(57)【要約】【課題】  再生光を復号する際に、再生光の信号雑音比を一定にすることができるホログラム再生装置、ホログラム再生方法及びホログラム記録媒体を提供すること。【解決手段】  ＳＮ比測定部１８で測定された再生光のＳＮ比に基づき、検出器８により検出された再生光における各ビットの検出信号値と推定信号値との間のメトリックをホログラム記録媒体Ｍに記録されたビット情報の位置に応じて補償しているので、復号部１６で再生光を復号する際に、再生光の信号雑音比を一定にすることができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビット情報が記録されたホログラム記録媒体を再生するホログラム再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体にレーザ光を照射する手段と、
前記ホログラム記録媒体からの再生光を受光する手段と、
前記受光した再生光における各ビットの検出信号値と推定信号値との間のメトリックを前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の位置に応じて補償する補償手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホログラム再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体には、前記ビット情報の位置に応じてメトリックを補償するためのテストパターンが設けられており、
前記補償手段は、
前記テストパターンを用いて前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の位置に応じた信号振幅又は信号雑音比を算出する手段と、
前記算出された信号振幅又は信号雑音比に応じた、前記メトリックを補償するための補償値を記憶する手段と
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項３】
請求項２に記載のホログラム再生装置であって、
前記補償値は、前記信号振幅又は信号雑音比に反比例する値であることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項４】
請求項２に記載のホログラム再生装置であって、
前記補償値は、前記信号振幅又は信号雑音比の二乗に反比例する値であることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項５】
請求項２に記載のホログラム再生装置であって、
前記補償手段は、前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の領域毎に少なくとも１つのビットの補償値を記憶し、この補償値を用いて当該補償値に属する領域のメトリックを補償することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項６】
請求項１に記載のホログラム再生装置であって、
前記補償されたメトリックを用いて、パーシャルレスポンス復号、ターボ符号化されたビット情報のターボ復号又はＬＤＰＣ符号化されたビット情報のサムプロダクツ復号を行う手段を更に具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項７】
請求項１に記載のホログラム再生装置であって、
前記補償手段は、前記メトリックを補償するための補償値を予め記憶する手段を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項８】
複数のビット情報が記録されたホログラム記録媒体を再生するホログラム再生方法であって、
前記ホログラム記録媒体にレーザ光を照射し、
前記ホログラム記録媒体からの再生光を受光し、
前記受光した再生光における各ビットの検出信号値と推定信号値との間のメトリックを前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の位置に応じて補償する
ことを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項９】
複数のビット情報が記録された第１の領域と、
前記ビット情報の位置に応じてメトリックを補償するためのテストパターンが設けられた第２の領域と
を具備することを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項１０】
請求項９に記載のホログラム記録媒体であって、
前記第１の領域及び第２の領域が同一の面内に設けられていることを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項１１】
請求項９に記載のホログラム記録媒体であって、
前記第１の領域及び第２の領域が空間的に多重化され、前記第２の領域が最表面に設けられていることを特徴とするホログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録媒体を再生するホログラム再生装置、ホログラム再生方法及びこれらの装置や方法に用いられるホログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクに代わる情報再生技術として、ホログラフィック情報再生技術が開発されている。ホログラムの技術により干渉縞としてビット情報が記録されたホログラム記録媒体に再生光を照射すると、再生光が回折される。この再生光をもとにビット情報が再生される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなホログラフィック情報再生技術では、高密度の情報を記録・再生するため、パーシャルレスポンス最尤復号（ＰＲＭＬ）、ターボ復号等による復号技術を利用することが不可欠である。  
【特許文献１】特開２００１−０６６９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＰＲＭＬやターボ復号等によりビット情報を復号するには再生光の信号雑音比が一定であることが求められる一方で、実際には再生光が回折する際や検出器に検出される際に、信号雑音比にばらつきが生じる。このため、上記のような復号技術を用いても適切に再生光が復号されず、ビット情報を正しく再生できないという問題がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、再生光を復号する際に、再生光の信号雑音比を一定にすることができるホログラム再生装置、ホログラム再生方法及びホログラム記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の主たる観点に係るホログラム再生装置は、複数のビット情報が記録されたホログラム記録媒体を再生するホログラム再生装置であって、前記ホログラム記録媒体にレーザ光を照射する手段と、前記ホログラム記録媒体からの再生光を受光する手段と、前記受光した再生光における各ビットの検出信号値と推定信号値との間のメトリックを前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の位置に応じて補償する補償手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の別の観点に係るホログラム再生方法は、複数のビット情報が記録されたホログラム記録媒体を再生するホログラム再生方法であって、前記ホログラム記録媒体にレーザ光を照射し、前記ホログラム記録媒体からの再生光を受光し、前記受光した再生光における各ビットの検出信号値と推定信号値との間のメトリックを前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の位置に応じて補償することを特徴とする。
【０００８】
そして、これらの装置や方法に用いられる本発明に係るホログラム記録媒体は、複数のビット情報が記録された第１の領域と、前記ビット情報の位置に応じてメトリックを補償するためのテストパターンが設けられた第２の領域とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、受光した再生光における各ビットの検出信号値と推定信号値との間のメトリックをホログラム記録媒体に記録されたビット情報の位置に応じて補償しているので、再生光を復号する際に、再生光の信号雑音比を一定にすることができる。
【００１０】
ここで、前記ホログラム記録媒体には、前記ビット情報の位置に応じてメトリックを補償するためのテストパターンが設けられており、前記補償手段が、前記テストパターンを用いて前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の位置に応じた信号振幅又は信号雑音比を算出する手段と、前記算出された信号振幅又は信号雑音比に応じた、前記メトリックを補償するための補償値を記憶する手段とを具備するように構成してもよい。これにより、ホログラム記録媒体が再生装置に対して着脱自在な場合、ホログラム記録媒体ごとの個体差を吸収することができる。
【００１１】
一方、補償手段が、前記メトリックを補償するための補償値を予め記憶する手段を具備する構成であっても勿論構わない。例えば当該装置の工場出荷の段階でシュミレーションの結果を記憶させておけばよい。これにより、構成を簡略化することができる。この態様は、ホログラム記録媒体が再生装置に対して固定的に装着されている場合に特に有効である。
【００１２】
また、前記補償値は、前記信号振幅又は信号雑音比に反比例する値であってもよく、前記補償値は、前記信号振幅又は信号雑音比の二乗に反比例する値であってもよい。
【００１３】
更に、前記補償手段が、前記ホログラム記録媒体に記録されたビット情報の領域毎に少なくとも１つのビットの補償値を記憶し、この補償値を用いて当該補償値に属する領域のメトリックを補償するように構成しても構わない。なお、これらの値を２種程度の簡単な整数比とすることで、回路規模を小さくすることができるが、勿論それ以上の種類としても構わない。
【００１４】
また、本発明に好適な復号手段は、前記補償されたメトリックを用いて、パーシャルレスポンス復号、ターボ符号化されたビット情報のターボ復号又はＬＤＰＣ符号化されたビット情報のサムプロダクツ復号である。
【００１５】
本発明に係るホログラム記録媒体では、前記第１の領域及び第２の領域が同一の面内に設けられていてもよいし、前記第１の領域及び第２の領域が空間的に多重化され、前記第２の領域が最表面に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、再生光を復号する際に、再生光の信号雑音比を一定にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係るホログラム記録再生装置１を表す模式図である。  
ホログラム記録再生装置１は、レーザ光源２、ビームエキスパンダ３、ハーフミラー４、光シャッター５、空間変調器６、ミラー７、検出器８、凸レンズ９、１０、１１、検出情報再生部１２、信号雑音比（ＳＮ比）情報処理部１３を有し、ホログラム記録媒体Ｍへの情報の記録及び再生を行う。
【００１８】
レーザ光源２は、レーザ光を出射する光源である。  
ビームエキスパンダ３は、平凹レンズ３ａと凸レンズ３ｂとが組み合わされて形成され、入射した光のビーム径を空間変調器６に対応するように拡大する光学素子である。  
ハーフミラー４は、入射したレーザ光を２つの光（参照光Ｌ１、物体光Ｌ２）に分岐する光学素子である。  
光シャッター５は、物体光Ｌ２の通過及び遮蔽を制御する光学素子であり、ホログラム記録再生装置１による記録及び再生を制御するのに用いられる。
【００１９】
空間変調器６は、平面を格子（「ピクセル」、「画素」ともいう）の配列で分割された光学素子である。
【００２０】
図２は、空間変調器６を正面から見た状態を表す模式図である。空間変調器６の表示面６ａ上には画素６ｂが縦横に形成される。ここでは、画素６ｂは物体光Ｌ２の通過量が大きい「明」状態（６ｂ（１））と物体光Ｌ２の通過量が小さい「暗」状態（６ｂ（２））の２通りを表示し、この明暗によって画素６ｂ毎に１ビットの情報を表すようになっている。
【００２１】
ミラー７は、物体光Ｌ２をホログラム記録媒体Ｍの方向に反射する光学素子である。  
検出器８は、ホログラム記録媒体Ｍで回折した再生光を検出する光学素子である。図３は、この検出器８を正面から見た状態を表す模式図である。検出器８の受光面８ａ上には、受光素子等で形成された画素８ｂが縦横に配列されている。画素８ｂの配列は、空間変調器６の表示パターンＩｍの配列と同じになっており、画素６ｂの座標と対応した座標の画素８ｂによりそれぞれ再生光の明暗を検出するようになっている。本図では、検出器８の受光面８ａと投影された空間変調器６の表示パターンＩｍとがずれているが、実際にはこれらが合致するように検出器８が配置される。
【００２２】
検出情報再生部１２は、検出器８が検出する再生光からビット情報を画素毎に再生する。図４は、検出情報再生部１２の構成について模式的に示したものである。検出情報再生部１２は、ＡＤＣ１４（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）、メトリック計算部１５、復号部１６、データ検出部１７、ＳＮ比測定部１８、ＳＮ比情報計算部１９、ＳＮ比情報記憶部２０を有する。  
ＡＤＣ１４は、検出器８で検出された再生光を画素毎にディジタル情報（検出信号値）に変換する。  
メトリック計算部１５は、ＡＤＣ１４で変換されたディジタル情報をもとにビット値「１」及び「０」についてのメトリック値をそれぞれ画素毎に算出する。図５は、このメトリック計算部１５の内部構造を模式的に示したものである。ここでは、１画素分について示している。メトリック計算部１５は、ビット値「１」（経路１）及びビット値「０」（経路２）の双方について、それぞれ推定信号値記憶部１５ａ、１５ｂ、差分計算部１５ｃ、係数乗算部１５ｄ、自乗計算部１５ｅを有する。
【００２３】
推定信号値記憶部１５ａ、１５ｂは、復号を行う際の推定信号値を記憶する。例えば、推定信号値記憶部１５ａはビット値が「１」の場合の推定信号値を１．０、推定信号値記憶部１５ｂはビット値が「０」の場合の推定信号値を−１．０として記憶する。  
各差分計算部１５ｃは、それぞれ、ＡＤＣ１４により変換された検出信号値と推定信号値記憶部１５ａ、１５ｂに記憶されている推定信号値との差分を計算する。  
各係数乗算部１５ｄは、差分計算部１５ｃでの計算結果に、ＳＮ比情報記憶部２０に記憶された係数をそれぞれ乗算する。この係数については後述する。  
各自乗計算部１５ｅは、それぞれ係数乗算部１５ｄでの乗算結果を自乗する。  
復号部１６は、例えばパーシャルレスポンス最尤復号（ＰＲＭＬ）やターボ復号、ＬＤＰＣサムプロダクツ復号等の復号器を有し、メトリック計算部１５での計算結果に基づいて、ビット情報を復号する。  
データ検出部１７は、復号部１６で復号されたビット情報を検出する。
【００２４】
ＳＮ比測定部１８は、検出信号値に基づき、各画素８ｂで検出された再生光のＳＮ比を測定する。  
ＳＮ比情報計算部１９は、測定されたＳＮ比からメトリック計算に用いられる係数をＳＮ比情報として算出する。例えば、メトリック計算において検出信号値と推定信号値の差の自乗で計算される場合には、それぞれのＳＮ比の自乗に反比例した値を算出し、信号検出値と推定信号値の差の絶対値を用いて計算される場合には、各画素８ｂのＳＮ比に反比例した値を算出するように構成する。  
ＳＮ比情報記憶部２０は、ＳＮ比情報計算部１９で算出した係数をＳＮ比情報として記憶する。  
ホログラム記録媒体Ｍは、光の干渉よる干渉縞を屈折率の変化として記録する記録媒体であり、例えばホログラム記録再生装置１に直接固定されるものであってもよく、また着脱自在なものであっても構わない。
【００２５】
図６は、ビット情報が記録されたホログラム記録媒体Ｍについて模式的に示した図である。本実施形態において、ホログラム記録媒体Ｍには、画像や音声などのデータが格子状に配列され、ビット情報として多重されて記録されている。本実施形態では例えば１面あたり６ピクセル×６ピクセルで３６ビットの情報が記録される。ホログラム記録媒体Ｍの所定の領域、例えば最表面には、画像・音声データＤとは別に、明暗が例えば市松模様になっているテストパターンＴが記録されている。
【００２６】
次に、このように構成されるホログラム記録再生装置１の動作について説明する。図７は、ホログラム記録再生装置１の動作を示すフローチャートである。  
まず、テストパターン及びデータが記録されたホログラム記録媒体Ｍを図１に示す位置に配置させる。  
光シャッター５を遮蔽し、ホログラム記録媒体Ｍのうちテストパターンが記録された領域に参照光Ｌ１のみを照射する（ステップ７０１）。テストパターンの明暗の配列が再生光として検出器８の各画素８ｂで検出される。  
次に、この再生光をディジタル情報に変換した後、画素８ｂごとのＳＮ比を測定し、ＳＮ比に対応する係数を算出して、係数データをＳＮ比情報記憶部２０に記憶する（ステップ７０２）。  
次に、ホログラム記録媒体Ｍのうちデータが記録された領域に再生光としての参照光Ｌ１を照射する（ステップ７０３）。検出器８の各画素８ｂで検出される再生光を同様にディジタル変換し、ＳＮ比情報記憶部２０に記憶された係数データをもとにメトリック計算を行う（ステップ７０４）。この結果得られるビット値「１」及びビット値「０」についてのメトリック値をもとにして、ホログラム記録媒体Ｍに記録されたデータをビット情報として復号して検出する（ステップ７０５）。
【００２７】
ここで、例えば図８に示すように、ホログラム記録媒体Ｍで回折される再生光の振幅は外周部になるほど小さく、ビット配列の外周部になるほどＳＮ比が小さくなる。また、検出器８の画素８ｂはそれぞれ雑音特性が異なり、検出される画素８ｂによってＳＮ比が異なってくる。この結果、再生光のＳＮ比が場所によって一定にならず、ばらつきが生じてしまう。
【００２８】
本実施形態では、ＳＮ比測定部１８で測定された再生光のＳＮ比に基づき、検出器８により検出された再生光における各ビットの検出信号値と推定信号値との間のメトリックをホログラム記録媒体Ｍに記録されたビット情報の位置に応じて補償しているので、復号部１６で再生光を復号する際に、再生光の信号雑音比を一定にすることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置１の全体図である。この図は第１の実施形態における図４に対応するものである。第１の実施形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本実施形態のホログラム記録再生装置１は、ＳＮ比測定部１８、ＳＮ比情報計算部１９が設けられておらず、予めＳＮ比情報記憶部２０に係数が記録されている点で第１の実施形態とは異なっている。
【００３１】
例えばホログラム記録媒体Ｍで再生光が回折する際に外周部で起こる振幅の減衰、画素８ｂごとに異なる雑音特性等をパラメータとして検出器８の各画素８ｂで検出されるＳＮ比をシミュレーションにより求め、この結果をもとに係数を算出する。算出した係数は、例えば、ホログラム記録再生装置１の工場出荷の段階でＳＮ比情報記憶部２０に記憶させるようにする。これにより、構成を簡略化することができる。この態様は、ホログラム記録媒体Ｍがホログラム記録再生装置１に対して固定的に装着されている場合に特に有効である。
【００３２】
本発明は、以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３３】
例えば、ＳＮ比情報計算部１９では、例えば一度係数を計算した後、全係数の平均値を算出し、平均値以上の係数群及び平均値以下の係数群に分類し、平均値以上の係数群における係数の平均値と、平均値以下の係数群における係数の平均値とをさらに算出するように構成してもよい。さらに、この２種類の平均値を最も簡単な整数比として算出するように構成しても良い。勿論、２種類以上の整数比としても構わない。これにより、回路規模を小さくすることができる。
【００３４】
また、上記説明では検出器８の画素８ｂのそれぞれについてＳＮ比測定部１８、ＳＮ比情報計算部１９及びＳＮ比情報記憶部２０が設けられるように構成されているが、例えば図１０に示すように、検出される再生光のＳＮ比が近似する画素８ｂをグループ化し、グループごとにＳＮ比情報処理部１３を設けるようにすることも可能である。検出器の受光面８ａの中心からほぼ同心円上にある画素８ｂについてはＳＮ比が近似する傾向が強く、中心から半径方向に広がるに従ってＳＮ比が減少しているので、本実施形態では、例えばＧ１、Ｇ２、Ｇ３のようにグループ化し、グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３ごとにＳＮ比測定部１８、ＳＮ比情報計算部１９及びＳＮ比情報記憶部２０を設けるようにしている。これにより、効率的に処理することができる。
【００３５】
また、上記説明では、ビット配列のデータがホログラム記録媒体Ｍに多重されて記録されていたが、図１１に示すように、同一の面内に記録するようにしても良い。記録されたデータについて、例えば図の矢印の方向、すなわち１行ごとに図の左から右に参照光Ｌ１を照射する。この場合、他のデータＤとは別に、テストパターンＴはヘッド部分、例えば左上の位置に記録する。このように、さまざまな態様でホログラム記録媒体Ｍにデータを記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置の全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る空間変調器の表示面を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態に係る検出器の受光面を模式的に示す図である。
【図４】本実施形態に係る検出情報再生部の構成を模式的に示す図である。
【図５】本実施形態に係るメトリック計算部の内部構成を示す図である。
【図６】本実施形態に係るホログラム記録媒体の構成を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態に係るホログラム記録再生装置の動作工程を示すフローチャートである。
【図８】ホログラム記録媒体で回折した光が歪んでいる様子を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置の全体構造を示す図である。
【図１０】上記実施形態の検出情報再生部の構成の変形例を示す図である。
【図１１】上記実施形態のホログラム記録媒体Ｍの構成の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｍ…ホログラム記録媒体
Ｔ…テストパターン
１…ホログラム記録再生装置
８…検出器
１２…検出情報再生部
１３…ＳＮ比情報処理部
１５…メトリック計算部
１６…復号部
１７…データ検出部
１８…ＳＮ比測定部
１９…ＳＮ比情報計算部
２０…ＳＮ比情報記憶部
【図１】
2005141879.tif 000003
【図２】
2005141879.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】
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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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