(57)【要約】【課題】相関検出と同等な識別性能を保ちつつ、演算を簡略化する。【解決手段】ｋビットのユーザー・データを、ひとつの符号語を構成するｎビットのうちｍビットが“１”で(ｎ−ｍ)ビットが“０”であるような記録変調符号を用いたデータを識別するデータ識別方法であって、読み出し信号を符号語単位に区分し、区分した一のｎビット符号語について、記録された可能性のある２^ｋ通りの符号語に対して、“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算して、これを評価値とするＳＴ１〜ＳＴ４と、２^ｋ通りの評価値の最大値を調べ、これを識別結果として出力するＳＴ５〜ＳＴ１０とを有する。【選択図】図１３
2007184067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｋビットのユーザー・データを、ひとつの符号語を構成するｎビットのうちｍビットが“１”で(ｎ−ｍ)ビットが“０”であるような記録変調符号を用いてデータが記録されている記録媒体からの読み出し信号を入力し、前記データを識別するデータ識別方法であって、
前記読み出し信号を符号語単位に区分し、区分した一のｎビット符号語について、記録された可能性のある２^ｋ通りの符号語に対して、“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算して、これを評価値とする第１ステップと、
前記２^ｋ通りの評価値の最大値を調べ、これを識別結果として出力する第２ステップと、
を有するデータ識別方法。
【請求項２】
前記識別対象のｎビット符号語を順次変えて、前記第１および第２ステップを繰り返す
請求項１に記載のデータ識別方法。
【請求項３】
前記情報記録装置はホログラム記録を用いたものである
請求項１に記載のデータ識別方法。
【請求項４】
ｋビットのユーザー・データを、ひとつの符号語を構成するｎビットのうちｍビットが“１”で(ｎ−ｍ)ビットが“０”であるような記録変調符号を用いてデータが記録されている記録媒体からの読み出し信号を入力し、前記データを識別するデータ識別装置であって、
前記読み出し信号を符号語単位に区分し、区分した一のｎビット符号語について、記録された可能性のある２^ｋ通りの符号語に対して、“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算して、これを評価値とする評価値作成手段と、
前記２^ｋ通りの評価値の最大値を調べ、これを識別結果として出力する識別結果出力手段と、
を有するデータ識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるスパース符号と称される記録変調符号によってデータが記録された記録媒体の読み出し信号から、前記データを識別するデータ識別方法と、その装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ホログラム記録の原理を応用した情報記録装置の研究開発が活発になっている（非特許文献１参照）。
ホログラム記録を用いることで、今までの光ディスクよりもはるかに高い記録密度を達成できる可能性があることは以前から知られていた。半導体レーザーなどの光源やフォトポリマーなどを用いたホログラム記録媒体の登場など、周辺技術が整ってきたことが最近の活発な研究開発の背景にある。
【０００３】
ホログラム記録用の記録変調符号としては、ひとつのシンボルを構成するｎビットのうち、ｍビットが“１”で（ｎ−ｍ）ビットが“０”であるような、スパース符号と呼ばれる記録変調符号が好んで用いられる（非特許文献２参照）。
以下、スパース符号について非特許文献２からの引用を中心に説明する。
【０００４】
ホログラム記録媒体の重ね書き性能の指標であるＭナンバーを“Ｍ＃”、ホログラムにユーザーが実際に重ね書きできる多重化枚数を“Ｍ”により表すと、ページ単位の回折効率ηpageは、次式(1)のようになる。
【０００５】
［数１］
ηpage＝（Ｍ＃／Ｍ)^２…(1)
【０００６】
記録変調符号の“１”の割合をスパース率π１と定義すると、１ページのピクセル数が“Ｎ”のホログラムでは、ピクセル単位の回折効率ηpixelは、次式(2)で表される。
【０００７】
［数２］
ηpixel＝（Ｍ＃／Ｍ)^２／(π１・Ｎ)…(2)
【０００８】
したがって、ひとつのピクセルが得ることのできる回折効率は、記録変調符号のスパース率π１が小さいほど大きくなる。
多重化数によらずノイズは一定であると仮定すると、回折効率一定η*で多重化できる枚数Ｍ*は、次式(3)のようになる。
【０００９】
［数３］
Ｍ*∝Ｍ＃／√(π１・Ｎ)…(3)
【００１０】
また、スパース率がπ１となる理想符号化器の情報エントロピーＩ(π１)は、記録変調符号の“０”の割合を示すスパース率π０を用いると次式(4-1)のようになり、また理想符号化器によるユーザー容量Ｃは次式(4-2)を用いて計算することができる。
【００１１】
［数４］
Ｉ(π１)＝−π１・log２(π１)−π０・log２(π０)…(4-1)
[ただし、π０＝１−π１]
Ｃ＝Ｉ(π１)・Ｍ*                             …(4-2)
【００１２】
情報エントロピーというと分かりにくいが、ｋビットのユーザー・データをｎビットの符号語（シンボル）に変換する記録変調符号の符号化率ｒ＝ｋ／ｎと等価であり、理想符号化器の情報エントロピーは、ｎが無限大の場合の符号化率に相当する。
【００１３】
図１７に、スパース率π１を０から１まで変化させたときのユーザー容量Ｃを計算した結果を示す。
ＭナンバーＭ＃の具体的な値はなんでもよいので、ここでは情報エントロピーＩ(π１)が１となるスパース率π１＝０.５（“１”と“０”の数が同じ）で、ユーザー容量Ｃが１になるように規格化している。
この結果より、ホログラム記録では、スパース率π１＝０.２５程度が最適値であり、“１”と“０”の数が同じスパース率π１＝０.５の場合と比較して、１５％ほどユーザー容量が増加していることがわかる。
【００１４】
実際の記録変調符号では、符号語のビット数ｎを大きくすると符号化や復号が難しくなってしまうので、符号語のビット数ｎは有限な値を取ることになり、理想符号化器の符号化率よりも小さくなってしまう。実現可能なスパース符号は、１シンボルのビット数ｎ、１シンボル中の“１”のビット数ｍ、ユーザーのビット数ｋを用いてＥ(ｎ,ｍ,ｋ)により定義することができる。ここで“シンボル”とは、例えば４×４画素で構成するホログラフィック再生像の最小単位であり、１シンボルが１符号語（スパース符号）に対応する。
非特許文献２には、スパース符号の集合であるページ（スパースページ）がＥ(５２,１３,３９)によりコーディングされた実施例が示されている。
【００１５】
データ検出方式として最も簡便なのは、読み出し信号のビット振幅が予め定められたしきい値よりも大きければ“１”と識別し、小さければ“０”と識別する「しきい値検出」である。これに対して、スパース符号を用いたホログラム記録では、「ソート検出」と「相関検出」と呼ばれるビット検出方式が好んで使われる。
ホログラム記録ではページ内でのビット振幅の変化が大きく、しきい値検出のためのしきい値を定めることが難しいため、しきい値検出ではエラーが非常に多くなってしまう。
【００１６】
ソート検出は、次の手順で行う。
まず、例えばスパース符号がＥ(１６,３,８)の場合、読み出し信号を構成する１６ビット符号語（１シンボル符号）のビット振幅を調べて、振幅が大きい符号語ビットから順番に＃１〜＃１６までの番号を付ける。
つぎに、番号＃１〜＃３の符号語ビットを“１”に、番号＃４〜＃１６の符号語ビットを“０”にしたものを識別結果とする。
【００１７】
読み出し信号が８ビット（０〜２５５）にＡＤ変換されていると仮定すると、相関検出は、次の手順で行う。
読み出し信号が８ビットにＡＤ変換されている場合、０〜２５５の範囲の値を取るので、その分布の３／４の値１９３を“１”の目標値rv１とし、その分布の１／４の値６４を“０”の目標値rv０とするのが適切である。そして、記録された可能性のある２５６通りの符号語に対して、“１”のビットでは目標値rv１＝１９１と読み出し信号との振幅差の２乗を計算し、“０”のビットでは目標値rv０＝６４と読み出し信号との振幅差の２乗を計算し、この２乗誤差の１６ビット分の和を計算して各符号語が記録された確からしさの評価値を得る。
つぎに、上記評価値を比較して、確からしさが最も大きいものを、識別結果とする。
【非特許文献１】「テラバイト・ディスク実現へ勢いづくホログラフィック」日経エレクトロニクス2005年8月15日号,No.906, pp. 51-58
【非特許文献２】B. M. King and M. A. Neifield "Sparse modulation coding for increased capacity in volume holographic storage" APPLIED OPTICS, VOL.39, pp. 6681-6688, DECEMBER 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しきい値検出と比べて、ソート検出や相関検出では、振幅変動の影響を受けないという大きなメリットがある。
ソート検出は１６通りの値を比較してソートするだけなので回路化は簡単であるが、振幅が最大から３番目までの番号＃１〜＃３の１６ビット信号を“１”にするだけなので符号語でない識別結果を出力する可能性がある。
相関検出は、記録された可能性のある符号語の中から最も確からしいものを選ぶ最尤検出なので識別性能は優れているが、加算と乗算を組み合わせて２５６通りの評価値を計算する必要があり、かつ、２５６通りの確からしさ値の中から最も小さい値を選ぶので、回路的に非常に複雑になるという問題点がある。
【００１９】
本発明が解決しようとする課題は、相関検出と同等な識別性能を保ちつつ、演算を簡略化するデータ識別方法およびその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るデータ識別方法は、ｋビットのユーザー・データを、ひとつの符号語を構成するｎビットのうちｍビットが“１”で(ｎ−ｍ)ビットが“０”であるような記録変調符号を用いてデータが記録されている記録媒体からの読み出し信号を入力し、前記データを識別するデータ識別方法であって、前記読み出し信号を符号語単位に区分し、区分した一のｎビット符号語について、記録された可能性のある２^ｋ通りの符号語に対して、“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算して、これを評価値とする第１ステップと、前記２^ｋ通りの評価値の最大値を調べ、これを識別結果として出力する第２ステップとを有する。
【００２１】
本発明に係るデータ識別装置は、ｋビットのユーザー・データを、ひとつの符号語を構成するｎビットのうちｍビットが“１”で(ｎ−ｍ)ビットが“０”であるような記録変調符号を用いてデータが記録されている記録媒体からの読み出し信号を入力し、前記データを識別するデータ識別装置であって、前記読み出し信号を符号語単位に区分し、区分した一のｎビット符号語について、記録された可能性のある２^ｋ通りの符号語に対して、“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算して、これを評価値とする評価値作成手段と、前記２^ｋ通りの評価値の最大値を調べ、これを識別結果として出力する識別結果出力手段とを有する。
【００２２】
本発明では、記録媒体に記録されているデータの記録変調符号が複数の符号語からなり、そのひとつの符号語を構成するｎビットのうち、ｍビットが“１”で（ｎ−ｍ）ビットが“０”である。
上記構成によれば、読み出し信号を、記録時の記録変調符号体系に応じた符号語単位に区分し、区分した一のｎビット符号語について、記録された可能性のある２^ｋ通りの符号語に対して、“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算して、これを評価値とする。
そして、この２^ｋ通りの評価値から最大値を求め、これを識別結果として出力する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、相関検出と同等な識別性能を保ちつつ、演算を簡略化することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本実施形態のデータ識別方法は、スパース符号を記録変調符号として用いるホログラム記録等に適した識別方法に関する。本実施形態では、最も識別性能の高い相関検出と比較した時に、同等な識別性能を保ちつつ、演算内容を簡略化する方法を提供するものである。
【００２５】
以下、本実施形態のデータ識別方法を、ホログラム記録読出システムに適用した場合を例として説明する。
【００２６】
まず、本実施形態で用いるスパース符号（記録変調符号）について説明する。
前述したように、任意のスパース符号は、１シンボルのビット数ｎ、１シンボル中の“１”のビット数ｍ、ユーザーのビット数ｋを用いてＥ(ｎ,ｍ,ｋ)により定義することができる。ここで“シンボル”とは、例えば４×４画素で構成するホログラフィック再生像の最小単位であり、１シンボルが１符号語（スパース符号）に対応する。
既に説明したように、理想符号化器におけるユーザーが利用可能な記録容量（ユーザー容量）Ｃは、ｎビットの符号化率に対応するスパース率π１と相関し、スパース率π１＝０.２５付近で極大値を持つ（図１７参照）。
【００２７】
図１に、スパース符号のビット数ｎを４〜６４まで変化させたときの、スパース率π１とユーザー容量Ｃとの関係を示す。
図１において、スパース符号のビット数ｎが大きいほど、符号化率ｒ＝ｋ／ｎが大きくなり、理想化符号器（ｎ＝∞）に近くなることが分かる。符号化率ｒは、ｎ個のものからｍ個を選択する組み合わせｎＣｍと２^ｋとの関係から決められており、２^ｋ＜ｎＣｍという条件を満たす最大の整数ｋがユーザーのビット数になる。例えばｎ＝１６、ｍ＝３の場合において、ｋ＝９と８で比較すると、組み合わせｎＣｍ数（図１の横軸に比例）が同じでも２９＞２８であるから、Ｅ(１６,３,９)のユーザー容量Ｃが、Ｅ(１６,３,８)のそれより大きいことが図１から分かる。
【００２８】
図２に、実際のホログラム記録における記録ページの例を示す。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、図２を線図により簡略化して示す図、図３（Ｃ）は、その説明を記す説明図である。
図３（Ａ）および図３（Ｃ）に示すように、記録ページ１は５１個のデータ記録用のサブ・ページ１１と、１個の同期用のサブ・ページ（ページ・シンク(page sync.)）１２とからなる。
各サブ・ページは、図３（Ｂ）に示すように、６×６個のシンボル１３からなり、そのうち中心の４シンボルでシンク(sync.)１４を形成している。シンク１４は、中央の１シンボル相当の領域が白、周囲を黒で形成されている。
各シンボルは白を“１”データビット、黒を“０”データビットとする４×４ビット構成となっている。
したがって、図３（Ｃ）に示すように、総ビット数３６８６４（＝１９２×１９２）のうち、記録ページ１の有効シンボル数は１６３２ビットである。
【００２９】
ここで、スパース符号としてＥ(１６,３,８)が用いられている。１６ビットのうちの３ビットを“１”にするのであれば、１６ビットから３個を選ぶ組み合わせは１６Ｃ３＝５６０通りあるので、２^９＝５１２＜５６０より、ユーザー・ビット数ｋを９にしてＥ(１６,３,９)を作ることが可能である。ただし、本実施形態では、あえて２^８＝２５６通りのシンボルしか使っていない。これは、以下の理由による。
第１に、未使用シンボルの存在を有効に利用する検出方式を使えば、検出エラーの数を少なくすることができる。
第２に、縦と横に連続する“１”の個数を制限して、記録データの持つ低域成分をできるだけ少なくしたい。つまり、後述するようにスパース符号のシンボル内では、縦と横に連続して“１”が配列されない。また、シンボル間では“１”が２つ連続することはあるが、３つ以上連続することはない。シンボル間の区分けはシンク１４で精度よく行えるが、その場合でも、“１”ビットが２つ連続する箇所を出来るだけ少なくしたい。
【００３０】
図４〜図１０に、記録変調符号のテーブルの記録内容を示す。
これらの図では、スパース符号Ｅ(１６,３,８)で採用されている２５６通りのシンボルをまとめたものである。これらは、１６ビットのうち３ビットだけが“１”であり、なおかつ、シンボル内で縦または横に１が連続しないというルールを満たすものを探した結果である。このルールを満たすシンボルは２７６通りあったが、左上端を最下位ビットＬＳＢ、右下端を最上位ビットＭＳＢとして１６ビットの２進数にしたときの値が小さい２５６個を選んで用いている。
【００３１】
図１１に、ホログラム記録再生装置のシステム構成を示す。なお、この図では処理フローも併せて示すものであり、処理手順を矢印により示す。各部内には処理の内容を示す。
図示例のホログラム記録再生装置２０は、記録データ生成ブロック２１、読み出し信号の検出（記録データ再生）ブロック２２、特性評価ブロック２３、および、ホログラム記録読出装置２４を有する。このうち各ブロックを個別の装置として形成してもよいし、例えばホログラム記録読出装置２４を除く他のブロックを１つの処理装置から形成してもよい。
【００３２】
記録データ生成ブロック２１は、乱数発生部２５（乱数発生ステップＳＴ１）、符号変換部２６（符号変換ステップＳＴ２）、マッピング部２７（マッピングステップＳＴ３）、ファイル書き込み部２８（ファイル書き込みステップＳＴ４）を有する。
【００３３】
ホログラム記録読出装置２４は、特に図示しないが、記録用ＳＬＭ（Spatial Light Modulator）としてのＤＭＤ(Digital Micromirror Device）、読み出し光を検出する撮像素子としてのＣＭＯＳセンサー、ホログラム記録媒体、ＤＭＤにより変調された信号光（物理光）の光源およびその照明光学系、記録時にホログラム記録媒体に信号とともに照射される参照光およびその照明光学系、読み出し時の読み出し光の像をＣＭＯＳセンサーの撮像面に結像させる読出光学系、データ変換部、それらの制御部が内蔵されている。ホログラム記録読出装置２４は、これらの各部を駆使して、ファイル書き込み部２８（ファイル書き込みステップＳＴ４）からの記録データファイルの信号によって、光源からの光を所定のＤＭＤで光変調し、これを記録媒体に参照光と共に照射してホログラム記録し、記録時と同じ条件の参照光の照射により記録データを読み出し、読み出し信号（ファイル）として出力する。
これらの一連の処理を実行するステップを、ホログラム記録読出処理ステップＳＴ５とする。
【００３４】
読み出し信号検出ブロック２２は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）部２９（ＬＰＦ処理ステップＳＴ６）、アップコンバータ３０（アップコンバートステップＳＴ７）、シンク検出部３１（シンク検出ステップＳＴ８）、リサンプリング部３２（リサンプリングステップＳＴ９）、および、シンボル検出部３３（シンボル検出ステップＳＴ１０）を有する。
このうちシンボル検出部３３（シンボル検出ステップＳＴ１０）が、本発明のデータ識別方法を主に実行する部分である。なお、不図示の全体の制御部（ＣＰＵ等）が、本発明のデータ識別方法の一部を実行してもよい。
【００３５】
特性評価ブロック２３は、リサンプリング部３２（リサンプリングステップＳＴ９）からの信号、または、シンボル検出後の信号からデータ表示のヒストグラムを作成するヒストグラム表示部３４（ヒストグラム表示ステップＳＴ１１）、リサンプリング部３２（リサンプリングステップＳＴ９）からの信号、または、シンボル検出後の信号から信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を計算するＳＮＲ計算部３５（ＳＮＲ計算ステップＳＴ１２）、および、エラー表示を行うエラー表示部３６（エラー表示ステップＳＴ１３）を有する。
【００３６】
つぎに、上記構成の動作を説明する。
記録データ生成ブロック２１では、まず、８ビットの乱数を１ページ分のユーザー・データ数ｋである３２×５１＝１６３２バイト（１３０５６ビット）発生させる。本例では、図３並びに図４〜図１０に示すように、１シンボルが８ビット（１バイト）のデータを表記し、１ページの有効シンボル数が１６３２シンボルとなるため、そのシンボル数と同じ数の乱数を発生させる。
乱数により生成した８ビットのデータは、符号変換部２６（符号変換ステップＳＴ２）に送られ、ここで１６ビットのうち３ビットだけが“１”で残りは“０”であるスパース符号のシンボルに変換される。なお、所定の音声、映像、文書等のコンテンツデータから記録データを作成する場合は乱数発生部２５（乱数発生ステップＳＴ１）が省略され、コンテンツデータの大きさに応じたスパース符号が符号変換部２６（符号変換ステップＳＴ２）にて生成される。
つぎのマッピング部２７（マッピングステップＳＴ３）にて、スパース符号のシンボルと、シンク１４およびページ・シンク１２（図３参照）とを組み合わせて、記録ページが作成される。
最後に、ファイル書き込み部２８（ファイル書き込みステップＳＴ４）にて、これがホログラム記録の実験装置が読み込めるファイル形式、例えばビットマップ・ファイルに変換される。
【００３７】
記録データ生成ブロック２１で生成されたビットマップ・ファイルはホログラム記録読出装置２４に送られ、ここでホログラム記録及び読み出しが実行される。
まず、記録用のＳＬＭ（Spatial Light Modulator）として用いているＤＭＤ(Digital Micromirror Device）の各ピクセルをビットマップの“１”,“０”に応じてON,OFFした像をホログラム記録媒体に照射する。このとき媒体の光参照位置、参照光の条件に応じて多重記録が可能である。
読み出しでは、参照光を上記記録時と同じ位置および条件でホログラム記録媒体に照射する。このとき媒体からの光（読み出し光）を、所定の光学系でＣＭＯＳセンサーの撮像面に合焦させる。またＣＭＯＳセンサーの位置をできるだけ厳密に合わせて読み出しを行う。２×２＝４個のＣＭＯＳセンサーの受光部に対し、ＤＭＤの１つのピクセルからの光が照射されるように、ＣＭＯＳセンサー（または読み出し光）の位置とともに倍率を合わせている。なお、このホログラム記録および読み出しは様々な方式があるが、ここでは方式は任意である。
【００３８】
ＣＭＯＳセンサーからは撮像信号が出力され、これが読み出し信号ファイルに変換されて読み出し信号検出ブロック２２に出力される。
読み出し信号検出ブロック２２では、その初段の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）部２９（ＬＰＦ処理ステップＳＴ６）にて、まず、２×２にオーバーサンプリングされた読み出し信号を簡単な２次元ＬＰＦを通して、帯域を制限する。オーバーサンプリングの方法は任意であるが、ここでは４つのセンサー出力を単純に平均している。
次に、リサンプリングの精度を上げるために、アップコンバータ３０（アップコンバートステップＳＴ７）にて、４×４にアップ・コンバートする。
そして、シンク検出部３１（シンク検出ステップＳＴ８）にて、ページ・シンクおよびサブ・ページ・シンクを順に検出する。具体的には、図３（Ａ）に示すページ・シンク１２を検出し、ページの先頭であることを検出する。その後、周期的に表れる４×４ビットの白い正方形（シンク１４）に対応した信号部分を検出するごとに、シンク１４を基準に換算されるサブ・ページ１１、さらには、それを構成する４×４ビットのシンボル１３を区分けする。以後、この区分けがずれないように同期をとって、次のリサンプリング部３２（リサンプリングステップＳＴ９）およびシンボル検出部３３（シンボル検出ステップＳＴ１０）を実行する。
リサンプリング部３２（リサンプリングステップＳＴ９）では、ホログラム記録読出装置２４内のＳＬＭ（ＤＭＤ）のピクセルと１対１（１×１）に対応させるようにリサンプリングを行ってシンボル１３単位に分解する。そして、つぎのシンボル検出部３３（シンボル検出ステップＳＴ１０）にて、例えば「１６ビットのうち振幅の大きい３ビットを“１”にし、かつ、３ビットの和を評価値とする検出」、すなわち本発明のデータ識別方法を用いた検出を実行する。このデータ検出の詳細は後述する。
シンボル検出部３３には、データ検出に用いるテーブル３７が設けられている。このテーブル３７の記憶内容は、図４〜図１０の決められたスパース符号の組み合わせを保持する。また、符号変換部２６（符号変換ステップＳＴ２）のスパース符号の変換結果に応じてテーブル３７を書き換えるようにしてもよい。
【００３９】
データ検出により復元された記録データ（検出信号データ）は、特性評価ブロック２３に送られ、所定の評価処理が実行される。
この評価処理は任意であるが、ここではヒストグラム表示、ＳＮＲ計算、エラー表示を例示する。
エラー表示部３６（エラー表示ステップＳＴ１３）では、エラーが発生したビットおよびシンボル１３（図３）をページにマッピングして、エラーが発生した位置を表示する。
また、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）計算部３５（信号対ノイズ比（ＳＮＲ）計算ステップＳＴ１２）にて、ページ全体の“１”と“０”の平均値および分散を計算して信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を求める。さらに、“１”データの振幅分布と“０”データの振幅分布を計算してヒストグラムを表示する。
【００４０】
図１２に、ホログラム記録の読み出し信号例を示す。
図１２（Ａ）は、記録された１ビットのデータに対して２×２＝４個のセンサー受光部を割り当てて、２×２でオーバーサンプリングした読み出し信号のビットマップである。これから、上述した処理を行って１×１にリサンプリングした結果を、図１２（Ｂ）に示す。ここでは、周辺の不要なノイズ部分を削除して、図３に対応した部分だけになっている。
なお、ＤＭＤのピクセル数は横幅（Ｗ）１２４０×縦高さ（Ｈ）７２６であるが、実際に使用しているのは参照光を含めてＷ２５６×Ｈ２５６のみである。また、参照光などを考慮せずに１記録ページを１９２×１９２＝３６８６４ビット分とすると、ユーザー・ビット数ｋは有効シンボル数１６３２×８ビット＝１３０５６ビットとなる。したがって、符号化率は、１３０５６／３６８６４＝０.３５４である。
【００４１】
つぎに、本実施形態のデータ検出方法について述べる。以下、この方法をマスク検出法と称する。
ここではスパース符号Ｅ(１６,３,８)を例とする。スパース符号Ｅ(１６,３,８)では、図４〜図１０に示すように、記録された可能性のある２５６通りの符号語が存在する。
最初に、これらの符号語に対して、“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算して、これを評価値とする（第１ステップ）。
そして、２５６通りの符号語について評価値を調べ、その最大値を識別結果とする（第２ステップ）。
【００４２】
以下、より詳細な実施例（フローチャート）を、図１３に示す。
図１３に示す方法では、まず、ステップＳＴ１において要素番号ｉ＝１とする。
つぎのステップＳＴ２は、上記第１ステップの「“１”のビットの読み出し信号の振幅を加算する」という処理に相当する。この処理は、下記式(5)により表すことができる。
【００４３】
［数５］
ml(ｉ)＝sum(rd(１:１６).*cd(１:１６,ｉ))  …(5)
【００４４】
この表記はＭＡＴＬＡＢ（商標名）の文法を流用したものである。
ここでrd (１:１６)は４×４の読み出し信号の各要素から構成されたベクトルであり、cd(１:１６,ｉ)は図４〜図１０の４×４のバイナリコードの## i ##の各要素から構成されたベクトルであり、記録された可能性のあるｉ番目の符号語を表す。またml(ｉ)はｉ番目の符号語の評価値である。
式(5)の右辺は、rd (１:１６)とcd(１:１６,ｉ)の各要素を“.*”の演算記号により掛け合わせ、これによりcd(１:１６,ｉ)の“０”に対応するrd (１:１６)の要素は演算結果が０となり捨てられ、“１”に対応するrd (１:１６)の要素だけが残される。そして、演算記号“sum”によって各要素の和を計算してこれを評価値ml(ｉ)にしている。
【００４５】
要素番号ｉ＝１についてステップＳＴ２の計算が終了すると、これを保存し、ステップＳＴ３で要素番号ｉ＝２５６かを確認する。要素番号ｉ＝１の場合は、ステップＳＴ４で要素番号ｉをインクリメントした後、再度ステップＳＴ２の演算を実行する。
このループ処理を２５６回繰り返し、ステップＳＴ３の判断が「Ｙｅｓ」となると、処理フローが次のステップＳＴ５に進む。
【００４６】
ステップＳＴ５では、要素番号ｉを初期値１に戻し、かつ、最大要素値ｉmaxを１に、最大評価値max＝ml(１)に初期化する。
続くステップＳＴ６にて、要素番号ｉ＝２５６かを確認する。要素番号ｉ＝１の場合は、ステップＳＴ７にて要素番号ｉをインクリメントした後、ステップＳＴ８にて、ステップＳＴ２で求めた評価値ml(ｉ)を最大評価値maxと比較する。評価値ml(ｉ)が最大評価値maxより大きい場合は、最大要素値ｉmaxにｉを代入し、最大評価値maxに評価値ml(ｉ)を代入する（ステップＳＴ９）。ステップＳＴ８の判断が「Ｎｏ」の場合は、ステップＳＴ６に戻る。
このような処理を２５６回繰り返すことにより、評価値ml(ｉ)が最大値maxの要素値（最大要素値ｉmax）が求まる。この処理が２５６回済むとステップＳＴ６の判断が「Ｙｅｓ」となることから、処理が次のステップＳＴ１０に進む。
ステップＳＴ１０では、cd(１:１６,ｉmax)を識別結果として出力する。
ステップＳＴ１０の後は、つぎのステップＳＴ０にてリターンとなり、つぎのｎビット符号語の入力があれば、上記ステップＳＴ１〜ＳＴ１０を繰り返し、入力がなければ、そのまま終了となる。
【００４７】
次に、本実施形態の効果を述べるが、その前に、本発明を適用していない比較例を説明する。
図１４に、本発明を適用していない相関検出のフローチャートを示す。
この比較例が、本実施形態の図１３と異なる点は、比較例のステップＳＴ２Ａが図１３のステップＳＴ２と異なることのみであり、基本的な処理手順は同じである。以下、ステップＳＴ２Ａの処理内容を説明する。
ステップＳＴ２Ａでは、ｉ番目の符号語をcd(１:１６,ｉ)としたときに、各ビットの目標値との差“diff”を次式(6)により演算している。
【００４８】
［数６］
diff＝rd(１:１６)−rv１*cd(１:１６,ｉ)−rv０*~cd(１:１６,ｉ)  …(6)
【００４９】
この表記もＭＡＴＬＡＢ（商標名）の文法を流用したものであり、~cd(１:１６,ｉ)は“１”または“０”から構成されている１６ビットの符号語cdの“１”を“０”に変換し“０”を“１”に変換する反転演算を示している。ここでrv１(reference value 1) は“１”の目標値であり、rv０ は “０” の目標値である。読み出し信号が例えば８ビットにＡＤ変換された場合には、０〜２５５の範囲の値を取るので、その分布の３／４を“１”の目標値としてrv１＝１９３とし、その分布の１／４を“０”の目標値としてrv０＝６４とするのが適切である。次の式(7)により差diffの各要素を.*で２乗した後、記号“sum”によって和を計算している。
【００５０】
［数７］
ml(i)＝sum(diff.*diff) …(7)
【００５１】
ここで、ホログラム多重記録の順番を説明する。
図１５に、ホログラム多重記録のページ・マップと順番を示す。
００１から０２５までページ位置を順次ずらして２５回の多重記録を行い、つぎに、００１の記録時の下側にずれた位置から同様に２５ページの多重記録を再度行い、この操作を繰り返すことによって、合計で６２５ページの多重記録を達成している。
このようにホログラム記録のページは、右上から左下まで順番に６２５枚が記録される。すべてのページが部分的に重なり合っている。最も多重枚数の大きいのは中心の３１３番目のページである。マスの中に番号が記されているのが、読み出して評価したページである。ここでは、照射時間８[ms]で読み出した結果を使っている。
【００５２】
図１４を比較例とし、図１５の多重記録の前提で、以下、本実施形態の検出方法との比較を行う。
図１６は、８[ms]の読み出しでの検出方法の比較（エラー数＆時間）を示すグラフと数値表である。ここでは各種検出方法を適用した時の１ページ＝１６３２シンボル中のシンボル・エラー数と計算時間を比較したものである。
使用したコンピュータのＯＳは、「Windows XP Pro（商標名）」、シンボル検出部３３（シンボル検出ステップＳＴ１０）の処理に用いたＣＰＵは、「Celeron（商標名）2GHz」、テーブル３７としての７６８ＭＢのＲＡＭを用いている。また、シミュレーション・プログラムは「Matlab Version7.0 (R14) （商標名）」上で作成したものを用いた。
【００５３】
ここで「マスク検出」と書いたものが、本発明の検出方法である。記録データ“０”のビットの振幅をマスクして無視してしまうところから、このような名前を使っている。
この結果より、４通りの検出方法を比較すると、以下のような順番になることがわかる。
【００５４】
シンボル・エラー数（図１６（Ａ））：相関検出＝マスク検出（図ではわかりにくいが重なっている）＜＜ソート検出＜＜しきい値検出、
計算時間（図１６（Ｂ））：相関検出＞マスク検出＞＞ソート検出＞＞しきい値検出、
つまり、本発明のマスク検出の識別性能は相関検出と全く同じであり、ソート検出やしきい値検出よりはずっと高い。
計算時間は、相関検出よりもわずかではあるが小さい。
ここで、計算時間の短縮効果が小さいのはＭＡＴＬＡＢ（商標名）のプログラムの特性に起因するものであると考えられる。そこで、本発明の効果を明確にするために、回路化したときの規模の比較を試みる。
【００５５】
２５６通りの評価値の計算内容が、図１４の処理を実現する回路では、
（ａ）各ビットの目標値との誤差計算[１６個の加算器]、
（ｂ）各ビットの誤差の２乗を計算[１６個の乗算器]、
（ｃ）２乗誤差の和を計算[１５個の加算器]
が必要である。
これに対し、図１３の本実施形態の処理を実現する回路では、
（Ａ）各ビットの振幅または“０”を選択[１６個の選択器]、
（Ｂ）“０”でない３個のビットを加算[２個の加算器]、
しか使っていない。
【００５６】
さらに、（Ｂ）の加算器で必要なビット数は（ｃ）の加算器よりもずっと小さくてよい。例えば振幅が８ビットにＡＤ変換されている場合には、（ａ）の加算器が９ビットとなり、（ｃ）の加算器は２２ビットであるのに対して、（Ｂ）の加算器は１０ビットでよい。
以上より、本発明を用いることで、相関検出の性能を落とすことなく、ずっと簡便なビット識別器を実現することができることが明らかである。
【００５７】
なお、本発明はホログラム記録を応用した情報記録装置を対象に考えられたものであるが、その本質はデータ識別法にあるため、必ずしも、ホログラム記録データ検出に限定されず、広い応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】スパース符号のビット数ｎを４〜６４まで変化させたときの、スパース率π１とユーザー容量Ｃとの関係を示すグラフである。
【図２】実際のホログラム記録における記録ページの例を示す図である。
【図３】図２を線図により簡略化して示す図とその説明図である。
【図４】記録変調符号のテーブルの記録内容を示す図である（０〜３９番まで）。
【図５】記録変調符号のテーブルの記録内容を示す図である（４０〜７９番まで）。
【図６】記録変調符号のテーブルの記録内容を示す図である（８０〜１１９番まで）。
【図７】記録変調符号のテーブルの記録内容を示す図である（１２０〜１５９番まで）。
【図８】記録変調符号のテーブルの記録内容を示す図である（１６０〜１９９番まで）。
【図９】記録変調符号のテーブルの記録内容を示す図である（２００〜２３９番まで）。
【図１０】記録変調符号のテーブルの記録内容を示す図である（２４０番以降）。
【図１１】ホログラム記録再生装置のシステム構成図である。
【図１２】ホログラム記録の読み出し信号のマップ図である。
【図１３】本実施形態のマスク検出のフローチャートである。
【図１４】比較例のフローチャートである。
【図１５】ホログラム多重記録のページ・マップと順番を示す図である。
【図１６】マスク検出の効果を示すシミュレーション結果を示すグラフおよび図表である。
【図１７】スパース率π１を０から１まで変化させたときのユーザー容量Ｃを計算した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１…記録ページ、１１…サブ・ページ、１２…ページ・シンク、１３…シンボル、１４…シンク、２１…記録データ生成ブロック、２２…読み出し信号検出ブロック、２３…特性評価ブロック、２４…ホログラム記録読出装置、３１…シンク検出部（シンク検出ステップＳＴ８）、３３…シンボル検出部（シンボル検出ステップＳＴ１０）、３７…テーブル
【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１２】
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