JP4605007B2 - Hologram recording / reproducing method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、ホログラム記録再生方法及び装置に関し、特に、信号光から0次成分が除去された状態でフーリエ変換ホログラムを記録し、記録されたホログラムから元の信号光を復元して再生するホログラム記録再生方法及び装置に関する。   The present invention relates to a hologram recording / reproducing method and apparatus, and more particularly, hologram recording for recording a Fourier transform hologram in a state in which a zero-order component is removed from signal light, and restoring and reproducing the original signal light from the recorded hologram. The present invention relates to a reproduction method and apparatus.

ホログラフィック・データ・ストレージでは、二値のデジタルデータ「0,1」が「明、暗」としてデジタル画像(信号光)化され、信号光はレンズによりフーリエ変換されて光記録媒体に照射される。そして、光記録媒体にはフーリエ変換像がホログラムとして記録される。しかしながら、デジタルデータのフーリエ変換像は0次に極めて強いピーク強度を有しているので、ホログラフィック・データ・ストレージでは、この0次成分(直流成分)により光記録媒体のダイナミックレンジが浪費され、多重度(多重記録されるホログラムの数)を大きくしようとすると、再生像のS/N(シグナル−ノイズ比)が大きく低下してしまう。そのために多重度を大きくできない、という問題がある。   In the holographic data storage, binary digital data “0, 1” is converted into a digital image (signal light) as “bright, dark”, and the signal light is Fourier-transformed by a lens and applied to an optical recording medium. . A Fourier transform image is recorded as a hologram on the optical recording medium. However, since the Fourier transform image of digital data has an extremely strong peak intensity in the 0th order, in the holographic data storage, the dynamic range of the optical recording medium is wasted due to this 0th order component (DC component). If an attempt is made to increase the multiplicity (the number of holograms that are multiplexed and recorded), the S / N (signal-noise ratio) of the reproduced image is greatly reduced. Therefore, there is a problem that the multiplicity cannot be increased.

この問題を解決するために、信号光のフーリエ変換像の直流成分を遮断する方法が種々提案されている(特許文献1、2)。例えば、特許文献1に記載された方法では、レンズと光記録媒体との間に遮光体を配置し、この遮光体により信号光の0次成分を遮断する。そして、信号光の特定次数の成分だけが、遮光体に形成したアパーチャを通過するようにして、信号光の画像エッジ部分をホログラムとして記録する。この方法によれば、0次成分による無駄な露光を抑制することでダイナミックレンジの浪費を防止し、各データページの記録領域を小さくすることができる。
特開2000−66565号公報 特開2004−198816号公報
In order to solve this problem, various methods for blocking the DC component of the Fourier transform image of the signal light have been proposed (Patent Documents 1 and 2). For example, in the method described in Patent Document 1, a light shield is disposed between a lens and an optical recording medium, and the 0th-order component of signal light is blocked by this light shield. Then, only the components of the specific order of the signal light pass through the aperture formed in the light shielding body, and the image edge portion of the signal light is recorded as a hologram. According to this method, it is possible to prevent waste of the dynamic range by suppressing unnecessary exposure due to the 0th-order component, and to reduce the recording area of each data page.
JP 2000-66565 A JP 2004-198816 A

しかしながら、信号光のフーリエ変換像から0次成分を除去すると、元のデジタル画像とは異なる強度パターンが再生像に現れ、二値のデジタルデータを正確に復号することができない、という問題がある。即ち、信号光のフーリエ変換像から0次成分を除去してホログラムの記録、再生を行うと、再生像の強度パターンは、記録時に空間光変調器で生成された強度パターンとは異なるパターンとなる。例えば、特許文献1に記載された方法では、画像エッジ部分だけが再生される。これでは、二値のデジタルデータを正確に復号することができない虞がある。   However, when the zero-order component is removed from the Fourier transform image of the signal light, there is a problem that an intensity pattern different from the original digital image appears in the reproduced image, and the binary digital data cannot be accurately decoded. That is, when the hologram is recorded and reproduced by removing the zero-order component from the Fourier transform image of the signal light, the intensity pattern of the reproduced image is different from the intensity pattern generated by the spatial light modulator at the time of recording. . For example, in the method described in Patent Document 1, only the image edge portion is reproduced. In this case, binary digital data may not be correctly decoded.

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、本発明の目的は、信号光から直流成分が除去された状態でフーリエ変換ホログラムを記録した場合でも、記録されたホログラムから元の信号光を復元して再生することができるホログラム記録再生方法及び装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide an original signal from a recorded hologram even when a Fourier transform hologram is recorded in a state where a DC component is removed from the signal light. An object of the present invention is to provide a hologram recording / reproducing method and apparatus capable of restoring and reproducing light.

上記目的を達成するために請求項1に記載のホログラム記録再生方法は、信号光領域と参照光領域とを含む変調領域を備え、該変調領域に表示するパターンに応じて入射した光を画素毎に変調する空間光変調器を用い、ホログラムの記録時に、前記空間光変調器の前記信号光領域に二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光パターンを表示すると共に、前記参照光領域に参照光パターンを表示して、信号光と該信号光と同軸の参照光とを生成するステップと、前記空間光変調器で生成された前記信号光と前記参照光とをフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光の光路上に直流成分を遮断するマスクを配置して、前記信号光のフーリエ変換像から直流成分を除去するステップと、フーリエ変換され且つ直流成分が除去された信号光とフーリエ変換された参照光とを光記録媒体に同時に且つ同軸で照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録するステップと、ホログラムの再生時に、前記空間光変調器の前記参照光領域に参照光パターンを表示すると共に、前記信号光領域に透過パターンを表示して、読み出し用の参照光と該参照光と同軸の直流成分とを生成するステップと、読み出し用の参照光と前記直流成分とをフーリエ変換してホログラムが記録された前記光記録媒体に同軸で照射し、記録されたホログラムによる回折光とフーリエ変換された直流成分とを合成して合成光を生成するステップと、前記回折光と前記直流成分とが合成された合成光を逆フーリエ変換することにより、前記二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光を復元するステップと、を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a hologram recording / reproducing method according to claim 1 is provided with a modulation region including a signal light region and a reference light region, and the incident light according to a pattern displayed in the modulation region is supplied to each pixel. When recording a hologram, a signal light pattern representing binary digital data as a light and dark image is displayed in the signal light area of the spatial light modulator and a reference is made to the reference light area. Displaying a light pattern, generating signal light and reference light coaxial with the signal light, Fourier transforming the signal light and the reference light generated by the spatial light modulator, and performing Fourier transform A step of removing a direct current component from the Fourier transform image of the signal light, a step of removing the direct current component from the Fourier transform image of the signal light, and a step of removing the direct current component from the Fourier transform image and removing the direct current component. By simultaneously and coaxially irradiating the optical recording medium with the reference light subjected to the Lie conversion, a step of recording a hologram on the optical recording medium, and a reference to the reference light area of the spatial light modulator when reproducing the hologram Displaying a light pattern and displaying a transmission pattern in the signal light region to generate a reference light for reading and a direct current component coaxial with the reference light; a reference light for reading and the direct current component; Irradiating the optical recording medium on which the hologram is recorded by Fourier transform with the same axis, and synthesizing the diffracted light by the recorded hologram and the direct current component Fourier-transformed to generate a synthesized light; and the diffracted light a step wherein the direct current component by performing inverse Fourier transform on combined light combined, to restore the signal light representing the digital data of the binary light and dark image and, It is characterized by comprising.

本発明のホログラム再生方法では、信号光の直流成分が除去された状態でフーリエ変換ホログラムの記録が行われるが、記録されたホログラムによる回折光と直流成分とを合成して合成光を生成し、これを逆フーリエ変換することにより信号光を復元するので、記録されたホログラムから元の信号光パターンを再生することができる。これにより、信号光に保持されたデジタルデータを正確に復号することができる。   In the hologram reproducing method of the present invention, the Fourier transform hologram is recorded in a state where the direct current component of the signal light is removed, but the synthesized light is generated by synthesizing the diffracted light and the direct current component by the recorded hologram, Since the signal light is restored by performing inverse Fourier transform on this, the original signal light pattern can be reproduced from the recorded hologram. Thereby, the digital data held in the signal light can be accurately decoded.

また、信号光の直流成分と共に参照光の直流成分を除去することもできる。   In addition, the DC component of the reference light can be removed together with the DC component of the signal light.

以上説明したように本発明によれば、信号光から直流成分が除去された状態でフーリエ変換ホログラムを記録した場合でも、記録されたホログラムから元の信号光を復元することができ、信号光に保持されたデジタルデータを正確に復号することができる、という効果がある。   As described above, according to the present invention, even when a Fourier transform hologram is recorded in a state where a DC component is removed from the signal light, the original signal light can be restored from the recorded hologram. There is an effect that the held digital data can be accurately decoded.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(信号光の再生原理)
信号光の再生原理を簡単に説明する。ここでは、二値のデジタルデータ「0,1」が「明、暗」としてデジタル画像化された信号光(デジタルパターン)をフーリエ変換し、信号光のフーリエ変換像から直流成分(0次成分)を除去し、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射して、干渉パターンをホログラムとして記録する場合について説明する。
(Signal light reproduction principle)
The principle of signal light reproduction will be briefly described. Here, the binary digital data “0, 1” is “bright, dark” and the signal light (digital pattern) digitalized is Fourier transformed, and the direct current component (0th order component) is obtained from the Fourier transform image of the signal light. The case where the interference pattern is recorded as a hologram by simultaneously irradiating the optical recording medium with the signal light and the reference light from which the direct current component is removed will be described.

直流成分が除去された信号光を用いてホログラムを記録した場合は、記録されたホログラムに参照光を照射すると、直流成分が除去された信号光と同じ成分の回折光が再生される。従って、ホログラムの再生時に、再生された回折光に除去された直流成分を補うことで信号光を復元し、記録されたホログラムから元の信号光パターン(デジタルパターン)を再生することができる。これにより、信号光に保持されたデジタルデータを正確に復号することができる。   When a hologram is recorded using signal light from which the direct current component has been removed, when the recorded hologram is irradiated with reference light, diffracted light having the same component as the signal light from which the direct current component has been removed is reproduced. Therefore, at the time of reproducing the hologram, the signal light can be restored by supplementing the DC component removed by the reproduced diffracted light, and the original signal light pattern (digital pattern) can be reproduced from the recorded hologram. Thereby, the digital data held in the signal light can be accurately decoded.

元の信号光パターンの再生は、ホログラムからの回折光と補充した直流成分との干渉の結果として実現される。直流成分の役割は、0次以外の回折光がつくる合成光の振幅の値を、合成光の形状を変えずに増減することである。例えば、直流成分の位相が、回折光と同位相の場合には、合成光の正の振幅を増加させ、強度パターンである再生像は信号光パターンと同様のポジティブ画像となる。一方、直流成分の位相が、回折光と逆位相の場合には、合成光の正の振幅を減少させ、強度パターンである再生像は信号光パターンの明暗を反転させたネガティブ画像となる。従って、回折光と直流成分との位相差を適切に選択することによって、再生像を元の信号光パターンのポジティブ画像又はネガティブ画像とすることができる。   The reproduction of the original signal light pattern is realized as a result of interference between the diffracted light from the hologram and the supplemented DC component. The role of the direct current component is to increase or decrease the value of the amplitude of the synthesized light generated by the diffracted light other than the zeroth order without changing the shape of the synthesized light. For example, when the phase of the direct current component is the same as that of the diffracted light, the positive amplitude of the combined light is increased, and the reproduced image that is the intensity pattern becomes a positive image similar to the signal light pattern. On the other hand, when the phase of the direct current component is opposite to that of the diffracted light, the positive amplitude of the combined light is reduced, and the reproduced image, which is an intensity pattern, becomes a negative image in which the brightness of the signal light pattern is inverted. Therefore, by appropriately selecting the phase difference between the diffracted light and the direct current component, the reproduced image can be a positive image or a negative image of the original signal light pattern.

以下に、この位相差と再生像との関係と、適切な位相差条件について述べる。
ホログラムからの再生像は、光検出器により検出される。光検出器の結像面のある位置rにおいて回折光の振幅が極大となる、ある時刻tの位相をφとする。その時刻t、位置rにおける直流成分の振幅、位相をそれぞれA、θとする。再生像としてポジティブ画像を得るには、合成光の振幅をプラスの方向に移動させればよい。そのためには、直流成分の振幅Aがプラスになるように、即ち、下記式(1)を満たすようにθを設定する。
The relationship between the phase difference and the reproduced image and the appropriate phase difference condition will be described below.
A reproduced image from the hologram is detected by a photodetector. Let φ be the phase at a certain time t at which the amplitude of the diffracted light reaches a maximum at a position r on the imaging plane of the photodetector. The amplitude and phase of the DC component at time t and position r are A and θ, respectively. In order to obtain a positive image as a reproduced image, the amplitude of the combined light may be moved in the positive direction. For this purpose, θ is set so that the amplitude A of the DC component is positive, that is, the following equation (1) is satisfied.

0≦|θ−φ|<π/2 式(1)                   0 ≦ | θ−φ | <π / 2 Formula (1)

下記式(2)を満たすようにθを設定することがより望ましい。この条件下では、回折光の振幅の極大と直流成分の振幅の極大とが一致し、合成光の正の振幅が最大となる。   It is more desirable to set θ so as to satisfy the following formula (2). Under this condition, the maximum amplitude of the diffracted light coincides with the maximum amplitude of the direct current component, and the positive amplitude of the combined light is maximized.

|θ−φ|=0 式(2)                   | Θ−φ | = 0 Formula (2)

一方、再生像にネガティブ画像を得るには、合成光の振幅をマイナスの方向に移動させればよい。そのためには、直流成分の振幅Aがマイナスになるように、即ち、下記式(3)を満たすようにθを設定する。   On the other hand, in order to obtain a negative image as a reproduced image, the amplitude of the combined light may be moved in the negative direction. For that purpose, θ is set so that the amplitude A of the DC component becomes negative, that is, the following equation (3) is satisfied.

π/2<|θ−φ|≦π 式(3)                   π / 2 <| θ−φ | ≦ π Formula (3)

下記式(4)を満たすようにθを設定することがより望ましい。この条件下では、回折光の振幅の極大と直流成分の振幅の極小とが一致し、合成光の負の振幅が最大となる。   It is more desirable to set θ so as to satisfy the following formula (4). Under this condition, the maximum amplitude of the diffracted light coincides with the minimum amplitude of the direct current component, and the negative amplitude of the combined light is maximized.

|θ−φ|=π 式(4)                   | Θ−φ | = π Formula (4)

なお、上記のような直流成分の位相の設定は、空間光変調器の信号光用画素の輝度を適宜変更することにより行うことができる。空間光変調器は、入射光の偏光を変調して出射させる。その偏光変調は、入射光を位相変調することによりなされる。つまり、偏光変調することにより位相変調することが可能である。そして、偏光変調の大きさは、空間光変調器に表示する画像の輝度に依存する。従って、その画像の輝度を設定することにより、直流成分の位相を設定することができる。   The phase of the direct current component as described above can be set by appropriately changing the luminance of the signal light pixel of the spatial light modulator. The spatial light modulator modulates the polarization of incident light and emits it. The polarization modulation is performed by phase-modulating incident light. That is, phase modulation can be performed by polarization modulation. The magnitude of polarization modulation depends on the luminance of the image displayed on the spatial light modulator. Therefore, the phase of the DC component can be set by setting the brightness of the image.

次に、ホログラムからの回折光と直流成分との位相差を設定する方法について述べる。
記録されたホログラムからの回折光の位相は、再生時の参照光の位相からずれる。位相変化の度合いは、ホログラムの種類による。例えば、屈折率変調によるホログラムと吸収率変調によるホログラムでは、回折光の位相がそれぞれπ/2、πだけずれる。従って、上記の式(1)乃至(4)を満たす再生像を生成するためには、この位相シフトを考慮して空間光変調器に表示する画像の輝度を設定し、直流成分を生成・補充すればよい。それにより、所望の位相差(|θ−φ|)を実現できる。
Next, a method for setting the phase difference between the diffracted light from the hologram and the DC component will be described.
The phase of the diffracted light from the recorded hologram is shifted from the phase of the reference light at the time of reproduction. The degree of phase change depends on the type of hologram. For example, the phase of diffracted light is shifted by π / 2 and π in a hologram based on refractive index modulation and a hologram based on absorptance modulation, respectively. Therefore, in order to generate a reconstructed image satisfying the above equations (1) to (4), the luminance of the image displayed on the spatial light modulator is set in consideration of this phase shift, and a DC component is generated and supplemented. do it. Thereby, a desired phase difference (| θ−φ |) can be realized.

例えば、屈折率変調によるホログラムの場合は、回折光の位相が再生時の参照光の位相からπ/2ずれる。一方、補充する直流成分は、ホログラムにより回折されないため、位相の変化はない。このため、補充する直流成分の位相を再生時の参照光の位相からπ/2ずらすことで、ホログラムからの回折光と補充した直流成分との位相差は0となる。従って、式(2)の関係を満たし、合成光の正の振幅を最大とするためには、この直流成分の位相が実現されるように、空間光変調器に表示する画像の輝度を設定する必要がある。具体的には、直流成分の位相変調量と表示画像の輝度との関係を予め記憶しておき、この関係に基づいて、所望の位相変調量が達成されるように表示画像の輝度を設定することができる。   For example, in the case of a hologram based on refractive index modulation, the phase of diffracted light is shifted by π / 2 from the phase of reference light at the time of reproduction. On the other hand, since the DC component to be supplemented is not diffracted by the hologram, there is no phase change. For this reason, the phase difference between the diffracted light from the hologram and the supplemented DC component becomes zero by shifting the phase of the supplemented DC component by π / 2 from the phase of the reference light at the time of reproduction. Therefore, in order to satisfy the relationship of Expression (2) and maximize the positive amplitude of the combined light, the luminance of the image displayed on the spatial light modulator is set so that the phase of this DC component is realized. There is a need. Specifically, the relationship between the phase modulation amount of the DC component and the luminance of the display image is stored in advance, and the luminance of the display image is set so that a desired phase modulation amount is achieved based on this relationship. be able to.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。図示した通り、この記録再生装置では信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, the recording / reproducing apparatus can irradiate the optical recording medium with the signal light and the reference light coaxially.

このホログラム記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振する光源10が設けられている。光源10のレーザ光照射側には、レンズ12、14からなるビームエキスパンダ15が配置されている。ビームエキスパンダ15の光透過側には、所定方向の偏光だけを透過すると共にそれ以外の偏光を反射する偏光ビームスプリッタ16が配置されている。以下では、偏光ビームスプリッタ16は、P偏光を透過し、S偏光を反射するものとして説明する。   The hologram recording / reproducing apparatus is provided with a light source 10 that oscillates laser light that is coherent light. A beam expander 15 including lenses 12 and 14 is disposed on the laser light irradiation side of the light source 10. On the light transmission side of the beam expander 15, a polarization beam splitter 16 that transmits only polarized light in a predetermined direction and reflects other polarized light is disposed. In the following description, it is assumed that the polarizing beam splitter 16 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.

偏光ビームスプリッタ16の光反射側には、反射型の空間光変調器18が配置されている。空間光変調器18は、パターン発生器32を介してパーソナルコンピュータ30に接続されている。パターン発生器32は、パーソナルコンピュータ30から供給されたデジタルデータに応じて空間光変調器18に表示するパターンを生成し、空間光変調器18は、表示パターンに応じて入射したレーザ光を変調し、ページ毎のデジタル画像(信号光)と参照光とを生成する。生成された信号光と参照光とは、偏光ビームスプリッタ16の方向に反射され、偏光ビームスプリッタ16を透過する。   A reflective spatial light modulator 18 is disposed on the light reflection side of the polarization beam splitter 16. The spatial light modulator 18 is connected to the personal computer 30 via the pattern generator 32. The pattern generator 32 generates a pattern to be displayed on the spatial light modulator 18 according to the digital data supplied from the personal computer 30, and the spatial light modulator 18 modulates the incident laser light according to the display pattern. A digital image (signal light) and reference light for each page are generated. The generated signal light and reference light are reflected in the direction of the polarization beam splitter 16 and pass through the polarization beam splitter 16.

偏光ビームスプリッタ16の信号光透過側には、1/4波長板20、レンズ22、24、フーリエ変換レンズ26が光路に沿ってこの順に配置されている。また、レンズ22とレンズ24との間には、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分を除去するマスク38が光路に対し挿入及び退避可能に配置されている。また、マスク38は、マスク38を駆動する駆動装置34を介してパーソナルコンピュータ30に接続されている。   On the signal light transmitting side of the polarizing beam splitter 16, a quarter wavelength plate 20, lenses 22, 24, and a Fourier transform lens 26 are arranged in this order along the optical path. Further, a mask 38 for removing a direct current component from the Fourier transform images of the signal light and the reference light is disposed between the lens 22 and the lens 24 so as to be able to be inserted into and retracted from the optical path. The mask 38 is connected to the personal computer 30 via a driving device 34 that drives the mask 38.

マスク38としては、例えば、フーリエ変換像の直流成分だけを反射する微小ミラー等を用いることができる。以下では、マスク38に微小ミラーを用いる場合について説明する。   As the mask 38, for example, a micromirror that reflects only the DC component of the Fourier transform image can be used. Below, the case where a micromirror is used for the mask 38 is demonstrated.

ホログラム再生時、光記録媒体28に参照光が照射されると、照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体28の反射層28aでフーリエ変換レンズ26の方向に反射される。反射された回折光は、偏光ビームスプリッタ16に入射する。偏光ビームスプリッタ16の回折光反射側には、CCDやCMOSアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光(回折光)を電気信号に変換して出力する光検出器36が配置されている。光検出器36は、パーソナルコンピュータ30に接続されている。   When reproducing the hologram, when the optical recording medium 28 is irradiated with the reference light, the irradiated reference light is diffracted by the hologram, and the diffracted light is reflected by the reflection layer 28a of the optical recording medium 28 in the direction of the Fourier transform lens 26. The The reflected diffracted light enters the polarization beam splitter 16. On the diffracted light reflecting side of the polarization beam splitter 16, a photodetector 36 is arranged which is composed of an image sensor such as a CCD or CMOS array and converts the received reproduction light (diffracted light) into an electric signal and outputs it. . The photodetector 36 is connected to the personal computer 30.

次に、パーソナルコンピュータ30によって実行される記録再生処理の処理ルーチンについて説明する。図2は記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まず、ユーザは入力装置(図示せず)を操作して、記録処理か再生処理かを選択する。デジタルデータをホログラムとして記録する場合には、記録するデジタルデータを予めパーソナルコンピュータに入力しておく。   Next, a processing routine of recording / reproducing processing executed by the personal computer 30 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the processing routine of the recording / reproducing process. First, the user operates an input device (not shown) and selects recording processing or reproduction processing. When digital data is recorded as a hologram, the digital data to be recorded is input to a personal computer in advance.

ステップ100で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ102で、駆動装置34を駆動してマスク38を光路に挿入する。次のステップ104で、光源10からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ30からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。   In step 100, it is determined whether the recording process is selected or the reproduction process is selected. If the recording process is selected, in step 102, the driving device 34 is driven to insert the mask 38 into the optical path. In the next step 104, laser light is emitted from the light source 10, digital data is output from the personal computer 30 at a predetermined timing, hologram recording processing is executed, and the routine is terminated.

ここで、ホログラムの記録処理について説明する。
光源10から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ15により大径のビームにコリメートされて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、空間光変調器18の方向に反射される。パーソナルコンピュータ30からデジタルデータが入力されると、パターン発生器32において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器18に表示されるパターンが生成される。空間光変調器18では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。
Here, the hologram recording process will be described.
The laser light oscillated from the light source 10 is collimated into a large-diameter beam by the beam expander 15, enters the polarization beam splitter 16, and is reflected in the direction of the spatial light modulator 18. When digital data is input from the personal computer 30, the pattern generator 32 generates a signal light pattern according to the supplied digital data, combines it with the reference light pattern, and displays it on the spatial light modulator 18. A pattern is generated. In the spatial light modulator 18, the laser light is polarization-modulated according to the displayed pattern, and signal light and reference light are generated.

例えば、図3に示すように、空間光変調器18の中央部分をデータ表示用(信号光用)に使用すると共に、空間光変調器18の周辺部分を参照光用に使用する。空間光変調器18の中央部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、信号光が生成される。一方、空間光変調器18の周辺部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。   For example, as shown in FIG. 3, the central portion of the spatial light modulator 18 is used for data display (for signal light), and the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is used for reference light. The laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 18 is polarization-modulated according to the display pattern to generate signal light. On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light.

空間光変調器18で偏光変調された信号光及び参照光は、偏光ビームスプリッタ16に照射され、偏光ビームスプリッタ16を透過して直線偏光(P偏光)の振幅分布に変換される。その後、1/4波長板20で円偏光に変換され、レンズ22によりフーリエ変換される。フーリエ変換された信号光及び参照光は、マスク38に照射され、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去される。   The signal light and the reference light that have been polarization-modulated by the spatial light modulator 18 are applied to the polarization beam splitter 16, pass through the polarization beam splitter 16, and are converted into an amplitude distribution of linearly polarized light (P-polarized light). Thereafter, the light is converted into circularly polarized light by the quarter-wave plate 20 and Fourier-transformed by the lens 22. The signal light and the reference light subjected to the Fourier transform are irradiated onto the mask 38, and the DC component is removed from the Fourier transform images of the signal light and the reference light.

マスク38で遮断されなかった信号光及び参照光は、レンズ24で逆フーリエ変換され、レンズ26により再びフーリエ変換されて、光記録媒体28に同時に且つ同軸で照射される。これによって、光記録媒体28中で信号光と参照光とが干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。   The signal light and the reference light that are not blocked by the mask 38 are subjected to inverse Fourier transform by the lens 24, subjected to Fourier transform again by the lens 26, and irradiated onto the optical recording medium 28 simultaneously and coaxially. As a result, the signal light and the reference light interfere with each other in the optical recording medium 28, and the interference pattern is recorded as a hologram.

ステップ100で、再生処理が選択された場合には、ステップ106で、駆動装置34を駆動してマスク38を光路に挿入する。次のステップ108で、再生された回折光に直流成分を補うための表示画像の輝度値を演算し、ステップ110で、光源10からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ30から演算した輝度値を所定のタイミングで出力し、ホログラムの再生処理を実行して、ルーチンを終了する。   If reproduction processing is selected in step 100, in step 106, the driving device 34 is driven to insert the mask 38 into the optical path. In the next step 108, the luminance value of the display image for supplementing the DC component to the reproduced diffracted light is calculated, and in step 110, the laser beam is emitted from the light source 10 and the luminance value calculated from the personal computer 30 is predetermined. Is output at this timing, hologram reproduction processing is executed, and the routine is terminated.

上述した通り、元の信号光パターンの再生は、ホログラムからの回折光と補充した直流成分との干渉の結果として実現される。即ち、干渉波(合成光)の振幅が増加するように、回折光と直流成分との位相差を設定することで、元の信号光パターンが再生される。直流成分の位相の設定は、空間光変調器の信号光用画素の輝度を適宜変更することにより行うことができる。   As described above, the reproduction of the original signal light pattern is realized as a result of interference between the diffracted light from the hologram and the supplemented DC component. That is, the original signal light pattern is reproduced by setting the phase difference between the diffracted light and the direct current component so that the amplitude of the interference wave (combined light) increases. The phase of the direct current component can be set by appropriately changing the luminance of the signal light pixel of the spatial light modulator.

図4に示すように、空間光変調器18の中央部分に透過パターン(輝度が0以外の同一輝度の画素)を表示し、空間光変調器18の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器18の中央部分に入射したレーザ光が偏光ビームスプリッタ16を透過し、信号光の直流成分が生成される。信号光の再生原理として説明した通り、生成した直流成分と回折光との干渉波の振幅が増加するように、透過パターンの各画素の輝度を設定することで、元の信号光パターンが復元される。一方、空間光変調器18の周辺部分に入射したレーザ光は表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。   As shown in FIG. 4, a transmission pattern (pixels having the same luminance other than 0) is displayed in the central portion of the spatial light modulator 18, and the same reference light pattern as that used during recording is displayed in the peripheral portion of the spatial light modulator 18. Is displayed. As a result, the laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 18 passes through the polarization beam splitter 16 and a DC component of the signal light is generated. As explained as the signal light reproduction principle, the original signal light pattern is restored by setting the brightness of each pixel of the transmission pattern so that the amplitude of the interference wave between the generated DC component and diffracted light increases. The On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light.

透過パターンの輝度値の演算は、以下の手順で行う。
上述したように、ホログラムからの回折光の位相は、再生時の参照光の位相からずれ、そのずれ量は、ホログラムの種類による。使用する記録材料によってホログラムの種類は既知であるため、位相のずれ量は既知である。さらに、空間光変調器の画素の輝度と生成される位相変調量とも既知である。したがって、回折光の位相のずれ量と、補充する直流成分に付与する位相変調量との差が、上記式(2)を満たすように、透過パターンの輝度値を設定する。
The calculation of the luminance value of the transmission pattern is performed according to the following procedure.
As described above, the phase of the diffracted light from the hologram is deviated from the phase of the reference light during reproduction, and the amount of deviation depends on the type of hologram. Since the type of hologram is known depending on the recording material used, the amount of phase shift is known. Furthermore, the brightness of the pixel of the spatial light modulator and the amount of phase modulation to be generated are also known. Therefore, the luminance value of the transmission pattern is set so that the difference between the phase shift amount of the diffracted light and the phase modulation amount applied to the DC component to be supplemented satisfies the above equation (2).

しかしながら、空間光変調器の仕様によっては、直流成分に所望の位相変調量を付与できない場合がある。その場合には、上記式(4)を満たすように透過パターンの輝度値を設定する。この場合の再生像は、元の信号光パターンの明暗が反転した反転画像が得られる。また、上記式(4)の条件も満たせない場合には、上記式(1)又は上記式(3)を満たすように、透過パターンの輝度値を設定する。   However, depending on the specifications of the spatial light modulator, a desired phase modulation amount may not be given to the DC component. In that case, the luminance value of the transmission pattern is set so as to satisfy the above formula (4). As the reproduced image in this case, an inverted image obtained by inverting the brightness of the original signal light pattern is obtained. When the condition of the above formula (4) cannot be satisfied, the luminance value of the transmission pattern is set so as to satisfy the above formula (1) or the above formula (3).

ここで、ホログラムの再生処理について説明する。
光源10から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ15により大径のビームにコリメートされて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、空間光変調器18の方向に反射される。パーソナルコンピュータ30から演算した輝度値が入力されると、パターン発生器32において、供給された輝度値に応じて透過パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器18に表示される表示パターンが生成される。空間光変調器18では、透過パターンに応じてレーザ光が透過され、信号光の直流成分が生成されると共に、参照光パターンに応じてレーザ光が偏光変調され、参照光が生成される。
Here, the hologram reproduction process will be described.
The laser light oscillated from the light source 10 is collimated into a large-diameter beam by the beam expander 15, enters the polarization beam splitter 16, and is reflected in the direction of the spatial light modulator 18. When the luminance value calculated from the personal computer 30 is input, a transmission pattern is generated according to the supplied luminance value in the pattern generator 32, synthesized with the reference light pattern, and displayed on the spatial light modulator 18. A display pattern is generated. In the spatial light modulator 18, the laser light is transmitted according to the transmission pattern to generate the DC component of the signal light, and the laser light is polarization-modulated according to the reference light pattern to generate the reference light.

空間光変調器18で生成された参照光は、偏光ビームスプリッタ16に照射され、偏光ビームスプリッタ16を透過して直線偏光(P偏光)の振幅分布に変換される。その後、1/4波長板20で円偏光に変換され、レンズ22によりフーリエ変換される。フーリエ変換された参照光は、マスク38に照射される。マスク38で遮断されなかった参照光は、レンズ24で逆フーリエ変換され、レンズ26により再びフーリエ変換されて、光記録媒体28のホログラムが記録された領域に照射される。   The reference light generated by the spatial light modulator 18 is applied to the polarization beam splitter 16, passes through the polarization beam splitter 16, and is converted into an amplitude distribution of linearly polarized light (P-polarized light). Thereafter, the light is converted into circularly polarized light by the quarter-wave plate 20 and Fourier-transformed by the lens 22. The reference light subjected to the Fourier transform is irradiated on the mask 38. The reference light that has not been blocked by the mask 38 is subjected to inverse Fourier transform by the lens 24, and is subjected to Fourier transform again by the lens 26, and is applied to the area where the hologram of the optical recording medium 28 is recorded.

照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体28の反射層28aでレンズ26の方向に反射される。反射された回折光は、レンズ26より逆フーリエ変換され、レンズ24、22でリレーされ、1/4波長板20でS偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、光検出器36の方向に反射される。   The irradiated reference light is diffracted by the hologram, and the diffracted light is reflected in the direction of the lens 26 by the reflection layer 28 a of the optical recording medium 28. The reflected diffracted light is subjected to inverse Fourier transform from the lens 26, relayed by the lenses 24 and 22, converted to S-polarized light by the ¼ wavelength plate 20, and incident on the polarization beam splitter 16. Reflected in the direction.

一方、空間光変調器18で生成された信号光の直流成分は、偏光ビームスプリッタ16に照射され、偏光ビームスプリッタ16を透過して、1/4波長板20で円偏光に変換され、レンズ22によりフーリエ変換(集光)される。集光された直流成分は、微小ミラーであるマスク38によりレンズ22の方向に反射される。マスク38で反射された直流成分は、レンズ22でコリメートされ、1/4波長板20でS偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、光検出器36の方向に反射される。   On the other hand, the direct current component of the signal light generated by the spatial light modulator 18 is applied to the polarization beam splitter 16, passes through the polarization beam splitter 16, and is converted into circularly polarized light by the ¼ wavelength plate 20, and the lens 22. Fourier transform (condensed). The condensed DC component is reflected in the direction of the lens 22 by the mask 38 which is a micromirror. The direct current component reflected by the mask 38 is collimated by the lens 22, converted to S-polarized light by the quarter-wave plate 20, enters the polarization beam splitter 16, and is reflected in the direction of the photodetector 36.

光検出器36には、ホログラムによる回折光と信号光の直流成分とが入射する。レンズ22の焦点面では再生像を観察することができる。本実施の形態では、ホログラムの記録時に除去された信号光の直流成分が回折光に補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。この再生像が光検出器36によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器36によってA/D変換され、再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ30に入力される。   The light diffracted by the hologram and the direct current component of the signal light are incident on the photodetector 36. A reproduced image can be observed on the focal plane of the lens 22. In the present embodiment, the diffracted light is supplemented with the DC component of the signal light removed at the time of recording the hologram, so that the diffracted light having the same component as the original signal light is restored, and the original signal light pattern (light / dark image) Is played. This reproduced image is detected by the photodetector 36. The detected analog data is A / D converted by the photodetector 36, and the image data of the reproduced image is input to the personal computer 30.

以上説明した通り、本実施の形態では、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるので、ホログラムの記録時に信号光の直流成分による不要露光が防止され、ダイナミックレンジを有効に使用することができ、多重度が向上する。   As described above, in the present embodiment, since the recording of the hologram is performed in a state where the direct current component is removed from the Fourier transform image of the signal light, unnecessary exposure due to the direct current component of the signal light is prevented during recording of the hologram, The dynamic range can be used effectively, and the multiplicity is improved.

また、本実施の形態では、ホログラムの再生時に、記録されたホログラムから得られた回折光に、記録時に除去された信号光の直流成分が補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。これにより、信号光に保持されたデジタルデータを正確に復号することができる。   Further, in this embodiment, when reproducing the hologram, the diffracted light obtained from the recorded hologram is supplemented with the direct current component of the signal light removed at the time of recording, so that the diffraction of the same component as the original signal light is performed. The light is restored and the original signal light pattern (light / dark image) is reproduced. Thereby, the digital data held in the signal light can be accurately decoded.

なお、上記では微小ミラーであるマスク38を移動可能に配置したが、マスクは固定配置されていてもよい。マスクを固定配置した場合には、マスクを駆動する駆動装置も不要となり、ホログラム記録再生装置の構成が簡単になる。   In the above description, the mask 38, which is a micromirror, is movably disposed. However, the mask may be fixedly disposed. When the mask is fixedly arranged, a driving device for driving the mask is not necessary, and the configuration of the hologram recording / reproducing device is simplified.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同じホログラム記録再生装置を用い、ホログラムの再生時に、空間光変調器で生成された信号光の直流成分を光記録媒体の反射層で反射して、光検出器に入射させる例について説明する。ホログラムの再生処理の方法が異なる以外は第1の実施の形態と同様であるため、ホログラムの記録処理については説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the same hologram recording / reproducing apparatus as that in the first embodiment is used, and the direct current component of the signal light generated by the spatial light modulator is reflected by the reflection layer of the optical recording medium when reproducing the hologram. An example of entering the photodetector will be described. Since the method is the same as that of the first embodiment except that the method of reproducing the hologram is different, the description of the hologram recording process is omitted.

本実施の形態で用いるマスクとしては、フーリエ変換像の直流成分だけを遮断できれば何を用いてもよい。例えば、反射機能を有する微小ミラーや、光吸収型のフィルタを用いることができる。   Any mask may be used as the mask used in this embodiment as long as only the DC component of the Fourier transform image can be blocked. For example, a micromirror having a reflection function or a light absorption filter can be used.

図5は記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
ステップ200で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ202で、駆動装置34を駆動してマスク38を光路に挿入する。次のステップ204で、光源10からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ30からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。なお、ホログラムの記録処理の方法は、第1の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
FIG. 5 is a flowchart showing a processing routine of the recording / reproducing process.
In step 200, it is determined whether the recording process is selected or the reproduction process is selected. If the recording process is selected, in step 202, the driving device 34 is driven to insert the mask 38 into the optical path. In the next step 204, laser light is emitted from the light source 10 and digital data is output from the personal computer 30 at a predetermined timing, hologram recording processing is executed, and the routine is terminated. Note that the hologram recording processing method is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

ステップ200で、再生処理が選択された場合には、ステップ206で、駆動装置34を駆動してマスク38を光路から退避させる。次のステップ208で、再生された回折光に直流成分を補うための表示画像の輝度値を演算し、ステップ210で、光源10からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ30から演算した輝度値を所定のタイミングで出力し、ホログラムの再生処理を実行して、ルーチンを終了する。   If reproduction processing is selected in step 200, in step 206, the driving device 34 is driven to retract the mask 38 from the optical path. In the next step 208, the luminance value of the display image for supplementing the reproduced diffracted light with a direct current component is calculated. In step 210, the laser light is emitted from the light source 10 and the luminance value calculated from the personal computer 30 is determined in advance. Is output at this timing, hologram reproduction processing is executed, and the routine is terminated.

なお、直流成分の補充の方法(透過パターンの輝度値の演算方法)は、第1の実施の形態で説明したとおりであるため、説明を省略する。   Note that the DC component replenishment method (the method of calculating the luminance value of the transmission pattern) is the same as described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

ここで、ホログラムの再生処理について説明する。
光源10から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ15により大径のビームにコリメートされて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、空間光変調器18の方向に反射される。パーソナルコンピュータ30から演算した輝度値が入力されると、パターン発生器32において、供給された輝度値に応じて透過パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器18に表示される表示パターンが生成される。
Here, the hologram reproduction process will be described.
The laser light oscillated from the light source 10 is collimated into a large-diameter beam by the beam expander 15, enters the polarization beam splitter 16, and is reflected in the direction of the spatial light modulator 18. When the luminance value calculated from the personal computer 30 is input, a transmission pattern is generated according to the supplied luminance value in the pattern generator 32, synthesized with the reference light pattern, and displayed on the spatial light modulator 18. A display pattern is generated.

第1の実施の形態と同様に、空間光変調器18の中央部分に透過パターン(輝度が0以外の同一輝度の画素)を表示し、空間光変調器18の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する(図4参照)。これにより、空間光変調器18の中央部分に入射したレーザ光が偏光ビームスプリッタ16を透過し、信号光の直流成分が生成される。一方、空間光変調器18の周辺部分に入射したレーザ光は表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。その後、偏光ビームスプリッタ16を透過することにより直線偏光の振幅分布に変換される。   As in the first embodiment, a transmission pattern (pixels having the same luminance other than 0) is displayed in the central portion of the spatial light modulator 18, and the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is the same as during recording. A reference light pattern is displayed (see FIG. 4). As a result, the laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 18 passes through the polarization beam splitter 16 and a DC component of the signal light is generated. On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 18 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light. Thereafter, the light is converted into linearly polarized amplitude distribution by passing through the polarization beam splitter 16.

空間光変調器18で生成された信号光の直流成分及び参照光は、偏光ビームスプリッタ16に照射され、偏光ビームスプリッタ16を透過して、1/4波長板20で円偏光に変換され、レンズ22によりフーリエ変換される。フーリエ変換された信号光の直流成分及び参照光は、レンズ24で逆フーリエ変換され、レンズ26により再びフーリエ変換されて、光記録媒体28のホログラムが記録された領域に照射される。   The direct current component of the signal light generated by the spatial light modulator 18 and the reference light are applied to the polarization beam splitter 16, transmitted through the polarization beam splitter 16, converted into circularly polarized light by the quarter wavelength plate 20, and the lens. 22 is Fourier transformed. The direct current component of the Fourier-transformed signal light and the reference light are subjected to inverse Fourier transform by the lens 24, and again subjected to Fourier transform by the lens 26, so that the hologram recording area of the optical recording medium 28 is irradiated.

光記録媒体28に照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体28の反射層28aでレンズ26の方向に反射される。反射された回折光は、レンズ26より逆フーリエ変換され、レンズ24、22でリレーされ、1/4波長板20でS偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、光検出器36の方向に反射される。   The reference light applied to the optical recording medium 28 is diffracted by the hologram, and the diffracted light is reflected by the reflection layer 28 a of the optical recording medium 28 in the direction of the lens 26. The reflected diffracted light is subjected to inverse Fourier transform from the lens 26, relayed by the lenses 24 and 22, converted to S-polarized light by the ¼ wavelength plate 20, and incident on the polarization beam splitter 16. Reflected in the direction.

一方、光記録媒体28に照射された信号光の直流成分は、光記録媒体28の反射層28aでレンズ26の方向に反射される。反射された信号光の直流成分は、レンズ26によりコリメートされ、レンズ24、22でリレーされ、1/4波長板20でS偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ16に入射し、光検出器36の方向に反射される。   On the other hand, the direct current component of the signal light applied to the optical recording medium 28 is reflected in the direction of the lens 26 by the reflection layer 28 a of the optical recording medium 28. The DC component of the reflected signal light is collimated by the lens 26, relayed by the lenses 24 and 22, converted to S-polarized light by the ¼ wavelength plate 20, and incident on the polarization beam splitter 16, and the photodetector 36. Reflected in the direction of.

光検出器36には、ホログラムによる回折光と信号光の直流成分とが入射する。レンズ22の焦点面では再生像を観察することができる。本実施の形態では、ホログラムの記録時に除去された信号光の直流成分が回折光に補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。この再生像が光検出器36によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器36によってA/D変換され、再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ30に入力される。   The light diffracted by the hologram and the direct current component of the signal light are incident on the photodetector 36. A reproduced image can be observed on the focal plane of the lens 22. In the present embodiment, the diffracted light is supplemented with the DC component of the signal light removed at the time of recording the hologram, so that the diffracted light having the same component as the original signal light is restored, and the original signal light pattern (light / dark image) Is played. This reproduced image is detected by the photodetector 36. The detected analog data is A / D converted by the photodetector 36, and the image data of the reproduced image is input to the personal computer 30.

以上説明した通り、本実施の形態では、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるので、ホログラムの記録時に信号光の直流成分による不要露光が防止され、ダイナミックレンジを有効に使用することができ、多重度が向上する。   As described above, in the present embodiment, since the recording of the hologram is performed in a state where the direct current component is removed from the Fourier transform image of the signal light, unnecessary exposure due to the direct current component of the signal light is prevented during recording of the hologram, The dynamic range can be used effectively, and the multiplicity is improved.

また、本実施の形態では、ホログラムの再生時に、記録されたホログラムから得られた回折光に、記録時に除去された信号光の直流成分が補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。これにより、信号光に保持されたデジタルデータを正確に復号することができる。   Further, in this embodiment, when reproducing the hologram, the diffracted light obtained from the recorded hologram is supplemented with the direct current component of the signal light removed at the time of recording, so that the diffraction of the same component as the original signal light is performed. The light is restored and the original signal light pattern (light / dark image) is reproduced. Thereby, the digital data held in the signal light can be accurately decoded.

加えて、本実施の形態の再生方法では、第1の実施の形態と同様に、補充される直流成分はホログラムからの回折光と高精度で同軸に伝播する必要がある。図1を参照して説明すると、第1の実施の形態では、それを実現させるために、反射機能を有するマスク38と光記録媒体28の両方の位置合わせをする必要がある。即ち、直流成分はマスク38で反射され、回折光は光記録媒体28の反射層28aで反射される。一方、本実施の形態では、補充する直流成分も回折光も同一の反射層28aで反射されるため、光記録媒体28のみの位置合わせを実施すればよいという長所がある。   In addition, in the reproducing method of the present embodiment, as with the first embodiment, the supplemented DC component needs to propagate coaxially with the diffracted light from the hologram with high accuracy. Referring to FIG. 1, in the first embodiment, in order to realize this, it is necessary to align both the mask 38 having a reflection function and the optical recording medium 28. That is, the direct current component is reflected by the mask 38, and the diffracted light is reflected by the reflective layer 28 a of the optical recording medium 28. On the other hand, the present embodiment has an advantage that only the optical recording medium 28 needs to be aligned because the DC component to be supplemented and the diffracted light are reflected by the same reflective layer 28a.

(第3の実施の形態)
第1の実施の形態では、反射型の空間光変調器と反射型の光記録媒体とを用いる記録再生装置について説明したが、第3の実施の形態では、透過型の空間光変調器と透過型の光記録媒体とを用いる記録再生装置について説明する。なお、信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる点は、第1の実施の形態と同様である。
(Third embodiment)
In the first embodiment, a recording / reproducing apparatus using a reflective spatial light modulator and a reflective optical recording medium has been described. In the third embodiment, a transmissive spatial light modulator and a transmissive spatial light modulator are used. A recording / reproducing apparatus using an optical recording medium of a type will be described. Note that the signal light and the reference light can be coaxially irradiated onto the optical recording medium in the same manner as in the first embodiment.

図6は、第3の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。
このホログラム記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振する光源50が設けられている。光源50のレーザ光照射側には、レンズ52、54からなるビームエキスパンダー55が配置されている。ビームエキスパンダ55の光透過側には、透過型の空間光変調器58が配置されている。空間光変調器58は、パターン発生器60を介してパーソナルコンピュータ56に接続されている。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the third embodiment.
The hologram recording / reproducing apparatus is provided with a light source 50 that oscillates laser light that is coherent light. A beam expander 55 including lenses 52 and 54 is disposed on the laser light irradiation side of the light source 50. A transmissive spatial light modulator 58 is disposed on the light transmission side of the beam expander 55. The spatial light modulator 58 is connected to the personal computer 56 via the pattern generator 60.

パターン発生器60は、パーソナルコンピュータ56から供給されたデジタルデータに応じて空間光変調器58に表示するパターンを生成し、空間光変調器58は、表示パターンに応じて入射したレーザ光を変調し、ページ毎のデジタル画像(信号光)と参照光とを生成する。   The pattern generator 60 generates a pattern to be displayed on the spatial light modulator 58 according to the digital data supplied from the personal computer 56, and the spatial light modulator 58 modulates the incident laser light according to the display pattern. A digital image (signal light) and reference light for each page are generated.

空間光変調器58の光透過側には、図示しない偏光板、レンズ62、64、光記録媒体72に信号光及び参照光を照射するフーリエ変換レンズ66が光路に沿ってこの順に配置されている。また、レンズ62とレンズ64との間には、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分を除去するマスク68が、光路に対し挿入及び退避可能に配置されている。また、マスク68は、マスク68を駆動する駆動装置70を介してパーソナルコンピュータ56に接続されている。   On the light transmission side of the spatial light modulator 58, a polarizing plate (not shown), lenses 62 and 64, and a Fourier transform lens 66 for irradiating the optical recording medium 72 with signal light and reference light are arranged in this order along the optical path. . Further, a mask 68 for removing a direct current component from the Fourier transform image of the signal light and the reference light is disposed between the lens 62 and the lens 64 so as to be able to be inserted into and retracted from the optical path. The mask 68 is connected to the personal computer 56 via a driving device 70 that drives the mask 68.

マスク68としては、例えば、フーリエ変換像の直流成分だけを反射する微小ミラー等を用いることができる。また、フーリエ変換像の直流成分だけを吸収するフィルタ等も使用することができる。   As the mask 68, for example, a micromirror that reflects only the DC component of the Fourier transform image can be used. Also, a filter that absorbs only the DC component of the Fourier transform image can be used.

ホログラム再生時、光記録媒体72に参照光が照射されると、照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体72を透過する。光記録媒体72の回折光出射側には、フーリエ変換レンズ74と、CCDやCMOSアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光(回折光)を電気信号に変換して出力する光検出器76とが配置されている。光検出器76は、パーソナルコンピュータ56に接続されている。   When the optical recording medium 72 is irradiated with the reference light during hologram reproduction, the irradiated reference light is diffracted by the hologram, and the diffracted light is transmitted through the optical recording medium 72. On the diffracted light emission side of the optical recording medium 72, a photodetector comprising a Fourier transform lens 74 and an image sensor such as a CCD or CMOS array, which converts the received reproduction light (diffracted light) into an electrical signal and outputs it. 76 is arranged. The photodetector 76 is connected to the personal computer 56.

第3の実施の形態に係るホログラム記録再生装置は、第2の実施の形態に係る装置とは構成が異なり、ホログラムの記録方法、再生方法は異なるが、パーソナルコンピュータ56によって実行される記録再生処理の処理ルーチンは、図5に示したルーチンと同様である。   The hologram recording / reproducing apparatus according to the third embodiment has a different configuration from the apparatus according to the second embodiment, and the hologram recording method and reproducing method are different. This processing routine is the same as the routine shown in FIG.

まず、ステップ200で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ202で、駆動装置70を駆動してマスク68を光路に挿入する。次のステップ204で、光源50からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ56からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。   First, in step 200, it is determined whether the recording process is selected or the reproduction process is selected. If the recording process is selected, the driving device 70 is driven and the mask 68 is inserted into the optical path in step 202. To do. In the next step 204, the laser light is emitted from the light source 50, the digital data is output from the personal computer 56 at a predetermined timing, the hologram recording process is executed, and the routine is terminated.

一方、ステップ200で、再生処理が選択された場合には、ステップ206で、駆動装置70を駆動してマスク68を光路から退避させる。次のステップ208で、再生された回折光に直流成分を補うための表示画像の輝度値を演算し、ステップ210で、光源50からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ56から演算した輝度値を所定のタイミングで出力し、ホログラムの再生処理を実行して、ルーチンを終了する。   On the other hand, if reproduction processing is selected in step 200, in step 206, the driving device 70 is driven to retract the mask 68 from the optical path. In the next step 208, the brightness value of the display image for supplementing the reproduced diffracted light with a direct current component is calculated. In step 210, the laser light is emitted from the light source 50 and the brightness value calculated from the personal computer 56 is determined in advance. Is output at this timing, hologram reproduction processing is executed, and the routine is terminated.

なお、直流成分の補充の方法(透過パターンの輝度値の演算方法)は、第1の実施の形態で説明したとおりであるため、説明を省略する。   Note that the DC component replenishment method (the method of calculating the luminance value of the transmission pattern) is the same as described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

ここで、ホログラムの記録処理について説明する。
光源50から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ55により大径のビームにコリメートされて、空間光変調器58に照射される。パーソナルコンピュータ56からデジタルデータが入力されると、パターン発生器60において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器58に表示されるパターンが生成される。空間光変調器58では、表示されたパターンに応じてレーザ光が強度変調され、信号光と参照光とが生成される。
Here, the hologram recording process will be described.
The laser light oscillated from the light source 50 is collimated into a large-diameter beam by the beam expander 55 and irradiated to the spatial light modulator 58. When digital data is input from the personal computer 56, a signal light pattern is generated according to the supplied digital data in the pattern generator 60, synthesized with the reference light pattern, and displayed on the spatial light modulator 58. A pattern is generated. In the spatial light modulator 58, the intensity of the laser light is modulated in accordance with the displayed pattern, and signal light and reference light are generated.

第1の実施の形態と同様に、空間光変調器58の中央部分をデータ表示用(信号光用)に使用すると共に、空間光変調器58の周辺部分を参照光用に使用する(図3参照)。空間光変調器58の中央部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、信号光が生成される。一方、空間光変調器58の周辺部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。その後、信号光と参照光は、図示しない偏光板を透過して、振幅分布に変換される。   As in the first embodiment, the central portion of the spatial light modulator 58 is used for data display (for signal light), and the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is used for reference light (FIG. 3). reference). The laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 58 is polarization-modulated according to the display pattern, and signal light is generated. On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light. Thereafter, the signal light and the reference light are transmitted through a polarizing plate (not shown) and converted into an amplitude distribution.

空間光変調器58で生成された信号光及び参照光は、レンズ62によりフーリエ変換される。フーリエ変換された信号光及び参照光は、マスク68に照射され、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去される。マスク68で遮断されなかった信号光及び参照光は、レンズ64で逆フーリエ変換され、レンズ66により再びフーリエ変換されて、光記録媒体72に同時に且つ同軸で照射される。これによって、光記録媒体72中で信号光と参照光とが干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。   The signal light and the reference light generated by the spatial light modulator 58 are Fourier transformed by the lens 62. The Fourier-transformed signal light and reference light are applied to the mask 68, and the DC component is removed from the Fourier-transformed images of the signal light and reference light. The signal light and the reference light that are not blocked by the mask 68 are subjected to inverse Fourier transform by the lens 64, subjected to Fourier transform again by the lens 66, and irradiated onto the optical recording medium 72 simultaneously and coaxially. Thereby, the signal light and the reference light interfere in the optical recording medium 72, and the interference pattern is recorded as a hologram.

次に、ホログラムの再生処理について説明する。
光源50から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ55により大径のビームにコリメートされて、空間光変調器58に入射される。パーソナルコンピュータ56から演算した輝度値が入力されると、パターン発生器60において、供給された輝度値に応じて透過パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器58に表示される表示パターンが生成される。
Next, the hologram reproduction process will be described.
The laser light oscillated from the light source 50 is collimated into a large diameter beam by the beam expander 55 and is incident on the spatial light modulator 58. When the luminance value calculated from the personal computer 56 is input, a transmission pattern is generated according to the supplied luminance value in the pattern generator 60, synthesized with the reference light pattern, and displayed on the spatial light modulator 58. A display pattern is generated.

第1の実施の形態と同様に、空間光変調器58の中央部分に透過パターン(輝度が0以外の同一輝度の画素)を表示し、空間光変調器58の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する(図4参照)。これにより、空間光変調器58の中央部分に入射したレーザ光が透過され、信号光の直流成分が生成される。一方、空間光変調器58の周辺部分に入射したレーザ光は表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。その後、直流成分と参照光は、図示しない偏光板を透過して、振幅分布に変換される。   Similar to the first embodiment, a transmission pattern (pixels having the same luminance other than 0) is displayed in the central portion of the spatial light modulator 58, and the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is the same as during recording. A reference light pattern is displayed (see FIG. 4). As a result, the laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 58 is transmitted and a DC component of the signal light is generated. On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light. Thereafter, the direct current component and the reference light are transmitted through a polarizing plate (not shown) and converted into an amplitude distribution.

空間光変調器58で生成された信号光の直流成分及び参照光は、レンズ62によりフーリエ変換される。フーリエ変換された信号光の直流成分及び参照光は、レンズ64で逆フーリエ変換され、レンズ66により再びフーリエ変換されて、光記録媒体72のホログラムが記録された領域に照射される。   The direct current component of the signal light and the reference light generated by the spatial light modulator 58 are Fourier transformed by the lens 62. The direct current component of the Fourier-transformed signal light and the reference light are subjected to inverse Fourier transform by the lens 64, and again subjected to Fourier transform by the lens 66, so that the hologram recording area of the optical recording medium 72 is irradiated.

光記録媒体72に照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体72を透過して射出される。また、照射された信号光の直流成分は光記録媒体72を透過して射出される。光記録媒体72を透過した回折光と信号光の直流成分とは、レンズ74により逆フーリエ変換され、光検出器76に入射する。レンズ74の焦点面では再生像を観察することができる。   The reference light applied to the optical recording medium 72 is diffracted by the hologram, and the diffracted light is transmitted through the optical recording medium 72 and emitted. The direct current component of the irradiated signal light is transmitted through the optical recording medium 72 and emitted. The diffracted light transmitted through the optical recording medium 72 and the direct current component of the signal light are subjected to inverse Fourier transform by the lens 74 and are incident on the photodetector 76. A reproduced image can be observed on the focal plane of the lens 74.

本実施の形態では、ホログラムの記録時に除去された信号光の直流成分が回折光に補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。この再生像が光検出器76によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器76によってA/D変換され、再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ56に入力される。   In the present embodiment, the diffracted light is supplemented with the DC component of the signal light removed at the time of recording the hologram, so that the diffracted light having the same component as the original signal light is restored, and the original signal light pattern (light / dark image) Is played. This reproduced image is detected by the photodetector 76. The detected analog data is A / D converted by the photodetector 76, and the image data of the reproduced image is input to the personal computer 56.

上記のホログラム記録再生装置と同じ構成の装置を用い実験を行った。空間光変調器58には、図8(A)に示すパターンを表示した。また、空間光変調器58の中央部分には、図8(B)に示す信号光パターンを表示してホログラムを記録した。信号光パターンは、図7に示すように、3×3画素で表される画素ブロックの中央の画素だけを信号光成分として用い、二値のデジタルデータ「0,1」を「明(白画素)、暗(黒画素)」として生成したデジタルパターンであり、信号光成分の8近傍の画素は白画素となるので、このデジタルパターンは白画素の比率が非常に高くなる。   An experiment was performed using an apparatus having the same configuration as the hologram recording / reproducing apparatus described above. The spatial light modulator 58 displayed a pattern shown in FIG. In addition, a hologram was recorded by displaying the signal light pattern shown in FIG. 8B at the central portion of the spatial light modulator 58. As shown in FIG. 7, the signal light pattern uses only the central pixel of the pixel block represented by 3 × 3 pixels as a signal light component, and binary digital data “0, 1” is “bright (white pixel). ), Dark (black pixels) ”, and the pixels in the vicinity of 8 of the signal light component are white pixels, and the ratio of white pixels in this digital pattern is very high.

ホログラムの記録時には、マスク68により、信号光及び参照光の直流成分が除去され、光記録媒体72に照射される。このとき、光記録媒体72に照射される信号光パターンは、空間光変調器58に表示したパターンの反転画像となる。なぜなら、空間光変調器58に表示した信号光パターンは、白画素の比率が高いため、その全フーリエ成分における直流成分の占める割合が非常に大きい(0.9以上)からである。   At the time of recording a hologram, the direct current component of the signal light and the reference light is removed by the mask 68 and irradiated onto the optical recording medium 72. At this time, the signal light pattern irradiated on the optical recording medium 72 is an inverted image of the pattern displayed on the spatial light modulator 58. This is because the signal light pattern displayed on the spatial light modulator 58 has a high ratio of white pixels, and therefore, the proportion of the direct current component in all the Fourier components is very large (0.9 or more).

その大きな直流成分は、本来「白画素」である信号の振幅を増加させ、本来「黒画素」である信号の振幅を小さくするが、その直流成分がマスク68で除去されたために、本来「白画素」である信号の振幅が小さくなり、本来「黒画素」である信号の振幅が大きくなる。その結果、強度分布では、「明」と「暗」が反転した画像となるのである。つまり、光記録媒体72に照射される信号光パターンは、空間光変調器58に表示したパターンの反転画像となる。   The large DC component increases the amplitude of the signal that is originally “white pixel” and decreases the amplitude of the signal that is originally “black pixel”. However, since the DC component is removed by the mask 68, The amplitude of the signal that is “pixel” decreases, and the amplitude of the signal that is originally “black pixel” increases. As a result, the intensity distribution is an image in which “bright” and “dark” are reversed. That is, the signal light pattern irradiated on the optical recording medium 72 is a reverse image of the pattern displayed on the spatial light modulator 58.

記録したホログラムを、(1)参照光のみ照射する方法と、(2)上述した参照光及び信号光の直流成分を照射する方法、とで再生し、再生像を観察した。白画素の比率が高いデジタルパターンを用いると、(1)の方法では、記録時の信号光パターン(空間光変調器58に表示したデジタルパターンの反転画像(ネガ画像))が再生されたが(図9(A)参照)、(2)の方法では、記録時の信号光パターンの反転画像(空間光変調器58に表示したデジタルパターンと同じポジ画像)が再生された(図9(B)参照)。   The recorded hologram was reproduced by (1) the method of irradiating only the reference light and (2) the method of irradiating the direct current component of the reference light and signal light described above, and the reproduced image was observed. When a digital pattern with a high ratio of white pixels is used, in the method (1), a signal light pattern at the time of recording (an inverted image (negative image) of the digital pattern displayed on the spatial light modulator 58) is reproduced ( In the methods of (2) and (2), an inverted image of the signal light pattern at the time of recording (the same positive image as the digital pattern displayed on the spatial light modulator 58) was reproduced (see FIG. 9B). reference).

以上説明した通り、本実施の形態では、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるので、ホログラムの記録時に信号光の直流成分による不要露光が防止され、ダイナミックレンジを有効に使用することができ、多重度が向上する。   As described above, in the present embodiment, since the recording of the hologram is performed in a state where the direct current component is removed from the Fourier transform image of the signal light, unnecessary exposure due to the direct current component of the signal light is prevented during recording of the hologram, The dynamic range can be used effectively, and the multiplicity is improved.

また、本実施の形態では、ホログラムの再生時に、記録されたホログラムから得られた回折光に、記録時に除去された信号光の直流成分が補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。これにより、信号光に保持されたデジタルデータを正確に復号することができる。   Further, in this embodiment, when reproducing the hologram, the diffracted light obtained from the recorded hologram is supplemented with the direct current component of the signal light removed at the time of recording, so that the diffraction of the same component as the original signal light is performed. The light is restored and the original signal light pattern (light / dark image) is reproduced. Thereby, the digital data held in the signal light can be accurately decoded.

記録条件の最適化のために、信号光と参照光とが重なる領域に記録媒体を移動させるデフォーカスを実施することが好ましい。第1及び第2の実施の形態では、レンズの焦点位置と光記録媒体の反射層の位置とが一致している必要があるが、光記録媒体が反射層と一体化しているため、光記録媒体のデフォーカスの自由度が小さい。これに対し、本実施の形態では、透過型の光記録媒体を用いるため、デフォーカスの自由度が大きく、記録条件を設計しやすいという長所がある。   In order to optimize the recording conditions, it is preferable to perform defocusing by moving the recording medium to an area where the signal light and the reference light overlap. In the first and second embodiments, the focal position of the lens and the position of the reflective layer of the optical recording medium need to match, but since the optical recording medium is integrated with the reflective layer, optical recording The degree of freedom of medium defocusing is small. In contrast, the present embodiment uses a transmission type optical recording medium, and thus has a great degree of freedom in defocusing and easy design of recording conditions.

(第4の実施の形態)
第1乃至第3の実施の形態では、直流成分を反射する反射ミラー、直流成分を吸収する吸収フィルタ等をマスクとして用いて、信号光のフーリエ変換像から直流成分を除去する例について説明したが、第4の実施の形態では、直流成分を回折させる回折素子を用いて信号光のフーリエ変換像から直流成分を除去する例について説明する。なお、信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる点は、第1乃至第3の実施の形態と同様である。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the example in which the direct current component is removed from the Fourier transform image of the signal light using the reflection mirror that reflects the direct current component, the absorption filter that absorbs the direct current component, and the like as a mask has been described. In the fourth embodiment, an example in which a direct current component is removed from a Fourier transform image of signal light using a diffraction element that diffracts the direct current component will be described. It is to be noted that the signal light and the reference light can be irradiated on the optical recording medium coaxially as in the first to third embodiments.

図10は、第4の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。第3の実施の形態に係る装置と同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。このホログラム記録再生装置では、空間光変調器58の光透過側に、図示しない偏光板があり、その光透過側に、直流成分を所定方向に回折することで信号光のフーリエ変換像から直流成分を除去する体積ホログラム素子80と、光記録媒体72に信号光及び参照光を照射するフーリエ変換レンズ66と、がこの順に配置されている。また、体積ホログラム素子80は、駆動装置82を介してパーソナルコンピュータ56に接続され、駆動装置82により光路に対し挿入及び光路から退避するように駆動される。   FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the fourth embodiment. The same components as those of the apparatus according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this hologram recording / reproducing apparatus, there is a polarizing plate (not shown) on the light transmission side of the spatial light modulator 58, and the direct current component is diffracted from the Fourier transform image of the signal light by diffracting the direct current component in a predetermined direction on the light transmission side. The volume hologram element 80 for removing the light and the Fourier transform lens 66 for irradiating the optical recording medium 72 with the signal light and the reference light are arranged in this order. Further, the volume hologram element 80 is connected to the personal computer 56 via a driving device 82 and is driven by the driving device 82 so as to be inserted into and retracted from the optical path.

体積ホログラム素子80としては、空間光変調器58で生成された信号光の直流成分(0次成分)にブラッグ(Bragg)条件が一致する素子を使用する。この体積ホログラム素子80によれば、空間光変調器58で生成された信号光の直流成分だけが所定方向に回折される。一方、信号光の直流成分以外の成分は、ブラッグ条件が一致しないため、体積ホログラム素子80で回折されずに、体積ホログラム素子80を透過する。これにより、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去される。   As the volume hologram element 80, an element whose Bragg condition matches the DC component (0th-order component) of the signal light generated by the spatial light modulator 58 is used. According to the volume hologram element 80, only the DC component of the signal light generated by the spatial light modulator 58 is diffracted in a predetermined direction. On the other hand, components other than the DC component of the signal light pass through the volume hologram element 80 without being diffracted by the volume hologram element 80 because the Bragg conditions do not match. Thereby, the DC component is removed from the Fourier transform image of the signal light.

第4の実施の形態に係るホログラム記録再生装置は、第2の実施の形態に係る装置とは構成が異なり、ホログラムの記録方法、再生方法は異なるが、パーソナルコンピュータ56によって実行される記録再生処理の処理ルーチンは、図5に示したルーチンと同様である。但し、第4の実施の形態では、マスク68に代えて体積ホログラム素子80が、駆動装置82により光路に挿入又は光路から退避される。   The hologram recording / reproducing apparatus according to the fourth embodiment has a different configuration from that of the apparatus according to the second embodiment, and the hologram recording method and reproducing method are different, but the recording / reproducing process executed by the personal computer 56 is different. This processing routine is the same as the routine shown in FIG. However, in the fourth embodiment, the volume hologram element 80 is inserted into or retracted from the optical path by the driving device 82 instead of the mask 68.

まず、ステップ200で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ202で、駆動装置82を駆動して体積ホログラム素子80を光路に挿入する。次のステップ204で、光源50からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ56からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。   First, in step 200, it is determined whether the recording process is selected or the reproduction process is selected. If the recording process is selected, in step 202, the drive device 82 is driven to move the volume hologram element 80 to the optical path. Insert into. In the next step 204, the laser light is emitted from the light source 50, the digital data is output from the personal computer 56 at a predetermined timing, the hologram recording process is executed, and the routine is terminated.

ステップ200で、再生処理が選択された場合には、ステップ206で、駆動装置82を駆動して体積ホログラム素子80を光路から退避させる。次のステップ208で、再生された回折光に直流成分を補うための表示画像の輝度値を演算し、ステップ210で、光源50からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ56から演算した輝度値を所定のタイミングで出力し、ホログラムの再生処理を実行して、ルーチンを終了する。   If reproduction processing is selected in step 200, in step 206, the drive device 82 is driven to retract the volume hologram element 80 from the optical path. In the next step 208, the brightness value of the display image for supplementing the reproduced diffracted light with a direct current component is calculated. In step 210, the laser light is emitted from the light source 50 and the brightness value calculated from the personal computer 56 is determined in advance. Is output at this timing, hologram reproduction processing is executed, and the routine is terminated.

なお、直流成分の補充の方法(透過パターンの輝度値の演算方法)は、第1の実施の形態で説明したとおりであるため、説明を省略する。   Note that the DC component replenishment method (the method of calculating the luminance value of the transmission pattern) is the same as described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

ここで、ホログラムの記録処理について説明する。
光源50から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ55により大径のビームにコリメートされて、空間光変調器58に照射される。パーソナルコンピュータ56からデジタルデータが入力されると、パターン発生器60において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器58に表示されるパターンが生成される。空間光変調器58では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。その後、信号光と参照光は、図示しない偏光板を透過して、振幅分布に変換される。
Here, the hologram recording process will be described.
The laser light oscillated from the light source 50 is collimated into a large-diameter beam by the beam expander 55 and irradiated to the spatial light modulator 58. When digital data is input from the personal computer 56, a signal light pattern is generated according to the supplied digital data in the pattern generator 60, synthesized with the reference light pattern, and displayed on the spatial light modulator 58. A pattern is generated. In the spatial light modulator 58, the laser light is polarized and modulated in accordance with the displayed pattern, and signal light and reference light are generated. Thereafter, the signal light and the reference light are transmitted through a polarizing plate (not shown) and converted into an amplitude distribution.

第1の実施の形態と同様に、空間光変調器58の中央部分をデータ表示用(信号光用)に使用すると共に、空間光変調器58の周辺部分を参照光用に使用する(図3参照)。空間光変調器58の中央部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、信号光が生成される。一方、空間光変調器58の周辺部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。その後、偏光板を透過することによって、直線偏光の振幅分布に変換される。   As in the first embodiment, the central portion of the spatial light modulator 58 is used for data display (for signal light), and the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is used for reference light (FIG. 3). reference). The laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 58 is polarization-modulated according to the display pattern, and signal light is generated. On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light. Then, it is converted into an amplitude distribution of linearly polarized light by passing through the polarizing plate.

空間光変調器58で生成された信号光及び参照光は、体積ホログラム素子80に照射され、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去される。体積ホログラム素子80を透過した信号光及び参照光は、レンズ66によりフーリエ変換されて、光記録媒体72に同時に且つ同軸で照射される。これによって、光記録媒体72中で信号光と参照光とが干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。   The signal light and the reference light generated by the spatial light modulator 58 are applied to the volume hologram element 80, and the DC component is removed from the Fourier transform image of the signal light and the reference light. The signal light and the reference light transmitted through the volume hologram element 80 are Fourier-transformed by the lens 66, and are irradiated onto the optical recording medium 72 simultaneously and coaxially. Thereby, the signal light and the reference light interfere in the optical recording medium 72, and the interference pattern is recorded as a hologram.

次に、ホログラムの再生処理について説明する。
光源50から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ55により大径のビームにコリメートされて、空間光変調器58に入射される。パーソナルコンピュータ56から演算した輝度値が入力されると、パターン発生器60において、供給された輝度値に応じて透過パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器58に表示される表示パターンが生成される。
Next, the hologram reproduction process will be described.
The laser light oscillated from the light source 50 is collimated into a large diameter beam by the beam expander 55 and is incident on the spatial light modulator 58. When the luminance value calculated from the personal computer 56 is input, a transmission pattern is generated according to the supplied luminance value in the pattern generator 60, synthesized with the reference light pattern, and displayed on the spatial light modulator 58. A display pattern is generated.

第1の実施の形態と同様に、空間光変調器58の中央部分に透過パターン(輝度が0以外の同一輝度の画素)を表示し、空間光変調器58の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する(図4参照)。これにより、空間光変調器58の中央部分に入射したレーザ光が透過され、信号光の直流成分が生成される。一方、空間光変調器58の周辺部分に入射したレーザ光は表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。その後、直流成分と参照光は、図示しない偏光板を透過して、振幅分布に変換される。   Similar to the first embodiment, a transmission pattern (pixels having the same luminance other than 0) is displayed in the central portion of the spatial light modulator 58, and the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is the same as during recording. A reference light pattern is displayed (see FIG. 4). As a result, the laser light incident on the central portion of the spatial light modulator 58 is transmitted and a DC component of the signal light is generated. On the other hand, the laser light incident on the peripheral portion of the spatial light modulator 58 is polarization-modulated according to the display pattern to generate reference light. Thereafter, the direct current component and the reference light are transmitted through a polarizing plate (not shown) and converted into an amplitude distribution.

空間光変調器58で生成された信号光の直流成分及び参照光は、レンズ66によりフーリエ変換されて、光記録媒体72のホログラムが記録された領域に照射される。   The direct current component of the signal light and the reference light generated by the spatial light modulator 58 are Fourier-transformed by the lens 66 and applied to the area where the hologram of the optical recording medium 72 is recorded.

光記録媒体72に照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体72を透過して射出される。また、照射された信号光の直流成分は光記録媒体72を透過して射出される。光記録媒体72を透過した回折光と信号光の直流成分とは、レンズ74により逆フーリエ変換され、光検出器76に入射する。レンズ74の焦点面では再生像を観察することができる。   The reference light applied to the optical recording medium 72 is diffracted by the hologram, and the diffracted light is transmitted through the optical recording medium 72 and emitted. The direct current component of the irradiated signal light is transmitted through the optical recording medium 72 and emitted. The diffracted light transmitted through the optical recording medium 72 and the direct current component of the signal light are subjected to inverse Fourier transform by the lens 74 and are incident on the photodetector 76. A reproduced image can be observed on the focal plane of the lens 74.

本実施の形態では、ホログラムの記録時に除去された信号光の直流成分が回折光に補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。この再生像が光検出器76によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器76によってA/D変換され、再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ56に入力される。   In the present embodiment, the diffracted light is supplemented with the DC component of the signal light removed at the time of recording the hologram, so that the diffracted light having the same component as the original signal light is restored, and the original signal light pattern (light / dark image) Is played. This reproduced image is detected by the photodetector 76. The detected analog data is A / D converted by the photodetector 76, and the image data of the reproduced image is input to the personal computer 56.

以上説明した通り、本実施の形態では、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるので、ホログラムの記録時に信号光の直流成分による不要露光が防止され、ダイナミックレンジを有効に使用することができ、多重度が向上する。   As described above, in the present embodiment, since the recording of the hologram is performed in a state where the direct current component is removed from the Fourier transform image of the signal light, unnecessary exposure due to the direct current component of the signal light is prevented during recording of the hologram, The dynamic range can be used effectively, and the multiplicity is improved.

また、本実施の形態では、ホログラムの再生時に、記録されたホログラムから得られた回折光に、記録時に除去された信号光の直流成分が補充されるので、元の信号光と同じ成分の回折光が復元され、元の信号光パターン(明暗画像)が再生される。これにより、信号光に保持されたデジタルデータを正確に復号することができる。   Further, in this embodiment, when reproducing the hologram, the diffracted light obtained from the recorded hologram is supplemented with the direct current component of the signal light removed at the time of recording, so that the diffraction of the same component as the original signal light is performed. The light is restored and the original signal light pattern (light / dark image) is reproduced. Thereby, the digital data held in the signal light can be accurately decoded.

第1乃至第3の実施の形態では、直流成分を除去するマスクを設置するために、2つのレンズを使用していた(図1のレンズ22と24、図6のレンズ62と64)。そのため、光学系が大きくなり、また、部品数が多くなってしまう。一方、本実施の形態では、2つのレンズとマスクの役割を体積ホログラム素子1つで行えるため、光学系の小型化、部品数の減少を実現できるという長所がある。   In the first to third embodiments, two lenses are used to install a mask that removes a direct current component (lenses 22 and 24 in FIG. 1 and lenses 62 and 64 in FIG. 6). As a result, the optical system becomes large and the number of parts increases. On the other hand, the present embodiment has the advantage that the optical lens can be downsized and the number of components can be reduced because the two lenses and the mask can function as a single volume hologram element.

なお、上記の第1乃至第4の実施の形態では、信号光と参照光とを光記録媒体に同軸で照射する例について説明したが、信号光と参照光とを異なる方向から照射してホログラムを記録してもよい。この場合は、信号光の光路上にマスクや体積ホログラム素子を配置して、信号光のフーリエ変換像から直流成分を除去する。   In the first to fourth embodiments, the example in which the signal light and the reference light are irradiated coaxially to the optical recording medium has been described. However, the hologram is obtained by irradiating the signal light and the reference light from different directions. May be recorded. In this case, a mask or a volume hologram element is arranged on the optical path of the signal light, and the direct current component is removed from the Fourier transform image of the signal light.

第1の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hologram recording / reproducing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態の記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing routine of the recording / reproducing process of 1st Embodiment. 記録処理時の空間光変調器の表示画像を示す図である。It is a figure which shows the display image of the spatial light modulator at the time of a recording process. 再生処理時の空間光変調器の表示画像を示す図である。It is a figure which shows the display image of the spatial light modulator at the time of reproduction | regeneration processing. 第2の実施の形態の記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing routine of the recording / reproducing process of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hologram recording / reproducing apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 白画素比率の高い信号光の画素ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the pixel block of signal light with a high white pixel ratio. (A)は第3の実施の形態で空間光変調器に表示されるパターンであり、(B)は(A)のパターンの中央に表示される信号光パターンである。(A) is a pattern displayed on the spatial light modulator in the third embodiment, and (B) is a signal light pattern displayed at the center of the pattern of (A). (A)は0次成分を付与しない場合の再生像を表す図であり、(B)は0次成分を付与した場合の再生像を表す図である。(A) is a figure showing the reproduction image when not giving a 0th-order component, (B) is a figure showing the reproduction image when a 0th-order component is provided. 第4の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hologram recording / reproducing apparatus which concerns on 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 光源
12、14 レンズ
15 ビームエキスパンダー
16 偏光ビームスプリッタ
18 空間光変調器
20 1/4波長板
22 レンズ
24 レンズ
26 フーリエ変換レンズ
28 光記録媒体
28a 反射層
30 パーソナルコンピュータ
32 パターン発生器
34 駆動装置
36 光検出器
38 マスク
50 光源
52、54 レンズ
55 ビームエキスパンダー
56 パーソナルコンピュータ
58 空間光変調器
60 パターン発生器
62 レンズ
64 レンズ
66 フーリエ変換レンズ
66 レンズ
68 マスク
70 駆動装置
72 光記録媒体
74 フーリエ変換レンズ
74 レンズ
76 光検出器
80 体積ホログラム素子
82 駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source 12, 14 Lens 15 Beam expander 16 Polarizing beam splitter 18 Spatial light modulator 20 1/4 wavelength plate 22 Lens 24 Lens 26 Fourier transform lens 28 Optical recording medium 28a Reflective layer 30 Personal computer 32 Pattern generator 34 Drive device 36 Photo detector 38 Mask 50 Light source 52, 54 Lens 55 Beam expander 56 Personal computer 58 Spatial light modulator 60 Pattern generator 62 Lens 64 Lens 66 Fourier transform lens 66 Lens 68 Mask 70 Drive device 72 Optical recording medium 74 Fourier transform lens 74 Lens 76 Photodetector 80 Volume hologram element 82 Driving device

Claims (17)

信号光領域と参照光領域とを含む変調領域を備え、該変調領域に表示するパターンに応じて入射した光を画素毎に変調する空間光変調器を用い、
ホログラムの記録時に、前記空間光変調器の前記信号光領域に二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光パターンを表示すると共に、前記参照光領域に参照光パターンを表示して、信号光と該信号光と同軸の参照光とを生成するステップと、
前記空間光変調器で生成された前記信号光と前記参照光とをフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光の光路上に直流成分を遮断するマスクを配置して、前記信号光のフーリエ変換像から直流成分を除去するステップと、
フーリエ変換され且つ直流成分が除去された信号光とフーリエ変換された参照光とを光記録媒体に同時に且つ同軸で照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録するステップと、
ホログラムの再生時に、前記空間光変調器の前記参照光領域に参照光パターンを表示すると共に、前記信号光領域に透過パターンを表示して、読み出し用の参照光と該参照光と同軸の直流成分とを生成するステップと、
読み出し用の参照光と前記直流成分とをフーリエ変換してホログラムが記録された前記光記録媒体に同軸で照射し、記録されたホログラムによる回折光とフーリエ変換された直流成分とを合成して合成光を生成するステップと、
前記回折光と前記直流成分とが合成された合成光を逆フーリエ変換することにより、前記二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光を復元するステップと、
を備えたホログラム記録再生方法。
Using a spatial light modulator that includes a modulation region including a signal light region and a reference light region, and modulates incident light according to a pattern displayed in the modulation region for each pixel,
At the time of recording a hologram, a signal light pattern representing binary digital data as a bright and dark image is displayed in the signal light area of the spatial light modulator, and a reference light pattern is displayed in the reference light area. Generating the signal light and a coaxial reference light;
The signal light generated by the spatial light modulator and the reference light are Fourier-transformed, and a mask that blocks a DC component is disposed on the optical path of the Fourier-transformed signal light, and a Fourier-transformed image of the signal light Removing the DC component from
Irradiating the optical recording medium simultaneously and coaxially with the signal light subjected to Fourier transform and from which the direct current component has been removed and the reference light subjected to Fourier transform , to record a hologram on the optical recording medium;
When reproducing a hologram, a reference light pattern is displayed in the reference light region of the spatial light modulator and a transmission pattern is displayed in the signal light region, so that the reference light for reading and a direct current component coaxial with the reference light are displayed. Generating and
The reference beam for reading and the direct current component are Fourier transformed to irradiate the optical recording medium on which the hologram is recorded coaxially, and the diffracted light from the recorded hologram and the direct current component obtained by the Fourier transform are synthesized and synthesized. Generating light ;
Restoring the signal light representing the binary digital data as a bright and dark image by performing an inverse Fourier transform on the combined light obtained by combining the diffracted light and the DC component; and
Hologram recording / reproducing method comprising:
ホログラムの記録時に、フーリエ変換された参照光の光路上に直流成分を遮断するマスクを配置して、前記参照光のフーリエ変換像から直流成分を除去し、フーリエ変換され且つ直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に且つ同軸で照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録する請求項1に記載のホログラム記録再生方法。 At the time of recording the hologram, a mask for blocking the direct current component is arranged on the optical path of the Fourier transformed reference light, the direct current component is removed from the Fourier transformed image of the reference light, and the Fourier transformed and the direct current component is removed. The hologram recording / reproducing method according to claim 1, wherein the hologram is recorded on the optical recording medium by irradiating the optical recording medium simultaneously and coaxially with the signal light and the reference light . 合成される直流成分は、信号光のフーリエ変換像から除去した直流成分の全部又は一部に相当する請求項1又は2に記載のホログラム記録再生方法。 The hologram recording / reproducing method according to claim 1 , wherein the DC component to be synthesized corresponds to all or a part of the DC component removed from the Fourier transform image of the signal light. 合成光の強度のコントラストが増加するように前記回折光と前記直流成分とを合成する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のホログラム記録再生方法。   4. The hologram recording / reproducing method according to claim 1, wherein the diffracted light and the direct current component are combined so that the contrast of the intensity of the combined light increases. 合成光の正の振幅が増加するように前記回折光と前記直流成分とを合成する請求項4に記載のホログラム記録再生方法。   The hologram recording / reproducing method according to claim 4, wherein the diffracted light and the direct current component are combined so that a positive amplitude of the combined light increases. 前記直流成分の位相θと前記回折光の位相φとが下記式(1)を満たすように、前記回折光と前記直流成分とを合成する請求項5に記載のホログラム記録再生方法。
0≦|θ−φ|<π/2 式(1)
6. The hologram recording / reproducing method according to claim 5, wherein the diffracted light and the direct current component are combined so that the phase θ of the direct current component and the phase φ of the diffracted light satisfy the following formula (1).
0 ≦ | θ−φ | <π / 2 Formula (1)
前記直流成分の位相θと前記回折光の位相φとが下記式(2)を満たすように、前記回折光と前記直流成分とを合成する請求項6に記載のホログラム記録再生方法。
|θ−φ|=0 式(2)
7. The hologram recording / reproducing method according to claim 6, wherein the diffracted light and the direct current component are combined so that the phase θ of the direct current component and the phase φ of the diffracted light satisfy the following formula (2).
| Θ−φ | = 0 Formula (2)
合成光の負の振幅が増加するように前記回折光と前記直流成分とを合成する請求項4に記載のホログラム記録再生方法。   5. The hologram recording / reproducing method according to claim 4, wherein the diffracted light and the direct current component are combined so that the negative amplitude of the combined light increases. 前記直流成分の位相θと前記回折光の位相φとが下記式(3)を満たすように、前記回折光と前記直流成分とを合成する請求項8に記載のホログラム記録再生方法。
π/2<|θ−φ|≦π 式(3)
9. The hologram recording / reproducing method according to claim 8, wherein the diffracted light and the direct current component are synthesized so that the phase θ of the direct current component and the phase φ of the diffracted light satisfy the following formula (3).
π / 2 <| θ−φ | ≦ π Formula (3)
前記直流成分の位相θと前記回折光の位相φとが下記式(4)を満たすように、前記回折光と前記直流成分とを合成する請求項9に記載のホログラム記録再生方法。
|θ−φ|=π 式(4)
The hologram recording / reproducing method according to claim 9, wherein the diffracted light and the direct current component are combined so that the phase θ of the direct current component and the phase φ of the diffracted light satisfy the following formula (4).
| Θ−φ | = π Formula (4)
ホログラムの再生時に、前記空間光変調器の前記信号光領域に透過パターンを表示してコリメート光を位相変調し、所定位相の前記直流成分を生成する請求項1乃至10のいずれか1項に記載のホログラム記録再生方法。 11. The direct current component having a predetermined phase is generated by displaying a transmission pattern in the signal light region of the spatial light modulator and phase-modulating collimated light when reproducing a hologram. Hologram recording / reproducing method. 前記空間光変調器の前記信号光領域に表示される透過パターンの画素の輝度を変更することにより、コリメート光を位相変調する請求項11に記載のホログラム記録再生方法。 The hologram recording / reproducing method according to claim 11 , wherein collimated light is phase-modulated by changing luminance of a pixel of a transmission pattern displayed in the signal light region of the spatial light modulator . コヒーレント光を射出する光源と、
信号光領域と参照光領域とを含む変調領域を備え、該変調領域に表示するパターンに応じて前記光源から入射した光を画素毎に変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器の光出射側に配置され、前記空間光変調器側から入射した光をフーリエ変換して、フーリエ変換された光を光記録媒体に照射する第1の照射手段と、
前記フーリエ変換された光の光路上に挿入又は光路上から退避可能に配置され、直流成分を遮断するマスクとして機能してフーリエ変換された光から直流成分を除去する除去手段と、
前記光記録媒体の光出射側に配置され、前記光記録媒体側から照射された光を検出する光検出器と、
前記光記録媒体と前記光検出器との間に配置され、前記光記録媒体側から入射した光を逆フーリエ変換して、逆フーリエ変換された光を前記光検出器に照射する第2の照射手段と、
下記ステップ(1)から(6)を実行するように、前記光源、前記空間光変調器、及び前記除去手段の各々を駆動制御する駆動制御手段と、
を備えたホログラム記録再生装置。
(1)ホログラムの記録時に、前記空間光変調器の前記信号光領域に二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光パターンを表示すると共に、前記参照光領域に参照光パターンを表示して、信号光と該信号光と同軸の参照光とを生成するステップ
(2)前記空間光変調器で生成された前記信号光と前記参照光とをフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光の光路上に直流成分を遮断するマスクを配置して、前記信号光のフーリエ変換像から直流成分を除去するステップ
(3)フーリエ変換され且つ直流成分が除去された信号光とフーリエ変換された参照光とを光記録媒体に同時に且つ同軸で照射することにより、前記光記録媒体にホログラムを記録するステップ
(4)ホログラムの再生時に、前記空間光変調器の前記参照光領域に参照光パターンを表示すると共に、前記信号光領域に透過パターンを表示して、読み出し用の参照光と該参照光と同軸の直流成分とを同軸で生成するステップ
(5)読み出し用の参照光と前記直流成分とをフーリエ変換してホログラムが記録された前記光記録媒体に同軸で照射し、記録されたホログラムによる回折光とフーリエ変換された直流成分とを合成して合成光を生成するステップ
(6)前記回折光と前記直流成分とが合成された合成光を逆フーリエ変換することにより、前記二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光を復元するステップ
A light source that emits coherent light;
A spatial light modulator comprising a modulation region including a signal light region and a reference light region, and modulating light incident from the light source for each pixel in accordance with a pattern displayed in the modulation region;
A first irradiating means disposed on the light output side of the spatial light modulator, Fourier-transforming the light incident from the spatial light modulator side, and irradiating the optical recording medium with the Fourier-transformed light;
A removal means that is arranged so as to be inserted into or retracted from the optical path of the Fourier transformed light and functions as a mask for blocking the direct current component to remove the direct current component from the Fourier transformed light;
A photodetector that is disposed on the light emitting side of the optical recording medium and detects light irradiated from the optical recording medium side;
Second irradiation, which is arranged between the optical recording medium and the photodetector, performs inverse Fourier transform on the light incident from the optical recording medium side, and irradiates the photodetector with the inverse Fourier transformed light. Means,
Drive control means for drivingly controlling each of the light source, the spatial light modulator, and the removal means so as to execute the following steps (1) to (6);
Hologram recording / reproducing apparatus.
(1) At the time of recording a hologram, a signal light pattern representing binary digital data as a bright and dark image is displayed in the signal light area of the spatial light modulator, and a reference light pattern is displayed in the reference light area, Generating signal light and reference light coaxial with the signal light
(2) Fourier transforming the signal light generated by the spatial light modulator and the reference light, and arranging a mask for blocking a direct current component on the optical path of the Fourier-transformed signal light, Step of removing DC component from Fourier transform image
(3) A step of recording a hologram on the optical recording medium by simultaneously and coaxially irradiating the optical recording medium with the signal light that has been subjected to Fourier transformation and from which the DC component has been removed, and the reference light that has undergone Fourier transformation.
(4) When reproducing a hologram, a reference light pattern is displayed in the reference light region of the spatial light modulator and a transmission pattern is displayed in the signal light region, so that the reference light for reading and the reference light are coaxial. To generate the DC component of
(5) The reference beam for reading and the direct current component are Fourier transformed to irradiate the optical recording medium on which the hologram is recorded coaxially, and the diffracted light from the recorded hologram and the direct current component obtained by the Fourier transform are synthesized. To generate synthetic light
(6) A step of restoring signal light representing the binary digital data as a light and dark image by performing inverse Fourier transform on the combined light obtained by combining the diffracted light and the DC component.
前記空間光変調器は、ホログラムの再生時に、前記信号光領域に透過パターンを表示してコリメート光を位相変調し、所定位相の前記直流成分を生成する請求項13に記載のホログラム記録再生装置。 The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 13, wherein the spatial light modulator displays a transmission pattern in the signal light region and phase-modulates collimated light to generate the DC component having a predetermined phase when reproducing the hologram. 前記除去手段は、前記直流成分を選択的に反射する反射ミラーである請求項13又は14に記載のホログラム記録再生装置。   15. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 13, wherein the removing unit is a reflection mirror that selectively reflects the direct current component. 前記除去手段は、前記直流成分を選択的に吸収する吸収フィルタである請求項13又は14に記載のホログラム記録再生装置。   15. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 13, wherein the removing unit is an absorption filter that selectively absorbs the direct current component. 前記除去手段は、前記直流成分を選択的に回折する回折素子である請求項13又は14に記載のホログラム記録再生装置。   15. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 13, wherein the removing unit is a diffraction element that selectively diffracts the direct current component.
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