JP2009098370A - ホログラム再生装置、ホログラム再生方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】再生されたホログラムの像における画素の輝度の変動に対応し、エラーレートの上昇を抑制できるホログラム再生装置を提供する。
【解決手段】デジタルデータを画素の明暗により表して、ホログラムとして記録している記録媒体から、ホログラムの像を再生し、当該再生したホログラムの像から、複数の画素を含む画素ブロックを少なくとも一つ抽出する。そして抽出した画素ブロックに含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算して、当該補正値に基づいて、再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定する。この判定の結果に基づいて、デジタルデータを復号するホログラム再生装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラム再生装置、ホログラム再生方法、及びプログラムに関する。

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、ホログラムとして記録再生する技術がある。

なお、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デジタルデータを表現するものがある。また復号の際には、画素の明暗を判断する輝度の閾値を設定して、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）。
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−

ホログラム記録では、ホログラムの多重度が異なる場合などで、再生されたホログラムの像における画素の輝度が変動する。そしてこの変動によって、エラーレートが高くなる場合がある。

請求項１に記載の発明は、ホログラム再生装置であって、デジタルデータを画素の明暗により表して、ホログラムとして記録している記録媒体から、ホログラムの像を再生する像再生手段と、前記再生したホログラムの像から、複数の画素を含む画素ブロックを少なくとも一つ抽出する抽出手段と、前記抽出した画素ブロックに含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算する演算手段と、前記補正値に基づいて、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定する判定手段と、前記判定の結果に基づいて、デジタルデータを復号する復号手段と、を含むこととしたものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のホログラム再生装置であって、前記判定手段は、画素の明暗の判定基準値を記憶しており、当該判定基準値を前記補正値で補正して、当該補正後の判定基準値と、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の輝度とを比較して、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定することとしたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のホログラム再生装置であって、前記判定手段は、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素を、前記補正値で補正し、当該補正後の各画素値と、予め定められた画素の明暗の判定基準値とを比較して、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定することとしたものである。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のホログラム再生装置であって、前記記録媒体に記録されているホログラムには、輝度が予め定められた値に調整されている調整領域が含まれており、前記演算手段は、当該調整領域に含まれる画素に基づいて前記補正値を演算することとしたものである。

請求項５記載の発明は、ホログラム再生方法であって、デジタルデータを画素の明暗により表して、ホログラムとして記録している記録媒体から、ホログラムの像を再生する工程と、コンピュータによって実現される抽出手段に、前記再生したホログラムの像から、複数の画素を含む画素ブロックを少なくとも一つ抽出させる抽出工程と、コンピュータによって実現される演算手段に、前記抽出した画素ブロックに含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算させる演算工程と、コンピュータによって実現される判定手段に、前記補正値に基づいて、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定させる判定工程と、コンピュータによって実現される復号手段に、前記判定の結果に基づいて、デジタルデータを復号させる復号工程と、を含むこととしたものである。

請求項６記載の発明は、プログラムであって、コンピュータを、デジタルデータを画素の明暗により表して、ホログラムとして記録している記録媒体から再生されたホログラムの像を取得する手段と、前記取得したホログラムの像から、複数の画素を含む画素ブロックを少なくとも一つ抽出する抽出手段と、前記抽出した画素ブロックに含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算する演算手段と、前記補正値に基づいて、前記取得したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定する判定手段と、前記判定の結果に基づいて、デジタルデータを復号する復号手段と、として機能させることとしたものである。

請求項１，２，３，５，６記載の発明によると、得られた像に基づいて画素値を補正する補正値を演算し、これを用いて画素の明暗判定をして復号を行うことで、再生されたホログラムの像における画素の輝度の変動に対応し、エラーレートの上昇を抑制できる。

請求項４記載の発明によると、輝度が既知の領域を用いて補正値を定めることで補正値の信頼性を向上している。

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再生装置、及びそれによって再生されるホログラムを生成する装置（ホログラム記録再生装置）の構成例が示されている。図１におけるホログラム再生記録装置は、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が発生する二値画像を表示する。この二値画像は、一例として画素を二次元的に配列したものであり、空間光変調器１８においては、各画素の画素値は、「明」（最大輝度）または「暗」（最低輝度）に設定される。

空間光変調器１８を通過した光は、二値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、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には二値画像が表示され、外周領域Ｂには参照光Ｒが透過する。また、図２（ｂ）は、二値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である二値情報として前処理部３０から上記処理後のデジタルデータを受け取り（前処理部３０を省略する場合は、二値のデジタルデータをそのまま受けて）、このデジタルデータに基づいて明暗のいずれかに設定した画素を二次元上に配列する。この二次元符号生成部３２は、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。

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る。関連付情報格納部３２ａは、二値の符号に対して、少なくとも１つの画素を含む画像パターンとを関連付ける関連付情報を格納している。本実施の形態では、個々の画像パターンには所定長（例えばＮビット）の二値の符号を関連づけている。

この画像パターンは、ｍ個の画素（ｍは１以上）を予め定めた形状、例えば矩形状に配列した画素ブロックにおいて、その画素の明暗のパターンを互いに異ならせたものである。一例として、関連付情報格納部３２ａには、１ビットの符号「０」に対して、１つの画素の輝度を「暗」に設定した画像パターンが関連付けられる。また、符号「１」に対して、１つの画素の輝度を「明」に設定した画像パターンが関連付けられる。

もっとも、本実施の形態の画像パターンは、これに限られず、例えば図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、画素ブロックに含まれる画素数ｍ以下の、互いに異なる複数の正の整数ｎｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）を定め、ｍ個の画素のうち、ｎｉ（ｉ＝１からＮまでのいずれか）個の画素の輝度を「明」とし、その他の画素を「暗」としたものであってもよい。

以下の説明では、画像パターンは、ｍ＝９画素を３行３列に並べた画素ブロックであるとする。すなわちｍ＝９とする。またｎ１＝１，ｎ２＝２，ｎ３＝３，ｎ４＝４の４つを定めたとする。なお、斜線を付した画素が輝度を「暗」とした暗画素を示し、斜線がない画素が、輝度を「明」とした明画素を示している。

図４（ａ）は、ｍ＝９画素中ｎ１＝１画素の輝度を「明」とした画素ブロックの例であり、パターンの数は９画素中１画素をとる組み合わせに等しく、９通りである。また、図４（ｂ）は、ｍ画素中ｎ２画素の輝度を「明」とした画素ブロックの例であり、パターンの数は、９画素中２画素をとる組み合わせに等しく、３６通りである。また、図４（ｃ）は、ｍ画素中ｎ３画素の輝度を「明」とした画素ブロックの例であり、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通りである。また、図４（ｄ）は、ｍ画素中ｎ４画素の輝度を「明」とした画素ブロックの例であり、パターンの数は９画素中４画素をとる組み合わせに等しく、１２６通りである。

さらにｍ画素全ての輝度を「暗」とする画像パターン（ｎ＝０）を本実施形態の画素ブロックとして使用してもよい。

本実施形態では、Ｎビットの二値情報のそれぞれに、互いに異なる画像パターンが関連付けられる。この際、明となる画素の数ｎｉを複数設定してもよい。複数設定する場合、明となる画素の数を単一の数ｘとする場合に比べ、表現可能なデジタルデータの数が多くなる。これはｘをｎｉの最大値としても成り立つ。すなわち、単一の数であれば、例えばｘ＝３のとき、９画素中３画素をとる組み合わせであり、高々８４通りの符号を表現できるだけである。しかし、ｎｉ＝３とすると、

であるので、１２９通りの符号を表現できることとなる。従って明となる画素の数ｎｉを複数設定し、９画素のうち、明となる画素を３画素以下の数だけとすると、７ビットの値を表現できるのに対し、明となる画素の数を単一にすると、９画素のうち４画素をとる組み合わせとしても高々１２６通りであって、７ビットの値を表現できない。従って明画素の数を単一の値としつつ、７ビット値を表現するには、４×４に配列した１６画素のうち３画素を白画素とする必要があり、画素ブロックの大きさが大きくなってしまい、処理の負担が増大することとなる。

また仮に６ビットの値を表現するとしても、６ビットの値のうち、ｎｉの小さい（明となった画素の少ない）画像パターンから順に値を関連づけることとすれば、９画素中２画素を明とする組み合わせまでに、４５通りの値を関連づけることができ、９画素中３画素を明とする画像パターンは（６４−４５＝）１９通りしか必要とならない。一方、明となる画素を単一とするときには、８４通りの組み合わせをとり得る、９画素中３画素を明とする画像パターンのみを使うこととなり、従って、６４種類の画像パターンのすべてが、９画素中３画素を明とする画像パターンとなる。

すなわち、画像パターンを配列してできる符号画像の明画素の割合（白画素率）は、明画素の数を単一の数とした場合のほうが高くなる。一般に、白率が高くなると画像に直流成分（０次成分）が多くなり、ホログラム記録の密度を高くすることが困難になる。これは、強い直流成分により記録材料のダイナミックレンジを消費してしまうことによる。

また、本実施形態によれば、所望のビット数を少ない画素数（小さい画素ブロック）で表現できるので、コーディングレートを向上させることにも資する。上述したように、本実施形態においては、自然数ｍよりも小さい０、または自然数（正の整数）のｎｉを複数設定し、ｍ画素中ｎｉ画素を明とする明暗の二次元パターンで構成された画像パターンを符号に関連付けることにより、所望のデジタルデータを二値の符号画像として表現してもよい。このとき各ｎｉの値はｍ／２以下としておくことで、符号画像の白率の上昇を抑制することとしてもよい。

さらに、画像パターンのうち明となる画素数ｎｉとして複数設定された０または自然数は、相互の差が２以上となる組合せであってもよい。すなわち、ｎｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）であるとき、任意の自然数ｉ，ｊ≦Ｎ（ただしｉ≠ｊ）について、ｎｉ−ｎｊ＞１となるようにしてもよい。これにより、明暗パターン間のハミング距離が増大する。

図５は、関連付情報格納部３２ａに格納された関連付情報の例を示す説明図である。図５では、８ビットの二値情報のそれぞれにｍ＝９画素（３行３列）の画像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。

図３に示すように、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から二値情報を受け取り、上記関連付情報を参照して、当該受け取った二値情報をＮビットずつに分割する。そして分割して得た各Ｎビットの二値情報に関連付けられた画像パターンを読み出して、読み出した画像パターンを配列した符号画像を生成する。そしてこの生成した画像を、空間光変調器１８に出力する。

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。

以上のように、二次元符号化部１６では、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、予め定めた画像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二値の画像パターンを、関連付情報を参照して取得する。

そして、取得した画像パターンを順次、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。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、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を通して、光検出器２６に結像させる。回折光を受光した光検出器２６の出力信号すなわち上記符号画像を表す画像データは、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再生して出力する。

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、サンプリング部３４、補正値演算部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、画素ブロックよりも高解像度でオーバーサンプリングしてもよい。なお、この場合においてサンプリング部３４は、処理の前に、符号画像中に予め埋め込んだマーカーを使用して、符号画像の歪みを補正しても良い。

補正値演算部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記憶部を含む回路によって実現される。この補正値演算部３６は、サンプリング部３４の出力信号に基づいて、符号画像に含まれる画素の輝度値を得る。そして補正値演算部３６は、ここで得た輝度値に基づいて補正値を演算して出力する。

一例として、この補正値演算部３６は、サンプリング部３４の出力信号に基づいて、ホログラムの像である符号画像を再生する。そして、符号画像を予め定められた複数の領域に分割する。ここで領域は、例えば記録時に配列された画像パターンごとの領域（画素ブロック）であってもよいし、複数の画素ブロックを包含する領域であってもよい。

補正値演算部３６は、分割して得た領域ごとに、領域に含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算する。この例として補正値演算部３６は、図７に示す処理を行う。まず補正値演算部３６は、図８に示すように、受け入れた符号画像の再生像に対して、それに含まれる画素ブロックＥの境界線を境界として、少なくとも１つの領域Ｒを画定する（Ｓ１）。つまり、各領域の境界線により、画素ブロックを分割しないようにしておく。なお、図８では、図面を見やすくするため、画素の輝度の図示（明暗パターンの図示）を省略している。

補正値演算部３６は、画定して得た少なくとも領域のうち、少なくとも一つの領域を演算の対象とする領域（注目領域）として選択する（Ｓ２）。そして、注目領域内の符号画像の再生像からサンプリングされた輝度値の最小値ＭＩＮと、最大値ＭＡＸとを補正値として演算する（Ｓ３）。

補正値演算部３６は、この演算した最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸとを、注目領域における補正値として出力する（Ｓ４）。なお、複数の領域について、それぞれ補正値を演算する場合は、演算の対象とする領域ごとに、処理Ｓ２以下の処理を繰り返す。補正値演算部３６は、必ずしもすべての領域について補正値を演算する必要はないが、例えば符号画像の面積（含まれる画素の数）が大きくなるほど、中央部の領域と、周辺部の領域と、といったように、互いに離隔した複数の領域から補正値を演算してもよい。

復号処理部３８は、補正値演算部３６から補正値を受け入れる。そして符号画像から画像パターンを構成する画素ブロックを検出し、さらに当該画素ブロック内の画素の明暗のパターン（再生画像パターン）に対応する二値情報を、関連付情報を参照して取得する。そして各画素ブロック内の画像パターンによって表される各符号を復号する。

例えば、この復号処理部３８は、関連付情報格納部３８ａと二値情報発生部３８ｂとを含んで構成される。関連付情報格納部３８ａは、二値情報と画像パターンとを関連付けた関連付情報を格納している。この関連付情報に含まれる画像パターンでは、明画素と暗画素とがそれぞれ予め定められた判定基準値に従って設定されている。例えば明画素の輝度値は「２５５」、暗画素の輝度値は「０」などと定められている。なお、二次元符号生成部３２と復号処理部３８とが関連付情報格納部３２ａと関連付情報格納部３８ａのいずれかを共通に使用する構成としてもよい。この場合、いずれか一方が不要となる。

二値情報発生部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。この二値情報発生部３８ｂは、検出した画素ブロックごとに、当該画素ブロック内の画像パターン（再生画像パターン）を抽出する。

一方、二値情報発生部３８ｂは、関連付情報に含まれる画像パターンにおいて、「明」とされた画素の値（明画素の判定基準値）を、補正値として入力されたＭＡＸの値に設定する。また、「暗」とされた画素の値（暗画素の判定基準値）を、補正値として入力されたＭＩＮの値に設定する。

つまり、判定のために保持している画像パターンの輝度のレンジを、ＭＩＮからＭＡＸの値に制限する（いわば規格化を行う）のである。二値情報発生部３８ｂは、こうして規格化された各画像パターンと、抽出した各再生画像パターンとの差分（対応する画素の画素値を差引してその絶対値を対応する画素の値としたもの）を生成し、各再生画像パターンを用いて生成した各差分において、どの画素値も予め定めたしきい値を下回る画像パターンを見出す。

二値情報発生部３８ｂは、抽出した再生画像パターンごとに、ここで見出した画像パターン（再生画像パターンに合致する画像パターン）に関連付けられている二値情報を、関連付情報を参照して読み出して出力する。

これにより、再生画像パターンごとの二値情報が出力され、復号処理部３８は、これらを定められた順に連接して後処理部４０へ出力する。

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。

これら補正値演算部３６、二値情報発生部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。

なお、補正値演算部３６が複数の領域について、それぞれ補正値を出力している場合、復号処理部３８の二値情報発生部３８ｂは、復号の対象となっている再生画像パターンを内包する画素ブロックを含む領域、または当該画素ブロックから最も近い領域（画素ブロックの中心から各領域の境界線へ下ろした垂線の長さが最も短くなっている領域とすればよい）内の画素に基づいて演算された補正値を用いて、当該対象となった再生画像パターンに対応する二値情報を見出して出力する。

なお、ここでは演算された最小値ＭＩＮ、及び最大値ＭＡＸをそのまま補正値としているが、補正演算部３６は、例えば、明画素の補正値を、重みパラメータαを用いてα×ＭＡＸとしてもよい。同様に暗画素の補正値を重みパラメータβを用いてβ×ＭＩＮとしてもよい。ここに、重みパラメータ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、これら重みパラメータ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る。一例として、α＝０．６、β＝１．２としてもよい。

また、符号画像の再生像ごとに、これら重みパラメータα，βを動的に設定してもよい。例えば、補正値演算部３６は、符号画像全体でサンプリングされた輝度値のヒストグラムを生成する。ここで生成されるヒストグラムは、例えば、図９に示すようなものとなる。ここに示すように、一般にこのヒストグラムは符号画像全体でサンプリングされた輝度値の最小値ＭＩＮｗｈｏｌｅの値の近傍に少なくとも一つのピークを有する。同様に、このヒストグラムは符号画像全体でサンプリングされた輝度値の最大値ＭＡＸｗｈｏｌｅの値の近傍に少なくとも一つのピークを有する。そこで補正値演算部３６は、各領域でのＭＩＮ、ＭＡＸの値を用い、β×ＭＩＮと、α×ＭＡＸがそれぞれのピークの値になるよう、βとαとを領域ごとに定めてもよい。

さらに、本実施の形態においては、光記録媒体２２へ符号画像を記録する際、二次元符号生成部３２が、符号化の対象となった情報に基づいて生成した符号画像とともに、予め定めた位置（調整領域）に、その調整領域内での輝度の補正値（ＭＩＮ値、ＭＡＸ値）が予め定めた値に調整されている画素の画像を配列しておいてもよい。例えば「暗」画素のみからなる部分と、「明」画素のみからなる部分とを含む調整領域を符号画像とともに、光記録媒体へ記録してもよい。

この場合、補正値演算部３６は、当該調整領域においてサンプリングされた輝度値を参照し、例えば「暗」画素のみからなる部分からサンプリングされた輝度の平均値Ｌｌｏｗ＿ａｖと、「明」画素のみからなる部分からサンプリングされた輝度の平均値Ｌｈｉｇｈ＿ａｖとを演算する。そして、補正値演算部３６は、各領域でのＭＩＮ、ＭＡＸの値を用い、β×ＭＩＮと、α×ＭＡＸがそれぞれＬｌｏｗ＿ａｖと、Ｌｈｉｇｈ＿ａｖの値になるよう、βとαとを領域ごとに定めてもよい。

さらに領域の画定の方法もここまでに示したものに限られない。領域は、復号するべき情報を表す各画素ブロックの全体が、いずれかの領域に含まれていればよく、すなわち、各画像要素がいずれかの領域に含まれるのであれば、そして領域同士の論理和（領域を統合した結果）が符号画像全体を含めば、互いに重複する部分を許容してもよい。

また、既に述べたように各領域は、符号画像に含まれる各画像要素（画素ブロック）そのものであってもよい。この場合、補正値演算部３６は、各画素ブロックごとに補正値としての最大値、最小値を演算する。また、重みパラメータを用いる場合も各画素ブロックごとに重みパラメータを演算することとすればよい。

以上説明した復号方法におけるエラーレートを示す。なお以下の例は、８ビットのデジタルデータに図５に示された９画素の画素ブロックを関連付けて生成した二値画像からデジタルデータを再生したときの結果である。また、上記ビットエラーレートは、二値情報発生部３８ｂが行うパターンマッチング処理の誤判定率を表している。比較のため、符号に関連づけた画素ブロックのパターンに含まれる画素の輝度を、「明」（白）について「２５５」、「暗」（黒）について０と設定しておき、これと再生像の画素ブロックの明暗パターンとを比較した場合、ビットエラーレートの平均は、０．３６であった。

重みパラメータを用いずに、補正値としてＭＩＮ，ＭＡＸを用い、符号に関連づけた画素ブロックのパターンに含まれる画素の輝度を、「明」（白）についてＭＡＸ、「暗」（黒）についてＭＩＮと設定しておき、これと再生像の画素ブロックの明暗パターンとを比較した場合、ビットエラーレートの平均は、０．０２５であった。

さらに補正値演算部３６で演算した各領域の輝度の最大値及び最小値に、それぞれ重みパラメータα，βを乗じて関連付情報格納部３８ａに格納されている画素ブロックの輝度レベルを補正した場合の、再生デジタルデータのビットエラーレートの例を示す。図１０（ａ）に示すように、横軸に補正値αをとり、縦軸にビットエラーレートを取ると、この例ではαが０．６のときにビットエラーレートが最小となる。また、図１０（ｂ）に示すように、横軸に補正値βをとり、縦軸にビットエラーレートをとると、この例では、βが１．２のときにビットエラーレートが最小となっていることがわかる。

そこで、符号画像を記録する際に、予め既知の情報を記録している部分を併せて記録しておき、補正値演算部３６は、当該部分を復号して、ビットエラーレートが最小となるよう、重みパラメータα，βを定めてもよい。

また、ここまでの説明では、補正演算部３６が出力する補正値を用いて、関連付情報に含まれている画像パターンの画素の輝度値を補正しているが、この例に限られるものではない。

例えば、復号処理部３８は、補正値をそのまま判定基準値として用いて、復号の対象となっている再生画像パターンの明暗を判定してもよい。この場合も、補正値が複数の領域から得られている場合は、復号の対象となっている再生画像パターンを含む画素ブロックについて、または当該画素ブロックに最も近い領域に基づいて演算された補正値を判定基準値として用いる。

復号処理部３８は、再生画像パターンに含まれる各画素について、明画素の補正値（明画素の判定基準値）と、暗画素の補正値（暗画素の判定基準値）とのどちらに近いかを判断し、画素ごとに、その画素値がより近い判定基準値が表す輝度（明または暗）であると判定して、各画素を、当該輝度の元の値（明画素であれば「２５５」，暗画素であれば「０」など）に設定する。

そして、このように元の輝度の値に設定した再生画像パターンと、関連付情報に含まれる画像パターンとを比較して、対応する二値情報を出力することとしてもよい。

このように本実施の形態では、画像要素を包含する領域ごとに、その内包する画素の輝度に関する補正値を用いて判定基準値を設定し、この判定基準値により画素の明暗を判定して復号を行う。これによって、再生されたホログラムの像における画素の輝度の変動に対応し、エラーレートの上昇を抑制できる。

なお、白色の画素数が画素ブロックごとに不定であるような画像パターンを利用する場合、ホログラムから再生される画像の強度が、符号画像の部分ごとに異なる。これにより例えば各画素の明暗判断に用いる閾値の最適な値が符号画像の部分ごとに異なることとなるが、本実施の形態によると、複数の領域（例えば各画素ブロック）から補正値を演算して、それによって判定基準値（閾値）を定めることで、このような画素の輝度の変動にも対応して、エラーレートの上昇を抑制できる。

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の動作例を表すフローチャート図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置の画定する領域の例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る再生装置において生成され得るヒストグラムの例を表す説明図である。 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・再生装置において、関連付情報格納部に格納されている画素ブロックの輝度レベルを補正したときに、再現されたデジタルデータのビットエラーレートの例を示す図である。

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 補正値演算部、３８ 復号処理部、３８ｂ 二値情報発生部、４０ 後処理部。

Claims (6)

1. デジタルデータを画素の明暗により表して、ホログラムとして記録している記録媒体から、ホログラムの像を再生する像再生手段と、
   前記再生したホログラムの像から、複数の画素を含む画素ブロックを少なくとも一つ抽出する抽出手段と、
   前記抽出した画素ブロックに含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算する演算手段と、
   前記補正値に基づいて、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定する判定手段と、
   前記判定の結果に基づいて、デジタルデータを復号する復号手段と、
   を含むホログラム再生装置。
2. 前記判定手段は、
   画素の明暗の判定基準値を記憶しており、当該判定基準値を前記補正値で補正して、当該補正後の判定基準値と、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の輝度とを比較して、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定することを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
3. 前記判定手段は、
   前記再生したホログラムの像に含まれる各画素を、前記補正値で補正し、当該補正後の各画素値と、予め定められた画素の明暗の判定基準値とを比較して、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定することを特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
4. 前記記録媒体に記録されているホログラムには、輝度が予め定められた値に調整されている調整領域が含まれており、
   前記演算手段は、当該調整領域に含まれる画素に基づいて前記補正値を演算することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のホログラム再生装置。
5. デジタルデータを画素の明暗により表して、ホログラムとして記録している記録媒体から、ホログラムの像を再生する工程と、
   コンピュータによって実現される抽出手段に、前記再生したホログラムの像から、複数の画素を含む画素ブロックを少なくとも一つ抽出させる抽出工程と、
   コンピュータによって実現される演算手段に、前記抽出した画素ブロックに含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算させる演算工程と、
   コンピュータによって実現される判定手段に、前記補正値に基づいて、前記再生したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定させる判定工程と、
   コンピュータによって実現される復号手段に、前記判定の結果に基づいて、デジタルデータを復号させる復号工程と、
   を含むホログラム再生方法。
6. コンピュータを、
   デジタルデータを画素の明暗により表して、ホログラムとして記録している記録媒体から再生されたホログラムの像を取得する手段と、
   前記取得したホログラムの像から、複数の画素を含む画素ブロックを少なくとも一つ抽出する抽出手段と、
   前記抽出した画素ブロックに含まれる画素の輝度に基づいて補正値を演算する演算手段と、
   前記補正値に基づいて、前記取得したホログラムの像に含まれる各画素の明暗を判定する判定手段と、
   前記判定の結果に基づいて、デジタルデータを復号する復号手段と、
   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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