(57)【要約】本発明は、ホログラフィック媒体に記録されたデータページを読み出す光ホログラフィック装置に係る。光ホログラフィック装置は、画像化データページを形成する手段、画像化データページを検出する手段、検出された画像化データページにおける干渉模様を検出する手段、及び画像化データページを干渉模様の機能として修正する手段、を有する。
2007513388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィック媒体に記録されたデータページを読み出す光ホログラフィック装置であって、
前記データページから画像化データページを形成する手段、
前記画像化データページを検出する手段、
前記の検出された画像化データページにおける干渉模様を検出する手段、及び
前記画像化データページを前記干渉模様の機能として修正する手段、
を有する、ところの光ホログラフィック装置。
【請求項２】
前記画像化データページを修正する前記手段は、前記画像化データページの倍率を変更する手段を有する、
請求項１記載の光ホログラフィック装置。
【請求項３】
前記画像化データページを修正する前記手段は、前記画像化データページを移動させる手段を有する、
請求項１記載の光ホログラフィック装置。
【請求項４】
前記画像化データページを修正する前記手段は、前記画像化データページを回転させる手段を有する、
請求項１記載の光ホログラフィック装置。
【請求項５】
前記干渉模様を検出する前記手段は、前記の検出された画像化データページの高周波コンポーネントをフィルタリングする手段を有する、
請求項１記載の光ホログラフィック装置。
【請求項６】
前記の検出された画像化データページにおけるコントラストを測定する手段、及び
前記コントラストによって更に制御された前記画像化データページを修正する手段、
を更に有する、
請求項１記載の光ホログラフィック装置。
【請求項７】
ホログラフィック媒体に記録されたデータページを読み出す方法であって、
前記データページから画像化データページを形成するステップ、
前記画像化データページを検出するステップ、
前記の検出された画像化データページにおける干渉模様を検出するステップ、及び
前記画像化データページを前記干渉模様の機能として修正するステップ、
を有する方法。
【請求項８】
命令セットを有するコンピュータプログラムであって、プロセッサ又はコンピュータにロードされると、該プロセッサ又はコンピュータに請求項７記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック媒体に記録されたデータページを読み出す光ホログラフィック装置、かかるデータページを読み出す方法及びかかる方法を実行するコンピュータプログラムに係る。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィック媒体への記録及びホログラフィック媒体からの読み出しが可能な光学装置は、H. J. Coufal、D. Psaltis、G. T. Sincerbox編「Holographic data storage」Springer series in optical sciences、 (2000) （非特許文献１）により公知である。図１はこのような光学装置を示す。この光学装置は、放射線源１００、コリメータ１０１、第１ビームスプリッタ１０２、空間光変調器１０３、第２ビームスプリッタ１０４、レンズ１０５、第１偏向器１０７、第１テレスコープ１０８、第１ミラー１０９、半波長板１１０、第２ミラー１１１、第２偏向器１１２、第２テレスコープ１１３及び検出器１１４を含む。光学装置は、ホログラフィック媒体１０６にデータを記録し、ホログラフィック媒体１０６からデータを読み出すことを意図する。
【０００３】
データページをホログラフィック媒体に記録する間に、放射線源１００により生成された放射線ビームの半分が、第１ビームスプリッタ１０２によって空間光変調器１０３へ送られる。放射線ビームのこの一部分を、信号光と呼ぶ。放射線源１００によって生成された放射線ビームのもう半分は、第１偏向器１０７によってテレスコープ１０８へ偏向される。放射線ビームのこの一部分を、参照光と呼ぶ。信号光は、空間光変調器１０３によって、空間変調される。空間光変調器１０３は、透過領域及び吸収領域を含み、それぞれ記録されるデータページの０データビット及び１データビットに対応する。信号光が空間光変調器１０３を通過した後、信号光は、ホログラフィック媒体１０６に記録される信号、すなわち、記録されるデータページを運ぶ。信号光は次に、レンズ１０５によってホログラフィック媒体１０６に集束される。
【０００４】
参照光もまた、第１テレスコープ１０８によってホログラフィック媒体１０６に集束される。したがって、データページは、信号光と参照光との間の干渉を受けて、干渉縞の形態でホログラフィック媒体１０６に記録される。データページが一旦ホログラフィック媒体１０６に記録されると、別のデータページがホログラフィック媒体１０６の同位置に記録される。この目的を達成するために、このデータページに対応するデータが、空間光変調器１０３に送られる。第１偏向器１０７が回転して、それによりホログラフィック媒体１０６に関して参照信号の角度が修正される。第１テレスコープ１０８は、回転中、参照光を同じ位置に保つことに用いられる。したがって、干渉縞は、ホログラフィック媒体１０６の同じ場所に異なるパターンで記録される。これを、角度多重と呼ぶ。複数のデータページが記録される、ホログラフィック媒体１０６の同じ場所をブックと呼ぶ。
【０００５】
代替的に、同じブックの異なるデータページに記録するために、放射線ビームの波長を調整してもよい。これを、波長多重と呼ぶ。シフト多重等の他の種類の多重を用いて、ホログラフィック媒体１０６にデータページを記録してもよい。
【０００６】
ホログラフィック媒体１０６からデータページを読み出す間、空間光変調器１０３は完全に吸収性に成され、それによりビームの一部分でも空間光変調器１０３を通過できないようにされる。ビームスプリッタ１０２を通過する放射線源１００によって生成されたビームの一部分が、第１ミラー１０９、半波長板１１０及び第２ミラー１１１を経て第２偏向器１１２に到達するよう、第１偏向器１０７を取り除く。角度多重をホログラフィック媒体１０６中のデータページの記録に用いて所与のデータページを読み出す場合、ホログラフィック媒体１０６に関する第２偏向器１１２の角度がこの所与のホログラムを記録するのに用いられた角度と同一であるように、第２偏向器１１２を配置する。第２偏向器１１２によって偏向され且つ第２テレスコープ１１３によってホログラフィック媒体１０６に集束された信号は、したがって、この所与のホログラムの記録に用いられた参照信号の位相共役である。たとえば波長多重を、ホログラフィック媒体１０６中のデータページの記録に用いて所与のデータページを読み出す場合、同一の波長をこの所与のデータページの読み出しに用いる。
【０００７】
次に、参照信号の位相共役を、情報パターンによって回折し、再生信号光を作成し、次にレンズ１０５及び第２ビームスプリッタ１０４を経て検出器１１４に到達させる。このようにして、画像化されたデータページが検出器１１４上に作成され且つ当該検出器１１４によって検出される。検出器１１４は画素を含み、各画素は、画像化されたデータページの各ビットに対応する。結果として、画像化データページの１つのビットが検出器１１４の対応する画素上に衝突するよう、画像化データページは検出器１１４と慎重に整合されなければならない。ここで、様々な程度の自由がシステムに存在することから、画像化データページは常に検出器１１４と慎重に整合されるわけではない。たとえば、検出器１１４に関するホログラフィック媒体１０６が、再生信号光の軸に垂直方向に変位すると、移動非整合につながる。ホログラフィック体１０６又は検出器１１４が回転すると、画像化データページと検出器１１４との間の角度エラーにつながる。検出器１１４に関するホログラフィック媒体１０６が、再生信号光の軸に平行方向に変位すると、倍率エラーにつながる。倍率エラーは、画像化データページのビットの寸法が検出器１１４の画素の寸法と異なることを意味する。
【０００８】
かかるエラーを検出するために複数の方法が提案されてきた。これら方法のうち１つは、たとえば、ホログラフィック媒体１０６に組み込まれた複数の整合マークを利用することである。整合マークを検出し、正しい整合マークが検出器１１４上に回収されるまでホログラフィック媒体を移動させ且つ回転させる。このことはたとえば、米国特許第５，８３８，６５０号明細書（特許文献１）に記載される。しかしながら、かかる検出方法は高密度のホログラフィック媒体には適切ではない。何故なら、整合マークはホログラフィック媒体に空間を必要とし、空間はデータ密度を低下させ得るからである。
【特許文献１】米国特許第５，８３８，６５０号明細書
【非特許文献１】H. J. Coufal、D. Psaltis、G. T. Sincerbox編「Holographic data storage」Springer series in opticalsciences、 (2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、より高いデータ密度を有するホログラフィック媒体を読むことができるホログラフィック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明は、ホログラフィック媒体に記録されたデータページを読み出す光ホログラフィック装置を発案し、当該光ホログラフィック装置は、上記データページから画像化データページを形成する手段、上記画像化データページを検出する手段、上記検出された画像化データページにおける干渉模様を検出する手段、及び上記画像化データページを上記干渉模様の機能として修正する手段、を有する。
【００１１】
本発明によれば、整合エラーについての情報を、検出された画像化データページにおいて直接検出する。結果として、追加の整合マークを必要とせず、ホログラフィック媒体のデータ密度を高めることを可能にする。本明細書で詳細に説明するように、画像化データページにおける倍率エラー、移動エラー又は回転エラーは、検出された画像化データページに干渉模様を生じさせる。この干渉模様はしたがって、これらのエラーについての情報を提供する。上記干渉模様を検出し分析することで、これらエラーの補正を可能にする。たとえば、検出器に関してホログラフィック媒体を変位させることで、画像化データページを修正することによってエラーの補正を可能にする。
【００１２】
干渉模様を検出する手段は、検出された画像化データページの高周波コンポーネントをフィルタリングする手段を含むことが有効である。このことは、干渉模様の検出を単純化し、したがって、検出された画像化データページの信号処理を単純化する。
【００１３】
好ましくは、ホログラフィック装置は更に、検出された画像化データページにおけるコントラストを測定する手段、及び上記コントラストによって更に制御された画像化データページを修正する手段を有する。このことは、画像化データページの焦点エラーを更に補正することを可能にする。
【００１４】
本発明はまた、ホログラフィック媒体に記録されたデータページを読み出す方法にも係り、当該方法は、上記データページから画像化データページを形成するステップ、上記画像化データページを検出するステップ、上記検出された画像化データページにおける干渉模様を検出するステップ、及び上記画像化データページを上記干渉模様の機能として修正するステップ、を有する。
【００１５】
本発明は更に、命令セットを有するコンピュータプログラムに係り、当該命令セットは、プロセッサ又はコンピュータにロードされると、該プロセッサ又はコンピュータにこの方法を実行させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を、添付の図面を参照して例示として以下に詳細に説明する。
【００１７】
画像化されたデータページを図２ａに示す。この画像化されたデータページは複数のビットを含み、複数のビットは、データページを記録する間に空間光変調器１０３へと送られたデータに対応する。この例において、ビットは２値強度を有するが、２値より多い中間調を１つのデータページ中に用いてもよい。図２ｂは、図１の検出器１１４を示す。この検出器１１４は複数の画素を含み、画素の寸法は、画像化データページのビットの寸法に等しい。結果として、画像化データページのビットは、検出器１１４の対応する画素上に衝突する。このビットの強度を検出し、このようにして、データページを回収する。
【００１８】
しかしながら、移動エラー、回転エラー又は倍率エラーがホログラフィック装置において起こった場合、画像化データページのビットが、そのビットの対応する画素に衝突しない場合がある。たとえば、画像化データページと検出器１１４との間に移動エラーが起こり、その分量が画素の２分の１に等しい場合、各ビットが２つの隣り合った画素上に衝突し、データページを回収する際のエラーにつながる。
【００１９】
図３ａは、倍率エラーを示す。図３ａにおいて、参照符号３０１が検出器３１４の１つの画素を、参照符号３０２が画素３０１の活性領域を、参照符号３０３が画像化データページの１つのビットを、及び参照符号３０４がビット３０３と活性領域３０２との間の重複領域を表す。図３の例において、画像化データページは、倍率エラーによって、Ｘ方向に検出器１１４より大きい。結果として、ビット３０３は単一の画素３０１上には衝突せず、２つの画素３０１上に衝突するであろうことが分かる。
【００２０】
図３ｂは、Ｘ方向における図３ａの検出器の複数の画素の強度を示す。画素の強度は、重複領域３０４の表面に比例する。強度は周期的であり、周期は倍率のエラーに依存することが分かる。結果として、検出された画像化データページの強度の周期を検出することで、倍率エラーについての情報を与える。図３ｂは、１つの干渉模様の単純な事例を示す。本発明によれば、より複雑な干渉模様を検出することができる。かかる干渉模様の例は、以下の図において与えられる。
【００２１】
図４ａは、ホログラフィック装置において、角度エラーが起こった際に検出される干渉模様を示す。図４ａにおいて、画像化データページは検出器１１４に関して１０°の角度を成す。図４ａから分かるように、検出された画像化データページは、干渉模様を含む。図４ｂにおいて角度エラーは５°であり、図４ｃにおいて角度エラーは２°である。干渉模様の周期は、これらの３つの図面で異なることが分かる。結果として、干渉模様の周期は、角度エラーについての情報を与え、その情報を、角度エラーを抑えるため、検出器に関する画像化データページの位置の補正に用いることができる。この場合、干渉模様の周期が無限になるまでホログラフィック媒体１０６を回転させることができる。干渉模様の周期が無限になるということは、画像化データページと検出器１１４との間に角度エラーがないことを意味する。
【００２２】
図５ａは、ホログラフィック装置において、倍率エラーが起こったときに検出される干渉模様（Moire Pattern）を示す。図５ａにおいて、画像化データページの複数のビットは、検出器１１４の複数の画素よりも第１の方向に１０％大きい。図５ａから分かるように、検出された画像化データページは干渉模様を含み、干渉模様は、上記第１の方向に垂直方向に方向づけられた複数の縞を含む。図５ｂにおいて、寸法の違いは５％である。これら２つの図面において、干渉模様の周期が異なることがわかる。結果として、干渉模様の周期は、倍率エラーについての情報を与え、その情報を、倍率エラーを抑えるため、画像化データページの倍率の補正に用いることができる。図５ｃにおいて、画像化データページの複数のビットは、第１の方向に垂直な第２の方向に、検出器１１４の複数の画素よりも１０％大きい。図５ｃから分かるように、検出された画像化データページは干渉模様を含み、干渉模様は、上記第２の方向に垂直方向に方向づけられた複数の縞を含む。
【００２３】
図５ａから図５ｃにかけて、干渉模様の向きが、倍率の性質に依存することが明らかである。したがって干渉模様の向きの検出は、どの倍率補正を適用するかについての情報を与える。
【００２４】
角度エラー及び倍率エラーの補正に適用することができる手順の１例を、以下に説明する。第１に、干渉模様を検出する。次に画像化されたデータページを回転させる。干渉模様の角度が変化する場合、倍率エラーがあることを意味する。次に横倍率を干渉模様の周期が最大になるまで補正し、次に縦倍率を干渉模様の周期が最大になるまで補正する。最後に、干渉模様の周期が無限になるまで、画像化データページを回転させる。
【００２５】
干渉模様の検出に基づいた倍率補正及び角度補正を補償する複数の手順を適用してもよい。上記手順はしたがって、１例のみを構成する。
【００２６】
検出された画像化データページを、干渉模様の検出の前にフィルタリングさせることが有効である。高周波コンポーネントのフィルタリングによって、干渉模様をより簡単に検出することができる。図６は、高周波コンポーネントがフィルタリングされた、角度エラー及び倍率エラーを含む、検出された画像化データページを示す。干渉模様の検出がより簡単になり、したがって、検出器１１４の後の信号処理が少なくなることがわかる。
【００２７】
図７ａから図７ｃは、移動エラーがホログラフィック装置において起こる際に検出される干渉模様を図示する。図７ａにおいて、画像化されたデータページの複数のビットと検出器１１４の複数の画素との間に、画素の２分の１分のずれがある。図７ｂでは、ずれは画素の４分の１で、図７ｃでは、ずれはない。検出器１１４上の広範囲の強度が異なることが分かる。それ故、検出器１１４上の強度を測定することは、移動エラーについての情報を与え、その情報を、検出器１１４に関する画像化データページの位置の補正に用いることができる。これもまた干渉模様と考えられるが、検出器１１４の寸法より大きい周期を有する。それ故、図７ａから図７ｃにおいて、干渉模様もまた検出されるが、この干渉模様の一部分のみが、画像化データページの修正に用いられる。
【００２８】
ホログラフィック装置は更に、検出された画像化データページにおけるコントラストを測定する手段を含むことが有効である。検出された画像化データページにおけるコントラストの測定によって、検出器１１４上の上記画像化データページの焦点上で情報が取得される。コントラストは、画像化データページが検出器１１４上で集束される際に、最大になる。
【００２９】
図８は、本発明によるホログラフィック媒体を読み出す方法を示す。ステップ８０１で１つのデータページを画像化し、このようにして、１つの画像化データページを検出器１１４上に形成する。この画像化データページをステップ８０２で検出し且つステップ８０３で干渉模様を検出するために分析する。画像化データページをステップ８０４で最後に修正し、当該修正は、上記干渉模様に依存している。たとえば、図４ａから図４ｃに記載のような角度エラーが検出された場合、角度エラーが検出されなくなるまで画像化データページを回転させるために、偏向器を用いることができる。この目的を達成するために、サーボ回路で干渉模様を分析し且つ上記干渉模様の機能としてアクチュエータを駆動する。
【００３０】
本発明によるデータページを読み出す方法は、ホログラフィック装置に実装されるよう意図された集積回路で実現することができる。プログラムメモリにロードされた命令セットにより、集積回路はデータページを読み出す方法を実行する。命令セットは、たとえば、ディスク等のデータキャリヤに格納されてもよい。命令セットは、集積回路のプログラムメモリにロードされるために、データキャリヤから読み出されることができ、読み出されることで役割を果たす。
【００３１】
添付の特許請求の範囲内の如何なる参照符号をも、請求項を限定するものと解釈されるべきではない。動詞「有する」「含む」及びその活用形の使用は、如何なる請求項に定められる素子を除いて如何なる他の素子の存在を除外するものではないことは明らかであろう。素子の前にある用語「１つの」は、複数のかかる素子の存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術によるホログラフィック装置を示す。
【図２ａ】画像化されたデータページを示す。
【図２ｂ】画素に分けた検出器を示す。
【図３ａ】どのように干渉模様が検出され且つ分析されたかを概略的に示す。
【図３ｂ】どのように干渉模様が検出され且つ分析されたかを概略的に示す。
【図４ａ】角度エラーの結果である干渉模様を示す。
【図４ｂ】角度エラーの結果である干渉模様を示す。
【図４ｃ】角度エラーの結果である干渉模様を示す。
【図５ａ】倍率エラーの結果である干渉模様を示す。
【図５ｂ】倍率エラーの結果である干渉模様を示す。
【図５ｃ】倍率エラーの結果である干渉模様を示す。
【図６】フィルタリングされた、検出された画像化データページにおける干渉模様を示す。
【図７ａ】移動エラーの結果である干渉模様を示す。
【図７ｂ】移動エラーの結果である干渉模様を示す。
【図７ｃ】移動エラーの結果である干渉模様を示す。
【図８】本発明による方法を示すフローチャートである。
【図１】
2007513388.tif 000003
【図２ａ】
2007513388.tif 000004
【図２ｂ】
2007513388.tif 000005
【図３ａ】
2007513388.tif 000006
【図３ｂ】
2007513388.tif 000007
【図４ａ】
2007513388.tif 000008
【図４ｂ】
2007513388.tif 000009
【図４ｃ】
2007513388.tif 000010
【図５ａ】
2007513388.tif 000011
【図５ｂ】
2007513388.tif 000012
【図５ｃ】
2007513388.tif 000013
【図６】
2007513388.tif 000014
【図７ａ】
2007513388.tif 000015
【図７ｂ】
2007513388.tif 000016
【図７ｃ】
2007513388.tif 000017
【図８】
2007513388.tif 000018
【国際調査報告】
2007513388.tif 000019
2007513388.tif 000020
2007513388.tif 000021