WO2005066876A1 - ホログラフィック記録方法、ホログラフィックメモリ再生方法、ホログラフィック記録装置及びホログラフィックメモリ再生装置 - Google Patents

ホログラフィック記録方法、ホログラフィックメモリ再生方法、ホログラフィック記録装置及びホログラフィックメモリ再生装置 Download PDF

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WO2005066876A1
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pixels
unit pixel
dimensional image
pixel block
holographic
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PCT/JP2004/018166
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Takuya Tsukagoshi
Jiro Yoshinari
Hideaki Miura
Tetsuro Mizushima
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Tdk Corporation
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Publication date
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G—PHYSICS
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    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/20—2D object
    • G03H2210/22—2D SLM object wherein the object beam is formed of the light modulated by the SLM

Definitions

  • the present invention provides a holographic recording method and apparatus for irradiating a holographic recording medium with object light and reference light to record information by interference fringes, and also reproduces holographically recorded information.
  • Digital information is converted into a two-dimensional image, and based on the two-dimensional image information, object light that has been subjected to spatial light modulation is irradiated onto a holographic recording medium together with reference light, and the two-dimensional image is formed by interference fringes.
  • a holographic recording method and apparatus for recording a holographic image There is a holographic recording method and apparatus for recording a holographic image.
  • one pixel in the spatial light modulator for spatial light modulation can correspond to one bit of data.
  • Two pixels of the spatial light modulator correspond to one bit of data.
  • Differential coding (For example, see JF Heanue et al. Science 265, 749 (1994)).
  • the recording density is proportional to the coding rate.
  • the coding rate is 50% in the above differential coding method, but the coding rate is 67% in coding in which six pixels constitute one block.
  • the coding rate increases as the number of pixels constituting one block increases, but as long as the number of ON pixels in the pixel block is constant, the coding rate is 100% (non-differential code). In the case of ⁇ ). Also, from the viewpoint of suppressing the dynamic range consumption of the recording material, it is better that the number of ON pixels in a pixel block is as small as possible. The coding rate tends to decrease.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is intended to prevent a variation in reproduced image intensity from occurring even when pixel blocks having different numbers of ON pixels are mixed. It is an object of the present invention to provide a holographic recording method, a holographic memory reproducing method, a holographic recording device, and a holographic memory reproducing device capable of improving a dagger.
  • the present inventor has determined that the number of ON pixels for each unit pixel block is four or more pixels as a unit pixel block, and two-dimensional light detection is performed based on the detected value. It was a component that the variation in the intensity of the reproduced image could be suppressed by changing the threshold value between ON and OFF of the detection light intensity in the detector.
  • the digital information is converted into a two-dimensional image, the object light is spatially modulated based on the two-dimensional image, and the holographic recording medium is irradiated with reference light together with the reference light.
  • a holographic recording method for recording a three-dimensional image wherein four or more pixels in the two-dimensional image are used as a unit pixel block, and two-dimensional coding patterns having different numbers of ON pixels in the unit pixel block are mixed.
  • a method for recording a hodalla image comprising recording an image.
  • the digital information is converted into a two-dimensional image, and the holographic recording medium is irradiated with object light, which has been spatially modulated based on the two-dimensional image, together with reference light.
  • a holographic memory reproducing method for reproducing recorded digital information wherein the two-dimensional image has a unit pixel block of four or more pixels, and at least two pixels having different numbers of ON pixels in the unit pixel block. In the reproduction, the number of ON pixels is detected for each of the unit pixel blocks, and based on the detected number of ON pixels, a detection light in a two-dimensional detector for image detection is used.
  • Strength ⁇ ⁇ A holographic memory reproduction method, comprising setting a threshold value during OFF.
  • the digital information is converted into a two-dimensional image, the intensity of the object light is modulated by the spatial light modulator based on the two-dimensional image, and the holographic recording medium is irradiated with the reference light together with the reference light.
  • a holographic recording device that records the two-dimensional image by interference fringes, wherein the spatial light modulator sets four or more pixels in the two-dimensional image as a unit pixel block, and sets the number of ON pixels in the unit pixel block as a unit pixel block.
  • a holographic recording apparatus characterized in that a two-dimensional image is displayed by mixing at least two types of different encoding patterns different from each other.
  • n is the number of pixels in the unit pixel block
  • the digital information is converted into a two-dimensional image, and the holographic recording medium is irradiated with the object light, which has been spatially modulated based on the two-dimensional image, together with the reference light.
  • a holographic memory reproducing apparatus for reproducing recorded digital information by a two-dimensional photodetector for image detection, wherein the two-dimensional image has four or more pixels as a unit pixel block.
  • At least two types of encoding patterns having different numbers of ON pixels in a block are recorded in a mixed manner, and an ON pixel number detecting device for detecting the number of ON pixels for each unit pixel block, and an ON pixel number detecting device Holography, comprising: a threshold setting device that sets a threshold between ON and OF of detected light intensity in the two-dimensional photodetector based on the number of detected ON pixels.
  • Memory playback device comprising: a threshold setting device that sets a threshold between ON and OF of detected light intensity in the two-dimensional photodetector based on the number of detected ON pixels.
  • FIG. 1 is an optical system diagram showing a holographic recording / reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 A bitmap image showing the entire image to be encoded in Embodiment 1
  • FIG. 3 is a bitmap image showing an example of a unit pixel block and an encoding pattern that can be displayed by the unit pixel block in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the pixel size of an image sensor for reproducing digital information in Example 1 in comparison with the pixel size of a two-dimensional photodetector.
  • FIG. 5 is a schematic view showing the light amount and pattern of an image detected by the image sensor and the two-dimensional photodetector.
  • FIG. 6 is a flowchart including a block diagram showing a process of performing image processing by determining ONZOFF of pixels in the image processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a determination process of ONZOFF pixels in the image processing apparatus.
  • digital information is converted into a two-dimensional image, four or more pixels in the two-dimensional image are defined as a unit pixel block, and the number of ON pixels in the unit pixel block is calculated.
  • Digital information is recorded by mixing different coding patterns, and at the time of reproduction, the number of ON pixels in each unit pixel block is detected, and based on the detected number of ON pixels, detection is performed by a two-dimensional photodetector for image detection.
  • the above object is achieved by setting a threshold value between ON and OFF of the light intensity for each pixel block.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the holographic recording / reproducing apparatus 10 includes a laser light source 12 and a beam splitter that transmits and reflects laser light emitted from the laser light source 12 to branch into reference light and object light. 14, an object optical system 18 for guiding the object light transmitted through the beam splitter 14 to the holographic recording medium 16, and a reference optical system 20 for guiding the reference light reflected by the beam splitter 14 to the holographic recording medium 16.
  • An imaging optical system 22 for reproducing two-dimensional information from diffracted light generated when the holodrama recording medium 16 is irradiated with reproduction light, an ON pixel number detection device 24, and a threshold setting device 26. It is provided with.
  • the object optical system 18 includes a beam expander 18A for expanding the beam diameter of the object light transmitted through the beam splitter 14, a mirror 18B, a spatial light modulator 18C, and a Fourier lens 18D.
  • the beam splitter 14 is provided in this order.
  • the reference optical system 20 includes a mirror 20A.
  • the imaging optical system 22 includes an imaging lens 22A disposed on the holographic recording medium 16 along the extension of the optical axis of the object light, and diffracted light is imaged by the imaging lens 22A. And an image sensor 22B, which is a two-dimensional image detector for image detection, arranged at the position.
  • a second beam splitter 23 is disposed between the imaging lens 22A and the imaging device 22B in the imaging optical system 22, and a part of the diffracted light passing through the imaging lens 22A is laterally transmitted. To be reflected.
  • the ON pixel number detection device 24 includes a two-dimensional photodetector 24A and an ON pixel number determination device 24B.
  • the reflected light is incident on the two-dimensional photodetector 24A, and an output signal of the two-dimensional photodetector 24A is input to the ON pixel number determination device 24B.
  • the signal of the determination result of the ON pixel number determination device 24B is input to the threshold value setting device 26, and the input signal from the image sensor 22B is set to 1 or 0 based on the set threshold value. Has been.
  • the spatial light modulator 18C converts digital information to be recorded into a two-dimensional image by the control device 28, and spatially modulates the object light based on the information of the two-dimensional image. Have been.
  • the control device 28 converts digital information to be recorded into a two-dimensional image and encodes it as described below.
  • the images encoded by the control device 28 are, for example, as shown in FIGS. 2A to 2C.
  • 9 ⁇ 9 pixels are used. It shall be configured.
  • the control device 28 is configured to divide the entire image shown in FIG. 2 by a unit pixel block of 3 ⁇ 3 pixels and display the divided image.
  • the white pixels are the ON pixels.
  • Pixels and black pixels indicate OFF pixels, respectively.
  • Fig. 3 shows an example of a unit pixel block UB.
  • Fig. 3 (A) shows a case where the number of ON pixels in the unit pixel block is ⁇
  • Fig. 3 (B) shows a case where there is one. , ... 9 cases are shown in Fig. 3 (J).
  • the control device 28 does not fix the number of ON pixels in each unit pixel block, and can take any value from 0 to 9 pixels!
  • the coding pattern having a large number of ON pixels consumes a large amount of light per bit, so that the dynamic range of the recording material determines the system performance. In this case, it is better to use only a combination with a small number of ON pixels.
  • the number of ON pixels is allowed to be 0 to 4 (Fig. 3 (A) to (E))
  • the number of patterns that can be represented by the unit pixel block UB is 256.
  • the digital information is encoded on the holographic recording medium 16 into a two-dimensional image by the spatial light modulator 18C controlled by the control device 28 as described above, and then the object is reproduced.
  • the process of recording on a holographic recording medium by applying light to the holographic recording medium will be described.
  • the laser light emitted from the laser light source 12 is split by the beam splitter 14 into object light that is transmitted light and reference light that is reflected light.
  • the object light enters the object optical system 18, the beam diameter of which is expanded by a beam expander 18A, reflected by a mirror 18B, and converted into digital information to be recorded by a spatial light modulator 18C. Accordingly, the intensity is modulated for each pixel in the two-dimensional image, and the holographic recording medium 16 is irradiated through the Fourier lens 18D.
  • the reference light reflected by the beam splitter 14 is irradiated on the holographic recording medium 16 by being reflected by the mirror 20A.
  • the two-dimensional image information is recorded as a hologram due to interference fringes between the incident object light and the reference light.
  • the control device 28 converts the digital information into a two-dimensional image with a different number of ON pixels for each unit pixel block as shown in FIG. Mix coding patterns.
  • the hologram recorded on the holographic recording medium 16 becomes a diffraction grating.
  • the object light having two-dimensional data is reproduced as diffracted light.
  • This object light is collimated by the imaging lens 22A, and an image given by the spatial light modulator 18C is formed on the image detection surface of the image sensor 22B.
  • the image detected by the image sensor 22B is subjected to restoration and error correction after correction of pixel mismatch and signal value determination in pixel units, and is detected as digital data.
  • the signal value determination for each pixel is performed based on the threshold value set by the threshold value setting device 26.
  • the threshold value set by the threshold value setting device 26 is determined based on a signal from the ON pixel number detection device 24.
  • the size of the pixel 25 of the image detected by the two-dimensional photodetector 24A is as shown in FIG. 4 (B), and the size of the image at the image sensor 22B shown in FIG. 4 (A).
  • the two-dimensional photodetector 24A is provided so as to detect the amount of light at each pixel, which is nine times the pixel size in the above, that is, corresponding to the unit pixel block UB.
  • the ON pixel number determination device 24B determines the ON pixel number power O-9 based on the light amount of each pixel (the unit pixel block UB in the spatial light modulator 18C) from the two-dimensional photodetector 24A. It is determined whether there is any deviation and the result is output to the threshold setting device 26.
  • FIG. 5 shows a state of actual detection
  • FIG. 5 (A) shows an encoded data image
  • FIG. 5 (B) shows a two-dimensional photodetector 24A.
  • 3 shows a detected image by the following method.
  • the detected light amount for each pixel is indicated by a number, and specifically, the number of ON pixels in a unit pixel block with 9 pixel power is indicated by a number. T! /
  • the number of ON pixels is determined to be 3 from Equation 3 shown in FIG. 5 (B).
  • the image sensor 22B the amount of incident light at each of the 9 pixels in the unit pixel block having the number of ON pixels of 3 is detected, and based on the determined number of ON pixels 3, As described, in the image processing apparatus 30, the three pixels having the largest light amount are identified as ON, and the remaining six pixels are identified as OFF, and the original digital information is reproduced through the composite error correction.
  • step 101 in FIG. 6 the image sensor 22B detects an image in pixel units (see FIG. 7A).
  • step 201 the two-dimensional photodetector 24A performs image detection in unit pixel block units, and as described above, the ON pixel number detection device 24 detects the number of ON pixels in each unit pixel block. Is detected, and a threshold value is output to the image processing device 30 via the threshold value setting device 26.
  • step 102 the amounts of light for each pixel are ordered as shown in FIG. 7B, and the process proceeds to step 103.
  • step 103 based on the threshold signal from the threshold setting device 26, an ONZOFF pixel of the ordered pixels is determined.
  • the threshold value is 3, and three pixels with a large amount of detected light are determined to be ON pixels.
  • step 104 the ECC table 32A recorded in the ROM 32 in advance
  • the error correction is performed by referring to the data of (1)
  • step 105 the original digital information is reproduced by performing the decoding process by referring to the encoding table 32B of the ROM 32.
  • the spatial light modulator 18C and the image sensor 22B handle bitmap images, while the two-dimensional photodetector 24A displays grayscale images. Must be detected.
  • the first embodiment relates to the holographic recording / reproducing apparatus 10, but the present invention is not limited to this.
  • the holographic recording medium 16 only records digital information on the holographic recording medium 16.
  • the present invention is also applied to a graphic recording device or a holographic memory reproducing device for reproducing information by irradiating a holographic recording medium 16 in which a hologram is recorded in advance with reference light.
  • the number of ON pixels in a unit pixel block is different! / Even if the number of ON pixels is detected for each pixel block, the two-dimensional photodetector is detected. Since the threshold value between ON and OFF of the detected light intensity in can be changed for each pixel block, the BER can be reduced and the coding rate can be increased.

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Abstract

　ホログラフィック記録再生装置１０は、ディジタル情報を２次元画像に変換し、該２次元画像に基づいて物体光を強度変調する空間光変調器１８Ｃを有し、この空間光変調器１８Ｃは、前記２次元画像における４以上の数の画素を単位画素ブロックとし、該単位画素ブロックにおけるＯＮピクセル数の異なる少なくとも２種類の符号化パターンを混在させて２次元画像を表示するようにされている。再生時には、単位画素ブロック毎の光量を２次元光検出器２４で検出して、そのＯＮピクセル数を判定し、閾値を設定した上で、撮像素子２２Ｂによる画像検出を行なう。

Description

ホログラフィック記録方法、ホログラフィックメモリ再生方法、ホログラフイツ ク記録装置及びホログラフィックメモリ再生装置
技術分野
[0001] この発明は、物体光と参照光とをホログラフィック記録媒体に照射して、その干渉縞 により情報を記録するためのホログラフィック記録方法及び装置、又、ホログラフィック 記録された情報を再生するためのホログラフィックメモリ再生方法及び装置に関する 背景技術
[0002] ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像情報に基づ 、て空間光変調 した物体光を、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞により 2次 元画像を記録するホログラフィック記録方法及び装置がある。
[0003] この場合、空間光変調のための空間光変調器における 1画素を、データの 1ビット に対応させることもできる力 空間光変調器の 2画素をデータの 1ビットに対応させる 微分符号化という方法がある（例えば J. F. Heanue et al. Science 265, 749(1994)参 照)。
[0004] これは、隣接箇所からのクロストークによって再生時のビットエラーレート（BER)が 増大するのを防ぐためであるが、空間光変調器の画像表示能力、光学系の画像伝 達能力、ホログラフィック記録媒体の画像再生能力等に限界があり、画素間のクロスト ークが必ず発生してしまうという問題点があった。
[0005] 一般的に、 1画素で 1ビットを表現する場合、隣接する 4画素あるいは画素の頂点の みを共有する 4画素を含めた 8画素中での ONピクセル数が多!、か、 OFFピクセル数 が多いかによつて検出すべき画素の光量がばらつき、エラーの原因となる。
[0006] 従って、数十万一数百万画素の中で、検出光量が最大の OFFピクセルと最小の O Nピクセルが識別できないときにエラーが発生してしまう。
[0007] 一方、前記微分符号ィ匕法を用いれば、予め決められた対をなす 2画素が ONZOF F (データの 0)又は OFFZON (データの 1)のいずれかに符号化されるので、光量 の大きい画素を ONとして検出するだけでよい。即ち、わずか 2画素の光量を比較し て正しく識別されればエラーは発生しない。
[0008] 前記微分符号化法を更に発展させて、より多数の画素を 1つの単位 (画素ブロック） として、そのうちの特定数の画素を ONとする符号化方法も、 B. Marcus, "Modulation Codes for Holographic Recording in Hans し oufai et al. Holographic Data Strage,"Springer Verlag(2000)p.283のように提案されて 、る。
[0009] 例えば、 6画素を 1ブロックとして、このうちの 3画素が ON、 3画素が OFFという符号 化をすれば、 1つの画素ブロックで表現できる画素パターンは、 C = 20通り、即ち 6
6 3
画素で 4ビットを表現できることになる。
[0010] 画素数に対するビット数の比を「符号化率」としたとき、記録密度は符号化率に比例 する。前記微分符号化法では符号化率が 50%であるが、 6画素を 1ブロックとする符 号化では、符号化率が 67%となる。
[0011] このように 1ブロックを構成する画素数を多くするほど符号ィ匕率は大きくなるが、画 素ブロック内の ONピクセル数が一定である限り、符号化率が 100% (非微分符号ィ匕 の場合）に達することはない。又、記録材料のダイナミックレンジ消費を抑制するとい う観点からは、画素ブロック内の ONピクセル数ができるだけ少ない方がよぐブロック 構成画素数に対する ONピクセル数 (ONピクセル比率）が 50%力も乖離するほど符 号化率が低下する傾向がある。
[0012] このように、 ON画素数の多い符号ィ匕パターンはビット当たりの感光度消費が大きい ので、記録材料のダイナミックレンジがシステムパフォーマンスを律して 、る場合には 、 ONピクセル数の少ない組合せだけで構成することも可能である。例えば、 1画素ブ ロックの画素数を 9個として、その符号化にぉ 、て ONピクセル数カ^ー 4までを許容 すれば、 1画素ブロックで表現できるパターン数は 256通りとなり、符号化率は 8Z9 = 89%となり、 ON画素数を固定する場合に対して有利となる。
[0013] 上記のようにして、記録容量を増大させると、再生時の画像検出精度に問題が生じ る。
[0014] 何故なら、 ONピクセル数固定の場合と異なり、 ONピクセル比率の異なる符号ィ匕パ ターンが混在すると、撮像素子での再生像強度がばらついてしまい、画素間クロスト ーク等によって BERが増大してしまうと 、う問題点を生じる。
発明の開示
[0015] この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、 ONピクセル数が 異なる画素ブロックを混在させても、再生像強度のばらつきが生じないようにして、符 号ィ匕率を向上させることができるホログラフィック記録方法、ホログラフィックメモリ再生 方法、ホログラフィック記録装置及びホログラフィックメモリ再生装置を提供することを 目的とする。
[0016] 本発明者は、鋭意研究の結果、 4以上の数の画素を単位画素ブロックとして、この 単位画素ブロック毎に、 ONピクセル数を検出し、その検出値に基づいて 2次元光検 出器における検出光強度の ON'OFF間の閾値を変化させることによって再生像強 度のばらつきを抑制できることが分力つた。
[0017] 即ち、以下の本発明により上記目的を達成することができる。
[0018] (1)ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づ 、て物体光を空間 光変調し、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞により前記 2次 元画像を記録するホログフィック記録方法であって、前記 2次元画像における 4以上 の数の画素を単位画素ブロックとし、該単位画素ブロックにおける ONピクセル数の 異なる符号化パターンを混在させて 2次元画像を記録することを特徴とするホロダラ フィック記録方法。
[0019] (2)前記単位画素ブロックを構成する画素数を nとしたとき、前記符号化パターンの 数を、 C一 Cまでの総和としたことを特徴とする（1)に記載のホログラフィック記録 方法。
[0020] (3)ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づ ヽて空間光変調さ れた物体光を、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞により記 録されたディジタル情報を再生するホログラフィックメモリ再生方法であって、前記 2 次元画像は、 4以上の数の画素を単位画素ブロックとし、該単位画素ブロックにおけ る ONピクセル数の異なる少なくとも 2種類の符号化パターンを混在させて記録されて いて、再生時には、前記単位画素ブロック毎に、 ONピクセル数を検出し、検出され た ONピクセル数に基づき画像検出用の 2次元検出器における検出光強度の ΟΝ· OFF間の閾値を設定することを特徴とするホログラフィックメモリ再生方法。
[0021] (4)前記符号化パターンは、前記単位画素ブロックにおける画素数を nとしたときの 、 C一 Cまでの総和 Nに等しい種類が設けられ、前記検出光強度の閾値を、 n種 類設定されていることを特徴とする（3)に記載のホログラフィックメモリ再生方法。
[0022] (5)ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づ ヽて物体光を空間 光変調器により強度変調し、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干 渉縞により前記 2次元画像を記録するホログラフィック記録装置であって、前記空間 光変調器は、前記 2次元画像における 4以上の数の画素を単位画素ブロックとし、該 単位画素ブロックにおける ONピクセル数の異なる少なくとも 2種類の符号ィ匕パターン を混在させて 2次元画像を表示するようにされたことを特徴とするホログラフィック記録 装置。
[0023] (6)前記空間光変調器は、前記単位画素ブロックにおける画素数を nとしたときの、
C一 Cまでの総和 Nに等しい種類の符号ィ匕パターンを表示するようにされたことを 特徴とする（5)に記載のホログラフィック記録装置。
[0024] (7)ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づ ヽて空間光変調さ れた物体光を、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞により記 録されたディジタル情報を、画像検出用 2次元光検出器により再生するホログラフイツ クメモリ再生装置であって、前記 2次元画像は、 4以上の数の画素を単位画素ブロッ クとし、該単位画素ブロックにおける ONピクセル数の異なる少なくとも 2種類の符号 化パターンを混在させて記録されていて、前記単位画素ブロック毎に、 ONピクセル 数を検出する ONピクセル数検出装置と、この ONピクセル数検出装置により検出さ れた ONピクセル数に基づき、前記 2次元光検出器における検出光強度の ON'OF F間の閾値を設定する閾値設定装置とを有することを特徴とするホログラフィックメモ リ再生装置。
[0025] (8)前記空間光変調器で表示される符号化パターンは、前記単位画素ブロックに おける画素数を nとしたときの、 C一 Cまでの総和 Nに等しい種類が設定され、前 記閾値設定装置は、前記閾値を、 n種類設定可能とされたことを特徴とする（7)に記 載のホログラフィックメモリ再生装置。 図面の簡単な説明
[0026] [図 1]本発明の実施例 1に係るホログラフィック記録再生装置を示す光学系統図
[図 2]同実施例 1にお 、て符号化する画像全体を示すビットマップ画像
[図 3]同実施例 1において、単位画素ブロック及びこの単位画素ブロックによって表示 され得る符号化パターンの例を示すビットマップ画像
[図 4]同実施例 1において、ディジタル情報を再生するための撮像素子における画素 サイズを、 2次元光検出器の画素サイズと比較して示す模式図
[図 5]同撮像素子及び 2次元光検出器で検出した画像の光量及びパターンを示す模 式図
[図 6]同実施例 1の画像処理装置における画素の ONZOFFを判定して画像処理を する過程を示すブロック図を含むフローチャート
[図 7]同画像処理装置における ONZOFFピクセルの判定過程を示す線図 発明を実施するための最良の形態
[0027] この発明のホログラフィック記録方法では、ディジタル情報を 2次元画像に変換し、 その 2次元画像における 4以上の数の画素を単位画素ブロックとし、該単位画素ブロ ックにおける ONピクセル数の異なる符号ィ匕パターンを混在させてディジタル情報を 記録し、再生時には、単位画素ブロック毎の ONピクセル数を検出し、検出された ON ピクセル数に基づき、画像検出用の 2次元光検出器における検出光強度の ON'OF F間の閾値を画素ブロック毎に設定することにより、上記目的を達成する。
実施例 1
[0028] 以下図 1を参照して本発明の実施例 1について説明する。
[0029] この実施例 1に係るホログラフィック記録再生装置 10は、レーザ光源 12と、このレー ザ光源 12から出射されるレーザ光を透過及び反射することによって参照光及び物体 光に分岐するビームスプリッタ 14と、前記ビームスプリッタ 14を透過した物体光をホロ グラフィック記録媒体 16に導く物体光学系 18と、前記ビームスプリッタ 14において反 射された参照光をホログラフィック記録媒体 16に導く参照光学系 20と、前記ホロダラ フィック記録媒体 16に再生光を照射したときに発生する回折光から、 2次元情報を再 生するための撮像光学系 22と、 ONピクセル数検出装置 24と、閾値設定装置 26とを 備えて構成されている。
[0030] 前記物体光学系 18は、前記ビームスプリッタ 14を透過した物体光のビーム径を拡 大するためのビームエキスパンダ 18Aと、ミラー 18Bと、空間光変調器 18Cと、フーリ ェレンズ 18Dとを、前記ビームスプリッタ 14側カゝらこの順で備えて構成されている。又 、前記参照光学系 20は、ミラー 20Aを備えて構成されている。
[0031] 前記撮像光学系 22は、前記ホログラフィック記録媒体 16に対する、前記物体光の 光軸の延長上に配置された結像レンズ 22Aと、この結像レンズ 22Aによって回折光 が結像される位置に配置された画像検出用 2次元光検出器である撮像素子 22Bと、 を備えて構成されている。
[0032] 前記撮像光学系 22における、前記結像レンズ 22Aと撮像素子 22Bとの間には、第 2のビームスプリッタ 23が配置され、結像レンズ 22Aを通った回折光の一部を側方に 反射させるようにされている。
[0033] 前記 ONピクセル数検出装置 24は、 2次元光検出器 24A及び ONピクセル数判定 装置 24Bから構成されている。前記反射光は、前記 2次元光検出器 24Aに入射する ようにされていて、又、前記 2次元光検出器 24Aの出力信号は、前記 ONピクセル数 判定装置 24Bに入力するようにされて 、る。
[0034] この ONピクセル数判定装置 24Bの判定結果の信号は、前記閾値設定装置 26〖こ 入力され、前記撮像素子 22Bからの入力信号を、設定された閾値に基づいて 1又は 0とするようにされている。
[0035] 前記空間光変調器 18Cは、制御装置 28によって、記録すべきディジタル情報を 2 次元画像に変換し、該 2次元画像の情報に基づいて、前記物体光を空間光変調す るようにされている。
[0036] 前記制御装置 28は、次に説明するように、記録すべきディジタル情報を 2次元画像 に変換し、これを符号化するようにされている。
[0037] 制御装置 28によって符号ィ匕する画像は、例えば図 2 (A)—（C)に示されるようにな つていて、ここでは、説明を簡単にするために、 9 X 9画素で構成されているものとす る。又、制御装置 28は、前記図 2に示される画像全体を、 3 X 3画素の単位画素プロ ックによって分割して表示するようにされている。図 2において、白色の画素は ONピ クセル、黒色の画素は OFFピクセルを、それぞれ示す。
[0038] 図 3は、単位画素ブロック UBの例を示すものであり、単位画素ブロック内の ONピク セル数力^個の場合は図 3 (A)、 1個の場合は図 3 (B)、… 9個の場合は図 3 (J)で 表わしている。
[0039] 制御装置 28では、各単位画素ブロック内での ONピクセル数を固定せず、 0— 9画 素の任意の値を取り得るようにされて!、る。
[0040] これによつて、 1つの単位画素ブロック UBで表現できるパターン数は、図 3 (A)一 Q
)のそれぞれの下部に示されるように、 C一 Cの総和となる。従って、この場合のパ
9 0 9 9
ターン総数は 512 = 29となり、符号ィ匕率は 9Ζ9 = 100%である。
[0041] なお、背景技術の欄において説明したように、 ON画素数の多い符号ィ匕パターンは 、ビット当たりの感光度消費が大きいので、記録材料のダイナミックレンジがシステム パフォーマンスを律して 、る場合には、 ONピクセル数の少な 、組合せだけで構成す ることちでさる。
[0042] 例えば、図 3に示される符号化において、 ONピクセル数が 0— 4 (図 3 (A)—（E) ) までを許容すれば、単位画素ブロック UBで表現できるパターン数は 256通りとなり、 符号ィ匕率は 8Z9 = 89%となって、 ON画素数を固定する場合と比較して、以然優位 性を保つことができる。
[0043] 次に、ホログラフィック記録媒体 16に、前記制御装置 28によって制御される空間光 変調器 18Cで、ディジタル情報を、上記のように 2次元の画像に符号ィ匕した上で、物 体光に付与して、ホログラフィック記録媒体に記録する過程について説明する。
[0044] レーザ光源 12から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ 14において、透過光で ある物体光と反射光である参照光とに分岐される。
[0045] 物体光は、物体光学系 18に入射し、ビームエキスパンダ 18Aでそのビーム径が拡 大された後、ミラー 18Bで反射され、空間光変調器 18Cで、記録すべきディジタル情 報に応じて 2次元画像における画素毎に強度変調され、フーリエレンズ 18Dを通って ホログラフィック記録媒体 16に照射される。
[0046] 又、ビームスプリッタ 14で反射された参照光は、ミラー 20Aで反射されることによつ て、ホログラフィック記録媒体 16に照射される。 [0047] ホログラフィック記録媒体 16では、入射した物体光と参照光との干渉縞によって、 前記 2次元画像情報がホログラムとして記録されることになる。
[0048] 前記物体光の強度変調の際、制御装置 28は、前述のように、ディジタル情報を 2次 元の画像に、前記図 3に示されるような単位画素ブロック毎の ONピクセル数が異なる 符号化パターンを混在させる。
[0049] 次に、上記のように記録されたホログラムから、ディジタル情報を再生する過程につ いて説明する。
[0050] ディジタル情報の再生時には、前記空間光変調器 18Cの全画素を OFFとして、参 照光のみをホログラフィック記録媒体 16に照射すると、該ホログラフィック記録媒体 1 6に記録されたホログラムが回折格子として作用し、回折光として 2次元データを有す る物体光が再生される。
[0051] この物体光は、前記結像レンズ 22Aによってコリメート状態とされ、空間光変調器 1 8Cで付与された画像を撮像素子 22Bの画像検出面上に結像される。
[0052] 撮像素子 22Bで検出された画像は、ピクセルミスマッチの補正や画素単位での信 号値判定の後に復元化及びエラー訂正を施されてディジタルデータとして検出され る。
[0053] 前記画素単位での信号値判定は、前記閾値設定装置 26により設定された閾値に 基づいてなされる。
[0054] この閾値設定装置 26により設定される閾値は、前記 ONピクセル数検出装置 24か らの信号に基づ 、て決定される。
[0055] 次に、前記 ONピクセル数検出装置 24の詳細な構成及び作用につ 、て次に説明 する。
[0056] 前記 2次元光検出器 24Aにお 、て検出する画像の画素 25のサイズは、図 4 (B)に 示されるよう〖こ、図 4 (A)に示される撮像素子 22Bでの画像における画素サイズの 9 倍、即ち、単位画素ブロック UBに対応して設けられていて、 2次元光検出器 24Aは 各画素での光量を検出するようにされて 、る。
[0057] 前記 ONピクセル数判定装置 24Bは、 2次元光検出器 24Aからの画素（空間光変 調器 18Cでの単位画素ブロック UB)毎の光量によって、 ONピクセル数力O— 9のい ずれかを判定して、その結果を閾値設定装置 26に出力するようにされている。
[0058] 図 5は、実際の検出の様子を示したものであり、図 5 (A)は、符号化されたデータ画 像を示し、又図 5 (B)は、 2次元光検出器 24Aによる検出画像を示している。なお、 表示を分かり易くするために、図 5 (B)では、画素毎の検出光量を数字で、具体的に は、 9個の画素力もなる単位画素ブロック内での ONピクセル数を数字で示して!/、る。
[0059] 従って、図 5 (B)に示されるように、 2次元光検出器 24Aでの画素（単位画素ブロッ クに相当する）では、例えば、図 5 (A)での左上の 9個の画素からなる単位画素ブロッ クでは、図 5 (B)に示される数 3から、 ONピクセル数が 3と判定される。
[0060] 次に、撮像素子 22Bにおいて、前記 ONピクセル数が 3の単位画素ブロック中の 9 画素の各々における入射光量が検出され、前記判定された ONピクセル数 3にもとづ いて、次に説明するように、画像処理装置 30において、最も光量の多い 3画素が ON 、残りの 6画素が OFFとして識別され、複合化'エラー訂正を経て元のディジタル情 報が再生されることになる。
[0061] 前記画像処理装置 30における ONZOFFピクセルの判定及びこれに基づく最終 的なデジタル情報の再生過程について図 6及び図 7を参照して説明する。
[0062] 図 6におけるステップ 101では、前記撮像素子 22Bにおいて画素単位の画像検出 をする（図 7 (A)参照)。
[0063] 一方、ステップ 201において、前記 2次元光検出器 24Aより、単位画素ブロック単 位での画像検出を行い、前述のように、 ONピクセル数検出装置 24により単位画素 ブロック毎の ONピクセル数を検出して、閾値設定装置 26を介して、画像処理装置 3 0に閾値が出力される。
[0064] 画像処理装置 30では、ステップ 102において画素毎の光量を、図 7 (B)に示される ように序列化し、ステップ 103に進む。
[0065] ステップ 103では、前記閾値設定装置 26からの閾値信号に基づいて、前記序列化 された画素の、 ONZOFFピクセルの判定をする。
[0066] この場合、図 7 (C)に示されるように、閾値が 3であり、検出光量の多い 3個の画素 が ONピクセルと判断される。
[0067] 次に、ステップ 104において、予め ROM32に記録されている ECCテーブル 32A のデータを参照してエラー訂正をし、次にステップ 105において、 ROM32の符号ィ匕 テーブル 32Bを参照して、複合化処理をして、元のデジタル情報が再生される。
[0068] なお、上記の説明力も分力るように、空間光変調器 18C及び撮像素子 22Bでは、 ビットマップ画像を扱うのに対して、 2次元光検出器 24Aでは階調表示された画像を 検出しなければならない。
[0069] そこで、再生画像を 2次元光検出器 24Aで検出するときのダイナミックレンジが不足 するような場合には、（1)再生時間を長くする、（2)再生光パワーを高くする、（3)符 号ィ匕の ONピクセル数を間引ぐ等の方法によって再生画像品質を向上させることが 考えられる。
[0070] 例えば、（3)の符号ィ匕の ONピクセル数を間引く場合、図 3において、例えば ONピ クセル数 2、 5、 8だけを許すことにすれば、 2次元光検出器 24Aで検出される画像の 階調において、 1水準当たりのダイナミックレンジが 3倍になり、検出光精度が向上す る。このようにしても、 78%の符号化率が得られる。
[0071] なお、上記実施例 1は、ホログラフィック記録再生装置 10についてのものであるが、 本発明はこれに限定されるものでなぐ前記ホログラフィック記録媒体 16にディジタル 情報を記録するのみのホログラフィック記録装置、あるいは予めホログラムが記録され ているホログラフィック記録媒体 16に参照光を照射して情報を再生するためのホログ ラフィックメモリ再生装置についても当然適用されるものである。
産業上の利用の可能性
[0072] 本発明にお!/、ては、単位画素ブロック内での ONピクセル数が異なって!/、ても、そ の ONピクセル数を画素ブロック毎に検出して、 2次元光検出器における検出光強度 の ON.OFF間の閾値を画素ブロック毎に変更できるので、 BERを少なくして、符号 化率を増大することができるという効果を有する。

Claims

請求の範囲
[1] ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づいて物体光を空間光 変調し、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞により前記 2次元 画像を記録するホログフィック記録方法であって、
前記 2次元画像における 4以上の数の画素を単位画素ブロックとし、該単位画素ブ ロックにおける ONピクセル数の異なる符号ィ匕パターンを混在させて 2次元画像を記 録することを特徴とするホログラフィック記録方法。
[2] 請求項 1において、
前記単位画素ブロックを構成する画素数を nとしたとき、前記符号化パターンの数 を、 C一 Cまでの総和としたことを特徴とするホログラフィック記録方法。
[3] ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づいて空間光変調された 物体光を、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞により記録され たディジタル情報を再生するホログラフィックメモリ再生方法であって、
前記 2次元画像は、 4以上の数の画素を単位画素ブロックとし、該単位画素ブロック における ONピクセル数の異なる少なくとも 2種類の符号ィ匕パターンを混在させて記 録されていて、
再生時には、前記単位画素ブロック毎に、 ONピクセル数を検出し、検出された ON ピクセル数に基づき画像検出用の 2次元検出器における検出光強度の ON'OFF間 の閾値を設定することを特徴とするホログラフィックメモリ再生方法。
[4] 請求項 3において、
前記符号化パターンは、前記単位画素ブロックにおける画素数を nとしたときの、 C 一 Cまでの総和 Nに等しい種類が設けられ、前記検出光強度の閾値を、 n種類設
0 n n
定されていることを特徴とするホログラフィックメモリ再生方法。
[5] ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づいて物体光を空間光 変調器により強度変調し、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉 縞により前記 2次元画像を記録するホログラフィック記録装置であって、
前記空間光変調器は、前記 2次元画像における 4以上の数の画素を単位画素プロ ックとし、該単位画素ブロックにおける ONピクセル数の異なる少なくとも 2種類の符号 ィ匕パターンを混在させて 2次元画像を表示するようにされたことを特徴とするホロダラ フィック記録装置。
[6] 請求項 5において、
前記空間光変調器は、前記単位画素ブロックにおける画素数を nとしたときの、 C n 0 一 Cまでの総和 Nに等しい種類の符号ィ匕パターンを表示するようにされたことを特 徴とするホログラフィック記録装置。
[7] ディジタル情報を 2次元画像に変換し、該 2次元画像に基づいて空間光変調された 物体光を、参照光と共にホログラフィック記録媒体に照射して、干渉縞により記録され たディジタル情報を、画像検出用 2次元光検出器により再生するホログラフィックメモ リ再生装置であって、
前記 2次元画像は、 4以上の数の画素を単位画素ブロックとし、該単位画素ブロック における ONピクセル数の異なる少なくとも 2種類の符号ィ匕パターンを混在させて記 録されていて、
前記単位画素ブロック毎に、 ONピクセル数を検出する ONピクセル数検出装置と、 この ONピクセル数検出装置により検出された ONピクセル数に基づき、前記 2次元 光検出器における検出光強度の ON'OFF間の閾値を設定する閾値設定装置とを 有することを特徴とするホログラフィックメモリ再生装置。
[8] 請求項 7において、
前記空間光変調器で表示される符号化パターンは、前記単位画素ブロックにおけ る画素数を nとしたときの、 C一 Cまでの総和 Nに等しい種類が設定され、前記閾 値設定装置は、前記閾値を、 n種類設定可能とされたことを特徴とするホログラフイツ クメモリ再生装置。
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