KR20080055635A - 재생 장치 및 재생 방법 - Google Patents

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KR20080055635A
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마사아키 하라
미키오 스기키
카즈타츠 토쿠야마
미츠루 토이시
켄지 타나카
카즈유키 히루오카
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소니 가부시끼가이샤
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Abstract

홀로그램 기록 매체 위에 기록된 데이터를 재생하도록 적응된 재생 장치에서, 참조광 생성기는 홀로그램 기록 매체를 조사하기 위해 참조광을 생성하고, 코히런트광 생성기는 재생된 상의 최소 진폭의 절대값보다 큰 강도를 가지고 재생된 상의 위상과 동일한 위상을 가지는 코히런트광을 생성한다. 상 신호 획득 유닛은 참조광과 코히런트(coherent) 광으로 홀로그램 기록 매체를 조사하여 만들어진 재생된 상을 감지하고, 재생된 상에 기초한 상 신호를 얻는다. 제곱근 계산 유닛은 상 신호를 구성하는 각 값의 제곱근을 계산한다. 제거 유닛은 계산된 제곱근으로부터 코히런트광의 성분을 제거하여, 홀로그램 기록 매체 위에 기록된 데이터가 올바르게 재생된다.
기록 재생 장치, 레이저 다이오드(LD), 셔터, 아나모픽 프리즘, 등화 필터.

Description

재생 장치 및 재생 방법{REPRODUCING APPARATUS AND REPRODUCING METHOD}
본 발명은, 2006년 12월 14일 일본국 특허청에 출원된 일본 특허 출원 명세서 JP 2006-337511에 관련된 주제를 다루고, 이러한 JP 2006-337511은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
본 발명은 홀로그램 기록 매체로부터 참조광과 신호광과의 간섭 결과로서 만들어진 간섭 줄무늬(干涉縞; interference fringe)의 형태로 기록된 데이터를 재생하기 위한 재생 장치와 그 방법에 관한 것이다.
　홀로그램 기록 재생 방식에 있어서, 특히 광스토리지계 분야에서의 홀로그램 기록 재생 방식에서는, 광강도 변조로서 예를 들면 투과형 액정 패널이나 DMD(Digital Micro mirror Device) 등의 SLM(공간 광 변조기)이 사용되고, 신호광에 bit1{예를 들면, 광강도=강(强; high)}, bit0{예를 들면, 광강도=약(弱; low)}의 패턴 배열이 얻어지는 바와 같은 강도 변조를 가하도록 된다.
이 때, SLM에서는, 예를 들면 도 2에 도시되는 바와 같이 해서 그의 중심부에서 기록 데이터에 따라서 광강도 변조를 실시해서 신호광을 생성함과 동시에, 그의 주변부에 링형상(輪狀; ring-shape)으로 광을 투과시킴으로써 참조광을 생성하 도록 되어 있다. 그리고, 기록 데이터에 따라서 변조된 신호광은, 상기 참조광과 함께 홀로그램 기록 매체에 대해서 조사되고, 이것에 의해, 이들 신호광과 참조광과의 간섭 줄무늬가 데이터로서 홀로그램 기록 매체에 기록된다.
또, 데이터의 재생시에 있어서는, SLM에서 상기 참조광만을 생성해서 이것을 홀로그램 기록 매체에 대해서 조사함으로써, 상기 간섭 줄무늬에 따른 회절광을 얻도록 된다. 이 회절광에 따른 상(像)을 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 센서나 CMOS(Complementary Oxide Semiconductor) 센서 등의 이미지 센서 위에 결상시키고, 기록 비트의 각 값을 얻어서 데이터 재생을 행한다.
이와 같이 해서 신호광과 참조광을 동일 광축 위에서 조사하는 홀로그램 기록 재생 방식은, 코액셜(同軸:coaxial) 방식으로서 알려져 있다.
이와 같은 코액셜 방식이 채용되는 경우, 종래에서는, SLM에 의해 실시된 공간 광 강도 변조의 결과로서 얻어진 광에 대해서, 그의 실상면(實像面)에 위상 마스크를 적용해서 위상 변조를 또(더) 실시한다고 하는 것이 행해지고 있다(예를 들면 일본 공개 특허 공보(特開) 제2006-107663호 참조).
이와 같은 위상 마스크를 이용한 위상 변조는, 신호광과 참조광과의 쌍방에 대해서 행해진다. 참조광에 대해서 위상 변조를 실시하는 목적은, 일본 공개 특허 공보 제2006-107663호 공보에도 기재되는 바와 같이, 홀로그램 기록 매체에의 다중 기록이 가능하게 되도록 하기 위함이다. 즉, 어떤(특정의) 위상 구조를 가지는 참조광을 이용해서 기록한 신호광(데이터)은, 재생시에 있어서 동일한 위상 구조에 의한 참조광을 조사하는 것에 의해서만 판독출력(讀出; read)할 수 있으므로, 이것 을 응용하고, 기록시에 각각 다른 위상 구조에 의한 참조광을 이용해서 데이터를 기록하고, 재생시에는 그들 각 위상 구조에 의한 참조광을 택일적으로 조사함으로써, 다중 기록된 데이터를 선택적으로 판독출력할 수 있다고 하는 것이다.
그리고, 신호광에 대해서 위상 변조를 실시하는 것은, 신호광과 참조광과의 간섭 효율의 향상이나, 신호광의 스펙트럼의 확산을 도모함으로써 DC 성분을 억압하고, 고기록 밀도화를 도모하기 위함이다.
이와 같은 신호광에 대한 위상 변조 패턴으로서는, 예를 들면 2값(binary)의 랜덤 패턴을 설정하는 것으로 하고 있었다. 즉, 예를 들면 위상을 π만큼 변조하는 픽셀과, 위상 변조를 행하지 않는 픽셀(다시 말해, 위상=0)이 반반(半半; half)으로 되도록 해서 설정한 랜덤한 위상 변조 패턴을 설정하는 것이다.
이와 같은 2값의 랜덤 패턴에 의해, 참조광과 신호광과의 간섭 효율의 향상을 도모할 수가 있다. 또, 동시에 푸리에면(미디어 위에서의 상)에서 균질로(균일하게) 스펙트럼을 확산시킬 수 있고, 이것에 의해서 신호광내의 DC 성분의 억압을 도모할 수가 있다.
여기서, 이와 같은 위상 마스크에 의한 DC 성분의 억제 효과에 대해서, 다음의 도 28∼도 30을 참조해서 설명한다.
우선, 도 28의 (b)에서는, 랜덤 값을 포함하는 기록 데이터와 그 주파수 특성에 대해서 도시하고 있다. 도 28의 (a)에서는 랜덤한 값을 가지는 기록 데이터(이 도면중의 상단)과, 그의 주파수 특성(이 도면중의 하단)을 도시하고 있다. 또, 도 28의 (b)에서는, 도 28의 (a)에 도시된 기록할 데이터의 중심부를 이 도면중의 의 상단에 도시하고 있고, 그의 주파수 특성을 이 도면중의 하단에 도시하고 있다.
또한, 실제의 구성에 있어서, 기록 데이터에 상당하는 신호광의 형상은 대략 원형으로 되지만, 여기서는 설명의 편의상, 기록 데이터 전체는 정방형상(正方形狀; square)인 것으로서 나타내고 있다. 또한, 이것에 대해서는 나중에 설명하는 도 29와 도 30에 대해서도 마찬가지이다.
또, 이 도 28의 (a)와 (b)에서, 상단의 기록 데이터는 흰색(화이트)이 비트 "1", 검은색(블랙)이 비트 "0"을 나타내고 있다. 또, 하단의 주파수 특성에서는 스펙트럼의 분포를 농담값(濃淡値)으로 표시하고 있다.
도 29의 (a), (b) 및 도 30의 (a), (b)는, 도 28의 (a), (b)에 도시한 기록 데이터에 따라서 얻어지는 SLM의 변조후의 화상(SLM 페이지의 화상)과 그의 주파수 특성에 대해서 도시하고 있다. 더 구체적으로, 도 29의 (a)에서는 위상 마스크가 없는 경우의 SLM 페이지의 화상 전체와 그의 주파수 특성에 대해서 도시하고, 도 29의 (b)에서는 도 29의 (a)에 도시한 화상의 중심부와 그의 주파수 특성을 도시하고 있다. 도 29의 (a)와 도 29의 (b)의 상단에 있어서, 흰색 영역은 "1"의 값을 가지고, 회색 영역은 "0"의 값을 가진다.
이 도 29의 (a), (b)의 하단의 각 도면에 도시되는 바와 같이, 위상 마스크가 없는 경우는, 그의 중심부에 강한 스펙트럼이 집중되고 있다는 것을 알 수 있다. 이것은, 중심부에 DC 성분이 나타나고 있는 것을 나타내고 있으며, 이 DC 성분이 기록된 부분이 다른 홀로그램 페이지를 기록할 때의 방해 부분으로 되기 때문에, 그 만큼 각 홀로그램 페이지의 간격을 넓혀서 데이터 기록을 행할 필요가 있 어, 고기록 밀도화의 방해로 되고 있다.
도 30의 (a), (b)는, 위상 마스크가 있는 경우의 SLM 페이지의 화상과 그의 주파수 특성에 대해서 도시하고 있다. 이 도면에서도 도 30의 (a)는 전체를, 도 30의 (b)는 중심부를 도시하고 있으며, 상단의 각 화상의 도면은 흰색이 "1"을 나타내고 있지만, 여기서는 회색이 "0"을 나타내고 있다. 또 하단의 주파수 특성에서는 마찬가지로 스펙트럼의 분포를 농담값으로 나타내고 있다.
먼저, 각 도면의 상단에 도시되는 바와 같이, 위상 마스크를 설치하는 것에 의해, 기록 비트 "1"은, 위상 변조에 의해서 각각 다른 위상(0 또는 π)으로 변조되기 때문에, "+1"과 "-1"로 나뉘게 된다. 또한, 기록 비트 "0"은 위상 변조에 대해서 "0"인 채로 된다.
이것으로 인해, 위상 마스크가 있는 경우, 기록 데이터는 "0", "+1" 및 "-1"의 3값에 의해 기록되게 된다. 도 30의 (a), (b)에서는, "-1"을 검은색으로 나타내고 있다.
그리고, 이와 같이 3값 기록이 실현됨으로써, 위상 마스크가 있는 경우는, 도 30의 (a), (b)의 하단에 도시되는 바와 같이 스펙트럼이 확산되게 된다. 특히, 도 30의 (b)를 참조하면 그(스펙트럼의 확산) 모습을 명확히 알 수 있다. 이 예에서는, 스펙트럼의 피크값은 상기 도 29의 경우의 2.6E+5로부터 2.1E+4로 되어 있으며, 1/10 이하로 되어 있다는 것을 알 수 있다.
스펙트럼이 확산됨으로써, DC 성분의 억압이 도모되고, 다른 홀로그램 페이지를 기록하는데 있어서의 방해 요소가 저감된다. 이것에 의해, 각 홀로그램 페이 지의 간격을 그 만큼 좁혀서 기록을 행하는 것이 가능하게 되며, 고기록 밀도화가 달성된다.
상술한 바와 같이 해서, 위상 마스크에 의해 신호광에 소정의 위상 변조를 실시함으로써, DC 성분을 억압해서 미디어의 균질(균일) 사용화를 도모하고, 고기록 밀도화를 달성할 수 있지만, 홀로그램 기록 재생의 기술에 있어서, 고기록 밀도화를 도모하는데 있어서의 어프로치(접근법)로서는, 이와 같은 DC 성분의 억압에 의한 미디어의 균질 사용을 도모한다고 하는 것 이외에도, 애퍼처에 의해서 신호광의 지름의 축소화를 도모한다고 하는 것도 들 수 있다. 즉, 홀로그램 페이지의 사이즈 자체를 작게 해서 페이지당 미디어의 점유 면적을 축소화함으로써, 고기록 밀도화를 달성한다고 하는 것이다.
이상적으로는, 상기에 의한 쌍방의 고기록 밀도화가 달성되는 것이 바람직하다.
그렇지만, 위상 마스크를 이용해서 DC 성분을 억압하는 것에 의한 고기록 밀도화를 도모하는 수법은, 상술한 바와 같이 스펙트럼을 균질로(균일하게) 분산시킨다고 하는 성질상, 신호광의 푸리에면에서의 상의 공간 주파수를 확대하는 경향으로 되므로, 애퍼처에 의해 신호광의 지름을 좁히는, 즉 공간 주파수의 고역(高域)을 제한하는 바와 같은 필터를 통과한 경우에 큰 일그러짐(歪; distortion)을 발생시킨다. 이것에 의해서, 부호간 간섭이 조장(야기)되는 경향으로 되며, 이 결과, 판독출력 신호의 아이·패턴으로서는 그 아이가 찌그러지는(collapse) 경향으로 되어, 기록 데이터를 적정하게 재생하는 것이 곤란하게 되어 버린다.
이 때, 부호간 간섭을 방지하는, 즉 아이 패턴의 아이를 넓히는데 있어서는, 종래부터, 판독출력 신호에 대해서 공간 주파수 특성을 개선하기 위한 필터 처리(등화 필터)를 행하도록 되어 있다. 또한, 이 경우의 등화 필터 처리로서는, 예를 들면 광디스크나 통신 등의 분야에서 일반적으로 행해지고 있는, 부호간 간섭 억제를 위한 필터 처리를 2차원으로 확장한 것으로서 이해하면 좋다.
그렇지만, 신호광에 대한 위상 변조 패턴으로서, 예를 들면 상술한 2값 랜덤 패턴과 같은 고정 패턴을 설정한 경우에는, 이와 같은 등화 필터에 의한 주파수 특성 개선을 위한 필터 처리를 행해도 아이를 열리게 할 수 없어, 부호간 간섭의 저감이 도모되지 않는 것으로 되어 버린다.
　이와 같은 것으로 인해, 종래에서 고기록 밀도화를 도모하는데 있어서의 선택사항으로서는, 이하의 2가지 접근법이 존재한다.
(1) 위상 마스크를 설치하지 않는다.
→스펙트럼 확산에 의한 고기록 밀도화는 도모되지 않다. 단, 미디어의 점유 면적 축소화의 면에서의 고기록 밀도화는 도모할 수 있다.
(2) 위상 마스크를 설치하지만, 애퍼처에 의한 신호광의 지름의 축소화는 행하지 않는다.
→스펙트럼 확산에 의한 고기록 밀도화는 달성되지만, 미디어의 점유 면적 축소화의 면에서의 고기록 밀도화는 도모되지 않는다.
이와 같이 해서 종래에서는, (a) 위상 마스크를 설치해서 스펙트럼을 확산시키는 면에서의 고기록 밀도화를 달성하는 것과, (b) 애퍼처에 의한 신호광의 지름의 제어에 의해서 미디어 점유 면적을 축소화시킨다고 하는 면에서의 고기록 밀도화를 달성하는 것 사이에는, 트레이드오프가 존재한다.
전술한 2가지 접근법 사이의 충돌은, 홀로그램 기록 재생 시스템이 신호 광의 직경이 애퍼처를 사용하여 제한되는 경우에 있어서 등화 필터를 사용함으로써 부호간 간섭을 억제하는 것을 불가능하게 하는 비선형성을 가진다는 사실에 원인이 있다. 다시 말해, 비록 이미지 센서가 광의 강도를 감지함으로써, 기록된 데이터에 대응하는 재생 화상을 검출할 수 있을지라도, 이미지 센서는 위상 마스크에 의해 만들어진 3개의 레벨, 즉 "0", "+1" 및 "-1"로 표현된 정보를 검출할 수 없다.
도 31을 참조하여, 신호(화상)을 판독하는데 있어서의 비선형성을 아래에 더 상세히 설명한다.
이 도 31에서는, 위상 마스크를 설치해서 기록을 행한 경우에서의 이미지 센서의 판독출력 화상을 농담값(검은색은 강도=약, 흰색은 강도=강)으로 도시되어 있지만, 특징적인 것은, 화상내의 4개 모두(all) "1"인 영역(전부 흰색이어야 하는 영역)에, 있어서는 아니되는 모양을 확인할 수 있는 것이다. 이것은, 위상 마스크에 의해서 비트 "1"이 연속되는 영역이 랜덤하게 "0"과 "π", 즉 "+1"과 "-1"로 분단되었기 때문에, 그들 "+1"과 "-1"의 경계에 진폭 제로의 Null 영역이 발생한 결과이다. 하지만 이미지 센서측에서는 진폭의 절대값만을 검출할 수 있고, "+1"과 "-1"을 식별할 수 없다. 즉, "+1"과 "-1" 모두 동일한 강도를 가지는 것으로 검출 되고, 따라서 양쪽 모두 "1"로서 검출된다.
상기 설명에 의하면, 위상 마스크를 이용한 경우의 기록 데이터 "0", "+1", "-1"을 선형으로 판독출력할 수 있으면, 충돌없이 위상 마스크·애퍼처의 쌍방을 이용한 고기록 밀도화의 양립을 도모할 수가 있다. 즉, 이것을 바꾸어 말하면, 위상 마스크·애퍼처의 쌍방을 이용한 고기록 밀도화의 양립을 도모하기 위해서는, 선형 판독출력을 실현하면 좋다고 하는 것으로 된다.
그래서, 본 발명에서는 재생 장치로서 이하와 같이 구성하기로 했다.
다시 말해, 본 발명의 재생 장치는, 참조광과 신호광과의 간섭 줄무늬에 의해서 데이터가 기록된 홀로그램 기록 매체에 대한 재생을 행하는 재생 장치로서, 상기 홀로그램 기록 매체에 기록된 데이터에 따른 재생 화상을 얻는데 있어서 조사되어야 할 상기 참조광을 생성하는 참조광 생성 수단, 강도가 상기 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 크고, 위상이 상기 재생 화상과 동일 위상으로 되는 코히런트광을 생성하는 코히런트광 생성 수단, 상기 참조광과 상기 코히런트광을 상기 홀로그램 기록 매체로 보내도록 구성된 광학계, 상기 광학계에 의해서 상기 홀로그램 기록 매체에 대해서 상기 참조광과 상기 코히런트광이 조사된 것에 따라서 얻어지는 상기 재생 화상을 수광함과 동시에, 상기 재생 화상에 의거하는 화상 신호를 얻는 화상 신호 취득 수단, 상기 화상 신호 취득 수단에 의해 얻어진 상기 화상 신호를 구성하는 각 값의 제곱근을 계산하는 제곱근 계산 수단, 상기 제곱근 계산 수단에 의한 제곱근 계산 결과에 의거하는 화상 신호로부터 상기 코히런트광 의 성분을 제거하는 제거 수단, 상기 제거 수단에 의해 얻어진 화상 신호에 의거해서 상기 홀로그램 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 데이터 재생 수단을 구비한다.
앞에서도 기술한 바와 같이, 홀로그램 기록 재생에서는, 재생 화상에 포함되는 위상의 정보는 검출되는 일은 없고, 광의 강도에 대해서만 검출이 행해진다. 이 강도로서는, 재생 화상의 진폭의 절대값(2승값)이 검출되는 것에 상당한다. 그래서, 본 발명에서는, 참조광을 조사해서 데이터의 판독출력을 행할 때에, 강도가 상기 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 큰 코히런트광을 아울러서(부가적으로) 조사하는 것으로 하고, 이것에 의해서 원래의 진폭값에 이 코히런트광의 강도에 따른 값을 가산하는 것으로 하고 있다. 그 다음에, 이와 같이 코히런트광 성분이 가산되어 얻어지는 재생 화상에 대해서, 그 진폭의 2승값이 검출되어 얻어지는 화상 신호의 각 값의 제곱근을 계산하고, 또 가산된 성분을 제거하고 나서 데이터 재생을 행하는 것으로 하고 있다.
이와 같이, 재생 화상의 진폭의 최소값(예를 들면 -1)의 절대값보다도 큰 값(예를 들면 1.5)을 가산하고, 그의 2승값으로서 검출되는 화상 신호의 각 값에 대해서 제곱근을 계산한 다음, 또 가산한 코히런트광 성분을 제거하는 것에 의해서는, 부(負)의 진폭(-1)이 적정하게 판독출력되게 된다. 즉, 이것에 의해서 위상 마스크가 이용되어서 "0", "+1" 및 "0", "-1"에 의한 3값이 기록되는 경우에, 그들 "+1", "0" 및 "-1"을 적정하게 판독출력할 수가 있고, 이것에 의해서 선형 판독출력이 실현된다.
또한, 본 발명에서는, 코히런트광의 위상을 재생 화상과 동일 위상으로 하는 것을 조건으로 하고 있지만, 이것은, 가령 동일 위상으로 하지 않는 경우에는 재생 화상에 코히런트광에 따른 진폭값을 적정하게 가산할 수가 없기 때문이다.
상기와 같이 해서, 본 발명에 의하면, 위상 마스크를 이용한 3값 기록이 행해지는 경우에도, 그 위상 정보(위상 0/π의 변조에 의한 "+1", "-1")를 적정하게 판독출력할 수 있어, 선형 판독출력을 실현할 수 있다.
이와 같은 선형 판독출력이 실현됨으로써, 위상 마스크·애퍼처의 쌍방을 이용한 고기록 밀도화를 도모하는 것으로 한 경우에도, 등화 필터에 의한 부호간 간섭의 억제를 도모할 수가 있다. 이 결과, 본 발명에 의하면, 위상 마스크를 이용한 미디어의 균질 사용이라고 하는 면에서의 고기록 밀도화와, 애퍼처에 의한 신호광의 지름의 제어에 의해서 미디어 점유 면적의 축소화를 도모한다고 하는 면에서의 고기록 밀도화의 양립을 도모할 수가 있다.
이하, 발명을 실시하기 위한 최량의 형태(이하, 실시형태라고 한다)에 대해서 설명해 간다.
또한, 설명은 이하의 순으로 행한다.
1. 기록 재생 장치의 구성
1.1. 전체 구성
1.2. 공간광 변조부(SLM)와 강도/위상 변조 제어부
1.3. 데이터 재생부
2. 실시형태로서의 판독출력 동작
3. 실험 결과
4. 변형예
1. 기록 재생 장치의 구성
1-1. 전체 구성
도 1은, 본 발명의 재생 장치의 1실시형태로서의, 기록 재생 장치(1)의 내부 구성에 대해서 도시한 블록도이다. 또한, 도 1에서는 주로 기록 재생 장치(1)의 광학계, 기록 데이터의 변조계 및, 재생계의 구성만을 추출해서 도시하고 있으며, 다른 부분에 대해서는 생략하고 있다.
본 실시형태의 홀로그램 기록 재생 장치에서는, 코액셜(同軸) 구성이 사용된다. 즉, 신호광과 참조광을 동일축 위에 배치하고, 그들을 모두 소정 위치에 놓인 홀로그램 기록 매체(22)에 조사해서 간섭 줄무늬에 의한 데이터 기록을 행하고, 또 재생시에는 참조광을 홀로그램 기록 매체(22)에 대해서 조사함으로써 간섭 줄무늬에 의해 기록된 데이터의 재생을 행하는 것이다.
또 이 경우, 도 1의 홀로그램 기록 매체(22)로서는, 반사막을 구비한 이른바 반사형 홀로그램 기록 매체로 되고, 기록 재생 장치(1)는 이와 같은 반사형 홀로그램 기록 매체(22)에 대응한 구성이 채용된다.
도 1에서, 먼저 레이저 다이오드(LD)(2)는, 기록 재생을 위한 레이저광을 얻 기 위한 광원으로서 설치된다. 이 레이저 다이오드(2)로서는, 외부 공진기가 부착된 레이저 다이오드가 채용되고, 레이저광의 파장은 예를 들면 410㎚이다.
레이저 다이오드(2)로부터의 출사광은 셔터(3)를 거쳐서 아나모픽(anamorphic) 프리즘(4)을 투과한 후, 공간 필터(5)에 입사한다. 이 공간 필터(5) 내에서는, 상기 아나모픽 프리즘(4)측으로부터 순서대로 집광(condenser) 렌즈(5a), 애퍼처(5b), 콜리메이터(collimator) 렌즈(5c)가 구비되고, 이들의 구성에 의해서 레이저광의 중심부{예를 들면, 광강도가 피크값(100%)∼80% 정도로 되는 20% 정도의 범위}의 광을 추출해서 출력한다.
공간 필터(5)로부터의 출사광은 1/2 파장판(6)을 거쳐서 미러(7)에 의해 반사된 후, 도시하는 바와 같이 해서 미러(8)→미러(9)→애퍼처(10)를 거치고, 또 미러(11)에 의해 반사되어 렌즈(12)→애퍼처(13)→렌즈(14)를 거친 후, 미러(15)에 의해 반사되어 공간광 변조부(16)에 입사한다.
공간광 변조부(SLM이라고도 부른다)(16)는, 입사광에 대한 공간광 변조로서, 공간광 강도 변조(이하, 간단히 광강도 변조 또는 강도 변조라고도 부른다)와 공간광 위상 변조(광위상 변조 또는 위상 변조라고도 부른다)의 쌍방을 실시한다.
이 공간광 변조부(16)에서의 광강도 변조, 광위상 변조의 각 동작은, 홀로그램 기록 매체(22)에 대해서 기록되어야 할 기록 데이터에 따르고, 도시하는 강도/위상 변조 제어부(29)의 제어에 의거해서 행해진다.
여기서, 이들 공간광 변조부(16) 및 강도/위상 변조 제어부(29)에 의한 본 실시형태로서의 구체적인 공간광 변조 동작이나 그의 내부 구성에 대해서는 후술하 겠지만, 이 경우의 공간광 변조부(16)내에서, 공간광 강도 변조를 행하는 부분에 대해서는, 종래부터 채용되고 있는 투과형 액정 패널을 이용하는 것으로 하고 있다. 즉, 이와 같은 액정 패널의 각 화소의 구동 전압 레벨의 제어에 의해서, 입사광의 광강도 변조를 행하도록 하고 있는 것이다.
상기 공간광 변조부(16)에서 공간광 변조가 실시된 광은, 빔 스플리터(17)를 투과한 후, 릴레이 렌즈부(18)에 입사한다. 이 릴레이 렌즈부(18)에는, 도시하는 바와 같이 해서 상기 빔 스플리터(17)로부터의 입사광을 집광하는 릴레이 렌즈(18a)와, 이 릴레이 렌즈(18a)로부터의 광의 지름을 제한하는 애퍼처(18b)와, 애퍼처(18b)로부터의 출사광을 평행광으로 변환하는 릴레이 렌즈(18c)를 구비하고 있다.
도 1에 도시하는 광학계에서는, 상기 애퍼처(18b)가 홀로그램 기록 매체(22)에 기록된 페이지 크기를 축소하기 위해 주파수 대역을 제한하는 역할을 한다.
그리고, 상기 릴레이 렌즈부(18)를 거친 광은, 미러(19)에 의해 반사되어 1/4 파장판(20)을 투과한 후, 대물 렌즈(21)에 의해 집광되어 홀로그램 기록 매체(22) 위에 조사된다.
여기서, 기록시에 있어서는, 후술하는 바와 같이 해서 공간광 변조부(16)에서 기록 데이터에 따른 공간광 강도 변조를 받은 신호광과, 이 신호광과 동심원으로 되는 링형상의 참조광이 생성되고, 이들 신호광과 참조광이 상기에 의해 설명한 경로를 경유하는 것에 의해서 상기 홀로그램 기록 매체(22) 위에 집광하도록 된다.
한편, 재생시에 있어서는, 레이저 다이오드(2)로부터의 광이 기록시의 경로 와 마찬가지 경로에 의해 공간광 변조부(16)에 입사하고, 여기에서 재생용 공간광 강도 변조를 받아서 참조광이 생성된다. 즉, 재생시에 있어서는 신호광은 조사하지 않고, 참조광을 홀로그램 기록 매체(22)에 조사하도록 되어 있다.
이 참조광의 조사에 따라서는, 후술하는 바와 같이 해서 홀로그램 기록 매체(22) 위의 기록 데이터에 따른 회절광이 얻어지고, 이 회절광은, 홀로그램 기록 매체(22)로부터의 반사광으로서, 대물 렌즈(21)를 거쳐서 평행광으로 된 후, 1/4 파장판(20)→미러(19)→릴레이 렌즈부(18)를 거쳐서 빔 스플리터(17)로 보내진다.
빔 스플리터(17)에서는, 상기와 같이 해서 보내진 홀로그램 기록 매체(22)로부터의 반사광이 반사되고, 이 반사광은 도시하는 바와 같이 해서 애퍼처(23)→렌즈(24)→미러(25)를 거친 후, 렌즈(26)→렌즈(27)를 거쳐서 이미지 센서(28) 위에 인도된다.
이미지 센서(28)는, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 센서나 CMOS(Complementary Oxide Semiconductor) 센서 등으로 되고, 상기와 같이 해서 인도되는 홀로그램 기록 매체(22)로부터의 반사광(회절광)을 수광하고, 전기신호로 변환한다.
다음의 도 2, 도 3은, 상기에 의해 설명한 광학계에 의한 홀로그램 기록 매체(22)에의 데이터의 기록/재생 수법에 대해서 각각 도시하고 있다. 도 2는 기록 수법, 도 3은 재생 수법에 대해서 도시하고 있다.
또한, 도 2에서는, 도 1에 도시하는 광학계중 공간광 변조부(16), 대물 렌즈(21)만을 추출해서 도시하고 있다. 또, 도 3의 (a)에서는 마찬가지로 공간광 변 조부(16), 대물 렌즈(21)만을 도시하고, 도 3의 (b)에서는 대물 렌즈(21)와 이미지 센서(28)만을 추출해서 도시하고 있다.
또, 본 실시형태의 경우, 비록 코히런트광이 도 3에 도시되어 있지 않지만, 재생시에 있어서는 참조광과 함께 코히런트광도 조사하게 되지만, 그것에 대해서는 나중에 상세히 설명한다. 추가 코히런트광을 사용하여 데이터를 재생하는 방법이 설명되기 전에, 먼저 추가 코히런트광을 사용하지 않는 데이터 재생 방법이 설명된다.
먼저, 도 2에 도시되는 기록시에 있어서는, 공간광 변조부(16)가 입사광에 대해서, 상술한 참조광과, 기록 데이터에 의거해서 "0", "1"의 데이터 패턴에 의거하는 광강도 패턴이 부여된 광(이것을 신호광이라고 부르고 있다)이 동심원 위에 배치되도록 하기 위한 강도 변조를 행하도록 된다.
이 강도 변조된 광(다시 말해 참조광과 신호광)을, 대물 렌즈(21)에 의해 홀로그램 기록 매체(22) 위에 집광하고, 이것에 의해 형성되는 참조광과 신호광의 간섭 줄무늬를 데이터로서 홀로그램 기록 매체(22)에 기록하도록 된다.
그리고, 재생시에 있어서는, 먼저 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 해서, 공간광 변조부(16)가 입사광에 대해서 공간광 강도 변조를 실시함으로써 참조광을 생성하고, 이것을 홀로그램 기록 매체(22) 위에 집광하도록 된다. 그때, 집광한 광은, 홀로그램 기록 매체(22)에 기록된 데이터 패턴에 따른 간섭 줄무늬에 의해 회절을 받고, 홀로그램 기록 매체(22)로부터의 반사광으로서 출력된다. 즉, 이 회절광은, 도시하는 바와 같이 해서 기록 데이터를 반영한 광강도 패턴을 가지고 있으 며, 이 회절광이 가지는 강도 패턴을 이미지 센서(28)를 이용해서 검출한 결과에 의거해서, 데이터 재생을 행하도록 된다.
여기서, 상기와 같이 공간광 변조부(16)에서는, 기록/재생시에 대응해서 참조광, 신호광을 생성하도록 된다. 이 때문에, 공간광 변조부(16)에서는, 다음의 도 4에 도시하는 바와 같은 참조광 에리어(A1), 신호광 에리어(A2) 및, 갭 에리어(A3)가 규정되어 있다. 즉, 도시하는 바와 같이 해서 공간광 변조부(16)의 중심부를 포함하는 소정의 원형 에리어가, 신호광 에리어(A2)로서 정해져 있다. 그리고, 그 신호광 에리어(A2)의 외주 부분(외측에리어)에 대해서는, 갭 에리어(A3)만큼 떨어져서(간격을 두고), 신호광 에리어(A2)와 동심원으로 되는 링형상의 참조광 에리어(A1)가 정해져(규정되어) 있다.
또한, 상기 갭 에리어(A3)는, 참조광이 신호광 에리어(A2)로 새어들어가서 노이즈로 되는 것을 회피(방지)하기 위한 영역으로서 정해져 있다.
기록시에 있어서는, 참조광 에리어(A1)내의 미리 정해진 화소를 "1"(광강도=강), 그 이외의 화소를 "0"(광강도=약)으로 하고, 또한 갭 에리어(A3)와 상기 참조광 에리어(A1)보다 외주 부분을 모두 "0"으로 했다. 이러한 상태에 있어서, 신호광 에리어(A2) 내의 각 화소를 기록 데이터에 따른 "0" 또는 "1"의 패턴으로 함으로써, 상기의 도 2에 도시한 바와 같은 참조광과 신호광을 생성·출력할 수가 있다.
또, 재생시에는, 참조광 에리어(A1)를 기록시와 동일한 "0" 또는 "1"의 패턴으로 하고, 다른 영역은 모두 비트 "0"으로 함으로써, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 해서 참조광을 생성·출력할 수가 있다.
다시 도 1로 되돌아가 설명하면, 기록 재생 장치(1)에는, 이제까지 설명한 광학계에 더하여(부가하여), 상술한 바와 같은 공간광 변조부(16)의 동작을 제어하기 위한 강도/위상 변조 제어부(29)와, 또 재생시에 있어서 이미지 센서(28)의 각 화소에서 얻어지는 신호에 의거해서 기록 데이터의 재생을 행하기 위한 데이터 재생부(30)가 더 설치(구비)된다. 다음 항에서는, 이들 강도/위상 변조 제어부(29), 데이터 재생부(30)와 함께, 공간광 변조부(16)의 구성에 대해서 설명한다.
1.2. 공간광 변조부(SLM)와 강도/위상 변조 제어부
상기 강도/위상 변조 제어부(29)와 공간광 변조부(16)에 대해서 설명한다.
도 5는, 도 1에 도시되는 공간광 변조부(16)와, 상기 강도/위상 변조 제어부(29)의 내부 구성에 대해서 주로 도시한 도면이다. 또한, 이 도면에서는, 레이저 다이오드(2)와 홀로그램 기록 매체(22)와 함께 또, 레이저 다이오드(2)로부터 출사되어 공간광 변조부(16)로 보내지는 광과, 공간광 변조부(16)를 투과해서 홀로그램 기록 매체(22)에 대해서 인도되는 광에 대해서도 아울러 도시하고 있다.
이 도 5에 도시되는 바와 같이 해서, 공간광 변조부(16)로서는, 상술한 신호광·참조광의 생성을 위한 광강도 변조를 행하는 부분으로서 강도 변조기(16a)를 가짐과 동시에, 이 강도 변조기(16a)에 의해 생성된 신호광·참조광에 대해서 광위상 변조를 행하는 위상 변조기(16b)를 가진다.
본 실시형태의 경우, 상기 위상 변조기(16b)로서는, 화소 단위로 가변적인 위상 변조가 가능한 투과형 액정 패널을 이용하는 것으로 하고 있다.
여기서, 이와 같이 화소 단위로 위상 변조가 가능한 액정 패널로서는, 내부의 액정 소자를, 이하의 도 6의 (a) 및 (b)에 도시하는 생각에 의거해서 구성함으로써 실현할 수 있다.
도 6의 (a)에서는, 액정 패널내의 액정 소자에 구동 전압을 인가하고 있지 않은 상태(다시 말해, 구동 전압 OFF 상태)에서의 액정 분자의 모습(상태)을 도시하고, 도 6의 (b)에서는 액정 소자에 소정 레벨로의 구동 전압을 인가한 상태(구동 전압 ON 상태)에서의 액정 분자의 모습을 도시하고 있다.
도시하는 바와 같이 해서 도 6의 (a)의 구동 전압 OFF 상태에서는, 액정 분자는 수평 배향으로 되며, 또 도 6의 (b)에 도시하는 구동 전압 ON 상태에서는 액정 분자는 수직 방향 배향으로 변화하게 된다.
이 때, 액정 소자의 굴절률 n에 대해서, 구동 전압 OFF에 의한 상기 수평 배향시의 굴절률을 nh, 소정 레벨로의 구동 전압 ON에 의한 상기 수직 방향 배향시의 굴절률을 nv로 하면, 액정 소자의 두께를 d로 한 경우, 구동 전압 OFF시에 부여되는(생기는, 얻어지는) 위상 변화량은 「d×nh」로 되며, 구동 전압 ON시에 부여되는 위상 변화량은 「d×nv」로 된다. 따라서, 이것으로 인해, 구동 전압의 ON/OFF에 의해서 부여할 수 있는 위상차 Δnd로서는,
Δnd=d×nh-d×nv
에 의해 표현되는 것으로 된다.
이 관계식으로부터, 화소 단위로 소정의 위상차를 부여하는데 있어서는, 액정 소자의 두께 d를 조정하면 좋다는 것을 알 수 있다.
본 실시형태의 위상 변조기(16b)로서는, 액정 소자의 두께 d를 조정함으로써, 예를 들면 위상차 Δnd=π로 되도록 설정하고 있다. 즉, 이것에 의해서 각 화소마다, 상기 ON/OFF로서의 구동 전압의 전환을 행함으로써 "0"과 "π"의 2값에 의한 광위상 변조를 실시하는 것이 가능하게 되어 있는 것이다.
또, 상기와 같이 소정 레벨에 의한 구동 전압 ON시와 구동 전압 OFF시에 있어서 위상 "0" 또는 "π"의 변조를 행할 수 있다고 하는 것은, 구동 전압 레벨을 상기 소정 레벨까지 단계적으로 제어함으로써, 위상은 "0"∼ "π"까지 단계적으로 변화시킬 수가 있다. 예를 들면, 구동 전압 레벨을 상기 소정 레벨의 1/2로 하면, 위상 「π/2」에 의한 변조도 가능하게 된다.
다시 도 5로 되돌아서 설명하면, 공간광 변조부(16)는, 이와 같이 화소마다 가변적인 위상 변조를 행하는 것이 가능한 위상 변조기(16b)가, 강도 변조기(16a)에 대해서 일체적으로 형성되어 이루어진다. 즉, 강도 변조기(16a)의 각 화소와 위상 변조기(16b)의 각 화소가 1대 1의 위치 관계로 대응하도록 위치결정되어 이들 강도 변조기(16a)와 위상 변조기(16b)가 일체적으로 형성되어 있는 것을 주목하라.
이와 같은 구조로 됨으로써, 강도 변조기(16a)를 투과해서 얻어지는 신호광, 참조광으로 되어야 할 광의 각각에 대해서, 화소 단위로 엄밀하게 일치시킨 위상 변조 패턴에 의해 광위상 변조를 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
그리고, 이와 같은 공간광 변조부(16)에 대해서, 강도/위상 변조 제어부(29)는, 상기 강도 변조기(16a), 위상 변조기(16b)의 각각의 변조 동작을 제어하도록 구성된다. 도 5에 도시된 것처럼, 이 강도/위상 변조 제어부(29) 내에는 부호화 부(31), 매핑부(32), 강도 변조 드라이버(33), 위상 변조 패턴 생성부(34), 위상 변조 드라이버(35)가 구비된다.
먼저, 기록시에 있어서, 부호화부(31)에 대해서는, 도 1에도 도시한 기록 데이터가 입력되고, 해당 기록 데이터에 대해서 기록 포맷에 따른 소정의 기록 변조 부호화 처리를 실시한다. 예를 들면, 홀로그램 기록 재생 방식에서 일반적으로 이용되는 스파스 부호화로서, 기록 데이터의 1바이트(=8비트)를 4×4=16비트의 정방형(square)에 의한 블록 형상의 데이터 배열로 변환한다. 이 4×4=16비트의 데이터 배열은 심볼이라고 불리고, 기록 부호화의 최소 단위로 된다.
매핑부(32)는, 기록시에 있어서 상기 부호화부(31)에 의해 부호화된 데이터를, 기록 포맷에 따라서 1매의 홀로그램 페이지내에 배열한다. 이 홀로그램 페이지라 함은, 신호광 에리어(A2)의 전체 에리어에 배치되는 데이터 배열 전체를 가리킨다. 즉, 신호광과 참조광의 간섭으로 한 번에 기록할 수 있는 데이터 단위를 홀로그램 페이지라고 부르는 것이다.
또, 매핑부(32)는, 이와 같은 신호광 에리어(A2)내에의 데이터 매핑과 함께, 참조광 에리어(A1)의 소정의 화소를 "1", 그 이외의 화소를 "0"으로 하고, 또한 갭 에리어(A3)와 참조광 에리어(A1)보다 외주 부분(외측)을 모두 "0"으로 한 데이터 패턴을 생성하고, 이 데이터 패턴과 상기 신호광 에리어(A2) 내의 데이터 패턴을 조합해서 강도 변조기(16a)의 모든 유효 화소에 대응하는 화소를 포함하는 데이터 패턴을 생성한다.
이와 같이 해서 생성된 강도 변조기(16a)의 모든 유효 화소에 대응하는 화소 를 포함하는 데이터 패턴은 강도 변조 드라이버(33)에 공급되고, 해당 강도 변조 드라이버(33)는 이 데이터 패턴에 의거해서 강도 변조기(16a)의 각 화소를 구동 제어한다.
이것에 의해, 기록 데이터에 대응하는 패턴에 변조가 실시된 신호광으로서 사용될 광과, 또 소정 패턴에 따라 변조된 강도를 지닌 참조광으로서 사용될 광이 생성된다.
또한, 확인을 위해서 기술해 두면, 기록시에 있어서는, 상기 매핑부(32)는 부호화부(31)에 의해 부호화된 데이터에 대한 홀로그램 페이지마다의 매핑을 순차 행하는 것으로 되고, 이것에 의해서 나머지 영역에서의 데이터 패턴은 변하지 않은채로 있으면서, 강도 변조 드라이버(33)에 공급되는 신호광 에리어(A2)내의 데이터 패턴이 기록될 데이터 내용에 따라서 순차 변화한다는 점을 주목하라. 즉, 강도 변조 드라이버(33)는, 이와 같은 홀로그램 페이지 단위마다의 데이터 패턴에 의거해서 강도 변조기(16a)의 각 화소를 순차 구동 제어하도록 된다. 이것에 의해서, 홀로그램 기록 매체(22)에 대해서 홀로그램 페이지 단위마다 데이터를 기록할 수가 있다.
또, 기록시에 있어서, 강도/위상 변조 제어부(29)에서는, 이와 같은 강도 변조기(16a)에 대한 구동 제어를 위한 동작과 함께, 위상 변조기(16b)에 대한 구동 제어를 위한 동작도 행한다.
먼저, 위상 변조 패턴 생성부(34)는, 위상 마스크로서의 위상 변조를 행하기 위해서, 미리 설정된 소정의 데이터 패턴에 의거해서, 공간광 변조부(16)내의 위상 변조기(16b)의 신호광 에리어(A2)내에 설정해야 할 위상 변조 패턴을 생성한다. 본 실시형태의 경우도, 이 위상 마스크로서의 위상 변조 패턴에 대해서는, 이진 랜덤 패턴이 설정되어 있는 것으로 한다.
또, 이것과 함께 위상 변조 패턴 생성부(34)는, 위상 변조기(16b)의 참조광 에리어(A1)에 설정해야 할 위상 변조 패턴으로서, 소정의 위상 변조 패턴을 생성한다.
그리고, 위상 변조 패턴 생성부(34)는, 이와 같이 해서 생성한 신호광 에리어(A2)와 참조광 에리어(A1)에 대한 각각의 위상 변조 패턴(대응하는 각 화소의 제어 패턴)을 합쳐서, 위상 변조기(16b)의 모든 유효 화소를 제어하는 위상 변조 패턴을 생성한다. 이때, 신호광 에리어(A2)와 참조광 에리어(A1) 이외의 화소에 대해서는, 예를 들면 위상 "0"에 대응한 값을 설정된다는 점을 주목하라.
그리고, 이와 같이 해서 생성한 위상 변조 패턴을 위상 변조 드라이버(35)에 공급한다.
위상 변조 드라이버(35)는, 위상 변조 패턴 생성부(34)로부터 공급되는 위상 변조 패턴에 의거해서, 위상 변조기(16b)의 각 화소를 구동 제어한다. 이것에 의해서, 공간광 변조부(16)로부터 최종적으로 출력되는 신호광에 대해서, 위상 마스크로서의 소정 패턴에 의한 광위상 변조를 실시할 수 있고, 또 참조광에 대해서도 소정의 위상 변조 패턴에 의한 광위상 변조가 실시된다.
도 7은, 상기에 의해 설명한 강도/위상 변조 제어부(29)에 의한 기록시의 동작에 대응해서 얻어지는, 강도 변조기(16a)의 출력 화상{도 7의 (a)}과 위상 변조 기(16b)의 출력 화상{도 7의 (b)}을 모식적으로 도시하고 있다.
도 7의 (a)에서는, 비트 "1"을 흰색, 비트 "0"을 검은색에 의해 나타내고 있다는 점을 주목하라. 도 7의 (a)에 도시된 것처럼, 상기와 같이 해서 신호광에 대한 데이터의 매핑이 행해짐으로써, 강도 변조기(16a)의 출력 화상에서의 신호광 에리어(A2)내에는, 예를 들면 "1" 및 "0"의 패턴 배열(이후 1/0-패널이라고 부른다)이 얻어지고, 참조광 에리어(A1)에 대해서는, 소정의 "0" 및 "1"의 패턴에 의거하는 강도 변조가 행해짐으로써, "0" 및 "1"의 패턴이 발생하게 된다.
또, 도 7의 (b)에서는, 비트 "+1"을 흰색, 비트 "0"을 회색, 비트 "-1"을 검은색에 의해 나타내고 있다. 도 7의 (a)의 강도 변조기(16a)의 출력이 위상 변조기(16b)에 의한 위상 마스크로서의 위상 변조가 실시됨으로써, 도면과 같이 신호광 에리어(A2)내에는 "+1", "0" 및 "-1"이 랜덤하게 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 또 참조광 에리어(A1)내로서도 소정의 위상 변조가 행해짐으로써 "+1", "0" 및 "-1"의 3개의 레벨이 발생하고 있다.
다시 도 5로 되돌아서 설명하면, 재생시에 있어서의 강도/위상 변조 제어부(29)에 대해서 이하에 설명한다. 또한, 여기서는 상기 도 3의 (a)와 (b)에 도시한 바와 같은 일반적인 홀로그램 재생시에 대응한 범위내에서의 동작에 대해서만 설명하고, 본 실시형태로서의 재생시의 동작에 대해서는 후술하는 것으로 한다.
먼저, 재생시에 있어서, 상술한 매핑부(32)에서는, 참조광 에리어(A1)만이 기록시와 마찬가지인 "0" 또는 "1"의 패턴으로 되고, 다른 영역은 모두 비트 "0"으로 된 데이터 패턴을 생성하고, 이것을 강도 변조 드라이버(33)에 대해서 공급한 다. 이 재생시의 데이터 패턴에 의거해서 강도 변조 드라이버(33)가 강도 변조기(16a)의 각 화소를 구동 제어함으로써, 재생시에 대응해서 상기 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은 참조광만의 성분을 생성할 수가 있다.
도 8의 (a)는, 상기와 같은 참조광 성분만을 생성하는 동작을 행한 경우의 광강도 변조기(16)의 출력 화상을 모식적으로 도시하고 있다.
도 8의 (a)에서는 비트 "1"을 흰색, 비트 "0"을 검은색에 의해 도시하고 있다. 도 8의 (a)에 도시된 것처럼, 참조광 에리어(A1)에 대해서는 기록시와 마찬가지인 "0" 및 "1"의 패턴에 의거하는 강도 변조가 행해짐으로써, "0" 및 "1"의 패턴이 발생한다.
또, 도 5에서, 재생시에 있어서도, 위상 변조 패턴 생성부(34), 위상 변조 드라이버(35)에 의한 위상 변조를 위한 동작이 행해진다.
더 구체적으로, 재생시에 있어서 위상 변조 패턴 생성부(34)는, 위상 변조기(16b)의 참조광 에리어(A1)에서 사용하기 위해, 기록시에서 생성된 것과 유사한 변조 패턴을 생성하고, 위상 변조 패턴 생성부(34)는 생성된 변조 패턴을 위상 변조 드라이버(35)에 공급한다. 수신된 변조 패턴에 의해, 위상 변조 드라이버(35)는 기록시와 마찬가지 방식으로 위상 변조된 참조 광이 최종적으로 공간광 변조부(16)로부터 출력되도록, 위상 변조를 실시한다.
이와 같은 동작에 의해서 얻어진 참조광이 홀로그램 기록 매체(22)에 대해서 조사됨으로써, 상기 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 해서 홀로그램 기록 매체(22)에 기록된 홀로그램 페이지 데이터에 대응하는 회절광(재생 화상)이 얻어진다. 이 재생 화상은, 도 1에 도시한 이미지 센서(28)에 의해서 검출되고, 결과 신호는 데이터 재생부(30)에 공급된다.
도 8의 (b)는, 공간광 변조부(16)에 의해 제공된 최종적인 출력 화상을 모식적으로 도시하고 있다.
이 도 8의 (b)에서도, 상기 도 7의 (b)와 마찬가지로 비트 "+1"을 흰색, 비트 "0"을 회색, 비트 "-1"을 검은색에 의해 도시하고 있지만, 이 경우도 위상 변조가 행해짐으로써, 참조광 내에서는 "+1", "0" 및 "-1"의 패턴이 발생하고 있다.
1.3. 데이터 재생부
계속해서, 데이터 재생부(30)에 대해서 설명한다.
도 1에서, 데이터 재생부(30)가 재생시에 이미지 센서(28)로부터의 신호(화상 신호)를 수신하면, 데이터 재생부(30)는 이 화상 신호의 값에 의거해서 데이터를 재생한다.
도 9는, 데이터 재생부(30)의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 9에 도시된 것처럼, 데이터 재생부(30)내에는, 선형화 처리부(linearzation unit)(41), 업 컨버터부(42), 필 팩터 보정 처리부(fill factor correcting unit)(43), 등화 필터(44), 리샘플링부(45), 데이터 식별부(46), 스파스(sparse) 부호 디코드부(47)가 구비되어 있다.
먼저, 선형화 처리부(41)는, 이미지 센서(28)로부터의 신호 출력에 대응하는 선형 판독 신호를 얻기 위해, 본 실시형태에 따른 특별한 방식으로 이미지 센서(28)로부터의 신호 출력을 판독한다.
또한, 이미지 센서(28)는, 입사광의 강도를 예를 들면 256계조(階調) 등의 소정 계조에 의한 진폭값으로 표현한다는 점을 주목하라. 따라서 이 선형 판독출력의 결과 얻어지는 판독출력 신호도, 이와 같은 소정 계조의 진폭값에 의해 표현되는 것으로 되어 있다. 이 진폭값에 의거하는 비트 "0" 또는 "1"의 데이터 식별은, 나중에 설명하는 데이터 식별부(46)에 의해 행해지게 된다.
또한, 이 선형화 처리부(41)의 내부 구성 및, 본 실시형태로서의 판독출력 동작에 대해서는 후술한다.
홀로그램 기록 재생 방식에서는, 광학적인 일그러짐이나 배율 등의 문제 때문에, 공간광 변조부(SLM)(16)측의 각 화소(이하, 데이터 픽셀이라고도 부른다)와 이미지 센서(28)측의 각 화소(디텍터 픽셀이라고도 부른다)를 엄밀하게(정밀도 좋게) 1대 1로 맞추는 것이 매우 곤란하다는 점을 주목하라. 즉, SLM(16)으로부터의 재생된 화상 출력의 각 화소의 광을, 이미지 센서(28)의 정확한(correct) 화소에 입사하도록, SLM(16)과 이미지 센서(28)를 엄밀하게 구성하는 것은 매우 곤란하다.
그 때문에, 이와 같은 어긋남(alignment error)에 야기된 문제를 회피하기 위해, SLM(16)의 데이터 픽셀과 이미지 센서(28)의 검출기 픽셀 사이의 실제 대응이 결정되고, 데이터 픽셀의 비트값은 올바르게 대응하는 검출기 픽셀로부터의 신호 출력의 진폭에 의거하여 구별된다.
비록 도면에 도시되지는 않았지만, 상기와 같은 광학적인 일그러짐이나 배율 에러 등에 기인하는 재생 화상의 어긋남에 대응가능하게 하기 위해, 이미지 센서(28)는, SLM(16)의 각 픽셀로부터 나오는 광이 이미지 센서(28)의 n화소(n＞1)분 만큼 감지하도록 구성된다(이른바, 오버샘플링). 예를 들면, SLM(16)의 각 픽셀로부터 나오는 광은 이미지 센서(28)의 2×2=4화소분만큼 검출된다. 이와 같은 오버샘플링은, 재생 화상에서의 한 화소보다 적은 양을 가지는 대응 에러가 대응가능하게 되도록, 재생 화상의 검출시 높은 해상도를 달성하기 위해 수행된다.
예를 들면, 상기 예와 같이 오버샘플링 레이트가 2×2=4배로 설정되는 경우, 이미지 센서(28)로부터는, SLM(16)측의 4배의 해상도를 가지는 화상 신호가 출력된다. 그리고, 이것에 따라서 선형화 처리부(41)로부터의 판독출력 신호(화상 신호)도, SLM(16)측의 화상도보다 4배나 큰 해상도를 가지게 된다.
이와 같이 해서 선형화 처리부(41)에 의해 얻어지는 화상 신호 출력은, 업 컨버터부(42)에 공급된다. 업 컨버터부(42)에서는, 상기 판독출력 신호에 대해서 예를 들면 보간 처리 등을 행하는 것에 의해서, 상기 판독출력 신호를 소정의 배율로 업컨버트한다.
이와 같이, 오버샘플링 후의 화상 신호에 대해서 또 업 컨버터 처리를 행함으로써, 해상도를 더욱 올릴 수가 있고, 재생 화상의 조사 위치 어긋남에 따른 위치맞춤을 보다 고정밀도로 행할 수가 있다.
업컨버트부(42)에 의한 업컨버트 후의 화상 신호는, 필 팩터 보정 처리부(43)에 공급되고, 여기서 SLM(16)의 필 팩터와 이미지 센서(28)의 필 팩터에 따른 보정 처리가 행해진다. SLM(16)의 필 팩터와 이미지 센서(28) 사이의 차이 때문에, 이미지 센서(28)로부터의 화상 신호 출력의 본래 값으로부터의 높은 주파수 성분의 강도 감소가 있어난다. 따라서 필 팩터 보정 처리부(43)는 높은 주파수 성분 의 강도를 증가시킨다.
등화 필터(44)가 필 팩터 보정 처리부(43)로부터 보정된 화상 신호를 수신하게 되면, 부호간 간섭 방지를 위한 파형 등화 처리를 행한다.
앞에서도 언급한 바와 같이, 이와 같은 부호간 간섭 방지를 위한 등화 처리는, 광디스크나 통신 등의 분야에서 널리 사용되고 있는 1차원 신호에 대한 파형 등화 처리를, 2차원 신호로 확장한 것에 의거한다.
도 10∼도 12를 참조하여, 2차원 신호(화상 신호)에 대해서 부호간 간섭 방지를 도모하기 위한 파형 등화 처리가 다음에 설명된다.
우선은 확인을 위해서, 1차원 신호의 경우에 대해서 설명해 둔다.
1차원 신호에 대해서 부호간 간섭은, 나이퀴스트의 제1 기준(Nyguist's first criterion)이라고 불리는 기준(criterion)을 만족시키는 파형 등화에 의해 방지될 수 있다.
도 10의 (a), (c)는, 나이퀴스트 제1 기준에 따른 1차원 비(non)-ISI(Inter Symbol Interference：부호간 간섭) 펄스 응답(도면중 상단)과 주파수 특성(도면중 하단)을 도시하고 있다.
이들 도면에 도시된 것처럼, 시간축 위의 펄스 응답은, 중심의 진폭이 "1"이며, 샘플링 포인트마다 진폭이 "0"으로 되어 있다. 이와 같은 성질을 가지는 펄스의 선형 중합(linear superposition)을 행하면, 샘플링 포인트에서는 부호간 간섭이 없으므로, 반드시 "1"또는 "0"으로 된다. 도 10의 (a)∼(c)에 도시된 예에서, 각 펄스 응답은 "1024"의 길이를 가지므로, 중심이 "512"에 위치하고 있다. 또, 오 버샘플링 레이트가 "16"으로 설정되어 있으므로, 샘플링 포인트는 매 16포인트마다 일어나고, 각 샘플링 포인트는 중심에서의 샘플링 포인트 이외에는 "0"의 값을 가진다.
나이퀴스트 제1 기준에 따른 주파수 특성은, 데이터 레이트의 클럭 주파수의 절반인 나이퀴스트 주파수까지 "1"이고 그 이상이 "0"으로 되는 이상적인 LPF와, 나이퀴스트 주파수에서 점대칭으로 되는 기함수(奇關數; odd function)의 합성(product)으로 된다. 이 도 10의 (a)∼(c)에 표시한 주파수 특성은, 푸리에 변환 후의 1024 포인트의 중심부를 확대해서 발췌한 것이므로, 1024/16=64가 클럭 주파수로 되며, 나이퀴스트 주파수는 32이다.
또 도 10에서는, 롤-오프(roll-off) 계수가 각각, 도 10의 (a)에서 r=0.0, 도 10의 (b)에서 r=0.5, 도 10의 (c)에서 r=1.0인 경우의 펄스 응답과 주파수 특성을 나누어서 도시하고 있지만, 도면에 의하면, 이 롤-오프 계수 r의 값이 0에서부터 1.0에 걸쳐서 커짐에 따라서, 펄스 응답의 링잉(ringing)이 작아져 가고, 양호한 특성이 얻어진다는 것을 알 수 있다. 단, 그 반면에, 필요한 대역은 롤-오프 계수 r의 값이 커짐에 따라서 넓어져 가게 된다.
이와 같은 1차원의 나이퀴스트 제1 기준에 따른 등화 기준을, 2차원으로 확장한다.
여기서, 2차원의 DPSF(Discrete Point Spread Function)는, 2개의 1차원 DPSF의 외적(外積)(Outer Product)으로 된다라는 생각이 있다{예를 들면 H.J Coufal, D. Psaltis, G. T. Sincerbox, "Holographic Data Storage" Springer(2000) 참조}.
마찬가지로 생각하면, 1차원의 나이퀴스트 제1 기준의 펄스 응답의 벡터로부터 N×1의 열 벡터와 1×N의 행 벡터를 만들고, 이것을 곱해서 N×N의 행렬을 만들면, 이것이 2차원에서 비-ISI가 되는 펄스 응답으로 된다고 생각할 수가 있다.
이것을 하기의 수학식으로 나타낸다.
먼저, 하기 [수학식 1]의 행 벡터 h가 1차원의 나이퀴스트 제1 기준의 펄스 응답의 1×N의 행 벡터인 경우, h0은 1이고(h0=1), 다른 hi는 0이다(hi=0[i≠0]).
Figure 112007085180519-PAT00001
이러한 1×N의 행 벡터가 전치(轉置)되면, 다음의 [수학식 2]의 열 벡터 hT로 된다.
Figure 112007085180519-PAT00002
상기의 생각에 의거하면, 이들 hT와 h의 외적을 구하면 좋고, 그것은 다음의 [수학식 3]에 나타내는 것으로 된다.
Figure 112007085180519-PAT00003
이 hT와 h의 외적은 N×N의 행렬로 되며, h0h0 이외의 모든 요소는 0으로 된다. 따라서, 이것이 2차원에서 비-ISI로 되는 펄스 응답으로 된다.
또한, 홀로그램 기록 재생에서는, SLM(16) 및 이미지 센서(28)가 이산적(離散的)인 화소(픽셀)의 집합이므로, 이하, 2차원의 부호간 간섭(ISI)은 픽셀간 간섭(IPI：Inter Pixel Interference)이라고 부르기로 한다.
도 11은, 2차원 비-IPI의 나이퀴스트 제1 기준을 만족시키는 펄스 응답(도면 하단에서)의 다양한 단면(斷面)을 도시한 도면이다. 도면중에서는, 하단의 2차원 비-IPI의 나이퀴스트 제1 기준의 펄스 응답내에 나타내는 Y방향의 각 포인트 Y=512, Y=520, Y=527에서의 각 단면을 각각 상단에 도시하고 있다.
샘플링 포인트 Y=512에서의 단면에서는, X방향의 중심의 샘플링 포인트 X=512에서 "1"이고, 그 이외의 X방향의 샘플링 포인트에서는 "0"으로 되어 있다. 또, Y=512와 Y=528의 각 샘플링 포인트의 중간의 포인트 Y=520에서의 단면에서는, X방향의 중심의 샘플링 포인트 X=512만 "1"에 미달하는 소요의 값을 가지고, 다른 X방향의 샘플링 포인트에서는 0으로 되어 있다. 또, Y방향의 샘플링 포인트 Y=528에서는, 모든 샘플링 포인트에서 거의 "0"으로 되어 있다는 것을 알 수 있다.
도 12의 (a)∼(c)는, 2차원 비-IPI의 나이퀴스트 제1 기준의 특성으로서, 그 펄스 응답(상단)과 주파수 특성(하단)을 도시한 도면이다. 또한, 이 도면에서 오버샘플링 레이트는 16×16인 것으로 한다. 또, 도 12의 (a)에서는 롤-오프 계수 r=0.0인 경우, 도 12의 (b)에서는 r=0.5인 경우, 도 12의 (c)에서는 r=1.0인 경우의 특성을 도시하고 있다.
가장 대역이 좁은 도 12의 (a)에 도시하는 롤-오프 계수 r=0.0인 경우, 주파수 특성은 정방형상으로 된다. 그리고, 도 12의 (b)의 r=0.5인 경우에서는 모서리가 둥그스름하게 된 정방형상으로 되며, 가장 대역 제한이 느슨한 도 12의 (c)의 r=1.0인 경우는 원형으로 간주할 수 있는 거의 모서리가 둥그스름하게 된 형상으로 되어 있는 것을 확인할 수 있다.
다시 도 9로 되돌아가서 설명하면, 등화 필터(44)에서는, 예를 들면 상기에 의해 설명한 바와 같은 2차원 비-IPI의 나이퀴스트 제1 기준의 특성을 목표 특성으로 해서, 필 팩터 보정 처리부(43)에 의한 보정 처리후의 화상 신호에 대해서 파형 등화 처리를 행한다.
그리고, 그 결과를 리샘플링부(45)에 공급한다.
리샘플링부(45)에서는, 상기 등화 필터(44)에 의한 등화 처리후의 화상 신호중에서의, SLM(16)의 각 데이터 픽셀의 위치를 특정하고, 특정한 각 데이터 픽셀의 진폭값을 취득한다(이것을 리샘플링이라고 부른다).
여기서, 화상 신호중에서의 각 데이터 픽셀의 위치 특정에 있어서는, 종래부터 행해지고 있는 일반적인 수법으로서, 기록 데이터내에 싱크라고 불리는 소정 패턴 데이터를 삽입해 둔다고 하는 것이 행해진다. 그 경우, 리샘플링부(45)로서는, 화상 신호중에서 상기 소정 패턴으로서의 싱크 부분을 탐색하고, 그 결과 검출된 싱크의 위치에 의거해서 각 데이터 픽셀의 위치를 특정한다.
또한, 이와 같은 각 데이터 픽셀의 위치 특정 수법으로서는, 본 실시형태의 판독출력 동작과 직접적으로 관계하는 것은 아니기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 종래부터 제안되고 있는 수법, 혹은 금후(앞으로) 제안될 수법 등 적당히 최적으로 되는 수법이 채용되면 좋고, 본 실시형태에서 특별히 한정은 하지 않는다.
또, 이와 같이 각 데이터 픽셀의 위치가 특정된 후에는, 그들의 진폭값을 취득하는 처리를 행하게 되지만, 예를 들면 종래에서는, 특정된 각 데이터 픽셀의 위치의 주위의 값으로부터 보간 처리를 행해서 그 데이터 픽셀의 진폭값을 계산에 의해 취득하도록 되어 있다. 이것은, 화상 처리의 분야에서 일반적인 수법이며, 쌍선형 보간법(Bi-linear interpolation method), 3차 보간법(Cubic convolution method), 쌍3차 스플라인법(Bicubic spline method) 등이 알려져 있다.
또, 계산에 의하지 않고, 특정된 위치로부터 가장 타이밍이 가까운 신호값을 그 데이터 픽셀의 진폭값으로서 선택하는 최근방법(最近傍法)(Nearest neighbor method)도 있다.
또한, 이와 같은 진폭값의 취득 처리에 대해서도 다양한 수법을 채용할 수 있고, 여기서 그 수법에 대해서 특별히 한정은 하지 않는다.
데이터 식별부(46)는, 상기와 같이 해서 리샘플링부(46)에 의해서 얻어진 각 데이터 픽셀의 진폭값에 의거하는 데이터 식별(데이터의 비트값 판정)을 행한다.
여기서, 상기한 설명에 의하면, 기록시에 있어서는 기록 데이터의 8비트가 스파스 부호화에 의해서 4×4=16비트의 블록 형상의 데이터 배열(심볼)로 변환되고, 이들 심볼이 홀로그램 페이지내에 매핑된다.
이 스파스 부호화로서는, 예를 들면 16비트 중 m개의 비트만을 "1", 그 이외를 모두 "0"으로 하는 바와 같은 부호화가 행해진다. 이것에 따라서 데이터 식별부(46)는, 심볼 단위마다 각 데이터 픽셀의 진폭값 중 값이 큰 상위 m개의 데이터 픽셀의 비트를 "1"로 하고, 그 이외의 모든 데이터 픽셀의 비트를 "0"으로 하는 데이터 식별을 행한다(소트 검출이라고 불린다).
그리고, 이와 같은 소트 검출에 의한 심볼 단위로의 데이터 식별에 의해서 심볼 단위로 얻어지는 각 비트값을, 후단의 스파스 부호 디코드부(47)에 공급한다.
스파스 부호 디코드부(47)는, 상기와 같이 해서 얻어지는 심볼 단위마다의 비트값을 입력하고, 그들 심볼마다 스파스 부호의 디코드를 행한다. 즉, 4×4=16비트를 원래의 8비트의 데이터로 디코드하고, 이것에 의해서 기록 데이터를 재생한다. 즉, 재생 데이터를 얻는다.
2. 판독 동작
상기에 의한 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시형태로서도, 위상 마스크를 이용한 기록에 의한 스펙트럼 확산 및, 애퍼처(18b)의 신호광대역 제한에 의한 페이지 점유 면적(page area size)의 축소화를 도모하고, 쌍방의 면에서의 고 기록 밀도화를 도모하고자 하는 것이다.
또, 이들 위상 마스크·애퍼처의 조합에 수반하는 판독출력 신호의 일그러짐에의 대책으로서, 등화 필터(44)에 의한 부호간 간섭 방지를 위한 파형 등화 처리를 행하고 있다.
그렇지만, 앞에서도 기술한 바와 같이 홀로그램 기록 재생에서는, 이미지 센서(28)가 위상 정보까지를 검출할 수 없기 때문에, 위상 마스크에 의해 위상 정보도 포함하는 형태로 기록한 "+1" 및 "-1"을 선형으로 판독출력할 수 없기 때문에, 상기와 같이 등화 필터(44)에 의해 부호간 간섭 방지를 위한 파형 등화 처리를 행했다고 해도, 유효한 주파수 특성의 개선이 도모되지 않는 것으로 되어 있다. 즉, 이것으로 인해 위상 마스크의 스펙트럼 확산에 의한 미디어의 균질 사용이라고 하는 면에서의 고기록 밀도화와, 애퍼처의 대역 제한에 의한 페이지 점유 면적의 축소화의 면에서의 고기록 밀도화의 쌍방의 양립을 도모할 수 없는 것으로 되어 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 선형 판독출력을 가능하게 해서, 부호간 간섭 방지를 위한 등화 처리를 유효하게 작용시킬 수 있도록 하고, 상기의 고기록 밀도화의 쌍방의 실현을 도모한다.
이와 같은 선형 판독출력의 실현을 위해, 본 실시형태에서는 재생시의 동작으로서 이하와 같은 동작을 행한다.
먼저, 본 실시형태의 경우, 재생시에 있어서는 참조광과 함께, 그 조사에 따라서 홀로그램 기록 매체(22)로부터 회절광으로서 얻어지는 재생 화상과 동일 위상 의 코히런트광을 조사하는 것으로 하고 있다.
보다 구체적으로는, 위상이 상기 재생 화상과 동일 위상이고, 또한 강도가 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 큰 코히런트광을, 참조광과 함께 홀로그램 기록 매체(22)에 조사해서 판독출력을 행한다.
이를 위해, 상기 도 5에 도시한 강도/위상 변조 제어부(29)는, 재생시에 있어서의 동작으로서 이하의 동작을 행한다.
상기한 설명에 의하면, 재생시에 있어서 강도/위상 변조 제어부(29)내의 매핑부(32)에서는, 참조광 에리어(A1)만을 기록시와 마찬가지인 "0" "1"의 패턴으로 하고, 다른 영역을 모두 "0"으로 한 데이터 패턴을 생성하는 것으로 하고, 강도 변조 드라이버(33)가 이 데이터 패턴에 의거해서 강도 변조기(16a)의 각 화소를 구동 제어하는 것으로 했지만, 본 실시형태에서는, 또한 신호광 에리어(A2)내도 광을 투과시킴으로써, 균일한 진폭에 의한 코히런트광을 생성한다.
구체적으로 상기 매핑부(32)는, 참조광 에리어(A1)를 기록시와 마찬가지인 "0" 및 "1"의 패턴으로 한 다음, 또한 신호광 에리어(A2)의 전역을 "0"이외의 소정의 값으로 하고, 다른 영역을 모두 "0"으로 한 데이터 패턴을 생성한다. 그리고, 이 데이터 패턴을 강도 변조 드라이버(33)에 공급한다.
여기서, 앞에서도 기술한 바와 같이 강도 변조기(16a)에서는, 각 화소의 구동 전압 레벨에 따라서 투과율을 변화시킨다. 즉, "0" 및 "1"의 2개의 값뿐만이 아니라, "0"∼ "1"까지 가변적으로 투과율을 변화시킬 수 있다.
이것에 대응해서, 강도 변조 드라이버(33)는, 매핑부(32)로부터 공급되는 "1"(예를 들면 256 계조이면 「255」에 대응하는 값)에 따라서는 광강도=최강(最强)으로 하는 구동 전압 레벨로 해당하는 화소를 구동하고, "0"에 따라서는 광강도=최약(最弱)으로 되는 구동 전압 레벨에 의해 해당하는 화소를 구동하도록 된다. 강도 변조 드라이버(33)는, 상기와 같이 해서 매핑부(32)로부터 신호광 에리어(A2)내의 데이터 패턴으로서 "0"이외의 소정의 값이 할당(割當)되면, 그 값에 따른 구동 전압 레벨에 의해 강도 변조기(16a)의 신호광 에리어(A2)내의 각 화소를 구동한다. 즉, 이와 같이 해서 매핑부(32)에서 신호광 에리어(A2)내에 할당한 값에 따른 강도에 의한 코히런트광이 얻어지도록 되어 있다.
이와 같이 해서 매핑부(32)에서 신호광 에리어(A2)내에 할당하는 값에 의해, 코히런트광의 강도를 가변적으로 설정할 수 있다. 상기한 설명에 의하면, 코히런트광의 강도로서는 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 큰 값으로 하는 것이 조건으로 되어 있다는 점을 주목하라. 이 조건을 만족시키는 강도를 얻는데 있어서는, 미리 매핑부(32)에서 설정한 값과 그것에 의해서 얻어지는 코히런트광의 강도에 대해서 실험을 행한 결과 등으로부터 상기 조건을 만족시키는 값을 취득해 두고, 그 값을 신호광 에리어(A2)내에 설정해야 할 값으로서 할당하면 좋다.
도 13의 (a)는, 상기와 같은 매핑부(32), 강도 변조 드라이버(33)의 동작에 의거해서 얻어지는 강도 변조기(16a)의 출력 화상을 모식적으로 도시하고 있다.
이 도 13의 (a)에서도 비트 "1"을 흰색, 비트 "0"을 검은색에 의해 나타내고 있다. 상기 설명에 의하면, 이 경우는 신호광 에리어(A2)가 소정 레벨의 구동 전압으로 구동됨으로써, 신호광 에리어(A2)에서 광이 투과하고 있다는 것을 알 수 있 다. 이 도면에서는 신호광 에리어(A2) 전체의 값을 "1"로 한 경우를 도시하고 있으며, 신호광 에리어(A2)는 전역에서 흰색으로 된다.
또한, 참조광 에리어(A1)에 대해서는 이 경우도 기록시와 마찬가지인 "0" 및 "1"의 패턴이 얻어진다.
또, 도 5에서, 재생시에는, 또한 위상 변조 패턴 생성부(34)에서 이하의 동작을 행한다.
즉, 위상 변조 패턴 생성부(34)는, 위상 변조기(16b)의 참조광 에리어(A1)에 대해서, 기록시와 마찬가지 위상 변조 패턴으로서의 데이터 패턴을 생성함과 동시에, 또한 신호광 에리어(A2)에 대해서, 그의 전역을 소정의 값으로 채운(메운) 데이터 패턴을 생성한다. 그리고, 이들 데이터 패턴을 맞추어서 위상 변조기(16b) 전유효 화소분의 데이터를 생성하고, 이것을 위상 변조 드라이버(35)에 공급한다.
앞에서도 기술한 바와 같이, 위상 변조기(16b)로서도, 상기 강도 변조기(16a)와 마찬가지로 구동 전압 레벨에 따라서 가변적으로 각 화소를 구동하는 것이 가능하게 구성된다. 즉, 구동 전압 레벨에 따라서, 각 화소마다 위상을 "0"∼ "π"로 가변적으로 변조할 수가 있다. 그리고, 이것에 대응해서 위상 변조 드라이버(35)로서도, 위상 변조 패턴 생성부(34)로부터의 값 "0"∼ "1"(예를 들면 256 계조이면 0∼255)에 따른 구동 전압 레벨에 의해 위상 변조기(16b)의 각 화소를 구동하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 해서 위상 변조 패턴 생성부(34)에 의해 생성된 데이터 패턴에서 신호광 에리어(A2)내가 소정값으로 채워진 경우, 위상 변조 드라이버(35)는, 위 상 변조기(16b)의 신호광 에리어(A2)내의 각 화소를 그 값에 따른 구동 전압 레벨로 구동하고, 이것에 의해 신호광 에리어(A2)를 투과해서 얻어지는 코히런트광의 위상을, 상기 소정값에 따라서 가변적으로 설정할 수 있도록 되어 있다.
여기서, 코히런트광의 위상으로서는, 상술한 바와 같이 해서 재생 화상과 동일 위상인 것이 조건으로 된다. 이와 같은 「재생 화상과 동일 위상」으로 함에 있어서 코히런트광에 부여되어야 할 위상의 값으로서는, 본 실시형태와 같이 참조광에 대해서 "0" 및 "π"의 2값에 의한 위상을 부여하는 경우에는,「π/2」로 하면 좋다는 것을 알 수 있다(예를 들면, Kogelnik, H "Coupled wave theory for thick hologram grating". Bell System Technical Journal, 48, 2909-47 참조).
이와 같은「π/2」에 의한 위상을 부여하기 위해서, 상술한 위상 변조 패턴 생성부(34)에서는, 신호광 에리어(A2)내의 값으로서 「0.5」(256계조의 경우 「127」에 대응하는 값)를 배당(割振)하는 것으로 하고 있다.
참고로서, 다음의 도 13의 (b)에서는, 상기에 의한 위상 변조 패턴 생성부(34), 위상 변조 드라이버(35)의 동작에 의해서 얻어지는 위상 변조기(16b)의 출력 화상을 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 도 13의 (b)에서는, 상기 도 7의 (b) 등과 마찬가지로 비트 "+1"을 흰색, 비트 "0"을 회색, 비트 "-1"을 검은색에 의해 나타내고 있다.
상기와 같은 강도/위상 변조 제어부(29)의 동작에 의해, 재생시에 있어서는 참조광과 함께, 위상이 재생 화상과 동일 위상이고 또한 강도가 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 큰 코히런트인 광이 홀로그램 기록 매체(22)에 대해서 조사되게 된다. 즉, 본 실시형태에서는 상기 코히런트광과 참조광과의 조사에 의해서 홀로그램 기록 매체(22)에 기록된 데이터에 따른 회절광(재생 화상)이 얻어지고, 이것이, 이미지 센서(28)를 거쳐서 판독출력되게 된다.
도 14, 도 15는, 상기와 같은 코히런트광의 가산을 행한 경우에 얻어지는 재생 화상을 도시하고 있다. 도 14에서는 코히런트광의 가산량을 0.1로 한 경우(base+0.1), 도 15는 코히런트광의 가산량을 1.0으로 한 경우(base+1.0)의 재생 화상을 각각 도시하고 있다.
또한, 이들 도면에서는 재생 화상의 진폭(광강도)을 농담값으로 나타내고 있다. 짙은색측이 진폭=소, 옅은색측이 진폭=대인 것을 나타낸다.
이들 도면을 참조하면, 코히런트광을 가산한 경우에도, 재생 화상에는 기록 데이터에 따른 모양(패턴)이 적정하게 얻어지고 있다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 코히런트 가산을 행한 경우에도, 기록 데이터를 적정하게 반영한 재생 화상이 얻어지는 것으로 된다.
또, 도 14, 도 15를 대비하면, 코히런트광의 가산량을 크게 한 경우는, 전체적으로 콘트라스트의 중심이 흰색측으로 시프트하도록 해서 저하하고 있는 것처럼 보인다. 이것은, 코히런트광의 가산량에 비례해서, 재생 화상의 진폭을 전역에서 동일한 양만큼 증폭시킬 수 있다고 하는 것을 나타내고 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 이와 같이 해서 코히런트 가산해서 얻어진 재생 화상에 대한 판독출력 동작으로서, 이미지 센서(28)에 의해 얻어지는 화상 신호에 대해서, 그 값의 제곱근을 계산하고, 또한 그 제곱근 계산 결과로부터 코히런트광 의 성분을 제거한다고 하는 동작을 행한다.
이를 위한 구성으로서, 상기 도 9에 도시한 데이터 재생부(30)내에 선형화 처리부(41)를 구비한다.
도 9에서, 이 선형화 처리부(41)내에는, 제곱근 계산부(41a)와 감산부(41b)가 구비된다.
제곱근 계산부(41a)는, 이미지 센서(28)에 의해서 얻어지는 화상 신호를 구성하는 각 값에 대해서, 그 제곱근을 계산하고, 그 결과를 감산부(41b)에 공급한다.
감산부(41b)는, 상기 제곱근 계산부(41a)에 의해 얻어진 제곱근의 값에 대해서, 코히런트광의 가산량에 따른 값을 감산한다. 더 구체적으로, 이 경우의 코히런트광의 강도는, 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 큰 소정의 값으로 설정되어 있으므로, 이것을 없앨(제거할) 수 있는 값을 미리 설정해 두고, 그 값을 감산한다.
예를 들면 일 예로서, 재생 화상의 진폭의 최소값이 -0.078이라고 할 때, 코히런트광의 강도가 그의 절대값 0.078보다도 큰 0.1로 설정되어 있는 경우, 이 0.1에 의해 제곱근의 값을 감산한다.
이 감산부(41b)의 감산 결과로서 얻어지는 화상 신호가, 선형화 처리부(41)의 출력으로서 앞서 설명한 업컨버트부(21)에 대해서 공급되게 된다.
여기서, 이상에 의해 설명한 코히런트광의 가산·제곱근 계산·가산분의 제거의 일련의 동작에 의해서, 선형 판독출력이 실현되는 것에 대해서 설명한다.
먼저, 상기 도 1에 도시한 기록 재생 장치(1)의 광학계도 포함시키고, 일반적으로 홀로그램 기록 재생에서의 광학계는, SLM, 대물 렌즈, 미디어, 접안(eye) 렌즈, 이미지 센서의 각각이 렌즈의 초점 거리만큼 이간(離間)해서 배치되어 있는, 4f 광학계에 의거하는 구성으로 되어 있다. 이른바 푸리에 변환 홀로그램이라고 불리는 구성이다.
이와 같은 푸리에 변환 홀로그램의 구성에서는, 앞서 설명한 기록 재생의 일련의 동작을, 이하와 같이 해서 간주할 수가 있다.
즉, SLM(16)의 기록 데이터 패턴은 푸리에 변환되어 홀로그램 기록 매체(22)에 투영되고, 미디어의 판독출력 신호(재생 화상)는 역푸리에 변환되어 이미지 센서에 투영된다. 그리고, 이미지 센서에서는, 그곳에 입력되는 광의 파면의 진폭의 절대값이 2승된, 광의 강도를 검출하고 있다고 하는 것이다.
이와 같은 전제(前提)에 입각해서, 우선은 본 예와 같은 코히런트 가산을 행하지 않고, 종래와 같이 참조광의 조사만으로 판독출력을 행한 경우에 대해서 고찰해 본다. 또한, 여기서의 설명에서는, 위상 마스크에 의한 "+1" 및 "-1"에 대응한 재생 화상의 진폭의 최대값, 최소값이, 각각 0.078, -0.078인 경우를 예시한다.
상기 전제에 의하면, 이 경우의 재생 화상의 진폭의 최대값, 최소값에 따라서 얻어지는 이미지 센서(28)의 출력값은, 그의 2승값인 6.1E-3이라고 하는 같은 값으로 얻어지게 된다. 이와 같이 이미지 센서(28)에서 "+1"과"-1"에 상당하는 값이 같은 값으로 검출됨으로써, 이후에 어떠한 신호 처리를 행해도, 소실된 위상 정보를 정확하게 복원할 수는 없다. 다시 말해, 비선형의 일그러짐이 발생하고 있는 것이다.
한편, 참조광과 함께, 그 위상이 재생 화상과 동일 위상이고 또한 강도가 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 큰 것으로 되는 코히런트광을 조사하는 본 예의 경우에서는, 이 코히런트광의 강도에 따른 값을 재생 화상에 대해서 가산할 수가 있다. 여기서, 이와 같은 코히런트광은, 진폭·위상이 균일한 DC 성분이므로, 홀로그램 기록 매체(22) 위에서는 그 성분이 한점(一点)에 집중하기 때문에, 기록된 홀로그램 페이지와 간섭하는 일은 없다. 그리고, 미디어를 조사한 후의 코히런트광은, 참조광의 조사에 따라서 얻어지는 재생 화상이 이미지 센서(28) 위에서 결상할 때에, 이 재생 화상과 동일 위상의 코히런트인 광으로서 가산되게 된다. 즉, 이것에 의해서 재생 화상에 소요의 진폭값을 가산할 수가 있다.
이는 도 14와 도 15의 비교를 통해 알 수 있다.
여기서, 상기와 같은「재생 화상의 진폭의 최소값보다도 크다」고 하는 조건을 만족시키는 코히런트광의 가산량을, 예를 들면 0.1로 설정했다고 하면, 재생 화상에는 이 0.1의 성분이 더해지는 것에 의해서, 최대값 0.078은 0.1782=0.032로 되며, 최소값 -0.078은 0.0222=4.8E-4라고 하는 강도로서 이미지 센서(28)에 의해 검출된다. 이 경우, 이미지 센서(28)의 출력에 대해서는, 상술한 바와 같이 해서 판독출력된 강도의 제곱근을 계산하고, 가산된 성분을 제거한다고 하는 것이 행해진다. 따라서, 진폭의 최대값 0.078은 0.178-0.1=0.078에 의해서 원래의 값으로 복원할 수 있고, 또 최소값 -0.078로서도 0.022-0.1=-0.078에 의해 원래의 값으로 복원 할 수가 있다.
이와 같이 해서 본 예에 의하면, 위상 마스크에 의해 부가한 위상 정보가 소실되지 않는, 선형의 판독출력을 실현할 수가 있다.
또한, 상기 도 15에서는 코히런트 가산량을 1.0으로 하는 경우를 예시했지만, 이 경우로서도, 이미지 센서(28)에 의해 검출되는 강도 정보(0.078+1.0)2=1.162, (-0.078+1.0)2=0.850에 대해서, 각각 제곱근(1.078, 0.922)을 계산하고, 가산분을 감산한다(1.078-1.0, 0.922-1.0)고 하는 것이 행해짐으로써, 원래의 ±0.078이라고 하는 진폭을 복원할 수 있다는 것을 알 수 있다.
다시 말해, 더해신 코히런트광의 크기는, 이미지 센서(28)에 의한 강도 검출(2승값화)에 대해서 부의 폴딩(折返; folding)을 일으키게 하지 않도록,「재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 큰 값」이라고 하는 조건이 만족시켜지면 좋을 뿐이다.
상기와 같이 해서 본 실시형태에 의하면, 위상 마스크에 의한 스펙트럼 확산의 면에서의 고기록 밀도화를 도모하는데 있어서 "-1", "0" 및 "+1"의 3개의 값이 기록되는 경우에, "0"과 함께 위상 정보를 포함하는 "-1" 및 "+1"을 적정하게 판독출력할 수 있고, 선형 판독출력을 실현할 수가 있다.
이와 같이 해서 선형 판독출력이 가능하게 됨으로써, 등화 필터(44)에 의한 부호간 간섭(픽셀간 간섭) 방지를 위한 파형 등화 처리를 유효하게 작용시킬 수 있고, 이것에 의해서 애퍼처(18b)에 의한 대역 제한에 대한 보정을 유효하게 행할 수 있다. 즉, 이 결과 본 실시형태에 의하면, 위상 마스크의 스펙트럼 확산에 의한 미디어의 균질 사용이라고 하는 면에서의 고기록 밀도화와, 애퍼처의 대역 제한에 의한 페이지 점유 면적의 축소화의 면에서의 고기록 밀도화의 쌍방의 양립을 도모할 수가 있다.
3. 실험 결과
도 17∼도 27은, 본 실시형태의 유효성을 실증하기 위한 실험 결과(시뮬레이션 결과)에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 실제의 기록 재생 실험의 결과에는 여러 가지 제약이나 불확정 요소가 있어서 특징을 설명하는 것이 곤란하기 때문에, 이하에서는, 홀로그램 기록 재생의 시뮬레이션을 행한 결과를 인용해서 설명한다.
우선은, 도 16에서, 도 17∼도 27의 실험 결과를 얻는데 있어서 이용한 시뮬레이터의 구성에 대해서 설명해 둔다. 또한, 도 16에서는 시뮬레이터에 의한 계산 수순을 블록화해서 도시하고 있다.
도 16에 도시된 바와 같이 해서 이 경우의 기록 데이터는, 48비트×48비트의 직사각형 모양인 것으로 하고 있다. 이 "0" 및 "1"에 의한 기록 데이터는, 위상 마스크 처리(50)에서 "+1", "0" 및 "-1"의 3개의 값으로 변환되고, SLM_FF 처리(51)에 의해서 SLM(16)의 필 팩터에 따른 특성이 중첩된다. 이 SLM_FF처리(51)의 처리 결과를, SLM 페이지의 화상으로서 취급한다.
SLM_FF처리(51)에 의한 처리 결과는, 푸리에 변환 처리(52)에서 푸리에 변환된 후, 애퍼처 처리(53)에서 고역의 대역 제한이 행해진다. 이 애퍼처 처리(53)에 서 얻어지는 신호 성분이 홀로그램 기록 매체(22)에 기록되는 신호 성분에 상당한다. 또, 시뮬레이션에서는, 이 애퍼처 처리(53)의 결과를 SLM 페이지의 주파수 특성(미디어 표면의 강도 분포)으로서 취급한다.
시뮬레이션에서는 이상적인 미디어를 상정하고 있으므로, 상기 애퍼처 처리(53)에서 대역 제한된 신호가 그대로 역푸리에 변환 처리(54)에서 역푸리에 변환되는 것으로 하고 있다. 푸리에 변환 후의 신호는 센서_FF 처리(55)에 의해 이미지 센서(28)의 필 팩터에 따른 특성이 중첩되고 나서 2승 적분 처리(56)에서 2승 적분된다. 이 결과가 이미지 센서(28)의 센서 출력에 상당한다.
또한, 본 실시형태의 판독출력 동작에 의한 실험 결과를 얻는데 있어서는, 상기 2승 적분 결과에 대해서 선형화 처리(57)에서 제곱근 계산·코히런트 가산분의 감산 처리를 행한다.
SLM_FF 처리(58), 센서_FF 처리(59)에서는, 각각 SLM(16)의 필 팩터, 이미지 센서(28)의 필 팩터의 보정을 행하고, 그 후 비-IPI의 등화 필터 처리(60)에서 애퍼처(18b)에 따른 롤-오프를 가지는 비-IPI의 특성으로 하기 위한 등화 처리를 행하고 나서, 특성 평가 처리(61)에서 아이 패턴(eye pattern), 히스토그램의 생성이나, SNR(S/N비), bER(비트 에러 레이트) 등의 평가가 행해진다.
상기 시뮬레이션에서, SLM(16)의 필 팩터는 0.95(면적적으로는 0.90)로 했다. 또, 이미지 센서(28)의 필 팩터는 0.65(면적적으로는 0.42)로 했다.
이하, 실험 결과에 대해서 설명한다.
도 17∼도 22에서는, 본 실시형태와의 비교로서, 종래의 위상 마스크 없음/ 위상 마스크 있음의 각각의 경우에 대해 어떠한 추가 코히런트광도 사용되지 않는 홀로그램 기록 재생 동작의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이들 결과는 나중에 설명되는 본 발명의 실시형태에 따른 홀로그램 기록 재생 동작의 결과와 비교된다.
먼저, 도 17과 도 18에서는, 참고로서, 앞서 설명한 2차원 비-IPI 등화기를 이용한 파형 등화 처리의 효과를, 위상 마스크 없음의 경우(도 17)와 위상 마스크 있음(도 18)의 경우에 있어서 비교하고 있다.
또한, 이들 도 17과 도 18의 결과는, 어디까지나 단순하게 2차원 비-IPI의 특성을 이용한 등화 처리에 의한 효과를 나타낼 뿐인 것으로서, 애퍼처에 의한 대역 제한은 행하고 있지 않은 경우의 결과를 도시하고 있다는 점을 주목하라.
도 17의 (a)∼(c)는, 등화 처리의 효과를 도시하는 도면으로서, 위상 마스크 없음인 경우의 센서 출력 화상의 중심부(도면중 상단)와 화상 횡방향의 아이 패턴(도면중 하단)을 도시하고 있다. 도 17의 (a)에서는 롤-오프 계수 r=0.0, 도 17의 (b)에서는 r=0.5, 도 17의 (c)에서는 r=1.0인 경우를 각각 도시한다.
또, 이 도 17의 (a)∼도 17의 (c)를 비롯해서 이하의 설명에서 참조하는 도면에서, 화상을 설명하는 도면에 대해서는 진폭의 강도를 농담값으로 나타내고, 짙은색측은 강도=약을 나타내고, 옅은색측은 강도=강을 나타내는 것으로 한다.
도 17의 (a)∼(c)에서, 가장 대역이 넓은 도 17의 (c)의 롤-오프 계수 r=1.0인 경우는, 상단의 중심부의 화상은 모양의 윤곽이 명확한 것에서도 알 수 있는 바와 같이, 기록 데이터를 매우 잘 반영한 형태로 얻어진다. 또, 하단의 아이 패턴도 크게 열려져 있다. 도 17의 (b)와 도 17의 (c)에 도시된 것처럼 롤-오프 계수 r의 값이 작아지면, 화상의 블러(blur; 흐릿해짐, 번짐)가 현저하게 되지만, 하단의 아이 패턴을 보면 알 수 있는 바와 같이, 16포인트 간격의 샘플링 포인트에서는 "1"과 "0"에 대응하는 4E-3과 0.0의 진폭을 나타내고 있으며, 이는 어떠한 IPI도 일어나지 않음을 나타낸다. 도시는 생략하고 있지만, 종방향의 아이 패턴도 마찬가지로 된다.
도 18의 (a)∼(c)에서는, 위상 마스크 있음인 경우의 센서 출력 화상의 중심부(도면중 상단)와 화상 횡방향의 아이 패턴(도면중 하단)을 도시하고 있다. 이 도면에서도 도 18의 (a)는 롤-오프 계수 r=0.0, 도 18의 (b)에서는 r=0.5, 도 18의 (c)에서는 r=1.0인 경우를 각각 도시하고 있다.
종래의 위상 마스크 있음인 경우, 위상이 랜덤하게 "0" 또는 "π"의 2개의 값을 가지기 때문에, 기록 데이터는 "+1", "0" 및 "-1"의 3개의 값을 가진다. 이 경우, 가장 대역이 넓은 롤-오프 계수 r=1.0인 경우이더라도, 중심부의 화상은 기록 데이터와 크게 달라져 있으며, "-1"에 대응한 진폭으로서 -4E-3이라고 하는 값을 가진 검은색 부분이 표현되고 있다. 롤-오프 계수 r의 값이 작은 경우에는, 원래의 기록 데이터에서는 상상하기 어려운 화상으로 된다. 그렇지만, 3개의 값으로 되어 있는 아이 패턴을 보면, 16포인트 간격의 샘플링 포인트에서는 "+1", "0" 및 "-1"에 대응하는 +4E-3, 0.0, -4E-3의 진폭을 각각 나타내고 있으며, 이는 어떠한 IPI도 일어나지 않음을 나타낸다.
도 19와 도 20은, 미디어 위에서의 페이지 점유 면적 축소화를 위한 애퍼처를 설치한 경우의 실험 결과로서, 위상 마스크 없음인 경우의 센서 출력 화상{도 19의 (a)∼(c)}과, 위상 마스크 있음인 경우의 센서 출력 화상{도 20의 (a)∼(c)}을 도시하고 있다. 또한, 이들 도 19의 (a)와 도 20의 (a)에서는 애퍼처=1.0인 경우, 도 19의 (b)와 도 20의 (b)에서는 애퍼처=1.5인 경우, 도 19의 (c)와 도 20의 (c)에서는 애퍼처=2.0인 경우를 도시하고, 또 도면중 상단은 센서의 출력 화상의 중심부를, 하단은 그의 제곱근을 도시하고 있다.
또한, 이 도면에서 도시하는 센서 출력 화상은, 이미지 센서의 출력을 필 팩터의 크기 분만큼 이동 가산한 화상을 도시하고, 이것은 센서의 출력에, 앞서 설명한 업 컨버터 처리를 실시한 화상에 상당한다는 점을 주목하라.
또, 애퍼처의 사이즈는, 애퍼처=1.0이 나이퀴스트 사이즈의 정방형 애퍼처를 나타내고 있으며, 예를 들면 애퍼처=2.0에서는, 애퍼처=1.0의 2배(면적으로는 4배)의 크기로 된다.
먼저, 도 19의 (a)∼(c)를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 위상 마스크 없음인 경우, 센서 출력 화상은 애퍼처가 작은 경우에는 블러가 비교적 크게되어 있지만, 기본적으로는 SLM 페이지 화상과 아주 비슷한 것으로 되는 경향이 얻어진다.
한편, 도 20의 (a)∼(c)에 도시하는 위상 마스크 있음인 경우의 센서 출력 화상은, 도 19의 (a)∼(c)의 위상 마스크 없음인 경우와의 비교에서, 강도가 큰 흰색의 영역이 미세하게 분단되어 있다는 것을 알 수 있다. 다시 말해, "+1"도 "-1"도 강도로서는 같은 크기의 피크를 일으키게 하지만, "+1"과 "-1"의 경계에서 진폭 제로의 Null 영역이 발생하기 때문에, 여기서 분단되어서 도면과 같은 모양으로 되어 보인다.
이 경우, 애퍼처의 사이즈를 작게 해 가면 흰색 영역이 흐릿해져 가지만, 상기와 같은 Null 영역은 없어지는 일은 없다. 도면에 의하면, 연결된 영역은 연결된 채로, 떨어진 영역은 떨어진 채로 애퍼처 사이즈에 따라서 모양이 변화하고 있다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 애퍼처의 사이즈가 1.0일 때의 화상은, SLM으로부터의 출력 화상에서 전혀 상상할 수 없는 바와 같은 것으로 되어 있다.
도 21과 도 22는, 이와 같은 애퍼처에 의한 대역 제한을 행한 경우에서의, 등화 필터의 적용 결과를 도시하는 도면이다. 이들 도면에서도 도 21의 (a)와 도 22의 (a)는 애퍼처=1.0인 경우, 도 21의 (b)와 도 22의 (b)는 애퍼처=1.5인 경우, 도 21의 (c)와 도 22의 (c)는 애퍼처=2.0인 경우의 결과를 도시하고 있다. 또, 도면중 상단에서는 센서의 출력 화상의 중심부를, 하단에서는 화상 횡방향의 절대값 아이 패턴을 도시하고 있다.
또한, 이들 도면에서는, 센서 출력의 제곱근에 대해서 SLM과 이미지 센서의 필 팩터를 보정하는 처리를 실시한 후에, 상기한 2차원 비-IPI의 특성에 의거하는 등화 처리를 행한 결과를 도시하고 있다.
도 21의 (a)∼(c)는, 위상 마스크 없음인 경우의 등화 필터 적용 결과를 도시하고 있다.
이 경우는, 부의 진폭을 가지고 있던 것이 정의 진폭으로 폴링되어 있기 때문에, 애퍼처의 사이즈가 작은 경우에는, 상기 도 17의 (a)∼(c)와 비교하면 아이 패턴에 흐트러짐이 생긴 것으로 되어 있지만, 대개 양호하게 아이가 열려져 있다고 볼 수가 있다. 따라서, 위상 마스크 없음인 경우이면, 애퍼처를 설치해서 페이지 점유 면적 축소화의 면에서의 고기록 밀도화를 도모했다고 해도, 등화 필터를 적용함으로써 픽셀간 간섭의 억압이 가능하다는 것을 알 수 있다.
도 22의 (a)∼도 22의 (c)에서는, 위상 마스크 있음인 경우의 등화 필터 적용 결과를 도시하고 있다.
이 경우도 부의 진폭을 가지고 있던 것이 정의 진폭으로 폴딩되어 절대값으로 되어 있으므로, 애퍼처의 사이즈가 작은 경우에는 등화 필터의 효과가 없고, 매우 흐트러진 아이 패턴으로 되어 있는 것을 확인할 수 있다. 예를 들면, 도 22의 (c)와 같이 애퍼처의 사이즈가 큰 경우에는 아이는 열려 있지만, 상기 도 21에 의한 위상 마스크 없음인 경우와 비교하면 아이 패턴이 흐트러져 있고, SNR이 악화되어 있다는 것을 알 수 있다.
도 23∼도 26은, 본 실시형태에 대한 실험 결과를 도시하고 있다.
먼저 도 23의 (a)∼(d)에서는, 코히런트광의 가산량을 변화시켰을 때의 센서 출력 화상의 변화의 모습을 도시하고 있다. 도 23의 (a)는 가산량=0.0, 도 23의 (b)는 가산량=0.5, 도 23의 (c)는 가산량=1.0, 도 23의 (d)는 가산량=1.5인 경우의 센서 출력 화상을 도시하고, 각각 상단은 센서 출력 화상의 중심부를, 하단은 그의 제곱근 계산 후의 화상의 중심부을 도시하고 있다.
또한, 이 도 23의 (a)∼(d)에서는 애퍼처의 사이즈를 최소인 1.0으로 설정했다.
또, 이들 도면 중에서(도 24의 (a)∼(d) 및 도 25의 (a)∼(d)에서도 마찬가지), 도 23의 (a)는 가산량=0.0, 도 23의 (b)는 가산량=0.5, 도 23의 (c)는 가산량 =1.0, 도 23의 (d)는 가산량=1.5인 경우를 도시한다.
도 23의 (a)∼(d)를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 코히런트광을 가산한 경우, 그 가산량에 따라서 단순하게 진폭이 증가하는 것으로 된다. 도 23의 (a)의 가산량=0.0인 경우는, 부의 값이 정의 값으로 폴딩되므로 상단과 하단의 도면에서 크게 다른 화상으로 되어 있지만, 코히런트광의 강도를 크게 해 가면 부의 값이 없어지므로, 상단과 하단에서 차례로 동일한 화상이 얻어지는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 선형인 판독출력이 실현되고 있는 것이다.
도 24의 (a)∼(d)는, 본 실시형태의 경우의 등화 필터 적용 결과를 도시하고 있다. 상단은 등화 필터 적용 후의 화상의 중심부를 나타내고, 하단은 그의 횡방향의 절대값 아이 패턴을 나타내고 있다. 또한, 이 도면에서는 코히런트광의 가산분의 감산 처리는 행하고 있지 않은 경우의 결과를 도시하고 있다는 점을 주목하라.
도 24의 (a)의 코히런트 가산이 없는 경우에는 부의 값이 정의 값으로 폴딩되어 비선형의 일그러짐이 생기고 있지만, 코히런트광의 가산량을 늘려 가면, 화상, 아이 패턴 모두 상기 도 18의 (a)∼(c)에 도시한 애퍼처(18b)를 설치하지 않는 경우와 동일한 것에 접근하고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 이 결과는 코히런트광의 가산분의 감산 처리를 행하고 있지 않은 경우의 것을 나타내고 있으므로, 아이 패턴은 절대값 아이 패턴이지만, 부의 값을 가지지 않으므로 3값 아이 패턴으로 되어 있음을 주목하라.
도 25의 (a)∼(d)는, 코히런트광의 가산분을 제거한 경우의 절대값 아이 패턴(상단)과 히스토그램(하단)을 도시하고 있다.
또한, 이 도면에서는 코히런트광의 가산량에 따른 감산 처리후의 등화 필터 적용 결과에 대해서, 그 절대값을 계산한 경우의 결과를 도시하고 있다. 즉, "+1" 및 "-1"의 쌍방을 "1"로서 취급하는 것에 상당하는 처리를 실시한 경우의 결과를 도시하는 것이다.
도 25의 (a)∼(d)에서는, 그의 하단에서, 히스토그램과 아울러서 SNR과 bER도 도시하고 있다. 또한, 이 도 25의 (a)∼(d) 및 이하의 도 26의 (a)와 (b)에서, SNR은, 홀로그램 기록 재생의 분야에서 일반적으로 이용되고 있는 SNR=(μ1-μ0)/√(σ02+σ12)을 이용해서 계산한 선형 SNR이다. 여기서 μ1과 μ0은 각각 "1"과"0"의 평균값, σ0과 σ1은 각각 "1"과 "0"의 표준 편차이다. 또, bER는, μ1과 μ0의 평균값을 임계값으로 한 2진 값 식별을 했을 때의 비트 에러 레이트이다.
도 26의 (a)와 (b)는, 본 실시형태의 판독출력 동작을 행한 경우의 SNR과 bER의 특성도로서, 도 25의 결과보다도 더욱 상세하게 코히런트 가산량을 변화시켰을 때의 SNR과 bER의 특성을 도시하고 있다. 도 26의 (a)에서는 SNR 특성을, 도 26의 (b)에서는 bER 특성을 도시하고 있다. 두 도면 모두 횡축에 코히런트광의 가산량을 취하고 있다.
도시하는 바와 같이 해서 본 실시형태에 의하면, SNR, bER 모두 매우 양호한 특성이 얻어지고 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 도 26의 (b)를 참조하면, 가산량이 1.0을 초과한 곳(지점)에서 에러프리(error-free)로 된다는 것을 알 수 있다. 또, SNR은 가산량이 1.5를 초과하면 거의 포화이며, 그 후에는 변화하지 않는 특성이 얻어지고 있다는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 본 실시형태에 의하면 선형 판독출력이 가능하며, 또 매우 높은 SNR과 매우 낮은 bER을 제공한다.
4. 변형예
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명으로서는 이제까지 설명한 예에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 이제까지의 설명에서는, 본 발명이 기록·재생의 쌍방이 가능한 기록 재생 장치에 적용되는 경우를 예시했지만, 본 발명으로서는 재생만이 가능한 재생 전용 장치에 대해서도 매우 적합하게 적용할 수가 있다.
또, 실시형태에서는, 본 발명의 재생 장치가 반사막을 구비하는 반사형 홀로그램 기록 매체(22)에 대응하는 경우를 예시했지만, 반사막을 구비하지 않는 투과형 홀로그램 기록 매체에 대응하는 경우에도 매우 적합하게 적용할 수 있다.
그 경우, 재생계에서는, 조사한 참조광에 따라서 반사광으로서 얻어지는 회절광을 이미지 센서측으로 보내기(전송하기) 위한 빔 스플리터(17)는 생략할 수가 있다. 대신에 이 경우는, 참조광의 조사에 따라서 얻어지는 회절광이 홀로그램 기록 매체 자체를 투과하게 되므로, 레이저광의 출사점측으로부터 보아 홀로그램 기록 매체의 반대측에 또 대물 렌즈를 설치해 두고, 투과광으로서의 회절광을 해당 대물 렌즈를 거쳐서 이미지 센서측으로 보내도록 구성하면 좋다.
또, 이제까지의 설명에서는, 참조광과 신호광을 동일축 위에 배치해서 기록 을 행하는 코액셜 방식이 채용되는 경우에 본 발명이 적용되는 경우를 예시했지만, 본 발명으로서는, 기록시에 신호광과 참조광을 따로따로 조사하는 이른바 2광속(two-beam) 방식이 채용되는 경우에도 매우 적합하게 적용할 수 있다.
2광속 방식의 경우, 기록시에는, 참조광과 신호광을 각각 다른 각도로 홀로그램 기록 매체(22)에 조사하지만, 재생시에 대해서는, 실시형태와 같이 코히런트광을 참조광과 동축으로 배치해서 판독출력을 행하는 것에 변함은 없다. 즉, 2광속 방식의 경우에서, 실시형태의 기록 재생 장치(1)와 같이 기록과 재생이 가능한 장치 구성으로 할 때에는, 도 1의 구성과 비교해서, 기록시에 신호광을 생성하기 위한 제1 레이저 다이오드와 강도/위상 변조가 가능한 제1 SLM의 세트(組)와, 참조광을 생성하기 위한 제2 레이저 다이오드와 강도/위상 변조가 가능한 제2 SLM의 세트를 따로따로 설치하고, 또한 각각에서 생성되는 신호광·참조광을 각기 다른 각도로 홀로그램 기록 매체(22)로 보내도록 광학계를 변경한다고 하는 점에서 다르게 된다. 단, 재생시에 대해서만 보면, 참조광을 생성하기 위한 SLM을 이용해서 동축 위에 참조광과 코히런트광을 생성하는 점에서는 실시형태의 경우와 마찬가지 구성으로 된다.
또, 이 설명으로부터도 이해되는 바와 같이, 재생 전용의 장치 구성으로 하는 경우에는 도 1에 도시한 재생계의 구성과 마찬가지 구성으로 하면 좋게 된다.
또, 이제까지의 설명에서는, 신호광·참조광의 생성을 위한 공간광 강도 변조를 행하는 강도 변조기와, 신호광·참조광에 대한 공간광 위상 변조를 행하는 위상 변조기를 일체적으로 형성하는 경우를 예시했지만, 예를 들면 다음의 도 27에 도시하는 바와 같이 해서, 이들을 별체(別體)로서 구성할 수도 있다.
도 27은, 강도 변조기와 위상 변조기를 별체로 구성한 경우의 기록 재생 장치(65)의 구성예를 도시하고 있다. 또한 이 도면에서, 이미 도 1에서 설명한 부분과 마찬가지로 되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
이 기록 재생 장치(65)에서는, 도 1의 경우에서 미러(8)와 미러(11)와의 사이에 삽입되어 있던 미러(9), 애퍼처(10)가 생략되고, 미러(8)의 반사광을 미러(11)가 반사해서 렌즈(12)측에 유도하도록 구성된다.
그 다음에, 투과형 강도 변조기(66)가, 상기 미러(11)와 렌즈(12)와의 사이에 삽입되도록 해서 설치된다. 이 투과형 강도 변조기(66)로서는, 상기한 강도 변조기(16a)와 마찬가지로 투과형 액정 패널이 이용된다.
한편, 도시하는 바와 같이 해서 위상 변조기(67)가, 상기 도 1에서의 공간광 변조부(16)의 위치와 마찬가지 위치에 대해서 설치된다. 이 위상 변조기(67)로서도, 도 1에 도시한 위상 변조기(16b)와 마찬가지인 투과형 액정 패널이 이용된다.
이 경우, 강도/위상 변조 제어부(29)는, 강도 변조기(66)에 대해서는 상기 강도 변조기(16a)에 대한 경우와 마찬가지 구동 제어를 행하고, 위상 변조기(67)에 대해서는 상기 위상 변조기(16b)에 대한 경우와 마찬가지 구동 제어를 행한다.
또한, 이 도 27에 도시한 바와 같이 해서 강도 변조기와 위상 변조기를 별체로 구성한 경우라고 해도, 그들의 각 화소가 1대 1로 엄밀하게 대응하도록 되어 있을 필요가 있다. 다시 말해, 이와 같이 해서 별체로 구성되는 경우에는, 강도 변조기와 위상 변조기의 각 화소가 1대 1로 엄밀하게 대응하도록, 그들의 위치결정과 광학적인 배율의 조정이 행해질 필요가 있다.
또, 이제까지의 설명에서는, 강도 변조기로서, 구동 전압 레벨에 따라서 가변적으로 강도 변조가 가능하게 되는 액정 패널을 이용하는 것으로 했지만, 가령, 코히런트광으로서 가산하는 광의 강도를 「1.0」으로 하는 경우에는, 단순하게 광의 ON/OFF만을 제어할 수 있으면 좋게 된다. 그와 같은 경우에는, 강도 변조기로서, 예를 들면 DMD를 이용할 수도 있다.
또, 강도 변조기로서는 실시형태에서 예시한 투과형 액정 패널로 하는 것 이외에도, 반사형 액정 패널로 할 수도 있다.
또, 이제까지의 설명에서는, 위상 변조기로서 투과형 액정 패널을 이용하는 경우를 예시했지만, 각 화소의 구동 전압 레벨에 따라서 화소 단위로 위상을 0∼π로 가변적으로 변조할 수 있는 소자이면, 다른 소자를 이용할 수도 있다.
또, 이제까지의 설명에서는, 이미지 센서의 출력에 대해서 제곱근의 계산을 행한 후, 그 결과에 대해서 코히런트광의 가산량에 따른 값을 감산함으로써, 코히런트광에 의해 가산된 성분을 제거하는 경우를 예시했지만, 이와 같이 해서 명시적인 감산 처리를 행하는 것 이외에도, 예를 들면 DC 성분을 제거하는 필터 처리 등에 의해서 가산된 코히런트광의 성분을 제거하는 것도 가능하다.
또, 이제까지의 설명에서는, 리샘플링에 의해 최종적으로 계산한 각 데이터 픽셀의 진폭값으로부터 각 비트값을 얻는데(다시 말해 데이터 식별을 행하는데) 있어서는, 종래와 마찬가지 소트 검출을 채용하는 경우를 예시했지만, 예를 들면 스파스 부호화가 행해지지 않는 경우에는 각 데이터 픽셀 위치마다 취득한 진폭값에 의거하는 데이터 식별(다시 말해 비트 "0" 또는 "1"의 식별)을 행하는 등, 데이터 식별의 수법에 대해서는, 기록시의 변조 부호화에 따른 수법이 적당히 채용되면 좋다.
당업자라면 첨부된 청구항 또는 그 등가물의 범주 내에 있는 한, 설계 요구 사항과 다른 인자에 따라 다양한 수정, 조합, 하위-조합 및 개조(alteration)가 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시형태로서의 기록 재생 장치의 내부 구성을 도시하는 블럭도.
도 2는 홀로그램 데이터가 홀로그램 기록 매체에 기록되는 방식을 설명하는 도면.
도 3은 홀로그램 기록 매체로부터 데이터를 재생하는 방법을 설명하는 도면.
도 4는 공간광 변조부에서 규정되는 참조광 에리어, 신호광 에리어, 갭 에리어를 설명하는 도면.
도 5는 실시형태의 기록 재생 장치가 구비하는 공간광 변조부와 강도/위상 변조 제어부를 도시한 블록도.
도 6은 화소 단위로 위상 변조를 수행하도록 구성된 액정 디바이스를 도시하는 도면,
도 7의 (a)는 기록시의 강도 변조기로부터의 화상 출력의 일 예를 도시하는 도면.
도 7의 (b)는 기록시의 위상 변조기로부터의 화상 출력의 일 예를 도시하는 도면.
도 8의 (a)는 재생시의 강도 변조기로부터의 화상 출력의 일 예를 도시하는 도면.
도 8의 (b)는 재생시의 위상 변조기로부터의 화상 출력의 일 예를 도시하는 도면.
도 9는 실시형태의 기록 재생 장치가 구비하는 데이터 재생부의 내부 구성의 일 예를 도시하는 블록도.
도 10은 1차원 비(non)-ISI 나이퀴스트 제1 기준에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 11은 2차원 비-IPI 나이퀴스트 기준의 단면도.
도 12는 2차원 비-IPI의 나이퀴스트 기준의 특성에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 13의 (a)는 추가 코히런트광이 인가되는 상태에서의 강도 변조기로부터의 출력 화상의 일 예를 도시하는 도면이고, 도 13의 (b)는 추가 코히런트광이 인가되는 상태에서의 위상 변조기의 출력 화상의 일 예를 도시한 도면.
도 14는 강도가 0.1인 추가 코히런트광이 인가되는 상태에서 얻어진 재생 화상의 일 예를 도시한 도면.
도 15는 강도가 1.0인 추가 코히런트광이 인가되는 상태에서 얻어진 재생 화상의 일 예를 도시한 도면.
도 16은 실험을 행하는데 있어서 이용한 시뮬레이터의 구성을 도시한 도면.
도 17은 어떠한 위상 마스크도 사용되지 않고 어떠한 추가 코히런트광도 사용되지 않은 경우에 얻어지는 등화 처리의 효과에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 18은 위상 마스크가 사용되지만, 어떠한 추가 코히런트광도 사용되지 않은 경우에 얻어지는 등화 처리의 효과에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 19는 어떠한 위상 마스크도 사용되지 않고 어떠한 추가 코히런트광도 사용되지 않지만 애퍼처가 이용되는 경우, 화상 센서로부터의 출력 화상에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 20은 애퍼처와 위상 마스크가 사용되지만 어떠한 추가 코히런트광도 사용되지 않는 경우, 화상 센서로부터의 출력 화상에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 21은 애퍼처가 이용되지만 어떠한 위상 마스크도 어떠한 추가 코히런트광도 사용되지 않는 경우, 등화 처리의 효과에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 22는 위상 마스크와 애퍼처가 이용되지만 추가 코히런트광이 사용되지 않는 경우에 얻어지는 등화 처리의 효과에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 23은 코히런트광의 가산량을 변화시켰을 때의 센서 출력 화상의 변화의 모습에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 24는 등화 필터가 사용되는 등화가 수행되지만 추가된 코히런트광에 대응하는 값을 빼는 것이 수행되지 않는 경우의 화상 센서로부터의 출력 화상과 아이(eye) 패턴에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 25는 추가된 코히런트광에 대응하는 값이 빼지는 경우의 절대값 아이 패턴과 히스토그램에 대해서 실험을 행한 결과를 도시한 도면.
도 26은 본 발명의 실시형태에 따라 데이터가 선형으로 판독되는 경우에, (a)는 추가된 코히런트광량의 함수로서의 SNR을, (b)는 추가된 코히런트광량의 함 수로서의 bER을 도시한 도면.
도 27은 본 발명의 실시형태에 따른 기록 재생 장치의 내부 구성에 대해서 도시한 블록도.
도 28은 랜덤하게 발생시킨 기록 데이터와 그 주파수 특성에 대해서 도시한 도면.
도 29는 위상 마스크 없음인 경우의 SLM 페이지의 화상과 그 주파수 특성에 대해서 도시한 도면.
도 30은 위상 마스크 있음인 경우의 SLM 페이지의 화상과 그 주파수 특성에 대해서 도시한 도면.
도 31은 홀로그램 기록 재생 시스템의 비선형성에 대해서 설명하기 위한 도면.
[부호의 설명]
1, 65: 기록 재생 장치, 2: 레이저 다이오드(LD), 3: 셔터, 4: 아나모픽 프리즘, 5: 공간 필터, 6: 1/2 파장판, 7, 8, 9, 11, 15, 19, 25: 미러, 10, 13: 애퍼처, 12, 14, 24, 26, 27: 렌즈, 16: 공간광 변조부, 16a, 66: 강도 변조기, 16b, 67: 위상 변조기, 17: 빔 스플리터, 18: 릴레이 렌즈부, 18a, 18c:　릴레이 렌즈, 18b: 애퍼처, 20:　1/4 파장판, 21: 대물 렌즈, 22: 홀로그램 기록 매체, 28: 이미지 센서, 29: 강도/위상 변조 제어부, 30: 데이터 재생부, 31: 부호화부, 32:　매핑부, 33: 강도 변조 드라이버, 34: 위상 변조 패턴 생성부, 35:　위상 변조 드라이버, 41: 선형화 처리부, 41a:　제곱근 계산부, 41b:　감산부, 42: 업컨버트부, 43: 필 팩터 보정 처리부, 44: 등화 필터, 45: 리샘플링부, 46: 데이터 식별부, 47: 스파스 부호 디코드부.

Claims (9)

  1. 홀로그램 기록 매체 상의 신호광과 참조광 사이의 간섭(interference)에 의해서 만들어진 간섭 줄무늬(fringe)의 형태로 기록된 데이터를 재생하도록 적응된 재생 장치로서,
    상기 홀로그램 기록 매체 상에 기록된 데이터에 대응하는 재생 화상을 만들기 위해 상기 홀로그램 기록 매체를 조사하기 위한 참조광을 생성하는 참조광 생성 수단,
    강도가 상기 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 크고, 위상이 상기 재생 화상과 동일한 코히런트광을 생성하는 코히런트광 생성 수단,
    상기 참조광과 상기 코히런트광을 상기 홀로그램 기록 매체로 보내도록 적응된 광학계,
    상기 홀로그램 기록 매체 상에 기록된 데이터에 대응하고, 상기 광학계에 의해서 상기 홀로그램 기록 매체를 상기 참조광과 상기 코히런트광으로 조사한 결과 얻어지는 재생 화상을 감지하고, 상기 재생 화상에 의거하는 화상 신호를 얻는 화상 신호 취득 수단,
    상기 화상 신호 취득 수단에 의해 얻어진 상기 화상 신호를 구성하는 각 값의 제곱근(square root)을 계산하는 제곱근 계산 수단,
    상기 화상 신호를 구성하는 각 값에 대해, 상기 제곱근 계산 수단에 의해 계산된 제곱근으로부터 상기 코히런트광의 성분을 제거하는 제거 수단,
    상기 제거 수단에 의해 공급된 화상 신호에 의거해서 상기 홀로그램 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 데이터 재생 수단
    을 포함하는, 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제거 수단은 상기 화상 신호를 구성하는 각 값의 계산된 제곱근으로부터 상기 코히런트광의 강도에 대응하는 값을 감산해서 상기 코히런트광의 성분을 제거하도록 적응되는, 재생 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 참조광 생성 수단과 상기 코히런트광 생성 수단은, 공통의 공간광 변조기를 사용하여 공통의 입사광에 대해서 그 강도와 위상을 변조함으로써 각각 상기 참조광과 상기 코히런트광을 생성하도록 적응되는, 재생 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공간광 변조기는, 입사광에 대해서 화소 단위에 의한 공간광 강도 변조를 실시하도록 적응된 강도 변조기와, 입사광에 대해서 화소 단위에 의한 공간 위상 변조를 실시하도록 적응되는 위상 변조기의 조합을 포함하는, 재생 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 공간광 변조기는, 입사광에 대해서 화소 단위에 의한 공간광 강도 변조를 실시하도록 적응된 강도 변조기와, 입사광에 대해서 화소 단위에 의한 공간 위상 변조를 실시하도록 적응된 위상 변조기를 포함하고, 상기 강도 변조기와 위상 변조기는 일체적으로 이루어지는, 재생 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 공간광 변조기는, 입사광에 대해서 화소 단위에 의한 공간광 강도 변조를 실시하도록 적응된 강도 변조기와, 입사광에 대해서 화소 단위에 의한 공간 위상 변조를 실시하도록 적응된 위상 변조기의 조합을 포함하며,
    상기 강도 변조기는, 각 화소의 구동 전압 레벨에 따라서 입사광의 강도를 변화시키도록 적응된 액정 패널을 포함하며,
    상기 위상 변조기는, 각 화소의 구동 전압 레벨에 따라서 입사광의 위상을 변화시키도록 적응된 액정 패널을 포함하는, 재생 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 위상 변조기의 역할을 하는 액정 패널은 각 화소에 대응하는 액정 디바이스 요소를 포함하고, 각 액정 디바이스는 상기 액정 디바이스에 배치된 액정 분자를 포함하며, 각 액정 디바이스는 두께가 d이고, 상기 액정 분자는 수평 배향시의 굴절률을 nh, 수직 배향시의 굴절률을 nv로 했을 때, 각 액정 요소는
    Δnd = nh ×d - nv ×d
    로 되는 양만큼 액정 디바이스 요소를 투과하는 광의 위상을 변경할 수 있으며, 상기 액정 디바이스 요소의 두께 d는 각 액정 디바이스 요소가 각 픽셀에 인가된 구동 전압 레벨에 따라 입사광의 위상을 가변적으로 변화시킬 수 있도록 설정되는, 재생 장치.
  8. 홀로그램 기록 매체 상의 신호광과 참조광 사이의 간섭에 의해서 만들어진 간섭 줄무늬의 형태로 기록된 데이터를 재생하는 방법으로서,
    상기 홀로그램 기록 매체 상에 기록된 데이터에 대응하는 재생 화상을 만들기 위해 상기 홀로그램 기록 매체를 조사하기 위한 참조광을 생성하는 단계,
    강도가 상기 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 크고, 위상이 상기 재생 화상과 동일한 코히런트광을 생성하는 코히런트광 생성 단계,
    상기 홀로그램 기록 매체 상에 기록된 데이터에 대응하고, 상기 홀로그램 기록 매체를 상기 참조광과 상기 코히런트광으로 조사한 결과 얻어지는 재생 화상을 감지하고 상기 재생 화상에 의거하는 화상 신호를 획득하는 단계,
    상기 화상 신호 획득 단계에서 획득한 화상 신호를 구성하는 각 값의 제곱근을 계산하는 단계,
    상기 화상 신호를 구성하는 각 값에 대해, 상기 제곱근 계산 단계에서 계산된 제곱근으로부터 상기 코히런트광의 성분을 제거하는 단계,
    상기 제거 단계에 의해 얻은 화상 신호에 의거해서 상기 홀로그램 기록 매체상에 기록된 데이터를 재생하는 단계
    를 포함하는, 재생 방법.
  9. 홀로그램 기록 매체 상의 신호광과 참조광 사이의 간섭에 의해서 만들어진 간섭 줄무늬의 형태로 기록된 데이터를 재생하도록 적응된 재생 장치로서,
    상기 홀로그램 기록 매체 상에 기록된 데이터에 대응하는 재생 화상을 만들기 위해 상기 홀로그램 기록 매체를 조사하기 위한 참조광을 생성하도록 적응된 참조광 생성기,
    강도가 상기 재생 화상의 진폭의 최소값의 절대값보다도 크고, 위상이 상기 재생 화상과 동일한 코히런트광을 생성하도록 적응된 코히런트광 생성기,
    상기 참조광과 상기 코히런트광을 상기 홀로그램 기록 매체로 보내도록 적응된 광학계,
    상기 홀로그램 기록 매체 상에 기록된 데이터에 대응하고, 상기 광학계에 의해서 상기 홀로그램 기록 매체를 상기 참조광과 상기 코히런트광으로 조사한 결과 얻어지는 재생 화상을 감지하고, 상기 재생 화상에 의거하는 화상 신호를 취득하도록 적응된 화상 신호 취득 유닛,
    상기 화상 신호 취득 유닛에 의해 취득된 상기 화상 신호를 구성하는 각 값의 제곱근(square root)을 계산하도록 적응된 제곱근 계산 수단,
    상기 화상 신호를 구성하는 각 값에 대해, 상기 제곱근 계산 유닛에 의해 계산된 제곱근으로부터 상기 코히런트광의 성분을 제거하도록 적응된 제거 유닛,
    상기 제거 유닛에 의해 공급된 화상 신호에 의거해서 상기 홀로그램 기록 매체 상에 기록된 데이터를 재생하도록 적응된 데이터 재생 유닛
    을 포함하는, 재생 장치.
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