(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光屈折性結晶で形成されたホログラフィーメモリと、前記ホログラフィーメモリに供給する単一波長の参照波を生成する参照波生成器と、光学情報を符号化してホログラフィーページデータを生成する符号器と、前記ホログラフィーページデータを用いて変調された前記波長の信号波を前記ホログラフィーメモリに供給することで、前記参照波が前記信号波と干渉し、前記参照波と前記信号波との間の光学干渉縞を生成する信号波供給器と、前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記ホログラフィーメモリの前記光学干渉縞からの回折波を検知する検知器と、前記回折波を分析して前記光学情報を再生する分析器とを含むホログラフィーデジタルデータ記憶システムに光学情報を記録する方法であって、
少なくとも２つの同心円パターンをサーボパターンとして生成する過程と、
前記少なくとも２つの同心円パターンの最も外側のパターン内に前記光学情報を配列し、前記ホログラフィーページデータとして円形ページデータを生成する過程とを含むことを特徴とする光学情報記録方法。
【請求項２】
前記光学情報が前記少なくとも２つの同心円パターンと重ならないことを特徴とする請求項１に記載の光学情報記録方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つの同心円パターンが各々予め定められたベルト幅を有するベルト状であることを特徴とする請求項１に記載の光学情報記録方法。
【請求項４】
前記光学情報のアドレス情報が、前記少なくとも２つの同心円パターンの最も内側のパターン内に配列されることを特徴とする請求項１に記載の光学情報記録方法。
【請求項５】
光屈折性結晶で形成されたホログラフィーメモリと、前記ホログラフィーメモリに供給する単一波長の参照波を生成する参照波生成器と、光学情報を符号化してホログラフィーページデータを生成する符号器と、前記ホログラフィーページデータを用いて変調された前記波長の信号波を前記ホログラフィーメモリに供給することで、前記参照波が前記信号波と干渉し、前記参照波と前記信号波との間の光学干渉縞を生成する信号波供給器と、前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記ホログラフィーメモリの前記光学干渉縞からの回折波を検知する検知器と、前記回折波を分析して前記光学情報を再生する分析器とを含み、前記ホログラフィーページデータが少なくとも２つの同心円パターンを有し、前記２つの同心円パターンの最も外側のパターン内に前記光学情報が配列され、前記ホログラフィーページデータにおける前記少なくとも２つの同心円パターンが前記回折波中で少なくとも２つの楕円パターンに変形される事を特徴とするホログラフィーデジタルデータ記憶システムの光学情報再生方法であって、
前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記回折波から前記少なくとも２つの楕円パターンを抽出する過程と、
前記少なくとも２つの楕円パターンの楕円の中心を用いて前記少なくとも２つの楕円パターンから推定される少なくとも２つの推定同心円パターンを生成することにより、前記少なくとも２つの楕円パターンと前記少なくとも２つの推定同心円パターンとの間に補償ベクトルを生成する過程と、
前記補償ベクトルを用いて前記参照波の照射位置を補償し前記回折波から前記光学情報を再構成する過程とを含むことを特徴とする光学情報再生方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つの楕円パターンは、投影同心円中心の投影不変特性を用いて推定されることを特徴とする請求項５に記載の光学情報再生方法。
【請求項７】
前記補償ベクトルを用いて前記参照波の照射位置を修正するためのサーボ信号を生成することにより、前記補償ベクトルの分位置補正されたさらに異なる回折波を生成することを特徴とする請求項５に記載の光学情報再生方法。
【請求項８】
前記補償ベクトルを用いて前記回折波を直接補償することを特徴とする請求項５に記載の光学情報再生方法。
【請求項９】
光屈折性結晶で形成されたホログラフィーメモリ上に光学情報を記録し、前記ホログラフィーメモリから前記光学情報を再生する光学情報記録／再生装置であって、
前記ホログラフィーメモリに供給する単一波長の参照波を生成する手段と、
前記光学情報を符号化してホログラフィーページデータを生成する手段と、
前記ホログラフィーページデータを用いて変調された前記波長の信号波を前記ホログラフィーメモリに供給することにより、前記参照波が前記信号波と干渉して前記参照波と前記信号波との間に光学干渉縞を生成する手段と、
前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記ホログラフィーメモリの前記光学干渉縞からの回折波を検知する手段と、
前記回折波を分析して前記光学情報を再生する手段とを含み、
前記符号化手段が、
少なくとも２つの同心円パターンをサーボパターンとして生成する手段と、
前記少なくとも２つの同心円パターンの最も外側のパターン内に前記光学情報を配列し、円形ページデータを前記ホログラフィーページデータとして生成する手段とを含み、
前記分析手段が、
前記ホログラフィーページデータの前記少なくとも２つの同心円パターンが前記回折波の少なくとも２つの楕円パターンに変形され、前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記回折波から前記少なくとも２つの楕円パターンを抽出する手段と、
前記少なくとも２つの楕円パターンの楕円の中心を用いて前記少なくとも２つの楕円パターンから推定される少なくとも２つの推定同心円パターンを生成することにより、前記少なくとも２つの楕円パターンと前記少なくとも２つの推定同心円パターンとの間に補償ベクトルを生成する手段と、
前記補償ベクトルを用いて前記参照波の照射位置を補償し前記回折波から前記光学情報を再構成する手段とを含むことを特徴とする光学情報記録／再生装置。
【請求項１０】
前記光学情報が、前記少なくとも２つの同心円パターンと重ならないことを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録／再生装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの同心円パターンが、予め定められたベルト幅を有するベルト状であることを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録／再生装置。
【請求項１２】
前記光学情報のアドレス情報が前記少なくとも２つの同心円パターンの最も内側のパターン内に配列されることを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録／再生装置。
【請求項１３】
前記少なくとも２つの楕円パターンが投影された同心円中心の投影不変特性により推定されることを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録／再生装置。
【請求項１４】
前記補償ベクトルを用いて前記参照波の照射位置を修正するためのサーボ信号を生成することにより、前記補償ベクトルの分位置修正されたさらに異なる回折波を生成することを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録／再生装置。
【請求項１５】
前記補償ベクトルを用いて前記回折波を直接補償することを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録／再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムに関し、さらに詳しくは、少なくとも２つの同心円パターンをサーボ（ｓｅｒｖｏ）パターンとして用いて、ホログラフィーデジタルデータ記憶システム内に光学情報を記録／再生する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、動画映像データなどの大容量データを記憶できる光学的記憶に対する要求が増加している。従って、高密度の光学的記憶容量を具現化するためにニオブ酸リチウムのような光屈折性結晶で形成された記憶媒体を内蔵した多様な形態のホログラフィーデジタルデータ記憶システムが最近開発されている。
【０００３】
ホログラフィーデジタルデータ記憶システムにおいては、情報を有する信号波を参照波と干渉させて干渉縞を生じさせて、光学干渉縞を調整し、光屈折性結晶などの記憶媒体に記憶させる。光屈折性結晶は、光学干渉縞の振幅及び位相によって光学干渉縞に別様に反応し得る物質である。参照波の入射角度、振幅または位相を変えれば、数百または数千のバイナリデータを１つの位置にページ単位で重畳的に記録することができる。
【０００４】
ホログラフィーデジタルデータ記憶装置では、矩形ページデータを用いて信号波を変調するので、変調された信号波がディスプレイ素子の形状に等しい矩形形状を有する。しかし、円形レーザ光がガウス分布を有しているので、矩形ページデータが歪む。従って、円形ページデータを用いて信号波を変調しても、参照波の照射位置を修正するためのサーボ信号の生成に矩形サーボパターンを用いるので、円形ページデータが効率的に再生できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とすることは、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムに少なくとも２つの同心円パターンをサーボパターンとして用い、光学情報を効率的に記録／再生する方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様に基づき、光屈折性結晶で形成されたホログラフィーメモリと、前記ホログラフィーメモリに供給する単一波長の参照波を生成する参照波生成器と、前記光学情報を符号化してホログラフィーページデータを生成する符号器と、前記ホログラフィーページデータを用いて変調された前記波長の信号波を前記ホログラフィーメモリに供給することにより、前記参照波が前記信号波と干渉して前記参照波と前記信号波との間の光学干渉縞を生成する信号波供給器と、前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記ホログラフィーメモリの前記光学干渉縞からの回折波を検知する検知器と、前記回折波を分析して前記光学情報を再生する分析器とを含むホログラフィーデジタルデータ記憶システムに光学情報を記録する方法であって、
少なくとも２つの同心円パターンをサーボパターンとして生成する過程と、
前記少なくとも２つの同心円パターンの最も外側のパターン内に前記光学情報を配列して前記ホログラフィーページデータの円形ページデータを生成する過程とを含むことを特徴とする方法が提供される。
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の別の態様に基づき、光屈折性結晶で形成されたホログラフィーメモリと、前記ホログラフィーメモリに供給する単一波長の参照波を生成する参照波生成器と、前記光学情報を符号化してホログラフィーページデータを生成する符号器と、前記ホログラフィーページデータを用いて変調された前記波長の信号波を前記ホログラフィーメモリに供給することにより、前記参照波が前記信号波と干渉して前記参照波と前記信号波との間の光学干渉縞を生成する信号波供給器と、前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記ホログラフィーメモリの前記光学干渉縞からの回折波を検知する検知器と、前記回折波を分析して前記光学干渉縞からの回折波を検知する検知器と、前記回折波を分析して前記光学情報を再生する分析器とを含み、前記ホログラフィーページデータが少なくとも２つの同心円パターンを有し、前記少なくとも２つの同心円パターンの最も外側のパターン内に前記光学情報が配列され、前記ホログラフィーページデータの前記少なくとも２つの同心円パターンが前記回折波の少なくとも２つの楕円パターンに変形されるホログラフィーデジタルデータ記憶システムでの光学情報再生方法であって、
前記回折波から前記少なくとも２つの楕円パターンを抽出する過程と、
前記少なくとも２つの楕円パターンを推定して少なくとも２つの推定同心円パターンを生成することにより、前記少なくとも２つの楕円パターンと前記少なくとも２つの推定同心円パターンとの間の補償ベクトルを生成する過程と、
前記補償ベクトルを用いて前記回折波から前記光学情報を再構成する過程とを含むことを特徴とする方法が提供される。
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の別の態様に基づき、光屈折性結晶で形成されたホログラフィーメモリ上に光学情報を記録し前記ホログラフィーメモリから前記光学情報を再生する光学情報記録／再生装置であって、
前記ホログラフィーメモリに供給する単一波長の参照波を生成する手段と、
前記光学情報を符号化してホログラフィーページデータを生成する手段と、
前記ホログラフィーページデータを用いて変調された前記波長の信号波を前記ホログラフィーメモリに供給することにより、前記参照波が前記信号波と干渉して前記参照波と前記信号波との間の光学干渉パターンを生成する手段と、
前記参照波を前記ホログラフィーメモリに照射して生成される前記ホログラフィーメモリの前記光学干渉縞からの回折波を検知する手段と、
前記回折波を分析して前記光学情報を再生する手段とを含み、
前記符号化手段が、
少なくとも２つの同心円パターンをサーボパターンとして生成する手段と、
前記少なくとも２つの同心円パターンの最も外側のパターン内に前記光学情報を配列して円形ページデータを前記ホログラフィーページデータとして生成する手段とを含み、
前記分析手段が、
前記ホログラフィーページデータの前記少なくとも２つの同心円パターンが前記回折波の少なくとも２つの楕円パターンに変形され、前記回折波から前記少なくとも２つの楕円パターンを抽出する手段と、
前記少なくとも２つの楕円パターンを推定して少なくとも２つの推定同心円パターンを生成することにより、前記少なくとも２つの楕円パターンと前記少なくとも２つの推定同心円パターンの間に補償ベクトルを生成する手段と、
前記補償ベクトルを用いて前記回折波から光学情報を再構成する手段とを含むことを特徴とする装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好適な実施の形態によるホログラフィーデジタルデータ記憶システムを説明するためのブロック図である。このシステムには、符号化回路１１０、記録再構成回路１２０及び複号化回路１３０が含まれている。
【００１０】
符号化回路１１０は、同心円パターン生成器１１４及び光学情報配列ユニット１１２を含む。符号化回路１１０は、光学情報を符号化して円形ページデータを生成した後、その円形ページデータを記録再構成回路１２０に提供する。光学情報はｌ×ｍピクセルのアレイを有する。ここで、ｌ及びｍはそれぞれ自然数であり、各ピクセルはピクセルの輝度を表すためのバイナリ値を有する。
【００１１】
同心円パターン生成器１１４は、サーボパターンとして用いられる同心円パターンを生成する。図２には、２つの同心円パターンを例示するための円形ページデータ２０が示されている。２つの同心円パターン、即ち、最も外側のパターン２００及び最も内側のパターン２０４は各々所定のベルト幅W１及びW２を有するベルト状である。２つの同心円パターン２００及び２０４は、各々ベルト状パターンで配列される複数の不連続ピクセルを含む。
【００１２】
光学情報配列ユニット１３２は、ｌ×ｍピクセルアレイである光学情報を最も外側のパターン２００内に配列して、円形ページデータ２０を生成する。光学情報は２つの同心円パターン２００、２０４と重ならないようにする。更に、図２には、情報が記録されていない３つのスペーサーベルト２０１、２０３、２０５及び光学情報が記録される２つのデータ領域２０２、２０６が示されている。３つのスペーサーベルト２０１、２０３、２０５は、各々最も外側のパターン２００の内側に位置する円と、最も内側のパターン２０４の外側に位置する円及び内側に位置する円に沿って挿入され、円形ページデータ２０が２つの同心円パターン２００、２０４及び２つのデータ領域２０２，２０６に分離されるのが望ましい。例えば、２つの同心円パターン２００，２０４はピクセル値が「１」であるホワイトピクセルで構成される一方、３つのスペーサーベルト２０１、２０３、２０５はピクセル値が「０」であるブラックピクセルで構成される。別の実施例では、光学情報に対するアドレス情報が最も内側のパターン内部に配列されることもできる。
【００１３】
記録再構成回路１２０には、レーザ１２１、ビームスプリッタ１２２、第１及び第２シャッター１２３Ａ及びＢ、第１および第２ミラー１２４及び１２７、アクチュエーター１２６、空間光変調器（ＳＬＭ）１２５、記憶媒体１２８及び電荷結合素子（ＣＣＤ）１２９が含まれる。記録再構成回路１２０において、レーザ１２１から照射されたレーザ光は通常円形形状を有し、レーザ光を部分的に反射させ得るビームスプリッタ１２２に衝当し、参照波及び信号波を生じる。ここで、参照波はレーザ光の一部分がビームスプリッタ１２２を透過したものであり、信号波はレーザ光の残りの部分がビームスプリッタ１２２で反射されたものである。
【００１４】
参照波は、アクチュエーター１２６によって制御される第１ミラー１２７で反射された後、参照波経路（Ｓ１）を通って記憶媒体１２８へと入射される。一方で、信号波は、第２ミラー１２４で反射された後、信号波経路（Ｓ２）を通って空間光変調器１２５に入射される。空間光変調器１２５は、自身に照射された信号波を符号化回路１１０の光学情報配列ユニット１１２から提供された円形ページデータを用いて変調する。
【００１５】
その後、信号波は記憶媒体１２８に集束される。記憶媒体１２８では、信号波が参照波と干渉して光学干渉縞を生成する。光学干渉縞には、信号波に関する情報、即ち円形ページデータに関する情報が含まれる。光学干渉縞は、屈折率が光学干渉縞に応じて変化するような記憶媒体１２８内で屈折率パターンに変換され、それによって信号波を記憶媒体１２８に記録する。
【００１６】
記憶媒体１２８に記録された信号波を読み取るために、第１シャッター１２３Ｂのみを開放したままにし、第２シャッター１２３Ａは閉鎖する。そうすることで、参照波のみが再構成基準波として記憶媒体１２８に入射し得る。再構成基準波が記憶媒体１２８に入射すると、屈折率パターンに対応する回折波が生成される。再構成基準波が記憶媒体１２８に照射すると、記憶媒体１２８の光学干渉縞から回折波が生成される。回折波はＣＣＤ１２９に入射され、ＣＣＤ１２９で回折波の力を検知して円形ページデータを再構成する。再構成された円形ページデータは、複合化回路１３０に伝送される。
【００１７】
複合化回路１３０は、楕円パターン抽出器１３２、楕円パターン推定器１３４及び光学情報再構成ユニット１３６を含む。再構成された円形ページデータは、楕円パターン抽出器１３２及び光学情報再構成ユニット１３６に伝送される。
【００１８】
楕円パターン抽出器１３２は、回折波から２つの楕円パターンを抽出する。ホログラフィーページデータ中の２つの同心円パターンは、回折波において各々２つの楕円パターンに変形できると仮定する。
【００１９】
楕円パターン推定器１３４は、２つの楕円パターンを推定して２つの推定楕円パターンを生成する。任意の投影変換において、投影同心円の中心の投影不変特性により、投影同心円の中心（即ち、投影同心円パターンの中心）は、同心円（即ち、同心円パターン）の投影によって生成される楕円（即ち、楕円パターン）の楕円中心を連結する線分上に位置する。具体的に各々２つの楕円パターンから楕円中心を検知することにより、２つの楕円の中心を連結する線分を形成することができる。線分と楕円パターンの間の交点を検知した後、交点間の交わりの比を用いて投影同心円の中心が推定される。その後、２つの楕円パターンと２つの同心円パターンとの間の補償ベクトルが光学情報再構成ユニット１３６に提供される。
【００２０】
光学情報再構成ユニット１３６は、補償ベクトルを用いて光学情報を再構成する。再構成された光学情報が出力データとして出力される。補償ベクトルを用いて参照波の照射位置を修正するためのサーボ信号を生成し、補償ベクトル分位置補正された別の回折波を得る。別の実施例では、補償ベクトルを用いて回折波自体を補償することもできる。
【００２１】
図３は、本発明に基づき、光学情報を記録するためのフローチャートである。ステップＳ３１０では、少なくとも２つの同心円パターンがサーボパターン情報として生成される。図２に示すように、２つの同心円パターン、即ち最も外側のパターン２００及び最も内側のパターン２０４は、各々所定のベルト幅Ｗ１、Ｗ２を有するベルト状である。
【００２２】
ステップＳ３２０では、ｌ×ｍピクセルアレイの光学情報が最も外側のパターン２００内に配列されて円形ページデータ２０を生成する。光学情報は２つの同心円パターン２００、２０４と重ならない。
【００２３】
ステップＳ３３０では、円形ページデータ２０を用いて信号波を変調させる。
【００２４】
ステップＳ３４０では、信号波が参照波と干渉することによって、信号波と参照波との間の光学干渉縞がホログラフィーメモリに記録される。
【００２５】
図４は、本発明に基づき、ホログラフィーページデータを再構成してホログラフィーメモリから光学情報を再生するフローチャートである。ホログラフィーページデータは少なくとも２つの同心円パターンを備えており、少なくとも２つの同心円パターンの最も外側のパターン内に光学情報が配列されると仮定する。また、ホログラフィーページデータ内の２つの同心円パターンが回折波内の２つの楕円パターンに変形されると仮定する。
【００２６】
ステップＳ４１０では、２つの楕円パターンが回折波から抽出される。
【００２７】
ステップＳ４２０では、２つの楕円パターンが推定され、２つの推定同心パターンを生成する。具体的には、各々の２つの楕円パターンに対して、１つの楕円の中心が検知されることにより、２つの楕円の中心を連結する線分が生成される。線分と楕円パターンの間の交点を検知した後、交点の間の交わりの比を用いて投影同心円中心を推定することができる。その後、２つの推定同心パターンを生成することができる。それから、２つの楕円パターンと２つの推定同心パターンとの間の補償パターンが生成される。
【００２８】
ステップS４３０では、補償ベクトルを用いて光学情報を再構成する。再構成光学情報が出力データとして出力される。補償ベクトルを用いて参照波の照射位置を修正するサーボ信号を生成することによって、補償ベクトル分位置補正された他の回折波を得ることができる。別の実施例において、補償ベクトルを用いて回折波自体を補償することもできる。
【００２９】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００３０】
【発明の効果】
上記したように、少なくとも２つの同心円パターンをサーボパターンとして用いることにより、ホログラフィーデジタルデータ記憶システムで光学情報を効率的に記録／再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくホログラフィーデジタルデータ記憶システムを説明するためのブロック図である。
【図２】本発明に基づく２つの同心円パターンを有する円形ページデータを示す図である。
【図３】本発明に基づいて光学情報を記録するフローチャートである。
【図４】本発明に基づいてホログラフィーページデータを再構成し、ホログラフィーメモリから光学情報を再生するフローチャートである。
【符号の説明】
１１０：符号化回路
１２０：記録再構成回路
１３０：複号化回路
【図１】
0003890273.tif 000002
【図２】
0003890273.tif 000003
【図３】
0003890273.tif 000004
【図４】
0003890273.tif 000005