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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-12
(45)【発行日】2022-10-20
(54)【発明の名称】ホログラム記録再生装置
(51)【国際特許分類】
G11B 20/14 20060101AFI20221013BHJP
G03H 1/26 20060101ALI20221013BHJP
G11B 7/0065 20060101ALI20221013BHJP
G11B 7/135 20120101ALI20221013BHJP
G11B 20/10 20060101ALI20221013BHJP
【ＦＩ】
G11B20/14 341Z
G03H1/26
G11B7/0065
G11B7/135
G11B20/10 301Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018197129
(22)【出願日】2018-10-19
(65)【公開番号】P2020064697
(43)【公開日】2020-04-23
【審査請求日】2021-09-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】100097984
【弁理士】
【氏名又は名称】川野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100098073
【弁理士】
【氏名又は名称】津久井 照保
(72)【発明者】
【氏名】片野 祐太郎
(72)【発明者】
【氏名】室井 哲彦
(72)【発明者】
【氏名】木下 延博
(72)【発明者】
【氏名】石井 紀彦
【審査官】中野 和彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－０２６３８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２５９８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１０４９７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０１５６３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０２０８１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ１１Ｂ ２０／１４
Ｇ０３Ｈ １／２６
Ｇ１１Ｂ ７／００６５
Ｇ１１Ｂ ７／１３５
Ｇ１１Ｂ ２０／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所望の信号の変調パターンを複数個配列してなるページデータを記録するホログラム記録再生装置において、複数個の該変調パターン同士は、互いに同一数の画素を同一形状に配列したものからなるとともに、該同一数の画素中に所定の同一数の輝点を設けてなり、任意の２つの該変調パターンにおける該輝点同士の座標位置の距離をｄとし、当該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の輝度レベルの差をｉとし、
該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の座標位置の距離ｄと、当該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の輝度レベルの差ｉと、装置光学系の光学特性によって決定される、当該輝点同士の輝度レベルの差ｉに対する当該輝点同士の座標位置の距離ｄの重み係数αと、を変数として用いた下記条件式（１）で表される総和をＳとし、当該任意の２つの変調パターンにおける前記輝点同士の該総和Ｓを各々足し合わせて得られた合計総和をＳＡとしたとき、該合計総和ＳＡの大きさに基づき、該変調パターン同士が復調時に互いに誤りとなる確率を最も小さくし得るように、所望の数の前記変調パターンを選択して、生成する変調パターン生成手段を備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項2】
前記変調パターン生成手段による前記変調パターンを選択する処理は、前記複数個の変調パターンの中から順次選ばれた１つの変調パターンと、その余の各変調パターンとの組み合わせによる前記合計総和ＳＡを、全て足し合わせて合計総和総計値ＳＴを算出し、この合計総和総計値ＳＴが大きい方から所望の数の前記変調パターンを選択する処理であることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【請求項3】
前記変調パターン生成手段による前記変調パターンを選択する処理は、全ての前記２つの変調パターンの組み合わせ各々に係る前記合計総和ＳＡの中で、最小となる該合計総和ＳＡに係る前記２つの変調パターンの組み合わせを判別し、判別された組み合わせに係る前記２つの変調パターンをいずれも除外する処理を繰り返して、所望の数の前記変調パターンを選択する処理であることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２次元画像シンボルとして変調されホログラム記録されたデータを、ビット列データに復調するホログラム記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、大容量かつ高速の情報記録再生システムとしてホログラム記録再生装置が注目されている。ホログラム記録は、参照光・信号光と称される同一光源からの２つのコヒーレント光を干渉させ、生じた干渉縞を記録媒体に屈折率変化として記録・保持する。信号光は「ページデータ」と称される２次元画像データにより空間的に変調され、レンズを介して記録媒体へ照射される。
また再生時には、記録したときと同一条件の参照光を、好ましくは記録時の参照光照射方向とは逆側から記録媒体へ照射する（位相共役再生）と、記録媒体の内部のホログラムにより光が回折し、再生光が得られる。これを撮像素子等で撮像し、読み取られた２次元画像データを復調することで元の情報を読み出すことが可能である。
また再生時には、記録したときと同一条件の参照光を、好ましくは記録時の参照光照射方向とは逆側から記録媒体へ照射する（位相共役再生）と、記録媒体の内部のホログラムにより光が回折し、再生光が得られる。これを撮像素子等で撮像し、読み取られた２次元画像データを復調することで元の情報を読み出すことが可能である。
【0003】
ところで、上述したように、記録すべき信号は、２次元画像データにより空間的に変調される。この時の変調時に、ページデータを分割したある一定の範囲中で輝点と暗点の判定を行う、例えば下記特許文献１に記載された手法が知られている。これは、再生時の諸条件やレーザ光の面内方向の輝度ムラ等によって、ページデータの周辺部と中心部で、再生されたページデータの輝度条件が異なるために行うものである。
この手法において使用される変調コードの例としては、隣り合うピクセルの回折光強度の引き算を行い、その結果がマイナスであれば“0”、プラスであれば“1”にそれぞれ対応付ける差分コードや、図４（ａ）に示す5:9変調方式等がある。
この手法において使用される変調コードの例としては、隣り合うピクセルの回折光強度の引き算を行い、その結果がマイナスであれば“0”、プラスであれば“1”にそれぞれ対応付ける差分コードや、図４（ａ）に示す5:9変調方式等がある。
【0004】
ここで、5:9変調方式とは、5ビット（25=32とおり）のデータを、輝点2シンボルと暗点7シンボルで構成した3×3の9シンボルで表現する方式である。記録するデータを5ビット区切りで変調し、3×3の変調ブロックを敷き詰めて並べることでページデータを形成する。例えば、1,740画素×1,044画素のページデータであれば、1740×1044÷(3×3)=201,840個の変調ブロックが並べられていることになる（図４（ｂ）を参照）。
【0005】
このような変調方式とされているので、復調時に各シンボルの輝度値を計測し、輝点と暗点の判定を行うことで、データを再生することが可能となる。一般的な、データの復調手法としては、各シンボルの輝度を相対的に比較し、輝度レベルが高い順にシンボルとして判定する硬判定が一般的である。例えば、5:9変調方式の場合には、輝点が2つ含まれることから、9つのシンボルの輝度を測定し、最も輝度が高い2点を輝点とみなして復調する（図４（ｃ）を参照）。
【0006】
上記変調コードにおける各パターンは任意に作成することができる。例えば、5:9変調方式の場合、9つのシンボルから2つの輝点を選ぶため、パターンの候補は9C2=36通り存在し、その中から任意の5ビット、すなわち32通りを選択することになる。その際、例えば輝点の位置が互いに類似するパターン同士では、復調誤りが生じやすくなってしまうため、復調誤りが生じやすい順に４つのパターンを選び、この4つのパターンを避けるようにして32パターンを選択する。
パターンの組み合わせが最適となるように選択する手法としては、例えば、本願発明者等が提案した手法が知られている（非特許文献１）。この手法は、全ての変調パターンについてユークリッド距離和を計算し、相互距離が短いパターンを不採用とし、ビット間の距離との組み合わせからパターンを選択する。
パターンの組み合わせが最適となるように選択する手法としては、例えば、本願発明者等が提案した手法が知られている（非特許文献１）。この手法は、全ての変調パターンについてユークリッド距離和を計算し、相互距離が短いパターンを不採用とし、ビット間の距離との組み合わせからパターンを選択する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特許第３２０９４９３号公報
【非特許文献】
【0008】
【文献】石井紀彦等，“ホログラムメモリーにおける差分コード最適化”，2016年映像情報メディア学会年次大会講演予稿集，34D-2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、さらなる情報の高密度記録化の要請に応え得るホログラム記録再生装置を構成しようとした場合、ページデータは多値記録フォーマットとすることが肝要である。
このような多値記録フォーマットとしては、復調誤りが生じやすくなるのを避けることができるとともに、誤りが生じ難い変調パターンを効率よく高速で選択することができる手法を構築する必要がある。
このような多値記録フォーマットとしては、復調誤りが生じやすくなるのを避けることができるとともに、誤りが生じ難い変調パターンを効率よく高速で選択することができる手法を構築する必要がある。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高密度記録化が可能な多値記録フォーマットを採用しつつ、変調パターンを復調誤りが生じ難いものとすることができ、復調誤りが生じ難い変調パターンの選択を効率よく迅速に行い得るホログラム記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のホログラム記録再生装置は、
所望の信号の変調パターンを複数個配列してなるページデータを記録するホログラム記録再生装置において、
複数個の該変調パターン同士は、互いに同一数の画素を同一形状に配列したものからなるとともに、該同一数の画素中に所定の同一数の輝点を設けてなり、任意の２つの該変調パターンにおける該輝点同士の座標位置の距離をｄとし、当該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の輝度レベルの差をｉとし、
該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の座標位置の距離ｄと、当該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の輝度レベルの差ｉと、装置光学系の光学特性によって決定される、当該輝点同士の輝度レベルの差ｉに対する当該輝点同士の座標位置の距離ｄの重み係数αと、を変数として用いた下記条件式（１）で表される総和をＳとし、当該任意の２つの変調パターンにおける前記輝点同士の該総和Ｓを各々足し合わせて得られた合計総和をＳＡとしたとき、該合計総和ＳＡの大きさに基づき、該変調パターン同士が復調時に互いに誤りとなる確率を最も小さくし得るように、所望の数の前記変調パターンを選択して、生成する変調パターン生成手段を備えたことを特徴とするものである。
所望の信号の変調パターンを複数個配列してなるページデータを記録するホログラム記録再生装置において、
複数個の該変調パターン同士は、互いに同一数の画素を同一形状に配列したものからなるとともに、該同一数の画素中に所定の同一数の輝点を設けてなり、任意の２つの該変調パターンにおける該輝点同士の座標位置の距離をｄとし、当該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の輝度レベルの差をｉとし、
該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の座標位置の距離ｄと、当該任意の２つの変調パターンにおける当該輝点同士の輝度レベルの差ｉと、装置光学系の光学特性によって決定される、当該輝点同士の輝度レベルの差ｉに対する当該輝点同士の座標位置の距離ｄの重み係数αと、を変数として用いた下記条件式（１）で表される総和をＳとし、当該任意の２つの変調パターンにおける前記輝点同士の該総和Ｓを各々足し合わせて得られた合計総和をＳＡとしたとき、該合計総和ＳＡの大きさに基づき、該変調パターン同士が復調時に互いに誤りとなる確率を最も小さくし得るように、所望の数の前記変調パターンを選択して、生成する変調パターン生成手段を備えたことを特徴とするものである。
【0012】
また、前記変調パターン生成手段による前記変調パターンを選択する処理は、
前記複数個の変調パターンの中から順次選ばれた１つの変調パターンと、その余の各変調パターンとの組み合わせによる前記合計総和ＳＡを、全て足し合わせて合計総和総計値ＳＴを算出し、この合計総和総計値ＳＴが大きい方から所望の数の前記変調パターンを選択する処理とすることができる。
前記複数個の変調パターンの中から順次選ばれた１つの変調パターンと、その余の各変調パターンとの組み合わせによる前記合計総和ＳＡを、全て足し合わせて合計総和総計値ＳＴを算出し、この合計総和総計値ＳＴが大きい方から所望の数の前記変調パターンを選択する処理とすることができる。
【0013】
また、前記変調パターン生成手段による前記変調パターンを選択する処理は、
全ての前記２つの変調パターンの組み合わせ各々に係る前記合計総和ＳＡの中で、最小となる該合計総和ＳＡに係る前記２つの変調パターンの組み合わせを判別し、判別された組み合わせに係る前記２つの変調パターンをいずれも除外する処理を繰り返して、所望の数の前記変調パターンを選択する処理とすることができる。
全ての前記２つの変調パターンの組み合わせ各々に係る前記合計総和ＳＡの中で、最小となる該合計総和ＳＡに係る前記２つの変調パターンの組み合わせを判別し、判別された組み合わせに係る前記２つの変調パターンをいずれも除外する処理を繰り返して、所望の数の前記変調パターンを選択する処理とすることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明のホログラム記録再生装置によれば、輝点位置と輝度レベルの各要素に基づいて変調パターンを形成し、多値記録フォーマットを形成しているので、容易に高密度記録化を図ることができる。
【0015】
また、輝点位置の相互距離ｄと、輝度レベルの相互距離ｉと、該iに対する該ｄの重み係数αを用いて定義される
の値である総和Ｓを当該任意の２つの変調パターンにおける各輝点同士について求め、これら各輝点同士の総和Ｓを足し合わせて当該任意の変調パターンにおける合計総和ＳＡを求め、この合計総和ＳＡに基づき、所望の数の変調パターンの組み合わせを選択、生成するようにしているので、輝点同士の座標位置及び輝度レベルの双方についてのユークリッド距離和の相互距離が短い変調パターンが排除された、復調誤りが生じ難い変調パターンの選択を効率よく迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態に係るホログラム記録再生装置の光学系等を説明するための概略図である。
【図2】本実施形態で用いられる変調パターンにおいて、説明の簡単化を図るために挙げた、輝点数２、輝度レベル数３で構成された簡単な変調パターンを示すものであり、（ａ）は変調パターン間の相互距離計算を説明するための概略図であり、（ｂ）は総和Ｓおよび合計総和ＳＡの計算例を示すものである。
【図3】実施形態に示す処理により生成された変調パターン（（Ａ）～（Ｆ））の例を示すものである。
【図4】本発明の実施形態に係るホログラム記録再生装置において用いられる５：９変調の変調処理及び復調処理を説明するための概略図であり、（ａ）は３２個のコード例（♯１～♯３２）、（ｂ）は変調手順、（ｃ）は復調手順を各々示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態に係るホログラム記録再生装置を、図面を参照しながら説明する。このホログラム記録再生装置は、信号読み取りの誤り率低下の処理が施された変調パターンにより構成されるページデータを記録し、再生するホログラム記録再生装置である。
【0018】
すなわち、本実施形態に係るホログラム記録再生装置は、所望の信号の変調パターンを複数個配列してなるページデータを記録するものであり、このように記録に資する複数個の変調パターンについて、複数個の輝点位置と、複数個の輝点レベルの要素を採用することにより、高密度記録が可能な多値記録を実現している。
【0019】
また、復調時の誤り率が小さくなるよう所望の数の変調パターンを選択生成する際に、物理的に成立し得る変調パターン候補の中から順次選択された各々について、信号読み取りの誤り率を推定し得る所定の評価値を演算し、この評価値に基づき、信号読み取りの誤り率が少ないと推定される順に、必要な数の変調パターンを選択生成しているので、変調パターンを復調誤りが生じ難いものとすることができ、復調誤りが生じ難い変調パターンの選択を効率よく迅速に行うことができる。
【0020】
＜ホログラム記録再生装置＞
まず、本実施形態のホログラム記録再生装置について、その光学系を中心とした構成を図１を用いて説明する。
まず、本実施形態のホログラム記録再生装置について、その光学系を中心とした構成を図１を用いて説明する。
【0021】
この実施形態に係るホログラム記録再生装置１０１は、ホログラムの記録機能および再生機能を備えた記録再生装置として構成されている。
なお、ホログラム記録媒体１１０はフォトポリマーで構成され、位相共役型に対応した構成とされている。
なお、ホログラム記録媒体１１０はフォトポリマーで構成され、位相共役型に対応した構成とされている。
【0022】
図１に示すように、記録時において、光源であるレーザ１１１から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、図示されないシャッタを通過し、発散レンズ１１２およびコリメートレンズ１１３からなるビームエキスパンダ（空間フィルタ１０９を含む）により光束径を拡大され、半波長板１１４を通過し、ミラー１１５により直角に偏向され、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：以下単にＰＢＳと称する）１１６により２系の光束に分岐される。
【0023】
ＰＢＳ１１６から図中左方に向かう光束（信号搬送用光：ｐ偏光）は、ＰＢＳ１１７を透過してＳＬＭ１６０に照射され、該ＳＬＭ１６０により空間的に変調されて、デジタル画像からなるページデータ情報を担持した信号光とされる。なお、このＳＬＭ１６０に表示されたページデータは、上述した変調パターン生成手段１０により生成された変調パターンを配列して構成されている。
ここで、記録する信号データ列を5ビット区切りで変調し、3×3の変調ブロックを敷き詰めて並べることでページデータを形成した場合には、例えば、1,740画素×1,044画素のページデータであれば、1740×1044÷(3×3)=201,840個の変調ブロックが配列されることになる。
ここで、記録する信号データ列を5ビット区切りで変調し、3×3の変調ブロックを敷き詰めて並べることでページデータを形成した場合には、例えば、1,740画素×1,044画素のページデータであれば、1740×1044÷(3×3)=201,840個の変調ブロックが配列されることになる。
【0024】
また、ＳＬＭ１６０から出射（反射）されたｐ偏光である信号光は、ページデータに依存して入射した状態とは偏光状態が変化してｓ偏光となり、ＰＢＳ１１７において図中下方に反射され、レンズ（ＦＴＬ）１１８によって光学的にフーリエ変換されてホログラム記録媒体１１０に照射される。
【0025】
一方、ＰＢＳ１１６から図中下方に向かう光束（ｓ偏光）は、参照光（記録時参照光）とされ、半波長板１２２（半波長板１２２の光学軸が入射光の偏光方位に合致するように調整しておく）を通過し、ミラー１２３により直角に偏向されるが、ｓ偏光とされているためＰＢＳ１２４により反射され、ＰＢＳ１２４から図中下方に向かうことになる。この光束はガルバノミラー１２５により角度制御され、リレーレンズ１２６を介して記録媒体１１０中の信号光が照射される場所へ、信号光とは別角度で照射され、これにより、記録媒体１１０の記録材料中に干渉縞模様の光の強弱に応じた屈折率変化が誘起され、これがホログラム情報として保持される。
【0026】
なお、本実施形態装置においては、角度多重記録が前提とされているので、ページデータを上記ＳＬＭに表示させ、逐次、上記ＳＬＭへのページデータの表示を更新しつつ、この更新毎に、参照光の記録媒体への入射角度をガルバノミラー１２５によって少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体中の同一位置へ多重記録することが可能となり、高密度な情報格納が可能となっている。
【0027】
次に、本実施形態のホログラム記録再生装置１０１の再生機能について説明する。
図１に示すように、ホログラム記録媒体１１０に記録されたページデータ情報を再生する場合には、半波長板１２２の光軸に対する角度を調整することで、参照光の偏光方向を（ｓ偏光からｐ偏光に）変換する。この参照光は、ミラー１２３で反射された後、ＰＢＳ１２４に到達するが、半波長板１２２によってｐ偏光とされているので、このＰＢＳ１２４を直進することになる。
図１に示すように、ホログラム記録媒体１１０に記録されたページデータ情報を再生する場合には、半波長板１２２の光軸に対する角度を調整することで、参照光の偏光方向を（ｓ偏光からｐ偏光に）変換する。この参照光は、ミラー１２３で反射された後、ＰＢＳ１２４に到達するが、半波長板１２２によってｐ偏光とされているので、このＰＢＳ１２４を直進することになる。
【0028】
ＰＢＳ１２４を直進した参照光は、ミラー１３２により反射されて、ガルバノミラー１５０で角度制御され、レンズ１３６を介してホログラム記録媒体１１０に入射される。
このように、記録媒体１１０へ入射された再生用の参照光は、記録媒体１１０中の信号光が照射された場所へ、その裏面側から記録用参照光の入射方向とは対向するような方向から照射される。
このように、記録媒体１１０へ入射された再生用の参照光は、記録媒体１１０中の信号光が照射された場所へ、その裏面側から記録用参照光の入射方向とは対向するような方向から照射される。
【0029】
このように、ｓ偏光の再生用参照光の照射によって、ホログラム記録媒体１１０から所定の上記変調パターンを配列してなるページデータ情報を担持した再生光が射出される。
射出された再生光は、レンズ１１８を介してＰＢＳ１１７に照射される。このとき再生光はｐ偏光とされているのでＰＢＳ１１７を透過し、再生光に担持されたページデータ情報はカメラ１２０に入射して撮像される。
射出された再生光は、レンズ１１８を介してＰＢＳ１１７に照射される。このとき再生光はｐ偏光とされているのでＰＢＳ１１７を透過し、再生光に担持されたページデータ情報はカメラ１２０に入射して撮像される。
【0030】
＜変調パターンの生成手法＞
ところで、上述したＳＬＭ１６０に入射されるページデータを構成する変調パターンとしては、例えばＭ：Ｎ変調方式と称される種々の方式を採用し得る。ここで、Ｍ：Ｎ変調方式とはＭ個のビット列をＮ個の画素からなるシンボルに変調する方式である。例えば、５：９変調方式とは、一般に、５ビット（３２個）のデータを３×３の９画素で表す変調方式である。
ところで、上述したＳＬＭ１６０に入射されるページデータを構成する変調パターンとしては、例えばＭ：Ｎ変調方式と称される種々の方式を採用し得る。ここで、Ｍ：Ｎ変調方式とはＭ個のビット列をＮ個の画素からなるシンボルに変調する方式である。例えば、５：９変調方式とは、一般に、５ビット（３２個）のデータを３×３の９画素で表す変調方式である。
【0031】
以下、本実施形態において５：９変調方式を採用した場合の変調パターンの生成手法について説明する。
５：９変調方式を採用する場合、９つのシンボルから２つの輝点を選択するため、変調パターンの候補は、９Ｃ２＝３６通り存在し、その中から任意の５ビット、すなわち３２個の変調パターンを選択することになる。その際、例えば輝点の位置が互いに類似するパターン同士では、復調誤りが生じやすくなってしまうため、復調誤りが生じやすい順に４つのパターンを選択し、この４つのパターンを避けるようにして３２パターンを選択する。あるいは、復調誤りが生じにくい順に３２個のパターンを選択する。
５：９変調方式を採用する場合、９つのシンボルから２つの輝点を選択するため、変調パターンの候補は、９Ｃ２＝３６通り存在し、その中から任意の５ビット、すなわち３２個の変調パターンを選択することになる。その際、例えば輝点の位置が互いに類似するパターン同士では、復調誤りが生じやすくなってしまうため、復調誤りが生じやすい順に４つのパターンを選択し、この４つのパターンを避けるようにして３２パターンを選択する。あるいは、復調誤りが生じにくい順に３２個のパターンを選択する。
【0032】
ところで、さらに高密度記録が可能なホログラムメモリー装置を構成しようとした場合、ページデータは多値記録フォーマットとすることが考えられる。例えば、１０ビットのデータを3×3シンボル中の３つの輝点及び３種類の輝度レベルで表現する１０:９変調方式の場合、９Ｃ３=８４通りの輝点位置と３３=２７通りの輝度レベルの組み合わせによる2,268通りのパターンから、1,024通り（１０ビット）のパターンを選択する。その際、前述したユークリッド距離を用いてパターンを選択する場合、輝点の位置方向だけではなく、輝度レベルについても計算することが高密度記録を図る上で有利である。
【0033】
このような場合、復調時において、輝点位置の判定に比べて輝度レベル判定がシビアであることも考慮して、重み付けを行う必要がある。重みは、ＳＬＭで表示するシンボル（画素）のサイズや、カメラの階調や画素サイズ等、さらには、装置のシステム構成によっても異なることとなる。
【0034】
ここで、本実施形態における、上述した順番の判定に係るアルゴリズムについて説明する。
すなわち、任意の２つの変調パターンにおける輝点同士の座標位置の距離（以下、輝点位置の相互距離とも称する）をｄとし、当該任意の２つの変調パターンにおける輝点同士の輝度レベルの差（以下、輝点レベルの相互距離とも称する）をｉとする。
また、装置光学系の光学特性に基づき決定される、輝度レベルの差ｉに対する座標位置の距離ｄの重み係数をαとする。この重み係数αを用い、任意の２つの変調パターンにおける重みづけした輝点同士の座標位置の距離ｄと輝度レベルの差ｉの２乗和平方根である総和Ｓを下記数式（１）で表し、これを計算して得られた当該任意の２つの変調パターンにおける各輝点同士の総和Ｓを足し合わせて得られた合計総和ＳＡの大きさに基づいて、復調誤りが生じやすい順番、あるいは復調誤りが生じにくい順番を判定している。
すなわち、任意の２つの変調パターンにおける輝点同士の座標位置の距離（以下、輝点位置の相互距離とも称する）をｄとし、当該任意の２つの変調パターンにおける輝点同士の輝度レベルの差（以下、輝点レベルの相互距離とも称する）をｉとする。
また、装置光学系の光学特性に基づき決定される、輝度レベルの差ｉに対する座標位置の距離ｄの重み係数をαとする。この重み係数αを用い、任意の２つの変調パターンにおける重みづけした輝点同士の座標位置の距離ｄと輝度レベルの差ｉの２乗和平方根である総和Ｓを下記数式（１）で表し、これを計算して得られた当該任意の２つの変調パターンにおける各輝点同士の総和Ｓを足し合わせて得られた合計総和ＳＡの大きさに基づいて、復調誤りが生じやすい順番、あるいは復調誤りが生じにくい順番を判定している。
【0035】
このことを、図２に示す例を用いて具体的に説明する。なお、以下の説明に用いられる変調パターンは、輝点数２、輝度レベル数３で構成された簡単な変調パターンであり、ここでの説明をわかり易くするために敢えて簡単な変調パターンとしたものであるが、その他の複雑な構成の変調パターンにおいても、基本的には以下の説明と同様に扱うことができる。
すなわち、輝点同士の座標位置の距離ｄは、図２（ａ）の左側の図（輝点位置の相互距離）に示すように、２つの変調パターンＡ、Ｂを重ね合わせたとき、各輝点の座標位置（各変調パターンＡ、Ｂの原点を左下のシンボル中心位置にとり、横方向にＸ座標、縦方向にＹ座標をとり、横方向に隣接するシンボル同士はＸ座標の差が１、縦方向に隣接するシンボル同士はＹ座標の差が１とする）は、次のようになる。すなわち、左側の変調パターンＡの２つの輝点の座標は、（０、２）および（１、１）となり、右側の変調パターンＢの２つの輝点の座標は、（０、０）および（２、２）となるから、これら２つの変調パターンＡ、Ｂの輝点位置の相互距離ｄは、それぞれ２、２、２１/２、２１/２となる。
すなわち、輝点同士の座標位置の距離ｄは、図２（ａ）の左側の図（輝点位置の相互距離）に示すように、２つの変調パターンＡ、Ｂを重ね合わせたとき、各輝点の座標位置（各変調パターンＡ、Ｂの原点を左下のシンボル中心位置にとり、横方向にＸ座標、縦方向にＹ座標をとり、横方向に隣接するシンボル同士はＸ座標の差が１、縦方向に隣接するシンボル同士はＹ座標の差が１とする）は、次のようになる。すなわち、左側の変調パターンＡの２つの輝点の座標は、（０、２）および（１、１）となり、右側の変調パターンＢの２つの輝点の座標は、（０、０）および（２、２）となるから、これら２つの変調パターンＡ、Ｂの輝点位置の相互距離ｄは、それぞれ２、２、２１/２、２１/２となる。
【0036】
一方、輝点同士の輝度レベルの差ｉは、図２（ａ）の右側の図（輝点レベルの相互距離）に示すように、２つの変調パターンＡ、Ｃを重ね合わせたとき、各輝点のレベル（３段階の輝点レベルのうち、最大の明るさレベルを３、中程度の明るさレベルを２、最小の明るさレベルを１とする）は、次のようになる。すなわち、左側の変調パターンＡの２つの輝点の明るさレベルは３と２であり、右側の変調パターンＣの２つの輝点の明るさレベルは３と１となるから、これら２つの変調パターンにおける輝点レベルの相互距離ｉは、それぞれ２、１、１、０となる。
この後、輝点位置の相互距離ｄを変調パターンＡと変調パターンＣの輝点同士についても上記と同様にして計算するとともに、輝点レベルの相互距離ｉを変調パターンＡと変調パターンＢの輝点同士についても上記と同様にして計算する。
この後、輝点位置の相互距離ｄを変調パターンＡと変調パターンＣの輝点同士についても上記と同様にして計算するとともに、輝点レベルの相互距離ｉを変調パターンＡと変調パターンＢの輝点同士についても上記と同様にして計算する。
【0037】
このようにして得られた、輝点位置の相互距離ｄ、輝点レベルの相互距離ｉ、および該ｉに対する該ｄの重み係数αを用いて算出した総和Ｓの値（重み係数αが２の場合と１．５の場合について）および変調パターンの輝点の各組合せについての該総和Ｓを互いに足し合わせた合計総和ＳＡを、図２（ｂ）に示す。この図２（ｂ）に示す表において、上段がパターンＡとパターンＢの輝点同士の対応数値を示すものであり、下段がパターンＡとパターンＣの輝点同士の対応数値を示すものである。
この例によれば、重み係数αが２の場合には、パターンＡとパターンＢ間における合計総和ＳＡが１３．９となり、パターンＡとパターンＣ間における合計総和ＳＡが１３．７となる。したがって、αが２の場合には、パターンＡとパターンＣ間における合計総和ＳＡの方が小さい値となるので、パターンＢよりもパターンＣの方がパターンＡに対して、復調する際に誤りやすい組み合わせとなる。
この例によれば、重み係数αが２の場合には、パターンＡとパターンＢ間における合計総和ＳＡが１３．９となり、パターンＡとパターンＣ間における合計総和ＳＡが１３．７となる。したがって、αが２の場合には、パターンＡとパターンＣ間における合計総和ＳＡの方が小さい値となるので、パターンＢよりもパターンＣの方がパターンＡに対して、復調する際に誤りやすい組み合わせとなる。
【0038】
一方、重み係数αが１．５の場合には、パターンＡとパターンＢ間における合計総和ＳＡが１０．５となり、パターンＡとパターンＣ間における合計総和ＳＡが１０．８となる。したがって、αが１．５の場合には、パターンＡとパターンＢ間における合計総和ＳＡの方が小さい値となるので、パターンＣよりもパターンＢの方がパターンＡに対して復調する際に誤りやすい組み合わせとなる。
このように重み係数αの値によっても合計総和ＳＡの大小が変わってくるので、重み係数αとして最適なものを選択することが肝要である。
このように重み係数αの値によっても合計総和ＳＡの大小が変わってくるので、重み係数αとして最適なものを選択することが肝要である。
【0039】
この後、例えば、１０:９変調方式の場合には、このような合計総和ＳＡの計算を2,268通りのパターンの組み合わせについて計算し、その中で最小となる合計総和ＳＡをとる組み合わせを順に除外していき、合計総和ＳＡが大きい順に1,024の組み合わせを選ぶことになる。
【0040】
具体的に、１０:９変調方式の場合について説明すると、例えば、下記表１（実際にはメモリー上の所定のテーブル領域）に示すように計算された合計総和ＳＡが、対応する欄に記録される。例えば、変調パターン１（♯１）と変調パターン２（♯２）の組み合わせに係る合計総和ＳＡは１０．２となる。
【0041】
次に、縦の列の各変調パターンについて、その変調パターンの横欄の数字を総計した、合計総和ＳＡの総計が最も右の欄に記載される。例えば、下記表１では、変調パターン１（♯１）についての合計総和総計値ＳＴは11056.3となる。
【0042】
最も右の欄に記載された、各変調パターンについての合計総和総計値ＳＴの中から小さい順に、該当する変調パターンを除外する。例えば、下記表１では、変調パターン２２６６（♯２２６６）、変調パターン３（♯３）、変調パターン２２６８（♯２２６８）の順に小さい、と判定されたとすると、これらの変調パターンの順で除外されていくことになる。
このような変調パターンの除外処理を繰り返して、残っている変調パターンが１０２４個となった時点で、除外処理を終了する。
このような変調パターンの除外処理を繰り返して、残っている変調パターンが１０２４個となった時点で、除外処理を終了する。
【0043】
【表1】
【0044】
本実施形態においては、変調パターン間における輝点位置の距離と輝点レベル差を利用して復調誤りが生じにくい変調パターン自体を生成するということに加え、光学的なノイズによるデータのゆがみを考慮することでノイズ耐性のある変調パターンを生成できるという、従来技術にはない発想により、信号読取りの誤り率を低減することができる。その際、特許第4863913号に示される手法のように、事前にＳＬＭ１６０に全画素輝点のページデータを表示させて記録し、再生されたページデータをカメラ１２０で撮影しておく。再生されたページデータには、光学系に存在するモアレやほこり等のノイズ成分が重畳されており、これにより記録する変調パターンに重畳されるノイズ成分の座標位置およびノイズ量を取得することができる。これを変調パターン生成手段１０にフィードバックし、生成した変調パターンにノイズを付加した後に図２に示す相互距離計算と変調パターンの除外処理を繰り返すことで、光学的なノイズによるゆがみを考慮した上で誤りが生じにくい変調パターンを生成できる。これにより生成されたパターンの例を図３（Ａ）～（Ｆ）に示す。
【0045】
なお、本発明のホログラム記録再生装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の変更の態様をとることが可能である。
例えば、上記実施形態では１０：９変調により変調パターンを選択する例を挙げているが、4×4画素でシンボルを構成する１２：１６変調等の他の変調手法によっても同様の効果を奏することができる。
例えば、上記実施形態では１０：９変調により変調パターンを選択する例を挙げているが、4×4画素でシンボルを構成する１２：１６変調等の他の変調手法によっても同様の効果を奏することができる。
【0046】
また、上述した実施形態においては、変調パターンの選択処理に関し、合計総和ＳＡの総計値である合計総和総計値ＳＴの大きさの順に基づき、表１を用いて変調パターンを選択する処理について具体的に説明しているが、本発明のホログラム記録再生装置としては、上記合計総和ＳＡの大きさに基づき、その他の手法を用いて変調パターンの選択処理を行うことも可能である。
【0047】
例えば、下記表２を用いた手法により変調パターンの選択処理を行うようにしてもよい。すなわち、この手法を、上記表１の手法と同様に１０:９変調方式を用いて説明する。なお、表２各欄の数値データは表１各欄の数値データと同じものを使用している。
【0048】
まず、合計総和ＳＡの大きさが、最も小さいものとなる変調パターンの組み合せを判定する。例えば、表２において、変調パターン３（♯３）と変調パターン２２６７（♯２２６７）の組み合わせに係る合計総和ＳＡが４．７のものが、表２中で最も小さい値であると判断された場合、この記合計総和ＳＡに係る２つの変調パターンである、変調パターン３（♯３）と変調パターン２２６７（♯２２６７）をまず、除外する。
【0049】
次に、表２中の残りの変調パターンの中で、変調パターン１（♯１）と変調パターン２２６６（♯２２６６）の組み合わせに係る合計総和ＳＡが５．７のものが最も小さい値であると判断された場合、この合計総和ＳＡに係る２つの変調パターンである、変調パターン１（♯１）と変調パターン２２６６（♯２２６６）を除外する。
【0050】
このようにして、最小の合計総和ＳＡに係る２つの変調パターンの除外処理を繰り返して、残っている変調パターンが１０２４個となった時点で、除外処理を終了する。
【0051】
【表2】
【符号の説明】
【0052】
１０ 変調パターン生成手段
１０１ ホログラム記録再生装置
１０９ 空間フィルタ
１１０ 記録媒体
１１１ レーザ
１１２ 発散レンズ
１１３ コリメートレンズ
１１４、１２２ 半波長板
１１５、１２３、１３２ ミラー
１１６、１１７、１２４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１１８、１２６、１３６ レンズ
１２０ カメラ
１２５、１５０ ガルバノミラー
１６０ ＳＬＭ（空間光変調器）
１０１ ホログラム記録再生装置
１０９ 空間フィルタ
１１０ 記録媒体
１１１ レーザ
１１２ 発散レンズ
１１３ コリメートレンズ
１１４、１２２ 半波長板
１１５、１２３、１３２ ミラー
１１６、１１７、１２４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１１８、１２６、１３６ レンズ
１２０ カメラ
１２５、１５０ ガルバノミラー
１６０ ＳＬＭ（空間光変調器）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
