JP2007179596A - Position detection marker and method - Google Patents

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Katsunori Kono
克典 河野
Koichi Haga
浩一 羽賀
Jiro Mitsunabe
治郎 三鍋
Yasuhiro Ogasawara
康裕 小笠原
Susumu Yasuda
晋 安田
Kazuhiro Hayashi
和廣 林
Hisae Yoshizawa
久江 吉沢
Makoto Furuki
真 古木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a marker to find the position of the data areas contained in reproduced images even when hologram images are recording under cutting off the DC components, and a method to detect the position of the data areas contained in reproduced images by using this marker. <P>SOLUTION: The position detection marker has the components of the same spatial frequency as the signal light expressing binary digital data in a black-and-white image consisting of many pixels arranged in a matrix and is attached to a data area. This marker is recorded and reproduced as a hologram together with the signal light to detect the position of the data area included in reproduced images. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、位置検出マーカ及び位置検出方法に係り、特に、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射することによりホログラムを記録し、記録されたホログラムを再生するホログラム記録再生システムにおいて、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出するために使用される位置検出マーカと、これを用いて再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出する位置検出方法。   The present invention relates to a position detection marker and a position detection method, and in particular, records a hologram by simultaneously irradiating an optical recording medium with signal light from which a direct current component has been removed and reference light, and reproduces the recorded hologram. In a hologram recording / reproducing system, a position detection marker used for detecting the position of a data area included in a reproduced image, and a position detection method for detecting the position of the data area included in the reproduced image using the position detection marker.

ホログラフィック・データ・ストレージでは、二値のデジタルデータ「0,1」が「明、暗」としてデジタル画像(信号光)化され、信号光はレンズによりフーリエ変換されて光記録媒体に照射される。そして、光記録媒体にはフーリエ変換像がホログラムとして記録される。しかしながら、デジタルデータのフーリエ変換像は0次に極めて強いピーク強度を有しているので、ホログラフィック・データ・ストレージでは、この0次成分(直流成分)により光記録媒体のダイナミックレンジが浪費され、多重度(多重記録されるホログラムの数)を大きくしようとすると、再生像のS/N(シグナル−ノイズ比)が大きく低下してしまう。そのために多重度を大きくできない、という問題がある。   In the holographic data storage, binary digital data “0, 1” is converted into a digital image (signal light) as “bright, dark”, and the signal light is Fourier-transformed by a lens and applied to an optical recording medium. . A Fourier transform image is recorded as a hologram on the optical recording medium. However, since the Fourier transform image of digital data has an extremely strong peak intensity in the 0th order, in the holographic data storage, the dynamic range of the optical recording medium is wasted due to this 0th order component (DC component). If an attempt is made to increase the multiplicity (the number of holograms that are multiplexed and recorded), the S / N (signal-noise ratio) of the reproduced image is greatly reduced. Therefore, there is a problem that the multiplicity cannot be increased.

この問題を解決するために、信号光のフーリエ変換像の0次成分を遮断する方法が種々提案されている(特許文献1、2)。例えば、特許文献1に記載された方法では、レンズと光記録媒体との間に遮光体を配置し、この遮光体により信号光の0次成分を遮断する。そして、信号光の特定次数の成分だけが、遮光体に形成したアパーチャを通過するようにして、信号光の画像エッジ部分をホログラムとして記録する。この方法によれば、0次成分による無駄な露光を抑制することでダイナミックレンジの浪費を防止し、各データページの記録領域を小さくすることができる。
特開2000−66565号公報 特開2004−198816号公報
In order to solve this problem, various methods for blocking the zero-order component of the Fourier transform image of the signal light have been proposed (Patent Documents 1 and 2). For example, in the method described in Patent Document 1, a light shield is disposed between a lens and an optical recording medium, and the 0th-order component of signal light is blocked by this light shield. Then, only the components of the specific order of the signal light pass through the aperture formed in the light shielding body, and the image edge portion of the signal light is recorded as a hologram. According to this method, waste of the dynamic range can be prevented by suppressing useless exposure due to the zeroth-order component, and the recording area of each data page can be reduced.
JP 2000-66565 A JP 2004-198816 A

しかしながら、0次成分を遮断してホログラムを記録した場合には、ホログラムから再生された再生画像から位置検出マーカが消えてしまう、位置検出マーカが部分的に欠落する、という問題がある。この位置検出マーカは、デジタルデータの位置を検出するためにデジタルデータに付加されたものである。このため、位置検出マーカが消えたり、部分的に欠落することにより、適切に位置検出を行うことができなくなり、結果としてSNR(シグナル−ノイズ比)が劣化する。   However, when the hologram is recorded while blocking the zeroth-order component, there is a problem that the position detection marker disappears from the reproduced image reproduced from the hologram, or the position detection marker is partially lost. This position detection marker is added to the digital data in order to detect the position of the digital data. For this reason, when the position detection marker disappears or is partially missing, the position cannot be properly detected, and as a result, the SNR (signal-noise ratio) deteriorates.

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、直流成分を遮断してホログラムが記録された場合でも、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出することができる位置検出マーカと、これを用いて再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出する位置検出方法とを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to detect the position of a data area included in a reproduced image even when a hologram is recorded with a DC component cut off. Another object of the present invention is to provide a position detection marker that can detect the position and a position detection method that uses this to detect the position of a data area included in a reproduced image.

上記目的を達成するために本発明の位置検出マーカは、二値のデジタルデータを多数の画素がマトリクス状に配置された明暗画像で表す信号光から直流成分を除去し、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録し、記録されたホログラムを再生するホログラム記録再生システムにおいて、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出するために使用される位置検出マーカであって、前記データ領域に付加され、前記信号光の空間周波数と同じ成分を有し、前記信号光と共にホログラムとして記録され且つ再生されることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the position detection marker according to the present invention removes a direct current component from signal light representing binary digital data as a bright and dark image in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and the direct current component is removed. In a hologram recording / reproducing system for recording a hologram on the optical recording medium by simultaneously irradiating the optical recording medium with signal light and reference light, and reproducing the recorded hologram, the position of the data area included in the reproduced image is determined. A position detection marker used for detection, which is added to the data area, has the same component as the spatial frequency of the signal light, and is recorded and reproduced as a hologram together with the signal light Yes.

また、本発明の位置検出方法は、二値のデジタルデータを多数の画素がマトリクス状に配置された明暗画像で表す信号光から直流成分を除去し、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録し、記録されたホログラムを再生するホログラム記録再生システムにおいて、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出する位置検出方法であって、前記信号光と該信号光の空間周波数と同じ成分を有する位置検出マーカとをホログラムとして記録し、記録されたホログラムから再生画像を取得し、前記再生画像に含まれる前記位置検出マーカの位置を検出し、検出した位置検出マーカの位置に基づいて、前記再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出することを特徴としている。   In addition, the position detection method of the present invention removes a DC component from signal light representing binary digital data as a bright and dark image in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and the signal light and reference light from which the DC component has been removed. Position detection method for detecting the position of a data area included in a reproduced image in a hologram recording / reproducing system that records a hologram on the optical recording medium and reproduces the recorded hologram The signal light and a position detection marker having the same component as the spatial frequency of the signal light are recorded as a hologram, a reproduced image is obtained from the recorded hologram, and the position detection marker included in the reproduced image And detecting the position of the data area included in the reproduced image based on the position of the detected position detection marker. There.

本発明の位置検出マーカは、データ領域に付加され、信号光と共にホログラムとして記録され且つ再生されるが、信号光の空間周波数と同じ成分を有しているので、信号光から直流成分を除去し、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射することによりホログラムを記録した場合でも、再生画像から位置検出マーカが消えたり、位置検出マーカが部分的に欠落することがなく、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出することができる。   The position detection marker of the present invention is added to the data area and recorded and reproduced as a hologram together with the signal light. However, since it has the same component as the spatial frequency of the signal light, the direct current component is removed from the signal light. Even when a hologram is recorded by simultaneously irradiating the optical recording medium with signal light and reference light from which a direct current component has been removed, the position detection marker disappears from the reproduced image, or the position detection marker is partially missing The position of the data area included in the reproduced image can be detected.

以上説明したように本発明によれば、直流成分を遮断してホログラムが記録された場合でも、再生画像から位置検出マーカが消えたり、位置検出マーカが部分的に欠落することがなく、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出することができる、という効果がある。   As described above, according to the present invention, even when the hologram is recorded with the DC component cut off, the position detection marker does not disappear from the reproduced image, or the position detection marker is not partially lost. It is possible to detect the position of the data area included in the.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(位置検出マーカ)
図1は、ホログラムとして記録するデータページの画像を示す図である。
このデータページ50では、二値のデジタルデータ「0,1」が「白画素、黒画素」として表され、多数の画素がマトリクス状に配列されている。このデータ画像をホログラムとして記録することにより、二値のデジタルデータをページ毎に記録することができる。この場合には、1画素の大きさが1ビットデータに対応する。データページ50の4隅には、ホログラムからの再生像を検出したときに、データページ50の位置を検出するための位置検出マーカ52乃至52が配置されている。
(Position detection marker)
FIG. 1 is a diagram showing an image of a data page to be recorded as a hologram.
In this data page 50, binary digital data “0, 1” is represented as “white pixels, black pixels”, and a large number of pixels are arranged in a matrix. By recording this data image as a hologram, binary digital data can be recorded for each page. In this case, the size of one pixel corresponds to 1-bit data. The four corners of the data page 50, upon detection of a reproduced image from the hologram, the position detection marker 52 1 to 52 4 for detecting the position of the data page 50 is located.

図2は、位置検出マーカの拡大図である。
位置検出マーカ52は、白画素で表され、マトリクスの行方向に延びた直線部と列方向に延びた直線部とを有しており、行方向に延びた直線部と列方向に延びた直線部とが互いに交差している。直線部の幅dは、データ画素の一辺の長さをaとして、下記の関係を満たす範囲にある。
FIG. 2 is an enlarged view of the position detection marker.
Position detection marker 52 1 is represented by white pixels, has a straight portion extending straight portion and the column extending in the row direction of the matrix, extending straight portion and the column extending in rows The straight portions intersect each other. The width d of the straight line portion is in a range satisfying the following relationship, where a is the length of one side of the data pixel.

a/2≦d≦2a                               a / 2 ≦ d ≦ 2a

上記の関係を満たす位置検出マーカ52は、データページ50の空間周波数と同じ成分を有することになる。なお、位置検出マーカ52乃至52の各々も、位置検出マーカ52と同様の形状を有している。 Position detection marker 52 1 satisfying the above relationship will have the same component as the spatial frequency of the data page 50. Incidentally, each of the position detection marker 52 2 to 52 4 also has the same shape as the position detection marker 52 1.

(第1の実施の形態)
図3は、第1の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。図示した通り、この記録再生装置では信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる。
(First embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, the recording / reproducing apparatus can irradiate the optical recording medium with the signal light and the reference light coaxially.

このホログラム記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振する光源10が設けられている。光源10のレーザ光照射側には、レンズ12、14からなるビームエキスパンダ15が配置されている。ビームエキスパンダ15の光透過側には、所定方向の偏光だけを透過すると共にそれ以外の偏光を反射する偏光ビームスプリッタ16が配置されている。以下では、偏光ビームスプリッタ16は、P偏光を透過し、S偏光を反射するものとして説明する。   The hologram recording / reproducing apparatus is provided with a light source 10 that oscillates laser light that is coherent light. A beam expander 15 including lenses 12 and 14 is disposed on the laser light irradiation side of the light source 10. On the light transmission side of the beam expander 15, a polarization beam splitter 16 that transmits only polarized light in a predetermined direction and reflects other polarized light is disposed. In the following description, it is assumed that the polarizing beam splitter 16 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.

偏光ビームスプリッタ16の光反射側には、反射型の空間光変調器18が配置されている。空間光変調器18は、パターン発生器32を介してパーソナルコンピュータ30に接続されている。パターン発生器32は、パーソナルコンピュータ30から供給されたデジタルデータに応じて空間光変調器18に表示するパターンを生成し、空間光変調器18は、表示パターンに応じて入射したレーザ光を変調し、ページ毎のデジタル画像(信号光)と参照光とを生成する。生成された信号光と参照光とは、偏光ビームスプリッタ16の方向に反射され、偏光ビームスプリッタ16を透過する。   A reflective spatial light modulator 18 is disposed on the light reflection side of the polarization beam splitter 16. The spatial light modulator 18 is connected to the personal computer 30 via the pattern generator 32. The pattern generator 32 generates a pattern to be displayed on the spatial light modulator 18 according to the digital data supplied from the personal computer 30, and the spatial light modulator 18 modulates the incident laser light according to the display pattern. A digital image (signal light) and reference light for each page are generated. The generated signal light and reference light are reflected in the direction of the polarization beam splitter 16 and pass through the polarization beam splitter 16.

偏光ビームスプリッタ16の信号光透過側には、1/4波長板20、レンズ22、24、フーリエ変換レンズ26が光路に沿ってこの順に配置されている。また、レンズ22とレンズ24との間には、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分を除去するマスク38が配置されている。マスク38としては、例えば、フーリエ変換像の直流成分だけを反射する微小ミラー等を用いることができる。また、フーリエ変換像の直流成分だけを吸収するフィルタ等も使用することができる。   On the signal light transmitting side of the polarizing beam splitter 16, a quarter wavelength plate 20, lenses 22, 24, and a Fourier transform lens 26 are arranged in this order along the optical path. In addition, a mask 38 for removing a direct current component from the Fourier transform images of the signal light and the reference light is disposed between the lens 22 and the lens 24. As the mask 38, for example, a micromirror that reflects only the DC component of the Fourier transform image can be used. Also, a filter that absorbs only the DC component of the Fourier transform image can be used.

ホログラム再生時、光記録媒体28に参照光が照射されると、照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体28の反射層28aでフーリエ変換レンズ26の方向に反射される。反射された回折光は、偏光ビームスプリッタ16に入射する。偏光ビームスプリッタ16の回折光反射側には、CCDやCMOSアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光(回折光)を電気信号に変換して出力する光検出器36が配置されている。光検出器36は、パーソナルコンピュータ30に接続されている。   When reproducing the hologram, when the optical recording medium 28 is irradiated with the reference light, the irradiated reference light is diffracted by the hologram, and the diffracted light is reflected by the reflection layer 28a of the optical recording medium 28 in the direction of the Fourier transform lens 26. The The reflected diffracted light enters the polarization beam splitter 16. On the diffracted light reflecting side of the polarization beam splitter 16, a photodetector 36 is arranged which is composed of an image sensor such as a CCD or CMOS array and converts the received reproduction light (diffracted light) into an electric signal and outputs it. . The photodetector 36 is connected to the personal computer 30.

次に、ホログラムの記録処理について説明する。
光源10から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ15により大径のビームにコリメートされて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、空間光変調器18の方向に反射される。パーソナルコンピュータ30からデジタルデータが入力されると、パターン発生器32において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターン(データページ)が生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器18に表示されるパターンが生成される。
Next, the hologram recording process will be described.
The laser light oscillated from the light source 10 is collimated into a large-diameter beam by the beam expander 15, enters the polarization beam splitter 16, and is reflected in the direction of the spatial light modulator 18. When digital data is input from the personal computer 30, the pattern generator 32 generates a signal light pattern (data page) according to the supplied digital data, and combines it with the reference light pattern to generate the spatial light modulator 18. A pattern to be displayed is generated.

上述した通り、データページ50の4隅には、ホログラムからの再生像を検出したときに、データページ50の位置を検出するための位置検出マーカ52乃至52が配置されている(図1参照)。空間光変調器18では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。 As described above, the four corners of the data page 50, upon detection of a reproduced image from the hologram, the position detection marker 52 1 to 52 4 for detecting the position of the data page 50 is located (Figure 1 reference). In the spatial light modulator 18, the laser light is polarization-modulated according to the displayed pattern, and signal light and reference light are generated.

例えば、図4に示すように、空間光変調器18の中央部分をデータ表示用(信号光用)に使用すると共に、空間光変調器18の周辺部分を参照光用に使用する。空間光変調器18の中央部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、信号光が生成される。一方、空間光変調器18の周辺部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。   For example, as shown in FIG. 4, the central portion of the spatial light modulator 18 is used for data display (for signal light), and the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is used for reference light. The laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 18 is polarization-modulated according to the display pattern to generate signal light. On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light.

空間光変調器18で偏光変調された信号光及び参照光は、偏光ビームスプリッタ16に照射され、偏光ビームスプリッタ16を透過して直線偏光の振幅分布に変換される。その後、1/4波長板20で円偏光に変換され、レンズ22によりフーリエ変換される。フーリエ変換された信号光及び参照光は、マスク38に照射され、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去される。   The signal light and the reference light that have been polarization-modulated by the spatial light modulator 18 are applied to the polarization beam splitter 16 and transmitted through the polarization beam splitter 16 to be converted into linearly polarized amplitude distribution. Thereafter, the light is converted into circularly polarized light by the quarter-wave plate 20 and Fourier-transformed by the lens 22. The signal light and the reference light subjected to the Fourier transform are irradiated onto the mask 38, and the DC component is removed from the Fourier transform images of the signal light and the reference light.

マスク38で遮断されなかった信号光及び参照光は、レンズ24で逆フーリエ変換され、レンズ26により再びフーリエ変換されて、光記録媒体28に同時に且つ同軸で照射される。これによって、光記録媒体28中で信号光と参照光とが干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。   The signal light and the reference light that are not blocked by the mask 38 are subjected to inverse Fourier transform by the lens 24, subjected to Fourier transform again by the lens 26, and irradiated onto the optical recording medium 28 simultaneously and coaxially. As a result, the signal light and the reference light interfere with each other in the optical recording medium 28, and the interference pattern is recorded as a hologram.

次に、再生画像の取得処理について説明する。
図5に示すように、空間光変調器18の中央部分に遮光パターン(全部、黒画素)を表示し、空間光変調器18の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器18の周辺部分に入射したレーザ光だけが偏光変調されて参照光が生成され、偏光ビームスプリッタ16を透過して振幅分布に変換された後、1/4波長板20、レンズ22、24、26を介して、光記録媒体28のホログラムが記録された領域に参照光だけが照射される。
Next, playback image acquisition processing will be described.
As shown in FIG. 5, a light-shielding pattern (all black pixels) is displayed at the central portion of the spatial light modulator 18, and the same reference light pattern as that during recording is displayed at the peripheral portion of the spatial light modulator 18. As a result, only the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is polarized and modulated to generate the reference light, which is transmitted through the polarization beam splitter 16 and converted into an amplitude distribution, and then the ¼ wavelength plate 20 Through the lenses 22, 24, and 26, only the reference light is irradiated to the area where the hologram of the optical recording medium 28 is recorded.

照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体28の反射層28aでレンズ26の方向に反射される。反射された回折光は、レンズ26より逆フーリエ変換され、レンズ24、22でリレーされ、1/4波長板20でS偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、光検出器36の方向に反射される。レンズ22の焦点面では再生像を観察することができる。   The irradiated reference light is diffracted by the hologram, and the diffracted light is reflected in the direction of the lens 26 by the reflection layer 28 a of the optical recording medium 28. The reflected diffracted light is subjected to inverse Fourier transform from the lens 26, relayed by the lenses 24 and 22, converted to S-polarized light by the quarter-wave plate 20, and incident on the polarization beam splitter 16. Reflected in the direction. A reproduced image can be observed on the focal plane of the lens 22.

本実施の形態では、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去されてホログラムが記録されているが、位置検出マーカはデータページの空間周波数と同じ成分を有しているので、位置検出マーカが消えたり、位置検出マーカが部分的に欠落することがなく、データページと共に再生される。   In this embodiment, the direct current component is removed from the Fourier transform images of the signal light and the reference light, and the hologram is recorded. However, since the position detection marker has the same component as the spatial frequency of the data page, The detection marker disappears and the position detection marker is not partially lost, and is reproduced together with the data page.

この再生像が光検出器36によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器36によってA/D変換され、再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ30に入力され、RAM(図示せず)に保持される。光検出器36の各画素で検出された輝度値(画像データ)は、空間光変調器18の各画素と対応付けられて、パーソナルコンピュータ30に入力される。   This reproduced image is detected by the photodetector 36. The detected analog data is A / D converted by the photodetector 36, and the image data of the reproduced image is input to the personal computer 30 and held in the RAM (not shown). The luminance value (image data) detected by each pixel of the photodetector 36 is input to the personal computer 30 in association with each pixel of the spatial light modulator 18.

次に、データページの位置検出処理について説明する。
パーソナルコンピュータ30のRAMに保持された再生画像の画像データを読み出し、テンプレートマッチング等の方法で位置検出マーカの位置を検出する。マーカの位置検出時には、保持された画像の全体をマッチングさせるのではなく、マーカがあると予想される一部の領域のみ探索することが好ましい。具体的には、4隅に位置検出マーカがある場合は4箇所の各々で、その探索領域を、光学系のミスアライメントによりマーカの位置がずれ得る領域の2倍程度の領域に設定する。探索領域は装置に依存するので実験的に確定される。以上の操作によりマーカ検出の時間短縮が可能である。
Next, data page position detection processing will be described.
The image data of the reproduced image held in the RAM of the personal computer 30 is read, and the position of the position detection marker is detected by a method such as template matching. When detecting the position of the marker, it is preferable not to match the entire held image but to search only a part of the region where the marker is expected. Specifically, when there are position detection markers at the four corners, the search area is set to an area about twice as large as the area where the marker position can be shifted due to misalignment of the optical system. Since the search area depends on the device, it is determined experimentally. The marker detection time can be reduced by the above operation.

マーカの位置が検出されると、保持された再生画像上にデータページに対応した番地付けを行う。例えば、1000×1000ビットのデータページであれば、マーカで囲まれた領域を1000×1000分割する。そして、各々の分割領域の平均輝度を求める。あるいは、各々の分割領域の最大輝度を選択することもできる。次に、これらの輝度を閾値と比較して二値のデジタルデータに割り付け、1000×1000ビットのデータページを復号する。   When the position of the marker is detected, the address corresponding to the data page is assigned to the held reproduction image. For example, if the data page is 1000 × 1000 bits, the area surrounded by the markers is divided into 1000 × 1000. Then, the average luminance of each divided area is obtained. Alternatively, the maximum luminance of each divided area can be selected. Next, these luminance values are compared with threshold values and assigned to binary digital data, and a 1000 × 1000 bit data page is decoded.

実際に下記の条件で位置検出マーカの再生実験を行った。
光源10として、YAGレーザの第二高調波cw532nmを用いた。空間光変調器18としては反射型液晶パネルを用いた。画素サイズは19μm角で、1024×768画素である。一方、光検出器36は画素サイズが6μmで、2048×2048のCCDカメラを用いた。この構成では、空間光変調器18の1画素はCCDの約3×3画素で検出できる。デジタルデータの1ビットを空間光変調器の2×2画素で表し、データページを構成した。したがって、信号光の1ビットはCCDの約6×6画素で検出(サンプリング)することになる。マーカの線幅は、空間光変調器の8画素、4画素、2画素、1画素とした。
Actually, a reproduction experiment of the position detection marker was performed under the following conditions.
As the light source 10, a second harmonic cw of 532 nm of YAG laser was used. As the spatial light modulator 18, a reflection type liquid crystal panel was used. The pixel size is 19 μm square and is 1024 × 768 pixels. On the other hand, the photodetector 36 has a pixel size of 6 μm and uses a 2048 × 2048 CCD camera. In this configuration, one pixel of the spatial light modulator 18 can be detected by about 3 × 3 pixels of the CCD. One bit of digital data is represented by 2 × 2 pixels of the spatial light modulator, and a data page is constructed. Therefore, one bit of the signal light is detected (sampled) by about 6 × 6 pixels of the CCD. The line width of the marker was 8 pixels, 4 pixels, 2 pixels, and 1 pixel of the spatial light modulator.

図6に示すように、それぞれの線幅で、十字形状のマーカ1〜4を用い実験した。直線部の幅dは、データ画素の一辺の長さをaとして(この場合は、空間光変調器18の2画素分)、マーカ1では4倍(4a)、マーカ2では2倍(2a)、マーカ3では1倍(a)、マーカ4では半分(1/2a)の4種類である。位置検出マーカは、多数の画素がマトリクス状に配列されたデータページに対し、行方向に延びた直線部と列方向に延びた直線部とを有しており、行方向に延びた直線部と列方向に延びた直線部とが互いに交差している。   As shown in FIG. 6, experiments were performed using cross-shaped markers 1 to 4 with respective line widths. The width d of the straight line portion is 4 times (4a) for the marker 1 and 2 times (2a) for the marker 2 where a is the length of one side of the data pixel (in this case, two pixels of the spatial light modulator 18). The marker 3 has four types, which is 1 (a) and the marker 4 has a half (1 / 2a). The position detection marker has a linear portion extending in the row direction and a linear portion extending in the column direction with respect to a data page in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and a linear portion extending in the row direction; The straight portions extending in the column direction cross each other.

図7は、データページと位置検出マーカとを記録したホログラムから再生された画像を示す図である。幅の広い直線部を有する位置検出マーカほど画像が劣化していることが分かる。一方、直線部の幅が狭くなるほど、光強度が不十分となる。フーリエ変換像の0次成分を遮断してホログラムを記録した場合でも位置検出マーカを検出するためには、直線部の幅dは下記の関係を満たす範囲が好ましい。
a/2≦d≦2a
FIG. 7 is a diagram showing an image reproduced from a hologram in which a data page and a position detection marker are recorded. It can be seen that the position detection marker having a wider straight line portion deteriorates the image. On the other hand, the light intensity becomes insufficient as the width of the straight line portion becomes narrower. In order to detect the position detection marker even when the hologram is recorded while blocking the zero-order component of the Fourier transform image, the width d of the straight line portion is preferably in a range satisfying the following relationship.
a / 2 ≦ d ≦ 2a

以上説明した通り、本実施の形態では、フーリエ変換像の直流成分を遮断してホログラムを記録した場合でも、再生画像から位置検出マーカが消えたり、部分的に欠落することがなく、適切に位置検出を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, even when the hologram is recorded by blocking the direct current component of the Fourier transform image, the position detection marker does not disappear from the reproduced image or is not partially lost, and the position is appropriately set. Detection can be performed.

なお、上記の実施の形態では、マトリクスに対し比較的短い直線部を有する位置検出マーカの例について説明したが、図8に示すように、データページ50の外周に沿って位置検出マーカ52を設けることもできる。   In the above embodiment, an example of the position detection marker having a relatively short straight portion with respect to the matrix has been described. However, as shown in FIG. 8, the position detection marker 52 is provided along the outer periphery of the data page 50. You can also.

ホログラムとして記録するデータページの画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the data page recorded as a hologram. 位置検出マーカの拡大図である。It is an enlarged view of a position detection marker. 第1の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hologram recording / reproducing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 空間光変調器の表示画像を示す図である。It is a figure which shows the display image of a spatial light modulator. 再生画像を取得する場合の空間光変調器の表示画像を示す図である。It is a figure which shows the display image of a spatial light modulator in the case of acquiring a reproduced image. データページとこれに付加された十字型の位置検出マーカとを示す図である。It is a figure which shows a data page and the cross-shaped position detection marker added to this. 図6に示すデータ画像を記録したホログラムからの再生画像を示す図である。It is a figure which shows the reproduction | regeneration image from the hologram which recorded the data image shown in FIG. 位置検出マーカの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a position detection marker.

符号の説明Explanation of symbols

10 光源
12 レンズ
15 ビームエキスパンダ
16 偏光ビームスプリッタ
18 空間光変調器
20 波長板
22 レンズ
24 レンズ
26 フーリエ変換レンズ
26 レンズ
28 光記録媒体
28a 反射層
30 パーソナルコンピュータ
32 パターン発生器
36 光検出器
38 マスク
50 データページ
52 位置検出マーカ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source 12 Lens 15 Beam expander 16 Polarizing beam splitter 18 Spatial light modulator 20 Wave plate 22 Lens 24 Lens 26 Fourier transform lens 26 Lens 28 Optical recording medium 28a Reflective layer 30 Personal computer 32 Pattern generator 36 Photo detector 38 Mask 50 Data page 52 Position detection marker

Claims (8)

二値のデジタルデータを多数の画素がマトリクス状に配置された明暗画像で表す信号光から直流成分を除去し、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録し、記録されたホログラムを再生するホログラム記録再生システムにおいて、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出するために使用される位置検出マーカであって、
前記データ領域に付加され、前記信号光の空間周波数と同じ成分を有し、前記信号光と共にホログラムとして記録され且つ再生される位置検出マーカ。
A direct current component is removed from signal light representing binary digital data as a bright and dark image in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and the optical recording medium is irradiated with the signal light from which the direct current component has been removed and the reference light simultaneously. In the hologram recording / reproducing system for recording a hologram on the optical recording medium and reproducing the recorded hologram, a position detection marker used for detecting the position of the data area included in the reproduced image,
A position detection marker that is added to the data area, has the same component as the spatial frequency of the signal light, and is recorded and reproduced as a hologram together with the signal light.
前記マトリクスの行方向又は列方向に延びる直線部を含む請求項1に記載の位置検出マーカ。   The position detection marker according to claim 1, comprising a straight line portion extending in a row direction or a column direction of the matrix. 前記直線部の幅dは、前記明暗画像の1画素の一辺の長さをaとした場合に、下記の関係を満たす請求項1又は2に記載の位置検出マーカ。
a/2≦d≦2a
The position detection marker according to claim 1 or 2, wherein the width d of the straight line portion satisfies the following relationship, where a is the length of one side of one pixel of the bright and dark image.
a / 2 ≦ d ≦ 2a
前記マトリクスの行方向及び列方向に延びる直線部を含む請求項2又は3に記載の位置検出マーカ。   The position detection marker of Claim 2 or 3 containing the linear part extended in the row direction and column direction of the said matrix. 前記マトリクスの行方向に延びる直線部と列方向に延びる直線部とが交差する請求項4に記載の位置検出マーカ。   The position detection marker according to claim 4, wherein a linear portion extending in a row direction and a linear portion extending in a column direction of the matrix intersect. 前記データ領域の四隅に配置される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の位置検出マーカ。   The position detection marker of any one of Claims 1 thru | or 5 arrange | positioned at the four corners of the said data area. 二値のデジタルデータを多数の画素がマトリクス状に配置された明暗画像で表す信号光から直流成分を除去し、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録し、記録されたホログラムを再生するホログラム記録再生システムにおいて、再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出する位置検出方法であって、
前記信号光と該信号光の空間周波数と同じ成分を有する位置検出マーカとをホログラムとして記録し、
記録されたホログラムから再生画像を取得し、
前記再生画像に含まれる前記位置検出マーカの位置を検出し、
検出した位置検出マーカの位置に基づいて、前記再生画像に含まれるデータ領域の位置を検出する位置検出方法。
A direct current component is removed from signal light representing binary digital data as a bright and dark image in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and the optical recording medium is irradiated with the signal light from which the direct current component has been removed and the reference light simultaneously. In the hologram recording / reproducing system for recording a hologram on the optical recording medium and reproducing the recorded hologram, a position detecting method for detecting the position of a data area included in a reproduced image,
Recording the signal light and a position detection marker having the same component as the spatial frequency of the signal light as a hologram,
Obtain a reconstructed image from the recorded hologram,
Detecting the position of the position detection marker included in the reproduced image,
A position detection method for detecting a position of a data area included in the reproduced image based on a position of a detected position detection marker.
ホログラムを記録した光記録媒体に前記参照光を読出し光として照射し、前記読出し光の照射により前記ホログラムから再生された再生光を受光素子に結像し、該再生光を結像して得られた再生画像を前記受光素子で受光して、記録されたホログラムから再生画像を取得する請求項7に記載の位置検出方法。   An optical recording medium on which a hologram is recorded is irradiated with the reference light as readout light, and the reproduction light reproduced from the hologram by irradiation of the readout light is imaged on a light receiving element, and the reproduction light is imaged. The position detection method according to claim 7, wherein the reproduced image is received by the light receiving element, and the reproduced image is acquired from the recorded hologram.
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