JP6088146B2 - インタリーブ数演算装置およびそのプログラム、ならびに、ホログラム記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム記録媒体に記録するデータのインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算装置およびそのプログラム、ならびに、ホログラム記録媒体を用いてデジタルデータを記録／再生するホログラム記録装置に関する。

近年、大容量かつ高速にアクセス可能な記録媒体として、ホログラム記録媒体（ホログラフィックメモリ）が注目されている。このホログラム記録媒体を用いてデジタルデータを記録／再生するホログラム記録装置は、一般に、デジタルデータを担持した物体光を参照光とともにホログラム記録媒体に同時に照射し、ホログラム記録媒体中に形成される干渉縞（ホログラム）を当該媒体に書き込むことで、デジタルデータを記録する。一方、ホログラム記録装置は、デジタルデータが記録されたホログラム記録媒体に参照光を照射し、当該媒体中に書き込まれている干渉縞により光の回折を生じさせることで、物体光が担持していたデジタルデータを再生する（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図面を参照して、従来のホログラム記録装置の一例について簡単に説明する。
まず、図１２を参照して、ホログラム記録媒体にデジタルデータを記録する処理について説明する。
図１２に示すように、従来のホログラム記録装置１００Ｂでは、レーザ光源１０１から出射され、シャッタ１０２を通過したレーザ光（ここではＳ偏光〔縦偏光〕とする）が、１／２波長板１０３によって４５度偏光に偏光面を回転させられた後、ＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter：偏光ビームスプリッタ）１０４によって透過光（Ｐ偏光）と反射光（Ｓ偏光）とに分けられる。

ここで、ＰＢＳ１０４を透過したＰ偏光は、シャッタ１０５を通過し、反射型液晶素子等からなるＳＬＭ（Spatial Light Modulator：空間光変調器）１０７上に照射される。この照射されたＰ偏光は、演算装置１Ｂで生成されたＳＬＭ１０７の素子面に映し出された白と黒のビットパターンによる２次元画像のデジタルデータ（ページデータ）を担持されるとともに、Ｓ偏光に変換（実際には、白を表示した素子からの光がＳ偏光に変換）され、物体光としてＰＢＳ１０６に戻る。このＳＬＭ１０７から戻った物体光は、ＰＢＳ１０６により反射され、ＦＴ（Fourier Transform：フーリエ変換）レンズ１０８を介してホログラム記録媒体１１４上に照射される。

一方、ＰＢＳ１０４によって反射されたＳ偏光は、１／２波長板１０９を通過する。このとき、１／２波長板１０９は、偏光軸をビームの偏光軸と合わせておき、ビームの偏光面を回転させないこととする。そして、１／２波長板１０９を通過したＳ偏光は、ＰＢＳ１１０に入射し、反射される。このＰＢＳ１１０で反射されたＳ偏光は、ミラー１１１、ガルバノミラー１１２と順次反射され、リレーレンズ１１３を通過後、ホログラム記録媒体１１４に参照光として照射される。

このように、ホログラム記録媒体１１４上に照射された参照光と物体光は、いずれもＳ偏光となっているため、ホログラム記録媒体１１４上で干渉し干渉縞が形成され、当該干渉縞がホログラム記録媒体１１４に書き込まれることになる。

なお、ホログラム記録装置１００Ｂは、ガルバノミラー１１２によって、参照光のホログラム記録媒体１１４への入射角度を切り替えることで、ホログラム記録媒体１１４におけるデジタルデータ（ページデータ）の多重記録（角度多重記録）を可能にしている。

次に、図１３を参照して、ホログラム記録媒体からデジタルデータを再生する処理について説明する。
図１３に示すように、デジタルデータを再生する場合、レーザ光源１０１から出射されるレーザ光が、ＰＢＳ１０４まで到達する流れは、図１２で説明した記録時と同様である。しかし、ＰＢＳ１０４を透過したＰ偏光は、シャッタ１０５で遮断される。
一方、ＰＢＳ１０４によって反射されたＳ偏光は、１／２波長板１０９を通過する。このとき、１／２波長板１０９は、偏光軸をビームの偏光軸に対して４５度に設定を変更し、偏光面を９０度回転させることで、Ｓ偏光をＰ偏光とする。そして、１／２波長板１０９を通過したＰ偏光は、ＰＢＳ１１０を通過する。このＰＢＳ１１０を通過したＰ偏光は、ガルバノミラー１１５で反射され、リレーレンズ１１６を通過後、ホログラム記録媒体１１４に参照光として照射される。

そして、ホログラム記録媒体１１４に照射された参照光は、ホログラム記録媒体１１４に書き込まれている干渉縞によって回折される。この回折された信号光は、ＦＴレンズ１０８によって逆変換（フーリエ逆変換）された後、ＰＢＳ１０６を通過し、物体光として２次元撮像素子１１７によって撮像されることで、デジタルデータが再生され、演算装置１Ｂによって復号される。

なお、ホログラム記録装置１００Ｂは、ガルバノミラー１１５によって、Ｐ偏光のホログラム記録媒体１１４への入射角度を切り替えることで、ホログラム記録媒体１１４に多重記録されているデジタルデータ（ページデータ）の読み出しを可能にしている。

以上説明したようなホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体として、記録感度、保存性、記録容量の点で、フォトポリマ記録媒体が有望視されている。しかし、フォトポリマ記録媒体は、記録時に重合反応を伴うため、媒体収縮等の体積変化を起こしてしまう。このように体積変化を起こした記録媒体では、記録した干渉縞が歪んでしまい、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）の条件式（回折条件）を満たさない領域が発生してしまう。このようにブラッグ条件を満たさない領域では、信号対雑音強度比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）が悪く、デジタルデータ（ページデータ）が正確に読み出せないという問題がある。

このような問題に対して、ホログラム記録媒体に記録するデジタルデータに、論理ページ単位で誤り訂正符号（内符号）を付加し、さらに、ページ間に跨って誤り訂正符号（外符号）を付加して、論理ページ内完結のページ間インタリーブを行うことで、物理ページ内の明るさや歪みによって発生する誤りを分散させる技術が開示されている（特許文献２参照）。

また、インタリーブされた明るい画像と暗い画像とを復元し、その画像を使用して、利得補償を行うことで、ホログラム記録媒体から検出されたページデータを修正する技術が開示されている（特許文献３参照）。

さらに、ページデータを生成する前に、データ配列を変換（インタリーブ）して、ホログラム記録媒体に記録し、再生時に、ランダムアクセスで読み出し可能な光検出手段によって、ページデータのデータ配列が変換前の配列となるようにデインタリーブして信号を読み出す技術が開示されている（特許文献４参照）。

特開２００７−３０５２１８号公報 特開２００７−６６３７５号公報 特表２０１０−５０５１３９号公報 特開２００８−１４０４８５号公報

従来のホログラム記録媒体の読み出しの誤りを分散させる手法は、インタリーブの規則性や、インタリーブ数の最適解が与えられておらず、単に予め定めた規則、予め定めたインタリーブ数によって読み出しを行っているに過ぎない。
このように、規則性や最適解が与えられていない条件で、ホログラム記録媒体の読み出しを行っても、ホログラム記録媒体の種類によっては、特性が異なるため、必ずしも最適な効果を発揮させることができないという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ホログラム記録媒体の特性に基づいた最適なインタリーブ数を求めるインタリーブ数演算装置およびそのプログラム、ならびに、ホログラム記録装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載のインタリーブ数演算装置は、インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置に備えられ、ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算装置であって、特性評価用画像書き込み手段と、特性評価用画像読み出し手段と、評価特性パラメータ生成手段と、２値画像シンボル列生成手段と、仮インタリーブシンボル積算手段と、インタリーブ数探索手段と、を備える。

かかる構成において、インタリーブ数演算装置は、特性評価用画像書き込み手段によって、白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも１つ以上の白画素を含んだパターン画像を、ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、ホログラム記録媒体に書き込む。なお、任意の変調方式で変調されたデータは、変調方式のシンボル単位で白と黒の画素が少なくとも１画素は存在する。このように、白画像またはシンボル単位で白画素を含んだパターン画像を、特性評価用画像として用いることで、再生時にブラッグ条件を満たさず黒の領域として再生される領域と、ブラッグ条件を満たす領域とを区別することが可能になる。

そして、インタリーブ数演算装置は、特性評価用画像読み出し手段によって、特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す。さらに、インタリーブ数演算装置は、評価特性パラメータ生成手段によって、再生画像において、ホログラム記録媒体の体積変化に伴い再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する。すなわち、ブラッグ条件を満たした領域が円形状として再生されるため、その形状をホログラム記録媒体の特性としてパラメータ化する。

そして、インタリーブ数演算装置は、２値画像シンボル列生成手段によって、評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の２値画像を生成し、当該２値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する。

そして、インタリーブ数演算装置は、仮インタリーブシンボル積算手段によって、２値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに２値化された輝度を積算する。

さらに、インタリーブ数演算装置は、インタリーブ数探索手段によって、誤り訂正ブロックごとの２値化された輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、ホログラム記録媒体のインタリーブ数とする。このように、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の差が少なければ、体積変化を発生したホログラム記録媒体において、ブラッグ条件を満たす領域と満たさない領域とにシンボルデータが分散して配置されることになる。

また、請求項２に記載のインタリーブ数演算装置は、請求項１に記載のインタリーブ数演算装置において、インタリーブ数探索手段が、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となる仮のインタリーブ数を前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とすることを特徴とする。

かかる構成において、インタリーブ数探索手段が、輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となるインタリーブ数を求めることで、ブラッグ条件を満たす領域と満たさない領域とにシンボルデータを最適に分散させることができる。

また、請求項３に記載のインタリーブ数演算装置は、請求項１に記載のインタリーブ数演算装置において、インタリーブ数探索手段が、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中で、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数を探索することを特徴とする。

かかる構成において、インタリーブ数探索手段が、輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中でインタリーブ数を特定することで、ノイズや光学系の影響によって発生するインタリーブ数の近傍において、輝度積算値の最大値と最小値との差が突出して大きくなってしまうシンボルの出現を防止することができる。

さらに、請求項４に記載のインタリーブ数演算プログラムは、インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するために、コンピュータを、特性評価用画像書き込み手段、特性評価用画像読み出し手段、評価特性パラメータ生成手段、２値画像シンボル列生成手段、仮インタリーブシンボル積算手段、インタリーブ数探索手段、として機能させる構成とした。

かかる構成において、インタリーブ数演算プログラムは、特性評価用画像書き込み手段によって、白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも１つ以上の白画素を含んだパターン画像を、ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、ホログラム記録媒体に書き込む。
そして、インタリーブ数演算プログラムは、特性評価用画像読み出し手段によって、特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す。

さらに、インタリーブ数演算プログラムは、評価特性パラメータ生成手段によって、再生画像において、ホログラム記録媒体の体積変化に伴い再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する。
そして、インタリーブ数演算プログラムは、２値画像シンボル列生成手段によって、評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の２値画像を生成し、当該２値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する。

そして、インタリーブ数演算プログラムは、仮インタリーブシンボル積算手段によって、２値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに積算する。
さらに、インタリーブ数演算プログラムは、インタリーブ数探索手段によって、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、ホログラム記録媒体のインタリーブ数とする。

また、請求項５に記載のホログラム記録装置は、インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算手段を備え、インタリーブ数演算手段が、特性評価用画像書き込み手段と、特性評価用画像読み出し手段と、評価特性パラメータ生成手段と、２値画像シンボル列生成手段と、仮インタリーブシンボル積算手段と、インタリーブ数探索手段と、を備える。

かかる構成において、ホログラム記録装置のインタリーブ数演算手段は、特性評価用画像書き込み手段によって、白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも１つ以上の白画素を含んだパターン画像を、ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、ホログラム記録媒体に書き込む。
そして、インタリーブ数演算手段は、特性評価用画像読み出し手段によって、特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す。

さらに、インタリーブ数演算手段は、評価特性パラメータ生成手段によって、再生画像において、ホログラム記録媒体の体積変化に伴い再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する。
そして、インタリーブ数演算手段は、２値画像シンボル列生成手段によって、評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の２値画像を生成し、当該２値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する。

そして、インタリーブ数演算手段は、仮インタリーブシンボル積算手段によって、２値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに２値化された輝度を積算する。
さらに、インタリーブ数演算手段は、インタリーブ数探索手段によって、誤り訂正ブロックごとの２値化された輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、ホログラム記録媒体のインタリーブ数とする。

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１，４に記載の発明によれば、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合であっても、ホログラム記録媒体の特性に応じて、誤りを効率よく分散させることが可能なインタリーブ数を求めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合であっても、ホログラム記録媒体の特性に応じて、誤りを効率よく分散させることが可能な最適なインタリーブ数を求めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、ノイズや光学系のずれが発生する環境であっても、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合に、ホログラム内の輝度が大きく変化することを防止することが可能なインタリーブ数を求めることができる。

請求項５に記載の発明によれば、ホログラム記録媒体の媒体収縮等の体積変化が発生した場合であっても、ホログラム記録媒体の特性に応じて、誤りを効率よく分散させることができる。これによって、バースト誤りを分散させることができ、ホログラム記録装置が備える誤り訂正の機能によって、最終的に誤りを最大限抑えることが可能になる。

本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の演算装置（インタリーブ数演算装置）の構成を示すブロック図である。 評価特性用画像をホログラム記録媒体に記録した後、再生した再生画像（評価特性用再生画像）を示す図である。 評価特性用再生画像を円で特定するパラメータを説明するための説明図である。 インタリーブ数演算装置の２値画像シンボル列生成手段におけるシンボル列を生成する仕組みを説明するための説明図である。 インタリーブ数演算装置の仮インタリーブシンボル積算手段における仮インタリーブ数でインタリーブして、誤り訂正ブロック単位の輝度積算値を説明するための説明図である。 インタリーブ数演算装置の仮インタリーブシンボル積算手段における仮インタリーブ数でインタリーブする際に生じるシンボルの余りおよび不足の処理を説明するための説明図である。 記録信号演算手段において、記録信号をＳＬＭに表示させるデータの流れについて説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置の特性評価手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置のインタリーブ数特定手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置におけるインタリーブ数と積算輝度値の差との関係を示すグラフ図である。 従来のホログラム記録装置の構成を示す概略図であって、特にホログラム記録の動作を説明するための図である。 従来のホログラム記録装置の構成を示す概略図であって、特にホログラム再生の動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［ホログラム記録装置］
最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係るインタリーブ数演算装置（インタリーブ数演算手段）を備えたホログラム記録装置の構成について説明する。なお、図１のホログラム記録装置１００は、演算装置１（インタリーブ数演算装置を含む）以外、図１２および図１３で説明したホログラム記録装置１００Ｂと同様の構成とすることができるため、ここでは、同一の符号を付している。以下、従来と同様の構成については簡単に説明する。

図１に示すように、ホログラム記録装置１００は、角度多重方式でデジタルデータのホログラム記録および再生を行うものである。ここでは、ホログラム記録装置１００は、演算装置１と、レーザ光源１０１と、シャッタ１０２と、１／２波長板１０３と、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１０４と、シャッタ１０５と、ＰＢＳ１０６と、ＳＬＭ（空間光変調器）１０７と、ＦＴ（フーリエ変換）レンズ１０８と、１／２波長板１０９と、ＰＢＳ１１０と、ミラー１１１と、ガルバノミラー１１２と、リレーレンズ１１３と、ホログラム記録媒体１１４と、ガルバノミラー１１５と、リレーレンズ１１６と、２次元撮像素子１１７とを備える。

演算装置１は、ホログラム記録および再生に必要となる各種演算を行うものである。この演算装置１は、外部から入力される記録信号から、ホログラム記録媒体１１４に記録するためのデジタルデータ（ページデータ）を演算したり、ホログラム記録媒体１１４から再生されるデジタルデータから、外部に出力する再生信号を演算したりする。
また、演算装置１は、ホログラム記録媒体１１４にホログラム（干渉縞）を記録する際に発生する媒体収縮等の体積変化を考慮した最適なインタリーブ数を演算により求める機能を有している。

ここで、演算装置１は、ホログラムを記録する場合、ホログラム記録媒体１１４に記録する映像信号、データ等の記録信号が外部から入力される。そして、演算装置１は、記録信号に対して誤り訂正符号の付加や変調を行うとともに、インタリーブ数に応じてデータ配列を変換（インタリーブ）することで、２次元のビットパターンであるデジタルデータ（ページデータ）を生成し、ＳＬＭ１０７に出力する。

また、演算装置１は、ホログラムを再生する場合、２次元撮像素子１１７から再生デジタルデータ（ページデータ）が入力される。そして、演算装置１は、再生デジタルデータに対してインタリーブ数に応じてデータ配列を逆変換（デインタリーブ）するとともに、復調や誤り訂正を行うことで、映像信号、データ等の再生信号を生成し、外部に出力する。なお、演算装置１（インタリーブ数演算装置を含む）の詳細については後記する。

レーザ光源１０１は、物体光や参照光となるレーザ光を出射するものである。このレーザ光源１０１は、例えば、青紫色レーザ光を出射する外部共振器型青紫色半導体レーザで構成することができる。このレーザ光源１０１から出射されたレーザ光は、シャッタ１０２に入射される。ここでは、レーザ光源１０１は、Ｓ偏光のレーザ光（平行光）を出射することとする。

シャッタ１０２は、ホログラム記録媒体１１４へのレーザ光の照射または遮断を制御するものである。ここでは、シャッタ１０２は、ホログラムの記録または再生時には、レーザ光を通過させ、それ以外では、レーザ光を遮断する。このシャッタ１０２を通過したレーザ光は、１／２波長板１０３に入射される。

１／２波長板１０３は、シャッタ１０２を通過したレーザ光の偏光面を回転させるものである。ここでは、１／２波長板１０３は、４５度偏光に偏光面を回転させる。この偏光面が４５度回転された光は、ＰＢＳ１０４に入射される。

ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１０４は、入射光をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、ＰＢＳ１０４は、１／２波長板１０３から入射された光のうち、Ｐ偏光については透過させて、シャッタ１０５に照射する。一方、Ｓ偏光については反射させて１／２波長板１０９に照射する。

シャッタ１０５は、ホログラム記録媒体１１４へのレーザ光の照射または遮断を制御するものである。ここでは、シャッタ１０５は、ホログラムの記録時には、レーザ光（Ｐ偏光）を通過させ、ホログラム再生時には、レーザ光を遮断する。このシャッタ１０５を通過したレーザ光（Ｐ偏光）は、ＰＢＳ１０６に入射される。

ＰＢＳ１０６は、入射光をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、ＰＢＳ１０６は、シャッタ１０５から入射されたＰ偏光については透過させて、ＳＬＭ１０７に照射する。また、ＰＢＳ１０６は、ＳＬＭ１０７から戻ってくる物体光（Ｓ偏光）については、反射させてＦＴレンズ１０８に照射する。
なお、ＰＢＳ１０６は、ホログラムの再生時には、ホログラム記録媒体１１４からＦＴレンズ１０８を介して出射される物体光（Ｐ偏光）を透過させて、２次元撮像素子１１７に照射する。

ＳＬＭ（空間光変調器）１０７は、２次元アレイ状に配列した光学素子を用いて、デジタルデータ（ページデータ）の画素に対応する素子ごとに光の偏光面を変調するものである。ここでは、ＰＢＳ１０６から照射されたＰ偏光に対して、演算装置１から入力されるデジタルデータであるＳＬＭ１０７の素子面（不図示）に映出された白と黒のビットパターンによる画像のページデータのうちで、白を表示した素子内の振動面（不図示）の回転により、白を表示した素子に照射した光についてはＳ偏光に変換して反射し、黒を表示した素子についてはＰ偏光のまま反射する。
この反射したＰ偏光は、ＰＢＳ１０６を透過するが、Ｓ偏光は、ＰＢＳ１０６で反射され、デジタルデータ（ページデータ）を担持された物体光として用いられる。

ＦＴレンズ１０８は、物体光（Ｓ偏光）を集光してホログラム記録媒体１１４に照射するものである。すなわち、ＦＴレンズ１０８は、ホログラムの記録時において、光学的なフーリエ変換によって、物体光をホログラム記録媒体１１４の記録面における光に変換する。
また、ＦＴレンズ１０８は、ホログラム記録媒体１１４から入射される光を、物体光（Ｐ偏光）に変換するものでもある。すなわち、ＦＴレンズ１０８は、ホログラムの再生時において、ホログラム記録媒体１１４から入射される光を、光学的なフーリエ逆変換によって、物体光（Ｐ偏光）に変換する。

１／２波長板１０９は、ＰＢＳ１０４で反射したレーザ光（Ｓ偏光）の偏光面を制御するものである。すなわち、１／２波長板１０９は、ホログラムの記録時には、偏光軸をビームの偏光軸と合わせることで、ＰＢＳ１０４で反射したレーザ光（Ｓ偏光）の偏光面を回転させずに、Ｓ偏光のままで通過させる。また、１／２波長板１０９は、ホログラムの再生時には、偏光軸をビームの偏光軸に対して４５度に設定することで、ＰＢＳ１０４で反射したレーザ光（Ｓ偏光）の偏光面を９０度回転させ、Ｐ偏光に変換する。
この１／２波長板１０９を通過したＳ偏光、あるいは、１／２波長板１０９で偏光面を回転されたＰ偏光は、ＰＢＳ１１０に照射される。

ＰＢＳ１１０は、入射光をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、ＰＢＳ１１０は、１／２波長板１０９から入射した光のうちで、Ｓ偏光については、反射させてミラー１１１に照射する。このＳ偏光は、ホログラムの記録時における参照光となる。
また、ＰＢＳ１１０は、１／２波長板１０９から入射した光のうちで、Ｐ偏光については、透過してガルバノミラー１１５に照射する。このＰ偏光は、ホログラムの再生時における参照光となる。

ミラー１１１は、ＰＢＳ１１０で反射された参照光（Ｓ偏光）を反射して、ガルバノミラー１１２に導くものである。

ガルバノミラー１１２は、ホログラムの記録時において、参照光（Ｓ偏光）の照射角度（ホログラム記録媒体１１４における入射角度に相当）を切り替えるものである。このガルバノミラー１１２の照射角度を、回転駆動手段（不図示）を介して、微小角度ずつ回転駆動させることで、ホログラム記録媒体１１４へのデジタルデータの記録を多重化させることができる。ここでは、ガルバノミラー１１２は、ミラー１１１で反射された参照光（Ｓ偏光）を、リレーレンズ１１３に反射させる。

リレーレンズ１１３は、ガルバノミラー１１２で反射された参照光（Ｓ偏光）を、複数のレンズ系を介して、ホログラム記録媒体１１４に結像させるものである。このリレーレンズ１１３は、例えば、凸レンズを複数配列した凸レンズ群で構成される。

ホログラム記録媒体１１４は、同一偏光の物体光と参照光とが照射されることで生じする干渉縞（ホログラム）を記録するもので、一般的なホログラフィックメモリである。例えば、ホログラム記録媒体１１４は、フォトポリマ記録媒体である。
ここでは、ホログラム記録媒体１１４は、ホログラムの記録時において、ＳＬＭ１０７で２次元画像のデジタルデータとして担持された物体光（Ｓ偏光）と、ＰＢＳ１１０でレーザ光から生成された参照光（Ｓ偏光）とが照射されることで生じる干渉縞が記録される。

また、ホログラム記録媒体１１４は、ホログラムの再生時において、ＰＢＳ１１０でレーザ光から生成された参照光（Ｐ偏光）を照射されることで、記録されている干渉縞によって回折された光を出射する。この回折された光がＦＴレンズ１０８でフーリエ逆変換されて物体光（Ｐ偏光）となる。

ガルバノミラー１１５は、ホログラムの再生時において、参照光（Ｐ偏光）の照射角度（ホログラム記録媒体１１４における入射角度に相当）を切り替えるものである。このガルバノミラー１１５の照射角度を、回転駆動手段（不図示）を介して、微小角度ずつ回転駆動させることで、ホログラム記録媒体１１４に多重化して記録されているデジタルデータを読み出すことが可能になる。ここでは、ガルバノミラー１１５は、ＰＢＳ１１０を透過した参照光（Ｐ偏光）を、リレーレンズ１１６に反射させる。

リレーレンズ１１６は、ガルバノミラー１１５で反射された参照光（Ｐ偏光）を、複数のレンズ系を介して、ホログラム記録媒体１１４に結像させるものである。このリレーレンズ１１６は、例えば、凸レンズを複数配列した凸レンズ群で構成される。

２次元撮像素子１１７は、ホログラム記録媒体１１４からＦＴレンズ１０８を介して出射された物体光（Ｐ偏光）を撮像するものである。この２次元撮像素子１１７は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等である。この２次元撮像素子１１７は、撮像した輝度信号（再生デジタルデータ）を演算装置１に出力する。

〔演算装置（インタリーブ数演算装置）の構成〕
次に、図２を参照（適宜図１参照）して、演算装置１の構成について詳細に説明する。図２に示すように、演算装置１は、インタリーブ数演算手段１０と、記録信号演算手段２０と、再生信号演算手段３０とを備える。

インタリーブ数演算手段（インタリーブ数演算装置）１０は、ホログラム記録媒体１１４に記録するデジタルデータのインタリーブ数を演算するものである。なお、インタリーブ数演算手段１０は、外部から、インタリーブ数の演算指示が入力された段階で動作する。ここでは、インタリーブ数演算手段１０は、特性評価手段１０Ａと、インタリーブ数特定手段１０Ｂとを備える。

特性評価手段１０Ａは、ホログラム記録媒体１１４の特性評価を行うものである。この特性評価手段１０Ａは、ホログラム記録媒体１１４にホログラムを記録する際に生じる体積変化の特性を評価特性パラメータとして数値化する。ここでは、特性評価手段１０Ａは、特性評価用画像書き込み手段１１と、特性評価用画像読み出し手段１２と、評価特性パラメータ生成手段１３とを備える。

特性評価用画像書き込み手段１１は、特性評価用画像をデジタルデータ（ページデータ）としてＳＬＭ１０７に出力し、当該画像に対応する物体光によって、ホログラム記録媒体１１４にホログラムを書き込むものである。ここで、特性評価用画像は、全面白の画像（白画像）、あるいは、任意の変調方式で変調された２次元デジタルデータを配列したパターン画像である。この２次元デジタルデータは、変調方式で変調したデータであるため、符号を構成するシンボルごとに、白および黒の画素が少なくとも１画素は含まれている。ここでは、特性評価用画像として、２次元デジタルデータ（パターン画像）を用いることとする。
なお、特性評価用画像書き込み手段１１は、特性評価用画像を予め図示を省略した記憶手段に記憶しておくこととしてもよいし、インタリーブ数の演算指示が入力された段階で生成することとしてもよい。

特性評価用画像読み出し手段１２は、特性評価用画像書き込み手段１１でホログラム記録媒体１１４に書き込まれた特性評価用画像のホログラムを再生し、２次元撮像素子１１７から読み出すものである。この特性評価用画像読み出し手段１２で読み出された再生画像（特性評価用再生画像）は、評価特性パラメータ生成手段１３に出力される。

なお、ホログラム記録では、ｋ（波数ベクトル）空間でのブラッグ条件の適合の有無によって再生画像の再生状態が決定される。すなわち、ホログラム記録媒体１１４にフォトポリマ記録媒体を用いた場合、ホログラム記録媒体１１４に媒体収縮等の体積変化が発生した場合、特性評価用画像読み出し手段１２が読み出す再生画像は、図３に示すような円弧状の形状となる。この図３において、円弧形状の内側および外側の部分が、ブラッグ条件に適合していないことを示している。この現象については、文献「K. Curtis, L. Dhar, A. Hill, W. Wilson, M. Ayres , “Holographic Data Storage” , John Wiley & Sons, Inc. , p.342 , 2010」に記載されている。

また、ホログラム記録媒体１１４の体積変化によっては、再生条件（チルト等）が異なる。この再生条件が最適化されていないと、再生されるデジタルデータの誤り率が大きくなってしまう。そこで、ホログラム記録媒体１１４を２軸回転ステージ（不図示）に載置しておき、特性評価用画像読み出し手段１２は、再生画像である円弧形状の中心（すなわち、円弧形状の重心）と、再生画像の画像中心との距離が最も短くなる（予め定めた閾値未満となる）ように、チルト制御を行うことが好ましい。

評価特性パラメータ生成手段１３は、特性評価用画像読み出し手段１２で読み出された再生画像（特性評価用再生画像）に基づいて、ホログラム記録媒体１１４にホログラムを記録した際の特性を評価特性パラメータとして数値化するものである。
ここでは、評価特性パラメータ生成手段１３は、２値化手段１３ａと、円形状特定手段１３ｂとを備える。

２値化手段１３ａは、特性評価用画像読み出し手段１２で読み出された再生画像を２値化するものである。すなわち、２値化手段１３ａは、２次元撮像素子１１７において撮像される再生画像が多値画像である場合、予め定めた基準値を境に再生像を２値化する。
この２値化された再生画像は、円形状特定手段１３ｂに出力される。

円形状特定手段１３ｂは、特性評価用画像読み出し手段１２で読み出された再生画像を円の形状で特定するものである。ここでは、円形状特定手段１３ｂは、２値化手段１３ａで２値化された再生画像上の円弧形状を、円の形状で特定してパラメータ化する。
なお、特性評価用画像読み出し手段１２で読み出された再生画像は、ｋ（波数ベクトル）空間での再生画像であるため、その再生画像上の円弧形状は、正確には楕円弧形状となる。しかし、この楕円弧形状の長半径および短半径はほぼ等しく、円形状とみなしてよい。ここでは、円形状特定手段１３ｂは、特性評価用画像読み出し手段１２で読み出された（２値化）再生画像に対して、円でフィティングすることで、円の形状（中心〔座標〕、半径、幅）を評価特性パラメータとする。

具体的には、円形状特定手段１３ｂは、図４に示すような中心Ｃ、半径Ｒおよび幅Ｗを任意に変化させた円画像を生成し、２値化された再生画像と最も類似したときの中心Ｃ、半径Ｒおよび幅Ｗを特定する。あるいは、円形状特定手段１３ｂは、中心Ｃを再生画像における重心とし、半径Ｒおよび幅Ｗのみを変化させることで、類似判定を行ってもよい。なお、画像の類似判定は、一般的な手法を用いればよく、例えば、画素ごとの差分をとった平均二乗誤差によって、類似判定を行えばよい。
また、評価特性パラメータは、円の形状を特定できるものであれば、必ずしも中心、半径、幅である必要はない。例えば、円の中心、内円の半径、外円の半径であっても構わない。

この評価特性パラメータ生成手段１３で生成された評価特性パラメータ（円の中心、半径、幅）は、ホログラム記録媒体１１４の種類が同一であれば特性がほぼ同一であるため、同一とみなすことができる。そこで、評価特性パラメータ生成手段１３は、生成した評価特性パラメータを、図示を省略した半導体メモリ等の記憶手段に、ホログラム記録媒体１１４の種類に対応付けて記憶しておく。

インタリーブ数特定手段１０Ｂは、特性評価手段１０Ａで特定されたホログラム記録媒体１１４の特性評価パラメータを用いて、外部から設定されるデータのインタリーブ方式において最適なインタリーブ数を特定するものである。
すなわち、インタリーブ数特定手段１０Ｂは、予め定めたページ間インタリーブページ数（多重方向のインタリーブページ数）において、予め定めた符号化方式でデータを記録する際に、誤り訂正ブロック中の誤りを分散させるためのインタリーブ数を特定する。

このインタリーブ数特定手段１０Ｂは、外部から設定されるデータのインタリーブ方式を特定するパラメータ（インタリーブ方式特定パラメータ）として、符号化方式における１シンボルあたりのビット数（ｓビット）、ＳＬＭ１０７に表示するシンボル数（水平ｈシンボル×垂直ｖシンボル）、誤り訂正１ブロックあたりのシンボル数（ｔシンボル）、ページ間インタリーブページ数（ｐページ）が設定されることとする。
また、ここでは、インタリーブ数特定手段１０Ｂは、２値画像シンボル列生成手段１４と、仮インタリーブシンボル積算手段１５と、インタリーブ数探索手段１６とを備える。

２値画像シンボル列生成手段１４は、特性評価手段１０Ａで生成された特性評価パラメータで特定される形状の２値画像の画素値を、設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成するものである。
すなわち、２値画像シンボル列生成手段１４は、まず、図４で示した特性評価パラメータ（中心、半径、幅）で形状が特定された幅を持った円形状の２値画像を生成する。このとき、円内部を白、それ以外を黒（例えば、２次元撮像素子１１７において、１画素が１ビットであれば、白を“１”、黒を“０”とし、８ビット表示であれば、白を“２５５”、黒を“０”）とする。

そして、２値画像シンボル列生成手段１４は、設定された１シンボルあたりのビット数ｓごとの配列を生成する。なお、２値画像シンボル列生成手段１４は、設定されたページ間インタリーブページ数ｐが複数であれば、そのページ数ｐだけ、同じ配列を生成する。
この２値画像シンボル列生成手段１４で生成されたページ間インタリーブページ数分のシンボル列は、仮インタリーブシンボル積算手段１５に出力される。

ここで、図５を参照して、２値画像シンボル列生成手段１４が生成するシンボル列について模式的に説明する。
図５に示すように、２値画像シンボル列生成手段１４は、特性評価パラメータ（中心、半径、幅）で形状が特定された幅を持った円形状の画像Ｐ_１を生成する。そして、２値画像シンボル列生成手段１４は、図５中、矢印の方向（水平方向）に、１シンボルあたりのビット数ごとの数値列を生成する。また、ページ間インタリーブページ数ｐが複数であれば、２値画像シンボル列生成手段１４は、白黒画像Ｐ_１で生成した数値列を複製し、連結することで、ｐページ（Ｐ_１〜Ｐ_ｐ）分のシンボル列を生成する。すなわち、画像Ｐ_１のシンボル列の最後と、画像Ｐ_２のシンボル列の先頭とが連結される。
図２に戻って、演算装置１の構成について説明を続ける。

仮インタリーブシンボル積算手段１５は、２値画像シンボル列生成手段１４で生成されたシンボル列の値を、仮のインタリーブ数ごとに読み出して、設定された誤り訂正ブロックのシンボル数ｔごとに輝度を積算するものである。この輝度積算値は、誤り訂正ブロック単位の輝度和を示すことになる。
なお、仮インタリーブシンボル積算手段１５は、１以上、かつ、ページ間インタリーブページ数ｐ内の総シンボル数（ｈ×ｖ×ｐ）以下の範囲で、順次仮のインタリーブ数Ａを変化させて、複数のインタリーブ数で、誤り訂正ブロックごとに輝度積算値を求める。

ただし、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求める際に、仮インタリーブシンボル積算手段１５は、必ずしも仮のインタリーブ数Ａが取り得る値のすべてについて演算する必要はない。例えば、最適なインタリーブ数は、総シンボル数（ｈ×ｖ×ｐ）を誤り訂正１ブロックあたりのシンボル数ｔで割った値（ｈ×ｖ×ｐ／ｔ）の付近に存在していることが、既知であることから、ｈ×ｖ×ｐ／ｔの値の前後の予め定めた数値範囲で、仮のインタリーブ数Ａを設定し、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めることとすればよい。
この仮インタリーブシンボル積算手段１５で積算されたシンボル数ｔごとの輝度積算値は、積算した際の仮のインタリーブ数とともに、インタリーブ数探索手段１６に出力される。

ここで、図６を参照して、仮インタリーブシンボル積算手段１５の処理内容について模式的に説明する。
仮インタリーブシンボル積算手段１５が、２値画像シンボル列生成手段１４で生成されたシンボル列の値を、仮のインタリーブ数Ａごとに読み出す処理は、図６（ａ）に示すように、まず、すべてのシンボルＳ（ｈ×ｖ×ｐ）を、Ａ行（ｈ×ｖ×ｐ／Ａ）列に２次元配列し、図６（ｂ）に示すように、その２次元行列を垂直方向に読み出すことに相当する。これによって、あるシンボルの次には、仮のインタリーブ数Ａだけ離間した位置のシンボルが読み出されることになる。
そして、仮インタリーブシンボル積算手段１５は、図６（ｂ）の読み出し順序で、図６（ｃ）に示すように、誤り訂正１ブロックあたりのシンボル数ｔごとに輝度積算値（Ｂ_１〜Ｂ_ｎ）を求める。

なお、図６（ａ）に示したように、シンボル列を２次元配列した場合に、仮のインタリーブ数Ａによっては、完全な２次元行列とならない場合がある。
例えば、図７（ａ）に示すように、シンボル列を２次元配列した際に余りが生じる場合や、図７（ｂ）に示すように、シンボル列を２次元配列した際に不足が生じる場合がある。しかし、図７（ａ）に示すように、２次元配列で余りが生じる場合であっても、仮インタリーブシンボル積算手段１５は、垂直方向に順次読み出した後、余りのシンボルを順次読み出して、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めればよい。また、図７（ｂ）に示すように、２次元配列で不足が生じる場合であっても、垂直方向に存在するシンボルのみを順次読み出して、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めればよい。
図２に戻って、演算装置１の構成について説明を続ける。

インタリーブ数探索手段１６は、仮インタリーブシンボル積算手段１５で積算された、仮のインタリーブ数における誤り訂正ブロックごとの輝度積算値において、最大値と最小値との差が最小となるインタリーブ数を探索するものである。

通常、ホログラム記録では、明るい部分はＳＮＲ（信号対雑音強度比）が高く、暗い部分はＳＮＲが低いという傾向がある。そこで、インタリーブ数探索手段１６は、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の中の最大値（Ｂ_ｍａｘ）と最小値（Ｂ_ｍｉｎ）とから、差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）を計算し、その差が最小となるインタリーブ数を最適なインタリーブ数Ａ′として特定する。
このインタリーブ数探索手段１６で探索されたインタリーブ数は、図示を省略した半導体メモリ等の記憶手段に記憶され、後記する記録信号演算手段２０や再生信号演算手段３０において参照される。

なお、ノイズや光学系の影響によっては、輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となるインタリーブ数の近傍において、その差がスパイク的に大きくなる場合がある。この場合、差が最小となるインタリーブ数を採用した場合でも、ノイズ等の影響で、輝度積算値の差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）が大きくなる場合がある。
このように、系が不安定な場合、インタリーブ数探索手段１６は、インタリーブ数を探索する際に、輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中から、差が最小となるインタリーブ数を選定することとすればよい。

以上、インタリーブ数演算手段（インタリーブ数演算装置）１０の構成について説明したが、ホログラム記録媒体１１４の種類が同一で、インタリーブ方式を変更する場合、例えば、符号化方式の変更に伴う１シンボルあたりのビット数に変更があった場合等は、ホログラム記録媒体１１４の特性は同じであるため、特性評価手段１０Ａの動作を省略し、事前にホログラム記録媒体１１４の種類に対応付けて記憶しておいた評価特性パラメータを用いて、インタリーブ数特定手段１０Ｂがインタリーブ数を特定すればよい。

記録信号演算手段２０は、外部から入力される映像信号、データ等の記録信号から、ホログラム記録媒体１１４に記録するためのデジタルデータを演算するものである。ここでは、記録信号演算手段２０は、誤り訂正符号付加手段２１と、変調手段２２と、インタリーブ手段２３と、データ書き込み２４とを備える。

誤り訂正符号付加手段２１は、記録信号に、予め定めた変調方式のビット数ごとに誤り訂正符号を付加するものである。この誤り訂正符号付加手段２１は、誤り訂正符号を付加した記録信号を変調手段２２に出力する。

変調手段２２は、誤り訂正符号が付加された記録信号を、予め設定された変調方式で変調するものである。例えば、変調手段２２は、２−４変調等の一般的な変調方式で記録信号を変調する。これによって、記録信号から、変調方式のシンボル単位のデータ（シンボルデータ列）が生成されることになる。この変調手段２２は、生成したシンボルデータ列を、インタリーブ手段２３に出力する。

インタリーブ手段２３は、変調手段２２で生成されたシンボルデータ列を、インタリーブ数演算手段１０で演算されたインタリーブ数でインタリーブして、２次元画像の配列に並べ替えるものである。すなわち、インタリーブ手段２３は、シンボルデータ列をインタリーブ数ごとに読み出して、ＳＬＭ１０７に対応した２次元のデータ配列に並べ替える。このインタリーブ手段２３は、生成した２次元のデータ配列をデータ書き込み手段２４に出力する。

データ書き込み手段２４は、インタリーブ手段２３から入力された２次元のデータ配列を、ＳＬＭ１０７にデジタルデータ（ページデータ）として出力するものである。このように、２次元のデータ配列を、ＳＬＭ１０７に出力することで、２次元画像がＳＬＭ１０７上に表示され、ホログラム記録媒体１１４にホログラムとして記録されることになる。
なお、データ書き込み手段２４は、複数の２次元画像をホログラム記録媒体１１４に記録する場合、ガルバノミラー１１２によって、参照光のホログラム記録媒体１１４への入射角度を切り替えることで、多重記録を行う。

ここで、図８を参照して、演算されたインタリーブ数を用いて、記録信号演算手段２０が、記録信号をＳＬＭ１０７に表示させるデータの流れについて説明する。
図８（ａ）に示すように、ビット列の記録信号が入力されると、誤り訂正符号付加手段２１は、図８（ｂ）に示すように、誤り訂正符号を所定ビット数ごとに付加する。
そして、図８（ｃ）に示すように、変調手段２２は、予め設定された変調方式で変調し、所定ビット数のデータをシンボルＳのデータに変換する。

そして、図８（ｄ）の（ｄ−１）に示すように、インタリーブ手段２３は、インタリーブ数演算手段１０で特定されたインタリーブ数Ａ′を用いて、すべてのシンボルＳ（ｈ×ｖ×ｐ）を、（ｈ×ｖ×ｐ／Ａ′）行Ａ′列に２次元配列し、（ｄ−２）に示すように、その２次元行列を垂直方向に読み出して、ＳＬＭ１０７に水平方向に水平画素数ごとに表示する。これによって、シンボル列は、最適なインタリーブ数Ａ′によって、インタリーブされ、２次元画像（デジタルデータ）として、ＳＬＭ１０７に表示される。
図２に戻って、演算装置１の構成について説明を続ける。

再生信号演算手段３０は、ホログラム記録媒体１１４に記録されているホログラムの物体光を２次元撮像素子１１７で撮像した再生デジタルデータから、信号を再生するものである。ここでは、再生信号演算手段３０は、データ読み出し手段３１と、デインタリーブ手段３２と、復調手段３３と、誤り訂正手段３４とを備える。

データ読み出し手段３１は、２次元撮像素子１１７で撮像されたデジタルデータ（再生デジタルデータ）を読み出すものである。このデータ読み出し手段３１は、読み出したデジタルデータをデインタリーブ手段３２に出力する。
なお、データ読み出し手段３１は、多重記録されているデータを読み出す場合、ガルバノミラー１１５によって、参照光のホログラム記録媒体１１４への入射角度を切り替えることで、多重記録された個々のデータを読み出す。

デインタリーブ手段３２は、データ読み出し手段３１で読み出されたデジタルデータを、インタリーブ数演算手段１０で演算されたインタリーブ数でインタリーブして、１次元のデータ列に並び替えるものである。すなわち、デインタリーブ手段３２は、インタリーブ手段２３の逆処理を行うことで、１次元のシンボル列を生成する。このデインタリーブ手段３２は、並び替えた１次元のシンボル列を復調手段３３に出力する。

復調手段３３は、デインタリーブ手段３２で並び替えられたシンボル列を、予め設定された復調方式で復調するものである。すなわち、復調手段３３は、変調手段２２で行う変調方式の逆処理を行うことで、ビット列を生成する。この復調手段３３は、生成したビット列を誤り訂正手段３４に出力する。

誤り訂正手段３４は、復調手段３３で復調されたビット列に対して、誤り訂正を行うことで、再生信号を生成して外部に出力するものである。すなわち、誤り訂正手段３４は、誤り訂正符号付加手段２１で付加された誤り訂正符号を用いて、連続するビット列の誤りを訂正して、再生信号を生成する。

以上説明した演算装置１（インタリーブ数演算装置１０）は、一般的なコンピュータを前記した各手段として機能させるためのプログラムで実現することができる。
このように演算装置１（インタリーブ数演算装置１０）を構成することで、ホログラム記録装置１００は、ホログラム記録媒体１１４の体積変化に伴うホログラムの歪みに対して、デジタルデータを最適にインタリーブすることができる。これによって、ホログラム記録装置１００は、バースト誤りを分散させることができ、誤り訂正符号による誤り訂正を最大限に活用することができる。

〔インタリーブ数演算手段（インタリーブ数演算装置）の動作〕
次に、図９および図１０を参照（適宜図１および図２参照）して、インタリーブ数演算手段（インタリーブ数演算装置）１０の動作について説明する。なお、記録信号演算手段２０および再生信号演算手段３０の動作は、インタリーブ数演算手段１０で求められたインタリーブ数を用いる以外は、一般的なホログラムの記録再生動作であるため、ここでは説明を省略する。

ここでは、図９を参照して、インタリーブ数演算手段１０の特性評価手段１０Ａにおいて、ホログラム記録媒体１１４の特性を評価する動作について説明し、図１０を参照して、インタリーブ数演算手段１０のインタリーブ数特定手段１０Ｂにおいて、最適なインタリーブ数を特定する動作について説明する。

まず、図９に示すように、インタリーブ数演算手段１０は、特性評価用画像書き込み手段１１によって、全面白の画像（白画像）、あるいは、任意の変調方式で変調された２次元デジタルデータを配列したパターン画像を、特性評価用画像として、ホログラム記録媒体１１４に記録する（ステップＳ１０）。この段階で、ホログラム記録媒体１１４は、媒体収縮等の体積変化が発生する。
そして、インタリーブ数演算手段１０は、特性評価用画像読み出し手段１２によって、ホログラム記録媒体１１４に書き込まれた特性評価用画像のホログラムを再生し、再生画像（特性評価用再生画像）を取得する（ステップＳ１１）。この特性評価用再生画像は、図３に示したような円弧状の形状を有する画像である。

そして、インタリーブ数演算手段１０は、評価特性パラメータ生成手段１３の２値化手段１３ａによって、ステップＳ１１で取得した再生画像を２値化する（ステップＳ１２）。さらに、インタリーブ数演算手段１０は、評価特性パラメータ生成手段１３の円形状特定手段１３ｂによって、ステップＳ１２で２値化された再生画像を円フィティングすることで、円の形状（中心〔座標〕、半径、幅）を評価特性パラメータとして生成する（ステップＳ１３）。
以上の動作によって、ホログラムが記録された際のホログラム記録媒体１１４の特性を特定することができる。

次に、図１０に示すように、インタリーブ数演算手段１０は、２値画像シンボル列生成手段１４によって、ステップＳ１３（図９）で生成された評価特性パラメータで特定される形状の２値画像の画素値を、設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する（ステップＳ２０）。すなわち、２値画像シンボル列生成手段１４は、評価特性パラメータで特定される円形状の２値画像（円帯上の画素を白、他を黒とした画像）の画素値として、シンボル列を生成する。

そして、インタリーブ数演算手段１０は、仮インタリーブシンボル積算手段１５によって、ステップＳ２０で生成されたシンボル列の値を、複数の仮のインタリーブ数ごとに読み出して（並べ替えて）、設定された誤り訂正ブロックのシンボル数ごとに積算する（ステップＳ２１）。これによって、仮のインタリーブ数ごとに、誤り訂正ブロック単位で輝度値和が求められることになる。

そして、インタリーブ数演算手段１０は、インタリーブ数探索手段１６によって、ステップ２１で演算された誤り訂正ブロックごとの輝度積算値において、最大値と最小値との差が最小となる仮のインタリーブ数を、最適なインタリーブ数として探索する（ステップＳ２２）。なお、このとき、インタリーブ数探索手段１６は、輝度積算値の最大値と最小値との差が、基準値以下となるインタリーブ数を最適なインタリーブ数として特定することとしてもよい。あるいは、輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続するインタリーブ数の中から、差が最小となるインタリーブ数を特定することとしてもよい。
以上の動作によって、インタリーブ数演算手段１０は、ホログラム記録により発生する体積変化に伴うホログラムの歪みに対して、バースト誤りを分散させることが可能なインタリーブ数を求めることができる。

［評価結果］
最後に、図１１を参照して、インタリーブ数演算手段（インタリーブ数演算装置）１０によって、インタリーブ数を選定した際の評価結果について説明する。
ここでは、１ＳＬＭデータの水平シンボル数ｈが１４２１シンボル、垂直シンボル数ｖが１８９１、誤り訂正１ブロックあたりのシンボル数ｔが２５０、ページ間インタリーブページ数ｐが８のデータを用いた。

このときのインタリーブ数演算手段（インタリーブ数演算装置）１０が、探索したインタリーブ数Ａと、誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値（Ｂ_ｍａｘ）と最小値（Ｂ_ｍｉｎ）との差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）をグラフ化した結果を図１１に示している。
なお、シンボルの並べ替え等を行わずに単純に誤り訂正ブロックごとの輝度積算値を求めた場合の最大値（Ｂ_ｍａｘ）と最小値（Ｂ_ｍｉｎ）との差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）は、“６３，６２１”であった。

このとき、インタリーブ数演算手段１０は、差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）が最小となるインタリーブ数を最適なインタリーブ数として選定した場合、インタリーブ数は“５２，９４８”で、そのときの差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）は、“１，５４４”であった。
すなわち、インタリーブ数演算手段１０によって、最適なインタリーブ数を選定した場合、輝度積算値の最大値と最小値との差は、約１／４１小さくなった。

これによって、例えば、１０^−３の誤り率でＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）の誤り訂正符号を付加した場合、従来では誤り訂正が不可能であったが、本発明によれば、誤り訂正が可能になった。

また、ノイズや光学系によるデータ領域の揺らぎが大きく、ホログラム記録媒体の特性に不確定要素が大きい場合、最適なインタリーブ数“５２，９４８”でインタリーブを行うと、図１１に示したように、ごくたまに、差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）が大きくなってしまう可能性がある（図１１中、Ｘ）。その場合は、差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）の変動が小さい領域（図１１中、Ｙ）においてインタリーブ数を求めることで、差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）を、差の最大値に対して１／３〜１／２に抑えることができる。なお、この手法は、差（Ｂ_ｍａｘ−Ｂ_ｍｉｎ）が最小の場合よりも大きくなるため、ＳＮＲが比較的によい場合に用いることができる。

１ 演算装置
１０ インタリーブ数演算手段（インタリーブ数演算装置）
１１ 特性評価用画像書き込み手段
１２ 特性評価用画像読み出し手段
１３ 評価特性パラメータ生成手段
１３ａ ２値化手段
１３ｂ 円形状特定手段
１４ ２値画像シンボル列生成手段
１５ 仮インタリーブシンボル積算手段
１６ インタリーブ数探索手段
２０ 記録信号演算手段
２１ 誤り訂正符号付加手段
２２ 変調手段
２３ インタリーブ手段
２４ データ書き込み手段
３０ 再生信号演算手段
３１ データ読み出し手段
３２ デインタリーブ手段
３３ 復調手段
３４ 誤り訂正手段
１００ ホログラム記録装置
１０１ レーザ光源
１０２ シャッタ
１０３ １／２波長板
１０４ ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１０５ シャッタ
１０６ ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１０７ ＳＬＭ（空間光変調器）
１０８ ＦＴ（フーリエ変換）レンズ
１０９ １／２波長板
１１０ ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１１１ ミラー
１１２ ガルバノミラー
１１３ リレーレンズ
１１４ ホログラム記録媒体
１１５ ガルバノミラー
１１６ リレーレンズ
１１７ ２次元撮像素子

Claims (5)

1. インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置に備えられ、前記ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するインタリーブ数演算装置であって、
   白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも１つ以上の白画素を含んだパターン画像を、前記ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、前記ホログラム記録媒体に書き込む特性評価用画像書き込み手段と、
   前記特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す特性評価用画像読み出し手段と、
   この特性評価用画像読み出し手段で読み出した再生画像において、前記ホログラム記録媒体の体積変化に伴い前記再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する評価特性パラメータ生成手段と、
   この評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の２値画像を生成し、当該２値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する２値画像シンボル列生成手段と、
   この２値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに輝度を積算する仮インタリーブシンボル積算手段と、
   この仮インタリーブシンボル積算手段で積算された誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とするインタリーブ数探索手段と、
   を備えることを特徴とするインタリーブ数演算装置。
2. 前記インタリーブ数探索手段は、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が最小となる仮のインタリーブ数を前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とすることを特徴とする請求項１に記載のインタリーブ数演算装置。
3. 前記インタリーブ数探索手段は、前記輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下で連続する仮のインタリーブ数の範囲の中で、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数を探索することを特徴とする請求項１に記載のインタリーブ数演算装置。
4. インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、前記ホログラム記録媒体に適したインタリーブ数を演算するために、コンピュータを、
   白画像または任意の変調方式のシンボルごとに少なくとも１つ以上の白画素を含んだパターン画像を、前記ホログラム記録媒体の特性評価用画像として、前記ホログラム記録媒体に書き込む特性評価用画像書き込み手段、
   前記特性評価用画像を記録したホログラム記録媒体を再生し、当該特性評価用画像の再生画像を読み出す特性評価用画像読み出し手段、
   この特性評価用画像読み出し手段で読み出した再生画像において、前記ホログラム記録媒体の体積変化に伴い前記再生画像上に発生する形状を円形状で特定したパラメータを生成する評価特性パラメータ生成手段、
   この評価特性パラメータ生成手段で生成されたパラメータで特定される形状の２値画像を生成し、当該２値画像の画素値を予め設定されたシンボルのビット数単位に配列したシンボル列を生成する２値画像シンボル列生成手段、
   この２値画像シンボル列生成手段で生成されたシンボル列から仮のインタリーブ数ごとにシンボルを読み出して、予め設定されたシンボル数の誤り訂正ブロックごとに輝度を積算する仮インタリーブシンボル積算手段、
   この仮インタリーブシンボル積算手段で積算された誤り訂正ブロックごとの輝度積算値の最大値と最小値との差が予め定めた基準値以下となる仮のインタリーブ数を探索し、前記ホログラム記録媒体のインタリーブ数とするインタリーブ数探索手段、
   として機能させるためのインタリーブ数演算プログラム。
5. インタリーブされたデジタルデータを物体光と参照光との干渉縞によりホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインタリーブ数演算装置を備えることを特徴とするホログラム記録装置。

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