JP2014112228A - ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素の処理 - Google Patents
ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素の処理 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014112228A JP2014112228A JP2013252538A JP2013252538A JP2014112228A JP 2014112228 A JP2014112228 A JP 2014112228A JP 2013252538 A JP2013252538 A JP 2013252538A JP 2013252538 A JP2013252538 A JP 2013252538A JP 2014112228 A JP2014112228 A JP 2014112228A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- data
- detector
- image
- holographic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000013500 data storage Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 139
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 16
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 16
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 41
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 17
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 description 13
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 8
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 235000008119 Larix laricina Nutrition 0.000 description 1
- 241000218653 Larix laricina Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/083—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers relative to record carriers storing information in the form of optical interference patterns, e.g. holograms
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/007—Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track
- G11B7/00772—Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track on record carriers storing information in the form of optical interference patterns, e.g. holograms
- G11B7/00781—Auxiliary information, e.g. index marks, address marks, pre-pits, gray codes
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
Landscapes
- Holo Graphy (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
Abstract
【課題】ホログラフィックデータ格納システムの格納密度を改善するために任意にアライメントされ、かつ歪んだデータページを回復する方法を提供する。
【解決手段】データ画素を処理するための方法は、各データページ全体にわたって、所定の予備のブロックを割り当てることであって、各予備のブロックは既知の画素パターンを含む、ことと、データページの領域と所定の予備のブロックとの間の最良のマッチングを計算することによって、データページの位置誤差を決定することと、検出器においてデータ画素を対応するデータページの位置誤差に従って補正することとを包含する。
【選択図】なし
【解決手段】データ画素を処理するための方法は、各データページ全体にわたって、所定の予備のブロックを割り当てることであって、各予備のブロックは既知の画素パターンを含む、ことと、データページの領域と所定の予備のブロックとの間の最良のマッチングを計算することによって、データページの位置誤差を決定することと、検出器においてデータ画素を対応するデータページの位置誤差に従って補正することとを包含する。
【選択図】なし
Description
(関連出願の引用)
本出願は、一部継続出願であり、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書にその全容が参考として援用されている2004年6月28日提出の、同時係属の米国出願第10/879,847号「Method and System for Equalizing Holographic Data Pages」の利益を請求する。
本出願は、一部継続出願であり、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書にその全容が参考として援用されている2004年6月28日提出の、同時係属の米国出願第10/879,847号「Method and System for Equalizing Holographic Data Pages」の利益を請求する。
(発明の分野)
本発明は、ホログラフィックデータ格納システムの分野に関する。特に、本発明は、ホログラフィックデータ格納システムにおいて、データ画素を処理することに関する。
本発明は、ホログラフィックデータ格納システムの分野に関する。特に、本発明は、ホログラフィックデータ格納システムにおいて、データ画素を処理することに関する。
(発明の背景)
ホログラフィックデータ格納システムは、信号ビームがホログラフィック格納媒体において、基準ビームに干渉するという概念に基づいて情報またはデータを格納する。信号ビームと基準ビームとの干渉は、例えばフォトポリマーまたは光屈折クリスタルのような、格納媒体または記録媒体の容積に印刷された変化する屈折率および/または吸収のパターンとしてのデータ要素のホログラフィック表現、すなわちホログラムを作成する。オブジェクトビームと称されるデータ符号化信号ビームと基準ビームとを組み合わせることは、格納媒体において干渉パターンを作成する。例えば、空間光変調器(SLM)は、データ符号化信号ビームを作成し得る。干渉パターンは、格納媒体において、ホログラムを生成する物質変化を誘発する。格納媒体におけるホログラムの形成は、信号ビームと基準ビームとの相対振幅および偏光状態、ならびに信号ビームと基準ビームとの間の位相差の関数である。ホログラムはまた、信号ビームおよび基準ビームが格納媒体の中に投影される波長および角度に依存する。ホログラムが格納媒体に作成された後、基準ビームを格納媒体の中に投影すると、元のデータ符号化信号ビームが再構成される。再構成された信号ビームは、たとえばCMOS光検出器アレイなどのような検出器を使用することによって検出され得る。検出されたデータは、元の符号化されたデータに復号化され得る。
ホログラフィックデータ格納システムは、信号ビームがホログラフィック格納媒体において、基準ビームに干渉するという概念に基づいて情報またはデータを格納する。信号ビームと基準ビームとの干渉は、例えばフォトポリマーまたは光屈折クリスタルのような、格納媒体または記録媒体の容積に印刷された変化する屈折率および/または吸収のパターンとしてのデータ要素のホログラフィック表現、すなわちホログラムを作成する。オブジェクトビームと称されるデータ符号化信号ビームと基準ビームとを組み合わせることは、格納媒体において干渉パターンを作成する。例えば、空間光変調器(SLM)は、データ符号化信号ビームを作成し得る。干渉パターンは、格納媒体において、ホログラムを生成する物質変化を誘発する。格納媒体におけるホログラムの形成は、信号ビームと基準ビームとの相対振幅および偏光状態、ならびに信号ビームと基準ビームとの間の位相差の関数である。ホログラムはまた、信号ビームおよび基準ビームが格納媒体の中に投影される波長および角度に依存する。ホログラムが格納媒体に作成された後、基準ビームを格納媒体の中に投影すると、元のデータ符号化信号ビームが再構成される。再構成された信号ビームは、たとえばCMOS光検出器アレイなどのような検出器を使用することによって検出され得る。検出されたデータは、元の符号化されたデータに復号化され得る。
ページ志向のホログラフィックデータ格納装置において、最大の格納密度を達成するように、ホログラムのサイズを最小にすることが有利である。これを達成する1つの方法は、ページ画像化アパーチャのサイズを最小にすることである。しかしながら、アパーチャのサイズを最小にすることは、ページ画像における画素広がり関数(PSF)を広げるという点から、ぼやけを促す結果を有する。このぼやけは、フォトグラフィック格納装置の信号対ノイズ比(SNR)を低減し、システムのビットエラーレート(BER)が増大し、それにより、格納密度を制限する。
画像におけるぼやけは、決定性のプロセスであるから、SNR損失の多くは、検出されたページ画像をデジタル的に後処理することによって回復され得る。従来、検出された画像は、逆ぼやけ作動(ディコンボリューション(de−convolution))を表す核としても知られている、小核行列wで畳み込まれ、それによって有限インパルス応答(FIR)フィルタ等化をインプリメントする。
FIRフィルタの核、例えば3x3または5x5マトリックスなどは、現在の技術で公知のいくつかの方法によって決定され得る。例えば、ページ画像画素広がり関数が既知である場合、ゼロ強制等化器が、PSFの線形的な逆数を計算することによって、設計され得る。ゼロ強制方法の例が、非特許文献1に記載されている。別のアプローチは、等化されたデータページ画像と元のデータページとの間の差を最小にするFIRフィルタ係数を選択することである。そのような方法は、非特許文献2に記載されている。
ページ志向のホログラフィックデータ格納装置において、光検出器アレイは、ホログラフィック再構成データ画像を読み取るために使用される。検出器アレイは通常、ホログラフィック画像と画素マッチングされる。画素マッチングされたデータ格納の例は、本明細書に参考としてその全容が援用されている非特許文献3によって記載されている。このアプローチは、各データ画素画像の同じサイズの検出器画素に対する正確なアライメントを達成するために、極めて高度な性能の光学機器および機械を必要とする。ミスアライメントされたまたはゆがんだ画像を読み取るために、ナイキスト率またはそれより高いナイキスト率で、画像を空間的にサンプリングする検出器アレイを使用する商業システムが設計されている。そのようなシステムは、本明細書に参考としてその全容が援用されている非特許文献4によって記載されている。
しかしながら、検出器アレイの性能に影響を与える多くの要因がある。例えば、視界一面にわたって画素広がり関数の幅または形状に変化を与える要因が多くある。例えば、変動は、レンズ収差およびミスアライメントによって、歪曲、収縮、および他の非理想的な媒体応答によって、ならびに再構成する基準ビームにおけるミスアライメント、および波面誤差によって引き起こされ得る。画素マッチングシステムにおけるこれらの影響の著しい結果は、画素マッチングの劣化である。なぜならば、画像歪曲は、画像の局所的な領域を検出器画素に対してシフトするからである。例えば、媒体の均一な収縮によって、ホログラフィック画像は拡大され、放射状の変位が生じ、その結果、データ画素画像はもはやそれぞれの検出器画素の中心ではない。歪曲を無視しても、媒体ミスレジストレーションおよび他の非理想的なコンポーネントアライメントによって引き起こされる画像シフトおよび回転は、マイクロアクチュエータが、動的な画像対検出器アライメントをもたらすように使用されることを必要とする。
非特許文献5および非特許文献6は、部分的に(1つの画素の半分より小さい)ミスアライメントされた画像の忠実度をもとに戻すための方法を提案しているが、しかし、現実的な許容モデルは、数百ミクロンに及ぶ画像シフトが、当分野のユニットにおいて生じ得ることを示している。
サンプリング理論は、ホログラフィック画像が、各線形次元において、その最高のコンポーネントの周波数(ナイキスト周波数)の少なくとも2倍の周波数で空間的にサンプリングされる場合、信号は損失なくキャプチャされ得ることを示している。ホログラフィックデータ格納(特に、フーリエ変換図形において)に対して、データビームの空間的帯域を、データパターンのナイキスト周波数よりも極わずかに高くに制限することは有利である。データパターンは、2画素につき多くても1サイクルを含み得るので、ナイキスト周波数は、1画素につき1サンプルとなる。通常、フーリエ平面におけるアパーチャは、データビームを帯域制限するために使用され、それによって、ホログラムのサイズを最小化する。
検出器を打つ電磁場のスペクトル成分は、理論上、1画素当たり1つの同期サンプルでキャプチャされ得るが、検出器は実際には放射を検出し得るのみであり、電磁場の強さは検出し得ない。放射パターンのスペクトラムは、対応する電磁場配分のスペクトラムの自己相関であり、従って、システムに実際利用可能な信号の空間的帯域は2倍となる。従って、検出器で放射パターンを損失なくサンプリングするためには、(2次元において1データ画像画素につき合計4つの検出器画素に対して)1データ画素画像につき少なくとも2検出器サンプルを必要とする。このアプローチは、特許文献1「Distortion correction of a reconstructed holographic data image」のなかで、T.Visel等によって、および特許文献2「Method and apparatus for processing of reconstructed holographic images of digital data patterns」のなかで、A.Hartmannによって記載され、両特許文献は、本明細書に参考としてその全容が援用されている。しかしながら、放射パターンは、装置の動作にとって最重要ではない。重要なのは、それではなく、下にあるデータパターンである。より高い高周波を生成するマグニチュード平方変換は、非線形であるがゆえに、新しい問題を引き起こす。
別の解決法は、データ画像画素に対する検出器画素の比率を4よりも1に近づけることである。この方法は、本明細書に参考としてその全容が援用されている非特許文献7よって記載されている。しかしながら、この方法は、ナイキストよりもさらに大きなアパーチャを必要とし、ナイキストは歪曲とノイズで速やかに劣化する。
V.VaddeおよびB.Kumar、Channel estimation and intra−page equalization for digital volume holographic data storage、Optical Data Storage 1997、1997年、pp.250〜255
M.KeskinozおよびB.Kumar、Application of linear minimum mean−squared−error equalization for volume holographic data storage、Applied Optics、1999年7月10日、vol.38,no.20
R.Shelby等、Pixel−matched holographic data storage with megabit pages、Opt.Letter22、1997年、pp.1509〜1511
S.Redfield等、Tamarack Optical Head Holographic Storage、Holographic Data Storage(D.PsaltisおよびG.Sincerbox編)、Springer−Verlag、New York、2000年
G.Burr等、Compensation for pixel misregistration in volume holographic data storage、Opt.Letter26、2001年、pp.542〜544
P.Yoon等、Image Compensation for Sub−pixel Misalignment in Holographic Data Storage、ISOM Proceedings、2004年
G.Burr、Holographic data storage with arbitrarily misaligned data pages、Opt.Letter27、2002年、pp.542〜544
従って、従来技術の方法の上記問題に取り組むための新しい方法とシステムが必要とされる。特に、任意にアライメントされ、かつ歪んだデータページを回復するための方法が、ホログラフィックデータ格納システムの格納密度を改善するために必要とされる。
一実施形態において、ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素を処理するための方法が開示されている。上記方法は、各データページにわたって、所定の予備のブロックを割り当てることであって、各予備のブロックは、既知の画素パターンを含む、ことと、データページの領域と所定の予備のブロックとの間の最良のマッチングを計算することによってデータページの位置誤差を決定することと、検出器においてデータ画素を対応するデータページの位置誤差に従って補正することとを包含する。
別の実施形態において、ホログラフィックデータ格納システムは、コンピュータプログラムを実行するための、少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、オペレーティングシステムおよびアプリケーション層を格納するメモリと、コヒーレントな光のビームを提供する光源と、符号化されたホログラフィック画像ページを格納する格納媒体と、符号化されたホログラフィック画像ページを読み取る検出器と、検出器を制御する1つ以上のマイクロコントローラとを含む。ホログラフィックデータ格納システムは、各データページにわたって所定の予備のブロックを割り当てる手段であって、各予備のブロックは、既知の画素パターンを含む、手段と、データページの領域と所定の予備のブロックとの間の最良のマッチングを計算することによってデータページの位置誤差を決定する手段と、対応するデータページの位置誤差に従って検出器におけるデータ画素を補正する手段とをさらに含む。
さらに別の実施形態において、オーバーサンプリングされたホログラフィック画像ページを処理する方法は、オーバーサンプリングされたホログラフィック画像ページにおいてデータ画素を取り巻くオーバーサンプリングウインドウを選択することと、線形有限インパルス応答(FIR)係数のセットを決定することと、ある範囲のデータページにわたり線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング線形係数のセットを取得することと、オーバーサンプリング線形係数のセットを使用して、データ画素の状態を決定することとを含む。
本発明は、以下を提供する:
1.ホログラフィックデータ格納システムにおいて、データ画素を処理するための方法であって、該ホログラフィックデータ格納システムは、少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、メモリと、光源と、格納媒体と、検出器と、1つ以上のマイクロコントローラとを備え、該ホログラフィックデータ格納システムは、少なくとも1つのホログラフィック画像を格納し、該方法は、
各データページにわたって、所定の予備のブロックを割り当てることであって、各予備のブロックは、既知の画素パターンを含む、ことと、
該データページの領域と該所定の予備のブロックとの間の最良のマッチングを計算することによって、該データページの位置誤差を決定することと、
該検出器において該データ画素を該データページの対応する該位置誤差に従って補正することと
を包含する、方法;
2.前記予備のブロックは、水平および垂直の両方向に、64画素の間隔で各データページのグリッドに分配された縦横8×8の画素ブロックである、項1に記載の方法;
3.前記位置誤差を決定することは、前記検出器において前記予備のブロックの一部をオーバーサンプリングすることにより、ターゲットパターンを生成することを包含し、該ターゲットパターンは、前記ホログラフィック画像よりも高い画素密度を含む、項1に記載の方法;
4.前記ターゲットパターンを生成することは、
前記予備のブロックを表現する2値グリッドを作成することと、
データノイズを導入することなく、検出器画素のインテグラルな内部領域のサイズを決定することと、
該予備のブロック上にオーバーサンプリングされた検出器画素アレイを重ねることによって、該ターゲットパターンを生成することと、
対応する検出器要素内で信号を数値的に積分することと
を包含する、項3に記載の方法;
5.前記位置誤差を決定することは、
共分散計算を実行することによって、前記検出器における前記データページのパターンと、既知のターゲットパターンとを、マッチングさせることをさらに包含する、項1に記載の方法;
6.前記データページのパターンをマッチングさせることは、該データページにおける予備のブロックのセットに対して共分散マトリックスを計算することを包含する、項5に記載の方法;
7.前記パターンをマッチングさせることは、
ドット積を実行することにより、画像が、画素オフセット全体でマッチングするかどうかを決定することを包含する、項5に記載の方法;
8.ピークとその近傍との間を補間することにより、わずかな画素アライメント位置を決定することをさらに包含する、項7に記載の方法;
9.前記共分散計算を実行することは、
前記予備のブロックの所定の内部領域を選択し、それにより、隣接する画素データは、該共分散計算に影響しないことと、
画素データミスアライメントの位置誤差に従って、補間方法を選択することと
を包含する、項5に記載の方法;
10.前記共分散計算を実行することは、
ドット積オフセット位置において、ゼロを有する予備のブロックを選択することと、
画素データミスアライメントの位置誤差に従って、補間方法を選択すること
をさらに包含する、項5に記載の方法;
11.前記データページの前記位置誤差をフィルタリングすることをさらに包含する、項1に記載の方法;
12.前記位置誤差をフィルタリングすることは、
前記データページの該位置誤差を平均することを包含する、項11に記載の方法;
13.前記位置誤差をフィルタすることは、
隣接する位置誤差間の差と、所定のしきい値とを比較することと、
画素オフセットベクトルの水平コンポーネントまたは垂直コンポーネントいずれかが、該所定のしきい値より多く異なる場合、該画素オフセットベクトルを無効なベクトルと特定することと、
該無効なベクトルを、隣接の平均値を表すベクトルで置換することと
を包含する、項11に記載の方法;
14.前記位置誤差をフィルタすることは、
前記検出器においてローパスフィルタを適用することにより前記位置誤差のノイズを低減することをさらに包含する、項13に記載の方法;
15.ホログラフィックデータ格納システムであって、該システムは、
コンピュータプログラムを実行する少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、
オペレーティングシステムおよびアプリケーション層を格納するメモリと、
コヒーレントな光のビームを提供する光源と、
符号化されたホログラフィック画像ページを格納する格納媒体と、
該符号化されたホログラフィック画像ページを読み取る検出器と、
該検出器を制御する1つ以上のマイクロコントローラと、
各データページにわたって所定の予備のブロックを割り当てる手段であって、各予備のブロックは、既知の画素パターンを含む、手段と、
該データページの領域と該所定の予備のブロックとの間の最良なマッチングを計算することによって該データページの位置誤差を決定する手段と、
対応する該データページの該位置誤差に従って、検出器におけるデータ画素を補正する手段と
を含む、システム。
16.前記予備のブロックは、水平および垂直の両方向に、64画素の間隔で各データページのグリッドに配分された縦横8×8の画素ブロックである、項15に記載のシステム;
17.位置誤差を決定するための手段は、
前記検出器において前記予備のブロックの一部をオーバーサンプリングすることにより、ターゲットパターンを生成する手段を包含し、該ターゲットパターンは、前記ホログラフィック画像よりも高い画素密度を含む、項15に記載のシステム;
18.前記ターゲットパターンを生成するための手段は、
前記予備のブロックを表現する2値グリッドを作成するための手段と、
データノイズを導入することなく、検出器画素のインテグラルな内部領域のサイズを決定するための手段と、
該予備のブロック上にオーバーサンプリングされた検出器画素アレイを重ねることによって、該ターゲットパターンを生成するための手段と、
対応する検出器要素内で信号を数値に積分するための手段と
を含む、項17に記載のシステム;
19.前記位置誤差を決定するための手段は、
共分散計算を実行することによって、前記検出器における前記データページのパターンと、既知のターゲットパターンとをマッチングさせるための手段をさらに含む、項15に記載のシステム;
20.前記データページのパターンをマッチングさせるための手段は、
該データページにおける予備のブロックのセットに対して共分散マトリックスを計算するための手段を含む、項19に記載のシステム;
21.前記パターンをマッチングさせるための手段は、
ドット積を実行することにより、画像が、画素オフセット全体でマッチングするかどうかを決定する手段を含む、項19に記載のシステム;
22.ピークとその近傍との間を補間することにより、わずかな画素アライメント位置を決定する手段をさらに含む、項21に記載のシステム;
23.共分散計算を実行するための手段は、
前記予備のブロックの所定の内部領域を選択し、それにより、隣接する画素データは、該共分散計算に影響しない手段と、
画素データミスアライメントの位置誤差に従って、補間方法を選択するための手段と
を含む、項19に記載のシステム;
24.共分散計算を実行するための手段は、
ドット積オフセット位置において、ゼロを有する前記予備のブロックを選択するための手段と、
画素データミスアライメントの前記位置誤差に従って、補間方法を選択するための手段と
をさらに含む、項19に記載のシステム;
25.前記データページの前記位置誤差をフィルタリングするための手段をさらに含む、項19に記載のシステム;
26.前記位置誤差をフィルタリングするための手段は、
前記データページの位置誤差を平均するための手段を含む、項25に記載の方法;
27.前期位置誤差をフィルタリングする手段は、
隣接する位置誤差間の差と、所定のしきい値とを比較する手段と、
画素オフセットベクトルの水平コンポーネントまたは垂直コンポーネントいずれかが、該所定のしきい値より多く異なる場合、該画素オフセットベクトルを無効なベクトルと特定する手段と、
該無効なベクトルを、隣接の平均値を表すベクトルで置換する手段と
を含む、項25に記載のシステム;
28.前期位置誤差をフィルタする手段は、
前記検出器においてローパスフィルタを適用することにより前期位置誤差のノイズを低減する手段をさらに含む、項27に記載のシステム;
29.オーバーサンプリングされたホログラフィック画像ページを処理する方法であって、該方法は、
オーバーサンプリングされたホログラフィック画像ページにおいてデータ画素を取り巻くオーバーサンプリングウインドウを選択することと、
線形有限インパルス応答(FIR)係数のセットを決定することと、
ある範囲のデータページにわたり該線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング線形係数のセットを取得することと、
該オーバーサンプリング線形係数のセットを使用して、該データ画素の状態を決定することと
を包含する、方法;
30.前記オーバーサンプリングウインドウは、前記データ画素に対して対称的である、項29に記載の方法;
31.前記オーバーサンプリングウインドウは、偶数の画素の幅を有する、項29に記載の方法;
32.前記線形FIR係数のセットを決定することは、
線形最小平均平方誤差最適化方法を適用することを包含する、項29に記載の方法;
33.ある範囲のデータページにわたり前記線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング比を取得することと、
前記オーバーサンプリング線形係数のセットおよび対応する該オーバーサンプリング比を、メモリに格納することと
をさらに包含する、項29に記載の方法;
34.前記データ画素の状態は、
ON状態と、
OFF状態と
を含む、項29に記載の方法;
35.前記データ画素の状態を決定することは、
線形補間フィルタを使用して、検出器において該データ画素をリサンプリングすることを包含する、項29に記載の方法;
36.前記線形補間フィルタは、前記データ画素の信号強度を補間する、項35に記載の方法;
37.前記線形補間フィルタは、線形符号間干渉等化器とカスケード接続されている、項36に記載の方法;
38.線形化指数を適用することにより、前記ホログラフィック画像ページの信号対ノイズ比を最大にすることをさらに包含する、項29に記載の方法;
39.ホログラフィックデータ格納システムであって、該システムは、
コンピュータプルグラムを実行するための、少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、
オペレーティングシステムおよびアプリケーション層を格納するメモリと、
コヒーレントな光のビームを提供する光源と、
符号化されたホログラフィック画像ページを格納する格納媒体と、
該符号化されたホログラフィック画像ページを読み取る検出器と、
該検出器を制御する1つ以上のマイクロコントローラと、
オーバーサンプリングされた該ホログラフィック画像ページにおいてデータ画素を取り巻くオーバーサンプリングウインドウを選択する手段と、
線形有限インパルス応答(FIR)係数のセットを決定する手段と、
ある範囲のデータページにわたり線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング線形係数のセットを取得することと、
該オーバーサンプリング線形係数のセットを使用して、該データ画素の状態を決定する手段と
を含む、システム;
40.前記オーバーサンプリングウインドウは、前記データ画素に対して対称的である、項39に記載のシステム;
41.前記オーバーサンプリングウインドウは、偶数の画素の幅を有する、項39に記載のシステム;
42.前記線形FIR係数のセットを決定するための手段は、
線形最小平均平方誤差最適化方法を適用する手段を含む、項39に記載のシステム;
43.前記ある範囲のデータページにわたり前記線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング比を取得する手段と、
前記オーバーサンプリング線形係数のセットおよび対応する該オーバーサンプリング比を、メモリに格納するための手段と
をさらに含む、項39に記載のシステム;
44.前記データ画素の状態は、
ON状態と、
OFF状態と
を含む、項39に記載のシステム;
45.前記データ画素の状態を決定するための手段は、
線形補間フィルタを使用して、前記検出器において該データ画素をリサンプリングする手段を含む、項39に記載のシステム;
46.前記線形補間フィルタは、前記データ画素の信号強度を補間する、項45に記載のシステム;
47.前記線形補間フィルタは、線形符号間干渉等化器とカスケード接続されている、項46に記載のシステム;
48.線形化指数を適用することにより、前記ホログラフィック画像ページの信号対ノイズ比を最大にする手段をさらに含む、項39に記載のシステム。
1.ホログラフィックデータ格納システムにおいて、データ画素を処理するための方法であって、該ホログラフィックデータ格納システムは、少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、メモリと、光源と、格納媒体と、検出器と、1つ以上のマイクロコントローラとを備え、該ホログラフィックデータ格納システムは、少なくとも1つのホログラフィック画像を格納し、該方法は、
各データページにわたって、所定の予備のブロックを割り当てることであって、各予備のブロックは、既知の画素パターンを含む、ことと、
該データページの領域と該所定の予備のブロックとの間の最良のマッチングを計算することによって、該データページの位置誤差を決定することと、
該検出器において該データ画素を該データページの対応する該位置誤差に従って補正することと
を包含する、方法;
2.前記予備のブロックは、水平および垂直の両方向に、64画素の間隔で各データページのグリッドに分配された縦横8×8の画素ブロックである、項1に記載の方法;
3.前記位置誤差を決定することは、前記検出器において前記予備のブロックの一部をオーバーサンプリングすることにより、ターゲットパターンを生成することを包含し、該ターゲットパターンは、前記ホログラフィック画像よりも高い画素密度を含む、項1に記載の方法;
4.前記ターゲットパターンを生成することは、
前記予備のブロックを表現する2値グリッドを作成することと、
データノイズを導入することなく、検出器画素のインテグラルな内部領域のサイズを決定することと、
該予備のブロック上にオーバーサンプリングされた検出器画素アレイを重ねることによって、該ターゲットパターンを生成することと、
対応する検出器要素内で信号を数値的に積分することと
を包含する、項3に記載の方法;
5.前記位置誤差を決定することは、
共分散計算を実行することによって、前記検出器における前記データページのパターンと、既知のターゲットパターンとを、マッチングさせることをさらに包含する、項1に記載の方法;
6.前記データページのパターンをマッチングさせることは、該データページにおける予備のブロックのセットに対して共分散マトリックスを計算することを包含する、項5に記載の方法;
7.前記パターンをマッチングさせることは、
ドット積を実行することにより、画像が、画素オフセット全体でマッチングするかどうかを決定することを包含する、項5に記載の方法;
8.ピークとその近傍との間を補間することにより、わずかな画素アライメント位置を決定することをさらに包含する、項7に記載の方法;
9.前記共分散計算を実行することは、
前記予備のブロックの所定の内部領域を選択し、それにより、隣接する画素データは、該共分散計算に影響しないことと、
画素データミスアライメントの位置誤差に従って、補間方法を選択することと
を包含する、項5に記載の方法;
10.前記共分散計算を実行することは、
ドット積オフセット位置において、ゼロを有する予備のブロックを選択することと、
画素データミスアライメントの位置誤差に従って、補間方法を選択すること
をさらに包含する、項5に記載の方法;
11.前記データページの前記位置誤差をフィルタリングすることをさらに包含する、項1に記載の方法;
12.前記位置誤差をフィルタリングすることは、
前記データページの該位置誤差を平均することを包含する、項11に記載の方法;
13.前記位置誤差をフィルタすることは、
隣接する位置誤差間の差と、所定のしきい値とを比較することと、
画素オフセットベクトルの水平コンポーネントまたは垂直コンポーネントいずれかが、該所定のしきい値より多く異なる場合、該画素オフセットベクトルを無効なベクトルと特定することと、
該無効なベクトルを、隣接の平均値を表すベクトルで置換することと
を包含する、項11に記載の方法;
14.前記位置誤差をフィルタすることは、
前記検出器においてローパスフィルタを適用することにより前記位置誤差のノイズを低減することをさらに包含する、項13に記載の方法;
15.ホログラフィックデータ格納システムであって、該システムは、
コンピュータプログラムを実行する少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、
オペレーティングシステムおよびアプリケーション層を格納するメモリと、
コヒーレントな光のビームを提供する光源と、
符号化されたホログラフィック画像ページを格納する格納媒体と、
該符号化されたホログラフィック画像ページを読み取る検出器と、
該検出器を制御する1つ以上のマイクロコントローラと、
各データページにわたって所定の予備のブロックを割り当てる手段であって、各予備のブロックは、既知の画素パターンを含む、手段と、
該データページの領域と該所定の予備のブロックとの間の最良なマッチングを計算することによって該データページの位置誤差を決定する手段と、
対応する該データページの該位置誤差に従って、検出器におけるデータ画素を補正する手段と
を含む、システム。
16.前記予備のブロックは、水平および垂直の両方向に、64画素の間隔で各データページのグリッドに配分された縦横8×8の画素ブロックである、項15に記載のシステム;
17.位置誤差を決定するための手段は、
前記検出器において前記予備のブロックの一部をオーバーサンプリングすることにより、ターゲットパターンを生成する手段を包含し、該ターゲットパターンは、前記ホログラフィック画像よりも高い画素密度を含む、項15に記載のシステム;
18.前記ターゲットパターンを生成するための手段は、
前記予備のブロックを表現する2値グリッドを作成するための手段と、
データノイズを導入することなく、検出器画素のインテグラルな内部領域のサイズを決定するための手段と、
該予備のブロック上にオーバーサンプリングされた検出器画素アレイを重ねることによって、該ターゲットパターンを生成するための手段と、
対応する検出器要素内で信号を数値に積分するための手段と
を含む、項17に記載のシステム;
19.前記位置誤差を決定するための手段は、
共分散計算を実行することによって、前記検出器における前記データページのパターンと、既知のターゲットパターンとをマッチングさせるための手段をさらに含む、項15に記載のシステム;
20.前記データページのパターンをマッチングさせるための手段は、
該データページにおける予備のブロックのセットに対して共分散マトリックスを計算するための手段を含む、項19に記載のシステム;
21.前記パターンをマッチングさせるための手段は、
ドット積を実行することにより、画像が、画素オフセット全体でマッチングするかどうかを決定する手段を含む、項19に記載のシステム;
22.ピークとその近傍との間を補間することにより、わずかな画素アライメント位置を決定する手段をさらに含む、項21に記載のシステム;
23.共分散計算を実行するための手段は、
前記予備のブロックの所定の内部領域を選択し、それにより、隣接する画素データは、該共分散計算に影響しない手段と、
画素データミスアライメントの位置誤差に従って、補間方法を選択するための手段と
を含む、項19に記載のシステム;
24.共分散計算を実行するための手段は、
ドット積オフセット位置において、ゼロを有する前記予備のブロックを選択するための手段と、
画素データミスアライメントの前記位置誤差に従って、補間方法を選択するための手段と
をさらに含む、項19に記載のシステム;
25.前記データページの前記位置誤差をフィルタリングするための手段をさらに含む、項19に記載のシステム;
26.前記位置誤差をフィルタリングするための手段は、
前記データページの位置誤差を平均するための手段を含む、項25に記載の方法;
27.前期位置誤差をフィルタリングする手段は、
隣接する位置誤差間の差と、所定のしきい値とを比較する手段と、
画素オフセットベクトルの水平コンポーネントまたは垂直コンポーネントいずれかが、該所定のしきい値より多く異なる場合、該画素オフセットベクトルを無効なベクトルと特定する手段と、
該無効なベクトルを、隣接の平均値を表すベクトルで置換する手段と
を含む、項25に記載のシステム;
28.前期位置誤差をフィルタする手段は、
前記検出器においてローパスフィルタを適用することにより前期位置誤差のノイズを低減する手段をさらに含む、項27に記載のシステム;
29.オーバーサンプリングされたホログラフィック画像ページを処理する方法であって、該方法は、
オーバーサンプリングされたホログラフィック画像ページにおいてデータ画素を取り巻くオーバーサンプリングウインドウを選択することと、
線形有限インパルス応答(FIR)係数のセットを決定することと、
ある範囲のデータページにわたり該線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング線形係数のセットを取得することと、
該オーバーサンプリング線形係数のセットを使用して、該データ画素の状態を決定することと
を包含する、方法;
30.前記オーバーサンプリングウインドウは、前記データ画素に対して対称的である、項29に記載の方法;
31.前記オーバーサンプリングウインドウは、偶数の画素の幅を有する、項29に記載の方法;
32.前記線形FIR係数のセットを決定することは、
線形最小平均平方誤差最適化方法を適用することを包含する、項29に記載の方法;
33.ある範囲のデータページにわたり前記線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング比を取得することと、
前記オーバーサンプリング線形係数のセットおよび対応する該オーバーサンプリング比を、メモリに格納することと
をさらに包含する、項29に記載の方法;
34.前記データ画素の状態は、
ON状態と、
OFF状態と
を含む、項29に記載の方法;
35.前記データ画素の状態を決定することは、
線形補間フィルタを使用して、検出器において該データ画素をリサンプリングすることを包含する、項29に記載の方法;
36.前記線形補間フィルタは、前記データ画素の信号強度を補間する、項35に記載の方法;
37.前記線形補間フィルタは、線形符号間干渉等化器とカスケード接続されている、項36に記載の方法;
38.線形化指数を適用することにより、前記ホログラフィック画像ページの信号対ノイズ比を最大にすることをさらに包含する、項29に記載の方法;
39.ホログラフィックデータ格納システムであって、該システムは、
コンピュータプルグラムを実行するための、少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、
オペレーティングシステムおよびアプリケーション層を格納するメモリと、
コヒーレントな光のビームを提供する光源と、
符号化されたホログラフィック画像ページを格納する格納媒体と、
該符号化されたホログラフィック画像ページを読み取る検出器と、
該検出器を制御する1つ以上のマイクロコントローラと、
オーバーサンプリングされた該ホログラフィック画像ページにおいてデータ画素を取り巻くオーバーサンプリングウインドウを選択する手段と、
線形有限インパルス応答(FIR)係数のセットを決定する手段と、
ある範囲のデータページにわたり線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング線形係数のセットを取得することと、
該オーバーサンプリング線形係数のセットを使用して、該データ画素の状態を決定する手段と
を含む、システム;
40.前記オーバーサンプリングウインドウは、前記データ画素に対して対称的である、項39に記載のシステム;
41.前記オーバーサンプリングウインドウは、偶数の画素の幅を有する、項39に記載のシステム;
42.前記線形FIR係数のセットを決定するための手段は、
線形最小平均平方誤差最適化方法を適用する手段を含む、項39に記載のシステム;
43.前記ある範囲のデータページにわたり前記線形FIR係数のセットの性能を評価することにより、オーバーサンプリング比を取得する手段と、
前記オーバーサンプリング線形係数のセットおよび対応する該オーバーサンプリング比を、メモリに格納するための手段と
をさらに含む、項39に記載のシステム;
44.前記データ画素の状態は、
ON状態と、
OFF状態と
を含む、項39に記載のシステム;
45.前記データ画素の状態を決定するための手段は、
線形補間フィルタを使用して、前記検出器において該データ画素をリサンプリングする手段を含む、項39に記載のシステム;
46.前記線形補間フィルタは、前記データ画素の信号強度を補間する、項45に記載のシステム;
47.前記線形補間フィルタは、線形符号間干渉等化器とカスケード接続されている、項46に記載のシステム;
48.線形化指数を適用することにより、前記ホログラフィック画像ページの信号対ノイズ比を最大にする手段をさらに含む、項39に記載のシステム。
本発明の前述の特徴および利点、ならびにその追加的な特徴および利点は、次の図面に関連して解釈された場合、本発明の実施形態の詳細な説明の結果として、今後さらに明確に理解される。
図面全部を通して、同様な番号が使用されている。
ホログラフィックデータ格納システムにおいてデータ画素を処理するための方法が提供される。
以下の記述は、当業者が本発明を構成および使用することを可能にするために提示される。特定の実施形態およびアプリケーションの記載が例としてのみ提供される。本明細書に記載の例の様々な改変および組み合わせが、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、他の例およびアプリケーションに適用され得る。それ故に、本発明は、記載および示される例に限定されることを意図せず、本明細書で開示される原理および特性と一致する最も広い範囲に従うことを意図する。
ホログラフィックデータ格納システムにおいて、検出器(カメラ)は通常、読み取り動作中に、ホログラフィック画像とアライメントされることにより画像の中の各画素が検出器の単一の画素上の中心に来る。このアライメント処理は概して、「画素マッチング」と呼ばれる。「画素マッチング」の目的は、検出された画像が低いビットエラーのレート(BER)を有するように、情報コンテンツを保存する態様でデータを含むホログラムのホログラフィック画像を検出器上でサンプルリングすることである。ホログラフィックデータシステムの1つ以上のコンポーネントが平行移動または回転移動させられ、それにより検出された画像において平行、傾斜、回転移動、拡大、または焦点ぼけの誤差を生じ得る。それ以外の指示されていない場合には、ミスアライメント検出された画像の平行移動の誤差、傾斜移動の誤差、回転移動の誤差、拡大の誤差、または焦点ボケのうちの1つ以上を指す。
(ホログラフィック画像のページを等化すること)
図1は、本発明の実施形態に従った、ホログラフィックデータ格納システムを示す。ホログラフィックデータ格納システムは、光源110、第1のレンズ112、ビームスプリッタ114、SLM116、第1のマイクロコントローラ117を含む。ホログラフィックデータ格納システムはさらに、第1のミラー118、第2のレンズ120、格納媒体124、第3のレンズ126、検出器128、第2のマイクロコントローラ129、第2のミラー130、マイクロプロセッサ136、およびメモリ138を含む。メモリ138は、オペレーティングシステム140、アプリケーション層141、等化モジュール142、および線形化モジュール143を含む。
図1は、本発明の実施形態に従った、ホログラフィックデータ格納システムを示す。ホログラフィックデータ格納システムは、光源110、第1のレンズ112、ビームスプリッタ114、SLM116、第1のマイクロコントローラ117を含む。ホログラフィックデータ格納システムはさらに、第1のミラー118、第2のレンズ120、格納媒体124、第3のレンズ126、検出器128、第2のマイクロコントローラ129、第2のミラー130、マイクロプロセッサ136、およびメモリ138を含む。メモリ138は、オペレーティングシステム140、アプリケーション層141、等化モジュール142、および線形化モジュール143を含む。
一実施形態において、光源110は、コヒーレントな(coherent)光ビームを提供するためのレーザーである。ビームスプリッタ114は、レーザービームをオブジェクトビームおよびレファレンスビームに分割するように配置される。オブジェクトビームは、SLM116に向けられ、そこで例えば第1のマイクロコントローラ117内の符号化ユニットによって符号化される。オブジェクトビームは、2次元の画像信号を形成するデータであって、データページと関連するデータを用いて符号化を表す。データページの画像によって変調された信号ビームは、次いで第1のミラー118を介して記憶格納媒体124に向けられる。
第1のマイクロコントローラ117は、SLM116のアドレス可能な要素のアレイを適切にアドレス指定することによって、データシーケンスを画素の値に符号化することが可能であるソフトウェアおよび/またはハードウェアを含み得る。第1のマイクロコントローラ117はまた、SLM116、格納媒体124、または検出器128のミスアライメント(つまり、回転、平行移動等)を決定するために、様々な登録マークまたは既知の画素パターンを符号化し得るミスアライメント、すなわち回転移動、平行移動を決定するための画素パターンを符号化し得、SLM116、格納媒体124、または検出器128も同様である。例えば、第1のマイクロコントローラ117は符号器および/または複号器などを含み得、ファームウェアのコマンドなどを介して、SLM116および検出器128をアドレス指定し得る。
マイクロプロセッサ136は、(双頭の矢印で示されるように)メモリ138だけでなく第1のマイクロコントローラ117およびシステムの他のコンポーネントに通信する。メモリ138は、高速ランダムアクセスメモリを含み得、フラッシュRAMのような不揮発性のメモリを含み得る。メモリ138はまた、マイクロプロセッサ136から離れて位置する大容量格納装置を含み得る。メモリ138は好適には、
・様々な基本システムのサービスを処理し、ハードウェア依存のタスクを行なうための手順を含むオペレーティングシステム140と、
・オペレーティングシステムとホログラフィックデータ格納システムの他のアプリケーションとの間にインターフェイスをとるためのアプリケーション層141と
を含む。
・様々な基本システムのサービスを処理し、ハードウェア依存のタスクを行なうための手順を含むオペレーティングシステム140と、
・オペレーティングシステムとホログラフィックデータ格納システムの他のアプリケーションとの間にインターフェイスをとるためのアプリケーション層141と
を含む。
マイクロプロセッサ136はさらに、ホログラフィックデータ格納システムの等化モジュール142および線形化モジュール143に通信する。ここで
・等化モジュール142は、ON画素およびOFF画素の両方に対する信号強度の変化を低減させ、
・線形化モジュール143は、ホログラフィックデータ格納システムのチャネルの非線形性を補正する。
・等化モジュール142は、ON画素およびOFF画素の両方に対する信号強度の変化を低減させ、
・線形化モジュール143は、ホログラフィックデータ格納システムのチャネルの非線形性を補正する。
等化モジュール142および線形化モジュール143は、実行可能な手順、サブモジュール、テーブル、および他のデータ構造を含み得る。他の実施形態において、追加または異なるモジュールおよびデータ構造が使用され得、上記のモジュールおよび/またはデータ構造のうちの一部は使用されないかもしれない。等化モジュール142および線形化モジュール143はソフトウェアおよび/またはハードウェアにおいて実装され得る。ハードウェアにおいて実装するときには、等化モジュール142および線形化モジュール143はアプリケーション特定統合回路(ASIC)またはフィールドプログラム可能ゲートアレイ(FPGA)において実装され得る。
図1のホログラフィックデータ格納システムはまた、SLM116、検出器128、および記録媒体124のうちの少なくとも1つを移動させるように構成されるマイクロアクチュエータ(図示しない)を含み得る。一例に従って、マイクロアクチュエータは、例えばマイクロプロセッサ136を介して、第1のマイクロコントローラ117または第2のマイクロコントローラ129によって制御され得る。マイクロプロセッサ136は、検出器128から信号を受信し、ホログラフィックデータ格納デバイスの性能を増加させるように、SLM116、検出器128、および記録媒体124のうちの少なくとも1つを動作させるように、サーボ制御のフィードバックループなどを使用し得る。例えば、ミスアライメントと関連する誤差信号は、第1のマイクロコントローラ117、または第2のマイクロコントローラ129(または格納媒体124の位置を制御するマイクロコントローラ)に送信され得るように、1つ以上のマイクロアクチュエータを作動させる。
概して、ホログラフィックコンポーネントのアライメントは製造時に設定される。しかしながら時と共に、コンポーネントは、振動、衝撃、温度変化、媒体の収縮などによりミスアライメントされ得る。格納されるホログラムが使用可能な信号対ノイズ比(SNR)を有する空間範囲は、たったの約数ミクロン以下である。それ故に、機械的な誤差、振動、温度変化、媒体の収縮などによるSLM、検出器、または格納媒体に基づく、ホログラムのわずかな移動でさえ、多くの場合にホログラフィックシステムの性能を低下させる。
InPhase Technologies,Inc.による共同所有権の「Micro−Positioning Movement of Holographic Data Storage System Components」と題される米国特許出願第10/305,769号(2002年11月27日出願)において、画像の一部分とデータページの既知の部分との間で相互関係を実行することによって、画像の局所的な領域におけるページのずれを測定するための方法が開示される。第10/305,769号出願の全内容が本明細書に参照として援用される。第10/305,769号出願はさらに、ページのずれを測定する方法が、全画像にわたる画素のミスアライメントのマップを生成するために、複数のサンプルの位置にどのように適用され得るかを開示する。各サンプル位置に対するミスアライメントは、2つのアライメント誤差コンポーネントe=(Δx、Δy)を有するベクトルであり、画素においてそれぞれ測定されるxおよびyのミスアライメントを表す。画像に関する測定されたミスアライメント情報を与えられた場合には、開示される方法はFRIの等化の性能を改善する際に、アライメント誤差のベクトルを利用可能にする。
一実施形態において、画像ページがn個の局所的な画像領域に分割され、分割された画像のそれぞれが局所的なアライメント誤差ベクトルei(i=1・・・n)によって特徴付けられる。各局所的な画像領域は局所的なFIRの核wiで等化され、局所的なFIRの核wiは、大域的FIRの核wの改変バージョンである。つまり、本方法は各画像領域の局所的な画素アライメントの誤差のマグニチュードおよび方向を決定し、適宜に局所的なFIRの核wiを補正する結果、局所的な画素のアライメント誤差を除去する。特に、wiは、局所的な画素アライメントの誤差の影響を無効にするために、eiの反対方向にwを移動させることによって形成される。例えば、3x3のマトリックスの場合において、wは
の形式である。
大域的wマトリックスを取得するための1つの方法は、線形最小平均平方誤差(LMMSE)法を既知の画像ページ全体にわたって適用することである。0≦Δxi≦1および0≦Δyi≦1を仮定すると(すなわち、局所的な画素アライメントの誤差は正であり、かつ1つの画素よりも小さい)、局所的なwiが以下の式にしたがって計算される。
この例において、wiはwに対して右方向および下方向に移動され、正のΔxおよびΔyが左方向および上方向にそれぞれ対応するように座標が定義されたことを意味する。他の実施形態において、wiは他の4分の3の部分に移動され得(すなわちΔxおよび/またはΔyは負)または移動(すなわちΔxおよびΔy)は1よりも大きく、式1は他の四半分への移動またはΔxおよびΔyの範囲の変化を補正するように書き直され得る。
上記の技術の利点のうちの1つは、入力画像に関する深い知識を有することおよび多くの計算を通常行なうことを必要とする、各局所的な領域の各wiマトリックスを最初から決定するのではなく、各wiマトリックスは大域的wマトリックスおよび局所的な画素アライメントの誤差のベクトルに従って決定される。局所的なwiマトリックスは、画素のミスアライメントに対応する自由度のみが調整されることを可能にするような様態に制限される。従って、局所的なwiマトリックスを決定する際に必要とされる計算の量は著しく低減される。さらに、なぜなら本技術はノイズ影響を受けにくいwiマトリックスを最初から生成する場合には、自由度9からノイズ寄与がとれることとは対照的に、自由度2を有する局所的な画素アライメントの誤差を使用することによって、wiマトリックスをより正確に推定するからである。
代替実施形態において、局所的なFIRの核wiに適用される移動のマグニチュードは局所的な画素アライメントの誤差(Δxi、Δyi)と完全に等しくはないかもしれないが、むしろスケーリングされたバージョンの局所的な画素アライメントの誤差(axΔxi、ayΔyi)と等しい。倍率axおよびayの値は、一つ以上の性能メトリクスを最適化することによって決定され得る。倍率の例示的な範囲は、0<|ax|<1、および0<|ay|<1であり、つまり最適な移動量はアライメントの誤差全体より小さい。
他の実施形態において、異なる性能メトリクスは、信号対ノイズ比、ビットエラーのレートまたは最小限度の平均平方の誤差を含む(それらには限定されない)倍率は、決定するように使用され得る。さらに、実験データまたは理論(模擬)データのいずれかが倍率を決定するために使用され得る。さらに、倍率axおよびayはある量のノイズを含み、従って、1未満の倍率の値を使用することによって、ノイズを増幅させないことが好まれ得る。さらに、生の画素アライメントの誤差eiは、例えばローパスフィルタを使用して空間的にフィルタされ得、先の測定から受信されたノイズを排除することにより、複数のeiが、先の測定から受信されたノイズを排除するために、平均され得る。
さらなる実施形態において、式1の移動動作は、FIRの核wに直接的に適用されるよりもむしろ、eiと同じ方向の所定の大域的PSFhに適用され得る。この場合に、局所的なPSFhiが、各画像領域に対して決定され、対応するwiが、ゼロフォーシング法のような反転移動によって決定される。FIRの核wを移動させるための他の式は、本発明の精神および範囲を逸脱することのない態様で、式1とは異なり得ることを当業者は理解し得る。
概して、背景技術で述べたように、従来技術は、例えばゼロフォーシング法またはLMMSE方法を使用することによって、最初から局所的なFIRの核wiを生成することを熟考している。これらの方法は、画像の充分に小さい局所的なサンプルから導出された局所的なFIRの核wiは、ノイズを伴う傾向にあるという不利な点を有する。上記の方法はグローバルFIRの核wの従来の知識を取り込み、局所的なデータが影響を与える自由度を制限することとによってこの欠点に取り組む。xおよびy画素アライメントの誤差といった、許容される自由度が実際の画像に対して最大限の変形を有すると思われる。
この方法はホログラフィック画像のページを等化する際に、他の自由度を可能にすることによってさらに一般化され得る。特に、ぼやけは、画像内の局所的に、または画像全体にわたって大域的に変化し得るパラメータである。ぼやけの局所的な測定値を導出し、大域的FIRの核wにおいて見込まれるぼやけと比較されるぼやけにおける変形を補償する様態で、局所的なFIRの核wiを変更することによって、本発明の方法による局所的に調整可能なパラメータとして、ぼやけは組み込まれ得る。
一実施形態において、局所的な画像領域のぼやけは、上記されるように米国特許出願第10/305,769号の画素のミスアライメントの測定方法の改変を使用して導出される。局所的な画素アライメントの誤差のベクトルの計算中に、測定された画像パターンの小さい領域のゼロ平均バージョンと対応する既知の画像パターンのゼロ平均バージョンとの間の相互関係を測定する共分散マトリックスが生成される。共分散マトリックスは、局所的PSF
の推定値として使用される。第1の画素信号誤差要素(PSEF)(ぼやけにより反比例して変化するメトリクス)が、意図される画素の位置に届く信号の隣接する画素の位置に届く信号に対する比率(すなわち、意図される画素に当たる光の隣接する画素に当たる光に対する比率)を計算することによって、局所的なPSFから導出される。別の実施形態において、隣接する画素の位置は、1つ以上の画素分意図される目的の画素から離れている位置を含み得る。同様に、第2のPSEFは、所定の大域的PSFから導出される。次いで、第1のPSEFは、第2のPSEFへ除算されることにより、画素と信号の誤差率(PSER)を形成する。次いで、PSERは、通常のぼやけからのずれを補償するように、局所的なwiを調整するように使用される。
特定の実装において、PSF、h22の中心要素およびその4つの最も近接する要素(h22の真上、真下、左、および右)と関連する共分散のみが計算される。PSERは
となる。局所的なFIRの核wiは、次いで、その要素w22のみを変更することによって修正され得、
となり、数式5は、検出されたPSEFの変化と同じ比率分、wiのPSEFを調整し、それにより局所的な画像領域の局所的なぼやけを補償する。
代替実施形態において、PSEF率が局所的なPSF、hiを直接的に等化するように使用され(すなわち、h’22=errPSEFh22)、次いで、これが、ゼロフォーシング法、線形の最小平均平方の誤差法または他の方法によって、wiを決定するように使用される。さらに別の代わりの実施形態において、適用されたPSEFの率は、測定ノイズの影響を最小化するために、0<ERRPSEF<1の間、好ましくは1の付近において、ファクタによってリスケーリングされ得る。ぼやけを測定するための異なる倍率および/または局所的なFIRの核wiまたは局所的なPSFhiを調整するための異なる方法が、本発明の精神および範囲を逸脱することなく適用され得ることを、当業者は理解し得る。
図2A、図2Bおよび図2Cは、本発明の実施形態に従って、局所的に変更可能なFIR等化の有益な点を示す。図2Aは、空間的光モジュレータによって生成される例示的な21x21画素の画像データを示す。図2Aは、ホログラフィックデータ格納システムの入力時における生の画像である。ON画素が1x1の白い正方形で表され、OFF画素が1x1の黒い正方形で表される。
図2Bは、本発明の技術によって処理されていない、ホログラフィックデータ格納システムの出力において検出された、図2Aの21x21画素画像データを表す。つまり、図2Bは、本発明の技術によって処理されていない、ホログラフィックデータ格納システムの検出器128において読み取られた、対応する画像領域である。図2Bに示されるように、非常に輝くものからグレーなものに範囲するON画素の明るさにおける様々なバリエーションが存在する。例えば、座標(3、7)、(9、8)、(16、6)および(16、3)において、ON画素の少なくとも4つのレベルの明るさがそれぞれ存在する。このようなON画素のバリエーションは、OFF画素との区別が難しい。この制限により、ホログラフィック画像ページにおいて、より高いビットエラーのレートを生じ、それによりホログラフィックデータ格納システムの格納密度を低減する。
図2Cは、本発明の実施形態に従って、処理された後の図2Aの21x21画素の画像データを示す。つまり、ホログラフィックデータ格納システムの検出器128において読み取られた画像データが、局所的に変更可能なFIR等化技術に従って処理される。図2Bと比較すると、図2Cの画像データのON画素は明るさのバリエーションがより少ない。制限されたアパーチャを介して画像化を処理することにより、画像フィールドの振幅に、まるでローパス空間フィルタを適用したかのように、画素をぼやけさせる。この影響はON画素において最も顕著である隣接する画素からの変化するノイズ寄与が、コヒーレントにON信号自体にすら加算されるので、効果的にノイズの強度を増幅させる。チャネルの線形化技術は、ノイズが付加的にON画素とOFF画素との両方に対して等しい大きさになるように、コヒーレントなノイズ増幅の処理を反転させる。FIRフィルタを適用する技術は、ローパスぼやけ処理を反転させ(すなわちFIRフィルタはハイパス等化器である)、ON画素およびOFF画素の隣接のものに依存するレベルをより低いものにする。さらに、局所的な画素アライメントに従って、FIRフィルタを変化させる技術はさらに、画素アライメント(画素のずれは非対称のぼやけとして現される)を復元することによって、等化器の性能を改善する。これらの動作の結果として、ON画素およびOFF画素のヒストグラムは、より狭くかつより区別可能になり得る。
図3Aおよび図3Bはさらに、本発明の実施形態に従った、局所的に変化可能なFIR等化技術の有益な点を示す。図3Aは、本発明の実施形態に従って、未処理の画素画像データのヒストグラムである。垂直方向の軸は画素数を表す。平行方向の軸は検出器128における画素の明るさを表す。等化を適用することなく、ON画素の明るさの多くのバリエーションが存在する。大多数のON画素は、250から500に範囲する明るさの値を有するが、一部のON画素は、600から1000を超える範囲の明るさの値を有する。この例において、等化を適用していない生の画像データのSNRは、約3.409dBである。ON画素の明るさにおける多様なバリエーションにおける問題のうちの1つは、ON画素が低部においてOFF画素と重複することである。その結果として、1つの信号の閾値もON画素とOFF画素とを区別するために使用され得ない。この制限が、ホログラフィック画像のページにおいて、より高いビットエラーのレートをもたらし、従って、ホログラフィックデータ格納システムの格納密度を低減する。
図3Bは、本発明の実施形態に従って、処理された後の処理された画素画像データのヒストグラムである。垂直方向の軸は画素の数を表し、平行方向の軸は、等化の後の画素の明るさを表す。図3Bに示されるように、大多数のOFF画素は画素の明るさの値1に集まり、大多数のON画素は画素の明るさの値2に集まる。従って、ON画素とOFF画素とのより明確な分離がある。この例において、処理された画像領域のSNRは、図3Aに示されているような3.409dBから5.999dBにSNRから改善される。
上記のように線形化および等化の方法の効率を改善するために、特別なデータのページが、大域的PSFまたは大域的FIRの核の指数を決定する際に、手順を単純化するように使用され得る。例えば、ページ全体にわたって既知の位置に広がる多くの孤立した画素からなるページが使用され得る。この文脈では、孤立した画素は、OFF画素である最も近くの隣接する画素によって取り囲まれた単一のON画素である。PSFおよび線形化指数に空間的に依存する復元された既知の画素のパターンの分析は、隣接する画素の影響のために単純化される。
さらに、既知の画素パターンは、ホログラフィックドライブが最初に製造されたとき、アライメントのための較生手順の一部分として、かつホログラフィックドライブがずれかつ老朽化するにつれ、またはホログラフィックドライブが機械的な衝撃または振動をこうむった後には、再較生の方法の一部分として使用され得る。事前に記憶された既知の画素ホログラムを使用して、ホログラフィックドライブはそれ自体を再較生し得、必要に応じてフィルタパラメータを更新し得る。
(非線形のホログラフィックデータ格納チャネルを補正すること)
上記の背景技術で示唆したように、コヒーレントな光データチャネルに対するFIRフィルタリングの性能に関する著しい限定要素は、チャネル固有の非線形化である。なぜならばFIRフィルタリングは、線形のレジームの内で隣接する画素に対する画素のミスアライメントの影響をできる限り排除するために、回転させられるからである。そのため、非線形のホログラフィックデータ格納チャネルは補正される必要がある。
上記の背景技術で示唆したように、コヒーレントな光データチャネルに対するFIRフィルタリングの性能に関する著しい限定要素は、チャネル固有の非線形化である。なぜならばFIRフィルタリングは、線形のレジームの内で隣接する画素に対する画素のミスアライメントの影響をできる限り排除するために、回転させられるからである。そのため、非線形のホログラフィックデータ格納チャネルは補正される必要がある。
図4Aおよび図4Bはホログラフィックデータ格納チャネルの非線形性を示す。図4Aは3画素x3画素の例示的なデータ画像の一部分を示す。平行方向の軸と垂直方向の軸との両方が画素の次元を示す。ON画素は、白い点によって表され、OFF画素は黒い点で表されている。第1の列は、ON/OFF/ON画素からなり、第2の列は、ON/ON/OFF画素からなり、第3の列は、OFF/ON/OFF画素からなる。画素の明るさは、その画素の位置において二乗される電界強度の集中のレベルを表す。さらに一部のOFF画素に関して、非常に濃い色は、ON画素の電界強度値に対して反転された電界強度値を表す。図4Aに示されるように、ON画素の光は隣接する画素に及び、それにより符号間干渉を形成する。このような符号間干渉は、ホログラフィックデータ格納システムが非線形になることを生じさせる。
図4Bは、本発明の実施形態による、図4Aの第1の列における画素の電界強度を加算および二乗した結果から生じた明るさのプロファイルを示す。例として、第1の列における画素の間の符号間干渉の影響のみが図4Bに示されることに留意する。近接する列の画素の間の符号間干渉の影響が、同様の方法で分析され得ることを、当業者は理解し得る。平行方向の軸は画素の間の距離を表し、垂直方向の軸はON画素の電界強度を表す。曲線410は、左のON画素の距離に対する電界強度のプロファイルを表す。曲線412は、右のON画素の距離に対する電界強度のプロファイルを表す。曲線414は、曲線410および曲線412を合計および二乗することによって獲得される光の強度の特徴を表す。ボックス416は、左の画素検出器の大きさを表し、ボックス418は、中央の画素検出器の大きさを表し、ボックス420は右の画素検出器の大きさを表す。
留意すべきは、左のON画素410からの電界強度のプロファイルは、右のON画素412だけでなく中央のOFF画素に影響する。同様に、右のON画素412からの電界強度のプロファイルは、中央のOFF画素および左のON画素410に影響する。画像のアパーチャが低減されるにつれ、ON画素の電界の強度がぼやけ、隣接する画素に届く。さらに、電界強度は負の値であり得る。言い換えると、1つの隣接する画素からの符号間干渉は隣接する画素の電界強度に加算されるのみではあり得ず、同様に隣接する画素から減算され得る。この特徴は、別の問題を提示する。線形のチャネルの推定に対して隣接する画素の信号のレベルが常に加算され、互いに減算されないことを想定する。
一実施形態において、生の信号が線形化指数(α)を各検出された画素の値に適用することによって線形化される。線形化指数は、線形性を想定するFIRフィルタリングのような等化動作の前に適用される。
このアプローチにおいて、チャネルの非線形性は、ホログラフィックデータ格納システムの所望のデータの正確性に対応する測定基準の所望の値に従って測定される。このアプローチは、記録データが2値であり、状態0(OFF)および状態1(ON)を有する。このアプローチはまた、有限の大域的チャネルPSFhを想定し、かつこのアプローチが垂直方向および水平方向の対称性を有することを想定する。例えば、グローバルPSFhは
の形態である。
hは、1より大きい中央からの全ての距離に対する仮定された0であるので、hによって所定の画素に導入される符号間干渉(ISI)は、画素と8つのすぐ隣の画素との関数である。チャネルが線形である場合には、式2は、チャネルの応答および中央の画素を取り囲んでいる3x3の隣接する画素の512(すなわち、29)の考えられる状況に関する画素の測定された強度レベルを
として表すために使用され得る。Xは512x4のマトリックスであり、各列は、中央の画素に合計されるhにおけるそれぞれの項の数を含み、信号の強度のレベルのベクトルIは、中央の画素の理想的な線形のレベルを含む512の要素の列ベクトルである。
非線形のチャネルの場合において、512の全ての考えられる画素の隣接状況の全体にわたって得られる検出器の値の実際の信号強度のレベルのベクトルI’は、分析的方法か経験的方法かのいずれかによって取得され得る。それ故に、実際のベクトルI’対理想の線形のベクトルIのフィット誤差は
のような、信号の強度のレベルの最小二乗の誤差(LSE)として定義され得、errLSは、チャネルの線形性を調整するための測定基準として使用される。
このようなメトリクスが与えられると、チャネル性能がある範囲の線形化指数(α)にわたって評価され得、errLSを最小化する所望の線形化指数が選択される。一特定の実施において、チャネルは、画素充填比、線形化指数(α)、および連続的な画像化システム点広がり関数を組み込むMatLabコンピュータ言語においてシミュレートされる。MatLabにおけるバックスラッシュ(\)によって表される最小二乗フィット関数を使用して、実際のチャネル応答I’とともに最もフィットするPSFhが取得され得る。対応する線形Iベクトルは式2を解くことによって作成され得る。従って、測定基準のerrLSが、IおよびI’を使用することによって計算される。
図5は、上記の方法に従って、線形化指数を選択する方法を示す。水平方向の軸は、線形化指数の値を表す。垂直方向の軸は最小二乗誤差errLS、つまりホログラフィックデータ格納チャネルにデータの正確性を測定するための倍率を表す。この例において、最小のerrLSを生成する最良の線形化指数の値αは、約0.58であり、errLSが対応する極小値は0.043(27.3dB)である。この例示的なホログラフィックデータ格納システムに関して、線形化指数が0.58を下回るときには、errLSは増加し、線形化指数が0.58を上回るときには、errLSはまた増加する。留意すべきは、線形化指数(α)がまた上記方法を使用して、ホログラフィック画像のページのビットエラーのレート(BER)を最小化するために調整され得ることである。
さらに別の実施形態において、線形化指数(α)は、上記の信号強度のレベルの最小二乗フィット誤差とは対照的に、信号対ノイズ比(SNR)に従って最適化される。隣接する画素の状態にわたる画素I’の測定された値のSNRが計算され得る。第1に、I’を第1のセットおよび第2のセットに分割する。第1のセットは1と等しい中心画素を有し、第2のセットは0と等しい中心画素を有する。第2に、1のセットおよび0のセットそれぞれに対して平均(μ1およびμ0)を計算する。第3に、1のセットおよび0のセットそれぞれに対して標準偏差(σ1およびσ2)を計算する。ISIより制限されたSNRは
のような式3によって計算され得る。
このSNRは符号間干渉によって生じたノイズを考慮したのみであり、従ってSNRは、ISIより制限される。しかしながら、他の実施形態においては、例えばコヒーレントな追加的な光ノイズまたは検出器応答のばらつきのような他のノイズ源がノイズ分母に組み込まれ得る。さらに、例えば、SNSの代わりの定義(例えば、二乗および平方根されたノイズ項同士を加算する)が、本発明の精神および範囲を逸脱することなく使用され得る。さらに、SNRは、実際のホログラムまたは代表的な光画像化システムから収集された経験的データに対して、式3と同様な式から計算され得る。さらに、式2は、大域的PSFの大きさ、形状、および対称性に関して異なる仮定が用いられた場合には、異なる形式を有し得る。最後に、線形化指数(α)を最適化するための倍率は、ホログラフィックデータ格納チャネルにおける出力または他のポイントにおいて、補正されたビットエラーのレートから導出され得る。ビットエラーのレートは、分析的または経験的に決定され得る。
図6は、議論された様々な等化のスキームに従って、信号対ノイズ比を画像化アパーチャと比較する。図は、従来技術に対して信号対ノイズ比における、本発明の等化技術および線形化技術の改善を示す。平行方向の軸は画像化アパーチャの領域を表す。画像化アパーチャは、システムのPSFを決定する。垂直方向の軸はデータページの信号対ノイズ比を表す。曲線602は、いずれの等化または線形化も用いていない出力画像の信号対ノイズ比を示す。曲線604は、線形化指数α=0.58を適用することによって達成される信号対ノイズ比を示す。曲線606は、従来技術の方法のゼロフォーシング等化器によって測定されたPSFから決定された大域的wの核を有する、線形化されたページをフィルタリングした効果を示す。曲線608は、曲線606におけるものと同じ大域的wの核を取得すること、各局所的な画像領域の対応する測定された画素アライメントの誤差に従って、各局所的な画像領域において局所的に大域的wの核を修正することから取得される改善を示す。最後に、曲線610は、局所的な変化可能なFIR等化技術を再び曲線608に適用することによって、第2の反復から取得される改善を示す。図6に示されるように、線形化および等化の本発明の方法は、従来技術の方法と比較してより高いSNRを達成する。
データポイントの最も左のセットは、ナイキストアパーチャにおける各スキームの効果を示す。ナイキストアパーチャは、ナイキスト基準に従って、データページの情報を適切にサンプリングする最小のアパーチャ(従って最も高い格納密度)である。この構成はまた、最も広いPSFを有し、従って、ISI除去方法によるゲインが最も多い。それ故に、この方法は、特定のSNR設計基準を満たすようにより小さい画像化アパーチャを選択することによって、ホログラフィックデータ格納システムの格納密度を、ユーザーが最適化することを可能にする。
異なる実施形態において、接合反復方法がホログラフィックデータ格納システムの性能を最適化するパラメータのセットを確立するために適用される。このアプローチにおいて、パラメータのセットは、SNR、errLS、またはビットエラーのレートのような性能メトリクスに対する影響を経験的に評価することによって、相互作用するように最適化される。接合反復方法の一特定の例において、パラメータα、ax、ay、w11およびw12のセットがホログラフィックデータ格納システムの性能を改善するために、相互作用するように調整される。最初に、パラメータのセットは、例えばα=ax=ay=1およびw11=w12=−1/10のような特定の所定の値で初期化される。1つ以上のホログラフィックデータ画像が、上記の方法に従って、線形化、等化、および復号化される。(全FIRの核wは、w22が1であると仮定するによって、w11およびw12から生成され、3x3のマトリックスが対角方向および直角方向の対称性を有することに留意すべきである。)次に、復号化された画像はオリジナルの画像と比較され、実際の最初のビットエラーのレートが確立される。増分的変更が第1のパラメータαで行なわれ(例えば第1のパラメータを1/10だけ増分させる)、ビットエラーのレートが再評価される。新しいビットエラーのレートが最初のビットエラーのレートよりも低い(よりよい)場合には、αの新しい値が続く反復のために保持され、それ以外の場合にはαの古い値が保存される。
この処理が、第1の反復を完了させるために、他のパラメータ(ax、ay、w11およびw12)のそれぞれで繰り返される。従って、処理全体が、後続する反復において繰り返される。各パラメータが各反復において最後の最良の既知の値から調整(増分または減少)される。各パラメータに対する調整の方向が変更され得、マグニチュードは、ある反復が改善を生成することが出来ないときはいつでも収縮され得る(例えば、axを1/10だけ減少させることがビットエラーのレートを改善することが出来ない場合には、axは次の反復において9/100だけ増分される)。パラメータ(α、ax、ay、w11およびw12)のセットは、複数の反復の後に、ビットエラーのレートに対する極小値とともに生成する値に集束し得る。各反復が、全体的なビットエラーのレートにおいてわずかな変化のみを生成するときには、手順は集束したと考えられ、自由パラメータの最終的な値が記録される。
上記のジョイント反復法は、各個々のパラメータがどのように取得されるかとは独立していることに留意する。例えばゼロフォーシング法は、所定の画素広がり関数hからFIR係数wを決定するように使用され得、また、LMMSE方法は、(等化されていない)チャネル応答のインスタンス化から直接的にwを決定するために使用され得る。
(リサンプリング法)
一実施形態において、各データ画素の状態の推定が、検出器上のデータ画素の画像の位置に対応する、局所的なウィンドウ内の検出器要素のみを使用して、取得される。さらに、隣接するデータ画素画像の非線形的なコヒーレントな加算を部分的に補正するように、「線形化」指数が、各検出器の値に適用されることを除いて、推定関数は、線形である。
一実施形態において、各データ画素の状態の推定が、検出器上のデータ画素の画像の位置に対応する、局所的なウィンドウ内の検出器要素のみを使用して、取得される。さらに、隣接するデータ画素画像の非線形的なコヒーレントな加算を部分的に補正するように、「線形化」指数が、各検出器の値に適用されることを除いて、推定関数は、線形である。
例示のために、本開示の実施形態のために選択される局所的な検出器ウィンドウの大きさは4x4画素である。この選択は、計算の複雑さと計算の性能とのトレードオフを表す。線形的なオーバーサンプリング率は、検出器要素の間隔によって除算されるデータ画素の画像の間隔として定義される。適度なレベルのオーバーサンプリングに関しては、4x4の検出器ウィンドウは、検出器ウィンドウのデータ画素の画像に対する全ての考えられる局所的なアライメントのための、実質的に全てのデータ画素画像のエネルギーをキャプチャする。4x4のウィンドウはまた、隣接するデータ画素画像のかなりの部分をキャプチャし、当該のデータ画素画像に影響する符号間干渉(ISI)についての情報を伝達する。さらに、データ画素画像の中心が正に検出器画素の間に来る場合には、局所的なアライメントの最悪ケースが生じる(わずかなアライメントδx=δy=1/2)ことが明らかである。このケースは性能を支配するので、(奇数サイズのウィンドウを要求し得る)局所的に画素がマッチングしたδx=δy=0のケースで対称であるウィンドウサイズよりも、むしろ最悪なケースにおいては、データ画素画像に対して対称(つまり、偶数のウィンドウ画素)であるウィンドウのサイズを選択することが適切である。図7は、本発明の実施形態に従って、シミュレートされたデータ画素画像の近傍を示す。図7は、δx=δy=1/2の最悪のケースにおいて、中央のデータ画素の画像にアライメントされた4x4の検出器画素のウィンドウのアクティブ範囲を輪郭づけるオーバーレイを有する。
検出器のアレイに対するデータ画素画像の位置の知識が与えられると、位置の整数部分が、最も近い4x4の検出器画素のウィンドウを選択するために使用される。係数のセットwi=[w1・・・w16]が、16個の検出器画素の値から中央のデータ画素画像の状態を推定するために必要とされる。しかしながら、4x4の画素のウィンドウは、データ画素画像に対して恣意的なわずかなアライメントを有し得るので、係数の単一のセットは、このタスクを最適に実行し得ないかもしれない。これに対する解決法は、考えられるアライメントに対して異なる係数のセットを選択することである。ここで提示されている結果は、x方向とy方向との両方に検出器画素間隔の5%ごとに増分して、わずかなアライメントδx、δyのために最適化される係数を利用することである。このことは、441(21x21)サイズの異なるwi係数のセットの表となる。
上記のアルゴリズムのアプローチが与えられると、実際のwi係数は様々な方法で決定され得る。このタイプの問題に関する一標準的なアプローチは、最小平均平方誤差の最適化メトリクスを使用することである。この方法において、係数は、大きな入力データのセットにわたる出力誤差の平均を最小化するように選択され得るIi=[I1・・・I16]を、検出器画素のウィンドウから測定またはシミュレートされた検出器の値のベクトルと定義し、dを決定されるデータ画素画像の状態である(増幅変調された2値データに関しては、dは0または1のいずれかであり得る)と定義する。
データの状態dの出力推定
データの状態dの出力推定
は、検出器ベクトルと係数の内積
であり、関連する誤差
を有する。同じ16個のwi係数は、検出器ウィンドウにおいて現れ得る検出器の値のいずれのセットに適用され、誤差は、それにより検出器ウィンドウのベクトルおよび関連ずるデータ状態にわたって多数nが最小化される。問題はマトリックス形式
で簡潔に述べられ得、ここで
が最小化される。
このような式システムを解くための手順が、その内容の全体が本明細書において参照として援用される、M.Keskinozらによる「Application of linear minimum mean−squared−error equalization for volume holographic data storage」(Appl.Opt.38、1993年、4387〜4393)において述べられる。以下に示される結果に関して、係数が、n=1024のシミュレートされた異なる検出器ウィンドウベクトルにわたって導出される。シミュレーションは、標的のデータ画素dを中央に有する5x5の近傍における各データ画素に対して2値を割り当てることによって行なわれる(内側の3x3画素は、組織的に、512の全ての考えられる状態を2度通過させられ、外側のリングの画素の状態は擬似ランダムに値を割り当てられる)。シミュレートされるSLMの近傍(画素ごとに32x32のサンプル、局所的な充填比90%)が、2値を充填され、ISIをシミュレートするために、例えばナイキスト約1.08倍のような小さい幅の正方形のアパーチャを介して、数値的に増殖させられる。結果生じるシミュレートされたフィールドのモジュラス平方は、検出器画素ウィンドウ(同様に局所的充填比90%)を備える16個の検出器要素のアクティブ範囲にわたって数値的に統合される。ON画素の電力σ=0.05を有する擬似ランダムなコヒーレントなノイズが、各検出された値に加算される。
1024の全ての隣接する画素に関するデータを収集すると、16個の係数wiおよび1024のデータ状態の推定
が決定される。さらに2値djに関して、係数に対する信号対ノイズ比(SNR)の性能メトリクスが
として定義され得、ここでμ1およびμ0は、djに対応する
の1および0の平均であり、σ1およびσ0はそれぞれ標準偏差である。
ホログラフィックデータチャネルにおいて線形等化スキームの性能を制約する一要素は、根本的な物理的な処理が、電磁場の強度においては線形であり、放射照度においては線形でない。「Channel modeling and estimation for intrapage equalization in pixel−matched volume holographic data storage」(Appl.Opt.38、1999年、4374〜4386)において、V.VaddeおよびB.Kumarは、いくつかの場合において、検出された光電力の正の平方根に対して動作する別の線形のチャネルモデルが、検出器の値を直接的に使用するモデルよりも定量的により良く機能することを示した。同様にマグニチュードモデルとして呼ばれる前者(α=0.5)の場合は、位相情報が平方根動作において明らかに破壊されるので、便宜的な妥協を表す。しかしながら、本システムの配置は、ナイキストに近いアパーチャが、ISIの主要な最も隣接のコンポーネントが、信号に対し同相あるように、構成することを(他のどのような位相の変更も禁じて)強いる効果を有するので、マグニチュードモデルに適している。Qメトリクス(信号対ノイズ比の測定値)は、マグニチュードモデルと直接的な強度モデル(α=1.0)との両方において、本線形リサンプリング法の性能を定量化する機会を提示する。さらに、線形化指数αは、マグニチュードモデルおよび強度モデル以外の場合に対してテストされ得る。図8は、本発明の実施形態による線形化に基づいて、シミュレートされるSNRの改善を示す。α指数を適用した結果が、4/3の線形オーバーサンプリング率を有するδx=δy=1/2アライメントの場合に関して、0.3〜1.1の範囲に示される。
予想されるように、αが1.0よりも0.5にずっと近いときに、約α=0.53で実際のピークを有して、Qメトリクスが生ずる。このことはマグニチュードモデルが、この構成に対して強度モデルよりも適切であることを示す。続く結果については、マグニチュードモデル(α=0.5)を使用して導出されるwi係数が使用される。
本サンプリング方法の動作は、ISIの除去を含むことに留意するべきである。内容の全体が本明細書において参照として援用される、K.Chuggらによる「Two−dimensional equalization in coherent and in coherent page−oriented optical memory」(J.Opt.Soc.Am.A16、1999年、549〜562)およびJ.Heanueらによる「Signal detection for page−access optical memories with intersymbol interference」(Appl.Opt.35、1996年、2431〜2438)は、画素マッチングのシステムにおけるISIの低減のための等化戦略を述べる。一スキームにおいて、ISI除去等化器は、例えば3x3の係数を有する線形FIRフィルタを含む。係数は、所定のぼやけ関係(「ゼロフォーシング」等化)または線形最小平均平方誤差(LMMSE等化)を反転させるように選択され得る。ISIは、特に、小さいアパーチャにおいてひどく、つまり当該のSNR画像化レジームといったより低いSNR画像化レジームにおいてひどい。
このリサンプリング法において、基本的な線形ISI等化は、リサンプリング処理に組み込まれる。これは、wi係数が隣接するデータ画素の状態に依存して変化する画素の位置に衝突する実際の光電力を再構築するよりも、むしろデータ画素画像の状態(例えば0または1)を出力するように最適化されるからである。このことはデータ画素推定の間の共分散を0に向けて移動させる効果を有し、それにより、ISIを除去する。通常、リサンプリングアルゴリズムの目的は、本明細書においてその内容の全体が参照として援用される、J.Smithらによる「A flexible sampling−rate conversion method」(Proc.IEEE Int.Conf.Acoustic Speech Signal Processing 2、19.4.1〜19.4.4、1984年)において示されるように、できる限り高い忠実度を有する内在する連続信号を表現するために、所望のサンプリング位置を補間することである。ここでは、リサンプリングの目的は、線形ISI等化器カスケード接続される線形の補間フィルタとしてみなされる。代替実施形態においては、リサンプリングアルゴリズムは画素の内在する信号強度を補間する。
上記のモデルは、パラメータの変化の効果を調査するために使用される。図9は、本発明の実施形態に従った、Qメトリクスに対する線形オーバーサンプリングのシミュレートされる効果を示す。平行方向の軸は、線形オーバーサンプリング率を示し、垂直方向の軸は、Q測定基準のlog10を示す。正方形を有する曲線は、δx=δy=0.5である場合を示し、円形を有する曲線は、δx=δy=0.25である場合を示し、三角形を有する曲線は、δx=δy=0である場合を示す。
図9に示されるように、オーバーサンプリング率が1(unity)から増加するにつれて、不充分にアライメントされた場合(δx=δy=0.5)に対する急激な改善が、比較的に小さいオーバーサンプリング率に対しこのアプローチの利点を示している。同様に、照射パターンのナイキストの比率(2に概ね等しいオーバーサンプリング率)に近い曲線の傾斜の急激さの低減は、低い限界効用オーバーサンプリング率をそのレベルに増加させることを示す。これらの観察は、照射パターンのスペクトラル成分に関する先の議論と一致する。
図9はまた、4x4の検出器画素のウィンドウに基づいた最小平均平方誤差のISI等化を含む完全に画素マッチングしたシステムのシミュレートされる性能レベルを示す。このことは、1であるオーバーサンプリング率のδx=δy=0の曲線に対するデータポイントを提供する。シミュレートされた結果は、オーバーサンプリングの低いレベル(例えば<1.8)が、理想的なレベルに対してわずかに不足して機能することを示す。
図10は、本発明の実施形態に従った、SNR対異なるオーバーサンプリング率に対する局所的な画素のミスアライメントのシミュレートされた効果を示す。水平方向の軸は、検出器(カメラ)画素のずれを示し、垂直方向の軸はQ測定基準のlog10を示す。正方形を有する曲線は、オーバーサンプリング率が17/12である場合を示し、円形を有する曲線はオーバーサンプリング率が4/3である場合を示し、三角形を有する曲線はオーバーサンプリング率が5/4である場合を示す。上記に示したように、δx=δy=1/2の場合が、全ての率の中で最悪なものである。同様に、4x4のウィンドウがデータ画素画像に対して非常に非対称であるので、δx=δy=0は最良の場合ではないことに、留意すべきである。4x4のウィンドウが検出器画素(2、2)に中心を有する場合には、ウィンドウを左上方向にわずかに移動させることによるわずかな利点がある。検出器がデータ画素画像に対して局所的にアライメントされる場合には、すべての率がうまく機能するが、比率が最小になると、ミスアライメントの不利益は非常に大幅なものとなる。4/3の比率は、局所的なアライメントによるSNRの変動を0.4dB未満に維持するのに充分である。
オーバーサンプリング率の選択は、システムの性能と、コストおよび複雑さとのトレードオフによる。オーバーサンプリング率の二乗に比例して、必要とされる検出器要素の合計数が増加することに留意することが重要である。ホログラフィック格納装置は、読み出しの並列動作の性質のために、非常に高いデータレートにサポートし得る。しかしながら、この高いデータレートを達成するために、検出器および読み出しチャネル論理は、画素マッチングシステムの場合にでさえ、さらに高いデータレートで、動作する必要がある。高いデータレートが要求されない消費者のアプリケーションでは、オーバーサンプリング率を最小化することは、コスト的、サイズ的および電力的有益性のために重要である。実用上の設計配慮は、オーバーサンプリング率をできる限り小さく維持することに非常に重点をおいている。
一実施形態において、ホログラフィックデータ格納システムは、4/3のオーバーサンプリング率を生む12μmの画素を有するSLMと、9μmの画素を有する検出器を用いてアライメント測定法を実装するように構成される。以下に示される結果は、この構成に基づいている。
(アライメント測定法)
上記の説明では、各全てのデータ画素画像に対して正確なδx、δyアライメント情報が利用可能であることを前提としている。アライメントデータは、リサンプリング計算の精度が過度に低下するのを避けるために、アライメント測定誤差に対するWi係数のマージナルな感度の範囲内まで正確でなければならない。これには、ホログラフィックデータ格納システムのパラメータに対しておよそ数ミクロンの精度が必要とされる。
上記の説明では、各全てのデータ画素画像に対して正確なδx、δyアライメント情報が利用可能であることを前提としている。アライメントデータは、リサンプリング計算の精度が過度に低下するのを避けるために、アライメント測定誤差に対するWi係数のマージナルな感度の範囲内まで正確でなければならない。これには、ホログラフィックデータ格納システムのパラメータに対しておよそ数ミクロンの精度が必要とされる。
正確性が求められることに加えて、アライメント測定法は、アライメント基準のために確保される記録された画素の割合を最小限とするよう設計すべきである。アライメント復調により過度の計算コストが生じるべきではない。最後に、アライメント測定法は非常にロバストである。アライメントを十分に決定できなれければ、記録されたデータは復元不可能となる。
アライメント測定法の所望の特徴は、画像のひずみを考慮することができることである。1つの方法としては、別の直交画像グリッドの平行移動、回転、および拡大を測定するための2つ(または、場合によっては、データ画像の各隅に1つずつで計4つ)の基準を用いた方法が考案されている。
ページ記録フォーマットは、予備ブロックを含み、この予備ブロックは、記録されたデータページ全体に分布された既知の画素パターンの小さな領域である。予備ブロックは、データのような疑似ランダムのビットパターンを含む。この方法において、予備ブロックは、x方向およびy方向にそれぞれ64画素の間隔でグリッド上に分布された8×8画素のブロックであり、これにより1.6%の公称領域オーバーヘッドが生じる。
予備ブロックは、アライメント測定の基準となる。アライメント復調アルゴリズムは、概念上、パターンマッチング操作、より具体的には共分散計算と類似する。アライメント復調アルゴリズムでは、検出器アレイの領域を既知の予備ブロック(ターゲット)パターンと比較する。検出器のパターンが予備ブロックパターンと最も強くマッチングする整数位置に対応するピークを分解および分離するために、共分散が、いくつかの離散した検出器画素アレイ位置の各々において計算される。最終的な端数の画素復調アライメント(fractional−pixel demodulated alignment)が、ピーク値と、それに最も近い水平方向および垂直方向(x,y)の隣接値との間を線形的に補間することによって求められる。
しかしながら、この構成について対処されなければならない2つの課題が存在する。例えば、画素マッチングが行われた場合において予想されるピークの強度は、主に、2つのパターンのノルムによって決定する一方、隣接の位置の共分散は、予備ブロックの特定の画素パターンおよび隣接データの特定の画素パターンに強く依存する。前者の例では、それ自体の画素が移動したバージョンとの予備ブロックパターンの非ゼロ共分散により、自己相関ノイズが復調位置に注入され、後者の状況ではデータノイズが発生する。
1つの方法として、これら2つの課題に対処するための解決方法は2つある。第1に、隣接するデータ画素がアライメント測定に影響を与えることを防止するために、ピークに最も近い隣接データが計算された場合に、計算ウィンドウに入る隣接データが存在しない程度に十分に小さい予備ブロックパターンの内部領域について、共分散を計算する。例えば、オーバサンプリング率が1である8×8画素の予備ブロックについて、内部の6×6画素のサブブロックが、ターゲットパターンとして用いられ得る。これは、6×6画素のサブブロックは、元の8×8ブロックの外の領域に重なることなくいずれかの方向に±1画素分ずらし得るからである。この状態により、データノイズがピーク付近の共分散値に影響することを十分に防ぐことができる。
第2に、自己相関ノイズは、予備ブロック内の特定の画素パターンを選択することによって、排除または大幅に低減することができる。上記の例において、8×8画素の2値の予備ブロックパターンは、内部の6×6画素のサブブロックと、端部に接する他の8つの6×6画素のサブブロックとの共分散が0になるように設計されている。すなわち、内部の6×6サブブロックは、その画素状態の半分が8つの隣接するサブブロックと共通であり、他方の半分の画素状態は8つの隣接するサブブロックと異なる。この状況において、ピークに隣接する共分散値に対する自己相関ノイズの寄与率は0となる。
このように、自己相関が等化された予備ブロックパターンは、疑似ランダムデータの性質を維持するが、高精度のアライメント復調のための基準として用い得る。なお、予備ブロックパターンの自己相関を強制的にデルタ関数により近似させることにより、そのパワースペクトル密度(自己相関のフーリエ変換)はより均一になる。自己相関の等化はこのようにして、予備ブロックを「白色化」する効果を有する。この例では、コンピュータの検索によって自己相関が等化された予備ブロックパターンの長い一覧が生成される。上記の共分散特性に加えて、予備ブロックパターンは強制的に反転奇対称性を有することになる(すなわち、各画素状態が、予備ブロックの中心に対向する画素の状態の補足物である)。この状態は、内部の6×6画素のサブブロックと全体の8×8画素の予備ブロックとの両方が、等しい数の1およびゼロを有することを保証する。
非ユニタリーなオーバサンプリング率を考慮する場合、事態はさらに複雑になる。この場合において、2値データの画像の変調でさえ、検出器アレイは2値の値である画像を認識しないかもしれない。この理由のために、共分散に使用されるターゲットパターンは、2値の予備ブロックパターンそのものではなく、予備ブロック内部のリサンプリングされたバージョンとなる。オーバーサンプリングされた最適なターゲットパターンを決定するために使用可能な回折、ノイズ、および検出器アライメントの詳細なシミュレーションなど、いくつかのやり方が可能である。1つの方法として、次の手段がとられる。1)オリジナルの予備ブロックパターンを表す2値のグリッドが形成される。2)データノイズを導入することなく選択され得る検出器画素において最大となる整数の内部領域のサイズが決定される。そして、3)オーバサンプリングされた検出器画素アレイを予備ブロックパターンの中心に重ね、各検出器素子内で信号を数値的に積分することによってターゲットパターンが生成される。なお、4/3オーバサンプリングの例では、これは8×8検出器画素アレイであり、それは予備ブロック画像の内部の6×6画素に重なる。同様に、回折および画素充填率の影響は無視される。図11は、本発明の実施形態に従って、予備ブロックの一部分をオーバサンプリングすることによって、ターゲットパターンを形成する方法を示す。
アライメント復調処理をシミュレートするために、予備ブロックのパターンを含むSLM画素の隣接する12×12画素が、約1.08のナイキストアパーチャのサイズを通じて数値的に伝播され、12×12画素の検出器アレイのアクティブ領域にわたって数値的に積分することによって検出される。コヒーレントの光学的ノイズが任意で加算され、α線形化指数が適用される。異なる検出器のアライメントの場合をテストするために、検出器アレイの位置を変化させ、その結果得られるシミュレートされた検出器の値にアライメント復調アルゴリズムが適用される。なお、上記のシミュレーション処理は、前述のリサンプリングシミュレーションと実質的に同様である。
そして、シミュレートされた検出器アレイの値およびオーバサンプリングされたターゲットパターンとから共分散が計算される。例えば、ターゲットパターンが8×8マトリックスである4/3オーバサンプリングの場合では、以下の数式にしたがって、25の有効な共分散値が計算され得る。
ここで、ΔrおよびΔcは、12×12検出器アレイの中心に対する共分散パターンマッチング位置(−2≦Δr,Δc≦+2)、c(i,j)およびt(i,j)はi番目,j番目の線形化された検出器の値およびターゲットパターンの値、またμcおよびμtはそれぞれ検出器パターンの平均値とターゲットパターンの平均値である。最大共分散値(ピーク)であるcov(Δrmax,Δcmax)が決定され、推定される行のアライメントは、には、改変セントロイド(β)関数から決定される:
(どちらの行の隣接する値もピーク値の閾値(τ)倍より大きくない場合)、または、
(行の隣接するcov(Δrmax−I,Δcmax)がピークのτ倍より大きい場合)。cov(Δrmax+I,Δcmax)がピークのτ倍より大きい場合、同様に扱う。なお、低ノイズの状況では、両方の近隣する値がピークのτ倍より大きく、この状況は例外として扱われる。列アライメント
は、行アライメントと類似の方法で決定される。
3対2サンプル補間の間の交差点を決定する閾値τは、セントロイド倍率(β)と同様に、シミュレーションから経験的に設定される。これらのパラメータに使用される値はτ=3/4およびβ=1.4である。なお、交差閾値が経験的に設定されるが、自己相関ノイズがセントロイドウィンドウの外側の共分散サンプルに入り込む可能性があることから、異なる補間方法が根本的に必要とされている。
補間方法は、シミュレーションの結果により実証される。図12は、本発明の実施形態によるシミュレートされた位置の復調を示す。水平方向の軸は、実際の検出器(カメラ)画素の位置を示し、垂直方向の軸は、復調位置を示す。点線の曲線は、理想的な場合、正方形を伴う曲線は復調されたxの場合、丸を伴う曲線は復調されたyの場合をそれぞれ示す。図12に示されるように、実際のx,yアライメントが−1.5、−1.0から+1.5、+1.0(カメラ画素)の範囲で掃引されるシミュレーションの結果が示される。
位置復調誤差の標準偏差は、ノイズのない場合で約1.8%の検出器素子間隔であるが、実際的な最小限のコヒーレントの光学的ノイズが信号に注入されると5.0%まで上昇する。こうした観察により、光学的ノイズが実際にはシステムの精度に著しく影響することが示されており、より分析的な補間形式を導入することで方法を複雑化する動機はほとんど存在しない。
個別の共分散値を計算することは多大な計算コストを意味するため、必要となる値の数を最小限にする動機付けが存在する。しかしながら、任意にアライメントされたデータページに関して、ピークを求めるために広範囲の検索領域が必要とされ得る。さらに、検索する領域が広いほど、ランダムデータ内において誤ったピークを識別する可能性が高くなる。そのため、粗アライメント法を利用することが望ましい。
1つの方法では、ページ端部のバーコードを読み取ることで、粗アライメントの許容範囲をカバーする共分散マトリックスの大きさが決定される。別の方法としては、データページにおける所定セットの予備ブロックに対し大きな(41×41画素)共分散マトリックスを計算することにより、粗アライメントが行われる。別の実施形態では、アルゴリズムは、予備ブロックあたりの共分散の平均数が6未満または8未満となるように最適化され得る。(なお、予備ブロックの局地的なアライメントによって、実際には3つ、4つ、または5つの値のみが必要となる。)この場合、アライメント復調の計算負荷は、各共分散に対して必要とされる64の乗算−累積演算に大きく影響されるはずである。このことは、関連する領域をリサンプリングするために約64,000の乗算−累積演算が必要とされることからすれば、小さな規模として考えられる。
上述のアライメント復調法により、検出器上の各予備ブロック画像の中心の絶対位置のマップが作成される。オーバーサンプリングアルゴリズムでは、このマップがあらゆるデータ画素の画像位置に補間される必要がある。補間のために、サンプリングされた絶対位置は公称位置および公称位置からのオフセットの2つのコンポーネントに分割される。この形式では、公称位置は単純に、予備ブロック間隔かけるオーバサンプリング率に等しいサンプル間隔を有するx、yベクトルのグリッドである。
未加工の予備ブロックアライメントのオフセットマップは、ベクトルの欠落または誤ったベクトルを含み得る。このため、これは補間データ画素画像のマップの作成には不適切である。ロバストなシステムでは、単純に全ての予備ブロックパターンが正確に認識されかつ位置が確認されるということに依存することはできない。そのため、未加工の予備ブロックのオフセットマップに対してフィルタリング演算が行われる。
フィルタリングは3つの経路において行われる。第1の経路では、各オフセットベクトルがすぐ隣のベクトル(そのうち8つはマップ内部にあり、5つまたは3つが縁および角にある)と比較される。オフセットベクトルのxまたはyコンポーネントのうちのいずれかが所定の閾値(デモンストレーションのユニットに対して0.5検出器画素)よりも多くの差がある場合、2つのベクトルは「不一致」とされる。隣接するベクトルのうち半分よりも多くと不一致であるベクトルはいずれも無効ベクトルとしてフラグが立てられる。(なお、マップには、復調の例外によりすでに無効ベクトルが存在し得る。)第2の経路では、全ての無効ベクトルが隣接するベクトルの平均と置換される。任意の第3の経路では、ローパス平滑化を行うために、マップが3×3のカーネルによりフィルタリングされる。図13は、本発明の実施形態による予備ブロックのオフセットベクトルマップのフィルタリングの効果を示す。各矢印は予備ブロックの局地的なオフセットを表す。2つの「フライヤ」1302および1304、すなわち向きの一致しない矢印は、フィルタリング処理によって排除される。
フィルタリングされたオフセットベクトルマップは最終的に線形補間され、各データ画素画像位置に対するオフセットマップが生成される。各データ画素画像の絶対位置を決定するため、データ画素オフセットが公称データ画素位置に追加される。次いでリサンプリングアルゴリズムでは、絶対位置の整数部分を使用してリサンプリングのための最も近い4×4検出器画素ウィンドウを決定し、端数部分(δx,δy)を使用して係数表から係数を選択する。
開示されたデータ画素処理方法の有効性は、画素マッチングが行われた検出器を使用したホログラムの復元と4/3オーバサンプリングされた検出器を使用した復元とを比較することで証明される。100個の角度多重化ホログラムのスタックが、532nmのレーザーおよび92%の充填率を有する720×720の12μmピッチデータページを用いて記録される。オーバサンプリングされた検出器の寸法により、データページのサイズが制限された。次いで、データはFTレンズを使用してフーリエ変換(FT)され、ナイキスト(ナイキストアパーチャは例示のシステムでは約0.9mm×0.9mm)より1.08倍大きい幅の開口を使用してフィルタリングされる。次いで、フィルタリングおよびフーリエ変換が行われたデータは、1.5mmの厚さのInPhase Technologies Tapestry HDS3000メディアに画像化される。結果として生じるホログラムは、位相共役構成の19mWのビームを使用して読取られる。
図14は、本発明の実施形態によるオーバーサンプリング方法と画素マッチングによる方法との比較を示す。水平方向の軸は、ホログラムの数を示し、垂直方向の軸は、Qメトリクスのlog10をそれぞれ示す。正方形を伴う曲線は、画素マッチングによる方法を示し、丸を伴う曲線は、4/3オーバサンプリング方法を示す。公称条件の下では、オーバサンプリングされた検出器は、画素マッチングされた検出器の性能と実質的に同じ性能を有する。4/3オーバサンプリングされた検出器は、SNRの不利益なく、横方向に最大で0.2mm、長手方向に最大で0.4mmおよび最大で0.2°の回転によるカメラのミスアライメントを補償することが可能である。
しかしながら、ホログラムが弱い場合、4/3オーバサンプリングされた検出器のSNRは画素マッチングによる検出器に比べて高くなる。ホログラムの書き込み露光を低減することによって、ホログラムの回折効率が制御される。オーバサンプリングされた検出器は、回折効率が低い場合に、よりロバストである。
上記の説明は、本発明の実施形態を明確にするために様々な機能ユニットおよびプロセッサを参照して記載されたことが理解されるであろう。しかしながら、本発明から逸脱することなく、各機能を異なる機能ユニットまたはプロセッサの間で適切な分散が行われ得ることは明らかであろう。例えば、異なる複数のプロセッサまたはコントローラにより行われるものとして説明された機能は、同じのプロセッサまたはコントローラによって行われ得る。ゆえに、特定の機能ユニットは、厳格な論理的、物理構造または組織を示すのではなく、説明される機能を提供するための適切な手段について参照する目的でのみ言及されている。
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの任意の組み合わせを含む任意の適切な形式に実装され得る。本発明は、オプションとして、1つ以上のデータプロセッサおよび/またはデジタル信号プロセッサ上で実行されるコンピュータソフトウエアとして部分的に実装され得る。本発明の実施形態の要素およびコンポーネントは、物理的、機能的および論理的に、任意の適切な方法で実装され得る。実際、機能は、単一のユニット、複数のユニットにおいて、または他の機能ユニットの一部として、実装され得る。従って、本発明は、単一のユニットにおいて実装され得、または物理的および機能的に、異なるユニットおよびプロセッサとの間に分散配置され得る。
同じ基本的な構成のメカニズムおよび方法をこれまで通り使用するが、多数の考えられる改変および開示された実施形態の組み合わせが使用され得ることを、当業者は認識し得る。説明の目的のための上記の記載は、特定の実施形態を参照して記述されてきた。しかしながら、上記の例示による考察は、網羅的であること、または開示された正確な形式に本発明を限定することを意図していない。多数の改変およびバリエーションが、上記の教示の見地から見て考えられる。実施形態は、本発明およびその実際の適用の原理を説明するために、および当業者が、予期される特定の使用に適切であるように、本発明および様々な改変を有する様々な実施形態を最大限に利用することが可能であるように選択され、かつ記載されてきた。
Claims (4)
- ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素を処理するための方法であって、ここで、該ホログラフィックデータ格納システムは、少なくとも1つのマイクロプロセッサユニットと、メモリと、光源と、格納媒体と、検出器と、1つ以上のマイクロコントローラとを備え、そして該ホログラフィックデータ格納システムは、少なくとも1つのホログラフィック画像を格納するものであり、
該方法が、
所定の予備のブロックを有するデータページからデータ画素画像を回復する工程であって、該所定の予備のブロックの各々が、既知の画素パターンを含む、工程;
該検出器にて該所定の予備のブロックの各々の内部領域をオーバーサンプリングする工程であって、該オーバーサンプリングされた内部領域が該既知の画素パターンを含む、工程;
共分散計算を通じて該オーバーサンプリングされた内部領域と、該検出器の領域とをマッチングさせることにより、該データ画素画像の位置の局所的なアライメントを決定する工程;および
該データ画素画像の位置の対応する局所的なアライメントに従って、該データ画素を補正する工程
を包含する、方法。 - 前記オーバーサンプリングされた内部領域をマッチングさせる工程が、前記所定の予備のブロックの各々の1つ以上を選択することを包含し、ここで、自己相関ノイズのピークに隣接する共分散の値に対する寄与がゼロになる、請求項1に記載の方法。
- 前記オーバーサンプリングされた内部領域からターゲットパターンを作成する工程をさらに含み、ここで、
該ターゲットパターンが、前記ホログラフィック画像よりも高密度の画素を含み、該ターゲットパターンを作成する工程が、
前記所定の予備のブロックを表現する2値グリッドを作成する工程;と、
隣接するデータが計算ウィンドウに入らないほど十分小さい内部領域のサイズを決定する工程;と、
該所定の予備のブロック上に、オーバーサンプリングされた検出器画素アレイを重ねる工程;と、
該検出器画素内で信号を数値的に積分する工程;と
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記共分散計算が、複数の前記所定の予備のブロックを考慮して行われる、請求項1に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/069,007 | 2005-02-28 | ||
US11/069,007 US7848595B2 (en) | 2004-06-28 | 2005-02-28 | Processing data pixels in a holographic data storage system |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007558126A Division JP5531285B2 (ja) | 2005-02-28 | 2006-02-27 | ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素の処理 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014112228A true JP2014112228A (ja) | 2014-06-19 |
Family
ID=36941730
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007558126A Expired - Fee Related JP5531285B2 (ja) | 2005-02-28 | 2006-02-27 | ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素の処理 |
JP2013252538A Pending JP2014112228A (ja) | 2005-02-28 | 2013-12-05 | ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素の処理 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007558126A Expired - Fee Related JP5531285B2 (ja) | 2005-02-28 | 2006-02-27 | ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素の処理 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7848595B2 (ja) |
EP (1) | EP1922724A4 (ja) |
JP (2) | JP5531285B2 (ja) |
WO (1) | WO2006093945A2 (ja) |
Families Citing this family (54)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8786923B2 (en) * | 2002-11-22 | 2014-07-22 | Akonia Holographics, Llc | Methods and systems for recording to holographic storage media |
US8199388B2 (en) * | 2002-11-22 | 2012-06-12 | Inphase Technologies, Inc. | Holographic recording system having a relay system |
US20050036182A1 (en) * | 2002-11-22 | 2005-02-17 | Curtis Kevin R. | Methods for implementing page based holographic ROM recording and reading |
US20080219130A1 (en) * | 2003-08-14 | 2008-09-11 | Mempile Inc. C/O Phs Corporate Services, Inc. | Methods and Apparatus for Formatting and Tracking Information for Three-Dimensional Storage Medium |
US8331723B2 (en) * | 2004-03-25 | 2012-12-11 | Ozluturk Fatih M | Method and apparatus to correct digital image blur due to motion of subject or imaging device |
US9826159B2 (en) | 2004-03-25 | 2017-11-21 | Clear Imaging Research, Llc | Method and apparatus for implementing a digital graduated filter for an imaging apparatus |
US10721405B2 (en) | 2004-03-25 | 2020-07-21 | Clear Imaging Research, Llc | Method and apparatus for implementing a digital graduated filter for an imaging apparatus |
US7623279B1 (en) | 2005-11-22 | 2009-11-24 | Inphase Technologies, Inc. | Method for holographic data retrieval by quadrature homodyne detection |
US20060281021A1 (en) * | 2005-05-26 | 2006-12-14 | Inphase Technologies, Inc. | Illuminative treatment of holographic media |
US20060280096A1 (en) * | 2005-05-26 | 2006-12-14 | Inphase Technologies, Inc. | Erasing holographic media |
US7633662B2 (en) * | 2005-05-26 | 2009-12-15 | Inphase Technologies, Inc. | Holographic drive head alignments |
US7675025B2 (en) | 2005-05-26 | 2010-03-09 | Inphase Technologies, Inc. | Sensing absolute position of an encoded object |
US20060275670A1 (en) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Inphase Technologies, Inc. | Post-curing of holographic media |
US7466411B2 (en) * | 2005-05-26 | 2008-12-16 | Inphase Technologies, Inc. | Replacement and alignment of laser |
US20060279819A1 (en) * | 2005-05-26 | 2006-12-14 | Inphase Technologies, Inc. | Laser mode stabilization using an etalon |
US7548358B2 (en) * | 2005-05-26 | 2009-06-16 | Inphase Technologies, Inc. | Phase conjugate reconstruction of a hologram |
US7397571B2 (en) * | 2005-05-26 | 2008-07-08 | Inphase Technologies, Inc. | Methods and systems for laser mode stabilization |
US8305700B2 (en) * | 2005-05-26 | 2012-11-06 | Inphase Technologies, Inc. | Holographic drive head and component alignment |
US7710624B2 (en) * | 2005-05-26 | 2010-05-04 | Inphase Technologies, Inc. | Controlling the transmission amplitude profile of a coherent light beam in a holographic memory system |
US7480085B2 (en) * | 2005-05-26 | 2009-01-20 | Inphase Technologies, Inc. | Operational mode performance of a holographic memory system |
US7742211B2 (en) * | 2005-05-26 | 2010-06-22 | Inphase Technologies, Inc. | Sensing and correcting angular orientation of holographic media in a holographic memory system by partial reflection, the system including a galvano mirror |
US7649661B2 (en) * | 2005-07-13 | 2010-01-19 | Inphase Technologies, Inc. | Holographic storage device having a reflective layer on one side of a recording layer |
JP4769547B2 (ja) * | 2005-11-02 | 2011-09-07 | 富士通株式会社 | ホログラム記録再生装置 |
US20070160106A1 (en) * | 2006-01-06 | 2007-07-12 | Inphase Technologies | External cavity laser with a tunable holographic element |
US7593040B2 (en) * | 2006-01-30 | 2009-09-22 | Omnivision Technologies, Inc. | Image anti-shake in digital cameras |
KR100728818B1 (ko) * | 2006-03-03 | 2007-06-19 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 광 정보 검출 방법, 광 정보 검출기 및 데이터 샘플링 방법 |
EP2067078A4 (en) * | 2006-08-28 | 2009-11-25 | Inphase Tech Inc | OPTIMIZED SHIFT TOLERANT LENS FOR HOLOGRAPHIC SYSTEMS WITH PHASE CONJUGATION |
TWI328722B (en) * | 2006-09-07 | 2010-08-11 | Lite On It Corp | Method of detecting and compensating fail pixel in hologram optical storage system |
WO2008038186A2 (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Reconstruction of data page from imaged data |
HU0700133D0 (en) * | 2007-02-06 | 2007-05-02 | Bayer Innovation Gmbh | Holographic storage system for reading a hologram stored on a holographic storage medium and a method carried out the rewith |
US20100103491A1 (en) * | 2007-03-20 | 2010-04-29 | Pioneer Corporation | Method for detecting position of reproduced hologram image and hologram apparatus |
CN101281755B (zh) * | 2007-04-03 | 2010-05-26 | 建兴电子科技股份有限公司 | 数据读取方法 |
CN101325063B (zh) * | 2007-06-12 | 2011-02-16 | 建兴电子科技股份有限公司 | 全息储存系统中寻找定位点位置的方法 |
CN100583250C (zh) * | 2007-06-29 | 2010-01-20 | 建兴电子科技股份有限公司 | 全息储存系统中定位点匹配的方法 |
KR101456297B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2014-11-04 | 메이플 비젼 테크놀로지스 인크. | 오버샘플링 이미지의 패턴 검출방법, 이를 이용한 광정보처리장치 및 처리방법 |
US8446808B2 (en) * | 2008-02-14 | 2013-05-21 | Akonia Holographics, Llc | Use of feedback error and/or feed-forward signals to adjust control axes to optimal recovery position of hologram in holographic data storage system or device |
US8311143B2 (en) * | 2008-03-31 | 2012-11-13 | Qualcomm Incorporated | Scaling methods and apparatus using SNR estimate to avoid overflow |
JP4524708B2 (ja) * | 2008-06-19 | 2010-08-18 | ソニー株式会社 | 再生装置、再生方法 |
TWI375951B (en) * | 2008-09-08 | 2012-11-01 | Ind Tech Res Inst | Method and apparatus for detecting code of holographic data page |
US8238217B2 (en) * | 2008-12-16 | 2012-08-07 | General Electric Company | Method and system for detection enhancement for optical data storage |
US8233368B2 (en) * | 2008-12-18 | 2012-07-31 | General Electric Copany | Method and system for bit prediction using a multi-pixel detector |
JP5049988B2 (ja) * | 2009-02-27 | 2012-10-17 | 株式会社日立製作所 | 信号品質評価装置、信号品質評価方法、および情報記録媒体 |
US8284234B2 (en) | 2009-03-20 | 2012-10-09 | Absolute Imaging LLC | Endoscopic imaging using reflection holographic optical element for autostereoscopic 3-D viewing |
JP5106472B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2012-12-26 | 日本放送協会 | 原画像復元データ生成方法および装置 |
TWI394151B (zh) * | 2010-01-22 | 2013-04-21 | Univ Nat Chiao Tung | The gray - weight weight method for holistic storage |
JP5501217B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2014-05-21 | 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 | 光情報再生装置及び光情報再生方法 |
JP5829894B2 (ja) * | 2011-11-11 | 2015-12-09 | 日本放送協会 | 演算装置およびホログラムページデータ再生プログラム |
EP2788820B1 (en) | 2011-12-07 | 2022-10-12 | Celloptic, Inc. | Apparatus for producing a hologram |
WO2015097837A1 (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 | マーカーパタン生成方法、情報記録媒体、情報再生方法、および情報記録媒体再生装置 |
JP2017519323A (ja) * | 2014-04-29 | 2017-07-13 | アコニア ホログラフィックス、エルエルシー | コヒーレントなホログラフィックデータチャネルのための方法および装置 |
WO2017103761A1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | Indian Institute Of Technology Delhi | Object image recovery from digital holograms |
US10192323B2 (en) | 2016-04-08 | 2019-01-29 | Orbital Insight, Inc. | Remote determination of containers in geographical region |
US10217236B2 (en) | 2016-04-08 | 2019-02-26 | Orbital Insight, Inc. | Remote determination of containers in geographical region |
DE102018103714A1 (de) * | 2018-02-20 | 2019-08-22 | Volume Graphics Gmbh | Verfahren zur Bestimmung von Fehlern von aus digitalen Objektdarstellungen abgeleiteten Parametern |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04233402A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Fujitsu Ltd | テレビカメラによる対象物の位置認識方式 |
US5940537A (en) * | 1996-01-16 | 1999-08-17 | Tamarack Storage Devices | Method and system for compensating for geometric distortion of images |
JP2000122012A (ja) * | 1998-10-13 | 2000-04-28 | Pioneer Electronic Corp | 光変調装置及び光学的情報処理システム |
US6064586A (en) * | 1998-12-31 | 2000-05-16 | Siros Technologies, Inc. | Method for holographic data storage and retrieval |
JP2004139691A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光メモリ装置 |
US20050018263A1 (en) * | 2003-05-09 | 2005-01-27 | Pharris Kenton J. | Methods and systems for holographic data recovery |
US7116626B1 (en) * | 2001-11-27 | 2006-10-03 | Inphase Technologies, Inc. | Micro-positioning movement of holographic data storage system components |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5528702A (en) * | 1991-05-31 | 1996-06-18 | Seiko Instruments Inc. | Optical pattern recognition apparatus with coordinate conversion function |
US5511058A (en) * | 1993-12-23 | 1996-04-23 | Tamarack Storage Devices | Distortion correction of a reconstructed holographic data image |
US5694488A (en) * | 1993-12-23 | 1997-12-02 | Tamarack Storage Devices | Method and apparatus for processing of reconstructed holographic images of digital data patterns |
GB9515762D0 (en) | 1995-08-01 | 1995-10-04 | Eev Ltd | Imaging apparatus |
US5963675A (en) * | 1996-04-17 | 1999-10-05 | Sarnoff Corporation | Pipelined pyramid processor for image processing systems |
US5838650A (en) | 1996-06-26 | 1998-11-17 | Lucent Technologies Inc. | Image quality compensation method and apparatus for holographic data storage system |
US5836650A (en) * | 1997-06-13 | 1998-11-17 | Century Products Company | Car seat with height adjustment mechanism |
US5982513A (en) * | 1998-02-09 | 1999-11-09 | Holoplex, Inc. | Method and system to align holographic images |
US6226415B1 (en) * | 1998-05-01 | 2001-05-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Noise reduction in volume holographic memories |
US6414763B1 (en) * | 1998-08-28 | 2002-07-02 | Siros Technology, Inc. | Digital holographic camera system and method having removable media |
EP1008956A1 (en) * | 1998-12-08 | 2000-06-14 | Synoptics Limited | Automatic image montage system |
JP4045394B2 (ja) * | 1999-07-02 | 2008-02-13 | 富士ゼロックス株式会社 | ホログラム記録方法、ホログラム再生方法およびフィルタリング方法 |
WO2001007896A1 (en) * | 1999-07-21 | 2001-02-01 | Tropix, Inc. | Luminescence detection workstation |
US7039229B2 (en) * | 2000-08-14 | 2006-05-02 | National Instruments Corporation | Locating regions in a target image using color match, luminance pattern match and hill-climbing techniques |
US6934408B2 (en) * | 2000-08-25 | 2005-08-23 | Amnis Corporation | Method and apparatus for reading reporter labeled beads |
US6414296B1 (en) * | 2000-09-21 | 2002-07-02 | Imation Corp. | Multiple pixel reading of holographic data including a position error calculation |
US6697316B2 (en) * | 2001-05-01 | 2004-02-24 | International Business Machines Corporation | Compensation of pixel misregistration in volume holographic data storage |
US7184383B2 (en) * | 2002-01-24 | 2007-02-27 | Inphase Technologies, Inc. | Medium position sensing |
EP1537534A2 (en) * | 2002-09-12 | 2005-06-08 | Nline Corporation | System and method for acquiring and processing complex images |
US6847907B1 (en) * | 2002-12-31 | 2005-01-25 | Active Optical Networks, Inc. | Defect detection and repair of micro-electro-mechanical systems (MEMS) devices |
JP2004271884A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光メモリ記録媒体および光メモリ装置 |
-
2005
- 2005-02-28 US US11/069,007 patent/US7848595B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-02-27 EP EP06736376.2A patent/EP1922724A4/en not_active Withdrawn
- 2006-02-27 JP JP2007558126A patent/JP5531285B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-02-27 WO PCT/US2006/007046 patent/WO2006093945A2/en active Application Filing
-
2013
- 2013-12-05 JP JP2013252538A patent/JP2014112228A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04233402A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Fujitsu Ltd | テレビカメラによる対象物の位置認識方式 |
US5940537A (en) * | 1996-01-16 | 1999-08-17 | Tamarack Storage Devices | Method and system for compensating for geometric distortion of images |
JP2000122012A (ja) * | 1998-10-13 | 2000-04-28 | Pioneer Electronic Corp | 光変調装置及び光学的情報処理システム |
US6064586A (en) * | 1998-12-31 | 2000-05-16 | Siros Technologies, Inc. | Method for holographic data storage and retrieval |
US7116626B1 (en) * | 2001-11-27 | 2006-10-03 | Inphase Technologies, Inc. | Micro-positioning movement of holographic data storage system components |
JP2004139691A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光メモリ装置 |
US20050018263A1 (en) * | 2003-05-09 | 2005-01-27 | Pharris Kenton J. | Methods and systems for holographic data recovery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008536158A (ja) | 2008-09-04 |
WO2006093945A2 (en) | 2006-09-08 |
WO2006093945A3 (en) | 2008-12-04 |
EP1922724A4 (en) | 2014-07-16 |
JP5531285B2 (ja) | 2014-06-25 |
EP1922724A2 (en) | 2008-05-21 |
US7848595B2 (en) | 2010-12-07 |
US20050286388A1 (en) | 2005-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5531285B2 (ja) | ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素の処理 | |
US20120281514A1 (en) | Method and system for equalizing holographic data pages | |
US7116626B1 (en) | Micro-positioning movement of holographic data storage system components | |
JP4104612B2 (ja) | ホログラフィックシステムで再生されたデータイメージを補償する装置及びその方法 | |
JP2008536158A5 (ja) | ||
US6697316B2 (en) | Compensation of pixel misregistration in volume holographic data storage | |
US7835049B2 (en) | Reproducing apparatus and reproducing method | |
US7626914B2 (en) | Method for reproducing holographic information from an optical information recording medium | |
JP4129263B2 (ja) | Hddsシステムにおけるピクセル非マッチングイメージ補正方法 | |
US7738736B2 (en) | Methods and systems for holographic data recovery | |
JP2007101811A (ja) | 固定歪み補正機能を持つ記録再生装置 | |
EP1531463B1 (en) | Apparatus and method for processing holographic data reproduced from a holographic medium | |
JP2010505139A (ja) | 利得補償を有する光学的ホログラフィック装置および方法 | |
KR20160147987A (ko) | 코히어런트 홀로그래픽 데이터 채널을 위한 방법 및 장치 | |
JP2006267539A (ja) | 歪除去装置及びこれを用いたホログラムデータ再生装置 | |
JP4499058B2 (ja) | 位置ずれ検出装置、位置ずれ検出方法、及び記録媒体 | |
JP4285450B2 (ja) | 光情報再生方法、光情報再生装置及び光情報再生プログラム | |
JP2007250076A (ja) | データ記録再生装置 | |
US7903523B2 (en) | Data restoring method and holographic data recording and/or reproducing apparatus to restore quantization data to binary data | |
JP2009015987A (ja) | データ記録再生装置 | |
JP2008117440A (ja) | デジタルイメージ位置調整装置及び方法、データ記録再生装置 | |
JP2018206453A (ja) | 光情報記録再生装置及び光情報記録再生方法 | |
Chiueh et al. | Signal Processing in Holographic Data Storage | |
KR20050115560A (ko) | 홀로그램 재생 시스템의 포커싱 제어 장치 및 그 방법 | |
JP2007317246A (ja) | 再生画像2値化装置及びデータ再生装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141017 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141104 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150407 |