(57)【要約】 【課題】光学系やホログラム記録材料の特性や安定性が通常レベルのものであっても、輝度ムラ、画像カケなどが無い高品質のホログラム画像を再生すること。【解決手段】目標の画像を再生する際に、再生時の参照光を記録時の参照光２００の入射角を含むある範囲の角度に連続的に変化させてホログラム記録材料５０に照射し、その時に得られる再生信号光３００の画像をイメージセンサ２２で連続撮像し、画像処理部２３３により得られた複数枚の画像の画素毎のピーク値を集めて１枚の再生画像に合成することにより、レーザ光源１の不安定性、ホログラム記録材料５０の収縮、光学系の変動などが存在する通常レベルの光学系やホログラム記録材料５０を用いても輝度ムラ、画像カケなどが無い高品質のホログラム画像を再生することができる。【選択図】図１
2006343702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生方法であって、
記録時の参照光と同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得、これら複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得ることを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項２】
参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生方法であって、
記録時の参照光とホログラム記録材料への入射角度が同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得、これら複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得ることを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項３】
前記記録時の参照光とホログラム記録材料への入射角度が同一及びまたは同一でない角度範囲で連続的変化する参照光を前記ホログラム記録材料に照射し、それに伴い発生する再生信号光を連続的に撮像して複数の連続する再生画像列を得ることを特徴とする請求項２記載のホログラム再生方法。
【請求項４】
参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生方法であって、
記録時の参照光とホログラム記録材料の再生目標記録領域との位置関係が同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得、これら複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得ることを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項５】
前記記録時の参照光とホログラム記録材料の再生目標記録領域との位置関係が同一及びまたは同一でない位置関係含む範囲で連続的変化する参照光を前記ホログラム記録材料に照射し、それに伴い発生する再生信号光を連続的に撮像して複数の連続する再生画像列を得ることを特徴とする請求項４記載のホログラム再生方法。
【請求項６】
前記再生信号光を連続的に撮像して複数の連続する再生画像列を得る画像処理に用いる画像の範囲を、画像中の一部の領域の輝度の総和の時間的変化により求めることを特徴とする請求項５記載のホログラム再生方法。
【請求項７】
前記再生信号光を連続的に撮像して複数の連続する再生画像列を得る画像処理に用いる画像の範囲を、設定された画像の領域毎に生成された画像を合成して一枚のホログラム画像を生成することを特徴とする請求項５記載のホログラム再生方法。
【請求項８】
前記画像処理は、得られた複数の再生画像の画素の中から最大輝度レベルの画素を集めて１枚の画像を再構成することを特徴とする請求項１、２、４記載のホログラム再生方法。
【請求項９】
前記画像処理で、前記画素の最大輝度レベルを探索する処理の前処理として、連続する複数のホログラム再生画像の対応する画素の平滑化処理を行うことを特徴とする請求項８記載のホログラム再生方法。
【請求項１０】
前記画像処理は、得られた複数の再生画像の画素の中から最小輝度レベルの画素を集めてホログラム間のクロストーク成分に相当する１枚の画像を再構成することを特徴とする請求項１、２、４記載のホログラム再生方法。
【請求項１１】
前記複数の再生画像の画素の中から最大輝度レベルの画素を集めて再構成した画像の隣接画像からのクロストーク成分を、前記クロストーク成分に相当する画像を用いて除去することを特徴とする請求項１０記載のホログラム再生方法。
【請求項１２】
参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生装置であって、
記録時の参照光と同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得る再生手段と、
前記得られた複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得る画像処理手段と、
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１３】
参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生装置であって、
記録時の参照光とホログラム記録材料への入射角度が同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得る再生手段と、
前記得られた複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得る画像処理手段と、
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１４】
参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生装置であって、
記録時の参照光とホログラム記録材料の再生目標記録領域との位置関係が同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得る再生手段と、
前記得られた複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得る画像処理手段と、
を具備する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、信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料に記録再生するホログラムストレージに係り、特にホログラム記録材料から記録情報を再生するホログラム再生方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージの候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化に向けて、急速に開発が進められており、ホログラム技術を利用して大容量デ−タの記録再生を行うホログラムストレージが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】IBM J.RES DEVELOP VOL 44 NO.3 MAY 2000「Holographic data strage 」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のホログラムストレージでは、レーザの安定性、材料の収縮などに起因するホログラム再生画像の輝度ムラ、画像カケは、データデコード時のビットエラーレート（ｂＥＲ）を悪化させる原因となり、最悪の場合、データページ自体の再生が不能となる恐れがある。従来は、記録された参照光位置と同一の位置から再生参照光を照射することによりホログラムの再生を行っていたため、これらの影響を受けやすい再生方法となっており、本現象を、光学系、ホログラム記録材料の改良等で完全に解消することは難しく、実用化に向けた一つの大きな障害となっていた。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、光学系やホログラム記録材料の特性や安定性が通常レベルのものであっても、輝度ムラ、画像カケなどが無い高品質のホログラム画像を再生することができるホログラム再生方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するため、参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生方法であって、記録時の参照光と同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得、これら複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得ることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生方法であって、記録時の参照光とホログラム記録材料への入射角度が同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得、これら複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得ることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、参照光をホログラム記録材料に照射して再生信号光を発生させ、この再生信号光を撮像して再生画像を得るホログラム再生方法であって、記録時の参照光とホログラム記録材料の再生目標記録領域との位置関係が同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射することにより複数の再生画像を得、これら複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像を得ることを特徴とする。
【０００８】
このように本発明では、記録時の参照光と同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射する、即ち、例えば角度多重方式で記録した画像を再生する場合は、目標の画像を再生する際に、記録時の参照光の入射角を含むある範囲の角度に変化した複数の参照光を用い、その時に得られる複数の再生信号光を連続撮像し、得られた複数枚の画像データの画素毎のピーク値を集めて１枚の再生画像に合成する画像処理を行うことによって、レーザ光源の不安定性、ホログラム記録材料の収縮、光学系の変動などが存在する通常レベルの光学系やホログラム記録材料を用いても、輝度ムラ、画像カケなどが無い高品質のホログラム画像を再生することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、記録時の参照光と同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に５照射することにより得られる複数の再生画像を画像処理して１枚の再生画像とすることにより、ホログラムの再生において、再生参照光の厳密な位置決めを行わずとも、データのデコードに最適なホログラム画像を生成ることが可能となった。また、光学系の変動、レーザの不安定性、メディアの収縮などによる記録参照光と再生参照光のずれに対しても、画像処理により補正を行うことで高品質の画像を再生することができる。さらに、周辺のホログラム再生画像からのクロストーク成分、ノイズ成分を導出し、これらを用いて再生画像に画像処理を施すことにより、クロストークが軽減され、Ｓ／Ｎ及びコントラストが向上したホログラム再生画像を再生することが可能となり、データのデコードにおけるエラーレート改善に大きく寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
光学系やホログラム記録材料の特性や安定性が通常レベルのものであっても、輝度ムラ、画像カケなどが無い高品質のホログラム画像を再生する目的を、記録時の参照光と同一及びまたは同一でない複数の参照光を前記ホログラム記録材料に照射する、即ち、例えば角度多重方式で記録した画像を再生する場合は、目標の画像を再生する際に、記録時の参照光の入射角を含むある範囲の角度に変化した複数の参照光を用い、その時に得られる複数の再生信号光を連続撮像し、得られた複数枚の画像データの画素毎のピーク値を集めて１枚の再生画像に合成する画像処理を行うことによって実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム再生装置（記録装置も含む）の構成を示したブロック図である。本実施形態のホログラム（記録）再生装置は、角度多重方式で画像データを多重記録再生する構成を有し、レーザ光源１、シャッター２、半波長板３、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４、シャッター５、ミラー６、スペイシャルフィルター７、１３、ミラー８、１４、空間変調器（ＳＬＭ）９、レンズ１０、１１、１２、１６、１７、１９、回転ミラー１５、アパーチャ２０、２１、イメージセンサ２２及び制御装置２３を有し、ホログラム記録材料５０に対してホログラムを記録再生する。尚、レンズ１０、１１と、レンズ１２、１６と、レンズ１７、１９はそれぞれ４Ｆ系を構成している。また、制御装置２３は機構制御部２３１、撮像制御部２３２、画像処理部２３３を有し、機構制御部２３１は回転ミラー１５を回転させてホログラム記録材料５０への参照光２００の入射角度を変化させ、撮像制御部２３２は参照光２００の入射角度の変化に同期してイメージセンサ２２を制御することより再生信号光の撮像を行い、画像処理部２３３は撮像画像の画像処理（後述）を行う。
【００１２】
次に本実施形態のホログラム記録再生装置の動作について概略説明する。まず、記録時、シャッター２、５が開放されている。レーザ光源１から出射されたレーザ光はシャッター２、半波長板３を通してＰＢＳ４に入射され、ここで信号光１００と参照光２００に分岐される。信号光１００はシャッター５、ミラー６、スペイシャルフィルター７、ミラー８を通ってＳＬＭ９を通ることによりデータページにより空間変調される。空間変調された信号光１００はレンズ１０、１１、１２を通って、ホログラム記録材料５０に集光される。一方、参照光２００はスペイシャルフィルター１３、ミラー１４、回転ミラー１５を通してホログラム記録材料５０に照射される。これにより、信号光１００と参照光２００の干渉縞がホログラム記録材料５０に記録される。この際、信号光１００を変調するデータページを変更する毎に回転ミラー１５を回転させて参照光２００のホログラム記録材料５０への入射角度を変えることにより、ホログラム記録材料５０の同一記録領域に角度多重による多重記録がなされる。
【００１３】
再生時、シャッター２が開放され、シャッター５は閉じている。そのため、参照光２００のみが回転ミラー１５を通してホログラム記録材料５０へ照射され、発生した再生信号光３００がレンズ１６、１７、１９を通してイメージセンサ２２に入射され、ここで再生画像データが得られる。この際、回転ミラー１５を回転させて参照光２００のホログラム記録材料５０への照射角度を変えることにより、多重記録された画像データが順次再生される。
【００１４】
次に上記したホログラム記録再生装置における再生動作について更に詳しく説明する。本実施形態の再生動作では、回転ミラー１５を連続的に回転させて、記録参照光近傍の複数の再生参照光を用いてホログラム記録材料５０に記録された画像データを再生している。しかし、従来の角度多重による記録データの再生では、記録のときに用いた参照光角度と一致するよう回転ミラー１５を制御し、一致した段階でイメージセンサ２２によりホログラム再生画像の撮像をイメージセンサ２２で行っていた。シフト多重の場合も同様で、メディア（ホログラム記録材料）を移動させながら参照光２００と記録スポットとの位置関係を記録時と一致させるようにメディア移動の制御を行い、一致した段階でホログラム再生画像の撮像を行っていた。
【００１５】
このように従来の多重再生時に、光学系や、メディアなどが極めて理想的な状態にあって、安定したホログラム再生画像が撮像できる場合においては、従来の再生方法でも問題がないが、実際には、レーザの不安定性、メディアの収縮、光学系の変動などがあり、必ずしも記録した位置において安定したホログラム再生画像が撮像できるとは限らない。
【００１６】
そこで、本実施形態では、角度多重光学系の場合、回転ミラー１５を連続して動かすか、記録時の角度ピッチよりも微小なピッチで動かし、記録参照光近傍で複数のホログラム再生画像を撮像し、これらの画像を用いて、画像処理により、理想的に再生されるべき１枚のホログラム再生画像を再構成する。それには、ホログラムが記録されているホログラム記録材料５０の記録スポットにおいて、回転ミラー１５を回転させて参照光２００のホログラム記録材料５０への入射角度（再生光角度）を連続的に変化させる。
【００１７】
図２は参照光の角度に対してホログラムの回折効率を測定した結果を示した図である。この図で、θ０、θ１、θ２、θ３はホログラム記録を行った参照光の角度である。この参照光の角度を中心として、再生時の再生参照光の入射角度の連続変化によって得られる複数の撮像画像を画像処理する画像処理範囲として図示されている。前述のようにレーザの不安定性、メディアの収縮、光学系の変動などが存在しない、理想的なシステムでホログラム記録、再生を行った際には、記録した参照光角度でホログラム再生を行えば、最良のホログラム画像が再生される。
【００１８】
しかしながら、現実の光学系では、図３に示すように、記録された参照光位置でホログラム再生を行っても最良のホログラム画像が再生されるとは限らない。図中、θexp は、ホログラム記録を行ったときの参照光の角度であり、最適再生参照光の位置のずれによって、ここで再生を行っても最大の回折効率が得られるわけではなく、画像全体輝度の低下、さらには輝度ムラ等が発生する。図中、θｐの回折効率が最大となる参照光角度であり、記録時の参照光位置と再生時の最適参照光位置が｜θp −θexp ｜だけずれたことになる。
【００１９】
図３では、参照光角度とホログラム全体の回折効率を示したが、同様の関係をホログラム画像の画素毎に測定すると、図４のようになる。図中は、簡単のため、ａ、ｂ、ｃの３画素について示してあるが、実際は、同様のプロファイルが画素の数だけ測定される。ここで、注目すべきは、画素毎に回折効率のピークがずれていることである。極めて理想的な光学系においては、画素毎に回折効率のピークがずれることはなく、画素毎に測定されるプロファイルは一致する。しかしながら、実際の光学系では、図４のようなプロファイルが得られ、各画素毎のプロファイルの相違は、再生画像上では、輝度ムラとして観察される。
【００２０】
従来のホログラム再生方法は、基本的には、記録を行った参照光位置と同じ位置で再生を行い、ここで１枚の画像を撮像していた。しかし、この方法では、上記の通りデータページ全体の回折効率の低下による輝度の低下、さらには、輝度ムラの解消が非常に困難であった。そこで、本実施形態では、図４に示したように、画素毎にプロファイルが異なることに着目し、記録参照光位置前後で連続的にホログラム再生像を撮像し、複数枚の画像を用いて画像処理することによってこれらの問題を解決することに成功した。以下、その処理方法について説明する。
【００２１】
図５に示すように、全ての画素について、回折効率が最大となる角度を全て含む領域を画像処理使用領域と定義する。例えば、角度多重光学系であれば、連続的に参照光回転ミラー１５を回転させてイメージセンサ２２による連続撮像を行い、この領域内で撮像された図５に示すような連続画像列に対して画像処理を行うことにする。
【００２２】
図６は上記した画像処理で用いる画像処理アルゴリズムを示したフローチャートである。まず、ステップ１０１にて、図３で示した連続撮像範囲で、回転ミラー１５を連続的に回転制御して参照光２００の入射角を連続的に変化させ、その時に得られた再生信号光３００をイメージセンサ２２で連続撮像する。次にステップ１０２にて、後続のステップで最大値探索を行う前の前処理として、各画素で得られる図７に示すようなプロファイル（実線）に対して式（１）で示されるような積分処理を行い、プロファイルの平滑化を行う  （破線）。実際に撮像された画像にはノイズ成分も含まれており、撮像された画像列について前処理なしに最大値探索を行うと、ノイズを最大値として保持する可能性があるため、平滑化処理を行う。その後、ステップ１０３〜１０５にて、画像処理範囲内の画素値の最大値を探索する処理を行い、最大値が探索されると、ステップ１０６にて画素値の最大値を出力する。即ち、上記画像処理は、全ての画素について撮像の時間軸方向に最大値の探索を行い、それぞれの画素についてその最大値を保持することで全ての画素が最大値で構成される１枚の画像を再構成するものである。
【００２３】
【数１】
2006343702.tif 000003
【００２４】
このような画像処理を行うことにより、図８（Ａ）に示すような輝度ムラ、輝度低下などが存在するホログラム再生画像列から、図８（Ｂ）に示すような画質改善処理の施された１枚のホログラム画像を再構成することが可能である。画像上の輝度低下は、画像の周辺部で顕著に現れる傾向があるが、画像の周辺部には、ホログラムに記録されているデータのデコードに重要な位置決め用のマーカが記録されているので、この画像処理により周辺部の輝度低下を救済することが可能となり、安定したデータのデコードが可能となる。
【００２５】
本アルゴリズムは、連続撮像中にホログラム画像の位置ずれが生じないことが前提条件になる。近年、イメージセンサ２２として用いるＣＭＯＳイメージセンサの高フレームレート化が進んでおり、強固に固定された撮像系により短時間で連続撮像を行うことで、この位置ずれ対策を行うか、それでも位置ずれが生じる場合には、データページに記録されている位置決め用マーカにより位置決めを行い、位置ずれ補償を行えばよい。
【００２６】
ここで、上記した最大値保持を行う処理過程（ステップ１０３〜１０５）において、光学系の収差などに起因し、図９（Ａ）に示した通常のデータコードに対して、画像処理後に図９（Ｂ）に示すように画像の横方向にデータシンボルが膨らむことがある。この場合、隣のシンボルとの符号間干渉によりｂＥＲを悪化させる可能性がある。画像上でひとつのデータシンボルについて着目し、プロファイルの時間変化（すなわち、参照光角度方向の変化）を重畳させて図示すると、図１０のようになる。このプロファイルを見るとわかるように、プロファイルが左右非対称となり、プロファイルの広がりもデータシンボルを構成する最小画素単位よりも大きくなる可能性がある。理想的には、プロファイルの形状が左右対称で、且つ、広がりも最小画素単位と同等であれば、符号間干渉が生じない。
【００２７】
図１０は、画像処理範囲を５０フレームに設定したときのプロファイルの時間変化を重ねて表示したものであるが、この画像処理範囲を制御し、たとえば、このシンボル付近では、画像処理範囲を３０フレーム（５０フレーム中、最後の２０フレームを画像処理範囲の対象外とした）と設定しなおすと、図１１に示すようなプロファイルが得られる。このように最大値探索の際に使用する画像のフレーム数を画像上の場所により最適化することにより、光学系の収差に起因する画素の膨らみを抑制することができ、符号間干渉を抑えることが可能となる。なお、この膨らみは参照光の移動方向、すなわち画像上では、横方向に対して生じるため、画像の列方向では、同一のフレーム数で処理を行えばよい。
【００２８】
本実施形態によれば、目標の画像を再生する際に、再生時の参照光２００を記録時の参照光の入射角を含むある範囲の角度に連続的に変化させ、その時に得られる再生信号光３００を画像をイメージセンサ２２で連続撮像し、得られた複数枚の画像の画素毎のピーク値を集めて１枚の再生画像に合成することにより、レーザ光源１の不安定性、ホログラム記録材料５０の収縮、光学系の変動などが存在する、通常レベルの光学系やホログラム記録材料５０を用いても、輝度ムラ、画像カケなどが無い高品質のホログラム画像を再生することができる。
【００２９】
尚、図６のアルゴリズムは図３に示した参照光の角度変化範囲の全てについて連続撮像を行っているが、図２の画像処理範囲の時のみ連続撮像を行っても同様の効果がある。
【実施例２】
【００３０】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るホログラム再生方法を説明するための図であり、画素値の総和の変動（回折効率の変動）と画素値の総和の変動による画素処理範囲の指定を説明する図である。図２に記載の画像処理範囲の指定について、各ホログラム間において画像処理範囲が変動する場合、すなわち、一定間隔で指定できない場合においては、動的に範囲指定を行う必要がある。図１２では、ホログラム再生画像の一部の領域を指定して、その領域に存在するすべての画素の画素値の総和を求め、その時間的変化（この実施例では、参照光の角度方向の変化）を同図中（Ａ）のように導出する。参照光角度を振ったときに画像上の輝度変化は画像の端から開始される特徴を利用して、ここでは、同図（Ｂ）に示した画像の左右にそれぞれ、赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）の枠で指定したような領域を設け、これらの領域で画素値の総和を算出している。同図（Ａ）のグラフの色は、同図（Ｂ）の画像の領域の枠の色と対応しており、画像全体の画素値の総和のピーク（青色（Ｂ））が、画像の両端に設けられた領域の画素値の総和のピーク（赤（Ｒ）、黄色  （Ｙ））の間に存在することがわかる。
【００３１】
すなわち、ホログラム再生画像の輝度の変化が画像のいずれかの端領域（本例では、黄色（右側）の領域）から始まり、画像全体輝度の上昇、反対側の端領域（本例では、赤色（左側）の領域）で終了している。このことを利用して、画像の両端に設定された領域の画素値の総和のピークをそれぞれの領域で求め、この間を画像処理範囲として設定すれば、請求項６記載の画像処理方法により、自動的に範囲指定された画像処理範囲で、輝度補正されたホログラム再生像を生成することが可能となる。なお、輝度プロファイルのピークを検出する際には、前処理として、図７に記載の方法で平滑化を行うことは、輝度プロファイルがノイズの影響を受けるときに有効である。
【００３２】
ここで、例えば、ホログラム記録時と再生時との間にメディアに温度変化があり、メディアの熱膨張により、記録された干渉縞に大きな変化を生じた場合、いかなる参照光角度位置においてもホログラム再生像のごく一部しか再生されず、さらに隣接する角度位置に書き込まれたホログラム画像とのクロストークが顕著となる。このような場合においては、ホログラム再生像全体を同一の画像処理範囲で請求項６に記載の方法で画像処理を行うと、複数のデータコードが合成された画像が生成されることになる。これを回避するために、画像を複数の領域（ここでは例えば２つの領域）に分割し、画像の領域ごとに請求項７に記載の画像処理方法を適用した後、それぞれの領域で生成された画像を合成することによって複数のデータコードが合成されること無く、輝度補正されたホログラム再生像を生成することができる。
【００３３】
この画像処理アルゴリズムについて図１３を用いて説明する。図１３は、図１２と同様に、参照光角度を変化させながら画像の領域ごとに画素値の総和を求めたものをグラフ化したものである。この図１３（Ａ）も図１２（Ａ）と同様に画像全体の画素値の総和のピークの両脇に黄色（Ｙ）枠、赤（Ｒ）枠で指定された領域の画素値の総和のピークが存在し、同様に画像処理範囲を決定することができる。ただし、FramekからFramemまでを用いて請求項５に記載の画像処理を行うと、この場合は、隣接する角度位置のホログラムからのクロストークについても合成されてしまう。このため、図１３（Ｂ）に示すように画像上で領域を分割（この例では、Region1 とRegion2 の２領域）し、それぞれに請求項７に記載の方法で画像処理を行う。このとき画像処理範囲は、Region１については、FramekからFramelまでの範囲、Region２については、Frame ｌからFrame ｍまでの範囲となり、それぞれの範囲で角度方向にサブサンプリングされた位置で再生されたホログラム画像を用いて画像処理を行う。
【００３４】
このようにして、生成された画像は図１４（Ａ）に示すようになる。この領域ごとに生成された画像を画像合成処理により合成した結果は図１４（Ｂ）に示すようになる。この図１４（Ｂ）で示した画像では、領域の境界付近で輝度の非連続性が観察されるが、双方の領域の位置ずれは存在せず、変調コードのシンボルの境界と、この画像処理領域の境界を一致させておけば、輝度の非連続性がデータのデコード性能に影響を及ぼすことはない。
【００３５】
本実施形態によれば、画像処理範囲が一定間隔であらかじめ指定できない場合においても、画像上の画素値の変動をもとに自動的に画像処理範囲を指定することもできる。また、例えば、記録メディア上の記録ブック間で、画像処理範囲の位置が変化しない場合は、一つのブックで本実施形態に記載の方法で、画像処理範囲の導出を行い、導出された画像処理範囲をLUT に保存、このテーブルを同一メディア上の他のブックの読み出しに用いることもでき、再生時の計算量を低減することも可能である。
【実施例３】
【００３６】
図１５は、本発明の第３の実施形態に係るホログラム再生装置の画像処理を示したフローチャートである。ホログラム記録再生においては、記録密度向上のため、多重度を大きくとって多重記録を行うが、一般的には多重度が大きくなるほど、隣接するデータページによるクロストークがデータをデコードする上で問題になってくる。上記の第１の実施形態では、隣接するデータページのホログラム再生画像についても、上述のような画像処理により、輝度ムラ、画像カケが軽減されたホログラム再生画像が生成できる。そこで、本実施形態では、輝度ムラ、画像カケが軽減された画像からクロストーク成分を計算し、軽減処理を行って画像品質を更に向上させるのが目的である。
【００３７】
それには、隣接する連続撮像画像を用いて、第１の実施形態の図６のフローチャートで示したような処理で最大値ではなく、図１５のフローチャートで示したような最小値を保持するような画像処理を行い、全ての画素が最小値で構成されるような画像を再構成することで、ノイズ成分に相当する画像を生成する。図１５にて、ステップ２０１、２０２の処理は図６のそれと同じであるが、ステップ２０３の画像処理範囲が図１６に示すように異なっており、回折効率が最小になる値を含めて画像処理範囲が決められている。ステップ２０３〜２０５にて画像処理範囲の最小値を求め、ステップ２０６にて画素値の最小値を出力する。即ち、上記画像処理は、全ての画素について撮像の時間軸方向に最小値の探索を行い、それぞれの画素についてその最小値を保持することで全ての画素が最小値で構成される１枚の画像を再構成する。
【００３８】
この画像を用いて、第１の実施形態の最大値保持により再構成された画像からノイズ成分を軽減することが可能になる。なお、最小値より構成される画像を生成する際にも図７の平滑化処理を施したプロファイルを用いて処理する方がよい。図１６において、上記クロストーク、ノイズ軽減処理により参照光角度θ１に対応する画像を生成する場合を考える。前述の最大値探索アルゴリズムによりθ０付近で再構成された画像をＩｐ０、θ１付近で再構成された画像をＩｐ１、θ２付近で再構成された画像をＩｐ２とし、θ０とθ１との間で前述の最小値探索アルゴリズムにより再構成された画像をＩｂ０、θ１とθ２との間で再構成された画像をＩｂ１とする。このとき、クロストーク、及びノイズが軽減された画像Ｉｃｒ１は、経験的に求められる係数をｃｏｅｆｐ１、ｃｏｅｆｐ２、ｃｏｅｆｂ０、ｃｏｅｆｂ１とすると、式（２）のように表される。
【００３９】
【数２】
2006343702.tif 000004
【００４０】
この式（２）は、右辺の第１項目で示される、求めたい画像のピーク画像から、右辺の第２項目で示される画像のピーク画像の両隣りのピーク画像とクロストーク成分を差し引くことにより、求めたい画像のピーク画像から両隣りの画像の影響やクロストーク成分を取り除き、極めて品質の良い画像が得られることを意味している。これを一般化して、ｎ番目の画像Ｉｃｒｎは式（３）のように表される。
【００４１】
【数３】
2006343702.tif 000005
【００４２】
本実施形態によれば、目標の画像を再生する際に、再生時の参照光２００を記録時の参照光の入射角を含むある範囲の角度に連続的に変化させ、その時に得られる再生信号光３００をイメージセンサ２２で連続撮像し、得られた複数枚の画像データの画素毎のピーク値を集めて１枚の再生画像に合成し、且つ、この再生画像から隣接画像のクロストーク成分などを差し引くことにより、更に高品質の画像を得ることができる。
【００４３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば上記実施形態では、本発明を角度多重方式のホログラム再生装置に適用したが、図１７に示すようなシフト多重方式のホログラム再生装置に適用しても同様の効果を得ることができる。この場合、制御装置２３はホログラム記録材料５０を少しずつ移動させながら参照光２００を照射し、その時にイメージセンサ２２で再生信号光３００を連続撮像して複数の再生画像を得る。これら複数の再生画像を制御装置２３により第１の実施形態と同様の方法で画像処理し、１枚の高品質の再生画像を得る。また、位相多重やスペックル多重などの各種多重方式のホログラム再生装置にも本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るホログラム再生装置の構成を示したブロック図である。
【図２】参照光角度とホログラムの回折効率の関係を示した波形図である。
【図３】記録時の参照光角度と再生時の参照光角度のホログラムの回折効率のずれを示した図である。
【図４】画素毎の参照光角度と輝度レベル（画素値）との関係を示した図である。
【図５】連続画像処理範囲より得られるホログラム再生画像列をした図である。
【図６】第１の実施形態の画像処理で用いる画像処理アルゴリズムを示したフローチャートである。
【図７】画素プロファイルの平滑化を説明する図である。
【図８】画像処理前と処理後の画像例を示した図である。
【図９】画像処理時の画素の膨らみを示した図である。
【図１０】画像処理範囲を５０フレームに設定したときのプロファイルを示した図である。
【図１１】画像処理範囲を３０フレームに設定したときのプロファイルを示した図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るホログラム再生方法を説明するための図である。
【図１３】画素値の総和の変動とピーク値の画像フレームを説明する図である。
【図１４】画像処理後の画像（領域別に画像処理）と画像合成結果を示した図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係るホログラム再生装置の画像処理を示したフローチャートである。
【図１６】参照光角度とホログラムの回折効率の関係を示した波形図である。
【図１７】シフト多重方式のホログラム再生装置の構成例を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１……レーザ光源、２、５……シャッター、３……半波長板、４……偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、６、８、１４……ミラー、７、１３……スペイシャルフィルター、９……空間変調器（ＳＬＭ）、１０、１１、１２、１６、１７、１９……レンズ、１５……回転ミラー、２０、２１……アパーチャ、２２……イメージセンサ、２３……制御装置、５０……ホログラム記録材料、２３１……機構制御部、２３２……撮像制御部、２３３……画像処理部。
【図１】
2006343702.tif 000006
【図２】
2006343702.tif 000007
【図３】
2006343702.tif 000008
【図４】
2006343702.tif 000009
【図５】
2006343702.tif 000010
【図６】
2006343702.tif 000011
【図７】
2006343702.tif 000012
【図８】
2006343702.tif 000013
【図９】
2006343702.tif 000014
【図１０】
2006343702.tif 000015
【図１１】
2006343702.tif 000016
【図１２】
2006343702.tif 000017
【図１３】
2006343702.tif 000018
【図１４】
2006343702.tif 000019
【図１５】
2006343702.tif 000020
【図１６】
2006343702.tif 000021
【図１７】
2006343702.tif 000022