JP2005135531A - Hologram recording reproducing device, hologram recording reproducing method, method for creating address code, and program for creating address code - Google Patents

Hologram recording reproducing device, hologram recording reproducing method, method for creating address code, and program for creating address code Download PDF

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信宏 木原
Megumi Eomo
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To well maintain a S/N ratio of reproduced data by reducing crosstalk among multiple recorded data even if optical phase modulation of reference light deviates from an ideal state. <P>SOLUTION: When different recording data are recorded in a multiplexed manner on a same spot using phase modulation multiplexing, in recording the recording data, a phase modulation pattern created from a phase address code different from a phase address code used when reference light 200 was subjected to optical phase modulation by a spatial phase modulator 18 is indicated on the spatial phase modulator 18 to be subjected to optical phase modulation and then emitted to a hologram recording medium 14, thereby the recording data are read out by an image sensor 16 and thus reproduction data are obtained. Accordingly, even if operation of the spatial phase modulator 18 deviates from an ideal condition, crosstalk components included in the reproduction data are reduced, therefore reproduction data having a good S/N ratio is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ホログラム記録再生装置及び方法に係り、特に位相多重記録再生におけるクロストークノイズを低減させるためのアドレスコードの作成方法及びアドレスコード作成プログラムに関する。   The present invention relates to a hologram recording / reproducing apparatus and method, and more particularly to an address code creating method and an address code creating program for reducing crosstalk noise in phase multiplex recording / reproducing.

近年、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行なうホログラフィックデータストレージシステムが提案されている。このホログラム記録再生システムは、例えば液晶素子等の空間光変調手段によって生成される記録データを含む信号光と、この信号光に対応して設定される参照光とを所定の角度でホログラム記録媒体に照射することにより、信号光と参照光によって生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録する記録系と、このホログラム媒体に再生照明光(以降照明光と称する)を照射することによって疎密パターンに対応する再生光を生成し、これをCCDイメージセンサ等の受光素子によって受光してその解析を行ない、データを再生する再生系とを有する構成となっている。なお、このようにして記録された空間光変調手段1つあたりのホログラムをページと呼ぶ。   In recent years, holographic data storage systems that record and reproduce large amounts of data using hologram technology have been proposed. In this hologram recording / reproducing system, for example, signal light including recording data generated by spatial light modulation means such as a liquid crystal element and reference light set corresponding to the signal light are applied to a hologram recording medium at a predetermined angle. A recording system that records interference fringes generated by signal light and reference light on a hologram recording medium by irradiation, and reproduction corresponding to a dense pattern by irradiating reproduction illumination light (hereinafter referred to as illumination light) to the hologram medium It is configured to have a reproduction system that generates light, receives the light by a light receiving element such as a CCD image sensor, analyzes the light, and reproduces the data. A hologram per spatial light modulator recorded in this way is called a page.

図5(A)は従来のホログラフィックデータストレージシステムの記録系を示した概略構成図である。コヒーレントな光源(たとえばレーザー光源)2から出た光はビームスプリッター4により信号光100と参照光200に分岐され、信号光100は所望のデータを表示した空間光変調器6によって変調された後、レンズ8を介してホログラム記録メディア10上に照射される。一方、参照光200も信号光と同じ領域にレンズ12を介して照射され、信号光100と参照光200が互いに干渉した結果生じる干渉縞が記録メディア10に記録される。   FIG. 5A is a schematic configuration diagram showing a recording system of a conventional holographic data storage system. Light emitted from a coherent light source (for example, a laser light source) 2 is split into a signal light 100 and a reference light 200 by a beam splitter 4, and the signal light 100 is modulated by a spatial light modulator 6 displaying desired data. Irradiated onto the hologram recording medium 10 via the lens 8. On the other hand, the reference light 200 is also irradiated to the same area as the signal light through the lens 12, and interference fringes resulting from the interference between the signal light 100 and the reference light 200 are recorded on the recording medium 10.

図5(B)は従来のホログラフィックデータストレージシステムの再生系を示した概略構成図である。再生時には、記録時と同様な光源2から生成される記録時の参照光と同一の再生照明光300をレンズ12を介して参照光と同じ方向からホログラム記録メディア10に照射してやることで、記録メディア10内に記録されていた干渉縞により再生光(回折光)400を発生させ、これをレンズ14を介してイメージセンサ16で検出することで、再生データを得ることができる。   FIG. 5B is a schematic configuration diagram showing a reproduction system of a conventional holographic data storage system. At the time of reproduction, the hologram recording medium 10 is irradiated from the same direction as the reference light through the lens 12 with the same reproduction illumination light 300 as the recording reference light generated from the light source 2 similar to that at the time of recording. The reproduction light (diffracted light) 400 is generated by the interference fringes recorded in the image 10, and this is detected by the image sensor 16 through the lens 14, whereby reproduction data can be obtained.

上記のようなホログラフィックデータストレージシステムにおいては、記録密度向上のために多重記録と言う手法を用いる。これは、従来の記録と異なり、1箇所に多数の独立なページを記録するというものである。このような、多重記録方式の代表的なものとしては、角度多重記録、シフト多重記録、位相コード多重記録などが知られている。   In the holographic data storage system as described above, a technique called multiple recording is used to improve recording density. This is different from conventional recording in that a large number of independent pages are recorded in one place. Typical examples of such multiplex recording methods are angle multiplex recording, shift multiplex recording, phase code multiplex recording, and the like.

角度多重は、参照光の角度を変えることで1箇所に多数の独立なページを記録、再生するものである。シフト多重は記録位置を少しずつずらすことで、多重記録を行うものである。位相多重はひとつのページを記録する際に、色々な方向から参照光を同時に当てて記録するが、その際に各方向からの参照光に位相の変化を与えておく。この位相の変化をいろいろと組み合わせることで、1箇所に多数枚の独立なベージを記録再生するものである。   Angle multiplexing is for recording and reproducing a large number of independent pages in one place by changing the angle of the reference beam. Shift multiplex performs multiplex recording by shifting the recording position little by little. In phase multiplexing, when recording one page, recording is performed by simultaneously applying reference light from various directions. At this time, a phase change is given to the reference light from each direction. By combining this phase change in various ways, a large number of independent pages are recorded and reproduced at one place.

ここで、ホログラム記録メディア10として光ディスクを例にとると、1回のホログラム記録で、1ページのデータ(=空間光変調器画素数)を1箇所の記録スポットに記録することができる。さらに、その記録スポットには多重度分だけ重ね書きすることができる。それ故、光ディスク全体での記憶容量としては、記録スポットがディスク全体で何箇所あるかを考慮すると、記録容量=空間光変調器画素数×スポット数×多重度、という結果を得ることができる。   Here, when an optical disk is taken as an example of the hologram recording medium 10, one page of data (= number of spatial light modulator pixels) can be recorded in one recording spot by one hologram recording. Further, the recording spot can be overwritten by the multiplicity. Therefore, the storage capacity of the entire optical disk can be obtained by considering the number of recording spots on the entire disk and recording capacity = number of spatial light modulator pixels × spot number × multiplicity.

この多重記録を行った際に、問題となってくるのがノイズである。多重度を上げていくと、もともと記録されていたページパターンだけでなく、たとえば本来黒く再生されるべき部分が、明るくなってくる現象が起こる。ノイズの原因はいくつかあり、たとえば異なるページ間でおこるクロストークや、材料によって引き起こされるスキャッタリングノイズなどがある(例えば非特許文献1参照)。このクロストークとは、本来は独立であるべき各ページが重なって再生されてしまう現象である。簡単な例で言うと、角度多重において各ページ間での参照光の角度変化量が十分でないときはクロストークノイズが顕著に発生する。この場合は角度変化量を十分とることによりクロストークノイズの問題を解決することができ、シフト多重に関しても同様にできる。
Holographic Data Storage:H.J.Coufal,D.Psaltis,G.T.Sincerbox ED:Springer:p.63-88 Fundamental Noise Sources in Volume Holographic Storage)
When this multiplex recording is performed, noise becomes a problem. When the multiplicity is increased, not only the originally recorded page pattern but also a phenomenon that a portion that should be reproduced in black originally becomes brighter. There are several causes of noise, such as crosstalk between different pages, and scattering noise caused by materials (for example, see Non-Patent Document 1). This crosstalk is a phenomenon in which pages that should originally be independent are overlapped and reproduced. In a simple example, when the angle change amount of the reference light between each page is not sufficient in angle multiplexing, crosstalk noise is remarkably generated. In this case, the problem of crosstalk noise can be solved by taking a sufficient amount of angle change, and the same can be done for shift multiplexing.
Holographic Data Storage: HJCoufal, D.Psaltis, GTSincerbox ED: Springer: p.63-88 Fundamental Noise Sources in Volume Holographic Storage)

上記のように位相多重方式によるホログラムの多重記録は、各ページのアドレッシングに機械的な制御が不要で、転送レートの向上に有利であり、またノイズレベルが少なくなるなどのメリットがある。しかし、位相多重方式で用いる位相変調器での位相変調度が理想的な値をとれば、かなりクロストークが抑えられると考えられているが、実際は位相変調度の正確な制御は難しく理想的な値からずれてしまい、クロストークが発生してしまい、再生データのS/N比が悪化してしまう。しかも、位相多重においては変化量を十分にとるという概念が通用しないため、クロストークの発生を抑えて、再生データのS/N比を改善する適当な方法がないのが現状である。   As described above, the multiplex recording of the hologram by the phase multiplexing method does not require mechanical control for addressing each page, and is advantageous in improving the transfer rate and has a merit that the noise level is reduced. However, it is thought that if the phase modulation degree in the phase modulator used in the phase multiplexing system takes an ideal value, the crosstalk can be suppressed considerably. It deviates from the value, crosstalk occurs, and the S / N ratio of the reproduction data deteriorates. Moreover, since the concept of taking a sufficient amount of change is not valid in phase multiplexing, there is currently no suitable method for suppressing the occurrence of crosstalk and improving the S / N ratio of reproduced data.

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、参照光の光位相変調が理想的な状態からずれても、多重記録されたデータ間のクロストークを低減して再生データのS/N比を良好に保持することができるホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法、アドレスコードの作成方法及びアドレスコード作成プログラムを提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce crosstalk between multiple recorded data even if the optical phase modulation of the reference light deviates from an ideal state. Another object of the present invention is to provide a hologram recording / reproducing apparatus, a hologram recording / reproducing method, an address code creating method, and an address code creating program capable of maintaining a good S / N ratio of reproduced data.

本発明は上記目的を達成するため、記録データによって空間光変調された第1の光ビームを第2の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録し、同ホログラム記録媒体に第3の光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム記録再生装置であって、前記第2の光ビームを位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより光位相変調する第1の位相変調手段と、前記記録データの記録時に第2の光ビームを光位相変調した時に用いた位相アドレスコードと異なる位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより第3の光ビームを光位相変調する第2の位相変調手段とを具備し、前記位相変調された第2の光ビームを用いて前記記録データを前記干渉縞として前記ホログラム記録媒体に記録し、前記位相変調された第3の光ビームを同ホログラム記録媒体に照射して前記記録データと同一の記録データを再生することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention records interference fringes generated by causing a first light beam spatially modulated by recording data to interfere with a second light beam on a hologram recording medium. A hologram recording / reproducing apparatus for reproducing data by receiving diffracted light generated by irradiating a third light beam by receiving it with a light receiving element, wherein the second light beam is generated from a phase address code. First phase modulation means for optical phase modulation using a modulation pattern, and a phase modulation pattern generated from a phase address code different from the phase address code used when optically modulating the second light beam during recording of the recording data And second phase modulation means for optical phase modulating the three light beams, and using the phase-modulated second light beam The recording data is recorded as the interference fringes on the hologram recording medium, and the hologram recording medium is irradiated with the phase-modulated third light beam to reproduce the same recording data as the recording data. To do.

このように本発明のホログラム記録再生装置では、位相変調多重により同一スポットに異なる記録データを多重記録した際に、記録データの記録時に第2の光ビーム(参照光)を光位相変調した時に用いたアドレスコードと異なるアドレスコードから生成した位相変調パターンにより第3の光ビーム(照明光)を光位相変調してホログラム記録媒体に照射し、これにより前記記録データを読み出して再生データを得るため、光位相変調が理想値からずれて行われても、再生データに含まれるクロストーク成分を減少させることができ、それ故、S/N比の良好な再生データを得ることができる。   As described above, in the hologram recording / reproducing apparatus of the present invention, when different recording data is multiplexed and recorded on the same spot by phase modulation multiplexing, the second light beam (reference light) is optically phase modulated when recording the recording data. In order to obtain a reproduction data by reading out the recording data by irradiating the hologram recording medium with a third light beam (illumination light) by a phase modulation pattern generated from an address code different from the address code, Even if optical phase modulation is performed with a deviation from the ideal value, the crosstalk component included in the reproduction data can be reduced, and therefore reproduction data with a good S / N ratio can be obtained.

また、本発明は、記録データによって空間光変調された第1の光ビームを第2の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録し、同ホログラム記録媒体に第3の光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム記録再生方法であって、前記第2の光ビームを位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより光位相変調するステップと、前記記録データの記録時に第2の光ビームを光位相変調した時に用いた位相アドレスコードと異なる位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより第3の光ビームを光位相変調するステップと、前記位相変調された第2の光ビームを用いて前記記録データを前記干渉縞として前記ホログラム記録媒体に記録し、前記位相変調された第3の光ビームを同ホログラム記録媒体に照射して前記記録データと同一の記録データを再生するステップとを具備することを特徴とする。   Further, the present invention records interference fringes generated by causing the first light beam spatially modulated by the recording data to interfere with the second light beam on the hologram recording medium, and the third light is recorded on the hologram recording medium. A hologram recording and reproducing method for reproducing data by reading out diffracted light generated by irradiating a beam with a light receiving element and reproducing the data by using a phase modulation pattern generated from a phase address code. A phase modulation step, and a third light beam is optically phase-modulated by a phase modulation pattern generated from a phase address code different from the phase address code used when the second light beam is optically phase-modulated when recording the recording data. And the recording data as the interference fringes using the phase-modulated second light beam. Recorded on beam recording medium, characterized by comprising a step of reproducing the same recording data and by irradiating the recording data of the third light beam the phase modulation in the holographic recording medium.

このように本発明のホログラム記録再生方法では、位相変調多重により同一スポットに異なる記録データを多重記録した際に、記録データの記録時に第2の光ビーム(参照光)を光位相変調した時に用いたアドレスコードと異なるアドレスコードから生成した位相変調パターンにより第3の光ビーム(照明光)を光位相変調してホログラム記録媒体に照射し、これにより前記記録データを読み出して再生データを得るため、光位相変調が理想値からずれて行われても、再生データに含まれるクロストーク成分を減少させることができ、それ故、S/N比の良好な再生データを得ることができる。   As described above, the hologram recording / reproducing method of the present invention is used when the second light beam (reference light) is optically phase-modulated when recording data is recorded when multiple recording data is recorded in the same spot by phase modulation multiplexing. In order to obtain a reproduction data by reading out the recording data by irradiating the hologram recording medium with a third light beam (illumination light) by a phase modulation pattern generated from an address code different from the address code, Even if optical phase modulation is performed with a deviation from the ideal value, the crosstalk component included in the reproduction data can be reduced, and therefore reproduction data with a good S / N ratio can be obtained.

また、本発明は、光ビームを光位相変調する際に用いるアドレスコードの作成方法であって、行列サイズm行m列の正方行列を生成するステップと、前記生成された行列の特定の行を除去するステップと、前記特定の行を除去された行列の各行を抽出することで再生用のアドレスコードを作成するステップと、前記再生用の各アドレスコードに、総和がゼロになる2種類以上の係数をかけて記録用のアドレスコードを作成するステップとを具備することを特徴とする。   The present invention also relates to a method for generating an address code used when optical phase modulation of a light beam is performed, the step of generating a square matrix having a matrix size of m rows and m columns, and a specific row of the generated matrix. A step of removing, a step of creating an address code for reproduction by extracting each row of the matrix from which the specific row has been removed, and two or more types of sums of zero for each address code for reproduction And a step of creating an address code for recording by applying a coefficient.

このように本発明のアドレスコードの作成方法では、m×mの正方行列の特定の行を除去し、この行列の各行を抽出することで再生用のアドレスコードを作成し、この再生用のアドレスコードの各要素に、総和がゼロになる2種類以上の係数をかけて記録用のアドレスコードを作成しておく。その後、記録用アドレスコードを用いて光位相変調した参照光と別途記録データに応じて光空間変調された信号光を干渉させてホログラム記録媒体に干渉縞を記録し、前記再生用のアドレスコードを用いて光位相変調した照明光を前記ホログラム記録媒体に照射して前記記録データと同一のデータを再生することにより、光位相変調が理想値からずれて行われても、再生データに含まれるクロストーク成分を減少させることができ、それ故、S/N比の良好な再生データを得ることができる。   As described above, in the address code generation method of the present invention, a specific row of an m × m square matrix is removed, and each row of the matrix is extracted to generate a reproduction address code. An address code for recording is created by multiplying each element of the code by two or more types of coefficients with a total sum of zero. Thereafter, interference fringes are recorded on the hologram recording medium by interfering with the reference light that has been optically phase-modulated using the recording address code and the signal light that has been spatially modulated according to the recording data, and the reproducing address code is recorded. By irradiating the hologram recording medium with illumination light that has been optically phase-modulated and reproducing the same data as the recorded data, even if the optical phase modulation is deviated from the ideal value, The talk component can be reduced, and therefore reproduction data with a good S / N ratio can be obtained.

また、本発明は、光ビームを光位相変調する際に用いるアドレスコードを作成するプログラムであって、m×mの正方行列を生成する機能と、前記生成された行列の特定の行を除去する機能と、前記特定の行を除去された行列から第1のアドレスコードを作成する機能と、前記第1のアドレスコードの各要素に、総和がゼロになる2種類以上の係数をかけて第2のアドレスコードを作成する機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする。   The present invention is also a program for creating an address code for use in optical phase modulation of a light beam, which removes a specific row of the generated matrix and a function of generating an m × m square matrix. A function, a function of creating a first address code from the matrix from which the particular row has been removed, and a second address by multiplying each element of the first address code by two or more types of coefficients whose sum is zero. And a function of creating an address code for a computer.

本発明によれば、位相変調多重により同一スポットに異なる記録データを多重記録した際に、記録データの記録時に、参照光を光位相変調する時に用いるアドレスコードと、再生時に照明光を光位相変調する時に用いるアドレスコードを異なるものとして記録データ
と同一の再生データを読み出すことにより、参照光の光位相変調が理想的な状態からずれても、再生データに含まれるクロストークを低減することができ、再生データのS/N比を良好に保持することができる。
また、このクロストークノイズが滅った結果として、位相変調多重方式による記録データの多重度を上げられることになり、その分ホログラム記録メディアの記憶容量を増加させることができる。
また、信号光側に新たな光位相変調をすることなく、参照光に元々入っている位相変調器の記録時のコーディングを工夫するだけで済むので、装置を複雑且つ高価にすることなく上記効果を得ることができる。
さらに、光位相変調が理想値からずれてもクロストーク成分を減らすことができるという効果は、逆に、位相変調器の精度に対する要求をゆるくできることを意味しているので、ホログラム記録再生装置の低価格化を図ることができる。また、同様の理由で、各種の不安定性に対するトレランスがゆるくなるので、装置設計の自由度を向上させることもできる。
According to the present invention, when different recording data is multiplexed and recorded on the same spot by phase modulation multiplexing, the address code used for optical phase modulation of the reference light at the time of recording the recording data and the optical phase modulation of the illumination light at the time of reproduction are performed. By reading out the same playback data as the recorded data using different address codes, the crosstalk contained in the playback data can be reduced even if the optical phase modulation of the reference light deviates from the ideal state. Thus, the S / N ratio of the reproduction data can be kept good.
As a result of the disappearance of the crosstalk noise, the multiplicity of recording data by the phase modulation multiplexing method can be increased, and the storage capacity of the hologram recording medium can be increased correspondingly.
In addition, the above effect can be achieved without making the apparatus complicated and expensive, since it is only necessary to devise coding at the time of recording of the phase modulator originally included in the reference light without performing new optical phase modulation on the signal light side. Can be obtained.
Furthermore, the effect that the crosstalk component can be reduced even if the optical phase modulation deviates from the ideal value means that the demand for the accuracy of the phase modulator can be relaxed. Price can be achieved. For the same reason, tolerance for various instabilities becomes loose, and the degree of freedom in device design can be improved.

参照光の光位相変調が理想的な状態からずれても、多重記録されたデータ間のクロストークを低減して再生データのS/N比を良好に保持する目的を、位相変調多重により同一スポットに異なる記録データを多重記録した際に、記録データの記録時に、参照光を光位相変調する時に用いるアドレスコードと、再生時に照明光を光位相変調する時に用いるアドレスコードを異なるものとして、記録データと同一の再生データを読み出すことによって実現した。   Even if the optical phase modulation of the reference beam deviates from the ideal state, the same spot is used by phase modulation multiplexing for the purpose of reducing the crosstalk between multiplexed data and maintaining a good S / N ratio of the reproduced data. When recording different recording data, the address code used for optical phase modulation of the reference light during recording of the recording data is different from the address code used for optical phase modulation of the illumination light during reproduction. This is realized by reading the same playback data.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した構成図である。ホログラム記録再生装置は、レーザー光源2、ビームスプリッター4、空間光変調器6、レンズ(フーリエ変換レンズ)8、ホログラム記録メディア10、レンズ12、レンズ(逆フーリエ変換レンズ)14、イメージセンサ16、空間位相変調器(以降、位相変調器と称する)18、レンズレットアレイ20及び制御部22を有して構成されている。但し、特許請求の範囲のホログラム記録媒体はホログラム記録メディア10に相当し、第1、第2の位相変調手段は空間位相変調器18に相当する。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The hologram recording / reproducing apparatus includes a laser light source 2, a beam splitter 4, a spatial light modulator 6, a lens (Fourier transform lens) 8, a hologram recording medium 10, a lens 12, a lens (inverse Fourier transform lens) 14, an image sensor 16, and a space. A phase modulator (hereinafter referred to as a phase modulator) 18, a lenslet array 20, and a control unit 22 are configured. However, the hologram recording medium in the claims corresponds to the hologram recording medium 10, and the first and second phase modulation means correspond to the spatial phase modulator 18.

次に本実施の形態の動作について説明する。まず、制御部22は2次元の空間光変調器6に記録するデータページを表示すると共に、2次元の位相変調器18に位相変調パターンを表示しておく。その後、レーザー光源2から出射された干渉性を持つレーザー光はビームスプリッター4に入射し、信号光(第1の光ビーム)100と参照光(第2の光ビーム)200に分岐され、信号光100は空間光変調器6に入射される。信号光100はデータページを表示した空間光変調器6で強度変調され、強度変調された信号光はレンズ8によりホログラム記録メディア10に集光される。   Next, the operation of the present embodiment will be described. First, the control unit 22 displays a data page to be recorded on the two-dimensional spatial light modulator 6 and displays a phase modulation pattern on the two-dimensional phase modulator 18. Thereafter, the coherent laser light emitted from the laser light source 2 enters the beam splitter 4 and is branched into a signal light (first light beam) 100 and a reference light (second light beam) 200, and the signal light. 100 is incident on the spatial light modulator 6. The signal light 100 is intensity-modulated by the spatial light modulator 6 displaying the data page, and the intensity-modulated signal light is condensed on the hologram recording medium 10 by the lens 8.

一方、参照光200は2次元の位相変調器18に入射され、ここで光位相変調された後、レンズレットアレイ20、レンズ12を介してホログラム記録メディア10に上記信号光100に重なるように集光される。これにより、ホログラム記録メディア10の記録スポットにおいて、この信号光100と参照光200が重ねあわされて、その結果形成される干渉縞がホログラム記録メディア10に微細な疎密パターンとして記録される。   On the other hand, the reference light 200 is incident on the two-dimensional phase modulator 18 and is optically phase-modulated here, and then collected on the hologram recording medium 10 via the lenslet array 20 and the lens 12 so as to overlap the signal light 100. Lighted. As a result, the signal light 100 and the reference light 200 are overlapped at the recording spot of the hologram recording medium 10, and the interference fringes formed as a result are recorded on the hologram recording medium 10 as a fine dense pattern.

ホログラム記録メディア10に記録されたデータを再生するには、参照光200と同一の照明光を位相変調器18により光空間位相変調してホログラム記録メディア10に入射させることにより、ホログラム記録メディア10に記録されている干渉縞に対応する回折光(以降、再生光と称する)としてデータが再生され、この再生光がレンズ14によりCCDやCMOSなどのイメージセンサ16上に集光される。イメージセンサ16は受光した回折光を光電変換し、得られた受光信号は制御部22により解析されて画像データとして再生される。   In order to reproduce the data recorded on the hologram recording medium 10, the same illumination light as the reference light 200 is optically spatially phase-modulated by the phase modulator 18 and incident on the hologram recording medium 10. Data is reproduced as diffracted light (hereinafter referred to as reproduction light) corresponding to the recorded interference fringes, and this reproduction light is condensed on an image sensor 16 such as a CCD or CMOS by the lens 14. The image sensor 16 photoelectrically converts the received diffracted light, and the received light signal obtained is analyzed by the control unit 22 and reproduced as image data.

ここで上記動作において、位相変調器18には、参照光200を光位相変調する位相変調パターンが制御部22により図2に示すように表示される。参照光200は位相変調器18に平面波として入射し、位相変調パターンにより記録多重度に応じて光位相変調される。一方、空間光変調器6にはデータパターンが制御部22により図2に示すように表示され、信号光100はデータパターンにより強度変調される。空間光変調器6で強度変調を受けた信号光100はレンズ8によりホログラム記録メディア10に入射し、同時に位相変調器18で光位相変調された参照光200がレンズ12によってホログラム記録メディア10の同一領域に入射されることによって信号光100と干渉縞を形成する。     Here, in the above operation, the phase modulator 18 displays a phase modulation pattern for optical phase modulation of the reference light 200 as shown in FIG. The reference beam 200 enters the phase modulator 18 as a plane wave, and is optically phase-modulated according to the recording multiplicity by the phase modulation pattern. On the other hand, the data pattern is displayed on the spatial light modulator 6 by the control unit 22 as shown in FIG. 2, and the signal light 100 is intensity-modulated by the data pattern. The signal light 100 subjected to intensity modulation by the spatial light modulator 6 is incident on the hologram recording medium 10 by the lens 8, and the reference light 200 optically phase-modulated by the phase modulator 18 at the same time is the same as that of the hologram recording medium 10 by the lens 12. By entering the region, the signal light 100 and interference fringes are formed.

位相変調多重記録されたデータページを再生する際は、各データページを記録した際に用いた位相変調パターンとは異なった位相変調パターン(この異なった位相変調パターン即ち、異なったアドレスコードを用いることが本実施の形態の特徴であるが、これについては後述する)9で光位相変調された照明光を、記録時と同一角度でホログラム記録メディア10に入射させると、同一の記録スポットから対応するデータページを独立に再生することができる。   When reproducing a data page recorded in phase modulation multiplex, a phase modulation pattern different from the phase modulation pattern used to record each data page (this different phase modulation pattern, ie, a different address code should be used) This is a feature of the present embodiment. This will be described later.) When the illumination light that has been optically phase-modulated in 9 is incident on the hologram recording medium 10 at the same angle as that during recording, it corresponds from the same recorded spot Data pages can be played independently.

次に上記したホログラム記録再生装置における位相変調多重動作について詳しく説明する。位相変調器18に、φ1=(φ11、φ12、…、φ1N)という位相を与えて、参照光200を光位相変調し、これと空間光変調器6により強度変調された信号光100との干渉縞を図3(A)に示すようにホログラム記録メディア10に記録する。その後、φj=(φj1、φj2、…、φjN)という位相を空間光変調器6に与えて光位相変調された照明光をホログラム記録メディア10に照射して図3(B)に示すように再生光400を得たとする。   Next, the phase modulation multiplexing operation in the hologram recording / reproducing apparatus will be described in detail. The phase modulator 18 is given a phase of φ1 = (φ11, φ12,..., Φ1N), the optical phase of the reference light 200 is modulated, and this interferes with the signal light 100 whose intensity is modulated by the spatial light modulator 6 The fringes are recorded on the hologram recording medium 10 as shown in FIG. Thereafter, a phase of φj = (φj1, φj2,..., ΦjN) is applied to the spatial light modulator 6 to irradiate the hologram recording medium 10 with the illumination light that has been optically phase-modulated and reproduced as shown in FIG. Assume that light 400 is obtained.

この時再生される再生光400と信号光100との振幅比は、以下の式(1)で表される。   The amplitude ratio between the reproduction light 400 and the signal light 100 reproduced at this time is expressed by the following equation (1).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

但し、式(1)中のχlmを、χlm=eiφlmと定義する。これを行列の形式で表すと、(χlm)=(eiφlm)とした時に、再生振幅を表す行列Aは、以下の式(2)で表される。 However, χ lm in the equation (1) is defined as χ lm = e lm . Expressing this in the form of a matrix, when (χ lm ) = (e iφlm ), the matrix A representing the reproduction amplitude is expressed by the following equation (2).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

以下、行列χを位相コード行列、Aを再生振幅行列と呼ぶ。この行列Aの意味するものは以下のようなものである。まず、式(2)を以下の式(3)に示すように書き替える。   Hereinafter, the matrix χ is referred to as a phase code matrix, and A is referred to as a reproduction amplitude matrix. The meaning of this matrix A is as follows. First, Equation (2) is rewritten as shown in Equation (3) below.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

式(3)において、φlで記録しφmで再生した場合、その再生振幅はalmであるということがわかる。これより、行列Aの対角成分は信号であり、それ以外の成分はクロストークノイズであることが理解できる。すなわち、行列χはχ・χ*=En(但し、Enはn×nの単位行列)を満たす性質が要求される。 In equation (3), when recording is performed with φl and playback is performed with φm, it can be seen that the playback amplitude is a lm . From this, it can be understood that the diagonal component of the matrix A is a signal and the other components are crosstalk noise. That is, the matrix χ is required to satisfy χ · χ * = En (where En is an n × n unit matrix).

さらに、多重記録の場合を考察すると、記録時にはφ1、φ2、φ3、…が多重記録されており、通常の方法では、再生時にφlで再生することになるわけだが、この場合、再生振幅はa1l+a2l+a3l+、…all+…となり、これから、S/N比は以下の式(4)で表される。   Further, considering the case of multiple recording, φ1, φ2, φ3,... Are multiplexed during recording. In the normal method, reproduction is performed with φl during reproduction. In this case, the reproduction amplitude is a1l + a2l + a3l +. ,..., All +, and the S / N ratio is expressed by the following equation (4).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

上記の位相コード行列χの例として、アダマール行列が知られている。4×4のアダマール行列H(4) は以下の式(5)で表される。 As an example of the phase code matrix χ, a Hadamard matrix is known. The 4 × 4 Hadamard matrix H (4) is expressed by the following equation (5).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

この式(5)の行列は、H(4) ×H(4)*=E4 となり、位相コード行列に必要な特性を持っている。 The matrix of this equation (5) is H (4) × H (4) * = E 4 and has the necessary characteristics for the phase code matrix.

上記のような理想的なアダマールコードを発生させられれば、クロストークの相当少ない再生が可能であるが、実際の位相変調器18の動作には上記のような理想状態からのずれがある。すなわち、位相コード行列の1の成分を基準に考えた場合、−1の成分を作るには、位相変調器18によって、πだけ光の位相を変調する必要がある。しかしながら、実際はπ変調からのずれが必ずあり、それがクロストークノイズを発生させる原因となる。   If the ideal Hadamard code as described above can be generated, reproduction with considerably less crosstalk is possible, but the actual operation of the phase modulator 18 has a deviation from the ideal state as described above. That is, when the 1 component of the phase code matrix is considered as a reference, in order to produce the −1 component, the phase of the light needs to be modulated by π by the phase modulator 18. However, in practice, there is always a deviation from π modulation, which causes crosstalk noise.

以下、この状況を詳細に説明する。まず、位相変調器18によって、本来はπずれるところが、π+αだけ位相がずれたとする。この位相ずれを式(5)のアダマール行列に反映させると、以下の式(6)のような行列となる。   Hereinafter, this situation will be described in detail. First, it is assumed that a phase shift by π + α by a phase modulator 18 is shifted by π + α. When this phase shift is reflected in the Hadamard matrix of the equation (5), the following equation (6) is obtained.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

このような場合の再生振幅行列Aを計算すると、以下の式(7)のようになることが分かる。   When the reproduction amplitude matrix A in such a case is calculated, it can be seen that the following equation (7) is obtained.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

この式(7)において、対角成分が再生目的の信号であり、他の成分はクロストーク成分である。しかも、これらクロストーク成分の中で、1列目(又は1行目)の成分が大きいことが分かる。したがって、式(6)のアダマール行列からアドレスコード(1,1,1,1)を除外すると、S/N比が上がることが分かる。このコード(1,1,1,1)を除外した場合の各アドレスコード毎のS/N比は式(4)を用いて計算すると、以下の式(8)で表される。   In this equation (7), the diagonal component is a signal for reproduction and the other components are crosstalk components. Moreover, it can be seen that among these crosstalk components, the first column (or first row) component is large. Therefore, it can be seen that the S / N ratio increases when the address code (1, 1, 1, 1) is excluded from the Hadamard matrix of Equation (6). When this code (1, 1, 1, 1) is excluded, the S / N ratio for each address code is calculated using equation (4), and is expressed by the following equation (8).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

この式(8)を、2m行列の場合に一般化すると、以下の式(9)に示すようになる。   When this equation (8) is generalized in the case of a 2m matrix, the following equation (9) is obtained.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

この式(9)の行列において、上記と同様の方法でS/N比を計算すると、式(10)で表される。   When the S / N ratio is calculated in the matrix of the equation (9) by the same method as described above, it is expressed by the equation (10).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

この式(10)より、多重度2mが増えるに伴い分母の項が増大するため、S/N比が低下していくことがわかる。これは、各コードで再生されるノイズレベル=m(1−Cosα)がすべて足しあわされて再生されてくることに原因があり、仮にノイズがお互いに打ち消しあえば、ノイズレベルを大きく下げることができる。   From this equation (10), it can be seen that the S / N ratio decreases because the denominator term increases as the multiplicity 2m increases. This is because the noise level reproduced by each code = m (1-Cosα) is added together and reproduced, and if the noises cancel each other out, the noise level can be greatly reduced. it can.

このページ間の位相を変えることでノイズを互いに打ち消しあうというアイディアは過去にもあったが、それらは信号光100の位相を変えるというものであり、位相多重方式を使っている場合、参照光200だけでなく信号光100にも位相を変えるための位相変調器を設ける必要があり、装置を複雑にし、またコスト上昇要因となってしまう。   There has been an idea in the past to cancel noises by changing the phase between pages, but this is to change the phase of the signal light 100. When the phase multiplexing method is used, the reference light 200 is used. In addition, it is necessary to provide not only the signal light 100 but also a phase modulator for changing the phase, which complicates the apparatus and increases costs.

その点、本実施の形態は、参照光側にある位相変調器18を、ページのアドレッシングだけでなく、同時にノイズレベルも減らす効果をもたせるようにしたものであり、通常は記録と再生で同じ位相コード行列を用いるところを、記録と再生で異なる位相コード行列を用いることにより、上記機能を実現している。以下、記録と再生で異なる位相コード行列を使った位相多重方式について説明する。   In this respect, in the present embodiment, the phase modulator 18 on the reference light side has an effect of reducing not only the page addressing but also the noise level at the same time. Usually, the same phase is used for recording and reproduction. Where the code matrix is used, the above functions are realized by using different phase code matrices for recording and reproduction. Hereinafter, a phase multiplexing method using different phase code matrices for recording and reproduction will be described.

記録時と再生時に異なる位相コード行列を使う場合を考える。その際、記録位相コード行列をχrecord、再生位相コード行列をχreadと書くとすると、再生振幅行列Aは以下の式(11)に示すように表される。 Consider a case where different phase code matrices are used during recording and playback. At this time, assuming that the recording phase code matrix is χ record and the reproduction phase code matrix is χ read , the reproduction amplitude matrix A is expressed as shown in the following equation (11).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

ここで、χrecordとχreadの具体例として、以下の式(12)で示されるような位相コード行列を考える。 Here, as a specific example of χ record and χ read , consider a phase code matrix as shown in the following equation (12).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

この再生位相コード行列χreadは、先ほど出てきた位相ずれαが存在する場合の4×4アダマール行列と同じものであるが、記録位相コード行列χrecordはχreadに対し、1行ごとに−eiγをかけたものである。物理的にはγ=0の場合(すなわち1行ごとに−1をかけたもの)を考えるとわかりやすい。この場合は、各ページを記録するごとに、参照光の位相を180度変えて記録していることに他ならない。このため、再生の際にはノイズがお互い打ち消しあってS/N比があがることになる。上述の行列は180度の理想状態からγだけのずれを想定した行列である。実際に、再選振幅行列を計算すると以下の式(13)に示すようになる。 The regeneration phase code matrix chi read is the same as the 4 × 4 Hadamard matrix when there is a phase shift α, which came out earlier, the recording phase code matrix chi record is chi read, row by row - e iγ multiplied by. Physically, it is easy to understand when considering the case of γ = 0 (that is, one multiplied by −1 for each row). In this case, every time each page is recorded, the phase of the reference light is changed by 180 degrees for recording. For this reason, during reproduction, noises cancel each other and the S / N ratio increases. The above matrix is a matrix that assumes a shift of γ from the ideal state of 180 degrees. Actually, when the reselection amplitude matrix is calculated, the following equation (13) is obtained.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

一般的に2m×2m行列の場合に、各行に互い違いにπ+γの位相差を与えた場合のS/N比は同様に計算できて、前述のコード(1,1,1,…,1,1)を除いた状態では以下の式(14)に示すようになる。   In general, in the case of a 2 m × 2 m matrix, the S / N ratio when a phase difference of π + γ is alternately given to each row can be calculated similarly, and the above-described codes (1, 1, 1,..., 1, 1 In the state excluding), the following equation (14) is obtained.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

前述のように打ち消し合いがない場合には、S/N=2/m(1−Cosα)であったので、γが小さい場合、すなわち打消しが理想的な180度に近い場合、S/N比は大幅に改善することがわかる。   When there is no cancellation as described above, S / N = 2 / m (1-Cos α). Therefore, when γ is small, that is, when cancellation is close to the ideal 180 degrees, S / N It can be seen that the ratio is greatly improved.

上記した記録用位相コード行列χrecordは、図1の装置では制御部22により作成されるが、その作成手順は図4のフローチャートに示す通りである。まず、位相変調多重記録する際の最大多重度に対応する行列サイズmが指定されて入力されると(ステップS1)、式(9)で示されるm×mのアダマール行列H(m)を生成する(ステップS2)。次に作成した記録用位相コード行列H(m)の隔行毎に符号を反転し、暫定的な再生用位相コード行列χrecordを作成する(ステップS3)。 The recording phase code matrix χ record described above is created by the control unit 22 in the apparatus of FIG. 1, and the creation procedure is as shown in the flowchart of FIG. First, when a matrix size m corresponding to the maximum multiplicity at the time of phase modulation multiplex recording is designated and inputted (step S1), an m × m Hadamard matrix H (m) represented by equation (9) is generated. (Step S2). Next, the sign is inverted every other row of the created recording phase code matrix H (m) to create a temporary reproduction phase code matrix χ record (step S3).

その後、この記録用位相コード行列χrecordから第1列目の要素を除去し(ステップS4)、残りの第2列、第3列、…、第m列からアドレスコードφ1、φ2、…、φm−1を作り(ステップS5)、これらアドレスコードφ1、φ2、…、φm−1より位相コード行列(φ1、φ2、…、φm−1)を作って、最終的な記録用位相コード行列χrecordの作成を完了する(ステップS6)。 Thereafter, the elements in the first column are removed from the recording phase code matrix χ record (step S4), and the address codes φ1, φ2,..., Φm from the remaining second column, third column,. −1 (step S5), a phase code matrix (φ1, φ2,..., Φm−1) is created from these address codes φ1, φ2 ,. Is completed (step S6).

一方、再生用位相コード行列χreadは上記ステップS2で生成されたm×mのアダマール行列H(m)であるが、算定的な記録用位相コード行列χrecordから第1列目の要素を除去しているため、記録用位相コード行列を作った時と同様にアダマール行列H(m)の第1列目の要素を除去し、残りの要素からアドレスコードを作って、最終的な再生用位相コード行列χreadを作成する。 On the other hand, the reproduction phase code matrix χ read is the m × m Hadamard matrix H (m) generated in step S2, but the first column element is removed from the computational recording phase code matrix χ record . Therefore, the element of the first column of the Hadamard matrix H (m) is removed in the same manner as when the recording phase code matrix is created, and the address code is created from the remaining elements to obtain the final reproduction phase. Create a code matrix χ read .

制御部22は記録用位相コード行列χrecordの例えば第1列目のアドレスコードより作成した位相変調パターンを位相変調器18に表示して参照光200を光位相変調し、これと記録データに対応して空間光変調された信号光との干渉縞をホログラム記録メディア10に記録する。その後、再生用位相コード行列χreadの第1列目のアドレスコードより作成した位相変調パターンを位相変調器18に表示して照明光300を光位相変調し、この光位相変調した照明光300をホログラム記録メディア10に照射することにより、前記記録データを再生光として読み出すことになる。 The control unit 22 displays the phase modulation pattern created from, for example, the address code in the first column of the recording phase code matrix χ record on the phase modulator 18 and optically modulates the reference beam 200, and corresponds to this and the recording data. Then, interference fringes with the spatial light modulated signal light are recorded on the hologram recording medium 10. Thereafter, the phase modulation pattern created from the address code in the first column of the reproduction phase code matrix χ read is displayed on the phase modulator 18, and the illumination light 300 is optically phase-modulated. By irradiating the hologram recording medium 10, the recording data is read as reproduction light.

その際、再生光は式(13)の第1行目の情報を持っていて、この例では対角成分の4が目的の再生情報になり、他の成分はクロストーク成分となる。しかし、上記した説明の如く、目的の再生情報に対してクロストーク成分の和は小さく、したがってイメージセンサ16からはS/N比(式(14)参照)が良好な再生信号が得られる。   At this time, the reproduction light has the information in the first row of Expression (13), and in this example, the diagonal component 4 is the target reproduction information, and the other components are crosstalk components. However, as described above, the sum of the crosstalk components is small with respect to the target reproduction information, and thus a reproduction signal with a good S / N ratio (see Expression (14)) can be obtained from the image sensor 16.

本実施の形態によれば、位相変調器18により参照光200を光位相変調する時に用いるアドレスコードと、同位相変調器18により照明光300を光位相変調する時に用いるアドレスコードを異なるものとすることで、位相変調器18による位相変調が理想値からずれることによって起こる再生信号に含まれるクロストーク成分を減らすことができ、再生信号のS/N比を大幅に改善することができる。このクロストークノイズが減った結果として、位相変調多重方式による記録データの多重度を上げられることになり、ホログラム記録メディア10の記憶容量を増加させることができる。   According to the present embodiment, the address code used when optically modulating the reference light 200 by the phase modulator 18 is different from the address code used when optically modulating the illumination light 300 by the phase modulator 18. Thus, it is possible to reduce the crosstalk component included in the reproduction signal that occurs when the phase modulation by the phase modulator 18 deviates from the ideal value, and to greatly improve the S / N ratio of the reproduction signal. As a result of the reduction of the crosstalk noise, the multiplicity of recording data by the phase modulation multiplexing method can be increased, and the storage capacity of the hologram recording medium 10 can be increased.

また、信号光100側に新たな位相変調をすることなく、参照光200側に元々入っている位相変調器18の記録時のコーディングを工夫するだけで済むので、装置を複雑且つ高価にすることなく上記効果を得ることができる。   Further, since it is only necessary to devise coding at the time of recording of the phase modulator 18 originally included in the reference light 200 side without performing new phase modulation on the signal light 100 side, the apparatus is complicated and expensive. The above effect can be obtained.

さらに、上記の位相変調が理想値からずれてもクロストーク成分を減らすことができるという効果は、逆に、位相変調器18の精度に対する要求をゆるくできることを意味しているので、ホログラム記録再生装置の低価格化を図ることができる。また、同様の理由で、各種の不安定性に対するトレランスがゆるくなるので、システム構成上のメリットも大きくすることができる。   Furthermore, the effect that the crosstalk component can be reduced even when the phase modulation deviates from the ideal value, on the contrary, means that the demand for the accuracy of the phase modulator 18 can be relaxed. The price can be reduced. For the same reason, the tolerance for various instabilities becomes loose, so that the merit in the system configuration can be increased.

尚、上記の実施の形態では、χreadにアダマール行列を使ったが、前述のようにχ・χ* =En を満たす行列なら何でもかまわない。さらに言うと、χ・χ* の非対角成分がゼロならかまわない。但し、この場合、対角成分の絶対値はすべて近い値が望ましい。そうしないと、再生光の強度がページごとに大きく異なることになる。なお、ここで絶対値といったのは、対角成分は一般的には再生光の振幅を表す複素数であり、その絶対値の2乗が強度になるからである。 Although the Hadamard matrix is used for χ read in the above embodiment, any matrix satisfying χ · χ * = E n as described above may be used. Furthermore, it does not matter if the off-diagonal component of χ · χ * is zero. In this case, however, the absolute values of the diagonal components are all preferably close. Otherwise, the intensity of the reproduction light will vary greatly from page to page. Here, the absolute value is because the diagonal component is generally a complex number representing the amplitude of the reproduction light, and the square of the absolute value is the intensity.

また、上記の実施の形態では、χrecordはχreadの行に交互に−1をかけて生成したが、必ずしも交互にかける必要は無い。全体として−1と1の数が等しければ同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, χ record is generated by alternately applying −1 to the row of χ read . However, it is not always necessary to alternately apply χ record . If the number of -1 and 1 is equal as a whole, the same effect can be obtained.

さらに、上記の実施の形態では、1と−1の例を示したが、任意の角度θにおいて、θとθ+πをχreadの行にかけてχrecordを式(15)に示すように生成しても良く、同様の効果を得ることができる。尚、式(15)よりχreadの行にかけた2種類の係数はeiθと−eiθで、その比は−1となる関係にある。 Furthermore, in the above embodiment, examples of 1 and −1 have been shown. However, at an arbitrary angle θ, θ and θ + π may be applied to the row of χ read and χ record may be generated as shown in equation (15). Good, similar effects can be obtained. Note that the two types of coefficients applied to the row of χ read from the equation (15) are e and −e , and the ratio is −1.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

次に、本発明の第2の実施の形態に係る位相コード行列の作成方法を説明する。但し、本例の構成は上記した第1の実施の形態と同様であるため、以下同一の構成を持つ各部についてはその構成動作の説明を省略し、以下、その動作の特徴部分を説明する。   Next, a method for creating a phase code matrix according to the second embodiment of the present invention will be described. However, since the configuration of this example is the same as that of the first embodiment described above, the description of the configuration and operation of each unit having the same configuration will be omitted, and the characteristic part of the operation will be described below.

本実施の形態では、再生用位相コード行列χreadに対して2つの値(例えば1と−1)を1行毎にかけて記録用位相コード行列χrecordを作成した第1の実施の形態とは異なり、χreadの行にさまざまな値をかけて記録用位相コード行列χrecordを作成する方法を採っている。但し、その場合、再生用位相コード行列χreadの行にかけた値の総和はゼロになっていることが望ましい。再生用位相コード行列χreadとして式(13)で示した8×8のアダマール行列Η(8) を用いた具体的な作成方法を以下に説明する。 This embodiment differs from the first embodiment in which the recording phase code matrix χ record is created by multiplying the reproduction phase code matrix χ read by two values (for example, 1 and −1) for each row. , Χ read rows are applied with various values to create a recording phase code matrix χ record . However, in this case, it is desirable that the sum of the values applied to the rows of the reproduction phase code matrix χ read is zero. A specific creation method using the 8 × 8 Hadamard matrix Η (8) represented by the equation (13) as the reproduction phase code matrix χ read will be described below.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

しかし、式(16)の位相変調器18による参照光200に対する空間光変調は理想どおりに行われないため、実際には厳密−1と言う位相からはずれる。このずれ量を前述と同様にαとおいたものを、再生用位相コード行列χreadとして用いる。この場合、χreadは式(17)に示したように表される。 However, since the spatial light modulation on the reference light 200 by the phase modulator 18 of Expression (16) is not performed as ideal, it actually deviates from a phase of exactly -1. The deviation amount α is used as the reproduction phase code matrix χ read as described above. In this case, χ read is expressed as shown in equation (17).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

本実施の形態では、この式(17)の各行に係数(a,b,c,d,e,f,g,h)をかけた行列を記録用位相コード行列χrecordとして用い、それは式(18)に示すようになる。 In the present embodiment, a matrix obtained by multiplying each row of the equation (17) by a coefficient (a, b, c, d, e, f, g, h) is used as the recording phase code matrix χ record , which is expressed by the equation ( 18).

Figure 2005135531
Figure 2005135531

式(17)、式(18)より再生振幅行列Aを求めると、式(19)のようになる。   When the reproduction amplitude matrix A is obtained from Expressions (17) and (18), Expression (19) is obtained.

Figure 2005135531
Figure 2005135531

この式(19)では、対角成分及びコード(1,1,1,1,1,1,1,1)の部分(すなわち1行目)を除くと、すべて同じものに、係数がかかっているだけであることがわかる。例えば、2列目に注目すると、ノイズ成分の和は、N=4×(c+d+e+f+g+h)(1−Cos(α))となる。したがって、ノイズを減らすためにはc+d+e+f+g+h=0となるような組を持ってくることが望ましい。他の列も同様である。実際はすべての列でゼロになるような組は存在しないが、アダマール行列のサイズが大きい場合は近似的にゼロになっていれば実際上の問題は無い。   In this equation (19), except for the diagonal component and the code (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) portion (that is, the first line), all are the same, and the coefficient is applied. You can see that there is only. For example, paying attention to the second column, the sum of the noise components is N = 4 × (c + d + e + f + g + h) (1−Cos (α)). Therefore, in order to reduce noise, it is desirable to bring a set such that c + d + e + f + g + h = 0. The same applies to the other columns. Actually, there is no pair that becomes zero in all columns, but when the size of the Hadamard matrix is large, there is no practical problem if it is approximately zero.

本実施の形態も再生用位相コード行列χreadから作成した記録用位相コード行列χrecordから作成した位相アドレスコードを用いて参照光を光位相変調して記録データを記録し、再生時には再生用位相アドレスコードを用いて照明光を光位相変調してデータを再生することにより、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 This embodiment also records the recording data by optical phase modulation of the reference light using the phase address code created from the recording phase code matrix χ record created from the playback phase code matrix χ read , and the playback phase during playback By reproducing the data by optical phase modulation of the illumination light using the address code, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

尚、上記実施の形態の位相アドレスコードを作成する手順を位相アドレスコード作成プログラムとしてプログラム化し、コンピュータに実行させることにより実施することができる。その際、位相アドレスコード作成プログラムはフレキシブルディスクやハードディスク等のディスク型記憶媒体、半導体メモリやカード型メモリ等の各種メモリ或いは通信ネットワーク等の各種プログラム記憶媒体を通じてコンピュータに供給することができる。   The procedure for creating the phase address code of the above embodiment can be implemented by programming it as a phase address code creating program and causing the computer to execute it. At this time, the phase address code creating program can be supplied to the computer through a disk-type storage medium such as a flexible disk or a hard disk, various memories such as a semiconductor memory or a card-type memory, or various program storage media such as a communication network.

また、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、上記実施の形態では、最初に再生用位相コード行列を作成し、この再生用位相コード行列の各要素に係数をかけて、記録用位相コード行列を作成した。しかし、これを反対にして、最初に記録用位相コード行列を作成し、この記録用位相コード行列の各要素に係数をかけて、再生用位相コード行列を作成し、記録用位相コード行列から作成したアドレスコードを用いて参照光を光位相変調して記録データを記録し、再生時には再生用位相コード行列から作成したアドレスコードを用いて照明光を光位相変調してデータを再生することにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various other forms in specific configurations, functions, operations, and effects without departing from the gist thereof. For example, in the embodiment described above, a reproduction phase code matrix is first created, and a coefficient is applied to each element of the reproduction phase code matrix to create a recording phase code matrix. However, reverse this, first create a recording phase code matrix, multiply each element of this recording phase code matrix by a coefficient, create a reproduction phase code matrix, and create it from the recording phase code matrix By recording the recorded data by optical phase modulation of the reference light using the address code, and reproducing the data by optical phase modulating the illumination light using the address code created from the reproduction phase code matrix at the time of reproduction, The same effect as the above embodiment can be obtained.

本発明の第1の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した構成図である。1 is a configuration diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した光位相変調器の動作を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining operation | movement of the optical phase modulator shown in FIG. 図1に示したホログラム記録再生装置による位相変調多重記録再生動作を説明する図である。It is a figure explaining the phase modulation multiplex recording / reproducing operation by the hologram recording / reproducing apparatus shown in FIG. 図1に示した制御部22による記録用、再生用位相コード行列の作成手順を示したフローチャートである。3 is a flowchart showing a procedure for creating a recording and reproduction phase code matrix by the control unit 22 shown in FIG. 1. 従来のホログラム記録再生装置の構成を説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining the structure of the conventional hologram recording / reproducing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

2……レーザー光源、4……ビームスプリッター、6……空間光変調器、8、12、14……レンズ、10……ホログラム記録メディア、16……イメージセンサ、18……空間位相変調器、20……レンズレットアレイ、22……制御部。   2 ... Laser light source, 4 ... Beam splitter, 6 ... Spatial light modulator, 8, 12, 14 ... Lens, 10 ... Hologram recording medium, 16 ... Image sensor, 18 ... Spatial phase modulator, 20: Lenslet array, 22: Control unit.

Claims (15)

記録データによって空間光変調された第1の光ビームを第2の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録し、同ホログラム記録媒体に第3の光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム記録再生装置であって、
前記第2の光ビームを位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより光位相変調する第1の位相変調手段と、
前記記録データの記録時に第2の光ビームを光位相変調した時に用いた位相アドレスコードと異なる位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより第3の光ビームを光位相変調する第2の位相変調手段とを具備し、
前記位相変調された第2の光ビームを用いて前記記録データを前記干渉縞として前記ホログラム記録媒体に記録し、前記位相変調された第3の光ビームを同ホログラム記録媒体に照射して前記記録データと同一の記録データを再生することを特徴とするホログラム記録再生装置。
By recording on the hologram recording medium interference fringes generated by causing the first light beam spatially modulated by the recording data to interfere with the second light beam, and irradiating the hologram recording medium with the third light beam. A hologram recording / reproducing apparatus that reads out and reproduces data by receiving generated diffracted light with a light receiving element,
First phase modulation means for optically phase-modulating the second light beam with a phase modulation pattern generated from a phase address code;
Second phase modulation means for optical phase modulating the third light beam by a phase modulation pattern generated from a phase address code different from the phase address code used when optical phase modulation of the second light beam was performed when recording the recording data And
The recording data is recorded on the hologram recording medium as the interference fringes using the phase-modulated second light beam, and the recording is performed by irradiating the hologram recording medium with the phase-modulated third light beam. A hologram recording / reproducing apparatus for reproducing recorded data identical to data.
前記第1、第2の位相変調手段は、2次元の位相変調パターンを表示する光位相変調器を有す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。   2. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the first and second phase modulation means include an optical phase modulator for displaying a two-dimensional phase modulation pattern. 前記第1、第2の位相変調手段は、同一の位相変調手段で兼用す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。   2. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the first and second phase modulation means are also used as the same phase modulation means. 前記ホログラム記録再生装置は、前記ホログラム記録媒体に記録データを記録するホログラム記録装置と、前記ホログラム記録媒体から前記記録データを再生するホログラム再生装置とは別体であ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。   2. The hologram recording / reproducing apparatus is separate from a hologram recording apparatus that records recording data on the hologram recording medium and a hologram reproducing apparatus that reproduces the recording data from the hologram recording medium. The hologram recording / reproducing apparatus as described. 前記光位相変調された第2の光ビームと前記空間光変調された第1の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一スポットに多重記録す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。   2. The hologram recording according to claim 1, wherein interference fringes of the optical phase-modulated second light beam and the spatial light-modulated first light beam are multiplexed and recorded on the same spot of the hologram recording medium. Playback device. 記録データによって空間光変調された第1の光ビームを第2の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録し、同ホログラム記録媒体に第3の光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム記録再生方法であって、
前記第2の光ビームを位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより光位相変調するステップと、
前記記録データの記録時に第2の光ビームを光位相変調した時に用いた位相アドレスコードと異なる位相アドレスコードから生成した位相変調パターンにより第3の光ビームを光位相変調するステップと、
前記位相変調された第2の光ビームを用いて前記記録データを前記干渉縞として前記ホログラム記録媒体に記録するステップと、
前記位相変調された第3の光ビームを同ホログラム記録媒体に照射して前記記録データと同一の記録データを再生するステップと、
を具備することを特徴とするホログラム記録再生方法。
By recording on the hologram recording medium interference fringes generated by causing the first light beam spatially modulated by the recording data to interfere with the second light beam, and irradiating the hologram recording medium with the third light beam. A hologram recording / reproducing method for reading out and reproducing data by receiving generated diffracted light with a light receiving element,
Optical phase modulating the second light beam with a phase modulation pattern generated from a phase address code;
Optical phase modulation of the third light beam by a phase modulation pattern generated from a phase address code different from the phase address code used when optically modulating the second light beam during recording of the recording data;
Recording the recording data on the hologram recording medium as the interference fringes using the phase-modulated second light beam;
Irradiating the hologram recording medium with the phase-modulated third light beam to reproduce the same recording data as the recording data;
A hologram recording / reproducing method comprising:
光ビームを光位相変調する際に用いるアドレスコードの作成方法であって、
行列サイズm行m列の正方行列を生成するステップと、
前記生成された行列の特定の行を除去するステップと、
前記特定の行を除去された行列の各行を抽出することで再生用のアドレスコードを作成するステップと、
前記再生用の各アドレスコードに、総和がゼロになる2種類以上の係数をかけて記録用のアドレスコードを作成するステップと、
を具備することを特徴とするアドレスコードの作成方法。
A method for creating an address code used for optical phase modulation of a light beam,
Generating a square matrix of matrix size m rows m columns;
Removing specific rows of the generated matrix;
Creating an address code for reproduction by extracting each row of the matrix from which the particular row has been removed;
A step of creating an address code for recording by multiplying each address code for reproduction by two or more types of coefficients with a total sum of zero;
A method for generating an address code, comprising:
前記行列は、この行列をχとすると、χ・χ*で与えられる行列の非対角成分がゼロであることを特徴とする請求項7記載のアドレスコードの作成方法。   8. The address code generating method according to claim 7, wherein the matrix has a non-diagonal component of zero given by χ · χ *, where χ is the matrix. 前記行列はユニタリ行列であることを特徴とする請求項7記載のアドレスコードの作成方法。   8. The address code generation method according to claim 7, wherein the matrix is a unitary matrix. 前記係数は2種類であることを特徴とする請求項7記載のアドレスコードの作成方法。   8. The method of creating an address code according to claim 7, wherein there are two types of coefficients. 前記2種類の係数はこれら係数の値の比が−1であることを特徴とする請求項10記載のアドレスコードの作成方法。   11. The address code generating method according to claim 10, wherein the ratio of the values of the two types of coefficients is -1. 前記2種類の係数は1と−1であることを特徴とする請求項10記載のアドレスコードの作成方法。   11. The address code generation method according to claim 10, wherein the two types of coefficients are 1 and -1. 前記記録用のアドレスコードを用いて光位相変調した参照光と別途記録データに応じて光空間変調された信号光を干渉させてホログラム記録媒体に干渉縞を記録し、前記再生用のアドレスコードを用いて光位相変調した照明光を前記ホログラム記録媒体に照射して前記記録データを再生することを特徴とする請求項7記載のアドレスコードの作成方法。   The interference light is recorded on the hologram recording medium by interfering with the reference light optically phase-modulated using the address code for recording and the signal light optically spatially modulated according to the recording data, and the address code for reproduction is recorded. 8. The address code generating method according to claim 7, wherein the recorded data is reproduced by irradiating the hologram recording medium with illumination light that has been optically phase-modulated. 前記生成されたm行m列の正方行列の特定の行を除去した行列の各行を抽出することで記録用のアドレスコードを作成し、この記録用の各アドレスコードに、総和がゼロになる2種類以上の係数をかけて再生用のアドレスコードを作成することを特徴とする請求項7記載のアドレスコードの作成方法。   A record address code is created by extracting each row of the matrix from which a specific row of the generated m-row m-column square matrix is removed, and the sum is zero for each address code for recording 2 8. A method for creating an address code according to claim 7, wherein a reproduction address code is created by multiplying more than types of coefficients. 光ビームを光位相変調する際に用いるアドレスコードを作成するプログラムであって、
m×mの正方行列を生成する機能と、
前記生成された行列の特定の行を除去する機能と、
前記特定の行を除去された行列から第1のアドレスコードを作成する機能と、
前記第1のアドレスコードの各要素に、総和がゼロになる2種類以上の係数をかけて第2のアドレスコードを作成する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするアドレスコード作成プログラム。
A program for creating an address code used for optical phase modulation of a light beam,
a function to generate an m × m square matrix;
A function to remove a specific row of the generated matrix;
Creating a first address code from the matrix with the particular row removed;
A function of creating a second address code by multiplying each element of the first address code by two or more types of coefficients with a total sum of zero;
An address code creating program characterized by causing a computer to realize the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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