(57)【要約】【課題】  ノイズの影響を受けることなく、ホログラム記録媒体に記録された情報を高精度に復号する。【解決手段】  復号処理部は、信頼度ベクトルＣを演算する。信頼度ベクトルＣは、差分変調符号を構成する２つのピクセル画像の輝度値のいずれが高いか、及びその輝度値の差分を表している。次に、“１”を表す単位ベクトル［−１］から信頼度ベクトルＣまでの長さｄ１を演算し、さらに“０”を表す単位ベクトル［１］から信頼度ベクトルＣまでの長さｄ２を演算する。そして、長さｄ１を“１”の軟判定値、長さｄ２を“０”の軟判定値として、これらの軟判定値を用いて軟判定ビタビ復号を行う。【選択図】  図９
2006252701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出する輝度値検出手段と、
前記輝度値検出手段により検出された各々の輝度値と、前記変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算する信頼度ベクトル演算手段と、
前記信頼度ベクトル演算手段により演算された信頼度ベクトルから、前記変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算する軟判定値演算手段と、
前記軟判定値演算手段により演算された軟判定値を用いて、ビタビ復号処理を行う復号手段と、
を備えたビタビ復号装置。
【請求項２】
前記ホログラム記録媒体には、輝度値が異なる２つの画素で１ビットを表した第１の変調符号が記録されていること
を特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項３】
前記ホログラム記録媒体には、輝度値が異なる４つの画素で２ビットを表した第２の変調符号が記録されていること
を特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項４】
前記信頼度ベクトル演算手段は、２次元座標軸上に配置された単位ベクトル、又は２次元座標軸に対して所定角度回転した単位ベクトルを用いて、前記信頼度ベクトルを演算すること
を特徴とする請求項３に記載のビタビ復号装置。
【請求項５】
変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出する輝度値検出工程と、
前記輝度値検出工程により検出された各々の輝度値と、前記変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算する信頼度ベクトル演算工程と、
前記信頼度ベクトル演算工程により演算された信頼度ベクトルから、前記変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算する軟判定値演算工程と、
前記軟判定値演算工程により演算された軟判定値を用いて、ビタビ復号処理を行う復号工程と、
を備えたビタビ復号方法。
【請求項６】
前記ホログラム記録媒体には、輝度値が異なる２つの画素で１ビットを表した第１の変調符号が記録されていること
を特徴とする請求項５に記載のビタビ復号方法。
【請求項７】
前記ホログラム記録媒体には、輝度値が異なる４つの画素で２ビットを表した第２の変調符号が記録されていること
を特徴とする請求項５に記載のビタビ復号方法。
【請求項８】
前記信頼度ベクトル演算工程は、２次元座標軸上に配置された単位ベクトル、又は２次元座標軸に対して所定角度回転した単位ベクトルを用いて、前記信頼度ベクトルを演算すること
を特徴とする請求項７に記載のビタビ復号方法。
【請求項９】
コンピュータに、
変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出し、
前記検出された各々の輝度値と、前記変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算させ、
前記演算された信頼度ベクトルから、前記変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算し、
前記演算された軟判定値を用いて、ビタビ復号処理を行う処理を
実行させるビタビ復号プログラム。
【請求項１０】
変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出する輝度値検出手段と、
前記輝度値検出手段により検出された各々の輝度値に基づいて、前記変調符号における各々の輝度値の偏り度合いを軟判定値として演算する軟判定演算手段と、
前記軟判定値演算手段により演算された軟判定値を用いて、前記変調符号のビタビ復号処理を行う復号手段と、
を備えたビタビ復号装置。
【請求項１１】
変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出する輝度値検出工程と、
前記輝度値検出工程により検出された各々の輝度値に基づいて、前記変調符号における各々の輝度値の偏り度合いを軟判定値として演算する軟判定演算工程と、
前記軟判定値演算工程により演算された軟判定値を用いて、前記変調符号のビタビ復号処理を行う復号工程と、
を備えたビタビ復号方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出し、
前記検出された各々の輝度値に基づいて、前記変調符号における各々の輝度値の偏り度合いを軟判定値として演算し、
前記演算された軟判定値を用いて、前記変調符号のビタビ復号処理を行う処理を
実行させるビタビ復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビタビ復号装置、方法及びプログラムに係り、ホログラム記録媒体に記録された変調符号を復号するのに用いて好適なビタビ復号装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラムを用いてディジタル情報を二次元的に記録すると共にこれを再生するホログラム記録媒体の記録再生装置が提案されている。
【０００３】
上記の記録再生装置は、ディジタル情報を記録する場合には、複数の画素よりなる透過型の空間光変調素子を用いて、記録すべきディジタル情報に基づきコヒーレントな信号レーザ光を空間光変調し、当該空間光変調された信号レーザ光と別途射出されるコヒーレントな参照レーザ光とを干渉させることにより二次元的な回折光を生成し、当該回折光により形成される像をディジタル情報に対応する二次元情報としてホログラム記録媒体に記録する（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
一方、上記二次元情報が記録されているホログラム記録媒体から当該二次元情報を読み出すことにより上記ディジタル情報を再生する場合には、当該二次元情報に対してコヒーレントな再生参照レーザ光（記録参照レーザ光と同じ入射角度をもって記録媒体に照射されるもの）を照射することにより生成される反射光を複数の画素を有する受光素子で受光して出力信号を生成し、当該生成された出力信号を用いて元のディジタル情報を再生する。
【０００５】
また、ディジタル情報を再生する際には、ビタビ復号法を用いて、畳み込み符号を復号することが研究されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２２８０８９号公報
【非特許文献１】Seungjune JEON,etc "Soft Decision Decoding for Holographic Memories with Intrapage Intensity Variations" Jpn. J. Appl. Phys. Vol.40 pp.1741-1746
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び非特許文献１に記載された技術を用いても、空間光変調素子に形成された像の各々のピクセルと受光素子で受光された像の各々のピクセルがマッチしなかったり、外部からノイズが混入された場合には、完全に情報を復号することができず、エラーが発生してしまった。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、ノイズの影響を受けることなく、ホログラム記録媒体に記録された情報を高精度に復号することができるビタビ復号装置、方法及びプログラム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】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係るビタビ復号装置は、変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出する輝度値検出手段と、前記輝度値検出手段により検出された各々の輝度値と、前記変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算する信頼度ベクトル演算手段と、前記信頼度ベクトル演算手段により演算された信頼度ベクトルから、前記変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算する軟判定値演算手段と、前記軟判定値演算手段により演算された軟判定値を用いて、ビタビ復号処理を行う復号手段と、を備えている。
【０００９】
ホログラム記録媒体には、ホログラムとして変調符号が記録されている。変調符号は、２値データを複数の画素で表したものである。ホログラム記録媒体には、輝度値が異なる２つの画素で１ビットを表した第１の変調符号が記録されていてもよいし、又は、輝度値が異なる４つの画素で２ビットを表した第２の変調符号が記録されていてもよい。
【００１０】
輝度値検出手段は、ホログラム記録媒体からの回折光を受光して、変調符号を構成する複数の画素の各々の輝度値を検出する。
【００１１】
信頼度ベクトル演算手段は、検出された各々の輝度値と、変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算する。この信頼度ベクトルは、変調符号の輝度の偏りを表している。
【００１２】
軟判定値演算手段は、信頼度ベクトル演算手段により演算された信頼度ベクトルから、変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算する。そして、復号手段は、演算された軟判定値を用いてビタビ復号処理を行う。
【００１３】
したがって、本発明に係るビタビ復号装置によれば、変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出し、検出された各々の輝度値と、前記変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算し、信頼度ベクトルから変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算し、演算された軟判定値を用いてビタビ復号処理を行うことにより、ノイズの影響を受けることなく、高速かつ正確に復号処理を行うことができる。
【００１４】
なお、前記発明において、信頼度ベクトル演算手段は、２次元座標軸上に配置された単位ベクトル、又は２次元座標軸に対して所定角度回転した単位ベクトルを用いて、前記信頼度ベクトルを演算してもよい。
【００１５】
また、本発明は、次のようなビタビ復号方法にも適用される。
【００１６】
すなわち、本発明に係るビタビ復号方法は、変調符号が記録されたホログラム記録媒体から、前記変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出する輝度値検出工程と、前記輝度値検出工程により検出された各々の輝度値と、前記変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算する信頼度ベクトル演算工程と、前記信頼度ベクトル演算工程により演算された信頼度ベクトルから、前記変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算する軟判定値演算工程と、前記軟判定値演算工程により演算された軟判定値を用いて、ビタビ復号処理を行う復号工程と、を備えている。
【００１７】
前記発明において、前記ホログラム記録媒体には、輝度値が異なる２つの画素で１ビットを表した第１の変調符号が記録されていてもよいし、又は、輝度値が異なる４つの画素で２ビットを表した第２の変調符号が記録されていてもよい。
【００１８】
また、前記信頼度ベクトル演算工程は、２次元座標軸上に配置された単位ベクトル、又は２次元座標軸に対して所定角度回転した単位ベクトルを用いて、前記信頼度ベクトルを演算してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るビタビ復号装置、方法及びプログラムは、変調符号を構成する複数の画素についての輝度値を検出し、検出された各々の輝度値と、前記変調符号を構成する複数の画素の各々の単位ベクトルと、に基づいて、各々の輝度値の相対関係を表した信頼度ベクトルを演算し、信頼度ベクトルから変調符号を構成する所定の画素の単位ベクトルまでの距離を、軟判定値として演算し、演算された軟判定値を用いてビタビ復号処理を行うことにより、ノイズの影響を受けることなく、高速かつ正確に復号処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録媒体の記録再生装置の構成を示す図である。
【００２２】
上記記録再生装置は、サーボ用の光源であるサーボ用レーザ装置２と、サーボ用の戻りビームを位置検出器６に向けて反射するハーフミラー３と、サーボ用のレーザ光を信号レーザ光（物体光）と合わせて集光レンズ５に入射させるためのハーフミラー４と、サーボ用のレーザ光と信号レーザ光とを合わせてホログラム記録媒体１００に集束させる集光レンズ５と、サーボ用の戻りビームを受けて、その光強度分布から、ホログラム記録媒体１００へのサーボ用のレーザ光の入射位置とホログラム記録媒体１００のマーカとの相対位置関係を求め、その位置情報をサーボ機構にフィードバックする位置検出器６と、を備えている。
【００２３】
また、上記記録再生装置は、記録再生用レーザ装置７と、記録再生用レーザ装置７からの光を信号レーザ光と参照レーザ光とに分けるビームスプリッタ８と、再生時に信号レーザ光の光路を遮断するシャッタ１１と、信号レーザ光が液晶空間光変調器１３全体に入射するようにビームを拡げるビームエキスパンダ１２と、マトリクス状に複数の素子が配列された液晶空間光変調器１３と、参照レーザ光をホログラム記録媒体１００に集束させる対物レンズ（参照レーザ光用の集光レンズ）１４と、を備えている。
【００２４】
液晶空間光変調器１３は、入力データに従って各々の素子を動作させることで、イメージパターンを形成する。なお、液晶空間光変調器１３の各々の画素は、後述するＣＣＤイメージセンサ１６の各々の画素に１対１で対応している。
【００２５】
さらに、上記記録再生装置は、再生波面が液晶空間光変調器１３上のイメージパターンをＣＣＤイメージセンサ１６の撮像面上に再構成するために必要な再生用レンズ１５と、ホログラム記録媒体１００の回折光により現れるイメージパターンを撮像するＣＣＤイメージセンサ１６と、参照レーザ光の方向を変えるためのミラー１７と、ＣＣＤイメージセンサ１６で得られた撮像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１８と、Ａ／Ｄ変換器１８から出力されたディジタル信号に基づいてデータの復号処理等を行う復号装置１９と、記録画像に変調処理等を行って液晶空間光変調器１３にデータを入力する符号化装置２０と、を備えている。
【００２６】
以上のように構成された記録再生装置は、記録時及び再生時では、それぞれ次のように動作する。
【００２７】
［記録動作］
記録時においては、液晶空間光変調器１３は、符号化装置２０から入力された差分変調符号に基づいて、イメージパターンを形成する。
【００２８】
図２は、符号化装置２０の構成を示すブロック図である。符号化装置２０は、記録画像を外部から入力する記録画像入力部３１と、記録画像入力部３１に入力された記録画像に変調処理を施した後符号化処理を行う変調符号化部３２とを備えている。
【００２９】
変調符号化部３２は、記録画像に対して畳み込み符号化処理を行って、畳み込み符号を生成する。畳み込み符号化処理とは、誤り訂正・検出用の信号ビットを過去のデータまで遡って生成する符号化方式をいう。畳み込み符号は、情報が符号の中に順々に畳み込まれながら符号化されるたものである。
【００３０】
畳み込み符号の復号法として最もよく用いられているのが、後述するビタビ復号法である。畳み込み符号は、エラー訂正回路においてビダビ（Viterbi）復号と組み合わせて使われることによって、一定の情報ブロック単位ではなく、過去のデータの値からも伝送誤りの検出・訂正をして、強力な誤り訂正力を発揮する。そして、変調符号化部３２は、畳み込み符号に対して差分変調処理を施して、差分変調符号を生成する。
【００３１】
図３は、差分変調符号を説明する図である。差分変調符号は、出力ビット列のビット数が１ビットとなる変調符号である。例えば、変調を行わない場合、白のピクセル画像は２値データの“１”を表し、黒のピクセル画像は“１”を表す。これに対して、差分変調は、白と黒１つずつのピクセル画像を１次元（横方向）方向に配列したものによって、１ビットの２値データを表している。具体的には、白のピクセル画像が「左」（黒のピクセル画像が右）にある差分変調符号は、２値データ“１”を表す。白のピクセル画像が「右」（黒のピクセル画像が左）にある差分変調符号は、“０”を表す。変調符号化部３２は、このように処理された差分変調符号を液晶空間光変調器１３に供給することで、液晶空間光変調器１３にイメージパターンを形成させる。
【００３２】
一方、記録再生用レーザ装置７から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ８で信号レーザ光と参照レーザ光とに分けられる。信号レーザ光は、ビームエキスパンダ１２により広げられ、液晶空間光変調器１３を通り、集光レンズ５で集光され、ホログラム記録媒体１００に照射される。なお、液晶空間光変調器１３上には、符号化装置２１からの入力データに基づいてイメージパターンが形成されている。また、参照レーザ光は、ミラー１７で反射され、ホログラム記録媒体１００に入射する。
【００３３】
図４は、ホログラム記録媒体１００にホログラム画像が記録される状態を示す図である。図５は、信号レーザ光と参照レーザ光の光干渉を起こしている状態を示す図である。θは、ホログラム記録媒体１００の法線方向に対する参照レーザ光の入射角度である。
【００３４】
信号レーザ光と参照レーザ光とはホログラム記録媒体１００のホログラム記録層中で光干渉を起こし、液晶空間光変調器１３で形成されたイメージパターンが干渉縞として記録される。そして、この干渉縞がホログラム画像となる。なお、参照レーザ光の波長をλとすると、干渉縞の間隔Λは、次の式で表される。
【００３５】
【数１】
2006252701.tif 000003
【００３６】
図１に示す集光レンズ５には、図示しないＺ軸サーボ（焦点位置自動調整、Ｚ軸は光軸に平行）がかかっている。サーボ用レーザ装置２から出射されたレーザ光は、ハーフミラー４で信号レーザ光と同じ光路を通り、ホログラム記録媒体１００のマーカでピントが合うように入射する。
【００３７】
また、常にトラッキングサンプリングサーボ（ディスク形状ホログラム記録媒体１００の半径方向自動位置調整）もかかっており、ホログラム記録媒体１００が偏心していても所定の位置に再現良く記録が行われる。なお、記録再生用レーザ装置７にはコヒーレンシーの高いレーザを用いるが、サーボ用レーザ装置２としては低コヒーレンシーの（可干渉距離の短い）レーザを使用する。
【００３８】
図６は、ホログラム記録媒体１００に記録された四角形状のホログラム画像を示す図である。液晶空間光変調器１３で形成されたイメージパターンが、そのままホログラム記録媒体１００に記録されている。ホログラム画像の外周部近傍の四隅には、それぞれマーカが付されている。各マーカの位置は、予め設定されている。
【００３９】
［再生動作］
再生時においては、信号レーザ光はシャッター１１によって遮られ、参照レーザ光のみがホログラム記録媒体１００に入射する。ホログラム記録媒体１００のホログラム記録層に記録されたホログラム画像に参照レーザ光が入射すると、記録時の信号レーザ光の集束球面波が発散球面波として（記録時とは反対の方向に向けて）再生される。その再生波面は、再生用レンズ１５を通って、記録時に液晶空間光変調器１３で形成されたイメージパターンのデータをＣＣＤイメージセンサ１６の撮像面上にイメージパターンとして結像する。ＣＣＤイメージセンサ１６は、この結像されたイメージパターンを電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１８を介して、復号装置１９に供給する。
【００４０】
図７は、復号装置１９の構成を示しブロック図である。復号装置１９は、２次元画像位置検出部４１と、ホログラム画像の歪みを補正する画像歪み補正部４２と、ホログラム画像部分を切り出す画像切出し部４３と、切り出されたホログラム画像に基づいて復号処理を施す復号処理部４４と、を備えている。なお、復号装置１９は、例えばコンピュータで構成され、所定のプログラムに従って、後述する処理を実行するものでもよい。
【００４１】
２次元画像位置検出部４１は、ＣＣＤイメージセンサ１６で検出されたホログラム画像の四隅にあるマーカを検出し、これらのマーカの位置を検出する。
【００４２】
画像歪み補正部４２は、２次元画像位置検出部４１で検出されたマーカの位置と予め設定されたマーカの位置とを比較して、ホログラム画像の歪み量を検出し、ホログラム画像の歪みを補正する。そして、画像切出し部４３は、歪み補正されたホログラム画像を切り出す。
【００４３】
復号処理部４４は、切り出されたホログラム画像の差分変調符号に基づいて軟判定値を演算し、軟判定値を用いてビタビ復号処理を行う。
【００４４】
最初に、復号処理部４４は、差分変調符号を構成する２つのピクセル画像の輝度値を用いて、信頼度ベクトルＣを演算する。信頼度ベクトルＣは、２つのピクセル画像の輝度をベクトルで表したとき、その２つのベクトルを合成した１次元ベクトルで表される。
【００４５】
図８はホログラム記録媒体１００から読み取られた差分変調符号に対応する２つのピクセル画像を示す図である。図９は信頼度ベクトルＣを表すベクトル線図である。１次元のベクトル軸上において、左側のピクセル画像の輝度の単位ベクトルを［−１］、その輝度値をＣ1、右側のピクセル画像の輝度の単位ベクトルを［１］、その輝度値をＣ2とする。なお、本実施形態ではＣ1、Ｃ2の範囲を［０，１］とするが、これに限定されるものではない。このとき、各輝度値の相対関係を示す信頼度ベクトルＣは、式（１）により求められる。
【００４６】
【数２】
2006252701.tif 000004
【００４７】
信頼度ベクトルＣは、差分変調符号を構成する２つのピクセル画像の輝度値のいずれが高いか、及びその輝度値の差分を表している。換言すると、信頼度ベクトルＣは、差分変調符号の輝度の偏りによって表され、この差分変調符号から得られたときの２値データの信頼度（確かさ）を示している。つまり、信頼度ベクトルＣの偏りが大きいほど、２値データの信頼度が高くなる。
【００４８】
次に、生き残りパスの選択にあたり“１”、“０”で表されるブランチのいずれかを選択する場合を例に挙げて説明する。
【００４９】
復号処理部４４は、信頼度ベクトルＣを算出した後、図９に示すように、“１”を表す単位ベクトル［−１］から信頼度ベクトルＣまでの長さｄ１を演算し、さらに“０”を表す単位ベクトル［１］から信頼度ベクトルＣまでの長さｄ２を演算する。そして、長さｄ１を“１”の軟判定値、長さｄ２を“０”の軟判定値とする。
【００５０】
復号処理部４４は、これらの軟判定値を用いて、受信系列から最も尤度の高い符号系列を探索する復号（軟判定ビタビ復号）を行う。ここでは、復号処理部４４は、長さｄ１と長さｄ２とを比較し、小さい方（信頼度ベクトルＣに近い方）に対応する単位ベクトル“１”を選択する。
【００５１】
なお、符号系列の絞り込みに当たっては、信頼度（上記の２つ軟判定値の絶対値）の低いものから順にビット反転していき、それらの組合せを符号系列の候補とすればよい。これにより、符号系列が長くても、計算量を減らすことができる。
【００５２】
図１０は、復号処理部４４による復調処理を説明する図であり、（Ａ）は再生像の状態が良い場合、（Ｂ）は再生像の状態が悪い場合、（Ｃ）は２値データ“１”に対応するピクセル画像である。ここで、再生像の状態がよいとは、ホログラムのピクセル画像が、ＣＣＤイメージセンサ１６の受光画素に対応している状態をいう。
【００５３】
同（Ａ）の場合、ホログラムのピクセル画像と１つの受光画素が対応（ピクセルマッチ）しており、左側の受光素子の輝度値は、右側の受光素子の輝度値よりも非常に大きい。同（Ｂ）の場合、ホログラムのピクセル画像が２つの受光画素にまたがっており、左側の受光素子の輝度値は、右側の受光素子の輝度値よりも少しだけ大きい。なお、ノイズが混入することにより、同（Ｂ）のようになることもある。
【００５４】
仮に、例えば同（Ａ）及び（Ｂ）に示す差分変調符号が硬判定復号（２値化）された場合、共に“１”の値が得られる。そして、同（Ａ）の“１”の値の信頼度が高く、（Ｂ）の信頼度が低いことは考慮されることなく、ビタビ復号が行われる。
【００５５】
これに対して、復号処理部４４は、上記の軟判定値を用いて軟判定ビタビ復号を行うので、例えば同（Ａ）及び（Ｂ）の状態を細かく量子化して、それらの信頼度を考慮するので、高精度にビタビ復号を行うことができる。
【００５６】
以上のように、第１の実施形態に係る記録再生装置は、差分変調符号を構成する各々の輝度の偏りをベクトルで表した信頼度ベクトルＣを演算し、信頼度ベクトルＣから上記各々の画素に対応する単位ベクトルまでの距離を軟判定値として演算する。そして、この軟判定値を用いて軟判定ビタビ復号を行うので、ノイズの影響を受けることなく高速かつ正確にデータ復号処理を行うことができる。上記記録再生装置は、特に、差分変調符号の輝度値の偏り度合いを表す軟判定値を用いて軟判定ビタビ復号を行うことによって、差分変調符号の信頼性を考慮しながらビタビ復号を行うことができ、その結果演算負担を軽減しつつ、復号精度を向上させることができる。
【００５７】
［第２の実施形態］
つぎに、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
第２の実施形態に係るホログラム記録媒体の記録再生装置は、第１の実施形態と同様に、図１、図２及び図７に示すように構成されているが、差分変調符号ではなく、２／４変調符号を用いている。
【００５９】
本実施形態では、図２に示す変調符号化部３２は、記録画像に対して畳み込み符号化処理を行って２／４変調符号を生成する。
【００６０】
図１１は、２／４変調符号を説明する図である。差分変調符号は、出力ビット列のビット数が２ビットとなる変調符号である。２／４変調符号は、白１つ及び黒３つの計４つのピクセル画像を２次元（縦横方向）方向に配列したもの、つまり白のピクセル画像の位置によって、２ビットを表している。具体的には、白のピクセル画像が「左上」にある２／４変調符号は、“００”を表す。白のピクセル画像が「右上」にある２／４変調符号は、“０１”を表す。白のピクセル画像が「左下」にある２／４変調符号は、“１０”を表す。白のピクセル画像が「右下」にある２／４変調符号は、“１１”を表す。変調符号化部３２は、このように処理された差分変調符号を液晶空間光変調器１３に供給することで、液晶空間光変調器１３にイメージパターンを形成させる。
【００６１】
また本実施形態では、図７に示す復号処理部４４は、画像切出し部４３で切り出されたホログラム画像の２／４変調符号に基づいて軟判定値を演算し、軟判定値を用いてビタビ復号処理を行う。
【００６２】
最初に、復号処理部４４は、２／４変調符号を構成する４つのピクセル画像の輝度値を用いて、信頼度ベクトルＣを演算する。信頼度ベクトルＣは、４つのピクセル画像の輝度をベクトルで表したとき、その４つのベクトルを合成した２次元ベクトルで表される。
【００６３】
図１２はホログラム記録媒体１００から読み取られた２／４変調符号に対応する４つのピクセル画像を示す図である。ここでは、左上、右上、左下、右下のピクセル画像の濃度を、それぞれＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4とする。なお、本実施形態ではＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4の範囲を［０，１］とするが、これに限定されるものではない。
【００６４】
図１３は信頼度ベクトルＣを表すベクトル線図である。ここでは、“００”の単位ベクトルを［−１／√２，１／√２］、“０１”の単位ベクトルを［１／√２，１／√２］、“１０”の単位ベクトルを［−１／√２，−１／√２］、“１１”の単位ベクトルを［１／√２，−１／√２］とする。このとき、各輝度値の相対関係を示す信頼度ベクトルＣは、式（２）により求められる。
【００６５】
【数３】
2006252701.tif 000005
【００６６】
信頼度ベクトルＣは、４つのピクセル画像の輝度値のいずれが相対的に高いかを表している。換言すると、信頼度ベクトルＣは、２／４変調符号の輝度の偏りによって表され、この２／４変調符号から得られたときの２値データの信頼度（確かさ）を示している。
【００６７】
次に、生き残りパスの選択にあたり“００”、“１１”で表されるブランチのいずれかを選択する場合を例に挙げて説明する。
【００６８】
復号処理部４４は、信頼度ベクトルＣを算出した後、図１３に示すように、“００”を表す単位ベクトル［−１／√２，１／√２］から信頼度ベクトルＣまでの長さｄ１を演算し、さらに“１１”を表す単位ベクトル［１／√２，−１／√２］から信頼度ベクトルＣまでの長さｄ２を演算する。なお、その他の単位ベクトルから信頼度ベクトルＣまでの長さを求めても良い。そして、長さｄ１を“００”の軟判定値、長さｄ２を“１１”の軟判定値とする。
【００６９】
そして、復号処理部４４は、これら軟判定値を用いて軟判定ビタビ復号を行う。ここでは、復号処理部４４は、長さｄ１と長さｄ２とを比較し、小さい方（信頼度ベクトルＣに近い方）に対応する単位ベクトル“００”を選択する。
【００７０】
なお、符号系列の絞り込みに当たっては、信頼度（上記の２つ軟判定値の絶対値）の低いものから順にビット反転していき、それらの組合せを符号系列の候補とすればよい。これにより、符号系列が長くても、計算量を減らすことができる。
【００７１】
なお、図１３では４つの単位ベクトルはそれぞれｘｙ軸に対して４５度ずれた位置に配置されていたが、これら４つの単位ベクトルを４５度回転してｘｙ軸上に配置してもよい。
【００７２】
図１４は、単位ベクトルがｘｙ軸上に配置されたときの信頼度ベクトルＣを表すベクトル線図である。ここでは、“００”の単位ベクトルを［０，１］、“０１”の単位ベクトルを［１，０］、“１０”の単位ベクトルを［−１，０］、“１１”の単位ベクトルを［０，−１］とする。このとき、各輝度値の相対関係を示す信頼度ベクトルＣは、式（３）により求められる。
【００７３】
【数４】
2006252701.tif 000006
【００７４】
そして、復号処理部４４は、上記と同様に任意の単位ベクトルから信頼度ベクトルＣまでの長さを求めてこれを軟判定値としてもよいが、更に次のようにしてもよい。
【００７５】
例えば、復号処理部４４は、“００”と“１１”の軟判定値を求める場合は信頼度ベクトルＣのｙ成分を用いればよいし、“１０”と“０１”の軟判定値を求める場合は信頼度ベクトルＣのｘ成分を用いればよい。これにより、復号処理部４４は、軟判定値の演算負荷を低減することができ、その結果、高速に軟判定ビタビ復号処理を行うことができる。
【００７６】
以上のように、第２の実施形態に係る記録再生装置は、２／４調符号を構成する４つの輝度の偏りをベクトルで表した信頼度ベクトルＣを演算し、信頼度ベクトルＣから上記各々４つの画素に対応する単位ベクトルまでの距離を軟判定値として演算する。そして、この軟判定値を用いて復号するので、ノイズの影響を受けることなく高速かつ正確にデータ復号処理を行うことができる。上記記録再生装置は、特に、２／４変調符号の輝度値の偏り度合いを表す軟判定値を用いて軟判定ビタビ復号を行うことによって、差分変調符号の信頼性を考慮しながらビタビ復号を行うことができ、その結果演算負担を軽減しつつ、復号精度を向上させることができる。
【００７７】
さらに、上記記録再生装置は、各々４つの画素に対応する単位ベクトルを２次元座標軸上に配置した場合には、軟判定値の演算負荷を低減できるので、より高速にデータ復号処理を行うことができる。
【００７８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。
【００７９】
本発明は、例えば、出力ビット列のビット数が３ビットとなるような変調符号を用いた場合でも、信頼度を３次元ベクトルで表すことにより、第１及び第２の実施形態と同様に軟判定値を演算し、この軟判定値を復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録媒体の記録再生装置の構成を示す図である。
【図２】符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図３】差分変調符号を説明する図である。
【図４】ホログラム記録媒体にホログラム画像が記録される状態を示す図である。
【図５】信号レーザ光と参照レーザ光の光干渉を起こしている状態を示す図である。
【図６】ホログラム記録媒体に記録された四角形状のホログラム画像を示す図である。
【図７】復号装置の構成を示しブロック図である。
【図８】ホログラム記録媒体から読み取られた差分変調符号に対応する２つのピクセル画像を示す図である。
【図９】信頼度ベクトルＣを表すベクトル線図である。
【図１０】復号処理部による復調処理を説明する図であり、（Ａ）は再生像の状態が良い場合、（Ｂ）は再生像の状態が悪い場合、（Ｃ）は２値データ“１”に対応するピクセル画像である。
【図１１】２／４変調符号を説明する図である。
【図１２】ホログラム記録媒体から読み取られた２／４変調符号に対応する４つのピクセル画像を示す図である。
【図１３】信頼度ベクトルＣを表すベクトル線図である。
【図１４】単位ベクトルがｘｙ軸上に配置されたときの信頼度ベクトルＣを表すベクトル線図である。
【符号の説明】
【００８１】
２  サーボ用レーザ装置
７  記録再生用レーザ装置
８  ビームスプリッタ
１３  液晶空間光変調器
１６  ＣＣＤイメージセンサ
１９  復号装置
２０  符号化装置
３１  記録画像入力部
３２  変調符号化部
４１  ２次元画像位置検出部
４２  画像歪み補正部
４３  画像切出し部
４４  復号処理部
１００  ホログラム記録媒体
【図１】
2006252701.tif 000007
【図２】
2006252701.tif 000008
【図３】
2006252701.tif 000009
【図４】
2006252701.tif 000010
【図５】
2006252701.tif 000011
【図６】
2006252701.tif 000012
【図７】
2006252701.tif 000013
【図８】
2006252701.tif 000014
【図９】
2006252701.tif 000015
【図１１】
2006252701.tif 000016
【図１２】
2006252701.tif 000017
【図１３】
2006252701.tif 000018
【図１４】
2006252701.tif 000019
【図１０】
2006252701.tif 000020