JP3782989B2 - ホログラフィーデジタルデータ記憶装置のデータ入力方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータの入力方法に関し、更に詳しくは、ホログラフィーデジタルデータが記憶媒体内の各ページで同様のビーム強度を有する特定位置に配列されることを特徴とするホログラフィーデジタルデータ記憶装置のデータ入力方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）及びそれに類似するものであるような半導体レーザの開発により、ホログラフィーデジタルデータ記憶装置の研究が増加していると報告されている。このような研究の結果は、指紋を記憶・再生する指紋認識システムなどに実用化されているだけではなく、その応用分野は大容量の記憶能力や超高速データ伝送速度のメリットを活用できる多様な分野へと拡大されている。
【０００３】
以上のようなホログラフィーデジタルデータ記憶装置は、対象物体からの物体光（signal beam）と参照光（reference beam）を干渉させる時に発生する干渉じま（interference pattern）を、光反射クリスタル若しくは重合体のような記憶媒体に記録する。このとき、記憶媒体では、各々の干渉じまの強度や位相によって別の縞が形成される。
【０００４】
図１は、光源１０、ビームスプリッタ２０、２つの反射ミラー３０、４０、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）５０、記憶媒体６０、ＣＣＤ７０、データ配列ブロック１１０及びデータ抽出ブロック１２０からなるホログラフィーデジタルデータ記憶装置を示している。
【０００５】
光源１０はレーザ光を発生させる。ビームスプリッタ２０は、レーザ光を参照光と物体光に分離し、これを２つの光路を介して伝達する。ここで、参照光及び物体光は、各々、透過光及び反射光に対応する。
【０００６】
参照光は、反射ミラー３０に反射されて反射参照光になり、この反射参照光は記憶媒体６０に伝達される。一方、物体光は、反射ミラー４０に反射されて反射物体光になり、この反射物体光は空間光変調器５０に伝達される。
【０００７】
一方、記憶されるバイナリ入力データは、データ配列ブロック１１０にページ単位で配列される。空間光変調器５０は、データ配列ブロック１１０より伝達された各ページに対して配列されたバイナリデジタルデータを有する反射光を変調して、各々のページに対してＭ×Ｎ個のバイナリ画素データの形態で変調された物体光を提供する。変調された物体光が、記憶媒体６０に伝達される。反射ミラー３０は、別のページにデータを記憶させるために、反射参照光の反射角を少しずつ変化させる。
【０００８】
参照光に干渉を起こす変調された物体光の干渉じまは、記憶媒体６０に記憶される。
【０００９】
媒体６０に記録されたデータを復元するために、参照光のみを記憶媒体６０に照射すると、参照光は記憶媒体６０に記憶された干渉じまによって回折され、各々のページに記憶されているＭ×Ｎ個のバイナリ画素データに該当する格子縞が修復される。格子縞は修復データとしてＣＣＤ７０に照射され、ＣＣＤ７０はこれをイメージ化し、データ抽出ブロック１２０に伝達する。データ抽出ブロック１２０では、修復されたデータを利用して、データ配列ブロック１１０に配列されたオリジナルデータを復元する。記憶媒体６０に記録されたデータを再生するのに使用される参照光は、記憶媒体６０で再生されるデータを記録するのに使用した参照光と同一入射角で照射される必要がある。
【００１０】
上述のデータ記憶装置で、入力データのバイナリビットは、ページ単位で記憶媒体に記録される。例えば、図２に示されているように、データの記憶に使用されるページがＭ×Ｎ個のバイナリ画素（すなわち、Ｍ×Ｎ個のバイナリ入力データビット）から構成されている場合、記憶されるバイナリ入力データビットは、データ配列ブロック１１０中で、表１に示されているように、各々のページにおいて列または行に沿ったジグザグな走査順序（zigzag scanning order）で配列される。すなわち、第１データビットは（１、１）に配列され、第２データビットは第１ページの（１、２）若しくは（２、１）に配列される。第２データビットが（１、２）に配列されると、次のデータビットは、（１，３）、（１，４）、…、（１、Ｎ）、（２、１）、（２、２）、…、（２、Ｎ）、…、（Ｍ、１）、（Ｍ、２）、…、（Ｍ、Ｎ）のように、列方向に沿って配列される。
【００１１】
【表１】

【００１２】
残りの入力データは、上述の方法で、次のページに関してデータ配列ブロック１１０に於いて処理される。ページ単位で配列されたデータは、空間光変調器５０に伝達され、データ配列ブロック１１０で配列されたバイナリ入力データに従って、「オン」または「オフ」のイメージを有するバイナリ画素の形態の変調された物体光に変換される。
【００１３】
しかし、上述した一般的なデータ配列方式には、入力データを再生する間、「オン」の状態と「オフ」の状態を区別することが容易でないという不都合がある。特に、変調物体光の強度において、各々のページに渡って、大量の空間変化が見られる。すなわち、各々のページの中心領域におけるビーム強度は高いが、周辺部に行くほどその強度は急激に減少する。従って、１つの行または列に記録された連続的なデータでも、「オン」画素値（入力データのバイナリ数「１」に該当する値）において大きい強度の変差があらわれるので、データを再生する過程で「オン」画素と「オフ」画素を区別することを難しくする。
【００１４】
このような理由により、ホログラフィーデジタルデータ記憶装置において、データの再生を困難とする光ビームの空間的な変化の影響を受けないようにし、最小限に抑えることができるデータ入力方法が求められている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ホログラフ式に記憶されたデジタルデータの再生エラーの発生を減らすことができるデータ入力方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るデータ入力方法は、ホログラフィー記憶媒体に記憶される入力バイナリデータビットを、各々Ｍ×Ｎ個の記憶位置を含む複数のページの間に配列する方法であって、１つのデータビットは１つの記憶位置に配列され、Ｘ個の連続するバイナリデータビットは連続するＱページの間に配列され、少なくとも１つのデータビットが各々のＱページに配列され、ここで、Ｍ、Ｎ、Ｘ、Ｑは１より大きい正の整数であり、ＸはＱより大きいことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図３では、本発明の一実施の形態によるホログラフィーデジタルデータ記憶装置を概略的に示し、図１に示された従来の技術によるホログラフィーデジタルデータ記憶装置と同機能を有する構成要素については、同一符号を付する。
【００１９】
図３に示されているように、ホログラフィーデジタルデータ記憶装置は、光源１０、ビームスプリッタ２０、第１及び第２ミラー３０、４０、空間光変調器５０、記憶媒体６０、ＣＣＤ７０、データ配列ブロック３１０、データ再配列ブロック３１５及びデータ抽出ブロック３２０から構成されている。光源１０、ビームスプリッタ２０、ミラー３０，４０、空間光変調器５０、記憶媒体６０、ＣＣＤ７０の機能は、図１に示された従来の技術によるホログラフィーデジタルデータ記憶装置の構成要素と類似するため、ここでは説明を省略する。
【００２０】
データ配列ブロック３１０は、連続するバイナリ入力データビットを記憶媒体６０内の記憶させたい複数のページに配列する。各々のページは、Ｍ×Ｎ個の画素、すなわち、図２に示されているようなＭ×Ｎ個のデータビットから構成されていると仮定する。
【００２１】
上述のように、ビーム強度は、各々のページに渡って空間上の変化を有するが、ビーム強度の時間的な変化は、空間上の変異に比べて極小であるため無視してよい。そのようなわけで、ビーム強度は、各々のページに対して類似する分布特性を有すると言える。従って、各々のページは、予め定められた閾値より小さい範囲内のビーム強度変化を有する多数の画素グループに分けることができ、各ページにおける各々の画素グループ内の画素は類似するビーム特性を有する。画素グループは、ページの間にデータビットを配列する前に、予め定められ得る。また、各ページ内の同位置では、一定のビーム強度を有するということは容易に理解できるであろう。
【００２２】
従って、本発明の一実施の形態によると、入力データビットは、表２に示されているように、Ｑページごとに配置される。ここで、Ｑは１より大きい整数である。特に、第１データビットが第１ページの（１、１）に配列され、第２データビットが第２ページの（１、１）に配列され、このような方式で第Ｑ番目のデータビットが第Ｑ番目のページの（１、１）に配列される。言い換えれば、最初のＱ個のデータビットは、Ｑ個のページの（１、１）に各々配列される。その後、第（Ｑ＋１）番目のデータビットは、第１ページの（１、２）又は（２、１）に配列される。第（Ｑ＋１）番目のデータビットが第１ページの（１、２）に配列される場合、第（Ｑ＋２）番目のデータビットは、第２ページの（１、２）に配列される。このことで、最初の（Ｑ×Ｍ×Ｎ）個のデータビットが最初のＱ個のページに配列され、第（Ｑ×Ｍ×Ｎ＋１）番目のデータビットは、第（Ｑ＋１）番目のページの（１、１）に配列される。このような方式で、すべての（Ｑ×Ｍ×Ｎ）個のデータビットがＱ個のページごとに配列され、全入力データビットが複数のページの間にページ単位で入力され得る。
【００２３】
各々のビットが配列される位置の順序は、一実施の形態におけるようにジグザグ方式でなくてもいい。各々のページは、特定画素の位置、例えば、一番高いビーム強度を有する中央位置から始まって、二番目に高いビーム強度を有する位置に配列され、最後に一番低いビーム強度を有する位置に配列される方式で、配列され得る。
【００２４】
【表２】

【００２５】
本発明による他の実施の形態では、Ｑ個のページにおけるビット配列順序が連続的である必要はない。例えば、ビットが配列されるページの順序が予め定められている限り、入力データビットは、任意の順序すなわち、１、３、２、４、…、Ｑ、Ｑ−１のような順序でＱ個のページの間に配列され得る。
【００２６】
本発明による他の実施の形態では、ビットが配列される位置の順序が予め定められている限り、Ｑ個のデータビットが必ずＱ個の各々のページの同位置に配列される必要はないが、上述した予め定められたビーム強度特性を用いることで、類似のビーム強度を有する画素グループのうち１つのグループに配列されることができる。
【００２７】
例えば、位置（１、１）、（１、２）及び（２、１）が同一の画素グループに属している場合、（３×Ｑ）個のデータビットはＱ個のページに渡って任意の順序でこれらの位置に配列され得る。例えば、（３×Ｑ）個のデータビットは、第１ページの（１、１）、第２ページの（１、２）、第３ページの（２、１）等のような順序で配列され得る。別法では、連続する３個のデータビットが同ページに配列されることもでき、配列されるページの順序が所与である限り、第１の３個のビットがあるページへ、第２の３個のビットが別のページへというように配列され得る。また、Ｑ個のページ内の１つの画素グループがデータで満たされる場合、次のデータビットの配列に使用される画素グループは、以前に使用された画素グループに最も類似するビーム強度を有する画素グループであり得る。データビットのこのような配列は、ページ間にビットの配列が終了するまで、残りの画素グループに対しても行うことができる。
【００２８】
本発明による他の実施の形態で、バイナリ差分コーディングが用いられる場合、オリジナルデータビットは奇数（偶数）ページに配列され、オリジナルデータビットの逆（inverse）データビットは偶数（奇数）ページに配列される。例えば、「オン」データが第１ページの特定位置に配列されると、「オフ」データは第２ページの同位置に配列される。このような配列方式は、データが損なわれる場合に有用である。１つのデータページが完全に破損したとしても、破損ページの全データが補足ページを利用することで修復され得る。
【００２９】
本発明によりページ単位で配列されたデータは、空間光変調器５０に提供され、ミラー４０から反射された反射物体光と共に処理される。
【００３０】
データ再配列ブロック３１５では、データを再生する際、ＣＣＤ７０から提供される修復された画素データが、オリジナルデータビットの順に再配列される。その後、データ再配列ブロック３１５から提供される再配列画素データが、データ抽出ブロック３２０へと伝達される。データ抽出ブロック３２０では、画素の「オン」状態又は「オフ」状態がバイナリデータビットに変換され、オリジナル入力バイナリデータを再構成することになる。データ抽出ブロック３２０では、画素データをバイナリデータビットに変換するための多様な方法が使用されてもよい。どの変換方法を使用しても、データ再配列ブロック３１５から提供されるデータの間ではより少量のビーム強度変化しかあらわれないことから、安定処理が可能であり、変換時に発生するエラーも低減することになる。
【００３１】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による別のページの類似するビーム強度を有する位置間にデータを配列する方法は、安定的な出力を得ることが可能で、空間的なビーム変化の影響を受けないようにしたり、それを最小限に抑えることができる。また、大量のデータブロックを処理する場合に、データブロックのデータビットがいくつかのページに分けて配列されるため、各々のページに配列されるブロックの大きさが縮小されることとなり、インターリービング（interleaving）が自動的になされるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるホログラフィーデジタルデータ記憶装置を概略的に示す図である。
【図２】ホログラフィーデジタルデータ記憶装置の記憶媒体内に記録されたデータページの構造を例示的に示す図である。
【図３】本発明によるホログラフィーデジタルデータ記憶装置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０ 光源
２０ ビームスプリッタ
３０ 反射ミラー
４０ 反射ミラー
５０ 空間光変調器
６０ 記憶媒体
７０ ＣＣＤ
１１０ データ配列ブロック
１２０ データ抽出ブロック
３１０ データ配列ブロック
３１５ データ再配列ブロック
３２０ データ抽出ブロック

Claims (8)

1. ホログラフィー記憶媒体に記憶される入力バイナリデータビットを、各々Ｍ×Ｎ個の記憶位置を含む複数のページの間に配列する方法であって、
   １つのデータビットは１つの記憶位置に配列され、
   Ｘ個の連続するバイナリデータビットが連続するＱページの間で所定の閾値より小さいビーム強度の変異を有する記憶位置に配列され、
   ここで、Ｍ、Ｎ、Ｘ、Ｑは１より大きい正の整数であり、ＸはＱより大きく、
   各々のページは、前記所定の閾値より小さいビーム強度の変異を有する記憶位置のグループを２つ以上含み、前記所定の閾値は各ページ内の任意の記憶位置との間の最大ビーム強度の変異より小さいことを特徴とするデータ入力方法。
2. ｎ個のデータビットがＱ個のページに各々配列され、ここで、Ｘ＝ｎ×Ｑであり、ｎが（Ｍ×Ｎ）より小さい整数であることを特徴とする請求項１に記載のデータ入力方法。
3. 前記Ｘ個のデータビットが各々のページに一度にｍビットずつ配列され、ここでｍはｎより小さい正の整数であることを特徴とする請求項２に記載のデータ入力方法。
4. 前記ｎ個のデータビットが、各々のページ中の同一位置に配列されることを特徴とする請求項２に記載のデータ入力方法。
5. 前記Ｘ個のデータビットが、各々のページ中の同一位置に一度にｍビットずつ配列されることを特徴とする請求項３に記載のデータ入力方法。
6. 前記ｍが１であることを特徴とする請求項５に記載のデータ入力方法。
7. ページ順序が連続していることを特徴とする請求項６に記載のデータ入力方法。
8. バイナリ差分コーディングが使用される場合、オリジナルデータビットはＱ個のページのうちの奇数（偶数）ページに配列され、オリジナルデータビットの逆の（inverse）データビットはＱ個のページのうちの偶数（奇数）ページ内の同一位置に配列されることを特徴とする請求項７に記載のデータ入力方法。

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