JP2008096799A - Hologram device and hologram recording method - Google Patents

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久行 山津
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-dimensional transformation code with which favorable recording without degradation in image quality can be performed regardless of the characteristics of an optical filter suppressing a DC component included in signal light. <P>SOLUTION: A method for recording a hologram is provided aiming to record interference fringes of signal light and separately projected reference light in a hologram recording medium 50, the signal light modulated by a two-dimensional transformation code displayed in a spatial modulator 9. By inserting an aperture (a DC cut mask) 21 that cuts off a DC component of the signal light into the optical path of the signal light after spatial modulation and by forming the two-dimensional transformation code of the spatial modulator 9 in a pattern having a shorter period than a reference modulation pattern, favorable recording without degradation of image quality can be carried out regardless of the characteristics of an optical filter suppressing the DC component included in the signal light. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ホログラムをホログラム記録媒体に体積記録するホログラム記録装置及び方法に係り、特に記録時に信号光を変調する2次元変調コードに関する。   The present invention relates to a hologram recording apparatus and method for volume recording a hologram on a hologram recording medium, and more particularly to a two-dimensional modulation code for modulating signal light during recording.

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

また、ホログラフィックストレージシステムにおいては、記録密度向上のために多重記録と言う手法を用いる。これは、従来の光ディスクにおける記録と異なり、1箇所に多数の独立なページを記録するというものである。このような多重記録方式の代表的なものとしては、角度多重記録、シフト多重記録、位相コード多重記録方式などが公知で、その他多くの多重方式が知られている。   In the holographic storage system, a technique called multiple recording is used to improve recording density. This is different from recording on a conventional optical disk in that a large number of independent pages are recorded at one place. Typical examples of such a multiplex recording system are angle multiplex recording, shift multiplex recording, phase code multiplex recording, and the like, and many other multiplex systems are known.

角度多重方式は、参照光の角度を変えることで1箇所に多数の独立なページを記録、再生するものである。シフト多重は記録位置を少しづつずらすことで、多重記録を行うものである。位相コード多重はひとつのページを記録する際に、色々な方向から参照光を同時に当てて記録する。しかし、その際に、各方向からの参照光に位相の変化を与えておく。この位相の変化を色々と組み合わせることで、1箇所に多数枚の独立なページを記録再生するものである。また、上記の3種類以外にも多くの多重方式が考えられている。
(例えば非特許文献:Holographic Data Storage;H.J.Coufal,D.Psaltis,G.T.Sincerbox ED;Springer; p.185 Photopolymer System)
The angle multiplexing method records and reproduces a large number of independent pages in one place by changing the angle of the reference beam. Shift multiplex performs multiplex recording by shifting the recording position little by little. In phase code multiplexing, when one page is recorded, recording is performed by simultaneously applying reference light from various directions. However, at that time, a phase change is given to the reference light from each direction. By combining this phase change in various ways, a large number of independent pages are recorded and reproduced in one place. In addition to the above three types, many multiplexing schemes are considered.
(For example, non-patent literature: Holographic Data Storage; HJCoufal, D.Psaltis, GTSincerbox ED; Springer; p.185 Photopolymer System)

ホログラム記録において記録密度を向上させるためには、多重度の向上が重要な要素の一つである。しかしながら、多重度を向上させるためには、記録メディアのダイナミックレンジは有限であるために、ホログラム再生に必要最低限の記録パワーでホログラム記録を行うことが必要とされる。従来、記録用のデータページには、2/4変調などのブロック変調方式(2次元変調コードの一種)が用いられており、ホログラム記録が行われる周波数空間においては、情報への寄与が少ないDC成分が支配的となり、メディアのダイナミックレンジを無駄に消費することが問題であった。   In order to improve the recording density in hologram recording, improvement of multiplicity is one of the important factors. However, in order to improve the multiplicity, since the dynamic range of the recording medium is finite, it is necessary to perform hologram recording with the minimum recording power necessary for reproducing the hologram. Conventionally, block data modulation methods such as 2/4 modulation (a type of two-dimensional modulation code) have been used for recording data pages, and DC contributes little to information in the frequency space where hologram recording is performed. The problem is that the components become dominant and waste the dynamic range of the media.

上記、DC成分を抑制する手段として、ホログラム記録光学系の信号光の光路上にアパーチャを設置し、信号光のDC成分を抑制することが知られているが(例えばK. Kawano, K. Haga, J. Minabe, S. Yasuda, M. Furuki, Y. Ogasawara, K. Hayashi, and H. Yoshizawa, “Band-Pass Filtering in Holographic Data Storage”, Lasers and Electro-Optics Society, 2005. LEOS 2005. The 18th Annual Meeting of the IEEE, 22-28 Oct. 2005, 491-492)、一般的なブロック変調コードをこのような光学系に適用した場合は、光学フィルタの特性により変調コードの画質劣化を伴い、エラーレート悪化の要因となっていた。   As a means for suppressing the DC component, it is known to install an aperture on the optical path of the signal light of the hologram recording optical system to suppress the DC component of the signal light (for example, K. Kawano, K. Haga , J. Minabe, S. Yasuda, M. Furuki, Y. Ogasawara, K. Hayashi, and H. Yoshizawa, “Band-Pass Filtering in Holographic Data Storage”, Lasers and Electro-Optics Society, 2005. LEOS 2005. The 18th Annual Meeting of the IEEE, 22-28 Oct. 2005, 491-492), when a general block modulation code is applied to such an optical system, the image quality of the modulation code is degraded due to the characteristics of the optical filter. It became a factor of the error rate deterioration.

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、光学フィルタの特性を考慮しつつ、信号光に含まれるDC成分を抑制して、画質劣化のない良好な記録を行うことができるホログラム記録再生装置及び方法を提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to achieve good recording with no deterioration in image quality by suppressing the DC component contained in the signal light while considering the characteristics of the optical filter. An object of the present invention is to provide a hologram recording / reproducing apparatus and method capable of performing the above.

本発明は上記目的を達成するため、空間変調器の2次元変調コードによって変調された信号光と別途照射される参照光との干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、前記空間変調後の信号光光路に信号光のDC成分をカットするフィルタを挿入し、且つ、前記空間変調器に表示される2次元変調コードのパターンは基準となる変調パターンよりも周期の短いパターンとする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a hologram recording method for recording interference fringes between signal light modulated by a two-dimensional modulation code of a spatial modulator and reference light separately irradiated on a hologram recording medium, A filter for cutting the DC component of the signal light is inserted in the signal light optical path after spatial modulation, and the pattern of the two-dimensional modulation code displayed on the spatial modulator is a pattern having a shorter period than the reference modulation pattern To do.

このように本発明では、フィルタ(ハイパスフィルターまたはバンドパスフィルターが用いられ、さらにDCカットマスクと称する場合もある)によって空間変調された信号光からDC成分が抑制され、記録パワーを抑制することが出来る。しかも、前記空間変調器の2次元変調コードのパターンは基準となる変調パターンよりも周期の短いパターンとして変調時のDC成分を抑制することにより、前記DCカットによる画質劣化を抑制して良好な画像記録を行うことができる。   As described above, in the present invention, the DC component is suppressed from the signal light spatially modulated by the filter (a high-pass filter or a band-pass filter is used, and may also be referred to as a DC cut mask), thereby suppressing the recording power. I can do it. In addition, the two-dimensional modulation code pattern of the spatial modulator is a pattern having a shorter cycle than the reference modulation pattern, and suppresses the DC component at the time of modulation, thereby suppressing image quality deterioration due to the DC cut and providing a good image. Recording can be performed.

本発明によれば、空間変調後の信号光光路にハイパスフィルタを挿入し、且つ、前記空間変調器の2次元変調コードのパターンは基準となる変調パターンよりも周期の短いパターンとすることにより、良好な画像記録を保持しつつ、記録パワーを抑制することができ、記録メディアのダイナミックレンジを有効活用することができる。   According to the present invention, by inserting a high-pass filter in the signal light optical path after spatial modulation, and the pattern of the two-dimensional modulation code of the spatial modulator is a pattern having a shorter cycle than the reference modulation pattern, The recording power can be suppressed while maintaining good image recording, and the dynamic range of the recording medium can be effectively utilized.

(実施例1)
図1は、本発明の一実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した概略図である。ホログラム記録再生装置は、角度多重方式で画像データを多重記録再生する構成を有し、レーザ光源1、シャッター2、半波長板3、偏光ビームスプリッタ(PBS)4、シャッター5、ミラー6、ビームエキスパンダ7、13、ミラー8、14、空間変調器(SLM)9、レンズ10、11、12、16、17、19、回転ミラー15、アパーチャ20、21及びイメージセンサ22を有し、ホログラム記録媒体50に対してホログラムを記録再生する。尚、レンズ10、11と、レンズ12、16と、レンズ17、19はそれぞれ4F系を構成している。
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention. The hologram recording / reproducing apparatus has a configuration in which image data is multiplexed and reproduced by an angle multiplexing method, and includes a laser light source 1, a shutter 2, a half-wave plate 3, a polarizing beam splitter (PBS) 4, a shutter 5, a mirror 6, a beam extract. Hologram recording medium having pandas 7 and 13, mirrors 8 and 14, spatial modulator (SLM) 9, lenses 10, 11, 12, 16, 17 and 19, rotating mirror 15, apertures 20 and 21, and image sensor 22. 50 records and reproduces holograms. The lenses 10 and 11, the lenses 12 and 16, and the lenses 17 and 19 each constitute a 4F system.

次に本実施形態のホログラム記録再生装置の動作について概略説明する。まず、記録時、シャッター2、5が開放されている。レーザ光源1から出射されたレーザ光はシャッター2、半波長板3を通してPBS4に入射され、ここで信号光100と参照光200に分岐される。信号光100はシャッター5、ミラー6、ビームエキスパンダ7、ミラー8を通ってSLM9を通ることによりデータページにより空間変調される。空間変調された信号光100はレンズ10、11、12を通って、ホログラム記録媒体50に集光される。一方、参照光200はビームエキスパンダ13、ミラー14、回転ミラー15を通してホログラム記録媒体50に照射される。これにより、信号光100と参照光200の干渉縞がホログラム記録媒体50に記録される。この際、信号光100を変調するデータページを変更する毎に回転ミラー15を回転させて参照光200のホログラム記録媒体50への入射角度を変えることにより、ホログラム記録媒体50の同一記録領域に角度多重による多重記録がなされる。   Next, an outline of the operation of the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment will be described. First, during recording, the shutters 2 and 5 are opened. Laser light emitted from the laser light source 1 enters the PBS 4 through the shutter 2 and the half-wave plate 3, and is branched into the signal light 100 and the reference light 200 here. The signal light 100 is spatially modulated by the data page by passing through the SLM 9 through the shutter 5, the mirror 6, the beam expander 7, and the mirror 8. The spatially modulated signal light 100 passes through the lenses 10, 11, and 12 and is collected on the hologram recording medium 50. On the other hand, the reference light 200 is applied to the hologram recording medium 50 through the beam expander 13, the mirror 14, and the rotating mirror 15. As a result, interference fringes between the signal light 100 and the reference light 200 are recorded on the hologram recording medium 50. At this time, every time the data page that modulates the signal light 100 is changed, the rotation mirror 15 is rotated to change the incident angle of the reference light 200 to the hologram recording medium 50, so that the angle is set to the same recording area of the hologram recording medium 50. Multiple recording is performed by multiplexing.

再生時、シャッター2が開放され、シャッター5は閉じている。再生時には、記録メディア上のホログラムに対して記録に用いたときと同一の角度から参照光(再生参照光)を入射させ、ホログラム再生を行い、その再生像をイメージセンサ22で撮像する。そのため、参照光200のみが回転ミラー15を通してホログラム記録媒体50へ照射され、発生した再生信号光300がレンズ16、17、19を通してイメージセンサ22に入射され、ここで再生画像データが得られる。この際、回転ミラー15を回転させて参照光200のホログラム記録媒体50への照射角度を変えることにより、多重記録された画像データが順次再生される。尚、ホログラムのスポットサイズは、信号光光学系中のフーリエ面に配置されたアパーチャのサイズによって規定される。   During reproduction, the shutter 2 is opened and the shutter 5 is closed. At the time of reproduction, reference light (reproduction reference light) is incident on the hologram on the recording medium from the same angle as that used for recording, hologram reproduction is performed, and the reproduced image is captured by the image sensor 22. Therefore, only the reference light 200 is irradiated onto the hologram recording medium 50 through the rotating mirror 15, and the generated reproduction signal light 300 is incident on the image sensor 22 through the lenses 16, 17, and 19, and reproduction image data is obtained here. At this time, by rotating the rotary mirror 15 and changing the irradiation angle of the reference light 200 to the hologram recording medium 50, the multiplex recorded image data is sequentially reproduced. The hologram spot size is defined by the size of the aperture arranged on the Fourier plane in the signal light optical system.

ここでは、ホログラムストレージにおいて、記録密度はおおまかに、データページ当たりのビット数、多重度、スポットサイズ、スポットピッチなどで決定される。これらのパラメータの中でホログラム記録を特徴付けるパラメータの一つである多重度を向上させるためには、メディアのダイナミックレンジが有限であるがゆえに、読み出しに用いるイメージセンサ22で検出できるレベルの必要最小限のパワーでホログラム記録を行う必要がある。ホログラム記録は、フーリエ空間における記録であり、通常のブロック変調コードの主成分はDC成分であるため、このDC成分を抑制することが記録パワーの低減に繋がる。   Here, in the hologram storage, the recording density is roughly determined by the number of bits per data page, multiplicity, spot size, spot pitch, and the like. Among these parameters, in order to improve multiplicity, which is one of the parameters that characterize hologram recording, since the dynamic range of the medium is finite, the minimum necessary level that can be detected by the image sensor 22 used for reading is used. It is necessary to perform hologram recording with the power of. Hologram recording is recording in Fourier space, and the main component of a normal block modulation code is a DC component. Therefore, suppressing this DC component leads to a reduction in recording power.

本実施形態では、代表的なブロック変調方式の一つである2/4ブロック変調を例にとって、信号のDC成分を抑制した変調コードの作成方法を提案する。また、同時に、記録光学系において、図1に示すように光路中のフーリエ面においてDC光をカットするアパーチャ20を配置することによって信号光100の記録パワーを低減させたときにも、そのフィルタ特性による変調シンボルの画質劣化を最小限に抑えるために有効な変調コードを提供するものである。   In the present embodiment, a method for creating a modulation code in which the DC component of a signal is suppressed is proposed by taking 2/4 block modulation, which is one of typical block modulation schemes, as an example. At the same time, in the recording optical system, when the recording power of the signal light 100 is reduced by arranging the aperture 20 for cutting the DC light on the Fourier plane in the optical path as shown in FIG. The present invention provides a modulation code that is effective for minimizing the image quality degradation of modulation symbols due to.

図2に2/4ブロック変調によるデータページを、図3に2/4ブロック変調によるデータシンボルを示す。2/4ブロック変調は図3に示すように2 x 2画素で2bitのデータを表現している。2 x 2画素のうち、1画素のみがハイレベル信号であり、残りの3画素はローレベル信号となっている。図2のデータページの周辺に配置されているパターンは、変調コードをデコードするときに用いる位置決め用のマーカである。   FIG. 2 shows a data page by 2/4 block modulation, and FIG. 3 shows a data symbol by 2/4 block modulation. As shown in FIG. 3, 2/4 block modulation expresses 2 bits of data by 2 × 2 pixels. Of the 2 × 2 pixels, only one pixel is a high level signal, and the remaining three pixels are low level signals. The patterns arranged around the data page in FIG. 2 are positioning markers used when decoding modulation codes.

図4に図1に示した信号光光路の詳細例を示す。通常の記録データページ(変調画像)に対してフーリエ変換を施すと、DC成分のパワーが支配的であることがわかる。ホログラム記録は、周波数空間で行われており、多重度を向上させるために記録パワーを下げるには、DC成分を抑制させると効果的である。図4の光学系では、ホログラムのスポットサイズを規定するアパーチャ21に図5に示すような変更を加え、アパーチャ21の中心部を遮光部31としたDCカットマスクを用いている。即ち、本実施形態ではアパーチャ21にDCカットマスク機能を兼用させている。
周波数空間上で、DC成分は光軸近辺に分布するため、この遮光部31によって信号光のDC成分がカットされることになる。謂わば、このアパーチャ(DCカットマスク)21によりバンドパスフィルタ(信号光のDC成分をカットするHPFと信号光のフーリエ面サイズを規定するLPFの組み合わさったもの)が構成されていることになる。21によりハイパスフィルタ(HPF)が構成されていることになる。このため、この光学フィルタに最適化されたデータページをSLM9に表示させないと、ホログラム記録以前にすでに画質劣化を伴った画像を記録することになる。
FIG. 4 shows a detailed example of the signal light optical path shown in FIG. When Fourier transform is applied to a normal recording data page (modulated image), it can be seen that the power of the DC component is dominant. Hologram recording is performed in a frequency space, and in order to reduce recording power in order to improve multiplicity, it is effective to suppress the DC component. In the optical system of FIG. 4, a change as shown in FIG. 5 is made to the aperture 21 that defines the spot size of the hologram, and a DC cut mask is used in which the central portion of the aperture 21 is a light shielding portion 31. That is, in this embodiment, the aperture 21 is also used as a DC cut mask function.
Since the DC component is distributed in the vicinity of the optical axis in the frequency space, the DC component of the signal light is cut by the light shielding unit 31. In other words, this aperture (DC cut mask) 21 constitutes a bandpass filter (a combination of an HPF that cuts the DC component of signal light and an LPF that defines the Fourier plane size of the signal light). . 21 constitutes a high-pass filter (HPF). For this reason, if the data page optimized for this optical filter is not displayed on the SLM 9, an image with image quality degradation is already recorded before hologram recording.

図6に光学フィルタ特性を考慮せずに通常の変調コードを図4に示したDCカット光学系に適用した結果を示す。同図(A)の画像が元画像(2/4ブロック変調画像)であり、同図(B)がその画像に対して変調コードの最高周波数の0.5をカットオフ周波数とした光学HPFを適用した画像である。当然ながら、HPF適用後の画像は、DC成分が大きく除去され、マーカはほぼエッジのみが抽出され、隣接する変調シンボルによって低周波成分が含まれる箇所は、変調コードそのものも大きく劣化する。そのため、数画素程度のエッジのみが撮像されたマーカによる位置決めにおいては、ロバストなマーカ認識が困難となる場合が多い。マーカの認識に失敗した場合は、最悪、該当ページのデータが一切デコード不能となる場合もある。   FIG. 6 shows the result of applying a normal modulation code to the DC cut optical system shown in FIG. 4 without considering the optical filter characteristics. The image in FIG. 9A is an original image (2/4 block modulation image), and FIG. 10B is an optical HPF in which the modulation signal has a maximum frequency of 0.5 as a cutoff frequency. It is an image. As a matter of course, the DC component is largely removed from the image after the application of the HPF, only the edge of the marker is extracted, and the modulation code itself is greatly deteriorated at the location where the low frequency component is included by the adjacent modulation symbol. For this reason, robust marker recognition is often difficult in positioning using a marker in which only edges of about several pixels are imaged. If the marker recognition fails, the worst case is that the data of the corresponding page cannot be decoded at all.

光学フィルタ適用後の画像劣化によるエラーレートへの影響についての評価を行った結果を図7に示す。図中境界線が黒くなっている箇所がエラーシンボルを示しており、このエラーは、低周波成分を含んでいたために光学フィルタにより画像劣化を生じたシンボルに集中していることがわかる。本画像は、多重記録を行わずに1データページのみをホログラム記録した場合の再生像である。多重記録を行わない場合、図4のDCカットマスクが存在しない従来の光学系においては、エラーフリーで再生されるため、エラーの原因がDCカットマスク21により構成されるHPFによる変調画像の画像劣化によるものであることがわかる。   FIG. 7 shows the result of evaluating the effect on the error rate due to image degradation after application of the optical filter. In the figure, the portion where the boundary line is black indicates an error symbol, and it can be seen that this error is concentrated on the symbol that has deteriorated the image due to the optical filter because it includes a low-frequency component. This image is a reproduced image when only one data page is hologram-recorded without performing multiple recording. In the conventional optical system in which the DC cut mask of FIG. 4 does not exist when multiple recording is not performed, error-free reproduction is performed, and thus the cause of the error is image degradation of the modulated image due to the HPF configured by the DC cut mask 21 It can be seen that

上記の状況を鑑みて、図1の光学系の光学フィルタの特性に最適化された変調コードを考案した。その具体的方法を図8に示す。図中、上段に示したシンボルが通常の2/4ブロック変調コードであり、下段に示したものが改良されたシンボルである。DC成分を抑制するために縦・横方向の周波数を2倍とした。また、符号間干渉を抑制するために符号間距離が近い縦・横方向には無相関のパターンを配置することとした。これらの変調シンボルを適用した変調コードを図9(A)に示す(変調コードの一部を切り出した画像)。   In view of the above situation, a modulation code optimized for the characteristics of the optical filter of the optical system of FIG. 1 has been devised. The specific method is shown in FIG. In the figure, the symbols shown at the top are normal 2/4 block modulation codes, and the symbols shown at the bottom are improved symbols. To suppress the DC component, the vertical and horizontal frequencies were doubled. In order to suppress intersymbol interference, uncorrelated patterns are arranged in the vertical and horizontal directions where the intersymbol distance is short. FIG. 9A shows a modulation code to which these modulation symbols are applied (an image obtained by cutting out a part of the modulation code).

また、同図9を見ればわかるように低周波成分を多く含む位置決め用のマーカ(画像中左上隅)40の形状についても変更を加えている。DC成分を抑制するために、ドット状のマーカを考案した。一般的に位置決めマーカによる位置決めアルゴリズムにおいては、マーカのエッジ情報が位置決めのための重要な情報の一つとなりうるため、ドット状のマーカにおいては、マーカのエッジ検出が困難となる。そこで、マーカ検出処理の際に、検出されたマーカ画像に対して形状補正処理を行うことにより、従来のマーカと同等のエッジ評価が行え、必要充分な精度で重心検出を行うことが可能となった。形状補正処理は、いわゆる膨張・縮退処理により実現されており、ドットの間隔は、この処理によって効果的に補正が行えるように設定されている必要があり、それは十分可能である。   Further, as can be seen from FIG. 9, the shape of the positioning marker (upper left corner in the image) 40 including a lot of low frequency components is also changed. In order to suppress the DC component, a dot-shaped marker was devised. In general, in a positioning algorithm using a positioning marker, marker edge information can be one of important information for positioning. Therefore, it is difficult to detect a marker edge in a dot-shaped marker. Therefore, by performing shape correction processing on the detected marker image during marker detection processing, edge evaluation equivalent to that of conventional markers can be performed, and centroid detection can be performed with necessary and sufficient accuracy. It was. The shape correction processing is realized by so-called expansion / reduction processing, and the dot interval needs to be set so that the correction can be effectively performed by this processing, and this is sufficiently possible.

図9(B)に光学フィルタに最適化された変調画像を図1に示す光学系に適用した結果を示す。この画像をみればわかるように、図7で見られたような光学フィルタによる変調シンボルの劣化は存在しない。図8と同様に、新たな変調コードを適用して再生されたホログラム画像に対してエラーレートの評価を行った結果を図10に示す。同図をみればわかるように、新たに提案した変調コードを用いることにより、光学フィルタによる変調シンボルの画質劣化が抑制され、図7のときにみられた変調シンボルの画質劣化によるシンボルエラーは皆無となった。   FIG. 9B shows the result of applying the modulated image optimized for the optical filter to the optical system shown in FIG. As can be seen from this image, there is no deterioration of the modulation symbol due to the optical filter as seen in FIG. Similarly to FIG. 8, the result of evaluating the error rate for the hologram image reproduced by applying a new modulation code is shown in FIG. As can be seen from the figure, by using the newly proposed modulation code, the image quality deterioration of the modulation symbol due to the optical filter is suppressed, and there is no symbol error due to the image quality deterioration of the modulation symbol seen in FIG. It became.

本実施形態によれば、信号光のDC成分を抑制するためにホログラム記録光学系の信号光の光路上にアパーチャ(DCカットマスク)21が設置された光学系においても、基準となる変調パターンよりも周期の短いパターンを有するブロック変調コードを用いることにより、変調シンボルの画質劣化を伴うことなく、ホログラム記録を行うことが可能となった。その結果、多重度を向上しつつ、実用的なエラーレートを達成することが可能となり、記録密度の向上に大きく貢献することが可能となった。また、本実施形態によるデータページ上の位置決め用のマーカについても、光学系の特性に最適化されているため、画質劣化を伴うことなく、本マーカに対応させた画像処理アルゴリズムにより、従来の角度多重光学系と同等の位置決め精度を確保することが可能となった。   According to this embodiment, even in an optical system in which an aperture (DC cut mask) 21 is installed on the optical path of signal light of the hologram recording optical system in order to suppress the DC component of the signal light, the modulation pattern as a reference is used. In addition, by using a block modulation code having a pattern with a short period, hologram recording can be performed without deteriorating the image quality of the modulation symbol. As a result, it is possible to achieve a practical error rate while improving the multiplicity, and can greatly contribute to the improvement of the recording density. In addition, the positioning marker on the data page according to the present embodiment is also optimized for the characteristics of the optical system. Therefore, the image processing algorithm corresponding to this marker does not cause image quality degradation, and the conventional angle is determined. It has become possible to ensure the same positioning accuracy as the multiple optical system.

図1は、本発明の一実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2/4ブロック変調によるデータページ例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the data page example by 2/4 block modulation. 2/4ブロック変調によるデータシンボル例を示した図である。It is the figure which showed the data symbol example by 2/4 block modulation. 図1に示した信号光光路の詳細例を示した図である。It is the figure which showed the detailed example of the signal light optical path shown in FIG. 図4に示したDCカットマスクの構成例を示した平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of the DC cut mask shown in FIG. 2/4ブロック変調画像と光学HPF適用後の画像例を示した図である。It is the figure which showed the example of an image after 2/4 block modulation | alteration image and optical HPF application. HPF適用画像のエラーマップ例を示した回路図である。It is a circuit diagram showing an example of an error map of an HPF application image. 2/4ブロック変調コードの最適化を説明する図である。It is a figure explaining optimization of a 2/4 block modulation code. 最適化された2/4ブロック変調画像と光学HPF適用後の画像例を示した図である。It is the figure which showed the optimized 2/4 block modulation image and the image example after optical HPF application. 本実施形態のHPF適用画像のエラーマップ例を示した回路図である。It is a circuit diagram showing an error map example of an HPF application image of the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1……レーザ光源、2、5……シャッター、3……半波長板、4……偏光ビームスプリッタ(PBS)、6、8、14……ミラー、7、13……ビームエキスパンダ、9……空間変調器(SLM)、10、11、12、16、17、19……レンズ、15……回転ミラー、20、21……アパーチャ、22……イメージセンサ、50……ホログラム記録媒体。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source, 2, 5 ... Shutter, 3 ... Half wave plate, 4 ... Polarizing beam splitter (PBS), 6, 8, 14 ... Mirror, 7, 13 ... Beam expander, 9 ... ... Spatial modulator (SLM) 10, 11, 12, 16, 17, 19 ... lens, 15 ... rotating mirror, 20, 21 ... aperture, 22 ... image sensor, 50 ... hologram recording medium.

Claims (9)

空間変調器に表示され2次元変調コードによって変調された信号光と別途照射される参照光との干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、
前記空間変調後の信号光光路に信号光のDC成分をカットするフィルタを具備し、
前記空間変調器は基準となる変調パターンよりも周期の短いパターンを有する2次元変調コードを表示することを特徴とするホログラム記録装置。
A hologram recording apparatus for recording interference fringes between signal light displayed on a spatial modulator and modulated by a two-dimensional modulation code and reference light separately irradiated on a hologram recording medium,
A filter for cutting a DC component of signal light in the signal light optical path after spatial modulation;
The hologram recording apparatus, wherein the spatial modulator displays a two-dimensional modulation code having a pattern having a shorter cycle than a reference modulation pattern.
前記フィルタは前記信号光光路の光軸付近に位置させる遮光板を備え、この遮光板の外周部に開口部を備えたことを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。   2. The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein the filter includes a light shielding plate positioned in the vicinity of the optical axis of the signal light optical path, and an opening is provided in an outer peripheral portion of the light shielding plate. 前記2次元変調コードは、符号間距離が近い位置では無相関のパターンを有することを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。   2. The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein the two-dimensional modulation code has an uncorrelated pattern at a position where the intersymbol distance is short. 前記2次元変調コードによって変調された信号光を用いて記録されたホログラムを再生する際の再生画像の位置決めを行う位置決めマーカは、DC成分を抑制する形状を有することを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。   The positioning marker for positioning a reproduced image when reproducing a hologram recorded using signal light modulated by the two-dimensional modulation code has a shape that suppresses a DC component. Hologram recording device. 前記位置決めマーカはドットによって形成されていることを特徴とする請求項4記載のホログラム記録装置。   5. The hologram recording apparatus according to claim 4, wherein the positioning marker is formed by dots. 前記位置決めマーカの検出時に、当該位置決めマーカの形状補正を行う画像処理を施すことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録装置。   5. The hologram recording apparatus according to claim 4, wherein image processing for correcting the shape of the positioning marker is performed when the positioning marker is detected. 前記2次元変調コードは2/4ブロック変調コードであることを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。   2. The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein the two-dimensional modulation code is a 2/4 block modulation code. 空間変調器の2次元変調コードによって変調された信号光と別途照射される参照光との干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、
前記空間変調後の信号光のDC成分をフィルタでカットし、且つ、前記空間変調器に表示される2次元変調コードのパターンは基準となる変調パターンよりも周期の短いパターンとすることを特徴とするホログラム記録方法。
A hologram recording method for recording interference fringes between signal light modulated by a two-dimensional modulation code of a spatial modulator and reference light separately irradiated on a hologram recording medium,
The DC component of the signal light after spatial modulation is cut by a filter, and the pattern of the two-dimensional modulation code displayed on the spatial modulator is a pattern having a shorter period than a reference modulation pattern Hologram recording method.
前記2次元変調コードは、符号間距離が近い位置には無相関のパターンを有することを特徴とする請求項8記載のホログラム記録方法。   9. The hologram recording method according to claim 8, wherein the two-dimensional modulation code has an uncorrelated pattern at a position where the intersymbol distance is short.
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