JP2009098360A - Hologram recording device - Google Patents
Hologram recording device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009098360A JP2009098360A JP2007269162A JP2007269162A JP2009098360A JP 2009098360 A JP2009098360 A JP 2009098360A JP 2007269162 A JP2007269162 A JP 2007269162A JP 2007269162 A JP2007269162 A JP 2007269162A JP 2009098360 A JP2009098360 A JP 2009098360A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal light
- light
- hologram recording
- spatial frequency
- main opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ホログラム記録装置に関する。 The present invention relates to a hologram recording apparatus.
ホログラム記録・再生装置は、二値のデジタルデータ「0,1」等を、空間光変調器により例えば「明,暗」としてデジタル画像化した信号光をホログラムとして記録再生することによりデジタルデータの記録再生を行うものである。フーリエ変換ホログラムの場合、信号光はレンズによりフーリエ変換され、信号光と干渉して干渉縞を生成する参照光とともに光記録媒体に照射され、生じた干渉縞がホログラムとして光記録媒体に記録される。また、データを再生する際には、参照光を光記録媒体に照射し、回折光を光検出器で受光してデジタル画像を再生し、デジタルデータを取得する。 The hologram recording / reproducing apparatus records and reproduces digital data by recording / reproducing signal light, which is a digital image of binary digital data “0, 1”, etc., for example, “bright, dark” by a spatial light modulator, as a hologram. Reproduction is performed. In the case of a Fourier transform hologram, the signal light is Fourier-transformed by a lens, irradiated with the reference light that interferes with the signal light and generates interference fringes, and the generated interference fringes are recorded as a hologram on the optical recording medium. . Further, when data is reproduced, reference light is irradiated onto the optical recording medium, diffracted light is received by a photodetector, a digital image is reproduced, and digital data is acquired.
このようなホログラム記録・再生装置において、記録密度を向上させるためには、記録媒体への照射領域を小さくすることが望ましい。そのため、光記録媒体に照射する信号光の空間周波数帯域を小さくすることが望まれる。理論的には、オリジナルデータページに含まれる空間周波数成分のうち、ナイキストサイズ以上の帯域を検出できればオリジナルデータを完全に復元できる(下記非特許文献1参照)。従って、高記録密度を実現するには、信号光をナイキストサイズで帯域制限(高周波成分を除去)することが望ましい。 In such a hologram recording / reproducing apparatus, in order to improve the recording density, it is desirable to reduce the irradiation area to the recording medium. For this reason, it is desired to reduce the spatial frequency band of the signal light applied to the optical recording medium. Theoretically, the original data can be completely restored if a band equal to or larger than the Nyquist size among the spatial frequency components included in the original data page can be detected (see Non-Patent Document 1 below). Therefore, in order to realize a high recording density, it is desirable to limit the band of the signal light with a Nyquist size (remove high frequency components).
ただし、実際のホログラム記録・再生装置では、光の伝達特性及び光記録媒体の記録特性によりホログラム再生像の品質に影響が出る。すなわち、ホログラム記録・再生装置の光の伝達特性によって、空間光変調器の出射光に含まれる特定の空間周波数成分が他の空間周波数成分に比べて、記録・再生過程を経て光検出器(CMOSカメラなど)に到達するまでに振幅が大きく減衰し、再生像のS/N比が劣化する。また、光記録媒体の記録特性により、信号光の空間周波数成分のうち、特定の空間周波数成分がホログラムとして記録されにくくなり、必要な空間周波数成分が再生像に現れにくくなる。この結果、再生像のスペクトル分布がオリジナルデータのスペクトル分布からずれ、再生像のS/N比が劣化する。 However, in an actual hologram recording / reproducing apparatus, the quality of the hologram reproduction image is affected by the light transmission characteristics and the recording characteristics of the optical recording medium. That is, due to the light transmission characteristics of the hologram recording / reproducing apparatus, a specific spatial frequency component contained in the outgoing light of the spatial light modulator is subjected to a recording / reproducing process and a photodetector (CMOS) compared to other spatial frequency components. The amplitude is greatly attenuated before reaching the camera or the like, and the S / N ratio of the reproduced image is deteriorated. Further, due to the recording characteristics of the optical recording medium, it is difficult for a specific spatial frequency component of the spatial frequency component of the signal light to be recorded as a hologram, and a necessary spatial frequency component is less likely to appear in a reproduced image. As a result, the spectral distribution of the reproduced image deviates from the spectral distribution of the original data, and the S / N ratio of the reproduced image deteriorates.
以上より、ホログラムの再生時における再生率が低い空間周波数成分を補えば、再生像のS/N比を向上することができる。
本発明の目的は、特定の空間周波数成分を補いつつホログラムを記録することができるホログラム記録装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hologram recording apparatus capable of recording a hologram while supplementing a specific spatial frequency component.
上記目的を達成するために、請求項1記載のホログラム記録装置の発明は、デジタルデータに応じて変調された信号光を生成する信号光生成手段と、前記信号光生成手段の画素ピッチに応じた大きさの主開口、及び前記主開口の周囲に特定の空間周波数に応じた距離前記主開口から離隔して配置された補助開口を有するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過した信号光をフーリエ変換し、参照光とともに光記録媒体に照射する照射光学系と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a hologram recording apparatus according to claim 1 includes a signal light generating means for generating signal light modulated in accordance with digital data, and a pixel pitch of the signal light generating means. A filter means having a main opening having a size, a distance corresponding to a specific spatial frequency around the main opening, and an auxiliary opening arranged away from the main opening, and a Fourier transform of the signal light that has passed through the filter means And an irradiating optical system for irradiating the optical recording medium together with the reference light.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記補助開口が、再生時における再生率が低い空間周波数成分の整数倍の周波数の高調波を通過させることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the auxiliary aperture allows a harmonic having a frequency that is an integral multiple of a spatial frequency component having a low reproduction rate during reproduction to pass through.
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の発明において、前記主開口及び補助開口が、周縁部から中心部に向かって光透過率が高くなるように構成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the main opening and the auxiliary opening are configured such that light transmittance increases from the peripheral portion toward the central portion. Features.
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項記載の発明において、前記フィルタ手段には、矩形である前記主開口の上下左右の位置に補助開口が4個形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the filter means is formed with four auxiliary openings at the vertical and horizontal positions of the main opening which is rectangular. It is characterized by.
請求項5記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項記載の発明において、前記フィルタ手段には、矩形である前記主開口の上下左右及び対角線の延長上に補助開口が8個形成されていることを特徴とするホログラム記録装置。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the filter means has eight auxiliary openings on the upper and lower sides, the right and left sides of the main opening, and the extension of the diagonal line. A hologram recording apparatus characterized by being formed in pieces.
請求項1の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、特定の空間周波数成分を補いつつ小さい記録領域を維持しながらホログラムを記録することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to record a hologram while maintaining a small recording area while compensating for a specific spatial frequency component as compared with the case where the present configuration is not provided.
請求項2の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、再生像のS/N比を改善できる。 According to the invention of claim 2, the S / N ratio of the reproduced image can be improved as compared with the case where the present configuration is not provided.
請求項3の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、主開口及び補助開口の周縁部で発生する回折光によるサイドローブを低減できる。 According to the third aspect of the present invention, the side lobe caused by the diffracted light generated at the peripheral edge portions of the main opening and the auxiliary opening can be reduced as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項4及び請求項5の発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、再生像のS/N比を改善できる。 According to the fourth and fifth aspects of the invention, the S / N ratio of the reproduced image can be improved as compared with the case where the present configuration is not provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明にかかるホログラム記録・再生装置の一実施形態の構成例が示される。図1において、信号光をホログラムとして記録する際には、光源10からのコヒーレント光をレンズ12,14によって口径の広い平行光にし、空間光変調器16に入射させる。
FIG. 1 shows a configuration example of an embodiment of a hologram recording / reproducing apparatus according to the present invention. In FIG. 1, when recording signal light as a hologram, coherent light from the
上記空間光変調器16は、例えば液晶パネルにより構成され、図示しないコンピュータによって2値のデジタルデータ「0,1」を例えば「明,暗」としたデジタル画像(2値画像)を表示する。これによって、空間光変調器16を通過した光は、2値画像の各画素の値に応じて強度変調されて信号光Sとなる。この信号光Sは、リレーレンズ18,20及びその間に設けられたフィルタ部22を通過し、フーリエ変換レンズ24によってフーリエ変換されて光記録媒体26に照射される。上記フィルタ部22は、信号光Sに含まれる空間周波数成分のうちの一部を通過させるフィルタとして機能する。その詳細は後述する。
The
また、参照光Rは、上記信号光Sと光軸を共通にして、その外側から光記録媒体24に照射される。この参照光Rも、光源10からのコヒーレント光をレンズ12,14によって平行光にし、空間光変調器16の外周領域に入射させる。空間光変調器16の外周領域を通過した参照光Rは、信号光Sと同様にリレーレンズ18,20及びフィルタ部22を通過し、フーリエ変換レンズ24によってフーリエ変換されて光記録媒体26に照射される。
Further, the reference light R has the same optical axis as the signal light S, and is irradiated onto the
以上の工程により、光記録媒体26中でフーリエ変換後の信号光Sと参照光Rとが干渉して、光記録媒体26に信号光Sがホログラムとして記録される。
Through the above steps, the signal light S after Fourier transform and the reference light R interfere with each other in the
図2には、空間光変調器16の表示パターンが示される。図2において、中央領域Aには、図3に例示された2値画像が表示され、外周領域Bには参照光Rが透過する。ここで、図3は、空間光変調器16に表示される2値画像の一部分の例であるが、上述したように、2値画像は、2値のデジタルデータ「0,1」が「明,暗」として表示されている。図3において、白及び黒の矩形のパターンが上記「明,暗」として表示された2値画像であり、各白及び黒の矩形領域は、例えばd×d=2×2画素により構成されている。本実施形態においては、この矩形領域を画素単位と呼び、その1辺の長さdを「画素ピッチ」と記載する。
FIG. 2 shows a display pattern of the
また、図1の例は、参照光Rと信号光Sとが同軸光学系により光記録媒体26に照射される、いわゆるコリニア方式であるが、光源10からのコヒーレント光を図示しないビームスプリッタ及び適宜な反射鏡により信号光Sとは別の光路を通過する参照光R’として光記録媒体26に照射する二光波方式としてもよい。
The example of FIG. 1 is a so-called collinear method in which the reference light R and the signal light S are irradiated to the
次に、図1において、ホログラムの回折光から情報を再生する際には、光源10からのコヒーレント光を空間光変調器16により参照光Rのみとし、フーリエ変換レンズ24によってフーリエ変換して光記録媒体26に照射する。この場合、図2に示された空間光変調器16において、表示パターンの中央領域Aを透過する信号光Sを遮断し、参照光Rのみが外周領域Bを透過するように制御する。
Next, in FIG. 1, when information is reproduced from the diffracted light of the hologram, the coherent light from the
上記参照光Rの照射により発生するホログラムからの回折光を逆フーリエ変換レンズ28で平行光とし、CMOSカメラ等により構成される光検出器30により受光する。回折光を受光した光検出器30の出力信号は、コンピュータ等により実現される情報取得部32に入力され、ホログラムに含まれていた情報が取得される。
The diffracted light from the hologram generated by the irradiation of the reference light R is converted into parallel light by the inverse Fourier
図4には、上述したフィルタ部22の構成例が示される。図4において、フィルタ部22には、主開口22a及び補助開口22bが形成されている。
FIG. 4 shows a configuration example of the
主開口22aは、信号光Sに含まれる空間周波数成分のうちナイキストサイズの空間周波数帯域を通過させる大きさの矩形の開口となっている。上記ナイキストサイズをNとすると、主開口22aは一辺がNの正方形の開口となる。ここで、
N=λf/d
である。なお、λは信号光Sの波長、fはリレーレンズ18の焦点距離、dは図3に示された画素ピッチである。
The main opening 22a is a rectangular opening having a size that allows a Nyquist-sized spatial frequency band to pass through among the spatial frequency components included in the signal light S. When the Nyquist size is N, the main opening 22a is a square opening with N sides. here,
N = λf / d
It is. Here, λ is the wavelength of the signal light S, f is the focal length of the
一般に、画素ピッチdの光をフーリエ変換する場合、光のフーリエスペクトルがレンズの焦点を中心に上下左右に広がりを持つようになる。このとき、1辺がλf/d(ナイキストサイズN)の矩形領域に集光される信号光Sの空間周波数成分は、信号光Sのナイキスト周波数となる。そこで、主開口22aを上記ナイキストサイズの大きさとすると、リレーレンズ18によりフーリエ変換された信号光Sのうち、ナイキスト周波数が通過するフィルタとなる。
In general, when Fourier transforming light with a pixel pitch d, the Fourier spectrum of the light spreads in the vertical and horizontal directions around the focal point of the lens. At this time, the spatial frequency component of the signal light S collected on a rectangular region having one side of λf / d (Nyquist size N) is the Nyquist frequency of the signal light S. Therefore, when the
一方、上記ナイキスト周波数のうち高周波側には、図1に示されたホログラム記録・再生装置における伝達特性が低いもの、あるいは光記録媒体26に記録されにくいものがある。これらの空間周波数成分は、再生時における再生率が低くなり、再生像のS/N比が劣化する。そこで、これらの空間周波数成分を補うために、その空間周波数成分の整数倍の高調波を通過させる補助開口22bをフィルタ部22に設けている。これにより、特定の空間周波数成分の高調波が光記録媒体26に照射され、減衰した上記特定の空間周波数成分の振幅を回復することができる。
On the other hand, on the high frequency side of the Nyquist frequency, there are those having low transfer characteristics in the hologram recording / reproducing apparatus shown in FIG. These spatial frequency components have a low reproduction rate during reproduction, and the S / N ratio of the reproduced image is deteriorated. Therefore, in order to compensate for these spatial frequency components, an
図4において、補助開口22bは、矩形(正方形)の主開口22aの上下左右の位置に補助開口が4個形成されている。再生時における再生率が低い空間周波数成分が、X軸方向の空間周波数μ、Y軸方向の空間周波数νであるとすると、これらの空間周波数成分はフーリエ面において、X0=μλf,Y0=νλfの位置に輝点を作る。また、これらの空間周波数のm倍(mは整数)の周波数を有する空間周波数成分はフーリエ変換面において、X0=mμλf,Y0=mνλfの位置に輝点を作る。そこで、リレーレンズ18のフーリエ変換面に配置されるフィルタ部22には、周波数μ,νの空間周波数成分を補うために、X0=mμλf,Y0=mνλfの位置に補助開口22bを設け、高調波を通過させるのが好適である。図4に示された例では、m=2の位置(±2X0,±2Y0)に補助開口22bが4個設けられている。このように、補助開口22bは、信号光Sの空間周波数に応じた距離だけ主開口22aから離隔して配置される。
In FIG. 4, four
また、上記補助開口22bの大きさは、ビームウェスト(高調波のビームが一番細くなる位置)以上であることが必要である。望ましくは、ビームウェストの1倍から1.2倍、さらに望ましくは、1.2倍から1.5倍である。また、高調波の周波数が(μ−Δμ/2,ν−Δν/2)から(μ+Δμ/2,ν+Δν/2)までのように帯域を有する場合、補助開口22bの大きさをΔX=Δμλf,ΔY=Δνλfとする。
Further, the size of the
なお、図4に示された例では、補助開口22bの数が4個であったが、これに限定されるものではない。例えば、上記mを2以上の整数とし、(±mX0,±mY0)の位置に補助開口22bを設けてもよい。
In the example shown in FIG. 4, the number of
さらに、図5には、フィルタ部22の他の構成例が示されており、補助開口22bが、矩形である主開口22aの上下左右の位置に加えて対角線の延長上にも設けられている。なお、この場合、対角線の延長上に設けられた補助開口22bは、主開口22aの上下左右に設けられた補助開口22bとX軸上及びY軸上の位置が同じとなるように配置される。以上により、図5の例では、補助開口22bが8個設けられている
Further, FIG. 5 shows another configuration example of the
図6(a),(b)には、主開口22a及び補助開口22bの変形例が示される。なお、図6(a)では、説明の便宜上主開口22aと補助開口22bとを一つの図により表現しているが、主開口22aと補助開口22bとが同じ大きさであることを意味するものではない。図6(a)において、主開口22a及び補助開口22bの内側に記載された線の間隔が光の透過率を示しており、線の間隔が広いほど高い透過率となっている。また、図6(b)は、図6(a)の矢印A方向の透過率を示している。本実施形態では、図6(a),(b)に示されるように、主開口22a及び補助開口22bの周縁部付近の透過率が、周縁部から中心部に向かって高くなるように構成されている。これにより、主開口22a及び補助開口22bの周縁部における透過率の変化が急峻である場合に、周縁部で発生する回折光によるサイドローブを低減でき、再生像のS/N比が向上する。
6A and 6B show modified examples of the
10 光源、12,14 レンズ、16 空間光変調器、18,20 リレーレンズ、22 フィルタ部、22a 主開口、22b 補助開口、24 フーリエ変換レンズ、26 光記録媒体、28 逆フーリエ変換レンズ、30 光検出器、32 情報取得部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記信号光生成手段の画素ピッチに応じた大きさの主開口、及び前記主開口の周囲に特定の空間周波数に応じた距離前記主開口から離隔して配置された補助開口を有するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段を通過した信号光をフーリエ変換し、参照光とともに光記録媒体に照射する照射光学系と、
を備えることを特徴とするホログラム記録装置。 Signal light generating means for generating signal light modulated according to digital data;
A filter means having a main opening having a size corresponding to a pixel pitch of the signal light generating means, and an auxiliary opening disposed around the main opening at a distance corresponding to a specific spatial frequency and separated from the main opening;
Irradiation optical system for Fourier transforming the signal light that has passed through the filter means and irradiating the optical recording medium together with the reference light;
A hologram recording apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007269162A JP2009098360A (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Hologram recording device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007269162A JP2009098360A (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Hologram recording device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009098360A true JP2009098360A (en) | 2009-05-07 |
Family
ID=40701440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007269162A Pending JP2009098360A (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Hologram recording device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009098360A (en) |
-
2007
- 2007-10-16 JP JP2007269162A patent/JP2009098360A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4696890B2 (en) | Hologram recording method and hologram recording apparatus | |
JP4225346B2 (en) | Playback device and playback method | |
JP4033208B2 (en) | Hologram recording method and hologram recording apparatus | |
US7576899B2 (en) | Hologram recording device and phase mask having a diffusing pattern with a minimum unit in relation to a minimum unit of a spatial modulator | |
JP2010003347A (en) | Playback device and playback method | |
JP4135113B2 (en) | Hologram reproducing apparatus, hologram recording / reproducing apparatus, and hologram reproducing method | |
JP6138982B2 (en) | Holographic device and data reading method thereof | |
JP2010205381A (en) | Reproducing device and method | |
US20100060959A1 (en) | Reproduction apparatus and reproduction method | |
JP2006220933A (en) | Optical information recording method and apparatus using holography | |
JP2009283040A (en) | Recording device, recording method, reproducing device, reproducing method, recording/reproducing device, recording/reproducing method | |
JP2008159235A (en) | Hologram recording device and method, and hologram reproducing device and method | |
JP2009014778A (en) | Transmission type spatial light modulation element and optical device equipped therewith | |
JP4730081B2 (en) | Hologram recording method and apparatus | |
JP4604138B2 (en) | Optical information recording apparatus, recording method, reproducing apparatus and reproducing method | |
JP2009098360A (en) | Hologram recording device | |
JP4830989B2 (en) | Hologram recording apparatus, hologram reproducing apparatus, hologram recording method, and hologram reproducing method | |
JP5040482B2 (en) | Hologram recording apparatus, hologram reproducing apparatus, hologram recording method, and hologram reproducing method | |
JP2009058654A (en) | Hologram reproducing device, hologram reproducing method, hologram recording device and hologram recording method | |
JP2008275817A (en) | Hologram recording device | |
JP4936959B2 (en) | Hologram information recording / reproducing method, hologram information recording / reproducing apparatus, hologram information recording apparatus, and hologram information reproducing apparatus | |
JP2005352097A (en) | Hologram recording method, hologram reproducing method, hologram recording apparatus, hologram reproducing apparatus and hologram recording medium | |
JP7195556B2 (en) | Super-resolution measurement device and method of operating the super-resolution measurement device | |
JP6934797B2 (en) | Hologram recording signal processing device, hologram recording device equipped with this, and hologram recording signal processing method | |
JP2008210419A (en) | Device and method for recording hologram, and device and method for reconstructing hologram |