JP2007250076A - Data recording and reproducing device - Google Patents

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Hirotaka Ochi
浩隆 越智
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data recording and reproducing device in which interference between codes is reduced based on a pattern of a phase modulation mask. <P>SOLUTION: The device is provided with a space light amplitude modulator 20 space-modulating amplitude, a phase modulation mask 30 modulating a phase, and an interference optical part 40 recording interference in a medium M. Further, the device is provided with an image sensor 50 taking out reproduction light from the medium M and photographing it, and a signal processing means 60 signal-processing a photographed digital image, wherein a space filter performed in the signal processing means 60 reduces interference between codes by changing a filter property based on space positions of respective pixels, and an error rate is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、データ記録再生装置に係り、より詳細にはホログラフィックを用いたデータ記録再生装置に関する。   The present invention relates to a data recording / reproducing apparatus, and more particularly to a data recording / reproducing apparatus using holographic.

近年、マルチメディア化が進み、扱うデータが増大している。この大容量のデータを記録するために、ホログラフィックを用いた記録装置(以下、「ホログラムメモリ」という)の研究が各種なされている。このホログラムメモリは、2次元のページデータを一度に記録再生できることから、データの転送速度が高速であり、また、多重記録という技術を用いることで、記憶容量の大容量化も実現できるといわれている。   In recent years, the use of multimedia has progressed, and the data handled has increased. In order to record this large amount of data, various researches have been made on recording devices using holography (hereinafter referred to as “hologram memory”). Since this hologram memory can record and reproduce two-dimensional page data at a time, it is said that the data transfer speed is high, and that the storage capacity can be increased by using the technique of multiplex recording. Yes.

ホログラムメモリには、DVD等のような媒体へ情報の記録再生を行う光ディスク装置と異なる性質の外乱要因がある。その中でも、ISI(Inter Symbol Interference;符号間干渉)は、DVDとホログラムメモリでは大きく性質が異なっている。図12を用いて、ホログラムメモリのISIについて説明する。
図12は、コヒーレント(可干渉)な光の振幅を空間変調する空間光振幅変調器101において、図面上部から照射されるコヒーレントな光の振幅を空間変調し、それをイメージセンサー102で受光してイメージセンサー102の出力値を得るまでの原理を示したものである。この空間光振幅変調器は、光を透過するセルと光を遮蔽するセルとで構成されており、n行m列で表わされる2次元の配列を有する。図12では、光を透過するセルが1つの場合(図中で「ONが孤立」と記載した、セルAのみが透過するセル)と2つ隣接する場合(図中で「ONが隣接」と記載した、AとBが透過するセル)について、それぞれの電界振幅波形と、電界パワー波形と、イメージセンサー出力値を比較したものである。イメージセンサー102には光電変換素子で構成されるものを用いており、各セルでのイメージセンサー出力値は、各セル内の画素で受光した成分の出力値を積分したものである。同図から分かるように、各セルのイメージセンサー出力は、隣接するセルが遮蔽するセルか透過するセルかにより影響を受ける。これは、従来の光ディスク装置で発生するISIとは異なった特性を有する。
The hologram memory has a disturbance factor having a property different from that of an optical disk apparatus that records and reproduces information on a medium such as a DVD. Among them, ISI (Inter Symbol Interference) is greatly different in characteristics between DVD and hologram memory. The ISI of the hologram memory will be described with reference to FIG.
FIG. 12 shows a spatial light amplitude modulator 101 that spatially modulates the amplitude of coherent (coherent) light, and spatially modulates the amplitude of the coherent light emitted from the upper part of the drawing and receives it by the image sensor 102. The principle until the output value of the image sensor 102 is obtained is shown. This spatial light amplitude modulator is composed of cells that transmit light and cells that block light, and has a two-dimensional array represented by n rows and m columns. In FIG. 12, there is a case where there is one cell that transmits light (a cell in which only cell A is transmitted, which is described as “ON is isolated” in the drawing), and a case where two cells are adjacent (“ON is adjacent” in the drawing). For the cell A and B described), the electric field amplitude waveform, electric field power waveform, and image sensor output value are compared. The image sensor 102 is composed of photoelectric conversion elements, and the image sensor output value in each cell is obtained by integrating the output values of components received by the pixels in each cell. As can be seen from the figure, the image sensor output of each cell is affected by whether the adjacent cell is a shielded cell or a transparent cell. This has a characteristic different from the ISI generated in the conventional optical disk apparatus.

従来、このISIの影響を削減する一つの手段として、データ“1”(光を透過するセルに対応)の隣接セルにデータ“1”が少ない「変調符号」を適用する方法がある。例えば、1−4符号(1 Light Bit on 4 Cells Coding)と呼ばれる符号は、4つのセルの内1つだけデータ“1”で残りの3つはデータ“0”(光を遮蔽するセルに対応)である、という制約の符号である。この符号は、“1”のセルに隣接するセルに“1”が少なくなる特徴があり、ISIの影響を抑えることができる(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as one means for reducing the influence of the ISI, there is a method of applying a “modulation code” having a small amount of data “1” to an adjacent cell of data “1” (corresponding to a light transmitting cell). For example, a code called 1-4 code (1 Light Bit on 4 Cells Coding) is data “1” for only one of four cells and data “0” for the remaining three (corresponding to cells that block light). ). This code is characterized in that “1” is reduced in a cell adjacent to the cell “1”, and the influence of ISI can be suppressed (see, for example, Patent Document 1).

さらに、このISIの影響を削減する他の手段として、「位相変調マスク」を使用する方法がある。この位相変調マスクは、空間光振幅変調器とマッチしたセル間隔を持っている位相変調器で、セル毎に光の位相を変更することができる。効果的な位相変調マスクの位相パターンとして、図13に例示するように0、π/2、π、3π/2の4値を用い、縦横の隣接セルの位相差はπ/2である、という制約を持った「擬似ランダム拡散板103」と呼ばれるものがある。   Further, as another means for reducing the influence of the ISI, there is a method using a “phase modulation mask”. This phase modulation mask is a phase modulator having a cell interval matched with the spatial light amplitude modulator, and can change the phase of light for each cell. As an effective phase modulation mask phase pattern, four values of 0, π / 2, π, and 3π / 2 are used as illustrated in FIG. 13, and the phase difference between adjacent vertical and horizontal cells is π / 2. There is a so-called “pseudo-random diffuser plate 103” with restrictions.

ここで、擬似ランダム拡散板103の効果について説明する。図14はコヒーレント光の振幅を空間光振幅変調器101で空間変調し、擬似ランダム拡散板103を通して、イメージセンサー102で撮影する原理図を示したものである。前述した図12とは、擬似ランダム拡散板103を有する点が異なる。
図14から分かるように、空間変調のセルAが同じデータ“1”であっても、隣接したセルBがデータ“1”であるかデータ”0”であるかによって、積分の影響でイメージセンサー102の出力が変化する。しかしながら、図12と図14を比較すると、明らかに、セルAのイメージセンサー出力は、図14の方が変化の度合いが少ない。図14では、隣接セル間にπ/2の位相ずれがあるために、電界パワーがセルAの電界のパワーとセルBの電界パワーの加算値となる隣接セルA、Bの間は、隣接セルがONであってもISIの影響が減少するからである。このように、擬似ランダム拡散板103を用いることで、ISIの影響を削減できる(例えば、特許文献2参照)。
Here, the effect of the pseudo random diffusion plate 103 will be described. FIG. 14 shows a principle diagram in which the amplitude of the coherent light is spatially modulated by the spatial light amplitude modulator 101 and photographed by the image sensor 102 through the pseudo-random diffuser plate 103. It differs from FIG. 12 described above in that it has a pseudo-random diffuser plate 103.
As can be seen from FIG. 14, even if the spatial modulation cell A is the same data “1”, the image sensor is affected by the integration depending on whether the adjacent cell B is the data “1” or the data “0”. The output of 102 changes. However, comparing FIG. 12 with FIG. 14, the image sensor output of the cell A clearly changes less in FIG. In FIG. 14, since there is a phase shift of π / 2 between adjacent cells, the adjacent cells A and B in which the electric field power is the sum of the electric field power of the cell A and the electric field power of the cell B are adjacent cells. This is because the influence of ISI is reduced even if is ON. Thus, by using the pseudo-random diffuser plate 103, the influence of ISI can be reduced (for example, see Patent Document 2).

また、擬似ランダム拡散板103には、他の効果もある。それは、空間光振幅変調器101の格子構造によって発生する回折光の0次光の焦点でのパワーを削減できることである。コヒーレント光をレンズで集光すると1点に光が集まってしまい、焦点でメディアにデータを記録する際にメディアに焼きつきが生じる場合があり、データの記録再生ができなくなる可能性がある。擬似ランダム拡散板103に限らずランダムな拡散板を用いれば、焦点での0次光のパワーを削減し、メディアの焼きつきを防ぐことができる。
特開平9−197947号公報(第1−8頁、第1図) 特開平1−302376号公報(第2−4頁、第4図)
Further, the pseudo random diffuser plate 103 has other effects. That is, the power at the focal point of the 0th-order light of the diffracted light generated by the grating structure of the spatial light amplitude modulator 101 can be reduced. When the coherent light is collected by the lens, the light is collected at one point, and when the data is recorded on the medium at the focal point, the medium may be burned, and there is a possibility that the data cannot be recorded / reproduced. If a random diffuser plate is used in addition to the pseudo-random diffuser plate 103, the power of the 0th-order light at the focal point can be reduced and media burn-in can be prevented.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-197947 (page 1-8, FIG. 1) JP-A-1-302376 (page 2-4, FIG. 4)

ところで、従来の構成のものでは、擬似ランダム拡散板は、横縦の隣接セル間の位相をπ/2回転する制約があるが、斜めに隣接するセルとの位相関係は、同位相かまたはπ回転するランダムなパターンになっている。これでは、斜め隣接セル間のISIの影響を削減できていない、あるいは悪化させてしまう。   By the way, in the conventional configuration, the pseudo random diffuser plate has a constraint to rotate the phase between adjacent cells in the horizontal and vertical directions by π / 2, but the phase relationship with the diagonally adjacent cells is the same phase or π It is a random pattern that rotates. In this case, the influence of ISI between diagonally adjacent cells cannot be reduced or deteriorated.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、横縦に隣接するセルだけではなく、斜めに隣接するセル間のISIにおいても光の位相調整を行って、斜めに隣接するセルの影響を除去できるデータ記録再生装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and performs the phase adjustment of light not only in horizontally and vertically adjacent cells but also in ISI between diagonally adjacent cells, and thereby affects the influence of diagonally adjacent cells. An object of the present invention is to provide a data recording / reproducing apparatus that can be removed.

本発明のデータ記録再生装置は、コヒーレントな光に対してその振幅を空間変調する空間光振幅変調器と、前記空間光振幅変調器で振幅が空間変調された前記光に対してその位相を空間変調する位相変調マスクと、前記位相変調マスクで位相が空間変調された前記光の干渉パターンにより前記情報を媒体へ記録する、若しくは前記媒体から再生光を取り出して前記情報を読み出すための参照光を前記媒体へ入射させる干渉光学部と、前記再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージから2値の情報を読み出す信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記デジタルイメージを適切な空間位置に補正する位置合せ手段と、前記位置合せ手段で補正されたデジタルイメージをフィルタリングする空間フィルタと、前記フィルタリングされた前記デジタルイメージを2値化する2値化手段と、を備え、前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に隣接する画素に対応する前記位相変調マスクの位相によって、前記空間フィルタのフィルタ特性を変化させることを特徴とするものである。   The data recording / reproducing apparatus of the present invention includes a spatial light amplitude modulator that spatially modulates the amplitude of coherent light, and a phase of the light that has been spatially modulated by the spatial light amplitude modulator. A phase modulation mask to be modulated, and a reference beam for recording the information on a medium by an interference pattern of the light whose phase is spatially modulated by the phase modulation mask, or for taking out reproduction light from the medium and reading the information An interference optical unit that is incident on the medium; an image sensor that photoelectrically converts the reproduction light; and a signal processing unit that reads binary information from a digital image output from the image sensor. A means for correcting the digital image to an appropriate spatial position; and a digital image corrected by the alignment means. A spatial filter for filtering, and binarization means for binarizing the filtered digital image, the spatial filter corresponding to a pixel adjacent to a target pixel to which a current filter is applied. The filter characteristics of the spatial filter are changed according to the phase of the modulation mask.

また、本発明のデータ記録再生装置は、コヒーレントな光に対してその位相を空間変調する位相変調マスクと、前記位相変調マスクで位相が空間変調された前記コヒーレントな光に対してその振幅を空間変調する空間光振幅変調器と、前記空間光振幅変調器で振幅が空間変調された前記コヒーレントな光の干渉パターンにより前記情報を媒体へ記録する、若しくは前記媒体から再生光を取り出して前記情報を読み出すための参照光を前記媒体へ入射させる干渉光学部と、前記再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージから2値の情報を読み出す信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、デジタルイメージを適切な空間位置に補正する位置合せ手段と、位置合せ手段で補正されたデジタルイメージをフィルタリングする空間フィルタと、前記フィルタリングされた前記デジタルイメージを2値化する2値化手段と、を備え、前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に隣接する画素に対応する前記位相変調マスクの位相によって、前記空間フィルタのフィルタ特性を変化させることを特徴とするものである。   Further, the data recording / reproducing apparatus of the present invention includes a phase modulation mask that spatially modulates the phase of coherent light, and the amplitude of the coherent light whose phase is spatially modulated by the phase modulation mask. The information is recorded on the medium by the spatial light amplitude modulator to be modulated and the interference pattern of the coherent light whose amplitude is spatially modulated by the spatial light amplitude modulator, or the reproduction light is taken out from the medium to obtain the information. An interference optical unit for making a reference light for reading incident on the medium, an image sensor for photoelectrically converting the reproduction light, a signal processing unit for reading binary information from a digital image output from the image sensor, The signal processing means includes an alignment means for correcting the digital image to an appropriate spatial position, and correction by the alignment means. A spatial filter for filtering the filtered digital image, and binarization means for binarizing the filtered digital image, wherein the spatial filter is a pixel adjacent to the pixel of interest to which the current filter is applied. The filter characteristic of the spatial filter is changed according to the phase of the phase modulation mask corresponding to.

また、本発明のデータ記録再生装置は、前記位相変調マスクの変調パターンが、前記注目画素の縦横に隣接している画素の位相がπ/2ずつ回転している擬似ランダムなパターンであることを特徴とするものである。   In the data recording / reproducing apparatus of the present invention, the modulation pattern of the phase modulation mask is a pseudo-random pattern in which the phase of pixels adjacent in the vertical and horizontal directions of the pixel of interest is rotated by π / 2. It is a feature.

また、本発明のデータ記録再生装置は、前記空間フィルタが、現在フィルタを適用している注目画素に対して斜めに隣接している4つの画素における、前記位相変調マスクの位相それぞれについて、前記注目画素の位相と同位相であるか否かの判断に基づいて、前記空間フィルタのフィルタ特性を決定するフィルタ係数を変化させることを特徴とするものである。   In the data recording / reproducing apparatus of the present invention, the spatial filter is configured to perform the attention for each phase of the phase modulation mask in four pixels obliquely adjacent to the attention pixel to which the current filter is applied. The filter coefficient for determining the filter characteristic of the spatial filter is changed based on the determination as to whether the phase is the same as the phase of the pixel.

また、本発明のデータ記録再生装置は、前記信号処理手段が、前記位置合わせ手段で適切な空間位置に補正が行われたデジタルイメージを前記空間光振幅変調器の変調パターンを再現するように、“0”あるいは“1”に2値化する仮判定手段を備え、前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に対して斜めに隣接している4つの画素における、前記位相変調マスクの位相それぞれについて、前記注目画素の位相と同位相であるか否か、および、斜めに隣接している4つの画素における前記仮判定手段の出力それぞれについて、前記“1”であるか否かに基づいて、フィルタ特性を決定するフィルタ係数を変化させることを特徴とするものである。   Further, in the data recording / reproducing apparatus of the present invention, the signal processing unit reproduces the modulation pattern of the spatial light amplitude modulator from the digital image corrected to an appropriate spatial position by the alignment unit. Provisional judging means for binarizing to “0” or “1”, wherein the spatial filter includes the phase modulation mask in four pixels diagonally adjacent to the target pixel to which the current filter is applied. Whether the phase of the pixel of interest is the same as the phase of the pixel of interest, and whether each of the outputs of the provisional determination means at four diagonally adjacent pixels is “1”. Based on this, the filter coefficient for determining the filter characteristic is changed.

また、本発明のデータ記録再生装置は、前記空間フィルタが、現在フィルタを適用している注目画素に対して斜めに隣接している4つの画素における、前記位相変調マスクの位相それぞれについて、前記注目画素の位相と同位相である画素の個数によって、前記空間フィルタのフィルタ特性を決定するフィルタ係数を変化させることを特徴とするものである。   In the data recording / reproducing apparatus of the present invention, the spatial filter is configured to perform the attention for each phase of the phase modulation mask in four pixels obliquely adjacent to the attention pixel to which the current filter is applied. The filter coefficient for determining the filter characteristic of the spatial filter is changed according to the number of pixels having the same phase as the pixel phase.

本発明のデータ記録再生装置によれば、斜め隣接セル間のISIなどの光の位相による影響を除去することができる。そのため、ビットエラーレートを向上できるデータ記録再生装置を提供できる。   According to the data recording / reproducing apparatus of the present invention, it is possible to eliminate the influence due to the phase of light such as ISI between diagonally adjacent cells. Therefore, a data recording / reproducing apparatus that can improve the bit error rate can be provided.

以下に、本発明のデータ記録再生装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は本実施形態のデータ記録再生装置の構成を示したものであり、このデータ記録再生装置は、媒体Mへの情報の記録再生を行うようになっており、記録再生光生成部10と、空間光振幅変調器20と、位相変調マスク30と、干渉光学部40と、イメージセンサー50と、信号処理手段60を備えている。
Hereinafter, embodiments of the data recording / reproducing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of a data recording / reproducing apparatus according to the present embodiment. This data recording / reproducing apparatus records and reproduces information on a medium M. A spatial light amplitude modulator 20, a phase modulation mask 30, an interference optical unit 40, an image sensor 50, and a signal processing means 60.

記録再生光生成部10は、ホログラムを形成するのに必要な2つのコヒーレント光(可干渉光)を生成するとともに、そのうちの1つのコヒーレント光を空間光振幅変調器20へ出射する一方、もう1つのコヒーレント光を参照光として干渉光学部40へ出射するように構成されている。空間光振幅変調器20は、記録再生光生成部10からの物体光に対して、書き込むデータに応じた振幅の空間変調を行うものである。位相変調マスク30は、空間光振幅変調器20からここへ入力された物体光の位相の空間変調を行う。イメージセンサー50は、光電変換によってデジタルイメージを出力するものである。なお、空間光振幅変調器20と位相変調マスク30の配置順序は、本実施形態とは逆であってもよい。   The recording / reproducing light generation unit 10 generates two coherent lights (coherent light) necessary for forming a hologram, and emits one of the coherent lights to the spatial light amplitude modulator 20, while the other one. Two coherent lights are output to the interference optical unit 40 as reference lights. The spatial light amplitude modulator 20 performs spatial modulation of the amplitude corresponding to the data to be written on the object light from the recording / reproducing light generation unit 10. The phase modulation mask 30 performs spatial modulation of the phase of the object light input from the spatial light amplitude modulator 20 to the phase modulation mask 30. The image sensor 50 outputs a digital image by photoelectric conversion. Note that the arrangement order of the spatial light amplitude modulator 20 and the phase modulation mask 30 may be reversed from the present embodiment.

次に、本実施形態のデータ記録再生装置の動作を説明する。
記録再生光生成部10で生成されるコヒーレントな2つの光のうちの一方が、空間光振幅変調器20へ照射され、この空間光振幅変調器20で、書き込む情報に応じた光の振幅の空間変調を行う。振幅の空間変調された光は位相変調マスク30へ入力され光の位相の空間変調を行う。この位相変調マスク30で空間変調が行われた光は、信号光として、媒体Mに干渉パターンを記録するための干渉光学部40へ入力され、そこで、後述する参照光との干渉により媒体Mにデータが記録される。
Next, the operation of the data recording / reproducing apparatus of this embodiment will be described.
One of the two coherent lights generated by the recording / reproducing light generation unit 10 is applied to the spatial light amplitude modulator 20, and the spatial light amplitude modulator 20 has a light amplitude space corresponding to information to be written. Modulate. The light whose amplitude is spatially modulated is input to the phase modulation mask 30 to perform spatial modulation of the phase of the light. The light that has been spatially modulated by the phase modulation mask 30 is input as signal light to the interference optical unit 40 for recording an interference pattern on the medium M, where it is applied to the medium M by interference with reference light described later. Data is recorded.

本実施形態では、前述したように、記録再生光生成部10で生成された2つの光のうち、一方の光で空間変調を行い信号光として用いるとともに、他方を参照光として用い、これら2つの光を干渉させることで、媒体Mにホログラムを記録する方式をとる。また、この記録されたホログラムを再生するときには、干渉光学部40へ参照光のみを入力すればよい。これにより、媒体Mからの回折光を再生光として読み出す。即ち、この媒体Mからの再生光は、イメージセンサー50へ照射され、イメージセンサー50は光電変換によってデジタルイメージを出力する。デジタルイメージは信号処理手段60によって2値化される。   In the present embodiment, as described above, of the two lights generated by the recording / reproducing light generation unit 10, spatial modulation is performed using one of the lights and the signal light is used, and the other is used as the reference light. A method of recording a hologram on the medium M by making light interfere with each other is adopted. Further, when reproducing the recorded hologram, only the reference light has to be input to the interference optical unit 40. Thereby, the diffracted light from the medium M is read as reproduction light. That is, the reproduction light from the medium M is irradiated to the image sensor 50, and the image sensor 50 outputs a digital image by photoelectric conversion. The digital image is binarized by the signal processing means 60.

次に、図2を参照しながら、記録再生光生成部10について詳細に説明する。
記録再生光生成部10は、コヒーレント光源であるレーザー光源11と、レーザービームを2分割させる偏光ビームスプリッター(PBS)などのプリズムビームスプリッター12と、平行光を形成するコリメーター13と、光路を変更させるために2個一対設けたミラー14と、を備えている。
Next, the recording / reproducing light generation unit 10 will be described in detail with reference to FIG.
The recording / reproducing light generation unit 10 changes the optical path, a laser light source 11 that is a coherent light source, a prism beam splitter 12 such as a polarization beam splitter (PBS) that divides the laser beam into two, a collimator 13 that forms parallel light, and the like. In order to achieve this, a pair of two mirrors 14 are provided.

レーザー光源11から出射するコヒーレント光は、2つの光の干渉作用を利用してホログラムとして情報を記録させるために、その波長のバンド幅は非常に狭いものになっている。レーザー光源11から照射されたコヒーレント光であるレーザービームは、プリズムビームスプリッター12に入力され、2つのビームに分割される。分割されたビームのうち、一方はコリメーター13でレーザー径を広げられ、物体光(信号光となる)を形成するため空間光振幅変調器20へ出力される。分割されたビームのうち、もう一方は、ミラー14へ照射され、参照光としてビームの進行方向が変更させる。ミラー14から出力された光は、参照光として干渉光学部40へ出力される。   Since the coherent light emitted from the laser light source 11 records information as a hologram using the interference action of the two lights, the bandwidth of the wavelength is very narrow. A laser beam that is coherent light emitted from the laser light source 11 is input to the prism beam splitter 12 and split into two beams. One of the divided beams is expanded in laser diameter by the collimator 13 and output to the spatial light amplitude modulator 20 to form object light (becomes signal light). The other of the divided beams is irradiated onto the mirror 14 to change the traveling direction of the beam as reference light. The light output from the mirror 14 is output to the interference optical unit 40 as reference light.

光の振幅を空間変調する空間光振幅変調器20と、光の位相を空間変調する位相変調マスク30の最小変調間隔の要素であるセルは1対1に対応しており、近接して設置されている。なお、空間光振幅変調器20と位相変調マスク30の光の入射の順番(つまり、2つの光学素子の配置)は入れ替わっても良い。これは、光の入射の順番は入れ替わっても、出力される光は全く同じ光になり、性能に影響しないからである。なお、本実施形態では、これら双方が近接して設置されているが、リレーレンズを用いて、双方をリレーレンズの前側焦点と、後ろ側焦点に設置することも可能である。   The spatial light amplitude modulator 20 that spatially modulates the amplitude of light and the cell that is the element of the minimum modulation interval of the phase modulation mask 30 that spatially modulates the phase of light correspond one-to-one and are installed close to each other. ing. In addition, the order of incidence of light on the spatial light amplitude modulator 20 and the phase modulation mask 30 (that is, the arrangement of the two optical elements) may be switched. This is because even if the order of incidence of light is changed, the output light becomes exactly the same light and does not affect the performance. In the present embodiment, both of these are installed close to each other, but it is also possible to install both at the front focal point and the rear focal point of the relay lens using a relay lens.

空間光振幅変調器20は、液晶パネル等で構成されており、セルごとに透過であるデータ“1”と遮断であるデータ“0”を設定できる。なお、光の振幅を空間変調できるものであれば、DMD(Digital Micromirror Device)などを用いてもよく、本発明は空間光振幅変調器20の構成によって限定されるものではない。
空間光振幅変調器20の変調パターンは、書き込む情報によって変化する。本実施形態では、変調符号に、[背景技術]で説明した1−4符号(1 Light Bit on 4 Cells Coding)を用いる。図3に、1−4符号の符号化方法を示す。前述したように、1−4符号は、4つのセルのうち1つだけデータ“1”で、残りの3つはデータ“0”であるという制約の符号である。符号化は、図3に示すように、現在符号化しようとしている2ビットのデータを情報取得手段91で情報系列から抜き出し、符号化手段92で符号化テーブルにしたがって4ビットのデータに変換するものである。この4ビットのデータを複数組み合わせることで、二次元のデータである二次元変調データを生成する。
The spatial light amplitude modulator 20 is composed of a liquid crystal panel or the like, and can set data “1” that is transmitted and data “0” that is blocked for each cell. As long as the light amplitude can be spatially modulated, a DMD (Digital Micromirror Device) or the like may be used, and the present invention is not limited by the configuration of the spatial light amplitude modulator 20.
The modulation pattern of the spatial light amplitude modulator 20 changes depending on information to be written. In the present embodiment, the 1-4 code (1 Light Bit on 4 Cells Coding) described in [Background Art] is used as the modulation code. FIG. 3 shows an encoding method of the 1-4 code. As described above, the 1-4 code is a constraint code in which only one of the four cells is data “1” and the remaining three are data “0”. As shown in FIG. 3, the encoding is performed by extracting 2-bit data to be encoded from the information sequence by the information acquisition unit 91 and converting it into 4-bit data according to the encoding table by the encoding unit 92. It is. Two-dimensional modulation data that is two-dimensional data is generated by combining a plurality of 4-bit data.

位相変調マスク30は[背景技術]で説明した変調パターンが0、π/2、π、3π/2の4値を用い、縦横の隣接セルの位相はπ/2であるという制約を持った擬似ランダム拡散板を用いる。本実施形態の位相変調マスク30は、ガラス等で構成されており、セルごとのガラスの厚さによって、セルごとの位相を回転する。なお、この位相変調マスク30は、光の位相を空間変調できるものであれば液晶素子などを用いてもよい。また、本発明は位相変調マスク30の構成によって限定されるものではない。   The phase modulation mask 30 uses the four modulation patterns 0, π / 2, π, and 3π / 2 as described in [Background Art], and has a constraint that the phase of adjacent vertical and horizontal cells is π / 2. A random diffuser is used. The phase modulation mask 30 of this embodiment is made of glass or the like, and rotates the phase for each cell depending on the thickness of the glass for each cell. The phase modulation mask 30 may be a liquid crystal element or the like as long as it can spatially modulate the phase of light. Further, the present invention is not limited by the configuration of the phase modulation mask 30.

次に、2次元変調データとそのデータを記録・再生したときの再生光の電界パワーを、図4に示す。なお、図4(A)に記録する2次元変調データ、図4(B)に擬似ランダム拡散板がない場合の再生光の電界パワー、図4(C)に擬似ランダム拡散板がある場合の再生光の電界パワーをそれぞれ示している。ここで、R1とR2は、任意に斜め方向で着目した適宜の比較領域を示す。   Next, FIG. 4 shows the two-dimensional modulation data and the electric field power of the reproduction light when the data is recorded / reproduced. 4A shows the two-dimensional modulation data, FIG. 4B shows the electric field power of the reproduction light when there is no pseudorandom diffuser, and FIG. 4C shows the reproduction when there is a pseudorandom diffuser. The electric field power of light is shown respectively. Here, R1 and R2 indicate appropriate comparison regions focused arbitrarily in an oblique direction.

位相変調マスク30として擬似ランダム拡散板を用いた図4(C)の方が、これを用いない図4(B)の場合と比べてISIの影響が少ないので、データ“1”である明るいレベルがばらついていないことが分かる。位相変調マスク30の変調パターンは、予め定められた固定のパターンを持つ。なお、図4の(B)と(C)は、誤差拡散を適用して2値のイメージしたものであって、実際には多値のイメージである。   FIG. 4C using a pseudo random diffuser as the phase modulation mask 30 is less affected by ISI than in the case of FIG. You can see that there is no variation. The modulation pattern of the phase modulation mask 30 has a predetermined fixed pattern. 4B and 4C are binary images obtained by applying error diffusion, and are actually multi-valued images.

従って、図4(C)のように、擬似ランダム拡散板を用いた方が良好な再生光が得られる。しかしながら、この図4(C)の領域R1と領域R2を比較すると、同じ斜め隣接“1”データであるにも関わらず、異なった形の電界パワーになっている。これが斜め隣接セルのISIの影響によるものである。ここで、正方形の1つの辺を共有しているのが「縦横隣接」、正方形の1つの角だけ共有し、辺は共有しないのが「斜め隣接」とする。   Therefore, as shown in FIG. 4C, better reproduction light can be obtained by using a pseudo-random diffuser. However, when comparing the region R1 and the region R2 in FIG. 4C, the electric field power has a different shape in spite of the same diagonally adjacent “1” data. This is due to the influence of ISI of diagonally adjacent cells. Here, sharing one side of the square is “vertical and horizontal adjacency”, sharing only one corner of the square and not sharing the side is “diagonal adjacency”.

位相変調マスク30として擬似ランダム拡散板を用いることによって、横縦隣接のISIの影響は削減できたが、斜め隣接のISIの影響は削減できていない。図5(A)及び(B)には、それぞれ、図4(A)の領域R1及び領域R2に対応する擬似ランダム拡散板31の位相配置パターンを、図5(C)及び(D)には、それぞれ、同図(A)及び(B)の擬似ランダム拡散板31を用いた場合の電界パワーの符号間干渉パターンを示す。
領域R1の斜め隣接しているセルI、セルJでは位相が両方0であり同位相、領域Bの斜め隣接しているセルK、セルLでは位相が0とπでありπ回転していることがわかる。つまり、同位相で電界を足し合わせて電界パワーを観測するのと、逆位相で電界を足し合わせてパワーを観測するのでは、その様子が異なっている。この影響により、“1”データに対応する値がばらついてしまい、エラーが発生する可能性が高くなってしまう。本発明はこのような光の位相による影響を取り除くことを目的としている。この斜め隣接のISIによる影響は、後述する空間フィルタによって減少させることができる。
By using a pseudo-random diffuser plate as the phase modulation mask 30, the influence of ISI adjacent in the horizontal and vertical directions can be reduced, but the influence of diagonally adjacent ISI cannot be reduced. 5A and 5B show the phase arrangement pattern of the pseudo random diffuser plate 31 corresponding to the region R1 and the region R2 in FIG. 4A, respectively, and FIGS. 4A and 4B show intersymbol interference patterns of electric field power when using the pseudo-random diffuser plate 31 shown in FIGS.
Cell I and cell J diagonally adjacent to region R1 have both phases of 0 and the same phase, and cells K and cell L diagonally adjacent to region B have phases of 0 and π and are rotated by π. I understand. That is, there is a difference between observing the electric field power by adding the electric fields in the same phase and observing the power by adding the electric fields in the opposite phase. Due to this influence, the value corresponding to the “1” data varies, and the possibility of an error increases. The object of the present invention is to eliminate the influence of such a phase of light. The influence of this obliquely adjacent ISI can be reduced by a spatial filter described later.

次に、干渉光学部40は、記録時には、空間光振幅変調器20、位相変調マスク30で変調された光(物体光)を参照光と干渉させて媒体Mに記録する光学系である。本実施形態では、記録再生光生成部20で生成した2つの光のうち、一方を参照光とし、他方を信号光(物体光)生成用として空間光振幅変調器20に照射し、位相変調マスク30から出力される光を信号光(物体光)とすることで、媒体Mにこれら2つの光による2光束干渉を発生させる。   Next, the interference optical unit 40 is an optical system that records light on the medium M by causing the light (object light) modulated by the spatial light amplitude modulator 20 and the phase modulation mask 30 to interfere with the reference light during recording. In the present embodiment, one of the two lights generated by the recording / reproducing light generation unit 20 is used as a reference light, and the other is used to generate a signal light (object light) to irradiate the spatial light amplitude modulator 20 and a phase modulation mask. By using the light output from 30 as signal light (object light), the medium M is caused to generate two-beam interference due to these two lights.

次に、媒体Mへの干渉の記録再生の原理図を、図6に示す。
干渉光学部40は、フーリエ変換レンズ41とアパーチャー43とで構成されている。フーリエ変換レンズ41によって集光された信号光は、媒体Mへ照射される。また、参照光も媒体Mへ照射され、この2つの光の干渉パターンなどを媒体Mへ記録する。このとき、アパーチャー43がフーリエ変換レンズ41によって構築されたフーリエ面で開口を制限することで、高周波の成分を取り除く。媒体Mは、フォトリラクティブポリマーなどの材質で構成されたもので、光の干渉パターンなどを記録できる。
Next, FIG. 6 shows a principle diagram of recording and reproduction of interference with the medium M.
The interference optical unit 40 includes a Fourier transform lens 41 and an aperture 43. The signal light collected by the Fourier transform lens 41 is applied to the medium M. Further, the reference light is also applied to the medium M, and an interference pattern of these two lights is recorded on the medium M. At this time, the aperture 43 restricts the aperture on the Fourier plane constructed by the Fourier transform lens 41, thereby removing high frequency components. The medium M is made of a material such as a photoreactive polymer and can record a light interference pattern.

再生時には、参照光のみを媒体Mへ照射することで、その回折光を逆フーリエ変換レンズ42で逆フーリエ変換して、この光を再生光として媒体Mから読み出すことができる。
即ち、イメージセンサー50は、媒体Mから読み出した再生光を光電変換することでデジタルイメージを生成し、このデジタルイメージは信号処理手段60へ入力される。信号処理手段60では、デジタルイメージに対して、輝度振幅(輝度の大きさ)とDCオフセットの粗調整、位置合わせ、空間フィルタリング、2値化を行う。
At the time of reproduction, the medium M is irradiated with only the reference light, and the diffracted light is inverse Fourier transformed by the inverse Fourier transform lens 42, and this light can be read from the medium M as reproduction light.
That is, the image sensor 50 photoelectrically converts the reproduction light read from the medium M to generate a digital image, and this digital image is input to the signal processing means 60. The signal processing means 60 performs rough adjustment, alignment, spatial filtering, and binarization of the luminance amplitude (luminance magnitude) and DC offset on the digital image.

次に、信号処理手段60の構成を図7示す。
この信号処理手段60は、メモリ62と、メモリインターフェイス61と、振幅検出手段63と、振幅調整手段64と、座標検出手段65と、リサンプリング手段66と、空間フィルタ67と、フィルタ係数設定手段68と、位相パターン記憶手段69と、2値化手段70とを備えている。
Next, the configuration of the signal processing means 60 is shown in FIG.
The signal processing means 60 includes a memory 62, a memory interface 61, an amplitude detection means 63, an amplitude adjustment means 64, a coordinate detection means 65, a resampling means 66, a spatial filter 67, and a filter coefficient setting means 68. A phase pattern storage unit 69 and a binarization unit 70.

イメージセンサー50から出力されたデジタルイメージは、メモリインターフェイス61を介してメモリ62へ格納される。このとき、振幅検出手段63はデジタルイメージの振幅とDCオフセットを検出する。メモリ62へ格納されたデジタルイメージは、メモリインターフェイス61を介して振幅調整手段64へ入力される。   The digital image output from the image sensor 50 is stored in the memory 62 via the memory interface 61. At this time, the amplitude detection means 63 detects the amplitude and DC offset of the digital image. The digital image stored in the memory 62 is input to the amplitude adjusting unit 64 via the memory interface 61.

振幅調整手段64は、振幅検出手段63で検出したデジタルイメージの振幅と、DCオフセットを所定の値になるように調整する。振幅調整手段64で振幅とDCオフセットを調整されたデジタルイメージは、座標検出手段65へ入力される。
座標検出手段65は、デジタルイメージに含まれている「マーカー」と呼ばれる位置検出データの位置を検出することで、適切な座標を演算する。通常、イメージセンサー50の画素ピッチは、空間光振幅変調器20のセルピッチと1対1には対応していない。これは、レンズの収差や、媒体のチルトなどの影響によって、1セルに対して1画素のセンシングができない可能性があるからである。1セルに対して1画素のセンシングができない場合にはサンプリングの定理により、元のイメージを再生できないため、エラーの数が増大してしまう。そこで、これを防ぐために、1セルに対して例えば1.5画素のオーバーサンプリングを行う。座標検出手段65および、後述するリサンプリング手段66は、収差等の影響や、オーバーサンプリングでずれてしまったサンプリングを1セルに対して1画素に対応するように位置合わせするものであって、座標検出手段65とリサンプリング手段66を合せて位置合せ手段を構成する。
The amplitude adjusting unit 64 adjusts the amplitude of the digital image detected by the amplitude detecting unit 63 and the DC offset so as to have predetermined values. The digital image whose amplitude and DC offset are adjusted by the amplitude adjusting unit 64 is input to the coordinate detecting unit 65.
The coordinate detection means 65 calculates appropriate coordinates by detecting the position of position detection data called “markers” included in the digital image. Usually, the pixel pitch of the image sensor 50 does not correspond one-to-one with the cell pitch of the spatial light amplitude modulator 20. This is because one pixel may not be sensed for one cell due to the effects of lens aberration, medium tilt, and the like. If one pixel cannot be sensed for one cell, the original image cannot be reproduced by the sampling theorem, and the number of errors increases. In order to prevent this, oversampling of, for example, 1.5 pixels is performed on one cell. The coordinate detection means 65 and the resampling means 66 described later align the sampling that has been shifted due to the influence of aberration or the like or due to oversampling so as to correspond to one pixel with respect to one cell. The detection means 65 and the resampling means 66 are combined to constitute an alignment means.

リサンプリング手段66は、座標検出手段65で検出した適切な座標でデジタルイメージをリサンプリングするものである。即ち、このリサンプリング手段66は、ナイキストフィルタ(振幅の周波数特性が通過帯域でフラットなフィルタ)を用いて補間することによって、適切な座標でのリサンプリングをこのリサンプリング手段66で実現している。このようにリサンプリングされたことによって、デジタルイメージの画像と、空間光振幅変調器の最小変調間隔の要素であるセルとは、1対1に対応する。リサンプリング手段66で得た適切な座標のデジタルイメージは、メモリインターフェイス61を介してメモリ62に再び格納される。メモリ62に格納された適切なサンプリングのデジタルイメージは、メモリインターフェイス61を介して空間フィルタ67へ入力される。   The resampling unit 66 resamples the digital image with appropriate coordinates detected by the coordinate detection unit 65. That is, the resampling means 66 implements resampling at appropriate coordinates by interpolating using a Nyquist filter (a filter whose amplitude frequency characteristics are flat in the pass band). . By re-sampling in this way, the image of the digital image and the cell that is an element of the minimum modulation interval of the spatial light amplitude modulator have a one-to-one correspondence. The digital image of appropriate coordinates obtained by the resampling means 66 is stored again in the memory 62 via the memory interface 61. An appropriately sampled digital image stored in the memory 62 is input to the spatial filter 67 via the memory interface 61.

空間フィルタ67は、デジタルイメージの等化を行うためのフィルタである。デジタルイメージの等化とは、データを読みやすいようにデジタルイメージの空間周波数特性を所定の特性にフィルタリングすることである。空間フィルタ67でフィルタリングされたデジタルイメージは、メモリインターフェイス61を介して再びメモリ62へ格納される。空間フィルタ67は、2次元のFIRフィルタ(Finite Impulse Response Filter)で実現することができる。デジタルイメージの等化を行う空間フィルタ67の特性を決定する「フィルタ係数」は、フィルタ係数演算手段68から設定される。   The spatial filter 67 is a filter for equalizing a digital image. Digital image equalization refers to filtering the spatial frequency characteristics of a digital image to predetermined characteristics so that data can be easily read. The digital image filtered by the spatial filter 67 is stored again in the memory 62 via the memory interface 61. The spatial filter 67 can be realized by a two-dimensional FIR filter (Finite Impulse Response Filter). The “filter coefficient” that determines the characteristics of the spatial filter 67 that equalizes the digital image is set from the filter coefficient calculation means 68.

ここで、空間フィルタ67の構成例を、図8に示す。この図8は5×5タップの空間フィルタ67を示した図であって、A1〜E5は、デジタルイメージ上のタップ入力の位置を示している。S_A1〜S_E5は、タップ入力であり、デジタルイメージ上のA1の位置に存在する画素の輝度の大きさが、S_A1のタップ入力となる。C_A1〜C_E5は、タップ係数である。両者をそれぞれ乗算し、そのすべてを加算することで、1画素のフィルタ出力が生成される。C3をセンタータップとし、その入力を注目画素とした場合、注目画素の座標のフィルタ出力が得られる。   Here, a configuration example of the spatial filter 67 is shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing a 5 × 5 tap spatial filter 67, and A1 to E5 indicate tap input positions on the digital image. S_A1 to S_E5 are tap inputs, and the magnitude of the luminance of the pixel existing at the position A1 on the digital image is the tap input of S_A1. C_A1 to C_E5 are tap coefficients. By multiplying both of them and adding all of them, a filter output of one pixel is generated. When C3 is the center tap and the input is the target pixel, a filter output of the coordinate of the target pixel is obtained.

フィルタ係数設定手段68は、空間フィルタ67の特性を決定するフィルタ係数を、位相パターン記憶手段69の出力に基づいて空間フィルタ67へ設定するものである。位相パターン記憶手段69には、位相変調マスク30の位相が順番に格納されている。
例えば、図9のように、空間フィルタ67がデジタルイメージ(DI)の左上の画素から順番に、その行を右に向かってフィルタリングしながら走査していき、次に、行を一行下げて、左から右にフィルタリングしながら走査するのを繰り返す。右下の画素までフィルタリングしながら走査する場合には、その走査する画素の位相情報が、左上から右下の順番に格納されていて、位相パターン記憶手段69はそれを順次出力する。画素の位相情報は位相変調マスク30のパターンであり、このパターンは、前述したように固定になっている。なお、位相パターン記憶手段69には、位相変調マスク30の位相が順番に格納されているとしたが、位相変調マスク30の位相を生成するための系列生成式を構成しても良く、この場合、回路規模の削減ができる。
フィルタ係数設定手段68は、各斜め隣接画素間の位相パターンに対して最適なフィルタ係数を記憶しており、位相パターン記憶手段69から出力される位相パターンに応じて、フィルタ係数を出力する。
The filter coefficient setting unit 68 sets a filter coefficient for determining the characteristics of the spatial filter 67 to the spatial filter 67 based on the output of the phase pattern storage unit 69. The phase pattern storage means 69 stores the phases of the phase modulation mask 30 in order.
For example, as shown in FIG. 9, the spatial filter 67 scans the rows in order starting from the upper left pixel of the digital image (DI) while filtering the rows toward the right, and then lowers the rows one line to the left. Repeat scanning from right to right. When scanning while filtering to the lower right pixel, the phase information of the pixel to be scanned is stored in the order from the upper left to the lower right, and the phase pattern storage means 69 sequentially outputs it. The phase information of the pixels is a pattern of the phase modulation mask 30, and this pattern is fixed as described above. Although the phase pattern storage means 69 stores the phases of the phase modulation mask 30 in order, a sequence generation formula for generating the phase of the phase modulation mask 30 may be configured. The circuit scale can be reduced.
The filter coefficient setting unit 68 stores an optimum filter coefficient for the phase pattern between the diagonally adjacent pixels, and outputs the filter coefficient according to the phase pattern output from the phase pattern storage unit 69.

このように、フィルタ係数演算手段68は、デジタルイメージの等化を行う空間フィルタ67の特性を決定する「フィルタ係数」を設定する。また、フィルタ係数設定手段68は、斜め隣接画素間の位相パターンに対して最適なフィルタ係数を記憶しており、位相パターン記憶手段69から出力される位相パターンに応じて、最適なフィルタ係数を出力する。   In this way, the filter coefficient calculation means 68 sets the “filter coefficient” that determines the characteristics of the spatial filter 67 that equalizes the digital image. The filter coefficient setting unit 68 stores an optimum filter coefficient for the phase pattern between diagonally adjacent pixels, and outputs an optimum filter coefficient according to the phase pattern output from the phase pattern storage unit 69. To do.

そこで、次に、フィルタ係数設定手段68に記憶されるフィルタ係数を最適にする手法について説明する。
このフィルタ係数を最適にする手法は、いくつかあるが、本実施形態ではLMS(Least Mean Square)アルゴリズムを用いる。このLMSアルゴリズムによる最適フィルタ係数の計算式を、下記の[数1]に示す。但し、h(n+1)を学習された次のフィルタ係数ベクトル、h(n)を現在のフィルタ係数ベクトル、μをステップゲインパラメーター、e(n)を現在の等化誤差、u(n)をフィルタのタップ入力ベクトル、d(n)を現在の等化目標値、u(n)をフィルタのタップ入力ベクトルの転置とする。
Therefore, next, a method for optimizing the filter coefficient stored in the filter coefficient setting means 68 will be described.
There are several methods for optimizing the filter coefficient. In this embodiment, an LMS (Least Mean Square) algorithm is used. The formula for calculating the optimum filter coefficient by this LMS algorithm is shown in the following [Equation 1]. Where h (n + 1) is the next learned filter coefficient vector, h (n) is the current filter coefficient vector, μ is the step gain parameter, e (n) is the current equalization error, and u (n) is the filter. T (n) is the current equalization target value, and u T (n) is the transpose of the filter tap input vector.

LMSによって、上述の[数1]の式からフィルタ係数を演算していくと、フィルタ係数h(n)が最適値h0へ近づいていき。等化誤差e(n)が減少していく。u(n)のフィルタのタップ入力ベクトルは、前述した空間フィルタ67のタップ入力である。また、現在のフィルタ係数ベクトルh(n)とタップ入力ベクトルの転置u(n)の積h(n)u(n)は前述した空間フィルタ67の出力を示している。 When the filter coefficient is calculated from the above equation [1] by LMS, the filter coefficient h (n) approaches the optimum value h0. The equalization error e (n) decreases. The tap input vector of the u (n) filter is the tap input of the spatial filter 67 described above. The product h (n) u T (n) of the current filter coefficient vector h (n) and the transposed u T (n) of the tap input vector indicates the output of the spatial filter 67 described above.

ここで、従来問題となっていた、斜め隣接のISIによる影響を除くためのフィルタ係数の設定方法について、説明する。
電界のパワーは、斜め隣接セル間の位相が同位相であるか逆位相であるかによって形が異なることは前述した。よって、斜め隣接セル間の位相が同位相であるか逆位相であるかによって、最適なフィルタの係数は異なる。理想的には、
1.現在の画素と、斜め隣接セルが全て逆位相であるときのフィルタ係数、
2.左上隣接セルのみ同位相であるときのフィルタ係数、
3.右上隣接セルのみ同位相であるときのフィルタ係数、
4.左下隣接セルのみ同位相であるときのフィルタ係数、
5.右下隣接セルのみ同位相であるときのフィルタ係数、
6.左上と右上隣接セルの2つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
7.左下と右下隣接セルの2つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
8.左上と左下隣接セルの2つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
9.右上と右下隣接セルの2つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
10.左上と右下隣接セルの2つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
11.右上と左下隣接セルの2つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
12.左上、右上、左下隣接セルの3つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
13.左上、右上、右下隣接セルの3つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
14.左上、左下、右下隣接セルの3つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
15.右上、右下、左下隣接セルの3つの画素と同位相であるときのフィルタ係数、
16.斜め隣接セルが全て同位相であるときのフィルタ係数、
の計16のパターンそれぞれに、最適なフィルタ係数を用意するのが良い。
Here, a filter coefficient setting method for removing the influence of ISI adjacent to the diagonal, which has been a problem in the past, will be described.
As described above, the electric field power differs in shape depending on whether the phase between the diagonally adjacent cells is the same phase or the opposite phase. Therefore, the optimum filter coefficient differs depending on whether the phase between the diagonally adjacent cells is the same phase or the opposite phase. Ideally
1. The filter coefficient when the current pixel and the diagonally adjacent cells are all in antiphase,
2. Filter coefficient when only the upper left neighbor cell is in phase,
3. Filter coefficient when only the upper right adjacent cell is in phase,
4). Filter coefficient when only the lower left neighbor cell is in phase,
5). Filter coefficient when only the lower right neighbor cell is in phase,
6). The filter coefficient when it is in phase with the two pixels in the upper left and upper right adjacent cells,
7). The filter coefficient when it is in phase with the two pixels in the lower left and lower right adjacent cells,
8). The filter coefficient when it is in phase with the two pixels in the upper left and lower left adjacent cells,
9. The filter coefficient when it is in phase with the two pixels in the upper right and lower right adjacent cells,
10. The filter coefficient when it is in phase with the two pixels in the upper left and lower right adjacent cells,
11. The filter coefficient when it is in phase with the two pixels in the upper right and lower left adjacent cells,
12 The filter coefficient when it is in phase with the three pixels in the upper left, upper right, and lower left adjacent cells,
13. The filter coefficient when it is in phase with the three pixels in the upper left, upper right, and lower right adjacent cells,
14 Filter coefficients when they are in phase with the three pixels in the upper left, lower left, lower right adjacent cells,
15. Filter coefficients when they are in phase with the three pixels in the upper right, lower right, and lower left adjacent cells,
16. Filter coefficients when all diagonally adjacent cells are in phase,
It is preferable to prepare optimum filter coefficients for each of the 16 patterns.

LMSを用いると、斜め隣接セル間の位相パターン毎の係数学習は容易に行うことが可能である。例えば、他の係数学習方法であるウィーナー解を求める方法では、入力を一かたまりのベクトルとして扱うので、位相パターン毎に分別して係数を学習することはできない。しかしながら、LMSは、タップ入力と、その等化目標値によって、徐々に係数を学習して行くアルゴリズムであるので、タップ入力である画素の輝度に対応する位相のパターンに応じて、各パターンの係数を別々に学習できる。   When LMS is used, coefficient learning for each phase pattern between diagonally adjacent cells can be easily performed. For example, in a method for obtaining a Wiener solution, which is another coefficient learning method, the input is handled as a set of vectors, and therefore, the coefficients cannot be learned separately for each phase pattern. However, since the LMS is an algorithm that gradually learns the coefficients based on the tap input and the equalization target value, the coefficient of each pattern depends on the phase pattern corresponding to the luminance of the pixel that is the tap input. Can be learned separately.

フィルタ係数の具体的な学習方法は、例えば、現在フィルタを適用しているセンタータップの画素と、その斜め隣接セルが全て逆位相であるときにだけ、LMSアルゴリズムを動作させ、フィルタ係数;h(n+1)を演算し更新する。他の位相パターンの時には、フィルタ係数;h(n+1)を更新しない。このようにすると、隣接セルが全て逆位相であるパターンである場合の最適なフィルタ係数を求めることができる。   A specific learning method of the filter coefficient is, for example, by operating the LMS algorithm only when the pixel of the center tap to which the filter is currently applied and its diagonally adjacent cells are all in antiphase, and the filter coefficient; h ( n + 1) is calculated and updated. For other phase patterns, the filter coefficient h (n + 1) is not updated. In this way, it is possible to obtain the optimum filter coefficient when the adjacent cells are all in the reverse phase pattern.

更に、図10を用いて、斜め隣接画素間のISIの影響を削減する方法について説明する。
図9のように走査していき、図8に示す空間フィルタ67のセンタータップC3が、座標(x,y)の位置になったとき、その位置の位相は位相変調マスク30の位相パターンから、図10(B)に示す通り0になっている。その左上の座標(x−1,y−1)の位相はπ、右上はπ、左下は0、右下は0になっている。つまり、このとき、センタータップC3に対して、左上と右上は逆位相、左下と右下は同位相になっている。フィルタ係数設定手段68は、このパターンを検出する図示しない周辺画素情報検出手段を備えており、図示しないこの周辺画素情報検出手段は、位相パターン記憶手段69から順次出力される位相のパターンが、前述した斜め隣接セルの16のパターン(1.〜16.)のどれと一致するかを検出する。
Furthermore, a method for reducing the influence of ISI between diagonally adjacent pixels will be described with reference to FIG.
When scanning is performed as shown in FIG. 9 and the center tap C3 of the spatial filter 67 shown in FIG. 8 is at the position of coordinates (x, y), the phase at that position is determined from the phase pattern of the phase modulation mask 30. It is 0 as shown in FIG. The phase of the upper left coordinate (x-1, y-1) is π, the upper right is π, the lower left is 0, and the lower right is 0. That is, at this time, with respect to the center tap C3, the upper left and upper right are in opposite phases, and the lower left and lower right are in phase. The filter coefficient setting unit 68 includes a peripheral pixel information detection unit (not shown) that detects this pattern. The peripheral pixel information detection unit (not shown) has the phase pattern sequentially output from the phase pattern storage unit 69 as described above. It is detected which of the 16 patterns (1 to 16) of the diagonally adjacent cells matches.

次に、フィルタ係数設定手段68は、図示しない周辺画素情報検出手段で検出されるパターンに最適な予め求めておいたフィルタ係数を、空間フィルタ67へ出力する。このように、斜め隣接セル間の位相の関係によってそれぞれ最適なフィルタ係数を用いて、空間フィルタリングすることによって、斜め隣接画素間のISIの影響を削減することが可能となる。   Next, the filter coefficient setting unit 68 outputs to the spatial filter 67 the filter coefficient obtained in advance that is optimal for the pattern detected by the peripheral pixel information detection unit (not shown). As described above, it is possible to reduce the influence of ISI between diagonally adjacent pixels by performing spatial filtering using optimum filter coefficients depending on the phase relationship between diagonally adjacent cells.

フィルタリングされたデジタルイメージは、メモリ62からメモリインターフェイス61を介して2値化手段70へ入力される。2値化手段70はデジタルイメージを2値化し2値データを出力する。2値データは、図示しない変調符号のデコーダーで復調し、図示しない誤り訂正手段で誤り訂正した後、ホストへ転送される。
なお、斜め隣接画素間のISIの影響を削減する際には、斜め隣接画素の同位相の個数または逆位相の個数毎に最適なフィルタ係数を設定しても良く、この場合パターン数が減少するので、回路規模の削減ができる。
The filtered digital image is input from the memory 62 to the binarization means 70 via the memory interface 61. The binarizing means 70 binarizes the digital image and outputs binary data. The binary data is demodulated by a modulation code decoder (not shown), corrected by an error correction means (not shown), and then transferred to the host.
In order to reduce the influence of ISI between diagonally adjacent pixels, an optimum filter coefficient may be set for each in-phase number or in-phase number of diagonally adjacent pixels, and in this case, the number of patterns decreases. Therefore, the circuit scale can be reduced.

なお、本発明のリサンプリング手段66と空間フィルタ67は、前述のFIRフィルタ(Finite Impulse Response Filter)で構成できる。カスケード接続されたFIRフィルタは、フィルタ係数の畳み込みを行うことで、1つのフィルタにすることも可能であることは良く知られている。よって、1つのフィルタで構成することで、回路規模の削減ができる。なお、本発明は、2次元のデータ、つまりイメージを2値化しやすくするための空間フィルタ67を用いるものであれば、例えば2次元バーコードなどにも適用可能である。   Note that the resampling means 66 and the spatial filter 67 of the present invention can be configured by the aforementioned FIR filter (Finite Impulse Response Filter). It is well known that cascaded FIR filters can be made into one filter by convolving filter coefficients. Therefore, the circuit scale can be reduced by using a single filter. The present invention can be applied to, for example, a two-dimensional barcode as long as it uses two-dimensional data, that is, a spatial filter 67 for facilitating binarization of an image.

以上のように、本実施形態では、空間フィルタ67のフィルタ係数を斜め隣接セル間の位相の関係に基づいて最適なものにすることにより、斜め隣接画素間のISIの影響を削減することがすることができる。そのため、デジタルイメージの品質が向上し、ビットエラーレートが良化する。   As described above, in this embodiment, the influence of ISI between diagonally adjacent pixels can be reduced by optimizing the filter coefficient of the spatial filter 67 based on the phase relationship between diagonally adjacent cells. be able to. Therefore, the quality of the digital image is improved and the bit error rate is improved.

(第2の実施形態)
次に、本発明のデータ記録再生装置の第2の実施形態について、説明する。
本実施形態のデータ記録再生装置では、図1及び図7に示す第1の実施形態のデータ記録再生装置における信号処理手段60とは異なる信号処理手段80(図11に示す)を備えている。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the data recording / reproducing apparatus of the present invention will be described.
The data recording / reproducing apparatus of this embodiment includes signal processing means 80 (shown in FIG. 11) different from the signal processing means 60 in the data recording / reproducing apparatus of the first embodiment shown in FIGS. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals to avoid redundant description.

本実施形態の信号処理手段80が第1の実施形態で説明した信号処理手段60と異なるのは、仮判定手段81と第2のフィルタ係数設定手段82を備えている点である。   The signal processing means 80 of this embodiment is different from the signal processing means 60 described in the first embodiment in that a provisional determination means 81 and a second filter coefficient setting means 82 are provided.

このうち、仮判定手段81は、適切な位置でサンプリングされたデジタルイメージの各画素が、“1”であるか“0”であるかを仮判定するものである。この仮判定手段81は、図示しないレジスタから設定される閾値によって“1”、“0”を判定する。閾値は、振幅調整手段64によって調整した振幅の中心を演算して、図示しないレジスタに設定する。なお、仮判定手段81は、1−4符号を利用した軟判定を行い“1”、“0”を判定するものでも良く、この場合、前者より精度の良い仮判定が可能となる。   Among these, the temporary determination unit 81 temporarily determines whether each pixel of the digital image sampled at an appropriate position is “1” or “0”. This temporary determination means 81 determines “1” or “0” based on a threshold value set from a register (not shown). The threshold value is set in a register (not shown) by calculating the center of the amplitude adjusted by the amplitude adjusting means 64. The temporary determination means 81 may perform a soft determination using 1-4 codes to determine “1” or “0”. In this case, a temporary determination with higher accuracy than the former is possible.

一方、第2のフィルタ係数設定手段82は、位相パターン記憶手段69の出力と、仮判定手段81の出力とのパターンに基づいて空間フィルタ67の特性を設定するものである。   On the other hand, the second filter coefficient setting unit 82 sets the characteristics of the spatial filter 67 based on the pattern of the output of the phase pattern storage unit 69 and the output of the temporary determination unit 81.

次に、本実施形態の特に信号処理手段80の動作について簡単に説明する。
イメージセンサー50から出力されたデジタルイメージは、メモリインターフェイス61、メモリ62を介しながら、振幅調整手段64での振幅調整、リサンプリング手段66でのリサンプリングを行い、適切な位置でサンプリングされたデジタルイメージとなりメモリ62に格納される。
Next, the operation of the signal processing unit 80 of the present embodiment will be briefly described.
The digital image output from the image sensor 50 is subjected to amplitude adjustment by the amplitude adjusting unit 64 and resampling by the resampling unit 66 through the memory interface 61 and the memory 62, and is sampled at an appropriate position. And stored in the memory 62.

次に、格納されたデジタルイメージに対して、最適なフィルタ係数を用いて空間フィルタリングを行い、斜め隣接画素間のISIの影響を削減する。
ここで、斜め隣接のISIによる影響を除くためのフィルタ係数の設定方法について説明する。
電界のパワーは、斜め隣接セル間の位相が同位相であるか逆位相であるかによって形が異なることは前述した。よって、斜め隣接セル間の位相が同位相であるか逆位相であるかによって最適なフィルタの係数は異なる。理想的には、現在の画素と左上、右上、左下、右下それぞれの画素との位相が同位相か否かの、前述した16パターンそれぞれに最適なフィルタ係数を考慮するのが良い。
Next, spatial filtering is performed on the stored digital image using an optimum filter coefficient to reduce the influence of ISI between diagonally adjacent pixels.
Here, a filter coefficient setting method for removing the influence of the obliquely adjacent ISI will be described.
As described above, the electric field power differs in shape depending on whether the phase between the diagonally adjacent cells is the same phase or the opposite phase. Therefore, the optimum filter coefficient differs depending on whether the phase between the diagonally adjacent cells is the same phase or the opposite phase. Ideally, it is preferable to consider the optimum filter coefficient for each of the 16 patterns described above, whether the current pixel and the upper left, upper right, lower left, and lower right pixels are in phase.

また、斜め隣接のISIによる影響は、斜め隣接の画素が“1”であるか、“0”であるかによっても変化する。よって、左上、右上、左下、右下それぞれの画素が、データ“1”であるかデータ“0”であるかの16パターンも考慮する。よって、理想的には16×16=256パターンの係数を用意する。LMSを用いると、パターン毎の係数学習は容易に行うことが可能である。   In addition, the influence of the diagonally adjacent ISI varies depending on whether the diagonally adjacent pixel is “1” or “0”. Therefore, 16 patterns are considered in which each of the upper left, upper right, lower left, and lower right pixels is data “1” or data “0”. Therefore, ideally, coefficients of 16 × 16 = 256 patterns are prepared. When LMS is used, coefficient learning for each pattern can be easily performed.

フィルタ係数の具体的な学習方法は、例えば、現在フィルタを適用しているセンタータップの画素と、その斜め隣接セルが全て逆位相であり、更に、仮判定手段81によって左上が“1”と判定されたときにだけ、LMSアルゴリズムを動作させ、フィルタ係数;h(n+1)を演算し、更新する。他の位相パターンの時には、フィルタ係数;h(n+1)を更新しない。このようにすると、隣接セルが全て逆位相であるパターンで、左上が“1”である場合の最適なフィルタ係数を求めることができる。
このように、斜め隣接画素間の位相の関係と大きさの関係によってそれぞれ最適なフィルタ係数を用いて空間フィルタリングすることによって、斜め隣接画素間のISIの影響を削減することが可能となる。
The specific learning method of the filter coefficient is, for example, that the pixel at the center tap to which the filter is currently applied and its diagonally adjacent cells are all in reverse phase, and further, the temporary determination means 81 determines that the upper left is “1”. Only when the LMS algorithm is operated, the filter coefficient; h (n + 1) is calculated and updated. For other phase patterns, the filter coefficient h (n + 1) is not updated. In this way, it is possible to obtain the optimum filter coefficient when the adjacent cells are all in the opposite phase and the upper left is “1”.
As described above, by performing spatial filtering using the optimum filter coefficient according to the phase relationship and the size relationship between the diagonally adjacent pixels, it is possible to reduce the influence of ISI between the diagonally adjacent pixels.

次に、フィルタリングされて、斜め隣接画素間のISIの影響を削減されたデジタルイメージは、メモリ62からメモリインターフェイス61を介して2値化手段70へ入力される。2値化手段70は、デジタルイメージを2値化し、2値データを出力する。2値データは、図示しない変調符号のデコーダーで復調し、図示しない誤り訂正手段で誤り訂正した後、ホストへ転送される。   Next, the digital image that has been filtered to reduce the influence of ISI between diagonally adjacent pixels is input from the memory 62 to the binarization means 70 via the memory interface 61. The binarizing means 70 binarizes the digital image and outputs binary data. The binary data is demodulated by a modulation code decoder (not shown), corrected by an error correction means (not shown), and then transferred to the host.

なお、斜め隣接画素の同位相の個数または逆位相の個数毎に最適なフィルタ係数を設定しても良く、この場合パターン数が減少するので、回路規模の削減ができる。また、斜め隣接画素の“1”の個数または“0”の個数毎に最適なフィルタ係数を設定しても良く、この場合パターン数が減少するので、回路規模の削減ができる。
なお、本発明は、2次元のデータ、つまりイメージを2値化しやすくするための空間フィルタ67を用いるものであれば、例えば2次元バーコードなどにも適用可能である。また、本発明のリサンプリング手段66と空間フィルタ67はFIRフィルタで構成できるので、両者のフィルタ係数の畳み込みを行うことで、1つのフィルタにすることも可能であり、このようにすることで、回路規模の削減ができる。
Note that an optimum filter coefficient may be set for each in-phase number or opposite-phase number of diagonally adjacent pixels. In this case, the number of patterns is reduced, so that the circuit scale can be reduced. Further, an optimum filter coefficient may be set for each “1” number or “0” number of diagonally adjacent pixels. In this case, the number of patterns is reduced, so that the circuit scale can be reduced.
The present invention can be applied to, for example, a two-dimensional barcode as long as it uses two-dimensional data, that is, a spatial filter 67 for facilitating binarization of an image. Further, since the resampling means 66 and the spatial filter 67 of the present invention can be constituted by FIR filters, it is possible to make one filter by convolving the filter coefficients of both, and in this way, The circuit scale can be reduced.

以上のように、本実施形態では、空間フィルタ67のフィルタ係数を、斜め隣接セル間の位相の関係と、斜め隣接セルのデータが“1”か“0”に基づいて最適なものにすることにより、斜め隣接画素間のISIの影響を削減することがすることができる。そのため、デジタルイメージの品質が向上し、ビットエラーレートが良化する。   As described above, in the present embodiment, the filter coefficient of the spatial filter 67 is optimized based on the phase relationship between the diagonally adjacent cells and the data of the diagonally adjacent cells being “1” or “0”. As a result, the influence of ISI between diagonally adjacent pixels can be reduced. Therefore, the quality of the digital image is improved and the bit error rate is improved.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

本発明にかかるデータ記録再生装置は、擬似ランダム拡散板によるISIの影響を削減でき、大容量のストレージ機器等として有用である。   The data recording / reproducing apparatus according to the present invention can reduce the influence of ISI due to the pseudo-random diffusion plate and is useful as a large-capacity storage device.

本発明の第1の実施形態におけるデータ記録再生装置の構成図The block diagram of the data recording / reproducing apparatus in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における記録再生光生成部の構成図1 is a configuration diagram of a recording / reproducing light generation unit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における1−4符号化及び二次元変調データを説明する図FIG. 4 is a diagram for explaining 1-4 encoding and two-dimensional modulation data in the first embodiment of the present invention. (A)本発明の第1の実施形態における2次元変調された2次元変調記録データ、(B)はその再生を行ったときに得られる再生光の電界パワー、(C)は擬似ランダム拡散板を有する本発明の第1の実施形態に係るデータ記録再生装置で再生を行ったときに得られる再生光の電界パワーを示す説明図(A) Two-dimensionally modulated two-dimensionally modulated recording data in the first embodiment of the present invention, (B) is the electric field power of reproduction light obtained when the reproduction is performed, and (C) is a pseudo-random diffuser plate Explanatory drawing which shows the electric field power of reproduction | regeneration light obtained when reproducing | regenerating with the data recording / reproducing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention which has (A)、(B)には、それぞれ、図4(A)の領域R1及び領域R2に対応する擬似ランダム拡散板の位相配置パターンを、(C)、(D)には、それぞれ、同図(A)、(B)の擬似ランダム拡散板を用いた場合の電界パワーの符号間干渉パターンを示す。(A) and (B) show the phase arrangement patterns of the pseudo-random diffuser plate corresponding to the regions R1 and R2 in FIG. 4 (A), respectively, and (C) and (D) show the same. The intersymbol interference pattern of the electric field power at the time of using the pseudo-random diffuser plate of (A) and (B) is shown. 本発明の第1の実施形態における干渉光学部の構成図The block diagram of the interference optical part in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における信号処理手段の構成図The block diagram of the signal processing means in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態における平面セルに対する空間フィルタの適用を示す説明図Explanatory drawing which shows application of the spatial filter with respect to the planar cell in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態におけるフィルタリングの順序の一例を示す説明図Explanatory drawing which shows an example of the order of filtering in the 1st Embodiment of this invention (A)は本発明の第1の実施形態における中心セルと隣接するセルの座標を示す説明図、(B)はセルの座標と対応する位相変調マスクの位相を示す説明図(A) is explanatory drawing which shows the coordinate of the cell adjacent to the center cell in the 1st Embodiment of this invention, (B) is explanatory drawing which shows the phase of the phase modulation mask corresponding to the coordinate of a cell 本発明の第2の実施形態における信号処理手段の構成図The block diagram of the signal processing means in the 2nd Embodiment of this invention (A)は空間光振幅変調器において、コヒーレント光の振幅を空間変調し、それをイメージセンサーで受光してイメージセンサーの出力値を得るまでの原理を示す説明図、(B)はそのときに隣接するセルからの影響により波形及び出力が変化するようすを示す説明図(A) is an explanatory diagram showing the principle from the spatial light amplitude modulator to spatially modulating the amplitude of coherent light, receiving it by the image sensor, and obtaining the output value of the image sensor, (B) at that time Explanatory drawing showing how the waveform and output change due to the influence from adjacent cells 擬似ランダム拡散板のセル毎の位相を示す説明図Explanatory drawing which shows the phase for every cell of a pseudo-random diffuser (A)は図12(A)の空間光振幅変調器に擬似ランダム拡散板を付設したときの波形及び出力を示す説明図、(B)はそのときに隣接するセルからの影響により波形及び出力が変化するようすを示す説明図(A) is explanatory drawing which shows the waveform and output when a pseudorandom diffuser is attached to the spatial light amplitude modulator of FIG. 12 (A), and (B) is the waveform and output due to the influence from the adjacent cells at that time. Explanatory diagram showing how the change occurs

符号の説明Explanation of symbols

10 記録再生光生成部
11 レーザー光源(コヒーレント光源)
12 プリズムビームスプリッター
13 コリメーター
14 ミラー
20 空間光振幅変調器
30 位相変調マスク
40 干渉光学部
41 フーリエ変換レンズ
42 逆フーリエ変換レンズ
43 アパーチャー
50 イメージセンサー
60 信号処理手段
61 メモリインターフェイス
62 メモリ
63 振幅検出手段
64 振幅調整手段
65 座標検出手段
66 リサンプリング手段
67 空間フィルタ
68 フィルタ係数設定手段(周辺画素情報検出手段)
69 位相パターン記憶手段
70 2値化手段
81 仮判定手段
82 第2のフィルタ係数設定手段
DI デジタルイメージ
M 媒体
10 Recording / reproducing light generator 11 Laser light source (coherent light source)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Prism beam splitter 13 Collimator 14 Mirror 20 Spatial light amplitude modulator 30 Phase modulation mask 40 Interference optical part 41 Fourier transform lens 42 Inverse Fourier transform lens 43 Aperture 50 Image sensor 60 Signal processing means 61 Memory interface 62 Memory 63 Amplitude detection means 64 Amplitude adjustment means 65 Coordinate detection means 66 Resampling means 67 Spatial filter 68 Filter coefficient setting means (peripheral pixel information detection means)
69 phase pattern storage means 70 binarization means 81 provisional judgment means 82 second filter coefficient setting means DI digital image M medium

Claims (6)

コヒーレントな光に対してその振幅を空間変調する空間光振幅変調器と、
前記空間光振幅変調器で振幅が空間変調された前記光に対してその位相を空間変調する位相変調マスクと、
前記位相変調マスクで位相が空間変調された前記光の干渉パターンにより前記情報を媒体へ記録する、若しくは前記媒体から再生光を取り出して前記情報を読み出すための参照光を前記媒体へ入射させる干渉光学部と、
前記再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、
前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージから2値の情報を読み出す信号処理手段と、
を備え、
前記信号処理手段は、
前記デジタルイメージを適切な空間位置に補正する位置合せ手段と、
前記位置合せ手段で補正されたデジタルイメージをフィルタリングする空間フィルタと、
前記フィルタリングされた前記デジタルイメージを2値化する2値化手段と、
を備え、
前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に隣接する画素に対応する前記位相変調マスクの位相によって、前記空間フィルタのフィルタ特性を変化させるデータ記録再生装置。
A spatial light amplitude modulator that spatially modulates the amplitude of coherent light;
A phase modulation mask for spatially modulating the phase of the light whose amplitude is spatially modulated by the spatial light amplitude modulator;
Interferometric optics that records the information on a medium by the interference pattern of the light whose phase is spatially modulated by the phase modulation mask, or makes the reference light incident on the medium to extract the reproduction light from the medium and read the information And
An image sensor for photoelectrically converting the reproduction light;
Signal processing means for reading out binary information from the digital image output from the image sensor;
With
The signal processing means includes
Alignment means for correcting the digital image to an appropriate spatial position;
A spatial filter for filtering the digital image corrected by the alignment means;
Binarization means for binarizing the filtered digital image;
With
The data recording / reproducing apparatus, wherein the spatial filter changes a filter characteristic of the spatial filter according to a phase of the phase modulation mask corresponding to a pixel adjacent to a target pixel to which a filter is currently applied.
コヒーレントな光に対してその位相を空間変調する位相変調マスクと、
前記位相変調マスクで位相が空間変調された前記コヒーレントな光に対してその振幅を空間変調する空間光振幅変調器と、
前記空間光振幅変調器で振幅が空間変調された前記コヒーレントな光の干渉パターンにより前記情報を媒体へ記録する、若しくは前記媒体から再生光を取り出して前記情報を読み出すための参照光を前記媒体へ入射させる干渉光学部と、
前記再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、
前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージから2値の情報を読み出す信号処理手段と、
を備え、
前記信号処理手段は、
デジタルイメージを適切な空間位置に補正する位置合せ手段と、
位置合せ手段で補正されたデジタルイメージをフィルタリングする空間フィルタと、
前記フィルタリングされた前記デジタルイメージを2値化する2値化手段と、
を備え、
前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に隣接する画素に対応する前記位相変調マスクの位相によって、前記空間フィルタのフィルタ特性を変化させるデータ記録再生装置。
A phase modulation mask that spatially modulates the phase of coherent light;
A spatial light amplitude modulator that spatially modulates the amplitude of the coherent light whose phase is spatially modulated by the phase modulation mask;
The information is recorded on the medium by the interference pattern of the coherent light whose amplitude is spatially modulated by the spatial light amplitude modulator, or reference light for reading out the reproduction light from the medium and reading the information to the medium. An interference optical unit to be incident;
An image sensor for photoelectrically converting the reproduction light;
Signal processing means for reading out binary information from the digital image output from the image sensor;
With
The signal processing means includes
Alignment means for correcting the digital image to an appropriate spatial position;
A spatial filter for filtering the digital image corrected by the alignment means;
Binarization means for binarizing the filtered digital image;
With
The data recording / reproducing apparatus, wherein the spatial filter changes a filter characteristic of the spatial filter according to a phase of the phase modulation mask corresponding to a pixel adjacent to a target pixel to which a filter is currently applied.
前記位相変調マスクの変調パターンは、前記注目画素の縦横に隣接している画素の位相がπ/2ずつ回転している擬似ランダムなパターンである請求項1または2に記載のデータ記録再生装置。   3. The data recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the modulation pattern of the phase modulation mask is a pseudo-random pattern in which the phase of pixels adjacent in the vertical and horizontal directions of the pixel of interest is rotated by π / 2. 前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に対して斜めに隣接している4つの画素における、前記位相変調マスクの位相それぞれについて、前記注目画素の位相と同位相であるか否かの判断に基づいて、前記空間フィルタのフィルタ特性を決定するフィルタ係数を変化させる請求項1〜3のいずれか1項に記載のデータ記録再生装置。   Whether the spatial filter is in phase with the phase of the pixel of interest for each of the phases of the phase modulation mask in four pixels diagonally adjacent to the pixel of interest to which the filter is currently applied The data recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein a filter coefficient for determining a filter characteristic of the spatial filter is changed based on the determination. 前記信号処理手段は、前記位置合わせ手段で適切な空間位置に補正が行われたデジタルイメージを前記空間光振幅変調器の変調パターンを再現するように、“0”あるいは“1”に2値化する仮判定手段を備え、
前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に対して斜めに隣接している4つの画素における、前記位相変調マスクの位相それぞれについて、前記注目画素の位相と同位相であるか否か、および、斜めに隣接している4つの画素における前記仮判定手段の出力それぞれについて、前記“1”であるか否かに基づいて、フィルタ特性を決定するフィルタ係数を変化させる請求項1〜3のいずれか1項に記載のデータ記録再生装置。
The signal processing unit binarizes the digital image corrected to an appropriate spatial position by the alignment unit into “0” or “1” so as to reproduce the modulation pattern of the spatial light amplitude modulator. Provisional judging means to
Whether the spatial filter is in phase with the phase of the pixel of interest for each of the phases of the phase modulation mask in four pixels diagonally adjacent to the pixel of interest to which the filter is currently applied And a filter coefficient for determining a filter characteristic is changed based on whether or not each of the outputs of the provisional determination means at four pixels adjacent obliquely is “1”. The data recording / reproducing apparatus according to any one of the above.
前記空間フィルタは、現在フィルタを適用している注目画素に対して斜めに隣接している4つの画素における、前記位相変調マスクの位相それぞれについて、前記注目画素の位相と同位相である画素の個数によって、前記空間フィルタのフィルタ特性を決定するフィルタ係数を変化させる請求項1〜5のいずれか1項に記載のデータ記録再生装置。   The spatial filter is the number of pixels that are in phase with the phase of the pixel of interest for each of the phases of the phase modulation mask in four pixels diagonally adjacent to the pixel of interest to which the filter is currently applied. The data recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein a filter coefficient for determining a filter characteristic of the spatial filter is changed by.
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