(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルデータを画像化し、画像化されたデジタルデータを物体光として参照光と干渉させ、干渉縞によって上記画像化されたデジタルデータが要素ホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する再生装置において、
上記要素ホログラムを二次元画像として撮像する撮像手段と、
上記撮像手段で撮像された二次元画像を記憶する記憶手段と、
上記撮像手段で撮像された二次元画像の所定の領域を抽出する部分抽出手段と、
上記部分抽出手段で抽出された二次元画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により、上記要素ホログラムに対するトラッキング状態を判別する判別手段と、
上記判別手段にて、上記撮像手段で撮像される二次元画像を取り込み可能と判別された場合に上記記憶手段に上記撮像手段にて撮像される二次元画像を取り込む画像取り込み処理手段と、
上記記憶手段に記憶された二次元画像に信号処理を行って上記デジタルデータを再生する信号処理手段と、
上記撮像手段にて撮像される二次元画像から所定領域を抽出し、上記抽出された二次元画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により上記要素ホログラムのトラッキング状態を判別し、判別結果に基づいて上記撮像手段で撮像される二次元画像を上記記憶手段に取り込み、上記記憶手段に記憶された二次元画像から上記デジタルデータが再生されるように制御する制御手段と、
を備える再生装置。
【請求項２】
上記部分抽出手段で抽出される領域には、上記デジタルデータに所定の変調処理がされたデータとは異なる形式のデータの同期信号が記憶されている請求項１に記載の再生装置。
【請求項３】
上記部分抽出手段で抽出される領域から上記同期信号が抽出された場合に、上記判別手段は、上記判別手段にて上記撮像手段にて撮像される二次元画像を取り込み可能と判別する請求項２に記載の再生装置。
【請求項４】
上記ホログラム記録媒体には、上記同期信号が複数記録されていて、上記再生装置は複数の上記同期信号のうちのすくなくとも１つが再生されたときに上記二次元画像の取り込みを可能とする請求項２に記載の再生装置。
【請求項５】
上記デジタルデータは、所定データ量毎にブロック化されて所定の変調処理が施されて二次元コードシンボル化され、上記同期信号は複数の上記二次元コードシンボルのデータ量に等しい請求項２に記載の再生装置。
【請求項６】
上記同期信号は隣接する同期信号とは形状が異なる請求項２に記載の再生装置。
【請求項７】
上記撮像手段で撮像される二次元画像を補正する補正手段を更に備え、
上記抽出された所定領域の二次元画像に基づいて上記撮像手段にて撮像された二次元画像を上記補正手段で補正する請求項１に記載の再生装置。
【請求項８】
デジタルデータを画像化し、画像化されたデジタルデータを物体光として参照光と干渉させ、干渉縞によって上記画像化されたデジタルデータが要素ホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する再生方法として、
上記要素ホログラムを二次元画像として撮像するステップと、
上記撮像された二次元画像の所定の領域を部分抽出するステップと、
上記抽出された二次元画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により上記要素ホログラムに対するトラッキング状態を判別するステップと、
上記撮像された二次元画像を取り込み可能と判別された場合にメモリに撮像された二次元画像を取り込むステップと、
上記メモリに記憶された二次元画像に信号処理を行って上記デジタルデータを再生するステップと、
を備える再生方法。
【請求項９】
上記部分抽出される領域には、上記デジタルデータに所定の変調処理がされたデータとは異なる形式のデータの同期信号が記憶されている請求項８に記載の再生方法。
【請求項１０】
上記部分抽出される領域に、上記同期信号が抽出された場合に上記撮像された二次元画像を取り込み可能と判別する請求項９に記載の再生方法。
【請求項１１】
上記ホログラム記録媒体には、上記同期信号が複数記録されていて、上記複数の同期信号のうちのすくなくとも１つが再生されたときに上記二次元画像の取り込みを可能とする請求項９に記載の再生方法。
【請求項１２】
上記デジタルデータは、所定データ量毎にブロック化されて所定の変調処理が施されて二次元コードシンボル化され、上記同期信号は複数の上記二次元コードシンボルのデータ量に等しい請求項９に記載の再生方法。
【請求項１３】
上記同期信号は隣接する同期信号とは形状が異なる請求項９に記載の再生方法。
【請求項１４】
上記撮像される二次元画像を補正するステップを更に備え、
上記抽出された所定領域の二次元画像に基づいて撮像された二次元画像を補正する請求項８に記載の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声／音楽等の音情報、静止画／動画等の画像情報、又はテキストファイル等のデータ情報を二次元画像化し、要素ホログラムして記録したホログラム記録媒体から、光学的に要素ホログラムの二次元画像を読み取り、読み取った二次元画像から情報を再生する再生装置、再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００５−１７３６４６号公報
【０００３】
シート状の記録媒体に情報を記録する例として、バーコード、ＱＲコード、ドットコード等に代表される１次元コード又は２次元コードが挙げられる。しかし、これらの情報記録媒体は、単位面積あたりに記録できる情報量が数十から数キロバイト程度と極めて低い。この原因は、単なる画像の濃淡印刷の記録分解能に物理的な限界があるからである。
【０００４】
また、同じくシート状の記録媒体としては、物体光と参照光の干渉縞によって各種データを記録するホログラム記録媒体も知られている。そしてホログラム記録媒体は、記録密度を飛躍的に向上させ、著しい大容量化が可能であることも知られており、例えばコンピュータデータや、オーディオやビデオ等のＡＶ（Audio-Visual）コンテンツデータなどに対する大容量のストレージメディアとして有用であると考えられている。
【０００５】
ホログラム記録媒体にデータを記録する際には、データを二次元ページデータとして画像化する。そして液晶パネル等に画像化したデータを表示させ、その液晶パネルを透過した光を物体光、つまり二次元ページデータの像となる物体光をホログラム記録媒体に照射する。加えて、所定の角度から参照光をホログラム記録媒体に照射する。このとき物体光と参照光によって生ずる干渉縞が、ドット状や短冊状などの１つの要素ホログラムとして記録されることになる。つまり１つの要素ホログラムは、１つの二次元ページデータを記録したものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えばシート状等のホログラムメモリを考え、コンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどを記録し、一般ユーザーがホログラムリーダとしての再生装置を用いて、ホログラムメモリに記録されたデータを取得できるようにするシステムを考える。
シート状のホログラムメモリとは、メディア表面としての平面上に多数の要素ホログラムを敷き詰めるように記録するものであり、このメディア表面に対してホログラムリーダを対向させて、各要素ホログラムとして記録されたデータを読み取っていくようにするものである。
【０００７】
ホログラム技術を使用すると、単位面積当りに記録できる情報量を通常印刷に対して飛躍的に向上させることができる。しかしながら、従来からあるバーコードやＱＲコード方式に用いられている再生システムでは、ホログラムメモリに記録された高密度データを読み出すことが原理的に不可能であった。
【０００８】
そこで本発明は、ホログラム記録媒体からの情報再生に好適な再生装置、再生方法を提供することを目的とする。特には所謂ホログラム印刷されたシート状の媒体に記録された大量の情報を再生する再生装置、再生方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の再生装置は、デジタルデータを画像化し、画像化されたデジタルデータを物体光として参照光と干渉させ、干渉縞によって上記画像化されたデジタルデータが要素ホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する再生装置において、上記要素ホログラムを二次元画像として撮像する撮像手段と、上記撮像手段で撮像された二次元画像を記憶する記憶手段と、上記撮像手段で撮像された二次元画像の所定の領域を抽出する部分抽出手段と、上記部分抽出手段で抽出された二次元画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により、上記要素ホログラムに対するトラッキング状態を判別する判別手段と、上記判別手段にて、上記撮像手段で撮像される二次元画像を取り込み可能と判別された場合に上記記憶手段に上記撮像手段にて撮像される二次元画像を取り込む画像取り込み処理手段と、上記記憶手段に記憶された二次元画像に信号処理を行って上記デジタルデータを再生する信号処理手段と、上記撮像手段にて撮像される二次元画像から所定領域を抽出し、上記抽出された二次元画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により上記要素ホログラムのトラッキング状態を判別し、判別結果に基づいて上記撮像手段で撮像される二次元画像を上記記憶手段に取り込み、上記記憶手段に記憶された二次元画像から上記デジタルデータが再生されるように制御する制御手段とを備える。
また上記部分抽出手段で抽出される領域には、上記デジタルデータに所定の変調処理がされたデータとは異なる形式のデータの同期信号が記憶されている。
また上記部分抽出手段で抽出される領域から上記同期信号が抽出された場合に、上記判別手段は、上記判別手段にて上記撮像手段にて撮像される二次元画像を取り込み可能と判別する。
また上記ホログラム記録媒体には、上記同期信号が複数記録されていて、上記再生装置は複数の上記同期信号のうちのすくなくとも１つが再生されたときに上記二次元画像の取り込みを可能とする。
また上記デジタルデータは、所定データ量毎にブロック化されて所定の変調処理が施されて二次元コードシンボル化され、上記同期信号は複数の上記二次元コードシンボルのデータ量に等しい。
また上記同期信号は隣接する同期信号とは形状が異なる。
また上記撮像手段で撮像される二次元画像を補正する補正手段を更に備え、上記抽出された所定領域の二次元画像に基づいて上記撮像手段にて撮像された二次元画像を上記補正手段で補正する。
【００１０】
本発明の再生方法は、デジタルデータを画像化し、画像化されたデジタルデータを物体光として参照光と干渉させ、干渉縞によって上記画像化されたデジタルデータが要素ホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する再生方法として、上記要素ホログラムを二次元画像として撮像するステップと、上記撮像された二次元画像の所定の領域を部分抽出するステップと、上記抽出された二次元画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により、上記要素ホログラムに対するトラッキング状態を判別するステップと、上記撮像された二次元画像を取り込み可能と判別された場合にメモリに撮像された二次元画像を取り込むステップと、上記メモリに記憶された二次元画像に信号処理を行って上記デジタルデータを再生するステップとを備える。
【００１２】
即ち本発明では、例えばシート状のホログラム記録媒体に記録された要素ホログラム配列をスキャンし、データ再生することを可能とする。
また撮像手段は、上記部分抽出で部分二次元画像を取り込み、部分抽出した二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定する。
要素ホログラムに対するトラッキング状態は、二次元画像の輝度の明暗としてあらわれる。情報再生の精度の向上のためにはなるべく明暗のくっきりした画像を撮像することが必要であり、つまり良好なトラッキング状態で二次元画像を取り込むことが必要である。このためトラッキング状態を判定して、適切なタイミングで要素ホログラムの二次元画像を取り込むことが再生性能上、有用である。このとき、輝度の明暗のばらつきは二次元画像全体に一様にあらわれるため、二次元画像の一部からトラッキング状態を判定してよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えばシート状のホログラム記録媒体に記録された要素ホログラムからデータを再生することが可能となる。
この場合において、部分抽出で部分二次元画像を取り込み、部分抽出した二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定することで、二次元画像全体からトラッキング状態を判定するよりも遙かに高速にトラッキング状態を判定できる。そしてトラッキング状態を高速に判定しながら、良好なトラッキング状態となったタイミングで要素ホログラムの二次元画像の全体を取り込むようにすることで、データ再生のために適切な二次元画像を取り込むことができ、再生性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．ホログラムメモリの記録再生］
［２．ホログラムメモリの記録様式］
［３．ホログラムリーダの構成］
［４．再生処理］
［５．実施の形態の効果］
【００１５】
［１．ホログラムメモリの記録再生］
まずホログラムメモリ３に対する基本的な記録再生動作について図１で説明する。
図１（ａ）はホログラムメモリ３に対するデータ記録の様子を示している。例えばコンテンツデータやコンピュータプログラム等としてのデータをホログラムメモリ３に記録する場合、その記録データ全体は、多数の１ページ分のデータにエンコードされる。
エンコードされた単位としての１つのデータＤＴは、図示するような例えば二次元バーコード状の画像データに変換され、液晶パネル１において二次元ページデータ画像として表示される。
所定の光源から出力され、例えば平行光とされたレーザ光Ｌ１は、二次元ページデータ画像が表示された液晶パネル１を通過することで、その二次元ページデータ画像の像としての物体光Ｌ２となる。
この物体光Ｌ２は、集光レンズ２で集光され、ホログラムメモリ３上にスポットとして集光される。
このとき、ホログラムメモリ３に対しては、所定角度で記録参照光Ｌ３を照射する。これにより物体光Ｌ２と参照光Ｌ３が干渉し、その干渉縞によりドット状の要素ホログラムが記録されることになる。
なおこのように集光レンズ２を用いる場合、要素ホログラムとして記録されるデータは、集光レンズ２のフーリエ変換作用により、記録データの像のフーリエ像となる。
【００１６】
このようにしてホログラムメモリ３に１つの要素ホログラムが記録されるが、順次エンコード単位のデータＤＴが、同様に二次元ページデータに変換され、液晶パネル１に表示され、それぞれ要素ホログラムとして記録されていく。
各要素ホログラムの記録の際には、図示しない移送機構により、ホログラムメモリ３（ホログラム材料）の位置を移送させ（もしくは記録光学系を移送させ）、要素ホログラムの記録位置をホログラムメモリ３の平面上で僅かにずらせていく。これにより、例えばシート状のホログラムメモリ３に、その平面方向に多数の要素ホログラムが配置されるように記録が行われていくことになる。例えば図３には、１つの要素ホログラムを○で表しているが、このように平面上に多数の要素ホログラムが形成される。
【００１７】
このように要素ホログラムが記録されたホログラムメモリ３に対しては図１（ｂ）のように再生が行われる。図１（ｂ）に示すコリメータレンズ４及びイメージャ５は、ホログラムリーダとしての再生装置内に設けられる構成である。
ホログラムメモリ３に対しては、記録時と同じ照射角度で、再生参照光Ｌ４を照射する。再生参照光Ｌ４を照射すると、要素ホログラムとして記録された再生像が得られる。つまり二次元ページデータの像が、記録時の液晶パネル１と共役な場所に現れる。これをイメージャ５で読み取ればよい。
即ちホログラムメモリ３からの再生像光Ｌ５はコリメータレンズ４で平行光とされ、例えばＣＣＤ撮像素子アレイ、もしくはＣＭＯＳ撮像素子アレイなどで形成されたイメージャ５に入射する。ホログラムメモリ３上でのフーリエ像は、コリメータレンズ４で逆フーリエ変換されて二次元ページデータの像となるため、この二次元ページデータ画像としての再生像がイメージャ５で読み取られる。
イメージャ５は再生像に応じた電気信号としての再生像信号を発生させる。この再生像信号についてデコード処理を行うことで、元々のデータ、つまり記録のために二次元ページデータに変換する前のデータが得られることになる。
ホログラムメモリ３上の多数の要素ホログラムについて同様にデータ読出を行っていくことで、記録された元々のコンテンツデータ等を再生することができる。
【００１８】
なお、このようなホログラムメモリ３に対する記録方式として角度多重記録が知られている。角度多重とは、記録参照光Ｌ３の角度を変えることで、平面上の同一位置に要素ホログラムを多重記録する方式である。
例えば図１（ａ）のようにして１つの要素ホログラムを記録した後、記録参照光Ｌ３の照射角度を異なる状態とすると、ホログラムメモリ３上の同一平面位置にさらに別の要素ホログラムを記録できる。
つまりホログラムメモリ３の平面を、記録参照光Ｌ３の角度を変えることで多面に用いて多重記録でき、これにより記録容量を大幅に増大できる。例えば図３のような要素ホログラム配列面が、多数面形成されるイメージである。
角度多重記録されたホログラムメモリ３の再生の際には、記録時の各記録参照光角度と同一のそれぞれの角度で再生参照光Ｌ４を照射すればよい。即ち第１の角度の記録参照光Ｌ３を照射して記録した要素ホログラムは、同じ第１の角度の再生参照光Ｌ４を照射することで読み出すことができ、また第２の角度の記録参照光Ｌ３を照射して記録した要素ホログラムは、同じ第２の角度の再生参照光Ｌ４を照射することで読み出すことができる。
【００１９】
また、上記のように要素ホログラムによってデータが記録されるホログラムメモリ３は密着コピーによる大量複製も容易に可能である。
従って、図１（ａ）のようにしてホログラム材料上に要素ホログラムを記録したホログラムメモリ３は、それをそのまま一般ユーザーに提供するホログラムメモリとしても良いが、これをマスターメディアとし、密着コピーにより大量のホログラムメモリの複製に用いてもよい。
例えばコンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどをホログラム記録媒体に記録し、これを広く頒布するとともに、一般ユーザーが再生装置（ホログラムリーダ６）を用いて、ホログラムメモリ３に記録されたデータを取得できるようにするシステムなどを想定した場合、図１（ａ）のようにしてホログラムマスターメディアを生成し、そのマスターメディアから複製されたホログラムメモリを頒布して、ユーザーサイドで図１（ｂ）の動作でデータを読み出すようにすることが好適である。
【００２０】
後述する本実施の形態の再生装置としてのホログラムリーダ６は、ホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射して各要素ホログラムを読み取っていくスキャンを行う。このスキャン方式としては、ユーザーが実行する手動スキャン方式と、ホログラムリーダ６が機構的に実行する自動スキャン方式とが考えられる。
【００２１】
手動スキャン方式の例を図２に示す。図２（ａ）には一例として、オーディオコンテンツなどのデータが記録されたホログラムメモリ３が、ポスターＰＴ等に貼付されている状態を示している。ホログラムリーダ６は、ユーザーが手に持てる程度に小型軽量の機器とされている。このホログラムリーダ６の筐体上の一面には、上述した再生参照光Ｌ４を出力する光源や、ホログラムメモリ３からの再生像光を取り込むためのレンズ系などが形成されている。
ユーザーは図のようにホログラムリーダ６を持って、その筐体の一面側がホログラムメモリ３に対向するようにした状態で近接させ、ホログラムリーダ６を任意の方向に振るようにする。このとき、再生参照光Ｌ４が所定角度で照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６によって読み取られていく。
なお、図２（ａ）にはホログラムリーダ２０をホログラムメモリ３から離した状態でユーザーが左右に振るような様子を示しているが、ホログラムリーダ２０の筐体の一部をホログラムメモリ３の表面上に接触させた状態で上下左右に振る、つまり摺動させるようなスキャン方式も想定される。
図２（ｂ）は、多数の要素ホログラムｈ１〜ｈ２４が記録されたホログラムメモリ３を模式的に示しているが、ユーザーは任意に、例えば左右にホログラムリーダ６を振ることで、ホログラムメモリ３に対する読出スキャンの軌跡（再生参照光Ｌ４のスポットの軌跡）は破線で示すようになる。
実際にユーザーがどのようにホログラムリーダ６を移動させるかは全く不定であるため、再生参照光Ｌ４のスポットは、全く不規則かつ不安定に、ホログラムメモリ３上の要素ホログラムに照射される。この状態で、再生参照光Ｌ４のスポットが照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６に読み取られていくことになる。つまり各要素ホログラムｈ１〜ｈ２４は、それぞれ、確率的に読み出しが行われる。ホログラムリーダ６側では読み取れた要素ホログラムから順にデコードして蓄積し、必要量のデータがデコードできた時点で、再生データを再構成すればよい。
【００２２】
一方、自動スキャン方式とは、ホログラムリーダ６が例えば内部のスキャン機構（後述する図１３に示すカメラ制御機構部１３）の動作によって再生参照光Ｌ４の照射位置を移動させたり、或いはコリメータレンズ４及びイメージャ５を保持するユニットを移動させて行くことで、ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムを順次読み取っていく方式である。例えば図２（ａ）のようにホログラムリーダ６をポスター等に貼付されたホログラムメモリ３に対向させた状態で自動スキャンを行うことが考えられる。即ちその場合は、ユーザーは単にホログラムリーダ６をホログラムメモリ３の正面に維持していればよく、スキャン機構によって再生参照光Ｌ４の照射位置やレンズ系が移動されることで、図２（ａ）の破線に示すようにホログラムメモリ３に対するスキャンが行われる。
又は、例えばホログラムメモリ３としてのシートをカード状の基板部に貼付した形式のメディアとし、これをホログラムリーダ６内に装填し、ホログラムリーダ６内でスキャン動作を行って各要素ホログラムを読み取っていくような方式も想定できる。
【００２３】
［２．ホログラムメモリの記録様式］
実施の形態の再生装置（ホログラムリーダ６）が再生を行うホログラムメモリ３における記録様式を説明する。
図３は要素ホログラムを二次元的に配置したホログラムメモリ３の例である。図中○印で記載された領域が要素ホログラムであり、この要素ホログラムに二次元画像を記録することができる。
ここでは、ホログラムメモリ３の平面上に、横方向に３２個の要素ホログラム、縦方向に２４個の要素ホログラムを配置した例を示している。各要素ホログラムには例えば５１２×３８４画素（ピクセル）の二次元情報を記録する。
また、上述のように、ひとつの要素ホログラムに対して、角度多重等の多重化技術を併用することにより、複数枚の二次元画像を記録できる。
【００２４】
元々の記録データを図１（ａ）に示したように二次元画像化すること、及び二次元画像化したデータを記録する要素ホログラムを、二次元配列することで、合計４次元の情報がホログラムメモリ３に記録可能である。さらに角度多重により、例えばホログラムメモリ３の平面上に２面の要素ホログラム配列を記録すれば、さらに１次元増え、５次元の情報を記録可能であると言える。
【００２５】
図４には、１つの要素ホログラムに記録される二次元画像の例を示している。図４（ａ）に要素ホログラムの二次元配列を示しているが、このうちの或る要素ホログラムに記録される二次元画像を図４（ｂ）（ｃ）に示している。
この図４（ｂ）（ｃ）のような二次元画像が、上記した５１２×３８４画素の二次元情報である。記録データのエンコード過程では、最終的にこの５１２×３８４画素の二次元情報が、物理ページとして生成され、その物理ページが図１（ａ）のように液晶パネル１に表示されることで、当該物理ページを記録した１つの要素ホログラムが形成される。
【００２６】
物理ページとしての二次元画像を生成するまでのエンコード過程を以下に述べる。
図５（ａ）にＤ０〜Ｄ７の８ビットのバイナリコードとしてのバイトデータを示す。このバイトデータは、コンテンツデータ等の元々の記録データについて、エラー訂正符号化やインターリーブ処理などの符号化処理が施されて得られた記録用のデータストリームにおける１バイトである。
この図５（ａ）のバイトデータは、図５（ｂ）の４×４ピクセル（画素）の二次元パターンとしての二次元コードシンボルに変換される。この二次元パターンの各画素Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐｆのうち、Ｐｆ、Ｐｂ、Ｐｅを除く１３個の画素が、バイトデータの値、つまりＤ０〜Ｄ７の８ビット値に応じて、白レベルまたは黒レベルのいずれかが選択される。１３個の画素の内、３個は白レベル、１０画素を黒レベルとする。そして３つの白レベルの画素の組み合わせにより、１バイト値、つまり「００００００００」〜「１１１１１１１１」までが表現される。
なお８ビットのバイトデータを表現するためには、
２8＝２５６［symbol］
の二次元コードシンボルが必要となる。ここで、「Ｃ」でコンビネーションを表し、１３個のうちから３つの組み合わせの種類の数を求めると、
１３Ｃ３＝２８６［symbol］
であるので、二次元コードシンボルの画素数は１３画素以上あれば、上記２５６通りの組合せを表現可能である。つまり上記のようにＰｆ、Ｐｂ、Ｐｅを除く１３個の画素を用いたパターンで１バイト値を表現できる。
例として、図５（ｃ）に値「０１０１１０１０」、つまり「５Ａｈ」（ｈは１６進表記を表す）のバイトデータを示しているが、これは図５（ｄ）の二次元コードシンボルに変換される。この例では、画素Ｐ１、Ｐ７、Ｐ９の３つの画素が白レベルとされる。
【００２７】
４×４画素のうち、画素Ｐｆ、Ｐｂ、Ｐｅについては、画素Ｐｆをサブシンクピクセルとして、補助同期パターン用の画素に割り当てる。この画素Ｐｆには後述するグループサブシンク（Group-SS）生成時に白レベルまたは黒レベルのいずれかを割り当てる。
また画素Ｐｂ，Ｐｅを、サブシンクピクセルをガードするサブシンクガードピクセルとする。この画素Ｐｂ，Ｐｅは常時黒レベルとする。
【００２８】
１バイトのデータは以上のように４×４画素の二次元コードシンボルに変換されるが、４バイト分、つまり４つの４×４画素の二次元コードシンボルから、グループＲ（Group-R：Group Rotated・・回転グループ）が生成される。
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）として、４つのグループＲを示している。即ち図６（ａ）はバイトデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから生成されたグループＲ、図６（ｂ）はバイトデータＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈから生成されたグループＲ、図６（ｃ）はバイトデータＩ，Ｊ，Ｋ，Ｌから生成されたグループＲ、図６（ｄ）はバイトデータＭ，Ｎ，Ｏ，Ｐから生成されたグループＲである。
１つのグループＲは、４つの二次元コードシンボルがそれぞれ所定回転された後に合成されて生成される。
例えば図６（ａ）のグループＲは、バイトデータＡ、バイトデータＢ，バイトデータＣ，バイトデータＤの各二次元コードシンボルが合成されるが、この４つの各二次元コードシンボルは、次のように回転操作を施した上で合成される。
バイトデータＡの二次元コードシンボル：回転無し。
バイトデータＢの二次元コードシンボル：右９０°回転。
バイトデータＣの二次元コードシンボル：１８０°回転。
バイトデータＤの二次元コードシンボル：左９０°回転。
そして、このように回転させた４シンボルを結合し、図６（ａ）に示す８×８画素のグループＲが生成される。
【００２９】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のグループＲが、このようにして生成されたら、この４つのグループＲを結合し、図６（ｅ）のように１６×１６画素のグループサブシンクを生成する。このとき、バイトデータＣ，Ｈ，Ｉ，Ｎについての４×４画素の二次元パターンにおける画素Ｐｆに白レベルが割り当てられていることで、図示するようにグループサブシンクの中央に集まった２×２ピクセルの４つの画素Ｐｆが４画素分の白領域を形成する。これがサブシンクパターンとなる。
また、他のバイトデータＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｏ，Ｐ，の画素Ｐｆについては黒レベルを割り当てることで、グループサブシンク上での白画素の頻度を抑圧する。
図７には、このように生成された１６×１６画素のグループサブシンクの一例を示している。図のように中心の白レベルの４ピクセル分でサブシンクパターンが形成され、また各４×４画素単位でバイトデータ値に応じて白レベル画素と黒レベル画素が形成される。
【００３０】
図８（ａ）（ｂ）はメイン同期シンボルを示す。メイン同期シンボルは、上記のグループサブシンクと同じ、１６×１６画素で形成される。
このメイン同期シンボルと、上記グループサブシンクが合成されて後述するグループメインシンクが形成される。
メイン同期シンボルは、その二次元パターンが奇数番目用のグループメインシンクと偶数番目用のグループメインシンクで使い分けられている。
図８（ａ）は偶数番目のグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボル、図８（ｂ）は奇数番目のグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボルを示している。
図８（ａ）の偶数番目のグループメインシンクのメイン同期シンボルは、１６×１６画素の二次元パターンとして、中央の８×８画素が白レベルで、その周囲の画素が全て黒レベルとされたパターンである。
図８（ｂ）の奇数番目のグループメインシンクのメイン同期シンボルは、同じく１６×１６画素の二次元パターンにおいて、中央に◇状（菱形）となるように白レベルの画素が割り当てられている。
【００３１】
グループサブシンクとメイン同期シンボルで形成されるグループメインシンクを図９に示す。グループメインシンクは、グループサブシンクが横方向に８個、縦方向に８個配列されて形成される。
但し、任意の位置のグループサブシンクを空白とし、メイン同期シンボルが挿入される。図９では略中央にメイン同期シンボルを配置した例を示している。
なお、この図９は偶数番目のグループメインシンクの例であるため、図８（ａ）のメイン同期シンボルが挿入される。奇数番目のグループメインシンクの場合、同様の位置に図８（ｂ）のメイン同期シンボルが配置されることになる。
【００３２】
このようなグループメインシンクが、さらに二次元平面に配列されたものが物理ページとなる。図１０に物理ページの構成例を示す。
ここでは横方向にｐグループ、縦方向にｑグループとなるようにグループメインシンクGroup-MS[0][0]・・・Group-MS[p-1][q-1]が配列されて物理ページ（Physical Pages）が形成された例を示している。
このような物理ページ（Physical Pages）の画像が図１の二次元ページデータとして液晶パネル１に表示される。
【００３３】
なお、図１０の物理ページには、各グループメインシンクに「EVEN」「ODD」として偶数番目のグループメインシンクと奇数番目のグループメインシンクを示した。そして縦方向／横方向ともに奇数番目グループメインシンク／偶数番目グループメインシンクが交互に配置されている。
上述のように、偶数番目のグループメインシンクでは図８（ａ）のメイン同期シンボルが付加され、奇数番目のグループメインシンクでは図８（ｂ）のメイン同期シンボルが付加されている。
【００３４】
物理ページの実例を図１１，図１２に示す。ここでは上記ｐ＝４、ｑ＝３として、水平方向に４グループ、垂直方向に３グループのグループメインシンクが配列されてなる物理ページを例示している。１つのグループメインシンクは１２８×１２８画素であるため、この物理ページは、５１２×３８４画素で構成されることになる。
グループサブシンクの単位で言えば、グループサブシンクが水平方向に３２個、垂直方向に２４個配置されて物理ページが構成される。
図１２（ｂ）はランダムパターンのデータを二次元変調した場合の二次元画像（物理ページ）の例である。
図１２（ａ）は、二次元画像の中でのメイン同期シンボルと、サブ同期パターンのみを示している。
図１１に示すように、物理ページとしての二次元画像には、グループメインシンクの単位でメイン同期シンボルＭＳ(0,0)〜ＭＳ(3,2)が配置される。
【００３５】
メイン同期シンボルは、二次元画像の相対位置及び位置同期をとるための特殊なパターンであり、媒体特性や光学系の性能に応じて、二次元的に適宜配置する。
またグループサブシンク内のサブ同期パターンは、グループサブシンク内のミクロな幾何学歪みを検出するためのパターンであるのに対し、メイン同期シンボルは、マクロな幾何学歪みを検出するためのパターンである。
なお、後述するホログラムリーダ６における補正や二値化に関する信号処理は、グループサブシンク（Group-SS）を基本単位として実行する。
【００３６】
［３．ホログラムリーダの構成］
実施の形態のホログラムリーダ６（ホログラム再生装置）の構成を図１３で説明する。
ホログラムリーダ６は、撮像部１０、信号処理部２０、メモリ部３０、外部機器ＩＦ部４０の４つのブロックを有する。これら各部は、システムコントローラ５１の制御に基づいてそれぞれ所要の動作を行う。
【００３７】
システムコントローラ５１は、例えばマイクロコンピュータにより形成され、ホログラムメモリ３からのデータ読取のための動作を実行するために各部を制御する。
またシステムコントローラ５１は操作部５３の操作情報を監視し、ユーザーの操作に応じて必要な制御を行う。またシステムコントローラ５１は、表示部５２を制御してユーザーに提示する各種の情報の表示を実行させる。
【００３８】
撮像部１０は、ホログラムメモリ３の要素ホログラムから再生される二次元画像を撮像するためのブロックであり、コリメータレンズ１１、撮像素子部（イメージャ）１２、カメラ制御機構部１３、発光駆動部１４、ホログラムスキャン制御部１５、参照光光源１６を有して構成される。
コリメータレンズ１１、撮像素子部１２は、図１（ｂ）で説明したコリメータレンズ４及びイメージャ５に相当する。撮像素子部１２はＣＭＯＳイメージセンサ、或いはＣＣＤイメージセンサ等の二次元画像を検出する装置である。
カメラ制御機構部１３は撮像素子部１２（或いは参照光光源１６）とホログラムメモリ３との位置関係を制御するための装置であり、可動部を手動または自動で制御する機能を持つ。なお、図２で説明したような手動スキャン方式を採用する場合は、このカメラ制御機構部１３は不要となる。
参照光光源１６は、図１に示した記録時の記録参照光Ｌ３と同じ角度でホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射するようにホログラムリーダ６の筐体上に配置されている。例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）或いは半導体レーザによる参照光光源１６は、発光駆動部１４によって発光される。発光駆動部１４は、当該ホログラムリーダ６によってホログラムメモリ３の再生を行う場合に、システムコントローラ５１の指示によって参照光光源１６を発光駆動する。
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２から読み取られた二次元画像の状態及び変数用メモリ２６に格納されたこれまでのスキャン状況を元にホログラムスキャンの撮像タイミングと読み出し画素を決定し、スキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号を撮像素子部１２に与えて撮像素子部１２での撮像動作を制御する。また撮像素子部１２で得られた二次元画像信号の処理を行う。
【００３９】
信号処理部２０は、撮像部１０にて撮像された一連の二次元画像に信号処理を施すためのブロックであり、メモリコントローラ２１、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５、変数用メモリ２６で構成される。
メモリコントローラ２１は、ホログラムスキャン制御部１５、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５の各々と、メモリ部３０とのデータ読み書きのアービトレーションをとる。
光学補正変数算出部２２は、二次元画像内の輝度バラツキの状態を検出し、光学補正変数を決定する。
幾何歪み補正変数算出部２３は、二次元画像内の幾何学的な歪みを検出し、幾何補正変数を決定する。
二値化部２４は、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、二次元画像を二値化する。
復号部２５は二値化部２４二値化されたデータを復号し、ホログラムメモリ３から読み出した情報を再生する。
変数用メモリ２６は光学補正変数算出部２２で算出された光学補正変数、幾何歪み補正変数算出部２３で算出された幾何補正変数を格納する。
【００４０】
メモリ部３０は、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する機能と、信号処理部２０にて行われる信号処理中間結果を記憶する機能、復号部２５にて復号された情報を記憶する機能を有する装置であり、第１の記憶領域としての情報用メモリ３１と、第２の記憶領域としての不揮発性メモリ３２で構成される。
情報用メモリ３１は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）で構成され、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する記憶領域とされる。記憶した二次元画像は、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４の処理のために読み出される。
不揮発性メモリ３２は復号部２５で復号された情報、例えば音声／映像情報等の記憶領域とされる。
【００４１】
外部機器ＩＦ部４０は、このホログラムリーダ６で読み出した音声／映像情報等を外部機器１００へ伝送する装置であり、外部機器インターフェース４１を備える。
【００４２】
ホログラムメモリ３からのデータ読出の際の各部の動作を述べる。
ホログラムメモリ３に対するスキャンを行う際には、発光駆動部１４が参照光光源１６を発光駆動する。再生参照光Ｌ４が照射されたホログラムメモリ３からは、要素ホログラムの再生像光が得られ、これがコリメータレンズ４を介して撮像素子部１２に結像する。撮像素子部１２に結像した二次元画像は、電気信号に変換されてホログラムスキャン制御部１５に転送される。
【００４３】
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２の動作を制御すると共に、撮像素子部１２によって得られる二次元画像信号の処理を行う。
即ちホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２に対してスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号等を供給して、いわゆる撮像動作により固体撮像素子アレイで得られる二次元画像信号を順次転送出力させる。そして撮像素子部１２から転送されたきた二次元画像信号について、サンプリング処理、ＡＧＣ処理、Ａ／Ｄ変換処理等を施して出力する。
【００４４】
ホログラムスキャン制御部１５から出力されるデジタルデータ化された二次元画像信号は、メモリコントローラ２１の制御によって情報用メモリ３１に記憶される。
【００４５】
情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、光学補正変数算出部２２で、光学補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から光学補正変数算出部２２に二次元画像信号が転送され、光学補正変数算出部２２で光学的な原因によるデータ値の変動である光学歪み補正や、明るさ調整補正のための補正変数が算出される。光学補正変数算出部２２は、算出した光学補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
なお、光学補正変数算出部２２は、実際に二次元画像信号に対して光学補正処理を行うものではなく、光学補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみである。つまり、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００４６】
また情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、幾何歪み補正変数算出部２３で、幾何補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から幾何歪み補正変数算出部２３に二次元画像信号が転送され、幾何歪み補正変数算出部２３で、画像位置ズレ補正、画像回転ズレ補正など、幾何歪み補正のための補正変数が算出される。幾何歪み補正変数算出部２３は、算出した幾何補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
なお、幾何歪み補正変数算出部２３も、実際に二次元画像信号に対して幾何歪み補正処理を行うものではなく、幾何補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみであって、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００４７】
光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３での処理により、光学補正変数、幾何補正変数が変数用メモリ２６に格納された二次元画像信号は、情報用メモリ３１から二値化部２４に転送され、二値化される。撮像素子部１２によっては階調のある撮像データとして二次元画像信号が得られるが、これを白黒（明暗）の二値に変換する二値化処理を行うものである。ホログラムメモリ３から読み取るべきデータは、元々の記録データを白黒の二値のデータとして二次元ページデータ化されたものであるからである。
この二値化部２４では、二値化の際に、その二次元画像信号について変数用メモリ２６に格納されている光学補正変数、幾何補正変数を用いて処理を行う。具体的な処理は後述するが幾何補正変数に基づいて、情報用メモリ３１からの二次元画像信号の読込の際の座標を調整し、また光学補正変数に基づいて二値化の際の閾値を設定する。
二値化部２４で光学補正変数、幾何補正変数を用いた二値化処理を行うことで、二値化された二次元画像信号は、結果的に光学補正、幾何歪み補正が実行された状態となる。
二値化部２４で二値化された二次元画像信号は、直接、或いは情報用メモリ３１を介して、復号部２５に転送される。
【００４８】
復号部２５は、二値化された二次元画像信号、つまり１つの要素ホログラムから得られたデータについて、デコード処理やエラー訂正処理を行い、元のデータを復号する。
復号部２５は、デコードしたデータを、メモリコントローラ２１に受け渡す。メモリコントローラ２１は、デコードされたデータを不揮発性メモリ３２に格納させる。
ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから得られる二次元画像信号について、復号部２５で順次デコードされ、不揮発性メモリ３２に蓄積されていくことで、最終的に、ホログラムメモリ３に記録されている元々のデータ、例えばＡＶコンテンツデータやコンピュータデータ等が不揮発性メモリ３２上で構築される。
【００４９】
不揮発性メモリ３２上で再構築されたデータは、外部機器インターフェース４１により外部機器１００、例えばパーソナルコンピュータや、オーディオプレーヤ或いはビデオプレーヤ等のＡＶ装置、又は携帯電話器等の外部機器に対して、ホログラムメモリ３からの再生データとして転送される。外部インターフェース４１は例えばＵＳＢインターフェース等が想定される。もちろん外部インターフェース４１はＵＳＢ以外の規格のインターフェースでもよい。ユーザーは外部機器１００側で、ホログラムメモリ３からの再生データを利用できる。例えばパーソナルコンピュータでコンピュータデータを利用したり、ＡＶ装置や携帯電話等で、ＡＶコンテンツデータを再生させることができる。
【００５０】
なお図示していないが、所定の記録メディアに対して記録を行うメディアドライブを設け、再生データを、そのメディアドライブにより記録メディアに記録されるようにしてもよい。
記録メディアとしては、例えば光ディスク、光磁気ディスク等が想定される。例えばＣＤ（Compact Disc）方式、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）方式、ブルーレイディスク（Blu-Ray Disc）方式、ミニディスク（Mini Disc）方式などの各種方式の記録可能型のディスクが記録メディアとして考えられる。これらのディスクが記録メディアとされる場合、メディアドライブは、ディスク種別に対応したエンコード処理、エラー訂正コード処理、或いは圧縮処理等を施して、再生したデータをディスクに記録する。
また記録メディアとしてハードディスクも想定され、その場合、メディアドライブは、いわゆるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）として構成される。
さらに記録メディアは、固体メモリを内蔵した可搬性のメモリカード、或いは内蔵型固体メモリとしても実現でき、その場合メディアドライブは、メモリカード或いは内蔵型固体メモリに対する記録装置部として構成され、必要な信号処理を行って再生したデータの記録を行う。
【００５１】
さらには、例えば記録メディアに記録したＡＶコンテンツデータをメディアドライブで再生し、その再生したＡＶコンテンツデータをデコードして出力する音声再生出力系、映像再生出力系を備えることは当然考えられる。
またメディアドライブで再生したデータを外部機器インターフェース４１を介して外部機器に転送することもできる。
さらに上記のＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ミニディスク、メモリカード等の可搬性の記録メディアに記録した場合は、その記録メディアを外部機器で再生させることで、ユーザーはホログラムメモリ３から読み出した再生データを利用できる。
【００５２】
なお、ホログラムメモリ３に対するスキャンを行ってデータを読み出す再生動作（データダウンロード動作）と、得られたオーディオ／画像等のデータを外部機器１００に転送したり、或いは上記のように再生出力系で再生出力する動作は、基本的には同時に行われない。このため、メモリ部３０において、情報用メモリ３１及び不揮発性メモリ３２のいずれか一方、もしくは両方を再生装置に具備された他の記憶手段で代替することにより、メモリ構成を簡略化できる。
例えば上記のように光ディスクやＨＤＤなどの記録メディアに復号したデータを記録するようにすれば、再生データ構築までは情報用メモリ３１に格納し、不揮発性メモリ３２を不要とすることも可能である。
【００５３】
［４．再生処理］
ホログラムリーダ６による再生時の処理を図１４に示す。図１４はシステムコントローラ５１の制御に基づいて図１３の構成の各部で実行される処理を示している。
この図１４の再生時の処理は、大きく分けて、要素トラッキング過程Ｆａ、画像処理過程Ｆｂ、復号過程Ｆｃの３つのプロセスにより実行される。
【００５４】
要素トラッキング過程Ｆａは、ホログラムメモリ３の要素ホログラムの二次元画像における一部分の領域である部分二次元画像を撮像し、撮像した部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定する処理である。
また画像処理過程Ｆｂでは、要素トラッキング過程Ｆａでトラッキング良好と判定されるタイミングで、要素ホログラムの二次元画像の全体の撮像を行う。
さらに画像処理過程Ｆｂでは、要素ホログラムの二次元画像に対する補正変数算出や二値化を行う。
復号過程Ｆｃは二値化された二次元画像信号を復号して再生データを得る。
【００５５】
まず要素トラッキング過程Ｆａについて述べる。
再生スキャンを開始する際には、システムコントローラ５１は発光駆動部１４を制御して参照光光源１６による再生参照光Ｌ４の発光を開始させる。ホログラムリーダ６が上述した図２のようなユーザーの手動スキャンを前提とした構成とされるときは、再生参照光Ｌ４を照射しながら要素トラッキング過程Ｆａを実行する。
またホログラムリーダ６がカメラ制御機構部１３を備え、カメラ制御機構部１３によってスキャン位置が制御される構成の場合は、スキャン開始と共にシステムコントローラ５１はホログラムスキャン制御部１５に指示してカメラ制御機構部１３の動作を開始させる。
【００５６】
要素トラッキング過程Ｆａは、ステップＦ１０１の部分撮像、ステップＦ１０２の要素トラッキング判定、ステップＦ１０３のカメラ制御の３つの処理の繰り返しにより実行される。なお、手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３のカメラ制御は行われず、ステップＦ１０１，Ｆ１０２の繰り返しとなる。
再生参照光Ｌ４の照射が開始され、スキャンが開始されたらホログラムスキャン制御部１５は要素トラッキング過程Ｆａを実行する。即ち、ホログラムスキャン制御部１５はスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号により撮像素子部１２を制御し、所定タイミング間隔でステップＦ１０１の部分撮像を実行させて部分二次元画像信号を取り込む。そしてステップＦ１０２で、部分撮像した部分二次元画像信号からトラッキングを判定する処理を行う。
ステップＦ１０２でトラッキング状態が良好であると判定した場合は、画像処理過程Ｆｂに移行するが、トラッキング状態が適切でないと判定されている場合は、ステップＦ１０３でカメラ制御としてトラッキング位置を変更させてステップＦ１０１に戻る。或いは手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３の処理は無いため、そのままステップＦ１０１に戻る。
【００５７】
このような要素トラッキング過程Ｆａの動作を図１５、図１６，図１７で説明する。
図１５は、撮像素子部１２に結像した、或る要素ホログラムの全画像（５１２×３８４ピクセル）と、部分撮像する領域ＡＲ１の例を示している。
ホログラムスキャン制御部１５は、ステップＦ１０１の部分撮像では、図１５の結像画像の中から、領域ＡＲ１のみの画像を取り込む処理を行うものである。そして領域ＡＲ１の画像信号、即ち部分二次元画像信号からステップＦ１０２でトラッキング状態を判定する。
【００５８】
図１６は領域ＡＲ１としての部分撮像画像例を示している。図１６（ａ）はトラッキング良好時の部分撮像画像、図１６（ｂ）はトラッキング劣悪時の部分撮像画像である。
要素ホログラムの再生トラッキング状態は、輝度の明暗として現われることが知られている。そして当然ながら再生時には、図１６（ａ）に示される様な、なるべく明暗のくっきりした画像を撮像する必要がある。
トラッキング状態の判定とは、この図１６（ａ）のような画像が撮像できる状態であるか否かを判定するものである。トラッキング状態が適切でないと、図１６（ｂ）のように白レベル画素についての輝度が低下する。従って、例えば取り込んだ画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により、トラッキング状態を判定できる。
但し、例えば５１２×３８４ピクセルである全画像について輝度レベルを加算して判定を行うことは、処理負担として大きく、また処理時間も長くなる。
ここで、トラッキング状態に起因する輝度の明暗ばらつきは画像全体に一様に生じるという特性がある。
そこで本例では、トラッキング判定のために全画像を取り込んで輝度の状態を判断することに代えて、部分撮像した領域ＡＲ１の部分二次元画像信号から輝度状態を判断するようにする。
即ち、図１６のような領域ＡＲ１内の画素について、輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値によりトラッキング状態を判定する。すると、全画素で判断する場合に比べて、加算する画素数は著しく低減され、処理負担は軽くなり、また非常に高速にトラッキング状態の判定処理ができることになる。
なおステップＦ１０１で、要素ホログラムから読み取られる１つの二次元画像内でどの部分を撮像するかは任意である。図１５の領域ＡＲ１は、１つのメイン同期シンボルを中心とした領域としているが、他のメイン同期シンボルを含む領域としても良いし、或いはメイン同期シンボルを含まない領域としても良い。
【００５９】
図１７，図１８にトラッキング状態と輝度レベルの関係を示している。
図１７は、例えば図４のスキャン軌跡ＳＫ１のように、スキャン軌跡が各要素ホログラムの中心を通過していったような場合を示し、また図１８は、図４のスキャン軌跡ＳＫ２のように、スキャン軌跡が各要素ホログラムの間隙を通過したような場合を示している。
図１７のように、要素ホログラムｈａ、ｈｂ、ｈｃ、ｈｄの中心を通過するスキャン軌跡ＳＫ１となるようにスキャンが行われたとき、部分二次元画像における各画素の輝度レベル加算値は、図示するようになる。
即ち、輝度レベル加算値は、要素ホログラムｈａ、ｈｂ、ｈｃ、ｈｄのそれぞれにジャストトラッキングするタイミングｔＪＴにおいて最大となり、またオフトラッキングするタイミングｔＯＴにおいて最小となる。
ここで、要素ホログラムの撮像状態、つまりトラッキング状態の判断基準として、輝度レベル閾値ＴＨＲを設定する。そして輝度レベル加算値が輝度レベル閾値ＴＨＲに達しているか否かにより、トラッキング状態の良否を判定する。
【００６０】
ステップＦ１０１の部分撮像は、図１７の時間軸に沿って、例えばタイミング間隔ｔｓｐで繰り返し行われていくが、例えば期間ｔ１においては、輝度レベル加算値が輝度レベル閾値ＴＨＲに達しないため、その期間ｔ１内ではステップＦ１０２でトラッキングＮＧの判定となる。一方、期間ｔ２内においてある時点でステップＦ１０１の部分撮像が行われると、その際には輝度レベル加算値が輝度レベル閾値ＴＨＲを越えるため、ステップＦ１０２でトラッキングＯＫの判定となる。
つまりこの図１７の場合は、期間ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９はトラッキング状態がＮＧの期間であり、期間ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８は、それぞれ要素ホログラムｈａ、ｈｂ、ｈｃ、ｈｄに対してトラッキング状態がＯＫと判定される期間となる。
例えば要素ホログラムｈａについて言えば、ステップＦ１０１，Ｆ１０２が繰り返されていくと、期間ｔ１内ではトラッキングＮＧとされるが、期間ｔ２内に達すると、ステップＦ１０２でトラッキングＯＫとなり、そのときにステップＦ１０２からＦ１０４に進み、後述するようにステップＦ１０４以降の処理で要素ホログラムｈａのデータ読出が行われることになる。他の要素ホログラムについても同様である。
【００６１】
図１８は、スキャン軌跡ＳＫ２が要素ホログラムにジャストトラッキングしない場合であるが、その場合は、図示するように輝度レベル加算値は輝度レベル閾値ＴＨＲに達しない状態が続く。従って、そのまま要素トラッキング過程Ｆａが繰り返されて、上記図１７のジャストトラッキングが得られるような状態となることを待つことになる。例えば手動スキャンの軌跡が或る要素ホログラムに対してジャストトラッキング状態になることを待機する。或いはカメラ制御機構部１３によりスキャン位置を変更しながら、或る要素ホログラムに対してジャストトラッキング状態になることを待機する。
【００６２】
図１４の処理は、以上のような要素トラッキング過程Ｆａにより、或る要素ホログラムに対するトラッキングがＯＫとなった時点で、画像処理過程Ｆｂに移行する。画像処理過程Ｆｂでは、ステップＦ１０４の全画素撮像、ステップＦ１０５の画像分割、ステップＦ１０６の幾何補正変数算出／記憶、ステップＦ１０７の光学補正変数算出／記憶、ステップＦ１０８の二値化処理が行われる。
【００６３】
まずステップＦ１０４で、ホログラムスキャン制御部１５は撮像素子部１２を制御して要素ホログラムの全画素撮像を実行する。即ちその時点でトラッキングＯＫと判定された或る要素ホログラムの全画素の二次元画像信号を取り込む。トラッキングＯＫの状態で二次元画像信号が取り込まれるため、得られた二次元画像信号は、規定以上の輝度レベルが確保されている。ホログラムスキャン制御部１５は全画素撮像により取り込んだ二次元画像信号に対して所定の処理を行い、デジタル値に変換して出力する。この二次元画像信号のデータはメモリコントローラ２１によって情報用メモリ３１に記憶される。
ここで、図１９（ａ）に記録画像例、図１９（ｂ）に再生画像例を示す。記録画像とは、要素ホログラムに記録されている二次元画像の本来の明暗状態を示すものとしている。一方、再生画像は、記録画像を撮像素子部１２で撮像したときの画像である。
図からわかるように、記録画像は明画素／暗画素の二値の集合として構成されており、中間階調及び輝度ばらつきは存在しない。従って、理想的な光学系と理想的なトラッキング状態で撮像した場合、図１９（ａ）の記録画像そのものが再生画像として得られることになる。しかし、現実には種々の要因により、実際の撮像画像は、図１９（ｂ）の再生画像例として示すように光学的なばらつき及び幾何学的な歪みを持つものとなる。
【００６４】
情報用メモリ３１に二次元画像信号を取り込んだら、続いてステップＦ１０５で画像分割を実行する。この画像分割は変調時に規則的に挿入された二次元同期信号を手掛かりに画像を小ブロックに分割する処理である。具体的には、上述したグループサブシンク単位に分割する。
図２０，図２１，図２２に画像分割の様子を示す。図２０は記録画像例であり、５１２×３８４ピクセルの二次元画像である。上述のように、この二次元画像内には水平方向に３２個、垂直方向に２４個のグループサブシンクが配置されている。
図２０の記録画像例に、グループサブシンク単位での境界を記入したのが図２１である。より分かり易くするため、二次元画像内をメイン同期シンボルとサブシンクパターンのみとして、グループサブシンク単位での境界を記入した状態を図２２に示す。
ステップＦ１０５では、このように、グループサブシンク単位で画像を分割する。それ以降の信号処理は、グループサブシンクを基本単位として行われる。
【００６５】
続いてステップＦ１０６、Ｆ１０７では、分割したグループサブシンク単位で幾何歪み補正変数算出／記憶処理、及び光学補正変数算出／記憶処理を行う。
ステップＦ１０６では、幾何歪み補正変数算出部２３により算出される幾何補正変数として、各グループサブシンク毎の幾何補正変数を検出し変数用メモリ２６に記憶する。
幾何補正変数としては、サブシンクパターンのセンタ座標値、X軸縮尺ずれ、Y軸縮尺ずれ、角度ズレθ・・・等が挙げられるが、簡単のため、サブシンクパターンのセンタ座標値以外のズレ量は無視できるものとして、サブシンクパターンセンタ座標値を中心に説明する。
上記図２２に、グループサブシンク単位で画像分割した様子と、各グループサブシンクにおける同期信号を示したが、図２２のように垂直方向のグループサブシンクに０〜２３の番号を付し、垂直方向のグループサブシンクに０〜３１の番号を付す。
分割したグループサブシンク単位でわけられた７６８個の領域にはそれぞれ１つのサブシンクパターン（又はメイン同期シンボル）が存在する。ここでグループサブシンクは上記番号により（0,0）・・・（31,23）で表すことができるため、これを用いて、各サブシンクパターンのセンタ座標値Ｘ、Ｙを示すこととする。
【００６６】
各サブシンクパターンについてのセンタ座標値Ｘとして、
CENTX(0, 0),CENTX(1, 0),CENTX(2, 0),・・・・・・・・・・・・・・・・,CENTX(30, 0),CENTX(31, 0)
CENTX(0, 1),CENTX(1, 1),CENTX(2, 1),・・・・・・・・・・・・・・・・,CENTX(30, 1),CENTX(31, 1)
CENTX(0, 2),CENTX(1, 2),CENTX(2, 2),・・・・・・・・・・・・・・・・,CENTX(30, 2),CENTX(31, 2)
・・・・・・
CENTX(0,22),CENTX(1,22),CENTX(2,22),・・・・・・・・・・・・・・・,CENTX(30,22),CENTX(31,22)
CENTX(0,23),CENTX(1,23),CENTX(2,23),・・・・・・・・・・・・・・・,CENTX(30,23),CENTX(31,23)
７６８個の値を用いる。
また各サブシンクパターンについてのセンタ座標値Ｙとして、
CENTY(0, 0),CENTY(1, 0),CENTY(2, 0),・・・・・・・・・・・・・・・・,CENTY(30, 0),CENTY(31, 0)
CENTY(0, 1),CENTY(1, 1),CENTY(2, 1),・・・・・・・・・・・・・・・・,CENTY(30, 1),CENTY(31, 1)
CENTY(0, 2),CENTY(1, 2),CENTY(2, 2),・・・・・・・・・・・・・・・・,CENTY(30, 2),CENTY(31, 2)
・・・・・・
CENTY(0,22),CENTY(1,22),CENTY(2,22),・・・・・・・・・・・・・・・,CENTY(30,22),CENTY(31,22)
CENTY(0,23),CENTY(1,23),CENTY(2,23),・・・・・・・・・・・・・・・,CENTY(30,23),CENTY(31,23)
の７６８個の値を用いる。
つまり幾何補正変数としては７６８組のセンタ座標値を持つ。
【００６７】
ステップＦ１０６の処理を、図２３（ａ）に詳しく示す。
幾何歪み補正変数算出部２３には、情報用メモリ３１に格納された二次元画像信号が供給される。例えば図２４の再生画像例のような二次元画像信号が情報用メモリ３１から供給される。
幾何歪み補正変数算出は供給された二次元画像信号に対してステップＦ１０６の処理を行うが、この場合、まず図２３（ａ）のステップＦ２０１として、メイン同期シンボルのパターンの検出を行う。
メイン同期シンボルのパターンは、通常のグループサブシンク領域には起こり得ない特殊なパターンであるため、二次元画像信号から容易に検出が可能である。また後述する様に二次元画像信号内の全てのメイン同期シンボルを検出する必要は無い。
この処理では、例えば図１１に示したメイン同期シンボルＭＳ(0,0)・・・ＭＳ(3,2)を検出することになる・
【００６８】
続いてステップＦ２０２で、幾何補正変数の仮算出を行う。具体的にはステップＦ２０１で検出したメイン同期シンボルのセンタ座標値から、サブシンクパターンのセンタ座標値Ｘ，Ｙを推定する作業を行う。
まず、図１１に示した各メイン同期シンボルと変数ｉ，ｊは、図２２に付したグループサブシンク単位の領域の水平、垂直方向の番号を用いて以下の様に対応する。
MS(0,0)：係数座標(i,j) ＝ ( 3, 3)
MS(1,0)：係数座標(i,j) ＝ (11, 3)
MS(2,0)：係数座標(i,j) ＝ (19, 3)
MS(3,0)：係数座標(i,j) ＝ (27, 3)
MS(0,1)：係数座標(i,j) ＝ ( 3,11)
MS(1,1)：係数座標(i,j) ＝ (11,11)
MS(2,1)：係数座標(i,j) ＝ (19,11)
MS(3,1)：係数座標(i,j) ＝ (27,11)
MS(0,2)：係数座標(i,j) ＝ ( 3,19)
MS(1,2)：係数座標(i,j) ＝ (11,19)
MS(2,2)：係数座標(i,j) ＝ (19,19)
MS(3,2)：係数座標(i,j) ＝ (27,19)
【００６９】
次に、サブシンクパターンの１要素あたりの撮像画素数が水平／垂直方向にｍ画素×ｎ画素であり、幾何学歪みが全く無い場合、
CENTX(i,j)＝８・ｍ＋１６・ｍ・ｉ＝８・ｍ・（１＋２・ｉ）
CENTY(i,j)＝８・ｎ＋１６・ｎ・ｊ＝８・ｎ・（１＋２・ｊ）
０≦ｉ≦３１
０≦ｊ≦２３
で表される。例えば、サブシンクパターンの１要素あたりの撮像画素数を水平／垂直方向に２画素×２画素とすると、
CENTX(i,j) ＝  １６・（１＋２・ｉ）
CENTY(i,j) ＝  １６・（１＋２・ｊ）
０≦ｉ≦３１
０≦ｊ≦２３
になる。従って、幾何学歪みが全く無い場合、センタ座標値は下記の理想値となる。
MS(0,0)：CENTX( 3, 3) ＝ 112 、 CENTY( 3, 3) ＝ 112
MS(1,0)：CENTX(11, 3) ＝ 368 、 CENTY(11, 3) ＝ 112
MS(2,0)：CENTX(19, 3) ＝ 624 、 CENTY(19, 3) ＝ 112
MS(3,0)：CENTX(27, 3) ＝ 880 、 CENTY(27, 3) ＝ 112
MS(0,1)：CENTX( 3,11) ＝ 112 、 CENTY( 3,11) ＝ 368
MS(1,1)：CENTX(11,11) ＝ 368 、 CENTY(11,11) ＝ 368
MS(2,1)：CENTX(19,11) ＝ 624 、 CENTY(19,11) ＝ 368
MS(3,1)：CENTX(27,11) ＝ 880 、 CENTY(27,11) ＝ 368
MS(0,2)：CENTX( 3,19) ＝ 112 、 CENTY( 3,19) ＝ 624
MS(1,2)：CENTX(11,19) ＝ 368 、 CENTY(11,19) ＝ 624
MS(2,2)：CENTX(19,19) ＝ 624 、 CENTY(19,19) ＝ 624
MS(3,2)：CENTX(27,19) ＝ 880 、 CENTY(27,19) ＝ 624
【００７０】
このように、メイン同期シンボルのセンタ座標値から、サブシンクパターンのセンタ座標値を推定する。つまり幾何補正変数を仮算出し、仮幾何補正変数とする。
しかし現実には、幾何学歪みが生じるため、実際の検出値と上記理想値の間に差異が生じる。この差異を考慮して、他のサブシンクパターンセンタ座標値を仮算出する。
また、全メイン同期シンボルが検出されていなくても、検出できなかったメイン同期シンボルのセンタ座標値を、検出できたメイン同期シンボルのセンタ座標値から内挿補間しても良い。
但し、内挿補間したメイン同期シンボルのセンタ座標値を元に仮算出したサブシンクパターンセンタ座標値は、正常検出したメイン同期シンボルのセンタ座標値を元に仮算出したサブシンクパターンセンタ座標値に較べて誤差が大きくなる可能性がある。
【００７１】
図２５に、上記のように仮算出した幾何補正変数に基づいて再構成した再生画像を示す。グループサブシンク単位の境界線内に、各グループサブシンクのサブシンクパターン又はメイン同期シンボルが大まかに収められている。
この図２５では、各サブシンクパターンセンタ座標値を元に幾何補正変数の仮算出後の画像を再構成しているが、実際には、膨大な画像データアクセスを伴う画像再構成は行わない。
即ち次のステップＦ２０３では、仮算出したサブシンクパターンセンタ座標値を仮幾何補正変数として変数用メモリ２６に格納するのみである。
これは、情報用メモリ３１から二次元画像データ読み出しを行う必要はあるが、算出した仮幾何補正変数により二次元画像データを再構築しての情報用メモリ３１に書き込みを行う必要は無いことを意味する。
さらに、情報用メモリ３１からの二次元画像データの読み出しに関しても、全画素を読み出す必要は無く、メイン同期シンボル位置をある程度予測して、その周辺のみを読み出す様にすれば、さら画像データのアクセス量を低減することができる。
【００７２】
ここで図２１及び図２５に示す１つのグループサブシンクＧＳＳ１を例に採り、記録画像と仮幾何補正変数算出後の再生画像を比較する。
図２６（ａ）には元々の記録されたグループサブシンクＧＳＳ１の記録画像例を、図２６（ｂ）には図２５の状態におけるグループサブシンクＧＳＳ１の再生画像例を示している。なお画像例の上に十字状に付した線でセンタ位置を示している。
図２６（ａ）の記録画像例においては、２×２要素の白レベルで構成されるサブシンクパターンがシンボル中央に位置する。しかし、図２６（ｂ）の再生画像例においては、幾何歪みのためサブシンクパターンの位置がシンボル中央やや右下にズレている。
【００７３】
図２３（ａ）のステップＦ２０４では、幾何補正変数の本算出処理として、上記のサブシンクパターンのズレ量が最小となる様に、サブシンクパターンセンタ座標値の補正を行う。
図２６（ｂ）のグループサブシンクＧＳＳ１の補正結果（本幾何補正変数算出後）を図２７（ｂ）に示す。なお図２７（ａ）は図２６（ａ）と同様、比較のために示した記録画像である。図２７（ｂ）ではグループサブシンクＧＳＳ１内のサブシンクパターンがシンボル中央に補正されている。
また図２８に、算出した本幾何補正変数に基づいて再構成した再生画像を示す。図２５では微妙にズレていたグループサブシンク内のサブシンクパターンが中央に補正され、幾何学的には図２１の記録画像に近い画像になっているのがわかる。
このようにグループサブシンク領域におけるサブシンクパターンのセンタ座標値の補正を行い、そのセンタ座標値を本幾何補正変数とする。そしてステップＦ２０３のときと同様、このときも信号処理的に再生画像を再構成する必要は無く、ステップＦ２０５で、変数用メモリ２６にサブシンクパターンセンタ座標値を本幾何補正変数として格納すればよい。
【００７４】
続いて、図１４のステップＦ１０７で行われる光学歪み補正変数算出／記憶処理について説明する。
ステップＦ１０７では、光学補正変数算出部２２により算出される光学補正係数として、各グループサブシンク領域毎の光学補正変数を算出し、変数用メモリ２６に格納する処理が行われる。
光学補正変数としては、輝度合計値が挙げられる。本画像例においては、
SUM_L(0, 0),SUM_L(1, 0),SUM_L(2, 0),・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(30, 0),SUM_L(31, 0)
SUM_L(0, 1),SUM_L(1, 1),SUM_L(2, 1),・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(30, 1),SUM_L(31, 1)
SUM_L(0, 2),SUM_L(1, 2),SUM_L(2, 2),・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(30, 2),SUM_L(31, 2)
・・・・・・
SUM_L(0,22),SUM_L(1,22),SUM_L(2,22),・・・・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(30,22),SUM_L(31,22)
SUM_L(0,23),SUM_L(1,23),SUM_L(2,23),・・・・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(30,23),SUM_L(31,23)
の計７６８個の輝度合計値を持つ。
【００７５】
なお上記の幾何補正変数の場合、処理の拠り所がサブシンクパターンであるため、その処理単位をグループサブシンク領域以下にはできないが、光学補正変数である輝度合計値は、４×４要素で構成されるシンボル内にサブシンクパターンを除く白レベル画素数を制限（本例では３画素）している点を利用するため、各シンボル毎に輝度合計値を検出し格納しても良い。その場合、
SUM_L(0, 0),SUM_L(1, 0),SUM_L(2, 0),・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(126, 0),SUM_L(127, 0)
SUM_L(0, 1),SUM_L(1, 1),SUM_L(2, 1),・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(126, 1),SUM_L(127, 1)
SUM_L(0, 2),SUM_L(1, 2),SUM_L(2, 2),・・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(126, 2),SUM_L(127, 2)
・・・・・・
SUM_L(0,94),SUM_L(1,94),SUM_L(2,94),・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(126,94),SUM_L(127,94)
SUM_L(0,95),SUM_L(1,95),SUM_L(2,95),・・・・・・・・・・・・・・・,SUM_L(126,95),SUM_L(127,95)
の計３０７２個（６４[水平]ｘ４８[垂直]）の輝度合計値を持つようにすればよい。
【００７６】
ステップＦ１０７の処理を図２３（ｂ）に詳しく示す。
図２３のステップＦ３０１では、まず、本幾何補正変数の読出しを行う。ここでは上述のステップＦ２０５の処理で変数用メモリ２６に保存した本幾何補正変数を読み出す。そして本幾何補正変数に示された座標を中心に１６画素×１６画素のグループサブシンクを情報用メモリ３１から読み出す。
この時点で光学補正変数算出部２２には、図２７（ｂ）に相当する再生画像が得られる。
次にステップＦ３０２でサブシンクパターンを削除する。前述の幾何補正終了後、サブシンクパターンは不要であるので、サブシンクパターン該当領域に黒レベルを挿入するものであり、その結果、図２９（ｂ）の再生画像が得られる。なお、図２９（ａ）は比較のために示している記録画像である。
【００７７】
次に、ステップＦ３０２でシンボル分割を行う。ここでは、グループサブシンクを１６個の二次元シンボル（４×４要素）に分割する。この結果、図３０（ｂ）の再生画像が得られる。なお、図３０（ａ）は比較のために記録画像のグループサブシンクを１６個に分割した状態を示している。
【００７８】
そしてステップＦ３０４で光学補正変数を算出する。例えば分割した各二次元シンボル単位毎に、全画素の輝度合計値を算出するなどして、光学補正変数を生成する。つまり上記の輝度合計値SUM_L(0, 0)・・・SUM_L(127,95)の各値を算出する。
なおグループサブシンク単位での輝度合計値SUM_L(0, 0)・・・SUM_L(31,23)を算出する場合は、ステップＦ３０３のシンボル分割処理は不要である。
最後にステップＦ３０５で、算出した輝度合計値を、光学補正変数として変数用メモリ２６に保存し、光学歪み補正処理、つまり図１４のステップＦ１０７の処理を完了する。
図３１として、光学補正済み画像を示す。この画像は、変数用メモリ２６に保存された本幾何補正変数及び光学補正変数を元に再構成した再生画像である。
実際には、膨大な画像データアクセスを伴う画像再構成は行われなず、次の図１４のステップＦ１０８の二値化処理で、本幾何補正変数、光学補正変数が参照される。
【００７９】
図１４のステップＦ１０８の二値化処理では、二値化部２４が、情報用メモリ３１から二次元画像を取り込む。ステップＦ１０６，Ｆ１０７では、実際の画像再構成は行われていないため、この時点で情報用メモリ３１に保存されている二次元画像は、ステップＦ１０４で取り込んだままの状態、つまり幾何歪み、光学歪みが存在する状態である。
このとき二値化部２４は、まず変数用メモリ２６に格納されている幾何補正変数（本幾何補正変数）に基づいて、情報用メモリ３１から読み出すべき画素アドレスを決定する。これにより、二値化部２４は、幾何歪みが補正された図２８の状態の二次元画像信号を取り込むことができる。
そして二値化部は、取り込んだ二次元画像信号について二値化する。記録画像は白／黒（明／暗）の二値レベルであるが、撮像素子部１２で撮像された二次元画像信号は、その中間的なレベルを含むものとなっているためである。
このときに、二値化の閾値、即ち二値化処理の基準値を、変数用メモリ２６に記憶された光学補正変数に基づいて設定する。例えばグループサブシンク単位、或いは４×４画素の二次元シンボル単位で記憶されている光学補正変数（輝度合計値）に従って、グループサブシンク単位、或いは４×４画素の二次元シンボル単位毎に二値化閾値を設定し、各画素レベルを明レベル、暗レベルに二値化していく。すると、二値化された結果の二次元画像信号は、光学歪みが補正された状態、つまり図３１の状態に相当する二値信号となる。
【００８０】
このような二値化処理が完了したら、図１４の処理は復号過程Ｆｃに移行する。復号過程Ｆｃでは、ステップＦ１０９の復号処理と、ステップＦ１１０のスキャン完了判定処理が行われる。
ステップＦ１０９では、復号部２５に二値化部２４で二値化された二次元画像信号が供給され、復号部２５で復調及び誤り訂正等の復号処理を行う。これにより再生データが復元される。復号されたデータ、即ちホログラムメモリ３上の１つの要素ホログラムから再生された再生データは、メモリコントローラ２１によって不揮発性メモリ３２に格納される。
【００８１】
ステップＦ１１０では、必要量の要素ホログラムを再生できたかどうかを判定し、再生完了であれば、スキャンを終了する。このときシステムコントローラ５１は参照光光源１６からの再生参照光Ｌ４の照射を終了させる。
また、必要量の要素ホログラムをまだ再生できていなければ、ステップＦ１０１に戻り、上述の処理を繰り返す。つまり、他の要素ホログラムについての再生処理を同様に実行していく。
なお、手動スキャンではなく、ステップＦ１０３でカメラ制御を行う構成の場合、ステップＦ１１０からＦ１０１に移行する際に、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、ステップＦ１０３のカメラ制御処理で参照光強度、角度等の光学条件及び要素ホログラムと撮像素子の位置関係を調整すると同時に、読取り時のＳＮ（Signal Noise）特性が良好な画素を推定して選択し、選択された画素のみを読み込むことにより、撮像速度及び読取り時のＳＮ特性を改善できる。
【００８２】
以上の図１４の処理を完了することで、ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから読み出されたデータが不揮発性メモリ３２に蓄積された状態となり、例えばＡＶコンテンツデータなどの再生データが不揮発性メモリ３２上で構築される状態となる。
この再生データは、その後、外部インターフェース４１を介して外部機器１００に転送され、ユーザーは、外部機器１００において再生データを使用することができる。
【００８３】
［５．実施の形態の効果］
以上の実施の形態においては次のような効果を得ることができる。
実施の形態の、撮像部１０、メモリ部３０、信号処理部２０を備えたホログラムリーダ６により、例えばシート状のホログラムメモリ３に記録された要素ホログラムからデータを再生することが可能となる。
撮像部１０には、撮像素子部１２（及びカメラ制御機構部１３）に加えてホログラムスキャン制御部１５を実装することにより、一般的なカメラモジュールを利用してホログラムデータ再生機能を実現することができ、設計や製造の容易性やコストダウンを図ることも可能である。
信号処理部２０としては、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、変数用メモリ２６、メモリコントローラ２１を実装することにより、ホログラムデータ再生機能の実現に必要な画像処理が可能となる。
またメモリ部３０として、二次元画像を格納する高速シーケンシャルアクセスに適した例えばＤＲＡＭによる情報用メモリ３１と、復号部２５から出力される再生データを格納する大容量の不揮発性メモリ３２とを備えること、及び高速ランダムアクセスに適した変数用メモリ２６を実装することにより、大容量データを、高速にかつ低演算量で行うホログラムデコード処理が可能となる。
なお、情報用メモリ３１、不揮発性メモリ３２のいずれか一方、もしくは両方を既存の再生装置に具備されたメモリで代替することにより、メモリ追加無しにホログラム再生機能を実現可能とできる。
【００８４】
また、図１４の要素トラッキング過程Ｆａにおいて、部分二次元画像を取り込み、部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定することで、二次元画像全体からトラッキング状態を判定するよりも遙かに高速にトラッキング状態を判定できる。そしてトラッキング状態を高速に判定しながら、良好なトラッキング状態となったタイミングで要素ホログラムの二次元画像の全体を取り込むようにすることで、データ再生のために適切な二次元画像を取り込むことができ、二次元画像読取時のＳ／Ｎ特性を向上させ、精度の良い再生性能を実現できる。
ホログラムスキャン制御部１５は、任意のタイミングで任意の画素を任意の順番で読み出せることにより、要素トラッキング精度を向上させることが可能となる。
また、要素ホログラムから読み出し、復号したデータは不揮発性メモリ３２に蓄積されていき、最終的に各要素ホログラムからの再生データが不揮発性メモリ３２上で再構築されてコンテンツデータ等の再生データが形成される。これはホログラムメモリ３上の要素ホログラムを任意の順番に読み出しても良いことを意味する。従って、図２で説明した手動スキャンによって順不同に要素ホログラムを読み出すようにしても問題ない。またカメラ制御機構部１３によってスキャン位置を可変制御していくときも、その可変制御動作の自由度を高めることができる。そしてこのことから、要素トラッキング過程Ｆａにおいて、特に順番にこだわらずに、或る要素ホログラムに対してトラッキングＯＫと判断されたら、その要素ホログラムに対する二次元画像の撮像や復号処理を行っていけばよいものとなる。つまり各要素ホログラムに対して特定の順番で、順次トラッキングＯＫの状態とするような制御は不要であり、困難なトラッキング制御を実行する必要はない。このことから再生処理の容易性や、効率化が実現される。
【００８５】
また、幾何歪み補正変数算出部２３，光学補正変数算出部２２は、情報用メモリ３１に記憶された二次元画像に対して幾何歪み補正、光学補正等のための補正変数を算出し、補正変数を変数用メモリ２６に記憶する。そして二値化部２４は、変数用メモリ２６に記憶されている補正変数を用いて二値化処理を行うことで、結果的に幾何歪み補正、光学補正がなされた状態での二値化データを得、これを復号部２５で復号して再生データを得る。これは、情報用メモリ３１に記憶されている二次元画像に対して直接幾何歪み補正、光学補正等の補正処理を順次行うものではないため、補正処理した二次元画像を情報用メモリ３１に書き込むこと、つまり情報用メモリ３１で二次元画像を補正した状態に更新することも行われない。従って、幾何歪み補正、光学歪み補正を順次実行する場合に必要な情報用メモリ３１に対するアクセス処理負担、及びそれによる処理時間負担も解消でき、再生処理の著しい効率化を実現できる。
さらに、二値化部２４及び復号部２５による情報復号を実行するまでは、二次元画像自体に対する補正処理を行わないことは、補正に伴う演算誤差の抑圧という利点も得られる。
これらのことから、ホログラム記録媒体からの大量の情報読出、高速な再生処理、高品質な再生情報の取得という効果を実現することができる。
【００８６】
また図１４のステップＦ１１０からＦ１０１に戻る過程のステップＦ１０３において、ホログラムスキャン制御部１５が、変数用メモリ２６に格納された光学補正変数及び幾何補正変数を元に読取り時のＳＮ特性が良好な機構的な撮像状態を推定し、カメラ制御機構部１３を推定状態に制御することにより、画像読取り時のＳＮ特性を改善することが可能となる。
また変数用メモリ２６に格納された光学補正変数及び幾何補正変数を元に読取り時のＳＮ特性が良好な画素領域を推定して選択し、選択された画素領域をステップＦ１０１の部分撮像で読み込むことにより、撮像速度及び読取り時のＳＮ特性を改善することが可能となる。
【００８７】
以上実施の形態を説明してきたが、実施の形態で述べたホログラムリーダ６の構成や処理手順はあくまで一例であり、本発明としてはその要旨の範囲内で多様な変形例が想定される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態のホログラムメモリの記録再生の説明図である。
【図２】実施の形態のホログラムリーダの手動スキャン動作例の説明図である。
【図３】実施の形態のホログラムメモリの説明図である。
【図４】実施の形態の要素ホログラムに記録された二次元画像の説明図である。
【図５】実施の形態の要素ホログラム記録の際の二次元変調の説明図である。
【図６】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループサブシンクの説明図である。
【図７】実施の形態のグループサブシンクの説明図である。
【図８】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボルの説明図である。
【図９】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループメインシンクの説明図である。
【図１０】実施の形態の要素ホログラムとされる物理ページの説明図である。
【図１１】実施の形態の要素ホログラムにおけるメイン同期シンボル配置例の説明図である。
【図１２】実施の形態の要素ホログラムの二次元画像例の説明図である。
【図１３】実施の形態のホログラムリーダのブロック図である。
【図１４】実施の形態のホログラムリーダの再生処理のフローチャートである。
【図１５】実施の形態の部分撮像動作の説明図である。
【図１６】実施の形態のトラッキング状態に応じた撮像画像の説明図である。
【図１７】実施の形態のトラッキング状態と輝度レベルの関係の説明図である。
【図１８】実施の形態のトラッキング状態と輝度レベルの関係の説明図である。
【図１９】実施の形態の記録画像例と再生画像例の説明図である。
【図２０】実施の形態の記録画像例の説明図である。
【図２１】実施の形態のグループサブシンク単位の画像分割の説明図である。
【図２２】実施の形態のグループサブシンク単位の画像分割の説明図である。
【図２３】実施の形態の補正処理のフローチャートである。
【図２４】実施の形態の再生画像例の説明図である。
【図２５】実施の形態の仮算出変数により再構成した再生画像の説明図である。
【図２６】実施の形態の記録画像例と仮算出後の再生画像例の説明図である。
【図２７】実施の形態の記録画像例と本算出後の再生画像例の説明図である。
【図２８】実施の形態の本算出変数により再構成した再生画像の説明図である。
【図２９】実施の形態のサブシンク削除後の記録画像例と再生画像例の説明図である。
【図３０】実施の形態のシンボル分割後の記録画像例と再生画像例の説明図である。
【図３１】実施の形態の補正済画像の説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
３  ホログラムメモリ、６  ホログラムリーダ、１０  撮像部、１２  撮像素子、１５  ホログラムスキャン制御部、２０  信号処理部、２１  メモリコントローラ、２２  光学補正変数算出部、２３  幾何歪み補正変数算出部、２４  二値化部、２５  復号部、２６  変数用メモリ、３０  メモリ部、３１  情報用メモリ、３２  不揮発性メモリ、４０  外部機器ＩＦ部、４１  外部機器インターフェース、５１  システムコントローラ
【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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【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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