JP6554391B2 - 空間フィルターおよびそれを用いたホログラム記録装置 - Google Patents
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Description
を用いたホログラム記録装置に関するものである。
一方、デジタルデータが記録されたホログラム記録媒体に参照光を照射すると、この記録媒体中に書き込まれている干渉縞により光の回折が生じて、上記信号光が担持していたデジタルデータを再生することができる。
このようなホログラム記録において、FTレンズを通過後の光の分布はフーリエ変換されている。つまり、空間的に配置されている白と黒のビットパターンによる2次元画像のデジタルデータは、FTレンズの焦点面ではフーリエ変換された周波数分布となる。
ホログラムにおけるデータ記録でも同様であり、ナイキスト周波数までの情報があれば、記録データの再生が可能なため、一般的には、SLM(サイズ、画素数)とレンズ(NA、焦点距離等)に合わせた矩形型の空間フィルターを上記集光位置(焦点面)に挿入し、不要な高周波信号をカットしている。
すなわち、例えば、下記特許文献1および下記特許文献2のように、記録する情報系列にDCを一定とした符号化を行い、符号間干渉を防止するようにしたものが知られている。
また、下記特許文献3のように、高調波の折り返し成分が発生しないよう、空間光変調素子のサンプリングピッチとCMOSセンサーのサンプリングピッチを互いに調整するようにしたものが知られている。
さらに、ガウス分布の光量を逆補正するように空間光変調素子で強度を修正する下記特許文献4等も知られている。
そして、再生信号の符号間干渉の増大やSNRの低下により、再生信号の誤り率が増加し
てしまう。
本発明の第1の空間フィルターは、
ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とするものである。
また、本発明の第2の空間フィルターは、
情報表示用の空間光変調素子に表示されたページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とするものである。
ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
該空間フィルターが、前記空間光変調素子と前記ホログラム記録媒体の配設位置との間に配されたフーリエ変換レンズの該ホログラム記録媒体側の焦点面近傍であって、前記空間光変調素子からの光束の集光位置に配設され、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とするものである。
ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とするものである。
また、この空間フィルターを用いた本発明のホログラム記録装置においては、不要な高周波成分をカットとすることができるとともに不要な散乱光やフィルターの位置ずれによる再生信号の誤り率の上昇を抑えることができる。これにより、繰り返し演算の回数を低減することができるので、メモリーの大容量化および読取り処理の高速化を図ることができる。
まず図1を用いて、第1の実施形態に係る空間フィルターの構成を説明する。なお、図1の縦軸および横軸に付された各数値は、各々画素数を示すものである(図4〜6の縦軸および横軸、ならびに図7、8の横軸も同じ)。
て、その中心部は光透過率が100%となるように、すなわち、中心部においては、ガラ
ス、石英、ポリカーボネート等の透明板に金属膜等の透過率低減材料は付設せず、周辺部に向かうほど、付設される金属膜等の透過率低減材料の膜厚が厚くなり、周辺部では透過率が0%となるような膜厚とされている。
このような膜は金属膜の他、有機膜や誘電体膜等で作製することができ、作成する手法としてはスパッタ法、真空蒸着法、電着法、さらにはスピンコート法等種々の成膜法を用いることができる。
03によって45度偏光の状態となるまで偏光面を回転せしめられた後、PBS(偏光ビームスプリッター)104によってP偏光およびS偏光の2系に分離される。
き込まれることになる。
ホログラム記録においても、このような信号処理理論が成立し、ナイキスト周波数までの情報があれば、記録再生が可能なため、FTレンズ108の焦点位置に、空間フィルター109を挿入し、この空間フィルター109によって不要な高周波信号をカットしている。
そして、再生信号の符号間干渉の増大やSNRの低下により、再生信号の誤り率が増加してしまう。
成分が生じてしまう。その結果、SNRは6.90597dBまで低下した。
沿って振幅を変化させた場合のSNRは7.64281dBとなった。
作成されたフィルター曲線の式は、下式(1)で表される。
cos(画素数/225×2)・π (ラジアン) ………(1)
このように、本実施形態の空間フィルター109を用いた場合、上記いずれの曲線(cos(x)曲線、sin(x)/x曲線)に沿った態様においても、折り返し成分がのった比較例の空間フィルターより良好なSNR値を示した。
すなわち、レーザー光源101の波長をλ、SLM107の画素ピッチをΔd1、FTレ
ンズ108の焦点距離をf1としたとき、フーリエ面での一次回折光の像高Yは次式(2)で表される。
Y=(f1/Δd1)・λ ………(2)
ナイキスト周波数はこの1/2となるので、像高Yは次式(3)で表されることになる
。
Y=(f1/2Δd1)・λ ………(3)
さらに、光強度分布は、フィルターの中心部分(DC部分)を中心として左右対称に延びる裾野を有しているので、空間フィルターのフィルターサイズに係る像高Yは、最終的に、上式(3)の2倍の下式(4)で表されるものとなる。
Y=(f1/Δd1)・λ ………(4)
この像高Yに対応するサイズの矩形のフィルターが、上記比較例に係る矩形状の空間フィルターとなる。
例えば、上記空間フィルター109は、ロールオフ率を約0.5として作製したフィルター膜を使用しているが、膜の作製条件を変化させ、これよりも急峻なあるいは緩慢なロールオフ率を適用することもできる。
ここで、ロールオフ率をα、全周波数(信号による全帯域)をf0、振幅をTとすると、ロールオフフィルター(空間フィルター109)の式は下式(5)で表される。
………(5)
)に空間フィルター122を配設するようにしてもよい。
して表している)SLM107の各画素に各々対応するように各空間フィルター要素122
aを設ける必要がある。
aの配列状態を示すものである。
SLM107Aの各画素がマトリックス状に配列されていることから、これらの各空間フ
ィルター要素122aもマトリックス状に配列されている。
るいは、その外部)までなだらかに低下する)ような透過率特性に構成されている。
タとなっているが、SLM107の各画素からの光束が上記各空間フィルター要素122a
により、画素の中心部から周辺部に向かうにしたがって、その強度変化がcos(x)曲線やsin(x)/x曲線に沿ってなだらかに減少するように構成することができる。
により、上述した実施形態のように、FTレンズ108の焦点位置になだらかな透過曲線を持たせるフィルターを入れるのと同じ効果を得ることができる。
102、105 シャッター
103、116 1/2波長板
104、106、115 PBS
107、107A SLM(空間光変調素子)
108、110、111 FTレンズ
109、122 空間フィルター
112 ホログラム記録媒体
113、121 リレーレンズ
114、120 ガルバノミラー
117 2次元撮像素子
118 演算装置
119 ミラー
122a 空間フィルター要素
Claims (5)
- ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とする空間フィルター。 - 前記透過率が、透明基板上に付設する、金属膜、有機膜および誘電体膜から選択される膜の厚みにより調整されてなることを特徴とする請求項1に記載の空間フィルター。
- 情報表示用の空間光変調素子に表示されたページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とする空間フィルター。 - ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
該空間フィルターが、前記空間光変調素子と前記ホログラム記録媒体の配設位置との間に配されたフーリエ変換レンズの該ホログラム記録媒体側の焦点面近傍であって、前記空間光変調素子からの光束の集光位置に配設され、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とするホログラム記録装置。 - ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とするホログラム記録装置。
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