JP2007299499A - ホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ページデータ内での誤り訂正において訂正不能となるようなページデータが複数ページ連続した場合でも、第二の誤り訂正符号によりデータ復元確率をあげることができるホログラム記録再生装置および方法を提供する。
【解決手段】外部機器とデータ系列の送受信を行うデータ入出力部１４と、２次元に配列された複数のページデータをホログラム記録媒体に記録再生を行う記録媒体入出力部１６と、データ入出力部１４から入力された記録データは複数のページデータとなるようにマッピングして記憶し、記録媒体入出力部１６から入力された複数のページデータはそのまま記憶するメモリ１５と、複数のページデータに対して誤り訂正符号化を行う符号化部１３と、複数のページデータの誤り訂正を行う誤り訂正部１２で構成され、複数のページデータに２種類の誤り訂正符号化を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラムを記録媒体とする記録再生装置及び記録再生方法に関し、データ再生時における損失を低減する技術に関する。

近年、動画データやバックアップ対象データの増加に伴って、大容量かつ高転送レートを実現できるシステムの需要が高まっている。このような要望に答えるものの一つに、高密度の光学的記録を可能とするホログラムメモリというものがある。

ホログラムメモリは、情報を有する情報光と参照光を干渉させることによって干渉縞を生じさせ、光屈折性結晶などの記録媒体に記録する。この光屈折性結晶は、干渉縞の振幅や位相などによって別様に反応し得る物質である。参照光の入射角度や波長を変えることによって、大量のデータを同一の位置に二次元からなるページを単位として重ねて記録することができる。また再生時には参照光のみを媒体の所定の位置に照射することで、その参照光の入射角や波長に対応したページのデータを、ＣＣＤなどの撮影素子を通して読み取ることができる。

ここでホログラム記録再生装置ではレーザーやレンズを使用するが、レーザーのガウス分布特性やレンズの収差などの影響により、再生時に撮影素子が読み取ることのできるページデータの中央領域よりも周辺領域（特に四隅）のほうが非常に歪みやすいという弱点がある。そのためページデータの一部のデータを損失してしまうおそれがある。通常各ページデータ内において所定の数の誤りまでなら正しい値に訂正できるよう、誤り訂正符号化が行われている。しかしながら前述した周辺領域のデータに誤り訂正能力を超える数の誤りが存在した場合、正しい値に訂正できず、そのページデータ内のデータは再生することができなくなる。

それを解決する一つの従来技術として、ホログラム記録再生装置にＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ Ｄｉｓｋｓ）技術を適用したものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図を用いて従来技術を説明する。
図１０は従来のホログラム記録再生装置が記録媒体に記録するページデータの配置を表した図である。１０１は記録媒体、１０２ａ／１０２ｂ／１０２ｃ／１０２ｄ／１０２ｅは記録媒体１０１に記録するページデータ（以下各ページデータを識別する必要がない場合には１０２と記す）、１０３ａ／１０３ｂ／１０３ｃ／１０３ｄ／１０３ｅはページデータ１０２ａ／１０２ｂ／１０２ｃ／１０２ｄ／１０２ｅがそれぞれ格納されるページデータ格納領域である（以下各ページデータ格納領域を識別する必要がない場合には１０３と記す）。実際は記録密度をあげるためにシフト多重や角度多重といった方式を採用し、各ページデータ格納領域１０３ａ／１０３ｂ／１０３ｃ／１０３ｄ／１０３ｅは重なりあった配置となるが、ここでは説明を簡略化するために図１０に示すように離れて配置されているとする。

一般にＲＡＩＤ技術はハードディスク装置に適用されるが、本従来技術ではハードディスクをページデータに置き換えている。図１１は各ページデータ１０２ａ／１０２ｂ／１０２ｃ／１０２ｄ／１０２ｅを構成するデータとパリティの関係を表した図である。一連のデータ１１１があるものとし、この一連のデータ１１１を４つに分割したものを分割データ１１１ａ／１１１ｂ／１１１ｃ／１１１ｄとする。そして分割データ１１１ａ／１１１ｂ／１１１ｃ／１１１ｄをそれぞれページデータ１０２ａ／１０２ｂ／１０２ｃ／１０２ｄを構成するデータとする。

次に分割データ１１１ａ／１１１ｂ／１１１ｃ／１１１ｄに対するパリティデータ１１２を生成し、ページデータ１０２ｅを構成するデータとする。このパリティデータ１１２は、例えば図１１に示すように分割データ１１１ａ／１１１ｂ／１１１ｃ／１１１ｄそれぞれから１ビットずつ読み出し排他的論理和をとったものを、パリティデータ１１２の所定のアドレスに格納していくことを全てのビットに対して繰り返し行うことで生成される。

これによればページデータ１０２ａ／１０２ｂ／１０２ｃ／１０２ｄ／１０２ｅのいずれかが再生不能となった場合でも、ＲＡＩＤ技術より他のページデータから再生不能となったページデータを復元することが可能となる。
特開２００３−１７８４５９号公報（第２５頁、第６６図）

しかしながら前述したように、ページデータ内には品質の良い領域と悪い領域が存在し、品質の悪い領域に誤ったデータが多数存在していた場合、ページデータ内における誤り訂正では正しい値に訂正できない可能性が高い。そのようなページデータが複数ページ連続した場合、前記従来技術のようにＲＡＩＤ技術を応用した誤り訂正符号を用いても訂正できず、それゆえデータの損失という結果を招いてしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、データ損失確率を低減することを可能とするホログラム記録再生装置および方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のホログラム記録再生装置は、外部機器とデジタルデータ系列の送受信を行うデータ入出力部と、２次元に配列された複数のページデータをホログラム記録媒体に記録再生を行う記録媒体入出力部と、前記データ入出力部から入力された記録データは複数のページデータとなるようにマッピングして記憶し、前記記録媒体入出力部から入力された複数のページデータはそのまま記憶するメモリと、前記データ入出力部から入力され前記メモリに記憶された前記複数のページデータに誤り訂正符号化を行う符号化部と、前記記録媒体入出力部から前記メモリに記憶されたページデータの誤り訂正を行う誤り訂正部と、前記外部機器と通信を行い、前記データ入出力部と前記記録媒体入出力部と前記メモリと前記符号化部と前記誤り訂正部の制御を行う制御部で構成され、前記メモリ内の複数のページデータは、各ページデータ毎に第一の誤り訂正符号化を施された２つ以上のページデータと、前記第一の誤り訂正符号化を施された各ページデータに第二の誤り訂正符号化を行って生成されるパリティビットが配置されたパリティページデータからなることを特徴とするものである。

さらにホログラム記録再生装置において、前記符号化部は、前記制御部が指定する記録データを記憶した前記メモリ内のページデータに前記第一の誤り訂正符号化を施した後、各ページデータを複数の領域に分割し、複数のページデータの同じ場所に相当する領域をまとめて第二の誤り訂正符号化を行い、生成されたパリティビットを前記パリティページデータに記憶させることを特徴とするものである。

さらにホログラム記録再生装置において、前記符号化部は、前記第二の誤り訂正符号化を行う際に、前記複数の領域に応じて誤り訂正能力を変更することを特徴とするものである。

さらにホログラム記録再生装置において、前記誤り訂正部は、前記記録媒体入出力から前記メモリに記憶された複数のページデータに対し、前記制御部が指定するパリティページデータを用いて複数のページデータ全体の誤り訂正を行い、誤りがない、あるいは全ての誤りが訂正出来れば誤り訂正を終了し、訂正不能の誤りが存在する場合には各ページ毎に誤り訂正を行うことを特徴とするものである。

さらに本発明のホログラフ記録再生方法において、外部機器からデジタルデータ系列を受信する工程と、前記受信したデジタルデータ系列を複数の２次元ページデータとなるようにメモリに記憶する工程と、前記メモリに記憶した２次元ページデータに第一及び第二の誤り訂正符号化を行う工程と、前記誤り訂正符号化が行われたページデータをホログラム記録媒体に記録し、再生する工程と、前記再生したページデータをメモリに記憶する工程と、前記メモリに記憶した複数のページデータに誤り訂正を行う工程と、前記誤り訂正が行われたページデータをデジタルデータとして前記外部機器に出力することを特徴とするものである。

さらにホログラム記録再生方法において、前記複数のページデータはデータが配置された複数のページデータとパリティビットを配置する一つ以上のパリティページデータで構成され、前記誤り訂正符号化を行う工程は、前記複数のページデータに第一の誤り訂正符号化を施す工程と、前記第一の誤り訂正符号化を施した各ページデータを複数の領域に分割する工程と、前記複数の領域に分割された複数のページデータの同じ場所に相当する領域をまとめて第二の誤り訂正符号化を施す工程と、前記第二の誤り訂正符号化を施す工程により生じたパリティビットを前記パリティページデータに配置する工程からなることを特徴とするものである。

さらにホログラム記録再生方法において、前記複数のページデータはデータが配置された複数のページデータとパリティビットを配置する一つ以上のパリティページデータで構成され、前記誤り訂正を行う工程は、前記パリティページデータを用いて前記複数のページデータに一度目の誤り訂正を行う工程と、前記一度目の誤り訂正で訂正不能の誤りが存在する場合には、各ページデータ毎に二度目の誤り訂正を行うことを特徴とするものである。

本発明のホログラム記録再生装置および方法によれば、品質の悪い領域に誤ったデータが存在することによりページデータ内での誤り訂正において訂正不能となるようなページデータが複数ページ連続した場合でも、第二の誤り訂正符号によりデータ復元確率をあげることができる。

以下に、本発明のホログラム記録再生装置の実施の形態を、図面とともに詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例におけるホログラム記録再生装置およびその周辺装置の構成を示した図である。１はホログラム記録再生装置、２はホログラム媒体をはじめとする記録媒体、３はホログラム記録再生装置１を制御し、データの受け渡しを行うホストコンピュータをはじめとする外部機器である。ホログラム記録再生装置１は外部機器３から入力したデータの記録媒体２への記録や、記録媒体２に記録されているデータの外部機器３への出力を行うための仲介を行う。さらにホログラム記録再生装置１は、外部機器３や記録媒体２に入出力するデータを一時的に記憶しておくメモリ１５と、外部機器３から入力したデータのメモリ１５への格納や、メモリ１５に記録されているデータを読み出し、外部機器３に出力を行うデータ入出力部１４と、メモリ１５に記録されているデータに対して誤り訂正符号を生成し符号化を行う符号化部１３と、メモリ１５に記録されているデータに対して誤り訂正処理を行う誤り訂正部１２と、ホログラム記録再生装置１全体を制御する制御部１１と、符号化部１３により符号化されたページデータを使って光を空間変調することで情報光を生成し、その情報光と、空間変調されていない参照光とを記録媒体２上の所定の位置で干渉させ干渉縞を作ることで、ページデータの記録媒体２への記録や
、参照光のみを記録媒体２の所定の位置に照射することでページデータの再生を行う記録媒体入出力部１６からなる。

はじめに記録媒体２にページデータを記録する場合の処理について、図２に示すフローチャート図のステップに沿って、具体的な数値を用いながら説明する。
ステップ１では、データ入出力部１４が外部機器３から入力するデータをメモリ１５のどの位置に格納するかを、制御部１１が設定する。本実施例１では外部機器３から入力するデータを格納するメモリ１５上のページが８ページ、以下で説明する第二の誤り訂正符号を格納するメモリ１５上のページが２ページであるとする。本実施例１におけるメモリ１５のメモリマップを図３（ａ）に示す。メモリ１５には１０２４×１０２４ピクセル（以下１ピクセル＝１ビットとする）からなるページが、１０ページ分確保されている（以下ページ＃０、ページ＃１、…、ページ＃９と記す）。制御部１１はどのページに対して処理を行うかどうかを示すポインタを生成する。ポインタの初期値はページ＃０とする。その後ステップ２に移行する。

ステップ２では、データ入出力部１４が外部機器３からデータを入力し、メモリ１５にデータを格納していく。まず外部機器３が１０２４×９２８ビット（＝１１６Ｋバイト）のデータをデータ入出力部１４に送信する。データ入出力部１４は現在ポインタが指しているページ（初めてステップ２の処理を行う場合はページ＃０）の１０２４×９２８ビットで構成されるデータ格納領域４１に、１１６Ｋバイトのデータを１×９２８ビットを単位として格納する（図３（ｂ））。この時図３（ｂ）に示すデータ＃０からデータ＃１０２３（各データは１×９２８ビットで構成）に順番に格納していく。その後ステップ３に移行する。

ステップ３では、ステップ２で格納した１１６Ｋバイトのデータに対して、符号化部１３が第一の誤り訂正符号化を行う。まず符号化部１３は図３（ｂ）の１×９２８ビット（＝１１６バイト）からなるデータ＃０を読み出し、最大６バイトの誤りを訂正できるパリティ（１２バイト）を生成する。次に生成された１２バイトのパリティを図３（ｂ）に示すページ（初めてステップ３の処理を行う場合はページ＃０）の１０２４×９６ビットで構成されるパリティ格納領域４２のパリティ＃０（１×９６ビットで構成）の位置に格納する。

この動作をデータ＃１からデータ＃１０２３すべてに対して行い、それぞれ生成されたパリティをパリティ＃１からパリティ＃１０２３に格納する。以上よりページ（初めてステップ３の処理を行う場合はページ＃０）は、外部機器３から入力したデータ１１６Ｋバイトと、そのデータに対する第一の誤り訂正符号パリティ１２Ｋバイトによって全領域１２８Ｋバイトが満たされることになる。その後ステップ４に移行する。

ステップ４では、制御部１１がまずポインタを一つ進める（初めてステップ４の処理を行う場合はページ＃１となる）。次にポインタが指しているページがページ＃８であるかどうか確認し、ページ＃８でなければステップ２に移行する。もしページ＃８であれば、ページ＃０からページ＃７には外部機器３から入力したデータおよびそれに対する第一の誤り訂正符号が格納されていることになり、第二の誤り訂正符号を生成すべくステップ５に移行する。

ステップ５では、制御部１１によってページ＃０からページ＃７それぞれを同じように領域分割する。図４は各ページを領域分割した図であり、この図を用いて説明する。
記録媒体入出力部１６が使用するレンズやレーザーの性能によりページデータの周辺領域、特に四隅に歪みが生じることで、データ品質の良し悪しがページ内で分かれる。そこで制御部１１はページデータのデータ配列において、データ品質の良し悪しに従って図４に示すような領域分割を行う。まずページデータの中央に位置する８６４×８６４ビットで構成される“Ａ”領域を、データ品質が良い領域と定義する。次に“Ａ”領域の四辺に隣接する８６４×８０ビットで構成される四つの“Ｂ”領域を、データ品質が平均レベルである領域と定義する。最後にページデータの四隅に位置する８０×８０ビットで構成される四つの“Ｃ”領域を、データ品質が悪い領域と定義する。

次に制御部１１は、この分割後の各領域における第二の誤り訂正符号の誤り訂正能力を符号化部１３に設定する。ここで、第二の誤り訂正について説明する。ステップ３で説明したとおり、各ページデータ内においては第一の誤り訂正符号化が行われている。これにより再生時にはページ単位で誤り訂正処理を行うことができ、誤り訂正能力の範囲内であれば誤りがあった場合でも正しい値に復元できる。しかしながら誤り訂正能力を超えるような誤りが存在していた場合、正しい値に訂正することはできない。その際に複数のページにまたがって第二の誤り訂正符号化を行っておくことで、誤りが存在するページは他のページのデータから元の正しい値をもったページに復元することが可能となる。

本実施例１で行う誤り訂正はＧＦ（２^８）のリードソロモン符号を用いる。これは８ビットのデータを１バイトとし、所定の数のバイトを１符号語としてバイト単位でデータを訂正するものである。各領域に対して制御部１１が行う第二の誤り訂正符号の誤り訂正能力の決定および各領域の符号語について図５を用いて説明する。

図５（ａ）は“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号語の構成を示した図である。制御部１１は“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号の誤り訂正能力を、データ品質が良いということを考慮して、図５（ａ）に示すように符号長が９バイトのかたまりを１符号語とし、１符号語に対して１バイトまでの消失誤りを訂正できる１重消失誤り訂正とする。１符号語の内、データ部８バイトはページ＃０からページ＃７の各ページの“Ａ”領域から１バイトずつ取り出すことで構成される。パリティ部１バイトは後述のステップ６で生成する第二の誤り訂正符号である。

同様に制御部１１は“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正符号の誤り訂正能力を、データ品質が平均レベルということから、図５（ｂ）に示すように符号長が１２バイトのかたまりを１符号語とし、１符号語に対して２バイトまでの誤りを訂正できる２重誤り訂正とする。１符号語の内、データ部８バイトはページ＃０からページ＃７の各ページの“Ｂ”領域から１バイトずつ取り出すことで構成される。パリティ部４バイトは後述のステップ６で生成する第二の誤り訂正符号である。

最後に制御部１１は“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号の誤り訂正能力を、データ品質が悪いために、図５（ｃ）に示すように符号長が１４バイトのかたまりを１符号語とし、１符号語に対して３バイトまでの誤りを訂正できる３重誤り訂正とする。１符号語の内、データ部８バイトはページ＃０からページ＃７の各ページの“Ｃ”領域から１バイトずつ取り出すことで構成される。パリティ部６バイトは後述のステップ６で生成する第二の誤り訂正符号である。
以上のように、制御部１１により各ページを領域分割し、各領域に対する第二の誤り訂正符号の誤り訂正符号能力を符号化部１３に設定した後、ステップ６に移行する。

ステップ６では、制御部１１が符号化部１３に対して第二の誤り訂正符号化を開始する指示を出力することで、符号化部１３はステップ５で制御部１１が設定した領域ごとに第二の誤り訂正符号化を行う。図６は各領域に対する第二の誤り訂正符号化を行う際の符号語を構成するデータ部の構成を示した図であり、この図を用いて説明する。

符号化部１３はまず図６に示すように、ページ＃０からページ＃７それぞれの“Ａ”領域の同じ位置から１バイトずつメモリ１５から読み出し、図５（ａ）に示す合計８バイトのデータ部を構成する。そのデータ部の８バイトのデータに対し、制御部１１がステップ５で設定した“Ａ”領域の第二の誤り訂正符号化における誤り訂正能力（１重消失誤り訂正）に基づいて第二の誤り訂正符号化を行い、図５（ａ）に示す１バイトのパリティを生成する。各ページの“Ａ”領域は、８６４×８６４ビットつまり９３３１２バイトのデータがあるので、以上の“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号化処理を合計９３３１２回繰り返すことになる。つまり“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティは１符号語あたり１バイトであるため、合計で９３３１２×１＝９３３１２バイト生成される。生成したパリティの処理については後述する。

次に符号化部１３は図６に示すように、ページ＃０からページ＃７それぞれの“Ｂ”領域の同じ位置から１バイトずつメモリ１５から読み出し、図５（ｂ）に示す合計８バイトのデータ部を構成する。そのデータ部の８バイトのデータに対し、制御部１１がステップ５で設定した“Ｂ”領域の第二の誤り訂正符号化における誤り訂正能力（２重誤り訂正）に基づいて第二の誤り訂正符号化を行い、図５（ｂ）に示す４バイトのパリティを生成する。各ページの“Ｂ”領域は、８６４×８０×４ビットつまり３４５６０バイトのデータがあるので、以上の“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正符号化処理を合計３４５６０回繰り返すことになる。つまり “Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティは１符号語あたり４バイトであるため、合計で３４５６０×４＝１３８２４０バイト生成される。生成したパリティの処理については後述する。

最後に符号化部１３は図６に示すように、ページ＃０からページ＃７それぞれの“Ｃ”領域の同じ位置から１バイトずつメモリ１５から読み出し、図５（ｃ）に示す合計８バイトのデータ部を構成する。そのデータ部の８バイトのデータに対し、制御部１１がステップ５で設定した“Ｃ”領域の第二の誤り訂正符号化における誤り訂正能力（３重誤り訂正）に基づいて第二の誤り訂正符号化を行い、図５（ｃ）に示す６バイトのパリティを生成する。各ページの“Ｃ”領域は、８０×８０×４ビットつまり３２００バイトのデータがあるので、以上の“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号化処理を合計３２００回繰り返すことになる。つまり “Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティは１符号語あたり６バイトであるため、合計で３２００×６＝１９２００バイト生成される。生成したパリティの処理については以下で説明する。

図７は、以上の処理で生成した“Ａ”領域および“Ｂ”領域および“Ｃ”領域それぞれに対する第二の誤り訂正符号のパリティを、メモリ１５のページ＃８およびページ＃９に格納する方法を示した図である。

まず“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティ格納について説明する。この“Ｃ”領域はステップ５で説明した通り、データ品質の悪い領域である。よってこの“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティはページ＃８およびページ＃９のデータ品質の良い中央付近に格納する。つまり、図５（ｃ）に示す“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号語を構成するデータ部は、ページ＃０からページ＃７までのデータ品質の悪い領域に格納されているデータであるため、正しい値と異なっている確率が高い。そこでパリティ部を構成するパリティは、ページ＃８およびページ＃９のデータ品質の良い中央付近に格納することで、“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号語が訂正不能となる確率を下げることが可能となる。よって図７に示すように符号化部１３は生成した“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティ１９２００バイトを、ページ＃８およびページ＃９の中央付近の領域Ｐ５１にバイト単位で格納していく。格納順序としては、まずページ＃８の領域Ｐ５１に図７に示す順序で格納していき、すべて満たされればページ＃９の領域Ｐ５１に同様に格納していく。

次に“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティ格納について説明する。この“Ｂ”領域はステップ５で説明した通り、データ品質が平均レベルである領域である。よってこの“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティはページ＃８およびページ＃９の領域Ｐ５１の周辺付近に格納する。図７に示すように符号化部１３は生成した“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティ１３８２４０バイトを、ページ＃８およびページ＃９の領域Ｑ５２に格納していく。格納順序としては、まずページ＃８の領域Ｑ５２に図７に示す順序で格納していき、すべて満たされればページ＃９の領域Ｑ５２に同様に格納していく。

最後に“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティ格納について説明する。この“Ａ”領域はステップ５で説明した通り、データ品質の良い領域である。よってこの“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティはページ＃８およびページ＃９の領域Ｐ５１および領域Ｑ５２およびデータ品質の悪い四隅を除いた領域Ｒ５３に格納する。図７に示すように符号化部１３は生成した“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号のパリティ９３３１２バイトを、ページ＃８およびページ＃９の領域Ｒ５３に格納していく。格納順序としては、まずページ＃８の領域Ｒ５３に図７に示す順序で格納していき、すべて満たされればページ＃９の領域Ｒ５３に同様に格納していく。

以上の処理によって、各領域に対する第二の誤り訂正符号語のパリティはすべて格納されるが、ページ内に何も格納されない領域Ｓ５４が存在する。本実施例１ではこの領域Ｓ５４をユーザーデータ格納領域とし、各種情報を格納する。その情報としては、ステップ３で実施した第一の誤り訂正符号の仕様や、ステップ５で行った領域分割方法および第二の誤り訂正符号の仕様など、符号語の構成や誤り訂正能力、メモリマップ構成などに関するものとする。これらの情報をページ＃８およびページ＃９の領域Ｓ５４に格納する。ただし、この領域Ｓ５４は品質の悪い領域であるため、領域Ｓ５４内のデータ同士で誤り訂正能力の高い誤り訂正符号語を構成することで、データの一部が欠落しても復元できるようにしておく。この誤り訂正符号化に関しては前述した説明で出てきた誤り訂正符号化方法を流用できるため、説明は省略する。その後ステップ７へ移行する。

ステップ７では、制御部１１が記録媒体入出力部１６に対して、ページデータを構成するすべてのデータがメモリ１５にそろったことを通知する。記録媒体入出力部１６はメモリ１５からページ＃０からページ＃９の順序で、かつ各ページ内においては図８に示す順序にしたがってデータをビット単位で読み出し、ページ単位で記録媒体に格納していく。記録媒体入出力部１６では空間光変調器などを用いて情報光を生成し、参照光を用いて記録媒体２に記録していくが、この記録媒体入出力部１６の構成および記録方法に関しては、一般的なホログラム記録再生システムと同様であるとし、ここでの説明は省略する。
以上のステップで、外部機器３から送られてきたデータに対する記録媒体２への記録が終了する。

次に記録媒体２のデータを再生する場合の処理について、図９に示すフローチャート図のステップに沿って、具体的な数値を用いながら説明する。
ステップ１１では、まず外部機器３から制御部１１に対して再生指示が出力されることにより、制御部１１は記録媒体入出力部１６に記録媒体２からページデータを再生するよう指示する。これにより記録媒体入出力部１６は参照光を記録媒体２に照射し、その回折光をＣＣＤなどの撮影素子で読み取り、ページデータを得る。記録媒体入出力部１６は取得したページデータを構成するデータを、図８に示す順序にしたがってページ内のデータをビット単位で格納していく。この動作をページ＃０からページ＃９まで繰り返し、それぞれ図３（ａ）に示すメモリマップにしたがって、メモリ１５の所定の位置に格納していく。その後ステップ１２へ移行する。

ステップ１２では、第二の誤り訂正符号語を用いた誤り訂正処理を行う。まず誤り訂正部１２がメモリ１５に格納されているページ＃８およびページ＃９のユーザーデータ格納領域である領域Ｓ５４から、各種情報を読み取る。ここでステップ６で説明した通り、この領域Ｓ５４は品質の悪い領域であるため、領域Ｓ５４内のデータ同士で誤り訂正能力の高い誤り訂正符号語を構成し、データの一部が欠落しても復元できるようにしている。その場合は誤り訂正処理を先に行い、データに誤りが存在する場合は訂正した後、各種情報を読み取る。この情報は記録時のステップ６で符号化部１３が格納したものであり、第二の誤り訂正符号に関する仕様などが含まれており、この情報をもとに以下で説明する処理を行う。

まず“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正処理について説明する。誤り訂正部１２はまず図６に示すように、ページ＃０からページ＃７それぞれの“Ａ”領域の同じ位置から１バイトずつメモリ１５から読み出し、図５（ａ）に示す合計８バイトのデータ部を構成する。その後そのデータ部のデータに対するパリティ１バイトを図７に示すページ＃８またはページ＃９の所定の位置から読み出す。これにより図５（ａ）に示す合計９バイトで構成される符号語のデータが揃うことになる。このデータをもとに“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正処理を行う。この時、先に読み出した情報より“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正は１重消失誤り訂正であることがわかっているため、これに基づいて誤り訂正処理を行う。もし誤りが存在し訂正可能であれば、メモリ１５に格納されている該当する位置のデータを正しい値に更新する。訂正不能であれば、どこに誤りが存在するか判断できないため、後のステップで処理する第一の誤り訂正処理に委ねることになる。これで“Ａ”領域に対する第二の誤り訂正符号語の１符号語に対する符号化処理を終了する。以下同様に“Ａ”領域に属する第二の誤り訂正符号語すべてに対して、誤り訂正処理を行う。

次に“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正処理を行う。誤り訂正部１２はまず図６に示すように、ページ＃０からページ＃７それぞれの“Ｂ”領域の同じ位置から１バイトずつメモリ１５から読み出し、図５（ｂ）に示す合計８バイトのデータ部を構成する。その後そのデータ部のデータに対するパリティ４バイトを図７に示すページ＃８またはページ＃９の所定の位置から読み出す。これにより図５（ｂ）に示す合計１２バイトで構成される符号語のデータが揃うことになる。このデータをもとに“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正処理を行う。この時、先に読み出した情報より“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正は２重誤り訂正であることがわかっているため、これに基づいて誤り訂正処理を行う。もし誤りが存在し訂正可能であれば、メモリ１５に格納されている該当する位置のデータを正しい値に更新する。訂正不能であれば、どこに誤りが存在するか判断できないため、後のステップで処理する第一の誤り訂正処理に委ねることになる。これで“Ｂ”領域に対する第二の誤り訂正符号語の１符号語に対する符号化処理を終了する。以下同様に“Ｂ”領域に属する第二の誤り訂正符号語すべてに対して、誤り訂正処理を行う。

最後に“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正処理を行う。誤り訂正部１２はまず図６に示すように、ページ＃０からページ＃７それぞれの“Ｃ”領域の同じ位置から１バイトずつメモリ１５から読み出し、図５（ｃ）に示す合計８バイトのデータ部を構成する。その後そのデータ部のデータに対するパリティ６バイトを図７に示すページ＃８またはページ＃９の所定の位置から読み出す。これにより図５（ｃ）に示す合計１４バイトで構成される符号語のデータが揃うことになる。このデータをもとに“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正処理を行う。この時、先に読み出した情報より“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正は３重誤り訂正であることがわかっているため、これに基づいて誤り訂正処理を行う。もし誤りが存在し訂正可能であれば、メモリ１５に格納されている該当する位置のデータを正しい値に更新する。訂正不能であれば、どこに誤りが存在するか判断できないため、後のステップで処理する第一の誤り訂正処理に委ねることになる。これで“Ｃ”領域に対する第二の誤り訂正符号語の１符号語に対する符号化処理を終了する。以下同様に“Ｃ”領域に属する第二の誤り訂正符号語すべてに対して、誤り訂正処理を行う。
以上の処理が終了後、ステップ１３に移行する。

ステップ１３では制御部１１が、誤り訂正部１２がどのページに対して第一の誤り訂正処理を行うかどうか、を示すポインタを生成する。ポインタの初期値はページ＃０とする。その後ステップ１４に移行する。

ステップ１４では、制御部１１が誤り訂正部１２に対して現在ポインタが指しているページに対して、第一の誤り訂正処理を開始する指示を出力する。
まず誤り訂正部１２は図３（ｂ）のデータ格納領域４１に格納されている１×９２８ビット（＝１１６バイト）からなるデータ＃０を読み出し、さらに最大６バイトの誤りを訂正できる１×９６ビットで構成されるパリティ＃０（１２バイト）をパリティ格納領域４２から読み出す。その後これらのデータで構成される符号語に対して第一の誤り訂正処理を行う。もし誤りが存在し訂正可能であれば、メモリ１５に格納されている該当する位置のデータを正しい値に更新する。訂正不能であれば、この符号語のどこに誤りが存在しているか判断できないため、この符号語は誤りが存在したままになる。

以下、同様にデータ＃１かつパリティ＃１で構成される符号語からデータ＃１０２３かつパリティ＃１０２３で構成される符号語すべてに対する第一の誤り訂正を行う。その後ステップ１５に移行する。

ステップ１５では、制御部１１がまずポインタを一つ進める（初めてステップ１５の処理を行う場合はページ＃１となる）。次にポインタが指しているページがページ＃８であるかどうか確認し、ページ＃８でなければステップ１４に移行する。もしページ＃８であれば、ページ＃０からページ＃７に対する第一の誤り訂正処理が終了したことになり、ステップ１６に移行する。

ステップ１６では、ページ＃０からページ＃７において、第一の誤り訂正処理で訂正不能であった符号語が一つ以上存在したページがあるかどうか、制御部１１が確認する。もし存在した場合、制御部１１は記録媒体入出力部１６に対し訂正不能の符号語が存在するページデータを記録媒体２から再度再生するよう要求し、再生したページデータをメモリ１５の該当するページを格納する領域に格納する。その後ステップ１２に戻り再度第二の誤り訂正処理から実行しなおす。

訂正不能のページが存在しなかった場合は、メモリ１５に外部機器３へ出力するデータの準備ができたことになり、ステップ１７に移行する。

ステップ１７では、制御部１１がデータ入出力部１４に対してメモリ１５から外部機器３に出力するデータを読み出すよう指示し、外部機器３はデータ入出力部１４からそのデータを受け取ることになる。ここで、メモリ１５には第一および第二の誤り訂正処理が終了したページ＃０からページ＃９までのデータが格納されているが、ページ＃８およびページ＃９は第二の誤り訂正におけるパリティが格納されているため、外部機器３に出力する必要はない。またページ＃０からページ＃７に関しては図３（ｂ）に示す配置にしたがって、データがメモリ１５に格納されているが、パリティ格納領域４２は各ページの第一の誤り訂正におけるパリティが格納されているため、外部機器３に出力する必要はない。それ以外のデータに関してページ＃０から順番に、かつ各ページ内においては図３（ｂ）に示すデータ＃０からデータ＃１０２３の順番に外部機器３に出力していく。
以上のステップで、記録媒体２から読み出したデータに対する外部機器３への出力が終了する。

以上のように本実施例１においては、複数のページにまたがって第二の誤り訂正符号化を行い、かつ各ページを品質の良し悪しに応じて領域分割し、領域ごとに第二の誤り訂正符号の誤り訂正能力を変え、さらに生成した第二の誤り訂正符号パリティの格納位置を品質の良し悪しに応じて最適な場所に設定することで、誤ったデータの復元確率をあげることが可能となるホログラム記録再生装置および方法を提供することができる。

なお外部機器３が入出力する転送データ数や、記録媒体２に記録する際のデータ配列、ページデータのデータ品質の良し悪しによる領域分割方法、各領域における第一および第二の誤り訂正符号化する際の符号語の構成や誤り訂正能力、パリティの格納場所など、本実施例１で説明した際に用いた設定値や設定方法は一例であり、それに限るものではない。

さらに外部機器３に入出力するデータや記録媒体２に入出力するデータと、メモリ１５の格納位置との対応は、本実施例１で説明したものと異なってもよいが、記録時と再生時では一致しておかなければならない。

さらに第二の誤り訂正に対するパリティを格納するページの余った領域に格納するデータとして、本実施例１では再生時に必要な情報を格納したが、それに限るものではない。

本発明にかかるホログラム記録再生装置および方法は、品質の悪い領域に誤ったデータが存在することによりページデータ内での誤り訂正において訂正不能となるようなページデータが複数ページ連続した場合でも、第二の誤り訂正符号によりデータ復元確率をあげることが可能であり、特にホログラム媒体に記録されているデータの再生時におけるデータ損失を低減することを目的としたホログラム記録再生装置および方法などとして有用である。

本発明の実施例１におけるホログラム記録再生装置および周辺装置の構成図 本発明の実施例１における記録時の処理の流れを示したフローチャート 本発明の実施例１におけるメモリのメモリマップを示した図 本発明の実施例１におけるページデータの領域分割方法を示した図 本発明の実施例１における第二の誤り訂正符号語の構成を示した図 本発明の実施例１における第二の誤り訂正符号語におけるデータ部の構成を示した図 本発明の実施例１における第二の誤り訂正符号語におけるパリティの格納方法を示した図 本発明の実施例１におけるメモリに格納されている各ページ内のデータ読み出しまたは格納順序を示した図 本発明の実施例１における再生時の処理の流れを示したフローチャート 従来のホログラム記録再生装置が記録媒体に記録するページデータの配置図 従来のホログラム記録再生装置が記録媒体に記録するページデータを構成するデータとパリティの関係を表した図

符号の説明

１ ホログラム記録再生装置
２ 記録媒体
３ 外部機器
１１ 制御部
１２ 誤り訂正部
１３ 符号化部
１４ データ入出力部
１５ メモリ
１６ 記録媒体入出力部
４１ データ格納領域
４２ パリティ格納領域
５１ 領域Ｐ
５２ 領域Ｑ
５３ 領域Ｒ
５４ 領域Ｓ
１０１ 記録媒体
１０２ａ〜１０２ｅ ページデータ
１０３ａ〜１０３ｅ ページデータ格納領域
１１１ 一連のデータ
１１１ａ〜１１１ｅ 分割データ
１１２ パリティデータ

Claims (7)

1. 外部機器とデジタルデータ系列の送受信を行うデータ入出力部と、
   ２次元に配列された複数のページデータをホログラム記録媒体に記録再生を行う記録媒体入出力部と、
   前記データ入出力部から入力された記録データは複数のページデータとなるようにマッピングして記憶し、前記記録媒体入出力部から入力された複数のページデータはそのまま記憶するメモリと、
   前記データ入出力部から入力され前記メモリに記憶された前記複数のページデータに誤り訂正符号化を行う符号化部と、
   前記記録媒体入出力部から前記メモリに記憶されたページデータの誤り訂正を行う誤り訂正部と、
   前記外部機器と通信を行い、前記データ入出力部と前記記録媒体入出力部と前記メモリと前記符号化部と前記誤り訂正部の制御を行う制御部で構成され、
   前記メモリ内の複数のページデータは、各ページデータ毎に第一の誤り訂正符号化を施された２つ以上のページデータと、前記第一の誤り訂正符号化を施された各ページデータに第二の誤り訂正符号化を行って生成されるパリティビットが配置されたパリティページデータからなる、
   ことを特徴とするホログラム記録再生装置。
2. 前記符号化部は、
   前記制御部が指定する記録データを記憶した前記メモリ内のページデータに前記第一の誤り訂正符号化を施した後、
   各ページデータを複数の領域に分割し、複数のページデータの同じ場所に相当する領域をまとめて第二の誤り訂正符号化を行い、生成されたパリティビットを前記パリティページデータに記憶させる、
   ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
3. 前記符号化部は、
   前記第二の誤り訂正符号化を行う際に、前記複数の領域に応じて誤り訂正能力を変更する、
   ことを特徴とする請求項２記載のホログラム記録再生装置。
4. 前記誤り訂正部は、
   前記記録媒体入出力から前記メモリに記憶された複数のページデータに対し、
   前記制御部が指定するパリティページデータを用いて複数のページデータ全体の誤り訂正を行い、
   誤りがない、あるいは全ての誤りが訂正出来れば誤り訂正を終了し、訂正不能の誤りが存在する場合には各ページ毎に誤り訂正を行う、
   ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
5. 外部機器からデジタルデータ系列を受信する工程と、
   前記受信したデジタルデータ系列を複数の２次元ページデータとなるようにメモリに記憶する工程と、
   前記メモリに記憶した２次元ページデータに第一及び第二の誤り訂正符号化を行う工程と、
   前記誤り訂正符号化が行われたページデータをホログラム記録媒体に記録し、再生する工程と、
   前記再生したページデータをメモリに記憶する工程と、
   前記メモリに記憶した複数のページデータに誤り訂正を行う工程と、
   前記誤り訂正が行われたページデータをデジタルデータとして前記外部機器に出力する、
   ことを特徴とするホログラム記録再生方法。
6. 前記複数のページデータはデータが配置された複数のページデータとパリティビットを配置する一つ以上のパリティページデータで構成され、
   前記誤り訂正符号化を行う工程は、前記複数のページデータに第一の誤り訂正符号化を施す工程と、
   前記第一の誤り訂正符号化を施した各ページデータを複数の領域に分割する工程と、
   前記複数の領域に分割された複数のページデータの同じ場所に相当する領域をまとめて第二の誤り訂正符号化を施す工程と、
   前記第二の誤り訂正符号化を施す工程により生じたパリティビットを前記パリティページデータに配置する工程からなる、
   ことを特徴とする請求項５記載のホログラム記録再生方法。
7. 前記複数のページデータはデータが配置された複数のページデータとパリティビットを配置する一つ以上のパリティページデータで構成され、
   前記誤り訂正を行う工程は、前記パリティページデータを用いて前記複数のページデータに一度目の誤り訂正を行う工程と、
   前記一度目の誤り訂正で訂正不能の誤りが存在する場合には、各ページデータ毎に二度目の誤り訂正を行う、
   ことを特徴とする請求項５記載のホログラム記録再生方法。
   
   
   

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