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論文紹介
論文紹介 高精細映像再生に向けたホログラムメモリー信号処理アルゴリズム 映像情報メディア学会誌，Vol.68，No.8，pp.J348J357（2014） 木下延博，室井哲彦，石井紀彦，上條晃司，菊池 宏，清水直樹 次世代の光記録技術として注目されているホログラムメモリーは，２次元データ配列（ページデータ）を一括して記録，再生 する光情報記録システムである。ホログラムが記録された媒体へ読み出し用のレーザー光を照射すると，回折現象により再生 光が得られる。再生光にはページデータのパターンが重畳されており，これをイメージセンサーで撮影したのち，データ領域 特定，シンボル抽出，デインターリーブ，誤り訂正の順に信号処理を行うことで元のデータを復元できる。今回，撮影された 再生光が一種の画像であることに着目し，画像処理に特化したGPU（Graphics Processing Unit）を用いる再生信号処理アル ゴリズムを新規に開発した。各処理段をパイプライン化（直列化）して実装することにより，95Mbps以上のスループット （単位時間あたりの情報処理量）を確認した。次に，28MByteの高精細映像データを384個のページデータに変換し，これらを ホログラムとして記録した。このホログラムをすべて再生した結果，ビット誤りを生じることなく映像再生されることを確認 した。 LDPC符号とBCH符号の連接符号を適用する集合分割８PSK符号化変調の性能改善 電子情報通信学会論文誌B，Vol.J97B，No.8，pp.648659（2014） 鈴木陽一，橋本明記，松崎敬文，田中祥次，木村武史，土田健一 衛星放送を利用したスーパーハイビジョンなどの大容量伝送の実現に向けて，従来技術である集合分割法を適用した8PSK （8 Phase Shift Keying）符号化変調に着目し，シンボルを構成するビットごとにLDPC（Low Density Parity Check）符号の 符号化率を調整することにより，伝送性能が最も良くなる符号化率の組合せを有するLDPC符号とBCH（BoseChaudhuri Hocquenghem）符号の連接符号を設計した。また，8PSK符号化変調の集合分割の方法として，最小ユークリッド距離の拡大 を伴う集合分割法と，最小ユークリッド距離の拡大は伴わずに一番大きいユークリッド距離に位置する信号点の数を減少させ る集合分割法の２種類の分割法に対して符号設計を行った。本手法の有効性を確認するために，計算機シミュレーションによ り，白色雑音モデルおよび12GHz帯衛星伝送路を模擬したモデルの両方において所要C/N（Carrier to Noise ratio）を算出し た。そして，現行の衛星デジタル放送の伝送方式であるARIB STDB44に対して，本手法の周波数利用効率と所要C/Nの改 善量を定量化することにより，現行方式よりも所要C/Nの改善が可能な伝送方式の設計に資することを示した。 Development of a Multilink 10Gbit/sec Mapping Method and Interface Device for 120Frames/sec Ultrahigh−Definition Television Signals SMPTE Motion Imaging Journal，Vol.123，No.4，pp.2938（2014） 添野拓司，西田幸博，山下誉行，日下部裕一，船津良平，中村友洋 フレーム周波数120Hzを含む超高精細度テレビジョン方式（UHDTV：Ultra High Definition Television）の映像パラメーター が，ITUR（International Telecommunication Union Radiocommunication Sector）Rec. BT.2020として勧告化された。 すでに規格化されていたUHDTV用のインターフェースは，フレーム周波数が60Hz以下の信号にしか対応していないため，フ レーム周波数120Hzに対応した新たなインターフェースの開発が求められている。本論文では，120Hzのフレーム周波数を含 むさまざまなUHDTV映像信号を複数の10Gbit/secのストリームに分割するマッピング方式について報告する。本マッピング 方式によるインターフェースは小型・低消費電力であることが求められるため，１チャンネル当たり10Gbit/secの信号伝送が 可能なパラレルファイバー光トランシーバーを用いて，UHDTVの機器間を接続するインターフェース装置を試作した。信号 伝送実験の結果から，10Gbit/secごとに分割してマッピングされたUHDTV映像信号が伝送可能であることを確認した。 Low−voltage−operation Avalanche Photodiode Based on n−gallium Oxide/ p−crystalline Selenium Heterojunction Applied Physics Letters，Vol.104，No.24，pp.242101.1242101.4（2014） 為村成亨，菊地健司，宮川和典，大竹 浩，久保田節 カメラの高精細化・高フレームレート化に伴う感度低下の問題を抜本的に解決するために，低い印加電圧で電荷増倍が可能な 光電変換膜を積層した，新しい高感度固体撮像素子の実現を目指し，研究を進めている。今回，可視光全域にわたり高い吸収 係数を有する結晶セレンを光電変換膜に用い，ガラス基板上にセル構造（光電変換膜を上下の電極で挟んだ簡易な構造）を試 作し，光電変換特性を評価した。p型半導体（電荷を運ぶキャリアに正孔が使われる半導体）である結晶セレンに対して，ワ イドギャップ半導体（シリコンなどと比較してバンドギャップの大きな半導体）である酸化ガリウムをn型半導体（電荷を運 ぶキャリアに電子が使われる半導体）としてpn接合を形成し，外部電極からの注入電荷を阻止することで，暗電流（光を当 てないときにも流れる電流）の大幅な低減に成功した。暗電流の抑制は，同時に，光電変換膜への安定した電界の印加を可能 とし，結晶セレンにおいて，約20Vの外部印加電圧でアバランシェ電荷増倍（膜内で加速された電荷が衝突を繰り返し，次々 と新たな電荷を生成する現象）が生じ，100％を超える高い外部量子効率（入射した光子の数と生成された電荷の数の比）が 得られることを初めて実証した。また，スズ添加により，酸化ガリウム中のキャリア濃度の制御を行い，結晶セレン側に効率 良く空乏層（感度領域）を広げることで，更に低電圧での駆動が可能となった。今回の結果は，将来の超高精細放送の時代に おける高感度カメラの実現に向けた大きな一歩となる。 NHK技研 R&D/No.149/2015.1 63