(57)【要約】  【課題】横縦に隣接するセルだけではなく、斜めに隣接するセル間のＩＳＩの影響をも除去することができるとともに、マークに頼らず、精度の高い位置合わせができるデータ記録再生装置を提供する。  【解決手段】  符号化手段３０において、記録する情報系列にＤＣが一定な符号化を行い、さらに、符号化された系列を２次元に配置しつつ２次元系列の所定の行置きに“０”の連続系列を挿入することで、縞状の変調を施すことができ、この縞の特徴によって、符号間干渉の削減と、マークに頼らない位置合せができる。【選択図】図１
2007279430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレントな光を空間変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器で変調された光を媒体へ記録し、または／および、情報が記録された前記媒体から光を読み出すための干渉光学部と、
前記干渉光学部で読み出された光を光電変換するためのイメージセンサーと、
前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージから、２値の情報を読み出す信号処理手段と、
を備え、
前記空間光変調器での変調パターンは、
少なくとも一部の領域で、ｍ（但し、ｍは１以上の整数）行置きに前記干渉光学部へ光を照射しないセルの連続で構成された行を有し、または／および、ｎ（但し、ｎは１以上の整数）列置きに前記干渉光学部へ光を照射しないセルの連続で構成された列を有すること特徴とするデータ記録再生装置。
【請求項２】
記録する情報に対応する２次元に配列された変調パターンを生成して前記空間光変調器に設定する符号化手段を備え、
前記符号化手段は、記録する情報の系列に直流成分が一定となる符号を適用するＤＣ一定符号化手段と、前記ＤＣ一定符号化手段によって符号化された直流成分が一定な系列を、ｉ行ｊ列（但し、ｉ，ｊは共に１以上の整数）の２次元の系列に配置する２次元配置手段と、を備え、
前記２次元配置手段は、ｋ（ｋは１以上の整数）行置きに“０”の連続系列で構成された行を挿入し、または／および、ｌ（但し、ｌは１以上の整数）列置きに“０”の連続系列で構成された列を挿入することを特徴とする請求項１に記載のデータ記録再生装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、少なくとも、前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージの画素の位置合わせを行う位置合わせ手段と、前記位置合わせ手段で位置合わせされたデジタルイメージを２値化する２値化手段と、を備え、
前記位置合わせ手段は、前記ｍ行置きに“０”の連続系列で構成された行、またはｎ列置きに“０”の連続系列で構成された列が、最適な“０”の連続系列になる空間座標を検出する座標検出手段と、前記座標検出手段で検出された座標にデジタルイメージをリサンプリングするリサンプリング手段と、を備え、
前記ｍ行おきに“０”の連続系列で構成された行を持つ行で構成される空間変調の縞、を検出することで位置合わせを行うことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ記録再生装置。
【請求項４】
前記ＤＣ一定符号化手段は、ＧＳ（Guided Scrambling）符号化器であって、
前記２値化手段は、ＬＤＰＣ（low density parity check codes）復号器であり、
前記縞の符号と前記ＬＤＰＣ（低密度パリティ検査符号）を組み合わせることで、誤り伝播を少なくすることを特徴とする請求項３に記載のデータ記録再生装置。
【請求項５】
前記座標検出手段は、前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージをフーリエ変換し、前記ｍ行おきに“０”の連続系列で構成された行、またはｎ列おきに“０”の連続系列で構成された列の周波数成分を検出することで、サンプリング周波数のずれと、回転のずれを検出することを特徴とする請求項３に記載のデータ記録再生装置。
【請求項６】
前記空間光変調器は、隣接セル間にπ／２の位相差がある擬似ランダム位相マスクを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のデータ記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ記録再生装置に係るものであり、特に、ホログラフィックを用いたデータ記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチメディア化が進み、扱うデータが増大している。この大容量のデータを記録するために、ホログラフィックを用いた記録装置（以下、「ホログラムメモリ」という）の研究がなされている。このホログラムメモリは、２次元のページデータを一度に記録再生できることから、データの転送速度が非常に高速であり、また、多重記録という技術を用いることで、記憶容量の大容量化も実現できるといわれている。
【０００３】
ホログラムメモリには、ＤＶＤ等の光ディスク装置と異なる性質の外乱要因があることが知られている。その中でも、ＩＳＩ（Inter Symbol Interference；符号間干渉）については、ＤＶＤとホログラムメモリで大きく性質が異なっている。ここで、図１９を用いてホログラムメモリのＩＳＩについて説明する。
図１９は、コヒーレント(可干渉)な光の振幅を空間変調する空間光振幅変調器（ホログラムメモリ製造用の一方の光である信号光を作成する手段を構成する）１０１において、図面上部から照射されるコヒーレントな光の振幅を空間変調し、それをイメージセンサー１０２で受光してイメージセンサー１０２の出力値を得るまでの原理を示したものである。この空間光振幅変調器１０１は、光を透過するセルＡと光を遮蔽するセルＢで構成されており、ｎ行ｍ列で表わされる２次元の配列を有する。図１９では、光を透過するセルが1つの場合（図中で「ＯＮが孤立」と記載、セルＡのみが透過するセル）と２つ隣接する場合（図中で「ＯＮが隣接」と記載、ＡとＢが透過するセル）について、それぞれの電界振幅波形と電界パワー波形とイメージセンサー出力値を比較したものである。イメージセンサー１０２には、光電変換素子で構成されるものを用いており、各セルでのイメージセンサー１０２出力値は、各セル内の画素で受光した成分を積分する。
同図から分かるように、各セルのイメージセンサー出力は、隣接するセルが遮蔽するセルか透過するセルかにより影響を受ける。これは、従来の光ディスク装置で発生するＩＳＩとは異なった特性を持つものである。
【０００４】
従来、このＩＳＩの影響を削減する一つの手段として、データ“１”（光を透過するセルに対応）の隣接セルに、データ“１”が少ない変調符号を適用する方法がある。例えば、１−４符号（1 Light Bit on 4 Cells Coding）と呼ばれる符号は、４つのセルの内１つだけデータ“１”で残りの３つはデータ“０”である、という制約の符号である。この符号は、“１”のセルの隣接セルに“１”が少なくなる特徴があり、ＩＳＩの影響を抑えることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、このＩＳＩの影響を削減する他の手段として、「位相変調マスク」を使用する方法がある。この位相変調マスクは、空間光振幅変調器とマッチしたセル間隔を持っている位相変調器で、セル毎に光の位相を変更することができる。効果的な位相変調マスクの位相パターンとして、図２０に例示するように０、π／２、π、３π／２（ｒａｄ）の４値を用い、縦横の隣接セルの位相差はπ／２である、という制約を持った「擬似ランダム拡散板」(以下、「擬似ランダム位相マスク」と呼ぶ)１０３と呼ばれるものがある。
【０００６】
ここで、擬似ランダム位相マスク１０３の効果について説明する。図２１はコヒーレント光を空間光振幅変調器１０１で空間変調し、擬似ランダム位相マスク１０３を通して、イメージセンサー１０２で撮影する原理図を示したものである。前述した図１９とは、擬似ランダム位相マスク１０３を有する点が異なる。
図２１から分かるように、空間変調のセルＡが同じデータ“１”であっても隣接したセルＢがデータ“１”であるかデータ“０”であるかによって、積分の影響でイメージセンサー１０２の出力が変化する。しかしながら、図１９と図２１を比較すると、明らかに、セルＡのイメージセンサー出力値は、図２１の方が変化の度合いが少ない。図２１では、隣接セル間にπ／２の位相ずれがあるために、電界パワーが、セルＡの電界のパワーとセルＢの電界のパワーの加算値となる隣接セルＡ、Ｂの間は、隣接セルがＯＮであってもＩＳＩの影響が減少するからである。このように擬似ランダム位相マスクを用いることで、ＩＳＩの影響を削減できる（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また擬似ランダム位相マスクには、他の効果もある。それは、空間光振幅変調器１０１の格子構造によって発生する回折光のうち０次光の焦点でのパワーを削減できることである。コヒーレント光をレンズで集光すると、１点に光が集まってしまい、焦点でメディアにデータを記録する際にメディアに焼きつきが生じる場合があり、データの記録再生ができなくなる可能性がある。そこで、この擬似ランダム位相マスクに限らず、ランダムな拡散板を用いれば、メディアの焼きつきを防ぐことができる。
【０００８】
また、ホログラムメモリが抱える問題点として、空間光振幅変調器のセルとイメージセンサーの画素が１対１に対応できないことがある。
これは、レンズの収差、ホログラムメモリが形成される媒体（以下、ホログラムディスク）のチルトなどによって、１セルに対して１画素のセンシングができない可能性があるからである。イメージセンサーから出力されるデジタルイメージは、レンズの収差、ホログラムディスクのチルトなどの影響を受けている。これを１セルに対して１画素を対応させるように、位置合わせする必要がある。この位置合わせを容易にするために、従来、位置合わせ用のマーク（またはＳｙｎｃコード）と呼ばれるパターンをデータと一緒に書き込むようにしている。このマークによれば、ホログラムディスクへのデータの書き込みや読み取りの際に、正しく位置合わせを行うことができる（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平９−１９７９４７号公報（第１−８頁、第１図）
【特許文献２】特開平１−３０２３７６号公報（第２−４頁、第４図）
【特許文献３】特開２００４−３１０９５７号公報（第４−１１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の構成では、擬似ランダム拡散板は横縦の隣接セル間の位相をπ／２回転する制約があるが、斜めに隣接するセルとの位相は、同位相かまたはπ回転するランダムなパターンになっている。これでは、斜め隣接セル間のＩＳＩの影響を削減できていない、あるいは悪化させてしまうという問題がある。
【００１０】
また他の課題として、前述したように、位置合わせ用のマークを多く付加することで位置合わせを正確に行うことが可能であるが、従来の位置合わせ用のマークには情報を含んでおらず、位置合わせ用のマークを増やすと記録容量が減少してしまうという問題がある。また逆に、位置合わせ用のマークを少なくすると、位置合わせの精度が低下する、という問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、横縦に隣接するセルだけではなく、斜めに隣接するセル間のＩＳＩの影響も除去できるとともに、マークに頼らず、精度の高い位置合わせができるデータ記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のデータ記録再生装置は、コヒーレントな光を空間変調する空間光変調器と、前記空間光変調器で変調された光を媒体へ記録し、または／および、情報が記録された前記媒体から光を読み出すための干渉光学部と、前記干渉光学部で読み出された光を光電変換するためのイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージから、２値の情報を読み出す信号処理手段と、を備え、前記空間光変調器での変調パターンは、少なくとも一部の領域で、ｍ（但し、ｍは１以上の整数）行置きに前記干渉光学部へ光を照射しないセルの連続で構成された行を有し、または／および、ｎ（但し、ｎは１以上の整数）列置きに前記干渉光学部へ光を照射しないセルの連続で構成された列を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のデータ記録再生装置は、記録する情報に対応する２次元に配列された変調パターンを生成して前記空間光変調器に設定する符号化手段を備え、前記符号化手段は、記録する情報の系列に直流成分が一定となる符号を適用するＤＣ一定符号化手段と、前記ＤＣ一定符号化手段によって符号化された直流成分が一定な系列を、ｉ行ｊ列（但し、ｉ，ｊは共に１以上の整数）の２次元の系列に配置する２次元配置手段と、を備え、前記２次元配置手段は、ｋ（ｋは１以上の整数）行置きに“０”の連続系列で構成された行を挿入し、または／および、ｌ（但し、ｌは１以上の整数）列置きに“０”の連続系列で構成された列を挿入することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のデータ記録再生装置は、前記信号処理手段が、少なくとも、前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージの画素の位置合わせを行う位置合わせ手段と、前記位置合わせ手段で位置合わせされたデジタルイメージを２値化する２値化手段と、を備え、前記位置合わせ手段は、前記ｍ行置きに“０”の連続系列で構成された行、またはｎ列置きに“０”の連続系列で構成された列が、最適な“０”の連続系列になる空間座標を検出する座標検出手段と、前記座標検出手段で検出された座標にデジタルイメージをリサンプリングするリサンプリング手段と、を備え、前記ｍ行おきに“０”の連続系列で構成された行を持つ行で構成される空間変調の縞、を検出することで位置合わせを行うことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のデータ記録再生装置は、前記ＤＣ一定符号化手段が、ＧＳ（Guided Scrambling）符号化器であって、前記２値化手段は、ＬＤＰＣ（low density parity check codes）復号器であり、前記縞の符号と前記ＬＤＰＣ（低密度パリティ検査符号）を組み合わせることで、誤り伝播を少なくすることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のデータ記録再生装置は、前記座標検出手段が、前記イメージセンサーから出力されるデジタルイメージをフーリエ変換し、前記ｍ行おきに“０”の連続系列で構成された行、またはｎ列おきに“０”の連続系列で構成された列の周波数成分を検出することで、サンプリング周波数のずれと、回転のずれを検出することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のデータ記録再生装置は、前記空間光変調器が、隣接セル間にπ／２の位相差がある擬似ランダム位相マスクを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、斜め隣接セル間のＩＳＩの影響を削減できるとともに、マークがなくても精度の良い位置合せができる。そのため、ビットエラーレートを向上できるデータ記録再生装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の符号化装置、データ記録装置、データ記録再生装置の実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は本実施形態のデータ記録再生装置の構成を示したものであり、このデータ記録再生装置は、媒体Ｍへの情報の記録再生を行うようになっており、記録再生光生成部１０と、空間光変調器２０と、符号化手段３０と、干渉光学部４０と、イメージセンサー５０と、信号処理手段６０を備えている。
【００２０】
記録再生光生成部１０は、ホログラムを形成するのに必要な２つのコヒーレント光（可干渉光）を生成すし、そのうちの１つのコヒーレント光を空間光変調器２０へ出射する一方、もう１つのコヒーレント光を参照光として干渉光学部４０へ出射するように構成されている。
空間光変調器２０は、空間光振幅変調器２０Ａと、擬似ランダム位相マスク２０Ｂとを備えている。このうち、空間光振幅変調器２０Ａは、記録再生光生成部１０からの物体光に対して、書き込むデータに応じた振幅の空間変調を行うものである。一方、擬似ランダム位相マスク２０Ｂは、振幅の空間変調が行われた光の位相を擬似ランダムに空間変調させるものである。
符号化手段３０は、入力されるデータ系列から変調パターンを生成し、空間光振幅変調器２０Ａへ出力するものである。
干渉光学部４０では、符号化手段３０からの出力データに応じて空間光変調器２０で振幅及び位相が変調された信号光と、記録再生光生成部１０からの参照光とを媒体Ｍにて干渉させ、これら２つの光の干渉作用により媒体Ｍにホログラムを形成する。
イメージセンサー５０は、光電変換によってデジタルイメージを出力する。
【００２１】
次に、本実施形態のデータ記録再生装置の動作について説明する。
図１において、記録再生光生成部１０で生成されるコヒーレント（可干渉）な２つの光のうち、一方は空間光変調器２０の空間光振幅変調器２０Ａへ照射される。この空間光振幅変調器２０Ａでは、少なくとも一部の領域で、符号化手段３０からの出力に応じた光の振幅の空間変調を行う。また、空間光変調器２０には擬似ランダム位相マスク２０Ｂを備えている。従って、空間光振幅変調器２０Ａで振幅の空間変調が行われた光は、擬似ランダム位相マスク２０Ｂで、位相を擬似ランダムに空間変調される。
【００２２】
このようにして空間光変調器２０で空間変調が行われた光は、媒体Ｍに干渉パターンを記録するための干渉光学部４０へ入力され、媒体Ｍにデータが記録される。本実施形態では、記録再生光生成部で生成されるコヒーレントな２つの光の一方を空間光変調器２０で空間変調することで信号光（物体光）とし、記録再生光生成部１０で生成されるもう一方の光を参照光として、この２つの光を干渉させることで媒体Ｍに情報を記録する方式を採る。
【００２３】
次に、再生時には、前述の方法でホログラムが形成された媒体Ｍを装着した干渉光学部４０へ参照光のみを入力し、その回折光を再生光として媒体Ｍから読み出す。次に、この媒体Ｍからの再生光は、イメージセンサー５０へ照射され、イメージセンサー５０は光電変換によってデジタルイメージを出力する。デジタルイメージは信号処理手段６０によって２値化される。
【００２４】
ここで、記録再生光生成部１０について、図２を参照しながら具体的に説明する。
記録再生光生成部１０は、コヒーレント光源であるレーザー光源１１と、レーザービームを２分割させる偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）などのプリズムビームスプリッター１２と、平行光を形成するコリメーター１３と、光路を変更させるために２個一対設けたミラー１４と、を備えている。
【００２５】
レーザー光源１１から出射するコヒーレント光は、２つの光の干渉作用を利用してホログラムとして情報を記録させるために、その波長のバンド幅は非常に狭いものになっている。レーザー光源１１から照射されたコヒーレント光であるレーザービームは、プリズムビームスプリッター（ＢＳ）１２に入力され、２つのビームに分割される。分割されたビームのうち、一方はコリメーター１３でレーザー径を広げられ、物体光（信号光）を形成するため空間光変調器２０の空間光振幅変調器２０Ａへ出力される。分割されたビームのうち、もう一方は、ミラー１４へ照射され、参照光としてビームの進行方向が変更させる。ミラー１４から出力された光は、参照光として干渉光学部４０へ出力される。
【００２６】
次に、空間光変調器２０について説明する。
図１において、光の振幅を空間変調する空間光振幅変調器２０Ａと光の位相を擬似ランダムに空間変調する擬似ランダム位相マスク２０Ｂの最小変調間隔の要素であるセルは、１対１に対応しており、近接して設置されている。なお、空間光振幅変調器２０Ａと擬似ランダム位相マスク２０Ｂへの光の入射の順番（つまり、２つの光学素子の配置）は入れ替わっても良い。これは、光の入射の順番は入れ替わっても、出力される光は全く同じ光になり、性能に影響しないからである。なお、本実施形態では、これら双方が近接して設置されているが、リレーレンズを用いて、双方をリレーレンズの前側焦点と、後ろ側焦点に設置することも可能である。
【００２７】
空間光振幅変調器２０Ａは、液晶素子と偏光パネルで構成されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）で構成されており、セルごとに透過であるデータ“１”と遮断であるデータ“０”を設定できる。なお、光の振幅を空間変調できるものであれば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などを用いてもよく、本発明は空間光振幅変調器２０ＡのＯＮ、ＯＦＦの構造方式によって限定されるものではない。ＤＭＤは、ＬＣＤと異なり反射型の素子であるので、光の照射方向は変化するが、同業者であれば適宜構成できる。
【００２８】
空間光振幅変調器２０Ａの変調パターンは、書き込む情報によって変化する。変調パターンは、符号化手段３０で生成され、空間光振幅変調器２０Ａに設定される。
【００２９】
以下に、本実施形態の特徴の一つである変調パターンの生成について、詳細に述べる。
図３は、本実施形態の符号化手段３０の構成を示したものである。まず、図示しないホストコンピューターから、記録すべき情報の系列が符号化手段３０へ送信される。記録する情報の系列は２値のデータ系列で“０”と“１”で表され、以後、情報系列Ａと呼ぶ。符号化手段３０へ入力された情報系列Ａは、まずＤＣ一定符号化手段３０Ａによって、系列のＤＣ（direct current）が一定となる符号化が行われる。ここで、ＤＣとは直流成分であって、ＤＣが０の系列とは“１”の数と“０”の数が同じである系列である。ＤＣは“１”を＋１、“０”を−１とした時に系列の総和であって、例えば“１１１０”という系列では、＋１である“１”が３つで、−１である“０”が１つであるので、総和は＋３−１＝＋２となる。これにより、ＤＣ一定符号化手段３０ＡでＤＣが一定化された情報系列Ｂになる。次に、ＤＣが一定化された情報系列Ｂは、２次元配置手段３０Ｂに入力され、２次元の配置が行われ変調パターンとなって出力される。
【００３０】
ここで、最初に、符号化手段３０の要素について、詳細に説明する。
符号化手段３０は、ＤＣ一定符号手段３０Ａと、２次元配置手段３０Ｂの二つで構成されている。
このうち、ＤＣ一定符号化手段３０Ａは、出力系列の直流成分を制限する符号の適用を行う。以後、この符号を「ＤＣ一定符号」と呼ぶ。例えば、ＤＶＤに用いられる８／１６変調符号は、ＤＣがほぼ０になるのでＤＣ一定符号に含まれる。また、ＤＤＳ（Digital Data Strage）に用いられる８／１０変調符号も、ＤＣがほぼ０になるのでＤＣ一定符号に含まれる。また、複数の符号を組み合わせた結果、ＤＣが一定になる符号もＤＣ一定符号に含まれる。例えば、誤り訂正符号であるリードソロモン符号を適用した後、８／１６変調符号を適用した系列もＤＣが一定な系列であるので、この組み合わせもＤＣ一定符号である。または、ＤＣの制約を付加する「ＧＳ（Guided Scrambling）符号」と、「ＬＤＰＣ（low density parity check codes：低密度パリティ検査符号）」を組み合わせた符号も、出力系列のＤＣはほぼ一定となるので、ＤＣ一定符号である。また、［背景技術］で説明した「１−４符号（1 Light Bit on 4 Cells Coding）」もＤＣが一定になる符号である。ＤＣ一定符号化手段３０Ａは、出力系列の直流成分が一定となる符号を全て含み、その構成によって限定されるものではない。本実施形態では、リードソロモン符号を適用した後、８／１０変調符号を適用する。リードソロモン符号は、符号語生成行列に従って冗長ビットを生成し、再生時にその冗長ビットを利用してデータの誤りを訂正する符号である。８／１０変調符号は、８ビットの情報を１０ビットの符号語に変換する変調符号で、その出力系列の直流成分を一定にすることができる。
【００３１】
２次元配置手段３０Ｂは、ＤＣ一定符号手段３０Ａによって得られたＤＣが一定な系列を、２次元に配置するものである。次に、図４を用いて２次元配置手段３０Ｂの説明を行う。
（ｉ）ＤＣ一定符号手段３０Ａから出力された８／１０変調されたＤＣが一定な情報系列Ｂは、整数個ずつ抜き出され、例えば図４においては１０ｂｉｔ毎に抜き出している。(ii）次に、２次元配置手段３０Ｂは、図４に示すように、抜き出した１０ｂｉｔの系列と、“０”の連続系列とを１行毎に２次元に配置していき、ｉ行１０列の２次元データとする（但し、ｉは１以上の整数）。(iii)次に、そのｉ行１０列の２次元データを、横方向に隣接して並べていくと、最終的には、ｉ行ｊ列の２次元のデータが完成する。ここで、ｊは、ｉ行１０列の２次元データをｎ個横に並べたときに、ｊ＝１０×ｎとなる（但し、ｎは１以上の整数）。このようにして形成した２次元のデータを、変調パターンとする。
【００３２】
図４において、変調パターンＰの白がデータ“１”で、黒がデータ“０”に対応している。図４の変調パターンＰを観測すると、データ“１”である白が存在する行と、白が存在しない行が交互に並んでいるため、白と黒の横縞が構成される。また、図５に示すように、横縞の変調パターンと縦縞の変調パターンを縦横に隣接して並べ、新たな変調パターンＰを生成しても良い。
【００３３】
このように、横縞または縦縞を構成するように変調パターンＰを２次元配置することで、様々な利点が得られる。この利点については、以下で説明する。なお、２次元配置手段３０Ｂは、１行毎に２次元に配置していくと前述したが、２行毎でもよく、所定の周期で“０”の連続系列が挿入されていれば良い。
【００３４】
ここで、本実施形態の符号化手段３０の利点について述べる。
符号化手段３０は、特にホログラフィック・データ・ストレージに有用である。このホログラフィック・データ・ストレージは、２次元のデータを一度に媒体に記録し、一度に読み出すことが可能であり、その２次元の空間変調のデータである変調パターンは、暗である“０”より明である“１”が少ない方が良い。これについて以下に述べる。
【００３５】
ある一定のメディア体積Ｓ［ｍｍ３］に照射する光のエネルギーＥ［Ｊ］を一定とし、そのとき照射する光に含まれている情報量も一定とすると、単位体積当たりに照射する光のエネルギーと情報量が一定となる。あるとき、符号化率が同じで、明である“１”がより少ない空間変調を行った場合、“１”が少なくなったので、当然、照射する光は“１”が減った分だけ少なくなってしまう。これでは、単位体積当たりの光のエネルギーが一定とならないので、光源のパワーを上げて、照射する光量を元に戻すことで、単位体積当たりに照射する光のエネルギーと情報量を一定にできる。これは、“１”を減らせば、１セルあたりの光量を増加できることを示している。
つまり、単位体積当たりに照射する光のエネルギーと情報量を一定とすると、空間変調の符号化率が同じ場合には、“１”が減るほど、１セル当たりの光量を上げることができ、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：Ｓ／Ｎ比）が改善できる。ここで、「符号化率」とは、書き込む情報のビット数に対する変調パターンのセル（ビット）数の割合である。
【００３６】
また、“１”が少ない方がＩＳＩの影響を受け難い。［背景技術］でも述べたが、ホログラフィック・データ・ストレージのＩＳＩは、隣接“１”ビットの有無によって、レベルが変動してしまう現象で、“１”が少ない場合には、隣接が“１”である可能性が少なくなる。よって、ＩＳＩの影響も少ない。
符号化手段３０は、例えば、ＤＣ一定符号化手段３０Ａの出力系列の“１”と“０”の比率を１：１とすると、２次元配置手段３０Ｂの出力では、“１”と“０”の比率は１：３となっており、１−４符号（1 Light Bit on 4 Cells Coding）と同等の“１”の少なさである。
このように、本実施形態の符号化手段３０は、“０”に比べて“１”の比率を容易に減少させることができ、信号の劣化を防ぐことができる。
【００３７】
他の利点として、符号化手段３０は、出力の二次元系列のＤＣが一定に保たれていることである。前述したように、“１”と“０”の比率を変動すると、光源のパワーが一定の時にはメディアの単位体積当たりに照射する光量が変化する。つまり、“１”が少ない場合には光量が減少し、“１”が多い場合には光量は増加する。よって、“１”と“０”の比率が変動する符号は望ましくない。このため、ＤＣを一定とする必要があるが、本実施形態の符号化手段３０は、ＤＣ一定符号の後、特定の周期で“０”の連続系列を挿入するので、ＤＣが一定であるという条件は満たされている。
【００３８】
以上のように、本発明の符号化手段３０で生成された変調パターンを用いることで、
（１）“１”の比率を減少させることによる信号品質が向上すること、
（２）ＤＣが一定であることにより、信号品質が一定化すること、
の利点が生じる。
（３）また、他の利点として、縞を観測することで、空間光変調器２０の最小変調単位であるセルの間隔に対する、イメージセンサー５０の画素の間隔のずれであるサンプリング周期のずれ（逆数の場合はサンプリング周波数のずれ）が、容易に判別可能であることが挙げられる。この説明については後述することとし、データ記録再生装置の構成（図１参照）の説明を先に述べる。
【００３９】
符号化手段３０で生成した変調パターンは、空間光振幅変調器２０Ａへ出力されて光学的に設定され、この変調パターンが設定された空間光振幅変調器２０Ａは、記録再生光生成部１０で生成された光の振幅を空間変調する。そして、空間光振幅変調器２０Ａで空間変調された光は、次に、擬似ランダム位相マスク２０Ｂへ光学的に入力される。
擬似ランダム位相マスク２０Ｂは、ガラス等で構成されており、セルごとのガラスの厚さによって、セルごとの位相を回転することができる。なお、この擬似ランダム位相マスク２０Ｂは、光の位相を空間変調できるものであれば、液晶素子などを用いてもよく、本発明は擬似ランダム位相マスク２０Ｂの構成によって限定されるものではない。なお、本実施形態では、擬似ランダム位相マスク２０Ｂを構成の１要素として挙げたが、必須の要素でない。
【００４０】
以下に、擬似ランダム位相マスク２０Ｂと符号化手段３０とを用いることの利点を述べる。
擬似ランダム位相マスク２０Ｂの変調パターンには、０、π／２、π、３π／２（ｒａｄ）の４値を用いているとともに、縦横隣接セルの位相にはπ／２であるという制約を有しており、その変調パターンは固定のパターンを持っている。前述したように、擬似ランダム位相マスク２０Ｂを用いると、横縦隣接セルのＩＳＩの影響を削減することができる。しかしながら、斜め隣接セルの影響を削減することはできない。ここで、四角い形状を呈するセルの辺が接して縦横に隣接していることを、「縦隣接」または「横隣接」と呼び、四角いセルの角が接して斜めに隣接していることを「斜め隣接」と呼ぶことにする。
【００４１】
図６に、斜め隣接セルが“１”で位相マスクが同位相の場合と逆位相の場合の、擬似ランダム位相マスク２０Ｂのパターンとその電界パワーを示す。図６のイメージは、表示のために誤差拡散で２値にしたイメージであって、実際には多値のイメージである。
図６（Ａ）に示すように、擬似ランダム位相マスク２０Ｂの領域Ａでの斜めに隣接しているセルＩ、セルＪでは、位相が両方０であり同位相である。一方、同図（Ｂ）に示すように、擬似ランダム位相マスク２０Ｂの領域Ｂでの斜めに隣接しているセルＫ、セルＬでは、位相が０とπであり、π回転していることがわかる。つまり、同位相で電界を足し合わせてパワー（ＮＥ）を見る（同図（Ｃ）参照）のと、逆位相で電界を足し合わせてパワー（ＲＥ）を見る（同図（Ｄ）参照）のでは、その様子が異なっている。この影響により、エラーが発生する可能性が高くなってしまう。
【００４２】
本発明の符号化手段３０を用いたデータ記録再生装置では、変調パターンを１行置きや１列置きの縞にすると、図４に示す変調パターンＰのように、斜め隣接に“１”が連続しなくなり、この斜め隣接のＩＳＩの影響がなく信号が悪化しない。なお、１行や１列置きでなく、２行置きでも斜め隣接のＩＳＩ影響は削減できる。このように、擬似ランダム位相マスク２０Ｂを使う場合には、本発明の符号化手段３０を用いることで、斜め隣接セル間のＩＳＩの影響を削減できる。
【００４３】
次に、干渉光学部４０について、図７に示す干渉光学部４０の原理図を用いて説明する。なお、図７は、光路や媒体にホログラムを記録するようすなどを示したものであって、図１と同じ要素には同じ符号を付ける。
（ｉ）データの記録方法について；
干渉光学部４０は、空間光変調器２０で空間変調された信号光（物体光）を参照光と干渉させて、媒体Ｍに記録する光学系で構成するものであり、フーリエ変換レンズ４１と、逆フーリエ変換レンズ４２と、アパーチャー４３などで構成されている。この干渉光学部４０は、記録再生光生成部１０で生成した光の一方を参照光とし、他方を空間光変調器２０に照射し空間変調された光を信号光（物体光）とすることで、これら２つの光の２光束干渉を実現している。
【００４４】
フーリエ変換レンズ４１は、集光された信号光を媒体Ｍへ照射させる。また、記録再生光生成部１０からの参照光も媒体Ｍへ照射されるので、この２つの光の干渉作用で生成される干渉パターンを媒体Ｍへ記録してホログラムを形成する。アパーチャー４３は、フーリエ変換レンズ４１によって構築されたフーリエ面での開口を制限することで、高周波の成分を取り除く。媒体Ｍは、フォトリラクティブポリマーなどの感光性を有する材質で構成されたもので、光の干渉を記録することができる。
【００４５】
（ｉｉ）データの再生方法について；
符号化手段３０で生成し媒体Ｍに記録する変調パターンを図５に示したが、ここでは、媒体Ｍから読み出した時のイメージセンサー５０の出力（デジタルイメージＤＩ）を図８に、信号処理手段６０の構成を図９に示す。なお、図８のイメージＤＩは、表示のために誤差拡散で２値にしたイメージであって、実際には多値のイメージである。
再生時には、参照光のみを媒体Ｍへ照射することで、その回折光を逆フーリエ変換レンズ４２で逆フーリエ変換して、この光を再生光として媒体Ｍから読み出すことができる。即ち、イメージセンサー５０は媒体Ｍから読み出した再生光を光電変換することでデジタルイメージを生成し、デジタルイメージは信号処理手段６０へ入力される。信号処理手段６０では、少なくとも位置合わせ、空間フィルタリング、２値化を行う。
【００４６】
次に、信号処理手段６０について、図９を参照しながら詳細に説明する。
この信号処理手段６０は、メモリインターフェイス６１と、メモリ６２と、位置合わせ手段６３と、空間フィルタ６４と、２値化手段６５とを備えている。
このうち、位置合わせ手段６３は、座標検出手段６３０と、リサンプリング手段６３４とを備えている。また、座標検出手段６３０は、周波数−傾き検出手段６３１と、基準位置検出手段６３２と、座標生成手段６３３と、を備えている。
【００４７】
ここで、本実施形態の特徴の一つである位置合わせ手段６３について、詳細に説明する。
前述したように、ホログラフィック・データ・ストレージでは、空間光変調器２０で２次元の空間変調を行い、フーリエ変換レンズ４１を通して媒体Ｍに光の干渉（ホログラム）を書き込み、再生時には、媒体Ｍに書かれた光の干渉（ホログラム）からの回折光を、逆フーリエ変換レンズ４２を通してイメージセンサー５０で撮影する。
このとき、レンズの歪み、メディアのチルトなどの様々な要因で、書き込んだ空間光変調器２０の変調パターンと、イメージセンサー５０で撮影した二次元のデジタルイメージとの空間位置にずれが生じることが多い。そこで、データを正確に読み出すためには、この位置ずれを補正する必要がある。従来は、その補正のために、「マーク」と呼ばれるパターンを変調パターンの特定の位置に予め挿入することで、再生時にそのマークをテンプレートマッチング等の手法で検出し、元の位置に補正する方法がある。これに対して、本発明の符号化手段３０で生成された変調パターンを用いると、空間光変調器２０の最小変調単位であるセルの間隔に対する、イメージセンサー５０の画素の間隔のずれであるサンプリング周期のずれ（逆数の場合はサンプリング周波数のずれ）と、イメージセンサー５０で取得したデジタルイメージの回転のずれなどが、変調パターンＰで構成した横縞または縦縞を利用することで、マークを用いなくても容易にわかる。
【００４８】
次に、符号化手段３０で生成された変調パターンの特徴を使って、空間光変調器２０とイメージセンサー５０とのサンプリング周波数のずれ、回転のずれを検出する基本原理を以下に説明する。
なお、ここでは、説明用の変調パターンとして、図１０の変調パターンＰを使用する。図１０の変調パターンＰは、符号化手段３０によって生成された変調パターンであって、横縞を構成している。
図１０の変調パターンＰを媒体Ｍに記録し、その後、再生するためにイメージセンサー５０で撮影したイメージＤＩを、図１１に示す。ただし、図１１のイメージＤＩは、表示のために誤差拡散で２値にしたイメージであって、実際には多値のイメージである。
【００４９】
図１１のデジタルイメージＤＩは、図１０に示す空間光振幅変調器２０Ａの変調パターンＰに対して、サンプリング周波数のずれがある。このずれを検出する方法として、フーリエ変換がある。図１１のイメージＤＩをフーリエ変換したものを、図１２に示す。図１２は、一般的にイメージＤＩの空間周波数のゲイン特性を示すものであり、図の中心が直流成分を示す。この図１２では、白いほどゲインが大きく、黒いほどゲインが小さく表示されている。ただし、図１２のイメージは、表示のために誤差拡散で２値にしたイメージＤＩであって、実際には多値のイメージである。
【００５０】
この図１２を見ると、縞の周波数成分が、大きく（白く）なっていることが判別できる。図１２において、縞の周波数成分は、ナイキスト周波数の２／３のところに存在している。これは、空間光変調器２０のセル間隔に対して、イメージセンサー５０のセル間隔であるサンプリング周期は、２／３倍であること示している。サンプリング周期の逆数であるサンプリング周波数は１．５倍であり、つまり空間光振幅変調器２０Ａに対してイメージセンサー５０は１．５倍のオーバーサンプリングを行っていることを示している。このように、符号化手段３０によって生成された変調パターンＰで記録再生し、得られたデジタルイメージＤＩにフーリエ変換を行うことによって、縞の周波数成分を容易に求めることができる。縞の周波数成分が分かれば、何サンプルおきにリサンプリングすれば、ずれを補正できるかが分かる。
【００５１】
次に、媒体Ｍから他のデータを読み出すと、図１３のようなイメージＤＩがイメージセンサー５０で撮影されたとする。ただし、図１３のイメージは、表示のために誤差拡散で２値にしたイメージであって、実際には多値のイメージである。図１３のイメージは、回転しているように見える。図１３をフーリエ変換すると、図１４になる。ただし、図１４のイメージは、表示のために誤差拡散で２値にしたイメージであって、実際には多値のイメージである。図１４を観測すると、縞の周波数成分も回転していることがわかる。この位置を判別することで、回転ずれも容易に検出できる。
以上のように、縞符号が適用されたイメージＤＩにフーリエ変換を行うことによって、空間光変調器２０とイメージセンサー５０とのサンプリングのずれ、回転のずれを精度良く検出可能であり、そのずれに基づき補正を行うことで、精度のよい位置合せを行うことが可能となる。
【００５２】
以下に、位置合わせ手段６３の具体的な構成例について、説明する。
前述したように、イメージセンサー５０の画素は、空間光変調器２０のセルと１対１には対応していない。これは、レンズの収差や、メディアのチルト、などの影響によって、１セルに対して１画素のセンシングができないからである。そこで、収差等の影響や、イメージセンサー５０の画素間隔と空間光変調器２０のセル間隔とが異なるようなときに、マークと呼ばれるパターンを用いずに、位置合せ手段６３により、リサンプリングを行い、１セルに対して１画素に対応するように位置合わせするものである。
【００５３】
本実施形態の位置合わせ手段６３は、座標検出手段６３０とリサンプリング手段６３４とで構成されている。このうち、座標検出手段６３０は、周波数−傾き検出手段６３１と、基準位置検出手段６３２と、座標生成手段６３３とを備えており、まず、周波数−傾き検出手段６３１でサンプリング周波数のずれと、回転ずれを検出する。次に、基準位置検出手段６３２によって、適切な座標生成の基準となる座標基準位置を検出する。次に、座標生成手段６３３によって、演算した周波数のずれ、回転のずれ、座標基準位置を用いて適切なサンプリング位置を演算し、リサンプリング手段６３４へ出力するようになっている。
【００５４】
周波数−傾き検出手段６３１は、前述したように、フーリエ変換を行うことで、サンプリング周波数のずれと、回転ずれを演算することができる。回路規模を減少させる為に、必要な周波数についてだけＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を行い、縞の周波数成分がどの座標に出ているかを検出することで、サンプリング周波数のずれと、回転ずれを演算する。図８のイメージセンサー５０の出力ＤＩをフーリエ変換したイメージＤＩを、図１５に示す。図１５のイメージＤＩは、表示のために誤差拡散で２値にしたイメージであって、実際には多値のイメージである。周波数−傾き検出手段６３１は、図１５に示す演算範囲αのみＤＦＴを行い、縞の成分の座標を検出すことで、その座標によってサンプリング周波数ずれと回転が検出できる。
【００５５】
基準位置検出手段６３２は、適切な座標生成の基準となる座標基準位置を検出するものであり、図８のように、縦縞と横縞が交互に並んでいる場合には、まず、横縞を横方向に積算して、その積算値の頂点を縦方向の適切なサンプル点として求め、次に、縦縞を縦方向に積算して、その積算値の頂点を横方向の適切なサンプル点として求め、両者が最適な位置を基準位置として検出する。
【００５６】
座標生成手段６３３は、基準位置検出手段６３２で求めた基準位置を元に、周波数−傾き検出手段６３１で求めたサンプリング周波数と回転の補正を行い、適切な座標を求める。適切な座標を求める方法は、一般的なアフィン変換の考え方を適用できる。以上のように、変調パターンの縞の情報を利用することで、容易に、適切な空間座標を演算することができる。
【００５７】
このようにして、座標検出手段６３０で演算した適切な座標は、リサンプリング手段６３４へ出力される。リサンプリング手段６３４は、演算された適切な座標の値を、補間によって求めるものである。リサンプリング手段６３４は、適切な座標とリサンプリング前の座標との誤差を「フィルタ係数」に変換し、そのフィルタ係数を用いて、空間フィルタリングすることによって補間するものであり、そのフィルタ係数は、ナイキストフィルタと呼ばれるフィルタ係数を使用すれば良い。
以上のように、変調パターンの縞を利用することで、位置合わせをマークに頼らず行うことが可能となる。
【００５８】
次に、図９において、リサンプリング手段６３４によって、適切な空間位置に補正されたイメージは、メモリインターフェイス６１を介してメモリ６２に格納される。次に、適切な空間位置に補正されたイメージは、メモリ６２から、メモリインターフェイス６１を介して空間フィルタ６４へ出力される。
空間フィルタ６４は、デジタルイメージの等化を行うためのフィルタである。デジタルイメージの等化とは、データを読みやすいように、デジタルイメージの空間周波数特性を所定の特性にフィルタリングすることである。空間フィルタ６４は、２次元のＦＩＲフィルタ(Finite Impulse Response Filter)で実現することができる。この空間フィルタ６４のフィルタ係数は、図示しないフィルタ係数設定手段から設定される。空間フィルタ６４でフィルタリングされたデジタルイメージは、メモリインターフェイス６１を介して再びメモリ６２へ格納される。
【００５９】
フィルタリングされたデジタルイメージは、メモリ６２からメモリインターフェイス６１を介して２値化手段６５へ入力される。この２値化手段６５の構成を図１６に示す。
同図において、２値化手段６５は、２値判定手段６５１と、復調手段６５２と、誤り訂正手段６５３とを備えており、まず、２値判定手段６５１によって、２値のデータに判定される。次に、復調手段６５２で８／１０符号の復調がなされる。次に、誤り訂正手段６５３で誤り訂正した後、ホストへ転送されるようになっている。
【００６０】
即ち、この２値化手段６５では、２値判定手段６５１において、例えば、閾値検出によって、閾値より大きい場合は“１”小さい場合は“０”に２値判定する。その判定された２値のデータを復調手段６５２に出力し、復調手段６５２で８／１０符号の復調を行う。復調されたデータは、メモリインターフェイス６１を介してメモリ６２に格納される。次に、誤り訂正手段６５３は、符号化時に適用されたリードソロモン符号のパリティを使って、誤り訂正を行う。誤り訂正が成されたデータは、ホストへ転送される。
【００６１】
なお、符号化手段３０の２次元配置手段３０Ｂ（図３参照）で挿入された“０”の連続系列は、情報を持っていないので、リサンプリング手段６３４(図９参照）でリサンプリングしなくても良い。この場合、リサンプリング以降のデータ数が減少し、メモリアクセスを減少させることができる。
なお、挿入された“０”の連続系列を、リサンプリング手段６３４でリサンプリングし、空間フィルタ６４のフィルタリング後、挿入された“０”の連続系列をメモリ６２に格納しなくても良い。この場合、リサンプリング以降のデータ数が減少し、メモリアクセスを減少させることができる。
なお、２次元配置手段３０Ｂで挿入される“０”の連続系列の座標をいつも同じにするのであれば、空間光振幅変調器２０Ａは、“０”の連続系列の座標については、“１”になることはなく、例えばＬＣＤで構成される場合には、いつも遮断すればよいので、“０”の連続系列の座標のセルは可動でなくても良い。つまり、セルの開口を予め調整した空間光振幅変調器２０Ａを用意することでも、本発明の符号化手段３０と、空間光振幅変調器２０Ａによるデータ記録装置を実現することができる。この場合、２次元配置手段３０Ｂで“０”の連続系列を挿入する処理をしなくとも、空間光振幅変調器２０Ａのセルの開口が予め“０”を挿入した形になっているので、この処理を行う必要はなく、空間光振幅変調器２０Ａが２次元配置手段３０Ｂを兼ねることになる。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、符号化手段３０において、ＤＣ一定符号化手段３０Ａで直流成分に制約をつけた後、２次元配置手段３０Ｂで“０”の連続系列を特定の周期で変調パターンの行に挿入することで、直流成分が一定で、“１”の数が少ない系列を生成することができる。その結果、信号品質が一定で、ＩＳＩの影響の削減ができる変調パターンを生成できる。
また、符号化手段３０において、“０”の連続系列を特定の周期で変調パターンの行に挿入することで、“１”の存在の有無によって変調パターンに縞を構成する。この縞の特徴により、擬似ランダム位相マスク２０Ｂによる斜め隣接セル間のＩＳＩを削減でき、ＳＮＲの向上が図れる。
また、再生時に、縞の特徴を利用し、“０”の連続系列を挿入した特定の周期を求めることで、マークに頼らない精度の良い位置合わせを行うこともできる。
【００６３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態のデータ記録再生装置は、図１、図３及び図９に示す第１の実施形態で説明した構成において、符号化手段３０と信号処理手段６０が異なる。なお、他の構成要素は、第１の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００６４】
本実施形態の符号化手段７０の構成について図１７を参照しながら説明する。
この符号化手段７０は、第１の実施形態と同様に、ＤＣ一定符号化手段７１と、２次元配置手段７２で構成されている。
このうち、ＤＣ一定符号化手段７１は、図３に示す第１の実施形態と異なり、ＧＳ手段７１１と、ＬＤＰＣ符号化手段７１２と、ＤＣ判定手段７１３とを備えており、ＧＳ符号とＬＤＰＣ符号を組み合わせて、ＬＤＰＣ符号にＤＣの制約を付加する構成になっている。ここで、ＧＳ符号とは、ＧＳビットという冗長ビットをＮビット付加することにより、データ系列を変形し、２のＮ乗パターンのデータ系列の中から、制約を満たしている系列を選択する方式である。
【００６５】
次に、符号化手段７０の動作について説明する。
図１７において、図示しないホストコンピューターから入力された情報系列Ａは、ＧＳ手段７１１に入力される。ＧＳ手段７１１では、まず１回目のスクランブルを行い、データ系列を変換する。変換したデータはＬＤＰＣ符号化手段７１２に入力され、ＬＤＰＣ符号化される。ＬＤＰＣ符号化された系列は、ＤＣ判定手段７１３に入力され、ＬＤＰＣ符号化された系列のＤＣの大きさが、既定値（例えば２）より小さければＯＫと判断し、２次元配置手段７２へ入力する。一方、ＤＣ判定手段７１３がＮＧである（例えばＤＣが３あった）場合には、情報系列Ａを再びＧＳ手段７１１に入力する。そして、このＧＳ手段７１１は、２回目のスクランブルを行い、データ系列を変換する。このループをＤＣ判定手段７１３の判定がＯＫとなるまで繰り返す。なお、ＧＳ手段７１１とＬＤＰＣ符号化手段７１２を複数用意し並列処理しても良く、この場合、回路規模は増加するが、符号化完了までの時間を短くできる。
【００６６】
以上のようにして生成される系列は、ＤＣが制限された系列となっており、ＤＣ一定符号の条件を満たしている。ＬＤＰＣ符号化され、ＤＣが一定になった系列は、ＤＣ一定符号化手段７１から、２次元配置手段７２へ入力される。２次元配置手段７２は、図３に示す第１の実施形態での２次元配置手段３０Ｂと同じ構成で実現できる。
【００６７】
以上のようにして生成された書き込みデータを用いて、媒体Ｍへの書き込み、再生を行い、イメージセンサー５０で撮影し、信号処理手段６０へ入力する。
信号処理手段６０の構成は、第１の実施形態で示した図９の構成と同様の構成であるが、２値化手段６５の構成のみが異なる。本実施形態の２値化手段６５の構成を図１８に示す。同図に示すように、本実施形態の２値化手段６５は、ＬＤＰＣ復号手段６５４で構成されている。
【００６８】
ＬＤＰＣ復号手段６５４には、ＬＤＰＣ符号の復号を行う方法であって、Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法と呼ばれる方法が一般的に使用される。このＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法で用いられるデータの「尤度情報」は、空間フィルタ６４の出力であるデジタルイメージの振幅情報を尤度情報として用いてよい。なお、Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法の詳細な説明は割愛する。
【００６９】
以下に、ＧＳ符号と、ＬＤＰＣ符号を用いた符号化手段７０の利点について説明する。
符号化手段７０そのものの利点については、第１の実施形態で説明したので、ＧＳ符号、ＬＤＰＣ符号と組み合わせることによる利点のみ述べる。
ＬＤＰＣ符号を用いる誤り訂正方法は、訂正性能が高い符号として現在研究が進んでいる。ところが、その問題点として、ＬＤＰＣ符号化の後にＬＤＰＣと異なる符号である符号Ａで符号化すると、再生時に符号Ａの復号を先に行わなくてはならなくなり、その時にエラーの伝播が起こり、性能が劣化すると言うものがある。よって、ＬＤＰＣ符号化したものをそのまま記録し、再生時に、ＬＤＰＣの復号を真っ先に行うのが良い。
【００７０】
しかしながら、ＬＤＰＣ符号に変調の制約を付けることが難しく、ノイズの影響を大きく受けてしまう問題点がある。例えば、従来のＤＶＤなどのストレージでは、変調を行うことによって、信号に付加される雑音を減少させていた。ＬＤＰＣ符号化した系列に変調の制約を付けるのは難しいが、ＤＣの制約をつける方法として、最近ＧＳ符号が注目されている。このＧＳ符号は、スクランブルを先に行い、ＬＤＰＣ符号化した、複数の系列から良いものを選ぶという方式なので、ＬＤＰＣ符号化した系列をそのまま記録できる。しかしながら、現在ＤＣ以外の制約を付けることは難しい。
【００７１】
これに対して、本発明の符号化手段７０では、ＬＤＰＣ符号化後にＤＣの制約に加えて更に“１”の数を減らし、縞の配置にする変調を行うことで、ＩＳＩなどの雑音の影響を削減し、なおかつ、再生時にエラーの伝播が起こらない符号である。よって、変調することによるノイズの軽減の効果が得られ、変調の復調によるエラーの伝播が起こらず、性能が改善する。
【００７２】
ここで、符号化手段７０を使うことでエラーの伝播が起こらない理由について説明する。
変調符号の復調によってエラーが伝播する原因は、符号語長が長いことに起因する。例えば、入力情報長が６０ビットで、符号語長６４ビットの符号があり、再生時の変調前に、６４ビットのうち１ビットが間違ってしまった場合、変調符号の復調を行うと、情報６０ビットがまったく異なる系列に変化して、２０ビット間違ってしまうことがあり得る。つまり、再生時の変調前に１ビットだった誤りが、復調後に２０ビットに伝播してしまったわけである。
【００７３】
一方、本実施形態では、符号化手段７０に、２次元配置手段７２を備えている。この２次元配置手段７２は、１列おきや１行おきに“０”の連続系列を挿入した場合、入力情報１ビットに対して、符号長は各系列に“０”が付くと考えれば、符号語長は２ビットとなる。つまり、“０”が“００”になり、“１”が“１０”になると考えることができる。しかしながら、挿入した“０”の連続系列は、情報を含んでいない。よって、挿入した“０”の連続系列は、２値化を行うときには必要のない情報である。よって、挿入した“０”を削除することで、入力情報１ビットに対する符号語長は１ビットとなり、“０”の連続系列を挿入することによるエラーの伝播はまったくない。
【００７４】
なお、挿入した“０”の連続系列は、情報を含んでいないので、２値化を行うときには必要のない情報であると記述したが、符号化手段７０の２次元配置手段７２で挿入された“０”の連続系列は、情報を持っていないので、リサンプリング手段６３４でリサンプリングしなくても良い。この場合、リサンプリング以降のデータ数が減少し、メモリアクセスを減少させることができる。また、挿入された“０”の連続系列は、リサンプリング手段６３４でリサンプリングし、空間フィルタ６４によるフィルタリング後、メモリ６２に格納しなくても良い。この場合、リサンプリング以降のデータ数が減少し、メモリアクセスを減少させることができる。
【００７５】
なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明にかかるデータ記録再生装置は、ＩＳＩや雑音の影響を削減でき、また、精度の良い位置合わせが行え、ストレージ機器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデータ記録再生装置の構成図
【図２】その記録再生光生成部の構成図
【図３】その記録再生光生成部の符号化手段の構成図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る“０”連続系列の挿入を説明する図
【図５】本発明の第１の実施形態に係るデータ記録再生装置の符号化手段で生成した変調パターンの図
【図６】本発明の第１の実施形態における斜め隣接“１”のＩＳＩを説明する図
【図７】本発明の第１の実施形態に係るデータ記録再生装置の干渉光学部の概念図
【図８】そのデータ記録再生装置で生成されるデジタルイメージを示す説明図
【図９】そのデータ記録再生装置の信号処理手段の構成図
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るフーリエ変換を説明するための変調パターンの図
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るフーリエ変換を説明するためのデジタルイメージの図
【図１２】本発明の第１の実施形態に係るフーリエ変換を説明するためのデジタルイメージをフーリエ変換した図
【図１３】本発明の第１の実施形態に係るフーリエ変換を説明するためのデジタルイメージの図
【図１４】本発明の第１の実施形態に係るフーリエ変換を説明するためにデジタルイメージをフーリエ変換した図
【図１５】本発明の第１の実施形態に係るデジタルイメージをフーリエ変換した図
【図１６】本発明の第１の実施形態に係るデータ記録再生装置の２値化手段の構成図
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るデータ記録再生装置の符号化手段の構成図
【図１８】そのデータ記録再生装置における２値化手段の構成図
【図１９】従来の空間光振幅変調器における隣接するセルからの影響を示す説明図
【図２０】従来の擬似ランダム拡散板のセル毎の位相を示す説明図
【図２１】従来の擬似ランダム拡散板使用時に隣接するセルからの影響を示す図
【符号の説明】
【００７８】
１０  記録再生光生成部
１１  レーザー光源（コヒーレント光源）
１２  プリズムビームスプリッター 
１３  コリメーター 
１４  ミラー
２０  空間光変調器
２０Ａ  空間光振幅変調器
２０Ｂ  擬似ランダム位相マスク
３０  符号化手段
３０Ａ  ＤＣ一定符号化手段
３０Ｂ  ２次元配置手段
４０  干渉光学部
４１  フーリエ変換レンズ
４２  逆フーリエ変換レンズ
４３  アパーチャー
５０  イメージセンサー
６０  信号処理手段
６１  メモリインターフェイス
６２  メモリ
６３  位置合せ手段
６３０  座標検出手段
６３１  周波数−傾き検出手段
６３２  基準位置検出手段
６３３  座標生成手段
６３４  リサンプリング手段
６４  空間フィルタ
６５  ２値化手段
６５１  ２値判定手段
６５２  復調手段
６５３  誤り訂正手段
６５４  ＬＤＰＣ復号手段
７０  符号化手段
７１  ＤＣ一定符号化手段
７１１  ＧＳ手段
７１２  ＬＤＰＣ符号化手段
７１３  ＤＣ判定手段
７２  ２次元配置手段
Ｍ  媒体
【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９】
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【図１０】
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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８】
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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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