JP2013171176A - Interleave number calculation device, program thereof, and hologram recording device - Google Patents

Interleave number calculation device, program thereof, and hologram recording device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an interleave number calculation device that calculates an optimum interleave number based on a characteristic of a hologram recording medium.SOLUTION: An interleave number calculation device 1 includes: characteristic evaluation image writing means 11 that writes a characteristic evaluation image into a hologram recording medium; characteristic evaluation image read-out medium 12 that reads out a reproduced image; evaluation characteristic parameter generation means 13 that generates a parameter such that a shape appearing on the reproduced image is specified in circular shape; binarized image symbol string generation means 14 that generates a symbol string from a pixel value of a binarized image in the shape specified by the parameter; temporary interleave symbol integration means 15 that reads out a symbol for each temporary interleave number from the symbol string and integrates luminance for each error correction block; and interleave number searching means 16 that regards a temporary interleave number such that a difference between a maximum value and a minimum value of a luminance integration value becomes minimum as an interleave number of the hologram recording medium.

Description

本発明は、ホログラム記録媒体に記録するデータのインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算装置およびそのプログラム、ならびに、ホログラム記録媒体を用いてデジタルデータを記録/再生するホログラム記録装置に関する。   The present invention relates to an interleave number calculation device that calculates the number of interleaves of data to be recorded on a hologram recording medium, a program thereof, and a hologram recording device that records / reproduces digital data using the hologram recording medium.

近年、大容量かつ高速にアクセス可能な記録媒体として、ホログラム記録媒体(ホログラフィックメモリ)が注目されている。このホログラム記録媒体を用いてデジタルデータを記録/再生するホログラム記録装置は、一般に、デジタルデータを担持した物体光を参照光とともにホログラム記録媒体に同時に照射し、ホログラム記録媒体中に形成される干渉縞(ホログラム)を当該媒体に書き込むことで、デジタルデータを記録する。一方、ホログラム記録装置は、デジタルデータが記録されたホログラム記録媒体に参照光を照射し、当該媒体中に書き込まれている干渉縞により光の回折を生じさせることで、物体光が担持していたデジタルデータを再生する(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, a hologram recording medium (holographic memory) has attracted attention as a large-capacity and high-speed accessible recording medium. In general, a hologram recording apparatus that records / reproduces digital data using this hologram recording medium generally irradiates the hologram recording medium with object light carrying the digital data together with reference light to form interference fringes formed in the hologram recording medium. Digital data is recorded by writing (hologram) on the medium. On the other hand, the hologram recording apparatus carries object light by irradiating a hologram recording medium on which digital data is recorded with reference light and causing light diffraction by interference fringes written in the medium. Digital data is reproduced (see, for example, Patent Document 1).

ここで、図面を参照して、従来のホログラム記録装置の一例について簡単に説明する。
まず、図12を参照して、ホログラム記録媒体にデジタルデータを記録する処理について説明する。
図12に示すように、従来のホログラム記録装置100Bでは、レーザ光源101から出射され、シャッタ102を通過したレーザ光(ここではS偏光〔縦偏光〕とする)が、1/2波長板103によって45度偏光に偏光面を回転させられた後、PBS(Polarizing Beam Splitter:偏光ビームスプリッタ)104によって透過光(P偏光)と反射光(S偏光)とに分けられる。
Here, an example of a conventional hologram recording apparatus will be briefly described with reference to the drawings.
First, a process for recording digital data on a hologram recording medium will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 12, in the conventional hologram recording apparatus 100 </ b> B, the laser light emitted from the laser light source 101 and passed through the shutter 102 (here, S-polarized light (vertically polarized light)) is transmitted by the half-wave plate 103. After the polarization plane is rotated to 45 degree polarization, the light is divided into transmitted light (P-polarized light) and reflected light (S-polarized light) by a PBS (Polarizing Beam Splitter) 104.

ここで、PBS104を透過したP偏光は、シャッタ105を通過し、反射型液晶素子等からなるSLM(Spatial Light Modulator:空間光変調器)107上に照射される。この照射されたP偏光は、演算装置1Bで生成されたSLM107の素子面に映し出された白と黒のビットパターンによる2次元画像のデジタルデータ(ページデータ)を担持されるとともに、S偏光に変換(実際には、白を表示した素子からの光がS偏光に変換)され、物体光としてPBS106に戻る。このSLM107から戻った物体光は、PBS106により反射され、FT(Fourier Transform:フーリエ変換)レンズ108を介してホログラム記録媒体114上に照射される。   Here, the P-polarized light transmitted through the PBS 104 passes through the shutter 105 and is irradiated on an SLM (Spatial Light Modulator) 107 made of a reflective liquid crystal element or the like. The irradiated P-polarized light carries digital data (page data) of a two-dimensional image with white and black bit patterns projected on the element surface of the SLM 107 generated by the arithmetic unit 1B and is converted to S-polarized light. (Actually, the light from the element displaying white is converted into S-polarized light) and returned to the PBS 106 as object light. The object light returned from the SLM 107 is reflected by the PBS 106 and irradiated onto the hologram recording medium 114 via an FT (Fourier Transform) lens 108.

一方、PBS104によって反射されたS偏光は、1/2波長板109を通過する。このとき、1/2波長板109は、偏光軸をビームの偏光軸と合わせておき、ビームの偏光面を回転させないこととする。そして、1/2波長板109を通過したS偏光は、PBS110に入射し、反射される。このPBS110で反射されたS偏光は、ミラー111、ガルバノミラー112と順次反射され、リレーレンズ113を通過後、ホログラム記録媒体114に参照光として照射される。   On the other hand, the S-polarized light reflected by the PBS 104 passes through the half-wave plate 109. At this time, the half-wave plate 109 keeps the polarization axis aligned with the polarization axis of the beam and does not rotate the polarization plane of the beam. The S-polarized light that has passed through the half-wave plate 109 enters the PBS 110 and is reflected. The S-polarized light reflected by the PBS 110 is sequentially reflected by the mirror 111 and the galvanometer mirror 112, passes through the relay lens 113, and is irradiated on the hologram recording medium 114 as reference light.

このように、ホログラム記録媒体114上に照射された参照光と物体光は、いずれもS偏光となっているため、ホログラム記録媒体114上で干渉し干渉縞が形成され、当該干渉縞がホログラム記録媒体114に書き込まれることになる。   As described above, since the reference light and the object light irradiated on the hologram recording medium 114 are both S-polarized light, they interfere on the hologram recording medium 114 to form interference fringes, and the interference fringes are recorded on the hologram recording. It will be written on the medium 114.

なお、ホログラム記録装置100Bは、ガルバノミラー112によって、参照光のホログラム記録媒体114への入射角度を切り替えることで、ホログラム記録媒体114におけるデジタルデータ(ページデータ)の多重記録(角度多重記録)を可能にしている。   In addition, the hologram recording apparatus 100B can perform multiplex recording (angle multiplex recording) of digital data (page data) in the hologram recording medium 114 by switching the incident angle of the reference light to the hologram recording medium 114 by the galvanometer mirror 112. I have to.

次に、図13を参照して、ホログラム記録媒体からデジタルデータを再生する処理について説明する。
図13に示すように、デジタルデータを再生する場合、レーザ光源101から出射されるレーザ光が、PBS104まで到達する流れは、図12で説明した記録時と同様である。しかし、PBS104を透過したP偏光は、シャッタ105で遮断される。
一方、PBS104によって反射されたS偏光は、1/2波長板109を通過する。このとき、1/2波長板109は、偏光軸をビームの偏光軸に対して45度に設定を変更し、偏光面を90度回転させることで、S偏光をP偏光とする。そして、1/2波長板109を通過したP偏光は、PBS110を通過する。このPBS110を通過したP偏光は、ガルバノミラー115で反射され、リレーレンズ116を通過後、ホログラム記録媒体114に参照光として照射される。
Next, processing for reproducing digital data from a hologram recording medium will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, when digital data is reproduced, the flow of the laser light emitted from the laser light source 101 to the PBS 104 is the same as in the recording described with reference to FIG. However, the P-polarized light transmitted through the PBS 104 is blocked by the shutter 105.
On the other hand, the S-polarized light reflected by the PBS 104 passes through the half-wave plate 109. At this time, the half-wave plate 109 changes the setting of the polarization axis to 45 degrees with respect to the polarization axis of the beam, and rotates the polarization plane by 90 degrees to change the S-polarized light to P-polarized light. Then, the P-polarized light that has passed through the half-wave plate 109 passes through the PBS 110. The P-polarized light that has passed through the PBS 110 is reflected by the galvanometer mirror 115, passes through the relay lens 116, and is applied to the hologram recording medium 114 as reference light.

そして、ホログラム記録媒体114に照射された参照光は、ホログラム記録媒体114に書き込まれている干渉縞によって回折される。この回折された信号光は、FTレンズ108によって逆変換(フーリエ逆変換)された後、PBS106を通過し、物体光として2次元撮像素子117によって撮像されることで、デジタルデータが再生され、演算装置1Bによって復号される。   The reference light applied to the hologram recording medium 114 is diffracted by the interference fringes written on the hologram recording medium 114. The diffracted signal light is inversely transformed (Fourier inversely transformed) by the FT lens 108, passes through the PBS 106, and is imaged as object light by the two-dimensional imaging device 117, thereby reproducing digital data and calculating. Decoded by device 1B.

なお、ホログラム記録装置100Bは、ガルバノミラー115によって、P偏光のホログラム記録媒体114への入射角度を切り替えることで、ホログラム記録媒体114に多重記録されているデジタルデータ(ページデータ)の読み出しを可能にしている。   The hologram recording apparatus 100B enables reading of digital data (page data) multiplexedly recorded on the hologram recording medium 114 by switching the incident angle to the P-polarized hologram recording medium 114 by the galvanometer mirror 115. ing.

以上説明したようなホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体として、記録感度、保存性、記録容量の点で、フォトポリマ記録媒体が有望視されている。しかし、フォトポリマ記録媒体は、記録時に重合反応を伴うため、媒体収縮等の体積変化を起こしてしまう。このように体積変化を起こした記録媒体では、記録した干渉縞が歪んでしまい、ブラッグ(Bragg)の条件式(回折条件)を満たさない領域が発生してしまう。このようにブラッグ条件を満たさない領域では、信号対雑音強度比(SNR:Signal to Noise Ratio)が悪く、デジタルデータ(ページデータ)が正確に読み出せないという問題がある。   In the hologram recording apparatus as described above, a photopolymer recording medium is promising as a hologram recording medium in terms of recording sensitivity, storage stability, and recording capacity. However, since the photopolymer recording medium is accompanied by a polymerization reaction during recording, volume change such as medium shrinkage occurs. In the recording medium in which the volume change is caused in this way, the recorded interference fringes are distorted, and an area that does not satisfy the Bragg conditional expression (diffraction condition) occurs. Thus, in a region where the Bragg condition is not satisfied, there is a problem that the signal-to-noise ratio (SNR) is poor and the digital data (page data) cannot be read accurately.

このような問題に対して、ホログラム記録媒体に記録するデジタルデータに、論理ページ単位で誤り訂正符号(内符号)を付加し、さらに、ページ間に跨って誤り訂正符号(外符号)を付加して、論理ページ内完結のページ間インタリーブを行うことで、物理ページ内の明るさや歪みによって発生する誤りを分散させる技術が開示されている(特許文献2参照)。   To solve this problem, an error correction code (inner code) is added to the digital data recorded on the hologram recording medium in units of logical pages, and an error correction code (outer code) is added across the pages. Thus, a technique for distributing errors generated by brightness and distortion in a physical page by performing inter-page interleaving that is completed in a logical page is disclosed (see Patent Document 2).

また、インタリーブされた明るい画像と暗い画像とを復元し、その画像を使用して、利得補償を行うことで、ホログラム記録媒体から検出されたページデータを修正する技術が開示されている(特許文献3参照)。   In addition, a technique for correcting page data detected from a hologram recording medium by restoring an interleaved bright image and a dark image and performing gain compensation using the image is disclosed (Patent Document). 3).

さらに、ページデータを生成する前に、データ配列を変換(インタリーブ)して、ホログラム記録媒体に記録し、再生時に、ランダムアクセスで読み出し可能な光検出手段によって、ページデータのデータ配列が変換前の配列となるようにデインタリーブして信号を読み出す技術が開示されている(特許文献4参照)。   Further, before generating the page data, the data array is converted (interleaved), recorded on the hologram recording medium, and read out by the light detection means that can be read by random access. A technique for reading signals by deinterleaving so as to form an array is disclosed (see Patent Document 4).

特開2007−305218号公報JP 2007-305218 A 特開2007−66375号公報JP 2007-66375 A 特表2010−505139号公報Special table 2010-505139 特開2008−140485号公報JP 2008-140485 A

従来のホログラム記録媒体の読み出しの誤りを分散させる手法は、インタリーブの規則性や、インタリーブ数の最適解が与えられておらず、単に予め定めた規則、予め定めたインタリーブ数によって読み出しを行っているに過ぎない。
このように、規則性や最適解が与えられていない条件で、ホログラム記録媒体の読み出しを行っても、ホログラム記録媒体の種類によっては、特性が異なるため、必ずしも最適な効果を発揮させることができないという問題がある。
In the conventional method of dispersing the reading error of the hologram recording medium, the interleaving regularity and the optimal solution for the number of interleaving are not given, and the reading is performed simply by a predetermined rule and a predetermined number of interleaving. Only.
As described above, even if reading of the hologram recording medium is performed under conditions where regularity and optimum solutions are not given, the characteristics are different depending on the type of the hologram recording medium, so that the optimum effect cannot always be exhibited. There is a problem.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ホログラム記録媒体の特性に基づいた最適なインタリーブ数を求めるインタリーブ数演算装置およびそのプログラム、ならびに、ホログラム記録装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide an interleaving number calculation device for obtaining an optimal interleaving number based on the characteristics of a hologram recording medium, a program thereof, and a hologram recording device. And

本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項1に記載のインタリーブ数演算装置は、インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置に備えられ、ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算装置であって、特性評価用画像書き込み手段と、特性評価用画像読み出し手段と、評価特性パラメータ生成手段と、2値画像シンボル列生成手段と、仮インタリーブシンボル積算手段と、インタリーブ数探索手段と、を備える。   The present invention was devised to solve the above-mentioned problems. First, the interleave number arithmetic apparatus according to claim 1 records the interleaved digital data as a hologram by interference fringes between object light and reference light. An interleaving number calculation device for calculating an interleaving number suitable for a hologram recording medium, which is provided in a hologram recording apparatus for recording on a medium, characterized by an image writing means for characteristic evaluation, an image reading means for characteristic evaluation, and an evaluation characteristic parameter generation Means, binary image symbol string generation means, provisional interleave symbol integration means, and interleave number search means.

かかる構成において、インタリーブ数演算装置は、特性評価用画像書き込み手段によって、白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも1つ以上の白画素を含んだパターン画像を、ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、ホログラム記録媒体に書き込む。なお、任意の変調方式で変調されたデータは、変調方式のシンボル単位で白と黒の画素が少なくとも1画素は存在する。このように、白画像またはシンボル単位で白画素を含んだパターン画像を、特性評価用画像として用いることで、再生時にブラッグ条件を満たさず黒の領域として再生される領域と、ブラッグ条件を満たす領域とを区別することが可能になる。   In such a configuration, the interleave number calculation device uses a characteristic evaluation image writing unit to convert a white image or a pattern image including at least one white pixel for each symbol of an arbitrary modulation method into a characteristic evaluation for a hologram recording medium. An image is written on the hologram recording medium. Note that data modulated by an arbitrary modulation scheme includes at least one white and black pixel for each symbol of the modulation scheme. Thus, by using a white image or a pattern image including white pixels in symbol units as a characteristic evaluation image, a region that does not satisfy the Bragg condition during reproduction and a region that satisfies the Bragg condition Can be distinguished from each other.

そして、インタリーブ数演算装置は、特性評価用画像読み出し手段によって、特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す。さらに、インタリーブ数演算装置は、評価特性パラメータ生成手段によって、再生画像において、ホログラム記録媒体の体積変化に伴い再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する。すなわち、ブラッグ条件を満たした領域が円形状として再生されるため、その形状をホログラム記録媒体の特性としてパラメータ化する。   Then, the interleave number calculation device reproduces the hologram recording medium on which the characteristic evaluation image is recorded by the characteristic evaluation image reading unit, and reads the reproduced image of the characteristic evaluation image. Further, the interleaving number calculation device generates, by the evaluation characteristic parameter generation means, a parameter that specifies, in a reproduced image, a shape that occurs on the reproduced image in accordance with the volume change of the hologram recording medium in a circular shape. That is, since the region satisfying the Bragg condition is reproduced as a circular shape, the shape is parameterized as a characteristic of the hologram recording medium.

そして、インタリーブ数演算装置は、2値画像シンボル列生成手段によって、評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の2値画像を生成し、当該2値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する。   Then, the interleave number calculation device generates a binary image having a shape specified by the parameter generated by the evaluation characteristic parameter generation unit by the binary image symbol sequence generation unit, and presets the pixel value of the binary image. A symbol string arranged in units of the number of bits of the generated symbols is generated.

そして、インタリーブ数演算装置は、仮インタリーブシンボル積算手段によって、2値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに2値化された輝度を積算する。   Then, the interleaving number calculation device reads out symbols for each provisional interleaving number from the symbol sequence generated by the binary image symbol string generation means by the provisional interleave symbol accumulation means, and sets an error correction block having a preset number of symbols. The binarized luminance is integrated every time.

さらに、インタリーブ数演算装置は、インタリーブ数探索手段によって、誤り訂正ブロックごとの2値化された輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、ホログラム記録媒体のインタリーブ数とする。このように、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の差が少なければ、体積変化を発生したホログラム記録媒体において、ブラッグ条件を満たす領域と満たさない領域とにシンボルデータが分散して配置されることになる。   Further, the interleaving number calculation device uses the interleaving number search means to calculate a temporary interleaving number at which the difference between the maximum and minimum binarized luminance integrated values for each error correction block is equal to or less than a predetermined reference value. Search for the interleave number of the hologram recording medium. In this manner, if the difference in luminance integrated value for each error correction block is small, symbol data is distributed and arranged in a region that satisfies the Bragg condition and a region that does not satisfy the Bragg condition in the hologram recording medium in which the volume change has occurred. Become.

また、請求項2に記載のインタリーブ数演算装置は、請求項1に記載のインタリーブ数演算装置において、インタリーブ数探索手段が、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となる仮のインタリーブ数を前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とすることを特徴とする。   Further, the interleaving number computing device according to claim 2 is the interleaving number computing device according to claim 1, wherein the interleaving number searching means is configured to minimize the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated values. The number of interleaves is the interleave number of the hologram recording medium.

かかる構成において、インタリーブ数探索手段が、輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となるインタリーブ数を求めることで、ブラッグ条件を満たす領域と満たさない領域とにシンボルデータを最適に分散させることができる。   In such a configuration, the interleaving number search means obtains the interleaving number that minimizes the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integration value, thereby optimally distributing the symbol data between the region that satisfies the Bragg condition and the region that does not satisfy Can be made.

また、請求項3に記載のインタリーブ数演算装置は、請求項1に記載のインタリーブ数演算装置において、インタリーブ数探索手段が、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中で、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数を探索することを特徴とする。   Further, the interleaving number computing device according to claim 3 is the interleaving number computing device according to claim 1, wherein the interleaving number search means is configured such that a difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value is predetermined. The interleaving number of the hologram recording medium is searched for within a range of temporary interleaving numbers that continue below the value.

かかる構成において、インタリーブ数探索手段が、輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中でインタリーブ数を特定することで、ノイズや光学系の影響によって発生するインタリーブ数の近傍において、輝度積算値の最大値と最小値との差が突出して大きくなってしまうシンボルの出現を防止することができる。   In such a configuration, the interleaving number search means specifies the interleaving number within a range of temporary interleaving numbers that are continuous when the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value is equal to or less than a predetermined reference value. In addition, in the vicinity of the number of interleaves generated due to the influence of the optical system, it is possible to prevent the appearance of a symbol in which the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value protrudes and becomes large.

さらに、請求項4に記載のインタリーブ数演算プログラムは、インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するために、コンピュータを、特性評価用画像書き込み手段、特性評価用画像読み出し手段、評価特性パラメータ生成手段、2値画像シンボル列生成手段、仮インタリーブシンボル積算手段、インタリーブ数探索手段、として機能させる構成とした。   Furthermore, the interleaving number calculation program according to claim 4 is a hologram recording apparatus that records interleaved digital data on a hologram recording medium by interference fringes between object light and reference light, and sets an interleaving number suitable for the hologram recording medium. In order to perform the calculation, the computer is caused to function as a characteristic evaluation image writing unit, a characteristic evaluation image reading unit, an evaluation characteristic parameter generation unit, a binary image symbol string generation unit, a temporary interleave symbol integration unit, and an interleave number search unit. The configuration.

かかる構成において、インタリーブ数演算プログラムは、特性評価用画像書き込み手段によって、白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも1つ以上の白画素を含んだパターン画像を、ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、ホログラム記録媒体に書き込む。
そして、インタリーブ数演算プログラムは、特性評価用画像読み出し手段によって、特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す。
In such a configuration, the interleaving number calculation program uses a characteristic evaluation image writing unit to convert a white image or a pattern image including at least one white pixel for each symbol of an arbitrary modulation method into a characteristic evaluation for a hologram recording medium. An image is written on the hologram recording medium.
Then, the interleave number calculation program reproduces the hologram recording medium on which the characteristic evaluation image is recorded by the characteristic evaluation image reading means, and reads the reproduced image of the characteristic evaluation image.

さらに、インタリーブ数演算プログラムは、評価特性パラメータ生成手段によって、再生画像において、ホログラム記録媒体の体積変化に伴い再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する。
そして、インタリーブ数演算プログラムは、2値画像シンボル列生成手段によって、評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の2値画像を生成し、当該2値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する。
Further, the interleaving number calculation program generates, by the evaluation characteristic parameter generation means, a parameter in which a shape generated on the reproduced image in accordance with the volume change of the hologram recording medium is specified in a circular shape in the reproduced image.
Then, the interleave number calculation program generates a binary image having a shape specified by the parameter generated by the evaluation characteristic parameter generation unit by the binary image symbol sequence generation unit, and presets the pixel value of the binary image. A symbol string arranged in units of the number of bits of the generated symbols is generated.

そして、インタリーブ数演算プログラムは、仮インタリーブシンボル積算手段によって、2値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに積算する。
さらに、インタリーブ数演算プログラムは、インタリーブ数探索手段によって、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、ホログラム記録媒体のインタリーブ数とする。
The interleaving number calculation program reads out symbols for each temporary interleaving number from the symbol sequence generated by the binary image symbol sequence generating means by the temporary interleave symbol integrating means, and sets an error correction block having a preset number of symbols. Accumulate every time.
Further, the interleave number calculation program searches for a temporary interleave number by which the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value for each error correction block is equal to or less than a predetermined reference value by the interleave number search means, The number of media interleaves.

また、請求項5に記載のホログラム記録装置は、インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算手段を備え、インタリーブ数演算手段が、特性評価用画像書き込み手段と、特性評価用画像読み出し手段と、評価特性パラメータ生成手段と、2値画像シンボル列生成手段と、仮インタリーブシンボル積算手段と、インタリーブ数探索手段と、を備える。   The hologram recording apparatus according to claim 5 is a hologram recording apparatus that records interleaved digital data on a hologram recording medium by interference fringes between object light and reference light, and calculates an interleaving number suitable for the hologram recording medium. Interleaving number calculating means, and the interleaving number calculating means includes a characteristic evaluation image writing means, a characteristic evaluation image reading means, an evaluation characteristic parameter generating means, a binary image symbol string generating means, and a temporary interleave symbol integration. Means and interleave number search means.

かかる構成において、ホログラム記録装置のインタリーブ数演算手段は、特性評価用画像書き込み手段によって、白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも1つ以上の白画素を含んだパターン画像を、ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、ホログラム記録媒体に書き込む。
そして、インタリーブ数演算手段は、特性評価用画像読み出し手段によって、特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す。
In such a configuration, the interleave number calculation means of the hologram recording apparatus uses the characteristic evaluation image writing means to generate a white image or a pattern image including at least one white pixel for each symbol of an arbitrary modulation method. Is written on the hologram recording medium as a characteristic evaluation image.
Then, the interleave number calculating means reproduces the hologram recording medium on which the characteristic evaluation image is recorded by the characteristic evaluation image reading means, and reads the reproduced image of the characteristic evaluation image.

さらに、インタリーブ数演算手段は、評価特性パラメータ生成手段によって、再生画像において、ホログラム記録媒体の体積変化に伴い再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する。
そして、インタリーブ数演算手段は、2値画像シンボル列生成手段によって、評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の2値画像を生成し、当該2値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する。
Further, the interleave number calculating means generates a parameter in which the shape generated on the reproduced image with the volume change of the hologram recording medium in the reproduced image is specified by the evaluation characteristic parameter generating means in a circular shape.
Then, the interleave number calculation means generates a binary image having a shape specified by the parameter generated by the evaluation characteristic parameter generation means by the binary image symbol string generation means, and presets the pixel value of the binary image. A symbol string arranged in units of the number of bits of the generated symbols is generated.

そして、インタリーブ数演算手段は、仮インタリーブシンボル積算手段によって、2値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに2値化された輝度を積算する。
さらに、インタリーブ数演算手段は、インタリーブ数探索手段によって、誤り訂正ブロックごとの2値化された輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、ホログラム記録媒体のインタリーブ数とする。
The interleave number calculation means reads out symbols for each temporary interleave number from the symbol sequence generated by the binary image symbol string generation means by the temporary interleave symbol integration means, and sets an error correction block having a preset number of symbols. The binarized luminance is integrated every time.
Further, the interleaving number calculating means calculates a temporary interleaving number at which a difference between the maximum value and the minimum value of the binarized luminance integrated value for each error correction block is equal to or less than a predetermined reference value by the interleaving number search means. Search for the interleave number of the hologram recording medium.

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項1,4に記載の発明によれば、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合であっても、ホログラム記録媒体の特性に応じて、誤りを効率よく分散させることが可能なインタリーブ数を求めることができる。
The present invention has the following excellent effects.
According to the first and fourth aspects of the present invention, errors can be efficiently dispersed according to the characteristics of the hologram recording medium even when a volume change such as medium shrinkage of the hologram recording medium occurs. The number of interleaving can be obtained.

請求項2に記載の発明によれば、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合であっても、ホログラム記録媒体の特性に応じて、誤りを効率よく分散させることが可能な最適なインタリーブ数を求めることができる。   According to the second aspect of the present invention, even when a volume change such as medium shrinkage of the hologram recording medium occurs, an optimum error can be efficiently dispersed according to the characteristics of the hologram recording medium. The number of interleaving can be obtained.

請求項3に記載の発明によれば、ノイズや光学系のずれが発生する環境であっても、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合に、ホログラム内の輝度が大きく変化することを防止することが可能なインタリーブ数を求めることができる。   According to the third aspect of the present invention, even in an environment where noise and optical system shift occur, the luminance in the hologram changes greatly when a volume change such as medium shrinkage of the hologram recording medium occurs. The number of interleaves that can prevent this can be obtained.

請求項5に記載の発明によれば、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合であっても、ホログラム記録媒体の特性に応じて、誤りを効率よく分散させることができる。これによって、バースト誤りを分散させることができ、ホログラム記録装置が備える誤り訂正の機能によって、最終的に誤りを最大限抑えることが可能になる。   According to the fifth aspect of the present invention, even when a volume change such as medium shrinkage of the hologram recording medium occurs, errors can be efficiently dispersed according to the characteristics of the hologram recording medium. As a result, burst errors can be dispersed, and errors can finally be suppressed to the maximum by the error correction function of the hologram recording apparatus.

本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hologram recording apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の演算装置(インタリーブ数演算装置)の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the calculating device (interleave number calculating device) of the hologram recording device which concerns on embodiment of this invention. 評価特性用画像をホログラム記録媒体に記録した後、再生した再生画像(評価特性用再生画像)を示す図である。It is a figure which shows the reproduced image (reproduction image for evaluation characteristics) reproduced after recording the image for evaluation characteristics on the hologram recording medium. 評価特性用再生画像を円で特定するパラメータを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the parameter which specifies the reproduction image for evaluation characteristics with a circle. インタリーブ数演算装置の2値画像シンボル列生成手段におけるシンボル列を生成する仕組みを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the mechanism which produces | generates the symbol sequence in the binary image symbol sequence production | generation means of an interleave number arithmetic unit. インタリーブ数演算装置の仮インタリーブシンボル積算手段における仮インタリーブ数でインタリーブして、誤り訂正ブロック単位の輝度積算値を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the luminance integration value per error correction block by interleaving with the temporary interleave number in the temporary interleave symbol integration means of the interleave number arithmetic unit. インタリーブ数演算装置の仮インタリーブシンボル積算手段における仮インタリーブ数でインタリーブする際に生じるシンボルの余りおよび不足の処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process of the surplus and deficiency of the symbol which arises when interleaving by the temporary interleave number in the temporary interleave symbol integration means of the interleave number arithmetic unit. 記録信号演算手段において、記録信号をSLMに表示させるデータの流れについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the flow of the data which displays a recording signal on SLM in a recording signal calculating means. 本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置の特性評価手段の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the characteristic evaluation means of the interleave number calculating apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置のインタリーブ数特定手段の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the interleave number specific | specification means of the interleave number calculating apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置におけるインタリーブ数と積算輝度値の差との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the number of interleaving in the interleaving number calculating apparatus which concerns on embodiment of this invention, and the difference of an integrated luminance value. 従来のホログラム記録装置の構成を示す概略図であって、特にホログラム記録の動作を説明するための図である。It is the schematic which shows the structure of the conventional hologram recording apparatus, Comprising: It is a figure for demonstrating the operation | movement of hologram recording especially. 従来のホログラム記録装置の構成を示す概略図であって、特にホログラム再生の動作を説明するための図である。It is the schematic which shows the structure of the conventional hologram recording apparatus, Comprising: It is a figure for demonstrating especially the operation | movement of hologram reproduction.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[ホログラム記録装置]
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置(インタリーブ数演算手段)を備えたホログラム記録装置の構成について説明する。なお、図1のホログラム記録装置100は、演算装置1(インタリーブ数演算装置を含む)以外、図12および図13で説明したホログラム記録装置100Bと同様の構成とすることができるため、ここでは、同一の符号を付している。以下、従来と同様の構成については簡単に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Hologram recording device]
Initially, with reference to FIG. 1, the structure of the hologram recording apparatus provided with the interleave number calculating apparatus (interleave number calculating means) which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. The hologram recording apparatus 100 in FIG. 1 can have the same configuration as the hologram recording apparatus 100B described in FIG. 12 and FIG. 13 except for the arithmetic apparatus 1 (including the interleave number arithmetic apparatus). The same reference numerals are given. Hereinafter, a configuration similar to the conventional one will be briefly described.

図1に示すように、ホログラム記録装置100は、角度多重方式でデジタルデータのホログラム記録および再生を行うものである。ここでは、ホログラム記録装置100は、演算装置1と、レーザ光源101と、シャッタ102と、1/2波長板103と、PBS(偏光ビームスプリッタ)104と、シャッタ105と、PBS106と、SLM(空間光変調器)107と、FT(フーリエ変換)レンズ108と、1/2波長板109と、PBS110と、ミラー111と、ガルバノミラー112と、リレーレンズ113と、ホログラム記録媒体114と、ガルバノミラー115と、リレーレンズ116と、2次元撮像素子117とを備える。   As shown in FIG. 1, the hologram recording apparatus 100 performs hologram recording and reproduction of digital data by an angle multiplexing method. Here, the hologram recording apparatus 100 includes an arithmetic unit 1, a laser light source 101, a shutter 102, a half-wave plate 103, a PBS (polarization beam splitter) 104, a shutter 105, a PBS 106, and an SLM (space. Optical modulator) 107, FT (Fourier transform) lens 108, half-wave plate 109, PBS 110, mirror 111, galvano mirror 112, relay lens 113, hologram recording medium 114, and galvano mirror 115. And a relay lens 116 and a two-dimensional image sensor 117.

演算装置1は、ホログラム記録および再生に必要となる各種演算を行うものである。この演算装置1は、外部から入力される記録信号から、ホログラム記録媒体114に記録するためのデジタルデータ(ページデータ)を演算したり、ホログラム記録媒体114から再生されるデジタルデータから、外部に出力する再生信号を演算したりする。
また、演算装置1は、ホログラム記録媒体114にホログラム(干渉縞)を記録する際に発生する媒体収縮等の体積変化を考慮した最適なインタリーブ数を演算により求める機能を有している。
The calculation device 1 performs various calculations necessary for hologram recording and reproduction. This computing device 1 computes digital data (page data) to be recorded on the hologram recording medium 114 from a recording signal inputted from the outside, and outputs it from the digital data reproduced from the hologram recording medium 114 to the outside. Calculate the playback signal to be played.
The arithmetic device 1 also has a function of calculating an optimum interleave number in consideration of a volume change such as medium contraction that occurs when a hologram (interference fringe) is recorded on the hologram recording medium 114.

ここで、演算装置1は、ホログラムを記録する場合、ホログラム記録媒体114に記録する映像信号、データ等の記録信号が外部から入力される。そして、演算装置1は、記録信号に対して誤り訂正符号の付加や変調を行うとともに、インタリーブ数に応じてデータ配列を変換(インタリーブ)することで、2次元のビットパターンであるデジタルデータ(ページデータ)を生成し、SLM107に出力する。   Here, when recording a hologram, the arithmetic unit 1 receives a recording signal such as a video signal or data to be recorded on the hologram recording medium 114 from the outside. Then, the arithmetic device 1 adds or corrects an error correction code to the recording signal, and converts (interleaves) the data array in accordance with the number of interleaves, thereby converting the digital data (pages) as a two-dimensional bit pattern. Data) is generated and output to the SLM 107.

また、演算装置1は、ホログラムを再生する場合、2次元撮像素子117から再生デジタルデータ(ページデータ)が入力される。そして、演算装置1は、再生デジタルデータに対してインタリーブ数に応じてデータ配列を逆変換(デインタリーブ)するとともに、復調や誤り訂正を行うことで、映像信号、データ等の再生信号を生成し、外部に出力する。なお、演算装置1(インタリーブ数演算装置を含む)の詳細については後記する。   Further, when reproducing the hologram, the arithmetic unit 1 receives reproduction digital data (page data) from the two-dimensional image sensor 117. Then, the arithmetic unit 1 performs reverse conversion (deinterleaving) on the reproduced digital data according to the number of interleaves, and generates a reproduction signal such as a video signal and data by performing demodulation and error correction. Output to the outside. Details of the arithmetic device 1 (including the interleave number arithmetic device) will be described later.

レーザ光源101は、物体光や参照光となるレーザ光を出射するものである。このレーザ光源101は、例えば、青紫色レーザ光を出射する外部共振器型青紫色半導体レーザで構成することができる。このレーザ光源101から出射されたレーザ光は、シャッタ102に入射される。ここでは、レーザ光源101は、S偏光のレーザ光(平行光)を出射することとする。   The laser light source 101 emits laser light serving as object light or reference light. The laser light source 101 can be composed of, for example, an external resonator type blue-violet semiconductor laser that emits blue-violet laser light. Laser light emitted from the laser light source 101 enters the shutter 102. Here, the laser light source 101 emits S-polarized laser light (parallel light).

シャッタ102は、ホログラム記録媒体114へのレーザ光の照射または遮断を制御するものである。ここでは、シャッタ102は、ホログラムの記録または再生時には、レーザ光を通過させ、それ以外では、レーザ光を遮断する。このシャッタ102を通過したレーザ光は、1/2波長板103に入射される。   The shutter 102 controls the irradiation or blocking of the laser beam on the hologram recording medium 114. Here, the shutter 102 allows the laser beam to pass when recording or reproducing the hologram, and blocks the laser beam otherwise. The laser light that has passed through the shutter 102 is incident on the half-wave plate 103.

1/2波長板103は、シャッタ102を通過したレーザ光の偏光面を回転させるものである。ここでは、1/2波長板103は、45度偏光に偏光面を回転させる。この偏光面が45度回転された光は、PBS104に入射される。   The half-wave plate 103 rotates the polarization plane of the laser light that has passed through the shutter 102. Here, the half-wave plate 103 rotates the plane of polarization to 45-degree polarized light. The light whose polarization plane has been rotated 45 degrees is incident on the PBS 104.

PBS(偏光ビームスプリッタ)104は、入射光をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、PBS104は、1/2波長板103から入射された光のうち、P偏光については透過させて、シャッタ105に照射する。一方、S偏光については反射させて1/2波長板109に照射する。   A PBS (polarized beam splitter) 104 separates incident light according to its polarization component. Here, the PBS 104 transmits the P-polarized light out of the light incident from the half-wave plate 103 and irradiates the shutter 105. On the other hand, the s-polarized light is reflected and applied to the half-wave plate 109.

シャッタ105は、ホログラム記録媒体114へのレーザ光の照射または遮断を制御するものである。ここでは、シャッタ105は、ホログラムの記録時には、レーザ光(P偏光)を通過させ、ホログラム再生時には、レーザ光を遮断する。このシャッタ105を通過したレーザ光(P偏光)は、PBS106に入射される。   The shutter 105 controls the irradiation or blocking of the laser beam on the hologram recording medium 114. Here, the shutter 105 allows laser light (P-polarized light) to pass when recording a hologram, and blocks the laser light when reproducing the hologram. The laser light (P-polarized light) that has passed through the shutter 105 is incident on the PBS 106.

PBS106は、入射光をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、PBS106は、シャッタ105から入射されたP偏光については透過させて、SLM107に照射する。また、PBS106は、SLM107から戻ってくる物体光(S偏光)については、反射させてFTレンズ108に照射する。
なお、PBS106は、ホログラムの再生時には、ホログラム記録媒体114からFTレンズ108を介して出射される物体光(P偏光)を透過させて、2次元撮像素子117に照射する。
The PBS 106 separates incident light according to its polarization component. Here, the PBS 106 transmits the P-polarized light incident from the shutter 105 and irradiates the SLM 107. Further, the PBS 106 reflects and irradiates the FT lens 108 with respect to the object light (S-polarized light) returning from the SLM 107.
Note that the PBS 106 transmits the object light (P-polarized light) emitted from the hologram recording medium 114 via the FT lens 108 and irradiates the two-dimensional image sensor 117 when reproducing the hologram.

SLM(空間光変調器)107は、2次元アレイ状に配列した光学素子を用いて、デジタルデータ(ページデータ)の画素に対応する素子ごとに光の偏光面を変調するものである。ここでは、PBS106から照射されたP偏光に対して、演算装置1から入力されるデジタルデータであるSLM107の素子面(不図示)に映出された白と黒のビットパターンによる画像のページデータのうちで、白を表示した素子内の振動面(不図示)の回転により、白を表示した素子に照射した光についてはS偏光に変換して反射し、黒を表示した素子についてはP偏光のまま反射する。
この反射したP偏光は、PBS106を透過するが、S偏光は、PBS106で反射され、デジタルデータ(ページデータ)を担持された物体光として用いられる。
The SLM (spatial light modulator) 107 modulates the plane of polarization of light for each element corresponding to a pixel of digital data (page data) using optical elements arranged in a two-dimensional array. Here, with respect to the P-polarized light irradiated from the PBS 106, the page data of the image by the white and black bit patterns displayed on the element surface (not shown) of the SLM 107, which is digital data input from the arithmetic unit 1, is displayed. Among them, the light irradiated to the element displaying white is reflected by being converted to S-polarized light by the rotation of the vibration surface (not shown) in the element displaying white, and the P-polarized light is reflected for the element displaying black. Reflect as it is.
The reflected P-polarized light is transmitted through the PBS 106, while the S-polarized light is reflected by the PBS 106 and used as object light carrying digital data (page data).

FTレンズ108は、物体光(S偏光)を集光してホログラム記録媒体114に照射するものである。すなわち、FTレンズ108は、ホログラムの記録時において、光学的なフーリエ変換によって、物体光をホログラム記録媒体114の記録面における光に変換する。
また、FTレンズ108は、ホログラム記録媒体114から入射される光を、物体光(P偏光)に変換するものでもある。すなわち、FTレンズ108は、ホログラムの再生時において、ホログラム記録媒体114から入射される光を、光学的なフーリエ逆変換によって、物体光(P偏光)に変換する。
The FT lens 108 collects object light (S-polarized light) and irradiates the hologram recording medium 114. That is, the FT lens 108 converts object light into light on the recording surface of the hologram recording medium 114 by optical Fourier transform at the time of hologram recording.
In addition, the FT lens 108 converts light incident from the hologram recording medium 114 into object light (P-polarized light). In other words, the FT lens 108 converts light incident from the hologram recording medium 114 into object light (P-polarized light) by optical inverse Fourier transform when reproducing the hologram.

1/2波長板109は、PBS104で反射したレーザ光(S偏光)の偏光面を制御するものである。すなわち、1/2波長板109は、ホログラムの記録時には、偏光軸をビームの偏光軸と合わせることで、PBS104で反射したレーザ光(S偏光)の偏光面を回転させずに、S偏光のままで通過させる。また、1/2波長板109は、ホログラムの再生時には、偏光軸をビームの偏光軸に対して45度に設定することで、PBS104で反射したレーザ光(S偏光)の偏光面を90度回転させ、P偏光に変換する。
この1/2波長板109を通過したS偏光、あるいは、1/2波長板109で偏光面を回転されたP偏光は、PBS110に照射される。
The half-wave plate 109 controls the polarization plane of the laser light (S-polarized light) reflected by the PBS 104. That is, at the time of hologram recording, the half-wave plate 109 maintains the S polarization without rotating the polarization plane of the laser light (S polarization) reflected by the PBS 104 by aligning the polarization axis with the polarization axis of the beam. Pass through. The half-wave plate 109 rotates the polarization plane of the laser beam (S-polarized light) reflected by the PBS 104 by 90 degrees by setting the polarization axis to 45 degrees with respect to the polarization axis of the beam during hologram reproduction. And converted to P-polarized light.
The PBS 110 is irradiated with the S-polarized light that has passed through the half-wave plate 109 or the P-polarized light whose polarization plane has been rotated by the half-wave plate 109.

PBS110は、入射光をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、PBS110は、1/2波長板109から入射した光のうちで、S偏光については、反射させてミラー111に照射する。このS偏光は、ホログラムの記録時における参照光となる。
また、PBS110は、1/2波長板109から入射した光のうちで、P偏光については、透過してガルバノミラー115に照射する。このP偏光は、ホログラムの再生時における参照光となる。
The PBS 110 separates incident light according to its polarization component. Here, the PBS 110 reflects the S-polarized light out of the light incident from the half-wave plate 109 and irradiates the mirror 111 with it. This S-polarized light becomes reference light at the time of hologram recording.
The PBS 110 transmits P-polarized light out of the light incident from the half-wave plate 109 and irradiates the galvanometer mirror 115. This P-polarized light becomes reference light when reproducing the hologram.

ミラー111は、PBS110で反射された参照光(S偏光)を反射して、ガルバノミラー112に導くものである。   The mirror 111 reflects the reference light (S-polarized light) reflected by the PBS 110 and guides it to the galvanometer mirror 112.

ガルバノミラー112は、ホログラムの記録時において、参照光(S偏光)の照射角度(ホログラム記録媒体114における入射角度に相当)を切り替えるものである。このガルバノミラー112の照射角度を、回転駆動手段(不図示)を介して、微小角度ずつ回転駆動させることで、ホログラム記録媒体114へのデジタルデータの記録を多重化させることができる。ここでは、ガルバノミラー112は、ミラー111で反射された参照光(S偏光)を、リレーレンズ113に反射させる。   The galvanometer mirror 112 switches the irradiation angle of the reference light (S-polarized light) (corresponding to the incident angle on the hologram recording medium 114) during recording of the hologram. Recording the digital data on the hologram recording medium 114 can be multiplexed by rotating the irradiation angle of the galvanometer mirror 112 by a minute angle via a rotation driving means (not shown). Here, the galvanometer mirror 112 reflects the reference light (S-polarized light) reflected by the mirror 111 to the relay lens 113.

リレーレンズ113は、ガルバノミラー112で反射された参照光(S偏光)を、複数のレンズ系を介して、ホログラム記録媒体114に結像させるものである。このリレーレンズ113は、例えば、凸レンズを複数配列した凸レンズ群で構成される。   The relay lens 113 forms an image of the reference light (S-polarized light) reflected by the galvanometer mirror 112 on the hologram recording medium 114 via a plurality of lens systems. For example, the relay lens 113 includes a convex lens group in which a plurality of convex lenses are arranged.

ホログラム記録媒体114は、同一偏光の物体光と参照光とが照射されることで生じする干渉縞(ホログラム)を記録するもので、一般的なホログラフィックメモリである。例えば、ホログラム記録媒体114は、フォトポリマ記録媒体である。
ここでは、ホログラム記録媒体114は、ホログラムの記録時において、SLM107で2次元画像のデジタルデータとして担持された物体光(S偏光)と、PBS110でレーザ光から生成された参照光(S偏光)とが照射されることで生じる干渉縞が記録される。
The hologram recording medium 114 is a general holographic memory that records interference fringes (holograms) generated by irradiation of object light and reference light having the same polarization. For example, the hologram recording medium 114 is a photopolymer recording medium.
Here, the hologram recording medium 114 includes object light (S-polarized light) carried as digital data of a two-dimensional image by the SLM 107 and reference light (S-polarized light) generated from laser light by the PBS 110 at the time of hologram recording. Interference fringes generated by irradiating are recorded.

また、ホログラム記録媒体114は、ホログラムの再生時において、PBS110でレーザ光から生成された参照光(P偏光)を照射されることで、記録されている干渉縞によって回折された光を出射する。この回折された光がFTレンズ108でフーリエ逆変換されて物体光(P偏光)となる。   In addition, the hologram recording medium 114 emits light diffracted by the recorded interference fringes by irradiating the reference light (P-polarized light) generated from the laser light by the PBS 110 when reproducing the hologram. This diffracted light is Fourier-transformed by the FT lens 108 to become object light (P-polarized light).

ガルバノミラー115は、ホログラムの再生時において、参照光(P偏光)の照射角度(ホログラム記録媒体114における入射角度に相当)を切り替えるものである。このガルバノミラー115の照射角度を、回転駆動手段(不図示)を介して、微小角度ずつ回転駆動させることで、ホログラム記録媒体114に多重化して記録されているデジタルデータを読み出すことが可能になる。ここでは、ガルバノミラー115は、PBS110を透過した参照光(P偏光)を、リレーレンズ116に反射させる。   The galvanometer mirror 115 switches the irradiation angle of the reference light (P-polarized light) (corresponding to the incident angle on the hologram recording medium 114) during reproduction of the hologram. By rotating the irradiation angle of the galvanometer mirror 115 by a minute angle via a rotation driving means (not shown), it becomes possible to read digital data multiplexed and recorded on the hologram recording medium 114. . Here, the galvanometer mirror 115 reflects the reference light (P-polarized light) transmitted through the PBS 110 to the relay lens 116.

リレーレンズ116は、ガルバノミラー115で反射された参照光(P偏光)を、複数のレンズ系を介して、ホログラム記録媒体114に結像させるものである。このリレーレンズ116は、例えば、凸レンズを複数配列した凸レンズ群で構成される。   The relay lens 116 images the reference light (P-polarized light) reflected by the galvanometer mirror 115 on the hologram recording medium 114 through a plurality of lens systems. For example, the relay lens 116 includes a convex lens group in which a plurality of convex lenses are arranged.

2次元撮像素子117は、ホログラム記録媒体114からFTレンズ108を介して出射された物体光(P偏光)を撮像するものである。この2次元撮像素子117は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等である。この2次元撮像素子117は、撮像した輝度信号(再生デジタルデータ)を演算装置1に出力する。   The two-dimensional image sensor 117 captures object light (P-polarized light) emitted from the hologram recording medium 114 via the FT lens 108. The two-dimensional image sensor 117 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or the like. The two-dimensional image sensor 117 outputs the captured luminance signal (reproduced digital data) to the arithmetic device 1.

〔演算装置(インタリーブ数演算装置)の構成〕
次に、図2を参照(適宜図1参照)して、演算装置1の構成について詳細に説明する。図2に示すように、演算装置1は、インタリーブ数演算手段10と、記録信号演算手段20と、再生信号演算手段30とを備える。
[Configuration of arithmetic unit (interleave number arithmetic unit)]
Next, the configuration of the arithmetic device 1 will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the computing device 1 includes an interleave number computing means 10, a recording signal computing means 20, and a reproduction signal computing means 30.

インタリーブ数演算手段(インタリーブ数演算装置)10は、ホログラム記録媒体114に記録するデジタルデータのインタリーブ数を演算するものである。なお、インタリーブ数演算手段10は、外部から、インタリーブ数の演算指示が入力された段階で動作する。ここでは、インタリーブ数演算手段10は、特性評価手段10Aと、インタリーブ数特定手段10Bとを備える。   The interleave number calculation means (interleave number calculation device) 10 calculates the number of interleaves of digital data recorded on the hologram recording medium 114. The interleave number calculating means 10 operates at the stage when an interleave number calculation instruction is input from the outside. Here, the interleave number calculation means 10 includes a characteristic evaluation means 10A and an interleave number identification means 10B.

特性評価手段10Aは、ホログラム記録媒体114の特性評価を行うものである。この特性評価手段10Aは、ホログラム記録媒体114にホログラムを記録する際に生じる体積変化の特性を評価特性パラメータとして数値化する。ここでは、特性評価手段10Aは、特性評価用画像書き込み手段11と、特性評価用画像読み出し手段12と、評価特性パラメータ生成手段13とを備える。   The characteristic evaluation unit 10A performs characteristic evaluation of the hologram recording medium 114. This characteristic evaluation means 10A quantifies the volume change characteristic that occurs when a hologram is recorded on the hologram recording medium 114 as an evaluation characteristic parameter. Here, the characteristic evaluation unit 10 </ b> A includes a characteristic evaluation image writing unit 11, a characteristic evaluation image reading unit 12, and an evaluation characteristic parameter generation unit 13.

特性評価用画像書き込み手段11は、特性評価用画像をデジタルデータ(ページデータ)としてSLM107に出力し、当該画像に対応する物体光によって、ホログラム記録媒体114にホログラムを書き込むものである。ここで、特性評価用画像は、全面白の画像(白画像)、あるいは、任意の変調方式で変調された2次元デジタルデータを配列したパターン画像である。この2次元デジタルデータは、変調方式で変調したデータであるため、符号を構成するシンボルごとに、白および黒の画素が少なくとも1画素は含まれている。ここでは、特性評価用画像として、2次元デジタルデータ(パターン画像)を用いることとする。
なお、特性評価用画像書き込み手段11は、特性評価用画像を予め図示を省略した記憶手段に記憶しておくこととしてもよいし、インタリーブ数の演算指示が入力された段階で生成することとしてもよい。
The characteristic evaluation image writing unit 11 outputs the characteristic evaluation image to the SLM 107 as digital data (page data), and writes a hologram on the hologram recording medium 114 with object light corresponding to the image. Here, the characteristic evaluation image is an entire white image (white image) or a pattern image in which two-dimensional digital data modulated by an arbitrary modulation method is arranged. Since the two-dimensional digital data is data modulated by a modulation method, at least one pixel of white and black is included for each symbol constituting the code. Here, two-dimensional digital data (pattern image) is used as the characteristic evaluation image.
Note that the characteristic evaluation image writing unit 11 may store the characteristic evaluation image in a storage unit (not shown) in advance, or may generate the characteristic evaluation image when an interleave number calculation instruction is input. Good.

特性評価用画像読み出し手段12は、特性評価用画像書き込み手段11でホログラム記録媒体114に書き込まれた特性評価用画像のホログラムを再生し、2次元撮像素子117から読み出すものである。この特性評価用画像読み出し手段12で読み出された再生画像(特性評価用再生画像)は、評価特性パラメータ生成手段13に出力される。   The characteristic evaluation image reading means 12 reproduces the characteristic evaluation image hologram written on the hologram recording medium 114 by the characteristic evaluation image writing means 11 and reads it from the two-dimensional image sensor 117. The reproduction image (characteristic evaluation reproduction image) read by the characteristic evaluation image reading unit 12 is output to the evaluation characteristic parameter generation unit 13.

なお、ホログラム記録では、k(波数ベクトル)空間でのブラッグ条件の適合の有無によって再生画像の再生状態が決定される。すなわち、ホログラム記録媒体114にフォトポリマ記録媒体を用いた場合、ホログラム記録媒体114に媒体収縮等の体積変化が発生した場合、特性評価用画像読み出し手段12が読み出す再生画像は、図3に示すような円弧状の形状となる。この図3において、円弧形状の内側および外側の部分が、ブラッグ条件に適合していないことを示している。この現象については、文献「K. Curtis, L. Dhar, A. Hill, W. Wilson, M. Ayres , “Holographic Data Storage” , John Wiley & Sons, Inc. , p.342 , 2010」に記載されている。   In hologram recording, the reproduction state of a reproduction image is determined depending on whether or not the Bragg condition is met in k (wave vector) space. That is, when a photopolymer recording medium is used as the hologram recording medium 114, when a volume change such as medium contraction occurs in the hologram recording medium 114, the reproduced image read by the characteristic evaluation image reading means 12 is as shown in FIG. It becomes a circular arc shape. FIG. 3 shows that the inner and outer portions of the arc shape do not meet the Bragg condition. This phenomenon is described in the literature “K. Curtis, L. Dhar, A. Hill, W. Wilson, M. Ayres,“ Holographic Data Storage ”, John Wiley & Sons, Inc., p.342, 2010”. ing.

また、ホログラム記録媒体114の体積変化によっては、再生条件(チルト等)が異なる。この再生条件が最適化されていないと、再生されるデジタルデータの誤り率が大きくなってしまう。そこで、ホログラム記録媒体114を2軸回転ステージ(不図示)に載置しておき、特性評価用画像読み出し手段12は、再生画像である円弧形状の中心(すなわち、円弧形状の重心)と、再生画像の画像中心との距離が最も短くなる(予め定めた閾値未満となる)ように、チルト制御を行うことが好ましい。   Further, depending on the volume change of the hologram recording medium 114, the reproduction condition (tilt or the like) varies. If this reproduction condition is not optimized, the error rate of the reproduced digital data will increase. Therefore, the hologram recording medium 114 is placed on a two-axis rotation stage (not shown), and the characteristic evaluation image reading means 12 reproduces the arc-shaped center (that is, the arc-shaped center of gravity) that is the reproduced image and the reproduced image. It is preferable to perform tilt control so that the distance from the center of the image is the shortest (below a predetermined threshold).

評価特性パラメータ生成手段13は、特性評価用画像読み出し手段12で読み出された再生画像(特性評価用再生画像)に基づいて、ホログラム記録媒体114にホログラムを記録した際の特性を評価特性パラメータとして数値化するものである。
ここでは、評価特性パラメータ生成手段13は、2値化手段13aと、円形状特定手段13bとを備える。
The evaluation characteristic parameter generation unit 13 uses, as an evaluation characteristic parameter, a characteristic when a hologram is recorded on the hologram recording medium 114 based on the reproduction image (characteristic evaluation reproduction image) read by the characteristic evaluation image reading unit 12. It is to be quantified.
Here, the evaluation characteristic parameter generating unit 13 includes a binarizing unit 13a and a circular shape specifying unit 13b.

2値化手段13aは、特性評価用画像読み出し手段12で読み出された再生画像を2値化するものである。すなわち、2値化手段13aは、2次元撮像素子117において撮像される再生画像が多値画像である場合、予め定めた基準値を境に再生像を2値化する。
この2値化された再生画像は、円形状特定手段13bに出力される。
The binarizing means 13a binarizes the reproduced image read by the characteristic evaluation image reading means 12. That is, when the reproduced image captured by the two-dimensional image sensor 117 is a multi-valued image, the binarizing unit 13a binarizes the reproduced image with a predetermined reference value as a boundary.
This binarized reproduced image is output to the circular shape specifying means 13b.

円形状特定手段13bは、特性評価用画像読み出し手段12で読み出された再生画像を円の形状で特定するものである。ここでは、円形状特定手段13bは、2値化手段13aで2値化された再生画像上の円弧形状を、円の形状で特定してパラメータ化する。
なお、特性評価用画像読み出し手段12で読み出された再生画像は、k(波数ベクトル)空間での再生画像であるため、その再生画像上の円弧形状は、正確には楕円弧形状となる。しかし、この楕円弧形状の長半径および短半径はほぼ等しく、円形状とみなしてよい。ここでは、円形状特定手段13bは、特性評価用画像読み出し手段12で読み出された(2値化)再生画像に対して、円でフィティングすることで、円の形状(中心〔座標〕、半径、幅)を評価特性パラメータとする。
The circular shape specifying unit 13b specifies the reproduced image read by the characteristic evaluation image reading unit 12 with a circular shape. Here, the circular shape specifying unit 13b specifies the circular arc shape on the reproduced image binarized by the binarizing unit 13a by the circular shape and parameterizes it.
Since the reproduced image read by the characteristic evaluation image reading means 12 is a reproduced image in k (wave vector) space, the arc shape on the reproduced image is precisely an elliptic arc shape. However, the major and minor radii of this elliptical arc shape are approximately equal and may be considered as a circular shape. Here, the circular shape specifying unit 13b fits a circular shape (center [coordinate], Radius and width) are used as evaluation characteristic parameters.

具体的には、円形状特定手段13bは、図4に示すような中心C、半径Rおよび幅Wを任意に変化させた円画像を生成し、2値化された再生画像と最も類似したときの中心C、半径Rおよび幅Wを特定する。あるいは、円形状特定手段13bは、中心Cを再生画像における重心とし、半径Rおよび幅Wのみを変化させることで、類似判定を行ってもよい。なお、画像の類似判定は、一般的な手法を用いればよく、例えば、画素ごとの差分をとった平均二乗誤差によって、類似判定を行えばよい。
また、評価特性パラメータは、円の形状を特定できるものであれば、必ずしも中心、半径、幅である必要はない。例えば、円の中心、内円の半径、外円の半径であっても構わない。
Specifically, the circular shape specifying unit 13b generates a circular image in which the center C, the radius R, and the width W are arbitrarily changed as shown in FIG. 4, and is most similar to the binarized reproduced image. The center C, radius R, and width W are specified. Alternatively, the circular shape specifying unit 13b may perform the similarity determination by setting the center C as the center of gravity in the reproduced image and changing only the radius R and the width W. Note that the image similarity determination may be performed using a general method. For example, the similarity determination may be performed based on a mean square error obtained by taking a difference for each pixel.
Further, the evaluation characteristic parameter does not necessarily need to be the center, radius, and width as long as the shape of the circle can be specified. For example, it may be the center of the circle, the radius of the inner circle, or the radius of the outer circle.

この評価特性パラメータ生成手段13で生成された評価特性パラメータ(円の中心、半径、幅)は、ホログラム記録媒体114の種類が同一であれば特性がほぼ同一であるため、同一とみなすことができる。そこで、評価特性パラメータ生成手段13は、生成した評価特性パラメータを、図示を省略した半導体メモリ等の記憶手段に、ホログラム記録媒体114の種類に対応付けて記憶しておく。   The evaluation characteristic parameters (circle center, radius, width) generated by the evaluation characteristic parameter generation means 13 can be regarded as the same because the characteristics are almost the same if the type of the hologram recording medium 114 is the same. . Therefore, the evaluation characteristic parameter generation unit 13 stores the generated evaluation characteristic parameter in association with the type of the hologram recording medium 114 in a storage unit such as a semiconductor memory (not shown).

インタリーブ数特定手段10Bは、特性評価手段10Aで特定されたホログラム記録媒体114の特性評価パラメータを用いて、外部から設定されるデータのインタリーブ方式において最適なインタリーブ数を特定するものである。
すなわち、インタリーブ数特定手段10Bは、予め定めたページ間インタリーブページ数(多重方向のインタリーブページ数)において、予め定めた符号化方式でデータを記録する際に、誤り訂正ブロック中の誤りを分散させるためのインタリーブ数を特定する。
The interleaving number specifying means 10B specifies the optimum interleaving number in the data interleaving method set from the outside, using the characteristic evaluation parameters of the hologram recording medium 114 specified by the characteristic evaluation means 10A.
That is, the interleaving number specifying means 10B disperses errors in the error correction block when data is recorded by a predetermined encoding method with a predetermined number of interleaved pages between pages (the number of interleaved pages in multiple directions). Specify the number of interleaves for

このインタリーブ数特定手段10Bは、外部から設定されるデータのインタリーブ方式を特定するパラメータ(インタリーブ方式特定パラメータ)として、符号化方式における1シンボルあたりのビット数(sビット)、SLM107に表示するシンボル数(水平hシンボル×垂直vシンボル)、誤り訂正1ブロックあたりのシンボル数(tシンボル)、ページ間インタリーブページ数(pページ)が設定されることとする。
また、ここでは、インタリーブ数特定手段10Bは、2値画像シンボル列生成手段14と、仮インタリーブシンボル積算手段15と、インタリーブ数探索手段16とを備える。
This interleaving number specifying means 10B uses the number of bits per symbol (s bits) in the encoding method and the number of symbols to be displayed on the SLM 107 as parameters for specifying the interleaving method of data set from outside (interleaving method specifying parameter). Assume that (horizontal h symbols × vertical v symbols), the number of symbols per error correction block (t symbols), and the number of interleaved pages between pages (p pages) are set.
Here, the interleave number specifying means 10B includes a binary image symbol string generation means 14, a temporary interleave symbol accumulation means 15, and an interleave number search means 16.

2値画像シンボル列生成手段14は、特性評価手段10Aで生成された特性評価パラメータで特定される形状の2値画像の画素値を、設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成するものである。
すなわち、2値画像シンボル列生成手段14は、まず、図4で示した特性評価パラメータ(中心、半径、幅)で形状が特定された幅を持った円形状の2値画像を生成する。このとき、円内部を白、それ以外を黒(例えば、2次元撮像素子117において、1画素が1ビットであれば、白を“1”、黒を“0”とし、8ビット表示であれば、白を“255”、黒を“0”)とする。
The binary image symbol sequence generation unit 14 generates a symbol sequence in which pixel values of a binary image having a shape specified by the characteristic evaluation parameter generated by the characteristic evaluation unit 10A are arranged in units of the number of bits of a set symbol. To do.
That is, the binary image symbol string generation means 14 first generates a circular binary image having a width whose shape is specified by the characteristic evaluation parameters (center, radius, width) shown in FIG. At this time, the inside of the circle is white, and the other is black (for example, in the two-dimensional image sensor 117, if one pixel is 1 bit, white is “1”, black is “0”, and 8-bit display is used. , White is “255” and black is “0”).

そして、2値画像シンボル列生成手段14は、設定された1シンボルあたりのビット数sごとの配列を生成する。なお、2値画像シンボル列生成手段14は、設定されたページ間インタリーブページ数pが複数であれば、そのページ数pだけ、同じ配列を生成する。
この2値画像シンボル列生成手段14で生成されたページ間インタリーブページ数分のシンボル列は、仮インタリーブシンボル積算手段15に出力される。
Then, the binary image symbol sequence generation unit 14 generates an array for each set number of bits s per symbol. The binary image symbol string generation unit 14 generates the same array by the number of pages p if there are a plurality of set interpage page numbers p.
Symbol sequences corresponding to the number of interleaved pages generated by the binary image symbol sequence generation unit 14 are output to the temporary interleave symbol integration unit 15.

ここで、図5を参照して、2値画像シンボル列生成手段14が生成するシンボル列について模式的に説明する。
図5に示すように、2値画像シンボル列生成手段14は、特性評価パラメータ(中心、半径、幅)で形状が特定された幅を持った円形状の画像Pを生成する。そして、2値画像シンボル列生成手段14は、図5中、矢印の方向(水平方向)に、1シンボルあたりのビット数ごとの数値列を生成する。また、ページ間インタリーブページ数pが複数であれば、2値画像シンボル列生成手段14は、白黒画像Pで生成した数値列を複製し、連結することで、pページ(P〜P)分のシンボル列を生成する。すなわち、画像Pのシンボル列の最後と、画像Pのシンボル列の先頭とが連結される。
図2に戻って、演算装置1の構成について説明を続ける。
Here, with reference to FIG. 5, the symbol sequence generated by the binary image symbol sequence generation means 14 will be schematically described.
As shown in FIG. 5, the binary image symbol string generation means 14 generates a circular image P 1 having a width whose shape is specified by the characteristic evaluation parameters (center, radius, width). Then, the binary image symbol sequence generation means 14 generates a numerical sequence for each bit number per symbol in the direction of the arrow (horizontal direction) in FIG. Also, if the number of interleaved pages between pages p is plural, the binary image symbol sequence generation means 14 duplicates and concatenates the numerical sequence generated with the black and white image P 1 , so that p pages (P 1 to P p ) Minutes of symbol strings are generated. That is, the last symbol columns of the image P 1, the beginning of the symbol string image P 2 is connected.
Returning to FIG. 2, the description of the configuration of the arithmetic device 1 will be continued.

仮インタリーブシンボル積算手段15は、2値画像シンボル列生成手段14で生成されたシンボル列の値を、仮のインタリーブ数ごとに読み出して、設定された誤り訂正ブロックのシンボル数tごとに輝度を積算するものである。この輝度積算値は、誤り訂正ブロック単位の輝度和を示すことになる。
なお、仮インタリーブシンボル積算手段15は、1以上、かつ、ページ間インタリーブページ数p内の総シンボル数(h×v×p)以下の範囲で、順次仮のインタリーブ数Aを変化させて、複数のインタリーブ数で、誤り訂正ブロックごとに輝度積算値を求める。
Temporary interleave symbol integration means 15 reads the value of the symbol sequence generated by binary image symbol sequence generation means 14 for each provisional interleave number, and integrates the luminance for each set error correction block symbol number t. To do. This luminance integrated value indicates the luminance sum in units of error correction blocks.
The provisional interleave symbol accumulating unit 15 sequentially changes the provisional interleave number A within a range not less than 1 and not more than the total number of symbols (h × v × p) within the interpage interleaved page number p. The integrated luminance value is obtained for each error correction block with the number of interleaves.

ただし、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求める際に、仮インタリーブシンボル積算手段15は、必ずしも仮のインタリーブ数Aが取り得る値のすべてについて演算する必要はない。例えば、最適なインタリーブ数は、総シンボル数(h×v×p)を誤り訂正1ブロックあたりのシンボル数tで割った値(h×v×p/t)の付近に存在していることが、既知であることから、h×v×p/tの値の前後の予め定めた数値範囲で、仮のインタリーブ数Aを設定し、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めることとすればよい。
この仮インタリーブシンボル積算手段15で積算されたシンボル数tごとの輝度積算値は、積算した際の仮のインタリーブ数とともに、インタリーブ数探索手段16に出力される。
However, when obtaining the luminance integrated value for each error correction block, the temporary interleave symbol integrating means 15 does not necessarily have to calculate all the values that the temporary interleave number A can take. For example, the optimal number of interleavings exists in the vicinity of a value (h × v × p / t) obtained by dividing the total number of symbols (h × v × p) by the number of symbols t per error correction block t. Therefore, the provisional interleaving number A is set within a predetermined numerical range before and after the value of h × v × p / t, and the luminance integrated value for each error correction block may be obtained. .
The luminance integrated value for each symbol number t integrated by the provisional interleave symbol integration means 15 is output to the interleave number search means 16 together with the provisional interleaving number at the time of integration.

ここで、図6を参照して、仮インタリーブシンボル積算手段15の処理内容について模式的に説明する。
仮インタリーブシンボル積算手段15が、2値画像シンボル列生成手段14で生成されたシンボル列の値を、仮のインタリーブ数Aごとに読み出す処理は、図6(a)に示すように、まず、すべてのシンボルS(h×v×p)を、A行(h×v×p/A)列に2次元配列し、図6(b)に示すように、その2次元行列を垂直方向に読み出すことに相当する。これによって、あるシンボルの次には、仮のインタリーブ数Aだけ離間した位置のシンボルが読み出されることになる。
そして、仮インタリーブシンボル積算手段15は、図6(b)の読み出し順序で、図6(c)に示すように、誤り訂正1ブロックあたりのシンボル数tごとに輝度積算値(B〜B)を求める。
Here, with reference to FIG. 6, the processing content of the temporary interleave symbol integrating means 15 will be schematically described.
As shown in FIG. 6 (a), the temporary interleave symbol accumulating unit 15 reads all the symbol sequence values generated by the binary image symbol sequence generation unit 14 for each temporary interleave number A. Symbols S (h × v × p) are two-dimensionally arranged in A rows (h × v × p / A) columns, and the two-dimensional matrix is read in the vertical direction as shown in FIG. It corresponds to. As a result, after a certain symbol, a symbol at a position separated by the temporary interleaving number A is read out.
Then, the temporary interleaved symbol integrating means 15 performs the luminance integrated value (B 1 to B n) for each number of symbols t per error correction block as shown in FIG. 6C in the reading order of FIG. )

なお、図6(a)に示したように、シンボル列を2次元配列した場合に、仮のインタリーブ数Aによっては、完全な2次元行列とならない場合がある。
例えば、図7(a)に示すように、シンボル列を2次元配列した際に余りが生じる場合や、図7(b)に示すように、シンボル列を2次元配列した際に不足が生じる場合がある。しかし、図7(a)に示すように、2次元配列で余りが生じる場合であっても、仮インタリーブシンボル積算手段15は、垂直方向に順次読み出した後、余りのシンボルを順次読み出して、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めればよい。また、図7(b)に示すように、2次元配列で不足が生じる場合であっても、垂直方向に存在するシンボルのみを順次読み出して、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めればよい。
図2に戻って、演算装置1の構成について説明を続ける。
As shown in FIG. 6A, when symbol strings are two-dimensionally arranged, a complete two-dimensional matrix may not be obtained depending on the provisional interleaving number A.
For example, as shown in FIG. 7A, when a symbol string is two-dimensionally arranged, a remainder is generated, or as shown in FIG. 7B, when a symbol string is two-dimensionally arranged, a shortage occurs. There is. However, as shown in FIG. 7A, even if a remainder is generated in the two-dimensional array, the temporary interleave symbol integrating means 15 sequentially reads out the remaining symbols after sequentially reading out in the vertical direction. What is necessary is just to obtain | require the brightness | luminance integrated value for every correction block. Further, as shown in FIG. 7B, even when a shortage occurs in the two-dimensional array, only the symbols present in the vertical direction are sequentially read out to obtain the luminance integrated value for each error correction block.
Returning to FIG. 2, the description of the configuration of the arithmetic device 1 will be continued.

インタリーブ数探索手段16は、仮インタリーブシンボル積算手段15で積算された、仮のインタリーブ数における誤り訂正ブロックごとの輝度積算値において、最大値と最小値との差が最小となるインタリーブ数を探索するものである。   The interleave number search means 16 searches for the interleave number that minimizes the difference between the maximum value and the minimum value in the luminance integrated value for each error correction block in the temporary interleave number integrated by the temporary interleave symbol integration means 15. Is.

通常、ホログラム記録では、明るい部分はSNR(信号対雑音強度比)が高く、暗い部分はSNRが低いという傾向がある。そこで、インタリーブ数探索手段16は、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の中の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)とから、差(Bmax−Bmin)を計算し、その差が最小となるインタリーブ数を最適なインタリーブ数A′として特定する。
このインタリーブ数探索手段16で探索されたインタリーブ数は、図示を省略した半導体メモリ等の記憶手段に記憶され、後記する記録信号演算手段20や再生信号演算手段30において参照される。
Usually, in hologram recording, there is a tendency that a bright part has a high SNR (signal to noise intensity ratio) and a dark part has a low SNR. Therefore, the interleave number search means 16 calculates a difference (B max −B min ) from the maximum value (B max ) and the minimum value (B min ) in the luminance integrated value for each error correction block, and the difference Is determined as the optimum interleaving number A ′.
The interleave number searched by the interleave number search means 16 is stored in a storage means such as a semiconductor memory (not shown) and is referred to by a recording signal calculation means 20 and a reproduction signal calculation means 30 described later.

なお、ノイズや光学系の影響によっては、輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となるインタリーブ数の近傍において、その差がスパイク的に大きくなる場合がある。この場合、差が最小となるインタリーブ数を採用した場合でも、ノイズ等の影響で、輝度積算値の差(Bmax−Bmin)が大きくなる場合がある。
このように、系が不安定な場合、インタリーブ数探索手段16は、インタリーブ数を探索する際に、輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中から、差が最小となるインタリーブ数を選定することとすればよい。
Depending on the noise and the influence of the optical system, the difference may increase in a spike manner in the vicinity of the number of interleaves where the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value is minimum. In this case, even when the number of interleaves that minimizes the difference is employed, the difference in luminance integrated value (B max −B min ) may increase due to the influence of noise or the like.
As described above, when the system is unstable, the interleave number search means 16 determines that the difference between the maximum value and the minimum value of the integrated luminance value is not more than a predetermined reference value when searching for the interleave number. From the range of the number of interleavings, the number of interleavings that minimizes the difference may be selected.

以上、インタリーブ数演算手段(インタリーブ数演算装置)10の構成について説明したが、ホログラム記録媒体114の種類が同一で、インタリーブ方式を変更する場合、例えば、符号化方式の変更に伴う1シンボルあたりのビット数に変更があった場合等は、ホログラム記録媒体114の特性は同じであるため、特性評価手段10Aの動作を省略し、事前にホログラム記録媒体114の種類に対応付けて記憶しておいた評価特性パラメータを用いて、インタリーブ数特定手段10Bがインタリーブ数を特定すればよい。   The configuration of the interleave number calculation means (interleave number calculation device) 10 has been described above. However, when the type of the hologram recording medium 114 is the same and the interleave method is changed, for example, per symbol according to the change of the encoding method. When the number of bits is changed, the characteristics of the hologram recording medium 114 are the same. Therefore, the operation of the characteristic evaluation unit 10A is omitted and stored in advance in association with the type of the hologram recording medium 114. Using the evaluation characteristic parameter, the interleave number specifying means 10B may specify the interleave number.

記録信号演算手段20は、外部から入力される映像信号、データ等の記録信号から、ホログラム記録媒体114に記録するためのデジタルデータを演算するものである。ここでは、記録信号演算手段20は、誤り訂正符号付加手段21と、変調手段22と、インタリーブ手段23と、データ書き込み24とを備える。   The recording signal calculation means 20 calculates digital data for recording on the hologram recording medium 114 from a recording signal such as a video signal and data input from the outside. Here, the recording signal calculation unit 20 includes an error correction code addition unit 21, a modulation unit 22, an interleaving unit 23, and a data writing 24.

誤り訂正符号付加手段21は、記録信号に、予め定めた変調方式のビット数ごとに誤り訂正符号を付加するものである。この誤り訂正符号付加手段21は、誤り訂正符号を付加した記録信号を変調手段22に出力する。   The error correction code adding means 21 adds an error correction code to the recording signal for each number of bits of a predetermined modulation method. The error correction code adding means 21 outputs the recording signal with the error correction code added to the modulation means 22.

変調手段22は、誤り訂正符号が付加された記録信号を、予め設定された変調方式で変調するものである。例えば、変調手段22は、2−4変調等の一般的な変調方式で記録信号を変調する。これによって、記録信号から、変調方式のシンボル単位のデータ(シンボルデータ列)が生成されることになる。この変調手段22は、生成したシンボルデータ列を、インタリーブ手段23に出力する。   The modulation means 22 modulates the recording signal to which the error correction code is added with a preset modulation method. For example, the modulation means 22 modulates the recording signal by a general modulation method such as 2-4 modulation. As a result, data (symbol data string) in the symbol unit of the modulation method is generated from the recording signal. The modulation means 22 outputs the generated symbol data string to the interleaving means 23.

インタリーブ手段23は、変調手段22で生成されたシンボルデータ列を、インタリーブ数演算手段10で演算されたインタリーブ数でインタリーブして、2次元画像の配列に並べ替えるものである。すなわち、インタリーブ手段23は、シンボルデータ列をインタリーブ数ごとに読み出して、SLM107に対応した2次元のデータ配列に並べ替える。このインタリーブ手段23は、生成した2次元のデータ配列をデータ書き込み手段24に出力する。   The interleaving unit 23 interleaves the symbol data sequence generated by the modulation unit 22 with the interleave number calculated by the interleave number calculation unit 10 and rearranges the symbol data sequence into an array of two-dimensional images. That is, the interleaving means 23 reads the symbol data string for each interleave number, and rearranges the symbol data string into a two-dimensional data array corresponding to the SLM 107. The interleaving means 23 outputs the generated two-dimensional data array to the data writing means 24.

データ書き込み手段24は、インタリーブ手段23から入力された2次元のデータ配列を、SLM107にデジタルデータ(ページデータ)として出力するものである。このように、2次元のデータ配列を、SLM107に出力することで、2次元画像がSLM107上に表示され、ホログラム記録媒体114にホログラムとして記録されることになる。
なお、データ書き込み手段24は、複数の2次元画像をホログラム記録媒体114に記録する場合、ガルバノミラー112によって、参照光のホログラム記録媒体114への入射角度を切り替えることで、多重記録を行う。
The data writing unit 24 outputs the two-dimensional data array input from the interleaving unit 23 to the SLM 107 as digital data (page data). In this way, by outputting the two-dimensional data array to the SLM 107, the two-dimensional image is displayed on the SLM 107 and recorded on the hologram recording medium 114 as a hologram.
In addition, when recording a plurality of two-dimensional images on the hologram recording medium 114, the data writing unit 24 performs multiplex recording by switching the incident angle of the reference light to the hologram recording medium 114 by the galvanometer mirror 112.

ここで、図8を参照して、演算されたインタリーブ数を用いて、記録信号演算手段20が、記録信号をSLM107に表示させるデータの流れについて説明する。
図8(a)に示すように、ビット列の記録信号が入力されると、誤り訂正符号付加手段21は、図8(b)に示すように、誤り訂正符号を所定ビット数ごとに付加する。
そして、図8(c)に示すように、変調手段22は、予め設定された変調方式で変調し、所定ビット数のデータをシンボルSのデータに変換する。
Here, with reference to FIG. 8, a data flow in which the recording signal calculation unit 20 displays the recording signal on the SLM 107 using the calculated number of interleaves will be described.
As shown in FIG. 8A, when a bit string recording signal is input, the error correction code adding means 21 adds an error correction code every predetermined number of bits as shown in FIG. 8B.
Then, as shown in FIG. 8C, the modulation means 22 modulates with a preset modulation method, and converts data of a predetermined number of bits into data of the symbol S.

そして、図8(d)の(d−1)に示すように、インタリーブ手段23は、インタリーブ数演算手段10で特定されたインタリーブ数A′を用いて、すべてのシンボルS(h×v×p)を、(h×v×p/A′)行A′列に2次元配列し、(d−2)に示すように、その2次元行列を垂直方向に読み出して、SLM107に水平方向に水平画素数ごとに表示する。これによって、シンボル列は、最適なインタリーブ数A′によって、インタリーブされ、2次元画像(デジタルデータ)として、SLM107に表示される。
図2に戻って、演算装置1の構成について説明を続ける。
Then, as shown in (d-1) of FIG. 8D, the interleaving means 23 uses the interleaving number A ′ specified by the interleaving number calculating means 10 to generate all symbols S (h × v × p ) Are two-dimensionally arranged in (h × v × p / A ′) rows and A ′ columns, and as shown in (d-2), the two-dimensional matrix is read in the vertical direction and horizontally displayed on the SLM 107 in the horizontal direction. Display for each number of pixels. As a result, the symbol sequence is interleaved by the optimum interleave number A ′ and displayed on the SLM 107 as a two-dimensional image (digital data).
Returning to FIG. 2, the description of the configuration of the arithmetic device 1 will be continued.

再生信号演算手段30は、ホログラム記録媒体114に記録されているホログラムの物体光を2次元撮像素子117で撮像した再生デジタルデータから、信号を再生するものである。ここでは、再生信号演算手段30は、データ読み出し手段31と、デインタリーブ手段32と、復調手段33と、誤り訂正手段34とを備える。   The reproduction signal calculation means 30 reproduces a signal from reproduction digital data obtained by imaging the hologram object light recorded on the hologram recording medium 114 with the two-dimensional imaging element 117. Here, the reproduction signal calculation means 30 includes data reading means 31, deinterleaving means 32, demodulation means 33, and error correction means 34.

データ読み出し手段31は、2次元撮像素子117で撮像されたデジタルデータ(再生デジタルデータ)を読み出すものである。このデータ読み出し手段31は、読み出したデジタルデータをデインタリーブ手段32に出力する。
なお、データ読み出し手段31は、多重記録されているデータを読み出す場合、ガルバノミラー115によって、参照光のホログラム記録媒体114への入射角度を切り替えることで、多重記録された個々のデータを読み出す。
The data reading unit 31 reads digital data (reproduced digital data) imaged by the two-dimensional image sensor 117. The data reading unit 31 outputs the read digital data to the deinterleaving unit 32.
In addition, when reading the data recorded in multiple recording, the data reading unit 31 reads the individual data recorded in multiple recording by switching the incident angle of the reference light to the hologram recording medium 114 by the galvanometer mirror 115.

デインタリーブ手段32は、データ読み出し手段31で読み出されたデジタルデータを、インタリーブ数演算手段10で演算されたインタリーブ数でインタリーブして、1次元のデータ列に並び替えるものである。すなわち、デインタリーブ手段32は、インタリーブ手段23の逆処理を行うことで、1次元のシンボル列を生成する。このデインタリーブ手段32は、並び替えた1次元のシンボル列を復調手段33に出力する。   The deinterleave means 32 interleaves the digital data read by the data read means 31 with the number of interleaves calculated by the interleave number calculation means 10 and rearranges it into a one-dimensional data string. That is, the deinterleaving unit 32 performs a reverse process of the interleaving unit 23 to generate a one-dimensional symbol sequence. The deinterleaving means 32 outputs the rearranged one-dimensional symbol sequence to the demodulation means 33.

復調手段33は、デインタリーブ手段32で並び替えられたシンボル列を、予め設定された復調方式で復調するものである。すなわち、復調手段33は、変調手段22で行う変調方式の逆処理を行うことで、ビット列を生成する。この復調手段33は、生成したビット列を誤り訂正手段34に出力する。   The demodulator 33 demodulates the symbol sequence rearranged by the deinterleaver 32 by a preset demodulation method. That is, the demodulating unit 33 generates a bit string by performing reverse processing of the modulation method performed by the modulating unit 22. The demodulating unit 33 outputs the generated bit string to the error correcting unit 34.

誤り訂正手段34は、復調手段33で復調されたビット列に対して、誤り訂正を行うことで、再生信号を生成して外部に出力するものである。すなわち、誤り訂正手段34は、誤り訂正符号付加手段21で付加された誤り訂正符号を用いて、連続するビット列の誤りを訂正して、再生信号を生成する。   The error correction unit 34 performs error correction on the bit string demodulated by the demodulation unit 33 to generate a reproduction signal and output it to the outside. That is, the error correction means 34 uses the error correction code added by the error correction code addition means 21 to correct errors in consecutive bit strings and generate a reproduction signal.

以上説明した演算装置1(インタリーブ数演算装置10)は、一般的なコンピュータを前記した各手段として機能させるためのプログラムで実現することができる。
このように演算装置1(インタリーブ数演算装置10)を構成することで、ホログラム記録装置100は、ホログラム記録媒体114の体積変化に伴うホログラムの歪みに対して、デジタルデータを最適にインタリーブすることができる。これによって、ホログラム記録装置100は、バースト誤りを分散させることができ、誤り訂正符号による誤り訂正を最大限に活用することができる。
The arithmetic device 1 (interleave number arithmetic device 10) described above can be realized by a program for causing a general computer to function as each means described above.
By configuring the arithmetic device 1 (interleave number arithmetic device 10) in this way, the hologram recording device 100 can optimally interleave digital data with respect to the distortion of the hologram accompanying the volume change of the hologram recording medium 114. it can. As a result, the hologram recording apparatus 100 can disperse burst errors, and can make maximum use of error correction by error correction codes.

〔インタリーブ数演算手段(インタリーブ数演算装置)の動作〕
次に、図9および図10を参照(適宜図1および図2参照)して、インタリーブ数演算手段(インタリーブ数演算装置)10の動作について説明する。なお、記録信号演算手段20および再生信号演算手段30の動作は、インタリーブ数演算手段10で求められたインタリーブ数を用いる以外は、一般的なホログラムの記録再生動作であるため、ここでは説明を省略する。
[Operation of interleave number calculation means (interleave number calculation device)]
Next, the operation of the interleave number calculation means (interleave number calculation device) 10 will be described with reference to FIGS. 9 and 10 (refer to FIGS. 1 and 2 as appropriate). The operations of the recording signal calculation means 20 and the reproduction signal calculation means 30 are general hologram recording / reproduction operations except that the interleaving number obtained by the interleaving number calculation means 10 is used. To do.

ここでは、図9を参照して、インタリーブ数演算手段10の特性評価手段10Aにおいて、ホログラム記録媒体114の特性を評価する動作について説明し、図10を参照して、インタリーブ数演算手段10のインタリーブ数特定手段10Bにおいて、最適なインタリーブ数を特定する動作について説明する。   Here, with reference to FIG. 9, the operation of evaluating the characteristics of the hologram recording medium 114 in the characteristic evaluation means 10A of the interleave number calculation means 10 will be described, and with reference to FIG. An operation for specifying the optimum number of interleaves in the number specifying means 10B will be described.

まず、図9に示すように、インタリーブ数演算手段10は、特性評価用画像書き込み手段11によって、全面白の画像(白画像)、あるいは、任意の変調方式で変調された2次元デジタルデータを配列したパターン画像を、特性評価用画像として、ホログラム記録媒体114に記録する(ステップS10)。この段階で、ホログラム記録媒体114は、媒体収縮等の体積変化が発生する。
そして、インタリーブ数演算手段10は、特性評価用画像読み出し手段12によって、ホログラム記録媒体114に書き込まれた特性評価用画像のホログラムを再生し、再生画像(特性評価用再生画像)を取得する(ステップS11)。この特性評価用再生画像は、図3に示したような円弧状の形状を有する画像である。
First, as shown in FIG. 9, the interleave number calculation means 10 arranges a white image (white image) or two-dimensional digital data modulated by an arbitrary modulation method by the characteristic evaluation image writing means 11. The pattern image thus recorded is recorded on the hologram recording medium 114 as a characteristic evaluation image (step S10). At this stage, the hologram recording medium 114 undergoes a volume change such as medium shrinkage.
Then, the interleave number calculation means 10 reproduces the hologram of the characteristic evaluation image written in the hologram recording medium 114 by the characteristic evaluation image reading means 12, and obtains a reproduction image (reproduction image for characteristic evaluation) (step). S11). The reproduction image for characteristic evaluation is an image having an arc shape as shown in FIG.

そして、インタリーブ数演算手段10は、評価特性パラメータ生成手段13の2値化手段13aによって、ステップS11で取得した再生画像を2値化する(ステップS12)。さらに、インタリーブ数演算手段10は、評価特性パラメータ生成手段13の円形状特定手段13bによって、ステップS12で2値化された再生画像を円フィティングすることで、円の形状(中心〔座標〕、半径、幅)を評価特性パラメータとして生成する(ステップS13)。
以上の動作によって、ホログラムが記録された際のホログラム記録媒体114の特性を特定することができる。
Then, the interleave number calculating means 10 binarizes the reproduced image acquired in step S11 by the binarizing means 13a of the evaluation characteristic parameter generating means 13 (step S12). Further, the interleaving number calculation means 10 performs circle fitting on the reproduced image binarized in step S12 by the circle shape specifying means 13b of the evaluation characteristic parameter generation means 13 so that the circle shape (center [coordinate], Radius and width) are generated as evaluation characteristic parameters (step S13).
With the above operation, the characteristics of the hologram recording medium 114 when the hologram is recorded can be specified.

次に、図10に示すように、インタリーブ数演算手段10は、2値画像シンボル列生成手段14によって、ステップS13(図9)で生成された評価特性パラメータで特定される形状の2値画像の画素値を、設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する(ステップS20)。すなわち、2値画像シンボル列生成手段14は、評価特性パラメータで特定される円形状の2値画像(円帯上の画素を白、他を黒とした画像)の画素値として、シンボル列を生成する。   Next, as shown in FIG. 10, the interleave number calculation unit 10 performs the binary image symbol sequence generation unit 14 on the binary image having the shape specified by the evaluation characteristic parameter generated in step S <b> 13 (FIG. 9). A symbol string in which pixel values are arranged in units of the number of bits of the set symbol is generated (step S20). That is, the binary image symbol sequence generation means 14 generates a symbol sequence as the pixel value of a circular binary image (an image in which pixels on the circle are white and others are black) specified by the evaluation characteristic parameter. To do.

そして、インタリーブ数演算手段10は、仮インタリーブシンボル積算手段15によって、ステップS20で生成されたシンボル列の値を、複数の仮のインタリーブ数ごとに読み出して(並べ替えて)、設定された誤り訂正ブロックのシンボル数ごとに積算する(ステップS21)。これによって、仮のインタリーブ数ごとに、誤り訂正ブロック単位で輝度値和が求められることになる。   Then, the interleave number calculation means 10 reads (rearranges) the value of the symbol string generated in step S20 by the provisional interleave symbol accumulation means 15 for each of a plurality of provisional interleave numbers, and sets the error correction. Integration is performed for each number of symbols in the block (step S21). As a result, a luminance value sum is obtained for each error correction block for each provisional interleaving number.

そして、インタリーブ数演算手段10は、インタリーブ数探索手段16によって、ステップ21で演算された誤り訂正ブロックごとの輝度積算値において、最大値と最小値との差が最小となる仮のインタリーブ数を、最適なインタリーブ数として探索する(ステップS22)。なお、このとき、インタリーブ数探索手段16は、輝度積算値の最大値と最小値との差が、基準値以下となるインタリーブ数を最適なインタリーブ数として特定することとしてもよい。あるいは、輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続するインタリーブ数の中から、差が最小となるインタリーブ数を特定することとしてもよい。
以上の動作によって、インタリーブ数演算手段10は、ホログラム記録により発生する体積変化に伴うホログラムの歪みに対して、バースト誤りを分散させることが可能なインタリーブ数を求めることができる。
Then, the interleave number calculation means 10 calculates a temporary interleave number that minimizes the difference between the maximum value and the minimum value in the luminance integrated value for each error correction block calculated by the interleave number search means 16 in step 21. Search is performed as the optimum number of interleaves (step S22). At this time, the interleaving number search means 16 may specify the interleaving number at which the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value is equal to or less than the reference value as the optimum interleaving number. Alternatively, the interleaving number that minimizes the difference may be specified from among the continuous interleaving numbers that have a difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated values that are equal to or less than a predetermined reference value.
With the above operation, the interleave number calculating means 10 can obtain the interleave number that can disperse the burst error with respect to the distortion of the hologram accompanying the volume change caused by the hologram recording.

[評価結果]
最後に、図11を参照して、インタリーブ数演算手段(インタリーブ数演算装置)10によって、インタリーブ数を選定した際の評価結果について説明する。
ここでは、1SLMデータの水平シンボル数hが1421シンボル、垂直シンボル数vが1891、誤り訂正1ブロックあたりのシンボル数tが250、ページ間インタリーブページ数pが8のデータを用いた。
[Evaluation results]
Finally, with reference to FIG. 11, the evaluation result when the interleave number calculation means (interleave number calculation device) 10 selects the interleave number will be described.
Here, data in which the number of horizontal symbols h of 1SLM data is 1421 symbols, the number of vertical symbols v is 1891, the number of symbols t per error correction block is 250, and the number of interleaved pages between pages p is 8 is used.

このときのインタリーブ数演算手段(インタリーブ数演算装置)10が、探索したインタリーブ数Aと、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)との差(Bmax−Bmin)をグラフ化した結果を図11に示している。
なお、シンボルの並べ替え等を行わずに単純に誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めた場合の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)との差(Bmax−Bmin)は、“63,621”であった。
At this time, the interleave number calculation means (interleave number calculation device) 10 finds the difference (B) between the searched interleave number A and the maximum value (B max ) and minimum value (B min ) of the luminance integrated value for each error correction block. FIG. 11 shows the graph of ( max− B min ).
Note that the difference (B max −B min ) between the maximum value (B max ) and the minimum value (B min ) when the luminance integrated value for each error correction block is simply obtained without performing symbol rearrangement or the like is , “63,621”.

このとき、インタリーブ数演算手段10は、差(Bmax−Bmin)が最小となるインタリーブ数を最適なインタリーブ数として選定した場合、インタリーブ数は“52,948”で、そのときの差(Bmax−Bmin)は、“1,544”であった。
すなわち、インタリーブ数演算手段10によって、最適なインタリーブ数を選定した場合、輝度積算値の最大値と最小値との差は、約1/41小さくなった。
At this time, when the interleaving number calculation means 10 selects the interleaving number that minimizes the difference (B max −B min ) as the optimum interleaving number, the interleaving number is “52,948”, and the difference (B max− B min ) was “1,544”.
That is, when the optimum interleaving number is selected by the interleaving number calculating means 10, the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value is reduced by about 1/41.

これによって、例えば、10−3の誤り率でLDPC(Low Density Parity Check)の誤り訂正符号を付加した場合、従来では誤り訂正が不可能であったが、本発明によれば、誤り訂正が可能になった。 Thus, for example, when an error correction code of LDPC (Low Density Parity Check) is added at an error rate of 10 −3 , error correction was impossible in the past, but according to the present invention, error correction is possible Became.

また、ノイズや光学系によるデータ領域の揺らぎが大きく、ホログラム記録媒体の特性に不確定要素が大きい場合、最適なインタリーブ数“52,948”でインタリーブを行うと、図11に示したように、ごくたまに、差(Bmax−Bmin)が大きくなってしまう可能性がある(図11中、X)。その場合は、差(Bmax−Bmin)の変動が小さい領域(図11中、Y)においてインタリーブ数を求めることで、差(Bmax−Bmin)を、差の最大値に対して1/3〜1/2に抑えることができる。なお、この手法は、差(Bmax−Bmin)が最小の場合よりも大きくなるため、SNRが比較的によい場合に用いることができる。 Further, when the data area fluctuates due to noise or the optical system and the uncertainty of the characteristics of the hologram recording medium is large, when interleaving is performed with the optimum interleaving number “52,948”, as shown in FIG. Occasionally, the difference (B max −B min ) may become large (X in FIG. 11). In that case, the difference (B max −B min ) is set to 1 with respect to the maximum value of the difference by obtaining the number of interleaves in a region (Y in FIG. 11) in which the difference (B max −B min ) is small. / 3 to 1/2. Note that this method can be used when the SNR is relatively good because the difference (B max −B min ) is larger than the minimum difference.

1 演算装置
10 インタリーブ数演算手段(インタリーブ数演算装置)
11 特性評価用画像書き込み手段
12 特性評価用画像読み出し手段
13 評価特性パラメータ生成手段
13a 2値化手段
13b 円形状特定手段
14 2値画像シンボル列生成手段
15 仮インタリーブシンボル積算手段
16 インタリーブ数探索手段
20 記録信号演算手段
21 誤り訂正符号付加手段
22 変調手段
23 インタリーブ手段
24 データ書き込み手段
30 再生信号演算手段
31 データ読み出し手段
32 デインタリーブ手段
33 復調手段
34 誤り訂正手段
100 ホログラム記録装置
101 レーザ光源
102 シャッタ
103 1/2波長板
104 PBS(偏光ビームスプリッタ)
105 シャッタ
106 PBS(偏光ビームスプリッタ)
107 SLM(空間光変調器)
108 FT(フーリエ変換)レンズ
109 1/2波長板
110 PBS(偏光ビームスプリッタ)
111 ミラー
112 ガルバノミラー
113 リレーレンズ
114 ホログラム記録媒体
115 ガルバノミラー
116 リレーレンズ
117 2次元撮像素子
1 arithmetic unit 10 interleave number arithmetic means (interleave number arithmetic unit)
11 Characteristic evaluation image writing means 12 Characteristic evaluation image reading means 13 Evaluation characteristic parameter generating means 13a Binarizing means 13b Circular shape specifying means 14 Binary image symbol string generating means 15 Temporary interleaved symbol integrating means 16 Interleave number searching means 20 Recording signal calculating means 21 Error correcting code adding means 22 Modulating means 23 Interleaving means 24 Data writing means 30 Reproduction signal calculating means 31 Data reading means 32 Deinterleaving means 33 Demodulating means 34 Error correcting means 100 Hologram recording apparatus 101 Laser light source 102 Shutter 103 Half-wave plate 104 PBS (polarization beam splitter)
105 Shutter 106 PBS (Polarized beam splitter)
107 SLM (Spatial Light Modulator)
108 FT (Fourier transform) lens 109 Half-wave plate 110 PBS (polarization beam splitter)
111 mirror 112 galvanometer mirror 113 relay lens 114 hologram recording medium 115 galvanometer mirror 116 relay lens 117 two-dimensional image sensor

Claims (5)

インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置に備えられ、前記ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算装置であって、
白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも1つ以上の白画素を含んだパターン画像を、前記ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、前記ホログラム記録媒体に書き込む特性評価用画像書き込み手段と、
前記特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す特性評価用画像読み出し手段と、
この特性評価用画像読み出し手段で読み出した再生画像において、前記ホログラム記録媒体の体積変化に伴い前記再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する評価特性パラメータ生成手段と、
この評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の2値画像を生成し、当該2値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する2値画像シンボル列生成手段と、
この2値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに輝度を積算する仮インタリーブシンボル積算手段と、
この仮インタリーブシンボル積算手段で積算された誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とするインタリーブ数探索手段と、
を備えることを特徴とするインタリーブ数演算装置。
An interleave number calculation device that is provided in a hologram recording device that records interleaved digital data on a hologram recording medium by interference fringes between object light and reference light, and calculates an interleave number suitable for the hologram recording medium,
Characteristic evaluation image writing means for writing a pattern image including at least one white pixel for each symbol of a white image or an arbitrary modulation method to the hologram recording medium as a characteristic evaluation image of the hologram recording medium;
Reproduction of the hologram recording medium on which the characteristic evaluation image is recorded, and characteristic evaluation image reading means for reading a reproduction image of the characteristic evaluation image;
In the reproduced image read by the characteristic evaluation image reading unit, an evaluation characteristic parameter generating unit that generates a parameter specifying a circular shape that occurs on the reproduced image with a volume change of the hologram recording medium;
A binary image having a shape specified by the parameter generated by the evaluation characteristic parameter generation unit is generated, and a symbol string in which pixel values of the binary image are arranged in units of a predetermined number of symbols is generated. A value image symbol string generation means;
Temporary interleaved symbol integration means for reading out symbols for each temporary interleave number from the symbol sequence generated by the binary image symbol sequence generation means, and integrating the luminance for each error correction block having a preset number of symbols;
A temporary interleave number in which the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value for each error correction block integrated by the temporary interleave symbol integrating means is equal to or less than a predetermined reference value is searched for, and the interleaving of the hologram recording medium is performed. An interleave number search means as a number;
An interleave number arithmetic apparatus comprising:
前記インタリーブ数探索手段は、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となる仮のインタリーブ数を前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とすることを特徴とする請求項1に記載のインタリーブ数演算装置。   2. The interleaving number search unit according to claim 1, wherein the interleaving number that minimizes the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated values is the interleaving number of the hologram recording medium. Number arithmetic unit. 前記インタリーブ数探索手段は、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中で、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数を探索することを特徴とする請求項1に記載のインタリーブ数演算装置。   The interleaving number search means searches for the interleaving number of the hologram recording medium within a range of temporary interleaving numbers that are continuous when the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated values is equal to or less than a predetermined reference value. The interleave number arithmetic apparatus according to claim 1, wherein: インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、前記ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するために、コンピュータを、
白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも1つ以上の白画素を含んだパターン画像を、前記ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、前記ホログラム記録媒体に書き込む特性評価用画像書き込み手段、
前記特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す特性評価用画像読み出し手段、
この特性評価用画像読み出し手段で読み出した再生画像において、前記ホログラム記録媒体の体積変化に伴い前記再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する評価特性パラメータ生成手段、
この評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の2値画像を生成し、当該2値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する2値画像シンボル列生成手段、
この2値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに輝度を積算する仮インタリーブシンボル積算手段、
この仮インタリーブシンボル積算手段で積算された誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とするインタリーブ数探索手段、
として機能させるためのインタリーブ数演算プログラム。
In a hologram recording apparatus for recording interleaved digital data on a hologram recording medium by interference fringes between object light and reference light, in order to calculate an interleaving number suitable for the hologram recording medium, a computer is provided.
A characteristic evaluation image writing means for writing a pattern image including at least one white pixel for each symbol of a white image or an arbitrary modulation method onto the hologram recording medium as a characteristic evaluation image of the hologram recording medium;
Characteristic evaluation image reading means for reproducing the hologram recording medium on which the characteristic evaluation image is recorded and reading the reproduced image of the characteristic evaluation image;
In the reproduced image read by the characteristic evaluation image reading unit, an evaluation characteristic parameter generating unit that generates a parameter specifying a shape generated on the reproduced image in a circular shape with a volume change of the hologram recording medium,
A binary image having a shape specified by the parameter generated by the evaluation characteristic parameter generation unit is generated, and a symbol string in which pixel values of the binary image are arranged in units of a predetermined number of symbols is generated. Value image symbol sequence generation means,
Temporary interleave symbol integration means for reading out symbols for each temporary interleave number from the symbol sequence generated by the binary image symbol string generation means, and integrating the luminance for each error correction block having a preset number of symbols;
A temporary interleave number in which the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value for each error correction block integrated by the temporary interleave symbol integrating means is equal to or less than a predetermined reference value is searched for, and the interleaving of the hologram recording medium is performed. Interleave number search means,
Interleave number calculation program to function as
インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、前記ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算手段を備え、
前記インタリーブ数演算手段は、
白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも1つ以上の白画素を含んだパターン画像を、前記ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、前記ホログラム記録媒体に書き込む特性評価用画像書き込み手段と、
前記特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す特性評価用画像読み出し手段と、
この特性評価用画像読み出し手段で読み出した再生画像において、前記ホログラム記録媒体の体積変化に伴い前記再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する評価特性パラメータ生成手段と、
この評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の2値画像を生成し、当該2値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する2値画像シンボル列生成手段と、
この2値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに輝度を積算する仮インタリーブシンボル積算手段と、
この仮インタリーブシンボル積算手段で積算された誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とするインタリーブ数探索手段と、
を備えることを特徴とするホログラム記録装置。
In a hologram recording apparatus for recording interleaved digital data on a hologram recording medium by interference fringes between object light and reference light, the interleave number calculating means for calculating the number of interleaves suitable for the hologram recording medium,
The interleave number calculation means includes:
Characteristic evaluation image writing means for writing a pattern image including at least one white pixel for each symbol of a white image or an arbitrary modulation method to the hologram recording medium as a characteristic evaluation image of the hologram recording medium;
Reproduction of the hologram recording medium on which the characteristic evaluation image is recorded, and characteristic evaluation image reading means for reading a reproduction image of the characteristic evaluation image;
In the reproduced image read by the characteristic evaluation image reading unit, an evaluation characteristic parameter generating unit that generates a parameter specifying a circular shape that occurs on the reproduced image with a volume change of the hologram recording medium;
A binary image having a shape specified by the parameter generated by the evaluation characteristic parameter generation unit is generated, and a symbol string in which pixel values of the binary image are arranged in units of a predetermined number of symbols is generated. A value image symbol string generation means;
Temporary interleaved symbol integration means for reading out symbols for each temporary interleave number from the symbol sequence generated by the binary image symbol sequence generation means, and integrating the luminance for each error correction block having a preset number of symbols;
A temporary interleave number in which the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance integrated value for each error correction block integrated by the temporary interleave symbol integrating means is equal to or less than a predetermined reference value is searched for, and the interleaving of the hologram recording medium is performed. An interleave number search means as a number;
A hologram recording apparatus comprising:
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