JP3892970B2 - Viterbi detection device, optical information reproducing device, and optical information recording / reproducing device - Google Patents

Viterbi detection device, optical information reproducing device, and optical information recording / reproducing device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるホログラフィ(コヒーレントな二つの光の干渉現象)を用いて情報を二次元的に記録すると共にこれを再生する光メモリシステムの技術分野に属し、より詳細には、当該光メモリシステムにおける再生処理の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ホログラフィを用いて情報を二次元的に記録すると共にこれを再生する光メモリシステムが、高密度記録再生装置として脚光を浴びつつある。
【0003】
この光メモリシステムでは、入力信号を記録する場合には、複数の画素よりなる透過型の空間光変調素子(具体的には、例えば、複数の画素を有する液晶光変調器等)を用いて、記録すべき入力信号に基づき記録信号光を空間光変調し、当該空間光変調された記録信号光と別に出射される記録参照光とを干渉させることにより二次元的な回折光を生成し、当該回折光により形成される像を入力信号に対応する二次元情報として記録媒体に記録する。
【0004】
このとき、当該記録媒体としては、例えばニオブ酸リチウム層を複数層積層して形成された体積型ホログラム記録素子が用いられる。
【0005】
一方、上記二次元情報が記録されている記録媒体から当該二次元情報を読み出すことにより上記入力信号を再生する場合には、当該二次元情報に対して再生参照光(上記記録参照光と同じ入射角度をもって記録媒体に照射されるものである。)を照射することにより生成される反射光を複数の画素を有する受光素子で受光して出力信号を生成し、当該生成された出力信号を用いて元の入力信号を再生する。
【0006】
ここで、上記光メモリシステムにおいては、その記録過程及び再生過程において種々の雑音が混入する(特に、記録媒体の不均質性に起因して雑音が発生する場合が多い。)ことがあり、この雑音の影響で上記出力信号が変形して正確に元の入力信号を再生できない場合がある。
【0007】
そこで、従来、当該雑音の影響を低減して正確に入力信号を再生する手法として、上記受光素子から出力される出力信号に対してビタビ検出処理を施すことが研究されている。
【0008】
このとき、上記光メモリシステムに対してビタビ検出処理を適用する場合には、空間光変調素子内の各画素及び受光素子内の各画素について、夫々に対応する画素同士の相対的な位置関係が正確に一致していることが重要となってくる。これは、当該相対的な位置関係がずれることによりいわゆる位置ずれが発生すると、上記入力信号と上記出力信号とに基づいて設定される光メモリシステム全体としての伝達関数(ビタビ検出処理における伝達関数)が変化してしまうことに起因している。
【0009】
一方、光メモリシステムにおいて記録される情報が二次元情報であることを利用して、当該ビタビ検出処理に対していわゆる二次元判定帰還法(Decision Feedback)を適用した判定帰還ビタビ検出処理が開発されている。
【0010】
ここで、上記判定帰還法についてその概要を説明すると、例えば、上記受光素子は多数の画素を矩形に配置して構成されることが多いが、当該矩形の受光素子において、最上端の行で受光した出力信号に基づいて入力信号を再生するとき、当該最上端の行のさらに上の行(仮想的な行)における受光量は零であることが判っているので、当該最上端の行からの出力信号に基づいて入力信号を再生するときには、そのまま再生して判定帰還は施さない。
【0011】
次に、上から2行目の行からの出力信号に基づいて入力信号を再生するときは、最上端の行では出力信号に基づいて正確に(当該最上段の行の更に上の行からの影響を受けることなく)入力信号が再生されたと仮定し、当該最上端の行の入力信号からの影響を差し引いて再生する。
【0012】
更に、上から3行目の行からの出力信号に基づいて入力信号を再生するときは、上から2行目の行では出力信号に基づいて正確に入力信号が再生されたと仮定し、当該上から2行目の行の入力信号からの影響を差し引いて再生する。
【0013】
このとき、ビタビ検出処理の方向は、例えば、受光素子内で左から右へ横方向に行われており、更に上記の例では、判定帰還の方向は下方向である。
【0014】
このように、現在の行の一つ上の行では正確に再生処理が為されたと仮定して当該一つ上の行の影響を差し引いて(すなわち、下方向の判定帰還を行い)現在の行からの出力信号に基づいてビタビ検出処理を行えば、結局、縦方向の情報の変化の推移をも用いてビタビ検出処理が実行されるので、通常のビタビ検出処理に比してビット誤り率を低下させて正確に再生処理ができる。
【0015】
更に、判定帰還法を併用したビタビ検出処理では、当該判定帰還法を併用しないビタビ検出処理に比してビタビ検出処理における状態数を減少させることができるという利点もある。
【0016】
ここで、従来の判定帰還ビタビ検出処理においては、その判定帰還の方向は常に一定であった。
【0017】
更に、従来の判定帰還ビタビ検出処理においては、当該ビタビ検出処理に用いられる状態ブロックの形状も常に一定であった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光メモリシステムにおいては、上記空間光変調素子内の各画素と対応する受光素子内の各画素との相対的位置関係が実際には種々の方向にずれていることに起因して、正確に判定帰還ビタビ検出処理ができない場合があるという問題点があった。
【0019】
すなわち、実際の光メモリシステムにおいては、空間光変調素子内の各画素と受光素子内の対応する各画素との相対的位置関係を、ビタビ検出処理を有効に行い得るほど正確に一致させることは物理的に困難である。
【0020】
従って、当該対応する画素同士の位置ずれの方向と上記判定帰還の方向(常に一定である。)とが不一致となる場合があり、この場合には、正確且つ有効に判定帰還ビタビ検出処理ができない場合があるのである。
【0021】
更に、上述のように状態ブロックの形状も一定であるので、種々の方向に上記位置ずれが発生したときは、再生処理の不正確性が更に増長されてしまうこととなる。
【0022】
そこで、本発明は、上述の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、空間光変調素子内の各画素と受光素子内の対応する各画素との間に相対的な位置ずれが生じても、正確且つ有効に判定帰還ビタビ検出処理を行って、出力信号における再生精度を向上させることが可能なビタビ検出装置及び当該ビタビ検出装置を用いた情報再生装置及び情報記録再生装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、複数の変調用画素により構成される液晶空間光変調器等の空間光変調手段により入力信号に基づいて記録信号光を空間光変調して光メモリ等の記録媒体に照射することにより当該記録媒体に記録された二次元情報に対して照射された再生参照光の当該記録媒体からの反射光を受光して当該反射光に対応する出力信号を生成するCCD素子等の受光手段であって、複数の前記変調用画素に夫々対応する複数の受光用画素により構成される受光手段からの前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施すことにより前記入力信号を検出するビタビ検出装置であって、一の前記変調用画素と当該一の変調用画素に対応する前記受光用画素との間における予め検出された相対的位置のずれ方向に基づいて、前記判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向及び状態ブロック形状を設定するCPU等の設定手段と、前記設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて、前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施し、前記入力信号を検出するビタビ検出器等の検出手段と、を備える。
【0024】
請求項1に記載の発明の作用によれば、設定手段は、一の変調用画素と当該一の変調用画素に対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて、判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向及び状態ブロック形状を設定する。
【0025】
そして、検出手段は、設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて、出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施し、入力信号を検出する。
【0026】
よって、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止することができる。
【0027】
上記の課題を解決するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のビタビ検出装置において、前記ずれ方向は、予め設定された前記入力信号である既知入力信号に基づいて前記空間光変調手段を駆動することにより前記記録媒体に記録された前記二次元情報に対して前記再生参照光を照射して得られた前記反射光を受光して得られる前記出力信号と前記既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数であって、前記空間光変調手段、前記記録媒体、前記再生参照光を照射するアルゴンレーザ等の再生参照光照射手段及び前記受光手段を少なくとも含む光学系の伝達関数に基づいて予め検出されているように構成される。
【0028】
請求項2に記載の発明の作用によれば、請求項1に記載の発明の作用に加えて、上記ずれ方向は、既知入力信号に基づいて空間光変調手段を駆動することにより記録媒体に記録された二次元情報に対して再生参照光を照射して得られた反射光を受光して得られる出力信号と当該既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数であって、空間光変調手段、記録媒体、再生参照光照射手段及び受光手段を少なくとも含む光学系の伝達関数に基づいて検出されているので、正確に当該ずれ方向を検出して判定帰還方向及び状態ブロック形状を的確に設定することができる。
【0029】
上記の課題を解決するために、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のビタビ検出装置と、前記二次元情報が記録された光メモリ等の記録媒体と、前記再生参照光照射手段と、前記受光手段と、を備える。
【0030】
請求項3に記載の発明の作用によれば、請求項1又は2に記載の発明の作用に加えて、記録媒体は二次元情報を記録する。
【0031】
そして、再生参照光照射手段は、再生時において再生参照光を記録媒体に照射する。
【0032】
更に、受光手段は、再生参照光の反射光に基づいて出力信号を生成する。
【0033】
よって、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止し、正確に入力信号を再生することができる。
【0034】
上記の課題を解決するために、請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載のビタビ検出装置と、前記空間光変調手段と、前記記録信号光を出射するアルゴンレーザ等の記録信号光出射手段と、前記二次元情報の記録時において、前記二次元情報を記録すべき前記記録媒体上の位置に記録参照光を出射するアルゴンレーザ等の記録参照光出射手段と、前記記録媒体と、前記入力信号の再生時において、前記再生参照光を前記記録媒体に照射するアルゴンレーザ等の再生参照光照射手段と、前記受光手段と、を備える。
【0035】
請求項4に記載の発明の作用によれば、請求項1又は2に記載の発明の作用に加えて、記録信号光出射手段は、記録信号光を出射する。
【0036】
そして、記録参照光出射手段は、二次元情報の記録時において、二次元情報を記録すべき記録媒体上の位置に記録参照光を出射する。
【0037】
次に、記録媒体は、当該二次元情報を記録する。
【0038】
一方、再生参照光照射手段は、入力信号の再生時において、再生参照光を記録媒体に照射する。
【0039】
更に、受光手段は、再生参照光の反射光に基づいて出力信号を生成する。
【0040】
よって、入力信号に対応する二次元情報を記録することができると共に、当該入力信号の再生時において、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止し、正確に入力信号を再生することができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、アルゴンレーザ光を用いてホログラフィにより情報を二次元的に記録・再生する光メモリシステムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。
【0042】
始めに、本実施形態に係る光メモリシステムの全体構成について、図1を用いて説明する。
【0043】
図1に示すように、実施形態の光メモリシステムSは、空間光変調手段としての液晶空間光変調器1と、レンズ2及び5と、記録媒体としての光メモリ3と、Yθステージ4と、受光手段としてのCCD(Charge Coupled Device)素子6と、ミラー7と、アナモフィック光学系8と、設定手段としてのCPU9と、検出手段としてのビタビ検出器10と、メモリ11と、既知信号発生器12と、スイッチ13と、アルゴンレーザ16と、記録信号光出射手段としてのハーフミラー17及びシャッタ14と、記録参照光出射手段及び再生参照光出射手段としてのミラー18及びシャッタ15と、により構成されている。
【0044】
次に、上記光メモリシステムSの概要動作について説明する。
【0045】
始めに情報記録時の動作について説明する。
【0046】
情報の記録時においては、スイッチ13は、CPU9からの制御信号Scwに基づいて、記録すべき情報に対応する入力信号Sin側に切り換えられており、当該入力信号Sinが駆動信号Scsとして液晶空間変調器1に出力される。
【0047】
一方、これと並行して、シャッタ14は、CPU9からの制御信号scl1に基づいて、アルゴンレーザ16から出射されハーフミラー17において反射された記録信号光としてのアルゴンレーザ光Laを液晶空間光変調器1の全面に渡って照射する。
【0048】
そして、上記駆動信号Scsにより駆動される液晶空間光変調器1によりアルゴンレーザ光Laに対して入力信号Sinに基づく空間光変調処理が施される。このとき施される空間光変調処理は、液晶空間光変調器1の液晶面内の各画素について駆動信号Scsに基づきアルゴンレーザ光Laの透過又は非透過を制御することにより、二次元的に実行される。
【0049】
次に、空間光変調処理が施されたアルゴンレーザ光Laはレンズ2により集光され、信号光Lsとして光メモリ3の情報記録面に照射される。
【0050】
ここで、光メモリ3は、Y方向(図1中縦方向)とθ方向(Y方向に平行な光メモリ3の中心軸に垂直な面内における回転方向)に光メモリ3を移動又は回転させることが可能なYθステージ4上に載置されており、例えば薄層化されたニオブ酸リチウム結晶を積層することにより形成されている。そして、液晶空間光変調器1により二次元的に空間光変調された信号光Lsが照射されることにより、駆動信号Scs(すなわち、入力信号Sin)に対応する二次元情報が記録される。
【0051】
このとき、上記信号光Lsの光メモリ3への照射と並行して、シャッタ15がCPU9からの制御信号Scl2に基づいて、アルゴンレーザ16から出射されハーフミラー17を透過した後にミラー18において反射された記録参照光としてのアルゴンレーザ光Lbを出射し、当該アルゴンレーザ光Lbがアナモフィック光学系8(すなわち、アルゴンレーザ光Lbの光軸に垂直な面内の各方向によって倍率の異なる光学系)により変調された後、ミラーを介して参照光Lrとして光メモリ3上の信号光Lsの照射位置に同時に照射される。これにより光メモリ3上の信号光Lsの照射位置において当該信号光Lsと参照光Lrとが相互に干渉し、この干渉に基づくホログラムにより駆動信号Scs(すなわち、入力信号Sin)に含まれる情報が二次元情報として当該光メモリ3上に記録される。
【0052】
次に、光メモリ3に記録された二次元情報の再生時の動作について説明する。
【0053】
当該二次元情報の再生時においては、始めに、シャッタ15がCPU9からの制御信号Scl2に基づいて、アルゴンレーザ16から出射されハーフミラー17を透過した後にミラー18において反射された再生参照光としてのアルゴンレーザ光Lbを出射し、当該アルゴンレーザ光Lbが情報記録時と同様にアナモフィック光学系8及びミラー7を介して光メモリ3上の再生すべき二次元情報が記録されている位置へ参照光Lrとして照射される。
【0054】
そして、当該参照光Lrが光メモリ3上の当該二次元情報により変調されると共に反射され、その反射光がレンズ5により平行光である再生信号光Lpとされた後、CCD素子6の受光面に入射され、当該CCD素子6上の各画素により電気信号であるCCD出力信号Spに変換されて出力される。
【0055】
ここで、当該CCD素子6内の各画素の空間的な位置は、上記液晶空間光変調器1に含まれる各画素の空間的な位置と夫々対応する画素毎に原則として一致していることが望ましいが、後述するように正確に一致させることは困難である。
【0056】
そして、CCD素子6から出力されたCCD出力信号Spは、ビタビ検出器10に入力され、当該CCD出力信号Spに対して判定帰還ビタビ検出処理が施され、入力信号Sinを推定する推定信号としての出力信号Soutが出力され、当該入力信号Sinが再生される。
【0057】
なお、図1に示す光メモリシステムSでは、例えば、光メモリ3を新しいものに交換した場合等のような初期状態においては、CPU9からの制御信号Sciに基づいて既知信号発生器12から後述する既知のM配列に対応する既知信号Srがスイッチ13(CPU9からの制御信号Scwに基づいて既知信号発生器12側に予め切り換えられている。)を介して駆動信号Scsとして液晶空間光変調器1に出力され、これにより上述した情報記録動作(交換後の光メモリ3に対する情報記録動作)が実行される。
【0058】
一方、再生時には記録された既知信号に対して上述した情報再生動作が実行され、その結果としてCCD素子6から出力されるCCD出力信号SpをCPU9にて後述する処理により解析し、これにより交換後の光メモリ3を含む光学系(すなわち、液晶空間光変調器1、レンズ2及び5、光メモリ3、Yθステージ4、CCD素子6、ミラー7及びアナモフィック光学系8を含む光学系)の伝達関数(以下、光学系伝達関数と称する。)が検出される。
【0059】
次に、この光学系伝達関数に基づいて、液晶空間光変調器1とCCD素子3との位置関係のずれ(上述したように、原則としては当該位置関係にずれがないのが望ましいが、実際の光メモリシステムSにおいては、液晶空間光変調器1及びCCD素子3夫々の画素が極めて小さいこと及び光メモリ3の取り付け位置を正確に合わせるのが困難である等の原因により、当該位置関係がずれるのが通常である。)の方向がCPU9において検出され、この位置ずれ方向によりビタビ検出器10における判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向と状態ブロックの形状が設定され、当該設定された判定帰還方向と状態ブロックの形状を示す制御信号Scdがビタビ検出器10に出力される。
【0060】
このとき、当該判定帰還方向と状態ブロックの形状及び光学系伝達関数は、光メモリ3交換後の光メモリシステムSの光学系に対して一対一に設定され、以後上述した光メモリ3の交換等により光メモリシステムSの光学系が次に初期化されるまで不変とされるものである。
【0061】
また、本実施形態は、ビタビ検出器10の判定帰還ビタビ検出処理においては、上記光学系伝達関数そのものではなく、当該判定帰還ビタビ検出処理における計算量の削減のために、当該設定された光学系伝達関数の規模を縮小した縮小伝達関数(位置ずれの方向により異なった縮小伝達関数)を用いてビタビ検出を行う。このとき、各位置ずれ方向に対応する縮小伝達関数を示す情報も上記制御信号Scd内に含まれてビタビ検出器10に出力される。
【0062】
そして、実際の入力信号Sinの再生時においては、ビタビ検出器10は、入力された制御信号Scdに含まれる判定帰還方向、状態ブロックの形状及び縮小伝達関数に基づいてCCD出力信号Spに対して上記判定帰還ビタビ検出処理を施し、出力信号Soutを出力する。
【0063】
次に、実施形態に係る情報記録処理及び情報再生処理について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下に説明する情報記録処理及び情報再生処理は、複数の(例えば、三つの)光メモリ3を用いて相互に異なる情報の記録及び再生を実行する場合について説明するものである。
【0064】
また、以下に説明する情報再生処理には、上述した光メモリ3の交換等による光メモリシステムSの初期化時の動作も含まれている。
【0065】
更に、図2(a)は光メモリ3への情報記録処理を示すフローチャートであり、図2(b)は光メモリ3からの情報再生処理を示すフローチャートである。
【0066】
先ず、光メモリ3に対する情報の記録動作について図2(a)に示すフローチャートを用いて説明する。
【0067】
実施形態の情報記録処理においては、図2(a)に示すように、始めに上述した既知のM配列に対応する既知信号Srを既知信号発生器12で発生させた後スイッチ13を介して駆動信号Scsとして液晶空間光変調器1に入力する(ステップS1)。この既知のM配列に対応する既知信号Srの内容については、後述する光学系伝達関数の設定と共に後程詳しく説明する。
【0068】
そして、入力された駆動信号Scsに基づいて液晶空間光変調器1を駆動して当該駆動信号Scsに対応する信号光Lsを生成し、これを光メモリ3に照射して既知信号Srに対応する二次元情報を上述したホログラムにより当該光メモリ3上に記録する(ステップS2)。
【0069】
次に、光メモリ3に本来記録させるべき当該入力信号Sinが駆動信号Scsとして液晶光変調素子1に入力され(ステップS3)、これによりアルゴンレーザ光Laが空間光変調されて信号光Lsが生成され、これが参照光Lrと共に光メモリ3に照射されることにより、当該入力信号Sinに対応する二次元情報が当該光メモリ3上に記録される(ステップS4)。
【0070】
次に、記録すべき入力信号Sinの記録が全て終了したか否か判定され(ステップS5)、終了している時は(ステップS5;yes)、次に他の光メモリ3に対して引き続き入力信号Sinの記録を行うべく光メモリ3が交換されたか否かが判定され(ステップS6)、交換されていないときは(ステップS6;no)そのまま処理を終了し、交換されているときは(ステップS6;yes)ステップS1に戻って交換された光メモリ3に対してこれまで説明した記録動作を繰り返す。
【0071】
一方、ステップS5の判定において、入力信号Sinの記録が終了していないときは(ステップS5;no)ステップS3に戻って記録処理を継続する。
【0072】
以上説明した記録処理により、複数の光メモリ3に対して既知信号Srに対応する二次元情報の記録と入力信号Sinに対応する二次元情報の記録とが実行されることとなる。
【0073】
次に、当該記録された二次元情報の再生処理について、図2(b)を用いて説明する。
【0074】
再生処理時においては、再生すべき二次元情報が記録された光メモリ3がYθステージ4上に載置されると、次に、当該載置された光メモリ3上の二次元情報に対して、アルゴンレーザ16、ハーフミラー17、ミラー18、シャッタ15、アナモフィック光学系8等を用いて参照光Lrを照射し(ステップS7)、その反射光である再生信号光LpをCCD素子6で受光して既知信号Srに対応する二次元情報をCCD出力信号Spとして再生し(ステップS8)、当該CCD出力信号Spと上記既知のM配列とを用いて、CPU9により光メモリシステムSの光学系伝達関数を設定する(ステップS9)。そして、CPU9は、当該設定された光学系伝達関数を用いて、後述する方法により上記縮小伝達関数を生成する。
【0075】
この光学系伝達関数の設定方法について詳細には後述する。
【0076】
次に、同じくCPU9において、生成された光学系伝達関数に基づいて液晶空間光変調器1の各画素とCCD素子6の対応する各画素との間の位置ずれの方向が検出され(ステップS10)、ずれ方向信号Szとして一時的にRAM(Random Access Memory)等のメモリ11に記憶される。この位置ずれの検出方法についても後程詳述する。
【0077】
ここで、光メモリ3上の二次元情報を再生する際には液晶空間光変調器1及び信号光Lsは用いられないにもかかわらず、ステップS10において当該再生時のビタビ検出処理において液晶空間光変調器1の各画素と対応するCCD素子6の各画素との位置ずれを検出しなければならないのは、光メモリシステムSにおいては、入力信号Sinの記録時において液晶空間光変調器1を用いて二次元的に当該入力信号Sinを光メモリ3上に記録するので、この記録されている二次元情報には、液晶空間光変調器1の各画素の位置情報が含まれていることとなるからである。
【0078】
すなわち、記録時に当該各画素のオン/オフにより二次元画像が構成されて、この二次元画像がそのまま光メモリ3内に二次元情報として記録されるので、当該二次元情報には、液晶空間光変調素子1の各画素の位置情報とそのオン/オフとによって二次元情報が記録されることとなり、よって当該二次元情報には液晶空間光変調器1の各画素の位置情報が含まれるのである。
【0079】
従って、その二次元情報の再生時に再生信号光LpとしてCCD素子6上に形成される二次元画像は、記録時に液晶空間光変調器1によって形成された二次元画像がそのままCCD素子6上に形成されるので、これにより当該液晶空間光変調器1の各画素の位置と受光するCCD素子6上の対応する各画素との位置ずれを加味してビタビ検出処理を行わないと正確な出力信号Soutが得られないこととなる。
【0080】
次に、検出された位置ずれをメモリ11から読み出すことにより、これを用いて、ビタビ検出器10における判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向が検出されると共に(ステップS11)、状態ブロック形状が設定され(ステップS12)、それらが縮小伝達関数を示す情報と共に制御信号Scdとしてビタビ検出器10に出力される。
【0081】
ここで、本実施形態では、ビタビ検出器10においては、ビタビ検出が伝達関数における左から右に行われるので、判定帰還方向は上述した上から下方向又は下から上方向のいずれかとなる。
【0082】
次に、入力信号Sinに対応する二次元情報の再生処理として、先ず参照光Lrを当該入力信号Sinに対応する二次元情報に照射し(ステップS13)、その反射光を再生信号光LpとしてCCD素子6で受光して当該二次元情報をCCD出力信号Spとして再生し(ステップS14)、当該CCD出力信号Spに基づいてビタビ検出器10において判定帰還ビタビ検出処理が行われ(ステップS15)、入力信号Sinに対応する出力信号Soutが生成される。このときの判定帰還ビタビ検出処理に上記制御信号ScdとしてCPU9から入力されていた判定帰還方向、状態ブロック形状及び縮小伝達関数が用いられる。
【0083】
そして、現在載置されている光メモリ3に記録されている二次元情報について全て再生処理が終了したか否かが、ビタビ検出器10によりCCD出力信号Spが継続して入力されているか否かに基づいて判定され(ステップS16)、全ての二次元情報が再生されていないときは(ステップS16;no)ステップS13に戻って再生処理を継続する。
【0084】
一方、ステップS16の判定において、全ての二次元情報について再生処理が完了しているときは(ステップS16;yes)、次に、光メモリ3が他のものに交換されたか否かが判定され(ステップS17)、交換されたときは(ステップS17;yes)、再びステップS7に戻って光学系初期化時の処理を行い(ステップS7乃至S12)、その後新たに載置された光メモリ3に対して入力信号Sinに対応する二次元情報の再生処理を行う(ステップS13乃至S17)。
【0085】
また、ステップS17の判定において、光メモリ3が交換されていないときは(ステップS17;no)、そのまま処理を終了する。
【0086】
次に、ステップS1、S2及びS7乃至S9で実行される既知のM配列に対応する既知信号Srとそれを用いた上記光学系伝達関数の設定について詳述する。
【0087】
上述したM配列は、n次のM系列{ak}について、当該M系列{ak}内の各要素を、先ず対角線に沿ってa0、a1、a2…と配列し、行又は列の端に到達したら次に反対側の端に移って同じことを繰り返しながら並べ替えて配列したものである。ここで、n次のM配列とは、n段の帰還付きシフトレジスタで生成される周期2n−1の(0、1)の周期系列で、帰還するタップは生成多項式により規定される。このとき、生成多項式は原始多項式でなければならない。
【0088】
より具体的には、例えば3次の原始多項式
【数1】
G(x)=x3+x+1
を用いるM配列発生器は、図3に示すように三つの遅延回路20乃至22及び排他的論理和回路23とにより構成することができる。
【0089】
このM配列は、見かけ上ランダムな系列であり、シミュレーションなどのための疑似雑音系列や同期用の系列として広く用いられているものである。
【0090】
より具体的に説明すると、例えば、n次のM配列{ak}の周期
【数2】
N=2n−1
が互いに素な数の積
【数3】
N=N1×N2
と書けて、且つ、
【数4】
1=2v−1
2=N/N1
n=v×e
e≧2
GCD(N1,N2)=1 (ここで、「GCD(N1,N2)」はN1とN2の最大公約数を示す。)
と書ける場合を考えると、
【数5】
N=2n−1
の場合、仮に、
【数6】
1=2n/2−1
2=2n/2+1
とすると、
【数7】
N=N1×N2
が満足される。そこで、例えば、
【数8】
N=24−1
1=3、N2=5
の場合、M系列{ak}を並べ替えて次のようなM配列{bij}を求めることができる。
【0091】
【数9】

Figure 0003892970
ここで、
【数10】
ij=ak,0≦k≦N−1
とすると、
【数11】
i=k mod N1、j=k mod N2
である。
【0092】
そして、ステップS1における既知信号Srとしては、上記M配列{bij}に対応する既知信号Srが用いられる。
【0093】
次に、当該既知信号Srを用いた光メモリシステムSの光学系の伝達関数の設定について説明する。
【0094】
今、伝達関数を設定すべき光学系において情報の記録再生を行った場合に、液晶空間光変調器1内の各画素とこれらに夫々対応するCCD素子6内の各画素との間で、相互に上下左右に長さLの符号間干渉が起こるものと仮定する。
【0095】
この符号間干渉を表す光学系伝達関数(すなわち、ステップS9において設定すべき光学系伝達関数hijを有する光メモリシステムSの光学系に上記M配列{bij}に対応する既知信号Srを入力した時、雑音が全くない場合に出力される符号(すなわち、理想出力)sijは、以下の畳み込みで示される。
【0096】
【数12】
Figure 0003892970
ところで、実際にCCD出力信号Spとして出力される符号gijには、上記符号sijに対して光学系自体が有している固有の雑音nijが重畳されたものであり、
【数13】
ij=sij+nij
となる。
【0097】
ここで、既知信号SrとしてのM配列{bij}とCCD出力信号Spとしての符号gijとの間の相互相関は、以下の式により求められる。
【0098】
【数14】
Figure 0003892970
このとき、式(2)の右辺第2項はM配列{bij}と雑音nijとの相関であるから零とおけるので、式(2)は式(1)を用いて、
【数15】
Figure 0003892970
と書ける。そして、これはM配列{bij}の自己相関と伝達関数hijの畳み込みである。
【0099】
今、仮に、上述のM系列{ak}におけるaiの「0」を「−1」、「1」を「+1」に対応させた系列{mi}を用いたM配列{bij}の自己相関は、
【数16】
Figure 0003892970
であるから、この式と式(3)より、
【数17】
Φbb(0,0)=1
Φbb(m,n)=−1/N12 (但し、m≠0,n≠0)
であるから、
【数18】
Figure 0003892970
となる。ここで、N12が十分大きいとすると、近似的に
【数19】
Φbg(k,l)≒hkl
となって、最終的に光学系伝達関数hijの各要素を算出することができる(ステップS9)。
【0100】
次に、ステップS10で実行される液晶空間光変調器1の各画素と夫々に対応するCCD素子6の各画素との空間的な位置関係のずれ方向の検出について図4及び図5を用いて詳述する。
【0101】
始めに、ステップS10において検出される位置のずれ方向の定義について、図4を用いて説明する。なお、図4は、CCD素子6の受光面に液晶空間光変調器1の液晶面を投影した図であり、CCD素子6の受光面は実線で示す各画素に区分されており、液晶空間光変調器1の液晶面は破線で示す各画素に区分されている。
【0102】
本実施形態における位置ずれは、図4中符号δx及びδyで示すように、液晶空間光変調器1の一の画素(図4中、左下斜め斜線で示す画素)と、これに対応するCCD素子6の一の画素(図4中、右下斜め斜線で示す画素)との相対的な位置のずれであり、以下の説明では、右方向及び下方向を夫々正として取り扱う。
【0103】
次に、ステップS10における位置ずれ方向の検出方法について、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
【0104】
図5に示すように、ステップS10の位置ずれ方向検出処理においては、始めに、ステップS9までの処理で設定された光学系伝達関数の各要素のうち、最も大きい値の要素を検出し、当該検出した要素の光学系伝達関数行列中における位置を[X,Y]とする(ステップS20)。
【0105】
次に、設定された光学系伝達関数の各要素のうち、ステップS20で設定された最大要素に対して一つ右隣の要素の値を[X+1,Y]とし、最大要素に対して一つ左隣の要素の値を[X−1,Y]とし、最大要素に対して一つ上隣の要素の値を[X,Y−1]とし、最大要素に対して一つ下隣の要素の値を[X,Y+1]とする(ステップS21)。
【0106】
そして、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS22)、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]であるときは(ステップS22;yes)、最大要素の上隣の要素より下隣の要素の方が大きく、且つ左隣の要素よりも右隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を右下と判定して(ステップS23)次のステップS11に移行する。
【0107】
一方、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]でないときは(ステップS22;no)、次に、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS24)、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]であるときは(ステップS24;yes)、最大要素の上隣の要素より下隣の要素の方が大きく、且つ左隣の要素と右隣の要素とが等しい値であるので、この場合は位置ずれ方向を下と判定して(ステップS25)次のステップS11に移行する。
【0108】
一方、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]でないときは(ステップS24;no)、次に、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS26)、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]であるときは(ステップS26;yes)、最大要素の上隣の要素より下隣の要素の方が大きく、且つ右隣の要素よりも左隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を左下と判定して(ステップS27)次のステップS11に移行する。
【0109】
一方、[X,Y−1]<[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]でないときは(ステップS26;no)、次に、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS28)、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]であるときは(ステップS28;yes)、最大要素の上隣の要素と下隣の要素とが等しい値であり、且つ左隣の要素よりも右隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を右と判定して(ステップS29)次のステップS11に移行する。
【0110】
一方、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]でないときは(ステップS28;no)、次に、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS30)、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]であるときは(ステップS30;yes)、最大要素の上隣の要素と下隣の要素とが等しい値であり、且つ左隣の要素と右隣の要素とが等しい値であるので、この場合は位置ずれがないと判定して(ステップS31)次のステップS11に移行する。
【0111】
一方、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]でないときは(ステップS30;no)、次に、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS32)、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]であるときは(ステップS32;yes)、最大要素の上隣の要素と下隣の要素とが等しい値であり、且つ右隣の要素よりも左隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を左と判定して(ステップS33)次のステップS11に移行する。
【0112】
一方、[X,Y−1]=[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]でないときは(ステップS32;no)、次に、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS34)、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]であるときは(ステップS34;yes)、最大要素の上隣の要素が下隣の要素よりも大きく、且つ左隣の要素よりも右隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を右上と判定して(ステップS35)次のステップS11に移行する。
【0113】
一方、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]<[X+1,Y]でないときは(ステップS34;no)、次に、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS36)、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]であるときは(ステップS36;yes)、最大要素の上隣の要素が下隣の要素よりも大きく、且つ左隣の要素と右隣の要素とが等しい値であるので、この場合は位置ずれ方向を上と判定して(ステップS37)次のステップS11に移行する。
【0114】
一方、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]=[X+1,Y]でないときは(ステップS36;no)、次に、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]か否かが判定され(ステップS38)、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]であるときは(ステップS38;yes)、最大要素の上隣の要素が下隣の要素よりも大きく、且つ左隣の要素が右隣の要素よりも大きい値であるので、この場合は位置ずれ方向を左上と判定して(ステップS39)次のステップS11に移行する。
【0115】
一方、[X,Y−1]>[X,Y+1]且つ[X−1,Y]>[X+1,Y]でないときは(ステップS38;no)、今までのステップS20乃至S38の処理に何らかの誤動作があったとして再度ステップS20に戻って今までの処理を繰り返す。
【0116】
なお、図5に示したような最大要素の隣にある要素の大小を比較することで位置ずれ方向が検出できるのは、ステップS9で設定される伝達関数が、理論上、液晶空間光変調器1とCCD素子6との間の上記位置ずれと再生信号光Lpの広がり関数とにより一義的に決められるものであることによる。
【0117】
ここで、再生信号光Lpの広がり関数について説明する。
【0118】
再生信号光LpがCCD素子6に照射されるとき、当該再生信号光Lp自体が有する二次元強度分布性に起因して、液晶空間光変調器1の一の画素に対応する再生信号光Lpが、CCD素子6上の対応する一の画素以外に当該一の画素に隣接する画素にも照射される。そして、このときに、再生信号光Lpに含まれる情報の当該隣接する画素への漏れが生じるが、この漏れの程度を示すのが上記広がり関数である。
【0119】
このとき、当該広がり関数に含まれる各要素の値は、再生信号光Lpの二次元強度分布性により、最大値を有する要素を中心として上下左右対称な大きさの値を夫々に有している。従って、ステップS9で設定された伝達関数においても、もし位置ずれがなければ、各要素の値が最大値を有する要素を中心として上下左右対称な値となる。これにより、ステップS9で設定された光学系伝達関数においてその最大要素を中心とした場合にその上下左右の要素の値に大小の差があれば、それは、液晶空間光変調器1とCCD素子6との位置ずれによるものであると判断できるのであり、その大小の分布状況を検出すれば、必然的に当該位置ずれの方向も検出できるのである。
【0120】
次に、本実施形態に係るビタビ検出について図6乃至図9を用いて説明する。
【0121】
先ず、簡単のために1次元の場合を考える。
【0122】
今、符号間干渉(ISI:Inter Symbol Interferance)の長さをL=2とすると、前後からの符号間干渉があるので伝達関数は、
【数20】
i=[h-1,h0,h1
となる。
【0123】
今、入力信号をfiとすると、雑音がない場合の理想出力siは入力信号と伝達関数の畳み込みで与えられ、
【数21】
Figure 0003892970
である。
【0124】
次に、図6に示すように1次元信号系列を2ビットづつに分けてビタビ検出を行う場合を考える。なお、図6において、実線で囲まれた部分が時刻k−1での状態、破線で囲まれた部分が現時刻kでの状態である。
【0125】
図6において、状態Sの数は22=4であり、具体的には、
【数22】
Figure 0003892970
の状態をとる。ここで、時刻k−1と状態と時刻kの状態とはオーパーラップしているので、両時刻での状態、すなわち状態遷移が決まれば検出値は一意に決まる(図6の円で囲まれた値)。
【0126】
次に、状態遷移図を図7に示す。‘0’及び‘1’は各状態遷移に対応する検出出力である。
【0127】
更に、図7に示す状態遷移図を時系列に展開したトレリス線図を図8に示す。
【0128】
ここで、取り得る状態遷移の数は図7に示すように8種類に制限される。そして、各状態遷移に対応する理想出力skは表1に示す如くになるが、この理想出力skは伝達関数が解っているので事前に計算しておくことが可能である。
【0129】
【表1】
Figure 0003892970
これらを用いると、ビタビ検出とは測定値系列r=(r1,…,rK)から条件付き確率
【数23】
Figure 0003892970
を最大にするデータ系列d=(d,…,dK)を見いだすことと等価となる。
【0130】
そこで、雑音が無相関であるとすると、結合確率は次のように表される。
【0131】
【数24】
Figure 0003892970
今、符号間干渉長が2であるから、dk-LからdkまでのL+1のデータが状態遷移を決定する。
【0132】
この点について、これまで説明した例では、符号間干渉長Lは2であるから3個のデータが状態遷移を決定し、時刻kのデータに対してk−1とk+1からの符号間千渉がある。
【0133】
また、データ系列はf=(f1,…,fK)である。従って、
【数25】
Figure 0003892970
となる。
【0134】
ここで、skは時刻kでの状態遷移の理想出力(表1参照)である。
【0135】
そして、ビタビ検出では、この確率を最大とするパスを選択する。
【0136】
すなわち、両辺の負の対数をとったものを対数尤度(パスメトリック)Lとすると、
【数26】
Figure 0003892970
となり積は加算になる。
【0137】
今、雑音を平均0の標準偏差σのガウス雑音と仮定すると、理想出力がskの時に測定値がrkとなる確率密度関数は
【数27】
Figure 0003892970
となり、この両辺の負の対数をとると、
【数28】
Figure 0003892970
となる。この右辺第1項と第3項は定数項で全てのブランチ(図8のトレリス線図の矢印)に共通であるから除くと、
【数29】
Figure 0003892970
がブランチメトリックBkとなる。
【0138】
一方、パスメトリックLkは、ブランチメトリックBkの加算で与えられ
【数30】
Figure 0003892970
となる。
【0139】
以上説明した内容を図9を用いて纏めると、ビタビ検出のアルゴリズムは以下の通りとなる。すなわち、
時刻kの測定値rkを用いて各状態遷移に対してブランチメトリックBk
【数31】
Figure 0003892970
を計算する。
【0140】
時刻kにおいて状態Sn(n=1,…,4)のそれぞれに至る2本のパスに対して
パスメトリックLk
【数32】
Figure 0003892970
を計算し、パスメトリックLkが小さいパスを各状態に至る生き残りパスとして残す(図9の矢印参照)。
【0141】
(3)トレリス線図においてマージ(合流)が生じてパスが確定した部分(図9の太線)の検出値(‘0’又は‘1’)を出力する。
【0142】
次に、実施形態のステップS11における判定帰還方向の検出及び状態ブロックの形状の決定の実際について、図10を用いて説明する。
【0143】
ここで、本実施形態における状態ブロックの形状について説明する。
【0144】
先ず、CCD素子6からのCCD出力信号Spをビタビ検出する場合の状態の定義について図10(a)を用いて説明する。なお、図10(a)において「0」又は「1」は液晶空間光変調器1に印加された駆動信号Scsを示している。
【0145】
例えば、光学系伝達関数が3行3列であると仮定すると、CCD素子6上の一の画素からの上記CCD出力信号Spの値は、当該画素(図10(a)において円で囲まれた画素)に対応する液晶空間光変調器1の画素と当該液晶空間光変調器1上でその周辺にある8個の画素とに印加される駆動信号Scsに依存して決定される。ここで、当該駆動信号Scsの縦3ビットからなる値をビタビ検出におけるシンボルアルファベットと定義すると、そのシンボルアルファベットの数は0乃至7の計8個である。
【0146】
今、符号間干渉の長さを「2」とした場合、ビタビ検出における状態は、図10(a)に実線で示すように、当該シンボルアルファベットを2個纏めて定義される。ここで、実線で囲まれた部分が前の状態であり、破線で囲まれた部分が現時点での状態である。このとき、状態ブロックの形状とは、図10(a)中の実線又は破線の図形の形状をいう。図10(a)の場合は、3行2列の長方形となる。また、状態の数は、
【数33】
L=82=64
で、以下に示す各値をとる。
【0147】
【数34】
Figure 0003892970
一方、取り得る状態遷移は、
【数35】
Sm=(i,J)→Sn=(J,k)
の場合のみで、トレリス線図上で各状態に対して計8本の入出力がある。また、各状態遷移に対して復号シンボルアルファベットは一意に決まり、上記の例では、Jが復号シンボルアルファベットとなる。
【0148】
次に、本実施形態の場合のように判定帰還を用いたビタビ検出処理における状態について図10(b)を用いて説明する。
【0149】
上述したように、判定帰還法においては、例えば下方向に帰還を行う場合、直上の行が正しく検出されたと仮定して当該直上の行のデータの影響を差し引いて当該ビタビ検出を行う画素(図10(b)で円で囲まれた画素)のCCD出力値が推定されるので、3行3列の場合、その状態は図10(b)に実線で示すようになる。
【0150】
従って、図10(b)に示す場合に、シンボルアルフベットの数Mは「0」乃至「3」の四つであり、状態の数は、判定帰還法を用いない場合に比して大幅に減少し、
【数36】
Figure 0003892970
となる。そして、各状態について具体的には以下に示すような状態をとる。
【0151】
【数37】
Figure 0003892970
また、トレリス線図上で各状態に至るパスの数も夫々に4本と少なくなり、計算量を大幅に削減することができる。
【0152】
ここで、本実施形態のように当該位置ずれが存在し、且つ、上述したように再生信号光Lpについて広がり関数が適用される場合の状態の定義及び状態ブロックの形状について、図11乃至図13を用いて説明する。
【0153】
液晶空間光変調器1の各画素とCCD素子6の各画素との間に図11に示すような位置ずれ(図4参照)のみがあった場合の光学的伝達関数Qは、
【数38】
Figure 0003892970
となる。
【0154】
次に、上記位置ずれと再生信号光Lpにおける上記広がり関数が混在している場合の光学系伝達関数(すなわち、上記ステップS5で設定される光学系伝達関数)及びその規模を縮小した縮小伝達関数について説明する。
【0155】
今、位置ずれの光学的伝達関数として上記式(4)を用い、広がり関数として以下に示す3行3列の伝達関数Pを用いるとすると、
【数39】
Figure 0003892970
位置ずれと広がり関数が混在しているときの光学的伝達関数は、以下に示す4行4列の光学的伝達関数Hとなる。
【0156】
【数40】
Figure 0003892970
そして、各要素は、以下の通りとなる。
【0157】
【数41】
Figure 0003892970
一方、4行4列の光学的伝達関数Hを判定帰還ビタビ検出する場合は、図12に示すように状態を定義する必要があるので、状態数は512(=29)状態となり、各状態に対するパスの数は各8本となって、実際上ビタビ検出器10で計算できない規模の計算量となる。
【0158】
そこで、本実施形態では、上述のように、光学的伝達関数の規模を縮小した縮小伝達関数を用いてビタビ検出を実行する。
【0159】
すなわち、今、広がり関数として
【数42】
Figure 0003892970
を用い、位置ずれとして図11又は図4においてδx=δy=0.1とした場合は、光学的伝達関数Hは、
【数43】
Figure 0003892970
となる。ここで、各要素の内最大値を有する要素h[0,0]を中心として大小関係を見てみると、第4行及び第4列並びに要素h[−1,−1]については他の要素に比して極端に小さいので、これらを「0」と置き換えた縮小伝達関数、すなわち、元の光学的伝達関数において2行前、2列前並びに右下からの符号間干渉を無視した縮小伝達関数H’を求めると、
【数44】
Figure 0003892970
となる。
【0160】
この場合に、縮小伝達関数H’を用いた理想出力と元の光学的伝達関数Hを用いた理想出力とを比較すると、その誤差は、上記の例の場合で2.6%であることがシミュレーションにより確認されており、これは、二次元情報の再生においては、許容し得る誤差範囲内の誤差である。
【0161】
そして、3行3列の上記縮小伝達関数H’を用いる場合の状態の定義を図13に示す。なお、図13(a)はシンボルアルファベットを示す図であり、図13(b)は状態を定義を示す図である。
【0162】
この図13に示す場合、シンボルアルファベットと状態は相互に同一で、(b0,b1,b2)の3ビットで定まる8状態であり、また、許容される状態遷移は各状態に対して4種類となって、ビタビ検出器10で計算可能な規模となる。
【0163】
ここで、図13(b)において実線で囲まれた前状態から破線で囲まれた現状態への状態遷移が確定すれば、図13(b)中円で囲まれたビットが出力信号Soutとして出力される。このときの許容される状態遷移と検出出力について、表2に纏めている。
【0164】
【表2】
Figure 0003892970
次に、特に図13に示した状態の定義を前提として、上記ステップS11及びS12においてCPU9において実行される判定帰還方向の検出及び状態ブロック形状の設定について、図14を用いて説明する。
【0165】
上記ステップS11及びS12においては、図14に示すような参照テーブルが予めCPU9内の図示しないメモリに記憶されており、ステップS10において検出された位置ずれ方向に基づいて当該参照テーブルが参照され、制御信号Scdに含ませるべき判定帰還方向の検出及び状態ブロック形状の設定が行われる。
【0166】
ここで、図14に示す各位置ずれの場合について説明すると、先ず、CCD素子6上の対応する画素に対して、再生信号光Lpが右下にずれた場合(上記式(6)で示される縮小伝達関数に対応する場合)には、式(6)において、第3行の値が第1行の値より大きい。これは、上の行からの符号間干渉が下の行からの符号間干渉よりも大きいことを示しており(これは、光学系の理想出力が入力信号Sinと縮小伝達関数の畳み込みであることに起因している。)、この場合は判定帰還方向は上から下に向かうのが有効であり、更に、上述のように右下からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図14の最上欄に示される形状となる。
【0167】
次に、再生信号光Lpが左下にずれた場合は、対応する縮小伝達関数は、式(6)の縮小伝達関数の左右が反転したものとなる。この場合は判定帰還方向は上から下に向かうのが有効であり、更に、左下からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図14の上から2欄目に示される形状となる。
【0168】
次に、再生信号光Lpが右上にずれた場合は、対応する縮小伝達関数は、式(6)の縮小伝達関数の上下が反転したものとなる。この場合は判定帰還方向は下から上に向かうのが有効であり、更に、右上からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図14の上から3欄目に示される形状となる。
【0169】
更に、再生信号光Lpが左上にずれた場合は、対応する縮小伝達関数は、式(6)の縮小伝達関数の上下左右が反転したものとなる。この場合は判定帰還方向は下から上に向かうのが有効であり、更に、左上からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図14の最下欄に示される形状となる。
【0170】
これらと同様に、再生信号光Lpが左右に位置ずれがなく、下方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図14の最上欄に示される形状となり、上方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図14の上から3欄目に示される形状となる。
【0171】
更に、再生信号光Lpが上下に位置ずれがなく、右方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図14の最上欄に示される形状となり、左方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図14の上から2欄目に示される形状となる。
【0172】
最後に、ステップS15において実行される判定帰還ビタビ検出処理について、説明する。
【0173】
上述したように、ステップS15においてビタビ検出器10で実行される判定帰還ビタビ検出処理は、制御信号ScdとしてCPU9から入力されている位置ずれ方向に対応した縮小伝達関数及び判定帰還方向並びに状態ブロック形状に基づいて実行される。
【0174】
すなわち、図14の円で囲まれたビットを判定帰還ビタビ検出する場合、このビットに対応するCCD出力信号Spの出力値g[i,j]から、帰還される行の既に推定済みの3ビット(図14において矩形実線で囲まれている)からの符号間干渉を減算した出力値g'[i,j]を算出する。
【0175】
一方、理想出力値s'[i,j]を、帰還される行からの符号間干渉を考慮に入れないで、許容されるすべての状態遷移(図14最上欄のブロック形状の場合は表2に示される)に対して計算しておく(すなわち、伝達関数が解っているので、ビタビ検出を開始する前に予め計算しておくことが可能である。)。
【0176】
そして、帰還される行からの符号間干渉を滅算した出力値g'[i,j]と理想出力値s'[i,j]を用いて全ての許容される状態遷移(トレリス線図のブランチ)に対してブランチメトリックBk
【数45】
k=(g'[i,j]−s'[i,j])2
として算出する。
【0177】
次に、各状態に至る4本の入力パスに対して夫々にパスメトリックを計算し、各パスのうち、パスメトリックが最小のパスを生き残りパスとして残置する。
【0178】
その後、トレリス線図上でパスにマージが生じてパスが確定したら、確定したパス内の各状態遷移に対応した検出出力(図14最上欄のブロック形状の場合は表2の値)を検出データビットとし、これを出力信号Soutとして出力する。
【0179】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認するために、シミュレーションによりビット誤り率を算出した結果を図15及び図16に示す。
【0180】
なお、図15及び図16において、「BbB」は、再生方法としてビタビ検出を用いないビットバイビット方式を用いた場合を示しており、「DF-VA-16」は、再生方法として16状態の判定帰還ビタビ検出処理(図10(b))を用いた場合を示しており、「DF-VA-8」は、再生方法として8状態の判定帰還ビタビ検出処理(図13(b))を用いた場合を示している。
【0181】
また、位置ずれ方向としては、(r,d)が右下である場合を示しており、(l,u)が左上である場合を示している。
【0182】
更に、判定帰還の方向は上から下へ、ビタビ検出方向は左から右としている。
【0183】
また、広がり関数としては、式(5)の広がり関数を用い、入力信号Sinのレベルは、ビット‘1’に対応する白(Sw)が200、ビット‘0’に対応する黒(Sb)が50としている。更に、雑音は平均値が0のガウス雑音であり、480×640画素の白黒ランダムパターンの液晶空間光変調器1に対して4行4列の光学的伝達関数により符号間干渉を負荷した後に雑音を加えて、0から256の8ビットで量子化している。
【0184】
更にまた、S/N(信号/雑音)比は、
【数46】
Figure 0003892970
で定義する。ここで、σは、雑音の標準偏差である。
【0185】
更に、図15(a)に示すシミュレーション結果は位置ずれが(δx,δy)=(0.1,0.1)である場合について示しており、図15(b)に示すシミュレーション結果は位置ずれが(δx,δy)=(0.2,0.2)である場合について示しており、図16に示すシミュレーション結果は位置ずれが(δx,δy)=(0.3,0.3)である場合について示している。
【0186】
図15及び図16から解るように、判定帰還法を用いたビタビ検出とこれを用いないビットバイビットによる再生では、明らかに判定帰還法を用いた方がビット誤り率が低くなっている。また、この効果は、S/N比が高いほど顕著である。
【0187】
更に、16状態の判定帰還ビタビ検出処理を用いた場合と、8状態の判定帰還ビタビ検出処理を用いた場合とを比較すると、その差は殆どないことが解る。従って、3行3列の縮小伝達関数を用いて状態数を16状態から8状態に削減したことによる性能劣化はほとんどなく、この点で、8状態の判定帰還法を用いる効果は大きい。
【0188】
更にまた、図15及び図16において、(r,d)と記したグラフは位置ずれ方向と判定帰還方向及び状態ブロック形状とが対応している場合であり、(l,u)と記したグラフは位置ずれ方向と判定帰還方向及び状態ブロック形状とが対応せず判定方向が逆である場合を示しているが、これらを比較すると、位置ずれが大きくなるにしたがって、(l,u)と記したグラフの方がビット誤り率の劣化が大きくなる。
【0189】
一方、位置ずれの方向に応じて判定帰還の方向と状態ブロック形状とを変えることにより、(r,d)と記したグラフまでビット誤り率を改善することができる。
【0190】
以上説明したように、実施形態の光メモリシステムSの動作によれば、液晶空間光変調器1の画素と対応するCCD素子6の画素の間における相対的な位置ずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該位置ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止することができる。
【0191】
また、位置ずれ方向が、既知信号Srに基づいて液晶空間光変調器1を駆動することにより光メモリ3に記録された二次元情報に対して参照光Lrを照射して得られた再生信号光Lpを受光して得られるCCD出力信号Spと当該既知信号Srとに基づいて算出された光学的伝達関数に基づいて検出されているので、正確に当該位置ずれ方向を検出して判定帰還方向及び状態ブロック形状を的確に設定することができる。
【0192】
従って、入力信号Sinに対応する二次元情報を光メモリ3上に記録することができると共に、正確に入力信号Sinを再生することができる。
【0193】
なお、上述の実施形態においては、既知信号Srとして既知のM配列に対応する既知信号Srを用いたが、これ以外に、例えば、液晶空間光変調器1の一画素だけを「白」とし、その周囲の画素を「黒」とするいわゆるインパルスパターンを用いて光学系伝達関数を設定してもよいし、また、既知の一般的なランダムパターンを用いて光学系伝達関数を設定してもよい。
【0194】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止することができる。
【0195】
従って、記録媒体に記録されている二次元情報に基づいて、より正確に入力信号を再生することができる。
【0196】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加えて、上記ずれ方向が、既知入力信号に基づいて空間光変調手段を駆動することにより記録媒体に記録された二次元情報に対して再生参照光を照射して得られた反射光を受光して得られる出力信号と当該既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数に基づいて検出されているので、正確に当該ずれ方向を検出して判定帰還方向及び状態ブロック形状を的確に設定することができる。
【0197】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の発明の効果に加えて、正確に入力信号を再生することができる。
【0198】
請求項4に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の発明の効果に加えて、入力信号に対応する二次元情報を記録することができると共に、当該入力信号の再生時において正確に入力信号を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の光メモリシステムの概要構成を示すブロック図である。
【図2】実施形態の情報記録再生処理を示すフローチャートであり、(a)は情報記録処理を示すフローチャートであり、(b)は情報再生処理を示すフローチャートである。
【図3】M配列発生器の構成を示すブロック図である。
【図4】液晶空間光変調器とCCD素子の位置ずれを示す説明図である。
【図5】位置ずれ方向の検出動作を示すフローチャートである。
【図6】符号間干渉長が2のときの1次元ビタビ検出を説明する図である。
【図7】符号間干渉長が2のときのビタビ検出の状態遷移図である。
【図8】符号間干渉長が2のときのトレリス線図である。
【図9】生き残りパスとマージを説明する図である。
【図10】状態の定義を示す図であり、(a)はビタビ検出における状態の定義を示す図であり、(b)は判定帰還ビタビ検出における状態の定義を示す図である。
【図11】位置ずれがある時の伝達関数を示す図である。
【図12】4行4列の伝達関数を用いた判定帰還ビタビ検出における状態の定義を示す図である。
【図13】位置ずれと広がり関数とが混在した場合の判定帰還ビタビ検出を示す図であり、(a)はシンボルアルファベットを示す図であり、(b)は状態の定義を示す図である。
【図14】位置ずれ方向と判定帰還方向及び状態ブロック形状の関係を示す図である。
【図15】実施形態の効果を示す図であり、(a)は位置ずれが(δx,δy)=(0.1,0.1)の場合を示す図であり、(b)は位置ずれが(δx,δy)=(0.2,0.2)の場合を示す図である。
【図16】位置ずれが(δx,δy)=(0.3,0.3)の場合の実施形態の効果を示す図である。
【符号の説明】
1…液晶空間光変調器
2、5…レンズ
3…光メモリ
4…Yθステージ
6…CCD素子
7、18…ミラー
8…アナモフィック光学系
9…CPU
10…ビタビ検出器
11…メモリ
12…既知信号発生器
13…スイッチ
14、15…シャッタ
16…アルゴンレーザ
17…ハーフミラー
22…遅延回路
23…排他的論理和回路
S…光メモリシステム
Scl1、Scl2、Sci、Scw、Scd…制御信号
Sz…ずれ方向信号
Sp…CCD出力信号
Sout…出力信号
Scs…駆動信号
Sin…入力信号
Sr…既知信号
La、Lb…アルゴンレーザ光
Ls…信号光
Lp…再生信号光
Lr…参照光[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an optical memory system for recording and reproducing information two-dimensionally using so-called holography (coherent interference phenomenon between two lights), and more specifically, reproduction in the optical memory system. It belongs to the technical field of processing.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical memory systems that record and reproduce information two-dimensionally using holography are attracting attention as high-density recording and reproducing devices.
[0003]
  In this optical memory system, when an input signal is recorded, a transmissive spatial light modulation element composed of a plurality of pixels (specifically, for example, a liquid crystal having a plurality of pixels).Light modulatorEtc.), the recording signal light is spatially modulated based on the input signal to be recorded, and the spatially modulated recording signal light and the recording reference light emitted separately are made to interfere with each other to produce two-dimensional diffraction Light is generated and an image formed by the diffracted light is recorded on a recording medium as two-dimensional information corresponding to the input signal.
[0004]
At this time, as the recording medium, for example, a volume hologram recording element formed by laminating a plurality of lithium niobate layers is used.
[0005]
On the other hand, when the input signal is reproduced by reading the two-dimensional information from the recording medium on which the two-dimensional information is recorded, reproduction reference light (the same incidence as the recording reference light) is applied to the two-dimensional information. The reflected light generated by irradiating the recording medium with an angle is received by a light receiving element having a plurality of pixels to generate an output signal, and using the generated output signal Play the original input signal.
[0006]
Here, in the optical memory system, various noises may be mixed in the recording process and the reproducing process (in particular, noises are often generated due to the inhomogeneity of the recording medium). In some cases, the output signal is deformed due to the influence of the above, and the original input signal cannot be accurately reproduced.
[0007]
Therefore, conventionally, as a technique for accurately reproducing an input signal while reducing the influence of the noise, performing Viterbi detection processing on the output signal output from the light receiving element has been studied.
[0008]
At this time, when the Viterbi detection process is applied to the optical memory system, the relative positional relationship between the corresponding pixels is accurate for each pixel in the spatial light modulator and each pixel in the light receiving element. It is important to agree with This is because when a so-called positional shift occurs due to a shift in the relative positional relationship, a transfer function (transfer function in the Viterbi detection process) of the entire optical memory system set based on the input signal and the output signal is obtained. This is due to the change.
[0009]
On the other hand, using the fact that information recorded in an optical memory system is two-dimensional information, a decision feedback Viterbi detection process has been developed in which a so-called two-dimensional decision feedback method (Decision Feedback) is applied to the Viterbi detection process. Yes.
[0010]
Here, the outline of the decision feedback method will be described. For example, the light receiving element is often configured by arranging a large number of pixels in a rectangle, and the rectangular light receiving element receives light in the uppermost row. When the input signal is reproduced based on the output signal, the amount of light received in the uppermost row (virtual row) of the uppermost row is known to be zero. When the input signal is reproduced based on the output signal, it is reproduced as it is and no decision feedback is given.
[0011]
Next, when the input signal is reproduced based on the output signal from the second row from the top, the uppermost row is accurately based on the output signal (from the uppermost row of the uppermost row). Assuming that the input signal has been reproduced (without being affected), it is reproduced by subtracting the influence from the input signal in the uppermost row.
[0012]
Furthermore, when the input signal is reproduced based on the output signal from the third row from the top, it is assumed that the input signal is accurately reproduced based on the output signal in the second row from the top. Subtracting the influence from the input signal of the second row from the second row.
[0013]
At this time, the direction of the Viterbi detection process is, for example, laterally from left to right in the light receiving element, and in the above example, the direction of determination feedback is downward.
[0014]
In this way, assuming that the playback process has been performed accurately in the line above the current line, the current line is subtracted (ie, the judgment feedback is performed in the downward direction) by subtracting the effect of the line above. If the Viterbi detection process is performed based on the output signal from the output signal, the Viterbi detection process is eventually executed using the transition of the information change in the vertical direction. Therefore, the bit error rate is increased compared to the normal Viterbi detection process. The reproduction process can be accurately performed by lowering.
[0015]
Furthermore, the Viterbi detection process using the determination feedback method also has an advantage that the number of states in the Viterbi detection process can be reduced as compared with the Viterbi detection process not using the determination feedback method.
[0016]
Here, in the conventional determination feedback Viterbi detection process, the direction of the determination feedback is always constant.
[0017]
Further, in the conventional determination feedback Viterbi detection process, the shape of the state block used for the Viterbi detection process is always constant.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical memory system described above, the relative positional relationship between each pixel in the spatial light modulation element and each corresponding pixel in the light receiving element is actually shifted in various directions. Thus, there is a problem in that the determination feedback Viterbi detection process may not be performed correctly.
[0019]
That is, in an actual optical memory system, it is physically necessary to match the relative positional relationship between each pixel in the spatial light modulation element and each corresponding pixel in the light receiving element so accurately that Viterbi detection processing can be performed effectively. Is difficult.
[0020]
Accordingly, there is a case where the direction of the positional deviation between the corresponding pixels and the direction of the determination feedback (always constant) do not match. In this case, the determination feedback Viterbi detection process cannot be performed accurately and effectively. There are cases.
[0021]
Furthermore, since the shape of the state block is constant as described above, the inaccuracy of the reproduction process is further increased when the above-described misalignment occurs in various directions.
[0022]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the problem is that relative displacement between each pixel in the spatial light modulation element and each corresponding pixel in the light-receiving element. A Viterbi detector capable of accurately and effectively performing a decision feedback Viterbi detection process to improve the reproduction accuracy of an output signal, and an information reproducing apparatus and an information recording / reproducing apparatus using the Viterbi detector. It is to provide.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that the recording signal light is converted into a spatial light based on an input signal by a spatial light modulation means such as a liquid crystal spatial light modulator constituted by a plurality of modulation pixels. By modulating and irradiating a recording medium such as an optical memory, the reflected reference light from the recording medium irradiated with the two-dimensional information recorded on the recording medium is received and corresponds to the reflected light. A light receiving means such as a CCD element for generating an output signal, and a determination feedback Viterbi detection process for the output signal from the light receiving means constituted by a plurality of light receiving pixels respectively corresponding to the plurality of modulation pixels. A Viterbi detection device that detects the input signal by applying a pre-detected relative positional shift between the one modulation pixel and the light receiving pixel corresponding to the one modulation pixel. And setting means such as a CPU for setting the determination feedback direction and the state block shape in the determination feedback Viterbi detection process based on the direction, and using the set determination feedback direction and the state block shape for the output signal And a detection means such as a Viterbi detector that performs a determination feedback Viterbi detection process and detects the input signal.
[0024]
According to the operation of the first aspect of the present invention, the setting means determines based on the relative displacement direction between one modulation pixel and the light receiving pixel corresponding to the one modulation pixel. The judgment feedback direction and the state block shape in the feedback Viterbi detection process are set.
[0025]
Then, the detection means performs a determination feedback Viterbi detection process on the output signal using the set determination feedback direction and state block shape, and detects an input signal.
[0026]
Therefore, since the determination feedback Viterbi detection process is performed using the determination feedback direction and the state block shape set based on the relative position shift direction between the modulation pixel and the corresponding light receiving pixel, It is possible to prevent the reproduction accuracy from being deteriorated due to the difference between the determination feedback direction and the Viterbi detection direction.
[0027]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is the Viterbi detection device according to claim 1, wherein the shift direction is based on a known input signal that is the preset input signal. The output signal and the known input obtained by receiving the reflected light obtained by irradiating the reproduction reference light to the two-dimensional information recorded on the recording medium by driving a spatial light modulator. Of the optical system including at least the spatial light modulation means, the recording medium, a reproduction reference light irradiation means such as an argon laser for irradiating the reproduction reference light, and the light reception means. It is configured to be detected in advance based on the transfer function.
[0028]
According to the operation of the invention described in claim 2, in addition to the operation of the invention described in claim 1, the deviation direction is recorded on the recording medium by driving the spatial light modulation means based on the known input signal. A spatial light modulation means, which is a transfer function calculated based on an output signal obtained by receiving reflected light obtained by irradiating the reproduced reference light on the two-dimensional information and the known input signal Since the detection is based on the transfer function of the optical system including at least the recording medium, the reproduction reference light irradiating means, and the light receiving means, the deviation direction is accurately detected and the determination feedback direction and the state block shape are accurately set. be able to.
[0029]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 3 is the Viterbi detector according to claim 1, a recording medium such as an optical memory in which the two-dimensional information is recorded, and the reproduction reference light. Irradiation means and the light receiving means.
[0030]
According to the operation of the invention described in claim 3, in addition to the operation of the invention described in claim 1 or 2, the recording medium records two-dimensional information.
[0031]
The reproduction reference light irradiation means irradiates the recording medium with reproduction reference light during reproduction.
[0032]
Further, the light receiving means generates an output signal based on the reflected light of the reproduction reference light.
[0033]
Therefore, since the determination feedback Viterbi detection process is performed using the determination feedback direction and the state block shape set based on the relative position shift direction between the modulation pixel and the corresponding light receiving pixel, It is possible to prevent the reproduction accuracy from being deteriorated due to the difference between the determination feedback direction and the Viterbi detection direction, and to accurately reproduce the input signal.
[0034]
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is a Viterbi detection device according to claim 1 or 2,The spatial light modulation means;Recording signal light emitting means such as an argon laser that emits the recording signal light, and an argon laser that emits recording reference light to a position on the recording medium where the two-dimensional information is to be recorded at the time of recording the two-dimensional information Recording reference light emitting means such as a recording medium, reproduction reference light irradiating means such as an argon laser for irradiating the recording medium with the reproduction reference light when reproducing the input signal, and the light receiving means. Prepare.
[0035]
According to the operation of the invention described in claim 4, in addition to the operation of the invention described in claim 1 or 2, the recording signal light emitting means emits recording signal light.
[0036]
The recording reference light emitting means emits the recording reference light to the position on the recording medium where the two-dimensional information is to be recorded when recording the two-dimensional information.
[0037]
Next, the recording medium records the two-dimensional information.
[0038]
On the other hand, the reproduction reference light irradiating means irradiates the recording medium with reproduction reference light when reproducing the input signal.
[0039]
Further, the light receiving means generates an output signal based on the reflected light of the reproduction reference light.
[0040]
Therefore, it is possible to record two-dimensional information corresponding to the input signal, and at the time of reproducing the input signal, the two-dimensional information is set based on the relative positional deviation direction between the modulation pixel and the corresponding light receiving pixel. Since the judgment feedback Viterbi detection process is performed using the judgment feedback direction and the state block shape, it is possible to prevent deterioration in reproduction accuracy due to the difference between the deviation direction and the judgment feedback direction and the Viterbi detection direction, and to accurately input signals. Can be played.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is an embodiment when the present invention is applied to an optical memory system that records and reproduces information two-dimensionally by holography using argon laser light.
[0042]
First, the overall configuration of the optical memory system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0043]
As shown in FIG. 1, the optical memory system S of the embodiment includes a liquid crystal spatial light modulator 1 as a spatial light modulation means, lenses 2 and 5, an optical memory 3 as a recording medium, a Yθ stage 4, and a light receiving means. A CCD (Charge Coupled Device) element 6, a mirror 7, an anamorphic optical system 8, a CPU 9 as setting means, a Viterbi detector 10 as detection means, a memory 11, a known signal generator 12, The switch 13, the argon laser 16, a half mirror 17 and a shutter 14 as recording signal light emitting means, and a mirror 18 and a shutter 15 as recording reference light emitting means and reproduction reference light emitting means are configured.
[0044]
Next, an outline operation of the optical memory system S will be described.
[0045]
First, the operation during information recording will be described.
[0046]
  At the time of recording information, the switch 13 is switched to the input signal Sin side corresponding to the information to be recorded based on the control signal Scw from the CPU 9, and the input signal Sin is used as the drive signal Scs in the liquid crystal space.lightIt is output to the modulator 1.
[0047]
On the other hand, in parallel with this, the shutter 14 controls the control signal scl from the CPU 9.1Based on the above, the entire surface of the liquid crystal spatial light modulator 1 is irradiated with argon laser light La as recording signal light emitted from the argon laser 16 and reflected by the half mirror 17.
[0048]
Then, the liquid crystal spatial light modulator 1 driven by the drive signal Scs performs a spatial light modulation process based on the input signal Sin on the argon laser light La. The spatial light modulation process performed at this time is executed two-dimensionally by controlling transmission or non-transmission of the argon laser light La based on the drive signal Scs for each pixel in the liquid crystal surface of the liquid crystal spatial light modulator 1. Is done.
[0049]
Next, the argon laser beam La subjected to the spatial light modulation processing is condensed by the lens 2 and irradiated to the information recording surface of the optical memory 3 as the signal light Ls.
[0050]
Here, the optical memory 3 can move or rotate the optical memory 3 in the Y direction (vertical direction in FIG. 1) and the θ direction (rotation direction in a plane perpendicular to the central axis of the optical memory 3 parallel to the Y direction). For example, it is formed by laminating thinned lithium niobate crystals. Then, the two-dimensional information corresponding to the drive signal Scs (that is, the input signal Sin) is recorded by irradiating the signal light Ls that is two-dimensionally spatially modulated by the liquid crystal spatial light modulator 1.
[0051]
  At this time, in parallel with the irradiation of the signal light Ls to the optical memory 3, the shutter 15 is emitted from the argon laser 16 and transmitted through the half mirror 17 and reflected by the mirror 18 based on the control signal Scl2 from the CPU 9. Argon laser light Lb is emitted as recording reference light, and the argon laser light Lb is modulated by the anamorphic optical system 8 (that is, an optical system having a different magnification depending on each direction in a plane perpendicular to the optical axis of the argon laser light Lb). Mirror after being7Are simultaneously irradiated to the irradiation position of the signal light Ls on the optical memory 3 as the reference light Lr. As a result, the signal light Ls and the reference light Lr interfere with each other at the irradiation position of the signal light Ls on the optical memory 3, and the information contained in the drive signal Scs (that is, the input signal Sin) is detected by the hologram based on this interference. It is recorded on the optical memory 3 as dimension information.
[0052]
Next, the operation at the time of reproducing the two-dimensional information recorded in the optical memory 3 will be described.
[0053]
When reproducing the two-dimensional information, first, the shutter 15 is controlled by the control signal Scl from the CPU 9.2The argon laser light Lb as the reproduction reference light emitted from the argon laser 16 and transmitted through the half mirror 17 and then reflected by the mirror 18 is emitted, and the argon laser light Lb is anamorphic as in the information recording. A position where the two-dimensional information to be reproduced on the optical memory 3 is recorded is irradiated as the reference light Lr via the system 8 and the mirror 7.
[0054]
Then, the reference light Lr is modulated and reflected by the two-dimensional information on the optical memory 3, and the reflected light is converted into the reproduction signal light Lp which is parallel light by the lens 5, and then is reflected on the light receiving surface of the CCD element 6. Incident light is converted into a CCD output signal Sp which is an electrical signal by each pixel on the CCD element 6 and output.
[0055]
Here, in principle, the spatial position of each pixel in the CCD element 6 matches the spatial position of each pixel included in the liquid crystal spatial light modulator 1 for each corresponding pixel. Although desirable, it is difficult to make it coincide exactly as described later.
[0056]
Then, the CCD output signal Sp output from the CCD element 6 is input to the Viterbi detector 10, and a decision feedback Viterbi detection process is performed on the CCD output signal Sp, which serves as an estimation signal for estimating the input signal Sin. The output signal Sout is output, and the input signal Sin is reproduced.
[0057]
In the optical memory system S shown in FIG. 1, for example, in an initial state such as when the optical memory 3 is replaced with a new one, a known signal generator 12 described later is based on the control signal Sci from the CPU 9. The known signal Sr corresponding to the M array is output to the liquid crystal spatial light modulator 1 as the drive signal Scs via the switch 13 (previously switched to the known signal generator 12 side based on the control signal Scw from the CPU 9). As a result, the above-described information recording operation (information recording operation on the optical memory 3 after replacement) is executed.
[0058]
On the other hand, at the time of reproduction, the above-described information reproduction operation is performed on the recorded known signal. As a result, the CCD output signal Sp output from the CCD element 6 is analyzed by the CPU 9 by the processing described later, and after this, Transfer function (hereinafter referred to as an optical system including the liquid crystal spatial light modulator 1, lenses 2 and 5, optical memory 3, Yθ stage 4, CCD element 6, mirror 7 and anamorphic optical system 8) , Referred to as an optical system transfer function).
[0059]
Next, based on this optical system transfer function, the positional relationship between the liquid crystal spatial light modulator 1 and the CCD element 3 is shifted (as described above, it is desirable that the positional relationship is not shifted in principle. In the optical memory system S, the positional relationship is shifted due to the fact that the pixels of the liquid crystal spatial light modulator 1 and the CCD element 3 are extremely small and it is difficult to accurately align the mounting position of the optical memory 3. ) Is detected by the CPU 9, and the determination feedback direction and the state block shape in the determination feedback Viterbi detection process in the Viterbi detector 10 are set based on this misalignment direction, and the determined determination feedback direction A control signal Scd indicating the shape of the state block is output to the Viterbi detector 10.
[0060]
At this time, the judgment feedback direction, the shape of the state block, and the optical system transfer function are set to one-to-one with respect to the optical system of the optical memory system S after the replacement of the optical memory 3, and thereafter the optical memory system is replaced by the replacement of the optical memory 3 described above. The S optical system is unchanged until the next initialization.
[0061]
Further, in the present embodiment, in the determination feedback Viterbi detection process of the Viterbi detector 10, not the optical system transfer function itself, but the set optical system in order to reduce the calculation amount in the determination feedback Viterbi detection process. Viterbi detection is performed using a reduced transfer function with a reduced transfer function scale (a reduced transfer function that varies depending on the direction of displacement). At this time, information indicating the reduced transfer function corresponding to each displacement direction is also included in the control signal Scd and output to the Viterbi detector 10.
[0062]
When the actual input signal Sin is reproduced, the Viterbi detector 10 outputs the CCD output signal Sp based on the determination feedback direction, the state block shape, and the reduced transfer function included in the input control signal Scd. The determination feedback Viterbi detection process is performed, and an output signal Sout is output.
[0063]
Next, information recording processing and information reproduction processing according to the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the information recording process and the information reproducing process described below are for a case where a plurality of (for example, three) optical memories 3 are used to record and reproduce mutually different information.
[0064]
In addition, the information reproduction process described below includes an operation at the time of initialization of the optical memory system S by replacing the optical memory 3 described above.
[0065]
Further, FIG. 2A is a flowchart showing information recording processing to the optical memory 3, and FIG. 2B is a flowchart showing information reproducing processing from the optical memory 3.
[0066]
First, the information recording operation for the optical memory 3 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0067]
In the information recording process of the embodiment, as shown in FIG. 2A, first, a known signal Sr corresponding to the known M array described above is first generated by the known signal generator 12, and then driven through the switch 13. The signal Scs is input to the liquid crystal spatial light modulator 1 (step S1). The contents of the known signal Sr corresponding to this known M array will be described later in detail together with the setting of an optical system transfer function described later.
[0068]
Then, the liquid crystal spatial light modulator 1 is driven based on the input drive signal Scs to generate the signal light Ls corresponding to the drive signal Scs, which is irradiated to the optical memory 3 to correspond to the known signal Sr. The dimension information is recorded on the optical memory 3 by the hologram described above (step S2).
[0069]
Next, the input signal Sin to be originally recorded in the optical memory 3 is input to the liquid crystal light modulation element 1 as the drive signal Scs (step S3), whereby the argon laser light La is spatially modulated to generate the signal light Ls. By irradiating the optical memory 3 together with the reference light Lr, two-dimensional information corresponding to the input signal Sin is recorded on the optical memory 3 (step S4).
[0070]
Next, it is determined whether or not the recording of the input signal Sin to be recorded has been completed (step S5). When the recording has been completed (step S5; yes), the input signal is subsequently continuously input to the other optical memory 3. It is determined whether or not the optical memory 3 has been exchanged to record Sin (step S6). If it has not been exchanged (step S6; no), the process is terminated, and if it has been exchanged (step S6; yes) Returning to step S1, the recording operation described so far is repeated for the replaced optical memory 3.
[0071]
On the other hand, if it is determined in step S5 that the recording of the input signal Sin has not ended (step S5; no), the process returns to step S3 to continue the recording process.
[0072]
By the recording process described above, the recording of the two-dimensional information corresponding to the known signal Sr and the recording of the two-dimensional information corresponding to the input signal Sin are performed on the plurality of optical memories 3.
[0073]
Next, the reproduction process of the recorded two-dimensional information will be described with reference to FIG.
[0074]
At the time of reproduction processing, when the optical memory 3 in which the two-dimensional information to be reproduced is recorded is placed on the Yθ stage 4, next, the argon information is compared with the two-dimensional information on the placed optical memory 3. The reference light Lr is irradiated using the laser 16, the half mirror 17, the mirror 18, the shutter 15, the anamorphic optical system 8, etc. (step S7), and the reproduction signal light Lp, which is the reflected light, is received by the CCD element 6 and known. Two-dimensional information corresponding to the signal Sr is reproduced as a CCD output signal Sp (step S8), and the CPU 9 sets an optical system transfer function of the optical memory system S using the CCD output signal Sp and the known M array. (Step S9). Then, the CPU 9 uses the set optical system transfer function to generate the reduced transfer function by a method described later.
[0075]
The setting method of this optical system transfer function will be described later in detail.
[0076]
Next, in the same way, the CPU 9 detects the direction of positional deviation between each pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 and each corresponding pixel of the CCD element 6 based on the generated optical system transfer function (step S10). The shift direction signal Sz is temporarily stored in a memory 11 such as a RAM (Random Access Memory). A method for detecting this displacement will also be described in detail later.
[0077]
Here, when the two-dimensional information on the optical memory 3 is reproduced, the liquid crystal spatial light modulator 1 and the signal light Ls are not used, but the liquid crystal spatial light modulation is performed in the Viterbi detection process at the time of reproduction in step S10. In the optical memory system S, it is necessary to detect a positional shift between each pixel of the device 1 and each pixel of the corresponding CCD element 6 by using the liquid crystal spatial light modulator 1 when recording the input signal Sin. This is because the input signal Sin is dimensionally recorded on the optical memory 3, and thus the recorded two-dimensional information includes position information of each pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1. .
[0078]
That is, a two-dimensional image is formed by turning each pixel on / off at the time of recording, and this two-dimensional image is recorded as it is as two-dimensional information in the optical memory 3, so that the two-dimensional information includes liquid crystal spatial light modulation. The two-dimensional information is recorded by the position information of each pixel of the element 1 and its on / off. Therefore, the two-dimensional information includes the position information of each pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1.
[0079]
Therefore, the two-dimensional image formed on the CCD element 6 as the reproduction signal light Lp when reproducing the two-dimensional information is the same as the two-dimensional image formed by the liquid crystal spatial light modulator 1 at the time of recording. Therefore, if the Viterbi detection process is not performed in consideration of the positional deviation between the position of each pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 and the corresponding pixel on the CCD element 6 that receives light, an accurate output signal Sout is not obtained. Will not be obtained.
[0080]
Next, by reading out the detected misalignment from the memory 11, using this, the determination feedback direction in the determination feedback Viterbi detection process in the Viterbi detector 10 is detected (step S11), and the state block shape is set. (Step S12), and these are output to the Viterbi detector 10 as a control signal Scd together with information indicating the reduced transfer function.
[0081]
Here, in the present embodiment, in the Viterbi detector 10, Viterbi detection is performed from the left to the right in the transfer function, so the determination feedback direction is either the above-described downward direction or the downward-upward direction.
[0082]
Next, as a reproduction process of the two-dimensional information corresponding to the input signal Sin, first, the reference light Lr is irradiated to the two-dimensional information corresponding to the input signal Sin (step S13), and the reflected light is used as the reproduction signal light Lp as the CCD. The element 6 receives the light and reproduces the two-dimensional information as a CCD output signal Sp (step S14). Based on the CCD output signal Sp, the Viterbi detector 10 performs a determination feedback Viterbi detection process (step S15). An output signal Sout corresponding to the signal Sin is generated. In the determination feedback Viterbi detection process at this time, the determination feedback direction, the state block shape, and the reduced transfer function that are input from the CPU 9 as the control signal Scd are used.
[0083]
Then, whether or not the reproduction processing for all the two-dimensional information recorded in the currently mounted optical memory 3 has been completed, whether or not the CCD output signal Sp is continuously input by the Viterbi detector 10. If all the two-dimensional information has not been reproduced (step S16; no), the process returns to step S13 and the reproduction process is continued.
[0084]
On the other hand, when the reproduction process has been completed for all the two-dimensional information in the determination in step S16 (step S16; yes), it is next determined whether or not the optical memory 3 has been replaced with another one (step S16). S17) When exchanged (step S17; yes), the process returns to step S7 again to perform the processing at the time of optical system initialization (steps S7 to S12), and then input to the newly placed optical memory 3 Two-dimensional information reproduction processing corresponding to the signal Sin is performed (steps S13 to S17).
[0085]
If it is determined in step S17 that the optical memory 3 has not been replaced (step S17; no), the process is terminated as it is.
[0086]
Next, the known signal Sr corresponding to the known M array executed in steps S1, S2 and S7 to S9 and the setting of the optical system transfer function using the same will be described in detail.
[0087]
The M array described above is an n-th order M-sequence {ak}, The M series {ak} For each element in a0, A1, A2... and when it reaches the end of the row or column, it moves to the opposite end and repeats the same thing and arranges it. Here, the n-th order M array is a period 2 generated by an n-stage shift register with feedback.nIn the −1 (0, 1) periodic sequence, the feedback tap is defined by a generator polynomial. At this time, the generator polynomial must be a primitive polynomial.
[0088]
More specifically, for example, a third-order primitive polynomial
[Expression 1]
G (x) = xThree+ X + 1
As shown in FIG. 3, the M array generator using can be composed of three delay circuits 20 to 22 and an exclusive OR circuit 23.
[0089]
This M array is an apparently random sequence, and is widely used as a pseudo-noise sequence for simulation or a synchronization sequence.
[0090]
More specifically, for example, an n-th order M array {ak} Period
[Expression 2]
N = 2n-1
Product of prime numbers
[Equation 3]
N = N1× N2
And, and
[Expression 4]
N1= 2v-1
N2= N / N1
n = v × e
e ≧ 2
GCD (N1, N2) = 1 (where “GCD (N1, N2) "Is N1And N2Indicates the greatest common divisor of. )
If you can write
[Equation 5]
N = 2n-1
In the case of
[Formula 6]
N1= 2n / 2-1
N2= 2n / 2+1
Then,
[Expression 7]
N = N1× N2
Is satisfied. So, for example,
[Equation 8]
N = 2Four-1
N1= 3, N2= 5
In the case of M series {ak} To the M array {bij} Can be obtained.
[0091]
[Equation 9]
Figure 0003892970
here,
[Expression 10]
bij= Ak, 0 ≦ k ≦ N−1
Then,
## EQU11 ##
i = k mod N1, J = k mod N2
It is.
[0092]
As the known signal Sr in step S1, the M array {bij}, A known signal Sr corresponding to.
[0093]
Next, setting of the transfer function of the optical system of the optical memory system S using the known signal Sr will be described.
[0094]
Now, when information is recorded / reproduced in an optical system in which a transfer function is to be set, each pixel in the liquid crystal spatial light modulator 1 and each pixel in the CCD element 6 corresponding to each of the pixels are mutually connected. Assume that intersymbol interference of length L occurs vertically and horizontally.
[0095]
  An optical system transfer function representing the intersymbol interference (that is, the optical system transfer function hij to be set in step S9))When the known signal Sr corresponding to the M array {bij} is input to the optical system of the optical memory system S having the above, the code (that is, the ideal output) sij that is output when there is no noise is shown by the following convolution: It is.
[0096]
[Expression 12]
Figure 0003892970
By the way, the code g actually output as the CCD output signal Sp.ijThe above code sijInherent noise n of the optical system itselfijIs superimposed,
[Formula 13]
gij= Sij+ Nij
It becomes.
[0097]
Here, the M array {bij} And the symbol g as the CCD output signal SpijIs obtained by the following equation.
[0098]
[Expression 14]
Figure 0003892970
At this time, the second term on the right side of Expression (2) is M array {bij} And noise nijSince the correlation is zero, equation (2) can be expressed using equation (1)
[Expression 15]
Figure 0003892970
Can be written. And this is an M array {bij} Autocorrelation and transfer function hijIs a convolution.
[0099]
Suppose now that the M series {ak} In aiOf “0” in “-1” and “1” in “+1” corresponding to {mi} Using M array {bij} Autocorrelation is
[Expression 16]
Figure 0003892970
Therefore, from this equation and equation (3),
[Expression 17]
Φbb(0,0) = 1
Φbb(M, n) = − 1 / N1N2  (However, m ≠ 0, n ≠ 0)
Because
[Expression 18]
Figure 0003892970
It becomes. Where N1N2Is sufficiently large, approximately
[Equation 19]
Φbg(K, l) ≒ hkl
Finally, the optical system transfer function hijCan be calculated (step S9).
[0100]
Next, detection of the shift direction of the spatial positional relationship between each pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 and each corresponding pixel of the CCD element 6 executed in step S10 will be described with reference to FIGS. Detailed description.
[0101]
First, the definition of the position shift direction detected in step S10 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram in which the liquid crystal surface of the liquid crystal spatial light modulator 1 is projected onto the light receiving surface of the CCD element 6. The light receiving surface of the CCD element 6 is divided into each pixel indicated by a solid line. The liquid crystal surface of the modulator 1 is divided into pixels indicated by broken lines.
[0102]
In the present embodiment, as shown by reference numerals δx and δy in FIG. 4, one pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 (a pixel indicated by a diagonal line at the lower left in FIG. 4) and a CCD element corresponding thereto. 6 is a relative position shift with respect to one pixel (a pixel indicated by a diagonal line at the lower right in FIG. 4). In the following description, the right direction and the lower direction are treated as positive.
[0103]
Next, the method for detecting the misalignment direction in step S10 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0104]
As shown in FIG. 5, in the positional deviation direction detection process in step S10, first, the element having the largest value among the elements of the optical system transfer function set in the process up to step S9 is detected. The position of the detected element in the optical system transfer function matrix is set to [X, Y] (step S20).
[0105]
Next, among the elements of the set optical system transfer function, the value of the element right next to the maximum element set in step S20 is set to [X + 1, Y], one for the maximum element. The value of the element on the left is [X-1, Y], the value of the element immediately above the maximum element is [X, Y-1], and the element immediately below the maximum element Is set to [X, Y + 1] (step S21).
[0106]
Then, it is determined whether [X, Y-1] <[X, Y + 1] and [X-1, Y] <[X + 1, Y] (step S22), and [X, Y-1] <[X , Y + 1] and [X−1, Y] <[X + 1, Y] (step S22; yes), the element adjacent to the lowermost element is larger than the element adjacent to the uppermost element and the element adjacent to the left. Since the element on the right side is larger than the right side, in this case, the position shift direction is determined as lower right (step S23), and the process proceeds to the next step S11.
[0107]
On the other hand, if [X, Y-1] <[X, Y + 1] and [X-1, Y] <[X + 1, Y] are not satisfied (step S22; no), then [X, Y-1] < It is determined whether [X, Y + 1] and [X-1, Y] = [X + 1, Y] (step S24), and [X, Y-1] <[X, Y + 1] and [X-1, Y]. ] = [X + 1, Y] (step S24; yes), the element next to the uppermost element is larger than the element adjacent to the uppermost element, and the element adjacent to the left is equal to the element adjacent to the right. Therefore, in this case, it is determined that the direction of displacement is downward (step S25), and the process proceeds to the next step S11.
[0108]
On the other hand, when [X, Y-1] <[X, Y + 1] and [X-1, Y] = [X + 1, Y] are not satisfied (step S24; no), then [X, Y-1] < It is determined whether [X, Y + 1] and [X-1, Y]> [X + 1, Y] (step S26), and [X, Y-1] <[X, Y + 1] and [X-1, Y]. ]> [X + 1, Y] (step S26; yes), the element adjacent to the lowermost element is larger than the element adjacent to the uppermost element, and the element adjacent to the left is larger than the element adjacent to the right element. Therefore, in this case, the position shift direction is determined to be lower left (step S27), and the process proceeds to the next step S11.
[0109]
On the other hand, if [X, Y-1] <[X, Y + 1] and [X-1, Y]> [X + 1, Y] are not satisfied (step S26; no), then [X, Y-1] = It is determined whether [X, Y + 1] and [X-1, Y] <[X + 1, Y] (step S28), and [X, Y-1] = [X, Y + 1] and [X-1, Y]. ] <[X + 1, Y] (step S28; yes), the element adjacent to the uppermost element and the element adjacent to the lower element are equal in value, and the element adjacent to the right is more than the element adjacent to the left. In this case, the positional deviation direction is determined to be right (step S29), and the process proceeds to the next step S11.
[0110]
On the other hand, when [X, Y-1] = [X, Y + 1] and [X-1, Y] <[X + 1, Y] are not satisfied (step S28; no), then [X, Y-1] = It is determined whether [X, Y + 1] and [X-1, Y] = [X + 1, Y] (step S30), and [X, Y-1] = [X, Y + 1] and [X-1, Y]. ] = [X + 1, Y] (step S30; yes), the upper adjacent element and the lower adjacent element have the same value, and the left adjacent element and the right adjacent element are equal. In this case, it is determined that there is no displacement (step S31), and the process proceeds to the next step S11.
[0111]
On the other hand, when [X, Y-1] = [X, Y + 1] and [X-1, Y] = [X + 1, Y] are not satisfied (step S30; no), then [X, Y-1] = It is determined whether [X, Y + 1] and [X-1, Y]> [X + 1, Y] (step S32), and [X, Y-1] = [X, Y + 1] and [X-1, Y]. ]> [X + 1, Y] (step S32; yes), the element adjacent to the uppermost element and the element adjacent to the lower element have the same value, and the element adjacent to the left than the element adjacent to the right In this case, the misalignment direction is determined to be left (step S33), and the process proceeds to the next step S11.
[0112]
On the other hand, when [X, Y-1] = [X, Y + 1] and [X-1, Y]> [X + 1, Y] are not satisfied (step S32; no), then [X, Y-1]> It is determined whether [X, Y + 1] and [X-1, Y] <[X + 1, Y] (step S34), [X, Y-1]> [X, Y + 1] and [X-1, Y]. ] <[X + 1, Y] (step S34; yes), the element adjacent to the uppermost element is larger than the element adjacent to the lower element, and the element adjacent to the right is larger than the element adjacent to the left. In this case, the misalignment direction is determined to be upper right (step S35), and the process proceeds to the next step S11.
[0113]
On the other hand, when [X, Y-1]> [X, Y + 1] and [X-1, Y] <[X + 1, Y] are not satisfied (step S34; no), then [X, Y-1]> It is determined whether [X, Y + 1] and [X-1, Y] = [X + 1, Y] (step S36), and [X, Y-1]> [X, Y + 1] and [X-1, Y]. ] = [X + 1, Y] (step S36; yes), the element on the upper side of the largest element is larger than the element on the lower side, and the element on the left and the element on the right are equal. Therefore, in this case, it is determined that the positional deviation direction is upward (step S37), and the process proceeds to the next step S11.
[0114]
On the other hand, if [X, Y-1]> [X, Y + 1] and [X-1, Y] = [X + 1, Y] are not satisfied (step S36; no), then [X, Y-1]> It is determined whether or not [X, Y + 1] and [X-1, Y]> [X + 1, Y] (step S38), and [X, Y-1]> [X, Y + 1] and [X-1, Y]. ]> [X + 1, Y] (step S38; yes), the element adjacent to the uppermost element is larger than the element adjacent to the lower element, and the element adjacent to the left is larger than the element adjacent to the right. Therefore, in this case, the position shift direction is determined to be upper left (step S39), and the process proceeds to the next step S11.
[0115]
On the other hand, when [X, Y−1]> [X, Y + 1] and [X−1, Y]> [X + 1, Y] are not satisfied (step S38; no), the processing of steps S20 to S38 so far is If there is a malfunction, the process returns to step S20 again to repeat the processing so far.
[0116]
Note that the displacement direction can be detected by comparing the size of the elements adjacent to the largest element as shown in FIG. 5 because the transfer function set in step S9 is theoretically a liquid crystal spatial light modulator. This is because it is uniquely determined by the positional deviation between 1 and the CCD element 6 and the spread function of the reproduction signal light Lp.
[0117]
Here, the spread function of the reproduction signal light Lp will be described.
[0118]
When the reproduction signal light Lp is irradiated on the CCD element 6, the reproduction signal light Lp corresponding to one pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 is caused by the two-dimensional intensity distribution of the reproduction signal light Lp itself. In addition to the corresponding one pixel on the CCD element 6, the pixel adjacent to the one pixel is also irradiated. At this time, information contained in the reproduction signal light Lp leaks to the adjacent pixels. The spread function indicates the degree of the leakage.
[0119]
At this time, the value of each element included in the spread function has a value that is symmetrical in the vertical and horizontal directions around the element having the maximum value due to the two-dimensional intensity distribution of the reproduction signal light Lp. . Therefore, even in the transfer function set in step S9, if there is no positional deviation, the value of each element becomes a value that is symmetrical vertically and horizontally about the element having the maximum value. Thus, if the optical element transfer function set in step S9 is centered on the maximum element, if there is a large or small difference between the values of the upper, lower, left, and right elements, that is the difference between the liquid crystal spatial light modulator 1 and the CCD element 6. It can be determined that this is due to the positional deviation, and if the distribution status is detected, the direction of the positional deviation can be inevitably detected.
[0120]
Next, Viterbi detection according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0121]
First, consider the one-dimensional case for simplicity.
[0122]
Now, assuming that the length of intersymbol interference (ISI: Inter Symbol Interferance) is L = 2, there is intersymbol interference from the front and back, so the transfer function is
[Expression 20]
hi= [H-1, H0, H1]
It becomes.
[0123]
Now the input signal is fiThen, ideal output s when there is no noiseiIs given by the convolution of the input signal and transfer function,
[Expression 21]
Figure 0003892970
It is.
[0124]
Next, consider a case where Viterbi detection is performed by dividing a one-dimensional signal sequence into two bits as shown in FIG. In FIG. 6, the portion surrounded by a solid line is the state at time k−1, and the portion surrounded by a broken line is the state at current time k.
[0125]
In FIG. 6, the number of states S is 2.2= 4, specifically,
[Expression 22]
Figure 0003892970
Take the state. Here, since the time k−1, the state, and the state at the time k overlap each other, the detection value is uniquely determined when the state at both times, that is, the state transition is determined (circled in FIG. 6). value).
[0126]
Next, a state transition diagram is shown in FIG. '0' and '1' are detection outputs corresponding to each state transition.
[0127]
Further, FIG. 8 shows a trellis diagram obtained by developing the state transition diagram shown in FIG. 7 in time series.
[0128]
Here, the number of possible state transitions is limited to eight types as shown in FIG. And the ideal output s corresponding to each state transitionkAs shown in Table 1, this ideal output skCan be calculated in advance since the transfer function is known.
[0129]
[Table 1]
Figure 0003892970
Using these, Viterbi detection is a measurement value series r = (r1, ..., rK) Conditional probability
[Expression 23]
Figure 0003892970
D = (d,..., DK) Is equivalent to finding.
[0130]
Therefore, assuming that the noise is uncorrelated, the coupling probability is expressed as follows.
[0131]
[Expression 24]
Figure 0003892970
Now, since the intersymbol interference length is 2, dkLTo dkUp to L + 1 data determines the state transition.
[0132]
In this example, since the intersymbol interference length L is 2 in the example described so far, three pieces of data determine the state transition, and the intersymbol interference from k−1 and k + 1 with respect to the data at time k. There is.
[0133]
The data series is f = (f1, ..., fK). Therefore,
[Expression 25]
Figure 0003892970
It becomes.
[0134]
Where skIs the ideal output of state transition at time k (see Table 1).
[0135]
In Viterbi detection, a path that maximizes this probability is selected.
[0136]
That is, if the logarithmic likelihood (path metric) L is taken as the negative logarithm of both sides,
[Equation 26]
Figure 0003892970
Next product is addition.
[0137]
  Assuming that the noise is Gaussian noise with a standard deviation σ having an average of 0, the probability density function with a measured value rk when the ideal output is sk is,
[Expression 27]
Figure 0003892970
  And taking the negative logarithm of both sides,
[Expression 28]
Figure 0003892970
  It becomes. The first and third terms on the right side are constant terms and all branches (ReliBecause it is common to the arrows in the diagram)
[Expression 29]
Figure 0003892970
  Becomes the branch metric Bk.
[0138]
On the other hand, path metric LkIs branch metric BkGiven by the addition of
[30]
Figure 0003892970
It becomes.
[0139]
The contents described above can be summarized with reference to FIG. 9, and the Viterbi detection algorithm is as follows. That is,
Measured value r at time kkBranch metric B for each state transition usingk
[31]
Figure 0003892970
Calculate
[0140]
State S at time knFor two paths to each (n = 1, ..., 4)
Path metric Lk
[Expression 32]
Figure 0003892970
And a path with a small path metric Lk is left as a surviving path to each state (see arrow in FIG. 9).
[0141]
(3) In the trellis diagram, a detection value ('0' or '1') of a portion (thick line in FIG. 9) where a merge (merging) has occurred and a path has been determined is output.
[0142]
Next, actual detection of the determination feedback direction and determination of the shape of the state block in step S11 of the embodiment will be described with reference to FIG.
[0143]
Here, the shape of the state block in the present embodiment will be described.
[0144]
First, the definition of the state when the CCD output signal Sp from the CCD element 6 is viterbi-detected will be described with reference to FIG. In FIG. 10A, “0” or “1” indicates the drive signal Scs applied to the liquid crystal spatial light modulator 1.
[0145]
For example, assuming that the optical system transfer function is 3 rows and 3 columns, the value of the CCD output signal Sp from one pixel on the CCD element 6 is circled in the pixel (FIG. 10A). Is determined depending on the drive signal Scs applied to the pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 corresponding to the pixel) and the eight pixels on the periphery of the liquid crystal spatial light modulator 1. Here, if a value consisting of three vertical bits of the drive signal Scs is defined as a symbol alphabet in Viterbi detection, the number of symbol alphabets is 0 to 7 in total.
[0146]
Now, assuming that the length of intersymbol interference is “2”, the state in Viterbi detection is defined by combining two symbol alphabets as shown by a solid line in FIG. Here, the portion surrounded by the solid line is the previous state, and the portion surrounded by the broken line is the current state. At this time, the shape of the state block means the shape of a solid line or a broken line in FIG. In the case of FIG. 10A, it is a rectangle with 3 rows and 2 columns. The number of states is
[Expression 33]
ML= 82= 64
Then, the following values are taken.
[0147]
[Expression 34]
Figure 0003892970
On the other hand, the possible state transitions are
[Expression 35]
Sm = (i, J) → Sn = (J, k)
In this case, there are a total of 8 inputs and outputs for each state on the trellis diagram. Also, the decoded symbol alphabet is uniquely determined for each state transition. In the above example, J is the decoded symbol alphabet.
[0148]
Next, the state in the Viterbi detection process using determination feedback as in the case of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0149]
As described above, in the decision feedback method, for example, when feedback is performed in the downward direction, the pixel that performs the Viterbi detection by subtracting the influence of the data in the immediately above row on the assumption that the immediately above row is correctly detected (see FIG. Since the CCD output value of the pixel (circled in 10 (b)) is estimated, in the case of 3 rows and 3 columns, the state is as shown by a solid line in FIG. 10 (b).
[0150]
  Therefore, in the case shown in FIG.AThe number of bets M is four from “0” to “3”, and the number of states is greatly reduced as compared to the case where the judgment feedback method is not used.
[Expression 36]
Figure 0003892970
  It becomes. Each state specifically takes the following states.
[0151]
[Expression 37]
Figure 0003892970
In addition, the number of paths reaching each state on the trellis diagram is reduced to four, and the amount of calculation can be greatly reduced.
[0152]
Here, with respect to the definition of the state and the shape of the state block when the positional deviation exists as in the present embodiment and the spread function is applied to the reproduction signal light Lp as described above, FIGS. Will be described.
[0153]
The optical transfer function Q when there is only a displacement (see FIG. 4) as shown in FIG. 11 between each pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 and each pixel of the CCD element 6 is
[Formula 38]
Figure 0003892970
It becomes.
[0154]
Next, an optical system transfer function (that is, the optical system transfer function set in step S5) when the positional deviation and the spread function in the reproduction signal light Lp are mixed, and a reduced transfer function whose scale is reduced. Will be described.
[0155]
Now, assuming that the above equation (4) is used as the optical transfer function of misalignment and the transfer function P of 3 rows and 3 columns shown below is used as the spread function,
[39]
Figure 0003892970
The optical transfer function when the positional deviation and the spread function are mixed is an optical transfer function H of 4 rows and 4 columns shown below.
[0156]
[Formula 40]
Figure 0003892970
Each element is as follows.
[0157]
[Expression 41]
Figure 0003892970
On the other hand, in the case of detecting the feedback feedback Viterbi of the 4 × 4 optical transfer function H, it is necessary to define the states as shown in FIG. 12, so the number of states is 512 (= 29) States, and the number of paths for each state is eight, which is a calculation amount that cannot be calculated by the Viterbi detector 10 in practice.
[0158]
Therefore, in this embodiment, as described above, Viterbi detection is performed using a reduced transfer function obtained by reducing the scale of the optical transfer function.
[0159]
That is, as a spread function now
[Expression 42]
Figure 0003892970
11 and FIG. 4 as δx = δy = 0.1, the optical transfer function H is
[Expression 43]
Figure 0003892970
It becomes. Here, looking at the magnitude relationship around the element h [0, 0] having the maximum value among the elements, the fourth row and the fourth column and the element h [-1, -1] Since it is extremely small compared to the elements, a reduced transfer function in which these are replaced with “0”, that is, a reduction neglecting the intersymbol interference from the second row, the second column, and the lower right in the original optical transfer function. When the transfer function H ′ is obtained,
(44)
Figure 0003892970
It becomes.
[0160]
In this case, when the ideal output using the reduced transfer function H ′ is compared with the ideal output using the original optical transfer function H, the error is 2.6% in the case of the above example. This is confirmed by simulation, and this is an error within an allowable error range in the reproduction of two-dimensional information.
[0161]
FIG. 13 shows the definition of the state when the reduced transfer function H ′ of 3 rows and 3 columns is used. FIG. 13A is a diagram showing symbol alphabets, and FIG. 13B is a diagram showing definitions of states.
[0162]
In the case shown in FIG. 13, the symbol alphabet and state are the same as each other, and (b0, B1, B2) And 8 states determined by 3 bits, and the allowable state transitions are 4 types for each state, which is a scale that can be calculated by the Viterbi detector 10.
[0163]
Here, if the state transition from the previous state surrounded by the solid line to the current state surrounded by the broken line in FIG. 13B is confirmed, the bit surrounded by the circle in FIG. 13B becomes the output signal Sout. Is output. Table 2 summarizes the allowable state transition and detection output at this time.
[0164]
[Table 2]
Figure 0003892970
Next, assuming the definition of the state shown in FIG. 13 in particular, the detection feedback direction detection and the state block shape setting executed by the CPU 9 in steps S11 and S12 will be described with reference to FIG.
[0165]
In steps S11 and S12, a reference table as shown in FIG. 14 is stored in advance in a memory (not shown) in the CPU 9, and the reference table is referred to based on the positional deviation direction detected in step S10. Signal ScDetection of the decision feedback direction to be included in d and setting of the state block shape are performed.
[0166]
Here, the case of each positional shift shown in FIG. 14 will be described. First, when the reproduction signal light Lp is shifted to the lower right with respect to the corresponding pixel on the CCD element 6 (shown by the above formula (6)). In the case of corresponding to the reduced transfer function), the value of the third row is larger than the value of the first row in Equation (6). This indicates that the intersymbol interference from the upper row is larger than the intersymbol interference from the lower row (this means that the ideal output of the optical system is a convolution of the input signal Sin and the reduced transfer function) In this case, it is effective that the decision feedback direction is from the top to the bottom, and the intersymbol interference from the lower right can be ignored as described above. Accordingly, the state block shape is the shape shown in the uppermost column of FIG.
[0167]
Next, when the reproduction signal light Lp is shifted to the lower left, the corresponding reduced transfer function is an inverted version of the reduced transfer function of Equation (6). In this case, it is effective that the decision feedback direction is from top to bottom, and intersymbol interference from the lower left can be ignored. Accordingly, the state block shape is the shape shown in the second column from the top in FIG.
[0168]
Next, when the reproduction signal light Lp is shifted to the upper right, the corresponding reduced transfer function is obtained by inverting the reduced transfer function of Expression (6) upside down. In this case, it is effective that the decision feedback direction is from bottom to top, and intersymbol interference from the upper right can be ignored. Therefore, the state block shape is the shape shown in the third column from the top in FIG.
[0169]
Further, when the reproduction signal light Lp is shifted to the upper left, the corresponding reduced transfer function is an inverted version of the reduced transfer function of Expression (6). In this case, it is effective that the decision feedback direction is from bottom to top, and intersymbol interference from the upper left can be ignored. Accordingly, the state block shape is the shape shown in the bottom column of FIG.
[0170]
Similarly to the above, when the reproduction signal light Lp is not displaced in the right and left direction and is shifted only in the downward direction, the state block shape is the shape shown in the uppermost column of FIG. 14 and is shifted only in the upward direction. The state block shape is the shape shown in the third column from the top in FIG.
[0171]
Further, when the reproduction signal light Lp is not displaced in the vertical direction and is displaced only in the right direction, the state block shape becomes the shape shown in the uppermost column of FIG. The block shape is the shape shown in the second column from the top of FIG.
[0172]
Finally, the determination feedback Viterbi detection process executed in step S15 will be described.
[0173]
As described above, the determination feedback Viterbi detection process executed by the Viterbi detector 10 in step S15 is performed by the reduced transfer function, the determination feedback direction, and the state block shape corresponding to the misalignment direction input from the CPU 9 as the control signal Scd. It is executed based on.
[0174]
That is, when the decision feedback Viterbi detection is performed for the bit surrounded by the circle in FIG. 14, from the output value g [i, j] of the CCD output signal Sp corresponding to this bit, the already estimated 3 bits of the row to be fed back An output value g ′ [i, j] is calculated by subtracting the intersymbol interference from (enclosed by a solid rectangular line in FIG. 14).
[0175]
On the other hand, the ideal output value s ′ [i, j] is all allowed state transitions (Table 2 in the case of the block shape in the uppermost column in FIG. 14) without taking into account the intersymbol interference from the fed back row. (Ie, since the transfer function is known, it is possible to calculate in advance before starting the Viterbi detection).
[0176]
Then, using the output value g ′ [i, j] and the ideal output value s ′ [i, j] obtained by subtracting the intersymbol interference from the fed back row, all allowed state transitions (in the trellis diagram) Branch metric BkThe
[Equation 45]
Bk= (G ′ [i, j] −s ′ [i, j])2
Calculate as
[0177]
Next, a path metric is calculated for each of the four input paths leading to each state, and a path with the smallest path metric among the paths is left as a surviving path.
[0178]
Thereafter, when the paths are merged on the trellis diagram and the paths are determined, the detection output corresponding to each state transition in the determined path (the value in Table 2 in the case of the block shape in the uppermost column in FIG. 14) is detected data. Bits are output as output signals Sout.
[0179]
【Example】
Next, in order to confirm the effect of the present invention, the result of calculating the bit error rate by simulation is shown in FIG. 15 and FIG.
[0180]
In FIG. 15 and FIG. 16, “BbB” indicates a case where a bit-by-bit method not using Viterbi detection is used as a playback method, and “DF-VA-16” indicates 16 states as a playback method. The case of using the judgment feedback Viterbi detection process (FIG. 10B) is shown, and “DF-“VA-8” indicates a case where 8-state decision feedback Viterbi detection processing (FIG. 13B) is used as a reproduction method.
[0181]
In addition, as the displacement direction, (r, d) indicates the case of the lower right, and (l, u) indicates the case of the upper left.
[0182]
Further, the direction of decision feedback is from top to bottom, and the Viterbi detection direction is from left to right.
[0183]
As the spread function, the spread function of Expression (5) is used, and the level of the input signal Sin is 200 for white (Sw) corresponding to bit “1” and black (Sb) corresponding to bit “0”. 50. Further, the noise is Gaussian noise with an average value of 0, and the noise after applying intersymbol interference to the liquid crystal spatial light modulator 1 having a black and white random pattern of 480 × 640 pixels by an optical transfer function of 4 rows and 4 columns. And quantizing with 8 bits from 0 to 256.
[0184]
Furthermore, the S / N (signal / noise) ratio is
[Equation 46]
Figure 0003892970
Define in. Here, σ is the standard deviation of noise.
[0185]
Further, the simulation result shown in FIG. 15A shows the case where the positional deviation is (δx, δy) = (0.1, 0.1), and the simulation result shown in FIG. Is (δx, δy) = (0.2, 0.2), and the simulation result shown in FIG. 16 shows that the positional deviation is (δx, δy) = (0.3, 0.3). It shows about a case.
[0186]
As can be seen from FIGS. 15 and 16, in the Viterbi detection using the decision feedback method and the reproduction by the bit-by-bit without using this, the bit error rate is clearly lower when the decision feedback method is used. Moreover, this effect is more remarkable as the S / N ratio is higher.
[0187]
Further, comparing the case where the 16-state determination feedback Viterbi detection process is used with the case where the 8-state determination feedback Viterbi detection process is used, it can be seen that there is almost no difference. Therefore, there is almost no performance degradation due to the reduction of the number of states from 16 states to 8 states using the reduced transfer function of 3 rows and 3 columns, and in this respect, the effect of using the 8-state decision feedback method is great.
[0188]
Further, in FIGS. 15 and 16, the graphs denoted by (r, d) are cases where the misalignment direction corresponds to the judgment feedback direction and the state block shape, and the graphs denoted by (l, u). Indicates a case where the misalignment direction does not correspond to the determination feedback direction and the state block shape, and the determination direction is opposite. When these are compared, as the misalignment increases, (l, u) is indicated. In this graph, the bit error rate deteriorates more.
[0189]
On the other hand, the bit error rate can be improved up to the graph indicated by (r, d) by changing the direction of decision feedback and the state block shape in accordance with the direction of displacement.
[0190]
As described above, according to the operation of the optical memory system S of the embodiment, the determination set based on the relative displacement direction between the pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 and the corresponding pixel of the CCD element 6. Since the determination feedback Viterbi detection process is performed using the feedback direction and the state block shape, it is possible to prevent the reproduction accuracy from being deteriorated due to the difference between the misalignment direction and the determination feedback direction and the Viterbi detection direction.
[0191]
In addition, the reference light L with respect to the two-dimensional information recorded in the optical memory 3 by driving the liquid crystal spatial light modulator 1 based on the known signal Sr.rIs detected based on the optical transfer function calculated based on the CCD output signal Sp obtained by receiving the reproduction signal light Lp obtained by irradiating the light and the known signal Sr. It is possible to accurately set the determination feedback direction and the state block shape by detecting the shift direction.
[0192]
Therefore, two-dimensional information corresponding to the input signal Sin can be recorded on the optical memory 3, and the input signal Sin can be accurately reproduced.
[0193]
In the above-described embodiment, the known signal Sr corresponding to the known M array is used as the known signal Sr. However, for example, only one pixel of the liquid crystal spatial light modulator 1 is set to “white”. The optical system transfer function may be set using a so-called impulse pattern in which the surrounding pixels are “black”, or the optical system transfer function may be set using a known general random pattern. .
[0194]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the determination feedback direction and the state block shape set based on the relative displacement direction between the modulation pixel and the corresponding light receiving pixel are obtained. Since the determination feedback Viterbi detection process is performed by using this, it is possible to prevent the reproduction accuracy from being deteriorated due to the difference between the shift direction, the determination feedback direction, and the Viterbi detection direction.
[0195]
Therefore, the input signal can be reproduced more accurately based on the two-dimensional information recorded on the recording medium.
[0196]
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, the shift direction is recorded on the recording medium by driving the spatial light modulation means based on the known input signal. Since it is detected based on the transfer function calculated based on the output signal obtained by receiving the reflected light obtained by irradiating the reproduction reference light to the two-dimensional information and the known input signal, it is accurate. In addition, it is possible to accurately set the judgment feedback direction and the state block shape by detecting the shift direction.
[0197]
According to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2, the input signal can be accurately reproduced.
[0198]
According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2, it is possible to record two-dimensional information corresponding to the input signal and accurately reproduce the input signal. The input signal can be reproduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an optical memory system according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing an information recording / reproducing process of the embodiment, (a) is a flowchart showing the information recording process, and (b) is a flowchart showing the information reproducing process.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an M array generator.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing positional deviation between a liquid crystal spatial light modulator and a CCD element.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of detecting a misalignment direction.
6 is a diagram for explaining one-dimensional Viterbi detection when the intersymbol interference length is 2. FIG.
FIG. 7 is a state transition diagram of Viterbi detection when the intersymbol interference length is 2.
8 is a trellis diagram when the intersymbol interference length is 2. FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining survival paths and merging.
10A and 10B are diagrams illustrating state definitions, in which FIG. 10A illustrates a state definition in Viterbi detection, and FIG. 10B illustrates a state definition in determination feedback Viterbi detection;
FIG. 11 is a diagram illustrating a transfer function when there is a displacement.
FIG. 12 is a diagram illustrating a state definition in determination feedback Viterbi detection using a transfer function of 4 rows and 4 columns.
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing determination feedback Viterbi detection in the case where a positional deviation and a spread function coexist, FIG. 13A is a diagram showing a symbol alphabet, and FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a misalignment direction, a determination feedback direction, and a state block shape.
15A and 15B are diagrams illustrating the effects of the embodiment, in which FIG. 15A is a diagram illustrating a case where the positional deviation is (δx, δy) = (0.1, 0.1), and FIG. 15B is a positional deviation. Is a diagram showing a case where (δx, δy) = (0.2, 0.2).
FIG. 16 is a diagram showing the effect of the embodiment when the positional deviation is (δx, δy) = (0.3, 0.3).
[Explanation of symbols]
1 ... Liquid crystal spatial light modulator
2, 5 ... Lens
3 ... Optical memory
4 ... Yθ stage
6 ... CCD element
7, 18 ... Mirror
8 ... Anamorphic optical system
9 ... CPU
10 ... Viterbi detector
11 ... Memory
12 ... Known signal generator
13 ... Switch
14, 15 ... Shutter
16 ... Argon laser
17 ... Half mirror
22 ... Delay circuit
23 ... Exclusive OR circuit
S: Optical memory system
Scl1, Scl2, Sci, Scw, Scd ... control signals
Sz: Deviation direction signal
Sp: CCD output signal
Sout ... Output signal
Scs: Drive signal
Sin ... Input signal
Sr: Known signal
La, Lb ... Argon laser light
Ls ... Signal light
Lp: Reproduction signal light
Lr ... Reference light

Claims (4)

複数の変調用画素により構成される空間光変調手段により入力信号に基づいて記録信号光を空間光変調して記録媒体に照射することにより当該記録媒体に記録された二次元情報に対して照射された再生参照光の当該記録媒体からの反射光を受光して当該反射光に対応する出力信号を生成する受光手段であって、複数の前記変調用画素に夫々対応する複数の受光用画素により構成される受光手段からの前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施すことにより前記入力信号を検出するビタビ検出装置であって、
一の前記変調用画素と当該一の変調用画素に対応する前記受光用画素との間における予め検出された相対的位置のずれ方向に基づいて、前記判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向及び状態ブロック形状を設定する設定手段と、
前記設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて、前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施し、前記入力信号を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするビタビ検出装置。
Two-dimensional information recorded on the recording medium is irradiated by spatially modulating the recording signal light based on the input signal and irradiating the recording medium based on the input signal by the spatial light modulation means including a plurality of modulation pixels. Receiving means for receiving the reflected light of the reproduced reference light from the recording medium and generating an output signal corresponding to the reflected light, comprising a plurality of light receiving pixels respectively corresponding to the plurality of modulation pixels A Viterbi detection device that detects the input signal by performing a determination feedback Viterbi detection process on the output signal from the light receiving means,
The determination feedback direction and state in the determination feedback Viterbi detection process based on the pre-detected relative position shift direction between the one modulation pixel and the light receiving pixel corresponding to the one modulation pixel Setting means for setting the block shape;
Detection means for performing determination feedback Viterbi detection processing on the output signal using the set determination feedback direction and state block shape, and detecting the input signal;
A Viterbi detection device comprising:
請求項1に記載のビタビ検出装置において、
前記ずれ方向は、予め設定された前記入力信号である既知入力信号に基づいて前記空間光変調手段を駆動することにより前記記録媒体に記録された前記二次元情報に対して前記再生参照光を照射して得られた前記反射光を受光して得られる前記出力信号と前記既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数であって、前記空間光変調手段、前記記録媒体、前記再生参照光を照射する再生参照光照射手段及び前記受光手段を少なくとも含む光学系の伝達関数に基づいて予め検出されていることを特徴とするビタビ検出装置。
The Viterbi detection device according to claim 1,
The deviation direction is irradiated with the reproduction reference light on the two-dimensional information recorded on the recording medium by driving the spatial light modulator based on a known input signal that is a preset input signal. A transfer function calculated based on the output signal obtained by receiving the reflected light and the known input signal, the spatial light modulation means, the recording medium, and the reproduction reference light. A Viterbi detector, which is detected in advance based on a transfer function of an optical system including at least a reproduction reference light irradiating unit for irradiating and a light receiving unit.
請求項1又は2に記載のビタビ検出装置と、
前記二次元情報が記録された記録媒体と、
前記再生参照光照射手段と、
前記受光手段と、
を備えることを特徴とする光情報再生装置。
Viterbi detection device according to claim 1 or 2,
A recording medium on which the two-dimensional information is recorded;
The reproduction reference light irradiation means;
The light receiving means;
An optical information reproducing apparatus comprising:
請求項1又は2に記載のビタビ検出装置と、
前記空間光変調手段と、
前記記録信号光を出射する記録信号光出射手段と、
前記二次元情報の記録時において、前記二次元情報を記録すべき前記記録媒体上の位置に記録参照光を出射する記録参照光出射手段と、
前記記録媒体と、
前記入力信号の再生時において、前記再生参照光を前記記録媒体に照射する再生参照光照射手段と、
前記受光手段と、
を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
Viterbi detection device according to claim 1 or 2,
The spatial light modulation means;
Recording signal light emitting means for emitting the recording signal light;
Recording reference light emitting means for emitting recording reference light to a position on the recording medium on which the two-dimensional information is to be recorded at the time of recording the two-dimensional information;
The recording medium;
Reproduction reference light irradiating means for irradiating the recording medium with the reproduction reference light when reproducing the input signal;
The light receiving means;
An optical information recording / reproducing apparatus comprising:
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