JP5156267B2 - 記録媒体に保存されたデータをスキャニングする方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に保存されたデータをスキャニングする方法及び装置に関する。

本発明は、特に、フィルム上、またはホログラフィックメモリのような光学ストレージ上へのデータの記録に関する。

読み出しヘッドや読み出しヘッドと考えられ得る物が、読み出されるデータに対して適切に位置決めされていないと、そのような媒体上のデータを読み出すことは困難である。

特に、ディジタルデータの保存にフィルムを用いたり、高密度ストレージを模索することは、大きな挑戦となる。それゆえに、フィルム上にデータを記録するために用いられる画素サイズは、次の点に依存するある限度より小さくなり得ない。
−０．２μｍ〜１μｍまで変化する、フィルムを構成する粒子のサイズ
−フィルム上のデータの印刷や読み出しを管理する装置の特性、さらに、特に装置の分解能や安定性
さらに、フィルムが長年の年月を経ることにより、フィルム上のデータの質もまた変化し、データのスキャニングをさらに困難にさせ得る。

データをスキャニングする際に、スキャナはデータに対して位置決めされていなければならない。例えば、データが画像のアナログデータである場合、後でデコードする必要がないので、スキャニング中の位置決めは重要ではない。しかし、フィルム上にディジタルデータが保存されている場合、データを回復しかつデコードできるようにするために、スキャニングは重要となる。そして、スキャナが画素に対して適切に位置決めされていない場合には、冗長データがあるにもかかわらずデータが適切に回復できず、複数の画素が誤りとなる。

この目的のために、本発明は、読み出しヘッドを備え、記録媒体に保存されたデータをスキャニングする装置を提案する。

本発明によれば、装置は次の構成を含む。
−前記読み出しヘッドにより読み出され、データのグループとして配列されているデータのエラー率を算出する手段、
−前記読み出されたデータの前記エラー率に応じて、次に読み出されるデータに対して前記読み出しヘッドを位置決めする手段、
前記読み出しヘッドは、前記グループのいくつかを少なくとも２回読み出し、ある読み出しから別の読み出しへと、データのグループに応じて位置を変える。前記装置はさらに次の構成を含む。
−前記読み出しヘッドのそれぞれの位置に応じて、算出された前記エラー率を比較する手段、
−後続のデータのグループを読み出すために、最も低いエラー率であるデータのグループに対する相対位置に前記読み出しヘッドを位置決めする手段、
少なくとも２回読み出される前記データのグループの読み出し頻度を調整し、前記読み出しヘッドを位置決めする手段。

前記読み出しヘッドは、最初のデータのグループを少なくとも２回読み出し、それに続くデータのグループのいくつかを１回だけ読み出し、これら後続のデータのグループのエラー率が前記エラー訂正手段によって訂正できないほどに高くなるまで、読み出された前記最初のデータのグループに対するエラー率が最も低いデータのグループに対する相対位置を、これら後続のデータのグループに対して保持することが好ましい。

有利な方法において、後続のデータのグループのエラー率が前記エラー訂正手段によって訂正できないほどに高いとき、前記読み出しヘッドは、エラー率が高すぎるこれらの後続のデータのグループの最初のグループを少なくとも２回読み出し、読み出されるデータの各読みだしごとに前記読み出しヘッドの位置を変える。

前記記録媒体はカラー又は白黒フィルムであり、前記読み出しヘッドはＣＣＤ読み出しヘッドであるのが好ましい。算出された前記エラー率を比較する前記手段は、前方エラー訂正回路（forward error correction circuit）であり、前記読み出しヘッドを位置決めする前記手段はピエゾエレクトリックアクチュエータである。

別の実施形態によれば、前記記録媒体はホログラフィックメモリである。

本発明はまた、記録媒体に保存されたデータをスキャニングする方法に関し、この方法は読み出しステップを含む。本発明によれば、前記方法は以下のステップを含む。
−データはデータのグループとして配列されており、前記読み出されたデータのエラー率を算出するステップ、
−前記読み出されたデータの前記エラー率に応じて、読み出されるデータに対して前記読み出しヘッドを位置決めするステップ、
前記読み出しヘッドは前記グループのいくつかを少なくとも２回読みだし、ある読み出しから別の読み出しへと、データのグループに応じて位置を変える。

前記方法はさらに以下のステップを含む。
−前記読み出しヘッドのそれぞれの位置に応じて、算出された前記エラー率を比較するステップ、
−後続のデータのグループを読み出すために、最も低いエラー率であるデータのグループに対する相対位置に前記読み出しヘッドを位置決めするステップ、
前記読み出しヘッドを位置決めするステップにおいて、少なくとも２回読み出される前記データのグループの読み出し頻度を調整する。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の限定されない実施形態の説明を通して表され、添付の図面を用いて明らかにされるであろう。

本発明の実施形態は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアにおいて、または多様な技術の組み合わせによって実施されることができる。例えばある実施形態において、本発明は、コンピュータプログラム製品またはソフトウェアとして提供されることができる。コンピュータプログラム製品またはソフトウェアは、本発明に応じて処理を実行するコンピュータ（または他の電子装置）をプログラミングするために用いられ命令を記憶している機械またはコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。他の実施形態では、本発明のステップは、ステップを実行するための配線回路を含む特別なハードウェアコンポーネントによって、またはプログラムによるコンピュータコンポーネント及びカスタムハードウェアコンポーネントの任意の組み合わせによって、実行されることができる。

従って、機械読み取り可能な媒体は、機械（例えばコンピュータ）により読み取り可能な媒体構造において情報を記憶または送信するための任意のメカニズムを含んでいてもよい。これらのメカニズムは、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ハードディスクドライブ、ホログラフィックディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭｓ）、光磁気ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭｓ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気または光カード、フラッシュメモリ、インターネットを利用した伝送、電気、光、音響信号または伝搬信号のその他の構成（例えば、搬送波、赤外線信号、ディジタル信号など）などを含むが、これらに限定されるものではない。

以下の議論から明らかであって具体的に記載されていない限り、「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「決定」などの用語を用いた議論は、コンピュータシステムまたは類似のエレクトロニックコンピュータデバイスの動作及び処理に言及していて、これはコンピュータシステムメモリやレジスタ、その他の情報記憶装置、情報伝送装置またはディスプレイ装置などの内部において物理量として示されるデータを操作し変換すると理解される。

下記の実施形態の詳細な説明において、本発明が実施され得る具体的な実施形態を表す添付図面が参照される。図面では、いくつかの図を通して同様の番号は実質的に類似の構成要素を示す。実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に記載される。その他の実施形態は活用され、構造的、論理的及び電気的な変更は本発明の範囲から逸脱することなくなされることができる。また、本発明の多様な実施形態は、たとえ異なっていても、必ずしも相互排他的ではないことを理解されたい。例えば、ある実施形態で記載された特定の特徴、構成または特性は、その他の実施形態においても含まれることができる。

以下で記述された本発明の最良の実施形態は、ストレージ媒体としてフィルムについて述べているが、本発明はそのような記録媒体に限定されず、例えばホログラフィックメモリなど、他の種類のストレージにも適用可能である。

フィルムの読み出しに用いる読み出しヘッドは、一般的にはＣＣＤ（charge coupled device）アレイであるが、このような媒体の読み出しのための他の手段も想到できるであろう。

図１は、本発明に関するシステムを表す。そのような装置としてはスキャナが優先的に知られている。

フィルム６は、ここでは記録媒体というが、フィルム上に保存され一連のライン状に配置されたデータを含んで印刷されている。この図では、ＣＣＤ読み出しヘッド４がフィルム上に位置している。ＣＣＤ読み出しヘッドは、二次元座標領域のＸＹ軸を用いて、記録媒体上にまず位置付けられる。

ピエゾエレクトリックアクチュエータ３に従って、ＣＣＤ読み出しヘッドは二次元座標領域内を移動する。

エラー訂正回路２は、ＣＣＤ読み出しヘッド４に接続されている。このエラー訂正回路は、ＦＥＣ（Forward Error Correction）方式である。それゆえに、データは、一連の有用なデータの後に、それらに対応する冗長データがあるように編成されている。冗長データは、有用なデータが正確に読み出されない場合に、有用なデータを訂正するためにＦＥＣ回路２によって用いられる。エラー訂正回路２は、一旦データを読み出すと、エラーの場合に、読み出されたデータを訂正する。

算出されたエラー率は、ＣＣＤ位置コントローラ１に送出される。ＣＣＤ位置コントローラ１は受信したエラー率を分析する。ＣＣＤ位置コントローラ１は、ＣＣＤ読み出しヘッド４のそれぞれの位置毎に関連するエラー率を保存する。ＣＣＤ位置コントローラ１は、受信したエラー率に従い、所定回数に亘って、ＣＣＤ読み出しヘッド４をＸＹ平面内で移動するようにピエゾエレクトリックアクチュエータ３に要求する。移動は、記録媒体上で読み出されるデータに応じた非常に小さい移動である。

ＣＣＤ位置コントローラ１は、ＸＹ平面内のＣＣＤ読み出しヘッド４の異なる位置と、関連するエラー率と、を記憶するために、フラッシュメモリのような記憶手段を備えている。

一連の読み出されたデータに対して適正な位置が一旦見つかると、ＣＣＤ位置コントローラ１は、その位置を「最新適正位置」として保持する。この位置は、次の一連の読み出されるデータに対する初期位置として保持される。この実施形態では、一連のデータとはデータの１ラインである。適正位置とは、エラー訂正回路が冗長データを用いて、読み出されたデータを回復することができることを意味する。もちろん、これは、いくつかの位置において生じ得る。適正位置とは、最低エラー率となる位置である。このため、ＣＣＤ位置コントローラ１は、ピエゾエレクトリックアクチュエータ３に所定回数Ｎの移動を命令する。最新適正位置は、これらＮ個の位置の中でも最低エラー率となる位置である。

この最新適正位置は、データの各ラインに対するＣＣＤ読み出しヘッドのいくつかの位置を算出することなく、いくつかの後続のラインに対して用いることもできる。最新適正位置を保持することは、読み出されるデータに関してＣＣＤ読み出しヘッド４の最新適正位置を保持することを意味する。それ故に、新たなラインを読み出すと読み出しヘッドは移動するが、データのラインとＣＣＤ読み出しヘッドとの間の距離／位置は前のラインと同じである。そのような状況で、読み出されるデータのラインに対する位置としてこの最新適正位置を保持しつつ後続のラインのデータを読み出す場合に、もしデータがエラー訂正回路２によって適切に訂正できなければ、新しい位置を見つけ出されなければならない。この場合には、ＣＣＤ位置コントローラは、低エラー率である適切な位置を見つけ出すために、ピエゾエレクトリックアクチュエータ３にＣＣＤ読み出しヘッド４を移動するように命令する。

他の実施形態においては、エラー訂正回路２はＦＥＣ方式とは異なる別の方式であり得る。

図２は、ＣＣＤ位置コントローラ１及びエラー訂正回路２の処理を表すフローチャートの実施形態を表す。図１に関して記載された手段を参照する。

ステップＥ１において、ＣＣＤ読み出しヘッド４は、最初の位置に位置づけられ、記録媒体６上のデータの最初のラインを読み出す。ＣＣＤ読み出しヘッド４の最初の位置は、周辺環境により決まる。典型的なスキャナにおいて、紙やフィルムのような媒体６が何らかのスキャナガイド手段で導かれることで、ＣＣＤ読み出しヘッド４は、各ドキュメントに対して記録媒体６上の同じ位置で読み出しを始めることができる。

しかし、固定機構が用いられていないので、ＣＣＤ読み出しヘッド４がこの最初の位置の周囲を少し移動することができ、発明を達成することができる。

ステップＥ２において、記録媒体６上のデータのラインの読み出しは、ＣＣＤ読み出しヘッド４により実行される。データの読み出しは、有用なデータ及び前述の有用な情報に関連する冗長な情報をともに読み出すことにある。それらはともに、連続的に、あるいはスキャナが認識している配列に従って保存されている。

ステップＥ３において、スキャナのエラー訂正回路２は、ステップＥ２で読み出されたデータのエラー率を算出する。このエラー率は、有用なデータ及び関連する冗長データを用いて算出されている。用いられるアルゴリズムには、前方エラー訂正方式（ＦＥＣ）を使用する。それ故に、エラーが閾値よりも高くなる場合、その閾値はＦＥＣアルゴリズムのパラメータに依存しており、ラインが完全に訂正されるわけではない。

ステップＥ４では、ＣＣＤ読み出しヘッド４は最初の位置の周りを１次元で少し動く。記録媒体の種類に応じて、ＣＣＤ読み出しヘッド４は２次元で動くことができる。それぞれの位置でのＣＣＤ読み出しヘッド４の座標は、ステップＥ６において後で回復できるように記憶される。

ステップＥ５では、所定数Ｎと、ＣＣＤ読み出しヘッド４によりなされる移動数とを比較する。そのような数Ｎは、記録媒体６の質又は種類に応じて調整される。また、算出されたエラー率に応じて調整され、エラー率が高くなるほどＮを大きくしなければならない。

移動数がＮより小さい場合、データのラインは再びステップＥ２で読み出され、移動数がＮに等しくなるまでステップＥ３〜ステップＥ５が繰り返される。

ステップＥ６で、ＣＣＤ読み出しヘッド４のＮ個の異なる位置に関して得られたエラー率が比較される。最低エラー率に対応する位置は記録媒体６の最適な配置として保持される。この位置はステップＥ４の間記憶されたものである。Ｎは少なくとも２に等しい。

ステップＥ７では、ＣＣＤは読み出される次のラインのデータに移動される。読み出されるデータのラインに対するＣＣＤの相対位置は保持され、前記相対位置は前のラインに関して得られた最適な配置である。このことは、ＣＣＤ読み出しヘッドは移動するが、読み出されるデータのラインに対する相対位置は保持されることを意味する。

ステップＥ１〜Ｅ７はデータの各ラインに対して実行される。しかし、時間を節約するために、得られたエラー率に応じて、いくつかのラインについてのみ、例えば５ラインにつき１ラインについてのみ、ステップＥ１〜Ｅ７を実行することが考えられる。もちろん読み出しの間、これは修正され得る。ステップＥ１〜Ｅ７がデータの各ラインに対して実行されない場合、これらのラインに対して用いられる位置は、ステップＥ１〜Ｅ７が実行された最後のラインに対して保持された相対位置である。エラー率が高いとき、前記方法が各ラインに適用され得る。前記方法は、用いられるエラー訂正アルゴリズム、各ラインに用いられる冗長データの数に依存し、冗長データの数が多いほど、より多くのエラーを訂正可能である。これはまた、記録媒体の質及び読み出しヘッドの質にも依存する。

別の実施形態によれば、データは、同一ライン上にデータ及び冗長データのグループを交互に保存されることができる。このことにより、より冗長な情報が用いられるため、信頼度の低い記録媒体の使用が可能となる。そのような場合には、データはまたライン毎に読み出される。このような実施形態は、時が経過する間にかなり質が低下する記録媒体に適している。

フィルムを適用した本発明の実施形態の装置を示す。 本発明の方法のフローチャートの実施形態を示す。

Claims (6)

1. 読み出しヘッド（４）を備え、記録媒体（６）に保存されたデータ（５）をスキャニングする装置であって、
   前記読み出しヘッド（４）により読み出され、データのグループとして配列されているデータのエラー率を算出する手段（２）と、
   前記読み出されたデータ（５）の前記エラー率に応じて、次に読み出されるデータ（５）に対して前記読み出しヘッド（４）を位置決めする手段（１、３）とを備え、
   前記読み出しヘッド（４）は、前記グループのいくつかを少なくとも２回読み出し、ある読み出しから別の読み出しへと、データ（５）のグループに応じて位置を変え、
   前記読み出しヘッド（４）のそれぞれの位置に応じて、算出された前記エラー率を比較する手段（１）と、
   前記読み出しヘッド（４）を位置決めする前記手段（３）は、後続のデータ（５）のグループを読み出すために、最も低いエラー率であるデータのグループの相対位置に前記読み出しヘッド（４）を位置決めし、
   前記読み出しヘッドを位置決めする前記手段（３）は、算出された前記エラー率に応じて、少なくとも２回読み出される前記データのグループをどういう頻度で読み出すかを決定することを特徴とする、装置。
2. 前記読み出しヘッドは、最初のデータのグループを少なくとも２回読み出し、それに続くデータのグループのいくつかを１回だけ読み出し、これら後続のデータのグループのエラー率が前記手段（１）によって訂正できないほどに高くなるまで、読み出された前記最初のデータのグループに対するエラー率が最も低いデータのグループに対する相対位置を、これら後続のデータのグループに対して保持することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 後続のデータのグループのエラー率が前記手段（１）によって訂正できないほどに高いとき、前記読み出しヘッドは、エラー率が高すぎるこれらの後続のデータのグループの最初のグループを少なくとも２回読み出し、読み出されるデータの各読みだしごとに前記読み出しヘッドの位置を変えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. 前記記録媒体（６）はカラー又は白黒フィルムであり、前記読み出しヘッドはＣＣＤ読み出しヘッドであり、算出された前記エラー率を比較する前記手段（１）は、前方エラー訂正回路（forward error correction circuit）であり、前記読み出しヘッドを位置決めする前記手段はピエゾエレクトリックアクチュエータであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記記録媒体（６）はホログラフィックメモリであることを特徴とする、請求項４のいずれかに記載の装置。
6. 読み出しステップを含み、記録媒体（６）に保存されたデータ（５）をスキャニングする方法であって、
   データはデータのグループとして配列されており、前記読み出されたデータのエラー率を算出するステップと、
   前記読み出されたデータ（５）の前記エラー率に応じて、読み出されるデータ（５）に対して前記読み出しヘッド（４）を位置決めするステップとを備え、
   前記読み出しヘッド（４）は前記グループのいくつかを少なくとも２回読みだし、ある読み出しから別の読み出しへと、データ（５）のグループに応じて位置を変え、
   前記読み出しヘッド（４）のそれぞれの位置に応じて、算出された前記エラー率を比較するステップ（１）と、
   後続のデータ（５）のグループを読み出すために、最も低いエラー率であるデータのグループに対する相対位置に前記読み出しヘッド（４）を位置決めするステップ（３）とを備え、
   前記読み出しヘッド（４）を位置決めするステップにおいて、算出された前記エラー率に応じて、少なくとも２回読み出される前記データ（５）のグループをどういう頻度で読み出すかを決定することを特徴とする、方法。

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