(57)【要約】【課題】符号化を適切に行うことでホログラム再生品位を向上させる。【解決手段】可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて干渉縞を形成すべくホログラム記録を行うホログラム装置において、中央ビットと当該中央ビットの周辺ビットによって構成された変調コードと、当該変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビットの特徴量コードと、を予め対応づけておき、記録対象のビット列データを前記複数ビット毎に分割し、前記分割した複数ビット夫々を、当該複数ビットが表現する前記特徴量コードに対応づけられた前記変調コードへと符号化を行い、前記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、前記空間光変調器において前記２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する、符号化処理部を有する。【選択図】  図１
2006179079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて干渉縞を形成すべくホログラム記録を行うホログラム装置において、
中央ビットと当該中央ビットの周辺ビットによって構成された変調コードと、当該変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビットの特徴量コードと、を予め対応づけておき、
記録対象のビット列データを前記複数ビット毎に分割し、
前記分割した複数ビット夫々を、当該複数ビットが表現する前記特徴量コードに対応づけられた前記変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コード夫々をもとに、前記空間光変調器において前記２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する、
符号化処理部を有することを特徴とするホログラム装置。
【請求項２】
可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光を受光して前記ホログラム記録用媒体に記録された前記２次元濃淡画像パターンを取り込むイメージセンサと、
前記取り込まれた前記２次元濃淡画像パターンに対応した前記変調画像データに基づいて、当該変調画像データを構成する前記変調コード夫々に対応づけられた前記特徴量コードを求め、前記特徴量コードにより前記ビット列データを復号化する、復号化処理部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のホログラム装置。
【請求項３】
前記特徴量は、前記中央ビットに対する前記周辺ビットの状態変化の度合いを示す微分量とすること、を特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム装置。
【請求項４】
前記特徴量は、直交座標系における前記中央ビットを原点とした２つの座標軸方向夫々についての前記微分量を用いて表現されるベクトル量とすること、を特徴とする請求項３に記載のホログラム装置。
【請求項５】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて干渉縞を形成すべくホログラム記録を行うホログラム装置において、
記録対象のビット列データを２次元データへと配列し、
前記配列した２次元データの注目ビットと当該注目ビットの周辺ビットにより構成される注目画像データの特徴量を抽出し、
前記抽出した特徴量を、前記特徴量と予め対応づけておいた複数ビットの変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コードに基づいて、前記空間光変調器において前記２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する、
符号化処理部を有することを特徴とするホログラム装置。
【請求項６】
可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光を受光して前記ホログラム記録用媒体に記録された前記２次元濃淡画像パターンを取り込むイメージセンサと、
前記取り込まれた前記２次元濃淡画像パターンに対応した前記変調画像データをもとに当該変調画像データを構成する前記変調コードに対応づけられた前記特徴量を求め、前記求めた特徴量を抽出可能な前記注目画像データを求め、前記求めた注目画像データにおける前記注目ビットにより前記ビット列データを復号化する、復号化処理部と、
を有することを特徴とする請求項５に記載のホログラム装置。
【請求項７】
前記特徴量は、前記注目ビットに対する前記周辺ビットの状態変化の度合いを示す微分量とすること、を特徴とする請求項５又は６に記載のホログラム装置。
【請求項８】
前記特徴量は、直交座標系における前記注目ビットを原点とした２つの座標軸方向夫々についての前記微分量を用いて表現されるベクトル量とすること、を特徴とする請求項７に記載のホログラム装置。
【請求項９】
前記ベクトル量は、水平方向及び垂直方向１次空間微分フィルタ、若しくは、水平方向及び垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタによって演算された水平方向成分及び垂直方向成分の２つの微分量をベクトル表現したものであること、を特徴とする請求項４又は８に記載のホログラム装置。
【請求項１０】
前記変調コードは、前記ベクトル量の大きさ成分と方向成分のうち、当該方向成分のみを表現すること、を特徴とする請求項４、８又は９のいずれかに記載のホログラム装置。
【請求項１１】
前記変調コードは、（２ｎ＋１）行×（２ｎ＋１）列の２次元ビット配列（但し、ｎは自然数）とし、前記２次元ビット配列の外縁に位置する８ｎビットで前記ベクトル量の８ｎとおりの方向成分を表現すること、を特徴とする請求項１０に記載のホログラム装置。
【請求項１２】
前記変調コードは、３行×３列の２次元ビット配列とし、前記２次元ビット配列の中央ビットを除く８ビットで前記ベクトル量の８とおりの方向成分を表現すること、を特徴とする請求項１１に記載のホログラム装置。
【請求項１３】
前記変調コードは、前記２次元濃淡画像パターンの画素を明点に設定するための一方のビット値と当該画素を暗点に設定するための他方のビット値とによって構成され、さらに、前記ベクトル量の各方向成分を表現する際には、当該各方向成分を示す１ビットとその周辺ビットを前記一方のビット値とすること、を特徴とする請求項１１又は１２に記載のホログラム装置。
【請求項１４】
前記変調コードは、前記２次元ビット配列の中央ビットを一方又は他方のビット値に設定することで、前記ベクトル量が表現する方向成分を２倍にすること、を特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載のホログラム装置。
【請求項１５】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて形成された干渉縞としてのホログラムを、可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光に基づいて再生を行うホログラム装置において、
中央ビットと当該中央ビットの周辺ビットによって構成された変調コードと、当該変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビットの特徴量コードと、を予め対応づけておき、
記録対象のビット列データを前記複数ビット毎に分割し、
前記分割した複数ビット夫々を、当該複数ビットが表現する前記特徴量コードに対応づけられた前記変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、前記空間光変調器において設定された前記２次元濃淡画像パターンが、前記ホログラム記録用媒体に記録されている場合、
可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光を受光して前記ホログラム記録用媒体に記録された前記２次元濃淡画像パターンを取り込むイメージセンサと、
前記取り込まれた前記２次元濃淡画像パターンに対応した前記変調画像データに基づいて、当該変調画像データを構成する前記変調コード夫々に対応づけられた前記特徴量コードを求め、前記特徴量コードにより前記ビット列データを復号化する、復号化処理部と、
を有することを特徴とするホログラム装置。
【請求項１６】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて形成された干渉縞としてのホログラムを、可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光に基づいて再生を行うホログラム装置において、
記録対象のビット列データを２次元データへと配列し、
前記配列した２次元データの注目ビットと当該注目ビットの周辺ビットにより構成される注目画像データの特徴量を抽出し、
前記抽出した特徴量を、前記特徴量と予め対応づけておいた複数ビットの変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コードにより構成された変調画像データをもとに、前記空間光変調器において設定された前記２次元濃淡画像パターンが、前記ホログラム記録用媒体に記録されている場合、
前記回折光を受光して前記ホログラム記録用媒体に記録された前記２次元濃淡画像パターンを取り込むイメージセンサと、
前記取り込まれた前記２次元濃淡画像パターンに対応した前記変調画像データをもとに当該変調画像データを構成する前記変調コードに対応づけられた前記特徴量を求め、前記求めた特徴量を抽出可能な前記注目画像データを求め、前記求めた注目画像データにおける前記注目ビットにより前記ビット列データを復号化する、復号化処理部と、
を有することを特徴とするホログラム装置。
【請求項１７】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて干渉縞を形成すべくホログラム記録を行うホログラム装置の符号化方法であって、
中央ビットと当該中央ビットの周辺ビットによって構成された変調コードと、当該変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビットの特徴量コードと、を予め対応づけておき、
記録対象のビット列データを前記複数ビット毎に分割し、
前記分割した複数ビット夫々を、当該複数ビットが表現する前記特徴量コードに対応づけられた前記変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、前記空間光変調器において前記２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する、ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１８】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて干渉縞を形成すべくホログラム記録を行うホログラム装置の符号化方法であって、
記録対象のビット列データを２次元データへと配列し、
前記配列した２次元データの注目ビットと当該注目ビットの周辺ビットにより構成される注目画像データの特徴量を抽出し、
前記抽出した特徴量を、前記特徴量と予め対応づけておいた複数ビットの変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、前記空間光変調器において前記２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する、ことを特徴とする符号化方法。
【請求項１９】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて形成された干渉縞としてのホログラムを、可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光に基づいて再生を行うホログラム装置の復号化方法であって、
中央ビットと当該中央ビットの周辺ビットによって構成された変調コードと、当該変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビットの特徴量コードと、を予め対応づけておき、
記録対象のビット列データを前記複数ビット毎に分割し、
前記分割した複数ビット夫々を、当該複数ビットが表現する前記特徴量コードに対応づけられた前記変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、前記空間光変調器において設定された前記２次元濃淡画像パターンが、前記ホログラム記録用媒体に記録されている場合、
可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光を受光して前記ホログラム記録用媒体に記録された前記２次元濃淡画像パターンを取り込み、
前記取り込まれた前記２次元濃淡画像パターンに対応した前記変調画像データに基づいて、当該変調画像データを構成する前記変調コードに対応づけられた前記特徴量コードを求め、前記特徴量コードにより前記ビット列データを復号化する、ことを特徴とする復号化方法。
【請求項２０】
可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて形成された干渉縞としてのホログラムを、可干渉性の再生用参照ビームを前記ホログラム記録用媒体へ入射させて得られる回折光に基づいて再生を行うホログラム装置の復号化方法であって、
記録対象のビット列データを２次元データへと配列し、
前記配列した２次元データの注目ビットと当該注目ビットの周辺ビットにより構成される注目画像データの特徴量を抽出し、
前記抽出した特徴量を、前記特徴量と予め対応づけておいた複数ビットの変調コードへと符号化を行い、
前記符号化を行った変調コードにより構成された変調画像データをもとに、前記空間光変調器において設定された前記２次元濃淡画像パターンが、前記ホログラム記録用媒体に記録されている場合、
前記回折光を受光して前記ホログラム記録用媒体に記録された前記２次元濃淡画像パターンを取り込み、
前記取り込まれた前記２次元濃淡画像パターンに対応した前記変調画像データに基づいて、当該変調画像データを構成する前記変調コードに対応づけられた前記特徴量を求め、
前記求めた特徴量を抽出可能な前記注目画像データを求め、
前記求めた注目画像データにおける前記注目ビットにより前記ビット列データを復号化する、ことを特徴とする復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム装置及びその符号化／復号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルデータがホログラムとして記録されるホログラム記録用媒体としては、例えばガラス基板で光感受性樹脂（例えば、フォトポリマー）を封止して設けられたものがある。ホログラム記録用媒体にデジタルデータをホログラムとして記録させる場合、まず、レーザー装置からの可干渉性のレーザービームをＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）にて２つのレーザービームに分離する。そして、一方のレーザービーム（以下、『参照ビーム』と称する。）と、デジタルデータが２次元濃淡画像パターンとして形成されたＳＬＭ（Spatial Light Modulator；空間光変調器）に他方のレーザービームを照射させることで当該画像パターンの情報が反映されたレーザービーム（以下、『データビーム』と称する。）を、ホログラム記録用媒体に所定角度をもって照射させることで、デジタルデータがホログラム記録用媒体に記録されることとなる。
【０００３】
詳述すると、ホログラム記録用媒体を構成する光感受性樹脂は、有限数のモノマー（Monomer）を有し、参照ビームとデータビームとからなるレーザービーム（以下、レーザービームと略する）が照射されることにより、当該レーザービームの光量及び照射時間からなるエネルギーに応じてモノマーがポリマー（Polymer）と変化する。そして、このモノマーがポリマーに変化することにより、レーザービームのエネルギーに応じたポリマーからなる干渉縞が形成されることとなる。よって、この干渉縞がホログラム記録用媒体中に形成されることで、デジタルデータがホログラムとして記録されることとなる。その後、モノマーが消費された所へと残ったモノマーが移動（拡散）し、さらに、レーザービームが照射されることによって、ポリマーへと変化する。なお、ホログラム記録用媒体中において、レーザービームのエネルギーに応じてモノマーがポリマーへと変化するときの様子を模式的に示した図を図１５に示す。
【０００４】
また、ホログラム記録用媒体に記録させるデジタルデータが大量の場合、参照ビームのホログラム記録用媒体への入射角を変えることによって多数のホログラムを形成する、所謂角度多重記録を行うことが可能である。例えば、ホログラム記録用媒体へ形成された１つのホログラムをページと称し、多数のページからなる多重ホログラムをブックと称する。図１６は、角度多重記録におけるブックとページを模式的に示した図である。図１６に示すように、角度多重記録においては、１つのブックに対して、参照ビームの入射角を変えることによって、例えば１０ページのホログラムが形成される。このように、角度多重記録によって、大量のデジタルデータを記録できる。
【０００５】
また、ホログラム記録用媒体からデジタルデータを再生する場合、当該デジタルデータを示す干渉縞に、当該干渉縞が形成されたときと同じ入射角で参照ビームを照射し、当該干渉縞にて回折された参照ビーム（以下、再生ビームという）を、イメージセンサ等で受光する。イメージセンサ等で受光した再生ビームは、前述したデジタルデータを示す２次元濃淡画像パターンとなる。そして、２次元濃淡画像パターンからデジタルデータをデコーダ等で復号化することで、デジタルデータを再生できる。
【０００６】
ところで、ホログラム記録の場合、ホログラム記録用媒体へと記録対象のデジタルデータが２次元ビット配列として符号化される。例えば、２次元ビット配列において、ホログラム記録用媒体に対して干渉を起こさせるための「明点（濃）」の輝度を“１”で表現し、ホログラム記録用媒体に対して干渉を起こさせないための「暗点（淡）」の輝度を“０”で表現する。また、デジタルデータの符号化の際には、誤り訂正符号としての冗長ビットが一般的に付与される。そして、２次元ビット配列をもとにＳＬＭにおいて形成された２次元濃淡画像パターンが、ホログラムとして記録されることとなる。
【０００７】
一方、ホログラム再生の場合、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサにおいて、ホログラム記録用媒体に記録された２次元濃淡画像パターンがキャプチャされる。このキャプチャ画像パターンは、ホログラム記録時の２次元濃淡画像パターンを再現したものであり、一般的には、ホログラム記録時と同様の画像サイズとなる。また、キャプチャ画像パターンが、２次元ビット配列、デジタルデータの順に復号化される。
【０００８】
このように、ホログラム記録用媒体に対してホログラムの記録再生を行うホログラム記録再生装置としては、例えば、以下の特許文献１の図１に開示される。
【特許文献１】特開２００４−１７７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ホログラム再生時におけるキャプチャ画像パターンの画素の輝度（濃淡）は、本来、明点若しくは暗点にモノクロ２階調表現されるところ、明点が暗くなって出現する場合や、暗点が明るくなって出現する場合がある。すなわち、キャプチャ画像パターンの画素の輝度は、モノクロ多諧調表現されることとなる。ここで、キャプチャ画像パターンの画素の輝度対その出現頻度をヒストグラム表示したものを図１７に示す。
【００１０】
図１７において、領域Ａは本来暗点であるべき画素の分布であり、領域Ｂは本来明点であるべき画素の分布である。なお、領域Ｂが領域Ａより分散する理由は、明点であるべき画素は、暗点であるべき画素よりも、回折の影響によって輝度が大きく変化するからである。また、ここで問題となるのは、領域Ｃに分布する画素である。領域Ｃに分布する画素は、明点若しくは暗点の輝度に分離することが困難な画素を示している。よって、領域Ｃに分布する画素の輝度は、明点から暗点へと、あるいは、暗点から明点へと、誤って識別される恐れがある。
【００１１】
このように、明点と暗点の分離性が悪化する現象としては、例えば、つぎのような要因が挙げられる。  
まず、第１の要因として、光学系における収差が挙げられる。光学系における収差は、例えば、レンズの収差（球面収差、コマ収差、非点収差、波面収差等）や、光学系の配設位置のズレによって出現する。
【００１２】
第２の要因として、振動が挙げられる。ホログラム記録の場合、データビームと参照ビームは高精度な入射角が要求されており、ホログラム記録用媒体へこれらのビームが入射している間は、基本的に振動が許されない。万が一、振動が発生した場合、ホログラム記録用媒体上に正確に干渉縞が形成されなくなる。
【００１３】
第３の要因として、イメージセンサの光セルのセンシング能力が挙げられる。イメージセンサを構成する光セル同士を接続するための配線が必ず必要となる。また、イメージセンサの光セル全てが適切なセンシング能力を有しているわけではなく、光セル同士の配線領域にレーザービームが受光されることがあれば、光セルの受光量は当然のことながら小さくなる。
【００１４】
第４の要因として、レーザービームの回折現象が挙げられる。レーザービームの照射対象に光遮蔽領域と光透過領域が含まれる場合、レーザービームは必ず回折することとなる。そのため、レーザービームが光遮蔽領域と光透過領域のエッジ（境界）から離れて照射される場合には回折は小さくなる。一方、レーザービームがエッジに近い位置に照射される場合には回折は大きくなる。所謂、光の雪崩効果といわれる現象が発生する。したがって、ＳＬＭ又はイメージセンサにおいて、明点が連続する領域は、エッジの影響が小さいため、回折量は小さくなり、この結果、明るくなる。一方、明点が不連続な領域は、エッジの影響が大きいため、回折量は大きくなり、この結果、暗くなる。
【００１５】
第５の要因として、イメージセンサ等が発生する電気的なノイズや、迷光成分によるノイズが挙げられる。
【００１６】
そこで、前述した第１乃至第５の要因のいずれかの対策を施すことによって、明点と暗点の分離性が改善することになる。しかしながら、光学系における収差（第１の要因）やイメージセンサの光セルのセンシング能力（第３の要因）の問題は、製造工程における製造バラツキに起因した現象であり、振動（第２の要因）、レーザービームの回折（第４の要因）、ノイズ（第５の要因）の問題は、それぞれ偶発的に発生する現象である。このため、前述した第１乃至第５の要因についての事前且つ汎用的な対策は困難である場合が多い。
【００１７】
それゆえ、ホログラム再生時における明点と暗点の分離性を事前且つ汎用的に改善すべく、ホログラム記録の際には、前述したように、誤り訂正符号としての冗長ビットを付与する符号化が一般的に行われる。しかしながら、ホログラム記録用媒体において消費されるモノマーは有限数であるため、誤り訂正符号のような冗長ビットの記録は極力抑える必要があり、また、誤り訂正符号化の改善には限界がある。さらに、誤り訂正符号自体、前述した第１乃至第５の要因によって、明点と暗点の分離性が悪く、誤り訂正が適切に行われない恐れもある。
【００１８】
このように、ホログラム記録の際に、ホログラム記録用媒体へ２次元濃淡画像パターンを如何に記録するか、すなわち、ホログラム記録用媒体へ記録対象のデータの符号化を如何に適切に行うかが重要な課題であった。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前述した課題を解決するための主たる本発明は、可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて干渉縞を形成すべくホログラム記録を行うホログラム装置において、中央ビットと当該中央ビットの周辺ビットによって構成された変調コードと、当該変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビットの特徴量コードと、を予め対応づけておき、記録対象のビット列データを前記複数ビット毎に分割し、前記分割した複数ビット夫々を、当該複数ビットが表現する前記特徴量コードに対応づけられた前記変調コードへと符号化を行い、前記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、前記空間光変調器において前記２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する、符号化処理部を有することとする。
【００２０】
また、前述した課題を解決するためのその他の本発明は、可干渉性の記録用参照ビームと空間光変調器で設定された２次元濃淡画像パターンに対応した可干渉性のデータビームとをホログラム記録用媒体へ入射させて干渉縞を形成すべくホログラム記録を行うホログラム装置において、記録対象のビット列データを２次元データへと配列し、前記配列した２次元データの注目ビットと当該注目ビットの周辺ビットにより構成される注目画像データの特徴量を抽出し、前記抽出した特徴量を、前記特徴量と予め対応づけておいた複数ビットの変調コードへと符号化を行い、前記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、前記空間光変調器において前記２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する、符号化処理部を有することとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、符号化を適切に行うことでホログラム再生品位を向上させたホログラム装置及びその符号化方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜ホログラム装置の全体構成＞
図１をもとに、本発明の一実施形態に係るホログラム装置の構成について説明する。
【００２３】
ホログラム装置は、ＣＰＵ１、メモリ２、インタフェース３、接続端子４、バッファ５、再生・記録判別部６、エンコーダ７、ＳＬＭ９、レーザー装置１０、第１シャッター１１、第１シャッター制御部１２、ＰＢＳ１３、第２シャッター１４、第２シャッター制御部１５、ガルボミラー１６、ガルボミラー制御部１７、ダイクロックミラー１８、サーボレーザー装置１９、スキャナレンズ２０、フーリエ変換レンズ２１、２６、ディテクタ２３、ディスク制御部２４、ディスク駆動部２５、イメージセンサ２７、イメージセンサ制御部２８、フィルタ２９、デコーダ３０、１／２波長板３１を有する。
【００２４】
インタフェース３は、接続端子４を介して接続されるホスト機器（パーソナルコンピュータ、ワークステーション等）と、ホログラム装置と、の間のデータ授受を行う。
【００２５】
バッファ５は、ホログラム記録用媒体２２に記録されているホログラムを再生するためのホスト機器からの再生指示データが記憶される。また、バッファ５は、ホスト機器からのビット列データをホログラム記録用媒体２２に記録させるための記録指示データが記憶される。更に、バッファ５は、ホログラム記録用媒体２２に記録させるビット列データが記憶される。
【００２６】
再生・記録判別部６は、バッファ５に再生指示信号又は記録指示信号が記録されているか否かを所定のタイミングで判別する。再生・記録判別部６は、バッファ５に再生指示データが記憶されていると判別すると、ホログラム装置にて再生処理を実行するための指示信号をＣＰＵ１に送信する。また、再生・記録判別部６は、バッファ５に記録指示データが記憶されていると判別すると、ホログラム装置にて記録処理を実行するための指示信号をＣＰＵ１に送信し、ホスト機器からのホログラム記録用媒体２２に記憶させるデータをエンコーダ７に送信させる。更に、再生・記録判別部６は、ホログラム記録用媒体２２に記憶させるデータ量の情報をＣＰＵ１に送信する。
【００２７】
エンコーダ７は、本発明に係る『符号化処理部』の一実施形態である。すなわち、エンコーダ７は、まず、バッファ５から転送されたビット列データをＳＲＡＭやＤＲＡＭ等のメモリ７１へと記憶する。なお、メモリ７１において、ビット列データが２次元データへと配列される。そして、エンコーダ７は、メモリ７１に記憶された２次元データに対して本発明に係る符号化処理を行う。そして、本発明に係る符号化処理が施された２次元データは、最終的に、変調コードの配列パターンである変調画像データ（例えば縦１２８０ビット×横１２８０ビット≒１．６メガビット）へと変換されてＳＬＭ９へと供給される。なお、本発明に係る符号化処理の詳細な説明は後述する。
【００２８】
ＳＬＭ９は、エンコーダ７より供給された変調画像データに基づいた２次元濃淡画像パターンを形成する。２次元濃淡画像パターンとは、例えば、変調画像データを構成する各ビットの一方のビット値（例えば、“１”）を明点（濃）に、他方のビット値（例えば、“０”）を暗点（淡）に設定したものである。ここで、ＳＬＭ９が、約１．６メガビットの変調画像データを、縦１２８０ピクセル×横１２８０ピクセルのドットパターンを表現することとなる。また、ＳＬＭ９は、後述するように、レーザー装置１０からのレーザービームが入射されるとフーリエ変換レンズ２１へと反射する。この反射されたレーザービームは、ＳＬＭ９にて形成された２次元濃淡画像パターンの情報が反映されたレーザービーム（以下、『データビーム』と称する。）となる。なお、図１に示すように、ＰＢＳ１３からの他方のレーザービームが直接的にＳＬＭ９に入射される場合に限らない。例えば、第２シャッター１４とＳＬＭ９との光路上にＰＢＳ（不図示）を設けて、そのＰＢＳから分離したレーザービームがＳＬＭ９に入射される場合としてもよい。
【００２９】
レーザー装置１０は、時間的コヒーレンス、空間的コヒーレンスに優れた可干渉性のレーザービームを第１シャッター１１に出射する。レーザー装置１０としては、ホログラムをホログラム記録用媒体２２に形成すべく、例えば、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンネオンレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー、半導体レーザー、色素レーザー、ルビーレーザー等が用いられる。
【００３０】
ＣＰＵ１は、ホログラム再生装置を統括制御する。ＣＰＵ１は、再生・記録判別部６からの記録指示データに基づく指示信号を受信すると、メモリ２から既にホログラム記録媒体２２に形成されているピットからアドレス情報を読出す。そして、ＣＰＵ１は、サーボレーザー装置１９からのレーザービーム（以下、『サーボレーザービーム』と称する。）を、次のアドレス情報を示すホログラム記録媒体２２に設けられたピットに照射させるべく、ホログラム記録媒体２２を回転させるための指示信号をディスク制御部２４に送信する。また、ＣＰＵ１は、ガルボミラー制御部１７によるガルボミラー１６の角度調整を実行させるべく、当該ガルボミラー制御部１７に指示信号を送信する。
【００３１】
さらに、ＣＰＵ１は、再生・記録判別部６からのデータ量の情報に基づいて、ホログラム記録媒体２２に形成されるホログラムの数（つまり、ページ数）を算出する。また、ＣＰＵ１は、第１シャッター制御部１２、第２シャッター制御部１５に、第１シャッター１１、第２シャッター１４をそれぞれ開状態とするための指示信号を送信する。この結果、ホログラム記録媒体２２へのホログラム記録が開始される。そして、ＣＰＵ１は、記録指示データに基づく記録処理が終了した場合、第１シャッター制御部１２と第２シャッター制御部１５に対して、第１シャッター１１と第２シャッター１４をそれぞれ閉状態とするための指示信号を送信する。この結果、ホログラム記録媒体２２へのホログラム記録が終了する。
【００３２】
一方、ＣＰＵ１は、再生・記録判別部６からの再生指示データに基づく指示信号を受信すると、ホログラム記録媒体２２に形成されている当該再生指示信号に応じたアドレス情報を示すピットに対して、サーボレーザー装置１９からのサーボレーザービームを照射させるべく、ホログラム記録媒体２２を回転させるための指示信号をディスク制御部２４に送信する。さらに、ＣＰＵ１は、再生指示データに基づく指示信号を受信すると、第１シャッター制御部１２に第１シャッター１１を開状態とするための指示信号を送信するとともに、第２シャッター制御部１５に第２シャッター１４を閉状態とするための指示信号を送信する。また、ＣＰＵ１は、ガルボミラー制御部１７によるガルボミラー１６の角度調整を実行させるべく、当該ガルボミラー制御部１７に指示信号を送信する。この結果、ホログラム記録媒体２２からのホログラム再生が開始される。そして、ＣＰＵ１は、再生指示データに基づく再生処理において所定時間が経過したと判別すると、第１シャッター制御部１２に第１シャッター１１を閉状態とするための指示信号を送信する。この結果、ホログラム記録媒体２２からのホログラム再生が終了する。なお、ＣＰＵ１は、ＤＳＰ２８からの判別結果に基づく信号より再生処理を終了する場合もある。
【００３３】
第１シャッター制御部１２は、ＣＰＵ１からの指示信号に基づいて、第１シャッター１１を開状態又は閉状態とするための制御を行う。また、第１シャッター制御部１２は、イメージセンサ制御部２８からの指示信号に基づいて、第１シャッター１１を閉状態とするための制御を行う。第１シャッター制御部１２は、第１シャッター１１を開状態とするとき、第１シャッター１１に開状態指示信号を送信する。また、第１シャッター制御部１２は、第１シャッター１１を閉状態とするとき、第１シャッター１１に閉状態指示信号を送信する。
【００３４】
第１シャッター１１は、第１シャッター制御部１２からの開状態指示信号に基づいて開状態となる。或いは、第１シャッター１１は、第１シャッター制御部１２からの閉状態指示信号に基づいて閉状態となる。第１シャッター１１が閉状態となると、レーザー装置１０からのレーザービームの１／２波長板３１への入射が遮断されることとなる。
【００３５】
１／２波長板３１は、レーザー装置１０からのレーザービームがＰＢＳ１３へ入射される角度を定めるために、所定の傾きで設けられる。なお、１／２波長板３１の所定の傾きは、ＰＢＳ１３において２つのレーザービームに分離される割合を所望の割合とすべく、定められる。  
ＰＢＳ１３は、１／２波長板３１からのレーザービームを２つのレーザービームに分離する。ＰＢＳ１３にて分離された一方のレーザービームは、第２シャッター１４に入射される。また、他方のレーザービーム（以下、『参照ビーム』と称する。）は、ガルボミラー１６に入射される。
【００３６】
ガルボミラー１６は、ＰＢＳ１３からの参照ビームをダイクロックミラー１８へ反射する。  
ガルボミラー制御部１７は、ＣＰＵ１からの指示信号に基づいて、ガルボミラー１６にて反射された参照ビームがダイクロックミラー１８やスキャナレンズ２０を介してホログラム記録用媒体２２に入射される角度を調整すべく、当該ガルボミラー１６の角度を制御する。ホログラム記録用媒体２２への記録時において、このガルボミラー制御部１７によるガルボミラー１６の角度調整は、ホログラム記録用媒体２２に２次元濃淡画像パターンの情報をホログラムとして記録させるために行われる。
【００３７】
詳述すると、データビームと参照ビームがホログラム記録用媒体２２内で干渉されることにより三次元の干渉縞（ホログラム）が形成される。つまり、このホログラム記録用媒体２２にホログラムが形成されることによって、ＳＬＭ９で設定された２次元濃淡画像パターンの情報が記録されることとなる。また、カルボミラー制御部１７は、カルボミラー１６の角度を調整、すなわち、参照ビームのホログラム記録用媒体２２への入射角を変えることで、角度多重記録を可能としている。以下、ホログラム記録用媒体２２に形成された１つのホログラムをページと称し、角度多重記録にて多数のページが重なってなる多重記録ホログラムをブックと称する。
【００３８】
また、ホログラム記録用媒体２２からの再生時において、カルボミラー制御部１７は、ホログラム記録用媒体２２に形成されたホログラムに参照ビームを入射させるべくガルボミラー１６の角度を制御する。このカルボミラー制御部１７による再生時のカルボミラー１６の角度調整は、再生させるためのデータに基づいて形成されたホログラムに対して、当該再生させるためのデータがホログラムとして形成されたときの参照ビームの入射角と同じ角度で当該参照ビームをホログラムに入射させるべく実行される。
【００３９】
サーボレーザー装置１９は、ホログラム記録用媒体２２に設けられたピットを照射することによって、当該ピットが示すアドレス情報に基づいて、当該ホログラム記録用媒体２２に形成されたホログラムの位置を検出すべく、サーボレーザービームをダイクロックミラー１８に出射する。サーボレーザー装置１９から出射されるサーボレーザービームは、ホログラム記録用媒体２２に形成されたホログラムに影響ない所定波長のビームである。なお、本実施形態においては、レーザー装置１０から出射されるレーザービームに青色レーザービームを使用し、当該青色レーザービームよりも長い波長である赤色レーザービームをサーボレーザービームとして使用するものとする。
【００４０】
サーボレーザー装置１９からのサーボレーザービームの出射は、例えば、ホログラム装置が起動開始するとともにサーボレーザービームの出射を開始し、当該ホログラム装置が起動している間、サーボレーザービームを出射し続けるものである。しかしながら、サーボレーザー装置１９はサーボレーザービームを出射し続けるものとしているが、これに限定するものではない。例えば、ホログラム装置によるホログラム記録用媒体２２へのデータの記録時には、当該ホログラム記録用媒体２２は停止状態となる。そのため、サーボレーザービームのピットへの照射が必ずしも必要とされない期間では、サーボレーザー装置１９によるサーボレーザービームの照射を停止するようにしても良い。この結果、サーボレーザー装置１９のサーボレーザービームの出射に係る負荷を減じることができる。
【００４１】
ダイクロックミラー１８は、ガルボミラー１６にて反射された参照ビームを透過してスキャナレンズ２０へと入射させるものである。また、ダイクロックミラー１８は、サーボレーザー装置１９から出射されたサーボレーザービームを反射してスキャナレンズ２０へと入射させるものである。
【００４２】
スキャナレンズ２０は、ダイクロックミラー１８を介して入射されるガルボミラー制御部１７にて角度調整されたガルボミラー１６からの参照ビームを、ホログラム記録用媒体２２に確実に照射させるべく当該参照ビームを屈折させる。また、スキャナレンズ２０は、ダイクロックミラー１８にて反射させたサーボレーザー装置１９からのサーボレーザービームを、ホログラム記録用媒体２２に入射させる。
【００４３】
第２シャッター制御部１５は、ＣＰＵ１からの指示信号に基づいて、第２シャッター１４を開状態又は閉状態とするための制御を行う。第２シャッター制御部１５は、第２シャッター１４を開状態とするとき、第２シャッター１４に開状態指示信号を送信する。また、第２シャッター制御部１５は、第２シャッター１４を閉状態とするとき、第２シャッター１４に閉状態指示信号を送信する。
【００４４】
第２シャッター１４は、第２シャッター制御部１５からの開状態指示信号に基づいて開状態となる。或いは、第２シャッター１４は、第２シャッター制御部１５からの閉状態指示信号に基づいて閉状態となる。第２シャッター１４が閉状態となると、ＰＢＳ１３にて分離された一方のレーザービームのＳＬＭ９への入射が遮断されることとなる。なお、第２シャッター１４は、ＳＬＭ９からフーリエ変換レンズ２１を介してホログラム記録用媒体２２へ入射されるデータビームの光路上に設けてもよい。
【００４５】
フーリエ変換レンズ２１は、ＳＬＭ９からのデータビームを集光しつつ、当該データビームに対してフーリエ変換処理を施した後にホログラム記録用媒体２２に入射させるものである。
【００４６】
ホログラム記憶媒体２２は、データをホログラムとして記憶可能な光感受性樹脂（例えば、フォトポリマー・銀塩乳剤・重クロム酸ゼラチン・フォトレジスト等）が用いられ、当該光感受性樹脂をガラス基板で封止して構成されている。ホログラム記録用媒体２２には、フーリエ変換レンズ２１からの２次元濃淡画像パターンを示すフーリエ変換されたデータビームと、スキャナレンズ２０からの参照ビームとの干渉からホログラムが形成される。そして、ホログラム記録用媒体２２は、ガルボミラー制御部１７によるガルボミラー１６の角度調整が行われ、当該角度調整後のガルボミラー１６からの参照ビームとデータビームとの干渉によりホログラムが再び形成されることにより角度多重記録が行われブックが形成される。
【００４７】
また、ホログラム記憶媒体２２を構成するガラス基板には、例えば予めウォブル（Wobble）が形成されており、当該ホログラム記憶媒体２２に形成されるホログラムの位置を定めるためのアドレス情報が、ピットとして当該ウォブルに予め形成されている。そして、スキャナレンズ２０から入射されるサーボレーザー装置１９からのサーボレーザービームがアドレス情報を示すピットに照射される。アドレス情報を示すピットを照射した後のサーボレーザービームは、ディテクタ２３に入射される。
【００４８】
フーリエ変換レンズ２６は、ホログラム再生時において、ホログラム記録用媒体２２に対して参照ビームが入射された際に、ホログラム記録用媒体２２に記録されたホログラムによって回折されたビーム（以下、再生ビームという）が入射される。なお、ホログラム再生時の参照ビームの入射角は、その再生対象となるホログラム記録時の参照ビームの入射角と同一であることが要求される。そして、フーリエ変換レンズ２６は、逆フーリエ変換が施された再生ビームを、イメージセンサ２７へと出射する。
【００４９】
イメージセンサ２７は、フーリエ変換レンズ２６より逆フーリエ変換された再生ビームが入射される。イメージセンサ２７は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサから構成されており、当該再生ビームからＳＬＭ９において設定された２次元濃淡画像パターンを再現させる。以下では、この再現された２次元濃淡画像パターンのことをキャプチャ画像パターンと称することとする。イメージセンサ２７は、イメージセンサ制御部２８からの指示信号に基づいて、キャプチャ画像パターンの明暗（濃淡）レベルを電気信号の強弱レベルへと変換する。そして、キャプチャ画像パターンの明暗の光量に応じたアナログ量の変調画像データをフィルタ２９へと供給する。なお、本実施形態において、イメージセンサ制御部２８においてイメージセンサ２７に所定の光量以上の再生ビームが照射された旨が判別された場合、イメージセンサ制御部２８は、第１シャッター制御部１２に第１シャッター１１を閉状態とするための指示信号を送信することとする。
【００５０】
また、本実施形態においては、ＳＬＭ９とイメージセンサ２７は、同一画像サイズ（例えば、１２８０ピクセル×１２８０ピクセル）のパターンを形成可能とする。なお、本実施形態においては、ＳＬＭ９とイメージセンサ２７は、同一画像サイズのパターンを形成可能とするがこれに限るものではない。例えば、イメージセンサ２７の画像サイズをＳＬＭ９の画像サイズより大きく設定してもよい。イメージセンサ２７の画像サイズをＳＬＭ９の画像サイズより大きく設定することによって、フーリエ変換レンズ２６からの再生ビームが、イメージセンサ２７に確実に照射されることとなり、ＳＬＭ９において設定された２次元濃淡画像パターンの再現を確実に行うことが可能となる。また、イメージセンサ制御部２８によるイメージセンサ２７の所定位置への移動処理が、高精度で要求されることを軽減することが可能となる。
【００５１】
フィルタ２９は、デコーダ３０による２値化処理の分離性を高めるべく、イメージセンサ２７から供給されたアナログ量の変調画像データに対してフィルタ処理を行う。つまり、イメージセンサ２７にて取り込まれたキャプチャ画像パターンは、データビームや再生ビーム等が受けるノイズなどにより、ＳＬＭ９において設定された２次元濃淡画像パターンと比較して、明点と暗点の分離性が悪化する場合がある。この場合、アナログ量の変調画像データが、明点を示すレベルであるか、暗点を示すレベルであるかをデコーダ３０にて適切に判別できず、２値化処理が適切に行われないこととなる。そこで、フィルタ２９は、自身のフィルタ処理として、アナログ量の変調画像データのレベル補正を行う。
【００５２】
なお、本実施形態においては、フィルタ２９とデコーダ３０の間に２値化処理部（不図示）を設けられ、フィルタ２９においてフィルタ処理が施された変調画像データの２値化処理が行われる。そして、２値化されたデジタル量の変調画像データが、デコーダ３０へと供給されるものとする。
【００５３】
デコーダ３０は、本発明に係る『復号化処理部』の一実施形態である。デコーダ３０は、フィルタ２９からの変調画像データに対して本発明に係る復号化処理を行う。なお、本発明に係る復号化処理の詳細な説明は後述する。
【００５４】
ディテクタ２３は、サーボレーザー装置１９からのサーボレーザービームが、ホログラム記録用媒体２２に形成されたアドレス情報を示すピットを照射した後の当該サーボレーザービームが入射される。ディテクタ２３は、例えば、４分割フォトダイオードから構成され、当該４分割フォトダイオードが検出するサーボレーザービームの光量情報をディスク制御部２４に送信する。また、ディテクタ２３は、アドレス情報を示すピットを照射したサーボレーザービームに基づいて、当該アドレス情報をＣＰＵ１に送信する。
【００５５】
ディスク制御部２４は、ディテクタ２３からのサーボレーザービームの光量情報に基づいて、ディスク駆動部２５をサーボ制御する。また、ディスク制御部２４は、再生（又は記録）時において、ＣＰＵ１からの指示信号に基づいて、ホログラム記録用媒体２２の所望のアドレス情報を示すピットにサーボレーザービームを照射させるべく、ホログラム記録用媒体２２を回転させるための指示信号をディスク駆動部２５に送信する。また、ディスク制御部２４は、前述したブックがホログラム記録用媒体２２に形成されたとき、ホログラム記録用媒体２２のその他の位置にホログラムを形成させるべく、当該ホログラム記録用媒体２２を回転させるための指示信号をディスク駆動部２５に送信する。
【００５６】
メモリ２は、ＣＰＵ１が前述した処理を行うためのプログラムデータが予め記憶されている。また、メモリ２は、前述したＣＰＵ１からのホログラム記録用媒体２２に形成されているピットからのアドレス情報が記憶される。メモリ２は、データを電気消去することによりデータを繰り返し書き込み読み出しできる不揮発性記憶素子で構成される。
【００５７】
＜第１実施形態＞
＜＜符号化＞＞
＝＝＝概要＝＝＝
本発明の第１実施形態に係る符号化の流れを、図２に示すフローチャートをもとに説明する。
【００５８】
まず、エンコーダ７は、中央ビットとその周辺ビットによって構成される変調コードと、その変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビット（例えば、３ビットや４ビット）の特徴量コードと、を予め対応づけておく（Ｓ２００）。なお、この対応づけを示すテーブル情報は、メモリ７１に予め記憶されている。
【００５９】
なお、中央ビットとは、変調コードより特徴量を抽出するための基準となるビットであり、通常１ビットに設定されるが、これに限定されるものではない。また、中央ビットの周辺ビットとしては、通常１ビットの中央ビットに近接している８ビットに設定されるが、これに限定されるものではなく、中央ビット近傍に位置するビットに設定されてもよい。
【００６０】
また、変調コードは、例えば、１ビットの中央ビットと、８ビットの周辺ビットによって構成される３ビット×３ビットのビット配列となる。変調コードの特徴量とは、変調コードが有する特徴、例えば、“０／１”の分布度合い、“０／１”夫々の総数、“０／１”の境界（エッジ）等を複数ビットを用いて数量化したものである。例えば、特徴量コードを３ビット表現とした場合、変調コードより抽出される特徴量は２の３乗（＝８）とおり表現できる。なお、以下では、このような変調コードの特徴量を数量化すべく、中央ビットに対する周辺ビットの状態変化の度合いを示す微分量を採用することとする。
【００６１】
エンコーダ７は、バッファ５より転送された記録対象となるシリアルのビット列データ（例えば、ｍ×ｎビット）をメモリ７１に記憶する。そして、エンコーダ７は、まず、メモリ７１に記憶されたビット列データに対して誤り訂正符号の付与やスクランブル処理等の既存の符号化処理を行う。
【００６２】
つぎに、エンコーダ７は、メモリ７１に記憶されたビット列データを複数ビット毎に分割して読み出しを行う（Ｓ２０１）。そして、エンコーダ７は、分割した複数ビット夫々を、夫々が表現する特徴量コードに予め対応づけられた変調コードへと符号化を行う（Ｓ２０２）。この結果、エンコーダ７は、符号化を行った変調コード夫々に基づいて、ＳＬＭ９において２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成することとなる（Ｓ２０３）。
【００６３】
なお、変調画像データは、変調コードを２次元に配列したデータである。また、この配列順序は、例えば、所謂インタリーブ処理のようにランダム性を有した順番とする。この結果、固定な記録画像パターンが形成されることを防止することができ、ホログラム記録／再生品位が向上することとなる。
【００６４】
このように、本発明の第１実施形態に係る符号化において、記録対象のビット列データより分割した複数ビット夫々が、最終的に、２次元濃淡画像パターンを設定するための変調コードへと符号化されることとなる。ここで、例えば、１ビットの中央ビットとそれに近接する２ビットの周辺ビットで構成された３ビットの変調コードの場合とし、さらに、２次元濃淡画像パターンにおける画素の明点を“１”で表現し、２次元濃淡画像パターンにおける画素の暗点を“０”として表現する場合を考える。
【００６５】
この場合、“１１０”、“０１１”、“００１”、“１００”のように、２次元濃淡画像パターンにおける隣り合う画素が、明点若しくは暗点を連続して示す場合が起こり得る。この結果、ホログラム再生時の回折光（再生ビーム）において、明点及び暗点を示す再生ビームの光束面の面積が大きくなる可能性が高くなる。すなわち、光の回折等の要因に伴って、ホログラム再生時のキャプチャ画像パターンの明点及び暗点の状態量が変化するが、その変化量（輝度変化の度合い）を小さくできる可能性が高くなる。それゆえ、ホログラム再生時のキャプチャ画像パターンにおいて、その明点と暗点の分離性が高くなり、ホログラム再生品位を向上させることができる。
【００６６】
また、本発明の第１実施形態に係る符号化において、記録対象のビット列データより分割される複数ビットは、その複数ビットが表現する特徴量コード、ひいては変調コードへと対応づけられる。ここで、変調コードのビットパターンに応じて抽出される各特徴量は、その性質上、互いに識別が容易なものである。このため、光の回折等の要因によってキャプチャ画像パターンの一画素の明点が暗くなる場合があっても、その一画素の状態変化が全体に与える影響を小さくすることができる。それゆえに、ホログラム再生品位を向上させることができる。
【００６７】
＝＝＝変調コードの特徴量＝＝＝
本発明の第１実施形態に係る変調コードの特徴量について詳述する。ここで、本発明の第１実施形態に係る変調コードの特徴量としては、前述したように、中央ビットに対する周辺ビットの状態変化の度合いを示す微分量が採用される。この微分量は、スカラー量若しくはベクトル量として表現されることとなる。例えば、スカラー量として表現される微分量（以下、単に、スカラー量と称する。）は、水平方向又は垂直方向１次空間微分フィルタ、水平方向又は垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ、４近傍又は８近傍ラプラシアンフィルタによって演算されるものである。一方、ベクトル量として表現される微分量（以下、単に、ベクトル量と称する。）は、例えば、水平方向及び垂直方向１次空間微分フィルタ、もしくは、水平方向及び垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタで演算された水平方向成分及び垂直方向成分夫々の微分量によって演算されるものである。なお、前述した水平方向及び垂直方向とは、直交座標系における中央ビットを原点とした２つの座標軸方向のことである。
【００６８】
ここで、ベクトル量は、スカラー微分量と比較して、変調コード全体にわたっての状態変化の度合い、すなわち変調コードのビットパターンの特徴を適切に表現したものといえる。そこで、本発明の第１実施形態に係る微分量としては、直交座標系における中央ビットを原点とした２つの座標軸方向夫々についての微分量で表現されるベクトル量を採用することとする。この結果、ホログラム再生時においてキャプチャ画像パターンの一画素の状態変化が、全体に与える影響をより小さくすることができる。それゆえ、ホログラム再生品位を向上させることができる。
【００６９】
図４乃至図６をもとに、ベクトル量の抽出方法について説明する。
【００７０】
図４は、本発明に係る水平方向及び垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数を用いたベクトル量の抽出方法を説明する図である。
【００７１】
Ｘ軸及びＹ軸で定められる直交座標系において、３×３格子（変調コード）の中央格子が１ビットの中央ビットを表すこととする。ここで、中央格子の座標を（ｘ，ｙ）とした場合、中央ビットはｆ（ｘ，ｙ）として表現されることとなる。また、中央格子に近接する８つの周辺格子は、８ビットの周辺ビットを表すこととする。同様に、８ビットの周辺ビットは、ｆ（ｘ−１，ｙ−１）、ｆ（ｘ，ｙ−１）、ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）、ｆ（ｘ−１，ｙ）、ｆ（ｘ＋１，ｙ）、ｆ（ｘ−１，ｙ＋１）、ｆ（ｘ，ｙ＋１）、ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）とそれぞれ表現されることとなる。
【００７２】
ここで、中央ビットと周辺ビットのビット値それぞれに微分フィルタ係数（重み）を乗算し、それらの乗算結果を足し合わせた線形和を演算する。すなわち、この線形和が、中央ビットに対する周辺ビットの状態変化の度合いを示すベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）となる。なお、図４に示す例では、前述した微分フィルタ係数として、水平方向及び垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数を用いた例が示される。
【００７３】
まず、水平方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数は、中央ビットｆ（ｘ，ｙ）に対する周辺ビットの水平方向（Ｘ軸方向）の変化の度合い、すなわちベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）のＸ軸方向成分ｆｘを求めるための３×３の微分フィルタ係数である。なお、この３×３の微分フィルタ係数で表現される水平方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数は、夫々、３×３格子の中央ビット及び周辺ビットに対応するものである。また、水平方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数では、中央ビットｆ（ｘ，ｙ）と同一のＹ座標を有する周辺ビットｆ（ｘ−１，ｙ）とｆ（ｘ＋１，ｙ）の微分フィルタ係数が強調されることとなる。ここで、水平方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数を用いたベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）のＸ軸方向成分ｆｘは、例えば、つぎの（式１）で求まる。  
ｆｘ＝１×ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）＋２×ｆ（ｘ＋１，ｙ）＋１×ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）
−１×ｆ（ｘ−１，ｙ＋１）−２×ｆ（ｘ−１，ｙ）−１×ｆ（ｘ−１，ｙ−１）
・・・（式１）
【００７４】
一方、垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数は、中央ビットｆ（ｘ，ｙ）に対する周辺ビットの垂直方向（Ｙ軸方向）の変化の度合い、すなわちベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）のＹ軸方向成分ｆｙを求めるための３×３の微分フィルタ係数である。なお、この３×３の微分フィルタ係数で表現される水平方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数は、夫々、３×３格子の中央ビット及び周辺ビットに対応するものである。また、水平方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数では、中央ビットｆ（ｘ，ｙ）と同一のＸ座標を有する周辺ビットｆ（ｘ，ｙ＋１）とｆ（ｘ，ｙ−１）の微分フィルタ係数が強調されることとなる。ここで、垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数を用いたベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）のＹ軸方向成分ｆｙは、例えば、つぎの（式２）で求まる。  
ｆｙ＝１×ｆ（ｘ−１，ｙ＋１）＋２×ｆ（ｘ，ｙ＋１）＋１×ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）
−１×ｆ（ｘ−１，ｙ−１）−２×ｆ（ｘ，ｙ−１）−１×ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）
・・・  （式２）
【００７５】
ここで、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）のＸ軸方向成分ｆｘとＹ軸方向成分ｆｙを用いて、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）の大きさ成分｜ｖ（ｘ，ｙ）｜を三平方の定理により求める。また、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）の方向成分θをａｒｃｔａｎ関数により求める。なお、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）の大きさ成分｜ｖ（ｘ，ｙ）｜はつぎの（式３）で求まり、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）の方向成分θはつぎの（式４）で求まる。  
｜ｖ（ｘ，ｙ）｜＝√（ｆｘ＾２＋ｆｙ＾２）    ・・・  （式３）
θ  ＝ａｒｃｔａｎ（ｆｙ÷ｆｘ）              ・・・  （式４）
【００７６】
このように、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）は、水平方向及び垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数を用いて変調コードから抽出されるものである。なお、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）は、図５で示される水平方向及び垂直方向１次空間微分フィルタ係数を用いて注目画像データから抽出されるようにしてもよい。この場合、ベクトル量ｖ（ｘ，ｙ）のＸ軸方向成分ｆｘ及びＹ軸方向成分ｆｙは、例えば、つぎの（式５）及び（式６）で求められる。
【００７７】
ｆｘ＝１×ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）＋１×ｆ（ｘ＋１，ｙ）＋１×ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）
−１×ｆ（ｘ−１，ｙ＋１）−１×ｆ（ｘ−１，ｙ）−１×ｆ（ｘ−１，ｙ−１）
・・・  （式５）
ｆｙ＝１×ｆ（ｘ−１，ｙ＋１）＋１×ｆ（ｘ，ｙ＋１）＋１×ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）
−１×ｆ（ｘ−１，ｙ−１）−１×ｆ（ｘ，ｙ−１）−１×ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）
・・・  （式６）
【００７８】
図６は、変調コードから抽出されるベクトル量の具体例を示したものである。なお、図６において、図４に示した水平方向及び垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数が用いられることとする。さらに、図６において、詳細は後述するが、変調コードはベクトル量の方向成分θのみを表現すべく設計したため、ベクトル量の大きさ成分は求めないこととする。
【００７９】
まず、中央ビットＡ（“１”）を有した３×３ビットの変調コードＡについて注目する。ここで、変調コードＡの各ビット値を前述した式（１）、式（２）及び式（４）に代入することで、ベクトル量のＸ軸方向成分ｆｘ、Ｙ軸方向成分ｆｙ、方向成分θは夫々、つぎのように求まることとなる。  
ｆｘ＝１＋２＋１−０−０−０＝４
ｆｙ＝０＋０＋１−０−０−１＝０
θ＝ａｒｃｔａｎ（０÷４）＝０（ｒａｄ）
【００８０】
また、中央ビットＢ（“０”）を有した３×３ビットの変調コードＢについて注目すると、変調コードＡの場合と同様に、こで、注目画像データＢの各ビット値を前述した式（１）、式（２）及び式（４）に代入することで、ベクトル量のＸ軸方向成分ｆｘ、Ｙ軸方向成分ｆｙ、方向成分θは夫々、つぎのように求まることとなる。  
ｆｘ＝１＋２＋１−１−０−０＝３
ｆｙ＝１＋２＋１−０−０−１＝３
θ＝ａｒｃｔａｎ（３÷３）＝π／４（ｒａｄ）
【００８１】
＝＝＝特徴量コード＝＝＝
本発明の第１実施形態に係る変調コードの特徴量を表現した特徴量コードについて説明する。なお、変調コードの特徴量としては、前述したように、ベクトル量が採用される。ここで、ベクトル量の大きさ成分は、変調コードにおける“１”と“０”の比率、すなわち、２次元濃淡画像パターンにおける濃淡比率を表現する。一方、ベクトル量の方向成分θは、変調コードにおける“１”と“０”の分布、すなわち、２次元濃淡画像パターンにおける濃淡の配置傾向を表現する。よって、ホログラム再生時にキャプチャ画像パターンの画素の状態変化が、光の回折等の要因によって大きくなる場合、ベクトル量の大きさ成分は、ベクトル量の方向成分と比較して、大きな影響を受けることとなる。すなわち、本発明に係る変調コードとして、ベクトル量の大きさ成分を表現することはあまり意味をなさない。そこで、変調コードとしては、ベクトル量の方向成分のみを表現することとする。この結果、変調コードの冗長性、すなわち、ビット使用効率が向上することとなる。
【００８２】
図７には、ベクトル量の方向成分θと特徴量コードの対応づけの一例を示すものである。  
図７に示す例は、前述の演算で求まるベクトル量の方向成分θが、３ビットの特徴量コードと対応づけた場合である。すなわち、前述の演算で求まるベクトル量の方向成分θは、２の３乗（８）とおりの表現に制限される。このため、前述の演算で求まるベクトル量の方向成分θは、“０〜２π（ｒａｄ）”の範囲を有するものであるが、“０、π／４、π／２、３π／４、π、５π／４、３π／２、７π／４（ｒａｄ）”で区画された８領域のいずれか一つに属することとなる。ここで、前述の演算で求まるベクトル量の方向成分θを区画するための角度は、便宜上、夫々順番に“０〜７”のコードのいずれか一つが付与されることとする。例えば、ベクトル量の方向成分θとして“π／８”が前述の演算で求まる場合、“π／８”は“０〜π／４（ｒａｄ）”の領域に属し、“０”のコードが付与される。
【００８３】
“０〜７”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θ夫々は、図７に示すように、“０００、００１、０１０、０１１、１００、１０１、１１０、１１１”の特徴量コードと夫々順番に一意的に対応づけられることとする。例えば、図６に示した例において、変調コードＡより抽出されるベクトル量の方向成分θは“０（ｒａｄ）”であり、“０”のコードが付与される。よって、この“０”のコードが、“０００”の特徴量コードと対応づけられることとなる。この結果、記録対象のビット列データを３ビット毎に分割した場合に、この３ビットが“０００”であるとき、この“０００”は、最終的に、図６に示す変調コードＡへと符号化されることとなる。
【００８４】
一方、図６に示した例において、変調コードＢより抽出されるベクトル量の方向成分θは“π／４（ｒａｄ）”であり、“１”のコードが付与される。よって、この“１”のコードは、“００１”の特徴量コードと対応づけられることとなる。この結果、記録対象のビット列データを３ビット毎に分割した場合に、この３ビットが“００１”であるとき、この“００１”は、最終的に、図６に示す変調コードＢへと符号化されることとなる。
【００８５】
なお、ベクトル量の方向成分θと特徴量コードの対応づけは、一意的でなくても勿論良い。例えば、“０〜７”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θに対して、“０００、１１１、００１、１１０、０１０、１０１、０１０、１００”の特徴量コードが夫々順番に対応づけられることとなる。また、特徴量コードは必ずしも３ビット表現である必要性はない。特徴量コードを３ビットよりも多ビット表現にすれば、その分、演算されたベクトル量の方向成分θは高精度に表現できる。
【００８６】
＝＝＝変調コード＝＝＝
図８は、変調コードの一例を示すものである。  
図８に示す例において、変調コードは、（２ｎ＋１）行×（２ｎ＋１）列の２次元ビット配列（但し、ｎは自然数）として表現される。なお、この２次元ビット配列は、２次元濃淡画像パターンの画素を明点に設定するための一方のビット値（“１”）と、当該画素を暗点に設定するための他方のビット値（“０”）とによって構成されるものである。さらに、変調コードは、２次元ビット配列の外縁に位置する８ｎビットでベクトル量の８ｎとおりの方向成分θを表現することとする。なお、図８に示す例では“ｎ＝１”の場合であり、変調コードは、３行×３列の２次元ビット配列とし、その２次元ビット配列の中央ビットを除く８ビットでベクトル量の８とおりの方向成分θを表現するものである。
【００８７】
ここで、図８に示す３行×３列の２次元ビット配列について、図４に示したように、その中央ビットをｆ（ｘ,ｙ）と表現し、その周辺ビットをｆ（ｘ−１，ｙ−１）、ｆ（ｘ，ｙ−１）、ｆ（ｘ＋１，ｙ−１）、ｆ（ｘ−１，ｙ）、ｆ（ｘ＋１，ｙ）、ｆ（ｘ−１，ｙ＋１）、ｆ（ｘ，ｙ＋１）、ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）としてそれぞれ表現することとする。
【００８８】
例えば、“０”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、中央ビットｆ（ｘ,ｙ）から周辺ビットｆ（ｘ＋１,ｙ）への方向、すなわち図４の紙面右方向を表現するものである。よって、“０”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、図４の紙面右方向を、３行×３列の２次元ビット配列（変調コード）中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）から周辺ビットｆ（ｘ＋１,ｙ）への方向へと対応づけて表現する。よって、中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｆ（ｘ＋１,ｙ）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００８９】
同様に、“１”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、図４の紙面右斜め上方向を表現するものである。このため、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｆ（ｘ＋１,ｙ＋１）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００９０】
同様に、“２”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、図４の紙面上方向を表現するものである。このため、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｆ（ｘ,ｙ＋１）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００９１】
同様に、“３”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、図４の紙面左斜め上方向を表現するものである。このため、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｆ（ｘ−１,ｙ＋１）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００９２】
同様に、“４”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、図４の紙面左方向を表現するものである。このため、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｆ（ｘ−１,ｙ）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００９３】
同様に、“５”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、図４の紙面左斜め下方向を表現するものである。このため、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｆ（ｘ−１,ｙ−１）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００９４】
同様に、“６”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、図４の紙面下方向を表現するものである。このため、変調コード中の中央ビットｍ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｍ（ｘ,ｙ−１）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００９５】
同様に、“７”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θは、変調コード中の中央ビットｆ（ｘ,ｙ）を基準として、図４の紙面右方向を表現するものである。このため、変調コード中の中央ビットｍ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｍ（ｘ＋１,ｙ）は、２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。
【００９６】
このように、変調コードは、（２ｎ＋１）行×（２ｎ＋１）列の２次元ビット配列で表現されることとする。また、変調コードは、２次元ビット配列の外縁に位置する８ｎビットを用いて、ベクトル量の８ｎとおりの方向成分θを表現することとする。ここで、変調コードのビット数が多ければ多いほど、パターン構成の自由度が高くなり、前述の演算で求まったベクトル量の方向成分θを高精度に表現可能となる。
【００９７】
また、変調コードの中央ビットとその周辺ビットが同時に“１”に設定されることで、ホログラム再生時のキャプチャ画像パターンの明点の範囲が大きくなり、明点と暗点の分離性が向上することとなる。さらに、２次元濃淡画像パターンとして明点と暗点をバランスよく配置することも可能であり、有限なモノマーを消費するホログラム記録において、均一な特性が得られる可能性もある。
【００９８】
また、変調コードは、図８に示すように、３行×３列の２次元ビット配列で表現され、その中央ビットを除く８ビットを用いて、ベクトル量の８とおりの方向成分θを表現することとする。この結果、冗長性と分離性との間の二律背反関係がバランスよく成立することとなる。
【００９９】
また、図８に示す変調コードにおいて、ベクトル量の各方向成分θを表現する際には、当該各方向成分θを示す１ビットと一又は複数の周辺ビットが、２次元濃淡画像パターンの画素を明点に設定するための一方のビット値（“１”）に設定されることとする。すなわち、変調コードは、８ｎとおりのベクトル量の方向成分を夫々表現する場合、明点を示す一方のビット値（例えば、“１”）を複数近接させることができる。
【０１００】
例えば、“０”のコードが付与されたベクトル量の方向成分θでは、３行×３列の２次元ビット配列（変調コード）において、中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と周辺ビットｆ（ｘ＋１,ｙ）の他、周辺ビットｆ（ｘ＋１,ｙ＋１）、ｆ（ｘ＋１,ｙ−１）についても２次元濃淡画像パターンの明点を示す“１”に設定される。すなわち、３行×３列の２次元ビット配列中において、“１”を示すビットが、中央ビットｆ（ｘ,ｙ）と、周辺ビットｆ（ｘ＋１,ｙ）、ｆ（ｘ＋１,ｙ＋１）、ｆ（ｘ＋１,ｙ−１）と近接配置される。
【０１０１】
この結果、ホログラム再生時の回折光（再生ビーム）において、明点を示す再生ビームの光束面の面積が大きくなる可能性が高くなり、回折等の要因に伴う明点の状態変化量を小さくできる可能性が高くなる。それゆえ、ホログラム再生時のキャプチャ画像パターンにおいて、その明点と暗点の分離性が高くなり、ホログラム再生品位を向上させることができる。
【０１０２】
なお、図８に示す変調コードにおいて、その中央ビットｆ（ｘ,ｙ）は、２次元濃淡画像パターンの画素を明点に設定するための一方のビット値（“１”）に設定されるが、これに限定されるものではない。すなわち、前述のベクトル量の方向成分θに関する変調コードの表現において、中央ビットｆ（ｘ,ｙ）は無関係である。
【０１０３】
そこで、図９に示すように、変調コードの中央ビットｆ（ｘ,ｙ）が、一方のビット値（“１”）又は他方のビット値（“０”）に設定されることで、ベクトル量の１６ｎとおりの方向成分を表現可能となる。すなわち、変調コードの中央ビットｍ（ｘ,ｙ）が、一方又は他方のビット値に設定されることで、ベクトル量の方向成分θが、８ｎとおりから１６ｎとおりへと多重化して表現されることとなり、ビット使用効率が向上することとなる。なお、図９に示す例では、図８に示すベクトル量の８とおり方向成分を、１６とおりの方向成分へと多重化した場合である。
【０１０４】
＝＝＝符号化の具体例＝＝＝
本発明の第１実施形態に係る符号化（復号化も含む）の具体例を図１０に示すこととする。なお、図１０に示す具体例は、特徴量コードが３ビット表現であり、且つ、変調コードが３行×３列の２次元ビット配列として表現され、変調コードの特徴量としてベクトル量の方向成分θが採用された場合である。
【０１０５】
図１０に示すように、記録対象のビット列データが、点線で囲んだように３ビット毎に分割される。なお、このビット列データは、誤り訂正符号の付与やスクランブル処理等の既存の符号化処理が既に施されたものである。ここで、分割された３ビット夫々は、予め設定しておいたベクトル量の方向成分θを表現することとなる。例えば、分割された３ビットが“０００”の場合、この分割された３ビット“０００”は特徴量コードの“０００”を表現することとなる。また、特徴量コードの“０００”はベクトル量の方向成分θの“０”に対応づけられる。よって、分割された３ビット“０００”は、ベクトル量の方向成分θの“０”に対応づけられた３行×３列の変調コードへと符号化される。
【０１０６】
そして、この一連の処理は、記録ビット列データ中の全ての分割された３ビットに対して実施される。そして、図１０に示すような変調コードの配列パターンである変調画像データが形成される。また、変調画像データの“０”及び“１”に対応した２次元濃淡画像パターンがＳＬＭ９において設定されることとなる。
【０１０７】
＜＜復号化＞＞
＝＝＝概要＝＝＝
本発明の第１実施形態に係る復号化の流れを、図３に示すフローチャートをもとに説明する。
【０１０８】
本発明の第１実施形態に係る復号化は、前述した本発明の第１実施形態に係る符号化に対応したものである。すなわち、中央ビットと当該中央ビットの周辺ビットによって構成された変調コードと、その変調コードのビットパターンに応じて抽出される特徴量を表現した複数ビットの特徴量コードと、を予め対応づけておき、記録対象のビット列データを複数ビット毎に分割し、分割した複数ビット夫々を、その複数ビットが表現する特徴量コードに対応づけられた変調コードへと符号化を行い、その符号化を行った変調コード夫々に基づいて、ＳＬＭ９において設定された２次元濃淡画像パターンが、ホログラム記録用媒体２２に記録されている場合を想定したものである。
【０１０９】
まず、イメージセンサ２７は、フーリエ変換レンズ２６を介して、可干渉性の再生用参照ビームをホログラム記録用媒体２２へ入射させた結果得られる回折光を受光する。この結果、イメージセンサ２７において、ホログラム記録用媒体２２に記録された２次元濃淡画像パターンが取り込まれることとなる（Ｓ３００）。そして、イメージセンサ２７に取り込まれたアナログ量の２次元濃淡画像パターンは、フィルタ２０におけるフィルタ処理及び２値化処理を経て、デジタル量の変調画像データへと変換されることとなる（Ｓ３０１）。
【０１１０】
デコーダ３０は、デジタル量の変調画像データをもとに、当該変調画像データを構成する変調コード夫々に対応づけられた特徴量コードを求める（Ｓ３０２）。そして、デコーダ３０は、求めた特徴量コードにより再生すべきビット列データを復号化することとなる（Ｓ３０３）。
【０１１１】
＝＝＝復号化の具体例＝＝＝
本発明の第１実施形態に係る復号化（符号化も含む）の具体例を図１０に示すこととする。
【０１１２】
図１０に示すように、イメージセンサ２７においてホログラム記録時の２次元濃淡画像パターンが再現される。また、この再現された２次元濃淡画像パターンが、フィルタ処理及び２値化処理を経て、３行×３列の変調コードの配列パターン、すなわち変調画像データへと変換される。つぎに、変調画像データ中の点線で囲んだ変調コードより、それに対応したベクトル量の方向成分θが求められる。なお、このベクトル量の方向成分θは、３ビットの特徴量コード、すなわち符号化時に分割された元の３ビットに対応づけられたものである。よって、求められたベクトル量の方向成分θに対応する特徴量コードによって、符号化時の元のビット列データが復号化されることとなる。
【０１１３】
このように、本発明の第１実施形態に係るホログラム装置が、本発明の第１実施形態に係る符号化された２次元濃淡画像パターンをホログラム再生する場合を想定して、デコーダ３０を設けることとした。すなわち、この場合、本発明の第１実施形態に係るホログラム装置で、本発明の第１実施形態に係る符号化に対応したホログラム記録及び再生が対応可能である。なお、本発明の第１実施形態に係る符号化がなされて、ホログラム用記録媒体２２へと記録されたホログラムを、その他の再生専用ホログラム装置で再生を行う場合も想定されうる。そこで、本発明の第１実施形態に係る再生専用ホログラム装置には、本発明の第１実施形態に係る復号化を行うデコーダ３０が設けられることとする。
【０１１４】
＜第２実施形態＞
＜＜符号化＞＞
＝＝＝概要＝＝＝
本発明の第２実施形態に係る符号化の流れを、図１１に示すフローチャートをもとに説明する。
【０１１５】
まず、エンコーダ７は、バッファ５より転送された記録ビット列データ（例えば、ｍ×ｎビット）をメモリ７１に２次元データ（例えば、ｍビット×ｎビット）へと配列して記憶する（Ｓ１１００）。そして、エンコーダ７は、メモリ７１に配列された２次元データの注目ビットとその注目ビットの周辺ビットにより構成される注目画像データの特徴量を抽出する（Ｓ１１０１）。
【０１１６】
なお、注目ビットとは、２次元データの中で特徴量を抽出すべく注目したビットのことであり、通常１ビットに設定されるが、これに限定されるものではない。この注目ビットは、符号化の過程で、最終的には後述の変調コードへと変換される。
【０１１７】
また、注目ビットの周辺ビットとしては、通常１ビットの注目ビットに近接している８ビットに設定されるが、これに限定されるものではなく、注目ビット近傍に位置するビットに設定されてもよい。
【０１１８】
また、注目画像データとは、注目ビットについての特徴量を抽出するために設定されたものである。注目画像データは、例えば、１ビットの注目ビットと、８ビットの周辺ビットによって構成される３ビット×３ビットのビット配列となる。
【０１１９】
また、注目画像データの特徴量とは、注目画像データの特徴、例えば、０／１の分布度合い、０／１夫々の総数、０／１の境界（エッジ）等を数量化したものである。以下ではこのような注目画像データの特徴量を数量化すべく、注目ビットに対する周辺ビットの状態変化の度合いを示す微分量を採用することとする。
【０１２０】
エンコーダ７は、注目画像データから抽出した特徴量を、その特徴量と予め対応づけておいた複数ビットの変調コードへと符号化を行う（Ｓ１１０２）。そして、エンコーダ７は、記符号化を行った変調コード夫々に基づいて、ＳＬＭ９において２次元濃淡画像パターンを設定するため変調画像データを形成する（Ｓ１１０３）。すなわち、変調画像データは、変調コードを２次元に配列したデータである。
【０１２１】
このように、本発明に係る第２実施形態では、２次元データの注目ビットを、最終的には、２次元濃淡画像パターンを設定するための複数ビットの変調コードへと符号化を行うこととなる。ここで、例えば、３ビットの変調コードとし、さらに、２次元濃淡画像パターンにおける画素の明点を“１”で表現し、２次元濃淡画像パターンにおける画素の暗点を“０”として表現する場合を考える。
【０１２２】
この場合、“１１０”、“０１１”、“００１”、“１００”のように、２次元濃淡画像パターンにおける隣り合う画素が、明点若しくは暗点を連続して示す場合が起こり得る。この結果、ホログラム再生時の回折光（再生ビーム）において、明点及び暗点を示す再生ビームの光束面の面積が大きくなる可能性が高くなる。すなわち、光の回折等の要因に伴って、ホログラム再生時のキャプチャ画像パターンの明点及び暗点の状態量が変化するが、その変化量（輝度変化の度合い）を小さくできる可能性が高くなる。それゆえ、ホログラム再生時のキャプチャ画像パターンにおいて、その明点と暗点の分離性が高くなり、ホログラム再生品位を向上させることができる。
【０１２３】
また、本発明に係る第２実施形態では、２次元データの注目ビット、すなわち注目ビットそのままの状態量から変調コードへの符号化を行うのではなく、注目ビットを含む注目画像データから特徴量（例えば、前述のベクトル量）を抽出した後、この特徴量に対して符号化を行うものである。このため、光の回折等の要因によってキャプチャ画像パターンの一画素の明点が暗くなる場合があっても、注目ビットと周辺ビットとの関係で符号化がなされている以上、キャプチャ画像パターンの一画素の状態変化が全体に与える影響を小さくすることができる。それゆえに、ホログラム再生品位を向上させることができる。
【０１２４】
＝＝＝注目画像データの特徴量の抽出＝＝＝
本発明の第２実施形態に係る注目画像データの特徴量の抽出について詳述する。  
ここで、本発明の第２実施形態に係る注目画像データの特徴量は、本発明の第１実施形態における変調コードの特徴量と全く同様なものを採用できる。よって、本発明の第２実施形態に係る注目画像データの特徴量の説明としては、前述した変調コードの特徴量の説明を代用する。また、同様に、本発明の第２実施形態に係る変調コードは、本発明の第１実施形態に係る変調コードと全く同様なものであるので、本発明の第１実施形態に係る変調コードの説明を代用する。
【０１２５】
図１３をもとに、注目画像データからのベクトル量の抽出方法について説明する。なお、図１３において、図４に示した水平方向及び垂直方向Ｓｏｂｅｌフィルタ係数が用いられることとする。
【０１２６】
まず、２次元データとして配列された記録対象のビット列データにおいて、注目ビットＡ（“１”）を注目ビットとした３×３ビットの注目画像データＡについて注目する。ここで、注目画像データＡの各ビット値を前述した式（１）、式（２）及び式（４）に代入することで、ベクトル量のＸ軸方向成分ｆｘ、Ｙ軸方向成分ｆｙ、方向成分θは夫々、つぎのように求まることとなる。  
ｆｘ＝１＋２＋１−０−０−０＝４
ｆｙ＝０＋０＋１−０−０−１＝０
θ＝ａｒｃｔａｎ（０÷４）＝０（ｒａｄ）
【０１２７】
また、注目ビットＢ（“０”）を注目ビットとした３×３ビットの注目画像データＢについて注目すると、注目画像データＡの場合と同様に、こで、注目画像データＢの各ビット値を前述した式（１）、式（２）及び式（４）に代入することで、ベクトル量のＸ軸方向成分ｆｘ、Ｙ軸方向成分ｆｙ、方向成分θは夫々、つぎのように求まることとなる。  
ｆｘ＝１＋２＋１−１−０−０＝３
ｆｙ＝１＋２＋１−０−０−１＝３
θ＝ａｒｃｔａｎ（３÷３）＝π／４（ｒａｄ）
【０１２８】
＝＝＝符号化の具体例＝＝＝
本発明の第２実施形態に係る符号化（復号化も含む）の具体例を図１４に示すこととする。なお、図１４に示す具体例は、注目画像データ及び変調コードが夫々３行×３列の２次元ビット配列として表現され、注目画像データの特徴量としてベクトル量の方向成分θが採用される場合である。
【０１２９】
図１４に示すように、２次元データに配列された記録対象のビット列データ中において、点線で囲んだ３行×３列の注目画像データが注目される。そして、この注目画像データ中の注目ビットに対する８ビットの周辺ビットの状態変化の度合いを示すベクトル量の方向成分θが演算される。そして、この演算されたベクトル量の方向成分θによって、注目ビットが、変調画像データ中の点線で囲んだ３行×３列の変調コードへと符号化されることとなる。この一連の処理は、記録ビット列データ中の全ての注目ビットに対して実施される。そして、図１４に示すような変調コードの配列パターンである変調画像データが形成される。この結果、変調画像データの“０”及び“１”に対応した２次元濃淡画像パターンが、ＳＬＭ９において設定されることとなる。
【０１３０】
＜＜復号化＞＞
＝＝＝概要＝＝＝  
本発明の第２実施形態に係る復号化の流れを、図１２に示すフローチャートをもとに説明する。
【０１３１】
本発明に係る復号化は、つぎのような前述した本発明に係る符号化に対応したものである。すなわち、記録対象のビット列データを２次元データへと配列し、その配列した２次元データの注目ビットと当該注目ビットの周辺ビットにより構成される注目画像データの特徴量を抽出し、その抽出した特徴量を予め対応づけておいた複数ビットの変調コードへと符号化を行い、その符号化を行った変調コードにより構成された変調画像データをもとにＳＬＭ９において設定された２次元濃淡画像パターンが、ホログラム記録用媒体２２に記録されている場合を想定したものである。
【０１３２】
まず、イメージセンサ２７は、フーリエ変換レンズ２６を介して、可干渉性の再生用参照ビームをホログラム記録用媒体２２へ入射させて得られる回折光を受光する。この結果、イメージセンサ２７において、ホログラム記録用媒体２２に記録された２次元濃淡画像パターンが取り込まれることとなる（Ｓ１２００）。そして、イメージセンサ２７に取り込まれたアナログ量の２次元濃淡画像パターンは、フィルタ２０におけるフィルタ処理及び２値化処理を経て、デジタル量の変調画像データへと変換されることとなる（Ｓ１２０１）。
【０１３３】
デコーダ３０は、そのデジタル量の変調画像データをもとに、当該変調画像データを構成する変調コードに対応づけられた特徴量を求める。また、デコーダ３０は、求めた特徴量を抽出可能な注目画像データを求める（Ｓ１２０２）。そして、デコーダ３０は、求めた注目画像データ中の注目ビットにより再生すべきビット列データを復号化するのである。
【０１３４】
＝＝＝復号化の具体例＝＝＝
本発明に係る復号化（符号化も含む）の具体例を図１４に示すこととする。なお、図１４に示す具体例は、注目画像データ及び変調コードが夫々３行×３列の２次元ビット配列として表現され、注目画像データの特徴量としてベクトル量の方向成分θが採用される場合である。
【０１３５】
図１４に示すように、イメージセンサ２７においてホログラム記録時の２次元濃淡画像パターンが再現される。また、この再現された２次元濃淡画像パターンが、フィルタ処理及び２値化処理を経て、３行×３列の変調コードの配列パターン、すなわち変調画像データへと変換される。つぎに、変調画像データ中の点線で囲んだ変調コードより、それに対応したベクトル量の方向成分θが求められる。また、このベクトル量の方向成分θより、それに対応した点線で囲んだ３行×３列の注目画像データが求められる。なお、この一連の処理は、変調画像データ中の各変調コードに対して実施される。そして、最終的には、求められた各注目画像データの注目ビットを配列して、再生すべきビット列データ、すなわち、もとの記録ビット列データが復号化されるのである。
【０１３６】
このように、本発明の第２実施形態に係るホログラム装置が、本発明の第２実施形態に係る符号化された２次元濃淡画像パターンをホログラム再生する場合を想定して、デコーダ３０を設けることとした。すなわち、この場合、本発明の第２実施形態に係るホログラム装置で、本発明の第２実施形態に係る符号化に対応したホログラム記録及び再生が対応可能である。なお、本発明の第２実施形態に係る符号化がなされて、ホログラム用記録媒体２２へと記録されたホログラムを、その他の再生専用ホログラム装置で再生を行う場合も想定される。そこで、本発明の第２実施形態に係る再生専用ホログラム装置としては、本発明の第２実施形態に係る復号化を行うデコーダ３０が設けられることとする。
【０１３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明に係るホログラム装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るホログラム装置の符号化処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態に係るホログラム装置の復号化処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るＳｏｂｅｌフィルタ係数を用いた特徴量（ベクトル量）の抽出方法を説明する図である。
【図５】本発明に係る１次空間微分フィルタ係数を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る変調コードから抽出される特徴量（ベクトル量）の具体例を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る特徴量（ベクトル量）と特徴量コードとの対応づけを示す図である。
【図８】本発明に係る変調コードの例を示す図である。
【図９】本発明に係る変調コードのその他の例を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る符号化／復号化の具体例を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るホログラム装置の符号化処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るホログラム装置の復号化処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る注目画像データから抽出される特徴量（ベクトル量）の具体例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る符号化／復号化の具体例を示す図である。
【図１５】ホログラム記録用媒体中においてモノマーがポリマーへと変化するときの様子を模式的に示した図である。
【図１６】ホログラム記録用媒体の記録フォーマットを説明する図である。
【図１７】従来のキャプチャ画像データの画素の輝度とその出現頻度をヒストグラム表示した図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１      ＣＰＵ                  ２      メモリ
３      インタフェース          ４      接続端子
５      バッファ                ６      再生・記録判別部
７      エンコーダ              ８      マッピング処理部
９      ＳＬＭ                  １０    レーザー装置
１１    第１シャッター          １２    第１シャッター制御部
１３    ＰＢＳ                  １４    第２シャッター
１５    第２シャッター制御部    １６    ガルボミラー
１７    ガルボミラー制御部      １８    ダイクロックミラー
１９    サーボレーザー装置      ２０  スキャナレンズ
２１、２６    フーリエ変換レンズ
２２    ホログラム記録用媒体    ２３    ディテクタ
２４    ディスク制御部          ２５    ディスク駆動部
２７    イメージセンサ          ２８    イメージセンサ制御部
２９    フィルタ                ３０    デコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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