(57)【要約】      （修正有）【課題】周囲と屈折率などの光学特性が異なる多数の微小な変性領域（ドット）を一つあるいは複数の層状に形成することによって情報を記録した透明な記録媒体において、通常の居住空間で手軽に再生できるための再生装置そのための記録媒体を提供する。【解決手段】記録媒体の所定の再生層について、フォーカス位置を変化させながら動画で撮影し（ＳＴＥＰ６）、媒体の所定の周波数で記録されたチェックパターンを用いて、動画撮影によって得られた複数の静止画像の解像度をチェックし、データ再生に利用できるか否かを判断し（ＳＴＥＰ７）、利用可能と判断された複数の静止画像を合成する（ＳＴＥＰ８）。【選択図】図１５
2015032331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が周囲と異なる微小変性領域の記録ドットが内部に層状に形成された、再生光に対して透明な記録媒体であって、
前記層には、情報を記録するデータ領域と、画像の解像度をチェックするための解像度チェックパターン領域とを有し、
前記解像度チェックパターンは、ドットの集合で構成されており、前記ドット配置の空間周波数は、２種類以上存在することを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】
前記２種類以上の空間周波数は、最高空間周波数と、２番目に高い空間周波数であることを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
【請求項３】
前記２種類以上の空間周波数は、更に、前記２番目に高い空間周波数よりも低い空間周波数を含むことを特徴とする請求項２記載の情報記録媒体。
【請求項４】
前記層は１以上のデータブロックを含み、前記解像度チェックパターン領域は、前記データブロックの中心部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
【請求項５】
前記層は１以上のデータブロックを含み、前記解像度チェックパターン領域は、前記データブロックの角部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
【請求項６】
前記層は複数のデータブロックを含み、前記解像度チェックパターン領域は、前記データブロックの角部に設けられ、前記解像度チェックパターンは、前記複数のデータブロックで共用されていることを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
【請求項７】
前記データ領域の外周部に、前記データ領域のデータをエラー訂正するためのパリティ領域が設けられていることを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
【請求項８】
屈折率が周囲と異なる微小変性領域の記録ドットが内部に層状に形成された記録媒体に記録されたデータを再生する情報再生装置であって、
所定の再生層について、フォーカス位置を変化させながら動画で撮影する撮影手段と、
前記動画から複数の静止画像を再生し、前記記録媒体に設けられたドットで構成された解像度チェックパターンの解像度から、データ再生に利用できるか否かを判断する手段と、
前記利用可能と判断された複数の静止画像を合成する手段とを
有することを特徴とする情報再生装置。
【請求項９】
前記情報再生装置は、
前記動画で撮影された画像を保存する第１のバッファメモリと、
前記静止画を再生信号処理するための第２のバッファメモリとを
有することを特徴とする請求項８記載の情報再生装置。
【請求項１０】
前記情報再生装置は、レンズが装着されているカメラ型の再生装置であることを特徴とする請求項８記載の情報再生装置。
【請求項１１】
前記情報再生装置は、無限遠補正型の光学系を有し、対物レンズと結像レンズとの間に、光の透過率を変化させるマスクが設けられていることを特徴とする請求項８記載の情報再生装置。
【請求項１２】
前記情報再生装置は、テレセントリック光学系を含んで構成されることを特徴とする請求項８記載の情報再生装置。
【請求項１３】
屈折率が周囲と異なる微小変性領域の記録ドットが内部に層状に形成された記録媒体に記録されたデータを再生する情報再生方法であって、
所定の再生層について、フォーカス位置を変化させながら動画で撮影するステップと、
前記動画から複数の静止画像を再生するステップと、
前記複数の静止画像について、前記記録媒体に設けられたドットで構成された解像度チェックパターンの解像度から、データ再生に利用できる静止画を抽出するステップと、
前記抽出された複数の静止画像を合成するステップと、
前記合成した画像を出力するステップと
を有することを特徴とする情報再生方法。
【請求項１４】
前記合成するステップは、前記複数の静止画像を加算平均して合成するステップであることを特徴とする請求項１３記載の情報再生方法。
【請求項１５】
前記合成するステップは、前記複数の静止画像における同一のXY位置のがその中から最も暗い画素を選択して合成するステップであることを特徴とする請求項１３記載の情報再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体とその媒体に記録された情報を再生する再生装置、再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラスや透明な結晶、透明なセラミックスなどの透明な媒体の内部に短パルスレーザを集光すると、周囲と屈折率などの光学的な性質が異なる微小な変性領域が形成されることが知られている。そのような微小な変性領域を媒体内部に３次元的に多数形成して情報の記録に利用することが検討されている。
【０００３】
以下の特許文献１、２及び非特許文献１から３には、ガラスなどの安定で均質な物質の内部にデータを記録することが記載されている。このような記録媒体は、耐久性に優れるという利点があり、特にデータの長期保存に適している。短パルスレーザによって、局所的な変性が形成されるメカニズムについては、例えば、非特許文献４に記載されている。
【０００４】
また、非特許文献３には、約２０倍の顕微鏡に取り付けたカメラで撮影した写真を再生に用いる方法が開示されている。写真中の微小変性領域のコントラストを向上する信号処理を施すことによって四つの層に記録されたデジタルデータを10-3台のエラー率で再生した結果が報告されている。この方法では、画像を使って再生を行うため、一般の光ディスクのように高速の回転や、精密なトラッキングが不要という特長がある。このため、長い年月が経過しても再生器を再現することが容易であり、データの読み出しが可能であるという利点を持つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２２０６８８号公報
【特許文献２】ＵＳ  ＰＡＴＥＮＴ  ５７６１１１
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】E. N. Glezer, et al., “Three-dimensional optical storage in side transparent materials”, Opt. Lett., Vol. 21, No. 24, pp. 2023-2025 (1996)
【非特許文献２】Manabu Shiozawa et al., ISOM2012, Mo-D-01, Tokyo (2012).
【非特許文献３】Takao Watanabe et al., ISOM2012, Mo-D-02, Tokyo (2012).
【非特許文献４】M. Sakakura, et al., “Improved phase hologram design for generating symmetric light spots and its application for laser writing of waveguides”, Opt. Lett., Vol. 36, No. 7, pp. 1065-1067 (2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献３の方法では、顕微鏡を使うため、防振機能のある実験室のようなところで技術者が操作すれば再生が可能であるが、通常の居住空間において、一般のユーザが再生するのは困難である。通常の居住空間で一般のユーザが再生を行うためには、構図決めやフォーカシング、撮影タイミングなどを容易にする必要があり、従来は、この観点での検討がなされていなかった。このため、透明媒体中の微小変性領域をデジタルのビット情報として再生できる取り扱いが簡易な再生器は存在しなかった。
【０００８】
一方、現在、一般的に流通している２次元のバーコードは、エラー訂正機能を持つデジタルデータの１記録形態であるが、通常、紙に高いコントラストをもって、ある程度大きく（１ビットに相当する黒白模様が目視できる程度）印刷される。このため携帯電話に付属しているカメラなどを手で保持して上記のコードが印刷された紙を撮影するだけで、再生することができる。
【０００９】
しかし、携帯電話に付属しているカメラなどで上記のように透明媒体中に微小かつコントラストの低い領域として記録されている２次元バーコードあるいは一般のデジタルデータを簡便に再生することは、困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は、透明媒体中に形成されたコントラストの低い微小変性領域を、簡便に再生するための媒体と、簡便で高い信頼性で再生できる再生装置・再生方法を提供するものである。
【００１１】
（１）まず、記録媒体の代表的な概要は以下の通りである。
【００１２】
多数の微小な変性領域を透明な媒体内部に層状に形成した再生光に対して透明な記録媒体において、上記微小変性領域（以下ドットと記す）は、平面状の１つもしくは複数の層状に形成されており、上記ドットの配置によってデータが記録されている。さらに、各々の層において、複数のドットによって構成されるチェックパターンが配置されており、それらのチェックパターンは、ドット配置の空間周波数の異なる複数の部分から構成されている。
【００１３】
さらに、上記のチェックパターンは、上記データの再生に必要な倍率で個々の層の撮影を行った際に、その構図に少なくとも１つのチェックパターンが含まれるような間隔で配置されている。
【００１４】
（２）続いて、記録媒体から記録されたデータを再生する情報再生装置・再生方法については、上記の記録媒体の所定の再生層について、フォーカス位置を変化させながら動画で撮影する撮影手段と、上記チェックパターンを用いて、上記動画撮影によって得られた複数の静止画像（以下コマと記載）の解像度をチェックして、データ再生に利用できるか否かを判断する手段と、前記利用可能と判断された複数の静止画像を合成する手段とを有する再生装置と、これを利用した再生方法とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、チェックパターンの画質を基にデータ部分が十分な解像度で撮影されたコマを選別し、選別された必要なコマを合成して画像を得るため、簡便に高い信頼性をもって、記録されたデータの再生ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】透明な記録媒体中のデータブロックの配置を示す第一の実施例である。
【図２】中心にチェックパターンを有するデータブロックの1実施例である。
【図３】複数のドットの集合が１ビットに対応する場合に適したチェックパターンを有するデータブロックの1実施例である。
【図４】四隅にチェックパターンを有するデータブロックの1実施例である。
【図５】中心および四隅にチェックパターンを有するデータブロックの1実施例である。
【図６】チェックパターンを複数のデータブロックで共用する1実施例である。
【図７】データブロックのＩＤのパターンの構成を示す1実施例である。
【図８】チェックパターンとパリティパターンを含むデータブロックの1実施例である。
【図９】イメージエリアの大きさを示す実施例である。
【図１０】再生システムの構成を示すブロック図の1実施例である。
【図１１】再生システムの構成を示す第1の実施例である。
【図１２】再生システムの構成を示す第2の実施例である。
【図１３】再生システムにおける光学ブロックの構成を示す第1の実施例である。
【図１４】再生システムにおける光学ブロックの構成を示す第2の実施例である。
【図１５】再生の方法を示すフローチャートの1実施例である。
【図１６】再生システムのスキャンの方法を示す1実施例である。
【図１７】再生に用いるコマ数がデータブロックによって異なる事を説明する実施例である。
【図１８】データブロックが渦巻き状に配置された透明な記録媒体の第1の実施例である。
【図１９】データブロックが渦巻き状に配置された透明な記録媒体の第2の実施例である。
【図２０】回転機能付き再生システムの構成を示す第1の実施例である。
【図２１】回転機能付き再生システムの構成を示す第2の実施例である。
【図２２】テープ状の媒体の実施例である。
【図２３】テープ状の媒体に適した再生システムの構成を示す実施例である。
【図２４】複数のコマの合成方法を示す実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明における透明な記録媒体中に記録するデータの物理的配置を示す第一の実施例である。本実施例において、記録媒体Ｍは、板状の透明媒体であり、その材質は、石英ガラスなどのガラスあるいはプラスチック、アルミナあるいは透明セラミックスなどの透明媒体である。便宜上、図面に示したようにＺ方向は媒体の厚み方向、Ｘ及びＹ方向はそれに直交する平面上の直交座標を示すものとして説明を行う。
【００１９】
図１において、記録媒体Ｍの内部には多数の微小変性領域（ドット）（図示せず）が離散的に形成された層L0、L1からLpまでが異なるZ座標に形成されている。層の数は、合計(p+1)となる。ここでpは、0以上の整数である。各々の層の構造を示すために図中にL0層の構造を示した。層内においてデータは、データブロックBLOCKと呼ぶ長方形の領域に細分化して記録されている。データブロックは、後述するように、ドットの集合である。以下での説明を判りやすくするために、データブロックBLOCKには、それぞれの３次元的な位置を示すインデックスを付けた名称を付与している。図示したL0では、左上のデータブロックはBLOCK(0,0,0)であり、右上のものはBLOCK(m,0,0)、左下のものはBLOCK(0,n,0)、右下のものはBLOCK(m,n,0)である。上記データブロックの名称の括弧内のインデックスの内、先頭のものはX方向、2番目のものはY方向、最後のものはZ方向の位置（層番号)を示している。すなわち、同一の層内部には、合計X方向にm+1個、Y方向にn+1個のデータブロックが縦横に並んでいる。ここではL0層のみを示したが、他の層も同じ構造をしており、例えばL0層のデータブロックBLOCK(0,0,0)と同じXY位置にあるLp層のデータブロックの名称は、BLOCK(0,0,p)となる。
【００２０】
本実施例のように、各々の層においてドットの集合であるデータブロックが、細分化されて縦横に同一のピッチで並んでいると、データの再生を画像から行う場合に個々のデータブロックの概略位置を求めることが容易にできる。このため、複数のブロックが写っている画像におけるデータブロック部分の検出や、カメラの写野をX方向やY方向にスキャンしなくてはならない場合の座標の導出を高速に行うことが可能となる。特に、Z方向のスキャンでは、カメラのフォーカス位置を変えながら撮影するだけで、X座標およびY座標のインデックスが同じデータブロックを、写野の、同一の場所に撮影できるので、データ再生のための処理が容易となる。
【００２１】
上記実施例では、一つの層に複数のデータブロックがある例を示したが、必ずしも複数のデータブロックを設ける必要はなく、一つの層内に単一のデータブロックを設けてもよい。その場合、媒体の広いXY領域を使って一つのデータブロックを記録してもよいし、小領域に記録してもよい。
【実施例２】
【００２２】
図２は、データブロック内部のドット配置を示す1実施例である。本図に示したデータブロックBLOCK(i,j,k)のX方向およびY方向の寸法は、それぞれLH, LVであるとする。データブロックの中心付近には再生時の画像の品質をチェックするためのチェックパターンCHECKがある。チェックパターンの周囲は、データ領域である。図におけるPARTは、データ領域の一部である。
【００２３】
図の右側にチェックパターンCHECKとデータ領域の一部であるPART内部のドットの配置を示した。黒点がドットであり、ドットは、格子状に並んでいる。所々ドットが抜けている部分をスペースと呼ぶことにする。ドットが存在する部分がビット'1'であり、スペース部がビット'0'である。どちらを'1'と解釈するかは任意であるが、ここでは、前述のように定義する。チェックパターンCHECKはデータの再生をカメラで撮影した画像から行う場合に、当該データブロックの画像が十分な品質で撮影されているかどうかを判定するためのものである。また、写野を移動してスキャンしながら撮影を行う場合に、スキャン中に写野の位置ずれを検出して座標を修正するために使うことができる。さらには、画像から画素の濃度をサンプリングして2値化してデジタルデータに変換する際には、1,0判定のための、しきい値の設定が必要になるが、チェックパターンのドット配置は既知であるため、しきい値を決定することにも利用できる。
【００２４】
本実施例のチェックパターンは、8×8のドット領域から構成されている。8×8のドット領域とは、ドットもしくはスペースを縦横8ケ並べることのできる領域のことである。図示したように、第1行から第2行は、2×2のドットあるいはスペースがX方向に並んでいる。また、第3行から第6行には、ドットとスペースが1ケずつ交互に並んでいる。さらに第7行から第8行は、2×2のドットあるいはスペースがX方向に並んでいる。ドットの配置の空間的な周波数が異なる複数の領域から構成されているのが特長である。データブロックを撮影した画像においてこのようなチェックパターン部分の解像度をチェックした場合、最高の空間周波数で記録されている第3行から第6行までが解像されていれば、そのチェックパターンを含むデータブロックの画像をデータの再生に使っても問題ないと判断することができる。一方、個々のドットが解像されていなくとも第1行から第2行や第7行から第8行が2×2の大きさのドットやスペースとして解像されていれば、フォーカスがわずかにずれていると判断することができる。また、後述するようにそのような画像も、再生に利用することも可能である。チェックパターンに低い空間周波数成分を含めておくことは、データブロックにおけるチェックパターンの位置の認識を容易とする効果もある。なお、ここでは、2×2のドットやスペースからなる第2高調波成分までを用いたが、さらに低い周波数で並んだパターンを含めたり、列方向に並んだパターンを含めるなど様々なバリエーションが可能である。前者の場合は、フォーカスがかなりずれている状況でもチェックパターンの位置の検出ができるというメリットがある。後者の場合は、X方向の解像度に加えてy方向の解像度のチェックもできるので、媒体が光軸に対して傾いているなどの異常も検知して修正することに有用になる。
【００２５】
具体的な方法は後述するが、図２の実施例によれば、チェックパターンを利用して、透明媒体中の微小変性領域として記録されたデータを動画で撮影した情報から簡易かつ高い信頼性で再生することが可能となる。
【実施例３】
【００２６】
図３は、縦横二つずつのドットあるいは同じ面積の領域でドットのないスペース部が１ビットに対応するデータ領域の実施例である。図中でDOT2×2と表示した部分が2×2ケのドットで構成されたビット'1'であり、SPACE2×2は、ビット'0'に相当する部分である。図示したようにチェックパターンは、第1行から第4行までが、4×4のドットやスペースの集合となっており、第5行から第8行までが、2×2のドットやスペースの集合となっている。すなわち、後者が、この実施例のデータ部分の最高空間周波数のパターン、前者が第2高調波成分のパターンとなっている。本実施例は、再生器の分解能が低い場合に適している。例えば、ドットの最小加工ピッチが2μｍの場合でも、本実施例によれば、再生器の分解能が4μｍあれば、ビット‘1’に挟まれたビット‘0’の存在を見逃すことなく検出できる。フェムト秒レーザなどの短パルスの加工では、ドットの半径を自由に制御することは難しい場合が多いため、本実施例のように複数のドットでビットを構成することによって、擬似的にドットの半径を大きく見せて、コントラストの低下を防ぐことが有効である。なお、ここでは、２×２ドットで一つのビットを表現する例を示したが、加工ピッチやドットの半径、再生器の光学系の分解能やMTFなどの条件によって 最適な数のｎ×ｍ（ｎとｍは整数）の数のドットで一つのビットを表現すればよいことは言うまでもない。以下に述べるチェックパターンに関する実施例では、一つのドットあるいはスペースがビットに対応するものとして説明を行う。それらを図３のように複数のドットあるいはスペースをビットに対応する実施例に拡張するのは容易であるので、説明は省略する。
【００２７】
図２はデータブロックの中心にチェックパターンを配置する実施例であった。したがって、データブロックの中心部の画質とデータブロックの周辺部の画質に大きな違いがなければ、中心部に配置したチェックパターンの解像度は、データブロックの四隅でも保たれていると考えることができ、チェックパターンでの解像度チェックは有効である。しかし、データブロックの大きさ、撮影する光学系の光学倍率、イメージセンサの大きさによっては、同じ写野に一つのデータブロックしか収まらないような場合もある。一般に光学系の収差などによって、画像の中心部の画質より、四隅の画質が劣化していることは多い。そのような場合にはチェックパターンをデータブロックの中心部ではなく、周辺部、例えば四隅に配置するとよい。
【実施例４】
【００２８】
図４は、データブロックBLOCK(i,j,k)の四隅にチェックパターンを配置した1実施例である。この実施例において四隅のチェックパターンの解像度をチェックして、写野の四隅での解像度をチェックし、それが許容値に達していれば、中心部でも許容されるレベルに達していると考えられる。したがって、この実施例は、同じ写野に一つのデータブロックしか収まらないような場合に特に適している。
【実施例５】
【００２９】
図５に示した実施例は、データブロックの中心にも四隅にもチェックパターンを設けて、より確実に解像度のチェックを行えるようにした例である。図に示したように中心部にはチェックパターンCHECK-Cを、四隅には、チェックパターンCHECK-Pを配置している。光学系によっては、像面湾曲のために、写野の周辺と中心部とでフォーカスの合う位置が異なる場合がある。同じ写野に一つのデータブロックしか収まらないような場合に上記のような像面湾曲があるとデータブロックの中心と周辺部に独立したチェックパターンを置いて、それぞれで解像度が許容できるフォーカス位置で撮影を行い、複数の画像を合成する必要が生じる。本実施例は、データブロックの中心部と周辺にそれぞれチェックパターンを設けているので、そのような場合に特に有効である。なお、図から判るように、チェックパターンCHECK-CとCHECK-Pでは、空間周波数の異なる部分の場所を変えている。CHECK-Cでは、第1行、第2行および第7行、第8行に最も空間周波数の高いパターンを配置しているが、CHECK-Pでは、第3行、第4行および第5行、第6行に最も空間周波数の高いパターンを配置している。このように中心部と周辺部のチェックパターンにおいてドット配置を変えることによって、両者が区別できるため、中心部のチェックパターンを写野の中心に来るようにXY位置を調整することで構図の調整が容易となる。四隅のチェックパターンは、図では全て同一としてあるが、これも、例えば左上と右下などを90度回転させたパターンなどにすることによって、媒体の裏表を確認することが容易となり、さらにY方向の解像度もチェックできる。このような工夫は、前述の実施例でも同様である。
【００３０】
ところで、前述の複数の画像の合成の方法としては、図24で改めて説明するが、例えばフォーカスを変えた複数の画像においてXY位置を合わせて加算平均してもよいし、同一のXY座標を持つ画素の値を比べて、最も画素の濃度の暗いものを代表値として選ぶという方法もある。すなわち、ドットがスペースより暗く写る場合に、フォーカスが合ったときに最も暗く見えるので、上記のような合成によってドット位置における画素の濃度を画像の中心部でも周辺部でも十分暗い値に設定できる。スペース部の画素の値は、ドットがデフォーカスになった場合に、ぼけ像の半径が大きいと多少暗くなる可能性はあるが、最も暗い値を選んでも、ボケた画像なので画素の値の低下は少ない。なお、非特許文献１に記述されているように、ドットはフォーカス位置によって、スペース部より暗く見えたり明るく見えたりする。明るく見えるような画像を得たい場合には、合成時に最も明るい値を代表値として選べばよい。
【００３１】
これまで図２から図５までは、個々のデータブロックに固有のチェックパターンを有する実施例を説明して来た。データブロックの面積をデータの記録のために有効に使うためには、チェックパターンによる面積ペナルティをできるだけ小さくすることが望まれる。面積ペナルティが小さければ、同一の面積に記録できるデータ量が大きくなる。言い換えれば、同一のデータ容量を記録する媒体の大きさが小さくなり、媒体自体の価格や収納場所の低減効果が期待できる。
【実施例６】
【００３２】
図６は、そのような目的に適したもので、チェックパターンを複数のデータブロックで共用する1実施例である。図から判るように、本実施例では上下左右のデータブロックの隙間に十字型のチェックパターンを配置している。これによって、一つのチェックパターンを上下左右のデータブロックで共用して使うことができる。チェックパターン自体も十字型であるため、面積ペナルティが小さい。ドットとスペースが縦横に並んでいるが、十字型の中心部にはドットが３つ連続するようにしており、この部分は、十字型の端のドットとスペースが交互に並んでいる部分よりも空間周波数を下げるような工夫がなされている。これによって、前述のように、空間周波数の異なる部分をチェックパターンに持つことによるメリットを同様に享受できる。
【実施例７】
【００３３】
図７はデータブロックの属性表示領域IDのパターンの構成を示す1実施例である。この属性表示領域は、データブロックBLOCKの周辺に記録するデータの属性などを示す領域である。本実施例では、フォントを5×5ケのドットによる点描画で表現している。文字と文字は1ドット分空けている。この実施例では、縦4800画素、横6400画素からなるIMAGE-Aという名称のフルカラー画像を無圧縮で記録する場合を想定している。一つのデータブロックの容量を縦横100ビットであると考えると、エラーコレクションなどを別として、上記の画像には、48×64のさらに24倍のデータブロックが必要となる。最後の24は、フルカラー画像なので、R（赤）、G（緑）、B（青）の3色が各々8ビット分必要になるためである。本図ではIMAGE-A-1/48,1/64-1/24というテキストフォントを記録した例を示した。このようなフォントは、本図のようにドットを用いて点描画として記録することもできるし、記録時にレーザに対して媒体を少しずつ移動させて線画として記録することも可能である。また、デジタルデータとしてアスキーコードや1次元あるいは2次元コードとして記録しておいてもよい。
【００３４】
本図の例では、先頭のIMAGE-Aの部分が、元の画像の名称であり、1/48,1/64という部分が、それぞれ、元データを縦に48個、横に64個の領域に分割した際の座標、すなわち縦の１番目、横の１番目の場所に相当するデータブロックであることを示している。最後の1/24という部分は、全部で24ビットある色情報の１番目（例えばRの1ビット目）であることを示している。この属性表示領域の内容に、媒体上のデータブロックの物理的な位置を加えて記録しておけば、得られた画像のどの方向に、残りのデータブロックが存在するのかを、この属性表示領域のみから判断できて便利である。そのような物理的な位置情報は、本図の情報に更に付加してもよいが、上記の1/48,1/64という部分を媒体上のXY方向のデータブロックの座標と一致させ、最後の1/24という部分を物理的な層の番号と一致させておけば、属性表示領域のサイズを小さくすることが可能である。
【実施例８】
【００３５】
図８はチェックパターンとパリティパターンを含むデータブロックの1実施例である。データブロック内部のデータ領域を撮影した画像からデジタルデータを再生する際には、記録品質のばらつきなどによってエラーが生じる場合が考えられる。そのような場合には、データブロック毎あるいは、複数のデータブロックに対してエラー訂正機能を持たせることが有効である。図８は、データブロック毎に簡単なエラー訂正機能を持たせた実施例である。本実施例のエラー訂正方式は、訂正方法が単純で、なおかつ面積ペナルティが小さいという利点がある。なお、記録品質や再生条件などに起因してエラー率が高いことが予想される場合には、面積を犠牲にして、もっと強力なエラー訂正機能を持たせればよいことはもちろんである。
【００３６】
図８に示したデータブロックBLOCK(i,j,k)には、四隅にチェックパターンCHECKが設けられている。これらのチェックパターンは、ドットが矩形に並んだものである。矩形部分のＸ方向およびＹ方向のそれぞれでドット間隔の空間周波数が複数になるように構成されている。これによって、データブロック四隅でのX方向とY方向の解像度をチェックすることが可能となる。面積ペナルティも小さいことも特徴である。チェックパターンの内側に設けたデータ部分の上辺にはＹ方向のパリティビット列Y-PARITY、右辺にはＸ方向のパリティビット列X-PARITY、下辺には属性表示領域IDを設けている。属性表示領域も面積ペナルティが小さくなるように１次元のビット列としている。属性表示領域IDを構成するID-DATA,ID-X, ID-Y, ID-Zは、それぞれ、データの属性、データブロックの座標を示すビット列である。また、Z-PARITY-FLAGは、データブロックBLOCK(i,j,k)内のデータ内容が、Z方向のパリティであるか否かを示すフラグである。このフラグ位置にドットがあれば、データがZ方向のパリティであり、ドットのないスペース領域であれば、データ内容は、Z方向のパリティではなく、通常のデータであることを示している。
【００３７】
ここで、パリティについて説明する。よく知られているようにパリティとは、ビット列の合計が、偶数あるいは奇数になるように調整するビットのことである。もしも偶数になるようにした場合、再生したときのビット列の合計が奇数であれば、パリティビットを含めたビット列の中で少なくとも１つ以上の奇数個のビットが誤って再生されていることになる。２つあるいは、それ異常の偶数個のエラーが起きている場合には、エラーを検出できないが、２つ以上のエラーが起きる確率が十分に低ければ、1ビットのパリティでエラーの有無を判断できることになる。なお、パリティのビット数を増やして、合計の剰余が一定になるようにすれば、複数個のエラーを検出できるようになるが、原理は同様なので、ここでは１ビットのパリティの実施例を説明する。以下では、X,Y,Z方向のドットの数が偶数になるようにパリティの位置にドットを記録するかしないかを決めているものとして説明を行う。奇数でも同様である。
【００３８】
図において、Y-PARITYは、チェックパターンを除く図の縦方向のドット数が、偶数になるように、ドットあるいはスペースにしてある。また、X-PARITYは、チェックパターンを除く図の横方向のドット数が、偶数になるように、ドットあるいはスペースにしている。同様に、Z-PARITYは、図の奥行き方向のドット数が、偶数になるように、ドットあるいはスペースにしている。図示した様にX-PARITY,Y-PARITYは、データ領域の一辺にそって設けることができる。Z-PARITYは、奥行き方向の合計に関与するため、複数の層の１つのデータ全てをZPARITY専用に使う。もちろん何層かおきにZ-PARITY専用の層を設けてもよいが、ここでは説明を簡単にするため、1層だけをZ-PARITYとして扱う。なお、注目しているデータブロックがZパリティであることを明示するために上記のZ-PARITY-FLAGを設けている。
【００３９】
これらのパリティを使ってエラーを訂正する方法について述べる。データを再生した後、それぞれのデータブロックで、Y方向（列方向）およびX方向（行方向）のドット（ビット'1')の数を確認する。奇数になっている行あるいは列があれば、その行あるいは列にエラーがある可能性が高い。さらに奥行き方向（Z方向）の合計も確認して奇数になっているところを見つける。それらの行、列および奥行き方向の交差したビットをエラービットと見なして反転する。少ないパリティビットでも、このようにすれば、３つの方向でエラーになっている可能性を確認できるので、エラーを正しく訂正できる可能性が高くなる。
【実施例９】
【００４０】
図９は、カメラで一度に撮影できる写野IMAGE-AREAとデータブロックの大きさの関係を示した実施例である。(a)は、チェックブロックが、個々のデータブロックの内部に配置されている場合であり、(b)は、一つのチェックブロックを複数のデータブロックで共有している場合である。
【００４１】
(a)のような場合には、写野の内部にデータブロックが少なくとも１つ入ればよい。(b)のような場合には、データブロックに加えて、チェックブロックの内、再生するデータブロックに必要な部分が収まる写野になっていればよい。もちろん、必要十分な解像力で、広い写野を得られるカメラの場合には、一つの写野に複数のデータブロックを収めて一度に処理すればよいことはもちろんである。なお、光学系によるケラレが生じないような設計がなされていれば、カメラの写野IMAGE-AREAは、イメージセンサの面積を光学倍率で割った範囲となる。したがって、大きな面積を持つイメージセンサを備えたカメラを用いるか、光学倍率を下げるか、すれば写野は大きくできる。ただし、対物レンズとして必要な分解能のないものを用いたり、無闇に光学倍率を下げたりすると隣接するドットが分解できなくなり、エラー率を大きくするので、以下のような条件を満足する必要がある。
【００４２】
まず、媒体に近い対物レンズの分解能が、隣接するドット距離を分解できるレベルであることが必要である。また、イメージセンサ上に結像した隣接ドットの距離が、イメージセンサの画素のピッチの倍以上であることも必要である。後者は、よく知られているようにサンプリング定理から決まる。ただし、実際には、後者の条件には、マージンが必要である。その理由は、一般的なカメラはカラーであるため、R（赤）、G（緑)、B（青）に感度を持つ画素を４つ(R,G,G,B)集めて１画素のカラー情報が得られるためであり、さらにイメージセンサの直前にモアレを防止するローパスフィルタが入っていたり、カメラ側で、複数の画素を使って１つの画素情報を計算していたりするためでもある。また、多層の場合には、隣接層の像が重なって信号対雑音比を下げるので単一層よりさらにマージンが必要である。記録媒体の屈折率にもよるが、石英ガラスを用いて実験したところ、エラー訂正前のエラー率を0.1%のオーダ以下にするには、イメージセンサ上での隣接ドットの距離を7画素ピッチ程度取る必要があった。また、多層の場合には、撮影条件にもよるが、14画素程度になるようにさらにマージンを取った方がよいことが判った。これらの条件を考えて再生システムの設計をする必要がある。ただし、倍率を上げすぎると、一度に撮像できる記録領域が狭くなるため、チェックパターンが正しく再生できる最低の倍率にすることが望ましい。
【実施例１０】
【００４３】
図１０は、再生器の構成を示した実施例である。図の上部にあるCTLは制御ユニットであり、再生器を構成する部品全体の制御を行う。図の左にあるOPTICAL-BLOCKは、レンズや照明、あるいは絞り・フィルタ・フォーカシング機構などの光学系の部品を含む光学ブロックである。IMAGE-SENSOR及びADC_ENCODERは、CCDやCMOSなどと呼ばれるイメージセンサとその出力をデジタル信号に変換し、画像情報としてエンコードする回路である。なおイメージセンサとアナログ・デジタル変換器は、半導体チップ上に一体となって集積されていることも多いが、ここではイメージセンサと処理回路をブロックとして分けて示している。IMAGE-BUFFER1及びIMAGE-BUFFER2は画像を一時的に記憶するバッファメモリである。SW-AとSW-Bはスイッチであり、バッファメモリIMAGE-BUFFER1及び2の役割を後述するように切り替えるためのものである。SIGNAL-PROCESSORは、バッファメモリ内部のチェックパターン領域の画像を用いたデータブロックの切り出しや、解像度の判定に基づいたデータブロックの選別、データの再生などの信号処理を行うプロセッサである。I/Oは再生器のユーザに撮影中の画像を表示したり処理の経過や結果を表示したりする画像表示部や、ユーザの操作結果を再生器に伝える入力機能を有するインターフェースブロックである。
【００４４】
本実施例では、媒体に記録された複数のデータブロックを含む動画を光学ブロックOPTICAL-BLOCK及びイメージセンサIMAGE-SENSOR、デジタル・アナログ変換器ADCを通じてデジタル画像情報に変換して、一定の時間撮影を続け、そのデータをIMAGE-BUFFER1に記録する。上記の撮影中に、IMAGE-BUFFER2に前回の撮影で既に記録された撮影済みの動画データの各々のコマに含まれる複数のデータ領域の周囲の四つのチェックパターン領域をチェックし、チェックパターン領域に含まれるブロックの画像からデータ領域の位置及びデータ領域の画像の解像度をチェックして、解像度チェック用ブロックの解像ができているか否かでそのデータ領域がデータの再生に使えるかどうかを判断する。合格したデータブロックの画像を切り出し、そこから記録データを再生して結果を信号処理プロセッサ部に備えたメモリ（図示せず）に記録しインターフェース部を通じて外部に表示あるいは出力したり、再生結果に基づいてインターネットにアクセスしたりする。
【００４５】
１回の撮影で同一写野中に再生できないデータブロックが残留している場合は、再度、フォーカスや照明など撮影条件を変えて、所望の時間の動画の撮影、処理を繰り返す。一つの写野の再生が終了している場合には、写野を切り替えて次の写野での再生は続ける。その際、スイッチSW-AとSW-Bをそれぞれ切り替えることにより、バッファメモリIMAGE-BUFFER1とIMAGE-BUFFER2との役割を入れ替えて撮影中の画像の保存はIMAGE-BUFFER2に行い、再生に伴う信号処理は、IMAGE-BUFFER1のデータを用いて行う。
【００４６】
上記のように、本再生器の実施例では、撮影と再生処理をパイプライン処理で並列に行うため、撮影と処理とを時系列に行う場合と比較して高速に再生処理を行うことができる。なお、上記では、動画での撮影をする例を説明した。この場合、ユーザは、撮影の微妙なタイミング（シャッター操作）を気にせずに再生処理を行うことができる。しかし、場合によっては、ユーザのシャッター操作によって、静止画を連続して撮影してもよいことはもちろんである。なお、本明細書では、このように静止画を連続して撮影したものも、便宜上、動画と称するものとする。
【００４７】
なお、上記のパイプライン処理は、非特許文献３に記載されているようなXYステージを用いた再生装置においても高速化が期待できる。すなわち、一つの写野でフォーカスを変えながら、複数の層の画像を撮影し、次にXYステージを動かして、次の写野に移る場合でも、複数の層を撮影してXYステージを移動することと平行して、既に撮影した複数の層のデータの再生が可能になるからである。
【００４８】
以下に市販のカメラモジュールやレンズ付きのカメラを利用した再生装置の構成に関する実施例を示す。
【実施例１１】
【００４９】
図１１は、再生システムの構成を示す第1の実施例である。本実施例は、パーソナルコンピュータに画像を出力するタイプのカメラ、例えばUSBカメラモジュールを用いて再生システムを構成する場合に適している。
【００５０】
（a）に全体図を、(b)に、記録媒体を光軸と直角方向に駆動する部分の概観図を示す。(a)に示したように、本実施例の再生システムはパーソナルコンピュータPC、PCとカメラを接続するケーブルCABLE、画像を撮影するカメラCAMERA、カメラ内部のイメージセンサに透明媒体中のデータブロックの画像を結像するための光学系 OPTICAL-PART、光学系と記録媒体Mとの距離を調整するFOCUS-ADJUSTER、記録媒体Mをカメラに装着するホルダHOLDER、記録媒体Mを光軸と直角方向のXY平面内で移動させるXY-ADJUSTERから構成される。
【００５１】
（b）には、再生システムの内部に装着した記録媒体Mを固定する XY-STAGE、記録媒体をXY平面内で駆動する XY-ADJUSTER、上記の部品をFOCUS-ADJUSTERに固定するホルダHOLDERが示してある。FOCUS-ADJUSTERやXY-ADJUSTERは、小型のモータを含んで構成され、PCから制御する。上記の構成によれば、カメラの焦点位置に対して記録媒体をXYZ方向（Zが光軸方向）に駆動しながら動画撮影が可能である。記録媒体Mは光学系に対してFOCUS-ADJUSTERを介して固定されており、なおかつ外部から迷光が入らない。このため、一般の居住空間において、手ブレなどを起こさずに、構図決めやフォーカシング、撮影タイミングなども容易に、記録媒体内部のデータブロックの画像を動画として簡便に撮影できる。
【００５２】
撮影されたデータブロックには解像度をチェックするチェックパターンが備えてあるので、撮影した動画から、解像度の高い画像を選んでデータの再生をすることが可能となる。なお、再生システムのコストを抑えるために、FOCUS-ADJUSTERやXY-ADJUSTERのどちらか、あるいは両方を手動で動かせるようにしてもよいことはもちろんである。特に記録面積に対して十分に写野が広い場合には、XY方向の微妙な調整が不要となるためXY-ADJUSTERを手動にしても撮影能率の低下を低く抑えることが可能な場合があり得る。なお、本実施例においては、制御ソフトウエアとしてPC上で動作するものを用意する必要がある。通常のカメラモジュールは、PC上で動作するドライバソフトを備えているので、ソフトの開発は通常の技術レベルがあれば容易である。
【００５３】
図１０のようなパイプライン動作は、PC上の制限によってできないこともあり得るが、その場合は、動画撮影後に再生処理を行うソフトウエアを作成すればよい。
【実施例１２】
【００５４】
図１２は、再生システムの構成を示す第二の実施例である。本実施例は、小型でレンズが元々装着されている、モバイル型のカメラCAMERA-Cをベースとして再生システムを構成するのに適した実施例である。
【００５５】
（a）は、側面から見た全体図である。基本的には、図１１の実施例と同様の構成であるが、カメラ本体に元々レンズが装着されているため後述のように光学系をより簡素にできる。光学系については後述する。特長は、図１１のようにPCを利用しない再生が可能なことである。現在市販されているカメラおよびカメラ付きの携帯機器には動画撮影機能が標準で搭載されている。このため、動画の撮影と記録はPCを使わずに行うことができる。したがって、撮影した動画情報から、静止画を抽出して再生を行うソフトウエアを開発すればよい。動画から特定の時間のコマを静止画として出力する機能も標準的に搭載されていることが多いので、再生ソフトウエアの開発は、通常の技術レベルがあれば、容易である。
【００５６】
（b）は、カメラCAMERA-Cの正面図である。（c）は、カメラCAMERA-Cの背面図である。
カメラ自体に液晶画面MONITORが付いているので、この液晶画面を通じて画像の確認や再生結果の表示が可能である。
【００５７】
本実施例によれば、パーソナルコンピュータPCを使わずに再生処理を通常の居住空間でできるため、より簡便な再生が可能である。なお、ここではレンズ付きのカメラを前提に説明したが、レンズ交換式の、所謂デジタル一眼レフをベースとして同様に再生装置を構成できることは言うまでもない。
【００５８】
前述のように、透明な媒体内部に短パルスレーザ光を集光することによって生じる微小変性領域は、コントラストが低い。非特許文献１に示されているように、高い開口比の顕微鏡を用いて観察した場合は、高コントラストで観察することができるが、通常の居住空間で一般のユーザが再生を行うための再生器では、研究用の顕微鏡よりも、低い開口比で倍率も低い光学系を用いる必要がある。したがって、そのような簡素な光学系でも、上記微小変性領域を高いコントラストで撮影できる光学ブロックOPTICAL-BLOCKが必要である。
【実施例１３】
【００５９】
図１３は、そのような光学ブロックの１実施例である。図を用いて、まず構成について説明する。図示したように、2枚の凸レンズLENS1及びLENS2、マスクMASKで光学ブロックOPTICAL-BLOCKを構成している。図１３において、上記二つの凸レンズLENS1及びLENS2は、所謂無限遠補正型の光学系になるように配置している。LENS1が対物レンズの役目を果たし、LENS2が結像レンズに相当する。また、レンズLENS1から、その焦点距離だけ離れた位置にマスクMASKを設けている。マスクMASKは、光学ガラスなど透明な材料で作成された並行平板であり、ガラス上に光の透過率を変化させる薄い膜が塗布されている。光軸の近傍の透過率が周辺部に比べて低くなるように光の透過率を変えた一種のフィルタである。
【００６０】
上記のような、無限遠補正型の光学系の対物レンズLENS1では、LENS1からその焦点距離だけ離れたところにピントが合う（厳密には媒体と空気の屈折率の差異による球面収差の影響を受けるので、それが問題になる場合は、レンズで補正するが、ここでは説明を簡単にするため、その影響には触れずに説明する）。対物レンズLENS1において媒体とは反対側に、焦点距離だけ離れた位置には、フォーカスを合わせたドット画像のフーリエ変換像ができる。したがって、この位置に置かれた上記のマスクにおいて光軸に近いところを透過する成分、すなわち低周波成分の強度が、光軸から離れた高周波成分の強度に比べて、相対的に弱められる。その結果、ドットで強く散乱された光線が強調され、ドットにおけるわずかな屈折率の差を強調することが可能となる。
【００６１】
なお、図中の照明LIGHT-AとLIGHT-Bは、前述の図１１、図１２あるいは後述の再生システムの構成を示す実施例では図示していないが、システムに装着することは容易であるため装着の方法の説明は省略する。また、本図及び後述の実施例では、図面を簡素化するためにレンズの構成を単純化して示しているが、各種の収差を補正するために、図面上で1枚で描いているレンズを複数の枚数で構成したり、非球面のものを使ったりしてもよいことは、もちろんである。例えば、比較的コストを抑えて、コントラストや解像度の高い構成にするためには単レンズではなく、色収差並びに球面収差などを補正したアクロマートレンズを利用することがコントラストの高いドットの像を得るために有効である。なお、照明LIGHT-Aは記録媒体Mを背面から照明するものであるため、その光路を確保するために、媒体Mを固定するステージXY-STAGEなどの部品に照明の光路を確保する穴を空けておくことは言うまでもない。
【００６２】
照明LIGHT-Aは、記録媒体Mをレンズの反対側から照明する透過照明である。ここでは、照明内部にコンデンサレンズがあると過程して、媒体部分に向けて集光する照明を用いているが、この集光の角度は、媒体中の微小変性領域がコントラスト高く見えるように調整する。なお、コストを下げるためには、コンデンサレンズのない拡散照明に適当な絞りを設けたもので代用することも可能である。さらに、光学倍率が低い場合には、明るい照明は不要なため、再生システムを利用する場所の外光を利用することも可能である。その場合、図１１や図１２、あるいは後述の再生システムの構成の実施例においてステージに開けた穴から外光を取り込んで記録媒体を裏面から照明するような簡易な方法を利用できる。外光のムラが問題となる場合には、外光を採り入れる穴を半透明のテープなどで塞ぐことでムラの影響を低減できる。
【００６３】
照明LIGHT-Bは、斜めから媒体Mを照明するためのものである。媒体Mの表面での反射光が、レンズを通じて迷光としてイメージセンサに入射しないような角度で照明する。光学系のレンズの性能や、ドットの形状にもよるが、これらの照明を併用することで、ドットをより高いコントラストで撮影できる。なお、どちらか一方の照明で十分なコントラストが得られれば、片方だけを利用すればよいことはもちろんである。
【００６４】
なお、光学系の色収差の補正が十分でない低コストのレンズを用いる場合には、照明として単色のものを使うか、透過スペクトルを制限するフィルタを利用すると色収差によるボケが低減され、高いコントラストの画像を得ることができる。例えば緑の発光ダイオードを使うことができる。その場合、イメージセンサとして、カラー用のものを使えば、そのR（赤）、G（緑）、B（青）の出力からG（緑）の成分だけを使うことによって、照明以外に外部から迷光が入射した場合でも、その影響を抑制してコントラストを上げることが可能となる。もちろん、青や赤の発光ダイオードを使い、イメージセンサの出力成分のうちのBやRのみを使うことでも同様な効果が得られる。
【００６５】
また、白色発光ダイオードでも、青の領域にスペクトルのピークを有するものがあるので、その場合は、イメージセンサの青の成分を使えばよい。イメージセンサとして、単板のカラーイメージセンサを使う場合には、R、B、Gに感度を持つ画素が、ベイヤ配列と呼ばれる配置で2次元上に並んでおり、RやBに比べてGに感度を持つ画素の数がおよそ２倍多い。そのような場合には、照明として緑の発光ダイオードを用いると、ほかの色のものよりイメージセンサの感度や解像度の点で有利となる。もちろん、イメージセンサの画素の色感度の違いを利用するのではなく、レンズLENS1とLENS2の間に、照明LIGHTの発光スペクトルの強度の高い部分以外の波長の光をカットするフィルタを挿入してもよい。特に、イメージセンサとしてモノクロのものを利用する場合は、画素の感度が広いスペクトルで高いため、フィルタを用いる方法が有効である。
【００６６】
続いて、図１３の実施例の動作原理について説明する。図示したように媒体内部の微小変性領域で散乱された光は、第一レンズLENS1を通った後に並行な光束となって、マスクMASK、第二レンズLENS2を透過して、イメージセンサIMAGE-SENSOR上に結像する。LENS1とLENS2は、上述のように無限遠補正型の光学系を形成しているので、両者の間隔を、画像のケラレが問題にならない範囲で自由に調整できる。なお、上記のマスクMASKは対物レンズLENS1から、その焦点距離fだけ離れた位置に設置されている。また、前述のように光軸付近の光の透過率が周辺より低くなるようなフィルタ機能を持っている。レンズLENS1から、その焦点距離だけ離れた位置には、記録媒体内部のドット群の画像のフーリエ変換像が形成される。したがって、光軸の近傍は、照明LIGHT-Aから出射されてドットで散乱されずに記録媒体Mを透過した光が通過する。マスクMASKによって、この光を減光することによって、ドットの画像をドットのない部分よりも明るくはっきりと撮影することができるようになる。非特許文献1にあるように、ドットの像は、光学系のピント位置を変えると、周辺より明るく見える位置と暗く見える位置があることが知られている。ドットが明るく見えるフォーカス位置で上記のマスクを用いると、ドットがない部分が、より暗く写るため、ドット像のコントラストを上げることが可能となる。照明LIGHT-Aを並行光線あるいは並行に近い照明にすると、ドットに散乱されなかった光が、光軸付近により集中する。照明の集光程度は、分解能にも影響するためコントラストや分解能がどちらも必要十分になるように調整すればよい。
【００６７】
なお、上記に述べたマスクを用いなくとも、照明の明るさや、レンズの収差補正によって十分なコントラストでドットが写る場合には、再生システムのコストを低減するためにマスクMASKを省略してもよいことはもちろんである。
【００６８】
上記の実施例は、図１１に示した再生システムはもちろん、図１２のような携帯電話や所謂スマートフォンなど、本体に既にカメラ機能が付いている機器を利用して再生システムを構成する場合にも適している。本体に元々付属しているカメラのレンズを結像用のレンズLENS2と見なして、外部に対物レンズLENS1を付加すれば、図１３と同様な光学系とすることが可能であることは容易に理解されよう。
【００６９】
なお、イメージセンサ上に結像されたドット間の距離を被写体である媒体内部のドット間距離の実寸で割った値を光学倍率と定義すると、その値は、LENS2の焦点距離を対物レンズであるLENS1の焦点距離で割った値となる。したがって、両者の焦点距離の比率を選択することによって、光学倍率を変えることが可能である。どちらかのレンズがズームレンズの場合には、ズーム比を変えることで倍率の調整ができるので便利である。
【００７０】
上述した例では、フォーカス位置をドットが明るく見える位置として、マスクMASKの透過率を中心付近で低くした。場合によって、ドットが暗く見えるフォーカス位置で画像を取得する方が便利な場合があり得る。そのような場合には、上記のマスクの透過率を、周辺より中心付近で高くするとよい。そうすると、ドットに散乱されなかった光の強度が増加するので、ドットの周辺が、ドットに比べて、より明るく撮影できる。つまりドットのコントラストが高く撮影できる。ただし、この場合は、マスクで周辺部分の光の強度を余り減光すると、ドットでの散乱光が減少するためドット部分が、ボケた画像になる場合がある。そのような場合には、撮影後に画像処理によってハイパスフィルタをかけたり、あるいは、マスクを使わずに撮影して、コントラストを上げる画像処理をすることが有効である。
【実施例１４】
【００７１】
図１４は、再生システムに適した光学ブロックの第二の実施例を示したものである。本実施例では、図１３の実施例のようなマスクではなく、アパーチャ、つまり、絞りを利用する。アパーチャにしたため、光軸の近傍部分の光線のみを利用する。アパーチャAPATUREは、その中心に、光線が透過する穴が開いており、その中心はレンズの光軸と一致している。LENS1とAPATUREの距離は、LENS1の焦点距離に等しく、さらに、LENS2とAPATUREとの距離は、LENS2の焦点距離に等しくなるように設置する。両方のレンズからの距離が、各々のレンズの焦点距離になっているところが、前述の実施例のレンズの配置と異なる。本構成の光学倍率は、容易に分かるように二つのレンズの焦点距離の比率で決まり、媒体側のLENS1の焦点距離が、イメージセンサ側のレンズの焦点距離よりも短いほど倍率が大きくなる。必要な最低倍率の考え方は、前述したものと同様である。
【００７２】
本実施例では、照明は媒体Mに対して、レンズの反対側から照明する透過照明のみを用いる。また、本実施例の効果を上げるためには、なるべく光軸に平行に近い光束を出射する照明を用いることが望ましい。図示したように、光軸に平行に進む光線は、上記アパーチャAPATUREの中心部の穴を通過して、LENS2を通ってイメージセンサIMAGE-SENSORを一様に照明する。したがって、媒体中に光を散乱するものがなければ、一様な明るさを持った画像が得られる。媒体中には、微小変性領域であるドットが存在するので、ドットに散乱された光は、APATUREを通過することができず、画像の上では暗く写る。APATUREの穴の大きさを小さくするほど、平行に近い光線しか透過せず、コントラストは向上するが、解像度は落ちるので、穴の大きさは、ドットのピッチや複数のドットで構成されるビットの間隔によって調整する。これによって、本実施例でも、透明媒体中のドット領域を高いコントラストで撮影できる。
【００７３】
本実施例のレンズの配置は、所謂両側テレセントリックレンズと呼ばれるものである。このレンズ構成では、被写体とレンズとの距離が変化して画像がぼけた場合にも、画像のサイズがほとんど変わらないという特長がある。したがって、前述のように、チェックパターン領域に複数の空間周波数を持つ解像度チェックブロックを配置して、フォーカスのずれた画像から、ある程度の周波数までの成分を使うときに適している。フォーカスがずれても、画像の拡大率の変化がないためフォーカス位置の異なる画像を合成するのが容易なためである。
【００７４】
なお、本実施例のレンズ構成では、媒体Mの表面が光軸に対して傾いている場合の画像の大きさの補正も楽である。本実施例で得られる画像は、上述のように平行光線による投影画像である。したがって、媒体Mが光軸に対して、角度θだけ傾いている場合には、その方向の寸法がCOSθだけ縮小して見える。データ領域の四隅のチェックパターンの中心部のドットを細密に形成した部分の距離を測定することで、上記の縮小率を計算すれば、媒体の傾きによる補正は容易にできる。
【００７５】
図１４の実施例も図１２の実施例のように、携帯電話や所謂スマートフォンなど、本体に既にカメラ機能が付いている機器を利用して再生器を構成する場合にも適している。本体に元々付属しているカメラのレンズを、結像用のレンズLENS2と見なして外部に対物レンズに相当するレンズLENS1を付加すれば、図１４と同様な光学系とすることが可能である。
【００７６】
なお、図１３や図１４で対物レンズとして複数のレンズ群からなるものを利用したり、図１４の実施例で、結像用のレンズLENS2を、携帯電話やスマートフォンなどのカメラレンズで代用したりすると、外側焦点位置が本体レンズの外部に出ていないことがある。
焦点位置がレンズの外側にないとマスクやアパーチャを設置できないので、そのような場合は、レンズを追加して、焦点位置をレンズの外側に出すように構成すればよい。このような変更は、光学知識を有する技術者であれば容易に設計できるため、詳しい説明は省略する。
【実施例１５】
【００７７】
図１５は、本発明において、記録媒体から動画を撮影しながら、データの再生を行う場合のフローチャートを示す実施例である。基本的な流れは、動画の撮影を行いながらカメラのフォーカス位置の移動と、写野のXY方向の移動、すなわち３次元のスキャンを行ない、チェックパターンによる解像度のチェックに基づく画像の選別、選ばれた画像を用いたデジタルデータの抽出である。３次元のスキャンについては、スキャンの時間を短縮するための工夫を行っている。以下、図面を参照しながら、処理の流れを順番に説明する。
【００７８】
まず、最初のステップSTEP0では、記録媒体の装着を行う。
【００７９】
次のステップSTEP1で、再生システムの起動を行う。
【００８０】
次のステップSTEP2 では、動画撮影を開始し、動画のモニタ出力を開始する。これにより、撮影している部分の画像を目視で確認可能となるため、万一誤動作している場合には再生システムを停止して、やり直すなどの対処が容易となる。
【００８１】
次のステップSTEP3からデータの再生を開始する。まず撮像のための基本情報を取得する。この基本情報は、記録媒体のデータブロックと重ならない領域に、目視で判別できるような大きさで、文字で記入しておいて、それを判読して、再生システムに利用者が入力してもよいし、特定のデータブロックにデジタルコード、例えば２次元バーコードとして記録しておいて、本ステップにおいて、そのブロックの撮影と、内容のデコードを行って、再生システムに値をセットできるようにしてもよい。基本情報としては、以下のようなものが必要となる。まず、m,n,pは、媒体に記録されているデータブロックの個数に関係する情報である。データブロックのX方向の数は(m+1)個であり、Y方向のデータブロック数は、(n+1)個、Z方向の数、つまり層数は(p+1)個である。ΔX、ΔY、ΔZは、データブロック間のピッチ、つまり距離に関する情報である。ΔXは、X方向のピッチであり、ΔYはY方向のピッチ、ΔZはZ方向のピッチ、すなわち層間距離である。これらのピッチを元に後述のスキャン時の移動距離を決める。本実施例では、一つのブロック毎に移動を行う例を示すが、カメラの写野に複数のブロックが入る場合には、XY方向の移動量は、それぞれΔXの整数倍、ΔYの整数倍となる。また、座標の基準とするデータブロックの中心座標が必要となる。この実施例では、BLOCK(0,0,p)を基準とするので、その中心座標、X0、Y0、Zpを設定する。なお、データブロックBLOCK(i,j,k)のインデックスi,j,kは、それぞれ、一番左上のレンズ側に近いデータブロックをBLOCK(0,0,0)として、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に増加するように付けているものとする。つまり、BLOCK(0,0,p)は、左上の一番奥のデータブロックであることを意味している。このブロックの座標をしめす情報が、X0,Y0,Zpである。なお、本実施例では、座標の原点を、媒体を直方体として、8つの角の内、レンズ側から見た表面の左上のコーナとするが、媒体の角を原点とすると、媒体の角が欠けた場合に原点の検出が困難となる恐れがある。そのような懸念がある場合には、、媒体の表面、あるいは内部にレーザによって原点を示すマークを記録すればよい。
【００８２】
次のステップSTEP4では、撮影を開始する時の写野の中心に導入するブロックBLOCK(i,j,k)のインデックスを指定する。本実施例では、開始ブロックのインデックスを、i=0, j=0, k=pとしてBLOCK(0,0,p)から撮影を開始する。また、このステップで、スキャン方向を表すパラメータ(Dx,Dy,Dz)を設定する。ここで、各々のパラメータは、X方向、Y方向、Z方向で座標が増加するようにスキャンをする場合には1、座標が減少するようなスキャンをする場合には-1に設定する。ここでは、Dxを1、Dyを1、Dzを-1とする。以上で基本的な情報の設定を終了する。
【００８３】
次のステップSTEP5で、これまでに読み込んだ基本情報を用いて撮影対象となるデータブロックBLOCK(i,j,k)を写野に導入する。最初にこのステップに来た時には最初のデータブロックBLOCK(0,0,p)を写野の中心に導入する。
【００８４】
続いてステップSTEP6で動画記録を開始する。このときフォーカス位置を一定の範囲で変化させて撮影を行う。なお、フォーカスの移動は、そのときのZ方向のスキャンの方向に少しずつ媒体を移動させると、媒体の移動方向が逆転しないので、動作部分のねじの遊びなどの影響なくスムースに行うことができる。このためには、導入の段階で、わずかにフォーカスがずれた位置にしておいて、Z方向に一定距離だけスキャンすればよい。フォーカスの移動が終わったら、動画の記録を停止する。
【００８５】
なお、フォーカスを移動させて撮影を行う場合には、フォーカス移動を止めながら、同一位置で一定時間の動画撮影を行ってもよいし、一秒あたりの動画のフレームレートに対して、ゆっくりと動かしながら撮影してもよい。前者の場合は、移動速度はおそくなるが、同一位置での撮影においてもコマ毎にランダムノイズが乗ることがあるので、そのような場合には、同一位置で複数のコマが撮影できれば、後述の合成時にランダムノイズの影響が減少してS/Nを上げることが可能となる。
【００８６】
次のステップSTEP7では、ステップSTEP6で記録した動画から各々のコマを静止画として再生し、個々の静止画（コマ）に写っているデータブロックのチェックマークの解像度をチェックする。
【００８７】
その結果、上記複数のコマの中から、チェックマークの最高周波数まで解像している画像群IMAGE-Hと、最高周波数は解像していないが第２高周波成分まで解像している画像群IMAGE-Lを選択する。
【００８８】
次のステップSTEP8では、選択した画像群を一枚の静止画情報に合成して、データを抽出する。すなわちIMAGE-HとIMAGE-LからBLOCK(i,j,k)の画像を合成する。選択した画像の数が多ければ、合成した画像のS/Nを上げることができる。合成後にさらに画像のS/Nを上げるために、必要に応じてアンシャープ処理などの空間フィルタ処理を行う。
【００８９】
アンシャープ処理は、合成した画像から、その画像にボケフィルタをかけた画像を減算もしくは除算する一種のハイパスフィルタである。このフィルタによって、複数の画像を合成する際の画像の僅かな位置ずれの影響によるボケや、多層がある場合の隣接層のボケた低周波成分（層間クロストーク）を弱めることができ、合成画像のS/Nを上げることができる。
【００９０】
具体的な合成の方法については、図２４を用いて後述するが、動画の１コマではS/Nが十分でない場合があるので、上記のように複数のコマを合成してS/Nを上げることが効果的である。なお、もちろん、IMAGE-Hの中の１枚あるいは複数枚だけで十分なS/Nが得られる場合には、画像群IMAGE-Lの画像を合成に用いる必要はないことはもちろんである。そのような場合においても、チェックパターンに最高周波数とそれより低い第２高周波で配置されたドット配置が含まれているので、最高周波数で配置されたドットが解像するベストなフォーカス位置を探す時に第二周波数で配置されたドットの解像の様子からフォーカス位置がおおよそ合っていることを知ることができるし、フォーカスが多少ずれていても、チェックパターン中の第二周波数で配置されたドット部分を検知して、構図の修正が可能となるというメリットがある。
【００９１】
続いて、得られた画像からデータをサンプリングして0,1のデジタル情報に変換する。ここでのサンプリングとは、データブロック中のドットあるいはスペース位置の画素の濃度をサンプリングすることである。サンプリングしたデータを、適当なしきい値で2値化することでデジタルデータを抽出する得られた画像は、チェックマークが十分な解像度で写っているのでこの画像からサンプリングする際のピッチやデータブロックの大きさを求めることができる。
【００９２】
サンプリングは、上記のようにチェックパターンを用いて隣接ドット間距離を求めて、それを用いて算出した距離毎に画素の濃度を得ることで行うが、サンプリングする画素と、ドット像の中心がわずかにずれることもあり得る。そのような場合には、サンプリングすべき画素と、その画素の周辺画素の値の最小値をサンプリング値として用いるとよい。ドットが、暗く写る場合には、上記のように周辺画素の最小値を取るとドット像の一番暗い場所の画素を選ぶことができるためである。ドットが明るく見える場合には、最大値を採用すればよいことはもちろんである。なお、スペース部は、周囲と同様な値になっているので、上記の方法でスペース部分のサンプリング値のばらつきが問題になるほど大きくなることはない。なお、周辺画素として用いる範囲は、チェックパターンから求めた隣接ドット間距離の半分程度の距離に含まれる範囲を選べばよい。なお、ランダムノイズが大きい場合には、上記の最小値（あるいは最大値）の選択前に、サンプリング位置の画素とその隣接画素など狭い範囲で平均を取った上で、上記の計算を行うとランダムノイズの影響を避けることができる。
【００９３】
上記の、2値化のためのしきい値も、チェックマーク部分のドットとスペースが、誤り無く分離できる値として設定すれば良い。なお、ここでは撮影と処理をシーケンシャルに行っているが、前述の再生システムのブロック構成の実施例のように、これらをパイプライン的に行うことも可能である。また、前述した図８の実施例のようにエラー訂正が可能なデータの場合には、必要なデータがそろった時点でエラー訂正を行うことはもちろんである。
【００９４】
以下のフローでは、媒体を3次元にスキャンしながら、上記のステップSTEP5からステップSTEP8を繰り返す。図に示した分岐方法を見れば容易に理解できるため、文章では詳細は記述しないが、Z方向の端のデータブロックまでの処理が終わったら、X方向に一つ移動してZ方向を今までとは逆方向にスキャンする。また、X方向の端のデータブロックの処理が終わったら、Y方向に一つ移動してX方向のスキャン方向を反転して動作を続ける。スキャン方向の反転は、スキャン方向を決めるパラメータDzやDxの符号を反転することで再生システムが自動的に行う。このように、本実施例によれば、ジグザグにスキャンをすることによって、媒体または再生システムのフォーカス位置の移動を最小にして、再生にかかる時間を短縮できる。
【実施例１６】
【００９５】
図１６は、上記図１５におけるジグザグスキャンの様子を図解したものである。3次元のスキャンの方法を図解するために、Z方向とX方向のスキャンの様子を(a)に、X方向とY方向のスキャンの様子を(b)に分けて図示している。
【００９６】
(a)において、座標の原点は、左上にあり、右方向がＸ軸、下方向がＺ軸である。図に示したように左下のデータブロックBLOCK(0,0,p)から撮影を開始し、Z方向をさかのぼって一つずつ上の層にあるデータブロックを撮影してゆく。一番上のデータブロックBLOCK(0,0,0)まで撮影が完了したら、一つ右（X方向）に移って、今度は下向き（Z方向）に一つずつ下の層にあるデータブロックを撮影してゆく。上記のようにZ方向のスキャン方向を切り替えながらX方向の端の列のスキャンが終わるまで繰り返す。なお、図では、右端の列では、Z方向を上から下にスキャンしているが、最後の列が、上から下へのスキャンで終わるか、下から上へのスキャンで終わるかは、列の数が偶数か奇数かに依存する。
【００９７】
(b)には、媒体を上から見て、X方向とY方向のスキャンの様子を示した。図の左上に原点を取ってX軸を横向きに、Y軸を下向きに描いている。(a)で説明したようにXおよびZ方向のスキャンでは、Z方向の端まで着たら、X方向に一つずつ移動してゆくので、本図では、最初の行は右向きに移動してゆく。一番右側まで来たら今度はY方向に一つ移動して、X方向を逆向きにスキャンしてゆく。もちろん、各々のX、Yの位置では、(a)に示したようにZ方向のスキャンを行う。なお、本図では、最後の行が右から左にスキャンしているが、最後の行がどちら方向になるかは、行の数が偶数であるか奇数であるかに依存することは言うまでもない。
【００９８】
このようにXY方向のスキャンにおいてもジグザグにスキャンを行う。以上、図１６の実施例では、図１５のフローチャートの実施例におけるジグザグスキャンの様子を図解して説明した。上記のような3次元のスキャンを行うことによって層の端あるいはXおよびY方向の端まで来たときの媒体の移動を最小限にすることが可能となる。例えば、Z方向やX方向のスキャンの方向を、一定にした場合には、端に到達したときに、層の端から端、あるいは、行の端から端まで移動してスキャンを行うことになってしまうので、端に来たときの移動量が大きく、それによって、データの再生にかかる時間が大きくなってしまう。それに対して、本実施例では、時間の大幅な短縮を図ることが可能となる。なお、上記の実施例では、データブロックBLOCK(0,0,p)から始めたが、別のデータブロックから始めてもよいことはもちろんであり、また、必要とするデータが記録したデータの一部の場合には、必要な部分だけをスキャンすればよいことは、もちろんである。
【００９９】
なお、上記のスキャンにおいて、機械的なスキャンの方向と媒体中のデータブロックの配置の方向が傾いていると写野の一部でフォーカスが会わなかったり、スキャン中に写野から所望のデータブロックの画像が、はずれてしまうことがあり得る。これは、媒体の表面と記録時のデータブロックの方向が十分な精度で平行になっていれば、精度のよいホルダに装着するだけで解決する。それで不十分な場合は、ホルダに調整機構を設けて、データブロックの画像中のチェックパターンをモニタで目視しながら微調整しておけばよい。あるいは、チェックパターンの像を元に自動調整する機能を設けるなど様々な対策が可能である。これらは、知識のある技術者であれば対処可能な問題であるため説明を省略する。
【実施例１７】
【０１００】
上記図１５に述べたように、撮影した画像からチェックパターンを元に利用できる画像を選択するので、データブロックによって、利用できるコマの数が異なる場合がある。その様子を示したのが図１７である。本図では、長方形で示したデータブロックの内部に利用したコマの数を示した。本図では、判りやすくするために、適当に異なる数字を記入しているが、再生品質を一定にするには、この数字のばらつきが少ないことが望ましい。そのためには、図１６のフローチャートの実施例のステップSTEP6でフォーカスを一定距離変えながら動画を記録する際に、動画のフレームレートに対して、移動速度を余り早くしないことが望ましい。余り早くすると、チェックパターンが解像しているコマ数が減少し、極端な場合には１コマも使えないという状況になるためである。条件にもよるが、例えば動画のフレームレートを毎秒３０コマとすれば、動画の記録を行うときには、移動速度は、毎秒数ミクロン程度にすることが望ましい。なお、動画を記録しない単なる移動時は、移動速度を早くすることでスキャンの速度の低下を抑制することができる。
【０１０１】
これまでに説明した実施例では、Z方向に複数の層状に積層されたデータブロックがXY方向に直線状に並んでいたが、本発明は、これに制限されるものではない。用途によってはZ方向の層は単一でも構わないし、さらにXY方向の配置のバリエーションも色々なものが可能である。例えば、データブロックをXY平面で渦巻き状に配置することも可能である。そのような実施例を、図１８および図１９に示した。これらの実施例では、再生時にXY方向のスキャンが不要で回転運動と直径方向の運動だけになるため、制御が容易になるという利点がある。どちらの実施例も媒体の形状は円盤状とした。正方形や長方形の板状でも、もちろん構わないが、ブロックの配置が渦巻き状なので、記録に使えない無駄な面積を小さくするためには円盤状が有利となる。
【実施例１８】
【０１０２】
図１８の実施例では、データブロックの配置は、渦巻き状でなおかつ中心からの放射線上に配置されている。したがって、再生時には、媒体を一定角度ずつ回転しながら、カメラの写野を中心から外側にシフトしてゆくことになる。スキャンの角度が一定という利点がある一方で、図から判るように、外側ほど、データブロック間の距離が離れてしまい、記録に利用できる面積の効率が落ちる。このため、記録密度を出来る限り上げたいという場合には、次の図１９のような配置にすれば、面積の利用効率を上げることが可能となる。
【実施例１９】
【０１０３】
図１９は、渦巻き状にデータブロックを配置する際に、データブロック間の距離が一定になるように配置を行った実施例である。本実施例では、回転角度ではなく、回転速度を一定にして、回転させながら、直径方向に写野を移動させる。そのようにすれば、同一の時間間隔で次のブロックが見えてくる。本実施例では、前述の実施例に比べて、記録面積の利用効率が高いという利点がある。なお、図１８及び１９の実施例において、Z方向に多層にする場合には、一つの層の回転によるスキャンが終了したら次の層に異動して渦巻き状にスキャンをすればよい。その場合、一つの層の渦巻き状のスキャンが終了したら、次の層にフォーカスを移動して再度、中心に戻ってスキャンをしてもよいし、中心に戻る時間が再生速度に影響を与えるならば、一つの層を中心から外側にスキャンしたら、次の層は、外側から中心にスキャンすることによって、時間の短縮を図ることも可能である。これらの実施例では、記録する際にも再生と同様に回転運動と直径方向の運動でデータブロックを記録して行けるため、XY方向にスキャンする場合に比較して制御が容易となる利点を有する。
【０１０４】
図２０および図２１に、図１８及び１９の実施例に適した再生システムの実施例を示した。
【実施例２０】
【０１０５】
図２０は、図１１の実施例を、図１９あるいは図２０のような渦巻き状配置に適するようにした実施例であり、図２１は、図１２の実施例を、図１９あるいは図２０のような渦巻き状配置に適するようにした実施例である。つまり、図２０の実施例は、レンズのついていないカメラモジュールやデジタル一眼レフをベースにした再生システムである。
【実施例２１】
【０１０６】
図２１は、スマートフォンやコンパクトカメラなど元々レンズのついているカメラをベースにした再生システムの実施例である。
【０１０７】
図１１および図１２との違いは、XY方向の移動の変わりに、直系方向（R方向）の移動機構と、回転機構が付いていることである。図２０、図２１において、直径すなわちR方向と、回転すなわちθ方向の移動のためのステージと調整機構を、それぞれRθ-STAGE、Rθ-ADJUSTERとして示した。制御機構は、一般的な知識を有する技術者であれば容易に設計できるため詳細は省略する。なお、これらの実施例に適用する光学系は、図１３および図１４で示したものを使えばよい。
【０１０８】
上記のようにデータブロック配置を渦巻き状にすることによって、媒体の駆動を簡易にすることができるが、媒体をテープ状にすることによって、機械的な制御を、さらに簡易にすることも可能である。
【実施例２２】
【０１０９】
図２２に、媒体をテープ状にした実施例を示す。ガラスなどの透明媒体を薄いテープ状にして、巻き取ってケースに収納した実施例である。図の上側に、テープの拡大図を示した。これまでの実施例と同様にデータがドットとして記録されたデータブロックが並んでいる。図の下には、収納するケースCASEを示している。図には、内部が見えるように図解しているが、実際には必要に応じて、テープ部分が見えないような構造としてテープを外部から保護することが望ましい。図のように、長方形のケースの中に左右にテープの巻き取り用の円柱部分があり、それらをテープがまたいでいる。ケースには、撮影用の穴、WINDOW-Aと照明用の穴WINDOW-Bが開いている。本実施例によれば、媒体を巻き取って収納できるため、長いテープを用いれば板状の媒体に比べて収納場所が小さくできるという利点がある。なお、本実施例では、このケースに入れたまま、撮影用の穴からレーザを照射することによって記録もできる。ケースの材質を、媒体と同様な耐熱性や化学的安定性のあるものにしておけば、長期保存に利用することが可能となる。例えば、媒体としてテープ状のガラスを使い、ケースの材料にも丈夫で変質せず、耐熱性の高い金属や合金を使うことができる。その場合、テープを巻き取る柱状の部分は、媒体との熱膨張係数が、大きく異なると、加熱や冷却によって媒体に無理な力がかかる可能性がある。そのために、なるべく近い熱膨張係数を持つ材料を用いるか、巻き取り用の柱状部品は、記録媒体と同じ材料にするとよい。例えば、媒体および巻き取り用の柱に石英ガラスを用い、それ以外のケースに耐熱性、耐久性のあるチタンなどの金属を使えば、長期の保存が可能となる。なお、多層の場合でも１層の場合でも、ドットはテープの表面ではなく、内部に記録することで、長期の保存への耐久性が高くなる。しかし、本実施例ではテープの厚みの制限があるため、多層の記録が困難な場合があり得る。そのような場合は、総数を１層として、テープの長さを長くすることによって、記録容量を確保することが可能である。
【実施例２３】
【０１１０】
図２３は、図２２の実施例に適した再生システムの構成を示す実施例である。カメラ、光学系の先のホルダのところにテープの順方向、逆方向回転用のモータMOTOR-AとMOTOR-Bとが装着されている。本実施例によれば、テープを巻き取りながら、動画再生によってデータブロックの画像を得て、それから記録されたデータの再生を行うことが可能となる。その際にデータブロックに設けられたチェックパターンを用いて、フォーカスを修正しながら撮影を行い、十分な解像度を持つデータブロックの画像を選択して、画像を合成し、そこからデータをサンプリングすることが可能である。なお、多層に記録を行った場合には、Z方向のスキャンをテープを僅かずつ巻き取りながら行うと時間がかかるので、一旦テープの端あるいは、必要な位置まで巻き取りながら動画撮影、データの再生を行いZ方向にフォーカスを移動して次の層の再生を行うと速度の損失を少なくすることが可能となる。
【実施例２４】
【０１１１】
図２４は図１５のステップSTEP8における複数の画像の合成の様子を示した実施例である。(a)には、加算平均で合成する場合を、(b)には、最小値フィルタで合成する場合を示している。(a)および(b)において、ORIGINAL-IMAGE-1からORIGINAL-IMAGE-nは、選択された画像群であり、チェックパターンを用いてXY平面でのずれや回転は補正してあるものとして説明を行う。RESULT-IMAGEは合成後の画像である。図を単純にするために、ドットは少数だけ描いている。
【０１１２】
(a)では、n枚数の画像（コマ）の加算平均を行って一枚の画像に合成する。この合成方法では個々のコマに図示したようなランダムなノイズがあっても、加算平均処理によって、合成後にはほとんど消えてしまう。このように加算平均で合成を行うと、ランダムなノイズの影響を低減することが可能となる。
【０１１３】
(b)は、同じXY位置の画素の最小値を用いて合成する実施例である。なお、前述のように、合成後にもXY方向で最小値を取る場合があるが、この実施例では、Z方向の最小値を用いて複数の画像の合成を行っているので、前述の話しと異なることに注意されたい。この実施例は複数の画像における同一のXY位置の画素の中から、最も暗い（明るさが小さい）画素を選択して合成する方法である。図に示したように、(b)の実施例では、コマによってドットがシャープに写っていたり、ややボケて写っていたりしている。このような状況は、媒体が光軸に対して傾いていたり、記録時に媒体の表面に対して同じ層のドットが傾いて記録されたりするような場合に起きることがある。最小値を用いると、結果の画像のように、最も暗くシャープに写った部分が保存されるので、上記のようなチルトがあった場合でも合成画像全体にシャープに写ったドットの濃度を反映できるという効果がある。なお、上述のようにドットが明るく写るような条件で撮影された画像を用いる場合には、最大値を用いればよいことはもちろんである。本図で示した平均や最小値（あるいは最大値）だけではなく、場合によっては、同じXY位置の画素の値を明るさの順に並べたときの中間値を利用するなど、色々な方法を必要に応じて用いてもよいことは言うまでもない。
【０１１４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更や工夫が可能であることは言うまでもない。
【０１１５】
本発明による光記録媒体及び光情報再生方法は、記録データを透明な記録媒体Mの内部に封印しているので、情報の頑健かつ長期的な保存が可能となる。また、本発明によれば、上記の透明記録媒体中の微小変性領域からなるビット情報を通常の居住空間で一般のユーザが容易に再生することを可能とする。
【０１１６】
以上のことから、本発明によれば、例えば、個人の大切な写真・テキスト・音声データや、公文書・絵画などのデータを記録した透明な媒体からの情報の再生を一般のユーザが個人の居住空間あるいは、役所・図書館・美術館などの窓口で行うことが可能となる。
【符号の説明】
【０１１７】
M:記録媒体、
BLOCK(i, j, k):データブロック、
L0, L1, Lp:記録層、
LV:データブロックのY方向の寸法、
LH:データブロックのX方向の寸法、
CHECK:チェックパターン領域、
PART:データ領域の一部、
DOT:ドット、
SPACE:スペース、
DOT 2×2:2×2ケのドットで構成されたビット'1'に相当する部分、
SPACE 2×2:2×2ケのスペースで構成されたビット'0'に相当する部分、
CHECK-C, CHECK-P:チェックパターン、
ID:属性表示領域、
X-PARITY:Ｘ方向のパリティビット列、
Y-PARITY:Ｙ方向のパリティビット列、
ID-DATA:データの属性、
ID-X:データブロックのX座標を示すビット列、
ID-Y:データブロックのY座標を示すビット列、
ID-Z:データブロックのZ座標を示すビット列、
Z-PARITY-FLAG:データブロック内のデータ内容がZ方向のパリティであるか否かを示すフラグ、
IMAGE-AREA:カメラで一度に撮影できる写野、
CTL:制御ユニット、
OPTICAL-BLOCK:光学ブロック、
IMAGE-SENSOR:イメージセンサ、
ADC_ENCODER:アナログデジタル信号変換およびエンコードを行う演算回路、
IMAGE-BUFFER1、IMAGE-BUFFER2:バッファメモリ、
SIGNAL-PROCESSOR:信号処理用プロセッサ、
I/O:入出力回路および装置、
SW-A, SW-B:スイッチ、
PC:パーソナルコンピュータ、
CABLE:PCとカメラを接続するケーブル、
CAMERA:画像を撮影するカメラ、
OPTICAL-PART:光学系、
FOCUS-ADJUSTER:光学系と記録媒体との距離を調整する部品、
HOLDER:記録媒体をカメラに装着するホルダ、
XY-ADJUSTER:記録媒体をXY平面内で移動させる部品、
XY-STAGE:記録媒体を固定する部品、
CAMERA-C:小型でレンズが元々装着されているモバイル型のカメラ、
LENS:レンズ、
MONITOR:液晶画面、
LIGHT-A:記録媒体Mをレンズの反対側から照明する透過照明、
LIGHT-B:記録媒体Mをレンズと同じ側から照明する反射型照明、
LENS1:第一レンズ、
LENS2:第二レンズ、
MASK:マスク、
f:焦点距離、
APATURE:アパーチャ、
Li:記録層、
BLOCK(1), BLOCK(2):データブロック、
Rθ-ADJUSTER:記録媒体をXY平面内で移動と回転させる部品、
Rθ-STAGE:記録媒体を固定する部品、
CASE:ケース、
WINDOW-A:撮影用の穴、
WINDOW-B:照明用の穴、
MOTOR-A, MOTOR-B: 巻き取り用モータ、
ORIGINAL-IMAGE-1,・・・,ORIGINAL-IMAGE- n:撮影後選別した個々のコマの画像、
RESULT-IMAGE:合成画像、
NOISE:画像に写ったノイズ。
【図１】
2015032331.tif 000003
【図２】
2015032331.tif 000004
【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】
2015032331.tif 000009
【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】
2015032331.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2015032331.tif 000017
【図１６】
2015032331.tif 000018
【図１７】
2015032331.tif 000019
【図１８】
2015032331.tif 000020
【図１９】
2015032331.tif 000021
【図２０】
2015032331.tif 000022
【図２１】
2015032331.tif 000023
【図２２】
2015032331.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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