JP2008103005A - 再生装置、再生方法、記録再生装置、記録再生方法、記録装置、記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円形の信号光エリア内へのデータの最小敷き詰め単位を従来よりも縮小化する。また、再生時の位置合わせのために記録データ中に挿入するシンクの割合も少なくする。このとき、シンクの割合が少なくなることによっては再生時の位置合わせ精度の低下が懸念される。そこで再生時には、対象とするシンクの周囲複数のシンクを用いてシンク検出を行うものとした。これによりシンクが少ない場合にも適正にデータ再生を行うことができる。
【選択図】図14
Description
このとき、SLMにおいては、例えば図2に示されるようにしてその中心部において記録データに応じて光強度変調を与えて信号光を生成すると共に、その周りに輪状に光を透過させることで参照光を生成するようにされている。そして、記録データに応じて変調された信号光は、上記参照光と共にホログラム記録媒体に対して照射され、これにより、これら信号光と参照光との干渉縞がデータとしてホログラム記録媒体に記録される。
このようにシンクを挿入しておき、再生時にはその位置と実際にシンクのパターンが検出された位置とをあわせるようにすることで、光学的な歪み等による再生光の理想的な入射位置からのずれを補正して適切な読み出し動作が行われるように図ることができる。
例えば、従来の一般的な手法では、SLMの1画素分の再生光をイメージセンサ上の2×2=4画素分で受光するものとしている(2×2のオーバーサンプリング)。これにより、先ずはSLMの1画素分に対して4倍の解像度を得ることができる。
従って上述したシンクによる位置補正の後に特定された各ピクセルの位置について、その振幅値(この場合、SLM1画素分は上述のオーバーサンプリング・アップコンバート後の値16個分が対応することになる)が概ね「64」程度となっていれば、そのビット値は「0」であると判定でき、また、振幅値が概ね「192」程度となっていればそのビット値は「1」と判定することができる。
このようなピクセルの位置の検出、検出したピクセル位置の振幅値の計算を全ピクセル位置について行うことで、SLMでの変調パターンとしてホログラム記録媒体に記録されたデータを再生することができる。
図23は、SLMでの変調パターンを模式的に示している。また図24は、記録データ中に挿入されるシンクのパターン例について示している。
そして、この参照光エリアの内周側部分には、図示するギャップエリアを隔てて実際にホログラム記録媒体に記録されるパターンが形成されるべき信号光エリアが規定される。
また、データ単位としてはこの「ページ」以外にも定義されており、例えば4ビット×4ビットは「シンボル」と呼ばれる。さらに、この「シンボル」以外にも、6シンボル×6シンボル(つまり24ビット×24ビット)は「サブページ」と呼ばれている。
このページシンクは、1ページ全体の大まかな位置合わせを行うために用いられるシンクとなる。
「00000000
00000000
00111100
00111100
00111100
00111100
00000000
00000000」
となる。そして、サブページ内のそれ以外の全ビットは「0」となるものである。
このサブページシンクとしては、1サブページ内の中心4シンボルに対し、上記したページシンクの中心4シンボルと同様のパターンを挿入するものとされる。
このサブページシンクは、ピクセルの振幅値の計算時の最終的な位置合わせに用いられるものであり、各サブページ内において各ピクセルの振幅値を計算する際には、このサブページシンクの位置を基準として対象とするピクセルの位置を特定し、特定したピクセル位置の振幅値を計算してから、最終的な「0」「1」のビット値にデータ識別される。
このようなフォーマットにより、従来においては、図23に示されているように半径=154ピクセル(ピクセル=SLMの1画素)の信号光エリア中に、有効シンボル数として3552シンボル分のユーザデータ(シンク以外のデータ)を詰め込むことができる。すなわち、1ページ分の有効容量は3552シンボルとされていた。
つまり、本発明の再生装置は、所定間隔でシンクが挿入されたデータが参照光と信号光との干渉縞によって所定のページ単位ごとに記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置であって、先ず、上記ホログラム記録媒体に対して上記参照光を照射する参照光照射手段を備える。
また、上記参照光が上記ホログラム記録媒体に対して照射されることで得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた回折光を受光して、読み出し信号を得る信号読出手段を備える。
また、上記信号読出手段で得られた上記読み出し信号中に挿入されているべき上記シンクの位置を検出するにあたり、検出対象とするシンクの位置を基準として選出した複数のシンクの位置に基づいて上記対象とするシンクの位置を検出するシンク位置検出手段を備える。
また、上記シンク位置検出手段により検出された各シンクの位置に基づき上記読み出し信号中の各記録ピクセルの位置を特定し、各ピクセルの振幅値を計算する振幅値計算手段を備えるものである。
つまり、本発明の記録再生装置は、所定のページ単位ごとのデータが参照光と信号光との干渉縞によって記録されるホログラム記録媒体について記録再生を行う記録再生装置であって、記録データとその間に所定間隔で挿入されるシンクとによるデータパターンに応じた空間光変調を行って上記信号光を生成すると共に、この信号光と上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して上記ホログラム記録媒体に対するデータの記録を行う記録手段を備える。
また、上記ホログラム記録媒体に対して上記参照光を照射する参照光照射手段と、上記参照光が上記ホログラム記録媒体に対して照射されることで得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた回折光を受光して、読み出し信号を得る信号読出手段とを備える。
また、上記信号読出手段で得られた上記読み出し信号中に挿入されているべき上記シンクの位置を検出するにあたり、検出対象とするシンクの位置を基準として選出した複数のシンクの位置に基づいて上記対象とするシンクの位置を検出するシンク位置検出手段と、上記シンク位置検出手段により検出された各シンクの位置に基づき上記読み出し信号中の各記録ピクセルの位置を特定し、各ピクセルの振幅値を計算する振幅値計算手段とを備えるものである。
そして、このようにシンク位置の検出精度が向上すれば、挿入するシンクの割合を少なくした場合(シンク間の間隔を拡大した場合など)にも有効にシンク検出を行うことができる。すなわち、上記本発明によれば、このようにシンク間隔を拡大してデータ容量の拡大を図った場合にも有効にシンク検出を行うことができ、結果として上記本発明を適用することでデータ容量の拡大を図ることができるものとなる。
つまり、本発明の記録装置は、所定のページ単位ごとのデータが参照光と信号光との干渉縞によって記録されるホログラム記録媒体について記録を行う記録装置であって、記録データに対する所定の記録符号化を行って上記記録データを所定のシンボル単位のデータに変換する符号化手段を備える。
また、上記シンボル単位のデータを最小敷き詰め単位としてデータが敷き詰められた信号光を生成し、この信号光と上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して上記ホログラム記録媒体に対するデータの記録を行う記録手段を備えるものである。
また、最小敷き詰め単位をサブページ単位としていた従来では、最小敷き詰め単位が大きい分、信号光エリアの半径について増減できる最小単位も大きくなり、それによって記録フォーマットの策定時に信号光エリアの半径として設定可能な値の自由度を確保することが困難であったが、サブページよりも小さなシンボルを最小敷き詰め単位とした本発明によれば、半径方向へのデータの敷き詰め個数をより調整し易くすることができる。このことから本発明によれば、記録フォーマットの策定時において信号光エリアの半径値の設定の自由度を従来より格段に増すことができる。
また、特に本発明の記録装置(記録方法)によれば、最小敷き詰め単位をサブページ単位としていた従来と比較して、記録フォーマットの策定時における信号光エリアの半径値の設定の自由度を格段に増すことができ、これによって記録フォーマットの最適化をより容易に行うことができる。
なお、説明は以下の順で行うものとする。
1.記録再生装置の構成
2.従来のホログラム記録再生手法
3.実施の形態としての記録手法
3−1.記録フォーマット
3−2.記録手順
3−3.信号処理部の構成
4.実施の形態としての再生手法
4−1.再生手法の概要
4−2.再生手法の具体例
4−3.信号処理部の構成
5.実験結果
図1は、本発明に基づき構成することのできる記録再生装置(記録再生装置1)の内部構成について示したブロック図である。なお、図1では主に記録再生装置1の光学系、記録データの変調系、及び再生系の構成のみを抽出して示しており、他の部分については省略している。
またこの場合、図中のホログラム記録媒体5としては、反射膜を備えたいわゆる反射型のホログラム記録媒体とされ、記録再生装置1はこのような反射型のホログラム記録媒体5に対応した構成が採られる。
そして、このSLM3により空間光変調が施された光は、ビームスプリッタ4を透過し、対物レンズOL側に導かれる。そして、対物レンズOLを透過し、所定位置にセットされたホログラム記録媒体5に照射される。
なお、図2では、図1に示す光学系のうちSLM3、対物レンズOLのみを抽出して示している。また図3において、図3(a)は同様にSLM3、対物レンズOLのみを示し、図3(b)では対物レンズOLとイメージセンサ6のみを抽出して示している。
この強度変調された光(つまり参照光と信号光)を、対物レンズOLによりホログラム記録媒体5上に集光し、これにより形成される参照光と信号光の干渉縞をデータとしてホログラム記録媒体5に記録するようにされる。
なお、上記ギャップエリアA3は、読み出し時の参照光が信号光エリアA2に漏れ込んでノイズになることを避けるための領域として定められている。
また、再生時には、参照光エリアA1のみを記録時と同じ「0」「1」のパターンとし、他の領域はすべてビット「0」とすることで、図3(a)に示したようにして参照光のみを生成・出力することができる。
このデータ変調部7は、記録時において供給される記録データを入力し、この記録データを所定のフォーマットに従って信号光エリアA2内に敷き詰めるようにして、信号光エリアA2内のデータパターンを生成する。
さらに、参照光エリアA1を予め定められた所定の「0」「1」のパターンとし、またギャップエリアA3と参照光エリアA1より外周部分とを全てビット「0」としたデータパターンを生成し、このデータパターンと上記信号光エリアA2内のデータパターンとを合わせてSLM3の全有効画素分のデータパターンを生成する。
このデータパターンに基づき、SLM3の各画素を駆動制御することで、先の図2に示したような記録時の変調光(信号光及び参照光)を得ることができる。
なお、本実施の形態で採用される記録データのデータフォーマット、及びそのデータフォーマットを実現するためのデータ変調部7の内部構成については後述する。
後述するようにして、記録データ中には所定間隔でシンクが挿入されるものとなっており、データ再生部8では、それらシンクの位置の特定(シンク検出)を行う。そして、特定されたシンク位置に基づく各ピクセルの振幅値の計算、及びデータ識別を行ってデータ再生を行う。
なお、このデータ再生部8にて行われる実施の形態としての再生手法に応じた動作、及びそのための内部構成については後述する。
ここで、本実施の形態のホログラム記録再生手法の説明に先立ち、先ずは従来のホログラム記録再生手法の具体例について説明しておく。
なお、以下の説明にあたり、次の用語を定義しておく。
・シンボル・・・・記録符号化の最小単位:具体例としては、記録データの1バイト(=8ビット)が4ビット×4ビットの正方形状のデータ単位に変換されたもの
・サブページ・・・6シンボル×6シンボル(24ビット×24ビット)のデータ単位
・ページ・・・・・最終的に信号光エリアA2内に敷き詰められる総データ量の単位
図23は、SLMでの変調パターンを模式的に示している。また図24は、記録データ中に挿入されるシンクのパターン例について示している。
先ず、図23において、従来では、1ページとしてのデータを形成するにあたり、図示するようにして1サブページを最小単位として、円形の信号光エリアA2内へのデータの敷き詰めを行うようにされている。
「00000000
00000000
00111100
00111100
00111100
00111100
00000000
00000000」
となる。そして、これら中心の4シンボル以外の他ビットが全て「0」となるものである。
このサブページシンクとしては、1サブページ内の中心4シンボル分の位置に対し、上記したページシンクの中心4シンボルと同様のパターンを挿入するものとされる。
このようなフォーマットにより、従来においては、図23に示されているように半径=154ピクセル(ピクセル=SLMの1画素)の信号光エリア中に、有効シンボル数として3552シンボル分のユーザデータ(シンク以外のデータ)を詰め込むことができる。すなわち、1ページ分の有効容量は3552シンボルとなる。
先ず、記録時においては、<1>と示すようにして、記録データについての記録変調符号化を行う。この場合、記録変調符号としては、例えばスパース符号と呼ばれるものを用いる。具体的にこのスパース符号では、記録データの1バイト(=8ビット)が4ビット×4ビットの正方形状のデータ配列(つまり1シンボル)に変換されると共に、変換後の16ビットのうち3ビットだけが「1」で残り13ビットが「0」となるようにされている。
このとき、先の図23に示したように各サブページにはその中心部の4シンボルにサブページシンクを挿入するものとされる。従ってこの<2>のマッピング処理では、生成された1ページ分のシンボル(この場合は3552シンボル)を12個ずつにまとめて、それら各12個のシンボルを順に並べ且つ中心の4シンボルには図24に示したような所定のデータパターンによるサブページシンクが配置されるように各サブページをマッピングし、計111個のサブページを生成する。
また、このとき、SLMでは参照光も生成するので、SLMの全有効画素分のデータパターンとしては、このように生成した1ページ分のデータパターンと共に、先に説明したような参照光エリアA1のパターン(予め定められた画素のみを「1」)と、ギャップエリアA3と参照光エリアA2より外周のパターン(全て「0」)と合わせたデータパターンを生成する。
このデータパターンに基づきSLMが駆動制御されることで、信号光と参照光との干渉縞によるホログラム記録媒体へのデータ記録が行われる。
先ず、<4>と示すようにして、2×2のオーバーサンプリングが行われる。すなわち、予めSLMの画素数に対するイメージセンサの画素数が2×2=4倍となるように設定しておき、SLMの1画素分の光を、イメージセンサ上の2×2=4つの画素で受光するというものである。
先にも述べたように、このようにしてイメージセンサ上の複数画素を用いてSLMの1画素分の光をオーバーサンプリングするのは、光学的な歪みや倍率等の問題でイメージセンサ上の各画素とSLMの各画素とを厳密に1対1に対応させることが困難であることへの対策である。
また、この<4>の2×2のオーバーサンプリングでは、オーバーサンプリングで得られた読み出し信号の周波数特性を改善するために、実際には移動平均などの何らかのフィルタを通すようにされている。
つまり、上記2×2のオーバーサンプリング(及びフィルタ処理)により得られたそれぞれの値を補間するなどして、さらに2×2のアップコンバートを行う(4×4へのアップコンバート)。この4×4のアップコンバートが行われることで、SLMの1画素に対する解像度は16倍とすることができる。
先ずは、<6>と示すようにして、ページシンクの検出を行う。すなわち、予めフォーマットで規定されているページシンクのデータパターンに基づき、上述のようなオーバーサンプリング・アップコンバートで得られた読み出し信号中にあるべきページシンクの位置を検出するものである。
ページシンクの具体的な検出手法としては、予め分かっているページシンクのデータパターン(0、1のパターン)をこのような256階調の値に置き換えたシンク基準パターンを生成しておき、オーバーサンプリング・アップコンバートにより得られた信号中におけるページシンクがあるべき位置(これもフォーマットから推定できる)の周辺について、上記シンク基準パターンとの相関計算を行い、その結果最も相関値の大きくなる位置をシンク位置として特定する手法を採る(このようなデータ識別方式を相関検出方式と呼ぶ)。
このようにページシンクの位置が特定されることで、先ずはページ全体のおおまかな位置合わせを行うことができる。
上記のようにしてページシンクとしての、ページ内の或る1つの基準点が定まれば、対象とするサブページシンクのあるべき位置は、記録フォーマットに基づいてその定まった基準点から何画素離れた場所にあるかを特定できる。そこで、検出されたページシンクの位置を基準として、フォーマットに従って推定される対象とするサブページのあるべき位置周辺について、先の例と同様に相関検出方式によりサブページシンクの位置を特定する。
具体的には、検出された各サプページシンクの位置に基づいて、各サブページごとに、各ピクセルの位置を特定し、それら各ピクセルの振幅値を取得する。このとき、次に説明するスパース符号化方式に対応したシンボル単位でのデータ識別を行うために、ここでは取得した各ピクセルの値をシンボル単位にまとめておくものとされる。
ここで、この場合において採用される、1シンボル=16ビットのうち3ビットが「1」となるスパース符号の場合には、値の大きい3つのピクセルをビット「1」にする「ソート検出」と呼ばれるデータ識別方式を適用することができる。そこで、各シンボルについて、このようなソート検出によるデータ識別を行って、最終的な記録ビットの値を検出する。
つまり、上記シンボル単位でのデータ識別によってシンボルごとに得られた各ビット値を、記録時にマッピングした順番に従って並べ替え、さらに並び替えたビット値をデコード(スパース符号の復調)していくことで1シンボル=16ビット→1バイト=8ビットに戻し、記録データと同内容の再生データを得る。
3−1.記録フォーマット
ここで、先にも述べたようにしてホログラム記録媒体についての記録再生技術としては、現状においてなお発展途上の段階にあり、上述のような従来の記録再生方式には改良の余地がある。そこで本実施の形態では、先ずは次に説明するような新規の記録データフォーマットを提案する。なお、以下において、記録データフォーマットは記録フォーマット、或いは単にフォーマットと略称することもある。
先ず、第1の改良点として、信号光エリアA2内へのデータ敷き詰めの最小単位を従来よりも小さくすることで、円形の信号光エリアA2に敷き詰め可能なデータ容量の拡大を図る。
具体的に本実施の形態では、図6に示されるような1シンボル(つまり記録符号化の最小単位:この場合は4ビット×4ビット)を最小の敷き詰め単位として設定するものとしている。すなわち、先の図23にて示した従来の最小敷き詰め単位である1サブページ(=6シンボル×6シンボル=24ビット×24ビット)よりも最小敷き詰め単位の縮小化を図るものである。
先ずは、従来においてページ全体のおおまかな位置合わせを行うために用いていたページシンクを廃止するものとしている。
さらに、シンク自体のサイズについても、次の図7(a)に示されるようにして縮小化するものとしている。つまり、従来のサブページシンク=2シンボル×2シンボルに対し、図示するようにシンクサイズを1シンボルに縮小化する。
つまり、図7(b)に示すようにして、各シンクの二次元的な配置間隔(つまり縦・横方向の間隔)を所定の間隔i_sperとして挿入するものである。この図7(b)では、記録データと組み合わせたときの4つのシンク周辺を拡大して示している。図7(b)に示されるように本例の場合は、例えばシンク間隔i_sper=24ピクセル(ビット)として各シンクを挿入するものとしている。このようなシンク間隔の設定によると、この場合のシンクは従来と同様に1サブページ(6シンボル×6シンボル)に1つとなる割合で挿入されることになる。但し、シンクのサイズとしては、上述したように1シンボルとされているので、従来の4シンボル/1サブページとする場合と比較すればシンクの割合は削減される。
具体的には、ページの中心に位置する1シンボルがシンク位置と定められた上で、各シンクは、この中心のシンク位置を基準としてそれそれが間隔i_sperにより離間されて配置されるようにしてその挿入位置が定められる。
例えばシンクの挿入位置を決定するにあたっては、単純にページ先頭(この場合は例えば最上段の左端)をシンクで始めて、その位置を基準として間隔i_sperごとに各シンクを挿入することも考えられるが、このようにしてしまうと、ページ全体で見た場合にシンクの配置が全体的に偏ってしまい、信号光エリアA2の外周部分にてシンクで囲まれない領域の偏りができ、結果として各ピクセルの振幅値計算の精度に偏りを生じさせかねない。
上記のようにページ中心をシンク位置に定めるものとすれば、このような問題の発生も防止することができる。
この図8と、先の図23とを比較してわかるように、本実施の形態のフォーマットの方が、従来のフォーマットよりも信号光エリアA2内に隙間無くデータを敷き詰めることができる。すなわち、その分データ容量の拡大を図ることができる。
また、図23に示した従来の場合ではページシンク・サブページシンクのパターンがはっきりと確認できるが、本実施の形態の場合では各シンクのパターンは殆ど確認できないほど小さくなっており、このことからもデータ容量の拡大が図られていることが理解できる。
図9は、先に挙げた具体例そのものとして、最小敷き詰め単位=1シンボル、シンクサイズ=1シンボル、シンク間隔i_sper=24とした場合の信号光エリアA2内のデータ配列の様子、及びそのときのデータ容量について示している。
また、図10は、さらにシンク間隔i_sperを拡大した例として、最小敷き詰め単位=1シンボル、シンクサイズ=1シンボル、シンク間隔i_sper=48とした場合の信号光エリアA2内のデータ配列の様子とそのときのデータ容量とを示している。
また、これら図9、図10では、図中の白抜き四角によりシンクの分布も示している。
なお、これらの図に示す実験結果を得るにあたり、信号光エリアA2の半径i_radについては先の図23の場合と同様のi_rad=154ピクセルに設定した。
先ず、この場合のフォーマットの策定にあたっては、信号光エリアA2の半径i_radとシンク間隔i_sperとがパラメータとなる。そして、これら2つのパラメータi_radとi_sperとに基づき、フォーマットの策定を以下のようにして行う。
(a) 信号光エリアA2の半径i_radを決定し、この半径i_radの値に応じて、SLM3内にデータの入る領域をシンボル単位で確保する。すなわち、これによりSLM3上の1ページ分の領域が決定される。
(b) シンク間隔i_sperを定め、信号光エリアA2内のシンクの入る位置を確保する。このとき、本例では上述のようにしてページ中心の1シンボルがシンク位置となり、各シンクはこの中心のシンク位置を基準として間隔i_sperごとに配列されるものとなる。このため、具体的には先ず、(a)の手順で定められた1ページ分の領域の中心シンボルを特定し、その位置を基準として、それぞれが間隔i_sperごとに配置されるようにして各シンクの挿入位置を決定する。
具体的には、(b)の手順で決定された各シンボルの挿入位置ごとに、最上段左上から順に番号を付していく。これにより記録/再生時に1ページ内の各シンボルを番号により管理することが可能となる。
続いて、上記により説明した本実施の形態としての記録フォーマットに基づき行われるべき、実施の形態としての記録手順について説明する。
先ず、この場合の記録のための手順としては、以下のように大別できる。
1)スパース符号化
2)ページ全体へのマッピング
3)信号光・参照光の照射
具体的には、先ず記録フォーマットに応じたバイト数(例えば図9の場合は4513バイト)の記録データを用意し、これらを順にスパース符号化して4ビット×4ビット=16ビットのシンボルに変換する。このとき、フォーマットに従ったデータ番号順の配列が可能となるように、各シンボルには例えば変換順に番号を付しておく。
これらの記録手順を実現するため、図1に示した記録再生装置1では、記録データに対しフォーマットに応じた変調・及びSLM3の駆動制御を行うためのデータ変調部7を備えている。
図11において、データ変調部7には、スパース符号化部11、ページマッピング部12、SLMドライバ13が備えられる。
先ず、スパース符号化部11は、先の1)の手順に相当する動作を行う。
このスパース符号化部11には、ホログラム記録媒体5に対する記録時に対応して、図示するようにして外部からの記録データが供給され、先ずはこれを記録フォーマットに応じた1ページ分のバイト数ごとに分け(つまりページ単位で分け)、これら各ページごとの記録データを順にスパース符号化して4ビット×4ビット=16ビットのシンボルに変換する。このとき、各ページごとで、各シンボルにデータ番号を付しておく。このような各ページ内の各シンボルへのデータ番号付けの順は、例えばデータの入力順に従ったものとしておく。
各ページごとのマッピングについては、先に説明したようにして各シンボルを、それぞれに付されたデータ番号に従って記録フォーマットで定められた挿入位置に配置する。また、これと共にシンクを記録フォーマットに従ったそれぞれの挿入位置に配置する。そして、このようにして確定された信号光エリアA2内のデータの配列パターンと、ギャップエリアA3、参照光エリアA1、その外周部のパターンとを合わせてSLM3全体のデータパターンを確定する。
先の図2においても説明したように、記録時においては、レーザダイオードLDからのレーザ光照射が行われる。この状態で、上記のようにしてSLM3が順次駆動制御されることで、ホログラム記録媒体5には順次ページごとのデータパターンを記録することができる。
このようにしてホログラム記録媒体5に対して、記録データに応じたパターンをページ単位で記録していくことができる。
具体的には、従来の最小敷き詰め単位=1サブページ(6シンボル×6シンボル=24ビット×24ビット)に対し、本例では最小敷き詰め単位=1シンボル(4ビット×4ビット)としている。つまり、スパース符号化を行う関係で、扱うことのできる最小単位は1シンボルとなるので、そのときの最小単位を敷き詰めの最小単位としている。
例えば間隔i_sperとして24ピクセルを設定した場合、従来の1サブページ当たり4シンボルとする場合と比較して、1サブページ当たりのシンクに割く容量は1シンボルとでき、シンクの挿入割合は1/4に低減することができる。
また、従来では1ページごとにページシンクを挿入するものとしていたが、これを廃止するものとしたことによってもデータ容量の拡大が図られる。
実際のフォーマットの策定時には、記録容量の拡大はもとよりエラーレートの低減等を図る上でも半径i_radは重要なパラメータとなる。このため上記のように半径i_radの設定の自由度を増すことができれば、その分記録フォーマットの最適化をより容易に行うことができる。
4−1.再生手法の概要
上述のようにして本実施の形態の記録手法(記録フォーマット)を採ることによっては、従来よりも記録容量の増大化を図ることができるが、その手法として、例えばシンクサイズの小型化、或いはシンク間隔i_sperの拡大等、相対的にページ内のシンクの割合を減らす手法が採られた場合には、ページ内の各シンク位置に基づき行われる各ピクセルの振幅値計算の精度が低下してしまう虞がある。
先ずは、先の図5に示した従来の再生手法(再生手順)を参照しつつ、本実施の形態の再生手法の概要について説明する。
先ず、本実施の形態としても、図5<4><5>として説明したようなオーバーサンプリング・アップコンバートを行って、SLM3の1画素についての解像度の拡大を図る。この場合もオーバーサンプリングとしては、例えばイメージセンサ6にてSLM3の1画素分の再生光を2×2=4画素分で受光するように設定しておき、先ずは4倍の解像度を確保する。
そして、アップコンバートとしても、この2×2のオーバーサンプリングにより得られた信号を補間するなどして4×4へのアップコンバートを行う。これにより本実施の形態としても16倍の解像度を得るようにされる。すなわち、SLM3の1画素につき16個の値が得られるものである。
具体的には、シンクの割合が少なくなったことに対応して、複数のシンクを用いて各シンク位置の検出を行うというものである。
また、本例では、従来のページシンクによるページ全体の大まかな位置合わせの代わりに、ページ中心のシンク位置の検出を行うものとされる。そして、このような中心シンク位置の検出についても、複数のシンクを用いて行うものとしている。
なお、このような本例としてのシンク検出手法の具体例については後述する。
但し本例の場合、最小敷き詰め単位は1シンボルとしているので、従来の<8>のリサンプリングのような、サブページ単位でのデータの取り扱いはできないことになる。
具体的に、従来では、最小敷き詰め単位が1サブページとされ、ページ内のどの領域も必ず1サブページごとに領域分けを行うことができたので、それらサブページに1つの割合で挿入されたシンクを用いて、各サブページごとにそのサブページ内の各ピクセルの位置の特定・そのピクセルの振幅値の計算を行うことができたが、本例のように最小敷き詰め単位を1シンボルとし、シンクは間隔i_sperごとに挿入するものとした場合は、特に信号光エリアA2の外周部分で、シンク1つに対するデータの割合を等しくすることができず、従って従来と全く同様のリサンプリング手法を採ることはできないものである。
そこで本例では、リサンプリングについても、複数のシンクを用いて行うものとしている。なお、これについても後に改めて説明する。
本実施の形態の再生手法の具体例について、以下の図12〜図18を用いて説明する。
先ずは図12により、本実施の形態の記録フォーマットにより実現されるページ内のデータ配列について再考してみる。
なおこの図では、信号光エリアA2内のデータ配列例として、最小敷き詰め単位=1シンボル、シンク間隔i_sper=24ビット、信号光エリアA2の半径i_rad=156ピクセルとした場合の例を示している。
この図において、白抜き部分は4個のシンクに囲まれた領域、波線部分は3個のシンクに囲まれた領域、斜線部分は2個のシンクに囲まれた領域、スクリーン部分は1個のシンクに囲まれた領域、黒塗り部分はシンクに囲まれていない領域またはシンク自身を示してる。
先ず図13により、ページの中心位置の検出手法について説明する。
先にも述べたように、本例の場合は従来のようなページシンクを廃止するものとしたことから、ページシンクによるページ全体の大まかな位置合わせを行うことはできないことになる。そこで本例では、ページの中心のシンボル位置となるようにして配置されている中心シンクを基準として、ページ全体の大まかな位置合わせを行うものとしている(これを「ページ中心の位置検出」と呼ぶ)。
このようなページ全体の大まかな位置合わせを行っておくことで、従来の場合と同様に、後の各シンク位置の検出を行うにあたって相関計算を行う際の探索範囲を狭くすることができ、これによってシンク位置検出時の計算処理負担の削減、及び検出時間の短縮化が図られる。
具体的には、図13に示されているようにして、ページ中心のシンクも含めて、その直近の周囲8つのシンクも合わせた計9個のシンクを用いて中心のシンク位置の検出を行うものとしている。他の言い方をすれば、上記中心のシンクを中心とする縦3×横3の正方形状に配列される計9個のシンクを用いて、中心のシンク位置の検出を行うものである。
そして、図13に示すような予め定められた間隔・位置関係となる9個のシンクを、その中心のシンクを上記推定された中心のシンクがあるべき位置を含む所定範囲内で動かすようにして動かしたときの、各シンク位置での振幅値とシンクパターンとの相関値をそれぞれ計算し、その合計値を計算する。この結果、最終的に各シンク位置での相関値の合計値が最も大きかったときの上記中心のシンクの位置を、ページ中心の位置として特定する。
本例の場合、この各シンク位置の検出も、対象とするシンクを基準として選出した複数のシンクを用いて行う。
先ず、基本的には、図中(a)と示すようにして、対象とするシンクを中心として、このシンクと、その上下左右に隣接する4つのシンクとの計5つのシンクを用いて、上記対象とするシンクの検出を行う。
具体的に、先ずは検出されたページ中心位置を基準として、記録フォーマットから、オーバーサンプリング・アップコンバートされた信号中における対象とするシンクがあるべき位置を推定する。例えば記録フォーマットに基づくことで、ページ中心から対象とするシンクまでの距離がわかるので、検出されたページ中心のシンク位置からその距離だけ離れた位置を対象とするシンク位置として推定すればよい。
そして、図14の(a)に示すような予め定められた間隔・位置関係となる5個のシンクについて、その中心のシンク(つまり対象とするシンク)を上記推定された対象とするシンクがあるべき位置を含む所定範囲内で動かすようにして全体的に動かしたときの、各シンク位置での振幅値とシンクパターンとの相関値をそれぞれ計算し、その合計値を計算する。その上で、最終的に上記各シンク位置での相関値の合計値が最も大きかったときの上記中心のシンクの位置を、対象とするシンクの位置として特定する。
このようにして対象とするシンクの推定位置の精度が高いことから、上記のようなシンクの検出時における相関計算の範囲(探索範囲)は、ページ中心位置の検出を行わない場合よりも狭く設定したとしても、検出精度の悪化を抑制することができる。すなわち、この点から、ページ中心位置の検出後その中心位置に基づき各シンク位置の検出を行う本例の場合では、探索範囲(相関計算範囲)の縮小化、及びこれに伴う計算処理負担の削減・検出時間の短縮化が図られるものである。
具体的には、図14(b)に示すようにして上下左右のうち1つのシンクのみが存在しない場合と、図14(c)に示すようにして上下左右のうち2つのシンクが存在しない場合とがある。
この場合も検出動作自体は、上述した5個のシンクを用いる場合と同様の相関検出方式により行うものとすればよい。確認のために述べておくと、先ずは検出されたページ中心位置を基準として、記録フォーマットから、オーバーサンプリング・アップコンバートされた信号中における対象とするシンクがあるべき位置を推定する。そして、図14の(b)に示すような予め定められた間隔・位置関係となる4個のシンクについて、その中心のシンク(つまり対象とするシンク)を上記推定された対象とするシンクがあるべき位置周辺の所定範囲内で動かすようにして全体的に動かしたときの、各シンク位置での振幅値とシンクパターンとの相関値をそれぞれ計算した上でその合計値を計算し、最終的にその合計値が最も大きかったときの上記中心のシンクの位置を、対象とするシンクの位置として特定するものである。
この場合もシンクの検出動作自体は、上記と同様の相関検出方式に基づく動作を行う。
上記のようにしてページ内の各シンク位置の検出を行った後には、SLM3の1画素単位に相当する各記録ビットの値をデータ識別するために、1×1にリサンプリングを行う。すなわち、オーバーサンプリング・アップコンバートされた信号中から各ピクセルの位置を特定し、各ピクセル位置の振幅値を計算するものである。
ここで、これら図15〜図17の各図においては、2×2=4サブページ分の領域のみを抽出して示しており、この4サブページ分の領域内のそれぞれ1サブページ分に相当する各領域において挿入されているべきシンクを、左上端→右上端→左下端→右下端の順にsync_1、sync_2、sync_3、sync_4と名付けている。
また、以下の説明においては、縦軸をi、横軸をjとした座標平面を想定しており、sync_1〜sync_4の座標について以下のように定義する。
sync_1(i,j,1)・・・sync_1の縦座標
sync_1(i,j,2)・・・sync_1の横座標
sync_2(i,j,1)・・・sync_2の縦座標
sync_2(i,j,2)・・・sync_2の横座標
sync_3(i,j,1)・・・sync_3の縦座標
sync_3(i,j,2)・・・sync_3の横座標
sync_4(i,j,1)・・・sync_4の縦座標
sync_4(i,j,2)・・・sync_4の横座標
また、以下で登場する「s_row」と「s_col」はシンボル単位でのシンク間隔を示すものであるとし、本例のように間隔i_sper=24とされる場合にはs_row=s_col=24/4=6 となる。
図15(a)は、取り囲むべきシンクとしてsync_1が無い場合、図15(b)はsync_2が無い場合、図15(c)はsync_3が無い場合、図15(d)はsync_4が無い場合を示している。
先ずは、図15(a) のsync_1が無い場合を例に説明すると、
sync_1(i,j,1) ← sync_2(i,j,1);
によりsync_2の縦座標をsync_1の縦座標に代入し、
sync_1(i,j,2) ← sync_4(i,j,2);
によってsync_4の横座標をsync_1の横座標として代入する。これにより、この場合に存在しなかったsync_1を外挿することができる。
・図15(b)の場合:sync_2を外挿
sync_2(i,j,1) ← sync_1(i,j,1);
sync_2(i,j,2) ← sync_3(i,j,2);
・図15(c)の場合:sync_3を外挿
sync_3(i,j,1) ← sync_4(i,j,1);
sync_3(i,j,2) ← sync_2(i,j,2);
・図15(d)の場合:sync_4を外挿
sync_4(i,j,1) ← sync_3(i,j,1);
sync_4(i,j,2) ← sync_1(i,j,2);
sync_1(i,j,1) ← 2*sync_1(i+s_row,j,1)−sync_1(i+2*s_row,j,1);
によりsync_1の縦座標を求めることができる。
また、sync_1の横座標であるsync_1(i,j,2) は、sync_4(i,j,2)=sync_1(i+s_row,j,2)と同じであると仮定し、
sync_1(i,j,2) ← sync_4(i,j,2);
によりsync_1の横座標を代入することができる。
sync_2(i,j,1) ← 2*sync_2(i+s_row,j,1)−sync_2(i+2*s_row,j,1);
によりsync_2の縦座標を求めることができ、また、sync_2の横座標であるsync_2(i,j,2) は、sync_3(i,j,2)=sync_2(i+s_row,j,2)と同じであると仮定して、
sync_2(i,j,2) ← sync_3(i,j,2);
により代入することができる。
・図16(b)の場合:sync_2とsync_3とを外挿
sync_2(i,j,1) ← sync_1(i,j,1);
sync_2(i,j,2) ← 2*sync_2(i,j−s_col,2)−sync_2(i,j−2*s_col,2);
sync_3(i,j,1) ← sync_4(i,j,1);
sync_3(i,j,2) ← 2*sync_3(i,j−s_col,2)−sync_3(i,j−2*s_col,2);
・図16(c)の場合:sync_3とsync_4を外挿
sync_3(i,j,1) ← 2*sync_3(i−s_row,j,1)−sync_3(i−2*s_row,j,1);
sync_3(i,j,2) ← sync_2(i,j,2);
sync_4(i,j,1) ← 2*sync_4(i−s_row,j,1)−sync_4(i−2*s_row,j,1);
sync_4(i,j,2) ← sync_1(i,j,2);
・図16(d)の場合:sync_4とsync_1を外挿
sync_4(i,j,1) ← sync_3(i,j,1);
sync_4(i,j,2) ← 2*sync_4(i,j+s_col,2)−sync_4(i,j+2*s_col,2);
sync_1(i,j,1) ← sync_2(i,j,1);
sync_1(i,j,2) ← 2*sync_1(i,j+s_col,2)−sync_1(i,j+2*s_col,2);
sync_1(i,j,1) ← sync_2(i,j,1);
sync_1(i,j,2) ← sync_4(i,j,2);
により外挿する。また、sync_3に関しては、縦座標はsync_4と一致し横座標はsync_2と一致すると仮定して、
sync_3(i,j,1) ← sync_4(i,j,1);
sync_3(i,j,2) ← sync_2(i,j,2);
により外挿することができる。
sync_2(i,j,1) ← sync_1(i,j,1);
sync_2(i,j,2) ← sync_3(i,j,2);
sync_4(i,j,1) ← sync_3(i,j,1);
sync_4(i,j,2) ← sync_1(i,j,2);
図17(a)はsync_4のみがある場合、図17(b)はsync_3のみがある場合、図17(c)はsync_2のみがある場合、図17(d)はsync_1のみがある場合を示している。 図17(a)のsync_4のみがある場合を例に説明すると、この場合は、sync_1の縦座標sync_1(i,j,1) は、1つ下にあるsync_4の縦座標sync_4(i,j,1)=sync_1(i+s_row,j,1) と2つ下にあるsync_1(i+2*s_row,j,1) との差が、sync_1(i,j,1)とsync_1(i+s_row,j,1)との差と等しいと仮定して、
sync_1(i,j,1) ← 2*sync_1(i+s_row,j,1)−sync_1(i+2*s_row,j,1);
により外挿することができる。この場合、sync_1の横座標sync_1(i,j,2)については、sync_4の横座標sync_4(i,j,2)と同じでよい。
また、sync_3の縦座標sync_3(i,j,1) は、sync_4(i,j,1)と同じでよい。そしてsync_3の横座標sync_3(i,j,2)は、1つ左にあるsync_4の横座標sync_4(i,j,2)=sync_3(i,j−s_col,2)と2つ左にあるsync_3(i,j−2*s_col,2)との差が、sync_3(i,j,2)とsync_3(i,j−s_col,2)との差と等しいと仮定して、
sync_3(i,j,2) ← 2*sync_3(i,j−s_col,2)−sync_3(i,j−2*s_col,2);
により外挿することができる。
さらに、sync_2に関しては、縦座標はsync_1と等しく、横座標はsync_3と等しいと仮定して、
sync_2(i,j,1) ← sync_1(i,j,1);
sync_2(i,j,2) ← sync_3(i,j,2);
により外挿することができる。
・図17(b)の場合:sync_2、sync_4、sync_1を外挿
sync_2(i,j,1) ← 2*sync_2(i+s_row,j,1)−sync_2(i+2*s_row,j,1);
sync_2(i,j,2) ← sync_3(i,j,2);
sync_4(i,j,1) ← sync_3(i,j,1);
sync_4(i,j,2) ← 2*sync_4(i,j+s_col,2)−sync_4(i,j+2*s_col,2);
sync_1(i,j,1) ← sync_2(i,j,1);
sync_1(i,j,2) ← sync_4(i,j,2);
・図17(c)の場合:sync_1、sync_3、sync_4を外挿
sync_1(i,j,1) ← sync_2(i,j,1);
sync_1(i,j,2) ← 2*sync_1(i,j+s_col,2)−sync_1(i,j+2*s_col,2);
sync_3(i,j,1) ← 2*sync_3(i−s_row,j,1)−sync_3(i−2*s_row,j,1);
sync_3(i,j,2) ← sync_2(i,j,2);
sync_4(i,j,1) ← sync_3(i,j,1);
sync_4(i,j,2) ← sync_1(i,j,2);
・図17(d)の場合:sync_2、sync_4、sync_3を外挿
sync_2(i,j,1) ← sync_1(i,j,1);
sync_2(i,j,2) ← 2*sync_2(i,j−s_col,2)−sync_2(i,j−2*s_col,2);
sync_4(i,j,1) ← 2*sync_4(i−s_row,j,1)−sync_4(i−2*s_row,j,1);
sync_4(i,j,2) ← sync_1(i,j,2);
sync_3(i,j,1) ← sync_4(i,j,1);
sync_3(i,j,2) ← sync_2(i,j,2);
本例では、このようにしてすべてのピクセル位置が四方からシンクに囲まれる状態とした上で、対象とするピクセル位置を、そのピクセル位置を囲う4つのシンクを用いた線形補間を行うことで計算(特定)するものとしている。
なお、この図18(a)では、四隅のシンク(sync_1〜sync_4)で囲われる領域が4×4=16ブロック分の領域として示されているが、先にも説明したように本例の記録フォーマットとしてシンク間隔i_sper=24ビットが設定される場合には、4つのシンク(sync_1〜sync_4)で囲われる領域は1サブページ分(6シンボル×6シンボル)の領域となる。
ph_1・4_i={(i_sper−nr)*sync_1(i,j,1)+nr*sync_4(i,j,1)}/i_sper;
ph_2・3_i={(i_sper−nr)*sync_2(i,j,1)+nr*sync_3(i,j,1)}/i_sper;
を行って図中のph_1・4_i、ph_2・3_iを計算した後、さらにこれらph_1・4_i、ph_2・3_iを用いた縦方向の線形補間、
phi={(i_sper−mc)*ph_1・4_i+mc*ph_2・3_i}/i_sper;
を行うことで求めることができる。この値は、オーバーサンプリング・アップコンバート後における位置合わせ(各シンク位置の検出)が行われる関係で、小数点以下の値を持つことが予想されるので、
phi_int=floor(phi);
phi_flt=phi−phi_int;
として、縦座標の整数部phi_intと 縦座標の小数部phi_fltとに分けておく。
ph_1・4_j={(i_sper−nr)*sync_1(i,j,2)+nr*sync_4(i,j,2)}/i_sper;
ph_2・3_j={(i_sper−nr)*sync_2(i,j,2)+nr*sync_3(i,j,2)}/i_sper;
による横方向の線形補間を行った後、さらにこれらph_1・4_j、ph_2・3_jを用いた横方向の線形補間、
phj={(i_sper−mc)*ph_1・4_j+mc*ph_2・3_j}/i_sper;
を行って求められる。これも、
phj_int=floor(phj);
phj_flt=phj−phj_int;
により、横座標の整数部phj_intと横座標の小数部phj_fltとに分けておく。
このような線形補間によるピクセル位置計算とすることで、光学的な歪み等によってSLMの各画素の光がイメージセンサ6上の理想的な位置に照射されない場合に対応して適正に各ピクセル位置を特定することができる。
図18(b)は、本例としてのピクセルの振幅値の計算手法について示している。
本例においては、ピクセルの振幅値の計算についても線形補間を用いた手法を採るものとしている。具体的には、上述のようにして特定された対象とするピクセルの位置を囲う四隅の振幅値(図中rd_1、rd_2、rd_3 、rd_4 )を用いた線形補間を行って、上記対象とするピクセルの振幅値の計算を行うものである。
rd_1=i_rdata(phi_int,phj_int);
rd_2=i_rdata(phi_int,phj_int+1);
rd_3=i_rdata(phi_int+1,phj_int);
rd_4=i_rdata(phi_int+1,phj_int+1);
すなわち、これら振幅値rd_1、rd_2、rd_3 、rd_4は、上述の計算で算出した縦座標の整数部phi_intと横座標の整数部phj_intのみで対象とするピクセルの位置を特定したときの、それを取り囲む四隅の位置での信号振幅値となるものである。
なお、これら四隅の信号振幅値rd_1、rd_2、rd_3 、rd_4のうち、厳密に言うと左上端の振幅値rd_1は、対象とするピクセル位置内部の値となるが、ここでは説明の便宜上、このrd_1も含むrd_2、rd_3、rd_4のことを、対象とするピクセル位置を取り囲む四隅の位置の振幅値であると定義する。
rd_1・4=(1−phi_flt)*rd_1+phi_flt*rd_4;
rd_2・3=(1−phi_flt)*rd_2+phi_flt*rd_3;
最後に、この縦方向の線形補間を行って得られたrd_1・4、rd_2・3と小数座標とを用いて、横方向の線形補間を以下のように行う。
rd_sample=(1−phj_flt)*rd_1・4+phj_flt*rd_2・3;
ここで得られたrd_sampleが、対象とするピクセルの位置についてのピクセルの振幅値となる。図18(b)には、このような縦方向の線形補間と横方向の線形補間とで定まるrd_sampleのイメージが示されている。
このような線形補間を用いたピクセルの振幅値の計算手法としたことで、光学的な歪み等によってSLMの各画素の光がイメージセンサ6上の理想的な位置に照射されない場合に対応して適正に各ピクセルの振幅値計算を行うことができる。
以上のようなリサンプリングをページ内の各ピクセルの位置について行うことで、ページ内の各ピクセルの振幅値を得ることができる。すなわち、これによって1×1にリサンプリングすることができる。
ここで、この場合もページ内のデータは、シンボル単位でスパース符号化されているので、これに対応してソート検出によるデータ識別を行うことで、最終的な「0」「1」の各記録ビットの値を検出することができる。
そして、検出した各ビット値については、シンボルごとにスパース符号のデコードを行って、最終的に1シンボル→1バイト=8ビットに変換する。このようにデコードされた1シンボル(1バイト)分のデータを、そのシンボルのデータ番号順に出力することで、記録データを再生することができる。すなわち、これにより再生データを得ることができる。
上記により説明した実施の形態としての再生手法を実現するための、先の図1に示したデータ再生部7の内部構成を図19に示す。
図示するようにしてデータ再生部7には、移動平均フィルタ22、アップコンバート部23、シンク検出部24、リサンプリング部25、データ識別部26、スパース符号デコード部27が備えられている。
先にも述べたように、本例の記録再生装置1においてイメージセンサ6の有効画素数は、SLM3の有効画素数に対し例えば4倍とされ、予めSLM3の1画素分の光をイメージセンサ6上の2×2=4画素分で受光するようにされている。
移動平均フィルタ22では、このように2×2にオーバーサンプリングされたイメージセンサ6からの読み出し信号振幅値を入力し、それらの周波数特性(空間周波数特性)の改善を図るために、例えば移動平均フィルタなどの所定のフィルタ処理を施す。
具体的には、先ずは先の図13で説明したようにしてページ中心のシンク位置を検出する。その上で、検出したページ中心のシンク位置に基づき、先の図14により説明したように各シンク位置の検出を行う。
先に述べた本例のリサンプリング手法の場合、信号光エリアA2内における全てのピクセル位置が4つのシンクに取り囲まれるようにする必要がある。このためリサンプリング部25では、先ずは検出されたシンクを用いて、先の図15〜図17にて説明した手順によりシンクの外挿を行う。
その上で、このように外挿したシンクも含めた各シンクを用いて、ページ内の全ピクセル位置について、先の図18(a)により説明した手順に従ってピクセルの位置の検出を行う。具体的には、先に示した線形補間によって縦座標の整数部phi_intと 縦座標の小数部phi_flt、及び横座標の整数部phj_intと横座標の小数部phj_fltとを各ピクセルの位置ごとに計算する。
さらに、各ピクセルの位置の振幅値を、先の図18(b)にて説明した手順により計算する。具体的には、上記のようにして計算した各ピクセルの位置ごとの縦座標の整数部phi_intと 縦座標の小数部phi_flt、及び横座標の整数部phj_intと横座標の小数部phj_fltと、振幅値rd_1,rd_2,rd_3,rd_4とに基づき、先に説明した線形補間を行って各ピクセルの振幅値を計算する。
先にも述べたように本例の場合は、16ビットから成る1シンボルのうち3ビットが「1」で他の13ビットが全て「0」となるスパース符号を用いているので、これに対応したデータ識別として、16ビット分のピクセルの振幅値を大きい順に並べて、そのうち上位3つのピクセルのみを「1」とするソート検出を行う。
このとき、検出したビット値は、後段のスパース符号デコード部27に対してシンボル単位でまとめたかたちで供給する。
例えば、本例の記録フォーマットによればシンボル単位でデータ番号が付されるので、データ識別はこのデータ番号順に従ったシンボルごとに行うようにしておく。そして、シンボル内の全ビット値を識別(検出)するごとにそれらを順次供給するものとしておけば、ビット値をシンボル単位ごとにスパース符号デコード部27に供給することができる。
図20〜図22には、これまでで説明してきた本実施の形態としての再生手法の有効性について説明するための実験結果を示す。
これら図20〜図22では、本実施の形態の記録フォーマットによって記録されたデータについて実際に再生を行った実験結果として、図20では本実施の形態としての再生手法(シンク検出・リサンプリング・データ識別)を適用した場合、図21は従来の再生手法を適用した場合の実験結果を示している。また、図22では、本例の再生手法のうち各シンク検出(ページ中心シンクの検出は除く)のみを適用し、リサンプリングついては従来手法に準ずる手法を適用した場合の実験結果を示してる。具体的にこの従来手法に準ずるリサンプリングとしては、最も近いシンクに基づき対象とするピクセルの位置を4×4の読み出し信号から選択し、その値を振幅値とするものとした。
この結果から、先に説明した本実施の形態の再生手法によれば、図6〜図10にて説明したような本実施の形態としての記録フォーマットが採用される場合、すなわち最小敷き詰め単位の縮小化・シンク割合の削減を図った場合にも適正にデータ再生が可能なことが理解できる。
この図22の結果から、本実施の形態の記録フォーマットのように最小敷き詰め単位の縮小化・シンク割合の削減が図られた場合には、複数のシンクを用いてそれぞれのシンクを検出することが有効であるということが理解できる。
例えば記録フォーマットとしては、最小敷き詰め単位を4ビット×4ビットのシンボルとした上で、信号光エリアA2の半径i_rad=154ピクセル、シンク間隔i_sper=24ビット、シンクサイズ=1シンボルとする場合を例示したが、本発明の記録手法(記録フォーマット)としては、少なくとも先の図23〜図24にて説明したような従来の記録フォーマットよりも記録容量の拡大が図られるようにして設定されればよい。具体的には、最小敷き詰め単位は4ビット×4ビットに限定されず、採用される記録符号化によって定められる最小単位である1シンボルとすればよい。これによって最小敷き詰め単位は、複数のシンボルから成るものとされる1サブページ以下のサイズとすることができる。
或いは、このような最小敷き詰め単位の縮小化以外にも、ページシンクの廃止、シンクサイズの縮小化、シンク間隔i_sperの拡大等、シンクの割合の削減を図ることでも記録容量の拡大を図ることができる。
また、このようなシンクの検出時には必ず対象とするシンクも含めた複数のシンクを用いるものとしたが、対象とするシンク以外のその周囲の複数のシンクのみを用いて上記対象とするシンクの検出を行うこともできる。
何れにしても本発明のシンク検出については、対象とするシンクの位置を基準として選出した複数のシンクの位置に基づいて上記対象とするシンクの位置を検出するものとすれば、シンクの割合の低下によるシンク位置検出精度の低下を抑制することができる。
その場合、対象とするピクセルの位置の周囲四方のいずれかのシンクがないときには、例えば四方のうち存在するすべてシンクの位置に基づいて対象とするピクセルの位置を計算するものとすればよい。或いは、対象とするピクセルの位置に直近のシンク位置のみに基づいてピクセルの位置の計算を行うなどの手法を採ることもできる。
Claims (16)
- 所定間隔でシンクが挿入されたデータが参照光と信号光との干渉縞によって所定のページ単位ごとに記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置であって、
上記ホログラム記録媒体に対して上記参照光を照射する参照光照射手段と、
上記参照光が上記ホログラム記録媒体に対して照射されることで得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた回折光を受光して、読み出し信号を得る信号読出手段と、
上記信号読出手段で得られた上記読み出し信号中に挿入されているべき上記シンクの位置を検出するにあたり、検出対象とするシンクの位置を基準として選出した複数のシンクの位置に基づいて上記対象とするシンクの位置を検出するシンク位置検出手段と、
上記シンク位置検出手段により検出された各シンクの位置に基づき上記読み出し信号中の各記録ピクセルの位置を特定し、各ピクセルの振幅値を計算する振幅値計算手段と、
を備えることを特徴とする再生装置。 - 上記シンク位置検出手段は、
上記複数のシンクの全体を所定範囲内で動かしたときのそれら複数の各シンク位置での上記読み出し信号の振幅値と、予め定められた上記シンクのパターンとの相関計算を行った結果に基づき上記対象とするシンクの位置を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の再生装置。 - 上記シンク位置検出手段は、
上記ページ単位で得られる上記読み出し信号中の中心のシンク位置の検出を行った後、この検出したページ中心のシンク位置を基準としてページ内の各シンクの位置を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の再生装置。 - 上記シンク位置検出手段は、
上記対象とするシンクを基準としてその上下左右に隣接する4つのシンクがある場合は、それら隣接する4つのシンクと上記対象とするシンクとの計5つのシンクの位置に基づき上記対象とするシンクの位置を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の再生装置。 - 上記シンク位置検出手段は、
上記対象とするシンクを基準としてその上下左右に隣接するシンクのうち1つが存在しない場合は、存在する3つのシンクと上記対象とするシンクとの計4つのシンクの位置に基づき上記対象とするシンクの位置を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の再生装置。 - 上記シンク位置検出手段は、
上記対象とするシンクを基準としてその上下左右に隣接するシンクのうち2つが存在しない場合は、存在する2つのシンクと直近の斜め方向に隣接するシンクと上記対象とするシンクとの計4つのシンクの位置に基づき上記対象とするシンクの位置を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の再生装置。 - さらに、上記ページ単位の上記読み出し信号中に含まれるすべてのピクセルの位置が四方からシンクに取り囲まれるようにしてシンクを外挿するシンク外挿手段を備えると共に、
上記振幅値計算手段は、
対象とするピクセルの位置を取り囲む4つのシンクの位置に基づき上記対象とするピクセルの位置を特定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の再生装置。 - さらに、上記ページ単位の上記読み出し信号中に含まれるすべてのピクセルの位置が四方からシンクに取り囲まれるようにしてシンクを外挿するシンク外挿手段を備えると共に、
上記振幅値計算手段は、
対象とするピクセルの位置を取り囲む4つのシンクの位置と、記録フォーマットから推定される上記対象とするピクセルの位置とに基づく線形補間を行って上記対象とするピクセルの位置を特定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の再生装置。 - 上記振幅値計算手段は、
上記線形補間によって上記対象とするピクセルの位置を特定した後、これを取り囲む4点における読み出し信号値を用いた線形補間を行って上記対象とするピクセルの位置の振幅値を計算する、
ことを特徴とする請求項8に記載の再生装置。 - 所定間隔でシンクが挿入されたデータが参照光と信号光との干渉縞によって所定のページ単位ごとに記録されたホログラム記録媒体について再生を行うための再生方法であって、
上記ホログラム記録媒体に対して上記参照光を照射する参照光照射手順と、
上記参照光が上記ホログラム記録媒体に対して照射されることで得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた回折光を受光して、読み出し信号を得る信号読出手順と、
上記信号読出手順で得た上記読み出し信号中に挿入されているべき上記シンクの位置を検出するにあたり、検出対象とするシンクの位置を基準として選出した複数のシンクの位置に基づいて上記対象とするシンクの位置を検出するシンク位置検出手順と、
上記シンク位置検出手順により検出した各シンクの位置に基づき上記読み出し信号中の各記録ピクセルの位置を特定し、各ピクセルの振幅値を計算する振幅値計算手順と、
を備えることを特徴とする再生方法。 - 所定のページ単位ごとのデータが参照光と信号光との干渉縞によって記録されるホログラム記録媒体について記録再生を行う記録再生装置であって、
記録データとその間に所定間隔で挿入されるシンクとによるデータパターンに応じた空間光変調を行って上記信号光を生成すると共に、この信号光と上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して上記ホログラム記録媒体に対するデータの記録を行う記録手段と、
上記ホログラム記録媒体に対して上記参照光を照射する参照光照射手段と、
上記参照光が上記ホログラム記録媒体に対して照射されることで得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた回折光を受光して、読み出し信号を得る信号読出手段と、
上記信号読出手段で得られた上記読み出し信号中に挿入されているべき上記シンクの位置を検出するにあたり、検出対象とするシンクの位置を基準として選出した複数のシンクの位置に基づいて上記対象とするシンクの位置を検出するシンク位置検出手段と、
上記シンク位置検出手段により検出された各シンクの位置に基づき上記読み出し信号中の各記録ピクセルの位置を特定し、各ピクセルの振幅値を計算する振幅値計算手段と、
を備えることを特徴とする記録再生装置。 - 上記記録手段は、
上記記録データに上記シンクをその二次元的な配置間隔が等間隔となるようにして挿入して生成した上記データパターンに応じて、上記信号光を生成する、
ことを特徴とする請求項11に記載の記録再生装置。 - 上記記録手段は、
上記信号光の中心位置を上記シンクの挿入位置としたときに、この中心のシンクを基準として各シンクの二次元的な配置間隔が等間隔となるようにして各シンクを挿入した上記データパターンに応じ、上記信号光を生成する、
ことを特徴とする請求項11に記載の記録再生装置。 - 所定のページ単位ごとのデータが参照光と信号光との干渉縞によって記録されるホログラム記録媒体について記録再生を行うための記録再生方法であって、
記録データとその間に所定間隔で挿入されるシンクとによるデータパターンに応じた空間光変調を行って上記信号光を生成すると共に、この信号光と上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して上記ホログラム記録媒体に対するデータの記録を行う記録手順と、
上記ホログラム記録媒体に対して上記参照光を照射する参照光照射手順と、
上記参照光が上記ホログラム記録媒体に対して照射されることで得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた回折光を受光して、読み出し信号を得る信号読出手順と、
上記信号読出手順で得た上記読み出し信号中に挿入されているべき上記シンクの位置を検出するにあたり、検出対象とするシンクの位置を基準として選出した複数のシンクの位置に基づいて上記対象とするシンクの位置を検出するシンク位置検出手順と、
上記シンク位置検出手順により検出した各シンクの位置に基づき上記読み出し信号中の各記録ピクセルの位置を特定し、各ピクセルの振幅値を計算する振幅値計算手順と、
を備えることを特徴とする記録再生方法。 - 所定のページ単位ごとのデータが参照光と信号光との干渉縞によって記録されるホログラム記録媒体について記録を行う記録装置であって、
記録データに対する所定の記録符号化を行って上記記録データを所定のシンボル単位のデータに変調する符号化手段と、
上記シンボル単位のデータを最小敷き詰め単位としてデータが敷き詰められた信号光を生成し、この信号光と上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して上記ホログラム記録媒体に対するデータの記録を行う記録手段と、
を備えることを特徴とする記録装置。 - 所定のページ単位ごとのデータが参照光と信号光との干渉縞によって記録されるホログラム記録媒体について記録を行うための記録方法であって、
記録データに対する所定の記録符号化を行って上記記録データを所定のシンボル単位のデータに変調する符号化手順と、
上記シンボル単位のデータを最小敷き詰め単位としてデータが敷き詰められた信号光を生成し、この信号光と上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して上記ホログラム記録媒体に対するデータの記録を行う記録手順と、
を備えることを特徴とする記録方法。
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