / reproducing accuracy can be improved even when the manufacturing error between the devices is large or the multiplicity of the recording to the holographic memory is large. The recording density can be improved, and the error rate due to an optical shift between recording and reproduction can be reduced, and reliability can be improved.
[0040]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the optical memory device according to the fifth aspect, wherein the optical memory device is configured to calculate a position information image in each pixel in a pixel block including a plurality of pixels adjacent to the light receiving element. A control unit that calculates an average light reception level, compares the average light reception level with a predetermined threshold value, binarizes the detection value of the pixel block, and drives a detection position adjustment unit based on the detection value. Have.
[0041]
With this configuration, the following operation is obtained in addition to the operation obtained in the fifth aspect.
[0042]
(1) Since the control unit is provided, the position of the light receiving element may be adjusted within a predetermined range, so that the adjustment time can be reduced and the responsiveness can be improved. Further, since the average light receiving level is calculated, the data error caused by the optical deviation can be canceled and canceled, and the reproduction accuracy can be improved.
[0043]
(2) The influence of variations in pixel characteristics and variations in light intensity of reference light in the electro-optical conversion can be reduced, and reproduction accuracy can be improved.
[0044]
The invention according to claim 7 of the present invention is the optical memory device according to any one of claims 1 to 6, wherein the holographic memory is configured to be exchangeable.
[0045]
With this configuration, the following operation is obtained in addition to the operation obtained in any one of the first to sixth aspects.
[0046]
(1) Since the holographic memory is formed so as to be exchangeable, a portable recording medium such as a floppy (R) disk, a CD-ROM, a DVD, or the like such as a computer device can be used, and the application is excellent.
[0047]
An optical memory device according to claim 8 of the present invention is a spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into recording signal light based on information to be recorded and generates a recorded image, and refers to recording that is coherent with the recording signal light. A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by inputting a reproduction reference light to a holographic memory in which light is incident and recording information, wherein the number of pixels of the light receiving element is Are formed to have more than the number of pixels of the spatial light modulator.
[0048]
With this configuration, the following operation is obtained.
[0049]
(1) The optical position adjustment may be performed within a predetermined range, the adjustment time can be reduced, the responsiveness can be improved, and special parts and precision adjustment with extremely high accuracy and stability can be achieved. It is not necessary to use a mechanism, the manufacturing cost can be reduced, the versatility is excellent, and the reliability is excellent.
[0050]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0051]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical memory device according to Embodiment 1 of the present invention.
[0052]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical memory device, 2 denotes a laser such as an Nd: YAG laser, and 3 denotes an SHG (2nd harmonic generator) that receives a laser beam emitted from the laser 2 and generates a second harmonic. The SHG 3 generates short-wavelength coherent light (light beam) whose wavelength has been converted to で with a certain efficiency when the laser beam passes. Reference numeral 4 denotes a wavelength selection filter that allows only a short-wavelength coherent light (light beam) having a half wavelength of the laser beam generated by the SHG 3 to pass, and reference numeral 5 denotes a signal light beam that goes straight and a recording reference light beam that deflects the light beam. A beam splitter for guiding the signal light beam into the signal light beam path and the recording reference light beam path; a shutter 6 that is controlled by a controller (not shown) to open and close the signal light beam path; Reference numeral 8 denotes a spatial light modulator formed of a transmissive LCD or the like. The spatial light modulator 8 modulates the signal light beam from the beam expander 7 based on digital recording data (information to be recorded) supplied from an encoder (not shown) and converts the signal light beam into recording signal light. Here, in the present embodiment, the spatial light modulator 8 has a plurality of 480 × 640 pixels.
[0053]
Reference numeral 9 denotes a Fourier transform lens which Fourier-transforms the recording signal light generated by modulation by the spatial light modulator 8 and condenses the holographic memory, which will be described later. This is a volume holographic memory on which the obtained Fourier transform image is formed. Here, in the present embodiment, the holographic memory 10 includes a single crystal of a photorefractive material such as a columnar lithium niobate single crystal, and its optical crystal axis and the rotational symmetry axis of the holographic memory 10 are different from each other. Are formed in parallel. Further, the holographic memory 10 is arranged at a position where the axis of rotational symmetry is parallel to the Fourier plane on which the Fourier transform image is formed.
[0054]
Reference numerals 11 and 12 denote mirrors arranged on the optical path of the recording reference light beam to reflect the recording reference light and make it incident on the holographic memory 10. The recording reference light incident on the holographic memory 10 by the mirrors 11 and 12 intersects and interferes with the recording signal light from the Fourier transform lens 9 inside the holographic memory 10 to generate three-dimensional interference fringes. Here, in the present embodiment, the optical system such as the mirror 12 and the Fourier transform lens 9 are arranged so that the recording reference light and the recording signal light do not interfere with each other on the Fourier plane but before or behind the Fourier plane. I have. The signal light beam optical path and the reference light beam optical path are arranged in a plane having a normal perpendicular to the rotational symmetry axis of the holographic memory 10.
[0055]
Reference numeral 13 denotes an axial moving means provided at an end of the holographic memory 10 for moving at a predetermined pitch in an optical crystal axis direction of the holographic memory (the direction of arrow A shown in FIG. 1), and 13a denotes an optical crystal of the holographic memory 10. It is a rotation direction moving means such as a turntable that rotates at a predetermined pitch in a rotation direction about the axis (the direction of arrow B shown in FIG. 1). The axial moving means 13 and the rotating direction moving means 13a can move the holographic memory 10 in the axial direction and the rotating direction by a driving unit (not shown) such as a stepping motor or a piezo actuator controlled by a controller (not shown). Has become.
[0056]
Reference numeral 14 denotes a Fourier transform lens for performing Fourier transform of diffracted light (reproduced signal light) obtained from interference fringes recorded in the holographic memory 10 at the time of reproduction. The number of pixels in each of the direction and / or the horizontal direction is twice or more, and the level corresponding to the brightness (light receiving level) of the reproduced signal light by converting the brightness of the incident reproduced signal light into the intensity of an electric signal. A light-receiving element 16 outputs an analog electric signal having a symbol to a decoder (not shown). Reference numeral 16 moves the Fourier transform lens 14 and the light-receiving element 15 in the z direction (the direction of arrow C shown in FIG. 1) of the optical axis of the reproduction signal beam optical path. The distance between the holographic memory 10 and the light receiving element 15 is adjusted, and the light receiving surface of the light receiving element 15 is adjusted in the z direction of the optical axis of the optical path of the reproduction signal light beam, the meridional plane (yz plane) and A parallel movement is performed in two x and y directions perpendicular to the optical axis of the optical path included in the digital plane (xz plane), and a rotational movement is performed around the optical axis of the optical path and around the two x and y directions. This is a detection position adjusting means that can perform the detection. The detection position adjusting means 16 adjusts the position of the light receiving element 15 or the like using a driving unit (not shown) such as a stepping motor or a piezo actuator in accordance with a signal corresponding to the position information image detected by the light receiving element 15. . 17 calculates the average light receiving level from the sum of the light receiving levels of the position information image in each pixel in the pixel block composed of a plurality of pixels adjacent to the light receiving element 15, compares the average light receiving level with a predetermined threshold, and The control unit performs a binarization process of the detection value and drives the detection position adjusting unit 16 based on the detection value.
[0057]
The recording operation of the optical memory device according to the first embodiment configured as described above will be described below.
[0058]
When the laser beam emitted from the laser 2 passes through the SHG 3, the wavelength is converted to １／, and only a light beam having a half wavelength of the laser beam passes through the wavelength selection filter 4. The light beam that has passed through the wavelength selection filter 4 is divided by the beam splitter 5 into a signal light beam that travels straight and a recording reference light beam that is deflected, and each is guided to a signal light beam optical path and a recording reference light beam optical path. The signal light beam that has passed through the beam splitter 18 is controlled in time by the shutter 6 to pass through the optical path, and is expanded by the beam expander 7 into parallel light having a predetermined diameter. The spatial light modulator 8 converts a signal light beam from the beam expander 7 into a recording signal light (each of the spatial light modulator 8) according to digital recording data (information to be recorded) supplied from an encoder (not shown). For example, the image data is converted into recording page data of a two-dimensional lattice pattern such as a checkered pattern formed according to the transmission / non-transmission of pixels. The recording signal light modulated by the spatial light modulator 8 is Fourier-transformed by the Fourier transform lens 9, condensed on the holographic memory 10, and formed as a Fourier transformed image in the holographic memory 10.
[0059]
On the other hand, in the reference light beam optical path, the recording reference light is reflected by the mirrors 11 and 12 and enters the holographic memory 10. In the holographic memory 10, the recording signal light and the recording reference light from the Fourier transform lens 9 cross and interfere with each other to generate three-dimensional interference fringes. As described above, when recording data, the recording signal light and the recording reference light are simultaneously irradiated to a predetermined portion in the holographic memory 10, and the interference fringes are recorded as a refractive index grating having a changed refractive index. The formation time of the interference fringes is controlled by the shutter 6.
[0060]
Further, by moving the holographic memory 10 in the direction of the optical crystal axis of the holographic memory 10 (the direction of arrow A) using the axial direction moving means 13, interference fringes generated by the recording reference light and the recording signal light are generated. The recording position in the holographic memory 10 is shifted in the direction of arrow A, and spatial multiplexing recording is realized. Further, by rotating the holographic memory 10 in the rotation direction (the direction of arrow B) about the optical crystal axis of the holographic memory 10 using the rotation direction moving means 13a, the recording surface of the interference fringes is rotated and the angle is changed. Multiple recording and spatial multiplex recording are realized.
[0061]
Next, a position information image formed on a recording image generated by the spatial light modulator will be described with reference to the drawings.
[0062]
2 is a schematic diagram showing a position information image formed on a recording image generated by the spatial light modulator. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2, and FIG. 4 is a position information image received by a light receiving element. FIG.
[0063]
2 and 3, reference numeral 20 denotes a recorded image generated by the spatial light modulator 8 of the optical memory device 1 according to the first embodiment, and reference numerals 21 to 23 denote cross-shaped upper, central, and lower portions of the recorded image 20, respectively. The registration mark image as a position information image formed on the recording image 20, the registration mark image 24 as a position information image formed in a continuous vertical line at the center in the width direction of the recording image 20, and 25 to 27 the width direction of the recording image 20 The registration mark image as a position information image formed in a horizontal line overlapping the registration mark image 24 at each of the upper, center, and lower portions of the center of the image. Reference numerals 28 to 30 denote the upper, center, and lower portions on the right side of the recording image 20, respectively. It is a registration mark image as a position information image formed in a cross shape. The register mark images 24 and 26 have a width corresponding to one pixel of the spatial light modulator 8 (see FIG. 3), and the other register mark images 21 to 30 have a width corresponding to one pixel of the spatial light modulator 8 in the same manner. It is formed with. Note that X1 to 5 and Y1 to 5 described on the outer periphery of the recording image 20 indicate the coordinates of the pixels of the spatial light modulator 8.
[0064]
In FIG. 4, reference numeral 40 denotes a reproduced image reproduced by the light receiving element 15 by inputting reproduction reference light to the holographic memory 10 in which information of a recorded image including the position information image generated by the spatial light modulator 8 is recorded. A reproduced image of the register mark image 24 reproduced on the light receiving element 15 and a reproduced image of the register mark image 26 reproduced on the light receiving element 15 are shown. Note that X1 to 10 and Y1 to 10 described on the outer periphery of the reproduced image 40 indicate the coordinates of the pixels of the light receiving element 15.
[0065]
Here, in the present embodiment, the number of pixels in the vertical direction and the horizontal direction of the light receiving element 15 is twice as large as the number of pixels of the spatial light modulator 8, so that in the light receiving element 15, the registration mark image 24 , 26 are formed by two pixels of the light receiving element 15.
[0066]
As shown in FIG. 4, the registration mark images 24 and 26 are arranged on the 5th and 6th columns of X-coordinates (hereinafter referred to as a center column) and the 5th and 6th rows of Y-coordinates (hereinafter referred to as center lines) of the pixels of the light receiving element 15. When the reproduced images 41 and 42 are positioned, it is assumed that the recorded image and the reproduced image are completely aligned with each other and no positional deviation occurs.
[0067]
An alignment method using the optical memory device according to the first embodiment configured as described above will be described below with reference to the drawings.
[0068]
FIG. 5 is a schematic view of a main part showing a position information image in which a positional shift has occurred in the light receiving element, and FIG. 6A is a schematic view of a main part showing a state in which the positional shift is slightly corrected from the state of FIG. 6 (b) and 6 (c) are enlarged views of a main part of FIG. 6 (a) showing a pixel block. Note that the position information images shown in FIGS. 5 and 6 show the reproduced images 41 and 42 of the register mark images 24 and 26.
[0069]
As shown in FIG. 5, the reproduced image 41 of the register mark image 24 is shifted leftward from the 5th and 6th rows (center row) of the X-coordinate of the pixels of the light receiving element 15, and the reproduced image 42 of the register mark image 26 is received light. It is assumed that the pixel 15 of the element 15 is displaced upward from the fifth and sixth rows (center row) of the Y coordinate. In such a case, the detection position adjusting means 16 translates the light receiving element 15 in the x and y directions so that the intersection of the reproduced image 41 and the reproduced image 42 coincides with the intersection of the center column and the center row. Next, the detection position adjusting means 16 causes the reproduced image 42 to be in the center row and the reproduced image 41 to be in the central column, and furthermore, the reproduced image (not shown) of the register mark image 22 and the reproduced image of the register mark image 29 (not shown). The light receiving element 15 is rotated in the Rxy direction so that each horizontal line (not shown) is in the center row and the reproduced image 41 of the register mark image 24 is in the center column. Note that the width of the horizontal and vertical lines of the reproduced images of the register mark images 21 to 30 is equal to or larger than a predetermined number of pixels (for example, 4 pixels), or the register mark images 21, 23, 28 formed at the four corners. , 30 in a scale change such that the intersection of the cross-shaped reproduced images of the register mark images 21, 23, 28, 30 is not at the center of each, the line width is within a predetermined number of pixels. The detection position adjustment means 16 adjusts the position of the light receiving element 15 in the C direction so that the width becomes the width and the intersections of the reproduced images of the register mark images 21, 23, 28, and 30 come to the respective centers.
[0070]
As described above, the detection position adjusting means 16 adjusts the position of the light receiving element 15 so that the reproduced image 41 falls within a range of a predetermined pixel away from the fifth and sixth columns (center column) of the X coordinate, and the reproduced image 41 is reproduced. The positional deviation is corrected so that the image 42 is within a predetermined pixel distance from the 5.6th line (center line) of the Y coordinate. In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the reproduced image 42 matches the 5.6th line (center line) of the Y coordinate, and the reproduced image 41 has the 5.6th column of the X coordinate ( An example is shown in which the position of the light receiving element 15 has been corrected until it comes to a position between three rows and eight rows, each two rows (two pixels) away from the (center row). In FIG. 6A, the light receiving level of the reproduced signal light in the third column of the X coordinate is 0%, the light receiving level of the reproduced signal light in the fourth and sixth columns of the X coordinate is 80%, and the light receiving level of the X coordinate is 5%. It is assumed that the light receiving level of the reproduced signal light in the column is 100% (the light receiving level increases as the darkness increases, and the light receiving level decreases as the brightness increases). In the present embodiment, the reason why the predetermined pixels are set to two pixels is that the width of the register mark images 21 to 30 is formed by one pixel of the spatial light modulator 8, and the vertical and horizontal directions of the light receiving element 15 are set. The pixels in the direction are formed by two pixels twice as large as the pixels of the spatial light modulator 8, and one pixel of the spatial light modulator 8 corresponds to four pixels (two vertical pixels and two horizontal pixels) of the light receiving element 15. Because.
[0071]
Next, the digitization (binarization) of the shift amount performed by the control unit 17 in order to determine whether or not a shift has occurred between the reproduced images 41 and 42 and the center column or center row will be described with reference to FIG. b) and FIG. 6 (c).
[0072]
In the figure, reference numeral 43 denotes a pixel block of 4 pixels intersecting the X and Y rows of the light receiving element at 9 and 10 rows and 3 and 4 columns of the Y coordinate; It is a pixel block of pixels. One pixel block 43, 44 has the same size as one pixel of the spatial light modulator, and each pixel block is formed at a position corresponding to each pixel of the spatial light modulator.
[0073]
In FIG. 6B, as described above, the light receiving level at the pixel indicated by the coordinates (X, Y) = (3, 9) and (3, 10) is 0%, and the coordinates (X, Y) = (4, 4). 9) and (4, 10), the light receiving level of the pixels is 80%. Therefore, the control unit 17 divides the sum of the light receiving levels of the respective pixels of the pixel block 43 including the adjacent four pixels by the number of pixels. To calculate the average light receiving level (average light receiving level = 160/4 = 40%). Assuming that the threshold value is set to 50% and the case where the average light receiving level is larger than the threshold value is detected value “1” (dark), and the case where the average light receiving level is smaller than the threshold value is detected value “0” (bright) to perform the binarization processing, FIG. ), 40% (average light receiving level) <50% (threshold), and the control unit 17 performs a binarization process to detect the value “0” (the reproduced image of the register mark image in the third and fourth columns of the X coordinate). Is not located).
[0074]
In FIG. 6C, as described above, the light receiving level of the pixel indicated by the coordinates (5, 9) and (5, 10) is 100%, and that of the pixel indicated by the coordinates (6, 9) and (6, 10). Since the light receiving level is 80%, the average light receiving level of the pixel block 44 composed of these four pixels is 90%. In the case of the threshold value 50%, 90% (average light receiving level)> 50% (threshold value), and the control unit 17 performs the binarization processing and detects the detection value “1” (the 5th and 6th rows of the X coordinate (the center row)). The reproduced image of the register mark image is located at the position.
[0075]
Since the reproduced image 42 matches the fifth and sixth rows (center row) of the Y coordinate, and the control unit 17 determines that the detection value is “1” also in the fifth and sixth columns (center row) of the X coordinate, 17 stops driving the detection position adjusting means 16 and the reproduction of the recorded information is started.
[0076]
When the control unit 17 cannot determine that the detection value is “1” in the fifth and sixth columns (center column) of the X coordinate and the fifth and sixth rows (center line) of the Y coordinate, the control unit 17 determines the detection value. The detection position adjustment means 16 is driven to repeatedly adjust the position of the light receiving element 15 and perform the above-described binarization processing until it can be determined to be “1”.
[0077]
Since the optical memory device according to the first embodiment is configured as described above, the following operations can be obtained.
[0078]
(1) Since the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the light receiving element is formed to be twice or more the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the spatial light modulator, reproduction is performed on the light receiving element. The optical position adjustment between the reproduction signal light and the recording signal light generated by the spatial light modulator may be performed within a predetermined range, so that the adjustment time can be reduced and the responsiveness can be improved.
[0079]
(2) Since the recorded image generated by the spatial light modulator has a position information image, by aligning the reproduced image of the position information image received by the light receiving element, an optical path equivalent to that at the time of recording is obtained. The positional relationship between the holographic memory and the light receiving element can be adjusted to a position where
[0080]
(3) Since the detection position adjusting means is provided, the recording / reproducing accuracy can be improved even when the manufacturing error between the devices is large or the multiplicity of the recording to the holographic memory is large. The recording density can be improved. Further, an error rate caused by an optical shift between recording and reproduction can be reduced, and reliability can be improved.
[0081]
(4) The average light receiving level is calculated from the sum of the light receiving levels of the position information image at each pixel in the pixel block including a plurality of pixels adjacent to the light receiving element, and the average light receiving level is compared with a predetermined threshold to calculate the pixel block. Since the control unit drives the detection position adjusting means based on the detection value by performing the binarization processing of the detection value, the position of the light receiving element may be adjusted within a predetermined range, and the adjustment time is reduced. Responsiveness can be enhanced. Further, since the average light receiving level is calculated, the data error caused by the optical deviation can be canceled and canceled, and the reproduction accuracy can be improved. Further, the effects of variations in pixel characteristics and variations in light intensity of reference light in the electro-optical conversion can be reduced, and the reproduction accuracy can be improved.
[0082]
(5) Since the optical path at the time of reproduction can be adjusted to be equivalent to that at the time of recording within a predetermined range, the optical path can be used in a device under vibration environment such as a vehicle or a portable device where vibration is applied. Applicability can be improved.
[0083]
(6) Since the optical system is provided so as to cause the recording reference light and the recording signal light to interfere with each other in front of or behind the Fourier plane existing in the holographic memory, non-linear distortion of the recorded image is less likely to occur. The reproduction accuracy can be improved. Since the intensity of the recording signal light is maximum on the Fourier surface, if the zero-order light of the recording signal light and the recording reference light on the Fourier surface having this high light intensity interfere with each other, the photorefractive effect is saturated, and This is because a non-linear distortion tends to occur.
[0084]
(7) A pixel block composed of a plurality of adjacent pixels is formed in the same size as the pixels of the spatial light modulator, and the binarization process is performed by comparing the average light reception level obtained from the light reception level of each pixel with a threshold. Therefore, the allowable range of the alignment of the light receiving elements can be expanded, the time required for the alignment can be reduced, and the responsiveness can be improved. Further, it is possible to reduce data errors caused by optical deviation between recording and reproduction.
[0085]
(8) In order to perfectly match the nine position information images formed at the pixel level, the positions of the holographic memory (A and B directions), the focal length variation of the Fourier transform lens 14 (C direction), the light receiving element 15 (E.g., the x and y directions and the Rxy rotation direction about the optical axis) requires a great deal of time, but the position of the position information image formed at the center, corner, or the like is within a predetermined range. Since the adjustment may be performed, the position adjustment time can be reduced, and the responsiveness can be improved.
[0086]
In the first embodiment, the light receiving levels of the reproduced images of the register mark images 21 to 30 as the position information images are described assuming that black (dark) is “1” and white (bright) is “0”. However, black (dark) can be “0” and white (bright) can be “1”.
[0087]
In addition, in order to constantly enable image tracking adjustment in the rotation direction (B direction) when the holographic memory 10 is rotated and angle-multiplexed, one continuous vertical registration mark image 24 at the center is provided. Has been described, but an intermittent vertical linear register mark image that is not continuous can also be formed. Further, a continuous horizontal registration mark image can be formed.
[0088]
Although the binarization processing of the pixel block has been described using the register mark image, the average light receiving level is similarly calculated from the sum of the light receiving levels of the position information images at each pixel in the pixel block for the reproduced image other than the register mark image. The calculated value is compared with a predetermined threshold value to perform a binarization process on the detected value of the pixel block, thereby reproducing a recorded image.
[0089]
In addition, the case where the threshold value for performing the binarization processing is uniformly set to 50% has been described. However, a plurality of threshold values may be set so that the threshold value can be selected in pixel units. As a result, an effect is obtained that the correction can be performed with higher accuracy.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical memory device of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
[0091]
According to the first aspect of the present invention,
(1) The optical position of the reproduced signal light reproduced by the light receiving element and the recording signal light generated by the spatial light modulator may be adjusted within a predetermined range, and the adjustment time can be reduced and the response can be reduced. It is possible to provide an optical memory device capable of improving the performance.
[0092]
(2) Since the optical path at the time of reproduction may be equivalent to that at the time of recording within a predetermined range, it is not necessary to use a special component or a precision adjustment mechanism with extremely high accuracy and stability, and the manufacturing cost is reduced. An optical memory device that can be reduced, has a high degree of freedom in component selectivity, is excellent in versatility, and can further increase reliability can be provided.
[0093]
(3) Since the optical path at the time of reproduction can be adjusted to be equivalent to that at the time of recording within a predetermined range, it can be used in a device under vibration environment such as a vehicle or a portable device to which vibration is applied. An optical memory device with excellent applicability can be provided.
[0094]
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of claim 1,
(1) The number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the light receiving element is formed to be m times the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator (where m is an integer of 2 to 8). Therefore, it is possible to provide an optical memory device in which the amount of data increase due to the increase in the number of pixels is relatively small, and the resolution can be increased and the responsiveness can be improved without increasing the processing time.
[0095]
According to the third aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect,
(1) The number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the light receiving element is 2 which is the number of pixels in the vertical and / or horizontal direction of the spatial light modulator. ^x Since it is doubled (where x is an integer of 3 or more), the logic can be easily assembled and the processing can be facilitated. Therefore, the resolution can be increased and the responsiveness can be increased without increasing the processing time. An optical memory device can be provided.
[0096]
According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3,
(1) Since the recorded image generated by the spatial light modulator has a position information image, by aligning the reproduced image of the position information image received by the light receiving element, an optical path equivalent to that at the time of recording is performed. It is possible to provide an optical memory device that can adjust the positional relationship between the holographic memory and the light receiving element or the like at a position such that the recording and reproducing accuracy can be improved.
[0097]
According to the invention described in claim 5, in addition to the effect of any one of claims 1 to 4,
(1) Since the detection position adjusting means is provided, the recording / reproducing accuracy can be improved even when the manufacturing error between the devices is large or the multiplicity of the recording to the holographic memory is large. The recording density can be improved, and the error rate due to the optical shift between recording and reproduction can be reduced, so that an optical memory device with excellent reliability can be provided.
[0098]
According to the invention of claim 6, in addition to the effect of claim 5,
(1) Since the control unit is provided, the position of the light receiving element may be adjusted within a predetermined range, so that the adjustment time can be reduced and the responsiveness can be improved. Further, since the average light receiving level is calculated, it is possible to provide an optical memory device capable of canceling out data errors caused by optical deviation and canceling the data, thereby improving reproduction accuracy.
[0099]
(2) It is possible to provide an optical memory device which can reduce the influence of variations in pixel characteristics and variations in light intensity of reference light in the electro-optical conversion and can improve reproduction accuracy.
[0100]
According to the invention described in claim 7, in addition to the effect of any one of claims 1 to 6,
(1) Since the holographic memory is formed so as to be exchangeable, a portable recording medium such as a floppy (R) disk, a CD-ROM, a DVD, or the like such as a computer device can be used, and the application is excellent. An optical memory device can be provided.
[0101]
According to the invention described in claim 8,
(1) The optical position adjustment may be performed within a predetermined range, the adjustment time can be reduced, the responsiveness can be improved, and special parts and precision adjustment with extremely high accuracy and stability can be achieved. An optical memory device that does not require a mechanism, can reduce manufacturing cost, is excellent in versatility, and is excellent in reliability can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical memory device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a position information image formed on a recording image generated by a spatial light modulator.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of a position information image received by a light receiving element.
FIG. 5 is a schematic diagram of a main part showing a position information image in which a position shift has occurred in a light receiving element.
FIG. 6A is a schematic view of a main part showing a state in which a positional deviation has been slightly corrected from the state of FIG. 5;
(B) Enlarged view of a main part of FIG. 6A showing a pixel block
(C) An enlarged view of a main part of FIG. 6A showing a pixel block.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an optical memory device using a holographic memory.
[Explanation of symbols]
1 Optical memory device
2 Laser
3 SHG
4 Wavelength selection filter
5 Beam splitter
6 Shutter
7 Beam expander
8 Spatial light modulator
9 Fourier transform lens
10 Holographic memory
11,12 mirror
13 Axial moving means
13a Rotation direction moving means
14 Fourier transform lens
15 Light receiving element
16 Detection position adjusting means
17 Control part
20 Recorded images
21,22,23,24,25,26,27,28,29,30 Dragonfly image
40, 41, 42 Playback image
43,44 pixel block
50 Optical memory device
51 Encoder
52 spatial light modulator
53 Fourier transform lens
54 Holographic Memory
55 Fourier transform lens
56 light receiving element
57 decoder

Claims

A spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into recording signal light based on the information to be recorded and generates a recorded image; A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by inputting reproduction reference light to the graphic memory, wherein the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the light receiving element is An optical memory device, wherein the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the spatial light modulator is n times or more (where n is an integer of 2 or more).

A spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into recording signal light based on the information to be recorded and generates a recorded image; A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by inputting reproduction reference light to the graphic memory, wherein the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the light receiving element is An optical memory device wherein the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the spatial light modulator is m times (m is an integer of 2 to 8).

A spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into recording signal light based on the information to be recorded and generates a recorded image; and a hologram where the recording signal light and the coherent recording reference light are incident to record information. A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by inputting reproduction reference light to the graphic memory, wherein the number of pixels in the vertical direction and / or the horizontal direction of the light receiving element is 2 ^x times the longitudinal and / or transverse direction number of pixels of the spatial light modulator (here, x is an integer of 3 or more) optical memory apparatus characterized in that it is formed.

The optical memory device according to claim 1, wherein the recording image generated by the spatial light modulator includes a position information image indicating a position.

Detecting position adjusting means for holding the light receiving element movably in a direction parallel to each of the optical axis of the reproduction signal light in the z direction, the x direction, and the y direction, and in a rotational direction about the optical axis. The optical memory device according to claim 1, wherein:

The average light receiving level is calculated from the sum of the light receiving levels of the position information image in each pixel in the pixel block including a plurality of pixels adjacent to the light receiving element, and the average light receiving level is compared with a predetermined threshold value. 6. The optical memory device according to claim 5, further comprising: a control unit that performs a binarization process of the detected value of (i) and drives the detection position adjusting unit based on the detected value.

7. The optical memory device according to claim 1, wherein the holographic memory is formed to be exchangeable.

A spatial light modulator that modulates a coherent signal light beam into recording signal light based on the information to be recorded and generates a recorded image; A light receiving element for receiving a reproduction signal light for reproducing information by inputting reproduction reference light to a graphic memory, wherein the number of pixels of the light receiving element is larger than the number of pixels of the spatial light modulator An optical memory device, comprising: