JP2008097688A - 信号評価装置、信号評価方法、信号評価プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】２次元再生信号の品質を定量的に評価できる信号評価装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る信号評価装置では、スイッチ３によって、前記２次元再生信号を、記録ビット「１」に対応する明ピクセル値と、記録ビット「０」に対応する暗ピクセル値とに区分する。そして、統計値算出部４０ａが、明ピクセル値の度数分布を特定する統計値として平均μ１および標準偏差σ１を算出し、暗ピクセル値の度数分布を特定する統計値として平均μ２および標準偏差σ２を算出する。さらに、これらの統計値をもとに、（μ２−Ｔｈ）／σ２演算回路９、（Ｔｈ−μ１）／σ１演算回路１０、Φ（ｚ）演算回路１２、Φ（ｚ）演算回路１３、およびエラーレート合算回路１４によって総エラーレートを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラムメモリなどデジタル情報を２次元的に記録再生する光メモリシステムにおける信号品質評価技術の分野に属する。

近年、ホログラフィを用いて情報を２次元的に、すなわちページデータとして記録し再生するホログラムメモリが、次世代の高密度記録再生システムとして脚光を浴びつつある。図１３に示すように、このシステムでは、情報データを記録する場合には、複数の画素よりなる空間光変調器６０（例えば液晶パネルなど）を用いて、記録すべき情報データに基づいて記録信号光を空間光変調し、レンズ６１を通した記録信号光とコヒーレントな記録参照光とを干渉させることにより２次元的な干渉縞を生成し、この干渉縞により形成される像を２次元情報としてホログラム媒体６２に記録する。ホログラム媒体６２としては、ニオブ酸リチウムに代表される無機系のフォトリフラクティブ結晶を用いた書き換え型媒体や、有機高分子材料であるフォトポリマーを用いた追記型媒体がある。

一方、記録された干渉縞をホログラム媒体６２から読み出すことにより情報データを再生する場合には、ホログラム媒体６２に対して記録参照光と同じ入射角度にて再生参照光を照射して生成される反射光あるいは透過光を、レンズ６３を通して複数の画素を有する受光素子６４（例えばＣＣＤなど）で受光して再生信号を生成し、生成された再生信号を用いて元の情報データを再生する。このように２次元のページデータ単位で再生が行われるため、１次元で再生を行う従来の光ディスクよりも再生速度を大幅に向上することが可能となる。

ところで、ホログラムメモリシステムにおいては、その記録過程及び再生過程において種々の雑音が混入する（特に、記録媒体の不均質性に起因して雑音が発生する場合が多い）ことがあり、この雑音の影響で信号品質が悪化する。また、隣接する画素からの再生信号の影響、すなわち画素間干渉の発生もあり、これによっても信号品質が悪化する。

このような信号品質を定量的に評価するための指標は、記録媒体や記録装置、再生装置を評価したり、その評価結果に基づいて出荷前の製品の合否判定や各種調整を行ったりするために必要不可欠である。

従来のホログラムメモリシステムにおいては、信号品質評価値として、数１の定義のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が用いられてきた。このＳＮＲの定義については、非特許文献１に記載されている。

μ１とσ１は明ピクセル値の度数分布の平均および標準偏差、μ２とσ２は暗ピクセル値の度数分布の平均および標準偏差、をそれぞれ意味している。ここで、明ピクセル値とは明ピクセル（記録ビット「１」に対応する受光素子の画素）の再生信号レベルを、暗ピクセル値とは暗ピクセル（記録ビット「０」に対応する受光素子の画素）の再生信号レベルを、それぞれ意味している。
志村努監修 「ホログラフィックメモリーのシステムと材料」シーエムシー出版 平成１８年４月２８日発行

しかしながら、上記従来の構成、すなわち、信号評価値としてＳＮＲを用いる構成では、ホログラムメモリシステムの信号品質を定量的に評価することができないという問題があった。

具体的には、上記の定義によって表されるＳＮＲは、信号とノイズの比であり、信号がどれだけ鮮明であるかを定性的に判断する尺度にはなるが、ホログラムメモリ再生システムの信号品質を定量的に評価する指標ではない。また、ＳＮＲは、信号品質についての定量的な評価値として用いられるエラーレートと１対１には対応していない。そのため、ＳＮＲは、信号品質について定量的な評価が必要とされる用途、例えば出荷前製品の合否判定や各種調整のための評価値としては用いることができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムメモリ再生システムなどによって再生される２次元再生信号の品質を定量的に評価できる信号評価装置、信号評価方法、信号評価プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を実現することにある。

本発明に係る信号評価装置は、上記課題を解決するために、第１の論理値に対応する第１再生信号と、第１の論理値とは異なる値の第２の論理値に対応し、信号レベルの平均が前記第１再生信号よりも小さい第２再生信号とから成る２次元再生信号を、前記第１再生信号と前記第２再生信号とに区分する再生信号区分手段と、前記第１再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第１統計値と、前記第２再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第２統計値との少なくとも１つを算出する統計値算出手段と、前記第１統計値と前記第２統計値との少なくとも１つを用いて前記２次元再生信号の品質評価値を算出する品質評価値算出手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、再生信号区分手段は、２次元再生信号を、第１の論理値に対応する第１再生信号と、第２の論理値に対応する第２再生信号に区分する。２次元再生信号は、例えば、ホログラムメモリなどに記録されているページデータについて、複数の画素からなる受光素子などを介して生成される信号であり、ページデータを構成する「１」、「０」のビット値に対応する信号である。すなわち、２次元再生信号は、「１」に対応する信号と「０」に対応する信号とからなる。

また、第１の論理値に対応する第１再生信号は、第２の論理値に対応する第２再生信号よりも、信号の大きさ（信号レベル）の平均が大きく、再生される場合には、信号レベルに応じて、第１の論理値または第２の論理値に復号される。

さらに、上記の構成によれば、統計値算出手段は、前記再生信号区分手段によって区分された第１再生信号および第２再生信号について、第１再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第１統計値と第２再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第２統計値との両方、または、いずれか一方を算出する。ここで、度数分布を特定する統計値として、平均や標準偏差が代表的であるが、平均の代わりに最頻値を、標準偏差の代わりに分散を用いることなどもでき、度数分布を特定できる値であればよく、特に限定はされない。

そして、上記の構成によれば、前記統計値算出手段によって算出された第１統計値と第２統計値との両方、または、いずれか一方を用いて、２次元再生信号の品質を表す品質評価値を算出する。品質評価値としては、例えば、第１再生信号のエラーレート、第２再生信号のエラーレート、第１再生信号と第２再生信号の両方のエラーレートをもとに算出される総エラーレートのほか、エラーレートと相関のある値などがある。

これにより、２次元再生信号の品質評価値によって再生信号の品質を定量的に評価することができるようになる。したがって、２次元再生信号の記録再生に用いられる記録媒体や記録装置や再生装置などの性能を定量的に評価できるようになり、出荷前の製品の合否判定や各種調整を適切に行うことができるようになる。

本発明に係る信号評価方法は、上記課題を解決するために、第１の論理値に対応する第１再生信号と、第１の論理値とは異なる値の第２の論理値に対応し、信号レベルの平均が前記第１再生信号よりも小さい第２再生信号とから成る２次元再生信号を、前記第１再生信号と前記第２再生信号とに区分する再生信号区分ステップと、前記第１再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第１統計値と、前記第２再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第２統計値との少なくとも１つを算出する統計値算出ステップと、前記第１統計値と前記第２統計値との少なくとも１つを用いて、前記２次元再生信号の品質評価値を算出する品質評価値算出ステップとを含んでいることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る信号評価装置と同様の作用効果を奏する。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記品質評価値算出手段は、前記信号評価値として第１再生信号のエラーレートＢＥＲ１を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記品質評価値算出手段は、前記品質評価値として第１再生信号のエラーレートＢＥＲ１を算出する。

これにより、第１再生信号のエラーレートのみを算出して２次元再生信号の品質を評価できる。したがって、信号評価装置の構成を簡素にでき、コストを低減できる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記品質評価値算出手段は、前記信号評価値として第２再生信号のエラーレートＢＥＲ２を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記品質評価値算出手段は、前記品質評価値として第２再生信号のエラーレートＢＥＲ２を算出する。

これにより、第２再生信号のエラーレートのみを算出して２次元再生信号の品質を評価できる。したがって、信号評価装置の構成を簡素にでき、コストを低減できる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記品質評価値算出手段は、前記第１統計値から前記第１再生信号のエラーレートＢＥＲ１を算出し、前記第２統計値から前記第２再生信号のエラーレートＢＥＲ２を算出し、前記第１再生信号の信号レベルの総度数と前記第２再生信号の信号レベルの総度数との比がｎ１：ｎ２であるとき、前記品質評価値として総エラーレートＢＥＲを、

によって算出することが好ましい。

上記の構成よれば、前記品質評価値算出手段は、前記第１統計値から第１再生信号のエラーレートＢＥＲ１を算出する。また、前記品質評価値算出手段は、前記第２統計値から第２再生信号のエラーレートＢＥＲ２を算出する。さらに、前記品質評価値算出手段は、算出したエラーレートＢＥＲ１とＢＥＲ２とを用いて、上記の演算によって２次元信号の品質評価値としての総エラーレートＢＥＲを算出する。

これにより、第１再生信号のエラーレートＢＥＲ１と第２再生信号のエラーレートＢＥＲ２との両方のエラーレートをもとに、２次元再生信号の品質評価値としての総エラーレートＢＥＲを算出できる。しかも、総エラーレートは、第１再生信号、第２再生信号の各信号レベルの度数の割合に応じた値となるため、高精度の品質評価値を算出できる。したがって、２次元再生信号の品質を正確に評価できるようになる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記品質評価値算出手段は、基準値Ｔｈを取得し、前記第１再生信号について前記基準値Ｔｈ以下である信号レベルの累積相対度数を前記エラーレートＢＥＲ１として算出し、前記第２再生信号について前記基準値Ｔｈ以上である信号レベルの累積相対度数を前記エラーレートＢＥＲ２として算出することが好ましい。

上記の構成によれば、品質評価値算出手段は、基準値Ｔｈを取得し、前記第１再生信号について、基準値Ｔｈ以下の信号レベルの累積相対度数をエラーレートＢＥＲ１として算出し、前記第２再生信号について、基準値Ｔｈ以上の信号レベルの累積相対度数をエラーレートＢＥＲ２として算出する。

これにより、第１再生信号、第２再生信号について基準値Ｔｈを基準として累積相対度数を算出することによって、２次元再生信号の品質を評価できるようになる。

なお、基準値Ｔｈについてより詳細に説明すれば次のとおりである。ここでは、第１再生信号が「１」に対応し、第２再生信号が「０」に対応している場合を例として説明する。この場合、第１再生信号と第２再生信号とは、それぞれ、「１」、「０」に対応する２種類の信号レベルとなるが、各再生信号の信号レベルはある程度の誤差範囲を有する。また、上記のとおり、第２再生信号の信号レベルの平均は、第１再生信号の信号レベルの平均よりも小さい。すなわち、通常、第１再生信号は第２再生信号よりも大きい信号である。

しかしながら、ノイズなどの影響によって２次元再生信号の品質が悪化し、第１再生信号であるのに、第２再生信号よりも小さい信号レベルを示す場合がある。この場合、本来「１」に対応する第１再生信号であるのに、誤って第２再生信号と認識され「０」として復号されてしまうことになる。このようなエラーとなる信号の境界値としての信号レベルが基準値Ｔｈとなる。

つまり、第１再生信号のうち信号レベルが基準値Ｔｈ以下の信号と、第２再生信号のうち信号レベルが基準値Ｔｈ以上の信号については、復号する場合にエラーが生じる。したがって、第１再生信号ついて基準値Ｔｈ以下である信号レベルの累積相対度数は第１再生信号におけるエラーとなる信号の割合を表しており、第２再生信号について基準値Ｔｈ以上である信号レベルの累積相対度数は第２再生信号におけるエラーとなる信号の割合を表していることになる。

なお、基準値Ｔｈは、入力される基準値Ｔｈを取得する構成や、予め定められてメモリ等に記憶されている基準値Ｔｈを取得する構成や、あるいは、再生信号に応じて決定される基準値Ｔｈを取得する構成であってもよく、特に限定はされない。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記統計値算出手段は、前記第１統計値として前記第１再生信号の信号レベルの標準偏差σ１および平均μ１を算出し、前記第２統計値として前記第２再生信号の信号レベルの標準偏差σ２および平均μ２を算出し、前記品質評価値算出手段は、下記の関数φ（ｚ）を用いて、前記エラーレートＢＥＲ１としての累積相対度数を、

によって算出し、前記エラーレートＢＥＲ２としての累積相対度数を、

によって算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記統計値算出手段は、前記第１統計値として前記第１再生信号の信号レベルの標準偏差σ１および平均μ１を算出する。また、前記統計値算出手段は、前記第２統計値として前記第２再生信号の信号レベルの標準偏差σ２および平均μ２算出する。また、上記の構成によれば、前記品質評価値算出手段は、上記の関数φ（ｚ）を用いて、エラーレートＢＥＲ１、ＢＥＲ２を算出する。

これにより、第１再生信号の信号レベルの標準偏差σ１および平均μ１と、第２再生信号の信号レベルの標準偏差σ２および平均μ２とを用いて２次元再生信号の品質を評価できるようになる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記統計値算出手段は、前記第１再生信号についてしきい値ｋ１＿１以下の信号レベルの累積相対度数ｒ１＿１としきい値ｋ１＿２以下の信号レベルの累積相対度数ｒ１＿２とを算出し、前記第２再生信号についてしきい値ｋ２＿１以下の信号レベルの累積相対度数ｒ２＿１としきい値ｋ２＿２以下の信号レベルの累積相対度数ｒ２＿２とを算出し、前記標準偏差σ１を、

によって算出し、前記平均μ１を、

によって算出し、前記標準偏差σ２を、

によって算出し、前記平均μ２を、

によって算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記統計値算出手段は、前記第１再生信号についてしきい値ｋ１＿１以下の信号レベルの累積相対度数ｒ１＿１としきい値ｋ１＿２以下の信号レベルの累積相対度数ｒ１＿２とを算出する。また、前記統計値算出手段は、前記第２再生信号についてしきい値ｋ２＿１以下の信号レベルの累積相対度数ｒ２＿１としきい値ｋ２＿２以下の信号レベルの累積相対度数ｒ２＿２とを算出する。また、上記の構成によれば、前記統計値算出手段は、上記算出した累積相対度数ｒ１＿１、ｒ１＿２、ｒ２＿１、ｒ２＿２を用いて、標準偏差σ１、平均μ１、標準偏差σ２、平均μ２を上記演算によって算出する。

これにより、標準偏差σ１、平均μ１、標準偏差σ２、平均μ２を直接算出するための複雑な構成は不要であるため、２次元再生信号の品質評価値を簡易な構成によって算出できるようになる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記２次元再生信号に対応するビットを記憶するメモリ手段をさらに備え、前記再生信号区分手段は、前記メモリ手段が記憶するビットに基づいて、前記２次元再生信号を区分することが好ましい。

上記の構成によれば、メモリ手段は、前記２次元再生信号に対応するビットを記憶している。つまり、上記のとおり、２次元再生信号は、ホログラムメモリなどに記録されているページデータを構成する「１」、「０」のビット値に対応する信号であり、メモリ手段は、それらのビットを記憶している。また、上記の構成によれば、前記再生信号区分手段は、メモリ手段に記憶されているビット値をもとに、２次元再生信号を、第１再生信号と第２再生信号とに区分する。例えば、ホログラムメモリなどに記録されているページデータが再生されて２次元再生信号が生成されるタイミングに合わせて、再生信号区分手段はメモリ手段が記憶するページデータを表すビットを読み出し、該ビットが第１の論理値であるか第２の論理値であるかに応じて、２次元再生信号を第１再生信号と第２再生信号とに区分する構成などがある。

これにより、２次元再生信号を、第１の論理値に対応する第１再生信号と第２の論理値に対応する第２再生信号とに、正確に区分することができるため、品質評価値を精密に算出できるようになる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記再生信号区分手段は、前記２次元再生信号について、前記基準値Ｔｈよりも大きい信号レベルの信号を前記第１再生信号に区分し、前記基準値Ｔｈよりも小さい信号レベルの信号を前記第２再生信号に区分することが好ましい。

上記の構成によれば、前記再生信号区分手段は、前記２次元再生信号について、基準値Ｔｈより大きい信号を第１再生信号として区分し、基準値Ｔｈより小さい信号を第２再生信号として区分する。

これにより、２次元再生信号を第１再生信号と第２再生信号とに区分するために、別途、２次元再生信号に対応するビットを記憶するメモリなどを用意して、２次元再生信号の再生のタイミングに合わせて、それらのビットを読み出す仕組みを用意する必要がないため、簡易な構成によって２次元再生信号の品質評価値を算出できるようになる。

なお、この場合、２次元再生信号を、もとのページデータの「１」、「０」と正確に対応づけて区分することはできないが、「１」、「０」との対応づけが誤ってなされる信号の割合（すなわち、エラーレート）は非常に小さく１０^−２台であるため、平均や標準偏差などの算出結果に与える影響は微小であり、最終的に算出されるエラーレートに含まれる誤差は、ほとんど無視できるほど小さい。

本発明に係る信号評価装置は、上記課題を解決するために、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を表す品質評価値を算出する信号評価装置であって、前記２次元再生信号について、符号化されたブロックごとに信号レベルの差の絶対値を差分値として算出する差分値算出手段と、前記差分値の度数分布を特定する差分値統計値を算出する差分値統計値算出手段と、前記差分値統計値を用いて前記品質評価値を算出する品質評価値算出手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、信号評価装置は、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を表す品質評価値を算出する。また、上記の構成によれば、差分値算出手段が、前記２次元再生信号について、符号化されたブロックごとに信号レベルの差の絶対値を差分値として算出する。さらに、上記の構成によれば、差分値統計値算出手段が、前記差分値の度数分布を特定する差分値統計値を算出する。ここで、度数分布を特定する統計値として、平均や標準偏差などが代表的であるが、最頻値や分散を代わりに用いてもよく、特に限定はされない。そして、上記の構成によれば、品質評価値算出手段が、前記差分値統計値を用いて前記品質評価値を算出する。

ここで、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質評価について説明する。差分符号には、符号ブロックが２つの信号からなる１：２差分符号や符号ブロックが４つの信号からなる２：４差分符号などがある。差分符号で符号化された２次元再生信号は、差分検出方式によって復号され、例えば、１：２差分符号によって符号化された２次元再生信号の場合、２つの信号のうち、どちらの再生信号レベルが高いかによって復号ビットが決定される。つまり、差分検出方式によって復号される場合、２つの信号レベルの差が大きければ、エラーを発生しにくい信頼性の高い符号ブロックとなる。そのため、差分符号によって符号化された２次元再生信号については、符号化されたブロックごとの信号レベルの差が信号の品質を表すことになり、差分値算出手段によって算出される差分値の度数分布によって、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を評価することができる。

これにより、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質評価値としてエラーレートやエラーレートと相関のある値などが算出されるため、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を定量的に評価することができるようになる。したがって、差分符号によって符号化された２次元再生信号の記録再生に用いられる記録媒体や記録装置や再生装置などの性能を定量的に評価できるようになり、出荷前の製品の合否判定や各種調整を適切に行うことができるようになる。

本発明に係る信号評価方法は、上記課題を解決するために、差分符号で符号化された２次元再生信号の品質を表す品質評価値を算出する信号評価方法であって、前記２次元再生信号について、符号化されたブロックごとに信号レベルの差の絶対値を差分値として算出する差分値算出ステップと、前記差分値の度数分布を特定する差分値統計値を算出する差分値統計値算出ステップと、前記差分値統計値を用いて前記品質評価値を算出する品質評価値算出ステップとを含んでいることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る信号評価装置と同様の作用効果を奏する。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記差分値統計値算出手段は、前記差分値統計値として前記差分値の標準偏差σ３および平均μ３を算出し、前記品質評価値算出手段は、下記の関数φ（ｚ）を用いて、前記品質評価値としてエラーレートＢＥＲ３を

によって算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記差分値統計値算出手段は、前記差分値統計値として前記差分値の標準偏差σ３および平均μ３を算出する。また、上記の構成によれば、前記品質評価値算出手段は、上記の関数φ（ｚ）を用いて、前記品質評価値としてエラーレートＢＥＲ３を算出する。

ここで、差分符号によって符号化された２次元再生信号の復号エラーについて、説明する。例えば、上記の１：２差分符号では、符号ブロックにおける２つの信号レベルの大小関係がノイズ等の影響により逆転した場合、復号エラーを発生する。仮に、これらのエラーを発生する符合ブロックについての差分値のみを負の値とした差分値の度数分布を作成した場合、エラーを発生する符合ブロックの割合は非常に小さいため、差分値算出手段によって算出される絶対値がとられた差分値の度数分布と、ほとんど同じ度数分布であり、また、いずれも正規分布に近い形状となる。したがって、上記ＢＥＲ３によって標準偏差σ３および平均μ３の正規分布における０以下の累積相対度数を算出することは、復号エラーを発生する符号化ブロックの差分値の割合、すなわち、エラーレートに一致する。

これにより、差分値の標準偏差σ３および平均μ３を用いて、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を評価できるようになる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記差分値統計値算出手段は、前記差分値統計値として前記差分値の標準偏差σ３および平均μ３を算出し、前記品質評価値算出手段は、前記品質評価値としてσ３／μ３を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、差分値統計値算出手段は、差分値統計値として差分値の標準偏差σ３および平均μ３を算出する。また、上記の構成によれば、前記品質評価値算出手段は、品質評価値としてσ３／μ３を算出する。

ここで、σ３／μ３は、エラーレートと１対１に対応する関係にあるため、光ディスク装置などで一般的に用いられているジッタ値と同様、信号の品質評価値として用いることが可能となる。

これにより、標準偏差σ３および平均μ３を算出すれば、σ３／μ３によって２次元再生信号の品質評価値を算出できるため、簡易な構成によって、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を評価することができるようになる。

また、本発明に係る信号評価装置では、前記差分値統計値算出手段は、前記差分値についてしきい値ｋ３＿１以下の累積相対度数ｒ３＿１としきい値ｋ３＿２以下の累積相対度数ｒ３＿２とを算出し、前記標準偏差σ３を、

によって算出し、前記平均μ３を、

によって算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記差分値統計値算出手段は、前記差分値についてしきい値ｋ３＿１以下の累積相対度数ｒ３＿１としきい値ｋ３＿２以下の累積相対度数ｒ３＿２とを算出する。また上記の構成によれば、前記差分値統計値算出手段は、上記算出した累積相対度数ｒ３＿１、ｒ３＿２を用いて、標準偏差σ３、平均μ３を上記演算によって算出する。

これにより、標準偏差σ３、平均μ３を直接算出するための複雑な構成は不要であるため、２次元再生信号の品質評価値を簡易な構成によって算出できるようになる。

なお、上記信号評価装置は、コンピュータによって実現してもよい。この場合、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記信号評価装置をコンピュータにおいて実現する制御プログラム、およびその制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明に係る信号評価装置は、以上のように、前記２次元再生信号を、第１の論理値に対応する第１再生信号と、第２の論理値に対応し、信号レベルの平均が前記第１再生信号よりも小さい第２再生信号とに区分する再生信号区分手段と、前記第１再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第１統計値と、前記第２再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第２統計値との少なくとも１つを算出する統計値算出手段と、前記第１統計値と前記第２統計値との少なくとも１つを用いて前記２次元再生信号の品質評価値を算出する品質評価値算出手段とを備えている。

また、本発明に係る信号評価方法は、以上のように、前記２次元再生信号を、第１の論理値に対応する第１再生信号と、第２の論理値に対応し、信号レベルの平均が前記第１再生信号よりも小さい第２再生信号とに区分する再生信号区分ステップと、前記第１再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第１統計値と、前記第２再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第２統計値との少なくとも１つを算出する統計値算出ステップと、前記第１統計値と前記第２統計値との少なくとも１つを用いて前記２次元再生信号の品質評価値を算出する品質評価値算出ステップとを含んでいる。

これにより、２次元再生信号の品質評価値としてエラーレートやエラーレートと相関のある値が算出されるため、２次元再生信号の品質を定量的に評価することができ、２次元再生信号の記録再生に用いられる記録媒体や記録装置や再生装置などについて出荷前の製品の合否判定や各種調整を適切に行うことができるようになるという効果を奏する。

本発明に係る信号評価装置は、以上のように、前記２次元再生信号について、符号化されたブロックごとに信号レベルの差の絶対値を差分値として算出する差分値算出手段と、前記差分値の度数分布を特定する差分値統計値を算出する差分値統計値算出手段と、前記差分値統計値を用いて前記品質評価値を算出する品質評価値算出手段とを備えている。

また、本発明に係る信号評価方法は、以上のように、前記２次元再生信号について、符号化されたブロックごとに信号レベルの差の絶対値を差分値として算出する差分値算出ステップと、前記差分値の度数分布を特定する差分値統計値を算出する差分値統計値算出ステップと、前記差分値統計値を用いて前記品質評価値を算出する品質評価値算出ステップとを備えている。

これにより、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質評価値としてエラーレートやエラーレートと相関のある値などが算出されるため、差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を定量的に評価することができ、差分符号によって符号化された２次元再生信号の記録再生に用いられる記録媒体や記録装置や再生装置などについて出荷前の製品の合否判定や各種調整を適切に行うことができるようになるという効果を奏する。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１乃至図７に基づいて説明する。実施形態１においては、しきい値検出方式を採用するホログラムメモリ再生装置１によって再生された信号を評価するのに適した本発明に係る信号評価装置１００ａおよび信号評価方法について説明する。

ここで、しきい値検出方式とは、ホログラムメモリ再生装置１において再生信号を復号する場合に、再生信号の大きさを所定のしきい値と比較して、しきい値より大きい場合には復号ビットを「１」、小さい場合には復号ビットを「０」と判別する復号方式である。

図１は、実施形態１に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５０の構成を示すブロック図である。ホログラムメモリ再生信号評価システム５０は、ホログラムメモリ再生装置１、２次元イコライザ２、および信号評価装置１００ａによって構成される。

信号評価装置１００ａは、スイッチ３、テストビットメモリ４、標準偏差演算回路５、平均演算回路６、標準偏差演算回路７、平均演算回路８、（μ２−Ｔｈ）／σ２演算回路９、（Ｔｈ−μ１）／σ１演算回路１０、しきい値出力回路１１、Φ（ｚ）演算回路１２、Φ（ｚ）演算回路１３、およびエラーレート合算回路１４を備えている。また、標準偏差演算回路５、平均演算回路６、標準偏差演算回路７、および平均演算回路８は、統計値算出部４０ａを構成している。また、（μ２−Ｔｈ）／σ２演算回路９、（Ｔｈ−μ１）／σ１演算回路１０、しきい値出力回路１１、Φ（ｚ）演算回路１２、Φ（ｚ）演算回路１３、およびエラーレート合算回路１４は、品質評価値算出部４５ａを構成している。

なお、図１に示す信号評価装置１００ａは、特許請求の範囲に記載されている信号評価装置に対応している。また、図１に示す他の各部材と特許請求の範囲に記載されている各手段との対応関係は以下のとおりである。すなわち、スイッチ３は再生信号区分手段、テストビットメモリ４はメモリ手段、統計値算出部４０ａは統計値算出手段、品質評価値算出部４１は品質評価値算出手段にそれぞれ対応している。

さて、図１に示すホログラムメモリ再生信号評価システム５０における再生および信号評価の動作について図２を用いて説明すると以下の通りである。図２は本実施形態１に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５０の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１においては、ホログラムメモリ再生装置１が既知のテストビットを再生する。すなわち、既知のテストビットに基づいて再生信号（２次元再生信号）を出力する。ホログラムメモリ再生装置１における具体的な再生動作、すなわち、ホログラム媒体に再生参照光が照射されて受光素子から２次元の再生信号が出力される動作については、背景技術において説明するとおりであり、また、その動作は本発明とは直接関係しないので詳細な説明は省略する。

前記のテストビットとしては、信号品質の評価値を求めるために十分なサンプル数を持ち、評価を適切に行えるように偏りのないパターン（通常はランダムパターン）が選ばれる。また、テストビットは予めホログラム媒体に記録されていてもよいし、信号品質の評価を行う前にホログラム媒体に記録するようにしてもよい。なお、テストビットがホログラムメモリの規格書で規定されていれば、異なるメーカーの装置間で共通のテストビットを用いることができるため、互換性が高まるなどの効果がある。

なお、テストビットメモリ４には、ホログラムメモリ再生装置１によって再生されるテストビットと同一のビットが記録されている。また、テストビットメモリ４の代わりに線形シフトレジスタを利用した擬似ランダムパターン発生回路を用いる構成にしてもよい。これによってハード量を小さくすることができる。

また、ステップＳ１においては、ホログラムメモリ再生装置１から出力された２次元の再生信号は、２次元イコライザ２において波形等化が施される。２次元イコライザ２は２次元ＦＩＲフィルタなどで構成され、波形間干渉の除去などを行うことによって信号品質を向上させる。そして、２次元イコライザ２から出力される波形等化が施された再生信号はスイッチ３に入力される。

なお、２次元イコライザ２の周波数特性（ＦＩＲフィルタの場合はタップ数とタップ係数で決定される）がホログラムメモリの規格書で規定されていれば、基準信号評価値を規定することができるため規格準拠の検証が容易になる。２次元イコライザ２は信号品質を改善した上で信号評価を行うために使用されることが多いため本実施形態１では構成要素としているが、本発明の構成要素としては必須ではない。以上が、ステップＳ１におけるホログラムメモリ再生信号評価システム５０の再生処理である。

次に、ステップＳ２において、再生信号について統計値が算出される。ステップＳ２における処理内容をより具体的に説明すれば以下のとおりである。

２次元イコライザ２を通った再生信号は、スイッチ３に入力されると、テストビットメモリ４に記憶されている各テストビット（０または１）に応じて、暗ピクセル値、または明ピクセル値に区分される。ここで、明ピクセル値とは明ピクセル（記録ビット「１」に対応する受光素子の画素）の再生信号レベルを、暗ピクセル値とは暗ピクセル（記録ビット「０」に対応する受光素子の画素）の再生信号レベルを、それぞれ意味している。

なお、特許請求の範囲に記載の第１再生信号は明ピクセル値に対応し、第２再生信号は暗ピクセル値に対応する。また、本実施の形態においては、特許請求の範囲に記載の第１の論理値は記録ビット「１」に対応し、第２の論理値は記録ビット「０」に対応しているが、第１の論理値が記録ビット「０」に、第２の論理値が記録ビット「１」に対応してもよく、特に限定はされない。

つまり、ホログラム媒体に記録されているテストビットはホログラムメモリ再生装置１によって再生信号に変換されてスイッチ３に入力されるが、スイッチ３は、入力された再生信号に対応するテストビットをテストビットメモリ４から受け取り、再生信号に対応するテストビットが「１」の場合には再生信号の出力レベルを明ピクセル値として出力する端子に接続され、再生信号に対応するテストビットが「０」の場合には再生信号の出力レベルを暗ピクセル値として出力する端子に接続される。

そして、暗ピクセル値は標準偏差演算回路５と平均演算回路６に、明ピクセル値は標準偏差演算回路７と平均演算回路８に、それぞれ入力される。標準偏差演算回路５および標準偏差演算回路７は入力された値の標準偏差を求める回路であり、それぞれ暗ピクセル値の標準偏差σ２および明ピクセル値の標準偏差σ１を算出する。また、平均演算回路６および平均演算回路８は入力された値の平均を求める回路であり、それぞれ暗ピクセル値の平均μ２および明ピクセル値の平均μ１を算出する。

次に、ステップＳ３において、ステップＳ２で算出された統計値を用いた算術演算が行われる。ステップＳ３における処理内容をより具体的に説明すれば以下のとおりである。

ステップ２において算出された暗ピクセル値の平均μ２と標準偏差σ２とは（μ２−Ｔｈ）／σ２演算回路９に、明ピクセル値の平均μ１と標準偏差σ１は（Ｔｈ−μ１）／σ１演算回路１０に、それぞれ入力される。（μ２−Ｔｈ）／σ２演算回路９は（μ２−Ｔｈ）／σ２の算術演算を行う回路であり、（Ｔｈ−μ１）／σ１演算回路１０は（Ｔｈ−μ１）／σ１の算術演算を行う回路である。

なお、これらの回路にはしきい値出力回路１１からしきい値Ｔｈも入力される。Ｔｈはμ２＜Ｔｈ＜μ１を満たすしきい値であり、ホログラムメモリ再生システム５０で採用するしきい値検出方式のしきい値と一致させておけば、エラーレートとの対応性を高めることができる。しきい値出力回路１１は、記憶している固定値Ｔｈをそのまま出力する構成であってもよいし、再生信号に応じてＴｈを決定する構成であってもよい。再生信号に応じてＴｈを変化させる方法としては、例えばしきい値検出により復号した明ピクセルと暗ピクセルの出現割合が符号化方式で定まる所定の割合となるようにＴｈを決定する方法や、全ての明ピクセル値と暗ピクセル値の平均値を求めてＴｈとする方法などがある。また、再生信号の光強度変動（実施形態３において説明）に対してＴｈを適応的に追従させる、いわゆるオートスライス機能を持たせることも可能である。

次にステップＳ４において、明ピクセルのエラーレートおよび暗ピクセルのエラーレートが算出される。より具体的な処理内容は、以下のとおりである。

ステップＳ３において算出された（μ２−Ｔｈ）／σ２がΦ（ｚ）演算回路１２に入力されると、数１４で表される統計演算が行われ暗ピクセルのエラーレートＢＥＲ２が求められ出力される。一方、（Ｔｈ−μ１）／σ１はΦ（ｚ）演算回路１３に入力されると、数１５で表される統計演算が行われて明ピクセルのエラーレートＢＥＲ１が求められ出力される。Φ（ｚ）演算回路１２、Φ（ｚ）演算回路１３は、数１６によって表される標準正規分布（平均０、標準偏差１の正規分布）の累積密度関数Φ（ｚ）を計算する回路である。

最後に、ステップＳ５において、暗ピクセルのエラーレートＢＥＲ２と明ピクセルのエラーレートＢＥＲ１とが、エラーレート合算回路１４によって合算され、総エラーレートＢＥＲが算出される。総エラーレートＢＥＲの算出式は、数１７によって表される。数１７におけるｎ１とｎ２は、それぞれ暗ピクセルと明ピクセルの比率を示す係数であり、「暗ピクセル数：明ピクセル数＝ｎ２：ｎ１」である。例えば符号化方式として暗ピクセル数と明ピクセル数が等しいバランス符号を採用するシステムの場合はｎ１＝ｎ２＝１、１６ピクセルからなる符号ブロックにおける明ピクセル数が常に３である３／１６変調を採用するシステムの場合はｎ１＝３、ｎ２＝１３、とする。

以上の処理によって、最終的に、ホログラムメモリの再生信号の信号品質評価値としてのエラーレートを得ることができる。

ここで、本実施形態に係る信号評価装置１００ａによって、しきい値検出方式の検出原理に対応したエラーレートを求めることができる理由について詳細に説明する。図３（ａ）は、ホログラムメモリの再生信号（シミュレーションにより作成した）の度数分布の一例を示す図である。図３（ａ）には、明ピクセル、暗ピクセルごとに再生信号の度数分布を示している。図３（ａ）からも分かるように、明ピクセル値、暗ピクセル値ともに、ほぼ正規分布に近い分布形状を持っている。

統計学によれば、平均値μと標準偏差σの正規分布においてｘ以下となる確率（累積相対度数）をＦ（ｘ）とすると、標準正規分布に対する累積密度関数Φ（ｚ）とＦ（ｘ）との間には、数１８の関係が成立する。

一方、しきい値検出方式によれば、図３（ａ）に示す度数分布のうち、再生信号レベルがしきい値Ｔｈよりも小さい画素が暗ピクセルと判別されてビット「０」に、再生信号レベルがしきい値Ｔｈよりも大きい画素が明ピクセルと判別されてビット「１」に、それぞれ復号される。

そのため、本来は暗ピクセルと判別されるべき記録ビット「０」に対応する画素の再生信号レベルがノイズのためにＴｈよりも大きくなってしまった場合、その画素はビット「１」に誤って復号されてしまう。同様に、本来は明ピクセルと判別されるべき記録ビット「１」に対応する画素の再生信号レベルがノイズのためにＴｈよりも小さくなってしまった場合、その画素はビット「０」に誤って復号されてしまう。これらが復号エラービットとなる。

つまり、しきい値検出方式によれば、図３（ａ）に示す度数分布のうち、暗ピクセルの再生信号であるにもかかわらず再生信号レベルがしきい値Ｔｈより大きい再生信号と、明ピクセルの再生信号であるにもかかわらず再生信号レベルがしきい値Ｔｈより小さい再生信号については、ノイズによる影響を受けたエラー再生信号であり、復号された場合にはエラービットとなる。

すなわち、暗ピクセルのエラーレートＢＥＲ２は暗ピクセル値の度数分布におけるＴｈ以上の累積相対度数に、明ピクセルのエラーレートＢＥＲ１は明ピクセル値の度数分布におけるＴｈ以下の累積相対度数に、それぞれ一致する。

したがって、明ピクセルのエラーレートＢＥＲ１は、平均μ１、標準偏差σ１の正規分布におけるＴｈ以下の累積相対度数に一致するので、数１８から数１５が成り立つことが分かる。一方、暗ピクセルのエラーレートＢＥＲ２は、平均μ２、標準偏差σ２の正規分布におけるＴｈ以上の累積相対度数に一致する。ここで、図３（ｂ）に示すように暗ピクセル値の度数分布を０に対して対称移動させた度数分布に置き換えると、ＢＥＲ２は平均−μ２、標準偏差σ２の正規分布における−Ｔｈ以下の累積相対度数に一致すると考えられるので、数１８から数１４が成り立つことが分かる。

以上より、本実施形態に係る信号評価装置１００ａによってしきい値検出方式の検出原理に対応したエラーレートが求められることが理論的に説明された。

なお、実施形態１で説明したホログラムメモリ再生信号評価システム５０では、標準偏差演算回路５にて暗ピクセル値の標準偏差σ２、平均演算回路６にて暗ピクセル値の平均μ２を求める構成で説明したが、図３（ａ）から分かるように暗ピクセル値の度数分布は０以下の数値がない（受光素子の出力にマイナス値がない）ので、標準偏差や平均値をそのまま求める構成では、少し誤差が生じることもある。

より高精度な信号品質評価値が求められるような場合には、この誤差を補正する手段を別途講じてもよい。例えば、暗ピクセル値の度数分布が正規分布に近似できることを利用して、平均の代わりに最頻値（正規分布の場合、両者は一致する）を求めてμ２としたり、度数分布の片側（μ２より大の部分）から標準偏差を求めてσ２としたりする構成にしてもよい。

〔実施形態２〕
実施形態１においては、再生信号の統計値として平均と標準偏差を直接測定し、これらの測定値からエラーレートを算出する構成としていた。実施形態２では、２つの異なる所定のしきい値に対する再生信号の累積相対度数を計測し、計測された２つの累積相対度数を統計演算に基づく連立方程式を解くことによって平均と標準偏差に換算し、これらの換算値からエラーレートを算出する構成について説明する。

図４は、実施形態２に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５１の構成を示すブロック図である。実施形態１に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５０における構成要素と同等の機能を有する構成要素については同じ符号を与えて説明を省略する。

ホログラムメモリ再生信号評価システム５１では、信号評価装置１００ｂによって２次元再生信号の品質を評価する。信号評価装置１００ｂの統計値算出部４０ｂでは、平均と標準偏差を直接測定する構成の信号評価装置１００ａの統計値算出部４０ａとは異なり、２つの異なる所定のしきい値に対する再生信号の累積相対度数をもとに、平均と標準偏差とを算出する構成である。

より具体的に説明すれば、信号評価装置１００ｂの統計値算出部４０ｂは、しきい値ｋ２＿１に対する累積相対度数ｒ２＿１を測定する累積相対度数測定回路１５と、しきい値ｋ２＿２に対する累積相対度数ｒ２＿２を測定する累積相対度数測定回路１６と、しきい値ｋ１＿１に対する累積相対度数ｒ１＿１を測定する累積相対度数測定回路１７と、しきい値ｋ１＿２に対する累積相対度数ｒ１＿２を測定する累積相対度数測定回路１８とを備えている。さらに、信号評価装置１００ｂの統計値算出部４０ｂは、累積相対度数ｒ２＿１およびｒ２＿２を標準偏差と平均に換算する統計値演算回路１９と累積相対度数ｒ１＿１およびｒ１＿２を標準偏差と平均に換算する統計値演算回路２０とを備えている。

なお、統計値算出部４０ｂは、特許請求の範囲における統計値算出手段に対応する。

さて、図４に示した上記構成のホログラムメモリ再生信号評価システム５１による再生動作を図５および図６を用いて説明すると以下の通りである。

図５は、本実施形態に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５１における処理の流れを示すフローチャートである。図２のフローチャートで示される実施形態１と同じ処理については詳細な説明を省略する。

また、図６はホログラムメモリの再生信号の度数分布の一例を示す図であり、図６を用いて累積相対度数について説明する。図６に示すように、しきい値ｋ２＿１、ｋ２＿２としては暗ピクセル値の度数分布に対して平均μ２より小さい値を、しきい値ｋ１＿１、ｋ１＿２としては明ピクセル値の度数分布に対して平均μ１より小さい値を、それぞれ設定しておく。

ホログラムメモリ再生信号評価システム５１では、はじめに、ホログラムメモリ再生装置１から出力された再生信号が２次元イコライザ２を介してスイッチ３に入力される（ステップＳ５１）。ここでの処理は、実施形態１において説明した図２のステップＳ１と同じである。

再生信号はスイッチ３に入力されると、暗ピクセル値または明ピクセル値に区分される。暗ピクセル値の再生信号は、累積相対度数測定回路１５および累積相対度数測定回路１６に入力される。暗ピクセル値は、累積相対度数測定回路１５においてしきい値ｋ２＿１と、累積相対度数測定回路１６においてしきい値ｋ２＿２と、それぞれ比較され、各所定のしきい値以下となる暗ピクセル値の度数が測定される。最終的に、テストビット総数に対するしきい値ｋ２＿１、ｋ２＿２以下の暗ピクセル値の累積相対度数ｒ２＿１、ｒ２＿２がそれぞれ出力される。一方、明ピクセル値の再生信号は、累積相対度数測定回路１７および累積相対度数測定回路１８に入力される。明ピクセル値は累積相対度数測定回路１７においてしきい値ｋ１＿１と、累積相対度数測定回路１８においてしきい値ｋ１＿２と、それぞれ比較されて、各しきい値以下となる明ピクセル値の度数が測定される。最終的に、テストビット総数に対するしきい値ｋ１＿１、ｋ１＿２以下の明ピクセル値の累積相対度数ｒ１＿１、ｒ１＿２がそれぞれ出力される（ステップＳ５２）。

暗ピクセル値の累積相対度数ｒ２＿１、ｒ２＿２が統計演算回路１９に入力されると、数１９、数２０で表される所定の統計演算（Φ^-1（ｚ）はΦ（ｚ）の逆関数）によって暗ピクセルの平均μ２と標準偏差σ２が求められ出力される。一方、明ピクセル値の累積相対度数ｒ１＿１、ｒ１＿２が統計演算回路２０に入力されると、数２１、数２２で表される所定の統計演算によって明ピクセルの平均μ１と標準偏差σ１が求められ出力される（ステップＳ５３）。

以降、μ２、σ２からＢＥＲ２、μ１、σ１からＢＥＲ１、が求められ、最終的にホログラムメモリの再生信号の信号品質評価値としてのエラーレートが得られるまでのステップＳ５４〜Ｓ５６の処理については、実施形態１において説明した図２のステップＳ３〜Ｓ５の処理と同じであるので説明は省略する。

ここで、統計演算回路１９において、累積相対度数ｒ２＿１、ｒ２＿２から数１９、数２０によって平均μ２と標準偏差σ２が求められる理由について説明する。統計演算回路２０についても全く同様の議論ができるため、累積相対度数ｒ１＿１、ｒ１＿２から平均μ１と標準偏差σ１が求められる理由についての説明は省略する。

上述したとおり、正規分布に対しては数１８の関係が成り立つ。また、図６に示すとおり、ホログラムメモリの再生信号の度数分布は、ほぼ正規分布に近い分布形状を示している。そこで、ｒ２＿１、ｒ２＿２、ｋ２＿１、ｋ２＿２、μ２、σ２に関して数１８を適用できるため、数２３、数２４が成り立つ。

この連立一次方程式を解くことによって、数１９、数２０が導かれる。したがって、累積相対度数ｒ２＿１、ｒ２＿２を測定すれば、数１９、数２０によって平均μ２と標準偏差σ２を算出することができる。

以上説明した通り、本実施形態では、実施形態１のように平均や標準偏差を直接測定するために必要となる複雑な演算回路の代わりに、コンパレータやカウンタなどで構成が可能な累積相対度数測定回路１５〜１８を用いることによって、簡易な回路構成で本発明を実現することが可能となる。なお、数１９〜数２２に基づいて平均と標準偏差を求める統計演算回路１９、統計演算回路２０は、演算結果のルックアップテーブルを記憶させた読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を用いれば、容易に実装が可能である。

なお、上記実施形態２では、ｋ１＿１、ｋ１＿２として平均μ１より小さい値を設定しておき、累積相対度数測定回路１７、累積相対度数測定回路１８において明ピクセル値をそれぞれしきい値ｋ１＿１、ｋ１＿２と比較して各しきい値以下となる度数を測定する構成であったが、明ピクセル値の度数分布が平均μ１について左右対称であることを利用して、ｋ１＿１、ｋ１＿２として平均μ１より大きい値を設定しておき、累積相対度数測定回路１７、累積相対度数測定回路１８において明ピクセル値をそれぞれしきい値ｋ１＿１、ｋ１＿２と比較して各しきい値以上となる度数を測定する構成に置き換えても良い。このような構成とすれば、スイッチ３による再生信号を区分する処理を省略することができる。

なお、実施形態１、実施形態２で説明したホログラムメモリ再生システムでは、テストビットメモリ４に記憶された既知のテストビットに応じて、そのテストビットに対応する再生信号をスイッチ３によって暗ピクセル値または明ピクセル値に区分する構成で説明したが、スイッチ３がしきい値Ｔｈよりも小さい再生信号を暗ピクセル値、Ｔｈよりも大きい再生信号を明ピクセル値と区分するように構成しても良い。

この場合、上記で説明したように、しきい値検出が復号エラーを起こすような再生信号レベルについては暗ピクセルと明ピクセルの区別を誤ることになる。しかし、一般的に評価対象とする信号品質は悪い場合でもせいぜいエラーレート１０^−２台であり、その程度のエラーに対応して暗ピクセルと明ピクセルが入れ替わったとしても、図３や図６から分かるように平均や標準偏差の算出結果に与える影響は微小であるため、エラーレート計算結果に与える誤差はほとんど無視できるほどに小さいと言える。

その一方で、このような構成とすることで、テストビットメモリ４を省略することができると共に、テストビットを予めホログラム媒体に記録しておいたり、信号品質評価を行う前にホログラム媒体に記録したりする手間が不要となる効果が得られる。更に、信号品質評価をテストビットに限らず任意のビットを対象にして行うことができる。

また、実施形態１、実施形態２で説明したホログラムメモリ再生システムでは、明ピクセル値の度数分布と暗ピクセル値の度数分布の両方に基づいて信号品質評価を行う構成で説明したが、いずれか一方の度数分布のみに基づいて信号品質評価を行う構成であってもよい。この場合、両方の度数分布を用いる場合に比べて、得られる信号品質評価値の精度は下がるものの、回路構成を簡略化できる別の長所があるので、システム設計における精度とコストのバランスに応じて、いずれか適切な構成を選べばよい。

なお、実施形態１、実施形態２において説明したホログラムメモリ再生信号評価システムでは、度数分布を特定する統計値として平均と標準偏差を用いる例で説明したが、これに限るものではなく、例えば平均の代わりに最頻値を用いたり、標準偏差の代わりに分散を用いたりするなど、度数分布を特定できる統計値であれば何を用いてもよい。本発明の主旨は明ピクセル値の度数分布と暗ピクセル値の度数分布を別個に求めて、それぞれの度数分布を特定する統計値に基づいて信号品質を評価することにある。

また、実施形態１、実施形態２で説明したホログラムメモリ再生信号評価システムでは、符号化されていないテストビットを用いて信号品質を評価する構成で説明したが、しきい値検出方式は再生信号の符号化方式によらない検出方式であるので、テストビットが符号化されていても同様に本発明の適用が可能である。

〔実施形態３〕
ホログラムメモリでは光源の強度分布や光学部品、記録媒体の媒体特性の不均一性などによって、再生画像に不均一な光強度分布が発生することがある。このような不均一な分布があると、所定のしきい値と比較することによって「１」、「０」を判別するしきい値検出方式では復号エラーが多くなってしまう。

この問題を回避するためには、差分検出方式が用いられる。差分検出方式は、再生信号が１：２差分符号や２：４差分符号などの差分符号で符号化されていることが前提となる。図７は、１：２差分符号を示す模式図である。図８は、２：４差分符号を示す模式図である。図７に示すように、１：２差分符号とは、２ビットからなる符号ブロックのどちらか一方だけが明ピクセルとなる符号である。また、図８に示すように、２：４符号とは、４ビットからなる符号ブロックのいずれか一つだけが明ピクセルとなる符号である。

また、差分検出方式とは、各符号ブロック内で最も明るい（再生信号レベルが大きい）画素の位置によって復号ビットを決定する方式である。図７の１：２差分符号の例で説明すると、右の画素の方が明るい場合は０に、左の画素の方が明るい場合は１に、それぞれ復号される。また、図８の２：４差分符号の例で説明すると、左上の画素が一番明るい場合は”００”の２ビットに、右上の画素が一番明るい場合は”０１”に、左下の画素が一番明るい場合は”１０”に、右下の画素が一番明るい場合は”１１”に、それぞれ復号される。このような差分検出を行うことによって、光強度分布が発生した場合であっても、符号ブロック内での相対的な明暗に基づいて復号が行われるので、エラーの少ない復号を実現することができる。

実施形態３では、差分符号によって符号化されたホログラムメモリ再生信号を差分検出方式で復号するホログラムメモリ再生装置に適した本発明の信号評価装置および信号評価方法について説明する。

図９は、実施形態３のホログラムメモリ再生信号評価システム５２の構成を示すブロック図である。

ホログラムメモリ再生信号評価システム５２は、ホログラムメモリ再生装置２１、２次元イコライザ２、および信号評価装置１００ｂによって構成される。ホログラムメモリ再生装置２１のホログラムメモリは１：２差分符号で符号化されているものとする。

信号評価装置１００ｃは、減算回路２２、絶対値回路２３、標準偏差演算回路２４、平均演算回路２５、−μ３／σ３演算回路２６、およびΦ（ｚ）演算回路２７を備えている。また、標準偏差演算回路２４および平均演算回路２５は、統計値算出部４０ｃを構成している。また、−μ３／σ３演算回路２６、およびΦ（ｚ）演算回路２７は、品質評価値算出部４２を構成している。

なお、図９に示す各部材と特許請求の範囲に記載されている各手段との対応関係は以下のとおりである。すなわち、減算回路２２と絶対値回路２３とは差分値算出手段、統計値算出部４０ｃは差分値統計値算出手段、品質評価値算出部４２は品質評価値算出手段にそれぞれ対応している。

さて、図９に示した上記構成のホログラムメモリ再生信号評価システム５２による再生動作について、図１０を用いて説明すると以下の通りである。図１０は本実施形態に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５２の処理の流れを示すフローチャートである。実施形態１に係る図２のフローチャートで示される処理と同じ内容については詳細な説明を省略する。

ホログラムメモリ再生信号評価システム５２では、はじめに、ホログラムメモリ再生装置２１から出力された再生信号が２次元イコライザ２を介して出力される（ステップＳ１０１）。ここでの処理は実施形態１において説明した図２のステップＳ１と同じである。但し、この再生信号は１：２差分符号で符号化されているので、２ビットからなる各符号ブロックに対応する２つの再生信号が出力されるようになっている。

２つの再生信号は減算回路２２にて減算され、更に絶対値回路２３にて前記減算の結果得られた値について絶対値が求められ出力される（ステップＳ１０２）。絶対値回路２３から出力される絶対値のことを差分値と呼ぶ。

ちなみに、減算回路２２から出力される信号の正負を「１」と「０」に対応づけて出力する構成要素を追加すれば、それが差分検出復号器として動作する（本発明の必須要素ではないため、図示はしていない）。

差分検出における差分値は信頼度とも呼ばれ、符号ブロック内の１番明るいピクセル値から２番目に明るいピクセル値を減算した値として定義される。１：２差分符号ブロックは２ビットからなるので、一方のピクセル値から他方のピクセル値を減算して絶対値をとったものを差分値として用いることができる。

差分値が大きい符号ブロックは、２つのビットのピクセル値が離れていることを示しており、差分検出復号エラーを起こしにくい信頼性の高い符号ブロックであると言える。一方、差分値が小さい符号ブロックは、２つのビットのピクセル値が近いことを示しており、差分検出復号エラーが発生しやすい状態にあると言える。すなわち、差分値の大小によって、各符号ブロック毎の信頼性の良し悪しについて定性的に判断することができる。

絶対値回路２３から出力される差分値は標準偏差演算回路２４と平均演算回路２５に入力されて、標準偏差演算回路２４においては標準偏差σ３が、平均演算回路２５においては平均μ３が求められる（ステップＳ１０３）。さらに、算出された標準偏差σ３と平均μ３を用いて−μ３／σ３演算回路２６において−μ３／σ３の算術演算が行われ、Φ（ｚ）演算回路２７に出力される（ステップＳ１０４）。最後にΦ（ｚ）演算回路２７にてΦ（−μ３／σ３）がエラーレートとして求められ出力される（ステップＳ１０５）。

以上の動作によって、最終的にホログラムメモリの再生信号の信号品質評価値としてのエラーレートが得られる。

ここで、本実施形態に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５２によって差分検出方式の検出原理に対応したエラーレートを求めることができる理由について詳細に説明する。

図１１は、１：２差分符号化されたホログラムメモリの再生信号（シミュレーションにより作成した）の差分値の度数分布の一例を示す図である。実線は差分値の度数分布、破線は符号付き差分値の度数分布を表す。

符号付き差分値とは、差分値と復号エラーとの関係を説明するために便宜上用いるものであり、符号ブロック内の２つのビットのどちらが明ピクセルであるかが既知であることを前提として、その明ピクセル値から他方のピクセル値を減算した値である。復号エラーが発生する符号ブロックにおいては、ノイズによって明ピクセル値よりも他方のピクセル値の方が明るく（再生信号レベルが大きく）なってしまうため、符号付き差分値はマイナスの値となる。

一方、差分値は符号ブロック内の２つのピクセル値を減算した後に絶対値を取るため、マイナスの値になることはない。ノイズが小さく復号エラーが起きない符号ブロックの場合は、明ピクセル値の方が他方のピクセル値よりも明るい（再生信号レベルが大きい）ので差分値と符号付き差分値は一致する。これに対し、ノイズが大きく復号エラーが起きる符号ブロックの場合は、符号付き差分値はマイナスとなるため、差分値と符号付き差分値は、絶対値は等しいが符号が異なる関係となる。

しかし、一般的に評価対象とする信号品質は悪い場合でもせいぜいエラーレート１０^−２台であり、図１１からも分かる通り、度数分布としてみれば差分値と符号付き差分値はほとんど一致する。従って、差分値と符号付き差分値の平均および標準偏差もほとんど一致する。

さて、差分検出方式を図１１で考えると、符号付き差分値の度数分布において０より小さい部分は符号付き差分値がマイナスであることを意味しているので、上述したように、この符号ブロックでは復号エラーが発生する。すなわち、符号付き差分値の度数分布における０以下の累積相対度数がそのままエラーレートに一致する。

図１１から分かるように、符号付き差分値はほぼ正規分布に近い分布形状を持っている。以上を考え合わせて、実施形態１と同様の考え方をすれば、差分検出方式におけるエラーレートは、平均μ３、標準偏差σ３の正規分布における０以下の累積相対度数に一致するので、数１８を用いてΦ（−μ３／σ３）として求めることができる。

以上より、本実施形態に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５２によって差分検出方式の検出原理に対応したエラーレートが求められることが理論的に説明された。

なお、実施形態３で説明したホログラムメモリ再生信号評価システムでは、度数分布を特定する統計値として平均と標準偏差を用いる例で説明したが、これに限るものではなく、例えば平均の代わりに最頻値を用いたり、標準偏差の代わりに分散を用いるなど、度数分布を特定できる統計値であれば何を用いてもよい。本発明の主旨は差分値の度数分布を特定する統計値に基づいて信号品質を評価することにある。

〔実施形態４〕
実施形態３においては、Φ（−μ３／σ３）の演算結果、すなわちエラーレートを信号品質評価値として求める構成であったが、−μ３／σ３とエラーレートが１対１に対応する関係にあることは明らかである。

従って、目的によって、エラーレートそのものでなくても、エラーレートと１対１に対応する数値を信号品質評価値としても構わない場合には、−μ３／σ３そのものを信号品質評価値として用いることが可能である。

更にこれをσ３／μ３と変形しても依然、１対１の関係は維持されるため、これを信号品質評価値とすることも可能である。特に、このσ３／μ３をパーセント表示すれば、光ディスク装置などで一般的に用いられているジッタ値と同様の感覚で使用することができる。これは、図９における−μ３／σ３演算回路２６の代わりにσ３／μ３を演算する演算回路を設け、その出力を信号品質評価値として取り出す構成とすることで実現可能である。

〔実施形態５〕
差分符号で符号化されたホログラムメモリ再生信号を差分検出方式で復号するホログラムメモリ再生システムに適した本発明の実施形態をもう一例、説明する。

実施形態３においては、差分値の統計値として平均と標準偏差を直接測定し、これらの測定値からエラーレートを算出する構成としていた。実施形態５では、再生信号の累積相対度数を測定し、測定した累積相対度数値から統計演算に基づく連立方程式を解くことによって平均と標準偏差に換算し、これらの換算値からエラーレートを算出する構成について説明する。

図１２は、実施形態５に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５３の構成を示すブロック図である。実施形態３に係るホログラムメモリ再生信号評価システム５２における構成要素と同等の機能を有する構成要素については同じ符号を与えて説明を省略する。

ホログラムメモリ再生信号評価システム５３では、信号評価装置１００ｄによって２次元再生信号の品質を評価する。信号評価装置１００ｄの統計値算出部４０ｄでは、平均と標準偏差を直接測定する構成の信号評価装置１００ｃの統計値算出部４０ｃとは異なり、２つの異なる所定のしきい値に対する再生信号の累積相対度数をもとに、平均と標準偏差とを算出する構成である。

より具体的に説明すれば、信号評価装置１００ｄの統計値算出部４０ｄは、しきい値ｋ３＿１に対する累積相対度数ｒ３＿１を測定する累積相対度数測定回路２８と、しきい値ｋ３＿２に対する累積相対度数ｒ３＿２を測定する累積相対度数測定回路２９とを備えていえる。さらに、信号評価装置１００ｄの統計値算出部４０ｄは、累積相対度数ｒ３＿１およびｒ３＿２を標準偏差と平均に換算する統計値演算回路３０を備えている。しきい値ｋ３＿１、ｋ３＿２としては、平均μ３よりも小さい異なる値を設定する。

なお、統計値算出部４０ｄは、特許請求の範囲における差分値統計値算出手段に対応している。

ホログラムメモリ再生装置２１から１：２差分符号で符号化された信号を再生して、絶対値回路２３から差分値が出力されるまでの処理は実施形態３と同様である。

ここで、実施形態２で説明したのと全く同様の考え方から、差分値の標準偏差σ３、平均μ３、累積相対度数ｒ３＿１、ｒ３＿２に関して数１８を適用すれば、σ３とμ３についての連立方程式が成り立ち、数２５、数２６が導出できる。

従って、累積相対度数測定回路２８、累積相対度数測定回路２９によってそれぞれｒ３＿１、ｒ３＿２を測定し、統計演算回路３０にて数２５、数２６の演算を行えば、σ３とμ３を求めることができる。以降、σ３とμ３からエラーレートを算出する処理については、実施形態３と同様であるため説明は省略する。

以上説明した通り、本実施形態５では、実施形態３のように平均や標準偏差を直接測定するために必要となる複雑な演算回路の代わりに、コンパレータやカウンタなどで構成が可能な累積相対度数測定回路２８、累積相対度数測定回路２９を用いることによって、簡易な回路構成で本発明を実現することが可能となる。

なお、実施形態５では、しきい値ｋ３＿１、ｋ３＿２として平均μ３より小さい値を設定しておき、累積相対度数測定回路２８、累積相対度数測定回路２９において差分値をそれぞれしきい値ｋ３＿１、ｋ３＿２と比較して各しきい値以下となる度数を測定する構成であったが、差分値の度数分布が平均μ３について左右対称であることを利用して、しきい値ｋ３＿１、ｋ３＿２として平均μ３より大きい値を設定しておき、累積相対度数測定回路２８、累積相対度数測定回路２９において差分値をそれぞれしきい値ｋ３＿１、ｋ３＿２と比較して各しきい値以上となる度数を測定する構成に置き換えても良い。

なお、実施形態３〜５で説明したホログラムメモリ再生信号評価システムでは、差分符号方式として１：２差分符号を例に用いて説明したが、２：４符号などその他の差分符号方式においても適用が可能なことはもちろんである。

（他の構成）
なお、本発明を、以下のように表現することも可能である。

（第１の構成）
２次元の再生信号を再生する再生手段と、前記再生信号を暗ピクセル値と明ピクセル値とに区分するデータ区分手段と、前記暗ピクセル値の度数分布の統計値を求める第１統計値演算手段と、前記明ピクセル値の度数分布の統計値を求める第２統計値演算手段と、前記第１統計値演算手段の出力および前記第２統計値演算手段の出力に基づいて前記再生信号の信号品質を評価する信号品質評価手段とを備えることを特徴とする信号評価装置。

（第２の構成）
所定のしきい値Ｔｈを生成するしきい値生成手段をさらに備え、前記第１統計値演算手段は前記暗ピクセル値の平均μ０と標準偏差σ０を、前記第２統計値演算手段は前記明ピクセル値の平均μ１と標準偏差σ１をそれぞれ求め、前記信号品質評価手段は、（μ０−Ｔｈ）／σ０から前記暗ピクセル値のエラーレートを、（Ｔｈ−μ１）／σ１から前記明ピクセル値のエラーレートを、それぞれ統計演算を用いて算出し、それらを合算することによって総エラーレートを求めることを特徴とする第１の構成に記載の信号評価装置。

（第３の構成）
前記第１統計値演算手段は前記暗ピクセル値が異なる２つの所定値以下となる２つの累積相対度数に基づいて前記暗ピクセル値の平均μ０と標準偏差σ０を求め、前記第２統計値演算手段は前記明ピクセル値が異なる２つの所定値以下または以上となる２つの累積相対度数に基づいて前記明ピクセル値の平均μ１と標準偏差σ１を求めることを特徴とする第２の構成に記載の信号評価装置。

（第４の構成）
所定のテストビットが記憶されたメモリ手段をさらに備え、前記再生手段は前記テストビットに対応する再生信号を出力し、前記データ区分手段は、前記メモリ手段に記憶された前記テストビットに基づいて、前記再生信号を区分することを特徴とする第１の構成から第３の構成に記載の信号評価装置。

（第５の構成）
前記データ区分手段は、前記しきい値Ｔｈよりも小さい前記再生信号を前前記暗ピクセル値、前記しきい値Ｔｈよりも大きい前記再生信号を前記明ピクセル値に、それぞれ区分することを特徴とする第２の構成から第３の構成に記載の信号評価装置。

（第６の構成）
２次元の再生信号を再生するステップと、前記再生信号を暗ピクセル値と明ピクセル値とに区分するステップと、前記暗ピクセル値の度数分布の統計値を求めるステップと、前記明ピクセル値の度数分布の統計値を求めるステップと、前記暗ピクセル値の度数分布の統計値および前記明ピクセル値の度数分布の統計値に基づいて前記再生信号の信号品質を評価するステップとを備えることを特徴とする信号評価方法。

（第７の構成）
差分符号で符号化された２次元の再生信号を再生する再生手段と、差分符号ブロックの前記再生信号の差分値を求める差分値演算手段と、前記差分値の絶対値の度数分布の統計値を求める差分値統計値演算手段と、前記差分値統計値演算手段の出力に基づいて前記再生信号の信号品質を評価する信号品質評価手段とを備えることを特徴とする信号評価装置。

（第８の構成）
前記差分値統計値演算手段は前記差分値の平均μと標準偏差σを求め、前記信号品質評価手段は、σ／μを差分検出における信号品質評価値として出力することを特徴とする第７の構成に記載の信号評価装置。

（第９の構成）
前記差分値統計値演算手段は前記差分値の平均μと標準偏差σを求め、前記信号品質評価手段は、σとμから統計演算を用いて差分検出における前記再生信号のエラーレートを求めることを特徴とする第７の構成に記載の信号評価装置。

（第１０の構成）
前記差分値統計値演算手段は前記差分値が異なる２つの所定値以下または以上となる２つの累積相対度数に基づいて前記差分値の平均μと標準偏差σを求めることを特徴とする第８の構成または第９の構成に記載の信号評価装置。

（第１１の構成）
差分符号で符号化された２次元の再生信号を再生するステップと、差分符号ブロックの前記再生信号の差分値を求めるステップと、前記差分値の絶対値の度数分布の統計値を求めるステップと、前記差分値の絶対値の度数分布の統計値に基づいて前記再生信号の信号品質を評価するステップとを備えることを特徴とする信号評価方法。

また、実施形態１〜５で説明した信号評価装置の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにコンピュータを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、信号評価装置１００ａ、信号評価装置１００ｂ、信号評価装置１００ｃ、および信号評価装置１００ｄは、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである信号評価装置１００ａ、信号評価装置１００ｂ、信号評価装置１００ｃ、および信号評価装置１００ｄの制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記信号評価装置１００ａ、信号評価装置１００ｂ、信号評価装置１００ｃ、および信号評価装置１００ｄに供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、信号評価装置１００ａ、信号評価装置１００ｂ、信号評価装置１００ｃ、および信号評価装置１００ｄを通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、一つの手段の機能が二つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは二つ以上の手段の機能が一つの物理的手段により実現されてもよい。

また、上記いずれの実施形態においても、再生システムの例としてホログラムメモリシステムについて説明したが、これに限らず、２次元信号の再生を行うシステムにおいて等しくその効果を発揮することができる。すなわち、他の再生システムとしてＱＲコードに代表される２次元バーコード再生システムなどにも本発明を適用することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれることはもちろんである。

本発明の２次元信号の信号評価装置及び信号評価方法によれば、エラーレートとの相関性が非常に高い指標値を用いて、記録媒体や記録装置、再生装置を評価したり、その評価結果に基づいて出荷前製品の信頼性の高い合否判定や各種調整を行うことが可能であり、２次元信号を再生するホログラムメモリ再生装置、ＱＲコードに代表される２次元バーコード再生装置、などに適用できる。

実施形態１のホログラムメモリ再生信号評価システムの構成を示すブロック図である。 図１のホログラムメモリ再生システムにおいて２次元再生信号の品質評価値としてエラーレートを算出する処理の流れ示すフローチャートである。 ２次元再生信号の再生信号レベルの度数分布を示す図であり、（ａ）は明ピクセル値と暗ピクセル値ごとの度数分布を示す図であり、（ｂ）は暗ピクセル値の度数分布を０に対して対象移動させた図である。 実施形態２のホログラムメモリ再生信号評価システムの構成を示すブロック図である。 図４のホログラムメモリ再生システムにおいて２次元再生信号の品質評価値としてエラーレートを算出する処理の流れ示すフローチャートである。 ２次元再生信号の再生信号レベルについて明ピクセル値と暗ピクセル値ごとの度数分布を示す図である。 １：２差分符号を表す模式図である。 ２：４差分符号を表す模式図である。 実施形態３のホログラムメモリ再生信号評価システムの構成を示すブロック図である。 図９のホログラムメモリ再生システムにおいて２次元再生信号の品質評価値としてエラーレートを算出する処理の流れ示すフローチャートである。 差分符号によって符号化された２次元再生信号の差分値の度数分布を示す図である。 実施形態５のホログラムメモリ再生信号評価システムの構成を示すブロック図である。 従来のホログラムメモリ記録再生装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ホログラムメモリ再生装置
２ ２次元イコライザ
３ スイッチ（再生信号区分手段）
４ テストビットメモリ（メモリ手段）
５ 標準偏差演算回路回路
６ 平均演算回路
７ 標準偏差演算回路回路
８ 平均演算回路
９ （μ２−Ｔｈ）／σ２演算回路
１０ （Ｔｈ−μ１）／σ１演算回路
１１ しきい値出力回路
１２ Φ（ｚ）演算回路
１３ Φ（ｚ）演算回路
１４ エラーレート合算回路
１５ 累積相対度数測定回路
１６ 累積相対度数測定回路
１７ 累積相対度数測定回路
１８ 累積相対度数測定回路
２１ ホログラムメモリ再生装置
２２ 減算回路（差分値算出手段）
２３ 絶対値回路（差分値算出手段）
２６ −μ３／σ３演算回路
２７ Φ（ｚ）演算回路
２８ 累積相対度数測定回路
２９ 累積相対度数測定回路
３０ 統計演算回路
４０ａ 統計値算出部（統計値算出手段）
４０ｂ 統計値算出部（統計値算出手段）
４０ｃ 統計値算出部（差分値統計値算出手段）
４０ｄ 統計値算出部（差分値統計値算出手段）
４１ 品質評価値算出部（品質評価値算出手段）
４２ 品質評価値算出部（品質評価値算出手段）
５０ ホログラムメモリ再生信号評価システム
５１ ホログラムメモリ再生信号評価システム
５２ ホログラムメモリ再生信号評価システム
５３ ホログラムメモリ再生信号評価システム
１００ａ 信号評価装置
１００ｂ 信号評価装置
１００ｃ 信号評価装置
１００ｄ 信号評価装置

Claims (17)

1. 第１の論理値に対応する第１再生信号と、第１の論理値とは異なる値の第２の論理値に対応し、信号レベルの平均が前記第１再生信号よりも小さい第２再生信号とから成る２次元再生信号を、前記第１再生信号と前記第２再生信号とに区分する再生信号区分手段と、
   前記第１再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第１統計値と、前記第２再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第２統計値との少なくとも１つを算出する統計値算出手段と、
   前記第１統計値と前記第２統計値との少なくとも一つを用いて前記２次元再生信号の品質評価値を算出する品質評価値算出手段とを備えていることを特徴とする信号評価装置。
2. 前記品質評価値算出手段は、
   前記品質評価値として第１再生信号のエラーレートＢＥＲ１を算出することを特徴とする請求項１に記載の信号評価装置。
3. 前記品質評価値算出手段は、
   前記品質評価値として第２再生信号のエラーレートＢＥＲ２を算出することを特徴とする請求項１に記載の信号評価装置。
4. 前記品質評価値算出手段は、
   前記第１統計値から前記第１再生信号のエラーレートＢＥＲ１を算出し、前記第２統計値から前記第２再生信号のエラーレートＢＥＲ２を算出し、前記第１再生信号の信号レベルの総度数と前記第２再生信号の信号レベルの総度数との比がｎ１：ｎ２であるとき、前記品質評価値として総エラーレートＢＥＲを、
   

   

   によって算出することを特徴とする請求項１に記載の信号評価装置。
5. 前記品質評価値算出手段は、
   前記第１再生信号について基準値Ｔｈ以下である信号レベルの累積相対度数を前記エラーレートＢＥＲ１として算出し、前記第２再生信号について前記基準値Ｔｈ以上である信号レベルの累積相対度数を前記エラーレートＢＥＲ２として算出することを特徴とする請求項４に記載の信号評価装置。
6. 前記統計値算出手段は、
   前記第１統計値として前記第１再生信号の信号レベルの標準偏差σ１および平均μ１を算出し、前記第２統計値として前記第２再生信号の信号レベルの標準偏差σ２および平均μ２を算出し、
   前記品質評価値算出手段は、
   下記の関数φ（ｚ）を用いて、前記エラーレートＢＥＲ１としての累積相対度数を、
   

   

   によって算出し、前記エラーレートＢＥＲ２としての累積相対度数を、
   

   

   によって算出することを特徴とする請求項５に記載の信号評価装置。
   

   
7. 前記統計値算出手段は、
   前記第１再生信号についてしきい値ｋ１＿１以下の信号レベルの累積相対度数ｒ１＿１としきい値ｋ１＿２以下の信号レベルの累積相対度数ｒ１＿２とを算出し、前記第２再生信号についてしきい値ｋ２＿１以下の信号レベルの累積相対度数ｒ２＿１としきい値ｋ２＿２以下の信号レベルの累積相対度数ｒ２＿２とを算出し、前記標準偏差σ１を、
   

   

   によって算出し、前記平均μ１を、
   

   

   によって算出し、前記標準偏差σ２を、
   

   

   によって算出し、前記平均μ２を、
   

   

   によって算出することを特徴とする請求項６に記載の信号評価装置。
8. 前記２次元再生信号に対応するビットを記憶するメモリ手段をさらに備え、
   前記再生信号区分手段は、
   前記メモリ手段が記憶するビットに基づいて、前記２次元再生信号を区分することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の信号評価装置。
9. 前記再生信号区分手段は、
   前記２次元再生信号について、前記基準値Ｔｈよりも大きい信号レベルの信号を前記第１再生信号に区分し、前記基準値Ｔｈよりも小さい信号レベルの信号を前記第２再生信号に区分することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の信号評価装置。
10. 差分符号によって符号化された２次元再生信号の品質を表す品質評価値を算出する信号評価装置であって、
    前記２次元再生信号について、符号化されたブロックごとに信号レベルの差の絶対値を差分値として算出する差分値算出手段と、
    前記差分値の度数分布を特定する差分値統計値を算出する差分値統計値算出手段と、
    前記差分値統計値を用いて前記品質評価値を算出する品質評価値算出手段とを備えていることを特徴とする信号評価装置。
11. 前記差分値統計値算出手段は、
    前記差分値統計値として前記差分値の標準偏差σ３および平均μ３を算出し、
    前記品質評価値算出手段は、
    下記の関数φ（ｚ）を用いて、前記品質評価値としてエラーレートＢＥＲ３を
    

    

    によって算出することを特徴とする請求項１０に記載の信号評価装置。
    

    
12. 前記差分値統計値算出手段は、
    前記差分値統計値として前記差分値の標準偏差σ３および平均μ３を算出し、
    前記品質評価値算出手段は、
    前記品質評価値としてσ３／μ３を算出することを特徴とする請求項１０に記載の信号評価装置。
13. 前記差分値統計値算出手段は、
    前記差分値についてしきい値ｋ３＿１以下の累積相対度数ｒ３＿１としきい値ｋ３＿２以下の累積相対度数ｒ３＿２とを算出し、前記標準偏差σ３を、
    

    

    によって算出し、前記平均μ３を、
    

    

    によって算出することを特徴とする請求項１１または１２に記載の信号評価装置。
14. 第１の論理値に対応する第１再生信号と、第１の論理値とは異なる値の第２の論理値に対応し、信号レベルの平均が前記第１再生信号よりも小さい第２再生信号とから成る２次元再生信号を、前記第１再生信号と前記第２再生信号とに区分する再生信号区分ステップと、
    前記第１再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第１統計値と、前記第２再生信号の信号レベルの度数分布を特定する第２統計値との少なくとも１つを算出する統計値算出ステップと、
    前記第１統計値と前記第２統計値との少なくとも１つを用いて、前記２次元再生信号の品質評価値を算出する品質評価値算出ステップとを含んでいることを特徴とする信号評価方法。
15. 差分符号で符号化された２次元再生信号の品質を表す品質評価値を算出する信号評価方法であって、
    前記２次元再生信号について、符号化されたブロックごとに信号レベルの差の絶対値を差分値として算出する差分値算出ステップと、
    前記差分値の度数分布を特定する差分値統計値を算出する差分値統計値算出ステップと、
    前記差分値統計値を用いて前記品質評価値を算出する品質評価値算出ステップとを含んでいることを特徴とする信号評価方法。
16. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の信号評価装置を動作させる信号評価プログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるための信号評価プログラム。
17. 請求項１６に記載の信号評価プログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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