(57)【要約】【課題】二次元のＰＬＬによって、マーカーに頼らない位置合わせを行い、精度の良い位置合わせを可能とする装置を提供する。【解決手段】デジタルイメージに対し縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段１０５と横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段１０６と、縦横補間デジタルイメージの横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段１０７と縦横補間デジタルイメージの縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段１０８と、横方向位相誤差から横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタ１０９と縦方向位相誤差から縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタ１１０と、横方向の周波数誤差から横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段１１１と縦方向の周波数誤差から縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段１１２とを備える。【選択図】図１
2008117440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記縦補間デジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項２】
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、横等化＿縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化＿縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化＿縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項３】
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記デジタルイメージと、前記縦等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される前記縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージと、横等化＿縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化＿縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから順次出力される横方向の周波数誤差を入力し、周波数位相変換することで、横補間位置を出力する横周波数位相変換手段と、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項４】
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化＿縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化＿縦補間デジタルイメージと、前記縦等化＿縦補間デジタルイメージの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化＿縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項５】
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化＿縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、前記縦等化＿縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横補間手段から順次出力される縦横補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項６】
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、
前記縦横補間デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化＿縦横補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記縦横補間デジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項７】
前記横等化手段、前記縦等化手段は、パーシャルレスポンス−クラス４に等化する手段であることを特徴とする請求項２に記載のデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項８】
前記縦等化手段と前記横等化手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とする請求項２、４、６のいずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項９】
前記の縦補間手段と前記横補間手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とする請求項１、２、６のいずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項１０】
前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段は複数行を同時に処理できることを特徴とする請求１に記載のデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項１１】
前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段、前記縦等化手段、前記横等化手段は複数行を同時に処理できることを特徴とする請求項２に記載のデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項１２】
前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は複数行の誤差を平均して出力することを特徴とする請求項１０、１１のいずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項１３】
前記縦周波数位相変換手段は自然数Ｍで表されるＭ行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は自然数Ｎで表されるＮ行の誤差を平均して出力し、Ｍ＞Ｎであることを特徴とする請求項１０、１１いずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。
【請求項１４】
コヒーレントな光を空間変調する空間変調器と、
前記空間変調器から出力される光の干渉を媒体に記録して前記媒体から再生光を読み出す、または予め前記媒体に記録された光の干渉を再生光として読み出すための干渉光学系と、
前記干渉光学系から読み出された再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、
前記イメージセンサーによって読み出されたデジタルイメージを入力し、信号処理を行う信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、少なくとも、前記デジタルイメージの位置合わせを行う請求項１ないし６のいずれか１つに記載のデジタルイメージ位置調整装置と、
デジタルイメージ位置調整装置によって位置合わせが成されたデジタルイメージの二値化を行う二値化手段とを備える、
ことを特徴とするデータ記録再生装置。
【請求項１５】
前記空間変調器の変調パターンは少なくとも一部で、横方向の位相同期のための引き込みパターンと、縦方向の位相同期のための引き込みパターンが付加されていることを特徴とする請求項１４に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１６】
前記空間変調器の変調パターンに付加される前記引き込みパターンは、縦方向の位相同期のための縦方向引き込みパターンデータが複数列に亘って付加され、横方向の位相同期のための横方向引き込みパターンが複数行に亘って付加されていることを特徴とする請求項１５に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１７】
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力するステップと、
前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力するステップと、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出するステップと、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出するステップと、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力するステップと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力するステップと、
前記横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力するステップと、
前記縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力するステップと、
を含むことを特徴とするデジタルイメージ位置調整方法。
【請求項１８】
前記横方向の周波数誤差を出力するステップよりも先に
横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップと、
横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップとを備える、
ことを特徴とする請求項１７記載のデジタルイメージ位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元のデジタルイメージの位置合わせ装置に関し、特に、ホログラフィックを用いたデータ記録再生装置の２次元イメージの位置合わせに好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチメディア化が進み扱うデータが増大している。この大容量のデータを記録するために、ホログラフィックを用いた記録装置（以下ホログラムメモリ）の研究が成されている。
【０００３】
ホログラムメモリは２次元のページデータを一度に記録再生できることから、データの転送速度が非常に高速であり、また、多重記録という技術を用いることで、記憶容量の大容量化も実現できるといわれている。  
【０００４】
ホログラムメモリにある問題点として、空間光変調器の最小変調単位であるセルとイメージセンサーの画素が１対１に対応できないことがある。これは、レンズの収差、ディスクのチルト、メカの伸縮などによって１セルに対して１画素のセンシングができない可能性があるからである。１セルに対して１画素のセンシングができない場合にはサンプリングの定理により、元のイメージを再現できないため、エラーの数が増大してしまう。これを防ぐために、例えば１セルに対して１．５画素のオーバーサンプリングを行う。イメージセンサーから出力されるデジタルイメージはレンズの収差、ディスクのチルト、メカの伸縮そして、オーバーサンプリングの影響を受けている。これを１セルに対して１画素に対応させるように位置合わせをする必要がある。この位置合わせを容易にするために従来、位置合わせ用のマーカー（またはＳｙｎｃコード）と呼ばれるパターンをデータと一緒に書き込む。このマーカーによって、位置合わせを行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３１０９５７号公報（第４−１１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、マーカーを用いた位置合わせでは、マーカーの検出を失敗すると、エラーが極端に増加する。特に、ＳＮ比が悪く、レンズのディストーションが大きいときや、イメージが回転しているときには、マーカーの検出精度が落ちてしまい、マーカーの検出が失敗し、結果エラーの増大を招く。また、マーカー周辺部分が塵などにより劣化していた場合なども、マーカーの検出精度が落ちてしまい、マーカーの検出が失敗する。
【０００６】
また、マーカーを検出する為に従来用いられるパターンマッチングと呼ばれる手法は、演算に時間を多く消費してしまう。これを防ぐために並列処理にすると、回路規模が増大してしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、マーカーではなく再生されたデジタルイメージから位置合わせを行うデジタルイメージ位置調整装置及び方法、データ記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のデジタルイメージ位置調整装置は、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記縦補間デジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、横等化＿縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化＿縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化＿縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記デジタルイメージと、前記縦等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される前記縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記縦補間デジタルイメージと、縦等化＿縦補間デジタルイメージと、横等化＿縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化＿縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから順次出力される横方向の周波数誤差を入力し、周波数位相変換することで、横補間位置を出力する横周波数位相変換手段と、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化＿縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化＿縦補間デジタルイメージと、前記縦等化＿縦補間デジタルイメージの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化＿縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化＿縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記縦補間デジタルイメージと、前記縦等化＿縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦横補間デジタルイメージと、縦等化＿縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横補間手段から順次出力される縦横補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、前記縦横補間デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化＿縦横補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記縦横補間デジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化＿縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記横等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦等化＿縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記横等化手段、前記縦等化手段は、パーシャルレスポンス−クラス４に等化する手段であることを特徴とするものである。
【００１５】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦等化手段と前記横等化手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とするものである。
【００１６】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記の縦補間手段と前記横補間手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とするものである。
【００１７】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段は複数行を同時に処理できることを特徴とするものである。
【００１８】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段、前記縦等化手段、前記横等化手段は複数行を同時に処理できることを特徴とするものである。
【００１９】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は複数行の誤差を平均して出力することを特徴とするものである。
【００２０】
さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は自然数Ｍで表されるＭ行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は自然数Ｎで表されるＮ行の誤差を平均して出力し、Ｍ＞Ｎであることを特徴とするものである。
【００２１】
さらに本発明のデータ記録再生装置において、コヒーレントな光を空間変調する空間変調器と、前記空間変調器から出力される光の干渉を媒体に記録して前記媒体から再生光を読み出す、または予め前記媒体に記録された光の干渉を再生光として読み出すための干渉光学系と、前記干渉光学系から読み出された再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、前記イメージセンサーによって読み出されたデジタルイメージを入力し、信号処理を行う信号処理手段とを備え、前記信号処理手段は、少なくとも、前記デジタルイメージの位置合わせを行う請求項１ないし６のいずれか１つに記載のデジタルイメージ位置調整装置と、デジタルイメージ位置調整装置によって位置合わせが成されたデジタルイメージの二値化を行う二値化手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２２】
さらにデータ記録再生装置において、前記空間変調器の変調パターンは少なくとも一部で、横方向の位相同期のための引き込みパターンと、縦方向の位相同期のための引き込みパターンが付加されていることを特徴とするものである。
【００２３】
さらにデータ記録再生装置において、前記空間変調器の変調パターンに付加される前記引き込みパターンは、縦方向の位相同期のための縦方向引き込みパターンデータが複数列に亘って付加され、横方向の位相同期のための横方向引き込みパターンが複数行に亘って付加されていることを特徴とするものである。
【００２４】
さらに本発明のデジタルイメージ位置調整方法において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力するステップと、前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力するステップと、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出するステップと、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出するステップと、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力するステップと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力するステップと、前記横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力するステップと、前記縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力するステップとを含むことを特徴とするものである。
【００２５】
さらにデジタルイメージ位置調整方法において、前記横方向の周波数誤差を出力するステップよりも先に横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップと、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のデジタルイメージ調整装置及び方法、データ記録再生装置によれば、再生されたデジタルイメージの位相誤差を検出して補正を行うものであり、マーカーに頼らない位置合わせを行うため、ＳＮ比の悪化、レンズのディストーション、入力イメージの回転に強く、精度の良い位置合わせが可能となり、エラーレートが良化できる。
【００２７】
また、従来用いられるパターンマッチングと比較して、演算量が少なく、シーケンシャルな制御であるので、回路化が容易であり、回路規模を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明のデジタルイメージ位置調整装置及び方法、データ記録再生装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は本実施例の位置合わせ装置の構成を示したものである。メモリ１０１には、二次元のデジタルイメージ（初期デジタルイメージ）が格納されている。縦等化手段１０３はメモリ１０１からメモリインターフェイス１０２を介して初期デジタルイメージを読み出し、その初期デジタルイメージに対して、縦方向に位相同期するのが容易になる等化を行い、縦等化デジタルイメージを生成する。同時に、横等化手段１０４はメモリ１０１からメモリインターフェイス１０２を介して初期デジタルイメージを読み出し、その初期デジタルイメージに対して、横方向に位相同期するのが容易になる等化を行い、横等化デジタルイメージを生成する。縦等化手段１０３および横等化手段１０４は縦等化デジタルイメージと横等化デジタルイメージとをメモリインターフェイス１０２を介してメモリ１０１へ格納する。
【００３０】
縦補間手段１０５はメモリ１０１に格納されている初期デジタルイメージ、縦等化デジタルイメージ、横等化デジタルイメージの画素を、図示しない横基準位置出力手段から設定される横方向基準位置に従って、それぞれ縦方向の補間に必要な行数を順次読み出していき、縦周波数位相変換手段１１２から設定される縦補間位置にしたがって、各デジタルデータから順次読み出される画素を縦方向に補間することで、縦方向について適切な位置の値を演算する。この時、順次出力される各デジタルイメージの補間した値を、初期デジタルイメージに対応する値は縦補間値と呼び、縦等化デジタルイメージに対応する値は縦等化＿縦補間値と呼び、横等化デジタルイメージに対応する値は横等化＿縦補間値と呼ぶ。縦補間手段１０５から順次出力される各縦補間値は、横補間手段１０６へ入力される。
【００３１】
横補間手段１０６は、順次入力される各縦補間値の系列を横周波数位相変換手段１１１から設定される横補間位置にしたがって補間することで、縦および横について適切な位置の値を演算する。この時、順次出力される各デジタルイメージの補間した値を、初期デジタルイメージに対応する値は縦横補間値と呼び、縦等化デジタルイメージに対応する値は縦等化＿縦横補間値と呼び、横等化デジタルイメージに対応する値は横等化＿縦横補間値と呼ぶ。横補間手段１０６から順次出力される縦横補間値の系列は、位置合わせが完了した系列であるので、メモリインターフェイス１０２を介してメモリ１０１へ格納される。また、横補間手段１０６から順次出力される横等化＿縦横補間値の系列は、横誤差検出手段１０７へ入力される。また、横補間手段１０６から順次出力される縦等化＿縦横補間値の系列は、縦誤差検出手段１０８へ入力される。
【００３２】
横誤差検出手段１０７は、横等化＿縦横補間値の系列から、横方向の位相誤差を検出し、横ループフィルタ１０９へ出力する。また、縦誤差検出手段１０８は、縦等化＿縦横補間値の系列から、縦方向の位相誤差を検出し、縦ループフィルタ１１０へ出力する。
【００３３】
横ループフィルタ１０９は、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）フィルタによって、横方向の位相誤差から横方向の周波数誤差を演算する。また、縦ループフィルタ１１０は、ＰＩフィルタによって、縦方向の位相誤差から縦方向の周波数誤差を演算する。
【００３４】
横周波数位相変換手段１１１は、横ループフィルタ１０９から出力される横方向の周波数誤差と初期周波数誤差から、横補間位置（位相情報）を求め、横補間位置（位相情報）を横補間位置（タップ係数）に変換する。また、縦周波数位相変換手段１１２は、縦ループフィルタ１１０から出力される縦方向の周波数誤差と初期周波数誤差から、縦補間位置（位相情報）を求め、縦補間位置（位相情報）を縦補間位置（タップ係数）に変換する。
【００３５】
横周波数位相変換手段１１１は、横補間位置（タップ係数）を横補間手段１０６へ出力する。また、縦周波数位相変換手段１１２は、縦補間位置（タップ係数）を縦補間手段１０５へ出力する。
【００３６】
以上の様に、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｏｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）を補間を用いて構成するＩＴＲ（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を、二重のループ構成にすることで、縦方向および横方向の適切な位置でリサンプリングが行える。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００３７】
メモリ１０１はデジタルイメージを格納するためのメモリであって、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。メモリインターフェイス１０２はメモリ１０１とその他の構成要素とのデジタルイメージの読み書きを仲介するものである。
【００３８】
今、メモリ１０１に図２の二次元のデータ（黒が０、白が１）に対応する図３（Ａ）の初期デジタルイメージ格納されている。図３（Ａ）の初期デジタルイメージは、例えば、図２の二次元のデータをモノクロのカメラで撮影したデジタルイメージである。カメラのピクセル数が、図２の二次元のデータの１．５ｘ１．５倍であるときに、図３（Ａ）の様な初期デジタルイメージが撮影できる。なお、図３（Ａ）のイメージは表示のために誤差拡散を適用し２値化したイメージであって、実際には多値のイメージである。
【００３９】
縦等化手段１０３と横等化手段１０４はそれぞれ、メモリ１０１に格納されている初期デジタルイメージを縦方向、横方向の位相同期が容易になるようなフィルタリングを行う。縦等化手段１０３と横等化手段１０４は縦方向、横方向それぞれの空間座標方向へのＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成される。例えば、横等化手段１０４が５タップのＦＩＲフィルタで構成される場合、図３（Ａ）の初期デジタルイメージの、ある画素Ｐ（ｘ，ｙ）に対応する等化後の画素の値は、図３（Ｂ）に示すように、Ｐ（ｘ−２，ｙ）〜Ｐ（ｘ＋２，ｙ）の画素をタップ入力として、フィルタ係数を適用することで得られる。
【００４０】
縦等化手段１０３と横等化手段１０４のフィルタ係数について説明する。縦等化手段１０３と横等化手段１０４は前述したように、位相同期が容易になるようなフィルタリングを行うものである。位相同期が容易な系列はゼロクロス点と呼ばれるセンターラインをクロスする点を多く含む系列である。初期デジタルイメージの空間座標方向の特性が図４に示すＰＲ（１）の特性に近い場合には、ゼロクロス点を検出することは難しい、しかしながら、これに空間座標方向の等化を行うことで、図４のＰＲ（１，０，−１）の特性にフィルタリングした時には、図４の点Ｃ＿ｂの様に、検出が容易なゼロクロス点が生成される。初期デジタルイメージがＰＲ（１）特性に近い場合には、フィルタ係数をＰＲ（１，０，−１）とすることで、デジタルイメージをＰＲ（１，０，−１）の特性にすることが出来る。ＰＲ（１，０，−１）はパーシャルレスポンスクラス４と呼ばれ、系列をＰＲ（１，０，−１）の特性にすることを、パーシャルレスポンスクラス４（ＰＲ４）に等化すると言う。パーシャルレスポンスクラス４は高域に加えて低域の雑音も除去できるので、デジタルイメージの低域雑音が大きい時には雑音除去の効果を発揮する。
【００４１】
今、初期デジタルイメージがＰＲ（１）特性に近く、図２の二次元のデータに対して、空間座標方向に１．５倍のサンプリングを行っている。よって、図４に示す、点Ｃ＿ｉ、Ｃ＿ｊ、Ｃ＿ｋ、Ｃ＿ｌ、Ｃ＿ｍの値を５タップのフィルタ係数とすることで、初期デジタルイメージをＰＲ（１，０，−１）特性にすることができ、ゼロクロス点を多くすることが可能となる。もし、１．０倍サンプリングの場合には、図４のＣ＿ａ、Ｃ＿ｂ、Ｃ＿ｃの３タップのフィルタ係数を用いればよい。縦等化手段１０３と横等化手段１０４は、図４の点Ｃ＿ｉ、Ｃ＿ｊ、Ｃ＿ｋ、Ｃ＿ｌ、Ｃ＿ｍのフィルタ係数を持つ５タップのＦＩＲフィルタである。縦等化手段１０３は図３（Ａ）の初期デジタルイメージを縦方向に、横等化手段１０４は図３（Ａ）の初期デジタルイメージを横方向にそれぞれ等化する。縦等化手段１０３と横等化手段１０４によって等化されたデジタルイメージである縦等化デジタルイメージと横等化デジタルイメージはそれぞれ、メモリインターフェイス１０２を介して、メモリ１０１へ格納される。
【００４２】
縦補間手段１０５は、デジタルイメージを縦方向に補間し、縦方向の適切なサンプル点を求めるものである。縦補間手段１０５の構成を図５（Ａ）に示す。縦補間手段１０５は、縦等化手段１０３と同様に、空間座標方向のＦＩＲフィルタで構成される。縦補間手段１０５は、空間座標の縦方向の位相をスライドさせるフィルタであり、そのスライドさせる位相の情報である補間位置（タップ係数）は縦周波数位相変換手段１１２から設定される。縦補間手段１０５のタップ数を６としたとき、縦方向の適切な値を１つ演算するのに、縦ｘ横：６ｘ１画素が必要となる。
【００４３】
縦補間手段１０５は、初期デジタルイメージの縦方向の適切な値である縦補間値を演算する為に、６ｘ１画素ずつ一度に読み出す。また、縦補間手段１０５は、横等化デジタルイメージの縦方向の適切な値である横等化＿縦補間値を演算する為に、６ｘ１画素づつ一度に読み出す。また、縦補間手段１０５は、縦等化デジタルイメージの縦方向の適切な値である縦等化＿縦補間値を演算する為に、他の二つのデジタルイメージと異なり、位相誤差を検出する為に、縦方向の適切な値を１つだけではなく、１行上の縦方向の適切な値、または、一行下の縦方向の適切な値も同時に読み出す必要がある。よって、縦方向の適切な値（縦等化＿縦補間値）、１行上の縦方向の適切な値（１行上の縦等化＿縦補間値）、一行下の縦方向の適切な値（１行下の縦等化＿縦補間値）の３つそれぞれをタップ数が６のフィルタを用いる場合には、６＊３＝１８画素を同時に読み出す必要がある。
【００４４】
しかし、縦等化＿縦補間値、１行上の縦等化＿縦補間値、１行下の縦等化＿縦補間値を求めるのに必要な延べ１８画素は同じ画素を含んでいるので、例えば、１．５倍サンプリングの場合には、３つの値を求めるのに必要となる画素は８個または９個で良い。よって、初期デジタルイメージ、横等化デジタルイメージ、縦等化デジタルイメージから、それぞれ６ｘ１画素、６ｘ１画素、９ｘ１画素の合計２１画素を一度に読み出せばよい。この２１画素を使って、初期デジタルイメージに対応する縦方向の適切な位置の値である縦補間値、横等化デジタルイメージに対応する縦方向の適切な位置の値である横等化＿縦補間値、縦等化デジタルイメージに対応する縦方向の適切な位置の値である縦等化＿縦補間値、縦等化デジタルイメージに対応する縦方向の１行上の適切な位置の値である１行上の縦等化＿縦補間値、縦等化デジタルイメージに対応する縦方向の１行下の適切な位置の値である１行下の縦等化＿縦補間値の５つの値を生成できる。
【００４５】
デジタルイメージの画素を読み出す順番を図３（Ａ）に示すように左上から右下へ、１行目、２行目、・・・・Ｎ行目とすると、図示しない横基準位置出力手段は左から右への座標を順次出力する。図示しない横基準位置出力手段は、例えば、１行目について０、１、２、３・・・・とデジタルイメージの右端までカウントした後、行を変えて、２行目について０、１、２、３・・・・とカウントするものである。図示しない横基準位置出力手段から出力される横基準位置に従って、縦補間手段１０５は、メモリ１０１からインターフェイス１０２を介して、２１画素ずつ順次読み出し、縦補間値、横等化＿縦補間値、縦等化＿縦補間値、１行上の縦等化＿縦補間値、１行下の縦等化＿縦補間値の５つの値を順次出力する。縦補間値、横等化＿縦補間値は、縦等化＿縦補間値、１行上の縦等化＿縦補間値、１行下の縦等化＿縦補間値はそれぞれ、初期デジタルイメージ、横等化デジタルイメージ、縦等化デジタルイメージの縦方向にのみ位置合わせができた画素の系列である。縦補間手段１０５から順次出力される縦補間値、横等化＿縦補間値、縦等化＿縦補間値、１行上の縦等化＿縦補間値、１行下の縦等化＿縦補間値の各系列は横補間手段１０６へ入力される。
【００４６】
横補間手段１０６は、縦補間手段１０５によって縦方向に位置合わせができた各デジタルイメージの画素系列に対して、更に横方向にも位置合わせを行うものである。横補間手段１０６の構成は図５（Ｂ）に示すように、縦補間手段１０５の構成と同様で、ＦＩＲフィルタで構成される。横補間手段１０６で行う事も縦補間手段１０５で行う事とほとんど同じで、横周波数位相変換手段１１１から設定される補間位置（タップ係数）を、縦補間値、横等化＿縦補間値、縦等化＿縦補間値、１行上の縦等化＿縦補間値、１行下の縦等化＿縦補間値の各系列に適用することで、横方向にも位置合わせができた縦横補間値、横等化＿縦横補間値、縦等化＿縦横補間値、１行上の縦等化＿縦横補間値、１行下の縦等化＿縦横補間値の各系列を演算し出力する。縦横補間値は縦にも横にも位置合わせが完了した初期デジタルイメージに対応する系列であるので、出力のデジタルイメージの系列として、順次メモリ１０１に格納される。横等化＿縦横補間値の系列は、横方向の位相誤差を検出するために、横誤差検出手段１０７へ順次出力される。縦等化＿縦横補間値、１行上の縦等化＿縦横補間値、１行下の縦等化＿縦横補間値は、縦方向の位相誤差を検出するために、縦誤差検出手段１０８へ順次出力される。
【００４７】
横誤差検出手段１０７は、順次入力される横等化されたデジタルイメージの系列である横等化＿縦横補間値の系列から、センターライン（横方向目標値）に対する横方向の位相誤差を順次演算し出力するものである。位相誤差を検出する方法について説明する。図６に、位置合わせができている（位相誤差が少ない）場合の系列について示す。図６（Ａ）は位置合わせの完了したデジタルイメージの画素を示す。これは、白いほど値が高い。図６（Ｂ）に位置合わせの完了したデジタルイメージの画素系列の輝度の推移を左から右に順次示していて図６（Ａ）に対応している。図６（Ｃ）には、図６（Ｂ）をパーシャルレスポンスクラス４に近い等化した画素系列を示している。図６（Ｃ）を見ると、センターライン付近の画素は、ばらついていない事がわかる。
【００４８】
次に図７を見る。図７は位置合わせができている（位相誤差が少ない）場合に合わせて、位置合わせができていない（位相誤差が多い）場合の系列も同時に示している。位相ずれ＋θが存在する画素は、センターライン付近の値がばらついている。位相ずれ点Ａはセンターラインよりかなり上にずれている。また位相ずれ点Ｂはセンターラインより下にずれている。このように、位相方向のずれを振幅方向のずれにより認識できる。センターライン付近の画素をゼロクロス点と呼び、これを図７に示す閾値で検出する。検出されたゼロクロス点が左から右への推移で見たときプラスの傾きの位置（位相ずれ点Ａ等）であれば、そのまま振幅を位相誤差として検出し、ゼロクロス点がマイナスの傾きの位置（位相ずれ点Ｂ等）であれば振幅にマイナスの符号を掛けて位相誤差として検出する。横誤差検出手段１０７で演算された横方向の位相誤差は横ループフィルタ１０９へ出力される。
【００４９】
縦誤差検出手段１０８は、順次入力される縦等化されたデジタルイメージの系列である。縦等化＿縦横補間値、１行上の縦等化＿縦横補間値、１行下の縦等化＿縦横補間値の３つの系列から、センターライン（縦方向目標値）に対する縦方向の位相誤差を順次演算し出力するものであって、横誤差検出手段１０７とほぼ同じ構成で検出できる。ただし、横誤差検出手段１０７は順次入力されてくる系列の推移の傾きのプラスまたはマイナスを判断して位相誤差の符号を決定していたが、縦誤差検出手段１０８は同時に入力されてくる縦等化＿縦横補間値、１行上の縦等化＿縦横補間値、１行下の縦等化＿縦横補間値の３つの値の傾きがプラスかマイナスかを判断する。これは、縦方向の傾きを判断する為である。縦誤差検出手段１０８で演算された縦方向の位相誤差は縦ループフィルタ１１０へ出力される。
【００５０】
横ループフィルタ１０９と縦ループフィルタ１１０はそれぞれ、縦方向、横方向の位相誤差をＰＩフィルタに通すことで、縦方向、横方向の周波数誤差に変換する。横ループフィルタ１０９と縦ループフィルタ１１０の構成を図８に示す。ループフィルタはＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎとＩｎｔｅｇｒａｌにそれぞれゲインを掛けて加算器で足し合わせる構成になっている。ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎではゲインＡを掛けている。Ｉｎｔｅｇｒａｌでは、積分器出力でゲインＢを掛けている。横ループフィルタ１０９と縦ループフィルタ１１０で演算された縦方向、横方向の周波数誤差は、それぞれ、横周波数位相変換手段１１１と縦周波数位相変換手段１１２へ出力される。
【００５１】
横周波数位相変換手段１１１と縦周波数位相変換手段１１２は、縦方向、横方向の周波数誤差と初期周波数誤差を加算し、周波数＿位相変換することで補間位置（位相情報）を得る。そして、補間位置（位相情報）を補間位置（タップ係数）に変換して出力するものである。その構成図を図９に示す。加算器９０１は初期周波数誤差を周波数誤差に加算する。初期周波数誤差は、定常的な周波数誤差が存在する場合に加算するもので、１．５倍オーバーサンプリングしている場合には、１．５に対応する値を周波数誤差に加算する。初期周波数誤差を加算した後、積分器９０２に入力する。周波数−位相変換が積分で得られることは一般的に知られている。積分器９０２で演算された補間位置（位相情報）は係数選択手段９０３へ入力される。係数選択手段９０３は入力された補間位置（位相情報）に対応する補間位置（タップ係数）を選択し出力する。係数選択手段９０３は、予め複数の補間位置（位相情報）に対応する補間位置（タップ係数）を複数記憶していて、入力される補間位置（位相情報）に対応した補間位置（タップ係数）を選択できる。係数選択手段９０３に予め記憶されている補間位置（タップ係数）は、位相をスライドさせるタップ係数であって、一般的にナイキストフィルタと呼ばれるフィルタの係数を使用すればよい。横周波数位相変換手段１１１と縦周波数位相変換手段１１２で演算された縦方向と横方向の補間位置（タップ係数）は、縦補間手段１０５と横補間手段１０６へ出力される。
【００５２】
以上のように、デジタルイメージの位置合せを二次元ＰＬＬを用いて行うことにより、シーケンシャルな回路で位置合せを行うことが可能となり、少ない回路規模で容易に回路を実現できる。また、マーカーの様な一部の情報を用いて位置合せを行うのではなく、デジタルイメージの各画素からタイミング情報を抜き出し空間座標のリカバリーが可能なので、一部に劣化している部分があっても位置合せの精度に大きく影響しない。また、レンズのディストーションやデジタルイメージの回転などが在っても、追従しながら位置合せを行うので、精度の良い位置合せが可能である。デジタルイメージの回転に追従する概念図を図１５に示す。角度θの回転があっても、左から右に読む時に、縦方向の位相同期ループの効果でそのずれに追従して補間を行い適切なリサンプリングが行える。
【００５３】
なお、本実施例ではこれまで図１に示されるように、縦補間手段１０５より前に縦等化手段１０３、横等化手段１０４の処理を行ったが、図１０に示すように、横等化手段１０４の処理を縦補間手段１０５の後の第２の横等化手段１００１で行っても良い。この場合、横等化手段１０４からメモリ１０１に出力していた横等化デジタルイメージが不要となるので、メモリ容量とメモリバンド幅の削減が可能である。第２の横等化手段１００１は、縦補間手段１０５から順次入力される縦補間値を入力し、その系列をＦＩＲフィルタで等化するものである。
【００５４】
なお、本実施例ではこれまで図１に示されるように、縦補間手段１０５より前に縦等化手段１０３、横等化手段１０４の処理を行ったが、図１１に示すように、縦等化手段１０３と横等化手段１０４との処理を縦補間手段１０５の後の第２の縦等化手段１１０１、第２の横等化手段１００１で行っても良い。この場合、縦等化手段１０３からメモリ１０１に出力していた縦等化デジタルイメージが不要となるので、メモリ容量とメモリバンド幅の削減が可能である。第２の縦等化手段１１０１は、縦補間手段１０５より後で行う構成であるので、縦方向には１．０倍サンプリングになっているので、ＰＲ（１，０，−１）への等化は、図４のＣ＿ａ、Ｃ＿ｂ、Ｃ＿ｃで行い３タップのＦＩＲフィルタとなる。この場合には、縦補間手段１０５から順次入力される縦補間値、１行上の縦補間値、２行上の縦補間値、１行下の縦補間値、２行下の縦補間値の５つの系列を入力し、２行上の縦補間値、１行上の縦補間値、縦補間値の３つの値から１行上の縦等化＿横補間値を生成し、１行上の縦補間値、縦補間値、１行下の縦補間値の３つの値から縦等化＿横補間値を生成し、縦補間値、１行下の縦補間値、２行上の縦補間値の３つの値から１行下の縦等化＿横補間値を生成し、生成した３つの系列を順次出力するものである。また、第２の横等化手段１００１と第２の縦等化手段１１０１は同一の二次元フィルタで構成しても良い。二次元フィルタの構成例を図１４に示す。
【００５５】
なお、本実施例ではこれまで図１に示されるように、縦補間手段１０５より前に縦等化手段１０３、横等化手段１０４の処理を行ったが、図１２に示すように、縦等化手段１０３を縦補間手段１０５の後の第２の縦等化手段１１０１で行い、横等化手段１０４を横補間手段１０６の後の第３の横等化手段１２０１で行っても良い。この場合、横補間手段１０６で補間する系列が少なくなるので回路規模を減少できる。第３の横等化手段１２０１は、横補間手段１０６より後で行う構成であるので、横方向には１．０倍サンプリングになっているので、ＰＲ（１，０，−１）への等化は、図４のＣ＿ａ、Ｃ＿ｂ、Ｃ＿ｃで行い３タップのＦＩＲフィルタとなる。この場合には、横補間手段１０６から順次入力される縦横補間値の系列を入力し等化することで、横等化＿縦横補間値を生成し順次出力するものである。
【００５６】
なお、本実施例ではこれまで図１に示されるように、縦補間手段１０５より前に縦等化手段１０３、横等化手段１０４の処理を行ったが、図１３に示すように、縦等化手段１０３を横補間手段１０６の後の第３の縦等化手段１３０１で行い、横等化手段１０４を横補間手段１０６の後の第３の横等化手段１２０１で行っても良い。この場合、横補間手段１０６で補間する系列が少なくなるので回路規模を減少できる。第３の縦等化手段１３０１は、横補間手段１０６より後で行う構成であるので、横方向には１．０倍サンプリングになっているので、ＰＲ（１，０，−１）への等化は、図４のＣ＿ａ、Ｃ＿ｂ、Ｃ＿ｃで行い３タップのＦＩＲフィルタとなる。この場合には、横補間手段１０６から順次入力される縦横補間値、１行上の縦横補間値、１行下の縦横補間値の系列を入力し等化することで、縦等化＿縦横補間値を生成し順次出力するものである。また、第３の横等化手段１２０１と第３の縦等化手段１３０１は同一の二次元フィルタで構成しても良い。二次元フィルタの構成例を図１４に示す。
【００５７】
以上のように、横等化手段１０４、１００１、１２０１と縦等化手段１０３、１１０１、１３０１で行う位相同期を容易にする為の等化は、位相誤差を検出する横誤差検出手段１０７と縦誤差検出手段１０８より前で行えばよく、本発明は等化を行う位置によって限定されるものではない。図１、図１０〜１３の構成には、回路規模と性能にそれぞれ違いがあり、どちらを優位にするかは設計者が決定すれば良い。
【００５８】
なお、本実施例では、縦補間手段１０５と横補間手段１０６は別々のフィルタであるとして記載しているが、両者のタップ係数を畳み込みにより２次元で構成し、縦補間手段１０５と横補間手段１０６を纏めて、二次元の空間フィルタとして構成することも可能である。この場合、本実施例で記載していた二つの補間処理を一つの回路で行うので、演算速度の向上が図れる。図１４に二次元フィルタの構成例を示す。
【００５９】
なお、本実施例では、図３を用いてデータを読み出す順番を１行目、２行目、・・・Ｎ行目に順番に読み出すと記載したが、縦周波数位相変換手段１１２は、例えば１〜８行目など複数行の補間位置を纏めて出力し、縦補間手段１０５は１〜８行目など複数行を纏めて読み込み、並列処理が可能となるように構成した位置合せ装置を構成しても良い。この場合、縦方向の補間の演算が効率よく行える為、並列化によって、演算速度が増加する割には回路規模の増大は少なく、コストパフォーマンスの向上が図れる。
【００６０】
なお、前述の複数行を纏めて読み込み位置合せを行う場合には、横誤差演算手段１０７、縦誤差演算手段１０８で演算する位相誤差を、複数行の位相誤差を平均したものを新たな位相誤差として出力すると良い。この場合、複数行の位相誤差を平均しているので、誤差の精度が向上し、信頼の高い位置合せを行うことが可能となる。
【００６１】
なお、前述の複数行であるＭ行を纏めて読み込み位置合せを行う場合には、横誤差演算手段１０７、縦誤差演算手段１０８で演算する位相誤差を、Ｎ行の位相誤差を平均したもの出力すると良い。このときＭ＞ＮでありＮ＞＝１である。これは、少ない行数の位相誤差によって、より多くの行数の補間を一度に行う方法であって、例えば、３行分の位相誤差の平均を新たな位相誤差として出力し、それを用いて８行分の補間を行う構成となる。この場合、誤差演算に必要な行数が減少し、回路規模の削減が図れる。
【００６２】
なお、本実施例で記載されている縦と横は入れ替わってもよく、例えば縦等化手段を横等化手段と読み替えても良く、デジタルデータを読み出す方向や、縦横の処理する順番によって限定されるものではない。
【実施例２】
【００６３】
図１６は本実施例のデータ記録再生装置の構成を示したものである。図示しないコヒーレント光源から発せられた光は、図示しないプリズムビームスプリッターで分割され、その一方は空間光変調器１６１へ照射される。空間光変調器１６１は光の振幅や位相に空間変調を行うものである。データ変調器１６２は入力される系列を変調し、空間光変調器１６１へ出力する。空間変調が行われた光は媒体に干渉パターンを記録するための干渉光学系１６３へ入力され、媒体１６４にデータが記録される。本実施例では、図示しないプリズムビームスプリッターで分割された一方に空間変調を行い信号光とし、他方を参照光として、２つの光を干渉させることで媒体１６４に記録する方式を採る。再生時には、干渉光学系１６３へ参照光のみを入力し、その回折光を再生光として媒体１６４から読み出す。媒体１６４からの再生光はイメージセンサー１６５へ照射され、イメージセンサー１６５は光電変換によってデジタルイメージを出力する。デジタルイメージは信号処理手段１６６によって２値化される。コヒーレント光源はレーザー光源であって、干渉を記録するために、その波長のバンド幅は非常に狭いものになっている。
【００６４】
光の振幅や位相を空間変調する空間光変調器１６１は液晶パネル等で構成されていて、セルごとに透過であるデータ”１”と遮断であるデータ”０”を設定できる。なお、光の振幅を空間変調できるものであれば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などを用いてもよく、本発明は空間光変調器１６１のＯＮ、ＯＦＦの構造方式によって限定されるものではない。
【００６５】
空間光変調器１６１の変調パターンはデータ変調器１６２から設定される。データ変調器１６２は例えば入力された系列に、１−４符号（１Ｌｉｇｈｔ  Ｂｉｔ  ｏｎ  ４ｃｅｌｌｓ  Ｃｏｄｉｎｇ）と呼ばれる４セルのうち１セルのみ”１”のデータとなる変調を適用し、実施例２で述べた位相引き込み用パターンを付加したものを出力する。
【００６６】
干渉光学系１６３は、空間光変調器１６１で変調された光を参照光と干渉させて、媒体１６４に記録する光学系である。本実施例では図示しないコヒーレント光源からの光を、図示しないプリズムビームスプリッターで分割した一方を参照光とし、他方を空間光変調器１６１に照射し変調された光を信号光とすることで、２光束干渉を実現する。
【００６７】
干渉光学系１６３はフーリエ変換レンズとアパーチャーで構成されている。フーリエ変換レンズ１６３１によって、集光された信号光は信媒体１６４へ照射される。また、参照光も媒体１６４へ照射される。この２つの光の干渉を媒体１６４へ記録する。アパーチャー１６３３はフーリエ変換レンズ１６３１によって構築されたフーリエ面で開口を制限することで、高周波の成分を取り除く。媒体１６４はフォトリラクティブポリマーなどの材質で構成されたもので、光の干渉を記録することができる。再生時には、参照光のみを媒体１６４へ照射することで、その回折光を逆フーリエ変換レンズ１６３２で逆フーリエ変換して、この光を再生光として媒体１６４から読み出すことができる。
【００６８】
イメージセンサー１６５は媒体１６４から読み出した再生光を光電変換することでデジタルイメージを生成し、そのデジタルイメージは信号処理手段１６６へ入力され、信号処理手段１６６では少なくとも位置合わせ、空間フィルタリング、２値化を行う。イメージセンサー１６５の出力は図３（Ａ）の様になる。ただし、図３（Ａ）には引き込みパターンが無いが、引き込みパターンを付加した場合には、そのパターンも同時に撮影できる。引き込みパターンについては後述する。信号処理手段１６６の構成を図１７に示す。
【００６９】
イメージセンサー１６５から出力されたデジタルイメージはメモリインターフェイス１６６１を介してメモリ１６６２へ格納される。メモリ１６６２へ格納されたデジタルイメージは、メモリインターフェイス１６６１を介して位置合せ装置１６６３へ入力される。
【００７０】
位置合せ装置１６６３は、実施例１に示した位置合せ装置であって、イメージセンサー１６５の出力のデジタルイメージに、二次元のＩＴＲを適用し適切な座標でリサンプリングしメモリ１６６２へ再び格納する。通常、イメージセンサー１６５の画素ピッチは、空間変調器１６１のセルピッチと１対１には対応していない。これは、レンズの収差や、メディアのチルト、メカの伸縮などの影響によって、１セルに対して１画素のセンシングができない可能性があるからである。１セルに対して１画素のセンシングができない場合にはサンプリングの定理により、元のイメージを再生できないため、エラーの数が増大してしまう。これを防ぐために、１セルに対して例えば１．５画素のオーバーサンプリングを行う。位置合せ装置１６６３は収差等の影響や、オーバーサンプリングでずれてしまったサンプリングを１セルに対して１画素に対応するように位置合わせするものである。
【００７１】
次に、引き込みパターンを付加した場合について説明する。図１８は引き込みパターンが付いたデータ変調方法の一例を示したものである。白は１、黒は０を表す。図１８は二次元データの左側に位相引き込み用のマージンが付加されている。左端の方には縦方向引き込みパターンとしては、縦方向の４Ｔの連続データが複数列にわたって付加されている。ここで、４Ｔの信号とは”１０００”のデータの並びのことであり、３Ｔならば”１００”、２Ｔ２Ｔならば”１０１０”のデータの並びを表す。また、縦方向引き込みパターンの右側には、横方向引き込みパターンとして、横方向の４Ｔの連続データが複数行にわたって付加されている。そして、横方向引き込みパターンの右側には、引き込み終了パターンとして、１Ｔ３Ｔである”１１００”のデータが複数行にわたって付加されている。そして、引き込み終了パターンの右側には、二次元データが並んでいる。
【００７２】
この様に位相引き込み用の引き込みパターンを変調データに付加することで、位相同期の引き込みレンジを広げることができる。４Ｔの連続パターンは、パーシャルレスポンスクラス４に等化したときにゼロクロスが最も多くなる系列であって、位相誤差の検出に適したパターンである。
【００７３】
デジタルイメージを左から右へ位相同期を行いながら読み出す時、まず、縦方向引き込みパターンによって、縦方向の位相同期がロックする。次に、横方向引き込みパターンによって、横方向の位相同期がロックする。その後、引き込み終了パターンを検知し、引き込み終了パターン以後のデータを適切な位置でリサンプリングし、位置合せを行うことができる。
【００７４】
また、４Ｔの連続パターンの更に効率よい付加の方法を図１９に示す。図１９は横方向の４Ｔの連続パターンと縦方向の４Ｔの連続パターンを効率よく組み合わせた引き込みパターンである。図１８の引き込みパターンより効率が良いので、引き込みパターンを付加する領域が狭くてよい。また、図２０のように、４Ｔのパターンを配置し、引き込みパターンを付加する領域が狭くしてもよい。このように、縦方向と横方向の位相引き込み用のパターンを変調データに付加することで、位相同期の引き込みレンジを広げることができる。
【００７５】
空間フィルタ１６６４は、デジタルイメージの等化を行うためのフィルタである。デジタルイメージの等化とは、データを読みやすいようにデジタルイメージの空間周波数特性を所定の特性にフィルタリングすることである。空間フィルタ１６６４は２次元のＦＩＲフィルタで実現することができる。この空間フィルタ１６６４のフィルタ係数は図示しないフィルタ係数設定手段から設定される。空間フィルタ１６６４でフィルタリングされたデジタルイメージはメモリインターフェイス１６６１を介して再びメモリ１６６２へ格納される。
【００７６】
なお、位置合せ手段１６６３で用いる補間の為のナイキストフィルタと、空間フィルタ１６６４とは、別の手段として説明しているが、この両者のフィルタ係数の畳み込みを行い、その結果を新たなフィルタ係数として、１つのフィルタへ入力することで、１つのフィルタで、補間の為のナイキストフィルタと空間フィルタ１６６４の両方を実現することが可能となる。この場合、回路規模の削減、メモリアクセスの減少などの効果がある。
【００７７】
フィルタリングされたデジタルイメージはメモリ１６６２からメモリインターフェイス１６６１を介して２値化手段１６６５へ入力される。２値化手段１６６５では、１−４変調の復調を行い、次に、誤り訂正を行った後データが出力される。２値化手段１６６５から出力されたデータはホストへ転送される。
【００７８】
以上の様に、二次元のＩＴＲを用いた位置合わせ措置１６６３を用いることで、回路規模が抑えられ、精度が高い位置合わせが行え、その結果エラーが少なくコストパフォーマンスが高いデータ再生を行うことができる。
【００７９】
また、媒体１６４に記録するデータは、データ変調器１６２によって位相同期用の引き込みパターンが付加されているので、位相同期の引き込みレンジが大きくプレイアビリティーの向上が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明にかかるデジタルイメージ位置調整装置及び方法、データ記録再生装置は、再生された２次元デジタルイメージの位置をマーカーを用いずに調整する特徴を有し、ホログラム記録再生装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１における位置合せ装置の構成図
【図２】本発明の実施例１における二次元データのイメージ図
【図３】本発明の実施例１におけるデジタルイメージ図
【図４】本発明の実施例１における等化を説明する図
【図５】本発明の実施例１における補間手段の構成図
【図６】本発明の実施例１における位相誤差の無い系列の波形を説明する図
【図７】本発明の実施例１における位相誤差の有る系列の波形を説明する図
【図８】本発明の実施例１におけるループフィルタの構成図
【図９】本発明の実施例１における周波数位相変換手段の構成図
【図１０】本発明の実施例１における第２の位置合せ装置の構成図
【図１１】本発明の実施例１における第３の位置合せ装置の構成図
【図１２】本発明の実施例１における第４の位置合せ装置の構成図
【図１３】本発明の実施例１における第５の位置合せ装置の構成図
【図１４】本発明の実施例１における二次元の補間手段の構成図
【図１５】本発明の実施例１における回転の有るデジタルイメージ図
【図１６】本発明の実施例２におけるデータ記録再生装置の構成図
【図１７】本発明の実施例２における信号処理手段の構成図
【図１８】本発明の実施例２における位相引き込みパターンの有るデータイメージ図
【図１９】本発明の実施例２における第２の位相引き込みパターンの有るデータイメージ図
【図２０】本発明の実施例２における第３の位相引き込みパターンの有るデータイメージ図
【符号の説明】
【００８２】
１０１  メモリ
１０２  メモリインターフェイス
１０３  縦等化手段
１０４  横等化手段
１０５  縦補間手段
１０６  横補間手段
１０７  横誤差検出手段
１０８  縦誤差検出手段
１０９  横ループフィルタ
１１０  縦ループフィルタ
１１１  横周波数位相変換手段
１１２  縦周波数位相変換手段
９０１  加算器
９０２  積分器
９０３  係数選択手段
１００１  第２の横等化手段
１１０１  第２の縦等化手段
１２０１  第３の横等化手段
１３０１  第３の縦等化手段
１６１  空間光変調器
１６２  データ変調器
１６３  干渉光学系
１６３１  フーリエ変換レンズ
１６３２  逆フーリエ変換レンズ
１６３３  アパーチャー
１６４  媒体
１６５  イメージセンサー
１６６  信号処理手段
１６６１  メモリインターフェイス
１６６２  メモリ
１６６３  位置合せ装置
１６６４  空間フィルタ
１６６５  ２値化手段
【図１】
2008117440.tif 000003
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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