JP4285450B2

JP4285450B2 - 光情報再生方法、光情報再生装置及び光情報再生プログラム

Info

Publication number: JP4285450B2
Application number: JP2005186244A
Authority: JP
Inventors: 淳一郎戸波
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: JP2007004926A

Description

本発明は光情報再生方法、光情報再生装置及び記録媒体に係り、特にホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を具備した光情報記録媒体から記録情報を光学的に再生する光情報再生方法、光情報再生装置及びその光情報再生装置に用いられる光情報再生プログラムに関する。

ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。

近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。そして、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。

このデジタルボリュームホログラフィでは、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタイズして、２次元デジタルパターン情報（ページデータともいう）に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。

このような２次元デジタルパターン情報には、パターン検出の際に使用される、位置決め用の同期コード（以下、Ｓｙｎｃコード又はシンクコードという）が含まれている。このＳｙｎｃコードはＣＣＤ（Charge Coupled Devise：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補性金属酸化膜半導体）で構成された画像検出器上に設けられたＳｙｎｃコードとのマッチングが取られる。そして、両Ｓｙｎｃコードが一致するようにして位置決めがなされ、再生画像が検出される。

なお、図７は２次元デジタルパターン（ページデータ）の一例を示す。図７において、複数個ある大きめの矩形のマークがＳｙｎｃコードであり、これを用いてＣＣＤやＣＭＯＳなどの画像検出器上で位置合わせが行われる。

２つの画像のマッチングを取るための１つの方法として、テンプレートマッチングが知られている（例えば、非特許文献１参照）。テンプレートマッチングは、ある画像情報の中から所望画像パターンが効率良く検知することができるものである。しかしながら、このテンプレートマッチングでは、最大相関値を所定の式を用いて算出する必要があるが、その式は再生像の中のあるパターンとテンプレート画像との類似性を示す相関値を求めるものであり、その相関値は全体のページデータを複数分割して設けられた１つの領域における再生像の中のすべての座標位置について算出するものであるため、計算量が膨大となり、迅速な処理による画像検出実現には問題である。

そこで、この問題を解決するため、ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体から情報を再生する装置において、再生用参照光を上記の情報記録層に対して照射することによって発生される再生光を検出する検出手段を、再生光に含まれる再生像の位置決めを行うためのシンクコード（Ｓｙｎｃコード）は全て同一のピクセル値を持つように設定し、ＸＹ平面からなるサーチ範囲においていずれか一方の成分を固定して、もう一方向での相関値を求め、次いで固定していた方の方向での相関値を取得し、サーチ範囲において得られた全ての相関値から最大となるものをマッチングが取れた位置とするようにした光情報再生装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１記載の従来の光情報再生装置によれば、全て同一のピクセル値を持つＳｙｎｃコードを導入することで、相関値を算出するための計算量を減らし、更に、相関値を計算する際に、Ｘ方向又はＹ方向を固定して、どちらか一方のサーチを行い、それが終了した後で、もう一方のサーチを行うことにより計算を簡略化することにより、計算処理時間の短縮を図っている。

「コンピュータ画像処理入門」、総研出版、昭和６１年６月１日発行、ｐ．１４９〜１５１特開２００４−３１０９５７号公報

しかるに、上記の特許文献１記載の従来の光情報再生装置では、ＳＹＮＣコード位置を見つけたとしても、実際の記録データビットを抽出するためには、２次元デジタルパターン（ページデータ）の歪みや回転には対応できず、ビット単位の位置を特定することができない。特に、実際のシステム上においては、光情報記録媒体である光ディスクの厚みムラや、面ブレ、偏心などにより生じた収差がデータの回転や湾曲、歪みとなって生じてくる。

このような状態の中で、データの回転や湾曲、歪み、符号間干渉の低減を効率良く行うためには、適応等化処理、すなわちイコライザ（ＥＱ）処理を行うのが望ましい。特に２次元のＥＱ処理又は３次元（ページ方向を含む）のＥＱ処理を施すことが重要である。

効率良く２次元のＥＱを施すためには、収差に応じて、適応的に等化処理を行うことが望ましいが、エラーレートが悪い場合には、暫定的に入力信号を判別し、理想的な値（目標となる値）を出力する仮判別に誤りが多くなるため、ＥＱ特性が正しい目標値に収束できなくなる。特に、ホログラフィ媒体への記録再生では、ホログラフィ媒体、もしくは光学系のパラメータに敏感であるため、ＥＱ特性が正しい目標値に収束できなくなる可能性が高い。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、光情報記録媒体の厚みムラ、面ブレ、偏心などにより生じた収差がデータの回転、湾曲、歪み、あるいは符号間干渉となって生じた場合でも、確実に正しい適応等化処理を行い、もって、正確な再生を行い得る光情報再生方法、光情報再生装置及び光情報再生プログラムを提供することを目的とする。

本発明では、上記の目的を達成するため、ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生方法において、光情報記録媒体の再生用参照光が照射される情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
第１の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得た既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１のステップと、光情報記録媒体に記録されている既知パターンに対して、２次元離散フーリエ変換することにより得られた第２の演算結果を取得する第２のステップと、第１の演算結果と第２の演算結果との減算を行って第１の減算値を得る第３のステップと、第２の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得たデータパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第３の演算結果を得る第４のステップと、第３の演算結果から第１の減算値を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である第２の減算値を得る第５のステップと、第２の減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換し、その演算結果からデータ検出する第６のステップとを含むことを特徴とする。

この発明では、既知パターンの再生信号と既知パターンの記録信号とをそれぞれ２次元離散フーリエ変換して得た第１の演算結果と第２の減算結果とを減算することにより、光情報記録媒体の再生系（伝送系）の特性を示す第１の減算値を得ることができるため、これをデータパターンの再生信号に対して２次元離散フーリエ変換して得た第３の演算結果から減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である第２の減算値を得ることができる。

また、上記の目的を達成するため、第２の発明では、ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生方法において、光情報記録媒体の再生用参照光が照射される情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては孤立波形である既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
第１の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得た孤立波形の既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１のステップと、第２の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得たデータパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第２の演算結果を得る第２のステップと、第２の演算結果から第１の演算結果を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である減算値を得る第３のステップと、減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換し、その演算結果からデータ検出する第４のステップとを含むことを特徴とする。

この発明では、既知パターンが孤立波形であるため、孤立波形の既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して得られる再生系（伝送系）の影響を含む第１の演算結果を、データパターンの再生信号に対して２次元離散フーリエ変換して得た第２の演算結果から減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号を得ることができる。

ここで、上記の第１又は第２の発明における２次元離散フーリエ変換に替えて離散コサイン変換を行い、２次元逆離散フーリエ変換に替えて離散コサイン逆変換を行うようにしてもよい。

また、上記の目的を達成するため、本発明の光情報再生装置は、ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生装置において、光情報記録媒体の再生用参照光が照射される情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
第１の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得た既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１の演算手段と、光情報記録媒体に記録されている既知パターンに対して、２次元離散フーリエ変換することにより得られた第２の演算結果を取得する第２の演算手段と、第１の演算結果と第２の演算結果との減算を行って第１の減算値を得る第３の演算手段と、第２の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得たデータパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第３の演算結果を得る第４の演算手段と、第３の演算結果から第１の減算値を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である第２の減算値を得る第５の演算手段と、第２の減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換して得た演算結果に基づいてデータ検出する検出手段とを有することを特徴とする。この発明では、第１の発明と同様に、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である第２の減算値を得ることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明の光情報再生装置は、ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生装置において、光情報記録媒体の再生用参照光が照射される情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては孤立波形である既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
第１の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得た孤立波形である既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１の演算手段と、第２の参照光が照射されることによって情報記録層で発生される再生光を収集して得たデータパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第２の演算結果を得る第２の演算手段と、第２の演算結果から第１の演算結果を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である減算値を得る第３の演算手段と、減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換して得た演算結果に基づいてデータ検出する検出手段とを有することを特徴とする。

この発明では、第２の発明と同様に、既知パターンが孤立波形であるため、孤立波形の既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して得られる再生系（伝送系）の影響を含む第１の演算結果を、データパターンの再生信号に対して２次元離散フーリエ変換して得た第２の演算結果から減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号を得ることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明の光情報再生プログラムは、ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する、第１乃至第３の発明のいずれか一の発明の光情報再生方法の各ステップを、コンピュータにより実行させることを特徴とする。

本発明によれば、既知パターンの再生信号と既知パターンの記録信号とをそれぞれ２次元離散フーリエ変換又はコサイン変換して得た第１の演算結果と第２の減算結果とを減算して、光情報記録媒体の再生系（伝送系）の特性を示す第１の減算値を得た後、これをデータパターンの再生信号に対して２次元離散フーリエ変換して得た第３の演算結果から減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である第２の減算値を得るようにしたため、実際のシステム上における、光情報記録媒体の厚みムラ、面ブレ、偏心などにより生じた収差に起因するデータの回転、湾曲、歪み、符号間干渉がデータパターンの再生信号に生じた場合でも、適応等化処理が発散することなく、確実にデータを検出することができる。

また、本発明によれば、上記の既知パターンを孤立波形とすることにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号を少ない演算ステップで得ることができるため、迅速に正確なデータ検出ができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる光情報再生装置の一実施の形態の構成図、図２は図１中のピックアップ装置の一例の構成図を示す。本実施の形態に係る光情報再生装置の構成について図１と共に説明するに、本実施の形態の光情報再生装置１０は、光情報記録媒体（ここでは光ディスク）１が取り付けられるスピンドル２１と、このスピンドル２１を回転させるスピンドルモータ２２と、光情報記録媒体１に対して再生用参照光を照射し、再生光を検出して、光情報記録媒体１に記録されている情報を再生するためのピックアップ装置２３と、このピックアップ装置２３を光情報記録媒体１の半径方向に移動可能とする駆動装置２４とを備えている。

また、光情報再生装置１０は、ピックアップ装置２３の出力信号よりフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ及び再生信号ＲＦを検出するための検出回路２５と、上記フォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、ピックアップ装置２３内の対物レンズを光情報記録媒体１の厚み方向に移動させて光情報記録媒体１上の光ビームの焦点を制御するフォーカスサーボと、上記トラッキングエラー信号ＴＥに基づいてピックアップ装置２３内の対物レンズを移動制御して光情報記録媒体１上の光ビーム照射位置を光情報記録媒体１上のトラックに追従走査させるトラッキングサーボとを行うフォーカス／トラッキングサーボ回路２６と、本実施の形態の要部を構成する信号処理回路２７と、光情報再生装置１０全体の制御を行うコントローラ２８と、コントローラ２８に対して種々の指示を与える操作部２９とより構成されている。

なお、図示は省略したが、トラッキングエラー信号ＴＥ及びコントローラ２８からの指令に基づいて駆動装置２４を制御してピックアップ装置２３を光情報記録媒体１の半径方向に移動させるスライドサーボを行うスライドサーボ回路や、コントローラ２８からの指令に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するスピンドルサーボ回路も設けられている。

コントローラ２８は、信号処理回路２７より出力される基本クロックやアドレス情報を入力として受け、ピックアップ装置２３や各種サーボ回路の動作を制御する。コントローラ２８は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）及びＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を有し、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、コントローラ２８の機能を実現する。

また、信号処理回路２７は、本実施の形態の要部をなす回路で、ピックアップ装置２３内の後述するＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤアレイの出力データをデコードして、光情報記録媒体１のデータエリアに記録されたデータを後述するフローチャートに従って再生したり、検出回路２５からの再生ＲＦ信号より基本クロックを再生したりアドレスを判別する。

次に、光情報記録媒体１の構成とピックアップ装置２３の構成について図２と共に更に詳細に説明する。図２において、光情報記録媒体１は、円盤状の透明基板２の一面に、ボリュームホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層としてのホログラム記録層３と、保護層の機能を有する透明基板４と、アルミニウム製の反射膜５とが、この順番で積層された光ディスクの構成とされている。透明基板４は、例えば、インジェクションで作成されたアドレス付基板であり、アドレス・サーボエリアが所定の角度間隔で設けられ、隣り合うアドレス・サーボエリア間の区間がデータエリアになっている。なお、ホログラム記録層３は、光が照射されたときに光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化する公知のホログラム材料によって形成されている。

一方、ピックアップ装置２３は、光情報記録媒体１の透明基板２側に対向する対物レンズ１２と、対物レンズ１２の光情報記録媒体１の反対側に配設された１／４波長板１３、ミラー１４が配置されおり、また、レーザダイオード等の光源１５、コリメータレンズ１６、デフォーカス用凸レンズ１７、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１８及び光検出器２０を有する構成とされている。

光源１５から出射した光は、コリメータレンズ１６で平行光とされ、デフォーカス用凸レンズ１７によって平行光を対物レンズ１２に発散して入射する再生用参照光に生成されてＰＢＳ１８に入射し、その偏光分離面１８ａを透過してミラー１４に入射し、更に１／４波長板１３によりＰ偏光の光が円偏光とされ、対物レンズ１２により光情報記録媒体１に再生用参照光として照射される。この再生用参照光は光情報記録媒体１に今回再生すべき情報を記録する際に用いられた記録用参照光と同じものである。なお、対物レンズ１２は、図示しないアクチュエータにより光情報記録媒体１の厚み方向及び半径方向に移動可能とされている。

光情報記録媒体１からの戻り光（再生光）は、対物レンズ１２を透過し、１／４波長板１３により円偏光からＳ偏光の光とされた後、ミラー１４で反射されてＰＢＳ１８に入射し、ＰＢＳ１８の偏光分離面１８ａで反射されて再生光検出手段であるＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサからなる光検出器２０で受光される。

次に、本実施の形態の特徴について説明する。本実施の形態では、確実に正しい２次元イコライザ（ＥＱ）特性を求めるために、既知のパターンを記録再生する。従来は、既知のパターンの記録は、光ディスク媒体の記録容量を低下させるため、避けられてきたが、本実施の形態ではホログラフィ媒体を光ディスクへ応用することによって、参照光と角度によるページの切り分けを利用した重ね書きが可能となり、飛躍的な容量増大が実現するので、既知のパターンを記録する領域を設けることは、大きな問題ではなくなってくるからである。

既知パターンの記録方法は、データパターンの記録方法と同様に、イメージ情報である既知パターン情報で変調された光と参照光とを光情報記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を情報記録層に書き込むことで行われる。

上記の既知パターンの記録場所としては以下が考えられる。

（１）ページでデータパターンと分離（場所は同じ）
（２）ページでデータパターンと分離（少しずれた位置）
（３）ページ内でブロックに分割し、既知データパターン領域とデータパターン領域を記録する。

上記の（１）と（２）は、ホログラフィ媒体である光ディスク（図１の光情報記録媒体１）が、参照光によってページ分離可能なことを利用している。すなわち、ホログラフィ媒体では、参照光の位相を変えることでデータパターンと既知パターンを分離することができる。また、上記の（１）はホログラフィ媒体である光ディスク（図１の光情報記録媒体１）にデータパターンと既知パターンとを同一位置に重なるように記録しているので、光ディスクを停止、もしくは同一トラックを再度読む。これにより、それぞれのページに、光ディスクのチルトや面ブレの影響が同じように現れるため、正確な検出・補償ができることが期待できる。

しかし、実際には光ディスクは回転しているため、（１）のように全く同一位置からデータパターンと既知パターンを読み取ることは、サーボの回転パルス等で制御しない限り困難で、かつ、光ディスクの一回転再生を待たなければならない。そこで、上記の（２）のように、少しだけデータパターンと既知パターンをずらして記録し、直ぐに別ページを記録するようにすると、光ディスクのチルトや面ブレなどは周波数が低いため、光ディスクが回転していても（１）と同様の効果が期待できる。

但し、場所の影響を少なくするためには、図３に示すように、既知パターンのブロックIとデータパターンのブロックIIは、同じページでIIIで示すように物理的に５０％以上は重なっているほうがよいことは勿論である。また、上記のブロックは（３）のブロックと同様に、それぞれのページに存在する記録部のことである。上記の（３）は同じページ内の特定のブロックの記録パターンは既知のパターンとし、それ以外のブロックはデータパターンとすることである。

このように、本実施の形態では、光情報記録媒体１の再生用参照光が照射される情報記録層３には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては既知パターンが記録され、第２の参照光に対しては再生すべき所望のデータパターンが記録されている。

次に、既知パターンとデータパターンの例について説明する。図４（Ａ−１）が記録パターンの一例を示す。図４（Ａ−１）では、既知のパターンを黒四角形で示すように、中央だけ、反転するようなパターンとしている。すなわち、ページ又はブロック内において、１ビットだけその他と反転の極性を有するビットで構成されたパターンである。これは、２次元で考えられる孤立波形であり、このパターンを記録再生して図４（Ａ−２）のようになったとすると、これは伝達特性そのものを示していることになる。

すなわち、図４（Ａ−２）は記録再生により符号間干渉を有するパターンであり、中央の反転パターンから周囲へ行くほど再生レベルが増加する（中央が最も再生レベルが低いものとした場合）パターンであり、光検出器（図２の２０）で読み取った際のセルに入ってくる光量に対応したパターンである。光量は図中の濃淡に対応している。

後述する本発明の再生方法及び再生装置により、図４（Ａ−１）と図４（Ａ−２）との関係に基づき、伝送特性の逆特性を演算によって導き、データパターンを整形する。これにより、図４（Ｂ−１）に示すようなデータパターンが光情報記録媒体１に記録されていた場合、その再生データパターンは、図４（Ｂ−２）に示すように、符号間干渉を有するデータパターンとなるが、これに上記の演算によって導いた伝送特性の逆特性を施す適応等化処理を行うことにより、記録再生パターンから符号間干渉が取り除かれた、記録時のデータパターン（Ｂ−１）に近い図４（Ｂ−３）に示すような再生パターンが得られる。

次に、本発明になる光情報再生方法及び光情報再生装置の一実施の形態の動作について、図５のフローチャートと共に説明する。まず、図１の信号処理回路２７はピックアップ装置２３により光情報記録媒体１の既知パターン記録領域から再生された、図４（Ａ−２）に示したような既知パターン再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換を行って第１の演算結果を得る（図５のステップＳ１）。ここで、２次元離散フーリエ変換の式は次式により定義される。

ここで、上式中、ｆ（ｘ，ｙ）は実領域の２次元関数で、Ｆ（ｕ，ｖ）はそれに対応する離散フーリエ領域の２次元関数である。また、通常用いられる２次元離散離散フーリエ変換の式は次式で定義される。

本実施の形態の２次元離散フーリエ変換は、この２次元離散離散フーリエ変換を想定している。光検出器２０から信号処理回路２７に供給される再生信号は、光検出器２０がＣＣＤ又はＣＭＯＳで構成されており、既に離散的な信号であるからである。なお、数２に示す式中、Ｎはサンプル数である。

続いて、信号処理回路２７は、予め内部のメモリに保存しておいた、図４（Ａ−１）に示した既知パターンの２次元離散フーリエ変換して得られた第２の演算結果を読み出し（図５のステップＳ２）、それをステップＳ１で得た第１の演算結果と減算する（図５のステップＳ３）。ステップＳ３により得られる減算値は、本来の記録既知パターンの第２の演算結果と、再生された既知パターンの第１の演算結果との差分値であり、伝送特性を示している。

続いて、信号処理回路２７は、図１のピックアップ装置２３により光情報記録媒体１のデータパターン記録領域から再生された、図４（Ｂ−２）に示したようなデータパターン再生信号に対して、数２に示した演算式により２次元離散フーリエ変換を行って第３の演算結果を得る（図５のステップＳ４）。

続いて、信号処理回路２７は、ステップＳ４で算出した第３の演算結果からステップＳ３で算出した減算値を減算することにより、第３の演算結果に含まれる伝送特性の影響を取り除き（図５のステップＳ５）、ステップＳ５で算出した減算値に対して、２次元逆離散フーリエ変換（２次元離散フーリエ逆変換）を行う（図５のステップＳ６）。

ここで、２次元逆離散フーリエ変換（２次元離散フーリエ逆変換）は、一般には次式に基づいて行われる。

また、２次元離散離散フーリエ逆変換は、次式で定義される。

本実施の形態のステップＳ６の２次元逆離散フーリエ変換（２次元離散フーリエ逆変換）は、数４で定義される２次元離散離散フーリエ逆変換を想定している。

信号処理回路２７は上記のステップＳ６で得られた演算結果に基づいて、再生データパターンのデータを検出する（図５のステップＳ７）。検出されるデータは、既知パターンを利用して算出した伝送特性の影響が取り除かれた再生データパターンを２次元逆離散フーリエ変換（２次元離散フーリエ逆変換）して得られたものであるから、光情報記録媒体１の厚みムラ、面ブレ、偏心などにより生じた収差に起因するデータの回転、湾曲、歪み、符号間干渉が再生データパターンに生じていた場合も、正確に等化処理されたデータを検出できる。

なお、既知パターンが図４（Ａ−１）のような孤立波形の場合は、図６に示すフローチャートによりデータパターンの再生を行うこともできる。図６に示す本発明になる光情報再生方法及び光情報再生装置の他の実施の形態の動作説明用フローチャートにおいて、まず、図１の信号処理回路２７はピックアップ装置２３により光情報記録媒体１の既知パターン記録領域から再生された、図４（Ａ−２）に示したような既知パターン再生信号に対して、数２の式に基づいて２次元離散フーリエ変換を行って第１の演算結果を得る（ステップＳ１１）。

続いて、信号処理回路２７は、図１のピックアップ装置２３により光情報記録媒体１のデータパターン記録領域から再生された、図４（Ｂ−２）に示したようなデータパターン再生信号に対して、数２に示した演算式により２次元離散フーリエ変換を行って第２の演算結果を得る（図６のステップＳ１２）。

続いて、信号処理回路２７は、ステップＳ１２で得られた第２の演算結果からステップＳ１１で得られた第１の演算結果を減算することにより、伝送特性の影響が取り除かれたデータパターン再生信号の２次元離散フーリエ変換演算結果を得て（図６のステップＳ１３）、それに対して図５のステップＳ６と同様に、数４の式に基づいて２次元逆離散フーリエ変換（２次元離散フーリエ逆変換）を行うことにより（図６のステップＳ１４）、データ検出を行う（図６のステップＳ１５）。

本実施の形態では、図５に示した実施の形態のステップＳ２及びＳ３に相当する処理を省略することができるため、より迅速なデータ検出ができる。

なお、図５、図６では２次元離散離散フーリエ変換を行うように説明したが、その替わりに、離散コサイン変換を使用することも可能である。離散コサイン変換と離散コサイン逆変換の定義は、入力信号をｘ_ｉ（ｉ＝0,1,2,3,・・・,n-1）、変換した係数をｃ_ｉ（ｉ＝0,1,2,・・・,n-1）とし、これらをｘ^、c^のベクトル表記で表わすと、次式で定義される。

ここで、上式中、Ｔはｎ行ｎ列の変換行列で、そのｉ行ｊ列の項は以下の式で与えられる。

ここで、変換行列Ｔは正則で、逆行列Ｔ^-１が存在し、これらには次式の関係がある。

なお、上式中、ｔは転置行列を表し、バーは複素共役を表している。このような行列をユニタリ行列と呼び、このような行列で表される変換をユニタリ変換という。

更に、２次元での変換は、１次元で用いた変換行列Ｔを用いて次のように表される。

Ｃ＝Ｔ・Ｇ・^ｔＴ
また、逆変換は次のようになる。

Ｇ＝Ｔ^-１・Ｃ・（^ｔＴ）^-１
＝^ｔＴ・Ｃ・Ｔ
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の本旨を逸脱しない範囲において、様々な変形が可能である。例えば、既知パターンは、図４（Ａ−１）等で説明した孤立波形に限定されるものではなく、また、ブロック内において、情報ビットの最小反転間隔であるビット長分だけ、その他と反転の極性を有するビットで構成されたパターンでもよい。

また、既知パターン及びデータパターンは、ベースバンド信号でもよいし、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check Code:低密度パリティ検査符号）変調（又はターボ符号化）された信号、もしくはそれを並び替えた信号、更にはそれを並び替えた信号をランレングス変調した信号であってもよい。ＬＤＰＣ変調した場合は、シャノン限界に近い訂正能力を有するので、効率が良く、かつ、低Ｓ／Ｎでも低いエラーレートを実現することが可能である。

また、既知パターン及びデータパターンは、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等で使用されているランレングス制限された信号でもよい。その場合は、伝送帯域とＳ／Ｎの関係から、既知データも最小ランレングス以上のパターンにすることが望ましい。

更に、以上の実施の形態における一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもでき、本発明は一連の処理をソフトウェアにより実行させるコンピュータプログラムも包含するものである。このコンピュータプログラムは、コンピュータ専用のハードウェアに組み込まれていてもよいし、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行させることが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどにプログラム格納媒体からインストールされたり、あるいは通信ネットワークなどを介して配信されてインストールされてもよい。

また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。

本発明再生装置の一実施の形態の構成図である。図１中のピックアップ装置の一例の構成図である。既知パターンのブロックとデータパターンのブロックが、同じページで物理的に５０％以上重なっている状態を示す図である。孤立波形の既知パターンと、再生された符号間干渉を有する既知パターン信号、データパターンの記録信号、再生信号、符号間干渉を除去した再生信号をそれぞれ示す図である。本発明装置及び本発明方法の一実施の形態の動作説明用フローチャートである。本発明装置及び本発明方法の他の実施の形態の動作説明用フローチャートである。光情報記録媒体上のＳｙｎｃコードを示す図である。

符号の説明

１光情報記録媒体
３ホログラム記録層
１０光情報再生装置
１２対物レンズ
１５光源
２０光検出器
２３ピックアップ装置
２５検出回路
２７信号処理回路

Claims

ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生方法において、
前記光情報記録媒体の前記再生用参照光が照射される前記情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
前記第１の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１のステップと、
前記光情報記録媒体に記録されている前記既知パターンに対して、２次元離散フーリエ変換することにより得られた第２の演算結果を取得する第２のステップと、
前記第１の演算結果と前記第２の演算結果との減算を行って第１の減算値を得る第３のステップと、
前記第２の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記データパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第３の演算結果を得る第４のステップと、
前記第３の演算結果から前記第１の減算値を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である第２の減算値を得る第５のステップと、
前記第２の減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換し、その演算結果からデータ検出する第６のステップと
を含むことを特徴とする光情報再生方法。
ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生方法において、
前記光情報記録媒体の前記再生用参照光が照射される前記情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては孤立波形である既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
前記第１の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記孤立波形の既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１のステップと、
前記第２の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記データパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第２の演算結果を得る第２のステップと、
前記第２の演算結果から前記第１の演算結果を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である減算値を得る第３のステップと、
前記減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換し、その演算結果からデータ検出する第４のステップと
を含むことを特徴とする光情報再生方法。
前記２次元離散フーリエ変換に替えて離散コサイン変換を行い、前記２次元逆離散フーリエ変換に替えて離散コサイン逆変換を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の光情報再生方法。
ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生装置において、
前記光情報記録媒体の前記再生用参照光が照射される前記情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
前記第１の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１の演算手段と、
前記光情報記録媒体に記録されている前記既知パターンに対して、２次元離散フーリエ変換することにより得られた第２の演算結果を取得する第２の演算手段と、
前記第１の演算結果と前記第２の演算結果との減算を行って第１の減算値を得る第３の演算手段と、
前記第２の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記データパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第３の演算結果を得る第４の演算手段と、
前記第３の演算結果から前記第１の減算値を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である第２の減算値を得る第５の演算手段と、
前記第２の減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換して得た演算結果に基づいてデータ検出する検出手段と
を有することを特徴とする光情報再生装置。
ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する光情報再生装置において、
前記光情報記録媒体の前記再生用参照光が照射される前記情報記録層には、特定のページ又はブロックの記録パターンとして、第１の参照光に対しては孤立波形である既知パターンが記録され、第２の参照光に対してはデータパターンが記録されており、
前記第１の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記孤立波形である既知パターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第１の演算結果を得る第１の演算手段と、
前記第２の参照光が照射されることによって前記情報記録層で発生される前記再生光を収集して得た前記データパターンの再生信号に対して、２次元離散フーリエ変換して第２の演算結果を得る第２の演算手段と、
前記第２の演算結果から前記第１の演算結果を減算することにより、伝送系の影響が取り除かれたデータパターンの再生信号である減算値を得る第３の演算手段と、
前記減算値に対して２次元逆離散フーリエ変換して得た演算結果に基づいてデータ検出する検出手段と
を有することを特徴とする光情報再生装置。
前記２次元離散フーリエ変換に替えて離散コサイン変換を行い、前記２次元逆離散フーリエ変換に替えて離散コサイン逆変換を行うことを特徴とする請求項４又は５記載の光情報再生装置。
ホログラフィを利用して情報を記録した情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して再生用参照光を照射し、その再生用参照光が照射されることによって発生される再生光を検出して情報を再生する、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の光情報再生方法の各ステップを、コンピュータにより実行させることを特徴とする光情報再生プログラム。