(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変調用画素により構成される空間光変調手段により入力信号に基づいて記録信号光を空間光変調して記録媒体に照射することにより当該記録媒体に記録された二次元情報に対して照射された再生参照光の当該記録媒体からの反射光を受光して当該反射光に対応する出力信号を生成する受光手段であって、複数の前記変調用画素に夫々対応する複数の受光用画素により構成される受光手段からの前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施すことにより前記入力信号を検出するビタビ検出装置であって、
一の前記変調用画素と当該一の変調用画素に対応する前記受光用画素との間における予め検出された相対的位置のずれ方向に基づいて、前記判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向及び状態ブロック形状を設定する設定手段と、
前記設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて、前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施し、前記入力信号を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするビタビ検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のビタビ検出装置において、
前記ずれ方向は、予め設定された前記入力信号である既知入力信号に基づいて前記空間光変調手段を駆動することにより前記記録媒体に記録された前記二次元情報に対して前記再生参照光を照射して得られた前記反射光を受光して得られる前記出力信号と前記既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数であって、前記空間光変調手段、前記記録媒体、前記再生参照光を照射する再生参照光照射手段及び前記受光手段を少なくとも含む光学系の伝達関数に基づいて予め検出されていることを特徴とするビタビ検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のビタビ検出装置と、
前記二次元情報が記録された記録媒体と、
前記再生参照光照射手段と、
前記受光手段と、
を備えることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のビタビ検出装置と、
前記空間光変調手段と、
前記記録信号光を出射する記録信号光出射手段と、
前記二次元情報の記録時において、前記二次元情報を記録すべき前記記録媒体上の位置に記録参照光を出射する記録参照光出射手段と、
前記記録媒体と、
前記入力信号の再生時において、前記再生参照光を前記記録媒体に照射する再生参照光照射手段と、
前記受光手段と、
を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるホログラフィ（コヒーレントな二つの光の干渉現象）を用いて情報を二次元的に記録すると共にこれを再生する光メモリシステムの技術分野に属し、より詳細には、当該光メモリシステムにおける再生処理の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホログラフィを用いて情報を二次元的に記録すると共にこれを再生する光メモリシステムが、高密度記録再生装置として脚光を浴びつつある。
【０００３】
この光メモリシステムでは、入力信号を記録する場合には、複数の画素よりなる透過型の空間光変調素子（具体的には、例えば、複数の画素を有する液晶光変調器等）を用いて、記録すべき入力信号に基づき記録信号光を空間光変調し、当該空間光変調された記録信号光と別に出射される記録参照光とを干渉させることにより二次元的な回折光を生成し、当該回折光により形成される像を入力信号に対応する二次元情報として記録媒体に記録する。
【０００４】
このとき、当該記録媒体としては、例えばニオブ酸リチウム層を複数層積層して形成された体積型ホログラム記録素子が用いられる。
【０００５】
一方、上記二次元情報が記録されている記録媒体から当該二次元情報を読み出すことにより上記入力信号を再生する場合には、当該二次元情報に対して再生参照光（上記記録参照光と同じ入射角度をもって記録媒体に照射されるものである。）を照射することにより生成される反射光を複数の画素を有する受光素子で受光して出力信号を生成し、当該生成された出力信号を用いて元の入力信号を再生する。
【０００６】
ここで、上記光メモリシステムにおいては、その記録過程及び再生過程において種々の雑音が混入する（特に、記録媒体の不均質性に起因して雑音が発生する場合が多い。）ことがあり、この雑音の影響で上記出力信号が変形して正確に元の入力信号を再生できない場合がある。
【０００７】
そこで、従来、当該雑音の影響を低減して正確に入力信号を再生する手法として、上記受光素子から出力される出力信号に対してビタビ検出処理を施すことが研究されている。
【０００８】
このとき、上記光メモリシステムに対してビタビ検出処理を適用する場合には、空間光変調素子内の各画素及び受光素子内の各画素について、夫々に対応する画素同士の相対的な位置関係が正確に一致していることが重要となってくる。これは、当該相対的な位置関係がずれることによりいわゆる位置ずれが発生すると、上記入力信号と上記出力信号とに基づいて設定される光メモリシステム全体としての伝達関数（ビタビ検出処理における伝達関数）が変化してしまうことに起因している。
【０００９】
一方、光メモリシステムにおいて記録される情報が二次元情報であることを利用して、当該ビタビ検出処理に対していわゆる二次元判定帰還法（Decision  Feedback）を適用した判定帰還ビタビ検出処理が開発されている。
【００１０】
ここで、上記判定帰還法についてその概要を説明すると、例えば、上記受光素子は多数の画素を矩形に配置して構成されることが多いが、当該矩形の受光素子において、最上端の行で受光した出力信号に基づいて入力信号を再生するとき、当該最上端の行のさらに上の行（仮想的な行）における受光量は零であることが判っているので、当該最上端の行からの出力信号に基づいて入力信号を再生するときには、そのまま再生して判定帰還は施さない。
【００１１】
次に、上から２行目の行からの出力信号に基づいて入力信号を再生するときは、最上端の行では出力信号に基づいて正確に（当該最上段の行の更に上の行からの影響を受けることなく）入力信号が再生されたと仮定し、当該最上端の行の入力信号からの影響を差し引いて再生する。
【００１２】
更に、上から３行目の行からの出力信号に基づいて入力信号を再生するときは、上から２行目の行では出力信号に基づいて正確に入力信号が再生されたと仮定し、当該上から２行目の行の入力信号からの影響を差し引いて再生する。
【００１３】
このとき、ビタビ検出処理の方向は、例えば、受光素子内で左から右へ横方向に行われており、更に上記の例では、判定帰還の方向は下方向である。
【００１４】
このように、現在の行の一つ上の行では正確に再生処理が為されたと仮定して当該一つ上の行の影響を差し引いて（すなわち、下方向の判定帰還を行い）現在の行からの出力信号に基づいてビタビ検出処理を行えば、結局、縦方向の情報の変化の推移をも用いてビタビ検出処理が実行されるので、通常のビタビ検出処理に比してビット誤り率を低下させて正確に再生処理ができる。
【００１５】
更に、判定帰還法を併用したビタビ検出処理では、当該判定帰還法を併用しないビタビ検出処理に比してビタビ検出処理における状態数を減少させることができるという利点もある。
【００１６】
ここで、従来の判定帰還ビタビ検出処理においては、その判定帰還の方向は常に一定であった。
【００１７】
更に、従来の判定帰還ビタビ検出処理においては、当該ビタビ検出処理に用いられる状態ブロックの形状も常に一定であった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光メモリシステムにおいては、上記空間光変調素子内の各画素と対応する受光素子内の各画素との相対的位置関係が実際には種々の方向にずれていることに起因して、正確に判定帰還ビタビ検出処理ができない場合があるという問題点があった。
【００１９】
すなわち、実際の光メモリシステムにおいては、空間光変調素子内の各画素と受光素子内の対応する各画素との相対的位置関係を、ビタビ検出処理を有効に行い得るほど正確に一致させることは物理的に困難である。
【００２０】
従って、当該対応する画素同士の位置ずれの方向と上記判定帰還の方向（常に一定である。）とが不一致となる場合があり、この場合には、正確且つ有効に判定帰還ビタビ検出処理ができない場合があるのである。
【００２１】
更に、上述のように状態ブロックの形状も一定であるので、種々の方向に上記位置ずれが発生したときは、再生処理の不正確性が更に増長されてしまうこととなる。
【００２２】
そこで、本発明は、上述の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、空間光変調素子内の各画素と受光素子内の対応する各画素との間に相対的な位置ずれが生じても、正確且つ有効に判定帰還ビタビ検出処理を行って、出力信号における再生精度を向上させることが可能なビタビ検出装置及び当該ビタビ検出装置を用いた情報再生装置及び情報記録再生装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の変調用画素により構成される液晶空間光変調器等の空間光変調手段により入力信号に基づいて記録信号光を空間光変調して光メモリ等の記録媒体に照射することにより当該記録媒体に記録された二次元情報に対して照射された再生参照光の当該記録媒体からの反射光を受光して当該反射光に対応する出力信号を生成するＣＣＤ素子等の受光手段であって、複数の前記変調用画素に夫々対応する複数の受光用画素により構成される受光手段からの前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施すことにより前記入力信号を検出するビタビ検出装置であって、一の前記変調用画素と当該一の変調用画素に対応する前記受光用画素との間における予め検出された相対的位置のずれ方向に基づいて、前記判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向及び状態ブロック形状を設定するＣＰＵ等の設定手段と、前記設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて、前記出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施し、前記入力信号を検出するビタビ検出器等の検出手段と、を備える。
【００２４】
請求項１に記載の発明の作用によれば、設定手段は、一の変調用画素と当該一の変調用画素に対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて、判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向及び状態ブロック形状を設定する。
【００２５】
そして、検出手段は、設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて、出力信号に対して判定帰還ビタビ検出処理を施し、入力信号を検出する。
【００２６】
よって、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止することができる。
【００２７】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のビタビ検出装置において、前記ずれ方向は、予め設定された前記入力信号である既知入力信号に基づいて前記空間光変調手段を駆動することにより前記記録媒体に記録された前記二次元情報に対して前記再生参照光を照射して得られた前記反射光を受光して得られる前記出力信号と前記既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数であって、前記空間光変調手段、前記記録媒体、前記再生参照光を照射するアルゴンレーザ等の再生参照光照射手段及び前記受光手段を少なくとも含む光学系の伝達関数に基づいて予め検出されているように構成される。
【００２８】
請求項２に記載の発明の作用によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、上記ずれ方向は、既知入力信号に基づいて空間光変調手段を駆動することにより記録媒体に記録された二次元情報に対して再生参照光を照射して得られた反射光を受光して得られる出力信号と当該既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数であって、空間光変調手段、記録媒体、再生参照光照射手段及び受光手段を少なくとも含む光学系の伝達関数に基づいて検出されているので、正確に当該ずれ方向を検出して判定帰還方向及び状態ブロック形状を的確に設定することができる。
【００２９】
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のビタビ検出装置と、前記二次元情報が記録された光メモリ等の記録媒体と、前記再生参照光照射手段と、前記受光手段と、を備える。
【００３０】
請求項３に記載の発明の作用によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加えて、記録媒体は二次元情報を記録する。
【００３１】
そして、再生参照光照射手段は、再生時において再生参照光を記録媒体に照射する。
【００３２】
更に、受光手段は、再生参照光の反射光に基づいて出力信号を生成する。
【００３３】
よって、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止し、正確に入力信号を再生することができる。
【００３４】
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のビタビ検出装置と、前記空間光変調手段と、前記記録信号光を出射するアルゴンレーザ等の記録信号光出射手段と、前記二次元情報の記録時において、前記二次元情報を記録すべき前記記録媒体上の位置に記録参照光を出射するアルゴンレーザ等の記録参照光出射手段と、前記記録媒体と、前記入力信号の再生時において、前記再生参照光を前記記録媒体に照射するアルゴンレーザ等の再生参照光照射手段と、前記受光手段と、を備える。
【００３５】
請求項４に記載の発明の作用によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加えて、記録信号光出射手段は、記録信号光を出射する。
【００３６】
そして、記録参照光出射手段は、二次元情報の記録時において、二次元情報を記録すべき記録媒体上の位置に記録参照光を出射する。
【００３７】
次に、記録媒体は、当該二次元情報を記録する。
【００３８】
一方、再生参照光照射手段は、入力信号の再生時において、再生参照光を記録媒体に照射する。
【００３９】
更に、受光手段は、再生参照光の反射光に基づいて出力信号を生成する。
【００４０】
よって、入力信号に対応する二次元情報を記録することができると共に、当該入力信号の再生時において、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止し、正確に入力信号を再生することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、アルゴンレーザ光を用いてホログラフィにより情報を二次元的に記録・再生する光メモリシステムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。
【００４２】
始めに、本実施形態に係る光メモリシステムの全体構成について、図１を用いて説明する。
【００４３】
図１に示すように、実施形態の光メモリシステムＳは、空間光変調手段としての液晶空間光変調器１と、レンズ２及び５と、記録媒体としての光メモリ３と、Ｙθステージ４と、受光手段としてのＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）素子６と、ミラー７と、アナモフィック光学系８と、設定手段としてのＣＰＵ９と、検出手段としてのビタビ検出器１０と、メモリ１１と、既知信号発生器１２と、スイッチ１３と、アルゴンレーザ１６と、記録信号光出射手段としてのハーフミラー１７及びシャッタ１４と、記録参照光出射手段及び再生参照光出射手段としてのミラー１８及びシャッタ１５と、により構成されている。
【００４４】
次に、上記光メモリシステムＳの概要動作について説明する。
【００４５】
始めに情報記録時の動作について説明する。
【００４６】
情報の記録時においては、スイッチ１３は、ＣＰＵ９からの制御信号Ｓcwに基づいて、記録すべき情報に対応する入力信号Ｓin側に切り換えられており、当該入力信号Ｓinが駆動信号Ｓcsとして液晶空間光変調器１に出力される。
【００４７】
一方、これと並行して、シャッタ１４は、ＣＰＵ９からの制御信号ｓcl1に基づいて、アルゴンレーザ１６から出射されハーフミラー１７において反射された記録信号光としてのアルゴンレーザ光Ｌaを液晶空間光変調器１の全面に渡って照射する。
【００４８】
そして、上記駆動信号Ｓcsにより駆動される液晶空間光変調器１によりアルゴンレーザ光Ｌaに対して入力信号Ｓinに基づく空間光変調処理が施される。このとき施される空間光変調処理は、液晶空間光変調器１の液晶面内の各画素について駆動信号Ｓcsに基づきアルゴンレーザ光Ｌaの透過又は非透過を制御することにより、二次元的に実行される。
【００４９】
次に、空間光変調処理が施されたアルゴンレーザ光Ｌaはレンズ２により集光され、信号光Ｌsとして光メモリ３の情報記録面に照射される。
【００５０】
ここで、光メモリ３は、Ｙ方向（図１中縦方向）とθ方向（Ｙ方向に平行な光メモリ３の中心軸に垂直な面内における回転方向）に光メモリ３を移動又は回転させることが可能なＹθステージ４上に載置されており、例えば薄層化されたニオブ酸リチウム結晶を積層することにより形成されている。そして、液晶空間光変調器１により二次元的に空間光変調された信号光Ｌsが照射されることにより、駆動信号Ｓcs（すなわち、入力信号Ｓin）に対応する二次元情報が記録される。
【００５１】
このとき、上記信号光Ｌsの光メモリ３への照射と並行して、シャッタ１５がＣＰＵ９からの制御信号Ｓcl2に基づいて、アルゴンレーザ１６から出射されハーフミラー１７を透過した後にミラー１８において反射された記録参照光としてのアルゴンレーザ光Ｌbを出射し、当該アルゴンレーザ光Ｌbがアナモフィック光学系８（すなわち、アルゴンレーザ光Ｌbの光軸に垂直な面内の各方向によって倍率の異なる光学系）により変調された後、ミラー７を介して参照光Ｌrとして光メモリ３上の信号光Ｌsの照射位置に同時に照射される。これにより光メモリ３上の信号光Ｌsの照射位置において当該信号光Ｌsと参照光Ｌrとが相互に干渉し、この干渉に基づくホログラムにより駆動信号Ｓcs（すなわち、入力信号Ｓin）に含まれる情報が二次元情報として当該光メモリ３上に記録される。
【００５２】
次に、光メモリ３に記録された二次元情報の再生時の動作について説明する。
【００５３】
当該二次元情報の再生時においては、始めに、シャッタ１５がＣＰＵ９からの制御信号Ｓcl2に基づいて、アルゴンレーザ１６から出射されハーフミラー１７を透過した後にミラー１８において反射された再生参照光としてのアルゴンレーザ光Ｌbを出射し、当該アルゴンレーザ光Ｌｂが情報記録時と同様にアナモフィック光学系８及びミラー７を介して光メモリ３上の再生すべき二次元情報が記録されている位置へ参照光Ｌｒとして照射される。
【００５４】
そして、当該参照光Ｌｒが光メモリ３上の当該二次元情報により変調されると共に反射され、その反射光がレンズ５により平行光である再生信号光Ｌｐとされた後、ＣＣＤ素子６の受光面に入射され、当該ＣＣＤ素子６上の各画素により電気信号であるＣＣＤ出力信号Ｓｐに変換されて出力される。
【００５５】
ここで、当該ＣＣＤ素子６内の各画素の空間的な位置は、上記液晶空間光変調器１に含まれる各画素の空間的な位置と夫々対応する画素毎に原則として一致していることが望ましいが、後述するように正確に一致させることは困難である。
【００５６】
そして、ＣＣＤ素子６から出力されたＣＣＤ出力信号Ｓｐは、ビタビ検出器１０に入力され、当該ＣＣＤ出力信号Ｓｐに対して判定帰還ビタビ検出処理が施され、入力信号Ｓinを推定する推定信号としての出力信号Ｓoutが出力され、当該入力信号Ｓinが再生される。
【００５７】
なお、図１に示す光メモリシステムＳでは、例えば、光メモリ３を新しいものに交換した場合等のような初期状態においては、ＣＰＵ９からの制御信号Ｓciに基づいて既知信号発生器１２から後述する既知のＭ配列に対応する既知信号Ｓrがスイッチ１３（ＣＰＵ９からの制御信号Ｓcwに基づいて既知信号発生器１２側に予め切り換えられている。）を介して駆動信号Ｓcsとして液晶空間光変調器１に出力され、これにより上述した情報記録動作（交換後の光メモリ３に対する情報記録動作）が実行される。
【００５８】
一方、再生時には記録された既知信号に対して上述した情報再生動作が実行され、その結果としてＣＣＤ素子６から出力されるＣＣＤ出力信号ＳpをＣＰＵ９にて後述する処理により解析し、これにより交換後の光メモリ３を含む光学系（すなわち、液晶空間光変調器１、レンズ２及び５、光メモリ３、Ｙθステージ４、ＣＣＤ素子６、ミラー７及びアナモフィック光学系８を含む光学系）の伝達関数（以下、光学系伝達関数と称する。）が検出される。
【００５９】
次に、この光学系伝達関数に基づいて、液晶空間光変調器１とＣＣＤ素子３との位置関係のずれ（上述したように、原則としては当該位置関係にずれがないのが望ましいが、実際の光メモリシステムＳにおいては、液晶空間光変調器１及びＣＣＤ素子３夫々の画素が極めて小さいこと及び光メモリ３の取り付け位置を正確に合わせるのが困難である等の原因により、当該位置関係がずれるのが通常である。）の方向がＣＰＵ９において検出され、この位置ずれ方向によりビタビ検出器１０における判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向と状態ブロックの形状が設定され、当該設定された判定帰還方向と状態ブロックの形状を示す制御信号Ｓcdがビタビ検出器１０に出力される。
【００６０】
このとき、当該判定帰還方向と状態ブロックの形状及び光学系伝達関数は、光メモリ３交換後の光メモリシステムＳの光学系に対して一対一に設定され、以後上述した光メモリ３の交換等により光メモリシステムＳの光学系が次に初期化されるまで不変とされるものである。
【００６１】
また、本実施形態は、ビタビ検出器１０の判定帰還ビタビ検出処理においては、上記光学系伝達関数そのものではなく、当該判定帰還ビタビ検出処理における計算量の削減のために、当該設定された光学系伝達関数の規模を縮小した縮小伝達関数（位置ずれの方向により異なった縮小伝達関数）を用いてビタビ検出を行う。このとき、各位置ずれ方向に対応する縮小伝達関数を示す情報も上記制御信号Ｓcd内に含まれてビタビ検出器１０に出力される。
【００６２】
そして、実際の入力信号Ｓinの再生時においては、ビタビ検出器１０は、入力された制御信号Ｓcdに含まれる判定帰還方向、状態ブロックの形状及び縮小伝達関数に基づいてＣＣＤ出力信号Ｓpに対して上記判定帰還ビタビ検出処理を施し、出力信号Ｓoutを出力する。
【００６３】
次に、実施形態に係る情報記録処理及び情報再生処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下に説明する情報記録処理及び情報再生処理は、複数の（例えば、三つの）光メモリ３を用いて相互に異なる情報の記録及び再生を実行する場合について説明するものである。
【００６４】
また、以下に説明する情報再生処理には、上述した光メモリ３の交換等による光メモリシステムＳの初期化時の動作も含まれている。
【００６５】
更に、図２（ａ）は光メモリ３への情報記録処理を示すフローチャートであり、図２（ｂ）は光メモリ３からの情報再生処理を示すフローチャートである。
【００６６】
先ず、光メモリ３に対する情報の記録動作について図２（ａ）に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６７】
実施形態の情報記録処理においては、図２（ａ）に示すように、始めに上述した既知のＭ配列に対応する既知信号Ｓrを既知信号発生器１２で発生させた後スイッチ１３を介して駆動信号Ｓcsとして液晶空間光変調器１に入力する（ステップＳ１）。この既知のＭ配列に対応する既知信号Ｓrの内容については、後述する光学系伝達関数の設定と共に後程詳しく説明する。
【００６８】
そして、入力された駆動信号Ｓcsに基づいて液晶空間光変調器１を駆動して当該駆動信号Ｓcsに対応する信号光Ｌｓを生成し、これを光メモリ３に照射して既知信号Ｓｒに対応する二次元情報を上述したホログラムにより当該光メモリ３上に記録する（ステップＳ２）。
【００６９】
次に、光メモリ３に本来記録させるべき当該入力信号Ｓinが駆動信号Ｓcsとして液晶光変調素子１に入力され（ステップＳ３）、これによりアルゴンレーザ光Ｌａが空間光変調されて信号光Ｌsが生成され、これが参照光Ｌrと共に光メモリ３に照射されることにより、当該入力信号Ｓinに対応する二次元情報が当該光メモリ３上に記録される（ステップＳ４）。
【００７０】
次に、記録すべき入力信号Ｓinの記録が全て終了したか否か判定され（ステップＳ５）、終了している時は（ステップＳ５；ｙｅｓ）、次に他の光メモリ３に対して引き続き入力信号Ｓinの記録を行うべく光メモリ３が交換されたか否かが判定され（ステップＳ６）、交換されていないときは（ステップＳ６；ｎｏ）そのまま処理を終了し、交換されているときは（ステップＳ６；ｙｅｓ）ステップＳ１に戻って交換された光メモリ３に対してこれまで説明した記録動作を繰り返す。
【００７１】
一方、ステップＳ５の判定において、入力信号Ｓinの記録が終了していないときは（ステップＳ５；ｎｏ）ステップＳ３に戻って記録処理を継続する。
【００７２】
以上説明した記録処理により、複数の光メモリ３に対して既知信号Ｓrに対応する二次元情報の記録と入力信号Ｓinに対応する二次元情報の記録とが実行されることとなる。
【００７３】
次に、当該記録された二次元情報の再生処理について、図２（ｂ）を用いて説明する。
【００７４】
再生処理時においては、再生すべき二次元情報が記録された光メモリ３がＹθステージ４上に載置されると、次に、当該載置された光メモリ３上の二次元情報に対して、アルゴンレーザ１６、ハーフミラー１７、ミラー１８、シャッタ１５、アナモフィック光学系８等を用いて参照光Ｌrを照射し（ステップＳ７）、その反射光である再生信号光ＬpをＣＣＤ素子６で受光して既知信号Ｓrに対応する二次元情報をＣＣＤ出力信号Ｓpとして再生し（ステップＳ８）、当該ＣＣＤ出力信号Ｓpと上記既知のＭ配列とを用いて、ＣＰＵ９により光メモリシステムＳの光学系伝達関数を設定する（ステップＳ９）。そして、ＣＰＵ９は、当該設定された光学系伝達関数を用いて、後述する方法により上記縮小伝達関数を生成する。
【００７５】
この光学系伝達関数の設定方法について詳細には後述する。
【００７６】
次に、同じくＣＰＵ９において、生成された光学系伝達関数に基づいて液晶空間光変調器１の各画素とＣＣＤ素子６の対応する各画素との間の位置ずれの方向が検出され（ステップＳ１０）、ずれ方向信号Ｓzとして一時的にＲＡＭ（Random  Access  Memory）等のメモリ１１に記憶される。この位置ずれの検出方法についても後程詳述する。
【００７７】
ここで、光メモリ３上の二次元情報を再生する際には液晶空間光変調器１及び信号光Ｌsは用いられないにもかかわらず、ステップＳ１０において当該再生時のビタビ検出処理において液晶空間光変調器１の各画素と対応するＣＣＤ素子６の各画素との位置ずれを検出しなければならないのは、光メモリシステムＳにおいては、入力信号Ｓinの記録時において液晶空間光変調器１を用いて二次元的に当該入力信号Ｓinを光メモリ３上に記録するので、この記録されている二次元情報には、液晶空間光変調器１の各画素の位置情報が含まれていることとなるからである。
【００７８】
すなわち、記録時に当該各画素のオン／オフにより二次元画像が構成されて、この二次元画像がそのまま光メモリ３内に二次元情報として記録されるので、当該二次元情報には、液晶空間光変調素子１の各画素の位置情報とそのオン／オフとによって二次元情報が記録されることとなり、よって当該二次元情報には液晶空間光変調器１の各画素の位置情報が含まれるのである。
【００７９】
従って、その二次元情報の再生時に再生信号光ＬpとしてＣＣＤ素子６上に形成される二次元画像は、記録時に液晶空間光変調器１によって形成された二次元画像がそのままＣＣＤ素子６上に形成されるので、これにより当該液晶空間光変調器１の各画素の位置と受光するＣＣＤ素子６上の対応する各画素との位置ずれを加味してビタビ検出処理を行わないと正確な出力信号Ｓoutが得られないこととなる。
【００８０】
次に、検出された位置ずれをメモリ１１から読み出すことにより、これを用いて、ビタビ検出器１０における判定帰還ビタビ検出処理における判定帰還方向が検出されると共に（ステップＳ１１）、状態ブロック形状が設定され（ステップＳ１２）、それらが縮小伝達関数を示す情報と共に制御信号Ｓcdとしてビタビ検出器１０に出力される。
【００８１】
ここで、本実施形態では、ビタビ検出器１０においては、ビタビ検出が伝達関数における左から右に行われるので、判定帰還方向は上述した上から下方向又は下から上方向のいずれかとなる。
【００８２】
次に、入力信号Ｓinに対応する二次元情報の再生処理として、先ず参照光Ｌrを当該入力信号Ｓinに対応する二次元情報に照射し（ステップＳ１３）、その反射光を再生信号光ＬpとしてＣＣＤ素子６で受光して当該二次元情報をＣＣＤ出力信号Ｓpとして再生し（ステップＳ１４）、当該ＣＣＤ出力信号Ｓpに基づいてビタビ検出器１０において判定帰還ビタビ検出処理が行われ（ステップＳ１５）、入力信号Ｓinに対応する出力信号Ｓoutが生成される。このときの判定帰還ビタビ検出処理に上記制御信号ＳcdとしてＣＰＵ９から入力されていた判定帰還方向、状態ブロック形状及び縮小伝達関数が用いられる。
【００８３】
そして、現在載置されている光メモリ３に記録されている二次元情報について全て再生処理が終了したか否かが、ビタビ検出器１０によりＣＣＤ出力信号Ｓpが継続して入力されているか否かに基づいて判定され（ステップＳ１６）、全ての二次元情報が再生されていないときは（ステップＳ１６；ｎｏ）ステップＳ１３に戻って再生処理を継続する。
【００８４】
一方、ステップＳ１６の判定において、全ての二次元情報について再生処理が完了しているときは（ステップＳ１６；ｙｅｓ）、次に、光メモリ３が他のものに交換されたか否かが判定され（ステップＳ１７）、交換されたときは（ステップＳ１７；ｙｅｓ）、再びステップＳ７に戻って光学系初期化時の処理を行い（ステップＳ７乃至Ｓ１２）、その後新たに載置された光メモリ３に対して入力信号Ｓinに対応する二次元情報の再生処理を行う（ステップＳ１３乃至Ｓ１７）。
【００８５】
また、ステップＳ１７の判定において、光メモリ３が交換されていないときは（ステップＳ１７；ｎｏ）、そのまま処理を終了する。
【００８６】
次に、ステップＳ１、Ｓ２及びＳ７乃至Ｓ９で実行される既知のＭ配列に対応する既知信号Ｓrとそれを用いた上記光学系伝達関数の設定について詳述する。
【００８７】
上述したＭ配列は、ｎ次のＭ系列｛ａk｝について、当該Ｍ系列｛ａk｝内の各要素を、先ず対角線に沿ってａ0、ａ1、ａ2…と配列し、行又は列の端に到達したら次に反対側の端に移って同じことを繰り返しながら並べ替えて配列したものである。ここで、ｎ次のＭ配列とは、ｎ段の帰還付きシフトレジスタで生成される周期２n−１の（０、１）の周期系列で、帰還するタップは生成多項式により規定される。このとき、生成多項式は原始多項式でなければならない。
【００８８】
より具体的には、例えば３次の原始多項式
【数１】
Ｇ（ｘ）＝ｘ3＋ｘ＋１
を用いるＭ配列発生器は、図３に示すように三つの遅延回路２０乃至２２及び排他的論理和回路２３とにより構成することができる。
【００８９】
このＭ配列は、見かけ上ランダムな系列であり、シミュレーションなどのための疑似雑音系列や同期用の系列として広く用いられているものである。
【００９０】
より具体的に説明すると、例えば、ｎ次のＭ配列｛ａk｝の周期
【数２】
Ｎ＝２n−１
が互いに素な数の積
【数３】
Ｎ＝Ｎ1×Ｎ2
と書けて、且つ、
【数４】
Ｎ1＝２v−１
Ｎ2＝Ｎ／Ｎ1
ｎ＝ｖ×ｅ
ｅ≧２
ＧＣＤ（Ｎ1，Ｎ2）＝１  （ここで、「ＧＣＤ（Ｎ1，Ｎ2）」はＮ1とＮ2の最大公約数を示す。）
と書ける場合を考えると、
【数５】
Ｎ＝２n−１
の場合、仮に、
【数６】
Ｎ1＝２n/2−１
Ｎ2＝２n/2＋１
とすると、
【数７】
Ｎ＝Ｎ1×Ｎ2
が満足される。そこで、例えば、
【数８】
Ｎ＝２4−１
Ｎ1＝３、Ｎ2＝５
の場合、Ｍ系列｛ａk｝を並べ替えて次のようなＭ配列｛ｂij｝を求めることができる。
【００９１】
【数９】
0003892970.tif 000002
ここで、
【数１０】
ｂij＝ａk，０≦ｋ≦Ｎ−１
とすると、
【数１１】
ｉ＝ｋ  mod  N1、ｊ＝ｋ  mod  N2
である。
【００９２】
そして、ステップＳ１における既知信号Ｓrとしては、上記Ｍ配列｛ｂij｝に対応する既知信号Ｓrが用いられる。
【００９３】
次に、当該既知信号Ｓrを用いた光メモリシステムＳの光学系の伝達関数の設定について説明する。
【００９４】
今、伝達関数を設定すべき光学系において情報の記録再生を行った場合に、液晶空間光変調器１内の各画素とこれらに夫々対応するＣＣＤ素子６内の各画素との間で、相互に上下左右に長さＬの符号間干渉が起こるものと仮定する。
【００９５】
この符号間干渉を表す光学系伝達関数（すなわち、ステップＳ９において設定すべき光学系伝達関数ｈij）を有する光メモリシステムＳの光学系に上記Ｍ配列｛ｂij｝に対応する既知信号Ｓrを入力した時、雑音が全くない場合に出力される符号（すなわち、理想出力）ｓijは、以下の畳み込みで示される。
【００９６】
【数１２】
0003892970.tif 000003
ところで、実際にＣＣＤ出力信号Ｓpとして出力される符号ｇijには、上記符号ｓijに対して光学系自体が有している固有の雑音ｎijが重畳されたものであり、
【数１３】
ｇij＝ｓij＋ｎij
となる。
【００９７】
ここで、既知信号ＳrとしてのＭ配列｛ｂij｝とＣＣＤ出力信号Ｓpとしての符号ｇijとの間の相互相関は、以下の式により求められる。
【００９８】
【数１４】
0003892970.tif 000004
このとき、式（２）の右辺第２項はＭ配列｛ｂij｝と雑音ｎijとの相関であるから零とおけるので、式（２）は式（１）を用いて、
【数１５】
0003892970.tif 000005
と書ける。そして、これはＭ配列｛ｂij｝の自己相関と伝達関数ｈijの畳み込みである。
【００９９】
今、仮に、上述のＭ系列｛ａk｝におけるａiの「０」を「−１」、「１」を「＋１」に対応させた系列｛ｍi｝を用いたＭ配列｛ｂij｝の自己相関は、
【数１６】
0003892970.tif 000006
であるから、この式と式（３）より、
【数１７】
Φbb（０，０）＝１
Φbb（ｍ，ｎ）＝−１／Ｎ1Ｎ2  （但し、ｍ≠０，ｎ≠０）
であるから、
【数１８】
0003892970.tif 000007
となる。ここで、Ｎ1Ｎ2が十分大きいとすると、近似的に
【数１９】
Φbg（ｋ，ｌ）≒ｈkl
となって、最終的に光学系伝達関数ｈijの各要素を算出することができる（ステップＳ９）。
【０１００】
次に、ステップＳ１０で実行される液晶空間光変調器１の各画素と夫々に対応するＣＣＤ素子６の各画素との空間的な位置関係のずれ方向の検出について図４及び図５を用いて詳述する。
【０１０１】
始めに、ステップＳ１０において検出される位置のずれ方向の定義について、図４を用いて説明する。なお、図４は、ＣＣＤ素子６の受光面に液晶空間光変調器１の液晶面を投影した図であり、ＣＣＤ素子６の受光面は実線で示す各画素に区分されており、液晶空間光変調器１の液晶面は破線で示す各画素に区分されている。
【０１０２】
本実施形態における位置ずれは、図４中符号δx及びδyで示すように、液晶空間光変調器１の一の画素（図４中、左下斜め斜線で示す画素）と、これに対応するＣＣＤ素子６の一の画素（図４中、右下斜め斜線で示す画素）との相対的な位置のずれであり、以下の説明では、右方向及び下方向を夫々正として取り扱う。
【０１０３】
次に、ステップＳ１０における位置ずれ方向の検出方法について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１０４】
図５に示すように、ステップＳ１０の位置ずれ方向検出処理においては、始めに、ステップＳ９までの処理で設定された光学系伝達関数の各要素のうち、最も大きい値の要素を検出し、当該検出した要素の光学系伝達関数行列中における位置を［Ｘ，Ｙ］とする（ステップＳ２０）。
【０１０５】
次に、設定された光学系伝達関数の各要素のうち、ステップＳ２０で設定された最大要素に対して一つ右隣の要素の値を［Ｘ＋１，Ｙ］とし、最大要素に対して一つ左隣の要素の値を［Ｘ−１，Ｙ］とし、最大要素に対して一つ上隣の要素の値を［Ｘ，Ｙ−１］とし、最大要素に対して一つ下隣の要素の値を［Ｘ，Ｙ＋１］とする（ステップＳ２１）。
【０１０６】
そして、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ２２）、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ２２；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素より下隣の要素の方が大きく、且つ左隣の要素よりも右隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を右下と判定して（ステップＳ２３）次のステップＳ１１に移行する。
【０１０７】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ２２；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ２４）、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ２４；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素より下隣の要素の方が大きく、且つ左隣の要素と右隣の要素とが等しい値であるので、この場合は位置ずれ方向を下と判定して（ステップＳ２５）次のステップＳ１１に移行する。
【０１０８】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ２４；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ２６）、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ２６；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素より下隣の要素の方が大きく、且つ右隣の要素よりも左隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を左下と判定して（ステップＳ２７）次のステップＳ１１に移行する。
【０１０９】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＜［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ２６；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ２８）、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ２８；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素と下隣の要素とが等しい値であり、且つ左隣の要素よりも右隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を右と判定して（ステップＳ２９）次のステップＳ１１に移行する。
【０１１０】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ２８；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ３０）、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ３０；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素と下隣の要素とが等しい値であり、且つ左隣の要素と右隣の要素とが等しい値であるので、この場合は位置ずれがないと判定して（ステップＳ３１）次のステップＳ１１に移行する。
【０１１１】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ３０；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ３２）、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ３２；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素と下隣の要素とが等しい値であり、且つ右隣の要素よりも左隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を左と判定して（ステップＳ３３）次のステップＳ１１に移行する。
【０１１２】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＝［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ３２；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ３４）、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ３４；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素が下隣の要素よりも大きく、且つ左隣の要素よりも右隣の要素の方が大きいので、この場合は位置ずれ方向を右上と判定して（ステップＳ３５）次のステップＳ１１に移行する。
【０１１３】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＜［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ３４；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ３６）、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ３６；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素が下隣の要素よりも大きく、且つ左隣の要素と右隣の要素とが等しい値であるので、この場合は位置ずれ方向を上と判定して（ステップＳ３７）次のステップＳ１１に移行する。
【０１１４】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＝［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ３６；ｎｏ）、次に、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］か否かが判定され（ステップＳ３８）、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］であるときは（ステップＳ３８；ｙｅｓ）、最大要素の上隣の要素が下隣の要素よりも大きく、且つ左隣の要素が右隣の要素よりも大きい値であるので、この場合は位置ずれ方向を左上と判定して（ステップＳ３９）次のステップＳ１１に移行する。
【０１１５】
一方、［Ｘ，Ｙ−１］＞［Ｘ，Ｙ＋１］且つ［Ｘ−１，Ｙ］＞［Ｘ＋１，Ｙ］でないときは（ステップＳ３８；ｎｏ）、今までのステップＳ２０乃至Ｓ３８の処理に何らかの誤動作があったとして再度ステップＳ２０に戻って今までの処理を繰り返す。
【０１１６】
なお、図５に示したような最大要素の隣にある要素の大小を比較することで位置ずれ方向が検出できるのは、ステップＳ９で設定される伝達関数が、理論上、液晶空間光変調器１とＣＣＤ素子６との間の上記位置ずれと再生信号光Ｌpの広がり関数とにより一義的に決められるものであることによる。
【０１１７】
ここで、再生信号光Ｌpの広がり関数について説明する。
【０１１８】
再生信号光ＬpがＣＣＤ素子６に照射されるとき、当該再生信号光Ｌp自体が有する二次元強度分布性に起因して、液晶空間光変調器１の一の画素に対応する再生信号光Ｌpが、ＣＣＤ素子６上の対応する一の画素以外に当該一の画素に隣接する画素にも照射される。そして、このときに、再生信号光Ｌpに含まれる情報の当該隣接する画素への漏れが生じるが、この漏れの程度を示すのが上記広がり関数である。
【０１１９】
このとき、当該広がり関数に含まれる各要素の値は、再生信号光Ｌpの二次元強度分布性により、最大値を有する要素を中心として上下左右対称な大きさの値を夫々に有している。従って、ステップＳ９で設定された伝達関数においても、もし位置ずれがなければ、各要素の値が最大値を有する要素を中心として上下左右対称な値となる。これにより、ステップＳ９で設定された光学系伝達関数においてその最大要素を中心とした場合にその上下左右の要素の値に大小の差があれば、それは、液晶空間光変調器１とＣＣＤ素子６との位置ずれによるものであると判断できるのであり、その大小の分布状況を検出すれば、必然的に当該位置ずれの方向も検出できるのである。
【０１２０】
次に、本実施形態に係るビタビ検出について図６乃至図９を用いて説明する。
【０１２１】
先ず、簡単のために１次元の場合を考える。
【０１２２】
今、符号間干渉（ＩＳＩ：Inter  Symbol  Interferance）の長さをＬ＝２とすると、前後からの符号間干渉があるので伝達関数は、
【数２０】
ｈi＝［ｈ-1，ｈ0，ｈ1］
となる。
【０１２３】
今、入力信号をｆiとすると、雑音がない場合の理想出力ｓiは入力信号と伝達関数の畳み込みで与えられ、
【数２１】
0003892970.tif 000008
である。
【０１２４】
次に、図６に示すように１次元信号系列を２ビットづつに分けてビタビ検出を行う場合を考える。なお、図６において、実線で囲まれた部分が時刻ｋ−１での状態、破線で囲まれた部分が現時刻ｋでの状態である。
【０１２５】
図６において、状態Ｓの数は２2＝４であり、具体的には、
【数２２】
0003892970.tif 000009
の状態をとる。ここで、時刻ｋ−１と状態と時刻ｋの状態とはオーパーラップしているので、両時刻での状態、すなわち状態遷移が決まれば検出値は一意に決まる（図６の円で囲まれた値）。
【０１２６】
次に、状態遷移図を図７に示す。‘０’及び‘１’は各状態遷移に対応する検出出力である。
【０１２７】
更に、図７に示す状態遷移図を時系列に展開したトレリス線図を図８に示す。
【０１２８】
ここで、取り得る状態遷移の数は図７に示すように８種類に制限される。そして、各状態遷移に対応する理想出力ｓkは表１に示す如くになるが、この理想出力ｓkは伝達関数が解っているので事前に計算しておくことが可能である。
【０１２９】
【表１】
0003892970.tif 000010
これらを用いると、ビタビ検出とは測定値系列ｒ＝（ｒ1，…，ｒK）から条件付き確率
【数２３】
0003892970.tif 000011
を最大にするデータ系列ｄ＝（ｄ，…，ｄK）を見いだすことと等価となる。
【０１３０】
そこで、雑音が無相関であるとすると、結合確率は次のように表される。
【０１３１】
【数２４】
0003892970.tif 000012
今、符号間干渉長が２であるから、ｄk-LからｄkまでのＬ＋１のデータが状態遷移を決定する。
【０１３２】
この点について、これまで説明した例では、符号間干渉長Ｌは２であるから３個のデータが状態遷移を決定し、時刻ｋのデータに対してｋ−１とｋ＋１からの符号間千渉がある。
【０１３３】
また、データ系列はｆ＝（ｆ1，…，ｆK）である。従って、
【数２５】
0003892970.tif 000013
となる。
【０１３４】
ここで、ｓkは時刻ｋでの状態遷移の理想出力（表１参照）である。
【０１３５】
そして、ビタビ検出では、この確率を最大とするパスを選択する。
【０１３６】
すなわち、両辺の負の対数をとったものを対数尤度（パスメトリック）Ｌとすると、
【数２６】
0003892970.tif 000014
となり積は加算になる。
【０１３７】
今、雑音を平均０の標準偏差σのガウス雑音と仮定すると、理想出力がｓkの時に測定値がｒkとなる確率密度関数は、
【数２７】
0003892970.tif 000015
となり、この両辺の負の対数をとると、
【数２８】
0003892970.tif 000016
となる。この右辺第１項と第３項は定数項で全てのブランチ（図８のトレリス線図の矢印）に共通であるから除くと、
【数２９】
0003892970.tif 000017
がブランチメトリックＢkとなる。
【０１３８】
一方、パスメトリックＬkは、ブランチメトリックＢkの加算で与えられ
【数３０】
0003892970.tif 000018
となる。
【０１３９】
以上説明した内容を図９を用いて纏めると、ビタビ検出のアルゴリズムは以下の通りとなる。すなわち、
時刻ｋの測定値ｒkを用いて各状態遷移に対してブランチメトリックＢk
【数３１】
0003892970.tif 000019
を計算する。
【０１４０】
時刻ｋにおいて状態Ｓn（ｎ＝１，…，４）のそれぞれに至る２本のパスに対して
パスメトリックＬk
【数３２】
0003892970.tif 000020
を計算し、パスメトリックＬkが小さいパスを各状態に至る生き残りパスとして残す（図９の矢印参照）。
【０１４１】
（３）トレリス線図においてマージ（合流）が生じてパスが確定した部分（図９の太線）の検出値（‘０’又は‘１’）を出力する。
【０１４２】
次に、実施形態のステップＳ１１における判定帰還方向の検出及び状態ブロックの形状の決定の実際について、図１０を用いて説明する。
【０１４３】
ここで、本実施形態における状態ブロックの形状について説明する。
【０１４４】
先ず、ＣＣＤ素子６からのＣＣＤ出力信号Ｓｐをビタビ検出する場合の状態の定義について図１０（ａ）を用いて説明する。なお、図１０（ａ）において「０」又は「１」は液晶空間光変調器１に印加された駆動信号Ｓcsを示している。
【０１４５】
例えば、光学系伝達関数が３行３列であると仮定すると、ＣＣＤ素子６上の一の画素からの上記ＣＣＤ出力信号Ｓｐの値は、当該画素（図１０（ａ）において円で囲まれた画素）に対応する液晶空間光変調器１の画素と当該液晶空間光変調器１上でその周辺にある８個の画素とに印加される駆動信号Ｓcsに依存して決定される。ここで、当該駆動信号Ｓcsの縦３ビットからなる値をビタビ検出におけるシンボルアルファベットと定義すると、そのシンボルアルファベットの数は０乃至７の計８個である。
【０１４６】
今、符号間干渉の長さを「２」とした場合、ビタビ検出における状態は、図１０（ａ）に実線で示すように、当該シンボルアルファベットを２個纏めて定義される。ここで、実線で囲まれた部分が前の状態であり、破線で囲まれた部分が現時点での状態である。このとき、状態ブロックの形状とは、図１０（ａ）中の実線又は破線の図形の形状をいう。図１０（ａ）の場合は、３行２列の長方形となる。また、状態の数は、
【数３３】
ＭL＝８2＝６４
で、以下に示す各値をとる。
【０１４７】
【数３４】
0003892970.tif 000021
一方、取り得る状態遷移は、
【数３５】
Ｓm＝（ｉ，Ｊ）→Ｓn＝（Ｊ，ｋ）
の場合のみで、トレリス線図上で各状態に対して計８本の入出力がある。また、各状態遷移に対して復号シンボルアルファベットは一意に決まり、上記の例では、Ｊが復号シンボルアルファベットとなる。
【０１４８】
次に、本実施形態の場合のように判定帰還を用いたビタビ検出処理における状態について図１０（ｂ）を用いて説明する。
【０１４９】
上述したように、判定帰還法においては、例えば下方向に帰還を行う場合、直上の行が正しく検出されたと仮定して当該直上の行のデータの影響を差し引いて当該ビタビ検出を行う画素（図１０（ｂ）で円で囲まれた画素）のＣＣＤ出力値が推定されるので、３行３列の場合、その状態は図１０（ｂ）に実線で示すようになる。
【０１５０】
従って、図１０（ｂ）に示す場合に、シンボルアルファベットの数Ｍは「０」乃至「３」の四つであり、状態の数は、判定帰還法を用いない場合に比して大幅に減少し、
【数３６】
0003892970.tif 000022
となる。そして、各状態について具体的には以下に示すような状態をとる。
【０１５１】
【数３７】
0003892970.tif 000023
また、トレリス線図上で各状態に至るパスの数も夫々に４本と少なくなり、計算量を大幅に削減することができる。
【０１５２】
ここで、本実施形態のように当該位置ずれが存在し、且つ、上述したように再生信号光Ｌｐについて広がり関数が適用される場合の状態の定義及び状態ブロックの形状について、図１１乃至図１３を用いて説明する。
【０１５３】
液晶空間光変調器１の各画素とＣＣＤ素子６の各画素との間に図１１に示すような位置ずれ（図４参照）のみがあった場合の光学的伝達関数Ｑは、
【数３８】
0003892970.tif 000024
となる。
【０１５４】
次に、上記位置ずれと再生信号光Ｌpにおける上記広がり関数が混在している場合の光学系伝達関数（すなわち、上記ステップＳ５で設定される光学系伝達関数）及びその規模を縮小した縮小伝達関数について説明する。
【０１５５】
今、位置ずれの光学的伝達関数として上記式（４）を用い、広がり関数として以下に示す３行３列の伝達関数Ｐを用いるとすると、
【数３９】
0003892970.tif 000025
位置ずれと広がり関数が混在しているときの光学的伝達関数は、以下に示す４行４列の光学的伝達関数Ｈとなる。
【０１５６】
【数４０】
0003892970.tif 000026
そして、各要素は、以下の通りとなる。
【０１５７】
【数４１】
0003892970.tif 000027
一方、４行４列の光学的伝達関数Ｈを判定帰還ビタビ検出する場合は、図１２に示すように状態を定義する必要があるので、状態数は５１２（＝２9）状態となり、各状態に対するパスの数は各８本となって、実際上ビタビ検出器１０で計算できない規模の計算量となる。
【０１５８】
そこで、本実施形態では、上述のように、光学的伝達関数の規模を縮小した縮小伝達関数を用いてビタビ検出を実行する。
【０１５９】
すなわち、今、広がり関数として
【数４２】
0003892970.tif 000028
を用い、位置ずれとして図１１又は図４においてδｘ＝δｙ＝０．１とした場合は、光学的伝達関数Ｈは、
【数４３】
0003892970.tif 000029
となる。ここで、各要素の内最大値を有する要素ｈ［０，０］を中心として大小関係を見てみると、第４行及び第４列並びに要素ｈ［−１，−１］については他の要素に比して極端に小さいので、これらを「０」と置き換えた縮小伝達関数、すなわち、元の光学的伝達関数において２行前、２列前並びに右下からの符号間干渉を無視した縮小伝達関数Ｈ’を求めると、
【数４４】
0003892970.tif 000030
となる。
【０１６０】
この場合に、縮小伝達関数Ｈ’を用いた理想出力と元の光学的伝達関数Ｈを用いた理想出力とを比較すると、その誤差は、上記の例の場合で２．６％であることがシミュレーションにより確認されており、これは、二次元情報の再生においては、許容し得る誤差範囲内の誤差である。
【０１６１】
そして、３行３列の上記縮小伝達関数Ｈ’を用いる場合の状態の定義を図１３に示す。なお、図１３（ａ）はシンボルアルファベットを示す図であり、図１３（ｂ）は状態を定義を示す図である。
【０１６２】
この図１３に示す場合、シンボルアルファベットと状態は相互に同一で、（ｂ0，ｂ1，ｂ2）の３ビットで定まる８状態であり、また、許容される状態遷移は各状態に対して４種類となって、ビタビ検出器１０で計算可能な規模となる。
【０１６３】
ここで、図１３（ｂ）において実線で囲まれた前状態から破線で囲まれた現状態への状態遷移が確定すれば、図１３（ｂ）中円で囲まれたビットが出力信号Ｓoutとして出力される。このときの許容される状態遷移と検出出力について、表２に纏めている。
【０１６４】
【表２】
0003892970.tif 000031
次に、特に図１３に示した状態の定義を前提として、上記ステップＳ１１及びＳ１２においてＣＰＵ９において実行される判定帰還方向の検出及び状態ブロック形状の設定について、図１４を用いて説明する。
【０１６５】
上記ステップＳ１１及びＳ１２においては、図１４に示すような参照テーブルが予めＣＰＵ９内の図示しないメモリに記憶されており、ステップＳ１０において検出された位置ずれ方向に基づいて当該参照テーブルが参照され、制御信号Ｓcdに含ませるべき判定帰還方向の検出及び状態ブロック形状の設定が行われる。
【０１６６】
ここで、図１４に示す各位置ずれの場合について説明すると、先ず、ＣＣＤ素子６上の対応する画素に対して、再生信号光Ｌpが右下にずれた場合（上記式（６）で示される縮小伝達関数に対応する場合）には、式（６）において、第３行の値が第１行の値より大きい。これは、上の行からの符号間干渉が下の行からの符号間干渉よりも大きいことを示しており（これは、光学系の理想出力が入力信号Ｓinと縮小伝達関数の畳み込みであることに起因している。）、この場合は判定帰還方向は上から下に向かうのが有効であり、更に、上述のように右下からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図１４の最上欄に示される形状となる。
【０１６７】
次に、再生信号光Ｌpが左下にずれた場合は、対応する縮小伝達関数は、式（６）の縮小伝達関数の左右が反転したものとなる。この場合は判定帰還方向は上から下に向かうのが有効であり、更に、左下からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図１４の上から２欄目に示される形状となる。
【０１６８】
次に、再生信号光Ｌpが右上にずれた場合は、対応する縮小伝達関数は、式（６）の縮小伝達関数の上下が反転したものとなる。この場合は判定帰還方向は下から上に向かうのが有効であり、更に、右上からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図１４の上から３欄目に示される形状となる。
【０１６９】
更に、再生信号光Ｌpが左上にずれた場合は、対応する縮小伝達関数は、式（６）の縮小伝達関数の上下左右が反転したものとなる。この場合は判定帰還方向は下から上に向かうのが有効であり、更に、左上からの符号間干渉は無視し得る。従って、状態ブロック形状は、図１４の最下欄に示される形状となる。
【０１７０】
これらと同様に、再生信号光Ｌpが左右に位置ずれがなく、下方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図１４の最上欄に示される形状となり、上方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図１４の上から３欄目に示される形状となる。
【０１７１】
更に、再生信号光Ｌpが上下に位置ずれがなく、右方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図１４の最上欄に示される形状となり、左方向のみにずれている場合は、状態ブロック形状は図１４の上から２欄目に示される形状となる。
【０１７２】
最後に、ステップＳ１５において実行される判定帰還ビタビ検出処理について、説明する。
【０１７３】
上述したように、ステップＳ１５においてビタビ検出器１０で実行される判定帰還ビタビ検出処理は、制御信号ＳcdとしてＣＰＵ９から入力されている位置ずれ方向に対応した縮小伝達関数及び判定帰還方向並びに状態ブロック形状に基づいて実行される。
【０１７４】
すなわち、図１４の円で囲まれたビットを判定帰還ビタビ検出する場合、このビットに対応するＣＣＤ出力信号Ｓpの出力値ｇ［ｉ，ｊ］から、帰還される行の既に推定済みの３ビット（図１４において矩形実線で囲まれている）からの符号間干渉を減算した出力値ｇ'［ｉ，ｊ］を算出する。
【０１７５】
一方、理想出力値ｓ'［ｉ，ｊ］を、帰還される行からの符号間干渉を考慮に入れないで、許容されるすべての状態遷移（図１４最上欄のブロック形状の場合は表２に示される）に対して計算しておく（すなわち、伝達関数が解っているので、ビタビ検出を開始する前に予め計算しておくことが可能である。）。
【０１７６】
そして、帰還される行からの符号間干渉を滅算した出力値ｇ'［ｉ，ｊ］と理想出力値ｓ'［ｉ，ｊ］を用いて全ての許容される状態遷移（トレリス線図のブランチ）に対してブランチメトリックＢkを
【数４５】
Ｂk＝（ｇ'［ｉ，ｊ］−ｓ'［ｉ，ｊ］）2
として算出する。
【０１７７】
次に、各状態に至る４本の入力パスに対して夫々にパスメトリックを計算し、各パスのうち、パスメトリックが最小のパスを生き残りパスとして残置する。
【０１７８】
その後、トレリス線図上でパスにマージが生じてパスが確定したら、確定したパス内の各状態遷移に対応した検出出力（図１４最上欄のブロック形状の場合は表２の値）を検出データビットとし、これを出力信号Ｓoutとして出力する。
【０１７９】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認するために、シミュレーションによりビット誤り率を算出した結果を図１５及び図１６に示す。
【０１８０】
なお、図１５及び図１６において、「ＢｂＢ」は、再生方法としてビタビ検出を用いないビットバイビット方式を用いた場合を示しており、「DF-VA-16」は、再生方法として１６状態の判定帰還ビタビ検出処理（図１０（ｂ））を用いた場合を示しており、「DF-VA-8」は、再生方法として８状態の判定帰還ビタビ検出処理（図１３（ｂ））を用いた場合を示している。
【０１８１】
また、位置ずれ方向としては、（ｒ，ｄ）が右下である場合を示しており、（ｌ，ｕ）が左上である場合を示している。
【０１８２】
更に、判定帰還の方向は上から下へ、ビタビ検出方向は左から右としている。
【０１８３】
また、広がり関数としては、式（５）の広がり関数を用い、入力信号Ｓinのレベルは、ビット‘１’に対応する白（Ｓw）が２００、ビット‘０’に対応する黒（Ｓb）が５０としている。更に、雑音は平均値が０のガウス雑音であり、４８０×６４０画素の白黒ランダムパターンの液晶空間光変調器１に対して４行４列の光学的伝達関数により符号間干渉を負荷した後に雑音を加えて、０から２５６の８ビットで量子化している。
【０１８４】
更にまた、Ｓ／Ｎ（信号／雑音）比は、
【数４６】
0003892970.tif 000032
で定義する。ここで、σは、雑音の標準偏差である。
【０１８５】
更に、図１５（ａ）に示すシミュレーション結果は位置ずれが（δx，δy）＝（０．１，０．１）である場合について示しており、図１５（ｂ）に示すシミュレーション結果は位置ずれが（δx，δy）＝（０．２，０．２）である場合について示しており、図１６に示すシミュレーション結果は位置ずれが（δx，δy）＝（０．３，０．３）である場合について示している。
【０１８６】
図１５及び図１６から解るように、判定帰還法を用いたビタビ検出とこれを用いないビットバイビットによる再生では、明らかに判定帰還法を用いた方がビット誤り率が低くなっている。また、この効果は、Ｓ／Ｎ比が高いほど顕著である。
【０１８７】
更に、１６状態の判定帰還ビタビ検出処理を用いた場合と、８状態の判定帰還ビタビ検出処理を用いた場合とを比較すると、その差は殆どないことが解る。従って、３行３列の縮小伝達関数を用いて状態数を１６状態から８状態に削減したことによる性能劣化はほとんどなく、この点で、８状態の判定帰還法を用いる効果は大きい。
【０１８８】
更にまた、図１５及び図１６において、（ｒ，ｄ）と記したグラフは位置ずれ方向と判定帰還方向及び状態ブロック形状とが対応している場合であり、（ｌ，ｕ）と記したグラフは位置ずれ方向と判定帰還方向及び状態ブロック形状とが対応せず判定方向が逆である場合を示しているが、これらを比較すると、位置ずれが大きくなるにしたがって、（ｌ，ｕ）と記したグラフの方がビット誤り率の劣化が大きくなる。
【０１８９】
一方、位置ずれの方向に応じて判定帰還の方向と状態ブロック形状とを変えることにより、（ｒ，ｄ）と記したグラフまでビット誤り率を改善することができる。
【０１９０】
以上説明したように、実施形態の光メモリシステムＳの動作によれば、液晶空間光変調器１の画素と対応するＣＣＤ素子６の画素の間における相対的な位置ずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該位置ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止することができる。
【０１９１】
また、位置ずれ方向が、既知信号Ｓｒに基づいて液晶空間光変調器１を駆動することにより光メモリ３に記録された二次元情報に対して参照光Ｌrを照射して得られた再生信号光Ｌpを受光して得られるＣＣＤ出力信号Ｓpと当該既知信号Ｓrとに基づいて算出された光学的伝達関数に基づいて検出されているので、正確に当該位置ずれ方向を検出して判定帰還方向及び状態ブロック形状を的確に設定することができる。
【０１９２】
従って、入力信号Ｓinに対応する二次元情報を光メモリ３上に記録することができると共に、正確に入力信号Ｓinを再生することができる。
【０１９３】
なお、上述の実施形態においては、既知信号Ｓｒとして既知のＭ配列に対応する既知信号Ｓｒを用いたが、これ以外に、例えば、液晶空間光変調器１の一画素だけを「白」とし、その周囲の画素を「黒」とするいわゆるインパルスパターンを用いて光学系伝達関数を設定してもよいし、また、既知の一般的なランダムパターンを用いて光学系伝達関数を設定してもよい。
【０１９４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、変調用画素と対応する受光用画素との間における相対的位置のずれ方向に基づいて設定された判定帰還方向及び状態ブロック形状を用いて判定帰還ビタビ検出処理を施すので、当該ずれ方向と判定帰還方向及びビタビ検出方向とが異なることに起因する再生精度の劣化を防止することができる。
【０１９５】
従って、記録媒体に記録されている二次元情報に基づいて、より正確に入力信号を再生することができる。
【０１９６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、上記ずれ方向が、既知入力信号に基づいて空間光変調手段を駆動することにより記録媒体に記録された二次元情報に対して再生参照光を照射して得られた反射光を受光して得られる出力信号と当該既知入力信号とに基づいて算出された伝達関数に基づいて検出されているので、正確に当該ずれ方向を検出して判定帰還方向及び状態ブロック形状を的確に設定することができる。
【０１９７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、正確に入力信号を再生することができる。
【０１９８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、入力信号に対応する二次元情報を記録することができると共に、当該入力信号の再生時において正確に入力信号を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の光メモリシステムの概要構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の情報記録再生処理を示すフローチャートであり、（ａ）は情報記録処理を示すフローチャートであり、（ｂ）は情報再生処理を示すフローチャートである。
【図３】Ｍ配列発生器の構成を示すブロック図である。
【図４】液晶空間光変調器とＣＣＤ素子の位置ずれを示す説明図である。
【図５】位置ずれ方向の検出動作を示すフローチャートである。
【図６】符号間干渉長が２のときの１次元ビタビ検出を説明する図である。
【図７】符号間干渉長が２のときのビタビ検出の状態遷移図である。
【図８】符号間干渉長が２のときのトレリス線図である。
【図９】生き残りパスとマージを説明する図である。
【図１０】状態の定義を示す図であり、（ａ）はビタビ検出における状態の定義を示す図であり、（ｂ）は判定帰還ビタビ検出における状態の定義を示す図である。
【図１１】位置ずれがある時の伝達関数を示す図である。
【図１２】４行４列の伝達関数を用いた判定帰還ビタビ検出における状態の定義を示す図である。
【図１３】位置ずれと広がり関数とが混在した場合の判定帰還ビタビ検出を示す図であり、（ａ）はシンボルアルファベットを示す図であり、（ｂ）は状態の定義を示す図である。
【図１４】位置ずれ方向と判定帰還方向及び状態ブロック形状の関係を示す図である。
【図１５】実施形態の効果を示す図であり、（ａ）は位置ずれが（δx，δy）＝（０．１，０．１）の場合を示す図であり、（ｂ）は位置ずれが（δx，δy）＝（０．２，０．２）の場合を示す図である。
【図１６】位置ずれが（δx，δy）＝（０．３，０．３）の場合の実施形態の効果を示す図である。
【符号の説明】
１…液晶空間光変調器
２、５…レンズ
３…光メモリ
４…Ｙθステージ
６…ＣＣＤ素子
７、１８…ミラー
８…アナモフィック光学系
９…ＣＰＵ
１０…ビタビ検出器
１１…メモリ
１２…既知信号発生器
１３…スイッチ
１４、１５…シャッタ
１６…アルゴンレーザ
１７…ハーフミラー
２２…遅延回路
２３…排他的論理和回路
Ｓ…光メモリシステム
Ｓcl1、Ｓcl2、Ｓci、Ｓcw、Ｓcd…制御信号
Ｓz…ずれ方向信号
Ｓp…ＣＣＤ出力信号
Ｓout…出力信号
Ｓcs…駆動信号
Ｓin…入力信号
Ｓr…既知信号
Ｌa、Ｌb…アルゴンレーザ光
Ｌs…信号光
Ｌp…再生信号光
Ｌr…参照光
【図１】
0003892970.tif 000033
【図２】
0003892970.tif 000034
【図３】
0003892970.tif 000035
【図４】
0003892970.tif 000036
【図５】
0003892970.tif 000037
【図６】
0003892970.tif 000038
【図７】
0003892970.tif 000039
【図８】
0003892970.tif 000040
【図９】
0003892970.tif 000041
【図１０】
0003892970.tif 000042
【図１１】
0003892970.tif 000043
【図１２】
0003892970.tif 000044
【図１３】
0003892970.tif 000045
【図１４】
0003892970.tif 000046
【図１５】
0003892970.tif 000047
【図１６】
0003892970.tif 000048