ビタビ復号装置、ビタビ復号方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
【課題】２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置において、トレリス状態の遷移を表すビットパターンにおける２次元変調のパターンの有無を考慮に入れたビタビ復号を行い、エラーレートを低減する。
【解決手段】ビタビ復号装置２１は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づきパスメトリックを計算することによりビタビ復号する２次元ビタビ復号回路５を備え、２次元ビタビ復号回路５が上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号する。これにより、誤りパスを選択する確率を低減することができる。
【解決手段】ビタビ復号装置２１は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づきパスメトリックを計算することによりビタビ復号する２次元ビタビ復号回路５を備え、２次元ビタビ復号回路５が上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号する。これにより、誤りパスを選択する確率を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラムメモリ再生信号などの２次元信号をビタビ復号するビタビ復号装置、ビタビ復号方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィを用いて情報を２次元的に、すなわちページデータとして記録し再生するホログラムメモリが、次世代の高密度記録再生システムとして脚光を浴びつつある。
【０００３】
図１６を参照しながら、ホログラムメモリシステムの概要について説明する。図１６は、ホログラムメモリシステムの概要を模式的に示す図である。図１６に示すように、このシステムでは、情報データを記録する場合には、複数の画素よりなる空間光変調器６０（例えば液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）など）を用いて、記録すべき情報データに基づいて記録信号光を空間光変調し、レンズ６１を通した記録信号光とコヒーレントな記録参照光とを干渉させることにより２次元的な干渉縞を生成し、この干渉縞により形成される像を２次元情報としてホログラム媒体６２に記録する。
【０００４】
ここで、ホログラム媒体６２としては、ニオブ酸リチウムに代表される無機系のフォトリフラクティブ結晶を用いた書き換え型媒体や、有機高分子材料であるフォトポリマーを用いた追記型媒体がある。
【０００５】
一方、記録された干渉縞をホログラム媒体６２から読み出すことにより情報データを再生する場合には、ホログラム媒体６２に対して記録参照光と同じ入射角度にて再生参照光を照射して生成される反射光あるいは透過光を、レンズ６３を通して複数の画素を有する受光素子６４（例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど）により受光して再生信号を生成し、該生成された再生信号を用いて元の情報データを再生する。
【０００６】
なお、上記のようにして得られた２次元的な再生信号は、信号の２次元波形を示していると捉えることもできる。また、上記２次元的な再生信号のうちある方向に沿って配列された再生信号は、信号の１次元波形を示していると捉えることもできる。このように、再生信号を波形と捉えて「再生波形信号」と称する場合もある。
【０００７】
このように上記システムでは、２次元のページデータ単位で再生が行われるため、１次元で再生を行う従来の光ディスクよりも大幅に再生速度を向上させることが可能となる。
【０００８】
（判定帰還ビタビ復号法）
ところで、ホログラム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、この雑音の影響によりＳＮ比（信号対雑音電力比）が低下する。また、隣接する画素からの再生信号の影響、すなわち画素間干渉の発生もあり、これによっても正確に元の信号を再生できない場合がある。
【０００９】
そこで、従来、雑音および画素間干渉の影響を低減して、正確に情報を再生する手法が検討されている。なかでも、受光素子から出力される再生信号をビタビ復号する手法が研究されている。特許文献１には、ビタビ復号の一手法である判定帰還ビタビ復号法（Decision Feedback Viterbi Algorithm）が開示されている。
【００１０】
（差分検出法）
一方、従来のホログラムメモリシステムにおいては、差分検出法と呼ばれる検出方法が開示されている（特許文献２参照）。
【００１１】
差分検出法は、定重み符号と呼ばれる変調方式を用いて２次元変調されたページデータの２次元再生信号を復号する際に使用されるものである。代表的な定重み符号としては、変調ブロックが２つの画素からなる１：２差分符号や、変調ブロックが２×２、すなわち４つの画素からなる２：４符号などがある。
【００１２】
（２：４符号）
図１７を参照しながら、２：４符号について説明する。図１７に示す２：４符号の場合、４つの画素のうち１画素だけが’１’、残りの３画素が’０’であるような変調ブロックに符号化される。したがって、このような変調ブロックは図１７に示すように４種類ある。すなわち、［１，０；０，０］、［０，１；０，０］、［０，０；１，０］および［０，０；０，１］の４種類である（［ｋ，ｌ；ｍ，ｎ］は、行ベクトル［ｋ，ｌ］および［ｍ，ｎ］を列方向に並べた行列を意味するものとする。以下においてもこの表記に準じて行列を表記する）。そして、２ビットの情報ビット（２の２乗、すなわち４通り）を変調して４画素の変調ブロックに変換することから、２：４符号と呼ばれる。図１７では、２ビットの情報ビット「００」を［１，０；０，０］に、２ビットの情報ビット「０１」を［０，１；０，０］に、２ビットの情報ビット「１０」を［０，０；１，０］に、２ビットの情報ビット「１１」を［０，０；０，１］に変換している。
【００１３】
差分符号においては、論理値「１」は明画素（受光素子上の対応する画素が明るい点となる）に、また、論理値「０」は暗画素（受光素子上の対応する画素が暗い点となる）に対応してホログラム媒体に記録される。差分検出方式では、各変調ブロックの再生信号の４画素のうち最も輝度が高い画素、すなわち再生信号レベルが最も大きい画素を「１」と判定し、それ以外の画素を「０」と判定することによって復号ビットが決定される。
【特許文献１】米国特許第５、７４０、１８４号明細書（１９９８年４月１４日発行）
【特許文献２】特開平９−１９７９４７号公報（公開日：平成９年７月３１日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のように、ホログラムメモリシステムにおいては、ビタビ復号方式と差分検出方式という異なる方式が提案されていた。差分検出方式は、定重み符号で変調されたページデータを前提とする方式であるため、ホログラムメモリを規格化する場合は、ページデータの変調方式として所定の定重み符号を規定する必要がある。このような規格に基づくホログラムメモリ媒体の再生装置において、ビタビ復号方式を採用した場合、差分検出方式のように定重み符号の特徴を考慮に入れることができないため、復号エラーレートを十分に低減することができないという課題があった。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、定重み符号など所定の変調方式によって変調されたページデータに対して、ビタビ復号方式を用いてエラーレートの低いビット復号が可能なビタビ復号装置、ビタビ復号方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段を備え、上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係るビタビ復号方法は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップを含み、上記ビタビ復号ステップにて、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するにあたり、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、上記遷移を除去することができる。
【００１９】
よって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）が削減されるため、誤りパスを選択する確率が低減される。
【００２０】
したがって、ビタビ復号するにあたり、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００２１】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段が、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含み、かつ、当該２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないとき、上記ビットパターンにより表されている遷移を除去することができる。
【００２３】
よって、上記ビットパターン中の２次元変調のブロックとして特定された部分が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定するため、効率的な判定を行うことができる。
【００２４】
したがって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を効率的に実行することができるという効果を奏する。
【００２５】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置とに基づいて、上記復号対象の行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、上記２次元変調の変調方式と、上記ページデータにおける復号対象の行位置および列位置とを用いて、上記復号対象の行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないか否かを認識し、上記遷移を予め除去することができる。
【００２７】
よって、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むことを判定する処理が不要となる。
【００２８】
したがって、ビタビ復号するにあたり、簡易な回路構成によって、エラーレートが低いビット復号処理を行うことができるという効果を奏する。
【００２９】
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段と、上記ビタビ復号手段により復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力手段とを備え、上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００３０】
また、本発明に係るビタビ復号方法は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップと、上記ビタビ復号ステップにより復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力ステップとを含み、上記ビタビ復号ステップにて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するにあたり、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、当該復号対象行の直前の行に対応する復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、上記遷移を除去することができる。
【００３２】
よって、上記２次元再生信号における復号対象行が偶数行であっても、当該復号対象行の直前の行に対応する復号ビットよりなる行を使用することにより、復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移からなるパスを除去することができる。そのため、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）をより多く除去できるため、誤りパスを選択する確率がより低減される。
【００３３】
したがって、ビタビ復号するにあたり、エラーレートがより低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００３４】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段が、上記結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００３５】
上記の構成によれば、上記結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含み、かつ、当該２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないとき、上記ビットパターンにより表されている遷移を除去することができる。
【００３６】
よって、上記結合して得られるビットパターン中の２次元変調のブロックとして特定された部分が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定するため、効率的な判定を行うことができる。
【００３７】
したがって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を効率的に実行することができるという効果を奏する。
【００３８】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置および上記復号ビットとに基づいて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のパターンを含まないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００３９】
上記の構成によれば、上記２次元変調の変調方式と、上記ページデータにおける復号対象の行位置および列位置および上記復号ビットとを用いて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないか否かを認識し、上記遷移を予め除去することができる。
【００４０】
よって、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むことを判定する処理が不要となる。
【００４１】
したがって、ビタビ復号するにあたり、簡易な回路構成によって、エラーレートが低いビット復号処理を行うことができるという効果を奏する。
【００４２】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記ページデータが同期パターンを含んでおり、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、上記ブロック境界判定手段が、２次元変調のブロックの大きさと、上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置とに基づいて上記ビットパターンの位置を認識し、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定する構成としてもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、上記ページデータに含まれる同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて上記ビットパターンの位置を認識することができ、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定することができる。
【００４４】
よって、上記ビットパターンの位置を容易に認識することができ、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むことを判定する処理を容易に行うことができる。
【００４５】
したがって、ビタビ復号するにあたり、容易な処理で上記判定を実現でき、これによって、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を行い、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００４６】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記ページデータが同期パターンを含んでおり、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて、上記復号対象ビットの行位置および列位置を決める構成としてもよい。
【００４７】
上記の構成によれば、上記ページデータに含まれる同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて上記復号対象ビットの行位置および列位置を決めることができる。
【００４８】
よって、上記ビットパターンの位置を容易に認識することができ、該ビットパターンの位置に基づいて、該ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含まないかどうかが容易にわかる。
【００４９】
したがって、ビタビ復号するにあたり、簡易な回路構成によって、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を行い、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００５０】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記同期パターンは、上記ページデータにおいて、２値のいずれか一方の値が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されている構成としてもよい。
【００５１】
上記の構成によれば、上記同期パターンは、上記ページデータにおいて、２値のいずれか一方の値が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されている。
【００５２】
よって、例えば、上記同期パターンは、２×２すなわち４画素の論理値「１」からなり、上記ページデータの左上隅に配置される。
【００５３】
したがって、上記ページデータから上記同期パターンを検出することにより、該同期パターンその形状および大きさを得ることができるという効果を奏する。
【００５４】
なお、上記ビタビ復号装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記ビタビ復号装置をコンピュータにて実現させるビタビ復号装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【００５５】
以上のように、本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段を備え、上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号する。
【００５６】
また、本発明に係るビタビ復号方法は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップを含み、上記ビタビ復号ステップにて、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号する。
【００５７】
よって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）が削減されるため、誤りパスを選択する確率が低減される。
【００５８】
したがって、ビタビ復号するにあたり、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１から図１３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６０】
図１を参照しながら、本実施形態に係るビタビ復号装置２１を含むホログラムメモリ再生システム２０について説明する。図１は、本実施形態に係るビタビ復号装置２１を含むホログラムメモリ再生システム２０の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図１に示すように、ホログラムメモリ再生システム２０は、ホログラムメモリ再生装置１、バッファメモリ２、ビタビ復号装置２１を備えて構成される。そして、ビタビ復号装置２１は、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４（同期パターン検出手段）、２次元ビタビ復号回路５（ビタビ復号手段）、復号ビット行出力回路６（復号ビット出力手段）、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、ブロック境界判定回路９（ブロック境界判定手段）、および変調則判定回路１０（２次元変調パターン検出手段）を備えて構成される。
【００６２】
なお、後述するように、ビタビ復号装置２１は、エラーレートの観点から２次元波形等化回路３を備えて構成されることが望ましいが、回路規模の増大を抑える観点から２次元波形等化回路３を備えない構成としてもよい。
【００６３】
（ホログラムメモリ再生装置１）
ホログラムメモリ再生装置１は、図１６にて説明したホログラムメモリシステムのうち再生側の構成に相当するものである。すなわち、干渉縞として情報が記録されたホログラム媒体（図示せず）に対して再生参照光を照射することにより生成される反射光あるいは透過光（コヒーレント光）を、レンズを通して複数の画素を有する受光素子（例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど）によって受光して再生信号を生成する装置である。なお、再生信号を波形と捉えて「再生波形信号」と称することもある。
【００６４】
ここで、図２を参照しながら、ホログラムメモリ再生装置１における、図示しないホログラム媒体に記録されているページデータ５０について説明する。図２は、ホログラムメモリ再生装置１における、図示しないホログラム媒体に記録されているページデータ５０のフォーマットを模式的に示す図である。
【００６５】
図示しないホログラム媒体には、図２に示すフォーマットのページデータ５０が記録されている。図２に示すように、ページデータ５０は、１つの同期パターン５１と複数の変調ブロック５２とから構成される。２次元変調が２：４符号の場合、同期パターン５１は、２×２、すなわち４画素の論理値「１」からなり、通常、ページデータ５０の左上隅に配置されている。ただし、同期パターン５１が配置される位置は、ページデータ５０の左上隅に限られるものではない。
【００６６】
なお、論理値「１」は明画素、論理値「０」は暗画素に対応してホログラム媒体に記録される。なお、同期パターン５１は４画素の論理値「１」から構成されることに限定されるものではない。
【００６７】
変調ブロック５２は、ユーザデータなどの情報ビットが、２：４符号によって２次元変調されている。なお、２：４符号とは、図１７を用いて説明したように、２ビットの情報ビットを変調して４画素の変調ブロックに変換するものである。なお、変調ブロック５２に対する２次元変調は２：４符号の定重み符号に限定されるものではない。
【００６８】
（バッファメモリ２）
バッファメモリ２は、ホログラムメモリ再生装置１によって生成された再生信号をページデータ単位で記憶する記憶装置である。なお、バッファメモリ２に記憶されるページデータ単位の再生信号は、図１６を用いて説明したように、隣接する画素からの再生信号の影響、すなわち画素間干渉の影響を受けた２次元再生信号となっている。
【００６９】
（２次元波形等化回路３）
２次元波形等化回路３は、ホログラムメモリ再生装置１によって生成されてバッファメモリ２に記憶された再生波形信号に対して、２次元的な波形等化を施すことにより、該再生波形信号を想定波形レベル設定回路８において想定する信号に適した信号ｘに変換する回路である。なお、２次元波形等化回路３の構成および上記波形等化の処理内容は、一般的に知られている従来技術であるので、これらに関する詳細な説明は省略する。
【００７０】
（同期パターン検出回路４）
同期パターン検出回路４は、２次元波形等化回路３によって波形等化された信号から同期パターン５１を検出する回路である。
【００７１】
ここで、同期パターン５１が、論理値「１」が行方向および列方向に２ビットずつ隣接し合う、合計２×２すなわち４ビットパターンである場合、同期パターン５１の再生信号は４倍のサイズを持つ明画素と見なすことができる。この場合、ビタビ復号を行うことを前提として高密度化されたシステムにおいても、同期パターン検出回路４は、ビタビ復号ではなく、回路構成が簡単なしきい値検出方式により実現することが可能である。なお、しきい値検出方式とは、各画素の再生信号レベルが所定しきい値より大きければ「１」、小さければ「０」に復号する方式である。
【００７２】
このように、同期パターン５１は、論理値「１」が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されているように構成されたパターンであることが好ましい。
【００７３】
（２次元ビタビ復号回路５）
２次元ビタビ復号回路５は、２次元波形等化回路３によって波形等化された信号ｘ、および、想定波形レベル設定回路８が算出した想定波形レベルｗに基づき、上記想定波形レベルｗに対する上記波形等化された信号ｘの２乗誤差の和を、トレリス遷移のブランチメトリックとして判定帰還ビタビ復号を行う回路である。このとき、所定のトレリス遷移を禁止（除去）する。所定のトレリス遷移を禁止（除去）する具体的な処理内容については後述する。
【００７４】
（判定帰還ビタビ復号法）
ここで、２次元ビタビ復号回路５が実行する判定帰還ビタビ復号について、以下に説明する。上記判定帰還ビタビ復号法は、ページデータの横方向（すなわち行方向）に沿って、再生信号をビタビ復号する。そして、１行ずつ復号ビットを決定する処理を１行ずつ縦方向（すなわち列方向）にずらしながら行う。その際、直前の復号結果（フィードバック行）を次行のビタビ復号に利用する。
【００７５】
図３および図４を参照しながら、判定帰還ビタビ復号法の概要について説明する。図３は、判定帰還ビタビ復号法における画素間干渉のインパルス応答を示す図である。また、図４は、判定帰還ビタビ復号法におけるトレリス線図である。トレリス線図とは、ビタビ復号過程に対応する状態遷移図のことである。
【００７６】
図３に示すように、３行３列の行列で表される２次元インパルス応答ｈとして画素間干渉を表現すると、トレリス状態は２行２列の行列として定義される。そして、この場合のトレリス線図は図４に示すように表現される。
【００７７】
なお、「２次元インパルス応答」とは、単位インパルス信号を線形システムに入力したときに当該線形システムが出力する出力信号を意味する。ここで、単位インパルス信号とは、（ａ）１ビットのみの信号レベルが１であり、（ｂ）それ以外のビットの信号レベルが全て０であるような２次元ビット行列を意味する。
【００７８】
図３に示す２次元インパルス応答ｈでは、中心の画素だけでなく、周辺の隣接画素においても信号レベルが生じている。すなわち、画素間干渉の発生が想定されている。
【００７９】
トレリス状態を［ｋ，ｌ；ｍ，ｎ］と表記するものとする。ここで、ｋ、ｌ、ｍ、およびｎはいずれも１ビットの値（すなわち、０または１）であるので、２の４乗、すなわち１６種類のトレリス状態が存在することになる。そして、図４に示すように、各トレリス状態から次のトレリス状態へのブランチ（遷移）は、トレリス状態ごとに４本ずつある。同様に、各トレリス状態に入力されるブランチは、トレリス状態ごとに４本ずつある。
【００８０】
各ブランチが想定する想定波形レベルは、ブランチに繋がる２つのトレリス状態を結合した２行３列の行列に、その一つ上のフィードバック行を結合させた３行３列の行列によって決定される。
【００８１】
例えば、［０，０；０，１］から［０，１；１，０］へのブランチが想定するレベル（トレリス状態の遷移に対して想定される想定信号値）について、一例として説明する。このブランチが想定するレベルは、その一つ上のフィードバック行が［１，１，０］であったとすると、行列［１，１，０；０，０，１；０，１，０］によって決定される。具体的には、２次元インパルス応答ｈと行列［１，１，０；０，０，１；０，１，０］とを２次元畳み込み演算することにより得られる値「０．３１」が、このブランチの想定波形レベルとなる。
【００８２】
判定帰還ビタビ復号処理は、ページデータにおける左から右に向かって、行方向に行われる。再生信号を行方向に走査することによって得られる波形を再生信号波形とすると、再生信号波形のレベルと各ブランチの想定波形レベルとの２乗誤差をブランチメトリックとし、また、各トレリス状態に至るパスの累積ブランチメトリックをパスメトリックとする。そして、各トレリス状態に入力される４本のパスのうちパスメトリックが最小のものを生き残りパスとして残す。パスメトリックとは、パスの理想信号に対する入力信号の誤差のことである。
【００８３】
そして、上記処理をトレリス状態ごとに行い、かつ、行方向に繰り返す。これにより、所定時間だけ前（左方向）に遡れば、生き残りパスが１本に収束している。そこで、この生き残りパスを正解パスとして決定する。なお、上記所定時間は、パスメモリ長と呼ばれる。
【００８４】
以上の過程は、従来の１次元ビタビ復号法と原理的に同じである。そこで、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００８５】
ただし、正解パスの取り扱いが１次元ビタビ復号と異なる。すなわち、１次元の場合は、正解パスがビット系列そのものに対応するが、２次元の場合は、正解パスが行列になる。したがって、２次元の場合は、正解パスは複数のビット行に対応する。上記の例では２行のビット行である。
【００８６】
これら２行のビット行のうち、２行目は、３行目以降のビット行からの影響が考慮されていない。すなわち画素間干渉の影響が部分的にしか考慮されてないため信頼性に乏しい。一方、１行目については、上下左右からの波形干渉が、全て考慮に入れられてビタビ復号されている。そこで１行目のみを復号ビットとして出力する。
【００８７】
行方向のビタビ復号によって得られるのは、１行分のビット行である。そこで、ページデータ全体を復号するためには、この処理を１行ずつ列方向（下方向）にずらしながら繰り返す。これにより、２次元再生信号の全体を復号する。
【００８８】
ここで、判定帰還の考え方を導入する。判定帰還は、現在の復号対象行の１つ上の行の復号結果をフィードバック行として、次の行のビタビ復号に反映させる手法である。具体的には以上に説明した通りである。すなわち１つ上の行の復号結果を、次の行のブランチの想定波形レベルを決める処理に用いる。これにより、復号結果を反映させる。
【００８９】
判定帰還の手順について、以下に、さらに詳しく説明する。受光素子６４の最上端の行で受光した再生波形信号に基づいて再生するときは、当該最上端の行のさらに上の行における受光量が０であると見なすことができる。そこで、最上行からの再生波形信号に基づいて情報を再生するときには、フィードバック行を全て０とする。
【００９０】
次に、上から２行目からの再生波形信号に基づいて情報を再生する。このとき、１行目（すなわち最上端の行）においてビット行が正確に復号されたと仮定し、これをフィードバック行として２行目の復号に用いる。
【００９１】
さらに、上から３行目の行からの再生波形信号に基づいて再生する。このとき、２行目においてビット行が正確に復号されたと仮定し、これをフィードバック行として３行目の復号に用いる。
【００９２】
以上のように、判定帰還ビタビ復号法では、現在の復号対象行の直前の（１つ上の）行において復号処理が正確になされたと仮定する。そして該直前の（１つ上の）行の影響を考慮に入れつつ（すなわち列方向の判定帰還を行い）現在の行からの再生波形信号についてビタビ復号を行っている。そのため、列方向の画素間干渉の影響をより考慮に入れたビタビ復号処理が実行されている。従って、従来の１次元ビタビ復号処理、すなわち行方向のみの再生波形の変化を用いたビタビ復号処理に比べて、より正確にビタビ復号処理が実行できる。
【００９３】
（復号ビット行出力回路６）
復号ビット行出力回路６は、２次元ビタビ復号回路５における復号によって生き残ったパスに含まれる復号ビット行のうち、復号対象行に対応する復号ビット行ｑを抽出して出力する回路である。すなわち、上下左右からの波形干渉が全て考慮に入れられてビタビ復号される１行目のビットのみが、復号ビット行出力回路６から復号ビットとして出力される。
【００９４】
（復号ビットレジスタ７）
復号ビットレジスタ７は、復号ビット行出力回路６から出力された復号ビットを保持するレジスタである。
【００９５】
（想定波形レベル設定回路８）
想定波形レベル設定回路８は、復号ビットレジスタ７に保持された復号ビットを用いて、２次元ビタビ復号回路５において使用する想定波形レベルを算出し、該算出した想定波形レベルｗを２次元ビタビ復号回路５に送信する回路である。
【００９６】
（ブロック境界判定回路９）
ブロック境界判定回路９は、バッファメモリ２から読み出した再生波形信号に対応するトレリス状態の各遷移を表すビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定する。すなわち、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１の位置と、２次元ビタビ復号回路５における現在の復号対象ビットの行位置および列位置とに基づいて、上記トレリス状態の各遷移を表すビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定する。
【００９７】
このとき、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置により、変調ブロック５２の境界を認識する。すなわち、図２にて説明したように、２次元変調が２：４符号の場合、同期パターン５１は、２×２、すなわち４画素の論理値「１」からなることから、同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置がわかれば、変調ブロック５２の境界を認識することができる。
【００９８】
なお、上記トレリス状態の各遷移を表すビットパターンについては、後述する。
【００９９】
（変調則判定回路１０）
変調則判定回路１０は、ブロック境界判定回路９が２次元変調のブロックの全体を含むと判定した場合に、上記トレリス状態の各遷移を表すビットパターンが含む２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１００】
そのため、変調則判定回路１０は、現在の復号対象ビットに関わるトレリス遷移の各遷移を表すビットパターンに含まれる変調ブロックを、２次元ビタビ復号回路５から受信する。そして、該受信した変調ブロックが２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１０１】
なお、上述したように、ホログラムメモリ再生システム２０に含まれる、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４、２次元ビタビ復号回路５、復号ビット行出力回路６、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、ブロック境界判定回路９、変調則判定回路１０は、ビタビ復号装置２１を構成している。
【０１０２】
（想定応答行列）
次に、図５を参照しながら、ホログラムメモリ再生装置１における所定の２次元インパルス応答行列ＰＲについて説明する。図５は、ホログラムメモリ再生装置１における所定の２次元インパルス応答行列ＰＲを模式的に示した図である。
【０１０３】
２次元ビタビ復号回路５は、例えば、図５に示した２次元インパルス応答行列ＰＲをパーシャルレスポンス特性として想定して動作する。そこで、上記２次元インパルス応答行列ＰＲを想定応答行列ＰＲと称する。ここで、光学理論の見地に基づいて考えると、想定応答行列ＰＲは光の振幅によって定義するのが適切である。なお、パーシャルレスポンス特性とは、前記理想パスメトリック差を算出するために使用され、２次元インパルス応答として表現される。
【０１０４】
なお、説明の簡略化のため、想定応答行列ＰＲは画素間干渉のビット幅が「３」である場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、想定応答行列ＰＲとして、ホログラムメモリ再生装置１の応答特性に近いものを想定すればよい。
【０１０５】
２次元ビタビ復号回路５の動作を表現するトレリス線図は、図４にて説明したトレリス線図と基本的に同様である。
【０１０６】
想定応答行列ＰＲの画素間干渉のビット幅が３であり、判定帰還ビタビ復号法を適用しているため、２行２列の行列としてトレリス状態が定義される（なお、復号対象行の１つ上の行はフィードバック行を用いることができるため、行の幅が３−１、すなわち２となる）。トレリス状態を定義する行列が２行２列（すなわち、計４ビット）であるから、トレリス状態数は「２の４乗」通り、すなわち１６通りであり、各トレリス状態に入力するブランチおよび出力するブランチはいずれも４本である。
【０１０７】
ただし、後述するように、２次元ビタビ復号回路５において、ブロック境界判定回路９と変調則判定回路１０の出力に応じて所定のトレリス遷移が禁止（除去）される。
【０１０８】
（想定波形レベル）
次に、図６を参照しながら、ブランチの想定波形レベル（トレリス状態の遷移に対して想定される想定信号値）の一例として、トレリス状態［１，０；０，１］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルについて説明する。図６は、ブランチの想定波形レベルの一例として、トレリス状態［１，０；０，１］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルを示す図である。
【０１０９】
図６に示す想定波形レベルは、ブランチに対応するフィードバック行が［１，１，０］であった場合の想定波形レベルである。想定波形レベルは以下のようにして求められる。
【０１１０】
まず、トレリス状態［１，１；０，０］から［１，０；０，１］への遷移に対応するブランチが定めるビット行列は、フィードバック行［１，１，０］と合わせると、［１，１，０；１，１，０；０，０，１］となる。
【０１１１】
次に、図７に示すように、上記ビット行列と想定応答行列ＰＲとの２次元畳み込み演算を行う。図７は、想定波形レベルを求めるための２次元畳み込み演算を行う式を示す図である。該演算の結果得られる行列の中心の値「７」が、上記トレリス状態の遷移において想定される光の振幅に対応する想定値となる。
【０１１２】
そして、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサによって検出される信号は光の強度に対応した信号であるから、光の振幅と強度との関係、すなわち振幅の２乗が強度であることを考慮すると、光の振幅として得られた値「７」を２乗した値「４９」が光の強度に対応する。
【０１１３】
従って、この値「４９」を想定波形レベルとして用いれば、より正確な想定波形レベルを設定することができる。
【０１１４】
全てのブランチの想定波形レベルについて、上記と同様に求めることができる。すなわち、フィードバック行が［ｆ１，ｆ２，ｆ３］であるとした場合、トレリス状態の［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移に対応するブランチの想定波形レベルｗは、［ｆ１，ｆ２，ｆ３；ｐ，ｑ，ｒ；ｓ，ｔ，ｕ］と想定応答行列ＰＲとの２次元畳み込み演算により得られる行列の中心の値を２乗した値として求めることができる。
【０１１５】
上記の説明から分かるように、ブランチの想定波形レベルはフィードバック行の値によって変化する。従って、想定波形レベル設定回路８は、フィードバック行［ｆ１，ｆ２，ｆ３］に基づいて各ブランチの想定波形レベルｗを計算する。
【０１１６】
なお、想定波形レベル設定回路８は、復号ビットレジスタ７から出力されるフィードバック行［ｆ１，ｆ２，ｆ３］に応じて、上記例に示したような計算を毎回行う構成であってもよいし、予め計算された想定波形レベルをルックアップテーブルなどのメモリに記憶しておき、フィードバック行に応じて対応する値を該メモリから読み出す構成であってもよい。
【０１１７】
なお、トレリス状態の［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移に対応するブランチが生き残った場合、復号ビットとして［ｑ；ｔ］の２ビットが決定される。しかし、上下左右からの波形干渉が全て考慮に入れられてビタビ復号される１行目のビットｑのみが、復号ビット行出力回路６から復号ビットとして出力される。
【０１１８】
（再生動作の流れ）
次に、図８を参照しながら、ホログラムメモリ再生システム２０による再生動作の流れについて説明する。図８は、ホログラムメモリ再生システム２０による再生動作の流れを示すフローチャートである。
【０１１９】
まず、ホログラムメモリ再生装置１が、干渉縞として情報が記録されたホログラム媒体に対して再生参照光を照射することにより生成される反射光あるいは透過光（コヒーレント光）を、レンズを通して複数の画素を有する受光素子（例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど）によって受光して２次元の再生波形信号を出力する。そして、上記出力された２次元の再生波形信号を、バッファメモリ２に記憶する（ステップＳ１）。ここで、ホログラム媒体には、図２にて説明したように、１０２×１０２ビットのページデータ５０が記録されているものとする。
【０１２０】
次に、同期パターン検出回路４が、２次元波形等化回路３がバッファメモリ２から読み出した再生波形信号に対して波形等化した信号から同期パターン５１を検出し、該検出した同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置に基づいて画素位置を決定し、行位置ｉを「１」とし、列位置ｊを「１」とする（ステップＳ２）。
【０１２１】
次に、行方向のビタビ復号を１列目から開始する（ステップＳ３）。すなわち、２次元波形等化回路３が、ｉ行ｊ列目に対応する再生波形信号をバッファメモリ２から読み出し、該再生波形信号に対して２次元的な波形等化を施した再生波形信号ｘを２次元ビタビ復号回路５に入力する（ステップＳ４）。
【０１２２】
なお、２次元波形等化回路３は、再生波形信号が図５にて説明した応答行列ＰＲに近づくように２次元波形等化処理を行うものであり、この処理によって再生波形信号をそのままビタビ復号する構成に比べて更にエラーレートの低い復号を実現することが可能となる。したがって、エラーレートの減少という観点からは２次元波形等化回路３をホログラムメモリ再生システム２０に備えておくことが望ましいが、回路規模の増大を抑えるという観点から２次元波形等化回路３を省く構成としてもよい。
【０１２３】
次に、２次元ビタビ復号回路５が、トレリス線図に基づいて行方向に２次元ビタビ復号を実行する。すなわち、入力されたｉ行ｊ列目の記録ビットの再生波形信号ｘと、それに対応する想定波形レベルｗとの２乗誤差の和（ｘ−ｗ）２をブランチメトリックとして求める。更に、各トレリス状態に至るまでに累積されたブランチメトリック、すなわちパスメトリックに基づいて生き残りパスの決定を行う（ステップＳ５）。
【０１２４】
ここで、ステップＳ５においては、復号対象行ｉが奇数行の場合には、ブロック境界判定回路９および変調則判定回路１０により、トレリス線図において禁止（除去）するトレリス状態の遷移が決定される。この決定処理の詳細については後述する。
【０１２５】
次に、２次元ビタビ復号回路５のパスメモリ長をＬとした場合、現在の復号対象である第ｊ列が第Ｌ列を超えているか否か（すなわち、ｊの値がＬの値より大きいか、または、ｊの値がＬの値以下であるか）を判定する（ステップＳ６）。そして、第ｊ列が第Ｌ列を超えている（すなわちｊの値がＬの値よりも大きい）場合（ステップＳ６にてＹＥＳ）、復号ビット行出力回路６が、生き残りパスの第（ｊ−Ｌ）列のトレリス状態のビット２行［ｂ１；ｂ２］のうち、１行目のビットｂ１だけを取り出し、復号ビット行として出力する（ステップＳ７）。
【０１２６】
この復号ビット行は、復号結果そのものであるが、同時に復号ビットレジスタ７にも記憶される（ステップＳ８）。
【０１２７】
なお、第ｊ列が第Ｌ列を超えていない（すなわちｊの値がＬの値以下である）場合（ステップＳ６にてＮＯ）、ステップＳ７およびステップＳ８の処理は行わない。
【０１２８】
次に、対象列を１列ずらし（ステップＳ９）、該ずらした後の対象列が第（１００＋Ｌ）列を超えたかどうか（すわなち、（１００＋Ｌ）列分の復号が終わったかどうか）を判定する（ステップＳ１０）。なお、上記（１００＋Ｌ）とは、ページデータの列数である「１００」に、パスメモリ長である「Ｌ」を加えた値である。
【０１２９】
そして、上記ずらした後の対象列が（１００＋Ｌ）列を超えている場合（ステップＳ１０にてＮＯ）、対象行を１行ずらし（ステップＳ１１）、該ずらした後の対象行が、ページデータの行である１００行を超えたかどうか（すわなち、１００行分の復号が終わったかどうか）を判定する（ステップＳ１２）。
【０１３０】
一方、上記ずらした後の対象列が（１００＋Ｌ）列を超えていない場合（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、ステップＳ４からＳ９の処理を繰り返す。
【０１３１】
そして、ステップＳ１２にて、上記ずらした後の対象行が、ページデータの行である１００行を超えている場合（ステップＳ１２にてＮＯ）、処理を終了する。
【０１３２】
一方、ステップＳ１２にて、上記ずらした後の対象行が、ページデータの行である１００行を超えていない場合（ステップＳ１２にてＹＥＳ）、ステップＳ３からＳ１１の処理を繰り返す。このとき、１行上の復号ビット行が復号ビットレジスタ７に記憶されているので、これをフィードバック行として次の行のビタビ復号に用いる。
【０１３３】
以上の動作により、最終的にページデータとしての復号結果のビットマップが得られる。
【０１３４】
（トレリス遷移の除去）
次に、ステップＳ５における、ブロック境界判定回路９と変調則判定回路１０の出力に応じて、２次元ビタビ復号回路５が、所定のトレリス遷移を禁止（除去）する動作について、以下で詳しく説明する。
【０１３５】
ページデータ５０は２：４符号で符号化されており、２×２すなわち４画素毎に変調ブロックを構成している。そのため、復号対象行ｉが奇数行である場合、トレリス状態と変調ブロックとは、列方向の境界が一致する。
【０１３６】
ここで、図９を参照しながら、変調ブロックの全体が２：４符号のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する例について、説明する。図９は、トレリス線図において列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移を表すビットパターンを示す図である。
【０１３７】
図９に示すように、トレリス線図において列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移を表すビットパターンは［ｐ，ｑ，ｒ；ｓ，ｔ，ｕ］である。
【０１３８】
ブロック境界判定回路９が、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１のビット位置と、復号対象ビットの位置（すなわち、復号対象行ｉおよび復号対象列ｊ）とに基づき、上記ビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］を含んでいると判定した場合、変調則判定回路１０が、この変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］が２：４符号のパターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１３９】
ここで、２：４符号のパターンは、図１７にて説明したように、［１，０；０，０］、［０，１；０，０］、［０，０；１，０］および［０，０；０，１］の４種類がある。
【０１４０】
よって、例えば、上記変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］の値が［０，０；０，１］である場合は、２：４符号のパターンの一つと合致すると判定する。一方、この変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］の値が［１，０；０，１］である場合は、２：４符号のパターンのいずれとも合致しないと判定する。
【０１４１】
同様に、列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］から列位置（ｊ＋２）のトレリス状態［ｒ，ｖ；ｕ，z］への遷移を表すビットパターンについて説明する。ブロック境界判定回路９が、上記ビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｒ，ｖ；ｕ，ｚ］を含むと判定した場合、変調則判定回路１０が、この変調ブロック［ｒ，ｖ；ｕ，ｚ］が２：４符号のパターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１４２】
上記のように変調則判定回路１０が、変調ブロックの全体が２：４符号のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、２次元ビタビ復号回路５が、対応するトレリス遷移を禁止する。すなわち、トレリス線図における対応するブランチを除去する。
【０１４３】
図１０を参照しながら、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図について説明する。図１０は、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図である。図１０に示すトレリス線図と、ブランチを除去する前のトレリス線図（図４）とを比べると、多数のブランチが除去されている。そのため、上記のようにブランチを除去した後では、誤りパスを選択する確率が大きく低減される。
【０１４４】
また、上記の説明から分かるように、トレリス状態の遷移を表すビットパターンと変調ブロックとの位置関係に応じて、禁止（除去）される遷移は変わる。本実施形態では、ブロック境界判定回路９が、トレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、変調則判定回路１０が、当該ビットパターンを含むブロックが２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合に、該遷移を禁止（除去）し、その結果を２次元ビタビ復号回路５に送る構成としている。この構成により、トレリス線図と変調ブロックの境界との位置関係に応じて禁止（除去）される遷移が変わっても、その結果を、２次元ビタビ復号回路５が行うビタビ復号処理に反映することを可能としている。
【０１４５】
なお、復号対象行ｉが奇数行であるか偶数行であるかに関わらず、本実施形態におけるビタビ復号を実行する構成としてもよい。このとき、復号対象行ｉが奇数行の場合、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれるため、その結果トレリス遷移を削減することができるが、復号対象行ｉが偶数行の場合には、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれないため、トレリス遷移が削減されない。
【０１４６】
また、復号対象行ｉが奇数行である場合は、本実施形態における構成によってビタビ復号を実行し、復号対象行ｉが偶数行である場合には、後述する実施の形態２における構成によってビタビ復号を実行する構成としてもよい。
〔実施の形態２〕
実施の形態１では、復号対象行ｉが奇数行である場合、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれ、その結果トレリス遷移を削減することができる。これにより、誤りパスを選択する確率を低減可能とした。
【０１４７】
しかしながら、復号対象行ｉが偶数行である場合には、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれない。そのため、復号対象行ｉが偶数行である場合には、トレリス遷移が削減されることがなく、上述の効果を得ることができない。
【０１４８】
そこで、本実施形態では、復号対象行ｉが奇数行であるか偶数行であるかに関わらず、トレリス遷移を削減することができる形態について説明する。
【０１４９】
本発明の一実施形態について図１１から図１４に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１５０】
図１１を参照しながら、本実施形態に係るビタビ復号装置３１を含むホログラムメモリ再生システム３０について説明する。図１１は、本実施形態に係るビタビ復号装置３１を含むホログラムメモリ再生システム３０の構成を示すブロック図である。
【０１５１】
図１１に示すように、ホログラムメモリ再生システム３０は、実施の形態１に係るホログラムメモリ再生システム２０とほぼ同様の部材を備えて構成されるが、２次元ビタビ復号回路５に代えて２次元ビタビ復号回路５Ａ（ビタビ復号手段）を備えている。また、ブロック境界判定回路９に代えてブロック境界判定回路９Ａ（ブロック境界判定手段）を備えている。また、変調則判定回路１０に代えて変調則判定回路１０Ａ（２次元変調パターン検出手段）を備えている。
【０１５２】
その他に、ホログラムメモリ再生システム３０がホログラムメモリ再生システム２０と異なる点は、１）復号ビットレジスタ７の出力であるフィードバック行がブロック境界判定回路９Ａおよび変調則判定回路１０Ａに入力されるように構成されている点、および、２）変調則判定回路１０Ａからの入力を受けて２次元ビタビ復号回路５Ａが所定のトレリス遷移を生き残りパスから除去する点である。
【０１５３】
なお、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４、２次元ビタビ復号回路５Ａ、復号ビット行出力回路６、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、ブロック境界判定回路９Ａ、および変調則判定回路１０Ａが、ビタビ復号装置３１を構成している。
【０１５４】
（トレリス遷移の除去）
次に、ブロック境界判定回路９Ａ、および変調則判定回路１０Ａの出力に基づいて、２次元ビタビ復号回路５Ａが所定のトレリス遷移を禁止（除去）する動作について詳しく説明する。
【０１５５】
図１２を参照しながら、ホログラムメモリ再生システム３０による再生動作について説明する。図１２に示すように、列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移と、対応するフィードバック行［ｄ，ｅ，ｆ］とを結合して得られるビットパターンを例に挙げて説明する。図１２は、列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移と、対応するフィードバック行［ｄ，ｅ，ｆ］とを結合して得られるビットパターンを示す図である。
【０１５６】
ブロック境界判定回路９Ａが、上記結合して得られるビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｄ，ｅ；ｐ，ｑ］を含むと判定した場合、変調則判定回路１０Ａが、この変調ブロック［ｄ，ｅ；ｐ，ｑ］が２：４符号パターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１５７】
同様に、列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］から列位置（ｊ＋２）のトレリス状態［ｒ，ｖ；ｕ，z］への遷移と、対応するフィードバック行［ｅ，ｆ，ｇ］とを結合して得られるビットパターンについて説明する。ブロック境界判定回路９Ａが、上記結合して得られるビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｆ，ｇ；ｒ，ｖ］を含むと判定した場合、変調則判定回路１０Ａは、この変調ブロック［ｆ，ｇ；ｒ，ｖ］が２：４符号パターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１５８】
上記のようにして変調則判定回路１０Ａが、変調ブロックの全体が２：４符号のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、２次元ビタビ復号回路５Ａが対応するトレリス遷移を禁止する。すなわち、トレリス線図における対応するブランチを除去する。
【０１５９】
図１３を参照しながら、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図について説明する。図１３は、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図である。図１３に示すトレリス線図と、ブランチを除去する前のトレリス線図（図４）とを比べると、多数のブランチが除去されている。その結果、誤りパスを選択する確率が大きく低減される。
【０１６０】
また、上記の説明から分かるように、トレリス状態の遷移を表すビットパターンと変調ブロック５２との位置関係だけでなく、復号ビットレジスタ７の出力であるフィードバック行に応じても、禁止（除去）される遷移は変わる。そこで本実施形態では、ブロック境界判定回路９Ａが、フィードバック行とトレリス状態の各遷移とを結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、変調則判定回路１０Ａが、当該ビットパターンを含むブロックが２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合に、その遷移を禁止（除去）し、その結果を２次元ビタビ復号回路５Ａに送る構成としている。この構成により、復号対象行の位置に関わらず、禁止（除去）される遷移が変わっても、その結果を、２次元ビタビ復号回路５が行うビタビ復号処理に反映することが可能となる。
【０１６１】
なお、本実施形態において、復号対象行ｉが奇数行である場合（特に復号対象行ｉが１行目である場合）、実施の形態１にて説明した構成（すなわち、フィードバック行を用いない構成）により、ビタビ復号処理を行ってもよい。
【０１６２】
（シミュレーション結果）
次に、図１４を参照しながら、本実施形態の効果を確認するために、シミュレーションによって再生信号品質と復号結果のビットエラーレートとの関係を評価した実験結果について説明する。図１４は、シミュレーションによって再生信号品質と復号結果のビットエラーレートとの関係を評価した実験結果のグラフを示す図である。
【０１６３】
まず、ランダムに発生させた０および１のビット系列を情報データとして、該情報データに対して６：８変調を施してページデータを作成した。ここで、「６：８変調」とは、６ビットの情報データを４×２、すなわち８画素の変調ブロックに変換する変調方式であり、各変調ブロックの８画素は「１」と「０」の比率が５０％（すなわち、４つずつ）である特性を持っている。なお、このように「１」と「０」の比率が５０％であるような特性を持つ変調方式はバランス符号と呼ばれる。
【０１６４】
次に、上記作成したページデータに対して、ホログラムメモリの再生特性をシミュレートしたモデルを用いて擬似再生信号を生成し、これに白色ガウスノイズを印加して入力信号とした。
【０１６５】
図１４に示すグラフの横軸は再生信号のＳ／Ｎ比であり、縦軸は復号結果のビットエラーレートを表す。図１４に示すように、本実施形態では、差分検出方式と比較した場合、同じ信号品質においてより低いビットエラーレートが得られていることが確認できる。
【０１６６】
以上に説明したとおり、本実施形態のように変調方式の特性に基づいてトレリス遷移を禁止（除去）するビタビ復号を行うことにより、誤った遷移が発生する確率を低減し、エラーレートの低い復号を実現できるという効果を得ることができる。
〔実施の形態３〕
実施の形態２では、フィードバック行とトレリス状態の各遷移を表す行列とを結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含み、かつ、当該ビットパターンが含むブロックが２次元変調のパターンのいずれとも合致しない場合に、所定のトレリス遷移を禁止（除去）する構成を説明した。該構成では、上記ビットパターンが含む２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かについて、変調則判定回路１０Ａがトレリス状態毎に毎回判定した。
【０１６７】
しかしながら、変調方式が２：４符号など所定の方式に決まっている場合、上記ビットパターンが含む２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かを毎回判定しなくても、現在の復号対象ビットの行位置および列位置に基づいて、禁止（除去）すべきトレリス状態の各遷移を予め一意に定めることができる。そのため、現在の復号対象ビットの行位置および列位置に基づいて、禁止（除去）されるトレリス遷移を考慮し、ビタビ復号処理を行うことができる。
【０１６８】
そこで、本実施形態では、現在の復号対象ビットの行位置および列位置と、フィードバック行とに基づいて、禁止（除去）されるトレリス遷移を予め考慮して、ビタビ復号処理を行う形態について説明する。これにより、２次元変調のブロックと２次元変調のパターンとの合致を判定するという構成を省略することができるので、実施の形態２における、変調則判定回路１０Ａによる判定は不要となる。
【０１６９】
本発明の一実施形態について図１５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１および２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１７０】
図１５を参照しながら、本実施形態に係るビタビ復号装置４１を含むホログラムメモリ再生システム４０について説明する。図１５は、本実施形態に係るビタビ復号装置４１を含むホログラムメモリ再生システム４０の構成を示すブロック図である。
【０１７１】
図１５に示すように、ホログラムメモリ再生システム４０は、実施の形態２に係るホログラムメモリ再生システム３０とほぼ同様の部材を備えて構成されるが、２次元ビタビ復号回路５Ａに代えて２次元ビタビ復号回路５Ｂ（ビタビ復号手段）およびビット位置ポインタ１４を備えている。なお、ブロック境界判定回路９Ａおよび変調則判定回路１０Ａは備えていない。
【０１７２】
その他に、ホログラムメモリ再生システム４０がホログラムメモリ再生システム３０と異なる点は、１）復号ビットレジスタ７の出力であるフィードバック行が２次元ビタビ復号回路５Ｂに入力されるように構成されている点、および、２）２次元ビタビ復号回路５Ｂによるトレリス遷移の禁止処理の内容である。
【０１７３】
なお、ホログラムメモリ再生システム４０のうち、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４、２次元ビタビ復号回路５Ｂ、復号ビット行出力回路６、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、およびビット位置ポインタ１４が、ビタビ復号装置４１を構成している。
【０１７４】
ビット位置ポインタ１４は、バッファメモリ２がビタビ復号装置４１に出力している再生信号のページデータ５０におけるビット位置（すなわち、現在の復号対象ビットのページデータ５０における行位置および列位置）を指し示すポインタを出力する。
【０１７５】
また、ビット位置ポインタ１４は、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置に基づいて、復号対象ビットの行位置および列位置を定める。これにより、復号対象ビットのページデータ５０内における位置を正しく出力することができる。
【０１７６】
２次元ビタビ復号回路５Ｂは、ビット位置ポインタ１４が出力する復号対象ビットの行位置と列位置、および、復号ビットレジスタ７が出力するフィードバック行のみに基づいて、ビタビ復号処理を行う。ここで、ページデータ５０の変調方式が所定の２：４符号であると分かっているので、特定の行位置および列位置が左上隅となるトレリス状態の遷移を表す行列に、上記フィードバック行を結合して得られるビットパターンが、２：４符号のパターンのいずれをも含まないことは予め判定しておくことができる。従って、２次元ビタビ復号回路５Ｂは、特定の行位置と列位置、およびフィードバック行に応じて、そのようなトレリス状態の遷移が最初から禁止（除去）された構成としておくことができる。
【０１７７】
以上のように、本実施形態では、実施の形態１または２と比べて簡易な回路構成により、ページデータ５０内のビット位置に応じて変化するトレリス線図の禁止遷移をビタビ復号に反映することが可能となる。
【０１７８】
なお、本実施形態では、フィードバック行、および、現在の復号対象ビットの行位置および列位置に基づいて、どのトレリス遷移を禁止（除去）するかを判定したが、フィードバック行を用いず、現在の復号対象ビットの行位置および列位置のみに基づいて、どのトレリス遷移を禁止（除去）するかを予め判定しておき、除去するトレリス遷移を最初からビタビ復号回路５Ｂに反映させた構成であってもよい。
【０１７９】
なお、例えば複数の異なるホログラムメモリ規格に対応する再生装置など、ページデータ５０の変調方式が所定の方式に決まっていない場合は、実施形態１または２のように毎回判定する構成が適する。その場合、実施の形態１の変調則判定回路１０または実施の形態２の変調則判定回路１０Ａが判定に用いる変調規則を、再生するホログラムメモリ規格に応じて切り替える構成とすればよい。
【０１８０】
（付記事項）
また、本発明の各実施形態におけるホログラムメモリ再生システムでは、行方向で２次元ビタビ復号を実行し、これを列方向に繰り返すことによって２次元再生信号全体を復号するビタビ復号方法を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、列方向で２次元ビタビ復号を実行し、これを行方向に繰り返すことによって２次元再生信号全体を復号するビタビ復号方法であってもよい。
【０１８１】
また、本発明の各実施形態で説明した「上」と「下」との関係、および「左」と「右」との関係は、これに限定されるものではない。すなわち、上と下とを、また、左と右とを入れ替えてなる構成であってもよい。
【０１８２】
また、本発明はビタビ復号の遷移を禁止する制約を課すものであるため、特定の変調方式で変調されたページデータの再生信号に対してビタビ復号を行う限りにおいてその効果は得られるものであるから、トレリス状態の行列のサイズ（すなわち、行数および列数）、変調方式、判定帰還に用いるフィードバック行の行数などに依存するものではない。
【０１８３】
なお、実施の形態は上述の他に、以下のようにも表現できる。
【０１８４】
[１]本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置において、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号手段を備え、上記ビタビ復号手段は、トレリス状態の各遷移が表すビットパターンが２次元変調のパターンとして存在しない場合、当該遷移を禁止するものであってもよい。
【０１８５】
[２]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、トレリス状態の各遷移が表すビットパターンが２次元変調のブロック境界を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、上記ブロック境界判定手段がブロック境界を含むと判定した場合に、当該ビットパターンが含むブロック境界が２次元変調のパターンとして存在するパターンであるか否かを判定する変調則判定手段とを更に備え、上記ビタビ復号手段は、上記変調則判定手段によって当該ビットパターンに含まれるブロック境界が２次元変調のパターンとして存在しないと判定された場合に、当該遷移を禁止するものであってもよい。
【０１８６】
[３]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号の結果生き残ったパスのうち、復号対象行に対応する復号ビット行を復号結果として出力する復号ビット出力手段と、上記復号ビット出力手段が出力した復号ビット行を記憶する復号ビット記憶手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段は、上記復号ビット記憶手段が記憶する復号ビット行とトレリス状態の各遷移とで表されるビットパターンが２次元変調のブロック境界を含むか否かを判定するものであってもよい。
【０１８７】
[４]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ページデータには２次元変調のブロック境界を判定するための同期パターンが含まれており、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段は、上記同期パターン検出手段によって検出された同期パターンに基づいて、ブロック境界の判定を行うものであってもよい。
【０１８８】
[５]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号手段においてトレリス状態の遷移の誤差を計算する対象となっている上記２次元再生信号の行位置と列位置を出力する再生信号位置出力手段を更に備え、上記ビタビ復号手段は、再生信号位置出力手段が出力する行位置と列位置に応じて決まる所定の遷移を禁止するものであってもよい。
【０１８９】
[６]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号の結果生き残ったパスのうち、復号対象行に対応する復号ビット行を復号結果として出力する復号ビット出力手段と、上記復号ビット出力手段が出力した復号ビット行を記憶する復号ビット記憶手段とを更に備え、上記ビタビ復号手段は、上記再生信号位置出力手段が出力する行位置と列位置、および上記復号ビット記憶手段が記憶する復号ビット行に応じて決まる所定の遷移を禁止するものであってもよい。
【０１９０】
[７]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ページデータには２次元変調のブロック境界を判定するための同期パターンが含まれており、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段とを更に備え、上記再生信号位置出力手段は、上記同期パターン検出手段によって検出された同期パターンに基づいて、出力する行位置と列位置を特定するものであってもよい。
【０１９１】
[８]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記同期パターンは、明画素が複数個隣接し合うように構成されたパターンであってもよい。
【０１９２】
[９]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記２次元変調は、定重み符号化方式であってもよい。
【０１９３】
[１０]本発明に係るビタビ復号処理は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法において、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号処理を備え、上記ビタビ復号処理は、トレリス状態の各遷移が表すビットパターンが２次元変調のパターンとして存在しない場合、当該遷移を禁止するものであってもよい。
【０１９４】
最後に、実施形態１から３で説明したホログラムメモリ再生システム２０・３０・４０の各ブロックは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよいし、ハードウェアロジックによって構成してもよい。
【０１９５】
ソフトウェアによって実現する場合は、ビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、ビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ（Micro Processing Unit））が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１９６】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１９７】
また、ビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１９８】
このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、１つの手段の機能が２つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは２つ以上の手段の機能が１つの物理的手段により実現されてもよい。
【０１９９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２００】
本発明は、２次元信号に対してエラーレートの低い復号を可能とする復号装置に適用することが可能であり、特に、２次元信号を再生するホログラムメモリ再生装置や、ＱＲコードに代表される２次元バーコード再生装置などに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明の実施形態に係るビタビ復号装置を含むホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１で示したホログラムメモリ再生システムにおけるホログラム媒体に記録されているページデータのフォーマットを模式的に示す図である。
【図３】判定帰還ビタビ復号法における画素間干渉のインパルス応答を示す図である。
【図４】判定帰還ビタビ復号法におけるトレリス線図である。
【図５】図１で示したホログラムメモリ再生システムにおける所定の想定応答行列を模式的に示した図である。
【図６】図１で示したホログラムメモリ再生システムにおける、トレリス状態［１，０；０，１］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルを示す図である。
【図７】図６に示した想定波形レベルを求めるための２次元畳み込み演算を行う式を示す図である。
【図８】図１で示したホログラムメモリ再生システムによる再生動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】トレリス線図において列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移によって表されるビットパターンを示す図である。
【図１０】図１で示したホログラムメモリ再生システムにより、ブランチを除去した後のトレリス線図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るビタビ復号装置を含むホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移と、フィードバック行［ｄ，ｅ，ｆ］とによって表されるビットパターンを示す図である。
【図１３】図１１で示したホログラムメモリ再生システムにより、ブランチを除去した後のトレリス線図である。
【図１４】図１１で示したホログラムメモリ再生システムにより、シミュレーションによって再生信号品質と復号結果のビットエラーレートとの関係を評価した実験結果のグラフを示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るビタビ復号装置を含むホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】従来のホログラムメモリシステムの概要を模式的に示す図である。
【図１７】従来の定重み符号の一つである２：４符号を説明する図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１ ホログラムメモリ再生装置
２ バッファメモリ
３ ２次元波形等化回路
４ 同期パターン検出回路（同期パターン検出手段）
５、５Ａ、５Ｂ ２次元ビタビ復号回路（ビタビ復号手段）
６ 復号ビット行出力回路（復号ビット出力手段）
７ 復号ビットレジスタ
８ 想定波形レベル設定回路
９、９Ａ ブロック境界判定回路（ブロック境界判定手段）
１０、１０Ａ 変調則判定回路（２次元変調パターン検出手段）
１４ ビット位置ポインタ
２０、３０、４０ ホログラムメモリ再生システム
２１、３１、４１ ビタビ復号装置
５０ ページデータ
５１ 同期パターン
５２ 変調ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラムメモリ再生信号などの２次元信号をビタビ復号するビタビ復号装置、ビタビ復号方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィを用いて情報を２次元的に、すなわちページデータとして記録し再生するホログラムメモリが、次世代の高密度記録再生システムとして脚光を浴びつつある。
【０００３】
図１６を参照しながら、ホログラムメモリシステムの概要について説明する。図１６は、ホログラムメモリシステムの概要を模式的に示す図である。図１６に示すように、このシステムでは、情報データを記録する場合には、複数の画素よりなる空間光変調器６０（例えば液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）など）を用いて、記録すべき情報データに基づいて記録信号光を空間光変調し、レンズ６１を通した記録信号光とコヒーレントな記録参照光とを干渉させることにより２次元的な干渉縞を生成し、この干渉縞により形成される像を２次元情報としてホログラム媒体６２に記録する。
【０００４】
ここで、ホログラム媒体６２としては、ニオブ酸リチウムに代表される無機系のフォトリフラクティブ結晶を用いた書き換え型媒体や、有機高分子材料であるフォトポリマーを用いた追記型媒体がある。
【０００５】
一方、記録された干渉縞をホログラム媒体６２から読み出すことにより情報データを再生する場合には、ホログラム媒体６２に対して記録参照光と同じ入射角度にて再生参照光を照射して生成される反射光あるいは透過光を、レンズ６３を通して複数の画素を有する受光素子６４（例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど）により受光して再生信号を生成し、該生成された再生信号を用いて元の情報データを再生する。
【０００６】
なお、上記のようにして得られた２次元的な再生信号は、信号の２次元波形を示していると捉えることもできる。また、上記２次元的な再生信号のうちある方向に沿って配列された再生信号は、信号の１次元波形を示していると捉えることもできる。このように、再生信号を波形と捉えて「再生波形信号」と称する場合もある。
【０００７】
このように上記システムでは、２次元のページデータ単位で再生が行われるため、１次元で再生を行う従来の光ディスクよりも大幅に再生速度を向上させることが可能となる。
【０００８】
（判定帰還ビタビ復号法）
ところで、ホログラム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、この雑音の影響によりＳＮ比（信号対雑音電力比）が低下する。また、隣接する画素からの再生信号の影響、すなわち画素間干渉の発生もあり、これによっても正確に元の信号を再生できない場合がある。
【０００９】
そこで、従来、雑音および画素間干渉の影響を低減して、正確に情報を再生する手法が検討されている。なかでも、受光素子から出力される再生信号をビタビ復号する手法が研究されている。特許文献１には、ビタビ復号の一手法である判定帰還ビタビ復号法（Decision Feedback Viterbi Algorithm）が開示されている。
【００１０】
（差分検出法）
一方、従来のホログラムメモリシステムにおいては、差分検出法と呼ばれる検出方法が開示されている（特許文献２参照）。
【００１１】
差分検出法は、定重み符号と呼ばれる変調方式を用いて２次元変調されたページデータの２次元再生信号を復号する際に使用されるものである。代表的な定重み符号としては、変調ブロックが２つの画素からなる１：２差分符号や、変調ブロックが２×２、すなわち４つの画素からなる２：４符号などがある。
【００１２】
（２：４符号）
図１７を参照しながら、２：４符号について説明する。図１７に示す２：４符号の場合、４つの画素のうち１画素だけが’１’、残りの３画素が’０’であるような変調ブロックに符号化される。したがって、このような変調ブロックは図１７に示すように４種類ある。すなわち、［１，０；０，０］、［０，１；０，０］、［０，０；１，０］および［０，０；０，１］の４種類である（［ｋ，ｌ；ｍ，ｎ］は、行ベクトル［ｋ，ｌ］および［ｍ，ｎ］を列方向に並べた行列を意味するものとする。以下においてもこの表記に準じて行列を表記する）。そして、２ビットの情報ビット（２の２乗、すなわち４通り）を変調して４画素の変調ブロックに変換することから、２：４符号と呼ばれる。図１７では、２ビットの情報ビット「００」を［１，０；０，０］に、２ビットの情報ビット「０１」を［０，１；０，０］に、２ビットの情報ビット「１０」を［０，０；１，０］に、２ビットの情報ビット「１１」を［０，０；０，１］に変換している。
【００１３】
差分符号においては、論理値「１」は明画素（受光素子上の対応する画素が明るい点となる）に、また、論理値「０」は暗画素（受光素子上の対応する画素が暗い点となる）に対応してホログラム媒体に記録される。差分検出方式では、各変調ブロックの再生信号の４画素のうち最も輝度が高い画素、すなわち再生信号レベルが最も大きい画素を「１」と判定し、それ以外の画素を「０」と判定することによって復号ビットが決定される。
【特許文献１】米国特許第５、７４０、１８４号明細書（１９９８年４月１４日発行）
【特許文献２】特開平９−１９７９４７号公報（公開日：平成９年７月３１日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のように、ホログラムメモリシステムにおいては、ビタビ復号方式と差分検出方式という異なる方式が提案されていた。差分検出方式は、定重み符号で変調されたページデータを前提とする方式であるため、ホログラムメモリを規格化する場合は、ページデータの変調方式として所定の定重み符号を規定する必要がある。このような規格に基づくホログラムメモリ媒体の再生装置において、ビタビ復号方式を採用した場合、差分検出方式のように定重み符号の特徴を考慮に入れることができないため、復号エラーレートを十分に低減することができないという課題があった。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、定重み符号など所定の変調方式によって変調されたページデータに対して、ビタビ復号方式を用いてエラーレートの低いビット復号が可能なビタビ復号装置、ビタビ復号方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段を備え、上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係るビタビ復号方法は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップを含み、上記ビタビ復号ステップにて、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するにあたり、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、上記遷移を除去することができる。
【００１９】
よって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）が削減されるため、誤りパスを選択する確率が低減される。
【００２０】
したがって、ビタビ復号するにあたり、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００２１】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段が、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含み、かつ、当該２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないとき、上記ビットパターンにより表されている遷移を除去することができる。
【００２３】
よって、上記ビットパターン中の２次元変調のブロックとして特定された部分が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定するため、効率的な判定を行うことができる。
【００２４】
したがって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を効率的に実行することができるという効果を奏する。
【００２５】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置とに基づいて、上記復号対象の行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、上記２次元変調の変調方式と、上記ページデータにおける復号対象の行位置および列位置とを用いて、上記復号対象の行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないか否かを認識し、上記遷移を予め除去することができる。
【００２７】
よって、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むことを判定する処理が不要となる。
【００２８】
したがって、ビタビ復号するにあたり、簡易な回路構成によって、エラーレートが低いビット復号処理を行うことができるという効果を奏する。
【００２９】
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段と、上記ビタビ復号手段により復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力手段とを備え、上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００３０】
また、本発明に係るビタビ復号方法は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップと、上記ビタビ復号ステップにより復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力ステップとを含み、上記ビタビ復号ステップにて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するにあたり、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、当該復号対象行の直前の行に対応する復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、上記遷移を除去することができる。
【００３２】
よって、上記２次元再生信号における復号対象行が偶数行であっても、当該復号対象行の直前の行に対応する復号ビットよりなる行を使用することにより、復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移からなるパスを除去することができる。そのため、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）をより多く除去できるため、誤りパスを選択する確率がより低減される。
【００３３】
したがって、ビタビ復号するにあたり、エラーレートがより低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００３４】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段が、上記結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００３５】
上記の構成によれば、上記結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含み、かつ、当該２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないとき、上記ビットパターンにより表されている遷移を除去することができる。
【００３６】
よって、上記結合して得られるビットパターン中の２次元変調のブロックとして特定された部分が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定するため、効率的な判定を行うことができる。
【００３７】
したがって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を効率的に実行することができるという効果を奏する。
【００３８】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置および上記復号ビットとに基づいて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のパターンを含まないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号する構成としてもよい。
【００３９】
上記の構成によれば、上記２次元変調の変調方式と、上記ページデータにおける復号対象の行位置および列位置および上記復号ビットとを用いて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないか否かを認識し、上記遷移を予め除去することができる。
【００４０】
よって、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むことを判定する処理が不要となる。
【００４１】
したがって、ビタビ復号するにあたり、簡易な回路構成によって、エラーレートが低いビット復号処理を行うことができるという効果を奏する。
【００４２】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記ページデータが同期パターンを含んでおり、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、上記ブロック境界判定手段が、２次元変調のブロックの大きさと、上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置とに基づいて上記ビットパターンの位置を認識し、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定する構成としてもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、上記ページデータに含まれる同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて上記ビットパターンの位置を認識することができ、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定することができる。
【００４４】
よって、上記ビットパターンの位置を容易に認識することができ、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むことを判定する処理を容易に行うことができる。
【００４５】
したがって、ビタビ復号するにあたり、容易な処理で上記判定を実現でき、これによって、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を行い、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００４６】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記ページデータが同期パターンを含んでおり、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて、上記復号対象ビットの行位置および列位置を決める構成としてもよい。
【００４７】
上記の構成によれば、上記ページデータに含まれる同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて上記復号対象ビットの行位置および列位置を決めることができる。
【００４８】
よって、上記ビットパターンの位置を容易に認識することができ、該ビットパターンの位置に基づいて、該ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含まないかどうかが容易にわかる。
【００４９】
したがって、ビタビ復号するにあたり、簡易な回路構成によって、トリレス線図におけるブランチ（遷移）の除去処理を行い、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【００５０】
さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記の構成において、上記同期パターンは、上記ページデータにおいて、２値のいずれか一方の値が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されている構成としてもよい。
【００５１】
上記の構成によれば、上記同期パターンは、上記ページデータにおいて、２値のいずれか一方の値が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されている。
【００５２】
よって、例えば、上記同期パターンは、２×２すなわち４画素の論理値「１」からなり、上記ページデータの左上隅に配置される。
【００５３】
したがって、上記ページデータから上記同期パターンを検出することにより、該同期パターンその形状および大きさを得ることができるという効果を奏する。
【００５４】
なお、上記ビタビ復号装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記ビタビ復号装置をコンピュータにて実現させるビタビ復号装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【００５５】
以上のように、本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段を備え、上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号する。
【００５６】
また、本発明に係るビタビ復号方法は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップを含み、上記ビタビ復号ステップにて、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号する。
【００５７】
よって、ビタビ復号するにあたり、トリレス線図におけるブランチ（遷移）が削減されるため、誤りパスを選択する確率が低減される。
【００５８】
したがって、ビタビ復号するにあたり、エラーレートの低いビット復号を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１から図１３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６０】
図１を参照しながら、本実施形態に係るビタビ復号装置２１を含むホログラムメモリ再生システム２０について説明する。図１は、本実施形態に係るビタビ復号装置２１を含むホログラムメモリ再生システム２０の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図１に示すように、ホログラムメモリ再生システム２０は、ホログラムメモリ再生装置１、バッファメモリ２、ビタビ復号装置２１を備えて構成される。そして、ビタビ復号装置２１は、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４（同期パターン検出手段）、２次元ビタビ復号回路５（ビタビ復号手段）、復号ビット行出力回路６（復号ビット出力手段）、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、ブロック境界判定回路９（ブロック境界判定手段）、および変調則判定回路１０（２次元変調パターン検出手段）を備えて構成される。
【００６２】
なお、後述するように、ビタビ復号装置２１は、エラーレートの観点から２次元波形等化回路３を備えて構成されることが望ましいが、回路規模の増大を抑える観点から２次元波形等化回路３を備えない構成としてもよい。
【００６３】
（ホログラムメモリ再生装置１）
ホログラムメモリ再生装置１は、図１６にて説明したホログラムメモリシステムのうち再生側の構成に相当するものである。すなわち、干渉縞として情報が記録されたホログラム媒体（図示せず）に対して再生参照光を照射することにより生成される反射光あるいは透過光（コヒーレント光）を、レンズを通して複数の画素を有する受光素子（例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど）によって受光して再生信号を生成する装置である。なお、再生信号を波形と捉えて「再生波形信号」と称することもある。
【００６４】
ここで、図２を参照しながら、ホログラムメモリ再生装置１における、図示しないホログラム媒体に記録されているページデータ５０について説明する。図２は、ホログラムメモリ再生装置１における、図示しないホログラム媒体に記録されているページデータ５０のフォーマットを模式的に示す図である。
【００６５】
図示しないホログラム媒体には、図２に示すフォーマットのページデータ５０が記録されている。図２に示すように、ページデータ５０は、１つの同期パターン５１と複数の変調ブロック５２とから構成される。２次元変調が２：４符号の場合、同期パターン５１は、２×２、すなわち４画素の論理値「１」からなり、通常、ページデータ５０の左上隅に配置されている。ただし、同期パターン５１が配置される位置は、ページデータ５０の左上隅に限られるものではない。
【００６６】
なお、論理値「１」は明画素、論理値「０」は暗画素に対応してホログラム媒体に記録される。なお、同期パターン５１は４画素の論理値「１」から構成されることに限定されるものではない。
【００６７】
変調ブロック５２は、ユーザデータなどの情報ビットが、２：４符号によって２次元変調されている。なお、２：４符号とは、図１７を用いて説明したように、２ビットの情報ビットを変調して４画素の変調ブロックに変換するものである。なお、変調ブロック５２に対する２次元変調は２：４符号の定重み符号に限定されるものではない。
【００６８】
（バッファメモリ２）
バッファメモリ２は、ホログラムメモリ再生装置１によって生成された再生信号をページデータ単位で記憶する記憶装置である。なお、バッファメモリ２に記憶されるページデータ単位の再生信号は、図１６を用いて説明したように、隣接する画素からの再生信号の影響、すなわち画素間干渉の影響を受けた２次元再生信号となっている。
【００６９】
（２次元波形等化回路３）
２次元波形等化回路３は、ホログラムメモリ再生装置１によって生成されてバッファメモリ２に記憶された再生波形信号に対して、２次元的な波形等化を施すことにより、該再生波形信号を想定波形レベル設定回路８において想定する信号に適した信号ｘに変換する回路である。なお、２次元波形等化回路３の構成および上記波形等化の処理内容は、一般的に知られている従来技術であるので、これらに関する詳細な説明は省略する。
【００７０】
（同期パターン検出回路４）
同期パターン検出回路４は、２次元波形等化回路３によって波形等化された信号から同期パターン５１を検出する回路である。
【００７１】
ここで、同期パターン５１が、論理値「１」が行方向および列方向に２ビットずつ隣接し合う、合計２×２すなわち４ビットパターンである場合、同期パターン５１の再生信号は４倍のサイズを持つ明画素と見なすことができる。この場合、ビタビ復号を行うことを前提として高密度化されたシステムにおいても、同期パターン検出回路４は、ビタビ復号ではなく、回路構成が簡単なしきい値検出方式により実現することが可能である。なお、しきい値検出方式とは、各画素の再生信号レベルが所定しきい値より大きければ「１」、小さければ「０」に復号する方式である。
【００７２】
このように、同期パターン５１は、論理値「１」が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されているように構成されたパターンであることが好ましい。
【００７３】
（２次元ビタビ復号回路５）
２次元ビタビ復号回路５は、２次元波形等化回路３によって波形等化された信号ｘ、および、想定波形レベル設定回路８が算出した想定波形レベルｗに基づき、上記想定波形レベルｗに対する上記波形等化された信号ｘの２乗誤差の和を、トレリス遷移のブランチメトリックとして判定帰還ビタビ復号を行う回路である。このとき、所定のトレリス遷移を禁止（除去）する。所定のトレリス遷移を禁止（除去）する具体的な処理内容については後述する。
【００７４】
（判定帰還ビタビ復号法）
ここで、２次元ビタビ復号回路５が実行する判定帰還ビタビ復号について、以下に説明する。上記判定帰還ビタビ復号法は、ページデータの横方向（すなわち行方向）に沿って、再生信号をビタビ復号する。そして、１行ずつ復号ビットを決定する処理を１行ずつ縦方向（すなわち列方向）にずらしながら行う。その際、直前の復号結果（フィードバック行）を次行のビタビ復号に利用する。
【００７５】
図３および図４を参照しながら、判定帰還ビタビ復号法の概要について説明する。図３は、判定帰還ビタビ復号法における画素間干渉のインパルス応答を示す図である。また、図４は、判定帰還ビタビ復号法におけるトレリス線図である。トレリス線図とは、ビタビ復号過程に対応する状態遷移図のことである。
【００７６】
図３に示すように、３行３列の行列で表される２次元インパルス応答ｈとして画素間干渉を表現すると、トレリス状態は２行２列の行列として定義される。そして、この場合のトレリス線図は図４に示すように表現される。
【００７７】
なお、「２次元インパルス応答」とは、単位インパルス信号を線形システムに入力したときに当該線形システムが出力する出力信号を意味する。ここで、単位インパルス信号とは、（ａ）１ビットのみの信号レベルが１であり、（ｂ）それ以外のビットの信号レベルが全て０であるような２次元ビット行列を意味する。
【００７８】
図３に示す２次元インパルス応答ｈでは、中心の画素だけでなく、周辺の隣接画素においても信号レベルが生じている。すなわち、画素間干渉の発生が想定されている。
【００７９】
トレリス状態を［ｋ，ｌ；ｍ，ｎ］と表記するものとする。ここで、ｋ、ｌ、ｍ、およびｎはいずれも１ビットの値（すなわち、０または１）であるので、２の４乗、すなわち１６種類のトレリス状態が存在することになる。そして、図４に示すように、各トレリス状態から次のトレリス状態へのブランチ（遷移）は、トレリス状態ごとに４本ずつある。同様に、各トレリス状態に入力されるブランチは、トレリス状態ごとに４本ずつある。
【００８０】
各ブランチが想定する想定波形レベルは、ブランチに繋がる２つのトレリス状態を結合した２行３列の行列に、その一つ上のフィードバック行を結合させた３行３列の行列によって決定される。
【００８１】
例えば、［０，０；０，１］から［０，１；１，０］へのブランチが想定するレベル（トレリス状態の遷移に対して想定される想定信号値）について、一例として説明する。このブランチが想定するレベルは、その一つ上のフィードバック行が［１，１，０］であったとすると、行列［１，１，０；０，０，１；０，１，０］によって決定される。具体的には、２次元インパルス応答ｈと行列［１，１，０；０，０，１；０，１，０］とを２次元畳み込み演算することにより得られる値「０．３１」が、このブランチの想定波形レベルとなる。
【００８２】
判定帰還ビタビ復号処理は、ページデータにおける左から右に向かって、行方向に行われる。再生信号を行方向に走査することによって得られる波形を再生信号波形とすると、再生信号波形のレベルと各ブランチの想定波形レベルとの２乗誤差をブランチメトリックとし、また、各トレリス状態に至るパスの累積ブランチメトリックをパスメトリックとする。そして、各トレリス状態に入力される４本のパスのうちパスメトリックが最小のものを生き残りパスとして残す。パスメトリックとは、パスの理想信号に対する入力信号の誤差のことである。
【００８３】
そして、上記処理をトレリス状態ごとに行い、かつ、行方向に繰り返す。これにより、所定時間だけ前（左方向）に遡れば、生き残りパスが１本に収束している。そこで、この生き残りパスを正解パスとして決定する。なお、上記所定時間は、パスメモリ長と呼ばれる。
【００８４】
以上の過程は、従来の１次元ビタビ復号法と原理的に同じである。そこで、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００８５】
ただし、正解パスの取り扱いが１次元ビタビ復号と異なる。すなわち、１次元の場合は、正解パスがビット系列そのものに対応するが、２次元の場合は、正解パスが行列になる。したがって、２次元の場合は、正解パスは複数のビット行に対応する。上記の例では２行のビット行である。
【００８６】
これら２行のビット行のうち、２行目は、３行目以降のビット行からの影響が考慮されていない。すなわち画素間干渉の影響が部分的にしか考慮されてないため信頼性に乏しい。一方、１行目については、上下左右からの波形干渉が、全て考慮に入れられてビタビ復号されている。そこで１行目のみを復号ビットとして出力する。
【００８７】
行方向のビタビ復号によって得られるのは、１行分のビット行である。そこで、ページデータ全体を復号するためには、この処理を１行ずつ列方向（下方向）にずらしながら繰り返す。これにより、２次元再生信号の全体を復号する。
【００８８】
ここで、判定帰還の考え方を導入する。判定帰還は、現在の復号対象行の１つ上の行の復号結果をフィードバック行として、次の行のビタビ復号に反映させる手法である。具体的には以上に説明した通りである。すなわち１つ上の行の復号結果を、次の行のブランチの想定波形レベルを決める処理に用いる。これにより、復号結果を反映させる。
【００８９】
判定帰還の手順について、以下に、さらに詳しく説明する。受光素子６４の最上端の行で受光した再生波形信号に基づいて再生するときは、当該最上端の行のさらに上の行における受光量が０であると見なすことができる。そこで、最上行からの再生波形信号に基づいて情報を再生するときには、フィードバック行を全て０とする。
【００９０】
次に、上から２行目からの再生波形信号に基づいて情報を再生する。このとき、１行目（すなわち最上端の行）においてビット行が正確に復号されたと仮定し、これをフィードバック行として２行目の復号に用いる。
【００９１】
さらに、上から３行目の行からの再生波形信号に基づいて再生する。このとき、２行目においてビット行が正確に復号されたと仮定し、これをフィードバック行として３行目の復号に用いる。
【００９２】
以上のように、判定帰還ビタビ復号法では、現在の復号対象行の直前の（１つ上の）行において復号処理が正確になされたと仮定する。そして該直前の（１つ上の）行の影響を考慮に入れつつ（すなわち列方向の判定帰還を行い）現在の行からの再生波形信号についてビタビ復号を行っている。そのため、列方向の画素間干渉の影響をより考慮に入れたビタビ復号処理が実行されている。従って、従来の１次元ビタビ復号処理、すなわち行方向のみの再生波形の変化を用いたビタビ復号処理に比べて、より正確にビタビ復号処理が実行できる。
【００９３】
（復号ビット行出力回路６）
復号ビット行出力回路６は、２次元ビタビ復号回路５における復号によって生き残ったパスに含まれる復号ビット行のうち、復号対象行に対応する復号ビット行ｑを抽出して出力する回路である。すなわち、上下左右からの波形干渉が全て考慮に入れられてビタビ復号される１行目のビットのみが、復号ビット行出力回路６から復号ビットとして出力される。
【００９４】
（復号ビットレジスタ７）
復号ビットレジスタ７は、復号ビット行出力回路６から出力された復号ビットを保持するレジスタである。
【００９５】
（想定波形レベル設定回路８）
想定波形レベル設定回路８は、復号ビットレジスタ７に保持された復号ビットを用いて、２次元ビタビ復号回路５において使用する想定波形レベルを算出し、該算出した想定波形レベルｗを２次元ビタビ復号回路５に送信する回路である。
【００９６】
（ブロック境界判定回路９）
ブロック境界判定回路９は、バッファメモリ２から読み出した再生波形信号に対応するトレリス状態の各遷移を表すビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定する。すなわち、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１の位置と、２次元ビタビ復号回路５における現在の復号対象ビットの行位置および列位置とに基づいて、上記トレリス状態の各遷移を表すビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定する。
【００９７】
このとき、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置により、変調ブロック５２の境界を認識する。すなわち、図２にて説明したように、２次元変調が２：４符号の場合、同期パターン５１は、２×２、すなわち４画素の論理値「１」からなることから、同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置がわかれば、変調ブロック５２の境界を認識することができる。
【００９８】
なお、上記トレリス状態の各遷移を表すビットパターンについては、後述する。
【００９９】
（変調則判定回路１０）
変調則判定回路１０は、ブロック境界判定回路９が２次元変調のブロックの全体を含むと判定した場合に、上記トレリス状態の各遷移を表すビットパターンが含む２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１００】
そのため、変調則判定回路１０は、現在の復号対象ビットに関わるトレリス遷移の各遷移を表すビットパターンに含まれる変調ブロックを、２次元ビタビ復号回路５から受信する。そして、該受信した変調ブロックが２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１０１】
なお、上述したように、ホログラムメモリ再生システム２０に含まれる、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４、２次元ビタビ復号回路５、復号ビット行出力回路６、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、ブロック境界判定回路９、変調則判定回路１０は、ビタビ復号装置２１を構成している。
【０１０２】
（想定応答行列）
次に、図５を参照しながら、ホログラムメモリ再生装置１における所定の２次元インパルス応答行列ＰＲについて説明する。図５は、ホログラムメモリ再生装置１における所定の２次元インパルス応答行列ＰＲを模式的に示した図である。
【０１０３】
２次元ビタビ復号回路５は、例えば、図５に示した２次元インパルス応答行列ＰＲをパーシャルレスポンス特性として想定して動作する。そこで、上記２次元インパルス応答行列ＰＲを想定応答行列ＰＲと称する。ここで、光学理論の見地に基づいて考えると、想定応答行列ＰＲは光の振幅によって定義するのが適切である。なお、パーシャルレスポンス特性とは、前記理想パスメトリック差を算出するために使用され、２次元インパルス応答として表現される。
【０１０４】
なお、説明の簡略化のため、想定応答行列ＰＲは画素間干渉のビット幅が「３」である場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、想定応答行列ＰＲとして、ホログラムメモリ再生装置１の応答特性に近いものを想定すればよい。
【０１０５】
２次元ビタビ復号回路５の動作を表現するトレリス線図は、図４にて説明したトレリス線図と基本的に同様である。
【０１０６】
想定応答行列ＰＲの画素間干渉のビット幅が３であり、判定帰還ビタビ復号法を適用しているため、２行２列の行列としてトレリス状態が定義される（なお、復号対象行の１つ上の行はフィードバック行を用いることができるため、行の幅が３−１、すなわち２となる）。トレリス状態を定義する行列が２行２列（すなわち、計４ビット）であるから、トレリス状態数は「２の４乗」通り、すなわち１６通りであり、各トレリス状態に入力するブランチおよび出力するブランチはいずれも４本である。
【０１０７】
ただし、後述するように、２次元ビタビ復号回路５において、ブロック境界判定回路９と変調則判定回路１０の出力に応じて所定のトレリス遷移が禁止（除去）される。
【０１０８】
（想定波形レベル）
次に、図６を参照しながら、ブランチの想定波形レベル（トレリス状態の遷移に対して想定される想定信号値）の一例として、トレリス状態［１，０；０，１］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルについて説明する。図６は、ブランチの想定波形レベルの一例として、トレリス状態［１，０；０，１］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルを示す図である。
【０１０９】
図６に示す想定波形レベルは、ブランチに対応するフィードバック行が［１，１，０］であった場合の想定波形レベルである。想定波形レベルは以下のようにして求められる。
【０１１０】
まず、トレリス状態［１，１；０，０］から［１，０；０，１］への遷移に対応するブランチが定めるビット行列は、フィードバック行［１，１，０］と合わせると、［１，１，０；１，１，０；０，０，１］となる。
【０１１１】
次に、図７に示すように、上記ビット行列と想定応答行列ＰＲとの２次元畳み込み演算を行う。図７は、想定波形レベルを求めるための２次元畳み込み演算を行う式を示す図である。該演算の結果得られる行列の中心の値「７」が、上記トレリス状態の遷移において想定される光の振幅に対応する想定値となる。
【０１１２】
そして、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサによって検出される信号は光の強度に対応した信号であるから、光の振幅と強度との関係、すなわち振幅の２乗が強度であることを考慮すると、光の振幅として得られた値「７」を２乗した値「４９」が光の強度に対応する。
【０１１３】
従って、この値「４９」を想定波形レベルとして用いれば、より正確な想定波形レベルを設定することができる。
【０１１４】
全てのブランチの想定波形レベルについて、上記と同様に求めることができる。すなわち、フィードバック行が［ｆ１，ｆ２，ｆ３］であるとした場合、トレリス状態の［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移に対応するブランチの想定波形レベルｗは、［ｆ１，ｆ２，ｆ３；ｐ，ｑ，ｒ；ｓ，ｔ，ｕ］と想定応答行列ＰＲとの２次元畳み込み演算により得られる行列の中心の値を２乗した値として求めることができる。
【０１１５】
上記の説明から分かるように、ブランチの想定波形レベルはフィードバック行の値によって変化する。従って、想定波形レベル設定回路８は、フィードバック行［ｆ１，ｆ２，ｆ３］に基づいて各ブランチの想定波形レベルｗを計算する。
【０１１６】
なお、想定波形レベル設定回路８は、復号ビットレジスタ７から出力されるフィードバック行［ｆ１，ｆ２，ｆ３］に応じて、上記例に示したような計算を毎回行う構成であってもよいし、予め計算された想定波形レベルをルックアップテーブルなどのメモリに記憶しておき、フィードバック行に応じて対応する値を該メモリから読み出す構成であってもよい。
【０１１７】
なお、トレリス状態の［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移に対応するブランチが生き残った場合、復号ビットとして［ｑ；ｔ］の２ビットが決定される。しかし、上下左右からの波形干渉が全て考慮に入れられてビタビ復号される１行目のビットｑのみが、復号ビット行出力回路６から復号ビットとして出力される。
【０１１８】
（再生動作の流れ）
次に、図８を参照しながら、ホログラムメモリ再生システム２０による再生動作の流れについて説明する。図８は、ホログラムメモリ再生システム２０による再生動作の流れを示すフローチャートである。
【０１１９】
まず、ホログラムメモリ再生装置１が、干渉縞として情報が記録されたホログラム媒体に対して再生参照光を照射することにより生成される反射光あるいは透過光（コヒーレント光）を、レンズを通して複数の画素を有する受光素子（例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど）によって受光して２次元の再生波形信号を出力する。そして、上記出力された２次元の再生波形信号を、バッファメモリ２に記憶する（ステップＳ１）。ここで、ホログラム媒体には、図２にて説明したように、１０２×１０２ビットのページデータ５０が記録されているものとする。
【０１２０】
次に、同期パターン検出回路４が、２次元波形等化回路３がバッファメモリ２から読み出した再生波形信号に対して波形等化した信号から同期パターン５１を検出し、該検出した同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置に基づいて画素位置を決定し、行位置ｉを「１」とし、列位置ｊを「１」とする（ステップＳ２）。
【０１２１】
次に、行方向のビタビ復号を１列目から開始する（ステップＳ３）。すなわち、２次元波形等化回路３が、ｉ行ｊ列目に対応する再生波形信号をバッファメモリ２から読み出し、該再生波形信号に対して２次元的な波形等化を施した再生波形信号ｘを２次元ビタビ復号回路５に入力する（ステップＳ４）。
【０１２２】
なお、２次元波形等化回路３は、再生波形信号が図５にて説明した応答行列ＰＲに近づくように２次元波形等化処理を行うものであり、この処理によって再生波形信号をそのままビタビ復号する構成に比べて更にエラーレートの低い復号を実現することが可能となる。したがって、エラーレートの減少という観点からは２次元波形等化回路３をホログラムメモリ再生システム２０に備えておくことが望ましいが、回路規模の増大を抑えるという観点から２次元波形等化回路３を省く構成としてもよい。
【０１２３】
次に、２次元ビタビ復号回路５が、トレリス線図に基づいて行方向に２次元ビタビ復号を実行する。すなわち、入力されたｉ行ｊ列目の記録ビットの再生波形信号ｘと、それに対応する想定波形レベルｗとの２乗誤差の和（ｘ−ｗ）２をブランチメトリックとして求める。更に、各トレリス状態に至るまでに累積されたブランチメトリック、すなわちパスメトリックに基づいて生き残りパスの決定を行う（ステップＳ５）。
【０１２４】
ここで、ステップＳ５においては、復号対象行ｉが奇数行の場合には、ブロック境界判定回路９および変調則判定回路１０により、トレリス線図において禁止（除去）するトレリス状態の遷移が決定される。この決定処理の詳細については後述する。
【０１２５】
次に、２次元ビタビ復号回路５のパスメモリ長をＬとした場合、現在の復号対象である第ｊ列が第Ｌ列を超えているか否か（すなわち、ｊの値がＬの値より大きいか、または、ｊの値がＬの値以下であるか）を判定する（ステップＳ６）。そして、第ｊ列が第Ｌ列を超えている（すなわちｊの値がＬの値よりも大きい）場合（ステップＳ６にてＹＥＳ）、復号ビット行出力回路６が、生き残りパスの第（ｊ−Ｌ）列のトレリス状態のビット２行［ｂ１；ｂ２］のうち、１行目のビットｂ１だけを取り出し、復号ビット行として出力する（ステップＳ７）。
【０１２６】
この復号ビット行は、復号結果そのものであるが、同時に復号ビットレジスタ７にも記憶される（ステップＳ８）。
【０１２７】
なお、第ｊ列が第Ｌ列を超えていない（すなわちｊの値がＬの値以下である）場合（ステップＳ６にてＮＯ）、ステップＳ７およびステップＳ８の処理は行わない。
【０１２８】
次に、対象列を１列ずらし（ステップＳ９）、該ずらした後の対象列が第（１００＋Ｌ）列を超えたかどうか（すわなち、（１００＋Ｌ）列分の復号が終わったかどうか）を判定する（ステップＳ１０）。なお、上記（１００＋Ｌ）とは、ページデータの列数である「１００」に、パスメモリ長である「Ｌ」を加えた値である。
【０１２９】
そして、上記ずらした後の対象列が（１００＋Ｌ）列を超えている場合（ステップＳ１０にてＮＯ）、対象行を１行ずらし（ステップＳ１１）、該ずらした後の対象行が、ページデータの行である１００行を超えたかどうか（すわなち、１００行分の復号が終わったかどうか）を判定する（ステップＳ１２）。
【０１３０】
一方、上記ずらした後の対象列が（１００＋Ｌ）列を超えていない場合（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、ステップＳ４からＳ９の処理を繰り返す。
【０１３１】
そして、ステップＳ１２にて、上記ずらした後の対象行が、ページデータの行である１００行を超えている場合（ステップＳ１２にてＮＯ）、処理を終了する。
【０１３２】
一方、ステップＳ１２にて、上記ずらした後の対象行が、ページデータの行である１００行を超えていない場合（ステップＳ１２にてＹＥＳ）、ステップＳ３からＳ１１の処理を繰り返す。このとき、１行上の復号ビット行が復号ビットレジスタ７に記憶されているので、これをフィードバック行として次の行のビタビ復号に用いる。
【０１３３】
以上の動作により、最終的にページデータとしての復号結果のビットマップが得られる。
【０１３４】
（トレリス遷移の除去）
次に、ステップＳ５における、ブロック境界判定回路９と変調則判定回路１０の出力に応じて、２次元ビタビ復号回路５が、所定のトレリス遷移を禁止（除去）する動作について、以下で詳しく説明する。
【０１３５】
ページデータ５０は２：４符号で符号化されており、２×２すなわち４画素毎に変調ブロックを構成している。そのため、復号対象行ｉが奇数行である場合、トレリス状態と変調ブロックとは、列方向の境界が一致する。
【０１３６】
ここで、図９を参照しながら、変調ブロックの全体が２：４符号のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する例について、説明する。図９は、トレリス線図において列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移を表すビットパターンを示す図である。
【０１３７】
図９に示すように、トレリス線図において列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移を表すビットパターンは［ｐ，ｑ，ｒ；ｓ，ｔ，ｕ］である。
【０１３８】
ブロック境界判定回路９が、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１のビット位置と、復号対象ビットの位置（すなわち、復号対象行ｉおよび復号対象列ｊ）とに基づき、上記ビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］を含んでいると判定した場合、変調則判定回路１０が、この変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］が２：４符号のパターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１３９】
ここで、２：４符号のパターンは、図１７にて説明したように、［１，０；０，０］、［０，１；０，０］、［０，０；１，０］および［０，０；０，１］の４種類がある。
【０１４０】
よって、例えば、上記変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］の値が［０，０；０，１］である場合は、２：４符号のパターンの一つと合致すると判定する。一方、この変調ブロック［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］の値が［１，０；０，１］である場合は、２：４符号のパターンのいずれとも合致しないと判定する。
【０１４１】
同様に、列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］から列位置（ｊ＋２）のトレリス状態［ｒ，ｖ；ｕ，z］への遷移を表すビットパターンについて説明する。ブロック境界判定回路９が、上記ビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｒ，ｖ；ｕ，ｚ］を含むと判定した場合、変調則判定回路１０が、この変調ブロック［ｒ，ｖ；ｕ，ｚ］が２：４符号のパターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１４２】
上記のように変調則判定回路１０が、変調ブロックの全体が２：４符号のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、２次元ビタビ復号回路５が、対応するトレリス遷移を禁止する。すなわち、トレリス線図における対応するブランチを除去する。
【０１４３】
図１０を参照しながら、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図について説明する。図１０は、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図である。図１０に示すトレリス線図と、ブランチを除去する前のトレリス線図（図４）とを比べると、多数のブランチが除去されている。そのため、上記のようにブランチを除去した後では、誤りパスを選択する確率が大きく低減される。
【０１４４】
また、上記の説明から分かるように、トレリス状態の遷移を表すビットパターンと変調ブロックとの位置関係に応じて、禁止（除去）される遷移は変わる。本実施形態では、ブロック境界判定回路９が、トレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、変調則判定回路１０が、当該ビットパターンを含むブロックが２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合に、該遷移を禁止（除去）し、その結果を２次元ビタビ復号回路５に送る構成としている。この構成により、トレリス線図と変調ブロックの境界との位置関係に応じて禁止（除去）される遷移が変わっても、その結果を、２次元ビタビ復号回路５が行うビタビ復号処理に反映することを可能としている。
【０１４５】
なお、復号対象行ｉが奇数行であるか偶数行であるかに関わらず、本実施形態におけるビタビ復号を実行する構成としてもよい。このとき、復号対象行ｉが奇数行の場合、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれるため、その結果トレリス遷移を削減することができるが、復号対象行ｉが偶数行の場合には、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれないため、トレリス遷移が削減されない。
【０１４６】
また、復号対象行ｉが奇数行である場合は、本実施形態における構成によってビタビ復号を実行し、復号対象行ｉが偶数行である場合には、後述する実施の形態２における構成によってビタビ復号を実行する構成としてもよい。
〔実施の形態２〕
実施の形態１では、復号対象行ｉが奇数行である場合、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれ、その結果トレリス遷移を削減することができる。これにより、誤りパスを選択する確率を低減可能とした。
【０１４７】
しかしながら、復号対象行ｉが偶数行である場合には、２次元変調ブロックの全体がトレリス状態を表すビットパターンに含まれない。そのため、復号対象行ｉが偶数行である場合には、トレリス遷移が削減されることがなく、上述の効果を得ることができない。
【０１４８】
そこで、本実施形態では、復号対象行ｉが奇数行であるか偶数行であるかに関わらず、トレリス遷移を削減することができる形態について説明する。
【０１４９】
本発明の一実施形態について図１１から図１４に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１５０】
図１１を参照しながら、本実施形態に係るビタビ復号装置３１を含むホログラムメモリ再生システム３０について説明する。図１１は、本実施形態に係るビタビ復号装置３１を含むホログラムメモリ再生システム３０の構成を示すブロック図である。
【０１５１】
図１１に示すように、ホログラムメモリ再生システム３０は、実施の形態１に係るホログラムメモリ再生システム２０とほぼ同様の部材を備えて構成されるが、２次元ビタビ復号回路５に代えて２次元ビタビ復号回路５Ａ（ビタビ復号手段）を備えている。また、ブロック境界判定回路９に代えてブロック境界判定回路９Ａ（ブロック境界判定手段）を備えている。また、変調則判定回路１０に代えて変調則判定回路１０Ａ（２次元変調パターン検出手段）を備えている。
【０１５２】
その他に、ホログラムメモリ再生システム３０がホログラムメモリ再生システム２０と異なる点は、１）復号ビットレジスタ７の出力であるフィードバック行がブロック境界判定回路９Ａおよび変調則判定回路１０Ａに入力されるように構成されている点、および、２）変調則判定回路１０Ａからの入力を受けて２次元ビタビ復号回路５Ａが所定のトレリス遷移を生き残りパスから除去する点である。
【０１５３】
なお、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４、２次元ビタビ復号回路５Ａ、復号ビット行出力回路６、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、ブロック境界判定回路９Ａ、および変調則判定回路１０Ａが、ビタビ復号装置３１を構成している。
【０１５４】
（トレリス遷移の除去）
次に、ブロック境界判定回路９Ａ、および変調則判定回路１０Ａの出力に基づいて、２次元ビタビ復号回路５Ａが所定のトレリス遷移を禁止（除去）する動作について詳しく説明する。
【０１５５】
図１２を参照しながら、ホログラムメモリ再生システム３０による再生動作について説明する。図１２に示すように、列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移と、対応するフィードバック行［ｄ，ｅ，ｆ］とを結合して得られるビットパターンを例に挙げて説明する。図１２は、列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移と、対応するフィードバック行［ｄ，ｅ，ｆ］とを結合して得られるビットパターンを示す図である。
【０１５６】
ブロック境界判定回路９Ａが、上記結合して得られるビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｄ，ｅ；ｐ，ｑ］を含むと判定した場合、変調則判定回路１０Ａが、この変調ブロック［ｄ，ｅ；ｐ，ｑ］が２：４符号パターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１５７】
同様に、列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］から列位置（ｊ＋２）のトレリス状態［ｒ，ｖ；ｕ，z］への遷移と、対応するフィードバック行［ｅ，ｆ，ｇ］とを結合して得られるビットパターンについて説明する。ブロック境界判定回路９Ａが、上記結合して得られるビットパターンが点線で図示した変調ブロック［ｆ，ｇ；ｒ，ｖ］を含むと判定した場合、変調則判定回路１０Ａは、この変調ブロック［ｆ，ｇ；ｒ，ｖ］が２：４符号パターンとして存在する４種類のパターンのいずれかと合致するか否かを判定する。
【０１５８】
上記のようにして変調則判定回路１０Ａが、変調ブロックの全体が２：４符号のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、２次元ビタビ復号回路５Ａが対応するトレリス遷移を禁止する。すなわち、トレリス線図における対応するブランチを除去する。
【０１５９】
図１３を参照しながら、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図について説明する。図１３は、上記のようにブランチを除去した後のトレリス線図である。図１３に示すトレリス線図と、ブランチを除去する前のトレリス線図（図４）とを比べると、多数のブランチが除去されている。その結果、誤りパスを選択する確率が大きく低減される。
【０１６０】
また、上記の説明から分かるように、トレリス状態の遷移を表すビットパターンと変調ブロック５２との位置関係だけでなく、復号ビットレジスタ７の出力であるフィードバック行に応じても、禁止（除去）される遷移は変わる。そこで本実施形態では、ブロック境界判定回路９Ａが、フィードバック行とトレリス状態の各遷移とを結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、変調則判定回路１０Ａが、当該ビットパターンを含むブロックが２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合に、その遷移を禁止（除去）し、その結果を２次元ビタビ復号回路５Ａに送る構成としている。この構成により、復号対象行の位置に関わらず、禁止（除去）される遷移が変わっても、その結果を、２次元ビタビ復号回路５が行うビタビ復号処理に反映することが可能となる。
【０１６１】
なお、本実施形態において、復号対象行ｉが奇数行である場合（特に復号対象行ｉが１行目である場合）、実施の形態１にて説明した構成（すなわち、フィードバック行を用いない構成）により、ビタビ復号処理を行ってもよい。
【０１６２】
（シミュレーション結果）
次に、図１４を参照しながら、本実施形態の効果を確認するために、シミュレーションによって再生信号品質と復号結果のビットエラーレートとの関係を評価した実験結果について説明する。図１４は、シミュレーションによって再生信号品質と復号結果のビットエラーレートとの関係を評価した実験結果のグラフを示す図である。
【０１６３】
まず、ランダムに発生させた０および１のビット系列を情報データとして、該情報データに対して６：８変調を施してページデータを作成した。ここで、「６：８変調」とは、６ビットの情報データを４×２、すなわち８画素の変調ブロックに変換する変調方式であり、各変調ブロックの８画素は「１」と「０」の比率が５０％（すなわち、４つずつ）である特性を持っている。なお、このように「１」と「０」の比率が５０％であるような特性を持つ変調方式はバランス符号と呼ばれる。
【０１６４】
次に、上記作成したページデータに対して、ホログラムメモリの再生特性をシミュレートしたモデルを用いて擬似再生信号を生成し、これに白色ガウスノイズを印加して入力信号とした。
【０１６５】
図１４に示すグラフの横軸は再生信号のＳ／Ｎ比であり、縦軸は復号結果のビットエラーレートを表す。図１４に示すように、本実施形態では、差分検出方式と比較した場合、同じ信号品質においてより低いビットエラーレートが得られていることが確認できる。
【０１６６】
以上に説明したとおり、本実施形態のように変調方式の特性に基づいてトレリス遷移を禁止（除去）するビタビ復号を行うことにより、誤った遷移が発生する確率を低減し、エラーレートの低い復号を実現できるという効果を得ることができる。
〔実施の形態３〕
実施の形態２では、フィードバック行とトレリス状態の各遷移を表す行列とを結合して得られるビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含み、かつ、当該ビットパターンが含むブロックが２次元変調のパターンのいずれとも合致しない場合に、所定のトレリス遷移を禁止（除去）する構成を説明した。該構成では、上記ビットパターンが含む２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かについて、変調則判定回路１０Ａがトレリス状態毎に毎回判定した。
【０１６７】
しかしながら、変調方式が２：４符号など所定の方式に決まっている場合、上記ビットパターンが含む２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれかと合致するか否かを毎回判定しなくても、現在の復号対象ビットの行位置および列位置に基づいて、禁止（除去）すべきトレリス状態の各遷移を予め一意に定めることができる。そのため、現在の復号対象ビットの行位置および列位置に基づいて、禁止（除去）されるトレリス遷移を考慮し、ビタビ復号処理を行うことができる。
【０１６８】
そこで、本実施形態では、現在の復号対象ビットの行位置および列位置と、フィードバック行とに基づいて、禁止（除去）されるトレリス遷移を予め考慮して、ビタビ復号処理を行う形態について説明する。これにより、２次元変調のブロックと２次元変調のパターンとの合致を判定するという構成を省略することができるので、実施の形態２における、変調則判定回路１０Ａによる判定は不要となる。
【０１６９】
本発明の一実施形態について図１５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１および２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１７０】
図１５を参照しながら、本実施形態に係るビタビ復号装置４１を含むホログラムメモリ再生システム４０について説明する。図１５は、本実施形態に係るビタビ復号装置４１を含むホログラムメモリ再生システム４０の構成を示すブロック図である。
【０１７１】
図１５に示すように、ホログラムメモリ再生システム４０は、実施の形態２に係るホログラムメモリ再生システム３０とほぼ同様の部材を備えて構成されるが、２次元ビタビ復号回路５Ａに代えて２次元ビタビ復号回路５Ｂ（ビタビ復号手段）およびビット位置ポインタ１４を備えている。なお、ブロック境界判定回路９Ａおよび変調則判定回路１０Ａは備えていない。
【０１７２】
その他に、ホログラムメモリ再生システム４０がホログラムメモリ再生システム３０と異なる点は、１）復号ビットレジスタ７の出力であるフィードバック行が２次元ビタビ復号回路５Ｂに入力されるように構成されている点、および、２）２次元ビタビ復号回路５Ｂによるトレリス遷移の禁止処理の内容である。
【０１７３】
なお、ホログラムメモリ再生システム４０のうち、２次元波形等化回路３、同期パターン検出回路４、２次元ビタビ復号回路５Ｂ、復号ビット行出力回路６、復号ビットレジスタ７、想定波形レベル設定回路８、およびビット位置ポインタ１４が、ビタビ復号装置４１を構成している。
【０１７４】
ビット位置ポインタ１４は、バッファメモリ２がビタビ復号装置４１に出力している再生信号のページデータ５０におけるビット位置（すなわち、現在の復号対象ビットのページデータ５０における行位置および列位置）を指し示すポインタを出力する。
【０１７５】
また、ビット位置ポインタ１４は、同期パターン検出回路４が検出した同期パターン５１のページデータ５０におけるビット位置に基づいて、復号対象ビットの行位置および列位置を定める。これにより、復号対象ビットのページデータ５０内における位置を正しく出力することができる。
【０１７６】
２次元ビタビ復号回路５Ｂは、ビット位置ポインタ１４が出力する復号対象ビットの行位置と列位置、および、復号ビットレジスタ７が出力するフィードバック行のみに基づいて、ビタビ復号処理を行う。ここで、ページデータ５０の変調方式が所定の２：４符号であると分かっているので、特定の行位置および列位置が左上隅となるトレリス状態の遷移を表す行列に、上記フィードバック行を結合して得られるビットパターンが、２：４符号のパターンのいずれをも含まないことは予め判定しておくことができる。従って、２次元ビタビ復号回路５Ｂは、特定の行位置と列位置、およびフィードバック行に応じて、そのようなトレリス状態の遷移が最初から禁止（除去）された構成としておくことができる。
【０１７７】
以上のように、本実施形態では、実施の形態１または２と比べて簡易な回路構成により、ページデータ５０内のビット位置に応じて変化するトレリス線図の禁止遷移をビタビ復号に反映することが可能となる。
【０１７８】
なお、本実施形態では、フィードバック行、および、現在の復号対象ビットの行位置および列位置に基づいて、どのトレリス遷移を禁止（除去）するかを判定したが、フィードバック行を用いず、現在の復号対象ビットの行位置および列位置のみに基づいて、どのトレリス遷移を禁止（除去）するかを予め判定しておき、除去するトレリス遷移を最初からビタビ復号回路５Ｂに反映させた構成であってもよい。
【０１７９】
なお、例えば複数の異なるホログラムメモリ規格に対応する再生装置など、ページデータ５０の変調方式が所定の方式に決まっていない場合は、実施形態１または２のように毎回判定する構成が適する。その場合、実施の形態１の変調則判定回路１０または実施の形態２の変調則判定回路１０Ａが判定に用いる変調規則を、再生するホログラムメモリ規格に応じて切り替える構成とすればよい。
【０１８０】
（付記事項）
また、本発明の各実施形態におけるホログラムメモリ再生システムでは、行方向で２次元ビタビ復号を実行し、これを列方向に繰り返すことによって２次元再生信号全体を復号するビタビ復号方法を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、列方向で２次元ビタビ復号を実行し、これを行方向に繰り返すことによって２次元再生信号全体を復号するビタビ復号方法であってもよい。
【０１８１】
また、本発明の各実施形態で説明した「上」と「下」との関係、および「左」と「右」との関係は、これに限定されるものではない。すなわち、上と下とを、また、左と右とを入れ替えてなる構成であってもよい。
【０１８２】
また、本発明はビタビ復号の遷移を禁止する制約を課すものであるため、特定の変調方式で変調されたページデータの再生信号に対してビタビ復号を行う限りにおいてその効果は得られるものであるから、トレリス状態の行列のサイズ（すなわち、行数および列数）、変調方式、判定帰還に用いるフィードバック行の行数などに依存するものではない。
【０１８３】
なお、実施の形態は上述の他に、以下のようにも表現できる。
【０１８４】
[１]本発明に係るビタビ復号装置は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置において、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号手段を備え、上記ビタビ復号手段は、トレリス状態の各遷移が表すビットパターンが２次元変調のパターンとして存在しない場合、当該遷移を禁止するものであってもよい。
【０１８５】
[２]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、トレリス状態の各遷移が表すビットパターンが２次元変調のブロック境界を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、上記ブロック境界判定手段がブロック境界を含むと判定した場合に、当該ビットパターンが含むブロック境界が２次元変調のパターンとして存在するパターンであるか否かを判定する変調則判定手段とを更に備え、上記ビタビ復号手段は、上記変調則判定手段によって当該ビットパターンに含まれるブロック境界が２次元変調のパターンとして存在しないと判定された場合に、当該遷移を禁止するものであってもよい。
【０１８６】
[３]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号の結果生き残ったパスのうち、復号対象行に対応する復号ビット行を復号結果として出力する復号ビット出力手段と、上記復号ビット出力手段が出力した復号ビット行を記憶する復号ビット記憶手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段は、上記復号ビット記憶手段が記憶する復号ビット行とトレリス状態の各遷移とで表されるビットパターンが２次元変調のブロック境界を含むか否かを判定するものであってもよい。
【０１８７】
[４]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ページデータには２次元変調のブロック境界を判定するための同期パターンが含まれており、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段とを更に備え、上記ブロック境界判定手段は、上記同期パターン検出手段によって検出された同期パターンに基づいて、ブロック境界の判定を行うものであってもよい。
【０１８８】
[５]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号手段においてトレリス状態の遷移の誤差を計算する対象となっている上記２次元再生信号の行位置と列位置を出力する再生信号位置出力手段を更に備え、上記ビタビ復号手段は、再生信号位置出力手段が出力する行位置と列位置に応じて決まる所定の遷移を禁止するものであってもよい。
【０１８９】
[６]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ビタビ復号の結果生き残ったパスのうち、復号対象行に対応する復号ビット行を復号結果として出力する復号ビット出力手段と、上記復号ビット出力手段が出力した復号ビット行を記憶する復号ビット記憶手段とを更に備え、上記ビタビ復号手段は、上記再生信号位置出力手段が出力する行位置と列位置、および上記復号ビット記憶手段が記憶する復号ビット行に応じて決まる所定の遷移を禁止するものであってもよい。
【０１９０】
[７]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記ページデータには２次元変調のブロック境界を判定するための同期パターンが含まれており、上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段とを更に備え、上記再生信号位置出力手段は、上記同期パターン検出手段によって検出された同期パターンに基づいて、出力する行位置と列位置を特定するものであってもよい。
【０１９１】
[８]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記同期パターンは、明画素が複数個隣接し合うように構成されたパターンであってもよい。
【０１９２】
[９]さらに、本発明に係るビタビ復号装置は、上記２次元変調は、定重み符号化方式であってもよい。
【０１９３】
[１０]本発明に係るビタビ復号処理は、２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法において、上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行に関するトレリス状態の遷移に基づき、当該遷移において想定される想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を、当該遷移のメトリックとしてビタビ復号するビタビ復号処理を備え、上記ビタビ復号処理は、トレリス状態の各遷移が表すビットパターンが２次元変調のパターンとして存在しない場合、当該遷移を禁止するものであってもよい。
【０１９４】
最後に、実施形態１から３で説明したホログラムメモリ再生システム２０・３０・４０の各ブロックは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよいし、ハードウェアロジックによって構成してもよい。
【０１９５】
ソフトウェアによって実現する場合は、ビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、ビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ（Micro Processing Unit））が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１９６】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１９７】
また、ビタビ復号装置２１、ビタビ復号装置３１、およびビタビ復号装置４１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１９８】
このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、１つの手段の機能が２つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは２つ以上の手段の機能が１つの物理的手段により実現されてもよい。
【０１９９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２００】
本発明は、２次元信号に対してエラーレートの低い復号を可能とする復号装置に適用することが可能であり、特に、２次元信号を再生するホログラムメモリ再生装置や、ＱＲコードに代表される２次元バーコード再生装置などに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明の実施形態に係るビタビ復号装置を含むホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１で示したホログラムメモリ再生システムにおけるホログラム媒体に記録されているページデータのフォーマットを模式的に示す図である。
【図３】判定帰還ビタビ復号法における画素間干渉のインパルス応答を示す図である。
【図４】判定帰還ビタビ復号法におけるトレリス線図である。
【図５】図１で示したホログラムメモリ再生システムにおける所定の想定応答行列を模式的に示した図である。
【図６】図１で示したホログラムメモリ再生システムにおける、トレリス状態［１，０；０，１］に入力する４本のブランチについての想定波形レベルを示す図である。
【図７】図６に示した想定波形レベルを求めるための２次元畳み込み演算を行う式を示す図である。
【図８】図１で示したホログラムメモリ再生システムによる再生動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】トレリス線図において列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移によって表されるビットパターンを示す図である。
【図１０】図１で示したホログラムメモリ再生システムにより、ブランチを除去した後のトレリス線図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るビタビ復号装置を含むホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】列位置ｊのトレリス状態［ｐ，ｑ；ｓ，ｔ］から列位置（ｊ＋１）のトレリス状態［ｑ，ｒ；ｔ，ｕ］への遷移と、フィードバック行［ｄ，ｅ，ｆ］とによって表されるビットパターンを示す図である。
【図１３】図１１で示したホログラムメモリ再生システムにより、ブランチを除去した後のトレリス線図である。
【図１４】図１１で示したホログラムメモリ再生システムにより、シミュレーションによって再生信号品質と復号結果のビットエラーレートとの関係を評価した実験結果のグラフを示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るビタビ復号装置を含むホログラムメモリ再生システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】従来のホログラムメモリシステムの概要を模式的に示す図である。
【図１７】従来の定重み符号の一つである２：４符号を説明する図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１ ホログラムメモリ再生装置
２ バッファメモリ
３ ２次元波形等化回路
４ 同期パターン検出回路（同期パターン検出手段）
５、５Ａ、５Ｂ ２次元ビタビ復号回路（ビタビ復号手段）
６ 復号ビット行出力回路（復号ビット出力手段）
７ 復号ビットレジスタ
８ 想定波形レベル設定回路
９、９Ａ ブロック境界判定回路（ブロック境界判定手段）
１０、１０Ａ 変調則判定回路（２次元変調パターン検出手段）
１４ ビット位置ポインタ
２０、３０、４０ ホログラムメモリ再生システム
２１、３１、４１ ビタビ復号装置
５０ ページデータ
５１ 同期パターン
５２ 変調ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段を備え、
上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号装置。
【請求項２】
上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、
上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、
上記ブロック境界判定手段が、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、
上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号することを特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項３】
上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置とに基づいて、上記復号対象の行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号することを特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項４】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段と、
上記ビタビ復号手段により復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力手段とを備え、
上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号装置。
【請求項５】
上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、
上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、
上記ブロック境界判定手段が、上記結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、
上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号することを特徴とする請求項４に記載のビタビ復号装置。
【請求項６】
上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置および上記復号ビットとに基づいて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のパターンを含まないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号することを特徴とする請求項４に記載のビタビ復号装置。
【請求項７】
上記ページデータが同期パターンを含んでおり、
上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、
上記ブロック境界判定手段が、２次元変調のブロックの大きさと、上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置とに基づいて上記ビットパターンの位置を認識し、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定することを特徴とする請求項２または５に記載のビタビ復号装置。
【請求項８】
上記ページデータが同期パターンを含んでおり、
上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、
上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて、上記復号対象ビットの行位置および列位置を決めることを特徴とする請求項３または６に記載のビタビ復号装置。
【請求項９】
上記同期パターンは、上記ページデータにおいて、２値のいずれか一方の値が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されていることを特徴とする請求項７または８に記載のビタビ復号装置。
【請求項１０】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップを含み、
上記ビタビ復号ステップにて、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号方法。
【請求項１１】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップと、
上記ビタビ復号ステップにより復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力ステップとを含み、
上記ビタビ復号ステップにて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号方法。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか１項に記載のビタビ復号装置を動作させるプログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段を備え、
上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号装置。
【請求項２】
上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、
上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、
上記ブロック境界判定手段が、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、
上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号することを特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項３】
上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置とに基づいて、上記復号対象の行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表すビットパターンが上記２次元変調のパターンとして存在しないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号することを特徴とする請求項１に記載のビタビ復号装置。
【請求項４】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号装置であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号手段と、
上記ビタビ復号手段により復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力手段とを備え、
上記ビタビ復号手段が、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号装置。
【請求項５】
上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが、２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定するブロック境界判定手段と、
上記２次元変調のブロックの全体が２次元変調のパターンのいずれとも合致しないことを判定する２次元変調パターン検出手段とを更に備え、
上記ブロック境界判定手段が、上記結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のブロックの全体を含むと判定し、かつ、
上記２次元変調パターン検出手段が、当該２次元変調のブロックの全体が上記２次元変調のパターンのいずれとも合致しないと判定した場合、上記ビタビ復号手段が上記遷移を除去してビタビ復号することを特徴とする請求項４に記載のビタビ復号装置。
【請求項６】
上記２次元変調の変調方式と、復号対象ビットの上記ページデータにおける行位置および列位置および上記復号ビットとに基づいて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンが上記２次元変調のパターンを含まないことが予めわかるとき、上記ビタビ復号手段が上記遷移を予め除去してビタビ復号することを特徴とする請求項４に記載のビタビ復号装置。
【請求項７】
上記ページデータが同期パターンを含んでおり、
上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、
上記ブロック境界判定手段が、２次元変調のブロックの大きさと、上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置とに基づいて上記ビットパターンの位置を認識し、上記ビットパターンが２次元変調のブロックの全体を含むか否かを判定することを特徴とする請求項２または５に記載のビタビ復号装置。
【請求項８】
上記ページデータが同期パターンを含んでおり、
上記２次元再生信号から上記同期パターンを検出するための同期パターン検出手段を更に備え、
上記同期パターン検出手段が検出した上記同期パターンのページデータにおけるビット位置に基づいて、上記復号対象ビットの行位置および列位置を決めることを特徴とする請求項３または６に記載のビタビ復号装置。
【請求項９】
上記同期パターンは、上記ページデータにおいて、２値のいずれか一方の値が行方向または列方向に複数個隣接して、識別可能に配置されていることを特徴とする請求項７または８に記載のビタビ復号装置。
【請求項１０】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップを含み、
上記ビタビ復号ステップにて、上記トレリス状態の遷移を表すビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号方法。
【請求項１１】
２次元変調されたページデータの２次元再生信号をビタビ復号するビタビ復号方法であって、
上記２次元再生信号における復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移に基づき、上記遷移に対して想定した想定信号値に対する上記２次元再生信号の誤差を上記遷移のブランチメトリックとしてパスメトリックを計算することによりビタビ復号するビタビ復号ステップと、
上記ビタビ復号ステップにより復号対象行の直前の行をビタビ復号した結果得られた復号ビットを出力する復号ビット出力ステップとを含み、
上記ビタビ復号ステップにて、上記復号対象行を含む複数行についてのトレリス状態の遷移を表す行列に、上記復号ビットよりなる行を結合して得られるビットパターンと、上記２次元変調のパターンとに基づいて、当該トレリス状態の遷移を除去してビタビ復号することを特徴とするビタビ復号方法。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか１項に記載のビタビ復号装置を動作させるプログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−４８７２７（Ｐ２００９−４８７２７Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１５２９２（Ｐ２００７−２１５２９２）
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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