(57)【要約】【課題】少ない演算量で高速処理を行うことができ、かつ低いRaw BERが得られる高性能のホログラフィックメモリ用等化器装置およびホログラム再生装置を得る。【解決手段】記録媒体９からのページデータの再生光を、イメージセンサ５により取得してデータ再生するホログラム記録再生装置１において、イメージセンサ５からのページデータの再生信号を復元するための多段等化器装置７を備える。多段等化器装置７は、鮮鋭化ＦＩＲフィルタからなる第１の等化器７１と、ｓｉｎｃ関数を複数の１次関数により近似する、区分数が６の区分線形補間フィルタからなる第２の等化器７２とにより構成される。【選択図】図１
2014032714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元アレイ状に配列されたページデータ情報が記録されたホログラム記録媒体からの情報再生光を、撮像素子により取得してデータ再生するホログラム再生装置において、前記撮像素子からの再生信号を復元するために用いられるホログラフィックメモリ用等化器装置であって、
少なくとも１つの等化器を備え、前記等化器の１つが、ｓｉｎｃ関数を複数の１次関数により近似する、区分数が３以上の区分線形補間フィルタにより構成されている、ことを特徴とするホログラフィックメモリ用等化器装置。
【請求項２】
前記等化器が２段以上の構成で配置され、前記等化器の１つが前記区分線形補間フィルタにより構成され、前記等化器の別の１つが画像鮮鋭化用の有限インパルス応答フィルタにより構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックメモリ用等化器装置。
【請求項３】
前記等化器が２段構成で配置され、１段目の等化器が前記有限インパルス応答フィルタにより構成され、２段目の等化器が前記区分線形補間フィルタにより構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のホログラフィックメモリ用等化器装置。
【請求項４】
前記区分線形補間フィルタは、下式（Ａ）および下式（Ｂ）により表されるフィルタであ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フィックメモリ用等化器装置。
【数１】
2014032714.tif 000021
【請求項５】
上式（Ｂ）における係数βが負値に設定されている、ことを特徴とする請求項４に記載のホログラフィックメモリ用等化器装置。
【請求項６】
前記有限インパルス応答フィルタは、タップ数が縦方向および横方向ともに３に設定された、下式（Ｃ）および下式（Ｄ）により表されるフィルタであり、かつ下式（Ｄ）におけるｗ１２，ｗ２１，ｗ２３，ｗ３２の各タップ係数は−０．２６以上−０．２以下の値に設定され、ｗ１１，ｗ１３，ｗ３１，ｗ３３の各タップ係数は−０．０４以上＋０．０４以下の値に設定されている、ことを特徴とする請求項２または３に記載のホログラフィックメモリ用等化器装置。
【数２】
2014032714.tif 000022
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のホログラフィックメモリ用等化器装置を備えたことを特徴とするホログラム再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックメモリ用等化器装置およびホログラム再生装置に関し、特に、ホログラム記録媒体に記録されたページデータ（例えば、大容量の保存用アーカイブデータ）を再生する際に、データ再生光が読み込まれた撮像素子からの再生信号を復元するのに好適なホログラフィックメモリ用等化器装置およびホログラム再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックメモリ、すなわちホログラムを利用した情報記録再生装置（例えば、下記特許文献１を参照）では、一般に、レーザビームをビームスプリッタ等により、後に信号が担持される光（以下、適宜「信号搬送用光」と称する）と参照光とに分離するとともに、分離された信号搬送用光を、液晶パネルやＤＭＤ(Digital Mirror Device)等の空間光変調器（ＳＬＭ:Spatial Light Modulator）を用いて空間的に強度変調することにより、信号搬送用光に対して記録すべき信号を重畳させて信号光とする。記録すべき信号が重畳された信号光は、参照光と交差するように導光され、交差位置に配置された記録媒体に参照光と同時に照射され、この照射により、干渉縞すなわちホログラムが、屈折率分布等の形態で記録媒体により記録・保持される。
【０００３】
信号光に重畳させる空間的な強度変調用のパターンは、ページデータまたはデータページと呼ばれる。これは一般に、白／黒の２値の画素を２次元アレイ状に並べた画像データである。ページデータを構成する際には、まず、記録すべき情報に誤り訂正符号が付加され、さらに変調符号により別のビット列（１次元あるいは２次元のビット配列）に変換される。例えば、５：９符号（例えば、下記特許文献２を参照）や２：４符号などが変調符号として使用され、それぞれ、５ビットの１次元データを３×３の２次元ビット配列に、２ビットの１次元データを２×２の２次元ビット配列に変換する。これを順次並べていくことにより、ページデータが構成される。
【０００４】
波面や波長、記録媒体への照射角度といった参照光の条件を変えることで、異なるページデータを記録媒体の同一箇所へ多重記録し、これらのページデータを再生時に分離して読み出すことができることから、ホログラムを利用した記録再生装置は高密度・大容量の情報の記録再生を実現できるものとして期待されている。さらに、１メガビット程度の情報量を有するページデータを、一度の光照射で記録または再生できることから、データ転送速度の高速化も期待できる。
【０００５】
一方、記録されたページデータを再生する際には参照光のみが記録媒体へ照射される。参照光が照射されると記録媒体に記録されたホログラムから回折光が生じるので、これをＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子等のイメージセンサにより画像として取得する。取得された画像領域の中からデータ領域を特定し、ページデータを構成したのと逆の順序で復調した後、誤り訂正を施すことにより、元の情報を復元することが可能となる。
【０００６】
イメージセンサにより取得された画像の中からデータ領域を特定後、ページデータを再構成して復調する上で欠かせないものが再生信号等化である。情報通信や光ディスク、磁気ディスクなどに用いられる再生信号は、時間軸に対する電圧値あるいは電流値であり、これらは１次元の信号形態である。一方、ホログラフィックメモリは、２次元の信号形態であるページデータを扱う。したがって、１次元信号に適用されてきた再生等化器を２次元信号にそのまま適用したとしても性能は保証されない。
【０００７】
ホログラフィックメモリにより再生された、２次元信号としてのページデータを復調する際の信号等化においては、イメージセンサにより撮像されたページデータ画像（以下、適宜「撮像ページデータ画像」と称する）における各座標点と、元のページデータ配列（以下、適宜「元ページデータ配列」と称する）における各構成要素（画素）の位置座標との対応関係が求められる。
【０００８】
従来、元ページデータ配列におけるデータ領域外にＬ字型のマーカー画像を配置しておき（例えば、下記特許文献３を参照）、撮像ページデータ画像において、テンプレートマッチング法等によりマーカー位置を特定した後、データ領域（撮像ページデータ画像）の四隅の座標を算出する手法（元ページデータ配列におけるマーカー位置と四隅の座標の位置関係は、記録時に定めた既知のものとなる）が知られている。
【０００９】
撮像ページデータ画像の四隅の座標を特定することができれば、元ページデータ配列における任意の構成要素（要素点）の位置座標と対応する、撮像ページデータ画像上の各座標点を算出することができる。具体的には、図３に示すように、元ページデータ配列における任意の要素点Ｒ(ｉ,ｊ)が、撮像ページデータ画像上の点Ｑ(ｘ,ｙ)に対応している場合、撮像ページデータ画像の四隅の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに基づいて、下式（１）により点Ｑ(ｘ,ｙ)の座標を求めることができる。
【００１０】
【数１】
2014032714.tif 000003
【００１１】
一般に、点Ｑの座標は、整数値とはならない（撮像ページデータ画像を構成する各画素の中心位置を整数値とする場合）。そこで、撮像ページデータ画像上の点Ｑの周辺の画素の濃度値（画素値）に基づき、点Ｑに対応する濃度値を求める補間処理が必要となる。従来、このような補間処理の機能を有する補間フィルタを、撮像ページデータ画像から元ページデータ配列を再構成する際の等化器として用いたホログラム再生装置が知られている。
【００１２】
最も単純な等化器は、最近傍法による補間フィルタを用いたものである。これは、求めるべき元ページデータ配列の要素点Ｒと対応する、撮像ページデータ画像上の点Ｑの座標値(ｘ,ｙ)を、例えば、下式（２）により整数値に変換（座標値の小数点以下第一位を四捨五入）し、その整数値の座標点に位置する画素（点Ｑ(ｘ,ｙ)に最も近い画素）の画素値を、再構成する元ページデータ配列における要素点Ｒ(ｉ,ｊ)の画素値とする手法である。
【００１３】
【数２】
2014032714.tif 000004
【００１４】
この手法は、計算量が少ないため高速で処理を行うことができるが、再構成した画像における細かな部分の情報が欠落することにより画質が劣化し易いため、高確度な復号結果を望むことは難しい。
【００１５】
点Ｑ(ｘ,ｙ)の周囲の４画素からの距離の比率により線形補間（バイリニア補間）して、要素点Ｒ(ｉ,ｊ)の画素値を求める手法も知られている（例えば、下記特許文献４を参照）。イメージセンサ上の４画素値を用い、元ページデータ配列における要素点Ｒ(ｉ,ｊ)の画素値を決定するバイリニア補間は、例えば、下式（３），（４）により表される。
【００１６】
【数３】
2014032714.tif 000005
【００１７】
このバイリニア補間は、作用を及ぼさない区分（1≦|t|）を除くと、区分数を２とした区分線形補間と考えることもできる。下記特許文献４の段落（０００９）にも記載されているように、バイリニア補間によれば、画質は滑らかになるものの鮮鋭度が低下し、元ページデータ配列における微細なビット情報が欠落する虞がある。
【００１８】
バイリニア補間よりも鮮鋭度を維持できる補間として、キュービックコンボリューション補間が知られている。例えば、下記非特許文献１には、バイリニア補間、キュービックコンボリューション補間とともにニューラルネットワークを用いる等化器を使用する技術が開示されている。キュービックコンボリューション補間は、例えば、下式（５），（６）により表される。
【００１９】
【数４】
2014032714.tif 000006
【００２０】
キュービックコンボリューション補間は、バイリニア補間よりも鮮鋭度が維持され、元ページデータ配列における微細なビット情報の欠落が少ないため、低いRaw BER（誤り訂正処理前のビット誤り率）を得ることができる。
【００２１】
しかしながら、キュービックコンボリューション補間は、上式（６）に示すようにべき乗演算を多用するため、乗算器の数に限りのあるFPGA（Field-programmable gate array：プログラミング可能な集積回路）を用いる場合、並列化数が制約され、ひいてはスループット低下を招く虞がある。また、上式（６）に示す３次関数における係数αを変化させたとしても、必ずしもホログラフィックメモリから再生されるページデータの特性に合致したものとはならないという問題もある。
【００２２】
また、下記特許文献５には、タップ数が縦方向および横方向ともに３に設定された有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを、タップ係数を適応的に求める適応等化器として用いることが開示されている。タップ数が縦横ともに３に設定されたＦＩＲフィルタは、例えば、下式（７），（８）により表される。
【００２３】
【数５】
2014032714.tif 000007
【００２４】
上述したように、上式（１）における点Ｑの座標は一般には整数値とならないので、上式（７），（８）により表されるＦＩＲフィルタのみでは、点Ｒに対応した画素値を決定することができない。このため、上述の最近傍法や、バイリニア補間、キュービックコンボリューション補間等による補間フィルタを用いることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００６−１５４１６３号公報
【特許文献２】特許第４８６３９４７号公報
【特許文献３】特許第４８０９７５６号公報
【特許文献４】特許第３７２０７４１号公報
【特許文献５】特表２００８−５３６１５８号公報
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】H. Osawa他「Neural Network Equalization for Holographic DataStorage」Technical Digest of International Symposium onOptical Memory (ISOM'06), Th-I-40 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
一般的にホログラフィックメモリは、多重記録を進めるほど、すなわち高密度に記録するほど、再生されたページデータにおけるノイズが増加する。逆に言えば、従来の等化器よりも性能の高い等化器を用い、再生されたページデータにおけるRaw BERを、より低減することが可能となれば、ホログラフィックメモリのさらなる高密度化・大容量化が図れることになる。
【００２８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、少ない演算量で高速処理が可能であり、かつ低いRaw BERが得られる高性能のホログラフィックメモリ用等化器装置およびホログラム再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明のホログラフィックメモリ用等化器装置は、
２次元アレイ状に配列されたページデータ情報が記録されたホログラム記録媒体からの情報再生光を、撮像素子により取得してデータ再生するホログラム再生装置において、前記撮像素子からの再生信号を復元するために用いられるホログラフィックメモリ用等化器装置であって、
少なくとも１つの等化器を備え、前記等化器の１つが、ｓｉｎｃ関数を複数の１次関数により近似する、区分数が３以上の区分線形補間フィルタにより構成されている、ことを特徴とする。
【００３０】
本発明のホログラフィックメモリ用等化器装置において、前記等化器が２段以上の構成で配置され、前記等化器の１つが前記区分線形補間フィルタにより構成され、前記等化器の別の１つが画像鮮鋭化用の有限インパルス応答フィルタにより構成されている、とすることができる。
【００３１】
また、前記等化器が２段構成で配置され、１段目の等化器が前記有限インパルス応答フィルタにより構成され、２段目の等化器が前記区分線形補間フィルタにより構成されている、とすることが好ましい。
【００３２】
また、前記区分線形補間フィルタは、下式（Ａ）および下式（Ｂ）により表されるフィルタとすることができる。
【００３３】
【数６】
2014032714.tif 000008
【００３４】
また、上式（Ｂ）における係数βは、負値に設定されることが好ましい。
【００３５】
また、前記有限インパルス応答フィルタは、タップ数が縦方向および横方向ともに３に設定された、下式（Ｃ）および下式（Ｄ）により表されるフィルタであり、かつ下式（Ｄ）におけるｗ１２，ｗ２１，ｗ２３，ｗ３２の各タップ係数は−０．２６以上、−０．２以下の値に設定され、ｗ１１，ｗ１３，ｗ３１，ｗ３３の各タップ係数は−０．０４以上、＋０．０４以下の値に設定されている、とすることができる。
【００３６】
【数７】
2014032714.tif 000009
【００３７】
本発明のホログラム再生装置は、本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のホログラフィックメモリ用等化器装置およびホログラム再生装置においては、等化器の１つを、ｓｉｎｃ関数を複数の１次関数により近似する、区分数が３以上の区分線形補間フィルタにより構成している。
【００３９】
この区分線形補間フィルタは、従来のキュービックコンボリューション補間フィルタと同様、低いRaw BERを得ることができる一方で、近似するための関数として３次関数を用いるキュービックコンボリューション補間フィルタに比較して、補間処理に要する演算量は大幅に少なくなるので高速処理が可能となる。
【００４０】
したがって、本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置およびホログラム再生装置によれば、少ない演算量で高速処理を行うことができ、かつ低いRaw BERを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係るホログラム記録再生装置（ホログラム再生装置）および多段等化器装置（ホログラフィックメモリ用等化器装置）の構成を示す概略図である。
【図２】イメージセンサ上の撮像ページデータ画像を模式的に示す図である。
【図３】撮像ページデータ画像（ａ）と元ページデータ配列（ｂ）との対応関係を示す図である。
【図４】図１に示す第１の等化器および第２の等化器の作用を説明する図である。
【図５】区分線形補間フィルタによる、ｓｉｎｃ関数を近似する関数のグラフを示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る等化器装置（ホログラフィックメモリ用等化器装置）の構成を示す概略図である。
【図７】性能評価に用いた撮像ページデータ画像を示す図である。
【図８】図１に示す第１の等化器における鮮鋭化ＦＩＲフィルタのタップ係数（ｗ２１，ｗ１２，ｗ３２，ｗ２３）の値Ｃ１とRaw BERの値との関係を、比較例と共に示す図である。
【図９】図１に示す第１の等化器における鮮鋭化ＦＩＲフィルタのタップ係数（ｗ１１，ｗ３１，ｗ１３，ｗ３３）の値Ｃ２とRaw BERの値との関係を、比較例と共に示す図である。
【図１０】図１に示す第２の等化器における区分線形補間フィルタの係数βの値とRaw BERの値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置およびホログラム再生装置の実施形態について、上記図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
図１に示すホログラム記録再生装置１は、本発明に係るホログラム再生装置の一実施形態を構成するものであり、記録媒体（ホログラム記録媒体）９に対するホログラムの記録・再生を行うホログラム光学系３と、再生されたホログラムを撮像する、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子等からなるイメージセンサ５と、イメージセンサ５により撮像されたホログラムを復元する多段等化器装置７と、を備えてなる。なお、使用した記録媒体９は、２枚のガラス板に挟持された厚さ１mm程度のフォトポリマー材料により構成されたものである。
【００４４】
上記ホログラム光学系３において、レーザ光源１１から出射された光ビームは、シャッタ１２を開くことでスペイシャルフィルタ１３（複数のレンズおよびピンホール板等により構成される）に導かれ、このスペイシャルフィルタ１３により空間的なノイズが除去されるとともにビーム径が拡大される。なお、使用したレーザ光源１１は、出力波長５３２nmの緑色レーザである。
【００４５】
信号記録時において、スペイシャルフィルタ１３からの光ビームは、ミラー１４を介して半波長板１５により所望の偏光比に調整され、この後、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１６により分離された偏光のうち、例えば、縦偏光成分（Ｓ偏光成分）は参照光として、横偏光成分（Ｐ偏光成分）は、後に信号（ページデータ）が担持される信号搬送用光として各々利用される。
【００４６】
上記信号搬送用光は、レンズ１７とレンズ１８により後述の元ページデータ配列の大きさ程度までビーム径が拡大された後、シャッタ１９を開くことでＰＢＳ２０を透過して、ＳＬＭ（Spatial Light Modulator：空間光変調器）２１に照射される。このとき、ＳＬＭ２１には元ページデータ配列が表示されており、これにより信号搬送用光が空間的に変調されて信号光となる。なお、ＳＬＭ２１には、画素数１４０８×１０５８、画素ピッチ１０．４μmの反射型液晶パネルを用い、元ページデータ配列は、１２６０×１０４４の大きさとした。
【００４７】
元ページデータ配列への情報の格納は、例えば、前掲の特許文献２に開示された方法により行う。すなわち、記録すべき情報列を５ビットずつ取り出し、所定の変換テーブル（上記特許文献２の図９を参照）を用いて３×３の配列に変換した後、元ページデータ配列の左上端から右方向へ順に格納する。右端まで格納し終えたら次の行へと順に移り、同様に格納を続ける。なお、本実施形態では、Raw BERを評価するため、記録すべき情報列に誤り訂正符号は付加していない。
【００４８】
上記信号光は、その縦偏光成分のみがＰＢＳ２０によってＦＴＬ（Fourier Transform Lens：フーリエ変換レンズ）２２の方向へ反射される。反射された信号光（縦偏光成分）は、ＦＴＬ２２を透過することにより光学的なフーリエ変換を受け、その後、フーリエ変換面に配置された遮光開口板２３の矩形開口により０次の回折光のみが通過を許容され、リレーレンズ２４を介して記録媒体９上に照射される。なお、矩形開口の一辺の長さは、ナイキスト空間周波数の２．０倍とした。一辺の長さを短くすると、記録密度は増加するが、波形鈍りなどの信号劣化を引き起こす要因となる。
【００４９】
一方、上記参照光は、縦偏光状態のまま半波長板３１を通過する。半波長板３１を通過した参照光は、ミラー３２を介して絞り３３に入射し、光束径を縮小された後、ＰＢＳ３４において記録時参照光として直角に反射され、ミラー３５、ガルバノメータミラー３６およびリレーレンズ３７を介して、所定の角度で記録媒体９上に照射される。
【００５０】
記録時参照光と信号光が交差した部分において光の干渉縞、すなわち光の明暗が生じ、この位置に記録媒体９が配置されていることにより記録媒体９の記録面において、光の強い場所は重合反応が進み、その一方、弱い場所は重合反応があまり進まず、結果として記録媒体９の記録面に屈折率分布が形成され、１つのホログラムの記録操作が完了する。なお、ガルバノメータミラー３６の角度を変えて参照光の記録媒体９への入射角度を変えることにより、記録媒体９の同一領域に複数のホログラムを記録する角度多重記録を行うことができる。
【００５１】
信号再生時においては、スペイシャルフィルタ１３からの光ビームが半波長板１５により完全に縦偏光（Ｓ偏光）とされ、ＰＢＳ１６により直角に反射される。この後、半波長板３１により完全に横偏光（Ｐ偏光）にされることで、ＰＢＳ３４を再生時参照光として透過し、ミラー３８、ガルバノメータミラー３９およびリレーレンズ４０を介して、裏面側より記録媒体９へ照射される。これは、位相共役再生と称される周知の再生手法であり、この場合には再生光は、記録媒体９からＦＴＬ２２側へ出射されてＦＴＬ２２を通過する。このときの再生光は横偏光であるから、この後、ＰＢＳ２０を透過してイメージセンサ５に入射する。なお、イメージセンサ５には、画素数１６９６×１７１０、画素ピッチ８．０μmのＣＭＯＳ撮像素子を用いた。上記ＳＬＭ２１との画素ピッチの比から、オーバーサンプリングレートは略１．３となる。
【００５２】
イメージセンサ５に入射した再生光をイメージセンサ５により取得（撮像）することにより、元ページデータ配列の再生画像（撮像ページデータ画像）を生成することができる。図２には、イメージセンサ５上に形成された撮像ページデータ画像が模式的に示されている。図２において、黒色で示す矩形領域がイメージセンサ５の撮像可能領域であり、幾何学模様の背景で示す矩形領域がイメージセンサ５上に形成された撮像ページデータ画像の領域である。また、撮像ページデータ画像の四隅近傍には、Ｌ字型のマーカーの画像が形成されている。このマーカーは、上記ＳＬＭ２１において元ページデータ配列が表示される際に一緒に表示されるものであり、元ページデータ配列におけるマーカー位置と四隅の座標との位置関係は、記録時に定められた既知のものとなっている。
【００５３】
イメージセンサ５上に形成された撮像ページデータ画像は、信号ノイズ等の影響を受けるため、元ページデータ配列を正確に再現したものとはならない。この、撮像ページデータ画像と元ページデータ配列との関係を示したものが図３である。先述したように、撮像ページデータ画像において、テンプレートマッチング法等によりマーカー位置を特定した後、撮像ページデータ画像の四隅の座標を算出することができる。
【００５４】
撮像ページデータ画像の四隅の座標を特定することができれば、元ページデータ配列における任意の構成要素（要素点）の位置座標と対応する、撮像ページデータ画像上の各座標点を算出することができる。図３を用いて説明すれば、元ページデータ配列における任意の要素点Ｒ(ｉ,ｊ)が、撮像ページデータ画像上の点Ｑ(ｘ,ｙ)に対応している場合、撮像ページデータ画像の四隅の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに基づいて、上述の式（１）（以下に再掲する）により点Ｑ(ｘ,ｙ)の座標を求めることができる。
【００５５】
【数８】
2014032714.tif 000010
【００５６】
ここで、ＮＸ、ＮＹは、元ページデータ配列の大きさ（本実施形態では、ＮＸ＝１２６０，ＮＹ＝１０４４）である。また、ｉ，ｊは、元ページデータ配列の要素点に対応した整数値であり、０≦ｉ≦ＮＸ−１，０≦ｊ≦ＮＹ−１の関係を満たす。
【００５７】
図１に示す多段等化器装置７は、本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置の一実施形態を構成するものであり、イメージセンサ５により撮像された撮像ページデータ画像から元ページデータ配列を再構成（復元）する機能を有する。
【００５８】
上記多段等化器装置７は、第１の等化器７１と第２の等化器７２とが２段構成で配置されてなる。１段目に配置された第１の等化器７１は、画像鮮鋭化用（符号間干渉低減用）の有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ（以下、適宜「鮮鋭化ＦＩＲフィルタ」と称する）により構成されており、２段目に配置された第２の等化器７２は、ｓｉｎｃ関数を複数の１次関数により近似する、区分数が３以上（本実施形態では「６」）の区分線形補間フィルタにより構成されている。
【００５９】
第１の等化器７１および第２の等化器７２の作用を模式的に示したものが図４である。１段目に配置された第１の等化器７１は、撮像ページデータ画像の３×３の９個の画素の各画素値（９個の画素の中心の画素の画素値をＱ（Ｘ，Ｙ）とする）から１つの画素値Ｐ（Ｕ，Ｖ）を求めるものであり、下式（Ｅ）および下式（Ｆ）により表される。
【００６０】
【数９】
2014032714.tif 000011
【００６１】
上式（Ｅ）は、上述した式（Ｃ）におけるＲ（ｉ，ｊ）をＰ（Ｕ，Ｖ）、Ｑ（ｘ，ｙ）をＱ（Ｘ，Ｙ）に置き換えたものに相当し、上式（Ｆ）は、上述した式（Ｄ）に相当するものである。また、上式（Ｅ）におけるＸ，Ｙ，Ｕ，Ｖは、イメージセンサ５の画素の配列位置に対応した整数値をとるものとする。（Ｘ，Ｙ）と（Ｕ，Ｖ）は、各々の座標系における原点の位置が互いに異なっている場合（一般の場合）には互いに異なる値をとるが、各々の座標系における原点位置を互いに揃えて一致させた場合には、（Ｘ，Ｙ）＝（Ｕ，Ｖ）となる場合がある。
【００６２】
２段目に配置された第２の等化器７２は、撮像ページデータ画像における４×４の１６個の画素の各画素値（１６個の画素のうちの１つの画素の画素値をＰ（Ｕ，Ｖ）とする）から、元ページデータ配列における１つの要素点の画素値Ｒ（ｉ，ｊ）を求めるものであり、下式（Ｇ）および下式（Ｈ）により表される。
【００６３】
【数１０】
2014032714.tif 000012
【００６４】
上式（Ｇ）は、上述した式（Ａ）におけるＱ（Ｘ，Ｙ）をＰ（Ｕ，Ｖ）に置き換えたものに相当し、上式（Ｈ）は、上述した式（Ｂ）に相当するものである。また、上式（Ｇ）におけるＸ，Ｙ，Ｕ，Ｖが、イメージセンサ５の画素の配列位置に対応した整数値をとる点は、上式（Ｅ）の場合と同じである。（ｕ，ｖ）は、元ページデータ配列における１つの要素点Ｒの座標値（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊは、整数値）と対応する点Ｐの座標値であり、一般には整数値とならない。
【００６５】
上式（Ｇ）は、上式（Ｈ）に示すように、複数の区分を設定し、それぞれの区分において線形補間を施す区分線形補間である。この例では、作用を及ぼさない区分（２≦|ｔ|）を除くと区分の数が６となる。
【００６６】
また、上式（Ｈ）は、図５に示すように、全体として、ｓｉｎｃ関数を近似するように設定される（図５では、上式（Ｈ）の係数βを−０．２に設定している）。キュービックコンボリューション補間フィルタも、３次関数によりｓｉｎｃ関数を近似した関数（比較として図５に示す）を用いて補間を行うものであるが、上式（Ｇ），（Ｈ）で規定される区分線形補間フィルタは、キュービックコンボリューション補間フィルタとは異なり、べき乗算を用いないので演算量が少なく、回路規模に制限のある場合にも実装が容易となる。
【００６７】
また、上式（Ｈ）における係数βについては、求めたいデータ配列要素からの距離が一要素分を超えて離れた場所と演算する際（１≦|ｔ|＜２）には、その値を負値に設定することが望ましいことが、実験的に確認された。また、βの値には最適値が存在する。この最適値については後述する。なお、区分線形補間は、係数βを正負とも様々な値にとり得ることで特性を種々に変化させることができる。
【００６８】
次に、本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置の他の実施形態について説明する。図６に示す等化器装置８は、上述した多段等化器装置７に替えて、イメージセンサ５により撮像された撮像ページデータ画像から元ページデータ配列を再構成（復元）するために用いられるものであり、１つの等化器８１を備えてなる。この等化器８１は、上述の第２の等化器７２と同様に、第１の撮像ページデータ画像における４×４の１６個の画素の各画素値（１６個の画素のうちの１つの画素の画素値をＱ（Ｘ，Ｙ）とする）から、元ページデータ配列における１つの要素点の画素値Ｒ（ｉ，ｊ）を求めるものであり、上述の式（Ａ）および式（Ｂ）（以下に再掲する）により表される。
【００６９】
【数１１】
2014032714.tif 000013
【００７０】
上式（Ａ）は、上述した式（Ｇ）におけるＰ（Ｕ，Ｖ）をＱ（Ｘ，Ｙ）に置き換えたものに相当し、上式（Ｂ）は、上述した式（Ｈ）に相当するものである。また、上式（Ａ）における（ｘ，ｙ）は、元ページデータ配列における１つの要素点Ｒの座標値（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊは、整数値）と対応する点Ｑの座標値であり、一般には整数値とならない。
【００７１】
本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置の性能評価を行ったので、以下、その評価結果について説明する。性能評価には、図７に示す、イメージセンサ５により取得された撮像ページデータ画像を用いている。
【００７２】
下記表１には、種々の補間フィルタからなる１段構成の等化器を用いて、図７に示す撮像ページデータ画像から元ページデータ配列を復元した際のRaw BERの値を示している。表１において、「区分線形補間」と記載されているのが、図６に示す等化器装置８を用いた場合に該当する。比較例として、最近傍法、バイリニア補間およびキュービックコンボリューション補間による等化器についても、同様に、Raw BERの値を求めた。なお、キュービックコンボリューション補間における係数α（上述の式（６）を参照）を−０．６とし、区分線形補間における係数β（上述の式（Ｂ）を参照）を−０．２としている。
【００７３】
【表１】
2014032714.tif 000014
【００７４】
この表１に示すように、本発明による区分線形補間に基づく等化器によれば、他の等化器を用いた場合に比較してRaw BERが最も低い値となることから、高い性能を有していることが分かる。
【００７５】
次に、図１に示す多段等化器装置７の評価結果について説明する。図８は、１段目に配置された第１の等化器７１における鮮鋭化ＦＩＲフィルタ（図８では、単に「ＦＩＲ」と記載している）のタップ係数（上述の式（Ｆ）を参照）のうち、ｗ２２の値を１に設定するとともに、ｗ１１，ｗ１３，ｗ３１，ｗ３３の値をいずれもＣ２としてこれを０に設定し、ｗ２１，ｗ１２，ｗ３２，ｗ２３の値をいずれもＣ１としたときの、Ｃ１の値とRaw BERの値との関係を示している。
【００７６】
比較のため、１段目に第１の等化器７１と同じく鮮鋭化ＦＩＲフィルタを用いた等化器を備え、２段目に、最近傍法、バイリニア補間またはキュービックコンボリューション補間を用いた各等化器を備えた場合の、Ｃ１の設定値とRaw BERの値との関係も示している。なお、キュービックコンボリューション補間における係数α（上述の式（６）を参照）を−０．６とし、区分線形補間における係数β（上述の式（Ｂ）を参照）を−０．２としている。
【００７７】
図８に示すように、本発明による、１段目を鮮鋭化ＦＩＲフィルタによる第１の等化器７１で構成し、２段目を区分線形補間フィルタによる第２の等化器７２で構成した多段等化器装置７によれば、鮮鋭化ＦＩＲフィルタと他の補間フィルタを組み合わせた場合に比較して、Ｃ１の値を最適値に設定した場合のRaw BERが最も低い値となることが分かる。特に、キュービックコンボリューション補間フィルタを用いた場合と比較すると、本発明による多段等化器装置７は、少ない演算量にも関わらず、低いRaw BER値が得られていることが分かる。なお、図８に示す評価結果によれば、鮮鋭化ＦＩＲフィルタのタップ係数ｗ２１，ｗ１２，ｗ３２，ｗ２３の値Ｃ１は、−０．２６以上、−０．２以下の範囲内の数値に設定することが好ましいことが分かる。
【００７８】
鮮鋭化ＦＩＲフィルタのタップ係数ｗ２１，ｗ１２，ｗ３２，ｗ２３の値Ｃ１の最適値が求められた後、他のタップ係数ｗ１１，ｗ１３，ｗ３１，ｗ３３の値Ｃ２の最適値を求めた。図９は、多段等化器装置７の１段目の第１の等化器７１における鮮鋭化ＦＩＲフィルタ（図９では、単に「ＦＩＲ」と記載している）のタップ係数（上述の式（Ｆ）を参照）のうち、ｗ２２の値を１に設定するとともに、ｗ２１，ｗ１２，ｗ３２，ｗ２３の値をいずれもＣ１としてこれを最適値に設定し、ｗ１１，ｗ１３，ｗ３１，ｗ３３の値をいずれもＣ２としたときの、Ｃ２の設定値とRaw BERの値との関係を示している。
【００７９】
比較のため、１段目に第１の等化器７１と同じく鮮鋭化ＦＩＲフィルタを用いた等化器を備え、２段目に、最近傍法、バイリニア補間またはキュービックコンボリューション補間を用いた各等化器を備えた場合の、Ｃ２の設定値とRaw BERの値との関係も示している。なお、キュービックコンボリューション補間における係数α（上述の式（６）を参照）を−０．６とし、区分線形補間における係数β（上述の式（Ｂ）を参照）を−０．２としている点は、図８の場合と同じである。
【００８０】
図９に示すように、本発明による多段等化器装置７によれば、鮮鋭化ＦＩＲフィルタと他の補間フィルタを組み合わせた場合に比較して、Ｃ２の値を最適値に設定した場合のRaw BERが最も低い値となることが分かる。なお、図９に示す評価結果によれば、鮮鋭化ＦＩＲフィルタのタップ係数ｗ１１，ｗ１３，ｗ３１，ｗ３３の値Ｃ２は、−０．０４以上、＋０．０４以下の範囲内の数値に設定することが好ましく、Ｃ２＝０．０１が最適値であることが分かる。
【００８１】
次に、多段等化器装置７の２段目に設置される第２の等化器７２における区分線形補間フィルタの係数β（上述の式（Ｂ）を参照）の最適値を求めた。図１０は、多段等化器装置７の２段目の第２の等化器７１における区分線形補間フィルタの係数βの設定値とRaw BERの値との関係を示している。図１０に示す評価結果によれば、区分線形補間フィルタの係数βの最適値は、−０．２であることが分かる。
【００８２】
以上、区分数６の区分線形補間フィルタにより構成される等化器（第２の等化器７２、等化器８１）について説明したが、区分線形補間フィルタの区分数は６に限定されるものではない。例えば、区分数４の区分線形補間フィルタにより構成される等化器の場合、上式（Ｂ）または上式（Ｈ）を、下式（Ｉ）のように簡素化することで実現することができる。
【００８３】
【数１２】
2014032714.tif 000015
【００８４】
上式（Ｉ）は、図５に示した区分数６の区分線形補間フィルタによる近似関数をさらに近似した形態である。区分数４の区分線形補間フィルタは区分数６のものより場合分けの数が少ないため、より高速に演算処理することができる。
【００８５】
なお、上述の説明において求めたＣ１，Ｃ２，βの最適値や、好ましい数値範囲は、使用する記録媒体の条件や光学系の構成、ＳＬＭおよびイメージセンサのフィルファクタ、画素ピッチ、オーバーサンプリングレート、変調符号など様々な条件により異なることが予想されるので、システムの条件に応じた最適値を求めることが望ましい。また、動的にＣ１，Ｃ２，βの最適値を得るために、適応的にそれらを導出する方法も考えられる。この場合においても、本発明によるホログラフィックメモリ用等化器の構成を利用することが可能であり、その場合においても低いRaw BERが得られる。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。以下、変更態様について、数式を用いて考察する。
【００８７】
図４において、撮像ページデータ画像の３×３の９個の画素の各画素値（中心画素の画素値をＱ（Ｘ，Ｙ）とする）から１つの画素値Ｐ（Ｕ，Ｖ）を求めるという第１の等化器７１（鮮鋭化ＦＩＲフィルタ）の作用は、簡便化のため座標値（Ｕ，Ｖ）＝（Ｘ，Ｙ）とすると、下式（Ｊ）により表される。
【００８８】
【数１３】
2014032714.tif 000016
【００８９】
このとき、図４において、撮像ページデータ画像における４×４の１６個の画素の各画素値（１６個の画素のうちの１つの画素の画素値をＰ（Ｕ，Ｖ）とする）から、元ページデータ配列における１つの要素点の画素値Ｒ（ｉ，ｊ）を求めるという第２の等化器７２（区分線形補間フィルタ）の作用は、下式（Ｋ）により表される。
【００９０】
【数１４】
2014032714.tif 000017
【００９１】
ここで、式（Ｊ）を式（Ｋ）へ代入すると、下式（Ｌ）が得られる。
【００９２】
【数１５】
2014032714.tif 000018
【００９３】
ただし、Ｕ，Ｖ，ｓ，ｔは整数値であり、括弧内は１段目の第１の等化器７１の作用を表し、括弧の外は２段目の第２の等化器７２の作用を表している。上式（Ｌ）の括弧の位置を変えて表記すると、下式（Ｍ）が得られる。
【００９４】
【数１６】
2014032714.tif 000019
【００９５】
上式（Ｍ）において、括弧内は１段目の等化器の作用を表し、括弧の外は２段目の等化器の作用を表していると考えれば、これは、１段目において区分線形補間フィルタ（キュービックコンボリューションフィルタとすることも可）を作用させ、２段目において鮮鋭化ＦＩＲフィルタを作用させてもよい、ということを意味する。
【００９６】
また、上式（Ｍ）の括弧を外して表記すると、下式（Ｎ）のように変形することができる。
【００９７】
【数１７】
2014032714.tif 000020
【００９８】
ただし、ｆはｘ，ｙ，Ｕ，Ｖ，ｓ，ｔを引数とする関数であり、これは、タップ数を縦方向および横方向とも６とした（多段ではない）コンボリューションフィルタのタップ係数を決定する関数とみることができる。
【００９９】
すなわち、上式（Ｎ）は、図４における、元ページデータ配列の１つの要素点の画素値Ｒが、撮像ページデータ画像の６×６の３６個の画素の各画素値から、多段ではないコンボリューションフィルタを用いることにより導出されることを意味しており、本発明による２段構成の等化器は、そのコンボリューションフィルタのタップ係数を決定する方法を提供しているとみることができる。
【０１００】
このような考察から、本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置の変更態様として、ｓｉｎｃ関数を複数の１次関数により近似する、区分数が３以上の区分線形補間フィルタ（以下、適宜「ｓｉｎｃ関数近似の区分線形補間フィルタ」と称する）により構成された等化器を１段目に配置し、鮮鋭化ＦＩＲフィルタにより構成された等化器を２段目に配置した２段構成の態様を挙げることができる。また、２段構成の別の変更態様として、１段目にも２段目にもｓｉｎｃ関数近似の区分線形補間フィルタを配置したものや、１段目にｓｉｎｃ関数近似の区分線形補間フィルタを配置し、２段目にｓｉｎｃ関数近似の区分線形補間フィルタとは異なる他の補間フィルタを配置したもの、１段目にｓｉｎｃ関数近似の区分線形補間フィルタとは異なる他の補間フィルタを配置し、２段目にｓｉｎｃ関数近似の区分線形補間フィルタを配置したものを挙げることができる。
【０１０１】
また、本発明に係るホログラフィックメモリ用等化器装置は、ｓｉｎｃ関数近似の区分線形補間フィルタにより構成された等化器を含む３個以上の複数の等化器を、３段以上の構成で配置した態様とすることも可能である。
【０１０２】
また、上述の実施形態では、ホログラム再生装置の一態様として、ホログラムの記録機能と再生機能との両方を備えたホログラム記録再生装置を説明しているが、本発明は、ホログラムの再生機能のみを備えたホログラム再生装置に対しても適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１        ホログラム記録再生装置
３        ホログラム光学系
５        イメージセンサ
７        多段等化器装置
８        等化器装置
９        記録媒体
１１      レーザ光源
１２，１９      シャッタ
１５，３１      半波長板
１６，２０，３４      ＰＢＳ
２１      ＳＬＭ
２２      ＦＴＬ
３６，３９      ガルバノメータミラー
７１      第１の等化器
７２      第２の等化器
８１      等化器
【図３】
2014032714.tif 000023
【図４】
2014032714.tif 000024
【図５】
2014032714.tif 000025
【図６】
2014032714.tif 000026
【図８】
2014032714.tif 000027
【図９】
2014032714.tif 000028
【図１０】
2014032714.tif 000029
【図１】
2014032714.tif 000030
【図２】
2014032714.tif 000031
【図７】
2014032714.tif 000032