(57)【要約】【課題】複雑な復号処理を必要とせず、少ない画素数で多くのデータを記録再生することができるホログラフィー用の二次元符号化方法を提供する。【解決手段】輝度の異なる複数の参照用画素と、輝度に応じてデータを表すデータ用画素と、を含む二次元画像を用い、ホログラムとして記録する複数ビットの２進数列を、前記複数の参照用画素の輝度を基準とする前記データ用画素の輝度レベルに対応付けて符号化する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度の異なる複数の参照用画素と、輝度に応じてデータを表すデータ用画素と、を含む二次元画像を用い、
ホログラムとして記録する複数ビットの２進数列を、前記複数の参照用画素の輝度を基準とする前記データ用画素の輝度レベルに対応付けて符号化する、
二次元符号化方法。
【請求項２】
前記参照用画素をｑ種類用いて前記データ用画素１個でｐビットを表現するときに、前記ｐが、ｐ≦ｌｏｇ2（ｑ＋１）を満たす最大の整数であることを特徴とする請求項１に記載の二次元符号化方法。
【請求項３】
前記ｑが、ｑ＝２s−１（ｓは２以上の整数）を満たすことを特徴とする請求項２に記載の二次元符号化方法。
【請求項４】
前記ｑ種類の参照用画素の各輝度を小さい順にＬr1、Ｌr2、…、Ｌrqとしたときに、前記データ用画素の輝度Ｌdを下記の第１〜第（ｑ＋１）レベルに設定することを特徴とする請求項３に記載の二次元符号化方法。
第１レベル          Ｌd＜Ｌr1
第２レベル          Ｌr1＜Ｌd＜Ｌr2
…
第ｑレベル          Ｌrq-1＜Ｌd＜Ｌrq
第ｑ＋１レベル      Ｌrq＜Ｌd
【請求項５】
前記参照用画素を３種類以上用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次元符号化方法。
【請求項６】
輝度の異なる３種類の参照用画素を用い、前記参照用画素の輝度の各々を基準に前記データ用画素の輝度レベルを４段階に設定し、２ビットの２進数列を設定された輝度レベルに対応付けて符号化することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の二次元符号化方法。
【請求項７】
前記３種類の参照用画素の各輝度を小さい順にＬr1、Ｌr2、Ｌr3としたときに、前記データ用画素の輝度Ｌdを下記の第１〜第４レベルに設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の二次元符号化方法。
第１レベル          Ｌd＜Ｌr1
第２レベル          Ｌr1＜Ｌd＜Ｌr2
第３レベル          Ｌr2＜Ｌd＜Ｌr3
第４レベル          Ｌr3＜Ｌd
【請求項８】
２進数列「００」を前記第１レベルに対応付け、２進数列「０１」を前記第２レベルに対応付け、２進数列「１０」を前記第３レベルに対応付け、２進数列「１１」を前記第４レベルに対応付ける請求項７に記載の二次元符号化方法。
【請求項９】
前記第１〜第４レベルを２５６階調の輝度の中で割り当てる請求項７または８に記載の二次元符号化方法。
【請求項１０】
前記３種類の参照用画素の各輝度を小さい順に４２、１２６、２１０としたときに、前記第１レベルの輝度を０に割り当て、前記第２レベルの輝度を８４に割り当て、前記第３レベルの輝度を１６８に割り当て、前記第４レベルの輝度を２５５に割り当てる請求項９に記載の二次元符号化方法。
【請求項１１】
前記二次元画像のデータ領域が、輝度の異なる複数の参照用画素と前記データ用画素とを含む複数のサブデータ領域に分割され、サブデータ領域毎に復号が可能な請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の二次元符号化方法。
【請求項１２】
前記サブデータ領域に、輝度の異なる３個の参照用画素と６個のデータ用画素とが３×３のマトリックス状に配置された請求項１１に記載の二次元符号化方法。
【請求項１３】
前記二次元画像に含まれる前記データ用画素の復号順序が予め設定された請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の二次元符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィー用の二次元符号化方法に関し、特に、２進数列を二次元画像の画素の輝度レベルに対応付けて符号化する二次元符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィー技術では、信号光と参照光を記録媒体に照射して、その干渉パターンにより記録媒体内に回折格子を形成し、ホログラムを記録する。そして、記録されたホログラムに参照光を照射することで、ホログラムによる回折によって信号光が再生される。即ち、ホログラムからの回折光は、信号光と同じ波面を備えている。
【０００３】
信号光は、例えば、０を黒画素、１を白画素として、液晶表示素子等の空間光変調器にデジタルデータに応じた画像パターンを表示して、コリメート光を強度変調又は位相変調することで生成される。二進数列からなるデジタルデータを画像パターンに変換することを二次元符号化という（特許文献１）。
【０００４】
ホログラムからの回折光は、ＣＣＤ等の光検出器で検出される。光検出器上には画像パターンの実像が結像される。この画像パターンから二進数列を復号することで、デジタルデータが再生される。このとき、検出された画素（以下、「データ用画素」という。）の輝度が、閾値以上の場合は白画素、閾値未満の場合は黒画素と判断される。
【０００５】
しかしながら、回折光の強度を一定に維持することは難しいため、絶対的な閾値を設定することは難しい。このため、画像パターンに参照用の画素（以下、「参照用画素」という。）を設けて、データ用画素の輝度と参照用画素の輝度との差分から白画素か黒画素かを判断する。参照用画素の輝度との差分を利用する符号化方法は、一般に「差分コード法」と呼ばれている。
【０００６】
例えば、一般化差分コード法と呼ばれる方法では、参照用の画素を１つ設けて、それの近傍にある複数の画素の各々に記録したい２値データを表現する。例えば、２値データの０、１を各々黒、白の画素で表現する。デコードの際には、データ用画素と参照用画素との輝度の差分をとり、それが正か負かを判別することで、２値データの０か１かを判断する（非特許文献１）。
【０００７】
また、グレースケール差分コード法と呼ばれる方法では、輝度が最低の参照用画素（Ａ）と、輝度が最高の参照用画素（Ｂ）とを用い、それらの近傍にある複数の画素の各々に、記録したい２値データをグレースケールで表現する。デコードの際には、参照用画素（Ａ）と参照用画素（Ｂ）との輝度の差分に対する、データ用画素と参照用画素（Ｂ）との輝度の差分の割合を求め、表示可能な最大階調にこの割合を乗じて、グレースケールで表現されたデータ用画素の輝度を検出する。そして、データ用画素の輝度値から２値データを復号する（非特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１９７９４７号公報
【非特許文献１】J. Opt. Soc. Am. A, 12, 2432 (1995)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の差分コード法には種々の問題があった。例えば、一般化差分コード法では、１つのデータ用画素で１ビットしか表現できないため、１ページあたりのデータ量が小さいという問題がある。また、グレースケール差分コード法では、再生画素の輝度を検出するまでの計算が複雑であり、さらに、その輝度を用いてオリジナルの２値データに復号するまでに新たな計算を要する。したがって、復号処理が複雑であり、再生に長い時間がかかるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、複雑な復号処理を必要とせず、少ない画素数で多くのデータを記録再生することができるホログラフィー用の二次元符号化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の二次元符号化方法は、輝度の異なる複数の参照用画素と、輝度に応じてデータを表すデータ用画素と、を含む二次元画像を用い、ホログラムとして記録する複数ビットの２進数列を、前記複数の参照用画素の輝度を基準とする前記データ用画素の輝度レベルに対応付けて符号化することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、復号処理が簡単になり、少ない画素数で多くのデータを記録再生することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、ホログラム記録再生装置の構成を示す概略図である。
【００１４】
図１に示すように、このホログラム記録再生装置には、例えばＮｄ:ＹＶＯ4結晶を用いたレーザ発振器１０が設けられている。レーザ発振器１０からは、コヒーレント光である波長５３２ｎｍのレーザ光が発振され、照射される。レーザ発振器１０のレーザ光照射側には、Ｐ偏光を透過し且つＳ偏光を反射することにより、レーザ光を参照光用の光と信号光用の光との２つの光に分離する偏光ビームスプリッタ１６が配置されている。
【００１５】
偏光ビームスプリッタ１６の光反射側には、参照光用のレーザ光を反射して光路をホログラム記録媒体方向に変更する反射ミラー１８、及び参照光用のレーザ光を集光して球面参照波からなる参照光を生成する対物レンズ２０が順に配置されている。この対物レンズ２０のレーザ光集光側には、ホログラム記録媒体２４を保持するステージ２２が設けられている。対物レンズ２０は、ホログラム記録媒体２４に球面参照波であるＳ偏光を参照光として照射する。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ１６の光透過側には、偏光ビームスプリッタ１６を透過したＰ偏光を遮断するためのシャッター１２及び偏光面を９０度回転する旋光子２６の各々が、各々別々に光路中に挿入及び光路から退避可能に配置されている。旋光子２６の光透過側には、信号光用のレーザ光を４５°の反射角で反射して光路をホログラム記録媒体方向に変更する反射ミラー２８、レンズ３０、３２、３４で構成されたレンズ系が順に配置されている。レンズ３２とレンズ３４との間には、液晶表示素子等で構成され、供給された各ページ毎の記録信号に応じて信号光用のレーザ光を変調し、ホログラムの各ページを記録するための信号光を生成する透過型の空間光変調器３６が配置されている。
【００１７】
レンズ３０、３２は、レーザ光を大径のビームにコリメートして空間光変調器３６に照射し、レンズ３４は空間光変調器３６で変調されて透過したＰ偏光を信号光としてホログラム記録媒体２４上に集光させる。このとき、信号光の集光スポットが、参照光の集光スポットより小さくなるように集光され、信号光と参照光とが同時にホログラム記録媒体２４に照射される。
【００１８】
ホログラム記録媒体２４の再生光透過側には、レンズ３８、再生光から所定偏光方向の光（例えば、０°偏光成分、４５°偏光成分、または９０°偏光成分）を選択して透過させる検光子４４、及びＣＣＤ等の撮像素子で構成され、受光した再生光を電気信号に変換して出力する光検出器４０が配置されている。光検出器４０は、パーソナルコンピュータ４２に接続されている。
【００１９】
パーソナルコンピュータ４２は、パーソナルコンピュータから所定のタイミングで供給された記録信号に応じてパターンを発生するパターン発生器４６を介して空間光変調器３６に接続されている。また、パーソナルコンピュータ４２には、シャッター１２及び旋光子２６を各々別々に光路中に挿入するように駆動すると共に、光路中に挿入されているシャッター１２または旋光子２６を光路から別々に退避させる駆動装置４８が接続されている。
【００２０】
ホログラム記録媒体（光記録媒体）２４は、１００μｍ厚以上の厚膜状に成型された光記録材料で構成されている。光記録材料としては、光誘起屈折率変化あるいは光誘起二色性を示し、光誘起屈折率変化あるいは光誘起二色性が常温で保持されるフォトリフラクティブ材料や偏光感応材料であればどのような材料も使用することができるが、側鎖に光異性化する基を有する高分子、例えば、ポリエステル群から選ばれた少なくとも一種の重合体であって、その側鎖に光異性化する基、例えば、アゾベンゼン骨格を有する材料が好適である。
【００２１】
図１に示すホログラム記録再生装置を用いて、ホログラムを記録する場合には、まず、駆動装置（図示せず）を駆動し、シャッター１２を光路から退避させてレーザ光が通過できるようにする。次に、レーザ発振器１０からレーザ光を照射すると共に、パーソナルコンピュータ４２から各ページ毎の記録信号を所定のタイミングで空間光変調器３６に供給し、ホログラム記録媒体２４へのホログラム記録処理を実行する。
【００２２】
即ち、レーザ発振器１０から射出されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１６に入射し、偏光ビームスプリッタ１６によりレーザ光を参照光用の光（Ｓ偏光）と信号光用の光（Ｐ偏光）との２つの光に分離される。偏光ビームスプリッタ１６を透過したＰ偏光は、反射ミラー２８で反射され、レンズ３０、３２によりコリメートされて、空間光変調器３６に照射される。空間光変調器３６に照射された光は、空間光変調器３６で記録信号に応じて変調されて信号光が生成される。生成されたＰ偏光の信号光は、レンズ３４で集光され、ホログラム記録媒体２４に照射される。
【００２３】
一方、偏光ビームスプリッタ１６で反射されたＳ偏光は、反射ミラー１８で反射されて、レンズ２０で集光され、球面参照波からなる参照光が生成される。生成されたＳ偏光の参照光は、ホログラム記録媒体２４に信号光と同じ側から照射される。このように信号光と参照光とが同時に照射されることで、信号光と参照光の干渉により光が強めあうところでは屈折率あるいは吸収変化が生じ、弱めあうところではこれらの変化が少ない。この現象によって各ページのホログラム記録が行われる。ここでは、信号光と参照光とをホログラム記録媒体２４の同じ側から照射することで、ホログラム記録媒体２４には、厚さ方向に高密度記録が可能な透過型ホログラムが記録される。
【００２４】
次に、図１に示すホログラム記録再生装置を用いて、記録されたホログラムを再生する場合には、まず、駆動装置（図示せず）を駆動し、シャッター１２を光路中に挿入する。これにより、偏光ビームスプリッタ１６を透過したレーザ光がシャッター１２で遮断されるため、参照光のみが、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体２４に照射される。また、偏光ビームスプリッタ１６で反射されたＳ偏光は、反射ミラー１８で反射されて、レンズ２０で集光され、ホログラム記録媒体２４に照射される。
【００２５】
ホログラム記録媒体２４で回折された再生光は、レンズ３８を透過し、検光子４４を介して光検出器４０で受光される。光検出器４０で受光された再生光は、電気信号に変換されてパーソナルコンピュータ４２に入力され、パーソナルコンピュータに設けられているディスプレイ（図示せず）に表示される。こうして各ページのホログラム像が再生される。
【００２６】
図２は、上記の空間光変調器３６に表示されるページ毎の画像パターン（以下、「データページ」という。）を示す図である。
【００２７】
データページ５０は、記録データを表現するデータ領域５２と、データ領域５２の周囲に形成された余白領域５４とから構成されている。データ領域５２は複数のサブデータ領域５６に分割されており、データ領域５２には複数のサブデータ領域５６が二次元状に配列されている。本実施の形態では、データ領域５６に９個のサブデータ領域５６が３×３のマトリクス状に配列されている。
【００２８】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、サブデータ領域の画素配置を示す図である。
【００２９】
サブデータ領域５６には、複数の画素５８が二次元状に配列されている。本実施の形態では、サブデータ領域５６に９個の画素５８が３×３のマトリクス状に配列されている。９個の画素５８は、輝度の異なる３個の参照用画素Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3と、６個のデータ用画素Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5、Ｄ6とで構成されている。この配置例では、３個の参照用画素Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、マトリクスの対角線上に配置されているが、異なる位置に配置することもできる。図３（Ａ）は各画素の配置を示す図であり、図３（Ｂ）は輝度分布を示す図である。
【００３０】
図４は、輝度レベルの設定と二進数列の割り当ての一例を示す図である。
【００３１】
３個の参照用画素Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3の各輝度を小さい順にＬr1、Ｌr2、Ｌr3とすると、データ用画素の輝度Ｌdは、参照用画素の輝度を基準として下記の第１〜第４レベルに設定することができる。
【００３２】
第１レベル    Ｌd＜Ｌr1
第２レベル    Ｌr1＜Ｌd＜Ｌr2
第３レベル    Ｌr2＜Ｌd＜Ｌr3
第４レベル    Ｌr3＜Ｌd
ホログラムとして記録する複数ビットの２進数列を、上記のデータ用画素の輝度レベルに対応付けて符号化することができる。上述したように４段階の輝度レベルが設定される場合には、２進数列「００」を第１レベルに対応付け、２進数列「０１」を第２レベルに対応付け、２進数列「１０」を第３レベルに対応付け、２進数列「１１」を第４レベルに対応付けることができる。即ち、２ビットの２進数列が、輝度レベルの各々に対応付けられる。
【００３３】
例えば、表示可能な最大階調を２５６階調とすると、最低の輝度は０、最高の輝度は２５５である。空間光変調器３６に表示するデータページの画素の輝度と、その画素の透過光の強度とが比例するとすると、３個の参照用画素の各輝度を小さい順に４２、１２６、２１０とした場合に、第１レベルの輝度を０に割り当て、第２レベルの輝度を８４に割り当て、第３レベルの輝度を１６８に割り当て、第４レベルの輝度を２５５に割り当てることができる。
【００３４】
図５は、図３に示すサブデータ領域の輝度分布を示す図である。
【００３５】
３個の参照用画素Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3の輝度Ｌr1、Ｌr2、Ｌr3は、各々４２、１２６、２１０である。６個のデータ用画素Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5、Ｄ6の輝度Ｌd1、Ｌd2、Ｌd3、Ｌd4、Ｌd5、Ｌd6は、各々２５５、１６８、０、０、２５５、８４である。サブデータ領域５６に含まれる９個の画素の輝度分布は、図５に示す通りである。
【００３６】
図６は、図３に示すサブデータ領域のデータ用画素の複号順序を示す図である。
【００３７】
ホログラムからの回折光は、ＣＣＤ等の光検出器で検出される。光検出器上には画像パターンの実像が結像される。この画像パターンから二進数列を復号することで、デジタルデータが再生される。図６に示すように、光検出器の出力画像のサブデータ領域５６に含まれる複数のデータ用画素は、所定の順序で復号される。本実施の形態では、サブデータ領域５６に含まれる６個のデータ用画素Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5、Ｄ6は、矢印で示すように、Ｄ1→Ｄ2→Ｄ3→Ｄ4→Ｄ5→Ｄ6の順に復号される。
【００３８】
次に、サブデータ領域から二進数列を複号する復号処理について説明する。サブデータ領域は、参照用画素とデータ用画素との輝度を比較することにより復号される。即ち、データ用画素の輝度が、各参照用画素の輝度より大きいか否かを判別することにより復号される。図７は、コンピュータにより実行される復号処理のルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、ホログラムの再生時に、光検出器から検出データが入力されたときに開始される。
【００３９】
まず、ステップ１００で、データ用画素の輝度値Ｌdを読み込み、ステップ１０２で、入力された輝度値Ｌdが参照用画素の輝度Ｌr3より大きいか否かを判断する。輝度Ｌr3は、参照用画素Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3の輝度Ｌr1、Ｌr2、Ｌr3の中で最も大きな値を示す。肯定判断の場合は、データ用画素の輝度値Ｌdは第４レベルにあるので、ステップ１１２で、２進数列「１１」を割り当て、ステップ１１０に進む。否定判断の場合は、次のステップ１０４に進む。
【００４０】
次のステップ１０４では、入力された輝度値Ｌdが参照用画素の輝度Ｌr2より大きいか否かを判断する。輝度Ｌr2は輝度Ｌr1、Ｌr2、Ｌr3の中で２番目に大きな値を示す。肯定判断の場合は、データ用画素の輝度値Ｌdは第３レベルにあるので、ステップ１１４で、２進数列「１０」を割り当て、ステップ１１０に進む。否定判断の場合は、次のステップ１０６に進む。
【００４１】
次のステップ１０６では、入力された輝度値Ｌdが参照用画素の輝度Ｌr1より大きいか否かを判断する。輝度Ｌr1は輝度Ｌr1、Ｌr2、Ｌr3の中で最も小さな値を示す。肯定判断の場合は、データ用画素の輝度値Ｌdは第２レベルにあるので、ステップ１１６で、２進数列「０１」を割り当て、ステップ１１０に進む。否定判断の場合は、データ用画素の輝度値Ｌdは第２レベルにあるので、ステップ１０８で、２進数列「００」を割り当て、ステップ１１０に進む。
【００４２】
次のステップ１１０では、次のデータ用画素が在るか否かが判断される。肯定判断の場合には、ステップ１００に戻って、次のデータ用画素の輝度値Ｌdを読み込み、ステップ１０２〜１０８を繰り返す。ステップ１１０で否定判断の場合には、ルーチンを終了する。
【００４３】
図８は、図３に示すサブデータ領域から複号された二進数列を示す図である。上述した復号処理が実行されると、６個のデータ用画素が所定の順序で復号される。６個のデータ用画素Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5、Ｄ6の輝度は、各々２５５、１６８、０、０、２５５、８４である。データ用画素Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5、Ｄ6の輝度レベルの各々に、１１、１０、００、００、１１、０１という２ビットの２進数列が対応付けられ、「１１１０００００１１０１」の１２桁の二進数列が復号される。
【００４４】
以上説明した通り、本実施の形態では、サブデータ領域を二値画像パターンではなく多値画像パターンとし、サブデータ領域内に輝度の異なる３種類の参照用画素を設けたので、サブデータ領域に含まれる１つのデータ用画素に２ビットの二進数列を対応付けることができ、１ページあたりに記録するデータ量を大きくすることができる。
【００４５】
また、データ用画素の輝度が、各参照用画素の輝度より大きいか否かを順次判断することにより復号処理が行なわれるので、従来のグレースケール差分コード法と比べると、復号処理が簡単になる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態では、サブデータ領域に９個の画素が３×３のマトリクス状に配列されている場合について説明したが、サブデータ領域に（ｍ×ｎ）個の画素がｍ行ｎ列のマトリクス状に配列されている場合について説明する。例えば、９個の画素を１×９のマトリクス状に配列してもよい。各々のサブデータ領域にｑ種類の輝度レベルを有する参照用画素を各々１個入れるとすると、データ用画素１個あたりで表現可能な二進数での桁数はｐ桁であり、参照用画素の数ｑとの関係は下記式（１）で表される。
【００４７】
ｐ≦ｌｏｇ2（ｑ＋１）            式（１）
ｐには、式（１）を満たす最大の整数を選択する。特に、参照用画素の数ｑが下記式（２）を満たすとき、式（１）の等号が成り立ち、ｐ＝ｓとなる。ｐを一定としたとき、参照用画素数ｑを最小にするには、下記式（２）を満足させる。
【００４８】
ｑ＝２s−１  （ｓは正の整数）    式（２）
一般的に、１個のサブデータ領域あたり表示可能な二進数での桁数ｒは下記式（３）で表される。
【００４９】
ｒ＝（ｍｎ−ｑ）ｐ               式（３）
これら式（１）乃至（３）から分かるように、サブデータ領域に含まれる参照用画素の数ｑ、即ち、互いに輝度の異なる参照用画素の数ｑを増やすことで、データ用画素１個あたりで表現可能な桁数ｐを増やすことができる。
【００５０】
上述したｍ＝ｎ＝３，ｑ＝３（ｐ＝２）の場合には、サブデータ領域の全画素数ｍ×ｎは９、データ用画素１個あたりで表現可能な桁数ｐは２、参照用画素の数ｑは３であり、表示可能な二進数での桁数ｒは１２となる。このように参照用画素を３つ以上用いることで、１つのデータ用画素に複数ビットの情報を持たせることができ、複雑な計算をすることなく、単純に参照用画素との輝度を比較するだけで、複数ビットの情報を持ったデータを読み取ることができる。
【００５１】
なお、多値の輝度を再現良く再生するためには、空間光変調器に表示された個々のサブデータ領域に入射する光強度分布が一様であることが望ましい。現実的には、入射光はガウス分布型の強度分布を有するため、サブデータ領域のサイズ（ｍ×ｎ）は、参照用画素の数ｑに応じて規定することが好ましい。サブデータ領域のサイズ（ｍ×ｎ）は、ｑ×ｑ〜４ｑ×４ｑの範囲が好ましく、ｑ×ｑ〜２ｑ×２ｑの範囲がより好ましい。
【００５２】
また、上記の実施の形態では、サブデータ領域の個々の画素を参照用画素、データ用画素とする例について説明したが、複数の画素からなるセルを参照用セル、データ用セルとし、各セル毎に輝度を設定することもできる。図９は、サブデータ領域の画素配置の他の一例を示す図である。この例では、サブデータ領域５６には、３６個の画素５８が６×６のマトリクス状に配列されており、３６個の画素５８は複数のセル６０に分割されている。
【００５３】
各セル６０内の４個の画素５８には、１種類のデータ（階調レベル）が設定されている。３個の参照用セルＳＲ1、ＳＲ2、ＳＲ3の輝度は、各々４２、１２６、２１０である。６個のデータ用セルＳＤ1、ＳＤ2、ＳＤ3、ＳＤ4、ＳＤ5、ＳＤ6の輝度は、各々２５５、１６８、０、０、２５５、８４である。
【００５４】
図１に示す構成と同じ構成のホログラム記録再生装置を用い、図９に示すサブデータ領域を含むデータページを空間光変調器に表示して、ホログラム記録媒体にホログラムを記録し、記録したホログラムを再生する実験を行った。再生像を光検出器として用いたＣＣＤにて撮像し、空間光変調器の１画素とＣＣＤの１画素とを対応させた。実験条件を以下に示す。
【００５５】
記録光及び読出し光の波長：５３２ｎｍ
記録光エネルギー：１７８ｍＪ／ｃｍ2
読出し光エネルギー：１ｍＪ／ｃｍ2
記録媒体の材料：アゾポリマー
記録媒体の膜厚：２５０μｍ
なお、上記のアゾポリマーとしては、Jpn. J. Appl. Phys. 43 (2004) 4964に記載されているアゾポリマーを用いた。
【００５６】
図１０は、データページを空間光変調器に表示したときの入力画素の輝度と、光検出器４０で検出された画像パターンの出力画素の輝度との相関関係を示す図である。図１０から分かるように、入力画素の輝度が増加するに従い、出力画素の輝度も増加している。この結果は、データ用画素との輝度を参照用画素の輝度と比較することにより、サブデータ領域から二進数列を複号することが可能であることを示す。なお、本実験では、入力画素の輝度レベルをほぼ等間隔に設定したため、出力画素の輝度は、空間光変調器に起因する非線形性を示したが、この非線形性を考慮して、入力画素の輝度間隔を決定することで、出力画素の輝度間隔を等しくすることができる。これにより、ＳＮ比を向上させることが可能である。
【００５７】
また、図１１は、サブデータ領域の画素配置の他の一例を示す図である。この例では、各セル６０内の４個の画素５８には、１種類のデータ（輝度レベル）が設定されている。例えば、参照用セルＳＲ1の左上に配置された１個の画素が参照用画素Ｒ1であり、参照用画素Ｒ1の輝度は４２である。同様に、参照用セルＳＲ1、ＳＲ2、ＳＲ3、データ用セルＳＤ1、ＳＤ2、ＳＤ3、ＳＤ4、ＳＤ5、ＳＤ6の各々について、４個の画素からなるセルの左上に配置された１個の画素に、データが設定されている。このように、セル内の一部の画素にデータを設定することで、ページ内クロストークやＣＣＤの位置ずれに対して耐性を持たせることができる。なお、データを設定しない画素については、光が透過しないようにするために、輝度を０レベルにすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ホログラム記録再生装置の構成を示す概略図である。
【図２】空間光変調器に表示されるデータページを示す図である。
【図３】サブデータ領域の画素配置を示す図である。
【図４】輝度レベルの設定と二進数列の割り当ての一例を示す図である。
【図５】図３に示すサブデータ領域の輝度分布を示す図である。
【図６】図３に示すサブデータ領域のデータ用画素の複号順序を示す図である。
【図７】復号処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図３に示すサブデータ領域から複号された二進数列を示す図である。
【図９】サブデータ領域の画素配置の他の一例を示す図である。
【図１０】図９に示すサブデータ領域を含むデータページを空間光変調器に表示したときの入力画素の輝度と、光検出器で検出された画像パターンの出力画素の輝度との相関関係を示す図である。
【図１１】サブデータ領域の画素配置の更に他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    レーザ発振器
１２    シャッター
１６    偏光ビームスプリッタ
１８    反射ミラー
２０    レンズ
２２    ステージ
２４    ホログラム記録媒体
２６    旋光子
２８    反射ミラー
３０    レンズ
３２    レンズ
３４    レンズ
３６    空間光変調器
３８    レンズ
４０    光検出器
４２    パーソナルコンピュータ
４４    検光子
４６    パターン発生器
４８    駆動装置
５０    データページ
５２    データ領域
５４    余白領域
５６    サブデータ領域
５６    データ領域
５８    画素
６０    セル
【図１】
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【図２】
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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１０】
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【図３】
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【図４】
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【図９】
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【図１１】
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