JP2009075432A - ホログラム復号装置、及びホログラム復号方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル情報の復号精度を向上する。
【解決手段】ｎ個の画素を含む画像要素を複数種類用いて、処理対象となる離散情報を表現した符号画像の投影像を受け入れ、ｍ＞ｎなるｍ個の画素を含み、画像要素の各々について予測された投影像を表す複数の参照画像と、各参照画像に対応する離散情報とを関連づけた符号規定情報を参照し、受け入れた符号画像に含まれている画像要素の表す離散情報を復号する再生装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラム復号装置、及びホログラム復号方法に関する。

ホログラム記録・再生の技術としては、二値のデジタルデータを、比較的明るい画素と、比較的暗い画素とを用いて符号画像化し、これを用いて光を変調して信号光を得て、その信号光をフーリエ変換してホログラムとして記録し、逆フーリエ変換して再生して符号画像を得て、これを復号することでデジタルデータを得る、フーリエ変換ホログラム技術がある。

デジタル情報としては、複数の画素を二次元的に配列した画素ブロックの内の一部の画素を明とした明暗の二次元パターンにより表現するものがある。また復号の際には、フーリエ変換ホログラムからの再生像（符号画像）において、各画素に対応する位置の輝度を測定し、当該測定の結果から閾値を設定して、当該閾値より輝度が高いか否かによって再生像における画素ごとの明暗を判断するものがある（例えば非特許文献１）。

このように所定数の画素を二次元的に配列し、各画素の明暗によってデジタル情報を表す符号画像を復号する際には、得られた符号画像のうち、各画素に対応する位置での輝度を参照している。
Channel codes for digital holographic data storage,J.F.Heanue, et.al.,J.Opt.Soc.Am.A/Vol.12, No.11, November 1995, p.2432-

符号画像により表現されたデジタル情報のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体を再生して復号する際に、復号精度を向上する。

請求項１記載の発明は、ホログラム復号装置であって、ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体から、前記デジタル情報が再生された再生像をｋ個（ただし、ｋ＞ｎの整数）の解像画素数で再生像を出力する撮像素子で受光する受光手段と、ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体からの該符号画像の再生像をｋ≧ｍ＞ｎなるｍ個の画素を用いて符号化されて表された参照画像、および該参照画像に対応付けられたデジタル情報とが予め複数組記憶された記憶手段と、前記記憶手段に記憶された参照画像を参照して、前記受光手段が受光した再生像に対応する参照画像を特定し、特定された参照画像に対応付けられたデジタル情報を、前記再生像が表すデジタル情報として復号処理する復号手段と、を備えたものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のホログラム復号装置であって、前記参照画像は、前記符号画像の各画素に対応する画素と、前記符号画像の隣接する画素同士の中点に対応する位置に配された画素を含むこととしたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のホログラム復号装置であって、前記符号画像は、ｎ個の画素を二次元に周期的に配列したものであり、前記参照画像は、前記符号画像の各画素に対応する画素と、少なくとも前記符号画像の画素の周期方向とは異なる方向に隣接する画素同士の中点に対応する位置に配された画素を含むこととしたものである。

請求項４記載の発明は、ホログラム復号装置であって、ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体を保持する保持手段と、前記保持手段によって保持されたホログラム記録媒体に、読み出し光を照射する読み出し光照射手段と、前記ホログラム記録媒体から再生される再生像を受光する受光手段と、ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体からの再生像について予測された画像を、ｍ＞ｎなるｍ個の画素によって表された参照画像、および該参照画像に対応付けられたデジタル情報が記憶された記憶手段と、前記受光手段が受光した再生像と、前記記憶手段に記憶された参照画像とに応じて、前記再生像が表すデジタル情報を復号する復号手段と、前記復号手段によって復号されたデジタル情報を出力する出力手段と、を備えたものである。

請求項５記載の発明は、プログラムであって、コンピュータを、ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体から、前記符号画像が再生された再生像を受光する手段と、その再生像と、ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体からの再生像について予測された画像がｍ＞ｎなるｍ個の画素によって表された参照画像と、該参照画像に対応付けられたデジタル情報とに応じて、前記再生像が表すデジタル情報を復号する手段と、として機能させることとしたものである。

請求項１に記載の発明によると、フーリエ変換ホログラムに記録されたデジタル情報の再生像を用いて該デジタル情報を復号するときに、そのデジタル情報を符号画像として記録したときの画素の数より高い解像画素数の再生像と記憶情報を用いてデジタル情報を再生・復号するので、符号画像の画素の数と一致した画素を利用して復号する場合に比べ、デジタル情報の復号精度を向上できる。

請求項２に記載の発明によると、フーリエ変換ホログラムに記録された、符号画像により表現されたデジタル情報の再生像において、隣り合う画素の明暗に応じて輝度の変化が大きく生じやすい場所での輝度を更に利用して復号するので、この方法を採用しない場合に比してデジタル情報の復号精度をより向上できる。

請求項３に記載の発明によると、有限の大きさのレンズを使って記録および／または再生したフーリエ変換ホログラムにおいて特に再生されにくい高周波成分が持つ情報に該当する位置（画素境界の交点）における輝度を利用して復号するので、この方法を採用しない場合に比してデジタル情報の再生・復号精度をさらに向上できる。

請求項４に記載の発明によると、フーリエ変換ホログラムに記録された、デジタル情報を表す符号画像の再生像において、その符号画像を表す画素の数より多くの位置における輝度を利用して復号するので、符号画像の画素の数と同じ数の位置における輝度を利用して復号する場合に比べ、デジタル情報の復号精度を向上できる。

請求項５に記載の発明によると、フーリエ変換ホログラムに記録された、デジタル情報を表す符号画像の再生像において、符号画像を表す画素の数より多くの位置における輝度を利用して復号するので、符号画像の画素の数と同じ数の位置における輝度を利用して復号する場合に比べ、デジタル情報の復号精度を向上できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の実施の形態に係るホログラム復号装置、及びそれによって再生・復号されるホログラムを生成する装置（ホログラム記録再生復号装置）の構成例が示されている。図１におけるホログラム記録再生復号装置は、光源１０，レンズ１２，１４、二次元符号化部１６、空間光変調器１８、フーリエ変換レンズ２０、逆フーリエ変換レンズ２４、光検出器２６、及び復号部２８を含んで構成される。なお、参照光の光源（後述）、逆フーリエ変換レンズ２４、光検出器２６、及び復号部２８が本実施の形態の再生復号装置を実現する。

ここで、光源１０からのコヒーレント光をレンズ１２，１４によって口径の広い平行光にし、空間光変調器１８に入射させる。空間光変調器１８は、例えば液晶パネルにより構成され、例えばコンピュータ等によって構成される二次元符号化部１６が発生する符号画像を表示する。この符号画像は、たとえば、ｎを自然数，ｐを、ｎ＞ｐなる正の整数として、ｎ画素中ｐ画素を明として、その明暗のパターンにより符号を表す画素ブロックを二次元に配列したものである。この画素ブロックについては後述する。

空間光変調器１８を通過した光は、符号画像の各画素の値に応じて強度変調されて信号光Ｓとなる。この信号光Ｓを、フーリエ変換レンズ２０によってフーリエ変換し、図示されない保持手段（ホルダー）によって保持されている光記録媒体２２に照射する。また、参照光Ｒは、上記信号光Ｓと光軸を共通にして、その外側から光記録媒体２２に照射される。これにより、光記録媒体２２中でフーリエ変換後の信号光Ｓと参照光Ｒとが干渉して、光記録媒体２２に信号光Ｓがホログラムとして記録される。

なお、上記空間光変調器１８は透過型の場合を例としているが、反射型であっても構わない。また、図１の例は、参照光Ｒと信号光Ｓとが同軸光学系により光記録媒体２２に照射される、いわゆるコリニア方式であるが、光源１０からのコヒーレント光を図示しないビームスプリッタ及び適宜な反射鏡により信号光Ｓとは別の光路を通過する参照光Ｒ’として光記録媒体２２に照射する二光波方式としてもよく、特に記録光の照射光路については問わない。

以上の工程により、光記録媒体２２中でフーリエ変換後の信号光Ｓと参照光Ｒとが干渉して、光記録媒体２２に信号光Ｓがホログラムとして記録される。

図２（ａ）、（ｂ）には、空間光変調器１８に表示される画像の例が示される。図２（ａ）において、中央領域Ａには符号画像が表示され、ここを通過した光は信号光Ｓとなり、外周領域Ｂには参照光Ｒが通過する。また、図２（ｂ）は、符号画像の一部の拡大図であり、後述する画素ブロックが配列された例が示される。

次に図３を参照して、上記二次元符号化部１６の一実施形態の構成例を示す。図３に示すように、二次元符号化部１６は、前処理部３０及び二次元符号生成部３２を含んで構成されている。

前処理部３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及び、このＣＰＵが処理するプログラムを記憶するメモリを含むマイクロコンピュータなどで実現される。このプログラムはＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読な記憶媒体に格納された状態で提供され、当該記憶媒体から複写されたものであってもよい。前処理部３０は、二値のデジタルデータを受け取って、これに誤り補正ビットを付与する処理や、バーストエラーへの対策としてデータのビット列を分散させるインターリーブ処理などを行う。なお、本実施形態では、この前処理部３０は必ずしも必要ではない。

二次元符号生成部３２は、二次元符号生成処理の対象として前処理部３０から上記処理後のデジタル情報を受け取り（前処理部３０を省略する場合は、二値のデジタル情報をそのまま受けて）、対応する符号を表す画素ブロックを生成する。この二次元符号生成部３２は、符号化用関連付情報格納部３２ａとパターン割付部３２ｂとを含んで構成されている。

符号化用関連付情報格納部３２ａは、例えばＣＰＵの作業メモリとして使用されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）またはハードディスク装置等の磁気記憶装置その他のコンピュータが読み取り可能な記憶装置等により構成される。この符号化用関連付情報格納部３２ａは、例えばルックアップテーブル（ＬＵＴ）として実現することができ、デジタル情報と画素ブロックとを関連付けるための関連付情報を格納する。本実施の形態では、個々の画素ブロックには所定長（例えばＮビット）の二値のデジタル情報を関連づけている。

パターン割付部３２ｂは、例えばＣＰＵ及びＣＰＵの処理動作を制御するプログラムを含んで実現され、前処理部３０から受け取ったデジタル情報に対して、上記関連付情報に基づいて画素ブロックを割り付け、空間光変調器１８に出力する。このプログラムも、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読な記録媒体に格納されて提供され、ＣＰＵなどに書き込まれたものであってもよい。

なお、上記前処理部３０及びパターン割付部３２ｂは、専用のハードウェア（例えばＡＳＩＣ等）で構成してもよい。

図４には、画素ブロックの例が示される。この画素ブロックは、記録時に用いられる明暗のパターンを表すものであるので、以下、記録パターンと呼ぶ。

上述したように、記録パターンは、予め定めた形状、例えば二次元的に矩形状に配列したｎ画素のパターンである。ｎ以下の複数の正の整数ｐを定め、ｎ個の画素のうち、ｐ個の画素をｎ−ｐ個の画素とは異なる輝度に設定して画素ブロック（記録パターン）を定める。例えばｎ個の画素を比較的明るく、ｎ−ｐ個の画素を比較的暗くする。ここでは輝度を０から２５５までの段階で表現することとし、輝度の値が小さいほど暗いことを表すものとする。

以下の例では、ｎ＝９画素を３行３列に並べた画素ブロック（記録パターン）を生成するものとする。すなわちｎ＝９とする。またｐ=３と定めたとする。なお、斜線を付した画素が暗画素を示し、斜線がない画素が明画素を示している。この記録パターンの数は９画素中３画素をとる組み合わせに等しく、８４通りあるので、８４までのデジタル値に対応づけることができる。すなわち、一般的にモジュレーションコード法と呼ばれる方法である。

図５には、符号化用関連付情報格納部３２ａに格納された関連付情報の例が示される。図５では、Ｎビットのデジタル情報のそれぞれにｎ＝９画素（３行３列）の記録パターンを関連付けたルックアップテーブルとなっている。

二次元符号化部１６は、符号化の対象となった情報を受け入れると、この情報を二値のビット列に変換する。そしてこのビット列を例えば所定ビット数ごとに区切り、区切って得たそれぞれの部分ビット列に対して誤り訂正のための符号などを付加する。二次元符号化部１６は、誤り訂正符号を付加した部分ビット列をまた連接し、記録パターンに関連づけられている符号の長さ（ここでは８ビット）ごとに区切る。そして区切って得た８ビット長の符号を順次、注目符号とし、この注目符号に対応する記録パターンを、関連付情報を参照して取得する。

そして取得した記録パターンを順次、所定の形状に配列して、図２（ｂ）に例示したような符号画像を生成する。この符号画像は、空間光変調器１８に表示され、これによって光源１０からの光が変調され、フーリエ変換されて、光記録媒体２２に記録される。

次に、図１に示した装置において、ホログラムの回折光から情報を再生する際の動作について述べる。図１に示した装置の場合は、光源１０からのコヒーレント光を空間光変調器１８により参照光Ｒのみとし、フーリエ変換レンズ２０によってフーリエ変換し、読み出し光として光記録媒体２２に照射する。この場合、図２に示された空間光変調器１８の中央領域Ａを透過する信号光Ｓを遮断し、参照光Ｒのみが外周領域Ｂを透過するように制御してもよい。こうしてホログラムから発生する回折光を逆フーリエ変換レンズ２４で受光手段である光検出器２６に結像させ、再生像を得る。回折光を受光した光検出器２６からの出力信号すなわち上記符号画像を表す再生像は、コンピュータ等により実現される復号部２８に入力される。そして復号部２８が、ホログラムに含まれている情報を復号して出力する。

図６には、上記復号部２８の一実施形態の構成例が示される。図６に示すように、復号部２８は、機能的に、輝度レベル演算部３６、復号処理部３８及び後処理部４０を含んで構成されている。

サンプリング部３４は、光検出器２６の出力信号（符号画像の再生像）の輝度値をサンプリングする。この際、記録パターンの画素ブロックよりも高い解像度でオーバーサンプリングを行う。すなわち、記録パターンの各画素において、複数の輝度値のサンプルを検出する。

輝度レベル演算部３６は、例えばＣＰＵ及び当該ＣＰＵの処理動作を制御するプログラムを保持する、図示しない記憶部を含む回路によって実現される。このプログラムは、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読な記録媒体に格納されて提供され、ＣＰＵ等に複写されるものであってもよい。この輝度レベル演算部３６は、光検出器２６で取得した再生像を分割して得られる複数の領域を予め定められた規則に従って画定する。そして、画定した領域の各々に含まれる画素から得られる輝度値を参照して、後述する復号用関連付情報格納部３８ａが保持している明暗のパターン（以下、復号パターンという。この復号パターンが参照画像に相当する）の各画素に対応した位置の輝度、すなわち輝度レベル値を決定する。輝度レベル値の決定方法としては、復号パターンの各画素に対応する領域内でサンプリングされた輝度の平均値を演算して輝度レベル値としてもよい。または、復号パターンの各画素の中心に最も近い位置内でサンプリングされた輝度を代表として取り出して、輝度レベル値としてもよい。または、既知の補間方法により、復号パターンの各画素の中心座標の輝度値を周辺複数画素の輝度値から補間して、輝度レベル値としてもよい。

なお、この場合において輝度レベル演算部３６は、これら領域に分割する処理などに先立って、符号画像中に予め埋め込んだマーカーを使用して、符号画像の再生像の歪みを補正してもよい。

復号処理部３８は、輝度レベル演算部３６から輝度レベル値の集合である輝度レベル情報を受け入れる。そして当該輝度レベル情報に含まれる、記録パターンに対応する領域（画素ブロック）を検出し、画素ブロックの明暗パターンに対応するデジタル情報を、後述する復号用関連付情報格納部３８ａが保持している関連付情報を参照して復号する。また、ここでの復号処理は、画素ブロックの明暗パターンに対応するデジタル情報を出力する処理に限らず、当該デジタル情報に対してのエラー訂正処理や、暗号を復号する演算を行ってから出力する処理などを行ってから出力するものであってもよい。

例えばこの復号処理部３８は、記憶手段としての復号用関連付情報格納部３８ａと二値情報復号部３８ｂとを含んで構成される。復号用関連付情報格納部３８ａは、符号化用関連付情報格納部３２ａと同様の構成をとり、デジタル情報と、画素ブロック内の画素の明暗のパターンとを関連付けるための関連付情報を格納している。ただし、この復号用関連付情報格納部３８ａが保持している明暗のパターンは、後述する復号パターン（参照画像）であり、符号化用関連付情報格納部３２ａにおける記録パターンとは異なっている。

すなわち、本実施の形態では、復号の際に、再生像との比較に用いられる画像要素のパターン（復号パターン）は、記録時に用いられた画像要素である記録パターンの画素数ｎよりも大きいｍ個（ｍ＞ｎ）の画素を含む。そして復号パターンにおいては、再生像におけるｍ個の各画素に対応する位置の輝度が設定されている。

図７には、復号用関連付情報格納部３８ａに保持される復号パターン（参照画像）の例が示される。この復号パターンは図７（ａ）に示すように、図４に例示した記録パターンの画素に対応する画素（以下、対応画素と呼ぶ：Ａ１からＡ９）とともに、当該対応する画素同士の隣接箇所（Ｂ１からＢ１２）にも画素が配される。

また、別の例では、図７（ｂ）に示すように、対応画素（Ａ１からＡ９）とともに、対応画素の周期方向とは異なる方向に隣接する画素同士の中点に対応する位置、すなわち対応画素の２×２画素の領域の中点に対応する位置（Ｃ１からＣ４）にも画素が配される。なお、これら隣接箇所と２×２画素の領域の中点との双方に画素を配してもよい。図７（ｂ）の場合は、交差する２軸上に画素が配置されているため、一方向の画素列間の境界線と、他方向の画素列間の境界線との交点、すなわち田の字の中心部に該当する。

このように、対応画素以外の画素（非対応画素）は、対応画素間に配されてもよい。この非対応画素の配置位置は、符号画像の再生像において、劣化が予測される位置とすればよい。従って、復号パターンごとに異なる位置に配置されていても構わない。劣化の予測は例えば、有限の大きさのフーリエ変換レンズを利用して記録するフーリエ変換ホログラムの場合は、空間周波数が高い場所ほど劣化が生じると予測すればよく、この場合は、空間周波数が、予め定めたしきい値を超え得る位置であるとの条件を満足する位置に非対応画素を配する。かかる位置は、例えば画素同士の境界位置、特に斜め隣の画素との中点すなわち図７（ｂ）のＣ１からＣ４に相当する、２×２画素の中央部となる。

二値情報復号部３８ｂは、例えばＣＰＵ及び当該ＣＰＵにより処理されるプログラムを保持するメモリを含む回路によって実現される。このプログラムは、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読な記録媒体に格納されて提供され、ここへ複写されてもよい。

この二値情報復号部３８ｂは、復号用関連付情報格納部３８ａに保持されている関連付情報に基づいて、符号画像に含まれる画素ブロックに対応するデジタル情報を復号する。

例えば二値情報復号部３８ｂは、輝度レベル演算部３６から受け取った輝度レベル情報中で画素ブロックに対応する領域を検出する。そして画素ブロックに対応する領域の一つを注目領域として選択し、注目領域内の輝度レベル情報と復号用関連付情報格納部３８ａに保持されている復号パターンとを比較する。

二値情報復号部３８ｂは、復号パターンに含まれる画素の輝度値と、注目領域内の輝度レベル情報の各画素に対応する輝度レベル値とを比較する。例えば、これらの輝度の差が予め定めたしきい値を下回る場合に、明暗のパターンが一致していると判断することとすればよい。または、各画素の輝度の差の二乗和が最小となるパターンを求めてもよい。

ここで明暗のパターンが一致した場合は、該当する復号パターンに関連付けられている符号を復号用関連付情報格納部３８ａから読み出して出力する。一方明暗のパターンが一致しなければ、次の復号パターンを読み出して処理を続ける。

この処理を、輝度レベル情報中の各画素ブロックに対応した領域ごとに繰り返して、各領域が表す情報を出力する。

この場合において、予め、輝度レベル演算部３６で輝度レベル情報の統計量（例えば輝度値の最小値と最大値、または輝度値の出現頻度のピーク値の最小値及び最大値など）を判定の基準値として算出し、復号パターンの画素の輝度値を、この判定の基準値に基づいて補正してもよい。一例として、図７に示した復号パターンの各画素の輝度値ηについて、輝度レベル演算部３６が出力するＭＩＮ，ＭＡＸの各値を用いて、
η×（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／２５５＋ＭＩＮ
と補正する。そして補正後の値により輝度値の比較を行ってもよい。

後処理部４０は、例えばＣＰＵ及びこのＣＰＵの処理動作を制御するプログラムを保持するメモリを含む回路で実現され、復号処理部３８から入力される、分散されたビット列を、元の並びに戻してデインターリーブ処理を行い、誤り補正を行って元のデジタルデータを再生する。なお、前処理部３０を省略する場合には後処理部４０も省略する。このプログラムも、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読な記録媒体に格納されて提供され、ここへ複写されて格納されたものであってもよい。

なお、ここでは最小値ＭＩＮ、最大値ＭＡＸをそのまま判定の基準値としているが、これに限られない。例えば、「明」であるとの判定の基準値を、補正値αを用いて、α×ＭＡＸとしてもよい。同様に「暗」であるとの判定の基準値を補正値βを用いて、β×ＭＩＮとしてもよい。ここに、補正値α、βは、正の実数値であり、同じ値であっても、異なる値であってもよい。一例として、これら補正値α、βは、実験的に、例えば再生装置ごとに予め定めることができ、α＝０．６、β＝１．２としてもよいし、符号画像の再生像ごとに設定してもよい。

また、輝度レベル演算部３６で算出した判定の基準値を用いて、輝度レベル情報を二値化してから、復号パターンと比較してもよい。

またこれら輝度レベル演算部３６、二値情報復号部３８ｂ及び後処理部４０は、専用のハードウェア（例えばＡＳＩＣ等）で構成してもよい。

さらに、ここまでの説明では、記録パターンは、ｎ個の画素を二次元に配列し、ｐを、ｎ＞ｐなる正の整数として、ｎ画素中ｐ画素を明として、その明暗のパターンにより符号を表す画素ブロック（画像要素）を配列した、いわゆるモジュレーションコード法によって符号化されたものであることとしていたが、これに限られるものではない。例えばｎ個の画素を直線的に配列したものであってもよい。また二次元に配列する場合も必ずしもマトリクス状でなければならいものでもなく、正方形状に配列されなくてもよい。この場合、復号パターンも記録パターンの形状に合わせて設定される。

例えば、１×２画素のどちらかを明とし、他方を暗とする２つのパターンを用い、どちらが明であるかにより「０」または「１」のいずれかの符号を表す画素ブロック（いわゆる微分コード法での画像）としてもよい。ｎ画素中ｐ画素を明とする場合において、この明とする画素の数ｐは、一つに定めなければならないものではなく、複数設定されていてもよい。

本実施の形態によると、再生装置には、光記録媒体２２からの再生像が入力される。この再生像は、記録時のフーリエ変換レンズの有効径など、記録スポットサイズを規定するアパーチャや、光記録媒体への多重記録などによって、元の符号画像の明暗パターン（記録パターンに示された輝度のパターン）から劣化している（図８）。

この再生像は、記録パターンにおける画素数よりも多い画素でオーバーサンプリングされる。そして、再生装置は、記録時に用いられた記録パターンより画素数の多い復号パターンとの間でパターンマッチングを行い、再生像に含まれる各画像要素内の画素の輝度に一致する復号パターンを見出す。そして見出した復号パターンに関連付けられているデジタル符号を用いて、記録されていたデジタル情報を再生し、出力する。

なお、復号パターンは、例えば記録パターンを、当該記録パターンの画素より多い画素で表しておき、ローパスフィルタを適用して得たものであってもよい。

本実施の形態では、再生像において生じる劣化を見込んで、より数多いサンプル間で比較を行ってデジタル情報を復号するので、デジタル情報の復号精度を向上できる。

また、本実施の形態において説明した輝度レベル演算部３６は必ずしも必要ではない。例えば入力された再生像全体を処理の対象として、復号処理部３８が復号処理を行ってもよい。

本発明の実施の形態に係る再生装置を含むホログラム記録・再生装置の一実施形態の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置を含むホログラム記録・再生装置の空間光変調器に表示される画像の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置を含むホログラム記録・再生装置の二次元符号化部の一実施形態の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置を含むホログラム記録・再生装置が生成する画素ブロックの例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置を含むホログラム記録・再生装置の保持する関連付情報の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置を含むホログラム記録・再生装置の情報取得部の一実施形態の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置を含むホログラム記録・再生装置で復号時に用いられる参照画像の例を表す説明図である。 ホログラム再生像に現れる劣化の例を表す説明図である。

符号の説明

１０ 光源、１２，１４ レンズ、１６ 二次元符号化部、１８ 空間光変調器、２０ フーリエ変換レンズ、２２ 光記録媒体、２４ 逆フーリエ変換レンズ、２６ 光検出器、２８ 復号部、３０ 前処理部、３２ 二次元符号生成部、３２ａ、３８ａ 関連付情報格納部、３２ｂ パターン割付部、３４ サンプリング部、３６ 輝度レベル演算部、３８ 復号処理部、３８ｂ 二値情報復号部、４０ 後処理部。

Claims (5)

1. ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体から、前記デジタル情報が再生された再生像をｋ個（ただし、ｋ＞ｎの整数）の解像画素数で再生像を出力する撮像素子で受光する受光手段と、
   ｎ個（ただしｎは２以上の整数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体からの該符号画像の再生像をｋ≧ｍ＞ｎなるｍ個の画素を用いて符号化されて表された参照画像、および該参照画像に対応付けられたデジタル情報とが予め複数組記憶された記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された参照画像を参照して、前記受光手段が受光した再生像に対応する参照画像を特定し、特定された参照画像に対応付けられたデジタル情報を、前記再生像が表すデジタル情報として復号処理する復号手段と、
   を備えたことを特徴とするホログラム復号装置。
2. 前記参照画像は、前記符号画像の各画素に対応する画素と、前記符号画像の隣接する画素同士の中点に対応する位置に配された画素を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラム復号装置。
3. 前記符号画像は、ｎ個の画素を二次元に周期的に配列したものであり、
   前記参照画像は、前記符号画像の各画素に対応する画素と、少なくとも前記符号画像の画素の周期方向とは異なる方向に隣接する画素同士の中点に対応する位置に配された画素を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラム復号装置。
4. ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体を保持する保持手段と、
   前記保持手段によって保持されたホログラム記録媒体に、読み出し光を照射する読み出し光照射手段と、
   前記ホログラム記録媒体から再生される再生像を受光する受光手段と、
   ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体からの再生像について予測された画像を、ｍ＞ｎなるｍ個の画素によって表された参照画像、および該参照画像に対応付けられたデジタル情報が記憶された記憶手段と、
   前記受光手段が受光した再生像と、前記記憶手段に記憶された参照画像とに応じて、前記再生像が表すデジタル情報を復号する復号手段と、
   前記復号手段によって復号されたデジタル情報を出力する出力手段と、
   を備えたことを特徴とするホログラム復号装置。
5. コンピュータを、
   ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体から、前記符号画像が再生された再生像を受光する手段と、
   その再生像と、ｎ個（ただしｎは複数）の画素によってデジタル情報を表現した符号画像のフーリエ変換像を記録したホログラム記録媒体からの再生像について予測された画像がｍ＞ｎなるｍ個の画素によって表された参照画像と、該参照画像に対応付けられたデジタル情報とに応じて、前記再生像が表すデジタル情報を復号する手段と、
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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