JP3535776B2

JP3535776B2 - ２次元符号化方法

Info

Publication number: JP3535776B2
Application number: JP24689399A
Authority: JP
Inventors: 達哉久米
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2004-06-07
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: JP2001075463A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いた情報記
憶のための２次元符号化方法に関し、特に、ディジタル
ホログラフィックメモリに用いる２次元符号化方法に適
用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光を用いた情報記憶のための２次元符号
化方法は、例えば、ディジタルホログラフィックメモリ
に用いられる。

【０００３】ディジタルホログラフィックメモリは、ｏ
ｎ(明)、ｏｆｆ(暗)の、２値のデータビットの組み合わ
せからなる、２次元のビットパターンに変調されたデー
タを、ホログラフィックに記録、再生する記憶装置であ
る。

【０００４】ディジタルホログラフィックメモリでは、
光源の強度分布や、使用する光学部品、さらに、記録媒
体の媒体特性の不均一性等によって、再生像に不均一な
光強度分布が発生する。そのため、ディジタルホログラ
フィックメモリでは、これらのために、ビットｏｎ／ｏ
ｆｆ判別時の誤りが、増加するのを防ぐため、１：２差
分符号（J.F.Heanue, M.C. Bashaw, and L. Hesselink,
"Volume holographicstorage and retrieval of digit
al data," Science 265, pp.749-752(1994)参照)、また
は、２：４差分符号（特願平８−９１８１号；特開平９
−１９７９４７号公報参照)や、４：８、または、６：
８バランス符号（G.W.Burr, J.Ashley,H.Coufal, R.K.G
rygier, J.A.Hoffnagle, C.M.Jefferson, and B.Marcu
s, "Modulation coding for pixel-matched holographi
c data storage," Opt.Lett.22,pp. 639-641 (1997).を
参照）で変調されたビットパターンが用いられている。

【０００５】一方、ディジタルホログラフィックメモリ
では、その記録密度と記憶容量を上げるために、体積ホ
ログラムを用いた、多重記録が行われる。

【０００６】体積多重ホログラフィでは、記録媒体の回
折効率が有限であることにより、各ホログラムページの
回折効率が、ホログラムの多重度の２乗に反比例して減
少する。その結果、再生像の強度が減少することから、
再生像のＳＮ比が劣化する。このことが、ディジタルホ
ログラフィックメモリにおける、ホログラムの多重数と
記録密度を制限して、装置の記憶容量を決定する要因と
なる。

【０００７】ここで、媒体蝕和が発生すると、記録され
るべき情報が欠落するため、再生像のＳＮ比が大きく劣
化して、記憶装置として用いることができなくなる。そ
のため、ディジタルホログラフィックメモリでは、多重
記録によりホログラムが蝕和しないように、各ホログラ
ムページは弱く記録されている。

【０００８】また、その一方で、ディジタルホログラフ
ィックメモリにおいて、広く用いられている、フーリエ
変換ホログラフィ光学系では、ホログラム記録位置とな
るフーリエ変換面の周辺において、入力されたビットパ
ターンのフーリエ変換像に、光量の集中が発生すると、
媒体蝕和がより発生しやすくなる。そのため、ホログラ
ムの記録位置を、フーリエ変換面から意図的にずらすこ
とで光量の集中を緩和するデフォーカス法が一般的に用
いられている。

【０００９】一方、平面媒体を用いたホログラフィで
は、ランダム位相板で入力パターンを変調することで、
記録位置となるフーリエ変換面上における特定の成分の
強め合いを抑えるランダム位相板法が用いられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ホログラム再生像より
得られたビットパターンの、ｏｎ、ｏｆｆ判別時の誤り
を少なくするには、ホログラム再生像のＳＮ比を改善す
る必要がある。ここで、多重記録時の媒体蝕和を避ける
ために、従来のように低回折効率のホログラムを記録し
た場合、ＳＮ比の良い再生像を得るには、ある程度強い
参照光をホログラムに照射することで、光強度の大きな
再生像を得る必要がある。

【００１１】しかし、現在、体積ホログラムの記録媒体
として、広く用いられているホトリフラクティブ材料で
は、ホログラムの再生破壊が発生するため、むやみに強
い参照光で、ホログラムを再生することはできない。

【００１２】そのため、ディジタルホログラフィックメ
モリでは、再生時に照射される参照光によって、ホログ
ラムが破壊されないように、さらに、再生破壊が抑えら
れるような、弱い参照光を用いた場合であっても、充分
なＳＮ比を持つ光強度の大きな再生像が得られるよう
に、ある程度、大きな回折効率を持つホログラムを記録
しなければならない。

【００１３】このことにより、低回折効率のホログラム
を弱く記録することにより、多重記録時の媒体蝕和を避
ける方法は制約を受け、この問題は記録媒体が高感度で
ある場合、より深刻となる。

【００１４】一方、デフォーカスにより、媒体蝕和を緩
和する方法では、記録位置におけるホログラムサイズが
大きくなるために、ホログラム１ページあたりの記録密
度が減少して装置の記録容量が減少する。さらに、その
一方で、ランダム位相板を用いる方法は、体積ホログラ
ムに対する有効性が未だ不明である。これらのことは、
文献; Q.Gao and R.Kostuk, "Cross-talk noise and st
orage capacity of holographic memories with a LiNb
O₃ crystal in the open-circuit condition,"App1.op
t. 37, pp. 929-936 (1998) に開示されている。

【００１５】このように、ディジタルホログラフィック
メモリにおいて、ＳＮ比の優れた再生像が得られるよう
なホログラムを小さな領域に数多く多重記録する技術
は、装置の記録密度、記憶容量、データ転送レートなど
の基本性能を上げるために、重要な技術であるにも関わ
らず、未だ、確立されていない。

【００１６】一方、ディジタルホログラフィックメモリ
において、再生像に現れる不均一な光強度分布がビット
パターンのｏｎ、ｏｆｆ判別に与える影響を緩和するた
めに用いられるバランス符号では、符号化されたパター
ンの半分がｏｎビットを示す明ビットであるために、ビ
ットパターンが明るくなり、そのパターンを記録したホ
ログラムの回折効率も大きくなるため、媒体蝕和が発生
し易くなる。さらに、ビットパターン上において、明ビ
ットの連続が起こり易くなるため、ビットパターンの低
周波成分が相対的に大きくなり、フーリエ変換ホログラ
フィ光学系では、フーリエ変換像の低周波成分に光量が
集中するために、媒体蝕和がさらに発生し易くなる。

【００１７】一方、２ビットの情報を、４ビットのパタ
ーンで表現する２：４差分符号では、ｏｎビットを表す
明ビットの数が少なくなることから、１ページのビット
パターンを記録するために必要なホログラムの回折効率
は低下する。さらに、ビットパターン上においてｏｎを
示す明ビットの現れる確率が小さくなるために、明ビッ
トの連続が回避され、パターンのフーリエ変換像におけ
る低周波成分の集中が緩和される。

【００１８】しかし、２：４差分符号の符号化効率は低
く、符号に含まれる正味のデータ領域が制約されるた
め、装置の記録密度と記憶容量、さらに、データ転送速
度が制約されるという問題点があった。

【００１９】本発明は、前記問題点を解決するために成
されたものであり、ｏｎ（明）ビットの増加と連続によ
り生じる媒体飽和を軽減し、装置の記録密度と記憶容量
及びデータ転送速度を向上することを目的とする。

【００２０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００２２】（１）光を用いたホログラム情報記録のた
めのｏｎ（明）とｏｆｆ（暗）の２種類の情報ビットが
２次元的に配置されたビットパターンを生成する２次元
符号化方法において、ｎ×ｎビット（ｎは３以上の所定
の整数）を単位符号ブロックとし、該単位符号ブロック
中のｏｎビット数ｓをｎ−１なる整数とするとともに、
２のｍ乗（ｍは整数）の値が、前記単位符号ブロック中
のｏｎビット数が前記ｓであるパターンの全数を超えな
い最大値をとるように、前記ｍを選択し、当該単位符号
ブロックによってｍビットのディジタルデータを表現す
る２次元符号化方法である。

【００２３】（２）光を用いたホログラム情報記録のた
めのｏｎ（明）とｏｆｆ（暗）の２種類の情報ビットが
２次元的に配置されたビットパターンを生成する２次元
符号化方法において、ｎ×ｎビット（ｎは４以上の所定
の整数）を単位符号ブロックとし、該単位符号ブロック
中のｏｎビット数ｓをｎ≦ｓ≦（ｎ×ｎ）／４なる整数
とし、かつ、前記単位符号ブロック中にｎ個のｏｎビッ
トが１列または１行に並ぶことを避けるとともに、２の
ｍ乗（ｍは整数）の値が、前記単位符号ブロック中のｏ
ｎビット数が前記ｓであるパターンの全数から、前記単
位符号ブロック中にｎ個のｏｎビットが１列または１行
に並ぶパターンの数を差し引いたパターン数を超えない
最大値をとるように、前記ｍを選択し、当該単位符号ブ
ロックによってｍビットのディジタルデータを表現する
２次元符号化方法である。

【００２４】これらにより、ビットパターンを暗くする
ことができ、そのパターンを記録するために必要な、ホ
ログラムの回折効率が減少するため、媒体蝕和がより起
こりにくくなる。その結果、ホログラムの多重度の増加
に対する、ホログラム再生像の劣化が緩和されるため、
記憶装置として用いることのできる再生像品質を保った
状態で、より多くのホログラムが多重可能となり、装置
の記録密度と記憶容量が増加する。

【００２５】さらに、前記の２次元変調符号において、
ビットパターン上での明ビットの集中を避けることで、
ビットパターンが持つ低周波成分を抑圧して、フーリエ
変換ホログラフィ光学系における、記録位置での光強度
分布となる、フーリエ変換面上とその近傍での、光量の
集中を緩和できるので、媒体蝕和による再生像品質の劣
化が抑えられるため、記憶装置として用いることのでき
る再生像品質を保ったまま、多くのホログラムが多重記
録できるようになり、装置の記録密度と記憶容量が増加
する。

【００２６】また、さらに、前記の２次元変調符号にお
いて、１：２差分符号の符号化効率を下回らないような
条件の下で、明ビットの数とパターンを最適化すること
で、符号化効率を低下させずに、ビットパターンの強度
を抑え、さらに、ビットパターンのフーリエ変換像の光
量の集中を緩和することができるので、ホログラム１ペ
ージあたりのデータ量を低下させずに、多くのホログラ
ムを多重記録できるようになる。その結果、装置の記録
密度と記憶容量が増加し、さらに、装置のデータ転送レ
ートも向上する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態（実
施例）を図面を参照して詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明の一実施形態にかかる光を
用いた情報記憶のための２次元符号化方法を実現するデ
ィジタルホログラフィックメモリの構成を説明するため
の図である。

【００２９】本実施形態のディジタルホログラフィック
メモリは、図１に示すように、レーザ１と、ビームスプ
リッタ３と、ビームエキスパンダ６と、ビットパターン
８を有する空間光変調器７と、回転台１４に載せられた
記録媒体９と、フーリエ変換レンズ１１，１２と、ＣＣ
Ｄカメラ１０とから構成される。

【００３０】本実施形態のディジタルホログラフィック
メモリのホログラムの記録時において、光源となるレー
ザ１から得られたレーザビーム２は、ビームスプリッタ
３により、物体光(信号光)４と参照光５の、２つの光路
に分けられる。そのうち、物体光４は、ビームエキスパ
ンダ６により拡大された後、空間光変調器７に表示され
たビットパターン８により変調される。ここで、空間光
変調器７、記録媒体９、ＣＣＤカメラ１０の受光面は、
２つのフーリエ変換レンズ１１、１２の前側と後側の焦
点位置に配置され、これらは、４Ｆ光学系を形成する。
参照光５は、ミラー１３により記録媒体９に向けられ、
記録媒体９の位置で物体光４と交差して、干渉縞を形成
する。この時発生する干渉縞の強弱のパターンが、ホロ
グラムとして記録媒体９に記録される。

【００３１】ホログラムの再生時は、ホログラムの記録
された記録媒体９に、参照光５のみが照射される。この
とき、記録媒体９に記録されたホログラムと、参照光５
との相互作用により発生した回折光は、フーリエ変換レ
ンズ１２により、ＣＣＤカメラ１０の受光面上に結像さ
れ、これがホログラム再生像となる。

【００３２】ここで、記録媒体９に厚みを持たせると、
記録されるホログラムは体積ホログラムとなり、ブラッ
グ選択性を持つようになる。この装置では、記録媒体９
を回転台１４の上に載せ、図１の紙面に垂直な回転軸ま
わりに回転させることで、角度多重による多重記録を行
う。

【００３３】次に、２次元符号化方法に対応するビット
パターン８による物体光の変調を２通り（実施例１，実
施例２）として以下に説明する。以下では、符号ブロッ
クの一辺の長さをｎ、該符号ブロック中のｏｎ（明）ビ
ット数をｓ（ｎ、ｓは整数）として説明を行う。

【００３４】（実施例１）ビットパターン８を生成する変調符号として、図２に示
す３×３ビットの符号ブロックを構成する９ビットの符
号ビットの中の２ビットが明ビットである２次元変調符
号（すなわち、ｎ＝３、ｓ＝２の場合）を考える。図２
において、ｏｎ（明）ビットは白、ｏｆｆ（暗）ビット
は黒で示してある。

【００３５】ここで、符号ブロックの明るさを、符号ブ
ロックに含まれる全符号ビットに対する明ビットの割
合、すなわち、ｓ／（ｎ×ｎ）と定義すると、この変調
符号の明るさは、２／９となる。これに対して、バラン
ス符号と１：２差分符号の明るさは、図３に示すよう
に、１／２であり、２：４差分符号の明るさは、図４に
示すように、１／４であるので、この変調符号は、バラ
ンス符号、１：２差分符号や２：４差分符号よりも暗い
符号となる。そのため、この変調符号を用いて、ビット
パターンを生成することで、ビットパターン８の明るさ
が抑えられる。

【００３６】また、この変調符号では、符号ブロック中
の明ビットの数ｓ（２ビット）が、符号ブロックの１辺
の長さｎ（３ビット）よりも少ないことから、どのよう
な符号パターンを選んだ場合であっても、２つの符号ブ
ロックを超えて明ビットが連続することは無い。そのた
め、ビットパターンの低周波成分が抑圧されて、フーリ
エ変換ホログラフィ光学系の記録位置における、光強度
の集中が避けられる。さらに、この変調符号のパターン
の組み合せは、₉Ｃ₂＝３６通りである。

【００３７】ここで、５ビットは（２⁵＝３２通り）、
６ビットは（２⁶＝６４通り）であるので、この変調符
号のパターンの₉Ｃ₂＝３６通りでは、５ビット（２⁵＝
３２通り）の情報に対応させることができる。つまり、
一つの符号ブロックで５ビットの情報を表現することが
できる。

【００３８】このとき、この符号は５ビットの情報を９
ビットの符号ビットで表現する変調符号となり、ここで
は、これを５：９変調符号と呼ぶ。５：９変調符号の符
号化効率は、１ビットの情報を２ビットの符号ビットで
表現する１：２差分符号、または、１：２バランス符号
や２ビットの情報を４ビットの符号ビットで表現する
２：４差分符号と比較して、より高効率となる。

【００３９】このように、この５：９変調符号を用いる
ことで、ビットパターンの明るさが抑えられ、フーリエ
変換像の強度集中も緩和されることから、図１に示され
るような、ディジタルホログラフィックメモリにおい
て、ホログラムの多重度を制限する要因となっている、
媒体蝕和を緩和することができる。

【００４０】さらに、符号化効率が上がることから、１
つのホログラムに記録されるデータ量が増加する。その
結果、装置の記録密度と、記憶容量が増加して、データ
転送速度も向上する。

【００４１】なお、実施例１では、ｎ＝３とし、３×３
ビット（９ビット）を単位符号ブロックとし、記録する
際に、２の乗数の値が、前記単位符号ブロック中のｏｎ
ビット数ｓが２（すなわち、ｎ−１）であるパターンの
全数を超えない最大値をとるように選択した場合につい
て説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、他のビット数でも同様に考えることができる。

【００４２】例えば、ｎ×ｎビット（ｎは４以上の所定
の整数）を単位符号ブロックとし、該単位符号ブロック
にｍビット（ｍは所定の整数）の２値情報を記録する際
に、２のｍ乗の値が、前記単位符号ブロック中のｏｎビ
ット数ｓがｎ−１（一行、また一列全部に明ビットが連
続しないようにｎビットから１ビット引いてある）であ
るパターンの全数を超えない最大値をとるように前記ｍ
を選択するようにする。

【００４３】したがって、５：９変調符号の持つ特長
は、４×４ビットの符号ブロック中の３ビットを明ビッ
トとする９：１６変調符号（ｎ＝４、ｓ＝３の場合）、
５×５ビットの符号ブロック中の４ビットを明ビットと
する１３：２５変調符号（ｎ＝５、ｓ＝４の場合）であ
っても、同様に得られる。これらの３つの変調符号にお
いて、符号ブロックが大きくなるほど、符号ブロック中
の全符号ビットに対する明ビットの割合、すなわち、ｓ
／（ｎ×ｎ）が、減少していくことから、ビットパター
ンは暗くなり、媒体蝕和は、より発生しにくくなる。

【００４４】（実施例２）前記実施例１の規則に従って変調符号を生成する場合、
符号ブロックが大きくなるのに従って、符号ブロックを
構成する全符号ビットに占める明ビットの割合、すなわ
ち、ｓ／（ｎ×ｎ）が小さくなることから、ビットパタ
ーンは暗くなり、その結果、媒体蝕和が緩和される。こ
の場合、符号パターンの組み合わせの数が減少すること
から、符号化効率は低下する。

【００４５】これは、より多くの明ビットを用いる、す
なわち、ｓ≧ｎとすることで、符号パターンの組み合わ
せの数を、増やすことができる。しかし、符号ブロック
中の明ビットの数ｓが、符号ブロックの１辺ｎよりも多
くなると、２つの符号ブロックを超えて、明ビットの連
続が発生する可能性が生まれる。

【００４６】ここで、この変調符号の符号化規則では、
データと符号パターンとの対応付けを行い易くするため
に、１つの符号ブロックで表現するデータ数を２の累乗
としている。そのことから、実際に得られる、符号パタ
ーンの組み合わせ数との差分だけ符号パターンの選択に
余裕がある。

【００４７】そこで、この組み合わせの余裕を利用し
て、明ビットの連続が２つの符号ブロックにわたってし
まうようなパターンを避けて、ビットパターンの連続を
抑えることで、フーリエ変換パターンの強度集中を避け
ることができる。

【００４８】例えば、符号ブロックの大きさが、６×６
ビット（ｎ＝６）の場合、符号ブロックを構成する３６
ビットの中の、５ビットを明ビット（ｓ＝ｎ−１）とす
ると、得られる符号パターンの数は、₃₆Ｃ₅＝３７６,９
９２通りとなる。これらの符号パターンで表現すること
のできる情報量は、全パターン数₃₆Ｃ₅＝３７６,９９２
通りを超えない値では、１８ビット(＝２¹⁸＝２６２,１
４４通り)が最大値をとることから、この符号は、１８
ビットのデータを、３６ビットの符号ビットを用いて表
現する、１８：３６変調符号となる。このとき、１８：
３６変調符号の符号化効率は、１：２，２：４差分符号
と等しい。

【００４９】一方、３６ビットの符号ビットのうち、６
ビットの符号ビットを明ビット（ｓ＝ｎ）とすると、₃₆
Ｃ₆＝１,９４７,７９２通りの符号パターンが得られる
ことから、２０ビット（＝２²⁰＝１,０４８,５７６通
り）の情報を表現できるようになる。

【００５０】ここで、図５に示すように、６ビットの明
ビットが１列、または、１行に並ぶ、１２通りのパター
ンを避けることで、２つの符号ブロックを超える明ビッ
トの連続が避けられる。このとき、符号パターンの余裕
は、₃₆Ｃ₆−２²⁰＝８９９,２１６通りとなり、前記の１
２通りのパターンを避けた場合であっても、充分に２０
ビットの情報に対応させることが可能である。

【００５１】このとき、この符号は、図６に示すよう
に、２０ビットのデータを３６ビットの符号ビットを用
いて表現する２０：３６変調符号となり、実施例１の
５：９変調符号等の場合と同様に、パターン強度が暗
く、フーリエ変換像の強度集中が抑えられた符号化効率
の高い２次元変調符号となる。

【００５２】ここで、明ビットの数ｓを前記の６ビット
から、さらに、７または、８ビットと増やした場合で
も、全符号ブロックに占める明ビットの割合ｓ／（ｎ×
ｎ）は、７／３６、または、２／９と、２：４差分符号
を用いた場合の、１／４と比較して小さくなる。

【００５３】それらに対して、得られるパターンの組み
合わせは、それぞれ、８,３４７,６８０、３０,２６０,
３４０通りとなり、これらは、２２ビット、２４ビット
のデータに対応させることが可能な、組み合わせの数で
ある。

【００５４】このとき、パターン数の余裕は、それぞ
れ、４,１５３,３７６、１３,４８３,１２４通りとな
る。一方、明ビットの連続が、１行、または、１列に現
れる組み合わせは、それぞれ、３６０、５２２０通りで
あることから、前記の６ビットの場合と同様に、これら
のパターンを用いなくとも、充分にそれぞれの情報に対
応させることが可能である。その結果、さらに高効率
な、２２：３６変調符号、２４：３６変調符号が得られ
る。

【００５５】符号ブロックがさらに大きくなった場合で
あっても、これらと同様の手法で、ビットパターンの強
度と、ビットパターン上の明ビットの連続を抑えた、高
効率の変調符号が得られる。

【００５６】その一方で、符号ブロックの大きさが４×
４ビット（ｎ＝４）の場合、明ビットの数ｓを４ビット
（ｓ＝ｎ）とすると、その明るさｓ／（ｎ×ｎ）は２：
４差分符号と等しい１／４となる。このとき、符号は１
０：１６変調符号となり、その符号化効率は、１：２、
または、２：４差分符号を上回る。

【００５７】またさらに、符号ブロックの大きさが５×
５ビット（ｎ＝５）の場合についても、明ビットの数ｓ
を５ビット（ｓ＝ｎ）、または、６ビット（ｓ＞ｎ）と
した場合であっても、符号ブロックに占める明ビットの
割合ｓ／（ｎ×ｎ）が、２：４差分符号での１／４未満
で、２つの符号ブロックを超える明ビットの連続を避け
た符号パターンが得られる。これらはそれぞれ、１５：
２５変調符号、１７：２５変調符号となり、それらの符
号化効率は、それぞれ、前記の１３：２５変調符号を上
回る。

【００５８】これまで説明した一連の変調符号の中で、
最も簡単な５：９変調符号を用いた場合について、実際
に得られるホログラム再生像のＳＮ比を代表的な差分符
号である１：２差分符号と、その改良型である２：４差
分符号を用いた場合に得られるＳＮ比と比較したものを
図７に示す。なお、ここで、ＳＮ比(ＳＮＲ)は、明、暗
両ビットの光強度の平均値を、μ₁，μ₀、その分散を、
σ₁ ²，σ₀ ²として、数１の式

【００５９】

【数１】

【００６０】と、定義する。

【００６１】このことは、文献；F.H.Mok, G.W.Burr, a
nd D.Psaltis, "Systemmetric forholographic memory
systems," Opt.Lett.21, pp. 896-898(1996)に開示され
ている。

【００６２】図７は、図１に示したディジタルホログラ
フィックメモリを用いて、５０多重記録したホログラム
の各再生像について、ホログラムページ毎にＳＮ比を求
めたグラフである。

【００６３】実施例１の５：９変調符号を用いること
で、１：２差分符号、または、１：２バランス符号を用
いた場合と比較して、優れたＳＮ比が得られている。こ
こで、１：２差分符号と１：２バランス符号は、同一の
符号である。さらに、２：４差分符号を用いた場合と比
較しても、ほとんどのページで、より良いＳＮ比が得ら
れている。これらのことから、符号ブロック中の明ビッ
トの割合を少なくすることで、ホログラム再生像のＳＮ
比が改善されることが示される。

【００６４】したがって、説明してきたように、ディジ
タルホログラフィックメモリで、ホログラムとして記
録、再生されるビットパターンを生成する符号法におい
て、符号化の単位となる符号ブロックに占める、明ビッ
トの割合を少なくすることで、ビットパターンの明るさ
を抑えることができるので、そのパターンを記録するホ
ログラムの回折効率が減少するため、媒体蝕和がより起
こりにくくなる。

【００６５】その結果、多重度の増加に対する、ホログ
ラム再生像の劣化が緩和されるため、記憶装置として用
いることのできる再生像品質を保った状態でより多くの
ホログラムを多重することが可能となり、装置の記録密
度と記憶容量が増加する。

【００６６】さらに、ビットパターン上で、明ビットが
連続することを避けることにより、ビットパターンの低
周波成分が抑圧され、フーリエ変換ホログラフィ光学系
における、ホログラム記録位置となるフーリエ変換面近
傍での光量の集中が緩和されるので、媒体蝕和による再
生像品質の劣化が抑えられるため、記憶装置として用い
ることのできる再生像品質を保ったまま、多くのホログ
ラムが多重記録できるようになり、装置の記録密度と記
憶容量が増加する。

【００６７】また、符号ブロックにおける、明ブロック
の数と、符号パターンを最適化することにより、符号化
効率を低下させずに、ビットパターンの強度を下げ、さ
らに、フーリエ変換像の強度集中を緩和することで、ホ
ログラム１ページあたりのデータ量を低下させずに、多
くのホログラムを多重記録できるようになる。その結
果、装置の記録密度と記憶容量が増加し、さらに、装置
のデータ転送レートが向上する。

【００６８】なお、本実施形態、実施例では、２次元符
号化方法で生成したビットパターンを、ホログラム記録
のための図１に示した空間光変調器７に表示させるビッ
トパターンとして説明してきたが、本発明の２次元符号
化方法で生成したビットパターンを、直接光記録媒体に
記録して用いても同様の効果が得られる。

【００６９】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態（実施例）に基づき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であるこ
とは勿論である。

【００７０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。

【００７１】符号ブロックのｏｎビットを表す明ビット
の数を、少なくすることで、ビットパターンを暗くする
ことができ、そのパターンを記録するために必要な、ホ
ログラムの回折効率が減少するため、媒体蝕和がより起
こりにくくなる。その結果、ホログラムの多重度の増加
に対する、ホログラム再生像の劣化が緩和されるため、
記憶装置として用いることのできる再生像品質を保った
状態で、より多くのホログラムが多重可能となり、装置
の記録密度と記憶容量が増加する。

【００７２】さらに、前記の２次元変調符号において、
ビットパターン上での明ビットの集中を避けることで、
ビットパターンが持つ低周波成分を抑圧して、フーリエ
変換ホログラフィ光学系における、記録位置での光強度
分布となる、フーリエ変換面上とその近傍での、光量の
集中を緩和できるので、媒体蝕和による再生像品質の劣
化が抑えられるため、記憶装置として用いることのでき
る再生像品質を保ったまま、多くのホログラムが多重記
録できるようになり、装置の記録密度と記憶容量が増加
する。

【００７３】また、さらに、前記の２次元変調符号にお
いて、明ビットの数とパターンを最適化することで、符
号化効率を低下させずに、ビットパターンの強度を抑
え、さらに、ビットパターンのフーリエ変換像の光量の
集中を緩和することができるので、ホログラム１ページ
あたりのデータ量を低下させずに、多くのホログラムを
多重記録できるようになる。その結果、装置の記録密度
と記憶容量が増加し、さらに、装置のデータ転送レート
も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる光を用いた情報記
憶のための２次元符号化方法を実現するディジタルホロ
グラフィックメモリの構成を説明するための図である。

【図２】５：９変調符号のパターン例を示した図であ
る。

【図３】１：２差分符号のパターン例を示した図であ
る。

【図４】２：４差分符号のパターン例を示した図であ
る。

【図５】２０：３６変調符号において避けるパターン例
を示した図である。

【図６】２０：３６変調符号のパターン例を示した図で
ある。

【図７】５０多重記録したホログラムの再生像のＳＮ比
を示したグラフである。

【符号の説明】

１…レーザ、２…レーザビーム、３…ビームスプリッ
タ、４…物体光（信号光）、５…参照光、６…ビームエ
キスパンダ、７…空間光変調器、８…ビットパターン、
９…記録媒体、１０…ＣＣＤカメラ、１１，１２…フー
リエ変換レンズ、１３…ミラー、１４…回転台。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−271788（ＪＰ，Ａ) 特開平２−33177（ＪＰ，Ａ) 特開平９−197947（ＪＰ，Ａ) 特開平８−75912（ＪＰ，Ａ) 八木生剛，ホログラフィ記録用ＳＢＮ結晶の最適化とデジタル記録，映像情報メディア学会技術報告，日本，1998年３月４日，第22巻，第49頁〜51頁 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03H 1/00 - 1/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光を用いたホログラム情報記録のための
ｏｎ（明）とｏｆｆ（暗）の２種類の情報ビットが２次
元的に配置されたビットパターンを生成する２次元符号
化方法において、ｎ×ｎビット（ｎは３以上の所定の整数）を単位符号ブ
ロックとし、該単位符号ブロック中のｏｎビット数ｓをｎ−１なる整
数とするとともに、２のｍ乗（ｍは整数）の値が、前記単位符号ブロック中のｏｎビット数が前記ｓである
パターンの全数を超えない最大値をとるように、前記ｍを選択し、当該単位符号ブロックによってｍビットのディジタルデ
ータを表現することを特徴とする２次元符号化方法。
【請求項２】光を用いたホログラム情報記録のための
ｏｎ（明）とｏｆｆ（暗）の２種類の情報ビットが２次
元的に配置されたビットパターンを生成する２次元符号
化方法において、ｎ×ｎビット（ｎは４以上の所定の整数）を単位符号ブ
ロックとし、該単位符号ブロック中のｏｎビット数ｓをｎ≦ｓ≦（ｎ
×ｎ）／４なる整数とし、かつ、前記単位符号ブロック中にｎ個のｏｎビットが１
列または１行に並ぶことを避けるとともに、２のｍ乗（ｍは整数）の値が、前記単位符号ブロック中のｏｎビット数が前記ｓである
パターンの全数から、前記単位符号ブロック中にｎ個の
ｏｎビットが１列または１行に並ぶパターンの数を差し
引いたパターン数を超えない最大値をとるように、前記
ｍを選択し、当該単位符号ブロックによってｍビットのディジタルデ
ータを表現することを特徴とする２次元符号化方法。