JP2006195212A - Hologram recording/reproducing device and hologram recording/reproducing method - Google Patents

Hologram recording/reproducing device and hologram recording/reproducing method Download PDF

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繁雄 小林
Kazuyuki Hirooka
和幸 広岡
Koji Takasaki
浩司 高崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram recording/reproducing device obtaining a hologram reproduced signal high in reliability without requiring a complicated signal processing hardware. <P>SOLUTION: The hologram recording/reproducing device has a hologram media moving mechanism controlling positions on a linear scale, and, at the time of hologram reproducing, the reproduced image data of a hologram recording position and the respective positions shifted to the front and rear thereof by optical distance are fetched, and the data in which S/N is the best are extracted from the plurality of reproduced image data, thereby obtaining the reproduced signal. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ホログラムを用いて記録を行うホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法に関する。   The present invention relates to a hologram recording / reproducing apparatus and a hologram recording / reproducing method for performing recording using a hologram.

昨今、高解像力、高回折効率、安価であることなどの理由から、多重ホログラフィの記録材料として、フォトポリマーホログラム記録材料が主流となってきている。   In recent years, photopolymer hologram recording materials have become mainstream as multiholographic recording materials for reasons such as high resolution, high diffraction efficiency, and low cost.

ホログラム多重記録の方法の一つとして、メディア上で形成されるホログラムパターンの大きさよりも、少ない距離をシフト(横ずらし)して記録することで、高密度記録を可能とするシフト多重記録という方法がある。   As one of the methods for holographic multiplex recording, a method called shift multiplex recording that enables high-density recording by shifting (shifting laterally) a smaller distance than the size of the hologram pattern formed on the medium. There is.

多重記録においては、フォトポリマーホログラム記録材料のダイナミックレンジを有効活用するために、スケジューリング記録という手法が採られる。たとえば、1回目はパワーを小さくして記録し、徐々に記録パワーを上げて記録する方法である。
特開2001−343215号公報 特開2002−56552号公報 特開2002−63733号公報
In multiplex recording, a method called scheduling recording is employed in order to effectively utilize the dynamic range of the photopolymer hologram recording material. For example, the first time is a method of recording with the power reduced and recording with gradually increasing the recording power.
JP 2001-343215 A JP 2002-56552 A JP 2002-63333 A

しかしながら、シフト多重記録においてホログラム記録間隔を狭めると、ホログラム再生時には、隣り合う位置にホログラムからのクロストーク信号の影響が大きくなり、記録密度向上の障害となる。このクロストークは、ホログラム記録時、重合によりホログラムメディアの体積収縮が発生し、再生信号の出射方向に狂いが生じることが発生原因の一つと考えられる。   However, if the hologram recording interval is narrowed in shift multiplex recording, at the time of hologram reproduction, the influence of the crosstalk signal from the hologram increases at adjacent positions, which hinders improvement in recording density. This crosstalk is considered to be one of the causes of the occurrence of the volume shrinkage of the hologram medium due to the polymerization during hologram recording, resulting in a deviation in the reproduction signal output direction.

また、再生ノイズを光学系で低減させるには、光学系の微小な調整が必要となり、困難を極めるという課題がある。   Further, in order to reduce the reproduction noise with the optical system, it is necessary to make a fine adjustment of the optical system, and there is a problem that it is extremely difficult.

この課題を解決する公知の技術には、再生時にホログラム位置制御でノイズ低減する方法(たとえば特許文献1参照)、再生像の信号でホログラムメディアの位置をサーボする方法(たとえば特許文献2,3を参照)がある。   Known techniques for solving this problem include a method of reducing noise by hologram position control during reproduction (for example, see Patent Document 1), and a method of servoing the position of a hologram medium with a signal of a reproduced image (for example, Patent Documents 2 and 3). See).

ホログラム再生時に、ホログラムメディアの位置のサーボ制御を行うように構成する場合、メカニカルな動作が伴うので高速化が難しく、ホログラムメディアを固定する機構の小型化、単純化が困難であると考えられる。   In the case where the servo control of the position of the hologram medium is performed at the time of hologram reproduction, it is difficult to increase the speed because of the mechanical operation, and it is considered difficult to reduce the size and simplify the mechanism for fixing the hologram medium.

本発明は、以上のような事情に鑑み、複雑な信号処理ハードウェアを要することなく、信頼性の高いホログラム再生信号を得ることのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to provide a hologram recording / reproducing apparatus and a hologram recording / reproducing method capable of obtaining a highly reliable hologram reproduction signal without requiring complicated signal processing hardware. .

上記の課題を解決するために、本発明にかかるホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体を記録面に沿って移動させる媒体移動手段と、ホログラム再生時に、媒体移動手段によるホログラム記録媒体の移動を挟んで、ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出す再生像読み出し手段と、再生像読み出し手段により読み出された各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得る信号処理手段とを具備することを特徴とする。この構成を有することにより、複雑な信号処理ハードウェアを必要とすることなく、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。   In order to solve the above problems, a hologram recording / reproducing apparatus according to the present invention includes a medium moving unit that moves a hologram recording medium along a recording surface and a movement of the hologram recording medium by the medium moving unit during hologram reproduction. The reproduction image reading means for reading out the hologram recording position of the hologram recording medium and the reproduction image data at each position shifted forward and backward from the hologram recording position by the fixed distance, and each reproduction image read by the reproduction image reading means Signal processing means for selecting reproduced image data having the highest signal quality from the data to obtain a reproduced signal. By having this configuration, a highly reliable hologram reproduction signal can be obtained without requiring complicated signal processing hardware.

また、本発明にかかるホログラム記録再生装置において、ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段をさらに具備し、媒体移動手段は、ホログラム記録時に移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させるようにしてもよい。これにより高価なサーボモータを使用しなくても、ホログラム記録時にホログラム記録媒体を目的の記録位置に高い精度で移動させることができる。   The hologram recording / reproducing apparatus according to the present invention further includes movement measurement means for detecting a movement of the hologram recording medium at a certain distance to generate a pulse, and the medium movement means includes a movement measurement means at the time of hologram recording. The hologram recording medium may be moved to a target recording position while correcting the movement amount using the output. Accordingly, the hologram recording medium can be moved to a target recording position with high accuracy during hologram recording without using an expensive servomotor.

本発明にかかるホログラム記録再生装置において、ホログラム記録時にホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させるまでの移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶する記憶手段をさらに有し、媒体移動手段は、ホログラム再生時に記憶手段に記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、ホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に移動させるように構成してもよい。   The hologram recording / reproducing apparatus according to the present invention further includes storage means for storing the number of output pulses of the movement measurement means until the hologram recording medium is moved to the target recording position during hologram recording as information on the recorded recording position. Then, the medium moving means shifts the hologram recording medium from the hologram recording position and a certain distance forward and backward from the hologram recording position based on the information of the recorded recording position stored in the storage means at the time of reproducing the hologram. You may comprise so that it may move to a position.

このような構成を有することにより、ホログラム再生時にホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に高い精度で移動させることができる。   With such a configuration, the hologram recording medium can be moved with high accuracy to the hologram recording position and each position shifted forward and backward from the hologram recording position during hologram reproduction.

さらに、本発明にかかるホログラム記録再生装置は、記録開始前にホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させる基準位置復帰手段を具備する構成とすることが、ホログラム記録媒体を高い精度で移動させるために有益である。特に、移動実測手段としてはリニアスケールを用いることができ、このリニアスケールを用いた場合、リニアスケールの中央に位置するZ相の信号を用いてホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させるように構成する。   Furthermore, the hologram recording / reproducing apparatus according to the present invention includes a reference position returning unit that returns the hologram recording medium to the reference position before starting recording, in order to move the hologram recording medium with high accuracy. It is beneficial. In particular, a linear scale can be used as the movement measurement means, and when this linear scale is used, the hologram recording medium is returned to the reference position using a Z-phase signal located at the center of the linear scale. To do.

また、本発明にかかるホログラム記録再生装置において、信号処理手段は、より具体的には、各位置の再生像データごとにS/Nを算出し、最もS/Nの良い再生像データを選択する構成とすることができる。これにより、信号品位の高い再生像データをより正確に選択することができ、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。   In the hologram recording / reproducing apparatus according to the present invention, more specifically, the signal processing means calculates S / N for each reproduced image data at each position, and selects reproduced image data having the best S / N. It can be configured. As a result, it is possible to more accurately select reproduced image data with high signal quality and obtain a highly reliable hologram reproduction signal.

本発明の別の観点に基づくホログラム記録再生方法は、ホログラム再生時に、ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に任意距離をシフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出し、読み出した各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得ることを特徴とする。この発明により、複雑な信号処理ハードウェアを必要とすることなく、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。   A hologram recording / reproducing method based on another aspect of the present invention reads a hologram recording position of a hologram recording medium and reproduction image data at each position shifted an arbitrary distance forward and backward from the hologram recording position during hologram reproduction, A reproduction signal is obtained by selecting reproduction image data having the highest signal quality from the read reproduction image data. According to the present invention, a highly reliable hologram reproduction signal can be obtained without requiring complicated signal processing hardware.

また、本発明にかかるホログラム記録再生方法は、ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段を設けておき、ホログラム記録時に、移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させるようにしてもよい。これにより高価なサーボモータを使用しなくても、ホログラム記録時にホログラム記録媒体を目的の記録位置に高い精度で移動させることができる。   Further, the hologram recording / reproducing method according to the present invention is provided with movement measurement means for detecting a movement of the hologram recording medium at a certain distance and generating a pulse, and using the output of the movement measurement means at the time of hologram recording. The hologram recording medium may be moved to a target recording position while correcting the movement amount. Accordingly, the hologram recording medium can be moved to a target recording position with high accuracy during hologram recording without using an expensive servomotor.

さらに、本発明にかかるホログラム記録再生方法は、ホログラム記録時に、ホログラム記録媒体を記録位置に移動させるまでの移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶しておき、ホログラム再生時に、記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、ホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に任意距離をシフトした各位置に移動させるようにしてもよい。   Furthermore, in the hologram recording / reproducing method according to the present invention, the number of output pulses of the movement measuring means until the hologram recording medium is moved to the recording position at the time of hologram recording is stored as information on the recorded recording position. At the time of reproduction, the hologram recording medium may be moved to the hologram recording position and each position shifted an arbitrary distance forward and backward from the hologram recording position based on the recorded information of the recorded recording position. .

このような構成を有することにより、ホログラム再生時にホログラム記録媒体をホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に任意距離シフトした各位置に高い精度で移動させることができる。   With this configuration, the hologram recording medium can be moved with high accuracy to the hologram recording position and each position shifted forward and backward from the hologram recording position during hologram reproduction.

さらに、本発明にかかるホログラム記録再生方法においては、記録開始前に前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させる手順を有することが、ホログラム記録媒体を高い精度で移動させるために有益である。移動実測手段としてはリニアスケールを用いることができ、このリニアスケールを用いた場合、リニアスケールの中央に位置するZ相の信号を用いてホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させるようにすればよい。   Furthermore, in the hologram recording / reproducing method according to the present invention, it is beneficial to have a procedure for returning the hologram recording medium to a reference position before starting recording in order to move the hologram recording medium with high accuracy. A linear scale can be used as the movement measurement means, and when this linear scale is used, the hologram recording medium may be returned to the reference position using the Z-phase signal located at the center of the linear scale. .

また、本発明にかかるホログラム記録再生方法において、各位置の再生像データごとにS/Nを算出し、最もS/Nの良い再生像データを選択するようにしてもよい。これにより、信号品位の高い再生像データをより正確に選択することができ、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることができる。   In the hologram recording / reproducing method according to the present invention, the S / N may be calculated for each reproduced image data at each position, and the reproduced image data having the best S / N may be selected. As a result, it is possible to more accurately select reproduced image data with high signal quality and obtain a highly reliable hologram reproduction signal.

以上のように、本発明によれば、複雑な信号処理ハードウェアを要することなく、信頼性の高いホログラム再生信号を得ることのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a hologram recording / reproducing apparatus and a hologram recording / reproducing method capable of obtaining a highly reliable hologram reproduction signal without requiring complicated signal processing hardware.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態にかかるホログラム記録再生装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.

この実施形態にかかるホログラム記録再生装置は、CPU(Central Processing Unit)、アナログ画像用フレームグラバー2、パルスカウンタ3、パルスモータ/サーボモータ用コントロールボード(モータ制御回路)4、デジタル画像用フレームグラバー5、LD(レーザダイオード)電源装置6、外部共振器型LD7(以下、LD7と記述)、アイソレータ8、メカニカルシャッタ9、半波長板10、ビームスプリッタ11、ウェッジプリズム12、アナログCCDカメラ13、ミラー14a,14b,14c,14d、ビームスプリッタ15、拡散板16、複合レンズ17、信号光用メカニカルシャッタ18、ビームエキスパンダー19、ミラー20、バンドパスフィルタ21、GLV(Grating Light Valve)22、記録レンズ23、スリット25、再生レンズ26、円筒レンズ27、CCDリニアセンサ28、ホログラムメディアステージ29、X軸用パルスモータ30、Y軸用パルスモータ31、X軸用リニアスケール32、Y軸用リニアスケール33、およびバス34を備えている。   A hologram recording / reproducing apparatus according to this embodiment includes a CPU (Central Processing Unit), an analog image frame grabber 2, a pulse counter 3, a pulse motor / servo motor control board (motor control circuit) 4, and a digital image frame grabber 5. , LD (laser diode) power supply device 6, external resonator type LD7 (hereinafter referred to as LD7), isolator 8, mechanical shutter 9, half-wave plate 10, beam splitter 11, wedge prism 12, analog CCD camera 13, mirror 14a , 14b, 14c, 14d, beam splitter 15, diffuser plate 16, compound lens 17, signal light mechanical shutter 18, beam expander 19, mirror 20, band pass filter 21, GLV (Grating Light Valve) 22, recording lens 23, Slit 25 A reproduction lens 26, a cylindrical lens 27, a CCD linear sensor 28, a hologram media stage 29, an X-axis pulse motor 30, a Y-axis pulse motor 31, an X-axis linear scale 32, a Y-axis linear scale 33, and a bus 34 I have.

CPU1は、たとえばPC(Personal Computer)などであり、本実施形態のホログラム記録再生装置を包括的に制御する。   The CPU 1 is, for example, a PC (Personal Computer) or the like, and comprehensively controls the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment.

アナログ画像用フレームグラバー2は、アナログ方式CCD(Charge-Coupled Devices)カメラ13の画像をキャプチャする。   The analog image frame grabber 2 captures an image of an analog CCD (Charge-Coupled Devices) camera 13.

パルスカウンタ3は、後述のホログラムメディアステージ29に取り付けられたX軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33からのエンコーダパルスを読み取ってCPU1へ通知する。   The pulse counter 3 reads encoder pulses from an X-axis linear scale 32 and a Y-axis linear scale 33 attached to a hologram media stage 29 described later and notifies the CPU 1 of the encoder pulses.

モータ制御回路4は、後述のホログラムメディアステージ29を2軸方向に移動するX軸用パルスモータ30およびY軸用パルスモータ31を制御するコントローラであり、出力パルスの数で移動量を、その発振周波数で移動速度を制御することが可能なコントローラである。   The motor control circuit 4 is a controller that controls an X-axis pulse motor 30 and a Y-axis pulse motor 31 that move a hologram media stage 29, which will be described later, in two axes. The amount of movement is determined by the number of output pulses. It is a controller that can control the moving speed by frequency.

デジタル画像用フレームグラバー5は、CCDリニアセンサ28より出力されたホログラム再生信号を8ビットの分解能でデジタルデータに変換し、CPU1内のメモリにそのデータを高速で転送する。   The digital image frame grabber 5 converts the hologram reproduction signal output from the CCD linear sensor 28 into digital data with a resolution of 8 bits, and transfers the data to the memory in the CPU 1 at high speed.

LD電源装置6およびLD7は、レーザ光源を構成する要素である。この実施形態では、LD7として波長が410nmのブルーLDが使用されている。   The LD power supply device 6 and the LD 7 are elements constituting a laser light source. In this embodiment, a blue LD having a wavelength of 410 nm is used as the LD 7.

アイソレータ8は、光の進行を片方向のみ通し、逆方向には通さない光学部品であり、この実施形態ではLD7への戻り光を遮断する役割を有する。   The isolator 8 is an optical component that allows light to travel only in one direction and not in the reverse direction. In this embodiment, the isolator 8 has a role of blocking light returned to the LD 7.

メカニカルシャッタ9は、ホログラム記録時の露光時間を制御する役割を兼ねたシャッタである。このメカニカルシャッタ9の開放時間によりホログラムメディア24にホログラムパターンを形成する際の露光時間が決定される。   The mechanical shutter 9 is a shutter that also serves to control the exposure time during hologram recording. The exposure time for forming the hologram pattern on the hologram medium 24 is determined by the opening time of the mechanical shutter 9.

半波長板10は、レーザパワーの調整を行う光学部品である。   The half-wave plate 10 is an optical component that adjusts the laser power.

ビームスプリッタ11は、レーザ光をホログラム記録光路とLD安定状態モニタ光路とに分割する光学部品である。   The beam splitter 11 is an optical component that divides laser light into a hologram recording optical path and an LD stable state monitoring optical path.

ウェッジプリズム12は、ビームスプリッタ11でLD安定状態モニタ光路に分割された光からレーザモニタ用の干渉縞を形成する光学部品である。   The wedge prism 12 is an optical component that forms interference fringes for laser monitoring from the light split by the beam splitter 11 into the LD stable state monitoring optical path.

アナログCCDカメラ13は、ウェッジプリズム12により形成された干渉縞画像を取り込み、CPU1に転送する。CPU1はアナログCCDカメラ13により取り込んだ干渉縞画像をモニタ上に表示させることで、たとえば目視によりLD7の発振状態を確認することが可能である。   The analog CCD camera 13 captures the interference fringe image formed by the wedge prism 12 and transfers it to the CPU 1. The CPU 1 can confirm the oscillation state of the LD 7 by visual observation, for example, by displaying the interference fringe image captured by the analog CCD camera 13 on the monitor.

ミラー14aは、ホログラム記録光路の光を反射してビームスプリッタ15へ入射する光学部品である。   The mirror 14 a is an optical component that reflects the light on the hologram recording optical path and enters the beam splitter 15.

ビームスプリッタ15は、入射光を信号光と参照光に分離する光学部品である。   The beam splitter 15 is an optical component that separates incident light into signal light and reference light.

ミラー14bは、ビームスプリッタ15より入射した参照光を反射して拡散板16へ入射するミラーである。   The mirror 14 b is a mirror that reflects the reference light incident from the beam splitter 15 and enters the diffusion plate 16.

拡散板16は、ビームスプリッタ15により分離された参照光を拡散して複合レンズ17に入射する光学部品である。   The diffusion plate 16 is an optical component that diffuses the reference light separated by the beam splitter 15 and enters the compound lens 17.

複合レンズ17は、拡散板16の拡散光を集光して参照光レーザビームとして出射する光学部品である。   The compound lens 17 is an optical component that collects the diffused light from the diffuser plate 16 and emits it as a reference light laser beam.

信号光用メカニカルシャッタ18は、ホログラム記録時のみ開放されるシャッタであり、ビームスプリッタ15により分離された信号光を開放時にビームエキスパンダー19に入射する。この信号光用メカニカルシャッタ18はホログラム再生時には閉鎖される。   The signal light mechanical shutter 18 is opened only during hologram recording, and the signal light separated by the beam splitter 15 enters the beam expander 19 when opened. The signal light mechanical shutter 18 is closed during hologram reproduction.

ミラー14cおよびミラー14dは、ビームエキスパンダー19より入射する信号光を反射してバンドパスフィルタ21へ入射する光学部品である。   The mirror 14 c and the mirror 14 d are optical components that reflect the signal light incident from the beam expander 19 and enter the bandpass filter 21.

バンドパスフィルタ21は、ミラー14dから入射した信号光を上方向へ反射させてGLV22に入射し、GLV22から反射した信号光を透過して記録レンズ23へ入射する光学部品である。   The band-pass filter 21 is an optical component that reflects the signal light incident from the mirror 14 d upward, enters the GLV 22, transmits the signal light reflected from the GLV 22, and enters the recording lens 23.

GLV22は、反射型の1次元空間変調器である。このGLV22には1088個のピクセルが一列に整列配置されている。1ピクセルのサイズは25.5μmである。GLV22はホログラム記録時に各ピクセルのON/OFFを設定することにより信号光をパターン変調する。   The GLV 22 is a reflective one-dimensional spatial modulator. In this GLV 22, 1088 pixels are arranged in a line. The size of one pixel is 25.5 μm. The GLV 22 pattern-modulates signal light by setting ON / OFF of each pixel during hologram recording.

ミラー20は、複合レンズ17から入射した参照光レーザビームをシステムの下方向へ反射して記録レンズ23へ入射するミラーである。   The mirror 20 is a mirror that reflects the reference light laser beam incident from the compound lens 17 downward and enters the recording lens 23.

記録レンズ23は、ミラー20からの参照光とバンドパスフィルタ21からの信号光をスリット25を通じてホログラムメディア24の略同一箇所に照射してホログラムパターンを形成するための光学部品である。   The recording lens 23 is an optical component for forming a hologram pattern by irradiating the reference light from the mirror 20 and the signal light from the band pass filter 21 to substantially the same location of the hologram medium 24 through the slit 25.

再生レンズ26は、ホログラム再生時にホログラムメディア24を透過した光(再生光)を集光する光学部品である。   The reproduction lens 26 is an optical component that collects light (reproduction light) transmitted through the hologram medium 24 during hologram reproduction.

円筒レンズ27は、再生レンズ26により集光された再生光をCCDリニアセンサ28の各素子上に結像する光学部品である。   The cylindrical lens 27 is an optical component that focuses the reproduction light collected by the reproduction lens 26 on each element of the CCD linear sensor 28.

CCDリニアセンサ28は、再生光を受光して電気信号に変換してデジタル画像用フレームグラバー5へ出力するセンサである。   The CCD linear sensor 28 is a sensor that receives reproduction light, converts it into an electrical signal, and outputs it to the digital image frame grabber 5.

ホログラムメディアステージ29は、ホログラムメディア24を搭載し、2軸方向に移動するステージである。ホログラムメディアステージ29は、X軸用パルスモータ30およびY軸用パルスモータ31によって2軸方向に高分解能で駆動される。X軸用パルスモータ30およびY軸用パルスモータ31の駆動はモータ制御回路4によって制御され、ホログラムメディア24の2軸方向での位置決めが行われる。ホログラムメディアステージ29には、ステージ位置を厳密に管理できるようにX軸用リニアスケール32とY軸用リニアスケール33が取り付けられている。   The hologram media stage 29 is a stage on which the hologram medium 24 is mounted and moves in the biaxial direction. The hologram media stage 29 is driven by the X-axis pulse motor 30 and the Y-axis pulse motor 31 with high resolution in the biaxial direction. The driving of the X-axis pulse motor 30 and the Y-axis pulse motor 31 is controlled by the motor control circuit 4 to position the hologram medium 24 in the two-axis directions. The hologram media stage 29 is provided with an X-axis linear scale 32 and a Y-axis linear scale 33 so that the stage position can be strictly managed.

X軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33は、ホログラムメディアステージ29の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段である。このようにホログラムメディアステージ29の位置を厳密に管理する機構を設けたのは、X軸用パルスモータ30およびY軸用パルスモータ31がオープンループ制御であることに加え、本実施形態のホログラム記録再生装置では、ホログラム再生時にホログラムメディア24を記録位置とその前後に微小な距離シフトした各位置から再生像データを読み取るのに対し、ホログラムメディアステージ29を支持するガイドレールは熱変形などによる歪みによって摺動能力が変動し、正確な位置決め制御が実現不可能と予測されるからである。   The X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 are movement measurement means for detecting a movement of the hologram media stage 29 at a certain distance and generating pulses. The mechanism for strictly managing the position of the hologram media stage 29 is provided in addition to the X-axis pulse motor 30 and the Y-axis pulse motor 31 being open-loop control, and the hologram recording of the present embodiment. In the reproducing apparatus, the hologram media 24 is read from the recording position and each position shifted by a minute distance before and after the recording position during hologram reproduction, whereas the guide rail that supports the hologram media stage 29 is caused by distortion due to thermal deformation or the like. This is because the sliding ability fluctuates and accurate positioning control is predicted to be impossible.

CPU1、アナログ画像用フレームグラバー2、パルスカウンタ3、モータ制御回路4、デジタル画像用フレームグラバー5は相互に通信が可能なようにバス34を通じて接続されている。   The CPU 1, the analog image frame grabber 2, the pulse counter 3, the motor control circuit 4, and the digital image frame grabber 5 are connected through a bus 34 so that they can communicate with each other.

次に、このホログラム記録再生装置の動作を説明する。   Next, the operation of this hologram recording / reproducing apparatus will be described.

まず、ホログラム記録時の動作を説明する。   First, the operation during hologram recording will be described.

図2は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム記録の動作を示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing the operation of hologram recording in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment.

まず、ステップS1では、記録前にホログラムメディア24上の記録位置に、LEDのようなインコヒーレントな光をホログラムメディア24に照射し、感度や回折効率を向上させる処理を行う必要がある。これを前露光(Pre-exposure)と呼ぶ。   First, in step S1, it is necessary to irradiate the hologram medium 24 with incoherent light such as an LED at a recording position on the hologram medium 24 before recording to perform a process for improving sensitivity and diffraction efficiency. This is called pre-exposure.

次に、ステップS2では、LD7のレーザパワーを設定する。本システムでは、LD7の電源出力を変更しないで、半波長板10の回転角度を変更することで、レーザパワーの調節を行う。   Next, in step S2, the laser power of the LD 7 is set. In this system, the laser power is adjusted by changing the rotation angle of the half-wave plate 10 without changing the power output of the LD 7.

ホログラムメディアステージ29のX軸用パルスモータ30およびY軸用パルスモータ31の各モータ軸が、電源未投入の状態で動かされた場合や、制御用のソフトフェアが停止している状態で動かされた場合、CPU1はホログラムメディアステージ29の正しい位置情報を得ることができない。そこで、ステップS3で、記録シーケンスを実行する前に、各モータ軸の位置情報を入手できるように原点検出処理(原点復帰)を行う。すなわち、この処理は、本実施形態のホログラム記録再生装置上に設定された基準位置を原点とする機械座標系での管理を実現するためのものであり、本実施形態のホログラム記録再生装置では、各々のリニアスケール32,33の中央に位置するZ相の信号を用いて原点検出処理(原点復帰)を行うこととしている。   The motor shafts of the X-axis pulse motor 30 and the Y-axis pulse motor 31 of the hologram media stage 29 are moved when the power is not turned on or when the control software is stopped. In this case, the CPU 1 cannot obtain the correct position information of the hologram media stage 29. Therefore, in step S3, before executing the recording sequence, origin detection processing (origin return) is performed so that the position information of each motor shaft can be obtained. That is, this process is for realizing management in the machine coordinate system with the reference position set on the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment as the origin, and in the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment, Origin detection processing (origin return) is performed using a Z-phase signal located at the center of each of the linear scales 32 and 33.

ステップS4では、ホログラムメディア24のダイナミックレンジを有効に使うため、記録スケジュール用のパラメータを作成する。記録スケジュール用のパラメータとしては、たとえば、記録ピッチ、メカニカルシャッタ9の開放時間(露光時間)、半波長板10の回転角度(記録パワー)などがある。   In step S4, a recording schedule parameter is created to effectively use the dynamic range of the hologram medium 24. The recording schedule parameters include, for example, the recording pitch, the opening time (exposure time) of the mechanical shutter 9, and the rotation angle (recording power) of the half-wave plate 10.

続いて、ステップS5では、LD7が安定状態で発振しているかを、アナログCCDカメラ13によりウェッジプリズム12から取り込んだ干渉縞画像をCPU1のモニタ上に表示させるなどして、たとえば目視などにより確認する。   Subsequently, in step S5, whether or not the LD 7 is oscillating in a stable state is confirmed by, for example, visually checking the interference fringe image captured from the wedge prism 12 by the analog CCD camera 13 on the monitor of the CPU 1. .

ステップS6では、CPU1が次回のホログラム記録のため、GLV22にデータを転送するよう、CPU1のフラッシュメモリからデータパターンを図示せぬGLVコントローラに送出する。   In step S6, the CPU 1 sends a data pattern from the flash memory of the CPU 1 to a GLV controller (not shown) so as to transfer the data to the GLV 22 for the next hologram recording.

次に、ステップS7では、ホログラムメディアステージ29をホログラム記録位置へ移動させる。このときCPU1からモータ制御回路4に対し、移動量に応じた位置決めパルスを入力する。   Next, in step S7, the hologram media stage 29 is moved to the hologram recording position. At this time, the CPU 1 inputs a positioning pulse corresponding to the amount of movement to the motor control circuit 4.

続いて、ステップS8では、ホログラムメディアステージ29の停止後、正確に目的の記録位置に到達したかどうかを確認するために、CPU1はX軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスをパルスカウンタ3で読み込む。   Subsequently, in step S8, the CPU 1 checks the encoder pulse of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 in order to confirm whether or not the target recording position has been reached accurately after the hologram media stage 29 is stopped. Is read by the pulse counter 3.

ここで、ホログラムメディアステージ29の停止位置と目的の記録位置との間に差がある場合、ステップS9で、CPU1は、X軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。   If there is a difference between the stop position of the hologram media stage 29 and the target recording position, the CPU 1 checks the encoder pulses of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 in step S9. However, a pulse corresponding to the above difference amount is calculated, and a movement amount correction process is performed.

移動量の補正完了後、ステップS10で、ホログラムメディアステージ29の移動による機械振動によるホログラム記録への悪影響を考慮して設定された静定時間だけ待機する。   After completing the correction of the movement amount, in step S10, the apparatus waits for a settling time set in consideration of the adverse effect on the hologram recording caused by the mechanical vibration caused by the movement of the hologram media stage 29.

静定時間経過後、ステップS11で、CPU1は、ホログラムメディアステージ29の停止位置でX軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスをパルスカウンタ3で読み取り、これを記録位置としてCPU1内のメモリに格納する。   After the settling time has elapsed, in step S11, the CPU 1 reads the encoder pulses of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 at the stop position of the hologram media stage 29 with the pulse counter 3, and uses this as the recording position. Store in memory.

次に、ステップS12では、メカニカルシャッタ9を開放してホログラム記録のための露光を開始する。   Next, in step S12, the mechanical shutter 9 is opened and exposure for hologram recording is started.

ステップS13では、露光時間をタイマーで監視し、所定の露光時間が経過したところで、ステップS14でメカニカルシャッタ9を閉鎖する。   In step S13, the exposure time is monitored by a timer. When a predetermined exposure time has elapsed, the mechanical shutter 9 is closed in step S14.

この後、ステップS15で、CPU1は、ホログラム記録が全て終了したかどうかを確認し、終了していなければ、ステップS5へ戻る。終了したならば、ステップS16を実行する。   Thereafter, in step S15, the CPU 1 confirms whether or not all hologram recording has been completed. If not, the process returns to step S5. If completed, step S16 is executed.

フォトポリマーを使ったホログラム記録においては、記録不足による未反応モノマーがあると、再生時の参照光照射によって追加記録状態となり、記録済みホログラム再生ノイズの原因となる。このため、ステップS16で、前露光と同じく、インコヒーレントな光をホログラムメディア24に照射することで未反応モノマーをポリマーに変化させる。これを、後露光(Post Exposure)と呼ぶ。   In hologram recording using a photopolymer, if there is an unreacted monomer due to insufficient recording, an additional recording state is caused by irradiation of reference light during reproduction, which causes recorded hologram reproduction noise. For this reason, in step S16, the unreacted monomer is changed to a polymer by irradiating the hologram medium 24 with incoherent light as in the pre-exposure. This is called post-exposure.

次に、ホログラム再生時の動作を説明する。   Next, the operation at the time of hologram reproduction will be described.

図3は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生の動作を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing the hologram reproducing operation in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment.

このホログラム記録再生装置では、ホログラム記録位置と、この記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像を読み取る。したがって、1つのホログラムに対し、計3回、再生像を読み取ることになる。また、記録シーケンスではLD7が安定発振の確認を必要としたが、実験結果より、LD7が安定発振していなくてもホログラム再生が可能である。   In this hologram recording / reproducing apparatus, a hologram recording position and a reproduced image at each position shifted a predetermined distance forward and backward from the recording position are read. Therefore, the reproduced image is read a total of three times for one hologram. In the recording sequence, the LD 7 needs to confirm the stable oscillation. However, from the experimental result, the hologram can be reproduced even if the LD 7 does not oscillate stably.

まず、ステップS21で、LD7の出力パワーを設定する。記録シーケンス同様、LD7の電源出力を変更しないで、半波長板10の回転角度を変更することで、レーザパワーの調節を行う。再生時のレーザパワーは記録時よりも高く設定される。   First, in step S21, the output power of the LD 7 is set. As with the recording sequence, the laser power is adjusted by changing the rotation angle of the half-wave plate 10 without changing the power output of the LD 7. The laser power during reproduction is set higher than that during recording.

次に、ステップS22で、記録シーケンスと同様、原点検出処理(原点復帰)を行う。 ステップS23では、再生時は記録光が不要なので、信号光を遮光するための信号光用メカニカルシャッタ18を閉鎖する。   Next, in step S22, as in the recording sequence, origin detection processing (origin return) is performed. In step S23, since no recording light is required during reproduction, the signal light mechanical shutter 18 for shielding the signal light is closed.

次に、ステップS24では、メカニカルシャッタ9を開放する。   Next, in step S24, the mechanical shutter 9 is opened.

ステップS25では、CPU1が内部メモリからホログラム記録位置を読み出し、その位置から前方および後方の各々についてバイアス分(任意の距離分)シフトした記録位置を計算する。   In step S25, the CPU 1 reads the hologram recording position from the internal memory, and calculates a recording position shifted from the position by a bias (an arbitrary distance) for each of the front and rear.

ステップS26では、ホログラムメディアステージ29を、記録位置から、ステップS25で算出された、前方のシフト記録位置へ移動させる。このときもCPU1からモータ制御回路4に対して、その移動量に応じた位置決めパルスを入力する。   In step S26, the hologram media stage 29 is moved from the recording position to the forward shift recording position calculated in step S25. Also at this time, a positioning pulse corresponding to the amount of movement is input from the CPU 1 to the motor control circuit 4.

ステップS27では、ホログラムメディアステージ29が停止した後、正確に前方のシフト記録位置に到達したかどうか確認するために、CPU1はX軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスをパルスカウンタ3で読み込む。   In step S27, after the hologram media stage 29 is stopped, the CPU 1 pulses encoder pulses of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 in order to confirm whether or not the front shift recording position has been reached accurately. Read with the counter 3.

ここで、ホログラムメディアステージ29の停止位置と前方のシフト記録位置との間に差がある場合、ステップS28で、CPU1は、X軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。   If there is a difference between the stop position of the hologram media stage 29 and the forward shift recording position, the CPU 1 checks the encoder pulses of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 in step S28. While calculating the pulse according to the difference amount, the movement amount is corrected.

移動量の補正完了後、ステップS29で、ホログラムメディアステージ29の移動による機械振動によるホログラム記録への悪影響を考慮して設定された静定時間だけ待機する。   After completing the correction of the movement amount, in step S29, the apparatus waits for a settling time set in consideration of the adverse effect on the hologram recording due to the mechanical vibration caused by the movement of the hologram media stage 29.

静定時間経過後、ステップS30で、CPU1は、CCDリニアセンサ28によって再生像データを取得し、CPU1内のメモリへデータを転送する。   After the settling time has elapsed, in step S30, the CPU 1 acquires reproduced image data by the CCD linear sensor 28, and transfers the data to the memory in the CPU 1.

次に、ステップS31では、CPU1内のメモリに記憶されているホログラム記録位置を読み込み、ホログラムメディアステージ29をそのホログラム記録位置へ移動させる。 ホログラムメディアステージ29の停止後、再び、ステップS32で、ホログラムメディアステージ29が正確にホログラム記録位置に到達したかどうか確認するために、CPU1はX軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスをパルスカウンタ3で読み込む。   Next, in step S31, the hologram recording position stored in the memory in the CPU 1 is read, and the hologram media stage 29 is moved to the hologram recording position. After the stop of the hologram media stage 29, in step S32 again, in order to confirm whether or not the hologram media stage 29 has accurately reached the hologram recording position, the CPU 1 sets the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33. The encoder pulse is read by the pulse counter 3.

ここで、再びホログラムメディアステージ29の停止位置とホログラム記録位置との間に差がある場合には、ステップS33で、CPU1は、X軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。   If there is again a difference between the stop position of the hologram media stage 29 and the hologram recording position, the CPU 1 outputs encoder pulses of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 in step S33. While checking, a pulse corresponding to the above-described difference amount is calculated, and a movement amount correction process is performed.

この後、ステップS34で所定の静定時間だけ待機し、静定時間経過後、ステップS35で、CPU1は、再びCCDリニアセンサ28によって再生像データを取得し、CPU1内のメモリへデータを転送する。   Thereafter, the CPU 1 waits for a predetermined settling time in step S34, and after the settling time has elapsed, in step S35, the CPU 1 obtains reproduced image data again by the CCD linear sensor 28 and transfers the data to the memory in the CPU 1. .

次に、ステップS36で、ホログラムメディアステージ29を、記録位置から、ステップS25で算出された後方のシフト記録位置へ移動させる。   Next, in step S36, the hologram media stage 29 is moved from the recording position to the rear shift recording position calculated in step S25.

ステップS37では、ホログラムメディアステージ29が停止した後、ステップS32と同様に、ホログラムメディアステージ29が正確に後方のシフト記録位置に到達したかどうか確認するために、CPU1はX軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスをパルスカウンタ3で読み込む。   In step S37, after the hologram media stage 29 is stopped, as in step S32, the CPU 1 checks whether or not the hologram media stage 29 has accurately reached the rear shift recording position and the X-axis linear scale 32 and The encoder pulse of the Y-axis linear scale 33 is read by the pulse counter 3.

ここで、ステップS33と同様に、再びホログラムメディアステージ29の停止位置と後方のシフト記録位置との間に差がある場合には、ステップS38で、CPU1は、X軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルスを確認しながら上記の差分量に応じたパルスを算出し、移動量の補正処理を行う。   Here, as in step S33, if there is again a difference between the stop position of the hologram media stage 29 and the rear shift recording position, the CPU 1 in step S38, the X-axis linear scale 32 and the Y-axis While confirming the encoder pulse of the linear scale 33, a pulse corresponding to the above-described difference amount is calculated, and a movement amount correction process is performed.

この後、ステップS39でステップS33と同様に、所定の静定時間だけ待機し、静定時間経過後、ステップS40でステップS35と同様に、CPU1は、再びCCDリニアセンサ28によって再生像データを取得し、CPU1内のメモリへデータを転送する。   Thereafter, the CPU 1 waits for a predetermined settling time in step S39 as in step S33, and after the settling time has elapsed, in step S40, as in step S35, the CPU 1 again acquires reproduced image data by the CCD linear sensor 28. Then, the data is transferred to the memory in the CPU 1.

以上のようにして、1つのホログラムに対して3回の再生像データの読み取りが行われる。   As described above, the reproduction image data is read three times for one hologram.

次に、ステップS41で、CPU1はホログラム再生が全て終了したかどうか確認する。終了していなければ、ステップS25へ戻る。終了したならば、ステップS42を実行して信号処理が開始される。   Next, in step S41, the CPU 1 confirms whether or not all hologram reproduction has been completed. If not completed, the process returns to step S25. If completed, step S42 is executed to start signal processing.

ステップS42では、CPU1はメモリからホログラム位置に対する3つの再生像データを読み出し、データ単位でクロック再生を実行し、データのサンプリングを行う。   In step S42, the CPU 1 reads out three reproduced image data corresponding to the hologram position from the memory, performs clock reproduction in units of data, and performs data sampling.

ステップS43では、CPU1は、サンプリングデータを用い、CPU1のメモリ上で、8ビットグレースケール値と出現頻度のグラフを展開し、画像データごとにS/Nを算出する。   In step S43, the CPU 1 develops an 8-bit gray scale value and appearance frequency graph on the memory of the CPU 1 using the sampling data, and calculates an S / N for each image data.

ステップS44で、CPU1は、3つのデータのうち、最も良好なS/Nのデータを求め、そのデータをデコードに使用するデータとしてメモリに格納する。   In step S44, the CPU 1 obtains the best S / N data among the three data, and stores the data in the memory as data used for decoding.

この後、ステップS45で、CPU1は、抽出した良好なS/Nデータのデコードを行う。   Thereafter, in step S45, the CPU 1 decodes the extracted good S / N data.

次に、CCDリニアセンサ28とGLV22のピクセルサイズについて説明する。   Next, the pixel sizes of the CCD linear sensor 28 and the GLV 22 will be described.

図4は本実施形態のホログラム記録再生装置でのCCDリニアセンサ28とGLV22のピクセルサイズに関する説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram regarding the pixel sizes of the CCD linear sensor 28 and the GLV 22 in the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment.

CCDリニアセンサ28のセルサイズは7μm、GLV22のピクセルサイズは25.5μmである。したがって、本実施形態のホログラム記録再生装置では、2.64(=25.5/7)倍のオーバサンプリングとなる。CCDリニアセンサ28の出力は、8ビットのグレースケールのデジタル出力である。図中の折れ線グラフは、横軸にCCDリニアセンサ28のセル番号、縦軸にグレースケール値を取り各CCDセルの出力をプロットしたものである(実際は7μm間隔で得られた量子化データ)。図4に示すように、本実施形態のホログラム記録再生装置では、CCDリニアセンサ28から得られたホログラム再生像のデータから、GLV22のデータパターン(1と0、すなわち明と暗)を復調する。   The cell size of the CCD linear sensor 28 is 7 μm, and the pixel size of the GLV 22 is 25.5 μm. Therefore, in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment, the oversampling is 2.64 (= 25.5 / 7) times. The output of the CCD linear sensor 28 is an 8-bit gray scale digital output. The line graph in the figure plots the output of each CCD cell with the cell number of the CCD linear sensor 28 on the horizontal axis and the gray scale value on the vertical axis (actually, quantized data obtained at intervals of 7 μm). As shown in FIG. 4, the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment demodulates the data pattern (1 and 0, that is, light and dark) of the GLV 22 from the hologram reproduction image data obtained from the CCD linear sensor 28.

次に、本実施形態のホログラム記録再生装置での信号処理について説明する。   Next, signal processing in the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment will be described.

図5は本実施形態のホログラム記録再生装置での信号処理の概略図である。N回目に記録したホログラム位置の再生を行うとして、記録位置の前後にバイアス分(任意の距離分)シフトさせた位置に、ホログラムメディアステージ29を動かしてホログラム再生像を得る。すなわち、1ホログラム位置につき、3つの再生像データを得る。これら3つの再生像データをそれぞれイコライズし、データごとにクロックを再生してこのクロックを用いてデータのサンプリングを行い、サンプリングした各々のデータについてS/Nをそれぞれ算出し、最もS/Nが良好なデータをデコードしてメモリに格納する。   FIG. 5 is a schematic diagram of signal processing in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment. Assuming that the hologram position recorded at the Nth time is reproduced, a hologram reproduction image is obtained by moving the hologram media stage 29 to a position shifted by a bias (an arbitrary distance) before and after the recording position. That is, three reproduced image data are obtained for one hologram position. Each of these three reproduced image data is equalized, a clock is reproduced for each data, data sampling is performed using this clock, S / N is calculated for each sampled data, and S / N is the best. Data is decoded and stored in memory.

次に、ホログラムのS/N算出について説明する。   Next, the S / N calculation of the hologram will be described.

S/Nは以下の式によって定量化される。   S / N is quantified by the following equation.

Figure 2006195212
Figure 2006195212

また、分散の暗部(OFF)のみを使う場合には、   When using only the dark part (OFF) of dispersion,

Figure 2006195212
により、
Figure 2006195212
By

分散の明部(ON)のみを使う場合には、   When using only the bright part (ON) of dispersion,

Figure 2006195212
により、S/Nを定量化することができる。
Figure 2006195212
Thus, S / N can be quantified.

図6はグレースケール値のヒストグラムの例を示している。ここでグラフの横軸はグレースケール値、縦軸は各グレースケールに対する出現頻度である。S/Nの良否判定のポイントは、暗部および明部の山が明確に分離されてことである。   FIG. 6 shows an example of a histogram of gray scale values. Here, the horizontal axis of the graph is the gray scale value, and the vertical axis is the appearance frequency for each gray scale. The point of the S / N pass / fail judgment is that the dark and bright peaks are clearly separated.

次に、ホログラム再生時のクロストークに関する第1の実験結果を示す。   Next, a first experimental result relating to crosstalk during hologram reproduction will be shown.

図7は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第1の実験結果を示している。図7(a)に示すように、5μmピッチの2回のホログラムの記録位置をa、cとし、その中間位置をbとして、それぞれの各観測位置でのオシロスコープ波形を図7(b)に示している。この実験結果から、中間位置(ホログラム記録位置から2.5μm離れた位置)では、両方のホログラム再生信号の影響がないことが確認された。   FIG. 7 shows a first experimental result relating to crosstalk during hologram reproduction in the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 7A, oscilloscope waveforms at the respective observation positions are shown in FIG. 7B, where the recording positions of two holograms with a pitch of 5 μm are a and c, and the intermediate position is b. ing. From this experimental result, it was confirmed that there is no influence of both hologram reproduction signals at the intermediate position (position 2.5 μm away from the hologram recording position).

次に、ホログラム再生時のクロストークに関する第2の実験結果を示す。   Next, a second experimental result regarding crosstalk during hologram reproduction will be shown.

図8は本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第2の実験結果を示している。   FIG. 8 shows a second experimental result regarding crosstalk during hologram reproduction in the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment.

図7と同様に、3つのホログラムを5μm間隔で記録した。最初に記録した(a)のホログラム記録位置から1μmステップでホログラムメディアステージ29を動作させ、オシロスコープの観測波形を示した。この実験結果から、図7でも示したように、記録ピッチの中間位置(d)(i)ではクロストークがないことが確認された。   As in FIG. 7, three holograms were recorded at 5 μm intervals. The hologram media stage 29 was operated in 1 μm steps from the first recorded hologram recording position (a), and the observed waveform of the oscilloscope was shown. From this experimental result, as shown in FIG. 7, it was confirmed that there was no crosstalk at the intermediate position (d) (i) of the recording pitch.

以上の実験結果から、2.5μm記録位置から遠ざかると、ホログラム再生に必要な信号が得られないことから、各ホログラム記録位置のバイアス量(任意距離)は記録位置±1〜1.5μm以内に設定すれば良いことがわかった。また、本実施形態では、ホログラム記録位置を中心に、その前後に同一バイアス(任意距離)分シフトさせ3つのデータを取り込むこととしているが、ホログラムメディアステージ29の分解能では、バイアス(任意距離)設定範囲内で、ホログラムメディアステージ29を更に微小送りすることで、データ取り込み数を増加させることで、より良いデータを抽出することも可能である。   From the above experimental results, if the distance from the 2.5 μm recording position is not obtained, a signal necessary for hologram reproduction cannot be obtained. Therefore, the bias amount (arbitrary distance) at each hologram recording position is within ± 1 to 1.5 μm of the recording position. I found that it should be set. In the present embodiment, three data are captured by shifting the same bias (arbitrary distance) before and after the hologram recording position. However, in the resolution of the hologram media stage 29, bias (arbitrary distance) is set. By further finely feeding the hologram media stage 29 within the range, it is possible to extract better data by increasing the number of data acquisition.

以上説明した本実施形態のホログラム記録再生装置によれば、複雑な信号処理ハードウェアを必要としないで、信頼性の高いホログラム再生信号が得ることが可能である。また、高価なサーボモータを使用しなくても、リニアスケールを用いた簡単な構成の精密位置決めステージで、ホログラムメディア24を記録位置とこの記録位置から前方および後方に任意距離シフトした各位置へ移動させることができるので、メカニズムのコストが抑えられる。   According to the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment described above, it is possible to obtain a highly reliable hologram reproducing signal without requiring complicated signal processing hardware. Even without using an expensive servo motor, the hologram media 24 is moved to a recording position and each position shifted from the recording position to the front and rear by an arbitrary distance with a simple positioning precision positioning stage using a linear scale. The cost of the mechanism can be reduced.

なお、上記の実施形態では、1次元反射型SLM(Spatial Light Modulator:空間変調器)であるGLVを使用したホログラム光学系について示したが、本発明は、これに限定されず、2次元反射型あるいは透過型SLMを使用したホログラム光学系にも適用可能である。   In the above embodiment, the hologram optical system using the GLV which is a one-dimensional reflection type SLM (Spatial Light Modulator) is shown, but the present invention is not limited to this and is a two-dimensional reflection type. Alternatively, the present invention can be applied to a hologram optical system using a transmission type SLM.

また、上記の実施形態では、CCDリニアセンサ28を用いた場合について示したが、CCDエリアセンサ、CMOSセンサを用いたものにも本発明は適応可能である。   In the above embodiment, the case where the CCD linear sensor 28 is used has been described. However, the present invention can also be applied to a case using a CCD area sensor or a CMOS sensor.

さらに、カード型のホログラムメディア24を使った実施形態を示したが、本発明は光ディスク型のホログラムメディア24を用いた場合にも適用可能である。この場合、上記の実施形態におけるX軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33に代えて、回転機構系のエンコーダパルスが用いられる。   Furthermore, although the embodiment using the card-type hologram medium 24 has been shown, the present invention can also be applied to the case where the optical disk-type hologram medium 24 is used. In this case, instead of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33 in the above-described embodiment, encoder pulses of a rotating mechanism system are used.

また、上記の実施形態では、パルスカウンタ3に、CPU1が自由に書き換え可能な複数の比較レジスタを設け、パルスが入力されると、比較レジスタと入力パルス数を比較し、入力パルスがレジスタ内のデータと一致したなら、CPU1へ信号を出力するように構成してもよい。   In the above embodiment, the pulse counter 3 is provided with a plurality of comparison registers that can be freely rewritten by the CPU 1, and when a pulse is input, the number of input pulses is compared with the comparison register, and the input pulse is stored in the register. If the data matches, a signal may be output to the CPU 1.

さらに、パルスカウンタ3に、CPU1が自由に書き換え可能な複数の比較レジスタを設けておき、パルスが入力されると、パルスカウンタ3は比較レジスタと入力パルス数を比較し、入力パルスがレジスタ内のデータと一致したなら、CPU1へ信号を出力するように構成してもよい。パルスカウンタ3の比較レジスタに、メモリに記録位置の情報として記憶された、X軸用リニアスケール32およびY軸用リニアスケール33のエンコーダパルス数の値を設定しておくことで、ホログラム再生時にホログラムメディアステージ29の移動量の補正を行うことなく、ホログラムメディアステージ29の位置決めを行うことができ、より高速なホログラム再生が可能になる。   Furthermore, the pulse counter 3 is provided with a plurality of comparison registers that can be freely rewritten by the CPU 1, and when a pulse is input, the pulse counter 3 compares the number of input pulses with the comparison register, and the input pulse is stored in the register. If the data matches, a signal may be output to the CPU 1. In the comparison register of the pulse counter 3, by setting the values of the encoder pulse numbers of the X-axis linear scale 32 and the Y-axis linear scale 33, which are stored as recording position information in the memory, the hologram is reproduced during hologram reproduction. The hologram media stage 29 can be positioned without correcting the amount of movement of the media stage 29, and higher-speed hologram reproduction is possible.

加えて、パルスカウンタ3の入力パルス数一致信号を、CCDリニアセンサ28の画像取り込みトリガーとして利用するようにすれば、ホログラムメディア24を動作させながら、再生データを得ることが可能となるので、高速なデータ取り込みが可能になる。   In addition, if the input pulse number coincidence signal of the pulse counter 3 is used as an image capture trigger of the CCD linear sensor 28, reproduction data can be obtained while operating the hologram medium 24. High-speed data capture is possible.

さらに、上記の実施形態のホログラム記録再生装置に外部記憶装置を接続するとともに、画像取り込みデバイスとしてCMOSセンサのような高速イメージセンシングデバイスを採用し、1ホログラム記録位置を中心に大量のデータを取得して信号処理を行うように構成すれば、より高精度なホログラム再生信号を得ることが可能である。   In addition, an external storage device is connected to the hologram recording / reproducing apparatus of the above embodiment, and a high-speed image sensing device such as a CMOS sensor is employed as an image capturing device, and a large amount of data is acquired centering on one hologram recording position. Thus, it is possible to obtain a hologram reproduction signal with higher accuracy.

本発明の実施の形態にかかるホログラム記録再生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hologram recording / reproducing apparatus concerning embodiment of this invention. 本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム記録の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the hologram recording in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment. 本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of hologram reproduction in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment. 本実施形態のホログラム記録再生装置でのCCDリニアセンサとGLVのピクセルサイズに関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the pixel size of CCD linear sensor and GLV in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment. 本実施形態のホログラム記録再生装置での信号処理の概略図である。It is the schematic of the signal processing in the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment. グレースケール値のヒストグラムの例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the histogram of a gray scale value. 本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第1の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the 1st experimental result regarding the crosstalk at the time of hologram reproduction | regeneration with the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment. 本実施形態のホログラム記録再生装置でのホログラム再生時のクロストークに関する第2の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the 2nd experimental result regarding the crosstalk at the time of hologram reproduction | regeneration with the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 CPU
2 アナログ画像用フレームグラバー
3 パルスカウンタ
4 モータ制御回路
5 デジタル画像用フレームグラバー
6 LD電源装置
7 LD
8 アイソレータ
9 メカニカルシャッタ
10 半波長板
11 ビームスプリッタ
12 ウェッジプリズム
13 アナログCCDカメラ
14a,14b,14c,14d ミラー
15 ビームスプリッタ
16 拡散板
17 複合レンズ
18 信号光用メカニカルシャッタ
19 ビームエキスパンダー
20 ミラー
21 バンドパスフィルタ
22 GLV
23 記録レンズ
24 ホログラムメディア
25 スリット
26 再生レンズ
27 円筒レンズ
28 CCDリニアセンサ
29 ホログラムメディアステージ
30 X軸用パルスモータ
31 Y軸用パルスモータ
32 X軸用リニアスケール
33 Y軸用リニアスケール
1 CPU
2 Analog image frame grabber 3 Pulse counter 4 Motor control circuit 5 Digital image frame grabber 6 LD power supply 7 LD
8 Isolator 9 Mechanical shutter 10 Half wave plate 11 Beam splitter 12 Wedge prism 13 Analog CCD camera 14a, 14b, 14c, 14d Mirror 15 Beam splitter 16 Diffuser plate 17 Compound lens 18 Signal light mechanical shutter 19 Beam expander 20 Mirror 21 Band pass Filter 22 GLV
23 Recording Lens 24 Hologram Media 25 Slit 26 Playback Lens 27 Cylindrical Lens 28 CCD Linear Sensor 29 Hologram Media Stage 30 X-axis Pulse Motor 31 Y-axis Pulse Motor 32 X-axis Linear Scale 33 Y-axis Linear Scale

Claims (12)

ホログラム記録媒体を記録面に沿って移動させる媒体移動手段と、
ホログラム再生時に、前記媒体移動手段による前記ホログラム記録媒体の移動を挟んで、前記ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出す再生像読み出し手段と、
前記再生像読み出し手段により読み出された前記各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得る信号処理手段と
を具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
Medium moving means for moving the hologram recording medium along the recording surface;
During hologram reproduction, the hologram recording position of the hologram recording medium and the reproduction image data at each position shifted forward and backward from the hologram recording position by a certain distance are read across the movement of the hologram recording medium by the medium moving means. Reconstructed image reading means;
A hologram recording / reproducing apparatus comprising: signal processing means for selecting reproduced image data having the highest signal quality from the reproduced image data read by the reproduced image reading means and obtaining a reproduced signal. .
前記ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段をさらに具備し、
前記媒体移動手段は、ホログラム記録時に前記移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、前記ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させることを特徴とする請求項1に記載のホログラム記録再生装置。
Further comprising movement measurement means for detecting a movement of the hologram recording medium at a certain distance and generating a pulse;
2. The hologram recording according to claim 1, wherein the medium moving unit moves the hologram recording medium to a target recording position while correcting a moving amount using an output of the movement actual measuring unit during hologram recording. Playback device.
ホログラム記録時に前記ホログラム記録媒体を前記目的の記録位置に移動させるまでの前記移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶する記憶手段をさらに有し、
前記媒体移動手段は、ホログラム再生時に前記記憶手段に記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、前記ホログラム記録媒体を前記ホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に移動させることを特徴とする請求項2に記載のホログラム記録再生装置。
Storage means for storing the number of output pulses of the movement actual measurement means until the hologram recording medium is moved to the target recording position at the time of hologram recording as recorded recording position information;
The medium moving means shifts the hologram recording medium by a predetermined distance forward and backward from the hologram recording position and from the hologram recording position based on information of a recorded recording position stored in the storage means at the time of hologram reproduction. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the hologram recording / reproducing apparatus is moved to each position.
記録開始前に前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させる基準位置復帰手段をさらに具備することを特徴とする請求項3に記載のホログラム記録再生装置。   4. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 3, further comprising reference position returning means for returning the hologram recording medium to a reference position before starting recording. 前記移動実測手段がリニアスケールであり、
前記基準位置復帰手段は、前記リニアスケールの中央に位置するZ相の信号を用いて前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させることを特徴とする請求項4に記載のホログラム記録再生装置。
The movement measurement means is a linear scale,
5. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 4, wherein the reference position returning means returns the hologram recording medium to a reference position using a Z-phase signal located at the center of the linear scale.
前記信号処理手段は、前記各位置の再生像データごとにS/Nを算出し、最もS/Nの良い再生像データを選択することを特徴とする請求項1に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 signal processing means calculates S / N for each reproduced image data at each position, and selects reproduced image data having the best S / N. ホログラム再生時に、ホログラム記録媒体のホログラム記録位置とこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置の再生像データをそれぞれ読み出し、読み出した前記各再生像データの中から最も信号品位の高い再生像データを選択して再生信号を得ることを特徴とするホログラム記録再生方法。   During hologram reproduction, the hologram recording position of the hologram recording medium and reproduction image data at each position shifted forward and backward from the hologram recording position are read out, respectively, and the highest signal quality is obtained from the read out reproduction image data. A hologram recording / reproducing method, comprising: selecting reproduced image data to obtain a reproduced signal 前記ホログラム記録媒体の一定の距離ごとの移動を検出してパルスを発生する移動実測手段を設けておき、
ホログラム記録時に、前記移動実測手段の出力を用いて移動量を補正しつつ、前記ホログラム記録媒体を目的の記録位置に移動させることを特徴とする請求項7に記載のホログラム記録再生方法。
There is provided movement measurement means for detecting a movement of the hologram recording medium at a certain distance and generating a pulse,
8. The hologram recording / reproducing method according to claim 7, wherein at the time of hologram recording, the hologram recording medium is moved to a target recording position while correcting a movement amount using an output of the movement actual measuring means.
ホログラム記録時に、前記ホログラム記録媒体を記録位置に移動させるまでの前記移動実測手段の出力パルスの数を記録済みの記録位置の情報として記憶しておき、
ホログラム再生時に、前記記憶されている記録済みの記録位置の情報に基づいて、前記ホログラム記録媒体を前記ホログラム記録位置およびこのホログラム記録位置から前方および後方に一定距離シフトした各位置に移動させることを特徴とする請求項8に記載のホログラム記録再生方法。
At the time of hologram recording, the number of output pulses of the movement actual measurement means until the hologram recording medium is moved to a recording position is stored as recorded recording position information,
When reproducing the hologram, the hologram recording medium is moved to the hologram recording position and each position shifted forward and backward from the hologram recording position by a predetermined distance based on the stored information of the recorded recording position. The hologram recording / reproducing method according to claim 8, wherein:
記録開始前に前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させることを特徴とする請求項9に記載のホログラム記録再生方法。   The hologram recording / reproducing method according to claim 9, wherein the hologram recording medium is returned to a reference position before starting recording. 前記移動実測手段がリニアスケールであり、
前記リニアスケールの中央に位置するZ相の信号を用いて前記ホログラム記録媒体を基準の位置に復帰させることを特徴とする請求項10に記載のホログラム記録再生方法。
The movement measurement means is a linear scale,
The hologram recording / reproducing method according to claim 10, wherein the hologram recording medium is returned to a reference position by using a Z-phase signal located at the center of the linear scale.
前記各位置の再生像データごとにS/Nを算出し、最もS/Nの良い再生像データを選択することを特徴とする請求項8に記載のホログラム記録再生方法。   9. The hologram recording / reproducing method according to claim 8, wherein S / N is calculated for each reproduced image data at each position, and reproduced image data having the best S / N is selected.
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