JP2008112559A - ホログラム記録装置、ホログラム再生装置、情報符号化方法、記録方法および情報再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エラービットを低減するホログラム記録再生装置を提供する。
【解決手段】ホログラム記録再生装置１００は、情報のホログラム記録を行なうために、光束を空間的に変調させる空間光変調器１１２と、物体光と記録用参照光とを記録媒体に集光する対物レンズ１０６とを備える。空間光変調器１１２は、情報に対応する、１６要素からなる第１の部分集合ｎ個で構成される二次元デジタルパターンを生成する制御手段によって制御される。第１の部分集合は、４組の第２の部分集合を含み、各第２の部分集合は４個の要素を有する。制御手段は、４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する要素のうち、１個の要素を第１の状態とし、３個の要素を第２の状態とし、また、４組の第２の部分集合のうち残りの１組の第２の部分集合を構成する４個の要素を第２の状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を用いた情報記憶のためのホログラフィーメモリに用いる技術に関する。

レーザー等の光源を用い、物体による散乱光（「物体光」あるいは「信号光」と呼ぶ）と同じ光源からの非散乱光（「参照光」あるいは「ポンプ光」と呼ぶ）とを干渉させ、その干渉稿（「ホログラム」と呼ぶ）を光記録可能な写真乾板等の記憶媒体に記録する。そして、再生時には、記録された干渉稿に参照光のみを照射し、物体による散乱光を再現する技術をホログラフィーと称する。

また、記憶媒体の奥行きが記録光の波長に比べて十分長い場合は、同一媒体内に複数のホログラムを記録することが可能である。この技術を体積多重ホログラフィーと称する。フォトリフラクティブ結晶や感光性のフォトポリマーのようなある種の材料は、光を照射することで屈折率が変化する。このため、これらの材料は、体積多重ホログラフィー用の記録媒体として用いられている。

一方、デジタル情報の記録においては、物体光を液晶パネル等の二次元空間光変調器を通過させ、物体光に強度分布もしくは位相分布を持たせることによって、物体光に二次元のデジタルパターン情報を与える。二次元空間光変調器通過後の物体光は、レンズを用いて集光され、記録媒体によって照射される。このように、物体光に二次元のデジタルパターン情報を与えたホログラムにより情報の記録再生を行なうシステムをホログラフィックメモリと称する。

二次元空間光変調器によって物体光にデジタルパターン情報を与えるための手法として、特許文献１では、ｏｎ（明）ビットの連続により生じる媒体飽和を軽減し、装置の記録密度と記憶容量及びデータ転送速度を向上する方法について開示されている。

特許文献１で開示されている方法では、ｏｎ（明）とｏｆｆ（暗）の２種類の情報ビットが二次元的に配置されたデジタルパターン情報を生成する。ここでは、ｎ×ｎビット（ただし、ｎは３以上の所定の整数）を単位符号ブロックとし、単位符号ブロック中のｏｎビット数ｓをｎ−１なる整数とする。そして、２のｍ乗（ただし、ｍは整数）の値が、単位符号ブロック中のｏｎビット数がｓであるパターンの全数を超えない最大値をとるようにｍを選択し、単位符号ブロックによってｍビットの情報を表現している。

図１３は、ｎ＝３の場合における二次元デジタルパターンの例を示す図である。図１３において、ｏｎ（明）ビットは白、ｏｆｆ（暗）ビットは斜線で示してある。図１１に示すように、ｎ＝３の場合、ｏｎビット数ｓは２（＝３−１）となる。
特開２００１−７５４６３号公報

しかしながら、特許文献１に開示の方法では、クロストークや光学系に起因する輝度ムラが再生光に生じた場合に、一つの物体光光束に含まれる二次元デジタルパターンである一ページを一つの閾値で二値化処理を行なうとエラーが生じることがある。

具体的なエラーとして、たとえば、再生されたイメージ情報の一部に輝度ムラがあるとき、輝度ムラによって本来“１”として処理されるべきデータビットが、輝度値が閾値に満たないために誤って“０”と認識されることがある。逆に、本来“０”として処理されるべきブロックの輝度値が閾値を超えてしまったために、誤って“１”と認識されることがある。また、一ページあたりの面積が大きい際には、再生光の強度分布ムラにより、一つの閾値で二値化処理を行なうことによってエラービットが生じやすくなる。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、エラービットを低減するようなホログラム記録再生装置を提供することである。

本発明の１つの局面に従うと、光干渉縞によって情報を記録するホログラム記録装置であって、情報に対応する二次元デジタルパターンを、１６要素からなる第１の部分集合ｎ個によって生成する空間光変調器とその制御手段を備え、該第１の部分集合は、４個の要素からなる４組の第２の部分集合を含み、制御手段は、４組の第２の部分集合のうち３組について、当該第２の部分集合を構成する４個の要素の１個を第１の状態とし、３個の要素を第２の状態とする手段と、４組の第２の部分集合のうち残る１組の第２の部分集合において、４個の要素をすべて第２の状態とする手段とを含む。

好ましくは、空間光変調器は、二次元デジタルパターンを表示するための表示装置を含み、表示装置は、空間光変調器に入射する光束から記録用参照光を生成するための参照光生成領域と、空間光変調器に入射する光束から物体光を生成するための物体光生成領域とを有し、制御手段は、物体光生成領域に対し、情報に対応する二次元デジタルパターンを表示させる。

好ましくは、第１の状態はｏｎ（明）ビットであり、第２の状態はｏｆｆ（暗）ビットである。

好ましくは、第１の状態はｏｆｆ（暗）ビットであり、第２の状態はｏｎ（明）ビットである。

本発明の他の局面に従うと、光干渉縞が記録された記録媒体から情報を読み出すホログラム再生装置であって、記録媒体から再生光を検出するための手段と、再生光に含まれる二次元デジタルパターンを、複数の第１の部分集合に分割する手段とを備え、第１の部分集合は、第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、第２の部分集合は、４個の要素を有しており、要素は、第１の状態または第２の状態のいずれかの状態であり、複数の第１の部分集合ごとに、第１の部分集合を複数の第２の部分集合に分割し、複数の第２の部分集合の中から４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合を検出する手段をさらに備える。

好ましくは、４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合の輝度値に基づき、複数の第２の部分集合の輝度補正を行なう手段をさらに備える。

好ましくは、情報は、１６要素からなる第１の部分集合ｎ個によって構成される二次元デジタルパターンに対応し、４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個の要素のうち、１個の要素は第１の状態であり、３個の要素は第２の状態であり、４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個の要素はすべて第２の状態である。

好ましくは、４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、複数の第１の部分集合ごとに、第１の部分集合を構成する各要素を輝度値に基づき順位付けする手段をさらに備え、輝度補正を行なう手段は、第１の部分集合を構成する１６要素のうち、上位３位までの輝度値を有する要素を第１の状態に補正し、残りの要素を第２の状態に補正する。

４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が高く、複数の第１の部分集合ごとに、第１の部分集合を構成する各要素を輝度値に基づき順位付けする手段をさらに備え、輝度補正を行なう手段は、第１の部分集合を構成する１６要素のうち、下位３位までの輝度値を有する要素を第１の状態に補正し、残りの要素を第２の状態に補正する。

好ましくは、４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、輝度補正を行なう手段は、４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべての要素がｏｆｆ（暗）ビットになるように補正し、第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各第２の部分集合に含まれる要素のうち輝度値が最大の要素をｏｎ（明）ビットに、輝度値が最大の要素以外の要素をｏｆｆ（暗）ビットになるように補正する。

４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が高く、輝度補正を行なう手段は、４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべての要素がｏｎ（明）ビットになるように補正し、第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各第２の部分集合に含まれる要素のうち輝度値が最大の要素をｏｆｆ（暗）ビットに、輝度値が最大の要素以外の要素をｏｎ（明）ビットになるように補正する。

本発明のさらに他の局面に従うと、情報を、１６ｎビットパターンごとに８ｎビットの二次元デジタルパターンとして表示させる情報符号化方法であって、二次元デジタルパターンは、１６ビットパターンからなる第１の部分集合ｎ個によって構成され、第１の部分集合は、第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、各第２の部分集合は、４個のビットパターンを有しており、４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンを第１の状態とし、３個のビットパターンを第２の状態とするステップと、４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個のビットパターンをすべて第２の状態とするステップとを備える。

好ましくは、４個のビットパターンをすべて第２の状態とするステップは、８ｎビットのうち２ｎビットを決定する。

好ましくは、４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンを第１の状態とし、３個のビットパターンを第２の状態とするステップは、８ｎビットのうち６ｎビットを決定する。

好ましくは、ホログラム記録のために情報を二次元デジタルパターンとして表示する。
本願発明のさらに他の局面に従うと、情報を、１６ｎビットパターンごとに８ｎビットの二次元デジタルパターンとして表示させる情報符号化方法を用いて、デジタルパターンを記録媒体に書き込む記録方法であって、二次元デジタルパターンは、１６ビットパターンからなる第１の部分集合ｎ個によって構成され、第１の部分集合は、第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、各第２の部分集合は、４個のビットパターンを有しており、４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンを第１の状態とし、３個のビットパターンを第２の状態とするステップと、４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個のビットパターンをすべて第２の状態とするステップと、４組の第２の部分集合を記録媒体に書き込むステップとを備える。

好ましくは、記録媒体はホログラムメモリである。
本願発明の他の局面に従うと、情報を、１６ｎビットパターンごとに８ｎビットの二次元デジタルパターンとして表示させる情報符号化方法を用いて記録された二次元デジタルパターンを読み出す情報再生方法であって、二次元デジタルパターンを検出するステップと、二次元デジタルパターンを、複数の第１の部分集合に分割する手段を備え、第１の部分集合は、第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、第２の部分集合は、４個のビットパターンを有しており、要素は、第１の状態または第２の状態のいずれかの状態であり、複数の第１の部分集合ごとに、第１の部分集合を複数の第２の部分集合に分割し、複数の第２の部分集合の中から４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合を検出するステップをさらに備える。

好ましくは、４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合の輝度値に基づき、複数の第２の部分集合の輝度補正を行なうステップをさらに備える。

好ましくは、情報は、１６ビットパターンからなる第１の部分集合ｎ個によって構成される二次元デジタルパターンに対応し、４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンは第１の状態であり、３個のデジタルパターンは第２の状態であり、４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個のビットパターンはすべて第２の状態である。

好ましくは、４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、複数の第１の部分集合ごとに、第１の部分集合を構成する各ビットパターンを、輝度値に基づき順位付けを行うステップと、複数の第１の部分集合を構成する１６ビットパターンのうち、輝度値に基づく順位付けの結果により、輝度の高い順から３個のビットパターンを第１の状態に補正し、残りのビットを第２の状態に補正するするステップとをさらに備える。

好ましくは、４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、複数の第１の部分集合ごとに、第１の部分集合を構成する各ビットパターンを、輝度値に基づき順位付けを行うステップと、複数の第１の部分集合を構成する１６ビットパターンのうち、輝度値に基づく順位付けの結果により、輝度の低い順から３個のビットパターンを第１の状態に補正し、残りのビットパターンを第２の状態に補正するステップとをさらに備える。

好ましくは、４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべてのビットパターンがｏｆｆ（暗）ビットになるように補正するステップと、第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各第２の部分集合に含まれるビットパターンのうち輝度値が最大のビットパターンをｏｎ（明）ビットに、輝度値が最大のビットパターン以外のビットパターンをｏｆｆ（暗）ビットになるように補正するステップとをさらに備える。

好ましくは、４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合は、複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべてのビットパターンがｏｎ（明）ビットになるように補正するステップと、第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち４個のビットパターンがすべて第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各第２の部分集合に含まれるビットパターンのうち輝度値が最大のビットパターンをｏｆｆ（暗）ビットに、輝度値が最大のビットパターン以外のビットパターンをｏｎ（明）ビットになるように補正するステップとをさらに備える。

好ましくは、ホログラムメモリに記録された情報を読み出す。

本発明によれば、二次元デジタルパターンに冗長性を持たせて記録することができる。これにより、エラービットを低減することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについては詳細な説明は繰り返さない。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の記録時の形態を示す図である。

図１を参照して、本発明に係るホログラム記録再生装置の構成および記録時における作用について説明する。

図１において、ホログラム記録再生装置１００は、制御装置２１０によって制御される空間光変調器１１２と、ビームスプリッター１０２と、リレーレンズ１０３ａ，１０３ｂと、ミラー１０４と、４分の１波長板１０５と、対物レンズ１０６と、記録媒体１０７と、光検出器１１０と、アクチュエータ１１１とから構成される。なお、記録媒体１０７は、感光性材料１０８と基板１０９ａ，１０９ｂとから構成されており、屈折率変調により干渉縞（＝ホログラム）が形成される。また、光が入射してくる側とは反対側の基板である基板１０９ａには反射膜が設けられている。

ホログラム記録再生装置１００の記録時において、図示しない光源から出射されたコヒーレントな光束は、空間光変調器１１２を透過あるいは反射することによって、物体光及び参照光を含んだ光束１０１に空間的に変調される。

図２は、空間光変調器１１２の構造を模式的に示す図である。
図２に示すように、空間光変調器１１２は、物体光を生成するための物体光表示領域２０１と、参照光を生成するための参照光表示領域２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄとを有し、制御装置２１０によって制御される。

制御装置２１０は、記録すべき情報を二次元のデジタルパターンに変換し、物体光表示領域に与える物体光生成処理部２０４と、記録用の参照光を生成するよう空間光変調器を制御するための記録用参照光生成処理部２０６と、再生用の参照光を生成するよう空間光変調器を制御するための再生用参照光生成処理部２０８とを含む。コヒーレントな光束は、それぞれの領域内において必要に応じて振幅変調される。なお、空間光変調器１１２としては、たとえば、透過型の液晶素子等を用いることができる。物体光生成処理部２０４は、物体光表示領域２０１の液晶素子の各画素について透過または遮断を指定する。それによって、各画素に１ビットのデータが対応付けられる。

図１に戻って、リレーレンズ１０３ａ，１０３ｂは、一対のレンズ群であり、空間光変調器１１２に表示された像を再び実像として結像するものである。ミラー１０４は、記録用光および再生用光の進行方向を対物レンズ１０６に向ける光学素子である。４分の１波長板１０５は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を４分の１波長変化させる位相板である。４分の１波長板１０５によって、Ｐ偏光の光は円偏光に変化され、更にこの円偏光の光が４分の１波長板１０５を通過するとＳ偏光に変化される。対物レンズ１０６は、記録用光および再生用光を記録媒体１０７に向けて収束させるものであり、記録用光および再生用光は、対物レンズ１０６によって記録媒体１０７の所定の位置に照射されることになる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の再生時の形態を示す図である。

図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の再生時の作用について説明する。

再生時は、記録時に用いた参照光と同一の光束を記録媒体１０７に記録されたホログラムに照射し、再生光を発生させる。再生光は基板１０９ａの反射膜によって対物レンズ１０６側に反射され、４分の１波長板１０５によって、記録時と異なる偏光方向の光束になり伝搬する。再生光はビームスプリッター１０２によって、光検出器１１０側に反射する。光検出器１１０は、再生光を受光して記録された情報を再生するものであり、格子状に配列された多数の受光素子を有している。受光素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device)を採用したＣＣＤアレイや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）を採用したＣＭＯＳセンサーなどを使用することができる。

なお、本実施の形態では、図１から図３に示すような光学系を利用するが、これに限定するわけではなく、次図のような光学系でもよい。

図４は、本発明に係るホログラム記録再生装置の図１から図３とは異なる光学系を示す図である。

図４に示すように、この光学系では、物体光４０１と参照光４０２の光路を分ける。そして、物体光４０１はレンズ４０３によって球面波とし、参照光４０２は平面波として、記録媒体４００に照射する。従って、図４の光学系の場合、レンズ４０３によって記録媒体に集光されるのは物体光４０１である。なお、参照光４０２の入射角度θを変化させて多重記録を行なう角度多重型の光学系を用いても構わない。

次に、以上のようなホログラム記録再生装置が備える空間光変調器１１２の物体光表示領域２０１において、コヒーレントな光束に与える情報（以下、「ページデータ」と呼ぶ）について、まず、符号化方法について述べ、その後に記録方法、情報再生方法について説明する。なお、以下では、簡単のため、４×４画素を用いた８ビットの二次元デジタルパターンを例に挙げて説明する。

本発明に係る情報符号化方法では、４×４画素を用いて表現される８ビットの二次元デジタルパターンにおいて、８ビットのうち２ビットを用い、４×４画素の中で輝度値の基準となる領域を示す。そして、情報再生処理において、基準となる領域の輝度値に基づいて１６画素ごとの輝度調整を行なう。これにより、再生像中の輝度ムラによって生じるエラービットを低減させることができる。

図５は、８ビットのうち、２ビットによって示される情報の表現方法を説明するための図である。

図５に示すように、本発明に係る情報符号化方法では、空間光変調器の４×４画素のうち、２×２画素の常に光が遮断される領域を定める。つまり、８ビットのうち２ビットを用いて、常に光が遮断される領域を定める。なお、図５では、斜線部の領域が光を遮断する領域、白抜きの領域が光を透過する領域を示している。

たとえば、８ビットのビット列のうち、始めの２ビットが“００”であれば、図５（Ａ）のように、４×４画素のうち、左上の２×２画素が常に光を遮断する領域とする。また、始めの２ビットが“１１”であれば、図５（Ｂ）のように、４×４画素のうち、右上の２×２画素が常に光を遮断する領域とする。さらに、始めの２ビットが“０１”であれば、図５（Ｃ）のように、４×４画素のうち、左下の２×２画素が常に光を遮断する領域とする。また、始めの２ビットが“１０”であれば、図５（Ｄ）のように、４×４画素のうち、右下の２×２画素が常に光を遮断する領域となるような規則を与える。

このように、本発明に係る情報符号化方法では、４×４画素のうちの常に光が遮断される領域の位置は、８ビットの情報のうち２ビットを表現する。ここで、個々の画素は必ずしも空間光変調器の一つの画素である必要はなく、複数の画素の集合であっても構わない。また、上記では始めの２ビットを判断基準としたが、この限りではない。

つづいて、８ビットのうち、残りの６ビットによって示される情報の表現方法について述べる。

本発明に係る情報符号化方法における残りの６ビットは、図５において示した斜線部以外の領域を、２ビットずつ３つの領域に分けて表現される。残りの６ビットは、図５において示した斜線部以外の領域を左上方から右端側に進み、右端に達した時点で左端に移動し、２画素下がって再び右端に進むように表示するパターンを定めていく。なお、４画素すべてが光を遮断する領域は判明しているため、飛ばして表示パターンを定めていく。

図６は、８ビットのうち、残り６ビットによって示される情報の表現方法を説明するための図である。

図６に示すように、図５において示した斜線部以外の領域を用いて、残りの６ビットを２ビットずつ３つの領域に分けて表示することができる。残りの６ビットを２ビットずつ３つの領域に分けて表示するパターンとしては、２×２画素からなり、そのうちただ一つの画素のみ光を透過し、他の３画素は光を遮断する４種類のパターンを用いる。どの画素が光を透過するかの場合分けは４通りあり、すなわち最小パターンは２ビットに相当する。

たとえば、２ビットが“００”であれば、図６（Ａ）に示すように、２×２画素のうち、左上の１画素が常に光を透過する領域とする。また、２ビットが“１１”であれば、図６（Ｂ）に示すように、２×２画素のうち、右上の１画素が常に光を透過する領域とする。さらに、２ビットが“０１”であれば、図６（Ｃ）に示すように、２×２画素のうち、右下の１画素が常に光を透過する領域とする。また、２ビットが“１０”であれば、図６（Ｄ）に示すように、２×２画素のうち、左下の１画素が常に光を透過する領域となるような規則を与える。なお、図６では、斜線部の領域が光を遮断する領域、白抜きの領域が光を透過する領域を示している。

上述したように、２×２画素によって２ビットを表わすことにより、４×４画素において一方向の明ビット（光を透過する画素）の連結が長くて二つとすることができる。これにより、二次元デジタルパターン内で明ビットの集中を避けることができる。

また、上述した説明では、斜線部の領域が光を遮断する領域、白抜きの領域が光を透過する領域としたが、逆であってもよい。

ここで、上述のような規則に従う本発明に係る情報符号化方法について具体例を用いて説明する。

図７は、８ビット情報の符号化を説明するための図である。
図７（Ａ）は、８ビット情報を示し、図７（Ｂ）は、８ビット情報を符号化した二次元デジタルパターンを示す。なお、斜線部の領域は光を遮断する領域、白抜きの領域は光を透過する領域を示している。

図７（Ａ）に示すように、８ビットのビット列のうち、始めの２ビットは“００”である。このため、図７（Ｂ）において、２×２画素７１０は、図５（Ａ）に示すように光を遮断する領域となる。また、次の２ビットは“１０”である。このため、２×２画素７１２は、図６（Ｄ）に示すように、左下の１画素が光を透過する領域となる。さらに、次の２ビット“０１”は２×２画素７１４に、また、その次の２ビット“１１”は２×２画素７１６に対応する。

本実施の形態では簡単のため、ページデータに含まれる情報量は、４×４画素を用いて８ビットを表現したが、これに限定するわけではない。たとえば、ページデータとして４×８画素を用い、各４×４画素ごとに上述のように８ビットの情報を生成し１６ビットの情報を表現する方法や、あるいは、８×８画素を用い、各４×４画素ごとに上述のように８ビットの情報を生成し、３２ビットの情報を表現する方法や、あるいは、１６ｎ画素を用いて、各４×４画素ごとに上述のように８ビットの情報を生成し、８ｎビットの情報を表現する方法などを用いて、ページデータに含まれる情報量を増大させて情報の記録を行なっても構わない。

次に、制御装置２１０によって記録すべき情報を上記のように二次元デジタルパターンに符号化した上で物体光表示領域２０１に与え、記録媒体１０７に記録する手順について説明する。なお、簡単のため、ここでは、８ビットの情報を記録する手順について述べる。

図８は、ホログラム記録再生装置１００が記録媒体１０７に記録する手順を示したフローチャートである。

図８を参照して、ホログラム記録再生装置１００が情報を記録する手順について説明する。

ステップＳ８００において、制御装置２１０は記録すべき情報を読み込む。
次に、ステップＳ８０２において、制御装置２１０は、８ビットのうち、始めの２ビットに対応するブロックを決定する。ここでは、図５に示したように、光を遮断する領域を決定する。

続いて、ステップＳ８０４において、制御装置２１０は、残りの６ビットのデジタルパターンを決定する。ここでは、６ビットを２ビットずつに分け、図６に示したように、各２ビットに対応するデジタルパターンを決定する。そして、ステップＳ８０２で決定した領域以外の領域を左上方から右端側に進み、右端に達した時点で左端に移動し、２画素下がって再び右端に進むように表示するパターンを定めていく。

そして、ステップＳ８０６において、制御装置２１０は、物体光表示領域２０１に対し、生成した二次元デジタルパターンを与え、物体光を生成する。

最後に、ステップＳ８０８において、レンズ１０６は、物体光と記録用参照光とを記録媒体１０７に集光する。物体光と記録用参照光とが干渉し、物体光と記録用参照光との間の干渉縞を記録する。

なお、ステップＳ８００から８０４の手順は、本発明に係る情報符号化方法を用いた処理に対応する。

次に、本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００の光検出器１１０が情報を再生する処理方法について説明する。なお、ここでは、簡単のため、４×４画素を１ブロックとする、８ビットの二次元デジタルパターンの処理方法について述べる。

本発明に係る再生方法では、再生画像中に輝度ムラが生じていたとしても、予め上述したように符号化されているため、再生処理の基準となる領域の輝度値によって再生画像の補正を行なうことが可能となる。これにより、エラービットを低減することができる。

図９は、ホログラム記録再生装置１００が記録媒体１０７に記録されている情報を再生する手順を示したフローチャートである。

図９を参照して、ホログラム記録再生装置１００が情報を再生する手順について説明する。

ステップＳ９００において、光検出器１１０は、検出した二次元デジタルパターンを２×２画素のサブブロックに分割する。

次に、ステップＳ９０２において、光検出器１１０は、ステップＳ９００で分割した各サブブロックの輝度値を計算する。たとえば、各サブブロックを構成する４画素の輝度値の和をサブブロックの輝度値とする。

続いて、ステップＳ９０４において、光検出器１１０は、再生処理の基準となるサブブロックを検出する。たとえば、ステップＳ９０２で求めた各サブブロックの輝度値の和から、サブブロックごとに差分検出を行ない、最小の輝度値を有するサブブロックを基準となるサブブロックとする。

そして、ステップＳ９０６において、光検出器１１０は、各サブブロックの輝度値から、ステップＳ９０４で求めた基準となるサブブロックの輝度値をオフセット量として差し引いて補正する。

最後に、ステップＳ９０８において、光検出器１１０は、各サブブロックにおける輝度分布を閾値処理によって二値化を行なった後、図５や図６に示した規則と照合し、ビット判定を行なって情報を再生する。

ここで、上述のような情報の再生方法について具体例を用いて説明する。
図１０は、再生された二次元デジタルパターン８００の一例を示す図である。

図１０（Ａ）は、二次元デジタルパターン８００を示し、図１０（Ｂ）は、二次元デジタルパターンを復号化して得られた８ビット情報を示す。なお、図１０（Ａ）において、斜線部の領域は光を遮断する領域、白塗りの領域は光を透過する領域である。

二次元デジタルパターン８００は上述のようにＣＣＤアレイ、あるいはＣＭＯＳのような光検出器によって検出される。なお、図１０（Ａ）の二次元デジタルパターンでは、白黒に塗り分けられており、理想的な再生像では、白塗りの領域にのみ再生光が存在しており、斜線部の領域には再生光が存在していない。

しかしながら、実際の再生像では、白塗りの領域にムラが生じていたり、迷光の影響により斜線部の領域にノイズが一部存在していたりする。

本発明におけるホログラム記録再生装置の情報再生方法では、図１０（Ａ）に示したように、４×４画素の再生像である二次元デジタルパターン８００を２×２画素の画素８１０，８１２，８１４，８１６に分割して処理をしていく。

次に、各２×２画素８１０，８１２，８１４，８１６の輝度値を求める。そして、各２×２画素８１０，８１２，８１４，８１６間での輝度値の差分を検出し、最も輝度値が低い領域を求める。具体的には、２×２画素８１０，８１２，８１４，８１６の各領域において、それぞれの領域を構成する４画素の輝度値の和を求める。輝度値の和を求め、２×２画素８１０，８１２，８１４，８１６の領域ごとに差分検出を行なう。図１０（Ａ）では、斜線部の領域は光を遮断する領域、白塗りの領域は光を透過する領域であるため、差分検出により、最小の輝度値を有する領域が判明する。

なお、図１０（Ａ）においては、再生光が存在する２×２画素８１０，８１２，８１６の３つの領域における輝度値は、たとえノイズの回折光が２×２画素８１０，８１２，８１６の斜線部の領域に存在したとしても、２×２画素８１４の領域と比較して高い値となっている。このことから、２×２画素８１４の領域が最小の輝度値を有すると判明する。したがって、図５に示した規則に従うと、再生された二次元デジタルパターン８００において、最初の２ビットは“１０”であることが判明する。

同様にして、たとえば、２×２画素８１０が最も輝度値が低い場合には、最初の２ビットは“００”となる。また、２×２画素８１２が最も輝度値が低い場合には、最初の２ビットは“１１”となる。さらに、２×２画素８１６が最も輝度値が低い場合には、最初の２ビットは“０１”となる。

本実施の形態では、情報再生処理の基準となる領域は最も輝度値が低い領域であるが、情報再生処理の基準となる領域は最も輝度が高い、あるいは最も輝度が低い領域を用いるため、基準となる領域の検出を容易にすることができる。

続いて、２×２画素８１４よりも輝度値が高い残りの８１０，８１２，８１６のビット判別について説明する。

上述のように、図１０（Ａ）においては、２×２画素８１４が最も輝度値が低いことが判明している。そのため、２×２画素８１４を構成する輝度値を求め、二次元デジタルパターン８００のうち、残りの２×２画素８１０，８１２，８１６の輝度値から、２×２画素８１４の輝度値をオフセット量として差し引く。

その後、２×２画素８１０，８１２，８１６の輝度分布を閾値処理によって二値化を行った後、図６に示した規則と照合し、４×４画素の再生像である二次元デジタルパターン８００のビット判定を行なう。これにより２×２画素８１０，８１２，８１６にノイズが生じた場合においても、ビットの判定を行なうことができる。

このように、再生画像中に輝度ムラが生じていたとしても、情報再生処理の基準となる領域の輝度値によって、１６画素ごとに再生画像の補正を行なうことが可能になる。なお、２×２画素８１０，８１２，８１６のビット判定は、左上方から右端側に進み、右端に達した時点で左端に移動し２画素下がって再び右端に進み、輝度値が最も低いと判明している２×２画素８１４は読み飛ばして判定していく。上述の規則に従うと、図１０（Ｂ）に示したビットになる。

なお、本実施の形態においては、簡単のため、４×４画素の二次元デジタルパターンを８ビットの情報に復元したが、これに限定するわけではない。

図１１は、４×８画素の再生像と分割されたブロックとを示す図である。
図１２は、８×８画素の再生像と分割されたブロックとを示す図である。

図１１および図１２を参照して、４×４画素以外の二次元デジタルパターンの復元について説明する。

たとえば、図１１（Ａ）に示すような４×８画素で構成される二次元デジタルパターン９００の再生像の場合では、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、４×４画素ごとに再生像を２個のブロック９０１及び９０２に分割し、各ブロック９０１および９０２を、２×２画素の４個のサブブロック９１０、９１２，９１４，９１６および９２０，９２２，９２４，９２６に分割する。そして、ブロック９０１および９０２において、４個のサブブロック９１０〜９１６および９２０〜９２６間の輝度値の差分を検出し、ブロック９０１および９０２における画像処理の基準となるサブブロックの輝度値を求める。基準となるサブブロックの輝度値をオフセット量として、残りのサブブロックの輝度値から差し引く。その後、ブロック９０１および９０２において、それぞれ閾値処理によりブロックの二値化を実行し、ビットの判定を行なう。

このように４×８画素で構成される二次元デジタルパターン９００の再生像の場合では、４×４画素ごとに再生像を２個のブロック９０１および９０２に分割し、各ブロックでビット判定を行なうことで１６ビットの情報を復元することができる。

同様に、図１２（Ａ）に示すような８×８画素の二次元デジタルパターン１０００の場合では、図１２（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、４×４画素ごとに再生像を４個のブロック１００１〜１００４に分割し、更に各ブロック１００１〜１００４を上述のように２×２画素の４個のサブブロックに分割する。一連の処理を各ブロック１００１〜１００４で行ない、３２ビットの情報を復元する。あるいは、１６ｎ画素の再生像の場合では、１６画素ごとに再生像をｎ個のブロックに分割し、上述のように処理を行ない、８ｎビットの情報を復元、としても構わない。そのため、物体光の光束の径を大きくし、ページデータの容量が増えたとしてもノイズの影響等を受けない画像処理が可能になる。

本実施の形態に係るホログラム記録再生装置によれば、二次元デジタルパターンを構成する各々の１６画素のうち、少なくとも４画素から構成されるサブブロック１組は光を遮断する状態（もしくは、光を透過する状態）として記録することができる。このため、二次元デジタルパターン中に輝度ムラが生じていたとしても、各々１６画素中において、常に光を遮断する領域の輝度値を基準とすることで、１６画素ごとの輝度調整を行なうことができる。また、二次元デジタルパターン中で、４画素ともに光を遮断する状態であるサブブロックの位置と、残りのサブブロックを構成する４画素の状態で情報を表現することから、二次元デジタルパターンに冗長性を持たせ、エラーを低減することができる。

また、本実施の形態に係るホログラム記録再生装置によれば、二次元デジタルパターン内で、一方向における明ビットの連続が長くて二つであり、明ビットの集中を避けることができる。したがって、ビットパターンが持つ低周波成分を抑圧して、フーリエ面における低周波成分への光量の集中が緩和される。その結果、媒体飽和による画像の劣化が抑えられ、ＳＮの高い再生像を得ることが可能になる。さらに、記録媒体のダイナミックレンジを有効に活用し、結果として多くのホログラムを多重記録することが可能になる。

また、本実施の形態に係るホログラム記録再生装置によれば、二次元デジタルパターンに冗長性を持たせることができ、かつ、二次元デジタルパターン中の明ビットの数を多くすることが可能になるため、光利用効率を高くすることができる。さらに、４組のサブブロック中の１組は、常に光を遮断する領域（もしくは、光を透過する領域）であるため、最も輝度が低くなる（もしくは、高くなる）ため、画像処理の基準となるサブブロック領域の検出が容易になる。

また、本実施の形態に係るホログラム記録再生装置によれば、ホログラムから再生された二次元デジタルパターンを複数のブロックに分割し、更に当該ブロックを複数のサブブロックに分割する。これにより、再生画像中に輝度ムラが生じていたとしても、サブブロックの輝度値によってブロックごとの再生画像の補正を行なうことが可能になる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るホログラム記録再生装置は、第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置と、以下で説明するように、情報再生方法が異なる。

第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成は、第１の実施の形態と同様であり、繰り返さない。また、ページデータの符号化方法、情報を記録媒体に記録する方法も、第１の実施の形態において説明した方法と同様であるため、繰り返さない。

第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００が情報を再生する手順について、図１４を参照して説明する。図１４は、第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置が記録媒体１０７に記録されている情報を再生する手順を示したフローチャートである。なお、ここでは、情報は、３つの明ビットと１３個の暗ビットからなるブロックで符号化されているものとして説明する。

ステップＳ１４００からステップＳ１４０６で行なわれる処理は、図９のステップＳ９００からステップＳ９０６で行なわれる処理と同様である。

ステップＳ１４０８において、光検出器１１０は、ブロックを構成する各画素の輝度値の順位付けを行う。ここでは、各サブブロックは１６画素で構成されていることから輝度値を高い順に１６個順位付けを行う。

続いて、ステップＳ１４１０において、光検出器１１０は、ステップＳ１４０８において輝度の順位付けされた各画素のうち、上位３位までの輝度値を有する画素（輝度値が最大の画素、輝度値が次に高い画素、輝度値がその次に高い画素）を抽出する。その後、抽出された３画素を明ビットに補正し、残りの１３個の画素を暗ビットに補正する二値化処理を行う。上述の符号化方式により、４×４画素中に含まれる明ビットの数は３個までと定められていることから、上記の処理により、１個のブロックに対し適切な二値化がなされることが期待できる。

最後に、ステップＳ１４１２において、光検出器１１０は、図５や図６に示した規則と照合し、ビット判定を行なって情報を再生する。

上では、３つの明ビットと１３個の暗ビットからなるブロックを用いて符号化された情報の再生について説明したが、情報が３つの暗ビットと１３個の明ビットからなるブロックを用いて符号化されている場合は、光検出器１１０はステップＳ１４１０において、下位３位までの輝度値を有する画素を抽出する。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るホログラム記録再生装置も、情報再生方法が第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置と異なる。

第３の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成は、第１の実施の形態と同様であり、繰り返さない。また、ページデータの符号化方法、情報を記録媒体に記録する方法も、第１の実施の形態において説明した方法と同様であるため、繰り返さない。

第３の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００が情報を再生する手順について、図１５を参照して説明する。図１５は、第３の実施の形態に係るホログラム記録再生装置が記録媒体１０７に記録されている情報を再生する手順を示したフローチャートである。情報は、３つの明ビットと１３個の暗ビットからなるブロックで符号化されているものとする。

ステップＳ１５００において、光検出器１１０は、検出した二次元デジタルパターンに含まれるブロックを、２×２画素のサブブロックに分割する。

次に、ステップＳ１５０２において、光検出器１１０は、ステップＳ１５００で得られた各サブブロックの輝度値を計算する。たとえば、各サブブロックを構成する４画素の輝度値の和をサブブロックの輝度値とする。

ステップＳ１５０４において、光検出器１１０は、輝度値が最も低いサブブロックを検出する。

ステップＳ１５０６において、光検出器１１０は、輝度値が最も低いサブブロックに含まれる画素の輝度値を０に補正する。

続いて、ステップＳ１５０８において、光検出器１１０は、残りの３つのサブブロックそれぞれについて、最大輝度値を有する画素を抽出し、最大輝度値を有する画素以外の画素の輝度値を０にする。

最後に、ステップＳ１５１０において、光検出器１１０は、図５や図６に示した規則と照合し、ビット判定を行なって情報を再生する。

図１６は、第３の実施の形態における再生方法および一律の閾値による２値化処理を用いた再生方法それぞれで生じるエラーの評価結果を示す図である。この実験データは、１９２画素×１９２画素のページデータを符号化した二次元デジタルパターンを再生して得られたものである。また、記録媒体には、二次元デジタルパターンを多重記録しており、評価した二次元デジタルパターンは、そのうちの一つである。

本発明の手法により再生した場合のエラー数およびビットエラーレート（BER）の値は、それぞれ、１２０個、０．００４であった。一方、ブロック中のすべての画素にわたって一律の閾値を用いて２値化処理を施したあと再生処理を行なった場合の、エラー数およびビットエラーレート（BER）の値は、それぞれ、１６７個、０．００６であった。ここで、閾値としては、検出した再生像のヒストグラムにおける、明ビットと暗ビットの分布の谷間の輝度値を用いた。この実験結果から、本発明の再生手法により、エラー数が低減できていることが分かる。

（まとめ）
以上、説明したように、本願発明に係るホログラム記録装置は、情報を表わす物体光と記録用参照光とを記録媒体に照射して、物体光と記録用参照光によって生じる干渉縞を記録媒体に書き込むことで情報を記録するものであって、情報のホログラム記録を行なうために、光束を空間的に変調させるための空間光変調器と、情報に対応する、１６要素からなる第１の部分集合ｎ個によって構成される二次元デジタルパターンを生成し、二次元デジタルパターンに基づいて空間光変調器を制御するための制御手段とを備え、第１の部分集合は、第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、各第２の部分集合は、４個の要素を有しており、制御手段は、４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個の要素のうち、１個の要素を第１の状態とし、３個の要素を第２の状態とする手段と、４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、第２の部分集合を構成する４個の要素をすべて第２の状態とする手段とを含み、物体光と記録用参照光とを記録媒体に集光するためのレンズとをさらに備える。

また、本願発明に係るホログラム再生装置は、情報を表わす物体光と記録用参照光との干渉縞が記録された記録媒体から情報を読み出すものであって、記録媒体に再生用参照光を照射することにより生じる二次元デジタルパターンを担った再生光を検出するための手段と、再生光に含まれる二次元デジタルパターンを、複数の第１の部分集合に分割する手段を備え、第１の部分集合は、第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、第２の部分集合は、４個の要素を有しており、要素は、第１の状態または第２の状態のいずれかの状態であり、複数の第１の部分集合ごとに、第１の部分集合を複数の第２の部分集合に分割し、複数の第２の部分集合の中から４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合を検出する手段と、４個の要素がすべて第２の状態である第２の部分集合の輝度値に基づき、複数の第２の部分集合の輝度補正を行なう手段とを備える。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の記録時の形態を示す図である。 空間光変調器１１２の構造を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の再生時の形態を示す図である。 本発明に係るホログラム記録再生装置の図１から図３とは異なる光学系を示す図である。 ８ビットのうち、２ビットによって示される情報の表現方法を説明するための図である。 ８ビットのうち、残り６ビットによって示される情報の表現方法を説明するための図である。 ８ビット情報の符号化を説明するための図である。 第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００が記録媒体１０７に記録する手順を示したフローチャートである。 第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００が記録媒体１０７に記録されている情報を再生する手順を示したフローチャートである。 再生された二次元デジタルパターン８００の一例を示す図である。 ４×８画素の再生像と分割されたブロックとを示す図である。 ８×８画素の再生像と分割されたブロックとを示す図である。 ｎ＝３の場合における二次元デジタルパターンの例を示す図である。 第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００が記録媒体１０７に記録されている情報を再生する手順を示したフローチャートである。 第３の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００が記録媒体１０７に記録されている情報を再生する手順を示したフローチャートである。 第３の実施の形態における再生方法および一律の閾値による２値化処理を用いた再生方法それぞれで生じるエラーの評価結果を示す図である。

符号の説明

１００ ホログラム記録再生装置、１０２ ビームスプリッター、１０３ａ，１０３ｂ リレーレンズ、１０４ ミラー、１０５ ４分の１波長板、１０６ 対物レンズ、１０７ 記録媒体、１０８ 感光性材料、１０９ａ，１０９ｂ 基板、１１０ 光検出器、１１１ アクチュエータ、１１２ 空間光変調器、１２０ 処理装置、１２１ 分割部、１２２ 検出部、１２３ 補正部、１２４ 判定部、１２５ 順位付け部、２０１ 物体光表示領域、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ 参照光表示領域、２０４ 物体光生成処理部、２０６ 記録用参照光生成処理部、２０８ 再生用参照光生成処理部、２１０ 制御装置、４００ 記録媒体、４０１ 物体光、４０２ 参照光、４０３ レンズ。

Claims (25)

1. 光干渉縞によって情報を記録するホログラム記録装置であって、
   前記情報に対応する二次元デジタルパターンを、１６要素からなる第１の部分集合ｎ個によって生成する空間光変調器とその制御手段を備え、
   該第１の部分集合は、４個の要素からなる４組の第２の部分集合を含み、
   前記制御手段は、前記４組の第２の部分集合のうち３組について、当該第２の部分集合を構成する４個の要素の１個を第１の状態とし、３個の要素を第２の状態とする手段と、
   前記４組の第２の部分集合のうち残る１組の第２の部分集合において、４個の要素をすべて第２の状態とする手段とを含むホログラム記録装置。
2. 前記空間光変調器は、前記二次元デジタルパターンを表示するための表示装置を含み、
   前記表示装置は、
   前記空間光変調器に入射する光束から記録用参照光を生成するための参照光生成領域と、
   前記空間光変調器に入射する光束から物体光を生成するための物体光生成領域とを有し、
   前記制御手段は、前記物体光生成領域に対し、前記情報に対応する二次元デジタルパターンを表示させる、請求項１記載のホログラム記録装置。
3. 前記第１の状態はｏｎ（明）ビットであり、前記第２の状態はｏｆｆ（暗）ビットである、請求項１記載のホログラム記録装置。
4. 前記第１の状態はｏｆｆ（暗）ビットであり、前記第２の状態はｏｎ（明）ビットである、請求項１記載のホログラム記録装置。
5. 光干渉縞が記録された記録媒体から情報を読み出すホログラム再生装置であって、
   前記記録媒体から再生光を検出するための手段と、前記再生光に含まれる二次元デジタルパターンを、複数の第１の部分集合に分割する手段とを備え、
   前記第１の部分集合は、前記第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、
   前記第２の部分集合は、４個の要素を有しており、
   前記要素は、第１の状態または第２の状態のいずれかの状態であり、
   前記複数の第１の部分集合ごとに、前記第１の部分集合を複数の前記第２の部分集合に分割し、前記複数の第２の部分集合の中から前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合を検出する手段をさらに備える、ホログラム再生装置。
6. 前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合の輝度値に基づき、前記複数の第２の部分集合の輝度補正を行なう手段をさらに備える、請求項５記載のホログラム再生装置。
7. 前記情報は、１６要素からなる第１の部分集合ｎ個によって構成される二次元デジタルパターンに対応し、
   前記４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個の要素のうち、１個の要素は第１の状態であり、３個の要素は第２の状態であり、
   前記４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個の要素はすべて第２の状態である、請求項５記載のホログラム再生装置。
8. 前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、
   前記複数の第１の部分集合ごとに、前記第１の部分集合を構成する各要素を輝度値に基づき順位付けする手段をさらに備え、
   前記輝度補正を行なう手段は、前記第１の部分集合を構成する１６要素のうち、上位３位までの輝度値を有する要素を第１の状態に補正し、残りの要素を第２の状態に補正する請求項５記載のホログラム再生装置。
9. 前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が高く、
   前記複数の第１の部分集合ごとに、前記第１の部分集合を構成する各要素を輝度値に基づき順位付けする手段をさらに備え、
   前記輝度補正を行なう手段は、前記第１の部分集合を構成する１６要素のうち、下位３位までの輝度値を有する要素を第１の状態に補正し、残りの要素を第２の状態に補正する請求項５記載のホログラム再生装置。
10. 前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、
    前記輝度補正を行なう手段は、前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべての要素が前記ｏｆｆ（暗）ビットになるように補正し、
    前記第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各前記第２の部分集合に含まれる要素のうち輝度値が最大の要素を前記ｏｎ（明）ビットに、前記輝度値が最大の要素以外の要素を前記ｏｆｆ（暗）ビットになるように補正する、請求項５記載のホログラム再生装置。
11. 前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が高く、
    前記輝度補正を行なう手段は、前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべての要素が前記ｏｎ（明）ビットになるように補正し、
    前記第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち前記４個の要素がすべて前記第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各前記第２の部分集合に含まれる要素のうち輝度値が最大の要素を前記ｏｆｆ（暗）ビットに、前記輝度値が最大の要素以外の要素を前記ｏｎ（明）ビットになるように補正する、請求項５記載のホログラム再生装置。
12. 情報を、１６ｎビットパターンごとに８ｎビットの二次元デジタルパターンとして表示させる情報符号化方法であって、
    前記二次元デジタルパターンは、１６ビットパターンからなる第１の部分集合ｎ個によって構成され、
    前記第１の部分集合は、前記第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、
    各前記第２の部分集合は、４個のビットパターンを有しており、
    前記４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンを第１の状態とし、３個のビットパターンを第２の状態とするステップと、
    前記４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個のビットパターンをすべて第２の状態とするステップとを備える、情報符号化方法。
13. 前記４個のビットパターンをすべて第２の状態とするステップは、前記８ｎビットのうち２ｎビットを決定する、請求項１２記載の情報符号化方法。
14. 前記４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンを第１の状態とし、３個のビットパターンを第２の状態とするステップは、前記８ｎビットのうち６ｎビットを決定する、請求項１２記載の情報符号化方法。
15. ホログラム記録のために前記情報を前記二次元デジタルパターンとして表示する、請求項１２記載の情報符号化方法。
16. 情報を、１６ｎビットパターンごとに８ｎビットの二次元デジタルパターンとして表示させる情報符号化方法を用いて、デジタルパターンを記録媒体に書き込む記録方法であって、
    前記二次元デジタルパターンは、１６ビットパターンからなる第１の部分集合ｎ個によって構成され、
    前記第１の部分集合は、前記第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、
    各前記第２の部分集合は、４個のビットパターンを有しており、
    前記４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンを第１の状態とし、３個のビットパターンを第２の状態とするステップと、
    前記４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個のビットパターンをすべて第２の状態とするステップと、
    前記４組の第２の部分集合を前記記録媒体に書き込むステップとを備える、デジタルパターンを記録媒体に書き込む記録方法。
17. 前記記録媒体はホログラムメモリである、請求項１６記載の記録方法。
18. 情報を、１６ｎビットパターンごとに８ｎビットの二次元デジタルパターンとして表示させる情報符号化方法を用いて記録された二次元デジタルパターンを読み出す情報再生方法であって、
    前記二次元デジタルパターンを検出するステップと、
    前記二次元デジタルパターンを、複数の第１の部分集合に分割するステップとを備え、
    前記第１の部分集合は、前記第１の部分集合内の所定の位置にそれぞれ配置された４組の第２の部分集合を含み、
    前記第２の部分集合は、４個のビットパターンを有しており、
    前記要素は、第１の状態または第２の状態のいずれかの状態であり、
    前記複数の第１の部分集合ごとに、前記第１の部分集合を複数の前記第２の部分集合に分割し、前記複数の第２の部分集合の中から前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合を検出するステップをさらに備える、情報再生方法。
19. 前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合の輝度値に基づき、前記複数の第２の部分集合の輝度補正を行なうステップをさらに備える、請求項１８記載の情報再生方法。
20. 前記情報は、１６ビットパターンからなる第１の部分集合ｎ個によって構成される二次元デジタルパターンに対応し、
    前記４組の第２の部分集合のうち、３組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個のビットパターンのうち、１個のビットパターンは第１の状態であり、３個のデジタルパターンは第２の状態であり、
    前記４組の第２の部分集合のうち、残りの１組の第２の部分集合において、前記第２の部分集合を構成する４個のビットパターンはすべて第２の状態である、請求項１８記載の情報再生方法。
21. 前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、
    前記複数の第１の部分集合ごとに、前記第１の部分集合を構成する各ビットパターンを、輝度値に基づき順位付けを行うステップと、
    前記複数の第１の部分集合を構成する１６ビットパターンのうち、前記輝度値に基づく順位付けの結果により、輝度の高い順から３個のビットパターンを第１の状態に補正し、残りのビットを第２の状態に補正するステップとをさらに備える、請求項１８記載の情報再生方法。
22. 前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が高く、
    前記複数の第１の部分集合ごとに、前記第１の部分集合を構成する各ビットパターンを、輝度値に基づき順位付けを行うステップと、
    前記複数の第１の部分集合を構成する１６ビットパターンのうち、前記輝度値に基づく順位付けの結果により、輝度の低い順から３個のビットパターンを第１の状態に補正し、残りのビットパターンを第２の状態に補正するステップとをさらに備える、請求項１８記載の情報再生方法。
23. 前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が低く、
    前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべてのビットパターンが前記ｏｆｆ（暗）ビットになるように補正するステップと、
    前記第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各前記第２の部分集合に含まれるビットパターンのうち輝度値が最大のビットパターンを前記ｏｎ（明）ビットに、前記輝度値が最大のビットパターン以外のビットパターンを前記ｏｆｆ（暗）ビットになるように補正するステップとをさらに備える、請求項１８記載の情報再生方法。
24. 前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合は、前記複数の第２の部分集合の中で最も輝度値が高く、
    前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合に含まれるすべてのビットパターンが前記ｏｎ（明）ビットになるように補正するステップと、
    前記第１の部分集合に含まれる第２の部分集合のうち前記４個のビットパターンがすべて前記第２の状態である第２の部分集合を除く第２の部分集合各々について、各前記第２の部分集合に含まれるビットパターンのうち輝度値が最小のビットパターンを前記ｏｆｆ（暗）ビットに、前記輝度値が最小のビットパターン以外のビットパターンを前記ｏｎ（明）ビットになるように補正するステップとをさらに備える、請求項１８記載の情報再生方法。
25. ホログラムメモリに記録された前記情報を読み出す、請求項１８記載の情報再生方法。

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