JP7008448B2 - Hologram recording / playback device - Google Patents

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本発明は、ホログラム記録再生装置に関し、特に、2次元画像のシンボルに変調されたデータからビット列のデータを復調するホログラム記録再生装置に関する。 The present invention relates to a hologram recording / playback device, and more particularly to a hologram recording / playback device that demodulates bit string data from data modulated into a symbol of a two-dimensional image.

近年、大容量のデータを効率的に記録することができる媒体として、ホログラム光メモリー媒体(ホログラム記録媒体)が注目されている。ホログラフィックメモリーは、画像や音声、コンピュータ等の大容量メモリーとしての利用が期待されている。 In recent years, a hologram optical memory medium (hologram recording medium) has been attracting attention as a medium capable of efficiently recording a large amount of data. Holographic memory is expected to be used as a large-capacity memory for images, sounds, computers, etc.

図6に、ホログラム記録再生装置100の光学系の一例を示す。ホログラム記録では、変調(符号化)されたビット列を二次元状に配列したデータパターン(ページデータ)を使用する。 FIG. 6 shows an example of the optical system of the hologram recording / reproducing device 100. In hologram recording, a data pattern (page data) in which modulated (encoded) bit strings are arranged two-dimensionally is used.

レーザ光源101から出力され、レンズ102、空間フィルタ103を通過したレーザ光はコリメートレンズ104で平行光線となり、1/2波長板105によって45度偏光に偏光面を回転させられた後、ミラー106で反射され、PBS(偏光ビームスプリッタ)107にて信号光と参照光とに分けられる。記録時においては、信号光はPBS108を透過し、反射型液晶素子等からなるSLM(空間光変調素子)109上に照射される。この照射された光は、SLM109の素子面に映出された白と黒のビットパターンによる2次元画像の記録ページデータを担持されて反射され、物体光としてPBS108に戻る。なお、この記録ページデータの生成は、演算装置150である記録処理部(後述)によって制御される。SLM109から戻った物体光は、PBS108により反射され、FT(フーリエ変換)レンズ110を介してホログラム記録媒体116上に照射される。 The laser light output from the laser light source 101 and passing through the lens 102 and the spatial filter 103 becomes parallel rays in the collimating lens 104, and after the polarization plane is rotated to 45 degree polarization by the 1/2 wave plate 105, the mirror 106 It is reflected and separated into signal light and reference light by PBS (polarized beam splitter) 107. At the time of recording, the signal light passes through the PBS 108 and is irradiated on the SLM (spatial light modulation element) 109 composed of a reflective liquid crystal element or the like. The irradiated light is reflected by carrying the recording page data of the two-dimensional image by the black and white bit pattern projected on the element surface of the SLM 109, and returns to the PBS 108 as the object light. The generation of the recording page data is controlled by the recording processing unit (described later) which is the arithmetic unit 150. The object light returned from the SLM 109 is reflected by the PBS 108 and irradiated onto the hologram recording medium 116 via the FT (Fourier transform) lens 110.

一方、PBS107によって反射された参照光は1/2波長板111を通過し、ミラー112で反射され、PBS113で反射され、さらにガルバノミラー114で反射され、リレーレンズ115を通過後、ホログラム記録媒体116上に照射される。このようにしてホログラム記録媒体116上に照射された参照光と物体光は、このホログラム記録媒体116上で干渉して干渉縞が形成され、該干渉縞がホログラム記録媒体116に書き込まれることになる。 On the other hand, the reference light reflected by the PBS 107 passes through the 1/2 wave plate 111, is reflected by the mirror 112, is reflected by the PBS 113, is further reflected by the galvano mirror 114, passes through the relay lens 115, and then passes through the relay lens 115, and then the hologram recording medium 116. Illuminated above. The reference light and the object light radiated on the hologram recording medium 116 in this way interfere with each other on the hologram recording medium 116 to form interference fringes, and the interference fringes are written on the hologram recording medium 116. ..

次に再生時について説明する。レーザ光源101からPBS107までは記録時と同様であるが、反射された参照光は1/2波長板111を透過し、ミラー112で反射された後、PBS113を通過し、ミラー117、及びガルバノミラー118によって反射され、リレーレンズ119を通過後ホログラム記録媒体116に入射する。ホログラム記録媒体116に書かれた干渉縞によって回折された信号光は、記録ページデータの情報を有している。信号光はFTレンズ110を通過後、PBS108を通過して2次元撮像素子(イメージセンサ)120で撮像され、演算装置160である再生処理部(後述)で処理することにより、デジタルデータが復元されることになる。 Next, the time of reproduction will be described. The laser light source 101 to PBS 107 are the same as at the time of recording, but the reflected reference light passes through the 1/2 wavelength plate 111, is reflected by the mirror 112, passes through the PBS 113, and passes through the mirror 117 and the galvano mirror. It is reflected by 118, passes through the relay lens 119, and then enters the hologram recording medium 116. The signal light diffracted by the interference fringes written on the hologram recording medium 116 has the information of the recording page data. After passing through the FT lens 110, the signal light passes through the PBS 108 and is imaged by the two-dimensional image sensor (image sensor) 120, and is processed by the reproduction processing unit (described later) which is the arithmetic unit 160 to restore the digital data. Will be.

一般に、ホログラム記録装置は、角度多重、位相コード多重、球面参照光シフト多重などの様々な多重方式を用いることで、同一箇所にホログラムを多重記録可能であり、これにより高密度に情報を記録することができる。 In general, a hologram recording device can record multiple holograms at the same location by using various multiplexing methods such as angle multiplexing, phase code multiplexing, and spherical reference optical shift multiplexing, thereby recording information at high density. be able to.

変調コードとしては、ページデータを分割したある一定の範囲中で輝点と暗点の判定を行う方法が提案されている(特許文献1)。これは、再生時の諸条件や、レーザ光の面内方向の輝度むらなどによって、ページデータの周辺部と中心部で再生されたページデータの輝度条件が異なるため、ページ全体を一定の閾値により輝点と暗点を判定することが困難であるためである。コードの例としては、隣り合うピクセルの回折光強度を引き算し、結果がマイナスであれば“0”、プラスであれば“1”にそれぞれ対応付ける差分コードや、5:9変調などがある。 As a modulation code, a method of determining a bright spot and a dark spot within a certain range in which page data is divided has been proposed (Patent Document 1). This is because the brightness conditions of the page data reproduced in the peripheral part and the central part of the page data differ depending on various conditions at the time of reproduction and the uneven brightness in the in-plane direction of the laser beam. This is because it is difficult to determine the bright spot and the dark spot. Examples of codes include a difference code that subtracts the diffracted light intensities of adjacent pixels and associates them with "0" if the result is negative and "1" if the result is positive, and 5: 9 modulation.

図7に、5:9変調によるデータ変換(変調)について説明する。ここで、n:r変調とは、nビットの1,0のビット列をr個の画素からなるシンボル(変調シンボル)に変換する変調方式をいう。5:9変調は、5ビット(2=32とおり)のデータを、3×3の9画素で表現する変調方式である。図7(a)に示されるように、3×3の9画素のシンボルは、輝点2画素と暗点7画素で構成され、輝点の配置が異なる32とおりのシンボル(#1~#32)が作成される。この32とおりのシンボルをそれぞれ5ビットデータと対応付けて変調符号とする。次に、図7(b)に示されるように、記録するデータを5ビットずつ区切り、それぞれを対応するシンボルで置き換えることにより変調する。例えば、最初の1~5ビットが「10010」であれば、これを対応するシンボル#18で置き換え、次の6~10ビットが「10111」であれば、これを対応するシンボル#23で置き換える。その後、3×3のシンボルを敷き詰めてならべることでページデータを形成する。例えば、1,740画素×1,044画素のページデータであれば、1740×1044÷(3×3)= 201,840個のシンボルが並べられ、5ビット×201840=1,009,200ビットのデータが変調されていることになる。 FIG. 7 describes data conversion (modulation) by 5: 9 modulation. Here, n: r modulation refers to a modulation method that converts a 1,0 bit string of n bits into a symbol (modulation symbol) composed of r pixels. 5: 9 modulation is a modulation method that expresses 5 -bit (25 = 32 ways) data with 3 × 3 9 pixels. As shown in FIG. 7A, the 3 × 3 9-pixel symbol is composed of 2 bright spots and 7 dark spots, and has 32 different symbols (# 1 to # 32) in which the bright spots are arranged differently. ) Is created. Each of the 32 symbols is associated with 5-bit data and used as a modulation code. Next, as shown in FIG. 7 (b), the data to be recorded is divided into 5 bits each and modulated by replacing each with the corresponding symbol. For example, if the first 1 to 5 bits are "10010", they are replaced with the corresponding symbol # 18, and if the next 6 to 10 bits are "10111", they are replaced with the corresponding symbol # 23. After that, page data is formed by laying out 3 × 3 symbols and arranging them. For example, in the case of page data of 1,740 pixels × 1,044 pixels, 1740 × 1044 ÷ (3 × 3) = 201,840 symbols are arranged, and 5 bits × 201840 = 1,009,200 bits. The data is modulated.

次に、図8により、5:9変調における、データ復調について説明する。ページデータは、変調シンボルに対応する一定の範囲(3×3画素)内での輝点と暗点の判定をすることで、データを復調できる。データの復調方法は、ページデータから取り出したシンボルにおける各画素の輝度を比較する、硬判定による処理が一般的である。例えば、5:9変調の場合には、輝点が2画素含まれることから、9つの画素の輝度を測定し、最も輝度が高い2点(図8では、8ビットの輝度値232の画素と輝度値212の画素)を輝点とみなして、この位置(右上と左下)に輝点を有するシンボル#31を対応付けて、このシンボルからデータ列を復調する。 Next, data demodulation in 5: 9 modulation will be described with reference to FIG. The page data can be demodulated by determining the bright spot and the dark spot within a certain range (3 × 3 pixels) corresponding to the modulation symbol. As a data demodulation method, a process by hard determination, in which the brightness of each pixel in the symbol extracted from the page data is compared, is generally used. For example, in the case of 5: 9 modulation, since two bright spots are included, the brightness of the nine pixels is measured, and the two highest brightness points (in FIG. 8, the pixel having an 8-bit luminance value of 232). A pixel having a luminance value of 212) is regarded as a bright spot, and a symbol # 31 having a bright spot is associated with this position (upper right and lower left), and a data string is demoted from this symbol.

次に、ホログラム記録再生装置の全体の構成を示す。図9は、5:9変調を利用した従来のホログラム記録再生装置のブロック図の一例である。ホログラム記録再生装置は、記録処理部10と、光学系20と、再生処理部30とを備えている。 Next, the entire configuration of the hologram recording / reproducing device will be shown. FIG. 9 is an example of a block diagram of a conventional hologram recording / reproducing device using 5: 9 modulation. The hologram recording / reproducing device includes a recording processing unit 10, an optical system 20, and a reproduction processing unit 30.

記録処理部10は、記録ビット列をホログラムとして記録するための処理を行う。記録処理部10は、入力された記録ビット列に対して、前述した5:9変調を行う5:9変調部11と、5:9変調部により生成されたシンボル列を配列して、ページデータを作成するページデータ化部12とを備える。 The recording processing unit 10 performs processing for recording the recording bit string as a hologram. The recording processing unit 10 arranges the 5: 9 modulation unit 11 that performs the above-mentioned 5: 9 modulation and the symbol string generated by the 5: 9 modulation unit with respect to the input recording bit string, and creates page data. It is provided with a page data conversion unit 12 to be created.

光学系20は、記録光学系21と、記録媒体22と、再生光学系23とを備え、例えば、図6に示す光学要素から構成される。記録光学系21は、記録処理部10で生成したページデータが担持された物体光と参照光を記録媒体22に照射する。 The optical system 20 includes a recording optical system 21, a recording medium 22, and a reproduction optical system 23, and is composed of, for example, the optical elements shown in FIG. The recording optical system 21 irradiates the recording medium 22 with the object light and the reference light carrying the page data generated by the recording processing unit 10.

記録媒体(図6のホログラム記録媒体116)22には、物体光と参照光の干渉により、ページデータが記録される。 Page data is recorded on the recording medium (hologram recording medium 116 of FIG. 6) 22 due to the interference between the object light and the reference light.

再生光学系23は、記録媒体22に参照光を照射して、ページデータの情報を有する信号光を再生し、撮像素子等によりイメージデータを取得して、ページデータを再生する。 The reproduction optical system 23 irradiates the recording medium 22 with reference light, reproduces signal light having page data information, acquires image data by an image pickup device or the like, and reproduces page data.

再生処理部30は、シンボル取り出し部31、輝度比較部32、輝点位置推定部33、5:9復調部34を備える。シンボル取り出し部31は、再生されたページデータを所定の区域ごとに切り出して、シンボル(3×3画素)を取り出す。輝度比較部32は、図8で説明したように、シンボルを構成する各画素の輝度を測定し、その比較を行う。なお、輝度の比較に際しては、必要に応じて光学系に起因するノイズを低減する処理等を行っても良い。輝点位置推定部33は、輝度の比較の結果、最も輝度の高い2つの画素を輝点と推定し、画素パターンを特定すると共に、対応するシンボル番号を判定する。5:9復調部34は、判定されたシンボル番号を、シンボルとビット列の対応に従ってビット列に変換し、5ビットのデータを復調して、再生ビット列を生成する。 The reproduction processing unit 30 includes a symbol extraction unit 31, a luminance comparison unit 32, a bright spot position estimation unit 33, and a 5: 9 demodulation unit 34. The symbol extraction unit 31 cuts out the reproduced page data for each predetermined area and extracts a symbol (3 × 3 pixels). As described with reference to FIG. 8, the luminance comparison unit 32 measures the luminance of each pixel constituting the symbol and compares the luminance. When comparing the brightness, if necessary, processing for reducing noise caused by the optical system may be performed. As a result of the brightness comparison, the bright spot position estimation unit 33 estimates that the two pixels having the highest brightness are bright spots, identifies the pixel pattern, and determines the corresponding symbol number. The 5: 9 demodulation unit 34 converts the determined symbol number into a bit string according to the correspondence between the symbol and the bit string, demodulates the 5-bit data, and generates a reproduction bit string.

このように、ホログラム記録再生装置は、5:9変調を利用したビット列の記録・再生を行う。 In this way, the hologram recording / reproducing device records / reproduces a bit string using 5: 9 modulation.

特許第3209493号Patent No. 3209493 特許第4863913号Patent No. 4863913

G. Burr et al., "Noise reduction of page-oriented data storage by inverse filtering during recording," Optics letters, 1998年, Vol.23, No.4, pp.289-291G. Burr et al., "Noise reduction of page-oriented data storage by inverse filtering during recording," Optics letters, 1998, Vol.23, No.4, pp.289-291 H. Osawa et al., "Neural Network Equalizer Matched to Recording Code in Holographic Data Storage," Jpn. J. Appl. Phys., 50, 09MB05, 2011年H. Osawa et al., "Neural Network Equalizer Matched to Recording Code in Holographic Data Storage," Jpn. J. Appl. Phys., 50, 09MB05, 2011

上記のように、ある一定の画素エリア(例えば、5:9変調であれば3×3画素)の輝度比較によりビット列の判定を行うホログラム記録再生装置は、比較的読み取り誤りの少ないものであるが、この場合でも、SN比を低下させる原因は多数ある。図10にページデータ内の位置に依存してSN比を低下させる原因のいくつかを示す。図10において、左側が記録データ(ページデータ)であり、記録データの情報を有するレーザ光140が、光学要素(レンズ、PBS等)130を介して伝送され、右側の再生データが読み出される様子を示している。 As described above, a hologram recording / reproducing device that determines a bit string by comparing the luminance of a certain pixel area (for example, 3 × 3 pixels in the case of 5: 9 modulation) has relatively few reading errors. Even in this case, there are many causes for lowering the signal-to-noise ratio. FIG. 10 shows some of the causes of lowering the SN ratio depending on the position in the page data. In FIG. 10, the left side is recorded data (page data), and the laser beam 140 having the recorded data information is transmitted via an optical element (lens, PBS, etc.) 130, and the reproduced data on the right side is read out. Shows.

図10(a)は、レーザ光の輝度のむらがSN比を低下させる例である。3×3画素の範囲内でも、局所的に見ればレーザ光に面内輝度分布141は生じており、再生データの輝度のむらが、輝点の画素の特定を誤まらせ、SN比を低下させることになる。差分コードにより、輝点と暗点の判定だけを行う2値記録では影響を抑えられるものの、例えば多値記録ではこのSN比低下によってデータ誤り率の悪化は避けられない。 FIG. 10A is an example in which the unevenness of the brightness of the laser beam reduces the SN ratio. Even within the range of 3 × 3 pixels, the in-plane luminance distribution 141 occurs in the laser beam when viewed locally, and the uneven luminance of the reproduced data misleads the identification of the bright spot pixel and lowers the SN ratio. Will let you. Although the effect can be suppressed in binary recording in which only the bright spot and the dark spot are determined by the difference code, for example, in multi-value recording, deterioration of the data error rate is unavoidable due to this decrease in the SN ratio.

図10(b)は、光学系130に付着した埃131等の汚れや、光路中での反射によって生じるモアレパターンが、ビット欠けを生じさせる例である。図に示すように、5:9変調を使ったシンボルの1つの画素でビット欠けが生じると、復調時に1点の輝点は検出できるものの、残りの8点の輝度がほぼ等しく、カメラの暗電流ノイズなどによって生じる微少な輝度差で2点目の輝点が推定され、データ誤りが生じる。 FIG. 10B is an example in which dirt such as dust 131 adhering to the optical system 130 and a moire pattern generated by reflection in an optical path cause bit chipping. As shown in the figure, if a bit is missing in one pixel of a symbol using 5: 9 modulation, one bright spot can be detected during demodulation, but the brightness of the remaining eight spots is almost the same, and the camera is dark. The second bright spot is estimated by a slight difference in luminance caused by current noise or the like, and a data error occurs.

また、図10(c)のように、レンズ等の光学部品130による収差132はページデータ像をぼやけさせ、符号間干渉を引き起こす。これらのノイズはいずれもページデータの位置に依存して発生する。 Further, as shown in FIG. 10 (c), the aberration 132 due to the optical component 130 such as a lens blurs the page data image and causes intersymbol interference. All of these noises are generated depending on the position of the page data.

これらの課題に対し、SN比を改善するためのさまざまな手法が提案されている。非特許文献1では、再生ページデータから取得した光学特性を元に逆フィルタを作成し、そのフィルタによって調整されたページデータを再度記録するというプロセスを繰り返すことで、ページデータ面内の輝度むらを抑えSN比を改善できるとしている。また、特許文献2では、全画素白色のページデータを合わせて記録し、再生ページデータをそれで除算することでモアレパターンの除去を可能としている。非特許文献2では、画素ごとに構成したニューラルネットワークモデルによる等化器で信号処理を行い、符号間干渉を抑制できるとしている。 Various methods for improving the signal-to-noise ratio have been proposed for these problems. In Non-Patent Document 1, the process of creating an inverse filter based on the optical characteristics acquired from the reproduced page data and re-recording the page data adjusted by the filter is repeated to reduce the unevenness of brightness in the page data surface. It is said that the suppression SN ratio can be improved. Further, in Patent Document 2, the moire pattern can be removed by recording the page data of all white pixels together and dividing the reproduced page data by the page data. Non-Patent Document 2 states that signal processing can be performed by an equalizer based on a neural network model configured for each pixel to suppress intersymbol interference.

しかしながら、非特許文献1を用いて光学系中の埃131等による画素欠陥が生じている箇所にこの手法を導入しても、再生されたページデータには欠陥が生じたままであり、復調時のビット誤り率は改善しない。また、特許文献2では、符号間干渉を抑制することはできない。非特許文献2についても、SLMに対して画素サイズがその半分のカメラが必要であると同時に、ページデータの画素ごとにニューラルネットワークを構成するため、等化器を作成するための計算量と時間は膨大となる。そして、これらの手法によりSN比を改善する処理を行った後に、ページデータ(シンボル)の復調が必要となり、2段階の処理となる。 However, even if this method is introduced in a place where a pixel defect is generated due to dust 131 or the like in the optical system using Non-Patent Document 1, the reproduced page data still has a defect, and the defect remains at the time of demodulation. Bit error rate does not improve. Further, in Patent Document 2, intersymbol interference cannot be suppressed. Non-Patent Document 2 also requires a camera whose pixel size is half that of SLM, and at the same time, since a neural network is constructed for each pixel of page data, the amount of calculation and time for creating an equalizer are required. Will be enormous. Then, after performing the processing for improving the SN ratio by these methods, it is necessary to demodulate the page data (symbol), which is a two-step processing.

本発明は以上のような従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ホログラム記録再生装置から再生されたデータについて、光学特性に基づくノイズの抑制とシンボルの復調を単一の処理で行うと共に、SN比を改善することができるホログラム記録再生装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the purpose of the present invention is simply to suppress noise and demodulate symbols based on optical characteristics of data reproduced from a hologram recording / reproducing device. It is an object of the present invention to provide a hologram recording / reproducing device capable of improving the SN ratio while performing one process.

上記課題を解決するために本発明に係るホログラム記録再生装置は、n(n>1)ビットのビット列データをr個の画素からなる変調シンボルに変換する変調方式により記録されたホログラム記録媒体から、データを復元するホログラム記録再生装置であって、前記ホログラム記録媒体から再生されたページデータを、予め過去の再生ページデータを使用した機械学習によって構成されるアルゴリズムを用いた画像認識処理で前記変調シンボルから前記ビット列データに復調することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the hologram recording / reproducing device according to the present invention is obtained from a hologram recording medium recorded by a modulation method that converts n (n> 1) bit bit string data into a modulation symbol consisting of r pixels. It is a hologram recording / playback device that restores data, and the page data reproduced from the hologram recording medium is subjected to the modulation symbol by image recognition processing using an algorithm configured by machine learning using the past reproduction page data in advance. It is characterized in that it is demoted to the bit string data from the above.

また、前記ホログラム記録再生装置は、再生ページデータを変調シンボルごとに分割し、ページデータ内の位置ごとに異なる光学特性を変調シンボル単位で機械学習させ、位置ごとに異なる復調アルゴリズムを構築することが望ましい。 Further, the hologram recording / reproducing device can divide the reproduction page data into modulation symbols, machine-learn the optical characteristics different for each position in the page data for each modulation symbol, and construct a demodulation algorithm different for each position. desirable.

また、前記ホログラム記録再生装置は、前記機械学習がたたみ込みニューラルネットワークモデルであり、前記ニューラルネットワークモデルでは、次元を減らすプーリングを行わないことが望ましい。 Further, the hologram recording / reproducing device is a neural network model convoluted by the machine learning, and it is desirable that the neural network model does not perform pooling to reduce the dimension.

本発明によれば、光学系に含まれるノイズなどの除去と、ページデータ中のシンボルの復調を単一の処理で行うことができる。よって、低誤り率で再生するための信号処理とデータ復調を同時に実行するため、データ復調の高速化が実現できる。また、ページデータを一定範囲ごとに分割した複数のモデルを作成することで、面内位置に依存して発生するノイズによる復調時のデータ誤りの悪化を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to remove noise and the like contained in the optical system and demodulate the symbols in the page data by a single process. Therefore, since signal processing and data demodulation for reproduction with a low error rate are executed at the same time, high-speed data demodulation can be realized. Further, by creating a plurality of models in which page data is divided into fixed ranges, it is possible to suppress deterioration of data errors during demodulation due to noise generated depending on the in-plane position.

本発明のホログラム記録再生装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the hologram recording / reproduction apparatus of this invention. たたみ込みニューラルネットワークによる画像認識の系統例を示す図である。It is a figure which shows the system example of the image recognition by a convolutional neural network. 再生ページデータの復調系統の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the demodulation system of the reproduction page data. 従来の復調手法によるビット誤りとたたみ込みニューラルネットワークの学習回数の相関を説明する図である。It is a figure explaining the correlation between the bit error by the conventional demodulation method and the learning frequency of a convolutional neural network. 復調手法によるビット誤りの比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of bit error by a demodulation method. ホログラム記録再生装置の光学系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical system of the hologram recording / reproduction apparatus. 5:9変調によるデータ変調方法を説明する図である。It is a figure explaining the data modulation method by 5: 9 modulation. 5:9変調によるデータ復調方法を説明する図である。It is a figure explaining the data demodulation method by 5: 9 modulation. 従来のホログラム記録再生装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional hologram recording / reproduction apparatus. ページデータ内の位置に依存してSN比を低下させる原因を説明する図である。It is a figure explaining the cause which reduces the SN ratio depending on the position in a page data.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本発明のホログラム記録再生装置の例を、ブロック図で示す。ここでは、シンボル(変調シンボル)を構成するための変復調方式として5:9変調を使用した。なお、変復調方式は5:9変調に限られず、ビット列をシンボルに変換する任意の変復調方式(例えば、2:4変調や、4×4画素でシンボルを構成する12:16変調等)を利用することができる。 FIG. 1 shows an example of the hologram recording / reproducing device of the present invention in a block diagram. Here, 5: 9 modulation was used as a modulation / demodulation method for constructing a symbol (modulation symbol). The modulation / demodulation method is not limited to 5: 9 modulation, and any modulation / demodulation method that converts a bit string into a symbol (for example, 2: 4 modulation, 12:16 modulation in which a symbol is composed of 4 × 4 pixels, etc.) is used. be able to.

図9に示した、従来のホログラム記録再生装置と同一の構成は同じ符号を付す。本発明のホログラム記録再生装置は、記録処理部10と、光学系20と、再生処理部40とを備えている。 The same configuration as the conventional hologram recording / reproducing device shown in FIG. 9 has the same reference numerals. The hologram recording / reproducing device of the present invention includes a recording processing unit 10, an optical system 20, and a reproduction processing unit 40.

記録処理部10は、基本的に従来の装置と同じであり、5:9変調部11とページデータ化部12とを備え、記録ビット列をホログラムとして記録するための処理を行う。 The recording processing unit 10 is basically the same as a conventional device, and includes a 5: 9 modulation unit 11 and a page data conversion unit 12, and performs processing for recording a recording bit string as a hologram.

5:9変調部11は、入力された記録ビット列(記録するデータ列)を5ビットごとに区切り、当該5ビットに対応するシンボル(3×3画素)を例えば変換テーブル等を利用して選択する。このシンボルを変調符号として、順次ページデータ化部12に出力する。 The 5: 9 modulation unit 11 divides the input recording bit string (data string to be recorded) into 5 bits, and selects a symbol (3 × 3 pixels) corresponding to the 5 bits by using, for example, a conversion table or the like. .. This symbol is sequentially output to the page data conversion unit 12 as a modulation code.

ページデータ化部12は、5:9変調部11により生成されたシンボル列を配列して、ページデータを生成する。ページデータは、例えば1740画素×1044画素であり、1740×1044÷(3×3)=201840個のシンボルを配列して、1つのページデータを作成する。 The page data conversion unit 12 arranges the symbol strings generated by the 5: 9 modulation unit 11 to generate page data. The page data is, for example, 1740 pixels × 1044 pixels, and 1740 × 1044 ÷ (3 × 3) = 201840 symbols are arranged to create one page data.

なお、ここでは記録ビット列のホログラム記録を行うために必要な処理について説明するが、必要に応じて、ホログラム記録再生装置に、誤り訂正機能を付加しても良い。すなわち、記録処理部10は、記録ビット列を誤り訂正符号化する誤り訂正符号化部(図示せず)等を備えることもできる。 Although the processing required for hologram recording of the recording bit string will be described here, an error correction function may be added to the hologram recording / reproducing device as needed. That is, the recording processing unit 10 may also include an error correction coding unit (not shown) that performs error correction coding for the recording bit string.

光学系20は、基本的に従来の装置と同じであり、例えば図6に示される光学要素から構成され、記録光学系21と、記録媒体22と、再生光学系23とを備える。 The optical system 20 is basically the same as the conventional device, and is composed of, for example, the optical elements shown in FIG. 6, and includes a recording optical system 21, a recording medium 22, and a reproduction optical system 23.

記録光学系21は、記録処理部10で生成したページデータをSLM(空間光変調素子)109に表示し、前述したとおり、ページデータが担持された物体光と参照光を生成して、記録媒体22(ホログラム記録媒体116)に照射する。 The recording optical system 21 displays the page data generated by the recording processing unit 10 on the SLM (spatial light modulation element) 109, and as described above, generates the object light and the reference light on which the page data is carried to generate the recording medium. 22 (hologram recording medium 116) is irradiated.

記録媒体(ホログラム記録媒体)22は、物体光と参照光の干渉により、干渉縞としてページデータが記録される。一般に、記録媒体22にはホログラムが多重に記録され、高密度の情報記録が可能である。 In the recording medium (hologram recording medium) 22, page data is recorded as interference fringes due to the interference between the object light and the reference light. Generally, a plurality of holograms are recorded on the recording medium 22, and high-density information recording is possible.

再生光学系23は、記録媒体22に参照光を照射し、前述したとおり、ページデータの情報を有する信号光を再生する。この信号光は撮像素子120等で撮像され、イメージデータとなって、ページデータを再生する。 The reproduction optical system 23 irradiates the recording medium 22 with the reference light, and reproduces the signal light having the information of the page data as described above. This signal light is imaged by an image sensor 120 or the like, becomes image data, and reproduces page data.

再生処理部40は、シンボル取り出し部41と、画像認識処理部42とを備えており、従来と構成が異なっている。 The reproduction processing unit 40 includes a symbol extraction unit 41 and an image recognition processing unit 42, and has a different configuration from the conventional one.

シンボル取り出し部41は従来のものと同じであり、再生されたページデータを所定の区域ごとに切り出して、シンボル(3×3画素)を取り出す。 The symbol extraction unit 41 is the same as the conventional one, and the reproduced page data is cut out for each predetermined area, and the symbol (3 × 3 pixels) is extracted.

画像認識処理部42は、シンボル取り出し部41で取り出されたシンボルから、機械学習(例えば、ディープラーニング等)を用いた画像認識(あるいはパターン認識)によって直接5ビットのデータを復調して、再生ビット列を生成する。すなわち、画像認識処理部42は、従来行われてきた光学系に起因するノイズを除去し、適切なシンボルを判定する処理と、判定されたシンボルから再生ビット列(ビット列データ)を復調する処理を、一括して行うものである。 The image recognition processing unit 42 directly democratizes 5-bit data from the symbol extracted by the symbol extraction unit 41 by image recognition (or pattern recognition) using machine learning (for example, deep learning), and reproduces a bit string. To generate. That is, the image recognition processing unit 42 removes noise caused by the optical system, which has been conventionally performed, and determines an appropriate symbol, and demodulates a reproduction bit string (bit string data) from the determined symbol. It is done all at once.

なお、ここでは再生ビット列の復調処理について説明したが、再生処理部40は、必要に応じて、復調されたビット列を元に、誤り訂正復号する誤り訂正復号部(図示せず)等を備えることもできる。 Although the demodulation process of the reproduction bit string has been described here, the reproduction processing unit 40 includes an error correction decoding unit (not shown) or the like, which corrects and decodes the error based on the demodulated bit string, if necessary. You can also.

以上のように、本発明のホログラム記録再生装置は、5:9変調を利用したビット列の記録・再生を行う。 As described above, the hologram recording / reproducing device of the present invention records / reproduces a bit string using 5: 9 modulation.

画像認識処理部42において画像認識に使用する機械学習のアルゴリズムとしては、本実施例ではたたみ込みニューラルネットワークを用いた。図2に、たたみ込みニューラルネットワークによる画像認識の系統例を示す。再生されたページデータ中の各シンボル画像(ここでは3×3画素)を入力信号とし、その信号を受容する複数のニューロン群(ここでは各画素の輝度値を入力とする9個のニューロン)よりなる入力層と、前段の層のニューロン群の興奮パターンを受容してパターン変換を行った後、次の段へ興奮パターンを出力するニューロン群よりなる1層又は複数層の中間層と、最終の中間層のニューロンの興奮パターンを受容して変換して出力する出力層からなる。 As a machine learning algorithm used for image recognition in the image recognition processing unit 42, a convolutional neural network was used in this embodiment. FIG. 2 shows a system example of image recognition by a convolutional neural network. Each symbol image (here, 3 x 3 pixels) in the reproduced page data is used as an input signal, and from a plurality of neurons (here, 9 neurons whose input is the brightness value of each pixel) that receives the signal. One or more intermediate layers consisting of a group of neurons that receive the excitement pattern of the neurons in the previous layer and perform pattern conversion, and then output the excitement pattern to the next stage, and the final layer. It consists of an output layer that receives, converts, and outputs the excitement pattern of neurons in the middle layer.

中間層は、近接した画素間の特徴を検出するための畳み込み層を1層以上含むものであり、ここでは3×3の畳み込みフィルタ処理の層と2×2の畳み込みフィルタ処理の層を示している。また、必要に応じて3×3画素の周囲にゼロパディングを行って、5×5画素の畳み込み処理を行ってもよい。このニューラルネットワークでは、通常特徴を抽出するために次元を減らすプーリングを行わない。 The intermediate layer contains one or more convolution layers for detecting features between adjacent pixels, and here, a 3 × 3 convolution filter processing layer and a 2 × 2 convolution filter processing layer are shown. There is. Further, if necessary, zero padding may be performed around 3 × 3 pixels to perform a 5 × 5 pixel convolution process. This neural network usually does not perform dimension-reducing pooling to extract features.

出力層のニューロンの数を32(=5ビット)個にすれば、入力されたシンボルに対する32種類の尤度(図2では、棒グラフのイメージで記述)が出力されることになり、最も尤度の高いものから直ちに復調データ(判定されたシンボル=復調された5ビットのデータ列)となる。 If the number of neurons in the output layer is 32 (= 5 bits), 32 types of likelihood for the input symbol (described in the image of the bar graph in Fig. 2) will be output, which is the highest likelihood. The data with the highest value is immediately demodulated data (determined symbol = demodulated 5-bit data string).

図3に、再生ページデータの復調系統の概略を示す。図1における画像認識処理部42は、実際にはページデータの各エリア(3×3画素)に対応する複数の画像認識処理部の集合体であり、構築する画像認識処理部(たたみ込みニューラルネットワークモデル)の数は、再生ページデータに含まれるシンボルの数と同数である。本実施例で使用したページデータのサイズは1740画素×1044画素であり、一つのページデータ中に201,840個のシンボルが存在することから、各シンボル1~201,840に対応する、201,840個のたたみ込みニューラルネットワークモデルを構築した。この構成により、画像認識処理部42-1~42-201840のそれぞれから、再生ビット列1~201840を同時に再生することができ、一つのページデータを一度に読み取ることができる。なお、並列的に出力された再生ビット列は、所定の順に配列して、入力された1,009,200ビットの記録ビット列が復調される。 FIG. 3 shows an outline of the demodulation system of the reproduction page data. The image recognition processing unit 42 in FIG. 1 is actually an aggregate of a plurality of image recognition processing units corresponding to each area (3 × 3 pixels) of page data, and is an image recognition processing unit (convolutional neural network) to be constructed. The number of models) is the same as the number of symbols contained in the playback page data. The size of the page data used in this embodiment is 1740 pixels × 1044 pixels, and since there are 201,840 symbols in one page data, each symbol 1 to 201,840 corresponds to 201, 840 convolutional neural network models were constructed. With this configuration, the reproduction bit strings 1 to 201840 can be simultaneously reproduced from each of the image recognition processing units 42-1 to 42-18840, and one page data can be read at a time. The reproduction bit strings output in parallel are arranged in a predetermined order, and the input 1,009,200 bit recording bit strings are demodulated.

アルゴムリズムの学習に使用する教師データには、同一のホログラム記録再生装置から再生されたページデータ(過去の再生ページデータ)と、記録ビット列(記録した元データ)を用いる。多数の再生ページデータは、ページデータ中のシンボル位置ごとに集合化し、たたみ込みニューラルネットワークに入力させる。たたみ込みニューラルネットワークから出力された結果と、記録ビット列を比較し、誤差逆伝播法を用いてたたみ込みニューラルネットワークの各パラメーターを学習させる。ページデータを分割して位置ごとに、変調シンボル単位で機械学習を行うことにより、ページデータ中の位置ごとに依存して生じるノイズ源や光学的な伝達関数を考慮した5:9復調のアルゴリズムを機械的に取得し(すなわち、ホログラム記録再生装置の光学系に含まれるノイズや収差等の光学特性とページデータの復調アルゴリズムを同時に取得し)、高精度にデータを復調可能となる。 As the teacher data used for learning the Algo rubber rhythm, page data reproduced from the same hologram recording / reproducing device (past reproduction page data) and recording bit strings (recorded original data) are used. A large number of reproduced page data are aggregated for each symbol position in the page data and input to the convolution neural network. The result output from the convolutional neural network is compared with the recorded bit string, and each parameter of the convolutional neural network is learned using the error backpropagation method. By dividing the page data and performing machine learning for each position and for each modulation symbol, a 5: 9 demodulation algorithm that takes into account the noise source and optical transfer function that is generated depending on each position in the page data. It can be acquired mechanically (that is, the optical characteristics such as noise and aberration included in the optical system of the hologram recording / playback device and the page data demodulation algorithm are simultaneously acquired), and the data can be demolished with high accuracy.

なお、たたみ込みニューラルネットワークの各パラメーターを学習させていく上で、ページデータ内の位置ごとに光学特性が異なるため、それに依存してパラメーターを最適化させるのに必要な学習回数が異なる。これを考慮せずに、全てのたたみ込みニューラルネットワークに対して一律で学習回数を設定した場合、最適化に多くの学習回数を要するたたみ込みニューラルネットワークでは、パラメーターが最適化されていない状態で学習を完了させてしまうことになり、データ誤りの原因となる。また、少ない学習回数でパラメーターを最適化できるたたみ込みニューラルネットワークでは、余分な学習時間がかかってしまうのと同時に過学習が生じる可能性がある。 In learning each parameter of the convolutional neural network, the optical characteristics are different for each position in the page data, and therefore the number of learnings required for optimizing the parameters is different depending on the optical characteristics. If the number of learnings is set uniformly for all convolutional neural networks without considering this, in the convolutional neural network that requires a large number of learnings for optimization, the parameters are not optimized. Will be completed, causing data errors. In addition, in a convolutional neural network that can optimize parameters with a small number of learnings, extra learning time may be required and at the same time overfitting may occur.

最適化に要する学習回数が多い領域は、光学的なノイズを多く含む領域であり、5:9変調の復調アルゴリズムと光学的なノイズ特性の両方を学習する必要がある。一方、少ない学習回数で最適化することができる領域は、光学的なノイズが少ない領域であり、5:9変調の復調アルゴリズムのみを学習させればよい。したがって、従来手法である硬判定による復調を行った場合のビット誤りの数を参考に各たたみ込みニューラルネットワークの学習回数を設定することで、ページデータ全体を低誤り率で復調できると同時に、学習に必要な時間を効率化できる。 The region that requires a large number of learnings for optimization is a region that contains a large amount of optical noise, and it is necessary to learn both the demodulation algorithm of 5: 9 modulation and the optical noise characteristics. On the other hand, the region that can be optimized with a small number of learnings is a region with little optical noise, and only the demodulation algorithm of 5: 9 modulation needs to be trained. Therefore, by setting the learning frequency of each convolutional neural network with reference to the number of bit errors when demodulation is performed by the conventional method of hard judgment, the entire page data can be demodulated with a low error rate, and at the same time, learning is performed. The time required for the operation can be streamlined.

図4に、硬判定処理による復調でのビット誤りと、パラメーターの最適化に必要な学習回数の関係を示す。横軸はページデータ内のシンボル番号(シンボル位置に対応、一部領域を抽出)であり、△がビット誤り回数(右軸)、棒グラフ(輪郭表示)が必要な学習回数(左軸)を示す。なお、回数0の太いラインは、ビット誤りの無かったシンボルの△表示が重なったものである。硬判定処理による復調でビット誤りの多いシンボルは、パラメーターの最適化に必要な学習回数が多くなる傾向が見て取れ、図4から、双方に相関があることがわかる。よって、例えば以下の手順で学習させることで、たたみ込みニューラルネットワークの最適化を効率的に完了させることが可能である。
(1)硬判定により再生ページデータ全体を復調し、領域ごとのビット誤りを算出する。
(2)再生ページデータ内で、最もビット誤りが多い領域と最もビット誤りが少ない領域を含む、いくつかの領域のデータを使用してたたみ込みニューラルネットワークの学習を行い、パラメーターの最適化に必要な学習回数をそれぞれ求める。
(3)上記(2)の結果から、硬判定復調におけるビット誤り率に応じた学習回数を再生ページデータ内の全領域に対して設定する。
(4)再生ページデータ全体に対して、たたみ込みニューラルネットワークの学習を行う。
FIG. 4 shows the relationship between the bit error in demodulation by the hardness determination process and the number of learnings required for parameter optimization. The horizontal axis is the symbol number in the page data (corresponding to the symbol position, part of the area is extracted), △ indicates the number of bit errors (right axis), and the number of learnings required for the bar graph (contour display) (left axis). .. It should be noted that the thick line with 0 times is the overlap of the Δ display of the symbols without bit errors. It can be seen that the number of learnings required for parameter optimization tends to increase for symbols with many bit errors in the demodulation by the hard determination process, and it can be seen from FIG. 4 that there is a correlation between the two. Therefore, it is possible to efficiently complete the optimization of the convolutional neural network by learning according to the following procedure, for example.
(1) The entire reproduction page data is demodulated by the hardness determination, and the bit error for each area is calculated.
(2) It is necessary to learn the convolutional neural network using the data of several areas including the area with the most bit errors and the area with the least bit errors in the playback page data, and to optimize the parameters. Find the number of learning times.
(3) From the result of (2) above, the number of learnings according to the bit error rate in the hard determination demodulation is set for the entire area in the reproduction page data.
(4) The convolutional neural network is learned for the entire playback page data.

本発明では、ページデータをシンボル(3×3画素)単位で機械学習に基づく画像認識処理部(ニューラルネットワークモデル)を構築するため、非特許文献2のように画素ごとにニューラルネットワークモデルを構築した従来技術に比較して、システム規模と計算量を圧縮できる。また、従来のホログラム記録再生装置(図9)のように複数の処理ブロックで行われていた、光学系に起因するノイズを除去する処理、適切なシンボルを判定する処理、判定されたシンボルから再生ビット列を復調する処理等の一連の処理を、画像認識処理部42において一括で行うことができ、処理速度が向上する。 In the present invention, in order to construct an image recognition processing unit (neural network model) based on machine learning for page data in units of symbols (3 × 3 pixels), a neural network model is constructed for each pixel as in Non-Patent Document 2. Compared with the conventional technology, the system scale and the amount of calculation can be reduced. Further, the process of removing noise caused by the optical system, the process of determining an appropriate symbol, and the process of reproducing from the determined symbol, which are performed by a plurality of processing blocks as in the conventional hologram recording / reproducing device (FIG. 9). A series of processes such as a process of demodulating a bit string can be collectively performed by the image recognition processing unit 42, and the processing speed is improved.

図5に、復調手法によるビット誤りの比較を示す。図5は、実際に164枚のページデータについて復調処理をした結果であり、横軸はページデータ内のシンボル番号(シンボル位置に対応)を示しており、縦軸はビット誤り回数を示す。輝度が高い2点を輝点とみなして復調する硬判定手法の結果を△の点で示し、本発明の画像認識処理の結果を●で示す。ここで用いた画像認識処理アルゴリズムは、700枚のページデータに基づいて機械学習を行ったものである。本発明の画像認識処理は従来の硬判定手法と比べ、ページデータ全体で復調時の誤りを抑制できており、全体のビット誤り率は従来の4.03×10-4から1.59×10-4と、ビット誤りを約61%低減した。なお、特異的にビット誤りの多いシンボルは、光学系にゴミが付着していたシンボルであった。このように定常的にノイズを有するパターンについても、本発明の画像認識処理は学習を積み重ねることにより、ビット誤りを低減できる。 FIG. 5 shows a comparison of bit errors by the demodulation method. FIG. 5 shows the result of actually demodulating 164 page data, the horizontal axis shows the symbol number (corresponding to the symbol position) in the page data, and the vertical axis shows the number of bit errors. The results of the hard determination method in which two points with high luminance are regarded as bright spots and demodulated are indicated by points Δ, and the results of the image recognition process of the present invention are indicated by ●. The image recognition processing algorithm used here is machine learning based on 700 page data. Compared with the conventional rigid determination method, the image recognition process of the present invention can suppress errors during demodulation in the entire page data, and the overall bit error rate is 1.59 × 10 from the conventional 4.03 × 10 -4 . The bit error was reduced to -4 by about 61%. The symbol with a lot of bit errors was a symbol in which dust was attached to the optical system. Even for such a pattern having constant noise, the image recognition process of the present invention can reduce bit errors by accumulating learning.

本実施例では、機械学習としてたたみ込みニューラルネットワークによる処理の例を挙げたが、たたみ込みニューラルネットワーク以外のニューラルネットワークを用いたアルゴリズムや、SVM(サポートベクターマシン)など、画像認識やパターン認識は他の機械学習を用いてもよい。 In this embodiment, an example of processing by a convolutional neural network is given as machine learning, but algorithms using a neural network other than the convolutional neural network, SVM (support vector machine), and other image recognition and pattern recognition are available. Machine learning may be used.

上記の実施の形態では、ホログラム記録再生装置の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限らず、ホログラムを再生する方法として構成されてもよい。すなわち、図1のデータの流れに従って、ホログラム記録媒体に記録されたページデータを再生する工程と、ページデータからシンボルを取り出す工程と、シンボルから機械学習によって構成されるアルゴリズムを用いた画像認識処理でデータを復調する工程とを備えた、ホログラムを再生する方法として構成されても良い。 In the above embodiment, the configuration and operation of the hologram recording / reproducing device have been described, but the present invention is not limited to this, and may be configured as a method for reproducing a hologram. That is, in the process of reproducing the page data recorded on the hologram recording medium according to the data flow of FIG. 1, the process of extracting the symbol from the page data, and the image recognition process using an algorithm composed of machine learning from the symbol. It may be configured as a method of reproducing a hologram including a step of demolishing data.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiments have been described as typical examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the scope of claims. For example, it is possible to combine the plurality of constituent blocks described in the embodiment into one, or to divide one constituent block into one.

10 記録処理部
11 5:9変調部
12 ページデータ化部
20 光学系
21 記録光学系
22 記録媒体
23 再生光学系
30 再生処理部
31 シンボル取り出し部
32 輝度比較部
33 輝点位置推定部
34 5:9復調部
40 再生処理部
41 シンボル取り出し部
42 画像認識処理部
100 ホログラム記録再生装置
101 レーザ光源
102 レンズ
103 空間フィルタ
104 コリメートレンズ
105 1/2波長板
106 ミラー
107 PBS(偏光ビームスプリッタ)
108 PBS(偏光ビームスプリッタ)
109 SLM(空間光変調素子)
110 FTレンズ
111 1/2波長板
112 ミラー
113 PBS(偏光ビームスプリッタ)
114 ガルバノミラー
115 リレーレンズ
116 ホログラム記録媒体
117 ミラー
118 ガルバノミラー
119 リレーレンズ
120 2次元撮像素子
150 演算装置(記録処理部)
160 演算装置(再生処理部)
10 Recording processing unit 11 5: 9 Modulation unit 12 Page data conversion unit 20 Optical system 21 Recording optical system 22 Recording medium 23 Reproduction optical system 30 Reproduction processing unit 31 Symbol extraction unit 32 Brightness comparison unit 33 Bright spot position estimation unit 34 5: 9 Demodition unit 40 Reproduction processing unit 41 Symbol extraction unit 42 Image recognition processing unit 100 Hologram recording / playback device 101 Laser light source 102 Lens 103 Spatial filter 104 Collimating lens 105 1/2 wave plate 106 Mirror 107 PBS (polarized beam splitter)
108 PBS (Polarized Beam Splitter)
109 SLM (Spatial Light Modulation Element)
110 FT lens 111 1/2 wave plate 112 mirror 113 PBS (polarization beam splitter)
114 Galvano mirror 115 Relay lens 116 Hologram recording medium 117 Mirror 118 Galvano mirror 119 Relay lens 120 Two-dimensional image pickup element 150 Arithmetic logic unit (recording processing unit)
160 Arithmetic logic unit (reproduction processing unit)

Claims (3)

n(n>1)ビットのビット列データをr個の画素からなる変調シンボルに変換する変調方式により記録されたホログラム記録媒体から、データを復元するホログラム記録再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体から再生されたページデータを、予め過去の再生ページデータを使用した機械学習によって構成されるアルゴリズムを用いた画像認識処理で前記変調シンボルから前記ビット列データに復調することを特徴とするホログラム記録再生装置。
A hologram recording / playback device that restores data from a hologram recording medium recorded by a modulation method that converts n (n> 1) bit bit string data into a modulation symbol consisting of r pixels.
The page data reproduced from the hologram recording medium is demodulated from the modulated symbol to the bit string data by an image recognition process using an algorithm configured by machine learning using the past reproduced page data in advance. Hologram recording / playback device.
請求項1に記載のホログラム記録再生装置において、再生ページデータを変調シンボルごとに分割し、ページデータ内の位置ごとに異なる光学特性を変調シンボル単位で機械学習させ、位置ごとに異なる復調アルゴリズムを構築することを特徴とするホログラム記録再生装置。 In the hologram recording / reproduction apparatus according to claim 1, the reproduction page data is divided for each modulation symbol, the optical characteristics different for each position in the page data are machine-learned for each modulation symbol, and a demodulation algorithm different for each position is constructed. A hologram recording / playback device characterized by 請求項1又は2に記載のホログラム記録再生装置において、前記機械学習はたたみ込みニューラルネットワークモデルであり、前記ニューラルネットワークモデルでは、次元を減らすプーリングを行わないことを特徴とするホログラム記録再生装置。 The hologram recording / reproducing device according to claim 1 or 2, wherein the machine learning is a convolutional neural network model, and the neural network model does not perform pooling to reduce dimensions.
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