JP2008112477A - Hologram recording method and hologram recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録方法及びホログラム記録装置に関する。 The present invention relates to a hologram recording method and hologram recording apparatus for recording information on a hologram recording medium.
レーザ光を光源に用いた光ディスクとして、周知のＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）は、波長が７８０ｎｍ程度のレーザ光源と開口数（ＮＡ）が０．４５程度の対物レンズとを用いて、音楽情報７４分の録音やデジタルデータ６４０ＭＢの記録を可能としている。 As an optical disk using a laser beam as a light source, a known CD (Compact Disc) uses a laser light source having a wavelength of about 780 nm and an objective lens having a numerical aperture (NA) of about 0.45 for 74 minutes of music information. Recording and recording of digital data 640 MB are possible.
また、周知のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）は波長が６５０ｎｍ程度のレーザ光源と開口数（ＮＡ）が０．６程度の対物レンズとを用いて、２時間１５分のＭＰＥＧ２の動画やデジタルデータ４．７ＧＢの記録を可能としている。 In addition, a known DVD (Digital Versatile Disc) uses a laser light source having a wavelength of about 650 nm and an objective lens having a numerical aperture (NA) of about 0.6 for 2 hours and 15 minutes of MPEG2 video and digital data. 7 GB recording is possible.
また、最近、ＤＶＤよりも高密度、大容量の光ディスクとして、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）が提案されており、このＢＤは波長が４００ｎｍ前後のレーザ光源と開口数（ＮＡ）が０．８５程度の対物レンズとを組み合わせて、ＢＤ片面で２５ＧＢの記録を可能としている。 Recently, a BD (Blu-ray Disc) has been proposed as an optical disk having a higher density and a larger capacity than a DVD. This BD has a laser light source with a wavelength of about 400 nm and a numerical aperture (NA) of about 0.85. In combination with this objective lens, recording of 25 GB is possible on one side of the BD.
このように光ディスクは、より短波長のレーザ光源と、より開口数（ＮＡ）が大きい対物レンズとを用いることで高密度化を実現してきた。しかしながら、上記した各光ディスクに対して情報信号を１ｂｉｔ（ビット）ごとに平面的に記録する場合に、記録密度は光の回折限界、つまり、光をどれだけ小さく絞れるかによって制限を受けるので、上記したＢＤのように短波長のレーザ光源と高い開口数（ＮＡ）の対物レンズとによるアプローチを図っても限界が近づいている。 As described above, the optical disc has been made high in density by using a laser light source having a shorter wavelength and an objective lens having a larger numerical aperture (NA). However, in the case where information signals are recorded on the optical discs on a one-bit (bit) basis, the recording density is limited by the diffraction limit of light, that is, how much the light can be reduced. Even when an approach using a short-wavelength laser light source and an objective lens with a high numerical aperture (NA) is attempted as in the case of the BD, the limit is approaching.
この様な中、更に高密度化ができ、且つ、情報の高速転送を可能とする記録技術として、ホログラム記録媒体を用いて映像情報などの各種の情報を記録再生するホログラム記録再生方法が大きな注目を集めている。 Under such circumstances, a hologram recording / reproducing method for recording / reproducing various kinds of information such as video information using a hologram recording medium as a recording technique capable of further increasing the density and transferring information at a high speed is of great interest. Collecting.
この種のホログラム記録再生方法は、液晶表示パネル（ＬＣＤ）などを用いた空間光変調器で明るく表示される明ドットと暗く表示される暗ドットとからなる２次元の明暗ドットとして表示された１画面分の情報に応じて光変調された記録光（信号光）と、この記録光と同じ波長の参照光とにより、ホログラム記録媒体のホログラム記録層に各種の情報を干渉縞の形態で記録し、この後、各種の情報が記録されたホログラム記録媒体に参照光のみを入射させて、この参照光がホログラム記録層で回折された再生光を用いてＣＣＤなどの撮像素子により各種の情報を再生しているが、高密度に記録する場合にホログラム記録層中の同一位置（同一領域）に複数のホログラム情報を角度多重して記録する角度多重型のホログラム記録装置が下記の特許文献１に開示されている。 This type of hologram recording / reproducing method is displayed as two-dimensional light-dark dots consisting of bright dots that are brightly displayed and dark dots that are darkly displayed by a spatial light modulator using a liquid crystal display panel (LCD). Various types of information are recorded in the form of interference fringes on the hologram recording layer of the hologram recording medium using recording light (signal light) optically modulated according to the information for the screen and reference light having the same wavelength as the recording light. Thereafter, only the reference light is incident on the hologram recording medium on which various types of information are recorded, and various types of information are reproduced by an image sensor such as a CCD using the reproduction light diffracted by the hologram recording layer. However, when recording at high density, an angle multiplexing type hologram recording apparatus that records a plurality of hologram information at the same position (same area) in the hologram recording layer by angle multiplexing is described below. It disclosed in Patent Document 1.
上記した特許文献１（特開２００３−３３７５２４号公報）によると、ここでの図示を省略するものの、ホログラム記録装置は、信号光及び参照光に対するホログラム記録媒体の記録角度を相対的に変更可能な記録角度変更手段と、制御手段とを備えている。この際、制御手段は、ホログラム記録媒体における複数の角度記録面のうち特定の角度記録面を記録する際の基準記録角度として設定し、更に、以降における記録角度を、この設定された基準記録角度を基準として所定角度ずつ変更するように記録角度変更手段を制御している。この角度多重記録により、記録する情報の記録密度及び記録容量を飛躍的に高めることができ、迅速なる記録動作が可能となる旨が開示されている。 According to the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-337524), although not shown here, the hologram recording apparatus can relatively change the recording angle of the hologram recording medium with respect to the signal light and the reference light. Recording angle changing means and control means are provided. At this time, the control means sets the reference recording angle when recording a specific angle recording surface among the plurality of angle recording surfaces in the hologram recording medium, and further sets the subsequent recording angle as the set reference recording angle. The recording angle changing means is controlled so as to change by a predetermined angle with reference to. It is disclosed that the recording density and recording capacity of information to be recorded can be dramatically increased by this angle multiplexing recording, and a rapid recording operation is possible.
一方、ホログラム記録方法において、空間光変調器から出射される記録光中の２次元の明暗ドットパターンを、ホログラム記録媒体の位置で周知のフラウンホーファー回折の影響を受け、フーリエ変換された像としてホログラム記録層に記録するフーリエ変換ホログラムを用いる方式が広く用いられる。 On the other hand, in the hologram recording method, a two-dimensional light-dark dot pattern in the recording light emitted from the spatial light modulator is affected by the well-known Fraunhofer diffraction at the position of the hologram recording medium, and the hologram is obtained as a Fourier transformed image. A system using a Fourier transform hologram for recording on the recording layer is widely used.
この際、前記した２次元の明暗ドットパターンは、細かいほど、つまり、ドットサイズが小さいほど多くの情報量を有することになるので、大容量の情報記録が可能になるものの、ドットサイズを小さくすると、回折の影響を受け、ホログラム記録媒体の位置では大きく広がってしまう。 At this time, since the above-described two-dimensional light-dark dot pattern has a larger amount of information as it is finer, that is, as the dot size is smaller, a large amount of information can be recorded, but if the dot size is reduced. Due to the influence of diffraction, it spreads greatly at the position of the hologram recording medium.
具体的には、記録光及び参照光の波長をλ、２次元の明暗ドットパターンのうちで明ドットのサイズをｄ、ホログラム記録媒体のホログラム記録層上での１方向をｘ（光軸中心をｘ＝０とする）、２次元の明暗ドットパターンによる記録光を出射する空間光変調器とホログラム記録媒体との間の距離をｚとし、ｚ＞ｄ２／λの条件を満たすと、フラウンホーファー回折の領域となり、ホログラム記録層上での光の振幅はドットパターンのフーリエ変換として表される。つまり、ホログラム記録層上での光の振幅Ｅは下記の式１で示されるｓｉｎｃ関数で表され、ｘに対して周期性を持ちながら広がった分布になる。
尚、ディジタル信号処理などに適用されるｓｉｎｃ関数は、一般的に、
ｓｉｎｃ(ｘ)＝｛ｓｉｎπｘ｝／πｘ であり、０での特異点を除くために、
ｓｉｎｃ(ｘ)＝１と定義されるものである。
The sinc function applied to digital signal processing is generally
sinc (x) = {sin πx} / πx and to remove the singularity at 0,
It is defined as sinc (x) = 1.
また、ホログラム記録層上での光強度Ｉは、上記した式１で得られた振幅Ｅから下記の式２で示される。
また、２次元の明暗ドットパターンによる記録光を出射する空間光変調器とホログラム記録媒体との間に集光レンズを挿入して、この集光レンズで記録光を絞って２次元の明暗ドットパターンをホログラム記録媒体に記録する場合も、上記した２次元の明暗ドットパターンは縮小されるものの、フーリエ変換される状況は上記と同じである。 In addition, a condensing lens is inserted between the spatial light modulator that emits recording light by a two-dimensional light-dark dot pattern and the hologram recording medium, and the two-dimensional light-dark dot pattern is narrowed down by the condensing lens. In the case of recording the image on the hologram recording medium, the above-described two-dimensional light / dark dot pattern is reduced, but the situation of Fourier transform is the same as described above.
そして、ホログラム記録媒体のホログラム記録層上で各明ドット又は各暗ドットが外側に広がった高次の成分は、明ドットと暗ドットとの境界部分における光強度勾配のシャープさの情報であるので、これらが忠実に記録されないと、再生時における再生像が不鮮明になったり、ノイズの原因になったりする。 The higher order component in which each bright dot or each dark dot spreads outward on the hologram recording layer of the hologram recording medium is information on the sharpness of the light intensity gradient at the boundary between the bright dot and the dark dot. If these are not recorded faithfully, the reproduced image at the time of reproduction becomes unclear or causes noise.
この問題を解決するために、２次元データ情報をホログラム記録媒体上でホログラム情報として記録する場合に、記録領域の微小化によるＳＮ比の低下を防止でき、記録領域を微小化してホログラム情報を高密度に記録できる光記録方法および光記録装置が下記の特許文献２に開示されている。 In order to solve this problem, when two-dimensional data information is recorded as hologram information on a hologram recording medium, it is possible to prevent a decrease in the SN ratio due to miniaturization of the recording area, and to increase the hologram information by miniaturizing the recording area. An optical recording method and an optical recording apparatus capable of recording at a density are disclosed in Patent Document 2 below.
上記した特許文献２（特開２０００−９８８６２号公報）によると、ここでの図示を省略するものの、二値の２次元デジタルデータ画像を空間光変調器に表示し、空間光変調器を通過した光を、空間光変調器の各画素ごとに対応して設けられたマスク内に形成した複数の円形状光透過部に透過させて、マスクを透過した光として、２次元デジタルデータ画像を保持し、各画素の信号光成分の形状が円形とされた信号光を得る。この信号光をレンズによってフーリエ変換して、記録領域を微小化するために光記録媒体の直前に設けられた遮光体の光透過部を透過させて、光記録媒体に照射する。同時に参照光を、遮光体の光透過部を透過させて、光記録媒体のフーリエ変換後の信号光が照射される領域に照射する。 According to the above-mentioned Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-98862), although not shown here, a binary two-dimensional digital data image is displayed on the spatial light modulator and passed through the spatial light modulator. Light is transmitted through a plurality of circular light transmitting portions formed in a mask provided corresponding to each pixel of the spatial light modulator, and a two-dimensional digital data image is held as light transmitted through the mask. The signal light in which the shape of the signal light component of each pixel is circular is obtained. This signal light is Fourier-transformed by a lens, and is transmitted through a light transmitting portion of a light shielding body provided immediately before the optical recording medium in order to reduce the recording area, and is irradiated onto the optical recording medium. At the same time, the reference light is transmitted through the light transmitting portion of the light shielding body, and is irradiated onto the area of the optical recording medium that is irradiated with the signal light after the Fourier transform.
これによって、信号光の各画素の信号光成分中のＳＮ比の低下を招く不安定なコーナー部分が除去され、記録領域の微小化によるＳＮ比の低下が防止される旨が開示されている。
ところで、上記した特許文献１の技術的思想と、上記した特許文献２の技術的思想とを組み合わせて、二値の２次元デジタルデータ画像をホログラム記録媒体上で角度多重して記録する場合に、記録する情報の記録密度及び記録容量を飛躍的に高めることができ、迅速なる記録動作が可能であるものの、以下に記載する問題点が生じる。 By the way, when the binary two-dimensional digital data image is angle-multiplexed and recorded on the hologram recording medium by combining the technical idea of Patent Document 1 described above and the technical idea of Patent Document 2 described above, Although the recording density and recording capacity of information to be recorded can be dramatically increased and a rapid recording operation is possible, the following problems arise.
即ち、特許文献２に開示された光記録方法および光記録装置の技術的思想を適用する場合には、空間光変調器の近傍にマスクを設け、且つ、光記録媒体の直前に遮光体を設けなければならないので、マスクや遮光体を用いることは装置の複雑化、大型化につながる。 That is, when applying the technical idea of the optical recording method and the optical recording apparatus disclosed in Patent Document 2, a mask is provided in the vicinity of the spatial light modulator, and a light shield is provided immediately before the optical recording medium. Therefore, using a mask or a light shielding member leads to complication and enlargement of the apparatus.
また、特許文献２において、空間光変調器の近傍にマスクを設けた際、空間光変調器内に配置した複数の画素（ピクセル）とマスク内に形成した複数の円形状光透過部とが一致していなければならないので、両者の取り付け位置精度出しが難しい。 In Patent Document 2, when a mask is provided in the vicinity of the spatial light modulator, a plurality of pixels (pixels) arranged in the spatial light modulator and a plurality of circular light transmission portions formed in the mask are integrated. Since it must be done, it is difficult to determine the mounting position accuracy of both.
また、特許文献２において、光記録媒体の直前に設けた遮光体も、マスクの円形状光透過部と記録ビーム位置とが一致していなければならない。このようなマスク、遮光体の製作および位置合わせには高い精度が要求され、記録方法として困難である。 Further, in Patent Document 2, the light shield provided immediately before the optical recording medium must also have the circular light transmitting portion of the mask and the recording beam position coincide. High precision is required for the manufacture and alignment of such a mask and light shielding body, and it is difficult as a recording method.
更に、特許文献２において、マスク内に複数の円形状光透過部を形成して、各画素の信号光成分の形状が円形とされた信号光を得たとしても、再生される像は高次の不要な広がりを有し、ノイズの原因となる。これは、明ドットと暗ドットとの間で光強度が空間的に急峻に変化するので、高い空間周波数成分を含むためである。この状態は円形マスクが無い場合と殆ど変わりがないので、各画素の信号光成分中のＳＮ比の低下を招く不安定なコーナー部分が除去されたとしても、記録領域の微小化によるＳＮ比の低下が完全に防止されるとはいい難いと考えられる。 Further, in Patent Document 2, even if signal light in which the shape of the signal light component of each pixel is circular is obtained by forming a plurality of circular light transmitting portions in the mask, the reproduced image is a higher order image. This causes unnecessary spread and causes noise. This is because the light intensity changes sharply between the bright dots and the dark dots, and thus includes a high spatial frequency component. Since this state is almost the same as when there is no circular mask, even if an unstable corner portion that causes a decrease in the SN ratio in the signal light component of each pixel is removed, the SN ratio due to the miniaturization of the recording area is reduced. It is considered difficult to prevent the decline completely.
そこで、画素が二次元的に配列された空間光変調器で記録信号に応じて複数の画素により暗く表示される暗ドットと複数の画素により明るく表示される明ドットとに光変調された記録光と、記録光と同じ波長の参照光とを、ホログラム記録媒体のホログラム記録層上に照射して、両光により情報をホログラム記録層に干渉縞の形態で記録するにあたって、ホログラム記録媒体のホログラム記録層に記録された情報を再生した時の再生信号に対してノイズの低減を図ることができ、且つ、ビットエラーレートが小さく信頼性の高い再生ができるホログラム記録方法及びホログラム記録装置が望まれている。 Therefore, a recording light that is light-modulated into a dark dot that is darkly displayed by a plurality of pixels and a bright dot that is brightly displayed by a plurality of pixels according to a recording signal by a spatial light modulator in which the pixels are two-dimensionally arranged. And a reference light having the same wavelength as the recording light is irradiated onto the hologram recording layer of the hologram recording medium, and information is recorded on the hologram recording layer in the form of interference fringes by both lights. There is a demand for a hologram recording method and apparatus capable of reducing noise with respect to a reproduction signal when information recorded on a layer is reproduced and having a small bit error rate and high reliability. Yes.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、画素が二次元的に配列された面内で複数の画素を組みとして各ドットが形成された空間光変調器にレーザ光を照射して、前記空間光変調器で記録信号に応じて前記複数の画素により暗く表示される暗ドットと前記複数の画素により明るく表示される明ドットとに光変調された記録光と、該記録光と同じ波長の参照光とを、ホログラム記録媒体のホログラム記録層上に照射して、両光により情報を前記ホログラム記録層に干渉縞の形態で記録するホログラム記録方法であって、
前記暗ドットは前記複数の画素全てを同じ暗さの光強度に設定し、一方、前記明ドットは前記複数の画素のうちで最も明るく表示される中心画素領域の周辺に沿って形成した周辺画素領域を該中心画素領域よりも暗い光強度に設定し且つ前記暗ドットよりも明るい光強度に設定するように前記空間光変調器で光変調することを特徴とするホログラム記録方法である。
The present invention has been made in view of the above problems, and the invention according to claim 1 is a spatial light modulator in which each dot is formed by combining a plurality of pixels in a plane in which the pixels are two-dimensionally arranged. Recording light that is light-modulated by the spatial light modulator into dark dots that are darkly displayed by the plurality of pixels and bright dots that are brightly displayed by the plurality of pixels according to a recording signal And a reference light having the same wavelength as the recording light is irradiated onto the hologram recording layer of the hologram recording medium, and information is recorded on the hologram recording layer in the form of interference fringes by both lights. ,
The dark dot is a peripheral pixel formed along the periphery of the central pixel region where the light dot is set to be the brightest among the plurality of pixels, while setting the plurality of pixels to the same dark light intensity. In the hologram recording method, light is modulated by the spatial light modulator so that the region is set to a light intensity darker than the central pixel region and a light intensity brighter than the dark dot.
また、請求項２記載の発明は、少なくとも２以上の前記明ドットが互いに隣接し合う場合に、各明ドットの各中心画素領域同士を結合し、結合した後の中心画素領域の周辺に沿って形成した周辺画素領域を該中心画素領域よりも暗い光強度に設定し且つ前記暗ドットよりも明るい光強度に設定するように前記空間光変調器で光変調することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録方法である。 According to a second aspect of the present invention, when at least two or more of the bright dots are adjacent to each other, the central pixel regions of the bright dots are joined together and along the periphery of the joined central pixel region. 2. The light modulation is performed by the spatial light modulator so that the formed peripheral pixel region is set to a light intensity darker than the central pixel region and set to a light intensity brighter than the dark dot. This is a hologram recording method.
また、請求項３記載の発明は、前記空間光変調器で前記暗ドットと前記明ドットとに対して２−４変調を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のホログラム記録方法である。 According to a third aspect of the present invention, in the hologram recording method according to the first or second aspect, the spatial light modulator performs 2-4 modulation on the dark dots and the bright dots. It is.
更に、請求項４記載の発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、
画素が二次元的に配列された面内で複数の画素を組みとして各ドットが形成された前記面に前記レーザ光を照射して、記録信号に応じて前記複数の画素により暗く表示される暗ドットと前記複数の画素により明るく表示される明ドットとに光変調された記録光を出射する空間光変調器と、
前記記録光と同じ波長の参照光を出射する参照光光学系と、を備え、
前記記録光と前記参照光とを、ホログラム記録媒体のホログラム記録層上に照射して、両光により情報を前記ホログラム記録層に干渉縞の形態で記録するホログラム記録装置であって、
前記空間光変調器は、前記暗ドットに対して前記複数の画素全てを同じ暗さの光強度に設定し、一方、前記明ドットに対して前記複数の画素のうちで最も明るく表示される中心画素領域の周辺に沿って形成した周辺画素領域を該中心画素領域よりも暗い光強度に設定し且つ前記暗ドットよりも明るい光強度に設定するように光変調することを特徴とするホログラム記録装置である。
Furthermore, the invention according to claim 4 is a laser light source for emitting laser light,
The laser beam is irradiated to the surface on which each dot is formed by combining a plurality of pixels in a plane in which the pixels are two-dimensionally arranged, and darkness is displayed darkly by the plurality of pixels according to a recording signal A spatial light modulator that emits recording light that is light-modulated into dots and bright dots that are brightly displayed by the plurality of pixels;
A reference light optical system that emits reference light having the same wavelength as the recording light, and
A hologram recording apparatus that irradiates the recording light and the reference light onto a hologram recording layer of a hologram recording medium and records information in the form of interference fringes on the hologram recording layer by both lights,
The spatial light modulator sets all of the plurality of pixels to the same dark light intensity with respect to the dark dot, while the center displayed brightest among the plurality of pixels with respect to the bright dot A hologram recording apparatus characterized in that the peripheral pixel area formed along the periphery of the pixel area is light-modulated so that the light intensity is set to be darker than the central pixel area and the light intensity is set to be brighter than the dark dots. It is.
本発明に係るホログラム記録方法及びホログラム記録装置によると、画素が二次元的に配列された空間光変調器で記録信号に応じて複数の画素により暗く表示される暗ドットと複数の画素により明るく表示される明ドットとに光変調された記録光と、記録光と同じ波長の参照光とを、ホログラム記録媒体のホログラム記録層上に照射して、両光により情報をホログラム記録層に干渉縞の形態で記録する際に、とくに、暗ドットは複数の画素全てを同じ暗さの光強度に設定し、一方、明ドットは複数の画素のうちで最も明るく表示される中心画素領域の周辺に沿って形成した周辺画素領域を該中心画素領域よりも暗い光強度に設定し且つ暗ドットよりも明るい光強度に設定するように空間光変調器で光変調しているので、この結果、明ドットの中心画素領域よりも暗い光強度で且つ暗ドットよりも明るい光強度に設定した周辺画素領域により、暗ドットと明ドットとの境界部位が急峻に変化しないために、高次ピークを低減できるので、これに伴って再生信号のノイズを低減できると共に、ビットエラーレートが小さく信頼性が高い再生が可能となる。また、明ドットの周辺画素領域を中心画素領域よりも暗い光強度で且つ暗ドットよりも明るい光強度に設定することにより、記録における露光量を少なくでき、記録の多重度（ダイナミックレンジ）が向上し、且つ、記憶容量も向上させることができる。 According to the hologram recording method and the hologram recording apparatus according to the present invention, the spatial light modulator in which the pixels are two-dimensionally arrayed displays dark dots that are darkly displayed by the plurality of pixels and brightly displays by the plurality of pixels according to the recording signal. The hologram recording layer of the hologram recording medium is irradiated with recording light that is light-modulated to the bright dots and reference light having the same wavelength as that of the recording light, and information is transmitted to the hologram recording layer by both lights. When recording in the form, in particular, the dark dot sets all the pixels to the same dark light intensity, while the bright dot runs along the periphery of the central pixel area where the brightest of the pixels is displayed. The peripheral pixel area formed in this way is light-modulated by the spatial light modulator so as to set the light intensity darker than the central pixel area and light intensity brighter than the dark dot. Because the peripheral pixel region set to light intensity darker than the heart pixel area and light intensity brighter than the dark dot, the boundary portion between the dark dot and the bright dot does not change sharply, so the high-order peak can be reduced. As a result, the noise of the reproduction signal can be reduced, and reproduction with a small bit error rate and high reliability is possible. Also, by setting the peripheral pixel area of the bright dot to a light intensity that is darker than the central pixel area and brighter than the dark dot area, the amount of exposure in recording can be reduced, and the multiplicity (dynamic range) of recording is improved. In addition, the storage capacity can be improved.
以下に本発明に係るホログラム記録方法及びホログラム記録装置の一実施例を図１〜図２０を参照して詳細に説明する。 An embodiment of a hologram recording method and a hologram recording apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
図１（ａ）本発明に係るホログラム記録方法に適用されるホログラム記録再生装置を示した構成図であり、（ｂ）はホログラム記録媒体のホログラム記録層上に情報を角度多重記録する状態を模式的に示した図、
図２（ａ）は図１に示した空間光変調器及び記録信号出力部を拡大して示した図であり、（ｂ）は液晶部に表示されるドットを示した図である。
FIG. 1A is a configuration diagram showing a hologram recording / reproducing apparatus applied to a hologram recording method according to the present invention, and FIG. 1B schematically shows a state in which information is angle-multiplexed recorded on a hologram recording layer of a hologram recording medium. Diagrammatically shown,
2A is an enlarged view of the spatial light modulator and the recording signal output unit shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a diagram showing dots displayed on the liquid crystal unit.
図１（ａ）に示した如く、本発明に係るホログラム記録方法が適用されるホログラム記録再生装置１０では、光透過型のホログラム記録媒体１を用いるように構成されている。 As shown in FIG. 1A, the hologram recording / reproducing apparatus 10 to which the hologram recording method according to the present invention is applied is configured to use a light transmission type hologram recording medium 1.
上記したホログラム記録媒体１は、光透過性を有するポリカーボネートやポリスチレンなどの透明な樹脂材を用いて基板２が形成されており、且つ、この基板２の一方の面（上面）２ａ上に光透過性を有するホログラム記録層３が成膜されている。 In the hologram recording medium 1 described above, a substrate 2 is formed using a transparent resin material such as polycarbonate or polystyrene having optical transparency, and light is transmitted on one surface (upper surface) 2 a of the substrate 2. The hologram recording layer 3 having the property is formed.
この際、ホログラム記録層３は紫外線硬化樹脂などのフォトポリマーが使用され、ホログラム記録層３の厚みが約０．４ｍｍ程度と厚く成膜されているので、後述する記録光Ｌｒと参照光Ｌｓとにより紫外線硬化樹脂が硬化することで干渉縞が厚いグレーティング、いわゆるブラックグレーティングとして記録されるために角度多重記録が可能となり、大容量の情報がホログラム記録できるようになっている。 At this time, the hologram recording layer 3 is made of a photopolymer such as an ultraviolet curable resin, and the hologram recording layer 3 is formed with a thickness of about 0.4 mm. Therefore, the recording light Lr and the reference light Ls described later are used. By curing the ultraviolet curable resin, the interference fringes are recorded as thick gratings, so-called black gratings, so that angle multiplex recording is possible, and a large amount of information can be recorded on a hologram.
次に、上記したホログラム記録再生装置１０は、大別すると、ホログラム記録媒体１上に後述するように明るく表示される明ドットと暗く表示される暗ドットとからなる２次元の明暗ドットとして表示された１画面分の情報をホログラム記録するための記録用光ヘッド２０と、ホログラム記録媒体１上に記録された情報を再生するための再生用光ヘッド４０とから構成されている。 Next, the hologram recording / reproducing apparatus 10 described above is broadly displayed on the hologram recording medium 1 as two-dimensional light and dark dots composed of bright dots that are brightly displayed and dark dots that are darkly displayed as will be described later. In addition, the recording optical head 20 for recording hologram information on one screen and the reproducing optical head 40 for reproducing information recorded on the hologram recording medium 1 are configured.
そして、記録用光ヘッド２０はホログラム記録媒体１の基板２の一方の面（上面）２ａ上に成膜されたホログラム記録層３側に設けられており、一方、再生用光ヘッド４０はホログラム記録媒体１の基板２の他方の面（下面）２ｂ側に設けられている。 The recording optical head 20 is provided on the side of the hologram recording layer 3 formed on one surface (upper surface) 2a of the substrate 2 of the hologram recording medium 1, while the reproducing optical head 40 is provided with a hologram recording medium. It is provided on the other surface (lower surface) 2 b side of the substrate 2 of the medium 1.
この際、ホログラム記録媒体１に対して記録のみを行う場合には、記録用光ヘッド２０のみを備えてホログラム記録装置として構成すれば良い。 At this time, when only recording is performed on the hologram recording medium 1, the hologram recording apparatus may be configured by including only the recording optical head 20.
更に、ホログラム記録媒体１に対して再生のみを行う場合には、参照光Ｌｓのみをホログラム記録媒体１上に照射する参照光用ヘッド（図示せず）と、参照光Ｌｓをホログラム記録媒体１内のホログラム記録層３で回折させた再生光Ｌｐを再生する再生用光ヘッド４０とを備えてホログラム再生装置として構成すれば良い。 Further, in the case where only reproduction is performed on the hologram recording medium 1, a reference light head (not shown) that irradiates only the reference light Ls onto the hologram recording medium 1, and the reference light Ls in the hologram recording medium 1. And a reproducing optical head 40 that reproduces the reproducing light Lp diffracted by the hologram recording layer 3 may be configured as a hologram reproducing device.
まず、上記した記録用光ヘッド２０では、Ａｒ(アルゴン)を用いたレーザ光源２１から基準波長λとして例えば５１４．５ｎｍ程度のレーザ光Ｌが出射されている。尚、レーザ光源２１から出射されるレーザ光Ｌの基準波長λはホログラム記録層３の材質に応じて選択すれば良いものである。 First, in the recording optical head 20 described above, a laser light L of about 514.5 nm, for example, is emitted as a reference wavelength λ from a laser light source 21 using Ar (argon). The reference wavelength λ of the laser light L emitted from the laser light source 21 may be selected according to the material of the hologram recording layer 3.
そして、レーザ光源２１から出射されたレーザ光Ｌは直線偏光の発散光であり、この発散光がコリメーターレンズ２２で平行光に変換された後に半透過反射ミラー２３に入射されて、この半透過反射ミラー２３によりレーザ光Ｌが２分割され、半透過反射ミラー２３で反射された一方の光線Ｌａは参照光用となり、且つ、半透過反射ミラー２３を透過した他方の光線Ｌｂは信号光用となる。従って、参照光用となる一方の光線Ｌａと、信号光用となる他方の光線Ｌｂは、レーザ光源２１から出射されたレーザ光Ｌによる同じ基準波長λであることは明らかである。 The laser light L emitted from the laser light source 21 is a linearly polarized divergent light. The divergent light is converted into parallel light by the collimator lens 22 and then incident on the semi-transmissive reflection mirror 23, and this semi-transmissive light is emitted. The laser beam L is divided into two by the reflection mirror 23, one light beam La reflected by the semi-transmission reflection mirror 23 is used for reference light, and the other light beam Lb transmitted through the semi-transmission reflection mirror 23 is used for signal light. Become. Therefore, it is clear that the one light beam La used for the reference light and the other light beam Lb used for the signal light have the same reference wavelength λ by the laser light L emitted from the laser light source 21.
そして、半透過反射ミラー２３で反射された参照光用となる一方の光線Ｌａは、半透過反射ミラー２３の右斜め下方に設けた第１反射ミラー２４により中心部に向かうように反射された後に、第１集光レンズ２５で絞られて参照光Ｌｓとして、光透過型のホログラム記録媒体１上に入射される。 Then, one light beam La for reference light reflected by the transflective mirror 23 is reflected toward the center by the first reflective mirror 24 provided obliquely to the lower right of the transflective mirror 23. The light is focused by the first condenser lens 25 and is incident on the light transmission type hologram recording medium 1 as the reference light Ls.
また、半透過反射ミラー２３を透過した信号光用となる他方の光線Ｌｂは、半透過反射ミラー２３の左斜め下方に設けた第２反射ミラー２６により中心部に向かうように反射された後に、液晶表示パネル（ＬＣＤ）などを用いた空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）２７の裏面に入射される。 Further, after the other light beam Lb for signal light transmitted through the semi-transmissive reflective mirror 23 is reflected toward the center by the second reflective mirror 26 provided diagonally to the left of the semi-transmissive reflective mirror 23, The light is incident on the back surface of a spatial light modulator (SLM) 27 using a liquid crystal display panel (LCD) or the like.
上記した空間光変調器２７は、図２（ａ）に拡大して示した如く、２枚の透明電極２８，２９との間に、画素と対応する小さな液晶セル３０ａを縦横に二次元的に配列した液晶部３０が介装されており、光透過型に構成されている。従って、空間光変調器２７内には、多数の液晶セル３０ａによって多数の画素が二次元的に配列されていることになる。 In the spatial light modulator 27, as shown in an enlarged view in FIG. 2A, a small liquid crystal cell 30a corresponding to a pixel is two-dimensionally and vertically arranged between two transparent electrodes 28 and 29. The arranged liquid crystal unit 30 is interposed, and is configured as a light transmission type. Accordingly, a large number of pixels are two-dimensionally arranged in the spatial light modulator 27 by the large number of liquid crystal cells 30a.
また、空間光変調器２７の裏面側に配置された透明電極２８と記録信号出力部３１との間には水平方向の信号線Ｈｓが接続され、且つ、空間光変調器２７の表面側に配置された透明電極２９と記録信号出力部３１との間には垂直方向の信号線Ｖｓが接続されており、記録信号出力部３１からの記録信号Ｒｓ（図１）を信号線Ｈｓ，Ｖｓを介して各透明電極２８，２９に供給することで、二次元的に配列した各液晶セル３０ａ中で信号線Ｈｓ，Ｖｓが交差した液晶セル３０ａに記録信号Ｒｓに応じた各電圧が印加され、各液晶セル３０ａの間の各電位差により各液晶セル３０ａの液晶の分子配列が生じて光透過率が変化する。 A horizontal signal line Hs is connected between the transparent electrode 28 disposed on the back surface side of the spatial light modulator 27 and the recording signal output unit 31, and is disposed on the front surface side of the spatial light modulator 27. A vertical signal line Vs is connected between the transparent electrode 29 and the recording signal output unit 31, and the recording signal Rs (FIG. 1) from the recording signal output unit 31 is transmitted via the signal lines Hs and Vs. By supplying to each of the transparent electrodes 28 and 29, each voltage corresponding to the recording signal Rs is applied to the liquid crystal cell 30a where the signal lines Hs and Vs intersect in the two-dimensionally arranged liquid crystal cells 30a. Each potential difference between the liquid crystal cells 30a causes a molecular arrangement of the liquid crystal in each liquid crystal cell 30a to change the light transmittance.
尚、上記とは異なって、空間光変調器２７の裏面側に配置された透明電極２８に水平方向の信号線Ｈｓと垂直方向の信号線Ｖｓとを接続し、且つ、空間光変調器２７の表面側に配置された透明電極２９を共通電極とする構成でも良い。 Unlike the above, the horizontal signal line Hs and the vertical signal line Vs are connected to the transparent electrode 28 disposed on the back side of the spatial light modulator 27, and the spatial light modulator 27 The transparent electrode 29 disposed on the front surface side may be configured as a common electrode.
従って、上記した液晶部３０では、図２（ｂ）に拡大して示したように、複数の画素として例えば３×３の各液晶セル３０ａを組にして９個の画素によりドットＤが正方形状に構成されており、このドットは、後述するように記録信号Ｒｓ（図１）に応じて暗く表示される暗ドットＢＤ｛図３（ａ）｝と、明るく表示される明ドットＷＤ｛図３（ｂ）｝とにフーリエ変換により光変調されて、これらの暗ドットＢＤと明ドットＷＤとを適宜組み合わせた１画面分の画像情報光が濃淡でオンオフ表示されようになっている。 Accordingly, in the liquid crystal unit 30 described above, as shown in an enlarged view in FIG. 2B, for example, a plurality of pixels, for example, 3 × 3 liquid crystal cells 30a are combined to form a dot D having a square shape. As will be described later, the dots are dark dots BD {FIG. 3 (a)} that are darkly displayed according to the recording signal Rs (FIG. 1) and bright dots WD {FIG. 3) that are brightly displayed. (B)} is optically modulated by Fourier transform, and image information light for one screen obtained by appropriately combining the dark dots BD and the bright dots WD is displayed on and off in light and shade.
この際、暗ドットＢＤと明ドットＷＤとの境界部分における光強度勾配がシャープとなるように空間光変調器２７で暗ドットＢＤと明ドットＷＤとに対して２−４変調をかけているが、この２−４変調については後で詳述する。 At this time, the spatial light modulator 27 applies 2-4 modulation to the dark dots BD and the bright dots WD so that the light intensity gradient at the boundary between the dark dots BD and the bright dots WD becomes sharp. The 2-4 modulation will be described in detail later.
尚、この実施例では、空間光変調器２７として画素と対応する小さな液晶セル３０ａを縦横に二次元的に配列した液晶部３０を備えたものを適用したが、これに限ることなく、空間光変調器２７としてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：マイクロミラーを使った素子）や、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ）−ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）や、ＥＯ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）−ＳＬＭなどを用いても良い。 In this embodiment, the spatial light modulator 27 is provided with the liquid crystal unit 30 in which the small liquid crystal cells 30a corresponding to the pixels are two-dimensionally arranged in the vertical and horizontal directions. As the modulator 27, a DMD (Digital Mirror Device: element using a micromirror), an MO (Magnetic Optical) -SLM (Spatial Light Modulator), an EO (Electro Optical) -SLM, or the like may be used.
再び図１に戻り、空間光変調器２７の裏面に入射した信号光用となる他方の光線Ｌｂは、記録信号Ｒｓに応じて光変調されて、空間光変調器２７の表面から出射された後に、第２集光レンズ３２で絞られて記録光（信号光）Ｌｒとして、光透過型のホログラム記録媒体１上に入射される。 Returning to FIG. 1 again, the other light beam Lb for signal light incident on the back surface of the spatial light modulator 27 is optically modulated in accordance with the recording signal Rs and emitted from the surface of the spatial light modulator 27. The light is focused by the second condenser lens 32 and is incident on the light transmission type hologram recording medium 1 as recording light (signal light) Lr.
この際、同じ波長の参照光Ｌｓ及び記録光Ｌｒは、略左右対称の入射角を持って光透過型のホログラム記録媒体１の基板２上に成膜したホログラム記録層３に入射され、且つ、参照光Ｌｓ及び記録光Ｌｒは、ホログラム記録層３上の同一位置（同一領域）に集光されて、参照光Ｌｓと、１画面分の記録光Ｌｒとにより１画面分の情報が干渉縞の形態でホログラム記録層３に角度多重により記録される。 At this time, the reference light Ls and the recording light Lr having the same wavelength are incident on the hologram recording layer 3 formed on the substrate 2 of the light transmission type hologram recording medium 1 with a substantially bilaterally symmetric incident angle, and The reference light Ls and the recording light Lr are collected at the same position (same area) on the hologram recording layer 3, and the information for one screen includes interference fringes by the reference light Ls and the recording light Lr for one screen. In the form, it is recorded on the hologram recording layer 3 by angle multiplexing.
ここで、参照光Ｌｓと記録光Ｌｒとによりホログラム記録層３上に角度多重する場合には、図１（ｂ）に示したように、ホログラム記録層３上の同一位置（同一領域）に記録角度を僅かづつ変えて例えば１０１回重ね書きすることにより１０１角度多重記録が得られる。 Here, when the angle multiplexing is performed on the hologram recording layer 3 by the reference light Ls and the recording light Lr, the recording is performed at the same position (same area) on the hologram recording layer 3 as shown in FIG. 101 angle multiplex recording can be obtained by overwriting 101 times, for example, by slightly changing the angle.
この際、角度多重記録する方法としては、記録用光ヘッド２０を固定した状態でホログラム記録媒体１の記録位置を僅かづつ回転移動させる方法、又は、ホログラム記録媒体１を固定した状態で記録用光ヘッド２０を僅かづつ回転させる方法のいずれかを用いれば良いものである。 At this time, as a method of angle multiplexing recording, a method of rotating the recording position of the hologram recording medium 1 little by little with the recording optical head 20 fixed, or a recording light with the hologram recording medium 1 fixed Any one of the methods of rotating the head 20 little by little may be used.
そして、記録用光ヘッド２０により角度多重記録を行った場合に、光透過型のホログラム記録媒体１の基板２上に成膜したホログラム記録層３は、前述したようにホログラム記録層３の厚みが約０．４ｍｍ程度と厚く成膜されているので、記録トラック部位にスポット状に照射した参照光Ｌｓと記録光Ｌｒとによる光スポットの面積内で各種の情報がホログラム媒質の厚み方向に向かって微小な回折格子の集合体として記録でき、且つ、同一位置（同一領域）で記録角度を変えることで例えば１０１角度多重により多量の情報が記録できる。 When the angle multiplex recording is performed by the recording optical head 20, the hologram recording layer 3 formed on the substrate 2 of the light transmission type hologram recording medium 1 has the thickness of the hologram recording layer 3 as described above. Since the film is formed as thick as about 0.4 mm, various kinds of information are directed in the thickness direction of the hologram medium within the area of the light spot by the reference light Ls and the recording light Lr irradiated in a spot shape on the recording track portion. It can be recorded as a collection of minute diffraction gratings, and a large amount of information can be recorded by, for example, 101 angle multiplexing by changing the recording angle at the same position (same area).
一方、光透過型のホログラム記録媒体１の基板２の他方の面２ｂの下方には、再生用光ヘッド４０が設けられている。 On the other hand, a reproducing optical head 40 is provided below the other surface 2 b of the substrate 2 of the light transmission type hologram recording medium 1.
上記した再生用光ヘッド４０は、基板２を透過した再生光Ｌｐを平行光に変換する対物レンズ４１と、この対物レンズ４１を通過した平行光を受光するＣＣＤなどによる撮像素子４２とが設けられている。 The reproducing optical head 40 described above is provided with an objective lens 41 that converts the reproducing light Lp that has passed through the substrate 2 into parallel light, and an imaging element 42 such as a CCD that receives the parallel light that has passed through the objective lens 41. ing.
上記した撮像素子（ＣＣＤ）４２は、空間光変調器２７の液晶部３０の液晶セル３０ａの数量と対応して、多数のフォトディテクタ（図示せず）を縦横に二次元的に配列したものであり、各フォディテクタで検出した各光量を光電変換した撮像信号４２ａを再生信号処理部６４に送っている。この際、撮像素子４２は、再生光Ｌｐにより角度多重して記録された１画面分の情報を検出できる面積を有していれば良い。 The above-described imaging device (CCD) 42 is a two-dimensional array of a number of photodetectors (not shown) corresponding to the number of liquid crystal cells 30a of the liquid crystal unit 30 of the spatial light modulator 27. The imaging signal 42a obtained by photoelectrically converting each light quantity detected by each detector is sent to the reproduction signal processing unit 64. At this time, the image sensor 42 only needs to have an area capable of detecting information for one screen recorded by angle multiplexing with the reproduction light Lp.
上記のように構成した再生用光ヘッド４０を用いて光透過型のホログラム記録媒体１を再生する場合には、参照光Ｌｓと再生光Ｌｐとを用いているものの、記録光Ｌｒは必要ないので、空間光変調器２７の液晶部３０が有するシャッタ機能を動作させるか、記録光Ｌｒの出射側に不図示のシャッタ機構を取り付けて動作させることで、記録光Ｌｒを遮断すれば良い。 When reproducing the light transmission type hologram recording medium 1 using the reproducing optical head 40 configured as described above, although the reference light Ls and the reproducing light Lp are used, the recording light Lr is not necessary. The recording light Lr may be blocked by operating the shutter function of the liquid crystal unit 30 of the spatial light modulator 27 or by attaching a shutter mechanism (not shown) to the recording light Lr emission side.
そして、再生時には、記録用光ヘッド２０内に設けたホログラム記録部４０から出射された参照光Ｌｓのみを光透過型のホログラム記録媒体１上に照射する。この後、参照光Ｌｓは、ホログラム記録層３内に記録された微小な回折格子の集合体によりブラック回折されて再生光Ｌｐとなり、この再生光Ｌｐが光透過性の基板２を透過した後に、再生用光ヘッド４０内の対物レンズ４１に入射され、この対物レンズ４１で平行光に変換された後に撮像素子４２で受光されて、撮像素子４２で光電変換して出力された撮像信号４２ａが再生信号処理部６４で処理されている。 At the time of reproduction, only the reference light Ls emitted from the hologram recording unit 40 provided in the recording optical head 20 is irradiated onto the light transmission type hologram recording medium 1. Thereafter, the reference light Ls is black diffracted by an aggregate of minute diffraction gratings recorded in the hologram recording layer 3 to become reproduction light Lp. After the reproduction light Lp passes through the light-transmitting substrate 2, An image pickup signal 42a incident on the objective lens 41 in the reproducing optical head 40, converted into parallel light by the objective lens 41, received by the image pickup device 42, and photoelectrically converted by the image pickup device 42 and output is reproduced. It is processed by the signal processing unit 64.
尚、この実施例によるホログラム記録再生装置１０の構成は一例にすぎず、これに限定されるものではない。例えば、不図示の光反射型のホログラム記録媒体を適用可能にホログラム記録再生装置を光反射型に構成することも可能である。また、参照光Ｌｓ及び記録光Ｌｓを第１集光レンズ２５及び第２集光レンズ３２で絞り込むことなく、参照光Ｌｓ及び記録光Ｌｓをホログラム記録媒体１上に直接照射することも可能であり、これに伴って、ホログラム記録媒体１に記録された情報を撮像素子（ＣＣＤ）で直接再生することも可能である。 The configuration of the hologram recording / reproducing apparatus 10 according to this embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, the hologram recording / reproducing apparatus can be configured as a light reflection type so that a light reflection type hologram recording medium (not shown) can be applied. It is also possible to directly irradiate the hologram recording medium 1 with the reference light Ls and the recording light Ls without narrowing down the reference light Ls and the recording light Ls with the first condenser lens 25 and the second condenser lens 32. Accordingly, information recorded on the hologram recording medium 1 can be directly reproduced by the image pickup device (CCD).
ここで、上記した記録用光ヘッド２０を用いて光透過型のホログラム記録媒体１上に各種の情報を記録する本発明に係るホログラム記録方法について、図３〜図１３を用いて説明する。 Here, the hologram recording method according to the present invention for recording various kinds of information on the light transmission type hologram recording medium 1 using the recording optical head 20 will be described with reference to FIGS.
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るホログラム記録方法において、空間光変調器の液晶部に表示される暗ドットと明ドットとを説明するための図、
図４（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るホログラム記録方法において、空間光変調器内で暗ドットと明ドットとに対して２−４変調を行う動作を模式的に示した図、
図５は本発明に係るホログラム記録方法において、光波面解析ソフトを用いたシミュレーションモデルを説明するために模式的に示した図、
図６は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、正方形状の明ドットの周辺画素領域に対して信号振幅を０％に設定した場合のシミュレーション結果を示した図、
図７は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、正方形状の明ドットの周辺画素領域に対して信号振幅を１０％に設定した場合のシミュレーション結果を示した図、
図８は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、正方形状の明ドットの周辺画素領域に対して信号振幅を２５％に設定した場合のシミュレーション結果を示した図、
図９は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、正方形状の明ドットの周辺画素領域に対して信号振幅を５０％に設定した場合のシミュレーション結果を示した図、
図１０は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、正方形状の明ドットの周辺画素領域に対して信号振幅を７０％に設定した場合のシミュレーション結果を示した図、
図１１は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、正方形状の明ドットの周辺画素領域に対して信号振幅を１００％に設定した場合のシミュレーション結果を示した図、
図１２は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、本発明に対する参考例として円形状の明ドットの周辺画素領域に対して信号振幅を１００％に設定した場合のシミュレーション結果を示した図、
図１３は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、図６〜図１２中での１次ピーク／０次ピークの比と、２次ピーク／０次ピークの比とを示した図である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining dark dots and bright dots displayed on the liquid crystal unit of the spatial light modulator in the hologram recording method according to the present invention;
FIGS. 4A to 4D are diagrams schematically showing an operation of performing 2-4 modulation on dark dots and bright dots in the spatial light modulator in the hologram recording method according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a simulation model using light wavefront analysis software in the hologram recording method according to the present invention,
FIG. 6 is a diagram showing a simulation result when the signal amplitude is set to 0% with respect to the peripheral pixel region of the square bright dot in the simulation model shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a simulation result when the signal amplitude is set to 10% with respect to a peripheral pixel region of square bright dots in the simulation model shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result when the signal amplitude is set to 25% with respect to the peripheral pixel region of the square bright dot in the simulation model shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result when the signal amplitude is set to 50% with respect to the peripheral pixel region of the square bright dot in the simulation model shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the signal amplitude is set to 70% with respect to the peripheral pixel region of the square-shaped bright dot in the simulation model shown in FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a simulation result when the signal amplitude is set to 100% with respect to a peripheral pixel region of square bright dots in the simulation model shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a simulation result when the signal amplitude is set to 100% with respect to the peripheral pixel region of a circular bright dot as a reference example for the present invention in the simulation model shown in FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the ratio of the primary peak / zero order peak and the ratio of the secondary peak / zero order peak in FIGS. 6 to 12 in the simulation model shown in FIG.
本発明に係るホログラム記録方法では、前述したように、レーザ光源２１から出射されたレーザ光Ｌを参照光用となる一方の光線Ｌａと記録光用となる他方の光線Ｌｂとに分離した後、一方の光線Ｌａを第１集光レンズ２５で絞り込んだ参照光Ｌｓと、画素が二次元的に配列された面内で複数の画素を組みとして各ドットＤが形成された空間光変調器２７に他方の光線Ｌｂを照射して、空間光変調器２７で記録信号Ｒｓに応じて複数の画素により暗く表示される暗ドットＢＤと複数の画素により明るく表示される明ドットＷＤとに光変調されて、暗ドットＢＤと明ドットＷＤとを適宜組み合わせた情報光を第２集光レンズ３２で絞り込んだ記録光Ｌｓとを、ホログラム記録媒体１のホログラム記録層３上の同一位置に照射して、両光Ｌｓ，Ｌｒにより情報をホログラム記録層３に干渉縞の形態で記録するにあたって、空間光変調器２７では、図３（ａ）に示したように、複数の画素（９個の画素）により正方形状に形成された暗ドットＢＤに対して複数の画素（９個の画素）全てを同じ暗さの光強度に設定すると共に、図３（ｂ）に示したように、複数の画素（９個の画素）により正方形状に形成された明ドットＷＤに対して複数の画素（９個の画素）のうちで最も明るく表示される中心画素領域ＯＧＡの周辺に沿って形成した周辺画素領域ＳＧＡを該中心画素領域ＯＧＡよりも暗い光強度に設定し且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定するように２−４変調をかけている。上記を言い換えると、明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡは中心画素領域ＯＧＡよりも光強度を低く設定され且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定されている。 In the hologram recording method according to the present invention, as described above, after separating the laser light L emitted from the laser light source 21 into one light beam La for reference light and the other light beam Lb for recording light, A reference light Ls obtained by narrowing down one light beam La by the first condenser lens 25 and a spatial light modulator 27 in which each dot D is formed by combining a plurality of pixels in a plane in which the pixels are two-dimensionally arranged. The other light beam Lb is irradiated, and the spatial light modulator 27 optically modulates the dark dots BD that are darkly displayed by the plurality of pixels and the bright dots WD that are brightly displayed by the plurality of pixels according to the recording signal Rs. The recording light Ls obtained by narrowing down the information light appropriately combining the dark dots BD and the bright dots WD with the second condenser lens 32 is irradiated to the same position on the hologram recording layer 3 of the hologram recording medium 1. Light Ls, L When recording information on the hologram recording layer 3 in the form of interference fringes, the spatial light modulator 27 is formed in a square shape by a plurality of pixels (9 pixels) as shown in FIG. A plurality of pixels (9 pixels) are set to the same dark light intensity with respect to the dark dot BD, and a plurality of pixels (9 pixels) are used as shown in FIG. A peripheral pixel region SGA formed along the periphery of the central pixel region OGA displayed brightest among a plurality of pixels (9 pixels) with respect to the bright dot WD formed in a square shape is a central pixel region OGA. The 2-4 modulation is applied so that the light intensity is set to be darker than that of the dark dot and the light intensity is set to be higher than that of the dark dot BD. In other words, the peripheral pixel region SGA of the bright dot WD is set to have a light intensity lower than that of the central pixel region OGA and lighter than that of the dark dot BD.
この際、空間光変調器２７の液晶部３０｛図２（ａ），（ｂ）｝内で一つの画素となる液晶セル３０ａは例えば１０μｍ×１０μｍに設定され、９個の画素で３０μｍ×３０μｍのドットＤが正方形状に構成されているが、明ドットＷＤの中心画素領域ＯＧＡは１画素を有し且つこの１画素は光を全透過して最も明るく表示されている一方、中心画素領域ＯＧＡの周辺に沿って１０μｍ幅で形成された周辺画素領域ＳＧＡは合計で８画素を有し且つ中心画素領域ＯＧＡよりも暗く且つ暗ドットＢＤよりも明るいく表示されるように設定されている。 At this time, the liquid crystal cell 30a which becomes one pixel in the liquid crystal unit 30 {FIG. 2 (a), (b)} of the spatial light modulator 27 is set to 10 μm × 10 μm, for example, and nine pixels are 30 μm × 30 μm. The dots D are formed in a square shape, but the central pixel region OGA of the bright dots WD has one pixel, and this one pixel is displayed most brightly through all light, whereas the central pixel region OGA The peripheral pixel region SGA formed with a width of 10 μm along the periphery of the pixel has a total of 8 pixels, and is set to be displayed darker than the central pixel region OGA and brighter than the dark dots BD.
そして、空間光変調器２７内で、図４（ａ），（ｂ）に示したように、暗ドットＢＤに対する２値中の「０」は「００」と「０１」に２−４変調されており、この際、「００」及び「０１」は共に同じ暗さの光強度に設定されている。一方、図４（ｃ），（ｄ）に示したように、明ドットＷＤに対する２値中の「１」は「１０」と「１１」に２−４変調されており、この際、「１０」は明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対応して暗ドットＢＤの光強度と明ドットＷＤの中心画素領域ＯＧＡの光強度との間の光強度に設定され、「１１」は明ドットＷＤの中心画素領域ＯＧＡの光強度に設定されている。 In the spatial light modulator 27, as shown in FIGS. 4A and 4B, “0” in the binary value for the dark dot BD is 2-4 modulated to “00” and “01”. In this case, both “00” and “01” are set to the same dark light intensity. On the other hand, as shown in FIGS. 4C and 4D, “1” in the binary value for the bright dot WD is 2-4 modulated to “10” and “11”. "Is set to the light intensity between the light intensity of the dark dot BD and the light intensity of the central pixel area OGA of the bright dot WD corresponding to the peripheral pixel area SGA of the bright dot WD, and" 11 "is the light dot WD. The light intensity of the central pixel area OGA is set.
更に、暗ドットＢＤと明ドットＷＤとを２−４変調した時に、図４（ａ）〜（ｄ）の図示から明らかなように、「００」，「０１」，「１０」，「１１」中では、いずれも「黒」＝「０」に表示される確率と、「白」＝「１」に表示される確率とが３：１の割合で出現しており、この出現確率については再生信号のノイズ測定時に述べる。 Further, when the dark dot BD and the bright dot WD are modulated 2-4, as is apparent from the illustrations of FIGS. 4A to 4D, “00”, “01”, “10”, “11”. Among them, the probability of displaying “black” = “0” and the probability of displaying “white” = “1” appear at a ratio of 3: 1, and the appearance probability is reproduced. It will be described when measuring the noise of the signal.
そして、上記を実証するために、光波面解析ソフトを用いて図５に示したシミュレーションモデルにより検証を試みた。 In order to verify the above, verification was attempted using the simulation model shown in FIG. 5 using light wavefront analysis software.
ここで、図５に示したシミュレーションモデルは、空間光変調器２７と同じようにドットをフーリエ変換する機能を有する凸レンズをホログラムディスクの位置に置換して配置し、光源からの平行光を空間光変調器２７内のドットＤ｛図２（ｂ）｝と等価の面積を有するドット表示部を通過させた後に、高次光の成分をカットするために凸レンズの前方に設けたマスクの開口部を通して凸レンズにより再生像観察面上に結像させて結像光学系を構成した。従って、この結像光学系では、凸レンズの左側が記録系となり、一方、凸レンズの右側が再生系となっている。 Here, in the simulation model shown in FIG. 5, the convex lens having the function of Fourier transforming dots is replaced with the position of the hologram disk in the same manner as the spatial light modulator 27, and the parallel light from the light source is converted into the spatial light. After passing through a dot display portion having an area equivalent to the dot D {FIG. 2 (b)} in the modulator 27, the convex lens passes through the opening of the mask provided in front of the convex lens in order to cut off higher-order light components. An imaging optical system was formed by forming an image on the reproduction image observation surface. Therefore, in this imaging optical system, the left side of the convex lens is a recording system, while the right side of the convex lens is a reproducing system.
この際、光源は、波長λが５００ｎｍの均一光を出射するように設定した。また、ドット表示部の外形サイズを３０μｍ×３０μｍに設定することで、先に図３（ａ），（ｂ）に示した正方形状の暗ドットＢＤ，明ドットＷＤと同じ形状になり、且つ、明ドットＷＤの中心画素領域ＯＧＡの周辺に沿って１０μｍ幅で形成した周辺画素領域ＳＧＡに対して信号振幅を光が透過しない０％から光が全透過する１００％の間で変化させながら、ＸＹ平面からなる再生像観察面上でＸ方向の光強度分布を調べた。 At this time, the light source was set to emit uniform light having a wavelength λ of 500 nm. Further, by setting the external size of the dot display portion to 30 μm × 30 μm, the shape becomes the same as the square dark dots BD and bright dots WD previously shown in FIGS. 3A and 3B, and While changing the signal amplitude from 0% where light is not transmitted to 100% where light is totally transmitted to the peripheral pixel area SGA formed with a width of 10 μm along the periphery of the central pixel area OGA of the bright dot WD, XY The light intensity distribution in the X direction was examined on a reproduction image observation surface composed of a plane.
尚、上記した光強度と、上記した信号振幅との関係は、前述した式２より、光強度＝（信号振幅）２となる。 Note that the relationship between the above-described light intensity and the above-described signal amplitude is expressed as light intensity = (signal amplitude) 2 from Equation 2 described above.
また、マスクの開口部は１０ｍｍ×１０ｍｍに設定した。更に、凸レンズは開口数（ＮＡ）が０．５で、焦点距離ｆが１００ｍｍで収差のないものを使用することで、ドット表示部と凸レンズの中心との間の距離を２ｆ＝２００ｍｍに設定し、且つ、凸レンズの中心と再生像観察面との間の距離を２ｆ＝２００ｍｍに設定しているが、距離２ｆは実寸よりも短く図示している。 The opening of the mask was set to 10 mm × 10 mm. Furthermore, by using a convex lens having a numerical aperture (NA) of 0.5, a focal length f of 100 mm and no aberration, the distance between the dot display portion and the center of the convex lens is set to 2f = 200 mm. In addition, although the distance between the center of the convex lens and the reproduced image observation surface is set to 2f = 200 mm, the distance 2f is shown shorter than the actual size.
上記により、伝播条件は、 フラウンホーファー（２ｆ＝２００ｍｍ＞＞（ドットサイズ）２／λ＝１．８ｍｍ）の回折条件を満たすことができる。 As described above, the propagation condition can satisfy the diffraction condition of Fraunhofer (2f = 200 mm >> (dot size) 2 /λ=1.8 mm).
そして、上記の条件下において、正方形状の明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対して信号振幅を０％（光透過なし），１０％，２５％，５０％，７０％，１００％（光全透過）に振ってシミュレーションしており、この時のシミュレーション結果を上記順に図６〜図１１に示すと共に、本発明に対する参考例として従来技術で説明した円形状の明ドットの場合に周辺画素領域に対して信号振幅を１００％とした結果を図１２に示している。 Under the above conditions, the signal amplitude is 0% (no light transmission), 10%, 25%, 50%, 70%, 100% (total light intensity) with respect to the peripheral pixel region SGA of the square-shaped bright dot WD. The simulation results at this time are shown in FIGS. 6 to 11 in the above order, and in the case of the circular bright dots described in the prior art as a reference example for the present invention, On the other hand, the result when the signal amplitude is 100% is shown in FIG.
尚、図６〜図１２中で横軸はＸ軸方向の明ドットのサイズＸ＝±１５μｍに対して中心Ｘ＝０を中心にして±５０μｍの範囲まで広げた領域を示し、縦軸は光強度を示している。 In FIGS. 6 to 12, the horizontal axis indicates the area widened to the range of ± 50 μm around the center X = 0 with respect to the bright dot size X = ± 15 μm in the X-axis direction. Indicates strength.
上記図６〜図１２から明らかなように、ドットサイズの中心Ｘ＝０を中心にして０次光の光強度が凸状に現れ、且つ、０次光の光強度は信号振幅が増すにつれて凸状の幅が広がる傾向にあると共に、ドットサイズＸ＝±１５μｍの外側の裾野に、１次光，２次光，３次光による高次のピークが発生する。ここで、これらの高次ピークは全てノイズとなるので、高次ピーク小さい方が好ましい。従って、高次ピークが最も小さくなる時は図９に示したように正方形状の明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対して信号振幅を５０％に設定したときである。 As apparent from FIGS. 6 to 12, the 0th-order light intensity appears in a convex shape with the dot size center X = 0 as the center, and the 0th-order light intensity increases as the signal amplitude increases. The width of the shape tends to widen, and high-order peaks due to the primary light, the secondary light, and the tertiary light are generated at the outer base of the dot size X = ± 15 μm. Here, since these higher order peaks all become noise, it is preferable that the higher order peaks are smaller. Accordingly, the time when the high-order peak becomes the smallest is when the signal amplitude is set to 50% with respect to the peripheral pixel region SGA of the square bright dot WD as shown in FIG.
更に、図６〜図１２に示したシミュレーション結果を利用して、１次ピーク／０次ピークの比と、２次ピーク／０次ピークの比とを図１３に示しており、横軸は明ドットの周辺画素領域に対する信号振幅（％）を示し、縦軸はピーク比を示している。 Further, the primary peak / zero order peak ratio and the secondary peak / zero order peak ratio are shown in FIG. 13 using the simulation results shown in FIGS. The signal amplitude (%) for the peripheral pixel area of the dot is shown, and the vertical axis shows the peak ratio.
この図１３から明らかなように、明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対する信号振幅が３０％〜５５％の範囲内では、１次ピーク／０次ピークの比及び２次ピーク／０次ピークの比が共に小さくなるので、再生信号に対してノイズを押さえることができる。一方、明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対する信号振幅が０％〜２５％の範囲内では図６〜図８に示したように明ドットのサイズＸ＝±１５μｍ内での０次光の幅方向の分布が不安定であるので、信号検出の立場から好ましくない。 As is apparent from FIG. 13, when the signal amplitude of the bright dot WD with respect to the peripheral pixel region SGA is within the range of 30% to 55%, the ratio of the primary peak / zero order peak and the ratio of the secondary peak / zero order peak. Since both become smaller, it is possible to suppress noise with respect to the reproduction signal. On the other hand, when the signal amplitude of the bright dot WD with respect to the peripheral pixel area SGA is within the range of 0% to 25%, the width direction of the zero order light within the size X of the bright dot X = ± 15 μm as shown in FIGS. Is unstable from the standpoint of signal detection.
また、明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対する信号振幅が５５％以上になると、１次ピーク／０次ピークの比及び２次ピーク／０次ピークの比が共に大きくなるので、再生信号に対してノイズを押さえることができない。 Further, when the signal amplitude of the bright dot WD with respect to the peripheral pixel region SGA is 55% or more, the ratio of the primary peak / zero order peak and the ratio of the secondary peak / zero order peak both increase. Noise cannot be suppressed.
更に、明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対する信号振幅が１００％の場合において、１次ピーク／０次ピークの比及び２次ピーク／０次ピークの比は、本発明のように正方形状に形成した明ドットの方が本発明に対する参考例となる円形状の明ドットよりも小さい。 Further, when the signal amplitude of the bright dot WD with respect to the peripheral pixel region SGA is 100%, the ratio of the primary peak / zero order peak and the ratio of the secondary peak / zero order peak are formed in a square shape as in the present invention. The bright dots thus made are smaller than the circular light dots that serve as reference examples for the present invention.
尚、参考例となる円形状の明ドットに対して最も明るく表示される中心画素領域の周辺にこの中心画素領域よりも光強度が低い周辺画素領域を形成すれば、同一の光強度で最も明るく表示される円形状の明ドットよりもノイズ成分を減少させることができる。 It should be noted that if a peripheral pixel region having a light intensity lower than the central pixel region is formed around the central pixel region displayed brightest with respect to the circular bright dot as a reference example, the brightest with the same light intensity. The noise component can be reduced as compared with the circular light dots that are displayed.
次に、図５に示したシミュレーションモデルにおいて、暗ドットＢＤと明ドットＷＤとを適宜組み合わせた画像情報光を再生観察面上に結像させたときに、位相共役再生した再生信号のノイズの評価について図１４〜図１７を用いて説明する。 Next, in the simulation model shown in FIG. 5, when image information light in which dark dots BD and bright dots WD are appropriately combined is imaged on the reproduction observation surface, the noise of the reproduction signal reproduced by phase conjugate reproduction is evaluated. Will be described with reference to FIGS.
図１４は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、２−４変調した暗ドット及び明ドットを適宜組み合わせた画像情報光を再生観察面上に結像させるときに、明ドットの周辺画像領域に対して信号振幅を５０％に設定した状態を示した図、
図１５は図５に示したシミュレーションモデルにおいて、２−４変調した暗ドット及び明ドットを適宜組み合わせた画像情報光を再生観察面上に結像させるときに、明ドットの周辺画像領域に対して信号振幅を１００％に設定した状態を示した図、
図１６は図１４及び図１５に示した各画像情報光を再生観察面上に結像させて、再生信号のノイズを評価する動作を説明するための図、
図１７は図１４及び図１５に示した各画像情報光を再生観察面上に結像させて、再生信号のノイズを評価した結果を示した図である。
FIG. 14 shows a simulation model shown in FIG. 5, in which image information light in which 2-4 modulated dark dots and bright dots are appropriately combined is imaged on the reproduction observation surface with respect to the peripheral image area of the bright dots. The figure which showed the state which set the signal amplitude to 50%,
FIG. 15 shows a simulation model shown in FIG. 5 with respect to a peripheral image area of bright dots when image information light in which 2-4 modulated dark dots and bright dots are appropriately combined is imaged on the reproduction observation surface. The figure which showed the state which set the signal amplitude to 100%,
FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of evaluating each noise of the reproduction signal by forming each image information light shown in FIGS. 14 and 15 on the reproduction observation surface.
FIG. 17 is a diagram showing the result of evaluating the noise of the reproduction signal by forming each image information light shown in FIGS. 14 and 15 on the reproduction observation surface.
ここで、暗ドットＢＤ及び明ドットＷＤを適宜組み合わせた画像情報光は、図１４と図１５とに対して変調前は共に同じデータを用いているものの、２−４変調する際に図１４に示した状態では明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対して信号振幅を５０％に設定し、一方、図１４に示した比較例として図１５に示した状態では明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対して信号振幅を１００％に設定している。 Here, the image information light in which the dark dots BD and the bright dots WD are appropriately combined uses the same data before modulation as shown in FIGS. In the state shown, the signal amplitude is set to 50% with respect to the peripheral pixel region SGA of the bright dot WD, while in the state shown in FIG. 15 as a comparative example shown in FIG. 14, the signal amplitude is set to the peripheral pixel region SGA of the bright dot WD. On the other hand, the signal amplitude is set to 100%.
そして、図１４に示した画像情報光と、図１５に示した画像情報光とをそれぞれ再生観察面（図５）上に設けた不図示のＣＣＤなどによる撮像素子に結像させて、ＪＰＥＧ画像として不図示のパソコンに取り込んで保存し、このＪＰＥＧ画像をパソコン内で必要な画像処理（トリミング、傾き補正等）行った後ビットマップに変換し、更に８ビットを用いて２５６階調に数値化した。この後、数値化したデータを２５６階調の信号強度に対する度数分布として統計処理して、再生信号のノイズの評価を下記に基づいて行った。 Then, the image information light shown in FIG. 14 and the image information light shown in FIG. 15 are imaged on an image pickup device such as a CCD (not shown) provided on the reproduction observation surface (FIG. 5), respectively, to obtain a JPEG image. The image is saved in a personal computer (not shown), and this JPEG image is converted into a bitmap after performing necessary image processing (trimming, tilt correction, etc.) in the personal computer, and further converted into 256 gradations using 8 bits. did. Thereafter, the digitized data was statistically processed as a frequency distribution with respect to the signal intensity of 256 gradations, and the noise of the reproduced signal was evaluated based on the following.
ここで、先に図４を用いて前述したように、暗ドットＢＤに対する２値中の「０」が「００」と「０１」に２−４変調され、且つ、明ドットＷＤに対する２値中の「１」が「１０」と「１１」に２−４変調された際に「００」，「０１」，「１０」，「１１」中では、いずれも「黒」＝「０」に表示される確率と、「白」＝「１」に表示される確率とが３：１の割合で出現するので、図１４に示した画像情報光と、図１５に示した画像情報光とをそれぞれ２５６階調に数値化したときの度数分布は図１６に示したようになる。 Here, as described above with reference to FIG. 4, “0” in the binary value for the dark dot BD is 2-4 modulated to “00” and “01”, and in the binary value for the bright dot WD. When “1” of “2” is modulated 2-4 to “10” and “11”, “black” = “0” is displayed in “00”, “01”, “10”, and “11”. And the probability that “white” = “1” is displayed at a ratio of 3: 1, the image information light shown in FIG. 14 and the image information light shown in FIG. The frequency distribution when quantified to 256 gradations is as shown in FIG.
この図１６において、図示左側が「黒」＝「０」に表示される確率３の場合を示し、図示右側が「白」＝「１」に表示される確率１の場合を示しているが、ここで、記録ビットが「黒」＝「０」か、「白」＝「１」かに応じて出現度数を計測することでヒストグラムを得て、このヒストグラムから「０」，「１」の各平均値μ０，μ１と、各分散値σ０，σ１とを計算し、下記の式３によりノイズを求めて再生信号の良否を判断した。
この際、分布のばらつきが少ないほど低ノイズであることを意味する。 At this time, the smaller the distribution variation, the lower the noise.
また、ノイズを低減させることによってＳＮ比を向上させることにつながることは言うまでもない。 It goes without saying that reducing the noise leads to an improvement in the S / N ratio.
ここで、図１４に示した画像情報光と、図１５に示した画像情報光とを１０１角度多重して記録した場合に、角度多重のページ数ごとに上記した式３により再生信号のノイズを測定した結果を図１７に示す。 Here, when the image information light shown in FIG. 14 and the image information light shown in FIG. 15 are recorded by 101 angle multiplexing, the noise of the reproduction signal is expressed by the above-described equation 3 for each angle multiplexed page number. The measurement results are shown in FIG.
この図１７から、図１４に示したように明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対して信号振幅を５０％に設定した場合の方が、比較例として図１５に示したように明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡに対して信号振幅を１００％に設定した場合よりも、再生信号のノイズが低減していることが明らかである。 From FIG. 17, when the signal amplitude is set to 50% with respect to the peripheral pixel area SGA of the bright dot WD as shown in FIG. 14, the bright dot WD is compared as shown in FIG. 15 as a comparative example. It is clear that the noise of the reproduction signal is reduced as compared with the case where the signal amplitude is set to 100% with respect to the peripheral pixel region SGA.
上記から本発明に係るホログラム記録方法によると、暗ドットＢＤと明ドットＷＤとを適宜組み合わせた画像情報光を角度多重によりホログラム記録媒体１上に記録した場合に、明ドットＷＤの中心画素領域ＯＧＡよりも暗い光強度で且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定した周辺画素領域ＳＧＡにより、暗ドットＢＤと明ドットＷＤとの境界部位が急峻に変化しないために、高次ピークを低減できるので、これに伴って再生信号のノイズを低減できると共に、ビットエラーレートが小さく信頼性が高い再生が可能となる。 From the above, according to the hologram recording method according to the present invention, when image information light in which dark dots BD and bright dots WD are appropriately combined is recorded on the hologram recording medium 1 by angle multiplexing, the central pixel region OGA of the bright dots WD is recorded. Because the peripheral pixel region SGA set to a light intensity that is darker than the dark dot and brighter than the dark dot BD, the boundary portion between the dark dot BD and the bright dot WD does not change abruptly. As a result, the noise of the reproduction signal can be reduced, and reproduction with a small bit error rate and high reliability is possible.
また、明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡを中心画素領域ＯＧＡよりも暗い光強度で且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定することにより、記録における露光量を少なくでき、記録の多重度（ダイナミックレンジ）が向上し、且つ、記憶容量も向上させることができる。 Also, by setting the peripheral pixel area SGA of the bright dot WD to a light intensity that is darker than the central pixel area OGA and brighter than the dark dot BD, the exposure amount in recording can be reduced, and the multiplicity of recording (dynamic Range) and storage capacity can be improved.
次に、本発明に係るホログラム記録方法において、少なくとも２以上の明ドットＷＤ同士が互いに隣接し合う場合の記録方法について図１８〜図２０を用いて説明する。 Next, in the hologram recording method according to the present invention, a recording method in the case where at least two or more bright dots WD are adjacent to each other will be described with reference to FIGS.
図１８は本発明に係るホログラム記録方法に対する比較例として、少なくとも２以上の明ドット同士が互いに隣接し合う場合の記録方法を説明するための模式図であり、（ａ）は明ドットが１個の場合を示し、（ｂ）は明ドットが２個の場合を示し、（ｃ）は明ドットが３個の場合を示し、（ｄ）は明ドットが４個の場合を示した図、
図１９は本発明に係るホログラム記録方法において、少なくとも２以上の明ドット同士が互いに隣接し合う場合の記録方法を説明するための模式図であり、（ａ）は明ドットが１個の場合を示し、（ｂ）は明ドットが２個の場合を示し、（ｃ）は明ドットが３個の場合を示し、（ｄ）は明ドットが４個の場合を示した図、
図２０は本発明に係るホログラム記録方法を一部変形させた変形例において、少なくとも２以上の明ドット同士が互いに隣接し合う場合の記録方法を説明するための模式図であり、（ａ）は明ドットが１個の場合を示し、（ｂ）は明ドットが２個の場合を示し、（ｃ）は明ドットが３個の場合を示し、（ｄ）は明ドットが４個の場合を示した図である。
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a recording method in the case where at least two or more bright dots are adjacent to each other as a comparative example to the hologram recording method according to the present invention. FIG. 18 (a) shows one bright dot. (B) shows the case where there are two bright dots, (c) shows the case where there are three bright dots, (d) shows the case where there are four bright dots,
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a recording method in a case where at least two or more bright dots are adjacent to each other in the hologram recording method according to the present invention, and (a) shows a case where there is one bright dot. (B) shows a case where there are two bright dots, (c) shows a case where there are three bright dots, (d) shows a case where there are four bright dots,
FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a recording method in the case where at least two or more bright dots are adjacent to each other in a modified example in which the hologram recording method according to the present invention is partially modified, (a) (B) shows the case where there are two bright dots, (c) shows the case where there are three bright dots, and (d) shows the case where there are four bright dots. FIG.
図１８（ａ）〜（ｄ）に示したように、本発明に係るホログラム記録方法に対する比較例では、明ドットＷＤの全ての画素が最も明るく表示されている場合であり、更に、図１８（ｂ）〜（ｄ）に示したように、少なく２以上の明ドットＷＤ同士が互いに隣接し合っていても各明ドットＷＤは独立して配置されている場合である。 As shown in FIGS. 18A to 18D, in the comparative example for the hologram recording method according to the present invention, all the pixels of the bright dot WD are displayed brightest. As shown in b) to (d), even when at least two or more bright dots WD are adjacent to each other, each bright dot WD is arranged independently.
一方、図１９（ａ）〜（ｄ）に示した本発明に係るホログラム記録方法では、明ドットＷＤの中心画素領域ＯＧＡの周辺に形成した周辺画素領域ＳＧＡが中心画素領域ＯＧＡよりも暗い光強度で且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定されている場合であり、更に、図１９（ｂ）〜（ｄ）に示したように、少なく２以上の明ドットＷＤ同士が互いに隣接し合っていても各明ドットＷＤは独立して配置されている場合である。 On the other hand, in the hologram recording method according to the present invention shown in FIGS. 19A to 19D, the peripheral pixel area SGA formed around the central pixel area OGA of the bright dot WD is darker than the central pixel area OGA. In addition, the light intensity is set to be brighter than that of the dark dot BD. Further, as shown in FIGS. 19B to 19D, at least two or more bright dots WD are adjacent to each other. In this case, each bright dot WD is arranged independently.
上記に対して図２０（ａ）〜（ｄ）に示したように、本発明に係るホログラム記録方法を一部変形させた変形例では、少なくとも２以上の明ドットＷＤ同士が互いに隣接し合う場合に、各明ドットＷＤの各中心画素領域ＯＧＡ同士を接合し、接合した後の中心画素領域ＯＧＡ’の周辺に沿って形成した周辺画素領域ＳＧＡ’を該中心画素領域ＯＧＡ’よりも暗い光強度に設定し且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定している。上記を言い換えると、互いに隣接し合う各明ドットＷＤの周辺画素領域ＳＧＡ’は中心画素領域ＯＧＡ’よりも光強度を低く設定され且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定されている。 In contrast to the above, as shown in FIGS. 20A to 20D, in the modified example in which the hologram recording method according to the present invention is partially deformed, at least two or more bright dots WD are adjacent to each other. Further, the central pixel areas OGA of the bright dots WD are joined to each other, and the peripheral pixel area SGA ′ formed along the periphery of the joined central pixel area OGA ′ is darker than the central pixel area OGA ′. And a light intensity brighter than that of the dark dot BD. In other words, the peripheral pixel region SGA 'of each adjacent bright dot WD is set to have a light intensity lower than that of the central pixel region OGA' and lighter than that of the dark dot BD.
従って、この変形例の場合でも、互いに隣接し合う少なくとも２以上の各明ドットＷＤの各中心画素領域ＯＧＡを接合した後の中心画素領域ＯＧＡ’よりも暗い光強度で且つ暗ドットＢＤよりも明るい光強度に設定した周辺画素領域ＳＧＡ’により、暗ドットＢＤと明ドットＷＤとの境界部位が急峻に変化しないために、高次ピークを低減できるので、これに伴って再生信号のノイズを低減できると共に、ビットエラーレートが小さく信頼性が高い再生が可能となる。 Therefore, even in this modification, the light intensity is darker than the central pixel area OGA ′ after joining the central pixel areas OGA of at least two or more bright dots WD adjacent to each other and brighter than the dark dots BD. The peripheral pixel region SGA ′ set to the light intensity does not change the boundary portion between the dark dot BD and the bright dot WD abruptly, so that the high-order peak can be reduced. Accordingly, the noise of the reproduction signal can be reduced. At the same time, reproduction with a low bit error rate and high reliability is possible.
１…ホログラム記録媒体、
２…基板、２ａ…一方の面、２ｂ…他方の面、３…ホログラム記録層、
１０…ホログラム記録再生装置、
１１…スピンドルモータ、１２…ターンテーブル、
２０…記録用光ヘッド、
２１…レーザ光源、２２…コリメーターレンズ、
２３…半透過反射ミラー、２４…第１反射ミラー、２５…第１集光レンズ、
２６…第２反射ミラー、２７…空間光変調器、２８，２９…透明電極、
３０…液晶部、３０ａ…液晶セル（画素）、３１…記録信号出力部、
３２…第２集光レンズ、
４０…再生用光ヘッド、
４１…対物レンズ、４２…撮像素子（ＣＣＤ）、４２ａ…撮像信号、
４３…再生信号処理部、
Ｌ…レーザ光源から出射されたレーザ光、Ｌａ…一方の光線、Ｌｂ…他方の光線、
Ｌｒ…記録光（信号光）、Ｌｓ…参照光、Ｌｐ…再生光、
Ｏ…記録用ヘッド筺体の回転中心、Ｐ…記録トラック上の点、
Ｒｓ…記録信号、Ｄ…ドット、ＢＤ…暗ドット、ＷＤ…明ドット、
ＯＧＡ，ＯＧＡ’…明ドットの中心画素領域、
ＳＧＡ，ＳＧＡ’…明ドットの周辺画素領域。
1 ... Hologram recording medium,
2 ... substrate, 2a ... one side, 2b ... the other side, 3 ... hologram recording layer,
10 ... Hologram recording / reproducing apparatus,
11 ... Spindle motor, 12 ... Turntable,
20: Optical head for recording,
21 ... Laser light source, 22 ... Collimator lens,
23: Transflective mirror, 24 ... First reflective mirror, 25 ... First condenser lens,
26 ... second reflection mirror, 27 ... spatial light modulator, 28, 29 ... transparent electrode,
30 ... Liquid crystal unit, 30a ... Liquid crystal cell (pixel), 31 ... Recording signal output unit,
32. Second condenser lens,
40. Optical head for reproduction,
41 ... objective lens, 42 ... imaging device (CCD), 42a ... imaging signal,
43. Reproduction signal processing unit,
L ... Laser light emitted from the laser light source, La ... one light beam, Lb ... the other light beam,
Lr: recording light (signal light), Ls: reference light, Lp: reproduction light,
O: Center of rotation of recording head housing, P: Point on recording track,
Rs ... recording signal, D ... dot, BD ... dark dot, WD ... light dot,
OGA, OGA '... central pixel area of bright dots,
SGA, SGA ′... Peripheral pixel area of bright dots.
Claims (4)
前記暗ドットは前記複数の画素全てを同じ暗さの光強度に設定し、一方、前記明ドットは前記複数の画素のうちで最も明るく表示される中心画素領域の周辺に沿って形成した周辺画素領域を該中心画素領域よりも暗い光強度に設定し且つ前記暗ドットよりも明るい光強度に設定するように前記空間光変調器で光変調することを特徴とするホログラム記録方法。 A spatial light modulator in which each dot is formed by combining a plurality of pixels in a plane in which the pixels are two-dimensionally arranged is irradiated with a laser beam, and the plurality of the plurality of pixels according to a recording signal by the spatial light modulator. Recording light that is light-modulated into dark dots that are darkly displayed by pixels and bright dots that are brightly displayed by the plurality of pixels, and reference light having the same wavelength as the recording light are recorded on the hologram recording layer of the hologram recording medium. Is a hologram recording method for recording information in the form of interference fringes on the hologram recording layer with both lights,
The dark dot is a peripheral pixel formed along the periphery of the central pixel region where the light dot is set to be the brightest among the plurality of pixels, while setting the plurality of pixels to the same dark light intensity. A hologram recording method, wherein light modulation is performed by the spatial light modulator so that a region is set to a light intensity darker than the central pixel region and a light intensity brighter than the dark dots.
画素が二次元的に配列された面内で複数の画素を組みとして各ドットが形成された前記面に前記レーザ光を照射して、記録信号に応じて前記複数の画素により暗く表示される暗ドットと前記複数の画素により明るく表示される明ドットとに光変調された記録光を出射する空間光変調器と、
前記記録光と同じ波長の参照光を出射する参照光光学系と、を備え、
前記記録光と前記参照光とを、ホログラム記録媒体のホログラム記録層上に照射して、両光により情報を前記ホログラム記録層に干渉縞の形態で記録するホログラム記録装置であって、
前記空間光変調器は、前記暗ドットに対して前記複数の画素全てを同じ暗さの光強度に設定し、一方、前記明ドットに対して前記複数の画素のうちで最も明るく表示される中心画素領域の周辺に沿って形成した周辺画素領域を該中心画素領域よりも暗い光強度に設定し且つ前記暗ドットよりも明るい光強度に設定するように光変調することを特徴とするホログラム記録装置。 A laser light source for emitting laser light;
The laser beam is irradiated to the surface on which each dot is formed by combining a plurality of pixels in a plane in which the pixels are two-dimensionally arranged, and darkness is displayed darkly by the plurality of pixels according to a recording signal A spatial light modulator that emits recording light that is light-modulated into dots and bright dots that are brightly displayed by the plurality of pixels;
A reference light optical system that emits reference light having the same wavelength as the recording light, and
A hologram recording apparatus that irradiates the recording light and the reference light onto a hologram recording layer of a hologram recording medium and records information in the form of interference fringes on the hologram recording layer by both lights,
The spatial light modulator sets all of the plurality of pixels to the same dark light intensity with respect to the dark dot, while the center displayed brightest among the plurality of pixels with respect to the bright dot A hologram recording apparatus characterized in that the peripheral pixel area formed along the periphery of the pixel area is light-modulated so that the light intensity is set to be darker than the central pixel area and the light intensity is set to be brighter than the dark dots. .
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| JP2006293103A JP2008112477A (en) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Hologram recording method and hologram recording device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101426033B1 (en) | 2013-06-17 | 2014-08-01 | 숭실대학교산학협력단 | Method of iterative equalization and system performing the same, and recording medium |
| KR101509491B1 (en) * | 2008-05-21 | 2015-04-06 | 동부대우전자 주식회사 | Method and apparatus for optical information processing |
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2006
- 2006-10-27 JP JP2006293103A patent/JP2008112477A/en not_active Withdrawn
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