JP2009151841A - 光情報再生方法、光情報再生装置、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】S200で第1再生画像の取得処理を実行する。S202で第1再生画像データの誤り検出を行う。S204でエラーが検出されたか否かを判定し、エラーが検出されるとS206で第2再生画像の取得処理を実行する。エラーが検出されない場合は、S204で否定判定して第2の再生画像の取得は行わずにS210に進む。S206で第2再生画像の取得処理が終了すると、S208で2つの画像の輝度の差分を演算し、S210で輝度の差分値を用いてデジタルデータを復号する。エラーが検出されずにS210に進んだ場合は、第1再生画像データからデジタルデータを復号する。
【選択図】図4
Description
(デジタルデータの復号方法)
図1を参照して第1の実施の形態における復号方法について簡単に説明する。
第1の実施の形態では、二値のデジタルデータ「0,1」が「暗(黒画素)、明(白画素)」としてデジタル画像化された信号光(デジタルパターン)をフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射して、光記録媒体に干渉パターンがホログラムとして記録されている場合について説明する。
図2は、第1の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。本実施の形態では、反射型の空間光変調器と反射型の光記録媒体とを用いる記録再生装置について説明する。図示した通り、この記録再生装置では信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる。
次に、パーソナルコンピュータ30によって実行される記録再生処理の処理ルーチンについて説明する。図3は記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まず、ユーザは入力装置(図示せず)を操作して、記録処理か再生処理かを選択する。デジタルデータをホログラムとして記録する場合には、記録するデジタルデータを予めパーソナルコンピュータに入力しておくとよい。
図6(A)に示すように、空間光変調器18の中央部分に遮光パターン(全部、黒画素)を表示し、空間光変調器18の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器18の周辺部分に入射したレーザ光だけが偏光変調されて参照光が生成される。生成された参照光は、偏光ビームスプリッタ16を透過して振幅分布に変換された後、1/4波長板20、レン26を介して、光記録媒体28のホログラムが記録された領域に照射される。即ち、光記録媒体28には、参照光だけが読出し光として照射される。
上述した通り、ネガ画像(第2再生画像)の再生は、ホログラムからの回折光と付加した直流成分との干渉の結果として実現される。即ち、回折光の直流成分と付加する直流成分とが互いに逆位相の場合は、合成光の直流成分の負の振幅が増加するように、付加する直流成分の位相差と振幅とを設定することでネガ画像を得ることができる。直流成分の位相と振幅との設定は、空間光変調器の信号光領域にある画素の輝度を適宜変更することにより行うことができる。
E2=A2exp[i(kz+Δφ)]
A1<A2 式(2)
また、空間光変調器18の中央部分に表示する透過パターンの輝度値の設定方法は他にもある。それは、Δφ=πを満たす輝度値を採用することである。このとき、式(2)が満たされれば、再生像は反転画像となる。Δφ=πと式(2)とを同時に満たす輝度を採用することで、ホログラム毎の回折効率の変化があっても、常に反転画像を得ることができ、ホログラム毎に、採用する輝度値を算出する必要がないという利点がある。
(デジタルデータの復号方法)
図9を参照して第2の実施の形態における復号方法について簡単に説明する。
第2の実施の形態では、二値のデジタルデータ「0,1」が「暗(黒画素)、明(白画素)」としてデジタル画像化された信号光をフーリエ変換し、信号光のフーリエ変換像から直流成分(0次成分)を除去し、フーリエ変換され且つ直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射して、光記録媒体に干渉パターンがホログラムとして記録されている場合について説明する。信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録を行うと、ホログラムの記録時に信号光の直流成分による不要露光が防止され、ダイナミックレンジを有効に使用することができ、多重度が向上する。
図10は、第2の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。本実施の形態では、透過型の空間光変調器と透過型の光記録媒体とを用いる記録再生装置について説明する。このホログラム記録再生装置では、信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる。
図11は、パーソナルコンピュータ56によって実行される記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ300で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ302で、駆動装置70を駆動してマスク68を光路に挿入する。次のステップ304で、光源50からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ56からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。
光源50から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ55により大径のビームにコリメートされて、空間光変調器58に照射される。パーソナルコンピュータ56からデジタルデータが入力されると、パターン発生器60において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、予め用意した参照光パターンと合成されて、空間光変調器58に表示されるパターンが生成される。空間光変調器58では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。
第2再生画像の取得処理では、図12(B)に示すように、空間光変調器58の中央部分に透過パターンを表示し、空間光変調器58の周辺部分には記録時とは明暗を反転させた参照光パターンを表示する(読出し用画像2)。これにより、空間光変調器58の中央部分に入射したレーザ光が均一に偏光変調され、信号光の直流成分が生成される。一方、空間光変調器58の周辺部分に入射したレーザ光は表示パターンに応じて偏光変調され、反転パターンの参照光が生成される。参照光のパターンは、第1再生画像の取得に用いたパターンに対して、強度が反転している。これは、空間周波数分布は不変だが、参照光の位相がπずれていることを意味する。
12 レンズ
14 レンズ
15 ビームエキスパンダ
16 偏光ビームスプリッタ
18 空間光変調器
20 1/4波長板
26 フーリエ変換レンズ
28 光記録媒体
28a 反射層
30 パーソナルコンピュータ
32 パターン発生器
36 光検出器
50 光源
52 レンズ
54 レンズ
55 ビームエキスパンダ
56 パーソナルコンピュータ
58 空間光変調器
60 パターン発生器
62 レンズ
64 レンズ
66 フーリエ変換レンズ
68 マスク
70 駆動装置
72 光記録媒体
74 フーリエ変換レンズ
76 光検出器
Claims (8)
- デジタルデータを明暗画像で表す信号光又は該信号光から直流成分が除去された信号光のフーリエ変換像と参照光とを干渉させて得られた干渉縞がホログラムとして記録された光記録媒体から、前記デジタルデータを再生する光再生方法であって、
前記光記録媒体に第1の読出し光を照射して第1の再生光を生成し、逆フーリエ変換された前記第1の再生光を検出して第1の再生画像データを取得するステップと、
前記第1の再生画像データの誤り検出を行うステップと、
前記誤り検出で誤りが検出された場合に、前記光記録媒体に前記第1の読出し光とは位相分布及び強度分布の少なくとも一方が異なる第2の読出し光を照射して第2の再生光を生成し、逆フーリエ変換された第2の再生光を検出して第2の再生画像データを取得するステップと、
前記誤り検出で誤りが検出されない場合には、前記第1の再生画像データに基づいてデジタルデータを復号し、前記誤り検出で誤りが検出された場合には、前記第1の再生画像データと第2の再生画像データとの差分値に基づいてデジタルデータを復号するステップと、
を含む光再生方法。 - 前記信号光が位置マーカを表す明暗画像を更に保持し、
前記第1の再生画像データの誤り検出を行う前に、前記第1の再生光の逆フーリエ変換像が表す明暗画像から前記位置マーカを検出するステップを更に含み、
前記位置マーカが検出できない場合に、前記第1の再生画像データの誤り検出を行うステップを省略し、前記光記録媒体に第2の読出し光を照射して第2の再生光を生成し、逆フーリエ変換された第2の再生光を検出して第2の再生画像データを取得するステップを実行する、
請求項1に記載の光再生方法。 - デジタルデータを明暗画像で表す信号光又は該信号光から直流成分が除去された信号光のフーリエ変換像と参照光とを干渉させて得られた干渉縞がホログラムとして記録された光記録媒体から、前記デジタルデータを再生する光再生装置であって、
コヒーレント光を射出する光源と、
信号光領域と参照光領域とに区分された変調領域を備え、前記変調領域に前記光源から入射した光を変調する変調画素が2次元状に多数配列され、前記変調領域に表示するパターンに応じて入射光の強度及び位相の少なくとも一方を画素毎に変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器で変調された光をフーリエ変換して、前記光記録媒体に読出し光として照射する光学系と、
前記光記録媒体への読出し光の照射により、前記ホログラムから再生された再生光の逆フーリエ変換像を検出する光検出器と、
画像データの誤り検出を行う誤り検出部と、前記信号光領域と参照光領域に所定パターンを表示するように前記空間光変調器を駆動制御する駆動制御部と、前記光検出器で検出された再生画像の画像データを取得して保持するデータ保持部と、再生画像の画像データからデジタルデータを復号するデータ復号部と、を有する制御装置と、
を備え、
前記制御装置では、
デジタルデータの再生時に、前記駆動制御部で前記空間光変調器を駆動制御して第1の読出し光を生成するパターンを表示することにより、前記光記録媒体に前記第1の読出し光を照射して、前記光検出器から第1の再生画像データを取得し、取得された第1の再生画像データを前記データ保持部に保持し、
前記誤り検出部で取得された前記第1の再生画像データの誤り検出を行い、
前記誤り検出部で誤りが検出された場合に、前記駆動制御部で前記空間光変調器を駆動制御して前記第1の読出し光とは位相分布及び強度分布の少なくとも一方が異なる第2の読出し光を生成するパターンを表示することにより、前記光記録媒体に前記第2の読出し光を照射して、前記光検出器から第2の再生画像データを取得して、取得された第2の再生画像データを前記データ保持部に保持し、
前記データ復号部は、前記誤り検出部で誤りが検出されない場合には、前記第1の再生画像データに基づいてデジタルデータを復号し、前記誤り検出部で誤りが検出された場合には、前記第1の再生画像データと第2の再生画像データとの差分を演算し、演算された差分値に基づいてデジタルデータを復号する、
ことを特徴とする光再生装置。 - コヒーレント光を射出する光源と、信号光領域と参照光領域とに区分された変調領域を備え、前記変調領域に前記光源から入射した光を変調する変調画素が2次元状に多数配列され、前記変調領域に表示するパターンに応じて入射光の強度及び位相の少なくとも一方を画素毎に変調する空間光変調器と、前記空間光変調器で変調された光をフーリエ変換して、光記録媒体に読出し光として照射する光学系と、前記光記録媒体への読出し光の照射により、前記光記録媒体から再生された再生光の逆フーリエ変換像を検出する光検出器と、を備えた光再生装置を制御するプログラムであって、
デジタルデータを明暗画像で表す信号光又は該信号光から直流成分が除去された信号光のフーリエ変換像と参照光とを干渉させて得られた干渉縞がホログラムとして記録された光記録媒体から、前記デジタルデータを再生する場合に、
コンピュータにより、
前記光記録媒体に第1の読出し光を照射して第1の再生光を生成し、逆フーリエ変換された前記第1の再生光を検出して第1の再生画像データを取得するステップと、
前記第1の再生画像データの誤り検出を行うステップと、
前記誤り検出で誤りが検出された場合に、前記光記録媒体に前記第1の読出し光とは位相分布及び強度分布の少なくとも一方が異なる第2の読出し光を照射して第2の再生光を生成し、逆フーリエ変換された第2の再生光を検出して第2の再生画像データを取得するステップと、
前記誤り検出で誤りが検出されない場合には、前記第1の再生画像データに基づいてデジタルデータを復号し、前記誤り検出で誤りが検出された場合には、前記第1の再生画像データと第2の再生画像データとの差分値に基づいてデジタルデータを復号するステップと、
を実行させるプログラム。 - 前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの一方を、前記光記録媒体に記録時と同じ参照光を第1の読出し光として照射して第1の再生光を生成し、逆フーリエ変換された前記第1の再生光を検出して取得し、
前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの他方を、前記光記録媒体に記録時と同じ参照光と該参照光の照射によりホログラムから回折される回折光と逆位相の直流成分とを第2の読出し光として照射して第2の再生光を生成し、逆フーリエ変換された第2の再生光を検出して取得する、
請求項1に記載の光再生方法。 - 前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの一方を、前記光記録媒体に記録時と同じ参照光を第1の読出し光として照射して第1の再生光を生成し、逆フーリエ変換された前記第1の再生光を検出して取得し、
前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの他方を、前記光記録媒体に記録時とは明暗が反転した参照光と該参照光の照射によりホログラムから回折される回折光より振幅が大きな直流成分とを第2の読出し光として照射して第2の再生光を生成し、逆フーリエ変換された第2の再生光を検出して取得する、
請求項1に記載の光再生方法。 - 前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの一方を、前記光記録媒体に記録時と同じ参照光と該参照光の照射によりホログラムから回折される回折光と逆位相の直流成分とを第1の読出し光として照射して第1の再生光を生成し、逆フーリエ変換された前記第1の再生光を検出して取得し、
前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの他方を、前記光記録媒体に記録時とは明暗が反転した参照光と該参照光の照射によりホログラムから回折される回折光と逆位相の直流成分とを第2の読出し光として照射して第2の再生光を生成し、逆フーリエ変換された第2の再生光を検出して取得する、
請求項1に記載の光再生方法。 - 前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの一方を、前記光記録媒体に記録時と同じ参照光と該参照光の照射によりホログラムから回折される回折光と同位相の直流成分とを第1の読出し光として照射して第1の再生光を生成し、逆フーリエ変換された前記第1の再生光を検出して取得し、
前記第1の再生画像データ及び前記第2の再生画像データの他方を、前記光記録媒体に記録時と同じ参照光と該参照光の照射によりホログラムから回折される回折光と逆位相の直流成分とを第2の読出し光として照射して第2の再生光を生成し、逆フーリエ変換された第2の再生光を検出して取得する、
請求項1に記載の光再生方法。
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JP2007326612A JP2009151841A (ja) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | 光情報再生方法、光情報再生装置、及びプログラム |
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- 2007-12-18 JP JP2007326612A patent/JP2009151841A/ja active Pending
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