(57)【要約】【課題】ホログラムに記録されていたページデータを再生する際に、レンズのＭＴＦに応じて、記録されているページデータの高域成分の強度が低下したり、記録媒体ノイズや撮像素子のノイズが生じたりしても、再生画像のＳＮ比の劣化を防止できるようにする。【解決手段】情報記録時において、制御装置２に入力されたページデータに対して、高域増強部１２において、予め高域側成分を増強した上で、このページデータ信号をＳＬＭ３に送出する。一方、情報再生時には、情報記録時に増強されていた量に応じ、ＣＣＤ撮像素子７から制御装置２に入力されたページデータ信号に対して、高域減衰部２２において高域側成分を減衰させた上で、このページデータ信号に演算処理、復号化処理等を施す。【選択図】図１
2008256869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、該ホログラム記録媒体からの再生光に基づき、該記録されたページデータ情報を再生するホログラム情報記録再生方法において、
該ホログラフィック記録を行う前に、該ページデータにおける、高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強しておくとともに、
前記ホログラム記録媒体に記録された該ページデータ情報を再生した後、前記高域側の所定の空間周波数成分を、前記所定量だけ減衰させることを特徴とするホログラム情報記録再生方法。
【請求項２】
データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、該ホログラム記録媒体から出力された再生光に基づき、該ページデータ情報を再生するホログラム情報記録再生装置において、
記録すべき前記ページデータについて高速フーリエ変換を施す第１のＦＦＴ演算手段と、
該第１のＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強する関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施す第１のＩＦＦＴ演算手段と、
該第１のＩＦＦＴ演算手段からの出力データを、前記データ情報として入力され、該データ情報に基づいて、前記信号光を空間的に変調する空間光変調器と、
前記ホログラム記録媒体から再生された前記ページデータ情報について、高速フーリエ変換を施す第２のＦＦＴ演算手段と、
該第２のＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の前記所定の空間周波数成分を前記所定量に応じた量だけ減衰させる関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施す第２のＩＦＦＴ演算手段と、
を備えたことを特徴とするホログラム情報記録再生装置。
【請求項３】
前記所定量を、前記信号光および前記再生光の光路中に配されたレンズ系のＭＴＦの逆関数または該逆関数の近似関数に基づいて算出することを特徴とする請求項２記載のホログラム情報記録再生装置。
【請求項４】
前記記録すべきページデータのうち、前記所定の空間周波数成分よりも低域側の空間周波数成分を減衰させ、相対的に該所定の空間周波数成分が強調されるように、フーリエ変換レンズのフーリエ変換面に濃度勾配フィルタを配設してなるものであることを特徴とする請求項２または３記載のホログラム情報記録再生装置。
【請求項５】
前記第１のＦＦＴ演算手段と前記第２のＦＦＴ演算手段とを共通化し、前記第１のＩＦＦＴ演算手段と前記第２のＩＦＦＴ演算手段とを共通化し、前記高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強する関数乗算器と前記高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ減衰する関数乗算器とを共通化したことを特徴とする請求項２から４のうちいずれか１項記載のホログラム情報記録再生装置。
【請求項６】
データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録するホログラム情報記録装置において、
記録すべき前記ページデータについて高速フーリエ変換を施すＦＦＴ演算手段と、
該ＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強する関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施すＩＦＦＴ演算手段と、
該ＩＦＦＴ演算手段からの出力データを、前記データ情報として入力され、該データ情報に基づいて、前記信号光を空間的に変調する空間光変調器と、
を備えたことを特徴とするホログラム情報記録装置。
【請求項７】
データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させて得られた干渉縞がページデータ情報としてホログラフィック記録されたホログラム記録媒体から、該ページデータ情報を再生するホログラム情報再生装置において、
前記ホログラム記録媒体から再生された前記ページデータ情報について、高速フーリエ変換を施すＦＦＴ演算手段と、
該ＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の所定の空間周波数成分を前記所定量に応じた量だけ減衰させる関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施すＩＦＦＴ演算手段と、
を備えたことを特徴とするホログラム情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度記録が可能なホログラム情報記録再生に係る方法および装置に関し、特に、離散的なデジタルデータ（例えば大容量の保存用アーカイブデータ）をホログラフィックメモリに記録し、該ホログラフィックメモリから再生する際における、ＳＮ比改善を図るための方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録においてホログラムを利用した記録再生装置が注目されつつある。
ホログラムを利用した記録再生装置は、レーザビームをビームスプリッタ等により信号光と参照光に分離し、信号光に対しては液晶パネルやＤＭＤ (Digital Micromirror Device)等の空間光変調器(ＳＬＭ:Spatial Light Modulator)を用いて空間的に強度変調することで記録すべき信号を重畳させ、この信号光と参照光が交差するよう導光し、その交差位置にホログラム記録媒体を配置する。信号光と参照光が同時にホログラム記録媒体に照射されることで干渉縞すなわちホログラムが記録される。なお、信号光に重畳させる空間的な強度変調用のパターンをページデータまたはデータページと称しており、一般に白／黒２値の画素を２次元的に配列した画像とされている。
【０００３】
一方、ホログラム記録媒体にホログラム記録された信号を再生する際には、記録したときと同じ波面を有する参照光のみを記録媒体に照射すると記録情報を担持した回折光が生じ、これをＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子により画像として受光し、この後、これら撮像素子からの出力信号を信号処理することにより、元の情報を復元することができる。
【０００４】
また、ホログラム記録方式においては、情報記録中に波面や波長、記録媒体への光入射角度といった参照光の条件を種々変化させることで、互いに異なるページデータを記録媒体の同一位置に多重して記録し、再生時に分離して読み出すことが可能となることから、大幅に高密度・大容量記録を実現できるものとして期待されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５４１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、信号光をホログラム記録媒体へ導光する場合、通常、該記録媒体の直前にレンズを配置することで、記録媒体に照射せしめられる信号光の照射面積を小さく絞り込むようにしており、高密度化を促進するようにしている。また、情報再生時において記録媒体からの回折光を撮像素子へ導光する際にもレンズが用いられ、これにより撮像素子上に画像を高精度に結像させることができる。
【０００７】
しかしながらレンズ中を光が通過する際に、レンズのＭＴＦ(Modulation Transfer Function：振幅伝達関数）の影響により、ページデータの高域の空間周波数成分の強度が弱くなってしまう。したがって、再生時に撮像素子にて得られる再生画像は空間周波数の低域側成分と高域側成分との間で強度差が生じ、再生画像のＳＮ比（ＳＮＲ）に劣化が生じていた。
【０００８】
一方、ホログラム記録媒体として光感光性樹脂材料を用いた場合、記録媒体内部に屈折率差を生じさせてホログラムを記録するため、記録済み領域から散乱光ノイズが発生し、これが記録媒体ノイズの主要因となる。このノイズはランダムであり、撮像素子の画素程度の大きさからなるスペックル模様を呈す。さらに、撮像素子自体のノイズとしては熱雑音（サーマルノイズ）やショットノイズ等があり、これらはいずれもランダムな特性である。このため、これら種々のノイズの影響を受けた再生画像は、ＳＮ比に劣化が生じていた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ホログラムに記録されていたページデータを情報再生する際に、レンズのＭＴＦに応じて、記録されているページデータの高域成分の強度が低下したり、記録媒体ノイズや撮像素子のノイズが生じても、再生画像のＳＮ比の劣化を防止し得るホログラム情報記録再生方法、ならびにホログラム情報記録再生装置、ホログラム情報記録装置、およびホログラム情報再生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、上記課題を解決するための本発明に係るホログラム情報記録再生方法は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、該ホログラム記録媒体からの再生光に基づき、該記録されたページデータ情報を再生するホログラム情報記録再生方法において、
該ホログラフィック記録を行う前に、該ページデータにおける、高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強しておくとともに、
前記ホログラム記録媒体に記録された該ページデータ情報を再生した後、前記高域側の所定の空間周波数成分を、前記所定量だけ減衰させることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る情報記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録し、該ホログラム記録媒体から出力された再生光に基づき、該ページデータ情報を再生するホログラム情報記録再生装置において、
記録すべき前記ページデータについて高速フーリエ変換を施す第１のＦＦＴ演算手段と、
該第１のＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強する関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施す第１のＩＦＦＴ演算手段と、
該第１のＩＦＦＴ演算手段からの出力データを、前記データ情報として入力され、該データ情報に基づいて、前記信号光を空間的に変調する空間光変調器と、
前記ホログラム記録媒体から再生された前記ページデータ情報について、高速フーリエ変換を施す第２のＦＦＴ演算手段と、
該第２のＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の前記所定の空間周波数成分を前記所定量に応じた量だけ減衰させる関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施す第２のＩＦＦＴ演算手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この情報記録再生装置において、前記所定量を、前記信号光および前記再生光の光路中に配されたレンズ系のＭＴＦの逆関数または該逆関数の近似関数に基づいて算出することが望ましい。
【００１３】
また、前記記録すべきページデータのうち、前記所定の空間周波数成分よりも低域側の空間周波数成分を減衰させ、相対的に該所定の空間周波数成分が強調されるように、フーリエ変換レンズのフーリエ変換面に濃度勾配フィルタを配設してなるものであることが望ましい。
【００１４】
また、前記第１のＦＦＴ演算手段と前記第２のＦＦＴ演算手段とを共通化し、前記第１のＩＦＦＴ演算手段と前記第２のＩＦＦＴ演算手段とを共通化し、前記高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強する関数乗算器と前記高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ減衰する関数乗算器とを共通化することが望ましい。
【００１５】
また、本発明に係る情報記録装置は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させてホログラム記録媒体に干渉光による干渉縞をページデータとしてホログラフィック記録するホログラム情報記録装置において、
記録すべき前記ページデータについて高速フーリエ変換を施すＦＦＴ演算手段と、
該ＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の所定の空間周波数成分を所定量だけ増強する関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施すＩＦＦＴ演算手段と、
該ＩＦＦＴ演算手段からの出力データを、前記データ情報として入力され、該データ情報に基づいて、前記信号光を空間的に変調する空間光変調器と、
を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、本発明に係る情報再生装置は、データ情報を担持した信号光と、参照光とを干渉させて得られた干渉縞がページデータ情報としてホログラフィック記録されたホログラム記録媒体から、該ページデータ情報を再生するホログラム情報再生装置において、
前記ホログラム記録媒体から再生された前記ページデータ情報について、高速フーリエ変換を施すＦＦＴ演算手段と、
該ＦＦＴ演算手段からの出力データのうち、高域側の所定の空間周波数成分を前記所定量に応じた量だけ減衰させる関数乗算器と、
該関数乗算器からの出力データに高速逆フーリエ変換を施すＩＦＦＴ演算手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、上述した「高域」とは周波数特性上で「低域」に対応する用語であり、対象となる周波数領域のうち、相対的に高い周波数領域をいうものとする。
【発明の効果】
【００１８】
一般に、情報再生されたページデータは高域成分が低下してしまい、情報再生されたページデータの信号品質が劣化することになるから、情報記録時に、予めこれを増強（プリエンファシス）しておけば、結果として、情報再生されたページデータの信号品質の劣化を抑制することができる、との発想に基づいて本発明はなされたものである。
【００１９】
さらに、情報記録時において、上述した増強量を上回るように高域成分を増強しておき、ページデータにノイズが重畳された場合でも、再生時に高域成分を減衰（ディエンファシス）させることにより、信号品質劣化を抑制することができるとともにノイズ成分を抑制することができる、との発想に基づいて本発明はなされたものである。
【００２０】
すなわち、本発明のホログラム情報記録再生方法、ホログラム情報記録再生装置およびホログラム情報記録装置によれば、情報記録時にはページデータにおける高域成分の強度を増幅（プリエンファシス）しており、これにより、光を記録媒体上に収束せしめるレンズ等のＭＴＦに応じて、ページデータの高域側成分の強度が低下する場合であっても、その低下を補償することができる。
【００２１】
また、本発明のホログラム情報記録再生方法、ホログラム情報記録再生装置およびホログラム情報再生装置によれば、情報再生時には、情報記録時に増幅（プリエンファシス）した量に応じて、該高域成分の強度を減衰（ディエンファシス）させるようにしているので、再生情報に重畳されたノイズを低減することができ、これにより再生画像のＳＮ比の劣化を低減することができる。
【００２２】
さらに、本発明のホログラム情報記録再生方法およびホログラム情報記録再生装置によれば、ページデータの記録時における高域成分低下の補償のみならず、再生情報に重畳されたノイズを低減することが可能であるから、再生画像のＳＮ比を従来よりも向上させることができ、結果として情報の誤り率を低減して情報の信頼性を高めることができ、また情報復元をより簡易なものとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係るホログラム情報記録再生方法および装置を図面を参照しつつ、情報記録機能と情報再生機能に分けて説明する。なお、本発明の実施形態に係るホログラム情報記録装置は、以下の実施形態に係るホログラム情報記録再生装置の情報記録機能部分によって表されるものであり、また、本発明の実施形態に係るホログラム情報再生装置は、以下の実施形態に係るホログラム情報記録再生装置の情報再生機能部分によって表されるものであり、ホログラム情報記録装置あるいはホログラム情報再生装置と称する場合は各々、情報記録機能部分あるいは情報再生機能部分のみを有するものを含むものとする。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係るホログラム情報記録再生装置１の主要光学系を概念的に示す図である。なお、図１において、光学系の上流側の各部材は図示を省略されている。
【００２５】
＜情報記録機能＞
図１に示すように、レーザ光源から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、ビームスプリッタにより２系の光束に分岐され、それぞれ信号光（物体光：実際にはＳＬＭ３により信号光とされる）および参照光として機能せしめられる。
上記参照光はホログラム記録媒体５上の所定の領域に照射される。
【００２６】
一方、上記信号光は、ＳＬＭ（空間光変調素子）３に照射される。
ＳＬＭ３としては、液晶表示パネルやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）等のライトバルブが用いられ（本実施形態では、液晶プロジェクタ用途に量産されている一般的な透過型液晶表示パネルが使用されている）、外部メモリ等から制御装置２へ伝送されたページデータ情報を入力され、その入力に応じて該ページデータを表示する。
【００２７】
なお、図２はページデータの一例を示すものである。
そして、ＳＬＭ３上の各ピクセルがページデータ上の２値のデジタル情報に応じて光を通過（または反射）／遮断することで、空間的に光を変調する。この変調処理によりページデータ情報を担持した信号光が生成される。
【００２８】
ＳＬＭ３から出射された信号光は、第１のＦＴＬ（フーリエ変換レンズ：Fourier Transform Lens）４によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体５へ照射される。このときホログラム記録媒体５中の信号光が通過する場所へ、別角度から、上記参照光が同時に照射されるので、ホログラム記録媒体５中に干渉縞が生じ、この縞分布を屈折率分布などの形態で光反応性の記録媒体５の記録領域に転写することによりホログラム記録が行われる。なお、ホログラム記録媒体５としては、例えば、フォトポリマー系材料を２枚のガラス板間に挾んだ形状のものを用いる。
【００２９】
なお、互いに異なるページデータを順次ＳＬＭ３に表示させつつ、参照光のホログラム記録媒体５への入射角度等を少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体５中の同一領域に多重記録することが可能となり、さらに高密度な情報格納が可能となる。
【００３０】
ところで、上述したＦＴＬ４、６中を光が通過する際に、そのＭＴＦに応じて、ページデータのうち高域の空間周波数成分の強度が、図３に示す如く低下してしまう。したがって、情報再生時にＣＣＤ撮像素子７により得られる画像信号は空間周波数の低域側成分と高域側成分との間で強度差が生じ、再生画像のＳＮ比が低下している。そこで、本実施形態のものでは、情報記録時において、制御装置２に入力されたページデータに対して、高域増強部１２において、予め高域側成分を増強した上で、このページデータ信号をＳＬＭ３に送出するようにしている。
【００３１】
これにより、ＦＴＬ４、６のＭＴＦに応じて、ページデータの高域側成分の強度の低下が生じる場合であっても、その低下を補償することができることになる。
【００３２】
以下、上述した図３について、補足的な説明を行う。すなわち、上記信号光は第１のＦＴＬ４を、上記再生光は第２のＦＴＬ６を各々通過し、いずれによっても高域成分が減衰するため、情報再生されたページデータにおける高域成分の強度が大幅に低下する。空間周波数成分に対する振幅強度の関数をＭＴＦと称しており、図３は、このＭＴＦを実際に記録再生装置にて測定した際の測定結果をグラフ化したものであり、２つのＦＴＬ４、６の特性を含むものである。図３から明らかなように、高域になる程、その振幅強度が低下してしまう。なお、ＭＴＦがこのような特性を示すことはレンズの一般的な性質として知られているところであるが、レンズの構成に応じてＭＴＦの特性曲線は異なる形状を示す。
【００３３】
＜情報再生機能＞
また、情報再生時において、参照光は、情報記録時と同様の条件（例えば入射角度および位置）でホログラム記録媒体５の所定の領域に照射される。
【００３４】
これにより、所望のページデータ情報を担持した回折光がホログラム記録媒体５から出力され、この回折光が第２のＦＴＬ（フーリエ変換レンズ）６を介してＣＣＤ撮像素子７に入射し撮像され、撮像して得られたページデータ信号は制御装置２に送出される。そして、制御装置２の信号処理部３２等においてページデータ信号の演算処理、復号化処理等が行われ、データ再生が終了する。
【００３５】
ところで、ホログラム記録媒体５として光感光性樹脂材料を用いた場合、情報の記録は、その記録媒体５の内部に屈折率差を生じさせて行うため、記録済み領域からはランダムな特性を有する散乱光ノイズ（記録媒体ノイズ）が発生し、また、撮像素子からも熱雑音（サーマルノイズ）やショットノイズ等と称されるランダムな特性を有するノイズが発生している。このため、これら種々のノイズの影響を受けた再生画像は、ＳＮ比が劣化した状態となっている。そこで、本実施形態のものでは、情報記録時に増強（プリエンファシス）した量に応じて、情報再生時には、ＣＣＤ撮像素子７から制御装置２に入力されたページデータに対して、高域減衰部２２において高域側成分を減衰させた上で、信号処理部３２等に送出し、このページデータ信号に演算処理、復号化処理等を施すようにしているので、再生画像情報に重畳されたノイズを低減することができ、これにより再生画像のＳＮ比の劣化を低減することができる。
【００３６】
以下、上述した実施形態方法および装置におけるいくつかの特徴的部分を中心として、さらに詳細に説明する。
【００３７】
＜プリエンファシス特性を乗算する方法について＞
ここで、２つのパラメータuおよびvを、各々横および縦の空間周波数を表すものとし、ＭＴＦ特性を関数ｆ(ｕ，ｖ)により表現すると、必要なプリエンファシス特性ｇ(ｕ，ｖ)は、
【００３８】
【数１】
2008256869.tif 000003
と表される。
【００３９】
上記ｆ(ｕ，ｖ)は高域成分が弱い特性であるのに対し、上記ｇ（ｕ，ｖ）は高域成分が増強された特性である。
すなわち、上記実施形態においては、情報記録時に、ページデータに対しＦＦＴ(Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）演算を施し、それにより得られたページデータの空間周波数成分に対して上記（1）式の特性を乗算すればよいことになる。
【００４０】
このことを、図４を用いて、より具体的に説明する。図４は図１に記載された制御装置２の高域増強部１２の内部構成を示すものである。ここで、入出力されるページデータの各画素値は0〜255の８ビット階調であるものとする。
【００４１】
図示する領域拡大ステップ（Ｓ１１）においては、入力されたページデータ画像Ａ（ｘ，ｙ）の周囲に黒色("0"のデータ）の帯を付加する。これはＦＦＴ演算を高速に行うための手法である。ページデータＡ（ｘ，ｙ）の大きさが正方形でなく一辺が２のべき乗で表されないような場合に有効な手法である。
【００４２】
例えば、画像が横200画素×縦160画素で表されるものであるとき、ページデータの左右両側または左か右のいずれか一方の側に、合計幅56画素分の黒色の帯領域を付加するとともに、ページデータの上下両側または上か下のいずれか一方の側に、合計幅96画素分の黒色の帯領域を付加する。これにより横256画素×縦256画素の２次元配列データに領域が拡大したことになる。
【００４３】
この後、ＦＦＴステップ（Ｓ１２）に送られることになるが、送られたデータの領域は１辺が２のべき乗に相当する正方形の２次元配列データとされているから、ＦＦＴ演算処理を高速で行うことができる。
【００４４】
これにより、元のページデータＡ(ｘ，ｙ)に対する空間周波数領域配列Ａ'(ｕ，ｖ)が得られるので、このＡ'(ｕ，ｖ)に対して上記（１）式のプリエンファシス特性ｇ(ｕ，ｖ)を乗算する（Ｓ１３）。
【００４５】
次に、ＩＦＦＴステップ（Ｓ１４）において、ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換)演算処理を行い、この後、領域削除ステップ（Ｓ１５）において、領域拡大ステップ（Ｓ１１）で付加した黒色の帯領域を削除する。
【００４６】
次に、ページデータが格納された２次元配列の各要素が0〜255の８ビット階調の範囲内とは限らないことから、ページデータを、0〜255の範囲内に収まるよう正規化する（Ｓ１６）。これにより得られた出力ページデータＢ(ｘ，ｙ)は、高域成分が増強されたものとなっており、このように高域成分が増強されたページデータがＳＬＭ３へ送られる。
【００４７】
この後、情報記録時において第１のＦＴＬ４により、さらに情報再生時において第２のＦＴＬ６により、ＭＴＦ特性ｆ(ｕ，ｖ)が掛けられ、結果として再生ページデータの空間周波数特性はフラットな特性となり、再生ページデータの信号品質劣化を抑制することができることになる。
【００４８】
＜近似関数を乗算する方法について＞
ｆ(ｕ，ｖ)やｇ(ｕ，ｖ)は、一般に１つまたは複数の関数によって完全に一致するように表現することは難しいため、近似関数を利用すると簡便かつ効果的である。
【００４９】
以下に、近似関数を用いた実施例を示す。
ここで、次式（２）で表されるプリエンファシス特性ｇ(ｕ，ｖ)の近似関数を用い、本実施形態を用いた場合と用いない場合とのＳＮ比の測定結果を比較した。
【００５０】
【数２】
2008256869.tif 000004
【００５１】
ここで、Ｓは増強レベルであり、ＵとＶは各々、横方向と縦方向の最大空間周波数である。
【００５２】
図５は、Ｓを変化させたときのＳＮ比（ＳＮＲ）の測定結果を示すものであり、Ｓ＝Oは本実施形態を用いない場合に相当する。
図５によれば、Ｓ＝1.25のとき、最もＳＮ比が改善されていることが示されている。
【００５３】
＜情報再生時にディエンファシスし、ノイズを低減する方法について＞
上記図５において、Ｓが３以上になると高域側が増強され過ぎてしまい、特性が悪化するが、逆にこれを積極的に利用し、ノイズを低減する方法を以下に示す。
【００５４】
ノイズ発生の主要因は、前述したようにホログラム記録媒体５からの散乱光ノイズやＣＣＤ撮像素子７自体の熱雑音、ショットノイズである。特に、ＣＣＤ撮像素子７の画素程度の大きさで変化する、高い空間周波数成分をもつノイズは、ページデータ内の信号が画素を単位とするシンボルから成るため発生しやすく、これが記録再生特性を顕著に劣化させる。
【００５５】
ここで、一般には特性を悪化させる範囲とされたＳ＝３の場合について検討する。
Ｓ＝３により高域増強したページデータをホログラム記録媒体５に情報記録し、情報再生時においては、増強しすぎた分だけ減衰（ディエンファシス）することで、信号をフラットな特性に戻すとともに、ノイズを低減する。
ここで、再生時のディエンファシス特性ｈ(ｕ，ｖ)を次式（３）により定める。
【００５６】
【数３】
2008256869.tif 000005
【００５７】
ここで、次式（４）を近似式として導入する。
【００５８】
【数４】
2008256869.tif 000006
【００５９】
次に、ＣＣＤ撮像素子７により撮像した再生ページデータに対する処理について、図６を参照しつつ、その機能を説明する。
図６は図１に記載された制御装置２の高域減衰部２２の内部構成を示すものである。なお、図６に示す構成は、以下に示すように、上記図４の説明において述べたところと略同様であるが、ここでは敢えて重複的に説明する。
【００６０】
ここで、入出力されるページデータの各画素値は0〜255の８ビット階調であるものとする。
図示する領域拡大ステップ（Ｓ２１）においては、ＣＣＤ撮像素子７から送られてきた再生ページデータ画像Ｃ(ｘ，ｙ)の周囲に黒色("0"のデータ）の帯を付加する。これはＦＦＴ演算を高速に行うための方法である。ページデータＡ(ｘ，ｙ)の大きさが正方形でなく一辺が２のべき乗で表されないような場合に有効な手法である。
【００６１】
例えば、画像が横200画素×縦160画素で表されるものであるとき、ページデータの左右両側または左か右のいずれか一方の側に、合計幅56画素分の黒色の帯領域を付加するとともに、ページデータの上下両側または上か下のいずれか一方の側に、合計幅96画素分の黒色の帯領域を付加する。これにより横256画素×縦256画素の２次元配列データに領域が拡大したことになる。
【００６２】
この後、ＦＦＴステップ（Ｓ２２）に送られることになるが、送られたデータの領域は１辺が２のべき乗に相当する正方形の２次元配列データとされているから、ＦＦＴ演算処理を高速で行うことができる。
【００６３】
これにより、元のページデータＣ（ｘ，ｙ）に対する空間周波数領域配列Ｃ’(ｕ，ｖ)が得られるので、このＣ’(ｕ，ｖ) に対して上記（３）式のディエンファシス特性ｈ(ｕ，ｖ)を乗算する（Ｓ２３）。
【００６４】
次に、ＩＦＦＴステップ（Ｓ２４）において、ＩＦＦＴ演算処理を行い、この後、領域削除ステップ（Ｓ２５）において、領域拡大ステップ（Ｓ２１）で付加した黒色の帯領域を削除する。
【００６５】
ページデータが格納された２次元配列の各要素が0〜255の８ビット階調の範囲内とは限らないことから、ページデータを、0〜255の範囲内に収まるよう正規化する（Ｓ２６）。
これにより得られた出力ページデータＤ（ｘ，ｙ）は、高域成分が減衰され、全体としてフラットな特性となっており、このページデータを後段の復号回路へ送れば、ディエンファシス効果によりノイズが低減され、ＳＮ比も高く、容易に情報復元することができる。
【００６６】
＜高域増強部と高域減衰部の一部共通化について＞
図４に示す高域増強部１２と図６に示す高域減衰部２２の比較から明らかなように、高域増強部１２と高域減衰部２２の基本構成は一致しており、さらに、前者は情報記録時にのみ、また後者は情報再生時にのみ、各々用いられることから、構成の大部分を共通モジュールとすることが可能である。これにより回路規模を半減させることができる。さらに、プリエンファシス特性ｇ(ｕ，ｖ)とディエンファシス特性ｈ(ｕ，ｖ)を、与えられたｕ，ｖ各々の値に対し、その都度計算するのでは時間的に効率化が図れないことから、対象となる全てのｕ，ｖに対し、ｇ（ｕ，ｖ）とｈ(ｕ，ｖ)をあらかじめ計算しておき、２次元的に配列してメモリ内部に保持しておけば、高域増強および高域減衰に係る処理の高速化が図れる。図７は、この場合の構成を示すブロック図である。この高域増強部／高域減衰部３３は、各ステップＳ３１〜Ｓ３６を有しており、各々は、図４に示す高域増強部１２および図６に示す高域減衰部２２の各ステップと同様の機能を有しているため、各々の詳細な説明は省略する。
【００６７】
また、図７に示すように、情報記録を行うとき、および情報再生を行うときには第１〜３の論理スイッチＳＷ１〜３を各々切り替えることで、情報記録時および情報再生時のそれぞれに際し、適切な処理を行うことができる。すなわち、情報記録時には、第１の論理スイッチＳＷ１をＡ(ｘ，ｙ)入力側に、第２の論理スイッチＳＷ２をＢ(ｘ，ｙ)出力側に、第３の論理スイッチＳＷ３をｇ（ｕ，ｖ）が記憶された配列メモリ３９側に、各々設定する。一方、情報再生時には、第１の論理スイッチＳＷ１をＣ(ｘ，ｙ)入力側に、第２の論理スイッチＳＷ２をＤ(ｘ，ｙ)出力側に、第３の論理スイッチＳＷ３をｈ(ｕ，ｖ) が記憶された配列メモリ３９側に設定する。
【００６８】
＜光学的に低域側を減衰する方法について＞
上式（１）、（２）を用いた手法では、高域増強の信号演算処理を計算機等を用いて行うようにしているが、光学的手法を用いても同様の効果が得られるので、以下にその光学的手法について説明する。
【００６９】
図８に示すように、ページデータにより変調された信号光は第１のＦＴＬ４を通過する際に、そのフーリエ変換面において空間周波数分布を有するように光学的に展開される。そこで、このフーリエ変換面に、適切に設計された濃度勾配を有するＮＤフィルタ(濃度フィルタ)１０８を配置し、低域側の空間周波数成分の強度を容易に減衰させることが可能となるようにしており、これにより、高域側との相対的な強度関係から、上述した高域増強の手法と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
濃度勾配を有するＮＤフィルタ１０８は、例えばコーティングの厚さをレンズ面（フーリエ変換面）上の位置毎に変化させることで、光透過率をその位置毎に変化させたフィルタであって、ガラス基板上にクロムをコーティングしてなるもの等により構成することができる。
【００７１】
上記実施形態に対応させる場合には、クロム膜の厚さを、上式（１）に示す関数ｇ（ｕ，ｖ）の振幅特性を有するよう、位置(ｕ，ｖ)毎に変化させてコーティング（例えば蒸着法を用いる）すればよい。実際には、上式（１）の関数に替えて式（２）に示す近似関数を用いることが効率的であることも多く、式（２）に示す近似関数を用いることは極めて有効である。
【００７２】
なお、図９に、式（２）に示す近似関数を用いて作成されたＮＤフィルタ１０８の一例を示す。この場合も、計算機等を用いて演算処理を行う上記実施形態のものと同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、本発明のホログラム情報記録再生方法ならびに、ホログラム情報記録再生装置、ホログラム情報記録装置およびホログラム情報再生装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、高域増強部および高域減衰部は、上記実施形態のものにおいて説明したものに限られるものではなく、領域拡大、領域削除および正規化等の処理は必要に応じて適宜設けるようにすればよく、これらの処理に替えて、またはこれらの処理とともに、その他の演算効率化を図るための種々の処理を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係るホログラム情報記録再生装置の構成を示す概略図
【図２】ページデータの一例を示す図
【図３】図１に示すホログラム情報記録再生装置で測定したＭＴＦの特性を示すグラフ
【図４】図１に示すホログラム情報記録再生装置における制御装置内の高域増強部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施形態において、高域増強処理に近似関数を用いた場合のＳＮ比測定結果を示すグラフ
【図６】図１に示すホログラム情報記録再生装置における制御装置内の高域減衰部の構成を示すブロック図
【図７】図１に示すホログラム情報記録再生装置における制御装置内の高域増強部と高域減衰部を共通モジュール化した場合の構成を示すブロック図
【図８】高域側増強処理に替えて、低域側減衰処理を光学的に行なう場合の構成を示すブロック図
【図９】近似関数を用いて作成されたＮＤフィルタの一例を示す模式図
【符号の説明】
【００７５】
１、１０１      ホログラム情報記録再生装置
２、１０２      制御装置
３、１０３      ＳＬＭ
４、１０４      第１のＦＴＬ（フーリエ変換レンズ）
５、１０５      ホログラム記録媒体
６、１０６      第２のＦＴＬ（フーリエ変換レンズ）
７、１０７      ＣＣＤ撮像素子
１２      高域増強部
２２      高域減衰部
３２      信号処理部
３３      高域増強部／高域減衰部
３９      配列メモリ
１０８      ＮＤフィルタ（濃度フィルタ）
【図１】
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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２】
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【図９】
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