(57)【要約】【課題】  本発明はホログラフィック記録媒体（１０６）に記録されたデータページを読み出す光学的ホログラフィック装置およびこれに対応する方法に関する。【解決手段】  ビット誤り率を改善するために、復元手段（１１５）は、暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを有している個別のチェッカーボードページから、または撮像検出されたデータページから、暗い画像および明るい画像を復元する手段が提供される。そして、画像修正手段は（１１６）は、前記復元された暗い画像および明るい画像を使用して、利得補償によって前記撮像検出されたデータページを修正する手段を提供する。
2010505139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィック記録媒体に記録されたデータページを読み出すための光学的ホログラフィック装置であって：
撮像されたデータページを形成するための画像形成手段、
前記撮像されたデータページを検出するための画像検出手段、
暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを含む個別のチェッカーボードページからまたは前記撮像検出されたデータページから、暗い画像および明るい画像を復元するための復元手段、および
利得補償によって、前記復元された暗い画像および明るい画像を用いて、前記撮像検出されたデータページを修正する画像修正手段、
を有する光学的ホログラフィック装置。
【請求項２】
前記画像修正手段は、前記暗い画像を前記撮像検出されたデータページから減算し、かつ、結果として生じる画像を、修正画像データページを取得するために、前記明るい画像によって除算を行う、
請求項１記載の光学的ホログラフィック装置。
【請求項３】
前記復元手段は、暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを有している個別のチェッカーボードページから、完全に暗い画像および明るい画像を取得するために、前記チェッカーボードページの前記暗いピクセルおよび明るいピクセルを測定し、かつ前記測定された暗いピクセルおよび明るいピクセルの間の不足しているピクセルを補間することによって、暗い画像および明るい画像を復元する、
請求項１記載の光学的ホログラフィック装置。
【請求項４】
前記チェッカーボードページは、暗いピクセルおよび明るいピクセルの規則的なパターンを有する、
請求項１記載の光学的ホログラフィック装置。
【請求項５】
前記復元手段は、
前記撮像検出されたデータページの前記ピクセルのビット値を、特にスライサレベル検出によって決定するためのピクセル値決定ユニット、
第一のビット値を有する前記ピクセルだけを暗いピクセルとして選ぶことによって暗い画像を決定するための、および、前記第一のビット値とは異なる第二のビット値を有する前記ピクセルだけを明るいピクセルとして選ぶことによって明るい画像を決定するための明暗画像決定ユニット、
ローパスフィルターをかけた暗い画像、および前記ローパスフィルターをかけた明るい画像は前記撮像検出されたデータページの修正のために使用される、前記暗い画像および前記明るい画像に前記ローパスフィルターをかけるための画像処理ユニット、
予め定められた停止基準が満たされたかどうか調べるためのチェックユニット、および
前記予め定められた停止基準を満たさない場合、前記画像処理ユニットによって、前記暗い画像および前記明るい画像にローパスフィルターをかけるために使用するカットオフ周波数を変えるためのパラメータセットユニットであって、前記予め定められた基準が満たされるまで、暗い画像および明るい画像の前記復元が繰り返し行われる、パラメータセットユニット、
を有する請求項１記載の光学的ホログラフィック装置。
【請求項６】
前記復元手段が、
前記撮像検出されたデータページの前記ピクセルの前記ビット値を、特にスライサレベル検出によって決定するためのピクセル値決定ユニット、
第一のビット値を有する前記ピクセルだけを暗いピクセルとして選ぶことによって暗い画像を決定するための、および、前記第一のビット値とは異なる第二のビット値を有する前記ピクセルだけを明るいピクセルとして選ぶことによって明るい画像を決定するための明暗画像決定ユニット、
前記撮像検出されたデータページの修正のために使用される平均化された暗い画像および平均化された明るい画像を取得するために、前記暗い画像および前記明るい画像の領域を選ぶための、暗いピクセルとして選ばれた前記領域の前記ピクセルのビット値を平均するための、かつ、明るいピクセルとして選ばれた前記領域の前記ピクセルのビット値を平均するための、画像処理ユニット、
予め定められた停止基準が満たされたかどうか調べるためのチェックユニット、および、
前記予め定められた停止基準を満たさない場合、前記画像処理ユニットによって使用される前記暗い画像および前記明るい画像の前記領域のサイズおよび／または位置を変えるためのパラメータセットユニットであって、前記予め定められた基準が満たされるまで、暗い画像および明るい画像の前記復元が繰り返し行われる、パラメータセットユニット、
を有する請求項１記載の光学的ホログラフィック装置。
【請求項７】
前記チェックユニットは、前記修正された撮像検出されたデータページのビット誤り率が増加したかどうかをチェックし、かつ
前記パラメータセットユニットは、前記ビット誤り率が減少した場合、それぞれ、前記カットオフ周波数を上げるか、前記領域の前記サイズを減少させ、または、前記ビット誤り率が増加した場合、それぞれ、前記カットオフ周波数を下げるか、前記領域の前記サイズを増加させる、
請求項５または６に記載の光学的ホログラフィック装置。
【請求項８】
チェックユニットは、前記予め定められた基準として、それぞれ、予め定められた繰返し数、予め定められたビット誤り率または予め定められたカットオフ周波数または前記領域のサイズ、を適用する、
請求項５または６に記載の光学的ホログラフィック装置。
【請求項９】
請求項１記載の、ホログラフィック記録媒体において記録されるデータページを読み出すための、光学的ホログラフィック装置に用いられる電子デバイスであって、
光デバイスである前記ホログラフィック装置は、撮像されたデータページを形成するための画像形成手段、および前記撮像されたデータページを検出するための画像検出手段を有し、
前記電子デバイスは、
暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを有する個別のチェッカーボードページから、または前記撮像検出されたデータページから、暗い画像および明るい画像を復元する復元手段、および
前記復元された暗い画像および明るい画像を使用して利得補償によって前記撮像検出されたデータページを修正するための画像修正手段、
を有する電子デバイス。
【請求項１０】
ホログラフィック記録媒体に記録されるデータページを読み出すための方法であって：
撮像されたデータページを形成するステップ、
前記撮像されたデータページを検出するステップ、
暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを有している個別のチェッカーボードページから、または前記撮像検出されたデータページから、暗い画像および明るい画像を復元するステップ、および
前記復元された暗い画像および明るい画像を使用して、利得補償により前記撮像検出されたデータページを修正するステップ、
を有する方法。
【請求項１１】
請求項１記載の、ホログラフィック記録媒体に記録されたデータページを読み出すための、光学的ホログラフィック装置に用いられる方法であって、前記光学的ホログラフィック装置は、撮像されたデータページを形成するための画像形成手段、前記撮像されたデータページを検出するための画像検出手段を有し、
当該方法は、
暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを有している個別のチェッカーボードページから、または前記撮像検出されたデータページから、暗い画像または明るい画像を復元するステップ、および
前記復元された暗い画像および明るい画像を使用して利得補償によって、前記撮像検出されたデータページを修正するステップ、
を有する方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホログラフィック記録媒体において記録されたデータページを読み出す光学的ホログラフィック装置、およびこれに対応する方法に関する。更に、本発明は、この種の光学的ホログラフィック装置のための電子デバイスおよび対応する方法に関する。加えて、本発明は、ソフトウェアにおける前記方法を実行するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックデータ記憶システム（ＨＤＳＳ）は、大容量（１２ｃｍのディスクに１ＴＢｙｔｅ）および高データ転送速度（Ｇｂｉｔ／ｓ）を約束する。従来の光記憶装置に比してホログラフィックデータ記憶が持つ利点は、そのものが、三次元容量を持つ媒体であり、大容量データの保存が可能であるということである。ホログラフィックシステムの概要については、非特許文献１に記載されている。
【０００３】
現在公知である大部分のホログラフィックデータ記憶システムは、いわゆるページベースの記憶システムを使用する。これらのシステムにおいては、ページまたは画像が、画像検出器（たとえばＣＣＤまたはＣＭＯＳチップ）によって読み出される。読み書きにおいて利用される画像検出器の多様性、およびレーザ光線の性質により、ピクセルが０であり、また１であるかを認識するには困難性を伴う。この種の誤差を検出するために、特許文献１には、ホログラフィック媒体に埋め込まれる位置合せマークを使用する一部の方法が提案されている。検出後、正しい位置合せマークが検出器に読み出されるまで、ホログラフィック媒体を変換し回転させる。しかしながら、この種の検出方法は高密度のホログラフィック媒体に適していない。その理由は、位置合せマークはホログラフィック媒体のスペースを必要とし、それは、データ密度を減らすことになるからである。他の方法として、特許文献２には、撮像されたデータページのモアレパターンを検出して、モアレパターンの関数として、撮像されたデータページを修正する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，８３８，６５０号明細書
【特許文献２】国際公開第二００５／０５７５８４号パンフレット
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，  Ｌａｍｂｅｒｔｕｓ  Ｈｅｓｓｅｌｉｎｋ，  Ｓｅｒｇｅｉ  Ｓ．  Ｏｒｌｏｖ，  ａｎｄ  Ｍａｔｔｈｅｗ  Ｃ．  Ｂａｓｈａｗ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，  ｖｏｌ．  ９２，  ｎｏ．  ８，  ｐｐ．  １２３１−１２８０，  ２００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、特にビット誤り率を改善するために、書き込まれている誤差を修正して、正しいビットを検出する能力を高め、ホログラフィック記録媒体に記録されたデータページを読み出す光学的ホログラフィック装置および対応する方法を提供することにある。本発明の更なる目的は、この種の光学的ホログラフィック装置に用いられる電子デバイスおよび対応する方法、および前記方法を実行するコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明に基づく請求項１に記載の光学的ホログラフィック装置によって達成される。すなわち、この装置は：
撮像されたデータページを形成するための画像形成手段、
前記撮像されたデータページを検出するための画像検出手段、
暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを含む個別のチェッカーボードページからまたは前記撮像検出されたデータページから、暗い画像および明るい画像を復元するための復元手段、および
利得補償によって、前記復元された暗い画像および明るい画像を用いて、前記撮像検出されたデータページを修正する画像修正手段、を有する。
【０００８】
この目的は、本発明に基づく請求項９に記載の電子デバイスによって更に達成される。すなわち、この電子デバイスは：
暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを有する個別のチェッカーボードページから、または前記撮像検出されたデータページから、暗い画像および明るい画像を復元する復元手段、および
前記復元された暗い画像および明るい画像を使用して利得補償によって前記撮像検出されたデータページを修正するための画像修正手段、を有する。
【０００９】
この目的は、コンピュータプログラムがコンピュータにより実行されることにより、本発明に基づくコンピュータに請求項１０または１１に記載の方法のステップを行わせるためのコンピュータプログラムを有するプログラムコード手段によってまた更に達成される。
【００１０】
対応する方法は、更なる独立クレームにおいて定められる。本発明の好ましい実施例は、従属クレームにおいて定められる。電子デバイス、方法およびコンピュータプログラムは、従属クレームに記載の類似したおよび／または同一の好ましい実施例を有することが理解される。
【００１１】
本発明は、検出画像ページ自体の、または個別のチェッカーボードの不均一性を抽出するというアイディアに基づくものである。
【００１２】
この情報が、全ての画像の個々のピクセルの利得補償のために用いられる。この結果としてビット検出を改善する。
【００１３】
ホログラフィックデータ記憶システムにおいて、２つのレーザ光線によって作成される干渉パターンとして、データは媒体に保存される。１つのビームはデータを含み、そして、もう１つのビームは干渉パターンを作成するために参照として用いられる。
【００１４】
データを書き込む間や読出しの間のレーザ光線の空間光強度ゆらぎは、読出しにおいて、結果として取得した画像における不必要な変動を招く。同様に、画像検出器の不均一なピクセル・レスポンスは、これらの不必要な変動を増加させる。加えて、データが書き込まれる媒体は不均質にレーザ光線を散乱させる可能性がある。そして、画像の輝度変化をさらに増加させる。これらの変動によって、どのピクセルが「０」を表すか、そして、どのピクセルが「１」を表すのかを判断するためにスライサレベルを決定することを困難にする。例えば、画像の一部において「０」を表すピクセル値と、他の部分においては、「１」を表すピクセル値とが同じ値を示すこともあり得る。
【００１５】
したがって、個別の暗い画像（例えば、全てのビットの値が「０」）および明るい画像（例えば、全てのビットの値が「１」）は、それぞれ、検出器の不均一なピクセル・レスポンスおよびレーザ光線の変動を補償する。媒体が等方的に散乱するような理想的なケースの場合には、これらの画像は媒体から読み出される全てのデータページを修正するのに十分であろう。しかしながら、実際には、媒体は、媒体全体にわたって等方的な散乱を発生させない。このため、等方的でない散乱を補償するために、これらの暗い画像および明るい画像が、より頻繁に読み出されなければならない。この結果、ユーザデータの記憶スペースの減少、データ密度の低下を招来する。したがって、暗いページおよび明るいページの数を減少させることが有利となる。
【００１６】
個別の暗いページおよび個別の明るい（白い）ページの代わりに、２つのページをインターリーブさせて１つのページにすること、または、２つのページを直接撮像検出されたデータページから抽出する方法を使用することを提案する。完全に明るいページおよび完全に暗いページは、これらから復元される。そして、これらの復元された暗いページおよび明るいページが、ユーザのデータページの利得補償のために用いられる。明るいピクセル値および暗いピクセル値の前記変動は、このようにして低減される。これによって、ビット認識が向上し、ビット誤り率（ＢＥＲ）が改善される。
【００１７】
望ましくは、暗い画像が撮像検出されたデータページから減算され、その結果得られた画像を明るい画像によって除算することによって、利得補償を行い、修正画像データページを取得する。
【００１８】
１つの好ましい実施例によれば、暗いピクセルおよび明るいピクセルのパターンを有している個別のチェッカーボードページから、完全に暗い画像および明るい画像を取得するために、前記チェッカーボードページの前記暗いピクセルおよび明るいピクセルを測定し、かつ前記測定された暗いピクセルおよび明るいピクセルの間の不足しているピクセルを補間することによって、暗い画像および明るい画像が復元される。前記チェッカーボードページは、暗いピクセルおよび明るいピクセルの規則的なパターンを有することが望ましい。例えば、暗いピクセルおよび明るいピクセルのブロックが、チェッカーボードページ全体にわたって、交互に（好ましくは周期的に）並んだパターンとして配置される。まず、暗いピクセルおよび明るいピクセルをデインターリーブして、その後不足している情報を補完することによって、暗い画像および明るい画像が取得され、次の利得補償のために利用される。
【００１９】
あるいは、暗い画像および明るい画像は、撮像検出されたデータページから、直接抽出される。これによって、チェッカーボードページを使用した実施例と比較してオーバーヘッドが減少する。
【００２０】
上記アイディアを採用した第一実施例において、前記復元手段が、
前記撮像検出されたデータページの前記ピクセルの前記ビット値を、特にスライサレベル検出によって決定するためのピクセル値決定ユニット、
第一のビット値を有する前記ピクセルだけを暗いピクセルとして選ぶことによって暗い画像を決定するための、および、前記第一のビット値とは異なる第二のビット値を有する前記ピクセルだけを明るいピクセルとして選ぶことによって明るい画像を決定するための明暗画像決定ユニット、
前記撮像検出されたデータページの修正のために使用される平均化された暗い画像および平均化された明るい画像を取得するために、前記暗い画像および前記明るい画像の領域を選ぶための、暗いピクセルとして選ばれた前記領域の前記ピクセルのビット値を平均するための、かつ、明るいピクセルとして選ばれた前記領域の前記ピクセルのビット値を平均するための、画像処理ユニット、
予め定められた停止基準が満たされたかどうか調べるためのチェックユニット、および、
前記予め定められた停止基準を満たさない場合、前記画像処理ユニットによって使用される前記暗い画像および前記明るい画像の前記領域のサイズおよび／または位置を変えるためのパラメータセットユニットであって、前記予め定められた基準が満たされるまで、暗い画像および明るい画像の前記復元が繰り返し行われる、パラメータセットユニットを有する。
【００２１】
上記アイディアを採用した第二の実施例において、前記復元手段は、
前記撮像検出されたデータページの前記ピクセルのビット値を、特にスライサレベル検出によって決定するためのピクセル値決定ユニット、
第一のビット値を有する前記ピクセルだけを暗いピクセルとして選ぶことによって暗い画像を決定するための、および、前記第一のビット値とは異なる第二のビット値を有する前記ピクセルだけを明るいピクセルとして選ぶことによって明るい画像を決定するための明暗画像決定ユニット、
ローパスフィルターをかけた暗い画像、および前記ローパスフィルターをかけた明るい画像は前記撮像検出されたデータページの修正のために使用される、前記暗い画像および前記明るい画像に前記ローパスフィルターをかけるための画像処理ユニット、
予め定められた停止基準が満たされたかどうか調べるためのチェックユニット、および
前記予め定められた停止基準を満たさない場合、前記画像処理ユニットによって、前記暗い画像および前記明るい画像にローパスフィルターをかけるために使用するカットオフ周波数を変えるためのパラメータセットユニットであって、前記予め定められた基準が満たされるまで、暗い画像および明るい画像の前記復元が繰り返し行われる、パラメータセットユニット、を有する。
【００２２】
基本的に、前記実施例によれば、撮像検出されたデータページと、カットオフ周波数を決定するユーザ定義のウインドウとの間で、数学的に、たたみ込み積分がなされる。データページ全体のサイズに比較してウインドウのサイズがより小さければ、カットオフ周波数は、より高くなる。
【００２３】
まず、完全な撮像検出されたデータページのピクセルのビット値が、具体的にはスライサレベル検出によって検査される。その後、暗い画像および明るい画像の復元の繰り返しのステップに利用される。
【００２４】
両実施例では、明暗画像決定ユニットにおいて、第一のビット値を有する前記ピクセルだけを暗いピクセルとして選ぶことによって暗い画像が決定され、かつ、前記第一のビット値とは異なる第二のビット値を有する前記ピクセルだけを明るいピクセルとして選ぶことによって明るい画像が決定される。この場合に、第一および第二のビット値は、それぞれ、例えば閾値以下の第一の範囲のビット値、および例えば前記閾値を超える値の第二の範囲のビット値を意味する。
【００２５】
前記実施例において、前記チェックユニットは、前記修正された撮像検出されたデータページのビット誤り率が増加したかどうかをチェックし、かつ前記パラメータセットユニットは、前記ビット誤り率が減少した場合、それぞれ、前記カットオフ周波数を上げるか、前記領域の前記サイズを減少させ、または、前記ビット誤り率が増加した場合、それぞれ、前記カットオフ周波数を下げるか、前記領域の前記サイズを増加させることが望ましい。
【００２６】
しかしながら、一般に、上述のあらかじめ定められた基準は、別の基準が使われてもよい。それはユーザによる設定であってもよい。それぞれの、好適な基準としては、予め定められた繰返し回数、予め定められたビット誤り率または予め定められたカットオフ周波数、または前記領域のサイズが挙げられる。
【００２７】
本発明は、図面を参照しながら更に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の光学的ホログラフィック装置を示す図である。
【図２】本発明の第一実施例に基づき暗い画像、明るい画像の復元を例示した図である。
【図３】本発明の第一実施例に基づきチェッカーボードページの使用を例示した図である。
【図４】本発明の第二実施例に基づき光学的ホログラフィック装置の復元ユニットを示す図である。
【図５】本発明の第二の実施例に基づき、暗い画像、明るい画像の復元を例示した図である。
【図６】他の実施例に従って復元のメインステップを例示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明によって、位相共役の読出しを使用した光学的ホログラフィック装置を示す。この光デバイスは、線源１００、コリメータ１０１、第一のビームスプリッタ１０２、空間光変調器１０３、第二のビームスプリッタ１０４、レンズ１０５、第一のデフレクタ１０７、第一の望遠鏡１０８、第一の鏡１０９、半波長板１１０、第二の鏡１１１、第二のデフレクタ１１２、第二の望遠鏡１１３、検出器１１４、復元ユニット１１５および画像修正ユニット１１６を有する。前記光デバイスは、ホログラフィック媒体１０６にデータを記録および読込むよう設計されている。
【００３０】
前記復元ユニット１１５、および画像修正ユニット１１６は、電子デバイス１１７であることが望ましい（例えば専用の集積回路または他のハードウェア）。これは、分離して提供され、たとえば、既存のホログラフィック光デバイスに追加されてもよい。あるいは、復元ユニット１１５および画像修正ユニット１１６の機能は、同様に、例えば、コンピュータまたはマイクロプロセッサで動作しているソフトウェアで実行されてもよい。
【００３１】
ホログラフィック媒体１０６のデータページへの記録の間、線源１００によって生成される放射ビームの半分は、第一のビームスプリッタ１０２によって空間光変調器１０３の方へ送られる。この部分の放射ビームは、信号ビームＳＢと呼ばれている。線源１００によって生成される放射ビームの半分は、第一のデフレクタ１０７によって望遠鏡１０８の方へ偏向する。この部分の放射ビームは、参照ビームＲＢと呼ばれている。前記信号ビームＳＢは、空間光変調器１０３によって空間的に変調される。前記空間光変調器１０３は透過する領域および吸収性の領域を有する。これは記録されるデータページの０および１のデータビットに対応する。信号ビームが空間光変調器１０３を通過すると、それには、ホログラフィック媒体１０６（記録されるデータページ）に記録される信号が含まれている。信号ビームは、レンズ１０５によってホログラフィック媒体１０６に焦点が当てられる。
【００３２】
前記参照ビームＲＢは、同様に第一の望遠鏡１０８によってホログラフィック媒体１０６に焦点が当てられる。このように、信号ビームＳＢおよび参照ビームＲＢ間の干渉の結果として生じる干渉パターンの形で、データページが、ホログラフィック媒体１０６で記録される。一旦データページがホログラフィック媒体１０６で記録されると、他のデータページはホログラフィック媒体１０６の同じ位置に記録される。この目的で、このデータページに対応するデータは、空間光変調器１０３に送信される。ホログラフィック媒体１０６に関する基準信号の角度を修正するために、前記第一のデフレクタ１０７は回転する。前記第一の望遠鏡１０８は、この回転時に、参照ビームＲＢを同じ位置に保つために用いられる。干渉パターンは、このようにホログラフィック媒体１０６の同じ位置で、別のパターンとして記録される。これは、角度多重と呼ばれている。複数のデータページが記録されるホログラフィック媒体１０６の同じ位置は、ブック（ｂｏｏｋ）と呼ばれている。
【００３３】
あるいは、放射ビームの波長は、別のデータページを同じブックに記録するために調整されてもよい。これは、波長多重と呼ばれている。同様に、他の種類の多重化（例えばシフト多重）が、ホログラフィック媒体１０６のデータページを記録するために使われてもよい。この種の多重化技術は、同様に非特許文献１「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」に開示されている。
【００３４】
ホログラフィック媒体１０６からのデータページの読み出しの間、空間光変調器１０３は完全に吸収性を持つように設定される。その結果、ビームは空間光変調器１０３を通過しない。前記第一のデフレクタ１０７は取り除かれる。そうすると、線源１００によって生成されるビームの一部分は、ビームスプリッタ１０２を通過し、第一の鏡１０９、半波長板１１０および第二の鏡１１１を経て第二のデフレクタ１１２に届く。角度多重がホログラフィック媒体１０６のデータページを記録するために使われた場合であって、与えられたデータページを読み出す場合、ホログラフィック媒体１０６に対する角度が、このホログラムを記録するために使われた角度と同じになるよう、第二のデフレクタ１１２が配置される。したがって、第二のデフレクタ１１２によって偏向され、第二の望遠鏡１１３によってホログラフィック媒体１０６に焦点を当てられた信号は、このホログラムを記録するために使われた基準信号と位相共役となる。例えば波長多重がホログラフィック媒体１０６のデータページを記録するために使われた場合であって、このデータページを読み出す場合、同じ波長がこのデータページを読み込むために用いられる。
【００３５】
参照信号の位相共役は、情報パターンによって回折する。これによって、復元された信号ビームが生成される。これはレンズ１０５および第二のビームスプリッタ１０４を経て検出器１１４に届く。このようにして撮像されたデータページが検出器１１４上に生成され、検出器１１４によって検出される。前記検出器１１４は、複数のピクセルを有する。実施例において、各々のピクセルが、撮像されたデータページのビットに対応する。他の実施例では、検出器１１４は撮像されたデータページより多いピクセルを有する（この場合の方が好ましい）。すなわち、画像は検出器１１４によってオーバーサンプリングされる。いずれにせよ、撮像されたデータページは検出器１１４に慎重に位置合わせされる。これによって、撮像されたデータページの１ビットまたは与えられた数のビットが検出器１１４の対応するピクセルに当たるようにする。
【００３６】
システムに多くの自由度がある。したがって、撮像されたデータページは必ずしも慎重に検出器１１４に位置合わせされない。例えば、復元された信号ビームの軸と直角をなす方向における検出器１１４に対するホログラフィック媒体１０６の変位は、結果として変換不良の配置となってしまう。ホログラフィック媒体１０６または検出器１１４の回転は、結果として撮像されたデータページおよび検出器１１４の間の角度誤差となる。復元された信号ビームの軸に対する平行の方向における検出器１１４に対するホログラフィック媒体１０６の変位は、結果として拡大率の誤差となる。これは撮像されたデータページのビット（または特定のビット数）のサイズが検出器１１４のピクセルの寸法と異なってしまうことを意味する。
【００３７】
更に前述したように、データ書込および読出しの間のレーザ光線の空間光強度のゆらぎは、読出し時に取得した画像における不要なばらつきを招く。またさらに、画像検出器１１４のピクセル・レスポンスの不均一性も、不要なばらつきを大きくさせる。加えて、ホログラフィック媒体１０６は不均質にレーザ光線を散乱させることがある。画像の輝度変動を更に増大させる。これらの変動は、ビット検出の訂正を難しくする。
【実施例】
【００３８】
本発明によれば、復元ユニット１１５は、個別の明暗のピクセルパターンを有するチェッカーボードページから、あるいは撮像検出されたデータページから、暗い画像（例えば、全てのビットが「０」）および明るい画像（例えば、全てのビットが「１」）を復元するために設置される。画像修正ユニット１１６は、復元された暗い画像および明るい画像を用いて、利得補償によって撮像検出された画像データページを修正するために設置される。このようにして、検出器１１４のピクセル・レスポンスの不均一性およびレーザ光線の変動の補償がそれぞれ得られる。
【００３９】
理想的なケースでは、媒体１０６から読み出される全てのデータページを修正するのに、１つの暗い画像および１つの明るい画像で十分であろう。しかしながら、実際には、媒体１０６が媒体全体のボリュームを通じて等方的に散乱しないため、等方的な散乱を補償するために、暗い画像および明るい画像は、しばしば検出される。このことは、結果としてユーザのデータ、およびデータ密度に関係する記憶領域の減少につながる。
【００４０】
暗い画像および明るいページの数を減らすために、２つのページをインターリーブして（特に提供された）１つのページにすることが提案される。この１つのページは、媒体１０６上のデータページとともに保存される。そして、別々に読み出されて、画像修正のために用いられる。あるいは、撮像検出されたデータページから直接に２つのページを取り出してもよい。完全に明るいページおよび完全に暗いページは復元ユニットにおいて復元される。そして、これらの復元された暗いページおよび明るいページは、画像修正ユニット１１６で、ユーザデータページの利得補償のために用いられる。明るいピクセル値および暗いピクセル値の変動が減少する。このことは、ビット認識およびビット誤り率（ＢＥＲ）を改善する。
【００４１】
図２は、本発明の第一実施例に従って、暗い画像および明るい画像を復元する例を示している。復元は、チェッカーボードページ全体に亘って、暗いピクセルおよび明るいピクセル（または一つの暗いピクセルおよび白いピクセル）が交互に（インターリーブされて）配置されているチェッカーボードページの（好ましくは周期的な）パターンからなされる。暗いピクセルおよび明るいピクセルは、読出しの間、およびデインターリーブされる間に測定される。そして、不足している情報は、補間される。図２の左側は、画像の列のインターリーブされた暗いピクセルおよび明るいピクセルを示す。デインターリーブ後に（図２の右側）、不足している暗いピクセルおよび白いピクセルは、補間によって復元される。同様に、チェッカーボードページ２００から暗い画像２１０および明るい画像２２０にデインターリーブする点が図３に例示されている。
【００４２】
補間には、たとえば線形補間またはスプライン補間を使用してもよい。補間法の前記正確さは、チェッカのサイズに依存する。チェッカがより小さければ、補間はより良好である。補間の正確さ、すなわちチェッカのサイズは、チェッカが暗いピクセルまたは明るいピクセルをどれだけ認識できるかとの間のトレードオフである。チェッカーボードの周期的なパターンは、どのピクセルブロックが暗いか、そして、どのピクセルブロックが明るいか決定する上で非常によい手助けになる。画像の出所（ｏｒｉｇｉｎ）およびチェッカの向き（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）およびサイズが（例えば標準によって）指定されている場合、次のピクセルのブロック位置が極めて正確に決定できる。
【００４３】
一旦明るい画像および暗い画像が復元されると、それらは利得補償によるデータ画像を修正するために用いられる。最初に、暗い画像がデータ画像から減算され、得られた画像を明るい画像で割り算することによって標準化される。修正画像＝（原画像−暗い画像）／（明るい画像）
【００４４】
ホログラフィックデータ記憶システムが、各ブックにつき１つの暗い画像および１つの白い画像だけを必要とするような場合、このチェッカーボードパターンは優れた解決策を提供する。通常、各ブックに１００〜２００（２００程度まで）のページがある。したがって、１つのチェッカーボードページのオーバーヘッドは、無視できる。しかしながら、中程度の不確実性があるため、各データページに対して暗い画像および明るい画像を用意することが必要であろう。この場合、２００のチェッカーボードページは、２００のデータページのために必要とされ、その結果、望ましくない大きなオーバーヘッドを伴うことになる。本発明の他の実施例に提案されるように、画像に関する偏差（誤差）の情報はそれ自身の画像に埋め込まれているため、データページ自体から直接的に暗い画像および明るい画像を抽出することによってオーバーヘッドが実際に除去される。
【００４５】
この実施例において、図１に示される光学的ホログラフィック装置に用いられる復元ユニット１１５の実例が図４に図式的に示されている。暗いページおよび明るいページの抽出は、２〜３の繰り返しステップでなされる。
【００４６】
第一に、ピクセル値決定ユニット３０１で、特にスライサレベル検出によって、撮像検出されたデータページのピクセルのビット値が検出される。どのピクセルが明るいか、およびどのピクセルが暗いかが、なるべく正確に測定される。図５に示されるように、撮像検出されたデータページ４００の斜線を付けたブロックＤおよび白のブロックＷが決定される。一旦これが行われると、明暗画像決定ユニット３０２において、暗い画像が抽出される。この抽出においては、ピクセルの第一のビット値だけが考慮される（例えば、値「０」）。そして、同様に明るい画像が、ピクセルの第二ビット値だけを考慮して抽出される（第一ビットの値とは異なる。すなわち例えば、値「１」）。
【００４７】
しかしながら、図５に示されるように、繰り返しの第一回段階では、一部のピクセルはピクセル値の決定ユニット３０１が不適切に測定されることがある。同図において、ＥＷは不適切に決定された明るいピクセルを示し、ＥＤは不適切に決定された暗いピクセルを示す。繰り返し過程によるこれらのビットエラーの伝搬を防止するために、全ての明るい（または暗い）ピクセルが同じ値を有するようにするために、明るいピクセル（または暗いピクセル）のグループが平均化される。これによって、誤ったピクセル値の影響は大きく減少する。これは、画像処理ユニット３０３においてされる。好ましくは、生成された明るい（または暗い）画像にローパスフィルターをかけることによって、例えば４×４のピクセルのグループに適用する。このような方法で作成された暗い画像および明るい画像は、その後、データ画像を修正するために用いられる。これは、特に前記画像修正ユニット１１６を使用することによって行われる。
【００４８】
チェックユニット３０４において、予め定められた停止基準が満たされたかどうかがチェックされる。この停止基準は、例えば、予め定められた繰返しの数、予め定められたビット誤り率、または予め定められたカットオフ周波数または領域のサイズであってもよい。例えば、装置のエラー訂正（図示せず）が残りのビットエラーを扱うことができるまで繰返しを続けてもよい。
【００４９】
予め定められた停止基準を満たした場合、対応する信号が画像修正ユニット１１６へフィードバックされ、修正された画像が最終イメージとなり、出力される。
【００５０】
予め定められた基準を満たしていない場合、次の繰り返しステップにおける低域フィルタのカットオフ周波数を上げるために（たとえば３×３のピクセルのグループの平均算出）、パラメータセットユニット３０５に供給される。これにより、より小さいビットエラーが期待できる。再び、明るい画像および暗い画像は、復元されてデータ画像に適用される。チェッカーボードパターン方法と比較して、この方法は繰り返し過程による時間をより必要とする。しかしながら、これはオーバーヘッドを飛躍的に低減させる。
【００５１】
上記ステップは、予め定められた基準が満たされるまで、反復的に行われる。
【００５２】
他の、類似した実施例においては、基本的に、復元ユニット１１５は全く同じユニットを有する。しかし、画像処理ユニット３０３は、直接に撮像検出されたデータページ４００の領域Ｆを選択する。特に、画像処理ユニット３０３は直接前記暗い画像および前記明るい画像の領域を選んで、暗いピクセルとして選ばれる前記領域のピクセルのビット値を平均し、かつ明るいピクセルとして選ばれる前記領域のピクセルのビット値を平均し、暗い画像の平均値および明るい画像の平均値を取得する。それらは、撮像検出されたデータページの修正のために用いられる。更に、パラメータセットユニット３０５は、予め定められた停止基準を満たさない場合、画像処理ユニット３０３によって使用される暗い画像および明るい画像のサイズおよび／または領域の位置を変化させる。他の全てのステップおよびユニットは、図４に関して上述した実施例に記載のステップおよびユニットと同一かまたは少なくとも同等である。望ましくは、チェックユニットは、ビット誤り率が修正された撮像検出データページで増加したかどうかをチェックする。前記ビット誤り率が減少した場合、パラメータ設定ユニット３０５はカットオフ周波数を上げるか、または領域のサイズを狭めるようにそれぞれ調整される。前記ビット誤り率が増加した場合、カットオフ周波数を減少させるかまたは、それぞれ、前記領域のサイズを広げる。
【００５３】
同様に図６に示される前記フローチャートは、本発明の好ましい実施例の基本的なステップを例示している。第一のステップＳ１において、データ画像において、どのピクセルが明るいか、そして、どのピクセルが暗いかが決定される。しかしながら、これらのピクセルの幾つかは、暗いか明るいかに関して、不適切に判断されている。そして、ステップＳ２で、例えば、６×６ピクセルのグループが、データ画像において判断される。ステップＳ３において、このグループの中で、明るいと決定された全てのピクセルの平均値が計算され、この値が対応する明るい画像の６×６ピクセルに割り当てられる。この平均算出またはローパスフィルタリング（平均算出時ウインドウ＝６×６）は、誤って決定されたピクセルの影響を減らすためになされる。同様の手順は、ステップＳ４において、暗いピクセルに対して繰り返される。このようにして、データ画像を平均化する（修正する）ためにその後用いられ（ステップＳ５）、暗い画像および明るい画像が作成される。
【００５４】
次のステップは、第一のステップＳ１に戻る。どのピクセルが明るいかは、そして、どのピクセルが暗いかが、再び決定される。ステップＳ６においてチェックされるビット誤り率が十分に低い場合、第一の繰返しにおいて外に出る。すなわち、エラー訂正方式がビットエラーを取り扱い、繰返しは停止される（ステップＳ７）。それ以外の場合には、異なる平均算出ウインドウに基づいて、新規な暗い画像および明るい画像がステップＳ３およびＳ４において生成される。ビット誤り率が現在より高い場合、同様に、より大きい平均算出ウインドウ（例えば８×８ピクセル）（すなわち低いカットオフ周波数）を選択することが可能である。ビット誤り率がより低い（より良好な）場合、より小さい平均算出ウインドウ（例えば５×５または４×４ピクセル）が選択される。したがって、この実施例において、ビット誤り率に応じて適切な平均算出ウインドウまたはカットオフ周波数が適用される。
【００５５】
図面および前述の説明において本発明が例示され、詳細に記載されているが、このような記載は、例示的あるいは実例としてのものであって、制限的ではない。本発明は、開示された実施例に限られていない。一般的に、本発明の基礎をなすアイディアは、ホログラフィックデータ記憶システムだけでなく、画像処理がフラットフィールドおよび暗電流修正を必要とする他の分野でも適用できる。
【００５６】
開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示および添付の請求の範囲の知識から、当業者に理解されかつ実施されることができる。
【００５７】
請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は他の要素またはステップを排除しない。そして、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は複数を排除しない。単一のユニットは、請求項において詳述されるいくつかの要素の機能を達成してもよい。単に特定の手段が相互に別の従属クレームに記述されているということは、これらの組合せによって、これらの手段が有効に使用されることができないことを示すものではない。
【００５８】
コンピュータプログラムは、適切な媒体に保存され流通してもよい。例えば光記憶媒体またはハードウェアの一部あるいはそれと協働した固体媒体ばかりでなく、同様に他の形式、例えばインターネットまたは他の有線あるいは無線通信システムを経て配信されてもよい。
【００５９】
請求項のいかなる参照符号も範囲を制限するように解釈されてはならない。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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