JP4420961B2 - ホログラム記録装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生装置およびホログラム再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルデータ記録再生システムに関し、特にホログラムを用いて情報を記録再生するホログラム記録装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生装置、ホログラム再生方法に関する。

近年、動画データやバックアップ対象データの増加に伴って、大容量かつ高転送レートを実現できるシステムの需要が高まっている。このような要望に応えるものの一つに、高密度の光学的記録を可能とするホログラフィックメモリシステムがある。

ホログラフィックメモリシステムは、情報を有する情報光と参照光とを干渉させることによって干渉縞を生じさせ、光屈折性結晶や感光性ポリマーなどの記録媒体に記録する。これらの材料は、干渉縞の振幅や位相などによって別様に反応し得る物質である。参照光の入射角度や振幅、位相を変えることによって、複数の二次元からなるページを同一の位置に重ねて記録することができるため、大量のデータを記録することができる。

なお、一般的に、記録再生時に使用されるガウシアン分布をもつレーザビームは、ビームスポット内で一様であることが好ましい。一様でないレーザビームには、記録材料の感度を非一様に消費してしまうという問題があるためである。

また、ホログラフィックメモリシステムは、再生時には、参照光のみを媒体の所定の位置に照射することで、その参照光の入射角や位相に対応したページのデータを、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）などの撮影素子を通して読み取ることができる。

しかし、ホログラフィックメモリシステムでは、システムに用いられるレンズの収差などの影響によりページデータの一部を損失することがある。特に、再生時に撮影素子が読み取ることのできるページデータの周辺領域において、データの損失が起こることが多い。図１に示したように、レンズの収差などの影響により、再生時に撮影素子が読み取ることのできるページデータの中央領域よりも周辺領域（特に四隅）のほうが非常に歪みやすいためである。図１は、再生像の歪みを空間光変調器の画素に対応させて示した模式図である。

それを解決する一つの従来技術として、領域ごとに異なる誤り訂正能力を持つ誤り訂正符号を用いて符号化を行う手法がある（例えば、特許文献１参照）。

図２は、特許文献１に記載の従来技術におけるデジタルデータ記録再生装置およびその周辺機器の構成図である。図２において、デジタルデータ記録再生装置は、外部機器１００４から入力されたデータを記録媒体１００２に記録したり、あるいは記録媒体１００２に記録されているデータを外部機器１００４に出力したりする。図２に示すデジタルデータ記録再生装置は、誤り訂正符号化や誤り訂正処理を行なう誤り訂正装置１００１と、誤り訂正装置１００１が出力するページデータを空間光変調器を通すことにより情報光を生成し、当該生成した情報光とは異なる光（参照光）と当該情報光とを記録媒体１００２（ホログラフィックメモリ）上で干渉させて干渉縞を作ることでページデータを記録媒体１００２に記録し、参照光のみを記録媒体１００２の所定の位置に照射することでページデータを再生する記録再生回路１００３とからなる。

誤り訂正装置１００１は、外部機器１００４から入力されたデータに誤り訂正符号を付加して記録再生回路１００３に出力し、記録再生回路１００３が記録媒体１００２から再生したデータに誤り訂正を施したデータを外部機器１００４に出力するものである。誤り訂正装置１００１は、外部機器１００４や記録再生回路１００３に入出力するデータを一時的に記憶しておくバッファメモリ１０１５と、外部機器１００４から入力したデータをバッファメモリ１０１５に格納したり、バッファメモリ１０１５に記録されているデータを読み出し、外部機器１００４に出力したりするデータ入出力部１０１１と、バッファメモリ１０１５に記録されているデータに対して誤り訂正符号を生成し誤り訂正符号化を行なう符号化部１０１２と、バッファメモリ１０１５に記録されているデータに対して誤り訂正処理を行う誤り訂正部１０１３と、外部機器１００４や記録再生回路１００３との間でデータ送受信の制御を行い、誤り訂正装置１００１全体を制御する制御部１０１４とからなる。

次に、特許文献１に記載の従来技術において、記録媒体１００２にページデータを記録する場合の処理について、図３に示すフローチャートに沿って、具体的に説明する。図３は、特許文献１に記載の従来技術における記録時の処理の流れを示したフローチャートである。

制御部１０１４は、ステップＳ１０１において、外部機器１００４から制御部１０１４に対して出力される制御信号に基づいて、外部機器１００４から転送されてきたデータをどのようにバッファメモリ１０１５に格納するか、記録再生回路１００３に出力するページデータの領域分割をどのように行なうか、その領域ごとで符号化する際の誤り訂正能力をどのようにするか、などの設定を行なう。この制御信号には、記録開始などを示すコマンドや、転送データ数が含まれている。

領域分割について、図４を参照して説明しておく。図４は、特許文献１に記載の従来技術におけるページデータの構成と、領域分割方法とを示した模式図である。

誤り訂正装置１００１は、外部機器１００４から送られてきたデータに対して誤り訂正符号化を行ない、最終的に記録再生回路１００３に出力するページデータのデータ配列を、例えば図４（ａ）に示すように、１０２４×１０２４ビットのアレイで構成する。記録再生回路１００３ではこのページデータに対して空間光変調などの処理を施して記録媒体１００２への記録動作を開始する。このとき記録再生回路１００３が使用するレンズやレーザの性能によりページデータの周辺領域、特に四隅に歪みが生じることで、データ品質の良し悪しがページデータ内で分かれる。

そこで、制御部１０１４は、ステップＳ１０１において、図４（ａ）に示すページデータのデータ配列に対して、データ品質の良し悪しに従って図４（ｂ）に示すような領域分割を行なう。例えば、ページデータの中央に位置する７６８×７６８ビットで構成される“Ａ”領域を、データ品質が良い領域と定義する。次に“Ａ”領域の四辺に隣接する７６８×１２８ビットで構成される四つの“Ｂ”領域を、データ品質が平均レベルである領域と定義する。最後にページデータの四隅に位置する１２８ビット×１２８ビットで構成される四つの“Ｃ”領域を、データ品質が悪い領域と定義する。従来技術では、これらの“Ａ”“Ｂ”“Ｃ”の各領域において、異なる誤り訂正レベルをもたせている。
特開２００６−２６０６１９号公報

しかしながら、領域ごとに異なる誤り訂正能力を用いて符号化を行う場合、ページデータサイズの拡大に伴い画像の歪量が変化するため、結果として、誤り訂正の処理手法が多様化しシステムの処理時間を要する。また、光学系の歪や輝度ムラの影響により、エラー訂正用の符号自体が判別できない場合が生じる。

また、ページデータの損失を防ぐ別の方法として、ガウシアン分布する光束の光路中に強度分布を均一にする素子を挿入したり、光学素子に強度分布を均一にする加工を施したりすることが考えられる。しかし、このような方法は、部品点数の増加、部品コストの増加、組み立て工数の増加、調整工数の増加に繋がり、コストアップが避けられないという問題を有する。

本願発明は上述のような問題を解決するためになされたものであって、光学素子に特別な加工をすることなく、ホログラフィックメモリにおけるデータ損失を低減できるホログラム記録装置およびホログラム再生装置を提供することを課題とする。

１つの局面に係る本願発明は、ホログラム記録装置であって、レーザ光を出射するレーザと、レーザ光を変調する空間光変調器と、ホログラム記録媒体に記録される情報をｍ行×ｎ列の複数のビットのビットパターンで符号化した符号ブロックを生成する符号化部と、符号ブロックの各行／列における第１の状態のビットの数に応じた冗長情報を生成する冗長情報生成部と、空間光変調器に、冗長情報を囲んで符号ブロックが配置されるようにレーザ光を変調させる制御装置とを備える。

好ましくは、制御装置は、空間光変調器に、空間光変調器によって変調されたレーザ光をホログラム記録媒体に集光する光学素子の光軸近傍領域に冗長情報を配置し、光学素子の周辺領域に符号ブロックが配置されるようにレーザ光を変調させる。

好ましくは、冗長情報は、各々が各行／列における第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなる。

さらに好ましくは、冗長ビットは、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす。

さらに好ましくは、冗長情報生成部は、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大である行／列に対応する冗長ビットを、明状態とする。

他の局面に係る本願発明は、ホログラム記録方法であって、ホログラム記録媒体に記録される情報に対応するｍ行×ｎ列のビットパターンで配置された複数のビットからなる符号ブロックを生成するステップと、符号ブロックの各行／列における第１の状態のビットの数に応じた冗長情報を生成するステップと、レーザから出射されたレーザ光を、空間光変調器によって、前記冗長情報を囲んで前記符号ブロックが配置されるように変調するステップとを備える。

好ましくは、レーザ光を変調させるステップにおいて、変調されたレーザ光をホログラム記録媒体に集光する光学素子の光軸近傍の領域に冗長情報が配置され、かつ、光学素子の周辺の領域に符号ブロックが配置されるようにレーザ光を変調する。

好ましくは、冗長情報は、各々が各行／列における第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなる。

さらに好ましくは、冗長ビットは、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす。

さらに好ましくは、冗長情報を生成するステップにおいて、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大である行／列に対応する冗長ビットを、明状態とする。

さらに他の局面に係る本願発明は、ホログラム再生装置であって、ホログラム記録媒体にレーザ光を照射し、レーザ光を照射されたホログラム記録媒体からの再生像を検出する再生部と、再生像から、ｍ行×ｎ列の複数のビットからなる符号ブロックが記録されている第１の領域と、符号ブロックの各行／列における第１の状態のビットの数に応じた冗長情報が記録されている第２の領域とを切り出す切り出し部と、第１の領域における符号ブロックの検出結果と、第２の領域における冗長情報の検出結果と、符号ブロックの生成規則と、冗長情報の生成規則とに基づいて、符号ブロックを推測するエラー訂正部と、推測された符号ブロックを復号化する復号化部とを備える。

好ましくは、第１の領域は、再生像の中心付近の領域であり、第２の領域は、再生像の周辺の領域である。

好ましくは、冗長情報は、各々が各行／列における第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなる。

さらに好ましくは、冗長ビットは、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす。

さらに好ましくは、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大である行／列に対応する冗長ビットは明状態である。

さらに他の局面に係る本願発明は、ホログラム再生方法であって、ホログラム記録媒体にレーザ光を照射し、レーザ光を照射されたホログラム記録媒体からの再生像を検出するステップと、再生像から、ｍ行×ｎ列の複数のビットからなる符号ブロックが記録されている第１の領域と、符号ブロックの各行／列における第１の状態のビットの数に応じた冗長情報が記録されている第２の領域とを切り出すステップと、第１の領域における符号ブロックの検出結果と、第２の領域における冗長情報の検出結果と、符号ブロックの生成規則と、冗長情報の生成規則とに基づいて、符号ブロックを推測するステップと、符号ブロックの推測結果を復号化するステップとを備える。

好ましくは、第１の領域は、再生像の中心付近の領域であり、第２の領域は、再生像の周辺の領域である。

好ましくは、冗長情報は、各々が各行／列における第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなる。

さらに好ましくは、冗長ビットは、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす。

さらに好ましくは、行／列における第１の状態のビットの数が、全ての行／列における第１の状態のビットの数の中で最大である行／列に対応する冗長ビットは明状態である。

本発明によれば、記録対象の情報を符号化した符号ブロックを配置する領域に比べて歪みが起きにくい領域に符号ブロックに対応する冗長情報を配置することができる。その結果、情報の再生時に符号ブロックにエラーが生じたとしても、歪みの影響を受けにくい冗長情報を用いて、符号ブロックに生じたエラーの影響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、同一の部分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の詳細な説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。本実施の形態は、記録媒体へ情報を記録するホログラム記録装置に関する。

はじめに、本実施の形態に係るホログラム記録再生装置１の構成に関して、図５を参照しつつ説明する。図５は、第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１および周辺機器の構成図である。

ホログラム記録再生装置１は、外部機器４から入力したデータを記録媒体２に記録する。また、ホログラム記録再生装置１は、記録媒体２に記録されているデータを再生し、外部機器４に出力する。

ホログラム記録再生装置１は、情報生成部３と、バッファメモリ１０と、制御部１１と、記録再生部１２とを備える。ここでは、外部機器４から入力したデータを記録媒体２に記録する際のホログラム記録再生装置１の各部の動作について説明する。

情報生成部３は、外部機器４から入力された記録対象情報に基づいて、記録媒体２に記録するページデータを生成し、生成したページデータをバッファメモリ１０に格納する。なお、情報生成部３が生成するページデータは、記録対象情報を符号化した単位符号ブロックと、単位符号ブロックに対応する冗長情報とを含む。

次に、情報生成部３の構成について説明する。情報生成部３は、符号化・復号化部５と、誤り訂正部６と、データ分割・結合部と、ページ生成部８と、データ切り出し部９とを含む。ただし、データ切り出し部９は、データの再生時のみに用いられるため、本実施の形態では、その説明を省略する。

符号化・復号化部５は、所定の変調方式にしたがって、外部機器４から入力された記録対象情報を変換して、２次元データを生成する。２次元データは、少なくとも１つの単位符号ブロックからなる。ここで、単位符号ブロックとは、２次元的に配列した複数のビットであって、所定のビット数の情報を、第１の状態のビットおよび第２の状態のビットの配置パターン（以下、ビットパターンとよぶ）を用いて符号化したものである。単位符号ブロックは、もとの情報を符号化したものであるので、単位符号ブロックのビット数は、もとの情報のビット数よりも多い。符号化・復号化部５は、対象情報を所定のビット数ごとに分割し、分割後の情報をそれぞれ変換した単位符号ブロックを結合することで、２次元データを生成する。単位符号ブロックの具体例については、後述する。

データ分割・結合部７は、符号化・復号化部５によって生成された２次元データを単位符号ブロックに切り分ける。

誤り訂正部６は、ページデータの損失を低減するための冗長情報を生成あるいは検出する。誤り訂正部６は、冗長情報生成部６ｏｕｔと、冗長情報検出部６ｉｎとを含む。

冗長情報生成部６ｏｕｔは、切り分けで得られた単位符号ブロックに対応した冗長情報を生成する。より具体的には、冗長情報生成部６ｏｕｔは、単位符号ブロックにおけるビットパターンに応じた冗長情報を生成する。本実施の形態では、冗長情報生成部６ｏｕｔは、行のビットパターンを反映した行方向の冗長情報および列のビットパターンを反映した列方向の冗長情報を生成するものとする。

冗長情報検出部６ｉｎは、データの再生時のみに用いられるため、本実施の形態では、その説明を省略する。

ページ生成部８は、各単位符号ブロック、および、それに対応した冗長情報の配置位置を決定し、決定された配置位置に従って各単位符号ブロックおよび各冗長情報を配置したページデータを生成し、生成したページデータをバッファメモリ１０に送信する。

制御部１１は、外部機器４からの信号を受け、バッファメモリ１０に格納されているページデータを読み出し、記録再生部１２を駆動させる。

記録再生部１２は、記録媒体２にホログラムを記録し、記録媒体２から情報を読み出すための記録再生回路と光学部材とを備える。光学部材は、レーザ光を発振するレーザと、レーザ光を変調する空間光変調器と、変調されたレーザ光を記録媒体２に集光する光学素子とを含む。

記録時において、記録再生部１２は、制御部１１からの指示に基づいて、バッファメモリ１０に格納されているページデータを空間光変調器に表示させる。つまり、記録再生部１２は、レーザから出射された光束をページデータに対応したパターンで変調することにより信号光を生成する。また、記録再生部１２は、信号光とは別の参照光を生成し、参照光と信号光との干渉を記録媒体２中で誘起させることにより、情報を干渉縞の形として記録媒体２に記録する。ここで、記録再生部１２は、記録媒体２に入射する参照光の角度を随時変更する、あるいは記録媒体２の位置をずらすなどして多重記録を行っても構わない。

本実施の形態に係る記録再生部１２の構成の一例を図６に示す。図６は、第１の実施の形態に係る記録再生部１２の構成を示す模式図である。記録再生部１２は、レーザ光を出射するレーザ２０と、制御部１１からの信号などに基づいてレーザ２０の動作を制御するレーザコントローラ２１と、レーザ２０から出射されたレーザ光を集光する第１のレンズ２２と、１／４波長板２３と、１／４波長板２３をレーザ光の光軸を中心として回転させる回転機構２４と、第２のレンズ２５と、第３のレンズ２６と、偏光ビームスプリッタ２７と、撮像素子２８と、レーザ光を変調する空間光変調器２９と、変調されたレーザ光を記録媒体２に集光する第４のレンズとを含む。

制御部１１は、ホログラムの記録時には、回転機構２４を制御し、偏光ビームスプリッタ２７の空間光変調器２９側の面に光が透過するように１／４波長板２３の角度を調整する。また、制御部１１は、レーザ光が情報に対応するパターンで変調されるように空間光変調器２９を制御する。

なお、記録再生部１２の構成は、図６に示したものに限られるわけではない。図６では、信号光の光軸と参照光の光軸とが同じコリニア方式の記録再生部１２を示したが、記録再生部１２としては、信号光と異なる方向から参照光を記録媒体に照射する２光束干渉方式のものを用いてもよい。また、他の変形例も適宜とりうる。例えば、第４のレンズのかわりに、光を記録媒体２に集光する他の光学素子を用いることもできる。

次に、図７に示すフローチャートを用いて、ページデータの生成手法について説明するとともに、情報生成部３の構成について詳細に説明する。図７は、第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１のデータ記録時の処理の流れを示したフローチャートである。

ステップＳ１において、符号化・復号化部５は、外部機器４からの情報に基づき、空間光変調器の変調パターンを決める２次元データを生成する。より具体的には、符号化・復号化部５は、外部機器４から入力された情報を、所定の２次元データ生成規則に基づいて、２次元データに変換する。

本実施の形態においては、２次元データを生成する方式として、「３−１６変調方式」を採用する。３−１６変調方式では、８ビットが、４×４ビットの単位符号ブロック中に明ビットを３点配置することで表わされる。ここで、「明ビット」とは、空間光変調器に、当該ビットに対応する領域の光を通過させることを表わす状態（明状態）のビットである。また、単位符号ブロック中の他のビットは、空間光変調器に、当該ビットに対応する領域の光を遮断させることを表わす状態（暗状態）にある。このようなビットを「暗ビット」と呼ぶことにする。なお、各ビットに対応する空間光変調器の領域は、空間光変調器の１画素であってもよいし、複数の画素の集合であってもよい。

図８を参照して、３−１６変調方式における明ビットおよび暗ビットの配置（ビットパターン）について説明する。図８は、３−１６変調方式におけるビットパターンを説明するための図である。

３−１６変調方式によるビットパターンの一例を図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して説明する。図８（ａ）は、３−１６変調方式におけるビットパターンの一例を示す図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示されるビットパターンに対応するビットを示す図である。

図８（ａ）に示すように、３−１６変調方式では、４×４ビットの単位符号ブロック７００は、４つの２×２ビットの集合７１０，７１２，７１４，７１６からなる。４つの集合のうち１つの集合は、４つの暗ビットからなる。残りの３つの集合は３つの暗ビットと１つの明ビットからなる。なお、図８では、暗ビットを斜線の領域で、明ビットを白抜きの領域で示している。

この方式では、単位符号ブロック７００で表わす８ビットのうち２ビットを、４つの暗ビットからなる集合の位置によって表わす。例えば、８ビットのビット列のうち、初めの２ビットが“００”であれば、左上の２×２ビット７１０を暗状態とし、初めの２ビットが“１１”であれば、右上の２×２ビット７１２を暗状態とし、初めの２ビットが“０１”であれば、右下の２×２ビット７１６を暗状態とし、初めの２ビットが“１０”であれば、左下の２×２ビット７１４を暗状態とするような規則を与える。図８に示す例では、図８（ｂ）のとおり初めの２ビットが“１０”であるので、左下の２×２ビット７１４が暗状態になっている。なお、集合の配置を決めるビット列のうちの２ビットは、ビット列の初めの２ビットに限られるわけではない。

８ビットのうち、残りの６ビットは、３つの暗ビットと１つの明ビットとからなる３つの集合が、それぞれ２ビットを表わすことにより表現される。残りの２ビット×３を、順に、左上、右上、左下、右下の集合に割り当てる。ただし、４つの暗ビットからなる集合には、残りのビットを割り当てない。

３つの暗ビットと１つの明ビットとからなる集合においては、明ビットは４通りの位置をとりえるので、明ビットの位置により２ビットを表わすことができる。例えば、２ビットが“００”であれば、２×２ビットのうち左上の１ビットを明状態とし、２ビットが“１１”であれば、２×２ビットのうち右上の１ビットを明状態とし、２ビットが“０１”であれば、２×２ビットのうち右下の１ビットを明状態とし、２ビットが“１０”であれば、２×２ビットのうち左下の１ビットを明状態とするような規則を与える。図８（ａ）は、この規則にしたがって、図８（ｂ）の残り６つのビット（“０１００１１”）を表わしたものである。

この変調方式では、２×２ビットによって２ビットを表わすことにより、４×４ビットの単位符号ブロックの一方向での明ビットの連結を長くて二つとすることができる。これにより、２次元パターン内で明ビットの集中を避けることができる。

本実施の形態では、図８（ｃ）に示すように明ビットが３個連結するようなことはおきない。ホログラムの記録において、表示するページデータの低周波成分の干渉が支配的となった場合、すなわち明ビットが図８（ｃ）に示したように複数個連結するような場合は、フーリエ面における０次成分の強度が高くなり、その結果、媒体蝕和による再生像品質の劣化が生じてしまう。このため、本実施の形態では、図８（ｃ）に示すように明ビットが３個連結するような変調方式は採用せず、縦横の方向に連結する明ビットが２個までになる３−１６変調方式で変調を行なった。

なお、上述の説明では、斜線部の領域を暗ビット、白抜きの領域を明ビットとしたが、逆であってもよい。

図７に戻り、ステップＳ２において、データ分割・結合部７は、単位符号ブロックごとに２次元データを切り出す。つまり、データ分割・結合部７は、２次元データを単位符号ブロックに分割する。

ステップＳ３において、冗長情報生成部６ｏｕｔは、単位符号ブロックの行を探索し、行方向の冗長情報を生成する。

また、ステップＳ４において、冗長情報生成部６ｏｕｔは、単位符号ブロックの列を探索し、列方向の冗長情報を生成する。

図９を参照して、単位符号ブロックと生成される冗長情報との関係について説明する。図９は、第１の実施の形態に係る２次元データを構成する単位符号ブロックと行方向／列方向の冗長情報を示す模式図である。図９に示すように、冗長情報生成部６ｏｕｔは、単位符号ブロック４０の行方向と列方向の画素に基づき、行方向と列方向の冗長情報を生成する。本実施の形態においては、単位符号ブロックは４行×４列のビットからなるため、行方向の冗長情報４１および列方向の冗長情報４２を、４×１の１次元ビット列とする。この場合、行／列方向の冗長情報を１ビットで表わしているので、冗長情報のビット数は最小となる。当然のことながら、冗長情報のビット数は、単位符号ブロックのビット数よりも少ない。

ここで、行方向の冗長情報４１および列方向の冗長情報４２を構成するビット（冗長ビット）の明暗状態に関して説明する。冗長情報生成部６ｏｕｔは、単位符号ブロックを構成する行／列に含まれる明ビットの個数が、行方向／列方向の明ビットの最大数であるときに、当該行／列に対応する冗長ビットを明状態とする。

明ビットの最大数は、単位符号ブロックの生成規則に応じて決まる。本実施の形態に係
る単位符号ブロックの生成規則である３−１６変調方式においては、行あるいは列に含まれる明ビットの個数の組み合わせは、（２，１，０，０）あるいは（１，１，１，０）のいずれかであり、２個明ビットを含む行（あるいは列）は、必ず、全ての行（あるいは列）の中で、最大数の明ビットを含む。したがって、単位符号ブロック４０の領域内の各行・各列に含まれる明ビットの最大数は２個である。よって、冗長情報生成部６ｏｕｔは、行／列に含まれる明ビットの個数が２個であれば、対応する冗長ビットを明状態とする。

図１０に、本実施の形態において採用した３−１６変調における単位符号ブロックと、単位符号ブロックに対応する冗長情報の例を示す。図１０には、３種類の単位符号ブロック５０（ａ）〜５０（ｃ）と、単位符号ブロック５０（ａ）〜５０（ｃ）にそれぞれ対応する行方向における冗長情報５０１（ａ）〜５０１（ｃ）および列方向における冗長情報５０２（ａ）〜５０２（ｃ）を示した。

再び、図７に戻る。ステップＳ５において、冗長情報生成部６ｏｕｔは、すべての単位符号ブロックについて、すべての行・列の冗長情報を生成したかどうか判断する。まだ冗長情報を生成していない行あるいは列がある場合（ステップＳ５においてＮｏ）、冗長情報生成部６ｏｕｔは、ステップＳ３、ステップＳ４の処理を繰り返す。

冗長情報生成部６ｏｕｔが、すべての単位符号ブロックについて、すべての行・列の冗長情報を生成したと判断した場合（ステップＳ５においてＹｅｓ）、ページ生成部８は、ステップＳ６において、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４にて生成した単位符号ブロック、行方向の冗長情報、列方向の冗長情報を、それぞれどの領域に配置するか決定する。

ステップＳ７において、ページ生成部８は、ステップＳ６の決定に基づいて、行方向の冗長情報および列方向の冗長情報を囲むように単位符号ブロックを配置したページデータを生成する。つまり、ページ生成部８は、単位符号ブロックを配置する領域を、冗長情報を配置する領域を囲むように設定する。ステップＳ８において、ホログラム記録再生装置１は、生成されたページデータを記録媒体に記録する。

このように冗長情報および単位符号ブロックが配置されたページデータでは、異なる配置、例えば、単位符号ブロックを冗長情報が囲む場合などに比べて、冗長情報が、レンズの歪みの影響を受けにくい領域に配置されることになる。したがって、再生された冗長情報にエラーを生じる可能性が低くなる。

本実施の形態では、ページ生成部８は、図１１に示すように、変調されたレーザ光を集光する光学素子の光軸が通るページデータ６０の中心付近の領域に行方向の冗長情報５０１（ａ）〜５０１（ｃ）および列方向の冗長情報５０２（ａ）〜５０２（ｃ）を配置し、ページデータ６０の周辺部に単位符号ブロック５０（ａ）〜５０（ｃ）を配置する。

このように、記録対象の情報をページデータの周辺に配置し、記録対象の情報に対応した冗長情報をページデータの中心に配置することで、再生像に歪が生じた場合においても、再生像の中心部付近に配置されているため歪の影響が少ない冗長情報を用いて、記録対照の情報に生じるエラーを訂正することが可能になる。すなわち、再生時に光学系の歪などにより単位符号ブロックにエラーが生じたとしても、対応する冗長情報はページデータの中心付近に配置されているため歪の影響を受けにくく、冗長情報を用いて、周辺部に配置された単位符号ブロックのエラーを訂正することができる。

特に、本実施の形態では、行方向および列方向の２通りの冗長情報を記録することにより、単位符号ブロックに関してより多くの情報を得ることができるため、単位符号ブロックのエラーをより精度よく訂正することができる。

また、本実施の形態のような変調方式および冗長情報を採用した場合には、行方向／列方向における冗長情報が全て暗ビットになる場合が生じることが多く、冗長情報は、記録対象の情報と比較して明ビットの数が少なくなる。その結果、ページデータの中心付近の光強度を低減することが可能であり、記録媒体のダイナミックレンジの浪費を抑え、ダイナミックレンジを有効に使うことが可能になる。

［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。本実施の形態は、記録媒体に記録された情報を再生するホログラム再生装置に関する。

はじめに、記録媒体２からの情報を再生するホログラム記録再生装置１の構成に関して、図１２を参照して説明する。図１２は、第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１および周辺機器の構成図である。なお、第２の実施の形態に関しては、上記第１の実施の形態に係る図に示される構成要素と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略し、第１の実施の形態と異なる点のみ説明することとする。

再生時、制御部１１は、外部機器４からの信号を受けて、記録再生部１２を駆動させ、記録媒体２に再生用の参照光を照射させる。記録再生部１２は、参照光の照射の結果生じた再生像を検出する。バッファメモリ１０は、検出された再生像を格納する。

図６を参照して、本実施の形態にかかる記録再生部１２の動作について詳細に説明しておく。制御部１１は、ホログラムの再生時には、回転機構２４を制御し、偏光ビームスプリッタ２７の撮像素子２８の面を記録媒体２からの再生像が透過するように１／４波長板２３の角度を調整する。撮像素子２８は、再生像を検出し、バッファメモリ１０に送る。

データ切り出し部９は、検出された再生像の中から、各行方向／列方向における冗長情報が配置されている領域と、各単位符号ブロックが配置されている領域とを切り出す。そして、データ切り出し部９は、各冗長情報および各単位符号ブロックの検出結果を取得する。

冗長情報検出部６ｉｎは検出された冗長情報および単位符号ブロックに基づいて、単位符号ブロックに生じるエラーを訂正する。ここで、「エラーの訂正」とは、冗長情報と単位符号ブロックの検出結果とから本来の単位符号ブロックを推測することで、エラーが発生したビット（誤りビット）の影響を抑えて単位符号ブロックを読み出すことを意味する。

データ分割・結合部７は、分割されている単位符号ブロックを２次元データに結合する。符号化・復号化部５は、２次元のデータを復号化して、元のデータに復元し、外部機器４に出力する。

次に、図１３に示すフローチャートを用いて、ページデータの再生手法について詳細に説明する。図１３は、第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１のデータ再生時の処理の流れを示したフローチャートである。

ステップＳ８１において、制御部１１は、記録再生部１２を制御し、記録媒体２に再生用の参照光を照射させる。なお、記録媒体２に対し多重記録がなされている場合は、記録再生部１２は、複数の互いに異なる入射角度で再生用の参照光を照射するなどして、多重記録された情報を随時再生する。

ステップＳ８２において、記録再生部１２は、記録媒体２から再生像を検出し、バッファメモリ１０に再生像を格納する。

ステップＳ８３において、データ切り出し９は、検出された再生像から、単位符号ブロック領域と、冗長情報領域とを切り出す。本実施の形態においては、単位符号ブロック領域は再生像の周辺部付近、冗長情報領域は再生像の中心部付近に配置されている。データ切り出し部９は、ホログラム記録時にページ生成部８が決定した配置位置および再生用の光学系のパラメータなどに基づいて決定される再生像中の単位符号ブロック領域および冗長情報領域の配置にしたがって、これらを切り出す。なお、データ切り出し部９は、光学系のパラメータ等に基づいて、画像の歪み補正を行なってもよい。

ステップＳ８４において、データ切り出し部９は、再生像中の冗長情報領域から、１つの行方向の冗長情報を選択し、抽出する。また、データ切り出し部９は、選択した行方向の冗長情報に対応する列方向の冗長情報を選択し、抽出する。

ステップＳ８５において、データ切り出し部９は、再生像中から、ステップＳ８４において選択した行および列方向の冗長情報に対応する単位符号ブロックを抽出する。

ステップＳ８６では、冗長情報検出部６ｉｎは、行／列方向の冗長情報から、単位符号ブロック中に輝点（明ビット）がどのように分布しているかを推定する。そして、冗長情報検出部６ｉｎは、判断結果に基づいて、対応する単位符号ブロックのエラーを訂正する。つまり、冗長情報検出部６ｉｎは、冗長情報に基づいて単位符号ブロックの配置状態を推定することにより、単に読み取りで得られる配置状態に比べて、元々記録媒体２に記録されていた配置状態に近い配置状態をもつ単位符号ブロックを読み取り結果として出力することができる。

再生時に単位符号ブロックが光学系の歪によりエラーが生じたとしても、冗長情報はページデータの中心付近に配置されているため歪の影響を受けにくく、周辺部に配置された単位符号ブロックのエラーを訂正することができる。

ここで、ステップＳ８６における、明ビットの分布の推定方法について詳しく説明する。第１の実施の形態で説明したような冗長情報の与え方によれば、単位符号ブロック中において、２つの明ビットが含まれる行／列の冗長情報のビットが明ビットになっている。一方、第１の実施の形態で説明したような単位符号ブロックの定め方によれば、４つの行／列に含まれる明ビットの数の組み合わせは、（２，１，０，０）もしくは（１，１，１，０）のいずれかである。したがって、明ビットとなる行／列方向の冗長ビットの個数は、１個もしくは０個である。

行／列の冗長情報のうちの両方に明ビットがある場合、明ビットがある行および列が交わる点は、必ず明ビットである（その点が明ビットでないとすると、単位符号ブロックに含まれる明ビットの個数が４つになってしまうため）。よって、冗長情報検出部６ｉｎは、明ビットがある行および列が交わる点を明ビットであると決定する。そして、残りの２個の明ビットを冗長情報の明ビットが存在する行／列から抽出する。すなわち、明ビットが存在する行あるいは列のうち、行および列が交わる点以外で最大輝度を持つ点を明ビットと推定する。

行／列の冗長情報のうち、一方が明ビット１個を含み、もう一方がすべて暗ビットの場合、冗長情報検出部６ｉｎは、冗長情報の明ビットが存在する行／列に対応した単位符号ブロックの行／列から、輝度が上位２位までの点を明ビットとして抽出し、残りの領域（明ビットが存在しない行／列）のうち最大輝度の点を明ビットとして抽出する。

行／列の冗長情報が両方とも全て暗ビットの場合、冗長情報検出部６ｉｎは、行および列の冗長情報に対応する単位符号ブロック中で輝度の順位付けを行ない、上位３つまでの輝度値の画素を明ビットとして抽出する。

以上で説明した推定方法によりエラーを訂正できることについて、補足説明しておく。実際の記録再生においては、画像の歪み補正を行なった直後の状態（エラー訂正を行なう前の生データ）で、誤りビットが生じやすくなっている箇所を分析したところ、誤りビットが頻繁に発生する箇所があることが分かった。

図１４は、誤りビットが生じやすくなっている箇所を説明するための図である。図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）は、それぞれ、単位符号ブロック１４１０、単位符号ブロック１４２０、単位符号ブロック１４３０において誤りビットが生じやすくなっている箇所を示す図である。分析の結果、丸で囲んだ領域１４１２、領域１４２２、領域１４３２において、誤りビットが頻繁に発生することが分かった。つまり、各明ビットが孤立しているよりも、明ビット同士が密集している場合に、付近に明ビットが多く存在する箇所においてエラーが生じやすい。この要因としては、光学系の点像分布関数、歪み補正による画像の補間、あるいは、再生時の輝度ムラによる影響などが考えられる。これらの影響により、輝度の順位付けを行なう際に、図１４の丸で示した領域の画素が、他の画素に比べて相対的に明るくなってしまったものと考えられる。

本発明によれば、冗長情報により明ビットの分布を推測しているので、このような誤りビットの影響を低減することができる。

図１３に戻り、処理の説明を続ける。ステップＳ８７において、符号化・復号化部５は、単位符号ブロックの推測結果を情報に復号し、全ての情報の復号化が完了したか判断する。

復号化が完了していない場合（ステップＳ８７においてＮｏ）、ホログラム記録再生装置１は、ステップＳ８４からの処理を繰り返す。

復号化が完了した場合（ステップＳ８７においてＹｅｓ）、符号化・復号化部５は、外部機器４に、復号化して得られたデータを出力する。

［第３の実施の形態］
本発明における単位符号ブロックの生成規則および冗長情報の生成規則は、第１の実施の形態で説明したものに限られるわけではない。第３の実施の形態では、第１の実施の形態と異なる規則で単位符号ブロックおよび冗長情報を生成するホログラム記録装置について説明する。

第３の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。ただし、符号化・復号化部５が、記録対象情報を二次元データに変換する変調方式が、第１の実施の形態のものと異なる。また、冗長情報生成部６ｏｕｔの、冗長情報の生成規則が異なる。

第３の実施の形態に係るホログラム記録装置によるページデータの生成処理の流れも、第１の実施の形態で説明したものと同様である。ただし、外部機器４からの情報に基づいて２次元データを生成する方法、単位符号ブロックから冗長情報を生成する方法が異なる。

第３の実施の形態における、単位符号ブロックの生成規則について、図１５および図１６を参照して説明する。本実施の形態では、４画素×３画素の単位符号ブロックが、８ビットの情報を表現する。

図１５は、第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの生成規則における８ビットのうちの２ビットの表現方法を説明するための図である。本生成規則では、２つの明ビットと１つの暗ビットとからなる、図１５（ａ）に示す形状のビット列１５００の位置で、ビット列のうちの初めの２ビットを表現するものとする。ビット列１５００の配置方法は４通りあるので、ビット列１５００の位置で、２ビットが表現できる。なお、ビット列１５００と異なるビットパターンを持つビット列の位置で、２ビットを表現してもよい。

本実施の形態では、図１５（ｂ）に示すように、ビット列１５００を左端の列に配置した単位符号ブロック１５１０で“００”を、ビット列１５００を左から２番目の列に配置した単位符号ブロック１５２０で“０１”を、ビット列１５００を右から２番目の列に配置した単位符号ブロック１５３０で“１０”を、ビット列１５００を右端の列に配置した単位符号ブロック１５４０で“１１”を表わすこととする。ただし、単位符号ブロック１５１０〜１５４０と、表わされる情報との対応関係は、図１５（ｂ）で説明したものに限られるわけではない。なお、図１５（ｂ）では、分かりやすさのため、ビット列１５００以外の領域は、暗ビットで示しているが、あとで説明するように、残りの領域にも記録対象の情報に応じて明ビットが割り当てられる。

残りの６ビットは、単位符号ブロックのうちビット列１５００を除いた３列で表わす。具体的には、残りの３列に、左から右に沿って、２ビットずつの情報を与えることで、６ビットを表わす。

残りの列のビットパターンの生成規則を図１６を参照して説明する。図１６は、第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの生成規則における残りのビットの表現方法を説明するための図である。図１６に示すように、“００”に対し、すべて暗ビットのビット列１６１０を、“０１”に対し、１つの明ビットを上段に持つビット列１６２０を、“１０”に対し、１つの明ビットを中段に持つビット列１６３０を、“１１”に対し、１つの明ビットを下段に持つビット列１６４０を、それぞれ割り当てる。ただし、ビット列１６１０〜１６４０への情報の割り当て方は、図１６で説明したものに限られるわけではない。

以下に、上述の生成規則により生成される単位符号ブロックの具体例を図１７、図１８を参照して説明する。

図１７は、第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの第１の例を示す図である。図１７では、ビット列“０１０１１１１０”を表わす単位符号ブロックを示している。ビット列の初めの２ビットが“０１”であるので、左から２番目の列に、ビット列１５００が割り当てられる。残りの３列には、残りの６ビットが２ビットずつ、左から右に沿って、順に、図１６に示す規則に対応して割り当てられる。

図１８は、第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの第２の例を示す図である。図１８では、ビット列“１０００１０１０”を表わす単位符号ブロックを示している。ビット列の初めの２ビットが“１０”であるので、右から２番目の列に、ビット列１５００が割り当てられる。残りの３列には、残りの６ビットが２ビットずつ、左から右に沿って、順に、図１６に示す規則に対応して割り当てられる。

続いて、第３の実施の形態における冗長情報の生成規則について、図１９を参照しつつ説明する。図１９は、第３の実施の形態における冗長情報の生成規則について説明するための図である。

図１９に示すように、冗長情報は、縦（列）、横（行）のそれぞれの方向について生成される。生成される冗長ビットの状態は、対応する列／行に含まれるビット数が最大であるかどうかによって決まる。本実施の形態では、列／行に含まれるビット数が最大である場合に、対応する冗長ビットを明状態とする。

まず、列が２つの明ビットを含むとき、対応する列方向の冗長ビットを明ビットとし、それ以外の場合、列方向の冗長ビットを暗ビットとする。したがって、ビット列１５００がある列の冗長ビットが明ビットとなる。

また、２つ以上の明ビットを含む行に対応する冗長ビットを明ビットとし、それ以外の場合、行方向の冗長ビットを暗ビットとする。２つ以上の明ビットを含む行は、次のとおり、最大数の明ビットを含んでいるといえるからである。

上述の単位符号ブロックの生成規則によれば、単位符号ブロックに含まれる明ビットの個数は、２個から５個である。明ビットが５個の場合、各行に含まれる明ビットの個数の組み合わせ（行の順番は問わない）は、（４，１，０）、（３，１，１）、（２，２，１）のいずれかである。明ビットが４個の場合、各行に含まれる明ビットの個数の組み合わせは（３，１，０）、（２，２，０）、（２，１，１）のいずれかである。明ビットが３個の場合、各行に含まれる明ビットの個数の組み合わせは（２，１，０）もしくは（１，１，１）のいずれかである。明ビットが２個の場合、各行に含まれる明ビットの個数の組み合わせは（１，１，０）のみである。したがって、２つ以上の明ビットを含む行は、どのような組み合わせであっても、全ての行の中で明ビット数が最大になっている。

よって、本実施の形態では、２つ以上の明ビットを含む行に対応する冗長ビットを明ビットとするという生成規則を定めればよい。

本実施の形態では、冗長情報生成部６ｏｕｔは、上述の生成規則にしたがって、単位符号ブロックに対応する冗長情報を生成する。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態では、第３の実施の形態に係る規則で生成された単位符号ブロックおよび冗長情報を再生するホログラム再生装置について説明する。

第４の実施の形態に係るホログラム再生装置の構成は、第２の実施の形態で説明したものと同様である。ただし、冗長情報検出部６ｉｎによる単位符号ブロックの推定方法が、第２の実施の形態のものと異なる。また、符号化・復号化部５によるデータの復号化が、第３の実施の形態における符号化と対応するものになる点が、第２の実施の形態のものと異なる。

第４の実施の形態に係るホログラム再生装置によるページデータの再生処理の流れも、第２の実施の形態で説明したものと同様である。ただし、冗長情報検出部６ｉｎが、行／列方向の冗長情報から、単位符号ブロック中に輝点（明ビット）がどのように分布しているかを推定する方法が異なる。

明ビットの分布の推定方法について、図２０から図２３を参照しつつ、具体例を挙げて説明する。

第１の例を図２０を参照して説明する。図２０は、冗長情報の第１の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。図２０には、図１９に示した単位符号ブロック１７００と、単位符号ブロック１７００に対応する行方向冗長情報１９１０および列方向冗長情報１９２０とを示している。また、図２０には、エラーが生じやすい箇所を丸で示している。

まず、冗長情報検出部６ｉｎは、列方向冗長情報１９２０から、初めの２ビットを表わすビット列の位置は左から２番目の列であると決定する。

一方、行方向冗長情報１９１０のうち、行Ａに対応する冗長ビットと行Ｃに対応する冗長ビットとが明ビットであることから、行Ａ，Ｂ，Ｃに含まれる明ビットの個数は、順に、（２，１，２）あるいは（２，０，２）のいずれかであったことが分かる。

従って、冗長情報検出部６ｉｎは、行Ａおよび行Ｃに含まれる明ビットの個数は２個であると決定する。そして、行Ａ、行Ｃのそれぞれにおいて、上位２つまでの輝度を有する画素を明ビットと推定する。

また、冗長情報検出部６ｉｎは、行Ｂに含まれる画素であり、かつ、対応する列方向の冗長ビットが明ビットでない列にある画素の中から、最大輝度を有する画素を抽出する。最大輝度を有する画素が明ビットであるか暗ビットであるかどうかは単位符号ブロックによるので、冗長情報検出部６ｉｎは、例えば、抽出した画素の輝度値と抽出した画素の周辺画素の輝度値との差分値が所定値以上であるときに、抽出した画素が明ビットであったと推定する。ただし、抽出した画素の状態の推定方法は、これに限られるわけではない。例えば、冗長情報検出部６ｉｎは、抽出した画素の輝度値が所定のしきい値を超える場合に、抽出した画素が明ビットであったと推定してもよい。

この推定方法によれば、丸で示した画素２００２の輝度値が行Ａや行Ｃの明ビットに対応する画素の輝度値を超えた場合にも、本来の単位符号ブロックを正しく推定できる。

第２の例を図２１を参照して説明する。図２１は、冗長情報の第２の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。図２１には、単位符号ブロック２１００と、単位符号ブロック２１００に対応する行方向冗長情報２１１０および列方向冗長情報２１２０とを示している。

まず、冗長情報検出部６ｉｎは、列方向冗長情報２１２０から、初めの２ビットを表わすビット列の位置は右から２番目の列であると決定する。

一方、行方向冗長情報２１１０のうち、行Ｂに対応する冗長ビットが明ビットであることから、行Ａ，Ｂ，Ｃに含まれる明ビットの個数は、順に、（１，３，１）あるいは（１，２，１）のいずれかであったことが分かる。

従って、冗長情報検出部６ｉｎは、行Ａおよび行Ｃに含まれる明ビットは、対応する列方向の冗長ビットが明ビットである右から２番目の列の１個であると決定する。

また、冗長情報検出部６ｉｎは、行Ｂに含まれる画素であり、かつ、対応する列方向の冗長ビットが明ビットでない列にある画素の中から、上位２つまでの輝度を有する画素を明ビットと推定する。残りの１つの画素（ここでは、輝度の順番が入れ替わるほどのエラーは生じないとして、画素２１０４であるとする）が、明ビットであるか暗ビットであるかどうかは単位符号ブロックによるので、冗長情報検出部６ｉｎは、例えば、残りの画素の輝度値と残りの画素の上下の画素の輝度値との差分値が所定値以上であるときに、残りの画素が明ビットであったと推定する。ただし、残りの画素の状態の推定方法は、これに限られるわけではない。例えば、冗長情報検出部６ｉｎは、残りの画素の輝度値が所定のしきい値を超える場合に、抽出した画素が明ビットであったと推定してもよい。

この推定方法によれば、丸で示した画素２１０２の輝度値が、行Ａや行Ｃの明ビットに対応する画素の輝度値を超えた場合にも、本来の単位符号ブロックを正しく推定できる。

第３の例を図２２を参照して説明する。図２２は、冗長情報の第３の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。図２２には、単位符号ブロック２２００と、単位符号ブロック２２００に対応する行方向冗長情報２２１０および列方向冗長情報２２２０とを示している。

行方向冗長情報２２１０および列方向冗長情報２２２０は、それぞれ、図２１に示した行方向冗長情報２１１０および列方向冗長情報２１２０と同じである。したがって、単位符号ブロックの推測方法は、第２の例と同様である。冗長情報検出部６ｉｎが、画素２２０４を明ビットと判断したならば、冗長情報検出部６ｉｎによる単位符号ブロック２２００の推測結果は正しい。

第４の例を図２３を参照して説明する。図２３は、冗長情報の第４の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。図２３には、単位符号ブロック２３００と、単位符号ブロック２３００に対応する行方向冗長情報２３１０および列方向冗長情報２３２０とを示している。また、図２３には、エラーが生じやすい画素２３０２，２３０４も丸で示している。

まず、冗長情報検出部６ｉｎは、列方向冗長情報２１２０から、初めの２ビットを表わすビット列の位置は右から２番目の列であると決定する。

一方、行方向冗長情報２１１０のうち、行Ａに対応する冗長ビットおよび行Ｂに対応する冗長ビットが明ビットであることから、行Ａ，Ｂ，Ｃに含まれる明ビットの個数は、順に、（２，２，１）であったことが分かる。

従って、冗長情報検出部６ｉｎは、行Ｃに含まれる明ビットは、対応する列方向の冗長ビットが明ビットである右から２番目の列の１個であると決定する。

また、冗長情報検出部６ｉｎは、行Ａおよび行Ｂの画素の輝度の順位付けを行ない、上位４位までの画素を明ビットと推定する。なお、本実施の形態に係る単位符号ブロックの生成規則では、上下に明ビットが隣接することはない。冗長情報検出部６ｉｎは、このことに基づいて、明ビットの分布を推定する。つまり、同じ列に、上位４位までの輝度値を持つ画素が２つ並ぶ場合、輝度値の低いほうの画素は、周囲の影響を受けて輝度値が上がった画素であり、明ビットではないとみなす。

以上のように、冗長情報検出部６ｉｎは、単位符号ブロックの生成規則に基づいて、冗長情報から本来の単位符号ブロックを推測する。したがって、情報の生成にあたって、誤りビットの影響を低減することができる。

［その他］
以上、本発明を上記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

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。

再生像の歪みを空間光変調器の画素に対応させて示した模式図である。 特許文献１に記載の従来技術におけるデジタルデータ記録再生装置およびその周辺機器の構成図である。 特許文献１に記載の従来技術における記録時の処理の流れを示したフローチャートである。 特許文献１に記載の従来技術におけるページデータの構成と、領域分割方法とを示した模式図である。 第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１および周辺機器の構成図である。 第１の実施の形態に係る記録再生部１２の構成を示す模式図である。 第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１のデータ記録時の処理の流れを示したフローチャートである。 ３−１６変調方式におけるビットパターンを説明するための図である。 第１の実施の形態に係る２次元データを構成する単位符号ブロックと行方向／列方向の冗長情報を示す模式図である。 第１の実施の形態における単位符号ブロックおよび冗長情報の例を示す図である。 第１の実施の形態における単位符号ブロックおよび冗長情報のページデータ内の配置を示す模式図である。 第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１および周辺機器の構成図である。 第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置１のデータ再生時の処理の流れを示したフローチャートである。 誤りビットが生じやすくなっている箇所を説明するための図である。 第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの生成規則における８ビットのうちの２ビットの表現方法を説明するための図である。 第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの生成規則における残りのビットの表現方法を説明するための図である。 第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの第１の例を示す図である。 第３の実施の形態に係る単位符号ブロックの第２の例を示す図である。 第３の実施の形態における冗長情報の生成規則について説明するための図である。 冗長情報の第１の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。 冗長情報の第２の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。 冗長情報の第３の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。 冗長情報の第４の例から、単位符号ブロックを推定する方法を推測する方法を説明するための図である。

符号の説明

１１０１ 歪が生じない場合の空間光変調器の画素配列、１１０２ 歪が生じた場合の空間光変調器の画素配列、１００１ 誤り訂正装置、１００２ 記録媒体、１００３ 記録再生回路、１００４ 外部機器、１０１１ データ入出力部、１０１２ 符号化部、１０１３ 誤り訂正部、１０１４ 制御部、１０１５ バッファメモリ、１ ホログラム記録再生装置、２ 記録媒体、３ 情報生成部、４ 外部機器、５ 符号化・復号化部、６ 誤り訂正部、７ データ分割・結合部、８ ページ生成部、９ データ切り出し部、１０ バッファメモリ、１１ 制御部、１２ 記録再生部、２０ レーザ、２１ レーザコントローラ、２２ 第１のレンズ、２３ １／４波長板、２４ 回転機構、２５ 第２のレンズ、２６ 第３のレンズ、２７ 偏光ビームスプリッタ、２８ 撮像素子、４０ 単位符号ブロック、４１ 行方向の冗長情報、４２ 列方向の冗長情報、５０（ａ）〜５０（ｃ） 単位符号ブロック、５０１（ａ）〜５０１（ｃ） 行方向の冗長情報、５０２（ａ）〜５０２（ｃ） 列方向の冗長情報、６０ ページデータ。

Claims (12)

1. ホログラム記録装置であって、
   レーザ光を出射するレーザと、
   前記レーザ光を変調する空間光変調器と、
   ホログラム記録媒体に記録される情報をｍ行×ｎ列の複数のビットのビットパターンで符号化した符号ブロックを生成する符号化部と、
   前記符号ブロックの各行および列における第１の状態のビットの数に応じた冗長情報を生成する冗長情報生成部と、
   前記空間光変調器に、前記冗長情報を囲んで前記符号ブロックが配置されるように前記レーザ光を変調させる制御装置とを備え、
   前記冗長情報は、各々が各前記行および列における前記第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなり、
   前記冗長ビットは、前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす、ホログラム記録装置。
2. 前記制御装置は、前記空間光変調器に、前記空間光変調器によって変調された前記レーザ光をホログラム記録媒体に集光する光学素子の光軸近傍領域に前記冗長情報を配置し、前記光学素子の周辺領域に前記符号ブロックが配置されるように前記レーザ光を変調させる、請求項１に記載のホログラム記録装置。
3. 前記冗長情報生成部は、前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大である前記行および列に対応する前記冗長ビットを、明状態とする、請求項１または２に記載のホログラム記録装置。
4. ホログラム記録方法であって、
   ホログラム記録媒体に記録される情報に対応するｍ行×ｎ列のビットパターンで配置された複数のビットからなる符号ブロックを生成するステップと、
   前記符号ブロックの各行および列における第１の状態のビットの数に応じた冗
   長情報を生成するステップと、
   レーザから出射されたレーザ光を、空間光変調器によって、前記冗長情報を囲んで前記符号ブロックが配置されるように変調するステップとを備え、
   前記冗長情報は、各々が各前記行および列における前記第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなり、
   前記冗長ビットは、前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす、ホログラム記録方法。
5. 前記レーザ光を変調させるステップにおいて、変調されたレーザ光をホログラム記録媒体に集光する光学素子の光軸近傍の領域に前記冗長情報が配置され、かつ、前記光学素子の周辺の領域に前記符号ブロックが配置されるように前記レーザ光を変調する、請求項４に記載のホログラム記録方法。
6. 前記冗長情報を生成するステップにおいて、前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大である前記行および列に対応する前記冗長ビットを、明状態とする、請求項４または５に記載のホログラム記録方法。
7. ホログラム再生装置であって、
   ホログラム記録媒体にレーザ光を照射し、前記レーザ光を照射された前記ホログラム記録媒体からの再生像を検出する再生部と、
   前記再生像から、ｍ行×ｎ列の複数のビットからなる符号ブロックが記録されている第１の領域と、前記符号ブロックの各行および列における第１の状態のビットの数に応じた冗長情報が記録されている第２の領域とを切り出す切り出し部と、
   前記第１の領域における前記符号ブロックの検出結果と、前記第２の領域における前記冗長情報の検出結果と、前記符号ブロックの生成規則と、前記冗長情報の生成規則とに基づいて、前記符号ブロックを推測するエラー訂正部と、
   推測された前記符号ブロックを復号化する復号化部とを備え、
   前記冗長情報は、各々が各前記行および列における前記第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなり、
   前記冗長ビットは、前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす、ホログラム再生装置。
8. 前記第１の領域は、前記再生像の中心付近の領域であり、前記第２の領域は、前記再生像の周辺の領域である、請求項７に記載のホログラム再生装置。
9. 前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大である前記行および列に対応する前記冗長ビットは明状態である、請求項７または８に記載のホログラム再生装置。
10. ホログラム再生方法であって、
    ホログラム記録媒体にレーザ光を照射し、前記レーザ光を照射された前記ホログラム記録媒体からの再生像を検出するステップと、
    前記再生像から、ｍ行×ｎ列の複数のビットからなる符号ブロックが記録されている第１の領域と、前記符号ブロックの各行および列における第１の状態のビットの数に応じた冗長情報が記録されている第２の領域とを切り出すステップと、
    前記第１の領域における前記符号ブロックの検出結果と、前記第２の領域における前記
    冗長情報の検出結果と、前記符号ブロックの生成規則と、前記冗長情報の生成規則とに基づいて、前記符号ブロックを推測するステップと、
    前記符号ブロックの推測結果を復号化するステップとを備え、
    前記冗長情報は、各々が各前記行および列における前記第１の状態のビットの数に対応する冗長ビットからなり、
    前記冗長ビットは、前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大であるかどうかを表わす、ホログラム再生方法。
11. 前記第１の領域は、前記再生像の中心付近の領域であり、前記第２の領域は、前記再生像の周辺の領域である、請求項１０に記載のホログラム再生方法。
12. 前記行および列における前記第１の状態のビットの数が、全ての前記行および列における前記第１の状態のビットの数の中で最大である前記行および列に対応する前記冗長ビットは明状態である、請求項１０または１１に記載のホログラム再生方法。

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