ホログラム記録媒体、ホログラム再生装置、ホログラム再生方法
【課題】要素ホログラムの二次元画像の適正な読取による再生エラーレートの向上
【解決手段】
第２の要素ホログラムｈＡからシンクパターンのみを有する第２の二次元画像が読み取れた際に、その二次元画像のシンクパターンから幾何学的な補正を行い、補正初期値を算出する。そして実際に情報がデータパターンとして記録された第１の要素ホログラムｈＤから第１の二次元画像が撮像された際には、補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。これにより、幾何歪み補正演算を著しく効率化し、適正な幾何歪み補正を行う。第２の要素ホログラムｈＡはホログラム記録媒体の二次元配列における端辺部に記録されていることで、第１の要素ホログラムｈＤの読取に先だって第２の要素ホログラムを読み出すことに好適とする。
【解決手段】
第２の要素ホログラムｈＡからシンクパターンのみを有する第２の二次元画像が読み取れた際に、その二次元画像のシンクパターンから幾何学的な補正を行い、補正初期値を算出する。そして実際に情報がデータパターンとして記録された第１の要素ホログラムｈＤから第１の二次元画像が撮像された際には、補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。これにより、幾何歪み補正演算を著しく効率化し、適正な幾何歪み補正を行う。第２の要素ホログラムｈＡはホログラム記録媒体の二次元配列における端辺部に記録されていることで、第１の要素ホログラムｈＤの読取に先だって第２の要素ホログラムを読み出すことに好適とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声／音楽等の音情報、静止画／動画等の画像情報、又はテキストファイル等のデータ情報を二次元画像化し、要素ホログラムとして記録したホログラム記録媒体と、ホログラム記録媒体から光学的に要素ホログラムの二次元画像を読み取り、読み取った二次元画像から情報を再生するホログラム再生装置、ホログラム再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００５−１７３６４６号公報
【０００３】
シート状の記録媒体に情報を記録する例として、バーコード、ＱＲコード、ドットコード等に代表される１次元コード又は２次元コードが挙げられる。しかし、これらの情報記録媒体は、単位面積あたりに記録できる情報量が数十から数キロバイト程度と極めて低い。この原因は、単なる画像の濃淡印刷の記録分解能に物理的な限界があるからである。
【０００４】
また、同じくシート状の記録媒体としては、物体光と参照光の干渉縞によって各種データを記録するホログラム記録媒体も知られている。そしてホログラム記録媒体は、記録密度を飛躍的に向上させ、著しい大容量化が可能であることも知られており、例えばコンピュータデータや、オーディオやビデオ等のＡＶ（Audio-Visual）コンテンツデータなどに対する大容量のストレージメディアとして有用であると考えられている。
【０００５】
ホログラム記録媒体にデータを記録する際には、データを二次元ページデータとして画像化する。そして液晶パネル等に画像化したデータを表示させ、その液晶パネルを透過した光を物体光、つまり二次元ページデータの像となる物体光をホログラム記録媒体に照射する。加えて、所定の角度から参照光をホログラム記録媒体に照射する。このとき物体光と参照光によって生ずる干渉縞が、ドット状や短冊状などの１つの要素ホログラムとして記録されることになる。つまり１つの要素ホログラムは、１つの二次元ページデータを記録したものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えばシート状等のホログラムメモリを考え、コンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどを記録し、一般ユーザーがホログラムリーダとしての再生装置を用いて、ホログラムメモリに記録されたデータを取得できるようにするシステムを考える。
シート状のホログラムメモリとは、メディア表面としての平面上に多数の要素ホログラムを敷き詰めるように記録するものであり、このメディア表面に対してホログラムリーダを対向させて、各要素ホログラムとして記録されたデータを読み取っていくようにするものである。
【０００７】
このようなホログラムメモリに記録された各要素ホログラムを、ホログラムリーダ内のＣＭＯＳイメージャーなどのセンサーでスキャンして読み取るときに、手動でスキャンした場合は手振れがとても起こりやすい。また機械的にスキャンを行う自動スキャンであっても、ホログラムメモリとセンサーの位置関係が少しずれたり、斜めにスキャンしたり、常に最適条件でスキャンしているとは限らない。
そしてこのような事情から、読み取った二次元画像には、回転方向、水平方向、垂直方向等の幾何学的なずれや歪みが生じる。このような幾何学的なずれや歪みが生ずると、読み取り誤差が発生しやすくなり再生エラーレートが悪化する。
【０００８】
そこで本発明は、要素ホログラムから得られる再生像光を撮像した二次元画像について幾何学的なずれを適正かつ効率よく補正できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のホログラム記録媒体は、二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンとシンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、上記要素ホログラムとして、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたものである。
また上記シンクパターンは、メインシンクパターンとサブシンクパターンとが二次元方向の所定位置に配置された画像パターンとする。
また上記要素ホログラムは、ホログラム記録媒体としての記録平面上に二次元配列されるとともに、上記第２の要素ホログラムは、上記二次元配列における端辺部に記録されるようにする。
【００１０】
本発明のホログラム再生装置は、上記ホログラム記録媒体から、上記情報を再生するホログラム再生装置であり、上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段で撮像された二次元画像が上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出し、また、上記撮像手段で撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正手段と、上記幾何歪み補正演算の結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号処理手段とを備える。
また、上記幾何歪み補正手段は、上記第２の二次元画像が上記撮像手段で撮像されるたびに、上記補正初期値を算出するとともに、上記第１の二次元画像が上記撮像手段で撮像された際に、算出されている最新の上記補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。
また上記撮像手段で得られた二次元画像を記憶する情報用メモリ手段と、補正変数を記憶する変数用メモリ手段とを更に備えるようにする。そして上記幾何歪み補正手段は、上記情報用メモリ手段に記憶された二次元画像を読み出して幾何補正変数を算出し、算出した幾何補正変数を上記変数用メモリ手段に記憶させるととともに、二次元画像の二値化処理のために上記情報用メモリ手段から二次元画像を読み出すときに、上記変数用メモリ手段に記憶された上記補正変数に基づいて、上記情報用メモリ手段から読み出す二次元画像のアドレスを決定することで、二次元画像に対する幾何歪み補正を行う。
【００１１】
本発明のホログラム再生方法は、上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像ステップと、上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出する補正初期値算出ステップと、上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正ステップと、上記幾何歪み補正ステップでの演算結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号ステップとを備える。
【００１２】
このような本発明ではホログラム再生装置によってホログラム記録媒体に対するスキャンを行う場合、第２の要素ホログラムからシンクパターンのみを有する第２の二次元画像が読み取れることになる。このときに、二次元画像のシンクパターンから幾何学的な補正を行い、補正初期値を算出する。この場合、二次元画像上にはシンクパターンのみであってデータパターンは存在しないことから、幾何歪み補正演算は効率よく実行できる。
そして実際に情報がデータパターンとして記録された第１の要素ホログラムから第１の二次元画像が撮像された際には、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。データパターンを含む第１の二次元画像は複雑な画像パターンとなって、幾何歪みが大きいほど幾何歪み補正の演算量が多くなるが、補正初期値を用いることで、幾何歪みが少ない状態から補正演算を行うことができる。つまり幾何歪み補正演算を著しく効率化できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第２の要素ホログラムからシンクパターンのみを有する第２の二次元画像が読み取れた際に、その二次元画像のシンクパターンから幾何学的な補正を行い、補正初期値を算出する。そして実際に情報がデータパターンとして記録された第１の要素ホログラムから第１の二次元画像が撮像された際には、補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。これにより、幾何歪み補正演算を著しく効率化できるとともに、適正な幾何歪み補正が実現される。従って幾何歪み補正が適正になされた二次元画像に対する復号を行うことで、デコードエラーを低減し、再生エラーレートが改善され、高性能な再生装置を実現できるという効果がある。
【００１４】
また、第２の要素ホログラムがホログラム記録媒体の二次元配列における端辺部に記録されていることで、第１の要素ホログラムの読取に先だって第２の要素ホログラムを読み出すことに好適である。つまり第１の二次元画像の幾何歪み補正に先立って、補正初期値を算出する動作に適している。
また、第１の二次元画像が撮像された際に、最新の補正初期値を用いて幾何歪み補正を行うことで、幾何歪み補正の際に最も適切な補正初期値を用いることができ、補正精度や補正演算効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．ホログラムメモリの記録再生］
［２．ホログラムメモリの要素ホログラム配置］
［３．ホログラムリーダの構成］
［４．再生処理］
［５．実施の形態の効果］
【００１６】
［１．ホログラムメモリの記録再生］
まずホログラムメモリ３に対する基本的な記録再生動作について図１で説明する。
図１（ａ）はホログラムメモリ３に対するデータ記録の様子を示している。例えばコンテンツデータやコンピュータプログラム等としてのデータをホログラムメモリ３に記録する場合、その記録データ全体は、多数の１ページ分のデータにエンコードされる。
例えばコンテンツデータ等の全体のデータが多数の所定サイズのデータブロックに分割され、ブロック単位でエンコード処理が行われる。
エンコードされた単位としての１つのデータブロックは、図示するような例えば二次元画像ＤＰに変換され、液晶パネル１において表示される。
所定の光源から出力され、例えば平行光とされたレーザ光Ｌ１は、二次元画像ＤＰが表示された液晶パネル１を通過することで、その二次元画像ＤＰの像としての物体光Ｌ２となる。
この物体光Ｌ２は、集光レンズ２で集光され、ホログラムメモリ３上にスポットとして集光される。
このとき、ホログラムメモリ３に対しては、所定角度で記録参照光Ｌ３を照射する。これにより物体光Ｌ２と参照光Ｌ３が干渉し、その干渉縞によりドット状の要素ホログラムが記録されることになる。
なおこのように集光レンズ２を用いる場合、要素ホログラムとして記録されるデータは、集光レンズ２のフーリエ変換作用により、記録データの像のフーリエ像となる。
【００１７】
このようにしてホログラムメモリ３に１つの要素ホログラムが記録されるが、順次エンコード単位のデータブロックが、同様に二次元画像ＤＰに変換され、液晶パネル１に表示され、それぞれ要素ホログラムとして記録されていく。
各要素ホログラムの記録の際には、図示しない移送機構により、ホログラムメモリ３（ホログラム材料）の位置を移送させ（もしくは記録光学系を移送させ）、要素ホログラムの記録位置をホログラムメモリ３の平面上で僅かにずらせていく。これにより、例えばシート状のホログラムメモリ３に、その平面方向に多数の要素ホログラムが配置されるように記録が行われていくことになる。例えば図２には、１つの要素ホログラムを○で表しているが、このように平面上に多数の要素ホログラムが形成される。
【００１８】
このように要素ホログラムが記録されたホログラムメモリ３に対しては図１（ｂ）のように再生が行われる。図１（ｂ）に示すコリメータレンズ４及びイメージャ５は、ホログラムリーダとしての再生装置内に設けられる構成である。
ホログラムメモリ３に対しては、記録時と同じ照射角度で、再生参照光Ｌ４を照射する。再生参照光Ｌ４を照射すると、要素ホログラムとして記録された再生像が得られる。つまり二次元ページデータの像が、記録時の液晶パネル１と共役な場所に現れる。これをイメージャ５で読み取ればよい。
即ちホログラムメモリ３からの再生像光Ｌ５はコリメータレンズ４で平行光とされ、例えばＣＣＤ撮像素子アレイ、もしくはＣＭＯＳ撮像素子アレイなどで形成されたイメージャ５に入射する。ホログラムメモリ３上でのフーリエ像は、コリメータレンズ４で逆フーリエ変換されて二次元ページデータの像となるため、この二次元画像ＤＰとしての再生像がイメージャ５で読み取られる。
イメージャ５は再生像に応じた電気信号としての再生像信号を発生させる。この再生像信号についてデコード処理を行うことで、元々のデータ、つまり記録のために二次元ページデータに変換する前のデータが得られることになる。
ホログラムメモリ３上の多数の要素ホログラムについて同様にデータ読出を行っていくことで、記録された元々のコンテンツデータ等を再生することができる。
【００１９】
上記のように要素ホログラムによってデータが記録されるホログラムメモリ３は密着コピーによる大量複製も容易に可能である。
従って、図１（ａ）のようにしてホログラム材料上に要素ホログラムを記録したホログラムメモリ３は、それをそのまま一般ユーザーに提供するホログラムメモリとしても良いが、これをマスターメディアとし、密着コピーにより大量のホログラムメモリの複製に用いてもよい。
例えばコンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどをホログラム記録媒体に記録し、これを広く頒布するとともに、一般ユーザーが再生装置（ホログラムリーダ６）を用いて、ホログラムメモリ３に記録されたデータを取得できるようにするシステムなどを想定した場合、図１（ａ）のようにしてホログラムマスターメディアを生成し、そのマスターメディアから複製されたホログラムメモリを頒布して、ユーザーサイドで図１（ｂ）の動作でデータを読み出すようにすることが好適である。
【００２０】
後述する本実施の形態の再生装置としてのホログラムリーダ６は、ホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射して各要素ホログラムを読み取っていくスキャンを行う。このスキャン方式としては、ユーザーが実行する手動スキャン方式と、ホログラムリーダ６が機構的に実行する自動スキャン方式とが考えられる。
【００２１】
手動スキャン方式の例を図３に示す。図３（ａ）には一例として、オーディオコンテンツなどのデータが記録されたホログラムメモリ３が、ポスターＰＴ等に貼付されている状態を示している。ホログラムリーダ６は、ユーザーが手に持てる程度に小型軽量の機器とされている。このホログラムリーダ６の筐体上の一面には、上述した再生参照光Ｌ４を出力する光源や、ホログラムメモリ３からの再生像光を取り込むためのレンズ系などが形成されている。
ユーザーは図のようにホログラムリーダ６を持って、その筐体の一面側がホログラムメモリ３に対向するようにした状態で近接させ、ホログラムリーダ６を任意の方向に振るようにする。このとき、再生参照光Ｌ４が所定角度で照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６によって読み取られていく。
なお、図３（ａ）にはホログラムリーダ６をホログラムメモリ３から離した状態でユーザーが左右に振るような様子を示しているが、図４に示すように、ホログラムリーダ６の筐体の一部をホログラムメモリ３の表面上に接触させた状態で上下左右に振る、つまり摺動させるようなスキャン方式も想定される。
【００２２】
図３（ｂ）は、多数の要素ホログラムｈ１〜ｈ２４が記録されたホログラムメモリ３を模式的に示しているが、ユーザーは任意に、例えば左右にホログラムリーダ６を振ることで、ホログラムメモリ３に対する読出スキャンの軌跡（再生参照光Ｌ４のスポットの軌跡）は破線で示すようになる。
実際にユーザーがどのようにホログラムリーダ６を移動させるかは全く不定であるため、再生参照光Ｌ４のスポットは、全く不規則かつ不安定に、ホログラムメモリ３上の要素ホログラムに照射される。この状態で、再生参照光Ｌ４のスポットが照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６に読み取られていくことになる。つまり各要素ホログラムｈ１〜ｈ２４は、それぞれ、確率的に読み出しが行われる。ホログラムリーダ６側では読み取れた要素ホログラムから順にデコードして蓄積し、必要量のデータがデコードできた時点で、再生データを再構成すればよい。
【００２３】
一方、自動スキャン方式とは、ホログラムリーダ６が例えば内部のスキャン機構（後述する図１５に示すカメラ制御機構部１３）の動作によって再生参照光Ｌ４の照射位置を移動させたり、或いはコリメータレンズ４及びイメージャ５を保持するユニットを移動させて行くことで、ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムを順次読み取っていく方式である。例えば図４のようにホログラムリーダ６をポスター等に貼付されたホログラムメモリ３に対向させた状態で自動スキャンを行うことが考えられる。即ちその場合は、ユーザーは単にホログラムリーダ６をホログラムメモリ３の正面に維持していればよく、スキャン機構によって再生参照光Ｌ４の照射位置やレンズ系が移動されることで、ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムに対するスキャンが行われる。
又は、例えばホログラムメモリ３としてのシートをカード状の基板部に貼付した形式のメディアとし、これをホログラムリーダ６内に装填し、ホログラムリーダ６内でスキャン動作を行って各要素ホログラムを読み取っていくような方式も想定できる。
【００２４】
［２．ホログラムメモリの要素ホログラム配置］
実施の形態の再生装置（ホログラムリーダ６）が再生を行うホログラムメモリ３における記録様式を説明する。
上記図２のように、ホログラムメモリ３には多数の要素ホログラムが二次元的に配置されるが、図１で説明したように、各要素ホログラムには、それぞれ１ページ分の二次元画像ＤＰが記録される。
図２では、ホログラムメモリ３の平面上に、横方向に３２個の要素ホログラム、縦方向に２４個の要素ホログラムを配置した例を示している。各要素ホログラムには例えば５１２×３８４画素（ピクセル）の二次元情報を記録する。
元々の記録データを図１（ａ）に示したように二次元画像ＤＰとすること、及び二次元画像化したデータを記録する要素ホログラムを、図２のように二次元配列することで、合計４次元の情報がホログラムメモリ３に記録可能である。
【００２５】
１つの要素ホログラムに記録される二次元画像の例を図１１に示している。
この図１１のような二次元画像が、上記した５１２×３８４画素の二次元情報である。記録データのエンコード過程では、最終的にこの５１２×３８４画素の二次元情報が、物理ページとして生成され、その物理ページが図１（ａ）のように液晶パネル１に表示されることで、当該物理ページを記録した１つの要素ホログラムが形成される。
【００２６】
物理ページとしての二次元画像を生成するまでのエンコード過程を以下に述べる。
図５（ａ）にＤ０〜Ｄ７の８ビットのバイナリコードとしてのバイトデータを示す。このバイトデータは、コンテンツデータ等の元々の記録データについて、エラー訂正符号化やインターリーブ処理などの符号化処理が施されて得られた記録用のデータストリームにおける１バイトである。
この図５（ａ）のバイトデータは、図５（ｂ）の４×４ピクセル（画素）の二次元パターンとしての二次元コードシンボルに変換される。この二次元パターンの各画素Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐｆのうち、Ｐｆ、Ｐｂ、Ｐｅを除く１３個の画素が、バイトデータの値、つまりＤ０〜Ｄ７の８ビット値に応じて、白レベルまたは黒レベルのいずれかが選択される。１３個の画素の内、３個は白レベル、１０画素を黒レベルとする。そして３つの白レベルの画素の組み合わせにより、１バイト値、つまり「００００００００」〜「１１１１１１１１」までが表現される。
なお８ビットのバイトデータを表現するためには、
２8＝２５６［symbol］
の二次元コードシンボルが必要となる。ここで、「Ｃ」でコンビネーションを表し、１３個のうちから３つの組み合わせの種類の数を求めると、
１３Ｃ３＝２８６［symbol］
であるので、二次元コードシンボルの画素数は１３画素以上あれば、上記２５６通りの組合せを表現可能である。つまり上記のようにＰｆ、Ｐｂ、Ｐｅを除く１３個の画素を用いたパターンで１バイト値を表現できる。
例として、図５（ｃ）に値「０１０１１０１０」、つまり「５Ａｈ」（ｈは１６進表記を表す）のバイトデータを示しているが、これは図５（ｄ）の二次元コードシンボルに変換される。この例では、画素Ｐ１、Ｐ７、Ｐ９の３つの画素が白レベルとされる。
【００２７】
４×４画素のうち、画素Ｐｆ、Ｐｂ、Ｐｅについては、画素Ｐｆをサブシンクピクセルとして、補助同期パターン用の画素に割り当てる。この画素Ｐｆには後述するグループサブシンク（Group-SS）生成時に白レベルまたは黒レベルのいずれかを割り当てる。
また画素Ｐｂ，Ｐｅを、サブシンクピクセルをガードするサブシンクガードピクセルとする。この画素Ｐｂ，Ｐｅは常時黒レベルとする。
【００２８】
１バイトのデータは以上のように４×４画素の二次元コードシンボルに変換されるが、４バイト分、つまり４つの４×４画素の二次元コードシンボルから、グループＲ（Group-R：Group Rotated・・回転グループ）が生成される。
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）として、４つのグループＲを示している。即ち図６（ａ）はバイトデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから生成されたグループＲ、図６（ｂ）はバイトデータＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈから生成されたグループＲ、図６（ｃ）はバイトデータＩ，Ｊ，Ｋ，Ｌから生成されたグループＲ、図６（ｄ）はバイトデータＭ，Ｎ，Ｏ，Ｐから生成されたグループＲである。
１つのグループＲは、４つの二次元コードシンボルがそれぞれ所定回転された後に合成されて生成される。
例えば図６（ａ）のグループＲは、バイトデータＡ、バイトデータＢ，バイトデータＣ，バイトデータＤの各二次元コードシンボルが合成されるが、この４つの各二次元コードシンボルは、次のように回転操作を施した上で合成される。
バイトデータＡの二次元コードシンボル：回転無し。
バイトデータＢの二次元コードシンボル：右９０°回転。
バイトデータＣの二次元コードシンボル：１８０°回転。
バイトデータＤの二次元コードシンボル：左９０°回転。
そして、このように回転させた４シンボルを結合し、図６（ａ）に示す８×８画素のグループＲが生成される。
【００２９】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のグループＲが、このようにして生成されたら、この４つのグループＲを結合し、図６（ｅ）のように１６×１６画素のグループサブシンク（Group -SS）を生成する。このとき、バイトデータＣ，Ｈ，Ｉ，Ｎについての４×４画素の二次元パターンにおける画素Ｐｆに白レベルが割り当てられていることで、図示するようにグループサブシンクの中央に集まった２×２ピクセルの４つの画素Ｐｆが４画素分の白領域を形成する。これがサブシンクパターンＳＳとなる。
また、他のバイトデータＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｏ，Ｐ，の画素Ｐｆについては黒レベルを割り当てることで、グループサブシンク上での白画素の頻度を抑圧する。
図７には、このように生成された１６×１６画素のグループサブシンクの一例を示している。図のように中心の白レベルの４ピクセル分でサブシンクパターンＳＳが形成され、また各４×４画素単位でバイトデータ値に応じて白レベル画素と黒レベル画素が形成される。
【００３０】
図８（ａ）（ｂ）はメイン同期シンボルを示す。メイン同期シンボルは、上記のグループサブシンクと同じ、１６×１６画素で形成される。
このメイン同期シンボルと、上記グループサブシンクが合成されて後述するグループメインシンクが形成される。
メイン同期シンボルＭＳは、その二次元パターンが奇数番目のグループメインシンク用と偶数番目のグループメインシンク用で使い分けられている。
図８（ａ）は偶数番目のグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボル、図８（ｂ）は奇数番目のグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボルを示している。
図８（ａ）の偶数番目のグループメインシンクのメイン同期シンボルＭＳは、１６×１６画素の二次元パターンとして、中央の８×８画素が白レベルで、その周囲の画素が全て黒レベルとされたパターンである。
図８（ｂ）の奇数番目のグループメインシンクのメイン同期シンボルＭＳは、同じく１６×１６画素の二次元パターンにおいて、中央に◇状（菱形）となるように白レベルの画素が割り当てられている。
【００３１】
グループサブシンク（Group -SS）とメイン同期シンボルＭＳで形成されるグループメインシンク（Group -MS）を図９に示す。グループメインシンクは、グループサブシンクが横方向に８個、縦方向に８個配列されて形成される。従って１２８×１２８画素の単位となる。
但し、任意の位置のグループサブシンクを空白とし、メイン同期シンボルＭＳが挿入される。図９では略中央にメイン同期シンボルＭＳを配置した例を示している。
なお、この図９は偶数番目のグループメインシンクの例であるため、図８（ａ）のメイン同期シンボルが挿入される。奇数番目のグループメインシンクの場合、同様の位置に図８（ｂ）のメイン同期シンボルが配置されることになる。
【００３２】
このようなグループメインシンクが、さらに二次元平面に配列されたものが物理ページとなる。図１０に物理ページの構成例を示す。
ここでは横方向にｐグループ、縦方向にｑグループとなるようにグループメインシンクGroup-MS[0][0]・・・Group-MS[p-1][q-1]が配列されて物理ページ（Physical Pages）が形成された例を示している。
このような物理ページ（Physical Pages）の画像が図１の二次元ページデータとして液晶パネル１に表示される。
【００３３】
なお、図１０の物理ページには、各グループメインシンクに「EVEN」「ODD」として偶数番目のグループメインシンクと奇数番目のグループメインシンクを示した。そして縦方向／横方向ともに奇数番目グループメインシンク／偶数番目グループメインシンクが交互に配置されている。
上述のように、偶数番目のグループメインシンクでは図８（ａ）のメイン同期シンボルが付加され、奇数番目のグループメインシンクでは図８（ｂ）のメイン同期シンボルが付加されている。
【００３４】
なお、メイン同期シンボルＭＳは、二次元画像の相対位置及び位置同期をとるための特殊なパターンであり、媒体特性や光学系の性能に応じて、二次元的に適宜配置する。
またグループサブシンク内のサブシンクパターンＳＳは、グループサブシンク内のミクロな幾何学歪みを検出するためのパターンであり、メイン同期シンボルＭＳは、マクロな幾何学歪みを検出するためのパターンである。
【００３５】
物理ページとして形成される二次元画像ＤＰの実例を図１１，図１２に示す。ここでは上記ｐ＝４、ｑ＝３として、水平方向に４グループ、垂直方向に３グループのグループメインシンクが配列されてなる物理ページを例示している。１つのグループメインシンクは１２８×１２８画素であるため、この物理ページは、５１２×３８４画素で構成されることになる。
グループサブシンクの単位で言えば、グループサブシンクが水平方向に３２個、垂直方向に２４個配置されて物理ページが構成される。
【００３６】
ここで図１１は、記録するデータを上述のように二次元コードシンボル化し、サブシンクパターンＳＳを含むグループサブシンクを形成し、更にグループメインシンクを形成し、さらに水平方向に４グループ、垂直方向に３グループのグループメインシンクを配列して物理ページとした二次元画像である。
即ちこの図１１は、記録する情報を二次元画像化したデータパターンと、シンクパターン（サブシンクパターンＳＳ及びメイン同期シンボルＭＳ）とを有する第１の二次元画像としての例である。
一方、図１２は、有効な記録データの二次元コードシンボルを含まずに、サブシンクパターンＳＳとメイン同期シンボルＭＳのみを含む第２の二次元画像の例である。サブシンクパターンＳＳ、及びメイン同期シンボルＭＳを表現する画素のみが白レベル（明レベル）であり、他は全て黒レベル（暗レベル）とされた二次元画像である。
【００３７】
記録するコンテンツデータ等の各データブロックが、この図１１のような二次元画像とされ、１つの要素ホログラムとして記録されていくことで、ホログラムメモリにコンテンツデータ等が記録されるものであるが、本例では、図１２のようなコンテンツデータ等の主データを含まない二次元画像も、要素ホログラムとして記録される。
図１３に第１，第２の二次元画像を記録する要素ホログラムの配置例を示す。
【００３８】
図１１のような第１の二次元画像を記録した要素ホログラムは、即ちデータページとしての要素ホログラムであり、説明上、以下、データ要素ホログラムｈＤと呼ぶ。また図１２のように主データを含まないシンクパターンのみの第２の二次元画像（アンブルページ）を記録した要素ホログラムを、アンブル要素ホログラムｈＡと呼ぶこととする。
図１３では、ホログラムメモリ３の平面上の配置として、○でデータ要素ホログラムｈＤを示し、また斜線を付した○でアンブル要素ホログラムｈＡを示している。
【００３９】
図１３（ａ）は、二次元配列される要素ホログラムにおいて、左端、右端の各１列の要素ホログラムが、アンブル要素ホログラムｈＡとされている例である。この図１３では簡単のため、配列される要素ホログラムの数を１１×１１個で示しているが、例えば上記図２の配列を想定した場合、この図１３（ａ）の配列は図１４に示すようになる。即ち、左端の１列の２４個の要素ホログラムと右端の１列の２４個の要素ホログラムは、アンブル要素ホログラムｈＡとされ、図示するようにアンブルページとしての二次元画像が記録される。これ以外の第２列目から第３１列目までの要素ホログラムは、データ要素ホログラムｈＤとされ、図示するようにデータページとしての二次元画像が記録されている。
【００４０】
後述するが、本実施の形態のホログラムリーダ６では、アンブル要素ホログラムｈＡを読み込んで、幾何歪み補正の補正初期値を算出し、データ要素ホログラムｈＤを読み込んだ場合は、上記補正初期値を利用して幾何歪み補正演算を行う。このためデータ要素ホログラムｈＤを読み込む前に、アンブル要素ホログラムｈＡを読み込むことが好適である。ここで、上述したユーザーによる手動スキャンにおいて、ユーザーが左右にホログラムリーダ６を移動させる動作を考えると、図１３（ａ）のように二次元配列における左右の端辺部の要素ホログラムをアンブル要素ホログラムｈＡとすることが好適と言える。つまり最初にアンブル要素ホログラムｈＡをスキャンする確率が高くなるためである。
【００４１】
また、同様の理由で、ユーザーによる手動スキャンが二次元配列に対して上下方向にホログラムリーダ６を移動させることを想定するなら、図１３（ｂ）のように、二次元配列における上端の行と、下端の行の要素ホログラムをアンブル要素ホログラムｈＡとすることが適切となる。
更には、図１３（ｃ）のように二次元配列の周囲を囲むようにアンブル要素ホログラムｈＡを配置すれば、ユーザーの上下左右方向の不定の手動スキャンが行われる場合でも、アンブル要素ホログラムｈＡをデータ要素ホログラムｈＤより先に検出できる確率が高くなり、好適である。
【００４２】
図１３（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、さらに二次元配列において、端辺部以外にもそれぞれ図示するようにアンブル要素ホログラムｈＡを配置した例である。
これも後述するが、ホログラムリーダ６では、アンブル要素ホログラムｈＡが読み込めるたびに幾何歪み補正の補正初期値を算出していく。そしてデータ要素ホログラムｈＤが読み込まれた際には、最新の補正初期値を用いる。
幾何歪み補正とは、撮像する二次元画像の垂直方向、水平方向、回転方向などのズレを補正するものであるが、手動スキャンの場合においてスキャン軌跡が不定であることを考えると、あるデータ要素ホログラムｈＤに対して直近に読み込まれたアンブル要素ホログラムｈＡは、幾何歪みの状況が似通っているといえる。つまり補正初期値が適正な初期値になっているといえる。そのことから、なるべく頻繁に補正初期値が算出されていくことが好ましい。図１３（ｄ）（ｅ）（ｆ）のようにアンブル要素ホログラムｈＡを配置すれば、幾何歪み補正の補正初期値を算出する機会が多くなり、データ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何歪み補正に対して、より適切な補正初期値を与えることができる。
【００４３】
［３．ホログラムリーダの構成］
実施の形態のホログラムリーダ６（ホログラム再生装置）の構成を図１５で説明する。
ホログラムリーダ６は、撮像部１０、信号処理部２０、メモリ部３０、外部機器ＩＦ部４０の４つのブロックを有する。これら各部は、システムコントローラ５１の制御に基づいてそれぞれ所要の動作を行う。
【００４４】
システムコントローラ５１は、例えばマイクロコンピュータにより形成され、ホログラムメモリ３からのデータ読取のための動作を実行するために各部を制御する。
またシステムコントローラ５１は操作部５３の操作情報を監視し、ユーザーの操作に応じて必要な制御を行う。またシステムコントローラ５１は、表示部５２を制御してユーザーに提示する各種の情報の表示を実行させる。
【００４５】
撮像部１０は、ホログラムメモリ３の要素ホログラムから再生される二次元画像を撮像するためのブロックであり、コリメータレンズ１１、撮像素子部（イメージャ）１２、カメラ制御機構部１３、発光駆動部１４、ホログラムスキャン制御部１５、参照光光源１６を有して構成される。
コリメータレンズ１１、撮像素子部１２は、図１（ｂ）で説明したコリメータレンズ４及びイメージャ５に相当する。撮像素子部１２はＣＭＯＳイメージセンサ、或いはＣＣＤイメージセンサ等の二次元画像を検出する装置である。
カメラ制御機構部１３は撮像素子部１２（或いは参照光光源１６）とホログラムメモリ３との位置関係を制御するための装置であり、可動部を手動または自動で制御する機能を持つ。なお、図３，図４で説明したような手動スキャン方式を採用する場合は、このカメラ制御機構部１３は不要となる。
参照光光源１６は、図１に示した記録時の記録参照光Ｌ３と同じ角度でホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射するようにホログラムリーダ６の筐体上に配置されている。例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）或いは半導体レーザによる参照光光源１６は、発光駆動部１４によって発光される。発光駆動部１４は、当該ホログラムリーダ６によってホログラムメモリ３の再生を行う場合に、システムコントローラ５１の指示によって参照光光源１６を発光駆動する。
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２から読み取られた二次元画像の状態及び変数用メモリ２６に格納されたこれまでのスキャン状況を元にホログラムスキャンの撮像タイミングと読み出し画素を決定し、スキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号を撮像素子部１２に与えて撮像素子部１２での撮像動作を制御する。また撮像素子部１２で得られた二次元画像信号の処理を行う。
【００４６】
信号処理部２０は、撮像部１０にて撮像された一連の二次元画像に信号処理を施すためのブロックであり、メモリコントローラ２１、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５、変数用メモリ２６、補正初期値用メモリ２７で構成される。
メモリコントローラ２１は、ホログラムスキャン制御部１５、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５の各々と、メモリ部３０とのデータ読み書きのアービトレーションをとる。
光学補正変数算出部２２は、二次元画像内の輝度バラツキの状態を検出し、光学補正変数を決定する。
幾何歪み補正変数算出部２３は、二次元画像内の幾何学的な歪みを検出し、幾何補正変数を決定する。
二値化部２４は、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、二次元画像を二値化する。
復号部２５は二値化部２４二値化されたデータを復号し、ホログラムメモリ３から読み出した情報を再生する。
変数用メモリ２６は光学補正変数算出部２２で算出された光学補正変数、幾何歪み補正変数算出部２３で算出された幾何補正変数を格納する。
補正初期値用メモリ２７は、幾何歪み補正変数算出部２３が幾何歪み補正のための補正初期値を算出したときに、その補正初期値用を記憶する。
【００４７】
メモリ部３０は、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する機能と、信号処理部２０にて行われる信号処理中間結果を記憶する機能、復号部２５にて復号された情報を記憶する機能を有する装置であり、情報用メモリ３１と不揮発性メモリ３２で構成される。
情報用メモリ３１は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）で構成され、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する記憶領域とされる。記憶した二次元画像は、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４の処理のために読み出される。
不揮発性メモリ３２は復号部２５で復号された情報、例えば音声／映像情報等の記憶領域とされる。
【００４８】
外部機器ＩＦ部４０は、このホログラムリーダ６で読み出した音声／映像情報等を外部機器１００へ伝送する装置であり、外部機器インターフェース４１を備える。
【００４９】
ホログラムメモリ３からのデータ読出の際の各部の動作を述べる。
ホログラムメモリ３に対するスキャンを行う際には、発光駆動部１４が参照光光源１６を発光駆動する。再生参照光Ｌ４が照射されたホログラムメモリ３からは、要素ホログラムの再生像光が得られ、これがコリメータレンズ４を介して撮像素子部１２に結像する。撮像素子部１２に結像した二次元画像は、電気信号に変換されてホログラムスキャン制御部１５に転送される。
【００５０】
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２の動作を制御すると共に、撮像素子部１２によって得られる二次元画像信号の処理を行う。
即ちホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２に対してスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号等を供給して、いわゆる撮像動作により固体撮像素子アレイで得られる二次元画像信号を順次転送出力させる。そして撮像素子部１２から転送されたきた二次元画像信号について、サンプリング処理、ＡＧＣ処理、Ａ／Ｄ変換処理等を施して出力する。
【００５１】
ホログラムスキャン制御部１５から出力されるデジタルデータ化された二次元画像信号は、メモリコントローラ２１の制御によって情報用メモリ３１に記憶される。
【００５２】
情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、光学補正変数算出部２２で、光学補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から光学補正変数算出部２２に二次元画像信号が転送され、光学補正変数算出部２２で光学的な原因によるデータ値の変動である光学歪み補正や、明るさ調整補正のための補正変数が算出される。光学補正変数算出部２２は、算出した光学補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
なお、光学補正変数算出部２２は、実際に二次元画像信号に対して光学補正処理を行うものではなく、光学補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみである。つまり、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００５３】
また情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、幾何歪み補正変数算出部２３で、幾何補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から幾何歪み補正変数算出部２３に二次元画像信号が転送され、幾何歪み補正変数算出部２３で、画像位置ズレ補正、画像回転ズレ補正など、幾何歪み補正のための補正変数が算出される。幾何歪み補正変数算出部２３は、算出した幾何補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
この幾何歪み補正変数算出部２３は、上述したデータ要素ホログラムｈＤからのデータページの二次元画像、及びアンブル要素ホログラムｈＡからのアンブルページの二次元画像のいずれに対しても、幾何歪み補正変数の算出処理を行うことになるが、アンブルページの二次元画像に対して幾何歪み補正変数の算出処理を行って得た幾何補正変数については、それを補正初期値として扱い、補正初期値用メモリ２７に格納する。
そしてデータページの二次元画像に対しては、補正初期値用メモリ２７に記憶された補正初期値を用いて幾何歪み補正変数の算出処理を行う。この算出処理で得られた幾何補正変数を、変数用メモリ２６に格納することになる。
なお、幾何歪み補正変数算出部２３も、実際に二次元画像信号に対して幾何歪み補正処理を行うものではなく、幾何補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみであって、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００５４】
光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３での処理により、光学補正変数、幾何補正変数が変数用メモリ２６に格納された二次元画像信号は、情報用メモリ３１から二値化部２４に転送され、二値化される。撮像素子部１２によっては階調のある撮像データとして二次元画像信号が得られるが、これを白黒（明暗）の二値に変換する二値化処理を行うものである。ホログラムメモリ３から読み取るべきデータは、元々の記録データを白黒の二値のデータとして二次元ページデータ化されたものであるからである。
この二値化部２４では、二値化の際に、その二次元画像信号について変数用メモリ２６に格納されている光学補正変数、幾何補正変数を用いて処理を行う。即ち幾何補正変数に基づいて、情報用メモリ３１からの二次元画像信号の読込の際の座標を調整し、また光学補正変数に基づいて二値化の際の閾値を設定する。
二値化部２４で光学補正変数、幾何補正変数を用いた二値化処理を行うことで、二値化された二次元画像信号は、結果的に光学補正、幾何歪み補正が実行された状態となる。
二値化部２４で二値化された二次元画像信号は、直接、或いは情報用メモリ３１を介して、復号部２５に転送される。
【００５５】
復号部２５は、二値化された二次元画像信号、つまり１つの要素ホログラムから得られたデータについて、デコード処理やエラー訂正処理を行い、元のデータを復号する。
復号部２５は、デコードしたデータを、メモリコントローラ２１に受け渡す。メモリコントローラ２１は、デコードされたデータを不揮発性メモリ３２に格納させる。
ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから得られる二次元画像信号について、復号部２５で順次デコードされ、不揮発性メモリ３２に蓄積されていくことで、最終的に、ホログラムメモリ３に記録されている元々のデータ、例えばＡＶコンテンツデータやコンピュータデータ等が不揮発性メモリ３２上で構築される。
【００５６】
不揮発性メモリ３２上で再構築されたデータは、外部機器インターフェース４１により外部機器１００、例えばパーソナルコンピュータや、オーディオプレーヤ或いはビデオプレーヤ等のＡＶ装置、又は携帯電話器等の外部機器に対して、ホログラムメモリ３からの再生データとして転送される。外部インターフェース２６は例えばＵＳＢインターフェース等が想定される。もちろん外部インターフェース２６はＵＳＢ以外の規格のインターフェースでもよい。ユーザーは外部機器１００側で、ホログラムメモリ３からの再生データを利用できる。例えばパーソナルコンピュータでコンピュータデータを利用したり、ＡＶ装置や携帯電話等で、ＡＶコンテンツデータを再生させることができる。
【００５７】
なお図示していないが、所定の記録メディアに対して記録を行うメディアドライブを設け、再生データを、そのメディアドライブにより記録メディアに記録されるようにしてもよい。
記録メディアとしては、例えば光ディスク、光磁気ディスク等が想定される。例えばＣＤ（Compact Disc）方式、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）方式、ブルーレイディスク（Blu-Ray Disc）方式、ミニディスク（Mini Disc）方式などの各種方式の記録可能型のディスクが記録メディアとして考えられる。これらのディスクが記録メディアとされる場合、メディアドライブは、ディスク種別に対応したエンコード処理、エラー訂正コード処理、或いは圧縮処理等を施して、再生したデータをディスクに記録する。
また記録メディアとしてハードディスクも想定され、その場合、メディアドライブは、いわゆるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）として構成される。
さらに記録メディアは、固体メモリを内蔵した可搬性のメモリカード、或いは内蔵型固体メモリとしても実現でき、その場合メディアドライブは、メモリカード或いは内蔵型固体メモリに対する記録装置部として構成され、必要な信号処理を行って再生したデータの記録を行う。
【００５８】
さらには、例えば記録メディアに記録したＡＶコンテンツデータ等をメディアドライブで再生し、その再生したＡＶコンテンツデータ等をデコードして出力する音声再生出力系、映像再生出力系を備えることは当然考えられる。
またメディアドライブで再生したデータを外部機器インターフェース４１を介して外部機器に転送することもできる。
さらに上記のＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ミニディスク、メモリカード等の可搬性の記録メディアに記録した場合は、その記録メディアを外部機器で再生させることで、ユーザーはホログラムメモリ３から読み出した再生データを利用できる。
【００５９】
なお、ホログラムメモリ３に対するスキャンを行ってデータを読み出す再生動作（データダウンロード動作）と、得られたオーディオ／画像等のデータを外部機器１００に転送したり、或いは上記のように再生出力系で再生出力する動作は、基本的には同時に行われないとすれば、メモリ部３０において、情報用メモリ３１及び不揮発性メモリ３２のいずれか一方、もしくは両方を再生装置に具備された他の記憶手段で代替することにより、メモリ構成を簡略化できる。
例えば上記のように光ディスクやＨＤＤなどの記録メディアに復号したデータを記録するようにすれば、再生データ構築までは情報用メモリ３１に格納し、不揮発性メモリ３２を不要とすることも可能である。
【００６０】
［４．再生処理］
ホログラムリーダ６による再生時の処理を図１６で説明する。上述したように、本例のホログラムメモリ３には、要素ホログラムとして、データ要素ホログラムｈＤとアンブル要素ホログラムｈＡが記録されている。また、例えば手動スキャンを想定すれば、各要素ホログラムがどのような順番で読み取られるかは全く不定である。このようなシステムにおいて本例のホログラムリーダ６は、以下の処理を行うことでホログラムメモリ３の再生を行い、またそのとき幾何歪みを適切に補正し、データ再生能力を向上させる。
【００６１】
図１６はシステムコントローラ５１の制御に基づいて図１５の構成の各部で実行される処理を示している。
再生スキャンを開始する際には、システムコントローラ５１は発光駆動部１４を制御して参照光光源１６による再生参照光Ｌ４の発光を開始させる。ホログラムリーダ６が上述したユーザーの手動スキャンを前提とした構成とされるときは、再生参照光Ｌ４を照射しながらユーザーがホログラムリーダ６を移動させることでスキャンが行われる。
またホログラムリーダ６がカメラ制御機構部１３を備え、カメラ制御機構部１３によってスキャン位置が制御される構成の場合は、スキャン開始と共にシステムコントローラ５１はホログラムスキャン制御部１５に指示してカメラ制御機構部１３の動作を開始させる。
【００６２】
スキャン開始に伴って、まず、ホログラムメモリ３の要素ホログラムの二次元画像における一部分の領域である部分二次元画像を撮像し、撮像した部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定する処理が行われる。
これはステップＦ１０１の部分撮像、ステップＦ１０２の要素トラッキング判定、ステップＦ１０３のカメラ制御の３つの処理の繰り返しにより実行される。なお、手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３のカメラ制御は行われず、ステップＦ１０１，Ｆ１０２の繰り返しとなる。
再生参照光Ｌ４の照射が開始され、スキャンが開始されたらホログラムスキャン制御部１５はスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号により撮像素子部１２を制御し、所定タイミング間隔でステップＦ１０１の部分撮像を実行させて部分二次元画像信号を取り込む。そしてステップＦ１０２で、部分撮像した部分二次元画像信号からトラッキングを判定する処理を行う。
ステップＦ１０２でトラッキング状態が良好であると判定した場合は、ステップＦ１０４に移行するが、トラッキング状態が適切でないと判定されている場合は、ステップＦ１０３のカメラ制御でトラッキング位置を変更させてステップＦ１０１に戻る。或いは手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３の処理は無いため、そのままステップＦ１０１に戻る。
【００６３】
ステップＦ１０１の部分撮像とは、要素ホログラムから得られる二次元画像の一部を撮像素子部１２で取り込む動作である。
図１７は、撮像素子部１２に結像した、或る要素ホログラムの全画像（５１２×３８４ピクセル）と、部分撮像する領域ＡＲ１の例を示している。
ホログラムスキャン制御部１５は、ステップＦ１０１の部分撮像では、図１５の結像画像の中から、領域ＡＲ１のみの画像を取り込む処理を行うものである。そして領域ＡＲ１の画像信号、即ち部分二次元画像信号からステップＦ１０２でトラッキング状態を判定する。
要素ホログラムの再生トラッキング状態は、輝度の明暗として現われることが知られている。そして当然ながら再生時には、なるべく明暗のくっきりした二次元画像を撮像する必要がある。
再生参照光Ｌ４のスポットが或る要素ホログラムの真上、つまり最適なトラッキング状態にあるときは、最も明暗のはっきりした二次元画像が撮像されるが、再生参照光Ｌ４のスポットが要素ホログラムからずれるに従って、明暗の曖昧な二次元画像が撮像される状態となる。つまりトラッキング状態が適切でないと、二次元画像における白レベル画素についての輝度が低下する。従って、例えば取り込んだ画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により、トラッキング状態を判定できる。
【００６４】
但し、例えば５１２×３８４ピクセルである全画像について輝度レベルを加算して判定を行うことは、処理負担として大きく、また処理時間も長くなる。
ここで、トラッキング状態に起因する輝度の明暗ばらつきは画像全体に一様に生じるという特性がある。
そこで本例では、トラッキング判定のために全画像を取り込んで輝度の状態を判断することに代えて、部分撮像した領域ＡＲ１の部分二次元画像信号から輝度状態を判断するようにする。即ち、領域ＡＲ１内の画素について、輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値が所定値以上であればトラッキング状態良好と判定する。このようにすると、全画素で判断する場合に比べて、加算する画素数は著しく低減され、処理負担は軽くなり、また非常に高速にトラッキング状態の判定処理ができることになる。
なおステップＦ１０１で、要素ホログラムから読み取られる１つの二次元画像内でどの部分を撮像するかは任意である。図１５の領域ＡＲ１は、１つのメイン同期シンボルを中心とした領域としているが、他のメイン同期シンボルを含む領域としても良いし、或いはメイン同期シンボルを含まない領域としても良い。
【００６５】
このステップＦ１０１，Ｆ１０２の処理が高速に繰り返されていくことで、或る要素ホログラムに対して最適なトラッキング状態となっているか否かがスキャン中に監視されることになる。そして、或る要素ホログラムに対するトラッキングがＯＫとなった時点で、ステップＦ１０４以降に進む。
【００６６】
まずステップＦ１０４で、ホログラムスキャン制御部１５は撮像素子部１２を制御して要素ホログラムの全画素撮像を実行する。即ちその時点でトラッキングＯＫと判定された或る要素ホログラムの全画素の二次元画像信号を取り込む。トラッキングＯＫの状態で二次元画像信号が取り込まれるため、得られた二次元画像信号は、規定以上の輝度レベルが確保されている。ホログラムスキャン制御部１５は全画素撮像により取り込んだ二次元画像信号に対して所定の処理を行い、デジタル値に変換して出力する。この二次元画像信号のデータはメモリコントローラ２１によって情報用メモリ３１に記憶される。
但し、撮像した二次元画像信号には、種々の要因により、輝度ムラなどの光学的なばらつきや、水平方向、垂直方向、回転方向のずれなど幾何学的な歪みを持つものとなる。このため、光学歪み補正、幾何歪み補正が必要となる。
【００６７】
ここでステップＦ１０５では、情報用メモリ３１に取り込んだ二次元画像が、アンブルページの二次元画像であるかデータページの二次元画像であるかを判別する。例えば情報用メモリ３１に取り込んだ二次元画像を幾何歪み補正変数算出部２３が取り込み、その画素パターンを検出することで判別が可能となる。つまり、明レベル画素が上述したサブシンクパターンＳＳ及びメイン同期シンボルＭＳに相当する位置関係のみであれば、その二次元画像はアンブルページの二次元画像であると判断でき、それ以外であればデータページの二次元画像と判別できる。
【００６８】
ステップＦ１０４で撮像された要素ホログラムがアンブル要素ホログラムｈＡであってアンブルページの二次元画像が取り込まれた場合はステップＦ１０６に進み、そのアンブルページの二次元画像に対して幾何歪み補正変数算出部２３で幾何歪み補正の演算が行われる。
まずステップＦ１０６で画像分割を実行する。この画像分割は変調時に規則的に挿入された二次元同期信号（メイン同期シンボルＭＳ及びサブシンクパターンＳＳ）を手掛かりに画像を小ブロックに分割する処理である。例えば上述したグループサブシンク単位に分割する。
【００６９】
続いてステップＦ１０７では、分割したグループサブシンク単位で幾何歪み補正変数を算出する。サブシンクパターンＳＳ及びメイン同期シンボルＭＳは、二次元画像における所定位置に挿入されているものであり、従って、撮像した二次元画像におけるサブシンクパターンＳＳ、メイン同期シンボルＭＳの位置から、水平／垂直位置や回転角度等のズレや歪みを算出できる。
上記のようにメイン同期シンボルＭＳは、四角型と菱形として、他のパターンよりも大きなパターンで、規則的に二次元画像内に並んでおり、これを元に大まかな位置および角度の検出が可能になる。実際にあるべき場所と現在ある場所の差を算出すれば、それがあるべき場所に訂正するための処理のパラメータとなる。
サブシンクパターンＳＳはメイン同期シンボルＭＳの間に並んでおりサイズは小さく多数存在し、これを用いてメイン同期シンボルＭＳで算出した大まかなパラメータの微調整を行うことができる。
パラメータ、即ち幾何補正変数としては、サブシンクパターンのセンタ座標値ずれ、X軸縮尺ずれ、Y軸縮尺ずれ、回転角度ズレなどが算出される。
【００７０】
ステップＦ１０８では、以上のようにアンブルページの二次元画像から算出した幾何補正変数を、データページの二次元画像の幾何歪み補正のための初期値として補正初期値用メモリ２７に格納する。
なお、補正初期値用メモリ２７に既に補正初期値が記憶されている場合は、補正初期値を上書き記憶する。即ち過去に算出した補正初期値は消去すればよい。
アンブルページの二次元画像には、元々の記録データとしての有効データは含まれていないため、アンブルページの二次元画像に関しては以上で処理を終える。
そしてステップＦ１０１に戻り、他の要素ホログラムのトラッキング判別及び撮像の処理を行う。
【００７１】
ステップＦ１０４で或る要素ホログラムの二次元画像を取り込んだ後、ステップＦ１０５で、その二次元画像がデータページの二次元画像であると判別されたときは、ステップＦ１０９に進み、幾何歪み補正変数算出部２３で幾何歪み補正変数の算出処理が行われる。
この場合も、まずステップＦ１０９で画像分割が行われ、補正変数算出演算の単位として二次元画像を例えばグループサブシンク単位に分割する。
そしてステップＦ１１０で幾何歪み補正変数の算出が行われる。このとき幾何歪み補正変数算出部２３は、補正初期値用メモリ２７に記憶されている補正初期値を読み出して、その補正初期値としてのパラメータを用いた上で、幾何歪みのパラメータを算出する。
アンブルページの二次元画像が得られる毎に上記のステップＦ１０６〜Ｆ１０８が行われるため、ステップＦ１１０の時点で補正初期値用メモリ２７に記憶されている補正初期値は、現在処理中のデータページの二次元画像から直近の時点で撮像されたアンブルページの二次元画像から算出された補正初期値である。従って、補正初期値は、現在のデータページの二次元画像についての算出される幾何歪み補正変数にかなり近いパラメータ値となっていると推定できる。
後述するが、ステップＦ１１０で、このような補正初期値を用いて、現在処理対象のデータページの二次元画像について幾何歪み補正変数を算出することで、効率よくかつ適正な幾何歪み補正変数を算出することができる。
そして幾何歪み補正変数算出部２３により算出された幾何補正変数は、変数用メモリ２６に記憶される。
【００７２】
続いてステップＦ１１１で、情報用メモリ３１に取り込まれている現在処理対象の二次元画像が光学補正変数算出部２２に読み込まれ、光学歪み補正変数算出処理が行われる。
この場合、光学補正変数として、例えば各グループサブシンク領域毎に輝度合計値が求められ、それらが変数用メモリ２６に格納する処理が行われる。
【００７３】
ステップＦ１１０，Ｆ１１１では、幾何歪み補正変数と光学補正変数が算出されて変数用メモリ２６に記憶されるが、実際に二次元画像の幾何歪み、光学歪みが補正されるものではない。二次元画像に対する実際の補正は、ステップＦ１１２の二値化処理の際に、幾何補正変数、光学補正変数が参照されることで実行される。
ステップＦ１１２の二値化処理では、二値化部２４が、情報用メモリ３１から二次元画像を取り込む。上記ステップＦ１１０，Ｆ１１１では、実際の補正処理としての画像再構成は行われていないため、この時点で情報用メモリ３１に保存されている二次元画像は、ステップＦ１０４で取り込んだままの状態、つまり幾何歪み、光学歪みが存在する状態である。
このとき二値化部２４は、まず変数用メモリ２６に格納されている幾何補正変数に基づいて、情報用メモリ３１から読み出すべき画素アドレスを決定する。これにより、二値化部２４は、幾何歪みが補正された状態の二次元画像信号を取り込むことができる。
そして二値化部は、取り込んだ二次元画像信号について二値化する。記録画像は白／黒（明／暗）の二値レベルであるが、撮像素子部１２で撮像された二次元画像信号は、その中間的なレベルを含むものとなっているためである。
このときに、二値化の閾値、即ち二値化処理の基準値を、変数用メモリ２６に記憶された光学補正変数に基づいて設定する。例えばグループサブシンク単位で記憶されている光学補正変数（輝度合計値）に従って、グループサブシンク単位毎に二値化閾値を設定し、各画素レベルを明レベル、暗レベルに二値化していく。すると、二値化された結果の二次元画像信号は、光学歪みが補正された状態の二値信号となる。
【００７４】
このような二値化処理が完了したらステップＦ１１３の復号処理が行われる。
ステップＦ１１３では、復号部２５に二値化部２４で二値化された二次元画像信号が供給され、復号部２５で復調及び誤り訂正等の復号処理を行う。これにより再生データが復元される。復号されたデータ、即ちホログラムメモリ３上の１つの要素ホログラムから再生された再生データは、メモリコントローラ２１によって不揮発性メモリ３２に格納される。
【００７５】
ステップＦ１１４では、必要量の要素ホログラムを再生できたかどうかを判定し、再生完了であれば、スキャンを終了する。このときシステムコントローラ５１は参照光光源１６からの再生参照光Ｌ４の照射を終了させる。
また、必要量の要素ホログラムをまだ再生できていなければ、ステップＦ１０１に戻り、上述の処理を繰り返す。つまり、他の要素ホログラムについての再生処理を同様に実行していく。
なお、手動スキャンではなく、ステップＦ１０３でカメラ制御を行う構成の場合、ステップＦ１１４からＦ１０１に移行する際に、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、ステップＦ１０３のカメラ制御処理で参照光強度、角度等の光学条件及び要素ホログラムと撮像素子の位置関係を調整すると同時に、読取り時のＳＮ（Signal Noise）特性が良好な画素を推定して選択し、選択された画素のみを読み込むことにより、撮像速度及び読取り時のＳＮ特性を改善できる。
【００７６】
以上の図１４の処理を完了することで、ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから読み出されたデータが不揮発性メモリ３２に蓄積された状態となり、例えばＡＶコンテンツデータなどの再生データが不揮発性メモリ３２上で構築される状態となる。
この再生データは、その後、外部インターフェース４１を介して外部機器１００に転送され、ユーザーは、外部機器１００において再生データを使用することができる。
【００７７】
上記ステップＦ１１０では、補正初期値を用いてデータページの二次元画像の幾何歪み補正変数を算出するが、その動作を図１８で模式的に説明する。なお、回転ズレの補正を例に挙げる。
図１８（ａ）は、データ要素ホログラムｈＤから読み出したデータページの二次元画像に、角度θ１の回転ズレが生じていた状態を表している。
例えば図１１に例示したように、データページの二次元画像には、サブシンクパターンＳＳ、メイン同期シンボルＭＳに加えてデータパターンが混在している。このため補正変数算出演算が収束するまでには比較的長時間を要する。一方、幾何歪み補正変数算出はスキャン中の処理であって、実際には次々に要素ホログラムの読取を行うものであるため、１つの二次元画像に対する幾何歪み補正変数算出演算に割ける時間は短い。このため実際上、或るデータページの二次元画像に対する幾何歪み補正変数の算出は、補正変数が収束するまで続けることができない場合が多く、結局変数用メモリ２６には収束しきる途中の値の補正変数が記憶される状況が発生する。
例えば図１８（ａ）の角度θ１に相当する幾何補正変数まで収束できずに、図１８（ｂ）の角度θ２分を残した角度θ３の幾何補正変数が変数用メモリ２６に格納されることがある。
すると、二値化の際には、角度θ３分の補正しかできず、結局図１８（ｂ）のように回転方向に角度θ２のズレを残したままの二次元画像が補正結果として得られるものとなってしまう。つまり幾何補正が不十分な状態のままとなる。当然これによっては、データ復号の際のエラーレートも悪化する。
【００７８】
一方、図１８（ｃ）には、アンブル要素ホログラムｈＡから読み出したデータページの二次元画像に、角度θ１の回転ズレが生じていた状態を表している。図１２に示したように、アンブルページの二次元画像には、サブシンクパターンＳＳ、メイン同期シンボルＭＳしか存在しない。データパターンが混在していないため、補正変数算出演算は非常に迅速に収束でき、短時間で図１８（ｄ）のように回転ズレの無い状態とする幾何補正変数を算出することができる。このように角度θ１の回転補正を行う幾何補正変数が、補正初期値として補正初期値用メモリ２７に記憶される。
【００７９】
このような補正初期値が得られた後に撮像されたデータ要素ホログラムｈＤのデータページの二次元画像が図１８（ｅ）のように、角度θ１＋αの回転ズレがあったとする。
この二次元画像に対して、補正初期値を用いることで、図１８（ｆ）のように、回転ズレを角度αの状態とすることができる。つまり幾何補正変数の算出をする前の時点で、回転ズレを殆ど解消した状態とすることができる。そして幾何補正変数の算出処理としては、この角度αの回転ズレを解消して図１８（ｇ）の状態とするまで収束させる演算を行えばよい。この場合、回転ズレが殆ど無い状態であるため、短時間で演算が収束し、角度αを補正するパラメータが得られる。そして結果として、角度θ１を補正する補正初期値のパラメータと、算出した角度αを補正するパラメータから、角度θ１＋αの回転ズレを補正する幾何補正変数を求め、これを変数用メモリ２６に記憶させればよい。これにより、二値化処理の際には、情報用メモリ３１に格納された図１８（ｅ）のような二次元画像を、図１８（ｇ）の状態で読み込むことができる。
このような処理により、スキャン中に、各データ要素ホログラムｈＤの二次元画像に対して、ほぼ完全に近い精度の幾何歪み補正が可能となる。
【００８０】
ところで、このような補正初期値を用いた幾何補正変数算出の効果を得るためには、アンブルページの二次元画像と、データページの二次元画像とで、類似した幾何歪みが生じていることが必要である。
このため、例えば上記図１３の各例のようにアンブル要素ホログラムｈＡが配置されることや、アンブル要素ホログラムｈＡの撮像が行われる毎に、図１６のステップＦ１０７，Ｆ１０８の処理が行われて補正初期値が更新されていくことが適切なものとなる。
【００８１】
例えば図１３（ａ）の配置を例に挙げ、図１９でスキャンの際の読取状況を示す。ユーザーが手動スキャンを行う際に、再生参照光Ｌ４のスポット軌跡が図１９の矢印に示すようになったとする。
この場合、まずアンブル要素ホログラムｈＡ１の撮像が行われる。このとき、アンブル要素ホログラムｈＡ１から読み込まれたアンブルページの二次元画像から補正初期値が算出され、補正初期値用メモリ２７に書き込まれる。
次のタイミングで、データ要素ホログラムｈＤ１が読み取られる。このときデータ要素ホログラムｈＤ１から読み込まれたデータページの二次元画像については、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
さらにデータ要素ホログラムｈＤ２，ｈＤ３・・ｈＤ９が順次読み取られていくが、それらのデータ要素ホログラムｈＤ２，ｈＤ３・・ｈＤ９から読み込まれた各二次元画像についても、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
【００８２】
その後、アンブル要素ホログラムｈＡ２が読み取られ、そのアンブルページの二次元画像から補正初期値が算出されて補正初期値が更新される。
さらに、アンブル要素ホログラムｈＡ３が読み取られ、そのアンブルページの二次元画像から補正初期値が算出されて補正初期値が更新される。
続いて、データ要素ホログラムｈＤ１０が読み取られる。このときデータ要素ホログラムｈＤ１０から読み込まれたデータページの二次元画像については、アンブル要素ホログラムｈＡ３の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
さらにデータ要素ホログラムｈＤ１１，ｈＤ１２・・ｈＤ１８が順次読み取られていくが、それらのデータ要素ホログラムｈＤ１１，ｈＤ１２・・ｈＤ１８から読み込まれた各二次元画像についても、アンブル要素ホログラムｈＡ３の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
【００８３】
このように、例えばデータ要素ホログラムｈＤ１・・・ｈＤ９の二次元画像の幾何補正変数の算出時には、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読込時に算出された補正初期値が利用される。アンブル要素ホログラムｈＡ１とデータ要素ホログラムｈＤ１・・・ｈＤ９は、１回の右方向へのスキャン過程で読み込まれるものであり、それらにはほぼ同様に幾何歪みが生じていると考えて良い。従って、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読込時に算出された補正初期値は、データ要素ホログラムｈＤ１・・・ｈＤ９の二次元画像について算出すべき幾何補正変数にかなり近い値となっている。
データ要素ホログラムｈＤ１０・・・ｈＤ１８の二次元画像と、アンブル要素ホログラムｈＡ３の二次元画像にも、ほぼ同様の幾何歪みが生じていると考えて良いため、アンブル要素ホログラムｈＡ３の読込時に算出された補正初期値は、データ要素ホログラムｈＤ１０・・・ｈＤ１８の二次元画像について算出すべき幾何補正変数にかなり近い値となっている。
【００８４】
つまり図１６の処理では、このように各データ要素ホログラムｈＤの二次元画像は、ほぼ同様の幾何歪みが生じている直近に読み込まれたアンブル要素ホログラムｈＡの二次元画像から算出される補正初期値を用いて幾何補正変数が算出されることになるため、上述した補正変数算出の効率化と変数値の適正化の効果は、良好に発揮されるものである。
【００８５】
［５．実施の形態の効果］
以上の実施の形態においては次のような効果を得ることができる。
本例のホログラムリーダ６は、アンブル要素ホログラムｈＡからシンクパターンのみを有するアンブルページの二次元画像が読み取れた際に、その二次元画像の幾何歪み補正演算を行い、補正初期値を算出する。そして実際に情報がデータパターンとして記録されたデータ要素ホログラムｈＤの二次元画像が撮像された際には、補正初期値を用いて幾何歪み補正変数を算出する。そしてその幾何補正変数を用いて二値化処理の際に幾何歪み補正を実行する。
これにより、幾何補正変数の演算を著しく効率化できるとともに、幾何補正変数は適切な値となり、幾何歪み補正が良好に実現される。従ってデコードエラーを低減し、再生エラーレートが改善される。
【００８６】
またホログラムメモリ３の要素ホログラムの二次元配列において、アンブル要素ホログラムｈＡが端辺部に記録されていることで、データ要素ホログラムｈＤの読取りに先だってアンブル要素ホログラムｈＡを読み出せる確率が高くなる。つまりデータ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何歪み補正に先立って、アンブル要素ホログラムｈＡの二次元画像から補正初期値を算出する動作に好適である。
特に手動スキャンを想定した場合は、端辺部の列方向や行方向に並ぶようにアンブル要素ホログラムｈＡが配置されていることが都合がよい。
【００８７】
また図１９を用いた説明からわかるように、データ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何学補正には、直近の時点で読み込まれたアンブルページの二次元画像から得られる補正初期値を利用する。これにより、最適な補正初期値を利用でき、補正精度や補正演算効率を向上できる。
また、このことを考えれば、図１３（ｄ）（ｅ）（ｆ）のように端辺部以外にもアンブル要素ホログラムｈＡを配置し、補正初期値を更新する機会を増やすことで、データ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何補正変数算出の際に、より適切な補正初期値を与えるようにできるものとなる。
【００８８】
また本例では、情報用メモリ手段に記憶された二次元画像に対して幾何歪み補正、光学補正等のための補正変数を算出し、補正変数を変数用メモリ２６に記憶する。そして二値化部２４で二値化を行う際に、変数用メモリ２６に記憶されている補正変数に基づいて処理を行うことで、結果的に幾何歪み補正、光学補正がなされた状態での情報再生を実現する。この場合、情報用メモリ３１に記憶されている二次元画像に対して直接幾何歪み補正、光学補正等の補正処理を順次行うものではないため、補正処理した二次元画像についての情報用メモリ３１への書込も発生しない。従って、幾何歪み補正、光学歪み補正を順次実行する場合に必要な情報用メモリ３１に対するアクセス処理負担、及びそれによる処理時間負担を解消でき、再生処理の効率化を実現できる。
さらに、二値化処理を実行するまで二次元画像自体に対する補正処理を行わないことは、補正に伴う演算誤差の抑圧という利点も得られる。
【００８９】
また、図１６のステップＦ１０１，Ｆ１０２において、部分二次元画像を取り込み、部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定することで、二次元画像全体からトラッキング状態を判定するよりも遙かに高速にトラッキング状態を判定できる。そしてトラッキング状態を高速に判定しながら、良好なトラッキング状態となったタイミングで要素ホログラムの二次元画像の全体を取り込むようにすることで、データ再生のために適切な二次元画像を取り込むことができ、二次元画像読取時のＳ／Ｎ特性を向上させ、精度の良い再生性能を実現できる。
【００９０】
また、要素ホログラムから読み出し、復号したデータは不揮発性メモリ３２に蓄積されていき、最終的に各要素ホログラムからの再生データが不揮発性メモリ３２上で再構築されてコンテンツデータ等の再生データが形成される。これはホログラムメモリ３上の要素ホログラムを任意の順番に読み出しても良いことを意味する。従って、図３，図４で説明した手動スキャンによって順不同に要素ホログラムを読み出すようにしても問題ない。またカメラ制御機構部１３によってスキャン位置を可変制御していくときも、その可変制御動作の自由度を高めることができる。そしてこのことから、ステップＦ１０１、Ｆ１０２において、特に順番にこだわらずに、或る要素ホログラムに対してトラッキングＯＫと判断されたら、その要素ホログラムに対する二次元画像の撮像や復号処理を行っていけばよいものとなる。つまり各要素ホログラムに対して特定の順番で、順次トラッキングＯＫの状態とするような制御は不要であり、困難なトラッキング制御を実行する必要はない。このことから再生処理の容易性や、効率化が実現される。
【００９１】
以上実施の形態を説明してきたが、実施の形態で述べたホログラムリーダ６の構成や処理手順はあくまで一例であり、本発明としてはその要旨の範囲内で多様な変形例が想定される。
またホログラムメモリにおけるアンブル要素ホログラムｈＡの配置状態も、例示した以外にも多様に考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態のホログラムメモリの記録再生の説明図である。
【図２】実施の形態のホログラムメモリの要素ホログラムの説明図である。
【図３】実施の形態のホログラムリーダの手動スキャン動作例の説明図である。
【図４】実施の形態のホログラムリーダの手動スキャン動作例の説明図である。
【図５】実施の形態の要素ホログラム記録の際の二次元変調の説明図である。
【図６】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループサブシンクの説明図である。
【図７】実施の形態のグループサブシンクの説明図である。
【図８】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボルの説明図である。
【図９】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループメインシンクの説明図である。
【図１０】実施の形態の要素ホログラムとされる物理ページの説明図である。
【図１１】実施の形態のデータページの二次元画像の説明図である。
【図１２】実施の形態のアンブルページの二次元画像の説明図である。
【図１３】実施の形態のホログラムメモリのアンブル要素ホログラムとデータ要素ホログラムの配置例の説明図である。
【図１４】実施の形態のホログラムメモリのアンブル要素ホログラムとデータ要素ホログラムの配置例の説明図である。
【図１５】実施の形態のホログラムリーダのブロック図である。
【図１６】実施の形態のホログラムリーダの再生処理のフローチャートである。
【図１７】実施の形態の部分撮像動作の説明図である。
【図１８】実施の形態の幾何歪み補正の説明図である。
【図１９】実施の形態の要素ホログラムに対するスキャン動作の説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
３ ホログラムメモリ、６ ホログラムリーダ、１０ 撮像部、１２ 撮像素子、１５ ホログラムスキャン制御部、２０ 信号処理部、２１ メモリコントローラ、２２ 光学補正変数算出部、２３ 幾何歪み補正変数算出部、２４ 二値化部、２５ 復号部、２６ 変数用メモリ、２７ 補正初期値用メモリ、３０ メモリ部、３１ 情報用メモリ、３２ 不揮発性メモリ、４０ 外部機器ＩＦ部、４１ 外部機器インターフェース、５１ システムコントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声／音楽等の音情報、静止画／動画等の画像情報、又はテキストファイル等のデータ情報を二次元画像化し、要素ホログラムとして記録したホログラム記録媒体と、ホログラム記録媒体から光学的に要素ホログラムの二次元画像を読み取り、読み取った二次元画像から情報を再生するホログラム再生装置、ホログラム再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００５−１７３６４６号公報
【０００３】
シート状の記録媒体に情報を記録する例として、バーコード、ＱＲコード、ドットコード等に代表される１次元コード又は２次元コードが挙げられる。しかし、これらの情報記録媒体は、単位面積あたりに記録できる情報量が数十から数キロバイト程度と極めて低い。この原因は、単なる画像の濃淡印刷の記録分解能に物理的な限界があるからである。
【０００４】
また、同じくシート状の記録媒体としては、物体光と参照光の干渉縞によって各種データを記録するホログラム記録媒体も知られている。そしてホログラム記録媒体は、記録密度を飛躍的に向上させ、著しい大容量化が可能であることも知られており、例えばコンピュータデータや、オーディオやビデオ等のＡＶ（Audio-Visual）コンテンツデータなどに対する大容量のストレージメディアとして有用であると考えられている。
【０００５】
ホログラム記録媒体にデータを記録する際には、データを二次元ページデータとして画像化する。そして液晶パネル等に画像化したデータを表示させ、その液晶パネルを透過した光を物体光、つまり二次元ページデータの像となる物体光をホログラム記録媒体に照射する。加えて、所定の角度から参照光をホログラム記録媒体に照射する。このとき物体光と参照光によって生ずる干渉縞が、ドット状や短冊状などの１つの要素ホログラムとして記録されることになる。つまり１つの要素ホログラムは、１つの二次元ページデータを記録したものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えばシート状等のホログラムメモリを考え、コンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどを記録し、一般ユーザーがホログラムリーダとしての再生装置を用いて、ホログラムメモリに記録されたデータを取得できるようにするシステムを考える。
シート状のホログラムメモリとは、メディア表面としての平面上に多数の要素ホログラムを敷き詰めるように記録するものであり、このメディア表面に対してホログラムリーダを対向させて、各要素ホログラムとして記録されたデータを読み取っていくようにするものである。
【０００７】
このようなホログラムメモリに記録された各要素ホログラムを、ホログラムリーダ内のＣＭＯＳイメージャーなどのセンサーでスキャンして読み取るときに、手動でスキャンした場合は手振れがとても起こりやすい。また機械的にスキャンを行う自動スキャンであっても、ホログラムメモリとセンサーの位置関係が少しずれたり、斜めにスキャンしたり、常に最適条件でスキャンしているとは限らない。
そしてこのような事情から、読み取った二次元画像には、回転方向、水平方向、垂直方向等の幾何学的なずれや歪みが生じる。このような幾何学的なずれや歪みが生ずると、読み取り誤差が発生しやすくなり再生エラーレートが悪化する。
【０００８】
そこで本発明は、要素ホログラムから得られる再生像光を撮像した二次元画像について幾何学的なずれを適正かつ効率よく補正できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のホログラム記録媒体は、二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンとシンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、上記要素ホログラムとして、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたものである。
また上記シンクパターンは、メインシンクパターンとサブシンクパターンとが二次元方向の所定位置に配置された画像パターンとする。
また上記要素ホログラムは、ホログラム記録媒体としての記録平面上に二次元配列されるとともに、上記第２の要素ホログラムは、上記二次元配列における端辺部に記録されるようにする。
【００１０】
本発明のホログラム再生装置は、上記ホログラム記録媒体から、上記情報を再生するホログラム再生装置であり、上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段で撮像された二次元画像が上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出し、また、上記撮像手段で撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正手段と、上記幾何歪み補正演算の結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号処理手段とを備える。
また、上記幾何歪み補正手段は、上記第２の二次元画像が上記撮像手段で撮像されるたびに、上記補正初期値を算出するとともに、上記第１の二次元画像が上記撮像手段で撮像された際に、算出されている最新の上記補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。
また上記撮像手段で得られた二次元画像を記憶する情報用メモリ手段と、補正変数を記憶する変数用メモリ手段とを更に備えるようにする。そして上記幾何歪み補正手段は、上記情報用メモリ手段に記憶された二次元画像を読み出して幾何補正変数を算出し、算出した幾何補正変数を上記変数用メモリ手段に記憶させるととともに、二次元画像の二値化処理のために上記情報用メモリ手段から二次元画像を読み出すときに、上記変数用メモリ手段に記憶された上記補正変数に基づいて、上記情報用メモリ手段から読み出す二次元画像のアドレスを決定することで、二次元画像に対する幾何歪み補正を行う。
【００１１】
本発明のホログラム再生方法は、上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像ステップと、上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出する補正初期値算出ステップと、上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正ステップと、上記幾何歪み補正ステップでの演算結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号ステップとを備える。
【００１２】
このような本発明ではホログラム再生装置によってホログラム記録媒体に対するスキャンを行う場合、第２の要素ホログラムからシンクパターンのみを有する第２の二次元画像が読み取れることになる。このときに、二次元画像のシンクパターンから幾何学的な補正を行い、補正初期値を算出する。この場合、二次元画像上にはシンクパターンのみであってデータパターンは存在しないことから、幾何歪み補正演算は効率よく実行できる。
そして実際に情報がデータパターンとして記録された第１の要素ホログラムから第１の二次元画像が撮像された際には、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。データパターンを含む第１の二次元画像は複雑な画像パターンとなって、幾何歪みが大きいほど幾何歪み補正の演算量が多くなるが、補正初期値を用いることで、幾何歪みが少ない状態から補正演算を行うことができる。つまり幾何歪み補正演算を著しく効率化できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第２の要素ホログラムからシンクパターンのみを有する第２の二次元画像が読み取れた際に、その二次元画像のシンクパターンから幾何学的な補正を行い、補正初期値を算出する。そして実際に情報がデータパターンとして記録された第１の要素ホログラムから第１の二次元画像が撮像された際には、補正初期値を用いて幾何歪み補正を行う。これにより、幾何歪み補正演算を著しく効率化できるとともに、適正な幾何歪み補正が実現される。従って幾何歪み補正が適正になされた二次元画像に対する復号を行うことで、デコードエラーを低減し、再生エラーレートが改善され、高性能な再生装置を実現できるという効果がある。
【００１４】
また、第２の要素ホログラムがホログラム記録媒体の二次元配列における端辺部に記録されていることで、第１の要素ホログラムの読取に先だって第２の要素ホログラムを読み出すことに好適である。つまり第１の二次元画像の幾何歪み補正に先立って、補正初期値を算出する動作に適している。
また、第１の二次元画像が撮像された際に、最新の補正初期値を用いて幾何歪み補正を行うことで、幾何歪み補正の際に最も適切な補正初期値を用いることができ、補正精度や補正演算効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．ホログラムメモリの記録再生］
［２．ホログラムメモリの要素ホログラム配置］
［３．ホログラムリーダの構成］
［４．再生処理］
［５．実施の形態の効果］
【００１６】
［１．ホログラムメモリの記録再生］
まずホログラムメモリ３に対する基本的な記録再生動作について図１で説明する。
図１（ａ）はホログラムメモリ３に対するデータ記録の様子を示している。例えばコンテンツデータやコンピュータプログラム等としてのデータをホログラムメモリ３に記録する場合、その記録データ全体は、多数の１ページ分のデータにエンコードされる。
例えばコンテンツデータ等の全体のデータが多数の所定サイズのデータブロックに分割され、ブロック単位でエンコード処理が行われる。
エンコードされた単位としての１つのデータブロックは、図示するような例えば二次元画像ＤＰに変換され、液晶パネル１において表示される。
所定の光源から出力され、例えば平行光とされたレーザ光Ｌ１は、二次元画像ＤＰが表示された液晶パネル１を通過することで、その二次元画像ＤＰの像としての物体光Ｌ２となる。
この物体光Ｌ２は、集光レンズ２で集光され、ホログラムメモリ３上にスポットとして集光される。
このとき、ホログラムメモリ３に対しては、所定角度で記録参照光Ｌ３を照射する。これにより物体光Ｌ２と参照光Ｌ３が干渉し、その干渉縞によりドット状の要素ホログラムが記録されることになる。
なおこのように集光レンズ２を用いる場合、要素ホログラムとして記録されるデータは、集光レンズ２のフーリエ変換作用により、記録データの像のフーリエ像となる。
【００１７】
このようにしてホログラムメモリ３に１つの要素ホログラムが記録されるが、順次エンコード単位のデータブロックが、同様に二次元画像ＤＰに変換され、液晶パネル１に表示され、それぞれ要素ホログラムとして記録されていく。
各要素ホログラムの記録の際には、図示しない移送機構により、ホログラムメモリ３（ホログラム材料）の位置を移送させ（もしくは記録光学系を移送させ）、要素ホログラムの記録位置をホログラムメモリ３の平面上で僅かにずらせていく。これにより、例えばシート状のホログラムメモリ３に、その平面方向に多数の要素ホログラムが配置されるように記録が行われていくことになる。例えば図２には、１つの要素ホログラムを○で表しているが、このように平面上に多数の要素ホログラムが形成される。
【００１８】
このように要素ホログラムが記録されたホログラムメモリ３に対しては図１（ｂ）のように再生が行われる。図１（ｂ）に示すコリメータレンズ４及びイメージャ５は、ホログラムリーダとしての再生装置内に設けられる構成である。
ホログラムメモリ３に対しては、記録時と同じ照射角度で、再生参照光Ｌ４を照射する。再生参照光Ｌ４を照射すると、要素ホログラムとして記録された再生像が得られる。つまり二次元ページデータの像が、記録時の液晶パネル１と共役な場所に現れる。これをイメージャ５で読み取ればよい。
即ちホログラムメモリ３からの再生像光Ｌ５はコリメータレンズ４で平行光とされ、例えばＣＣＤ撮像素子アレイ、もしくはＣＭＯＳ撮像素子アレイなどで形成されたイメージャ５に入射する。ホログラムメモリ３上でのフーリエ像は、コリメータレンズ４で逆フーリエ変換されて二次元ページデータの像となるため、この二次元画像ＤＰとしての再生像がイメージャ５で読み取られる。
イメージャ５は再生像に応じた電気信号としての再生像信号を発生させる。この再生像信号についてデコード処理を行うことで、元々のデータ、つまり記録のために二次元ページデータに変換する前のデータが得られることになる。
ホログラムメモリ３上の多数の要素ホログラムについて同様にデータ読出を行っていくことで、記録された元々のコンテンツデータ等を再生することができる。
【００１９】
上記のように要素ホログラムによってデータが記録されるホログラムメモリ３は密着コピーによる大量複製も容易に可能である。
従って、図１（ａ）のようにしてホログラム材料上に要素ホログラムを記録したホログラムメモリ３は、それをそのまま一般ユーザーに提供するホログラムメモリとしても良いが、これをマスターメディアとし、密着コピーにより大量のホログラムメモリの複製に用いてもよい。
例えばコンピュータデータやＡＶコンテンツデータなどをホログラム記録媒体に記録し、これを広く頒布するとともに、一般ユーザーが再生装置（ホログラムリーダ６）を用いて、ホログラムメモリ３に記録されたデータを取得できるようにするシステムなどを想定した場合、図１（ａ）のようにしてホログラムマスターメディアを生成し、そのマスターメディアから複製されたホログラムメモリを頒布して、ユーザーサイドで図１（ｂ）の動作でデータを読み出すようにすることが好適である。
【００２０】
後述する本実施の形態の再生装置としてのホログラムリーダ６は、ホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射して各要素ホログラムを読み取っていくスキャンを行う。このスキャン方式としては、ユーザーが実行する手動スキャン方式と、ホログラムリーダ６が機構的に実行する自動スキャン方式とが考えられる。
【００２１】
手動スキャン方式の例を図３に示す。図３（ａ）には一例として、オーディオコンテンツなどのデータが記録されたホログラムメモリ３が、ポスターＰＴ等に貼付されている状態を示している。ホログラムリーダ６は、ユーザーが手に持てる程度に小型軽量の機器とされている。このホログラムリーダ６の筐体上の一面には、上述した再生参照光Ｌ４を出力する光源や、ホログラムメモリ３からの再生像光を取り込むためのレンズ系などが形成されている。
ユーザーは図のようにホログラムリーダ６を持って、その筐体の一面側がホログラムメモリ３に対向するようにした状態で近接させ、ホログラムリーダ６を任意の方向に振るようにする。このとき、再生参照光Ｌ４が所定角度で照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６によって読み取られていく。
なお、図３（ａ）にはホログラムリーダ６をホログラムメモリ３から離した状態でユーザーが左右に振るような様子を示しているが、図４に示すように、ホログラムリーダ６の筐体の一部をホログラムメモリ３の表面上に接触させた状態で上下左右に振る、つまり摺動させるようなスキャン方式も想定される。
【００２２】
図３（ｂ）は、多数の要素ホログラムｈ１〜ｈ２４が記録されたホログラムメモリ３を模式的に示しているが、ユーザーは任意に、例えば左右にホログラムリーダ６を振ることで、ホログラムメモリ３に対する読出スキャンの軌跡（再生参照光Ｌ４のスポットの軌跡）は破線で示すようになる。
実際にユーザーがどのようにホログラムリーダ６を移動させるかは全く不定であるため、再生参照光Ｌ４のスポットは、全く不規則かつ不安定に、ホログラムメモリ３上の要素ホログラムに照射される。この状態で、再生参照光Ｌ４のスポットが照射された要素ホログラムの再生像がホログラムリーダ６に読み取られていくことになる。つまり各要素ホログラムｈ１〜ｈ２４は、それぞれ、確率的に読み出しが行われる。ホログラムリーダ６側では読み取れた要素ホログラムから順にデコードして蓄積し、必要量のデータがデコードできた時点で、再生データを再構成すればよい。
【００２３】
一方、自動スキャン方式とは、ホログラムリーダ６が例えば内部のスキャン機構（後述する図１５に示すカメラ制御機構部１３）の動作によって再生参照光Ｌ４の照射位置を移動させたり、或いはコリメータレンズ４及びイメージャ５を保持するユニットを移動させて行くことで、ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムを順次読み取っていく方式である。例えば図４のようにホログラムリーダ６をポスター等に貼付されたホログラムメモリ３に対向させた状態で自動スキャンを行うことが考えられる。即ちその場合は、ユーザーは単にホログラムリーダ６をホログラムメモリ３の正面に維持していればよく、スキャン機構によって再生参照光Ｌ４の照射位置やレンズ系が移動されることで、ホログラムメモリ３上の各要素ホログラムに対するスキャンが行われる。
又は、例えばホログラムメモリ３としてのシートをカード状の基板部に貼付した形式のメディアとし、これをホログラムリーダ６内に装填し、ホログラムリーダ６内でスキャン動作を行って各要素ホログラムを読み取っていくような方式も想定できる。
【００２４】
［２．ホログラムメモリの要素ホログラム配置］
実施の形態の再生装置（ホログラムリーダ６）が再生を行うホログラムメモリ３における記録様式を説明する。
上記図２のように、ホログラムメモリ３には多数の要素ホログラムが二次元的に配置されるが、図１で説明したように、各要素ホログラムには、それぞれ１ページ分の二次元画像ＤＰが記録される。
図２では、ホログラムメモリ３の平面上に、横方向に３２個の要素ホログラム、縦方向に２４個の要素ホログラムを配置した例を示している。各要素ホログラムには例えば５１２×３８４画素（ピクセル）の二次元情報を記録する。
元々の記録データを図１（ａ）に示したように二次元画像ＤＰとすること、及び二次元画像化したデータを記録する要素ホログラムを、図２のように二次元配列することで、合計４次元の情報がホログラムメモリ３に記録可能である。
【００２５】
１つの要素ホログラムに記録される二次元画像の例を図１１に示している。
この図１１のような二次元画像が、上記した５１２×３８４画素の二次元情報である。記録データのエンコード過程では、最終的にこの５１２×３８４画素の二次元情報が、物理ページとして生成され、その物理ページが図１（ａ）のように液晶パネル１に表示されることで、当該物理ページを記録した１つの要素ホログラムが形成される。
【００２６】
物理ページとしての二次元画像を生成するまでのエンコード過程を以下に述べる。
図５（ａ）にＤ０〜Ｄ７の８ビットのバイナリコードとしてのバイトデータを示す。このバイトデータは、コンテンツデータ等の元々の記録データについて、エラー訂正符号化やインターリーブ処理などの符号化処理が施されて得られた記録用のデータストリームにおける１バイトである。
この図５（ａ）のバイトデータは、図５（ｂ）の４×４ピクセル（画素）の二次元パターンとしての二次元コードシンボルに変換される。この二次元パターンの各画素Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐｆのうち、Ｐｆ、Ｐｂ、Ｐｅを除く１３個の画素が、バイトデータの値、つまりＤ０〜Ｄ７の８ビット値に応じて、白レベルまたは黒レベルのいずれかが選択される。１３個の画素の内、３個は白レベル、１０画素を黒レベルとする。そして３つの白レベルの画素の組み合わせにより、１バイト値、つまり「００００００００」〜「１１１１１１１１」までが表現される。
なお８ビットのバイトデータを表現するためには、
２8＝２５６［symbol］
の二次元コードシンボルが必要となる。ここで、「Ｃ」でコンビネーションを表し、１３個のうちから３つの組み合わせの種類の数を求めると、
１３Ｃ３＝２８６［symbol］
であるので、二次元コードシンボルの画素数は１３画素以上あれば、上記２５６通りの組合せを表現可能である。つまり上記のようにＰｆ、Ｐｂ、Ｐｅを除く１３個の画素を用いたパターンで１バイト値を表現できる。
例として、図５（ｃ）に値「０１０１１０１０」、つまり「５Ａｈ」（ｈは１６進表記を表す）のバイトデータを示しているが、これは図５（ｄ）の二次元コードシンボルに変換される。この例では、画素Ｐ１、Ｐ７、Ｐ９の３つの画素が白レベルとされる。
【００２７】
４×４画素のうち、画素Ｐｆ、Ｐｂ、Ｐｅについては、画素Ｐｆをサブシンクピクセルとして、補助同期パターン用の画素に割り当てる。この画素Ｐｆには後述するグループサブシンク（Group-SS）生成時に白レベルまたは黒レベルのいずれかを割り当てる。
また画素Ｐｂ，Ｐｅを、サブシンクピクセルをガードするサブシンクガードピクセルとする。この画素Ｐｂ，Ｐｅは常時黒レベルとする。
【００２８】
１バイトのデータは以上のように４×４画素の二次元コードシンボルに変換されるが、４バイト分、つまり４つの４×４画素の二次元コードシンボルから、グループＲ（Group-R：Group Rotated・・回転グループ）が生成される。
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）として、４つのグループＲを示している。即ち図６（ａ）はバイトデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから生成されたグループＲ、図６（ｂ）はバイトデータＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈから生成されたグループＲ、図６（ｃ）はバイトデータＩ，Ｊ，Ｋ，Ｌから生成されたグループＲ、図６（ｄ）はバイトデータＭ，Ｎ，Ｏ，Ｐから生成されたグループＲである。
１つのグループＲは、４つの二次元コードシンボルがそれぞれ所定回転された後に合成されて生成される。
例えば図６（ａ）のグループＲは、バイトデータＡ、バイトデータＢ，バイトデータＣ，バイトデータＤの各二次元コードシンボルが合成されるが、この４つの各二次元コードシンボルは、次のように回転操作を施した上で合成される。
バイトデータＡの二次元コードシンボル：回転無し。
バイトデータＢの二次元コードシンボル：右９０°回転。
バイトデータＣの二次元コードシンボル：１８０°回転。
バイトデータＤの二次元コードシンボル：左９０°回転。
そして、このように回転させた４シンボルを結合し、図６（ａ）に示す８×８画素のグループＲが生成される。
【００２９】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のグループＲが、このようにして生成されたら、この４つのグループＲを結合し、図６（ｅ）のように１６×１６画素のグループサブシンク（Group -SS）を生成する。このとき、バイトデータＣ，Ｈ，Ｉ，Ｎについての４×４画素の二次元パターンにおける画素Ｐｆに白レベルが割り当てられていることで、図示するようにグループサブシンクの中央に集まった２×２ピクセルの４つの画素Ｐｆが４画素分の白領域を形成する。これがサブシンクパターンＳＳとなる。
また、他のバイトデータＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｏ，Ｐ，の画素Ｐｆについては黒レベルを割り当てることで、グループサブシンク上での白画素の頻度を抑圧する。
図７には、このように生成された１６×１６画素のグループサブシンクの一例を示している。図のように中心の白レベルの４ピクセル分でサブシンクパターンＳＳが形成され、また各４×４画素単位でバイトデータ値に応じて白レベル画素と黒レベル画素が形成される。
【００３０】
図８（ａ）（ｂ）はメイン同期シンボルを示す。メイン同期シンボルは、上記のグループサブシンクと同じ、１６×１６画素で形成される。
このメイン同期シンボルと、上記グループサブシンクが合成されて後述するグループメインシンクが形成される。
メイン同期シンボルＭＳは、その二次元パターンが奇数番目のグループメインシンク用と偶数番目のグループメインシンク用で使い分けられている。
図８（ａ）は偶数番目のグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボル、図８（ｂ）は奇数番目のグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボルを示している。
図８（ａ）の偶数番目のグループメインシンクのメイン同期シンボルＭＳは、１６×１６画素の二次元パターンとして、中央の８×８画素が白レベルで、その周囲の画素が全て黒レベルとされたパターンである。
図８（ｂ）の奇数番目のグループメインシンクのメイン同期シンボルＭＳは、同じく１６×１６画素の二次元パターンにおいて、中央に◇状（菱形）となるように白レベルの画素が割り当てられている。
【００３１】
グループサブシンク（Group -SS）とメイン同期シンボルＭＳで形成されるグループメインシンク（Group -MS）を図９に示す。グループメインシンクは、グループサブシンクが横方向に８個、縦方向に８個配列されて形成される。従って１２８×１２８画素の単位となる。
但し、任意の位置のグループサブシンクを空白とし、メイン同期シンボルＭＳが挿入される。図９では略中央にメイン同期シンボルＭＳを配置した例を示している。
なお、この図９は偶数番目のグループメインシンクの例であるため、図８（ａ）のメイン同期シンボルが挿入される。奇数番目のグループメインシンクの場合、同様の位置に図８（ｂ）のメイン同期シンボルが配置されることになる。
【００３２】
このようなグループメインシンクが、さらに二次元平面に配列されたものが物理ページとなる。図１０に物理ページの構成例を示す。
ここでは横方向にｐグループ、縦方向にｑグループとなるようにグループメインシンクGroup-MS[0][0]・・・Group-MS[p-1][q-1]が配列されて物理ページ（Physical Pages）が形成された例を示している。
このような物理ページ（Physical Pages）の画像が図１の二次元ページデータとして液晶パネル１に表示される。
【００３３】
なお、図１０の物理ページには、各グループメインシンクに「EVEN」「ODD」として偶数番目のグループメインシンクと奇数番目のグループメインシンクを示した。そして縦方向／横方向ともに奇数番目グループメインシンク／偶数番目グループメインシンクが交互に配置されている。
上述のように、偶数番目のグループメインシンクでは図８（ａ）のメイン同期シンボルが付加され、奇数番目のグループメインシンクでは図８（ｂ）のメイン同期シンボルが付加されている。
【００３４】
なお、メイン同期シンボルＭＳは、二次元画像の相対位置及び位置同期をとるための特殊なパターンであり、媒体特性や光学系の性能に応じて、二次元的に適宜配置する。
またグループサブシンク内のサブシンクパターンＳＳは、グループサブシンク内のミクロな幾何学歪みを検出するためのパターンであり、メイン同期シンボルＭＳは、マクロな幾何学歪みを検出するためのパターンである。
【００３５】
物理ページとして形成される二次元画像ＤＰの実例を図１１，図１２に示す。ここでは上記ｐ＝４、ｑ＝３として、水平方向に４グループ、垂直方向に３グループのグループメインシンクが配列されてなる物理ページを例示している。１つのグループメインシンクは１２８×１２８画素であるため、この物理ページは、５１２×３８４画素で構成されることになる。
グループサブシンクの単位で言えば、グループサブシンクが水平方向に３２個、垂直方向に２４個配置されて物理ページが構成される。
【００３６】
ここで図１１は、記録するデータを上述のように二次元コードシンボル化し、サブシンクパターンＳＳを含むグループサブシンクを形成し、更にグループメインシンクを形成し、さらに水平方向に４グループ、垂直方向に３グループのグループメインシンクを配列して物理ページとした二次元画像である。
即ちこの図１１は、記録する情報を二次元画像化したデータパターンと、シンクパターン（サブシンクパターンＳＳ及びメイン同期シンボルＭＳ）とを有する第１の二次元画像としての例である。
一方、図１２は、有効な記録データの二次元コードシンボルを含まずに、サブシンクパターンＳＳとメイン同期シンボルＭＳのみを含む第２の二次元画像の例である。サブシンクパターンＳＳ、及びメイン同期シンボルＭＳを表現する画素のみが白レベル（明レベル）であり、他は全て黒レベル（暗レベル）とされた二次元画像である。
【００３７】
記録するコンテンツデータ等の各データブロックが、この図１１のような二次元画像とされ、１つの要素ホログラムとして記録されていくことで、ホログラムメモリにコンテンツデータ等が記録されるものであるが、本例では、図１２のようなコンテンツデータ等の主データを含まない二次元画像も、要素ホログラムとして記録される。
図１３に第１，第２の二次元画像を記録する要素ホログラムの配置例を示す。
【００３８】
図１１のような第１の二次元画像を記録した要素ホログラムは、即ちデータページとしての要素ホログラムであり、説明上、以下、データ要素ホログラムｈＤと呼ぶ。また図１２のように主データを含まないシンクパターンのみの第２の二次元画像（アンブルページ）を記録した要素ホログラムを、アンブル要素ホログラムｈＡと呼ぶこととする。
図１３では、ホログラムメモリ３の平面上の配置として、○でデータ要素ホログラムｈＤを示し、また斜線を付した○でアンブル要素ホログラムｈＡを示している。
【００３９】
図１３（ａ）は、二次元配列される要素ホログラムにおいて、左端、右端の各１列の要素ホログラムが、アンブル要素ホログラムｈＡとされている例である。この図１３では簡単のため、配列される要素ホログラムの数を１１×１１個で示しているが、例えば上記図２の配列を想定した場合、この図１３（ａ）の配列は図１４に示すようになる。即ち、左端の１列の２４個の要素ホログラムと右端の１列の２４個の要素ホログラムは、アンブル要素ホログラムｈＡとされ、図示するようにアンブルページとしての二次元画像が記録される。これ以外の第２列目から第３１列目までの要素ホログラムは、データ要素ホログラムｈＤとされ、図示するようにデータページとしての二次元画像が記録されている。
【００４０】
後述するが、本実施の形態のホログラムリーダ６では、アンブル要素ホログラムｈＡを読み込んで、幾何歪み補正の補正初期値を算出し、データ要素ホログラムｈＤを読み込んだ場合は、上記補正初期値を利用して幾何歪み補正演算を行う。このためデータ要素ホログラムｈＤを読み込む前に、アンブル要素ホログラムｈＡを読み込むことが好適である。ここで、上述したユーザーによる手動スキャンにおいて、ユーザーが左右にホログラムリーダ６を移動させる動作を考えると、図１３（ａ）のように二次元配列における左右の端辺部の要素ホログラムをアンブル要素ホログラムｈＡとすることが好適と言える。つまり最初にアンブル要素ホログラムｈＡをスキャンする確率が高くなるためである。
【００４１】
また、同様の理由で、ユーザーによる手動スキャンが二次元配列に対して上下方向にホログラムリーダ６を移動させることを想定するなら、図１３（ｂ）のように、二次元配列における上端の行と、下端の行の要素ホログラムをアンブル要素ホログラムｈＡとすることが適切となる。
更には、図１３（ｃ）のように二次元配列の周囲を囲むようにアンブル要素ホログラムｈＡを配置すれば、ユーザーの上下左右方向の不定の手動スキャンが行われる場合でも、アンブル要素ホログラムｈＡをデータ要素ホログラムｈＤより先に検出できる確率が高くなり、好適である。
【００４２】
図１３（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、さらに二次元配列において、端辺部以外にもそれぞれ図示するようにアンブル要素ホログラムｈＡを配置した例である。
これも後述するが、ホログラムリーダ６では、アンブル要素ホログラムｈＡが読み込めるたびに幾何歪み補正の補正初期値を算出していく。そしてデータ要素ホログラムｈＤが読み込まれた際には、最新の補正初期値を用いる。
幾何歪み補正とは、撮像する二次元画像の垂直方向、水平方向、回転方向などのズレを補正するものであるが、手動スキャンの場合においてスキャン軌跡が不定であることを考えると、あるデータ要素ホログラムｈＤに対して直近に読み込まれたアンブル要素ホログラムｈＡは、幾何歪みの状況が似通っているといえる。つまり補正初期値が適正な初期値になっているといえる。そのことから、なるべく頻繁に補正初期値が算出されていくことが好ましい。図１３（ｄ）（ｅ）（ｆ）のようにアンブル要素ホログラムｈＡを配置すれば、幾何歪み補正の補正初期値を算出する機会が多くなり、データ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何歪み補正に対して、より適切な補正初期値を与えることができる。
【００４３】
［３．ホログラムリーダの構成］
実施の形態のホログラムリーダ６（ホログラム再生装置）の構成を図１５で説明する。
ホログラムリーダ６は、撮像部１０、信号処理部２０、メモリ部３０、外部機器ＩＦ部４０の４つのブロックを有する。これら各部は、システムコントローラ５１の制御に基づいてそれぞれ所要の動作を行う。
【００４４】
システムコントローラ５１は、例えばマイクロコンピュータにより形成され、ホログラムメモリ３からのデータ読取のための動作を実行するために各部を制御する。
またシステムコントローラ５１は操作部５３の操作情報を監視し、ユーザーの操作に応じて必要な制御を行う。またシステムコントローラ５１は、表示部５２を制御してユーザーに提示する各種の情報の表示を実行させる。
【００４５】
撮像部１０は、ホログラムメモリ３の要素ホログラムから再生される二次元画像を撮像するためのブロックであり、コリメータレンズ１１、撮像素子部（イメージャ）１２、カメラ制御機構部１３、発光駆動部１４、ホログラムスキャン制御部１５、参照光光源１６を有して構成される。
コリメータレンズ１１、撮像素子部１２は、図１（ｂ）で説明したコリメータレンズ４及びイメージャ５に相当する。撮像素子部１２はＣＭＯＳイメージセンサ、或いはＣＣＤイメージセンサ等の二次元画像を検出する装置である。
カメラ制御機構部１３は撮像素子部１２（或いは参照光光源１６）とホログラムメモリ３との位置関係を制御するための装置であり、可動部を手動または自動で制御する機能を持つ。なお、図３，図４で説明したような手動スキャン方式を採用する場合は、このカメラ制御機構部１３は不要となる。
参照光光源１６は、図１に示した記録時の記録参照光Ｌ３と同じ角度でホログラムメモリ３に対して再生参照光Ｌ４を照射するようにホログラムリーダ６の筐体上に配置されている。例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）或いは半導体レーザによる参照光光源１６は、発光駆動部１４によって発光される。発光駆動部１４は、当該ホログラムリーダ６によってホログラムメモリ３の再生を行う場合に、システムコントローラ５１の指示によって参照光光源１６を発光駆動する。
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２から読み取られた二次元画像の状態及び変数用メモリ２６に格納されたこれまでのスキャン状況を元にホログラムスキャンの撮像タイミングと読み出し画素を決定し、スキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号を撮像素子部１２に与えて撮像素子部１２での撮像動作を制御する。また撮像素子部１２で得られた二次元画像信号の処理を行う。
【００４６】
信号処理部２０は、撮像部１０にて撮像された一連の二次元画像に信号処理を施すためのブロックであり、メモリコントローラ２１、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５、変数用メモリ２６、補正初期値用メモリ２７で構成される。
メモリコントローラ２１は、ホログラムスキャン制御部１５、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４、復号部２５の各々と、メモリ部３０とのデータ読み書きのアービトレーションをとる。
光学補正変数算出部２２は、二次元画像内の輝度バラツキの状態を検出し、光学補正変数を決定する。
幾何歪み補正変数算出部２３は、二次元画像内の幾何学的な歪みを検出し、幾何補正変数を決定する。
二値化部２４は、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、二次元画像を二値化する。
復号部２５は二値化部２４二値化されたデータを復号し、ホログラムメモリ３から読み出した情報を再生する。
変数用メモリ２６は光学補正変数算出部２２で算出された光学補正変数、幾何歪み補正変数算出部２３で算出された幾何補正変数を格納する。
補正初期値用メモリ２７は、幾何歪み補正変数算出部２３が幾何歪み補正のための補正初期値を算出したときに、その補正初期値用を記憶する。
【００４７】
メモリ部３０は、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する機能と、信号処理部２０にて行われる信号処理中間結果を記憶する機能、復号部２５にて復号された情報を記憶する機能を有する装置であり、情報用メモリ３１と不揮発性メモリ３２で構成される。
情報用メモリ３１は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）で構成され、ホログラムスキャン制御部１５から転送されてくる二次元画像を記憶する記憶領域とされる。記憶した二次元画像は、光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３、二値化部２４の処理のために読み出される。
不揮発性メモリ３２は復号部２５で復号された情報、例えば音声／映像情報等の記憶領域とされる。
【００４８】
外部機器ＩＦ部４０は、このホログラムリーダ６で読み出した音声／映像情報等を外部機器１００へ伝送する装置であり、外部機器インターフェース４１を備える。
【００４９】
ホログラムメモリ３からのデータ読出の際の各部の動作を述べる。
ホログラムメモリ３に対するスキャンを行う際には、発光駆動部１４が参照光光源１６を発光駆動する。再生参照光Ｌ４が照射されたホログラムメモリ３からは、要素ホログラムの再生像光が得られ、これがコリメータレンズ４を介して撮像素子部１２に結像する。撮像素子部１２に結像した二次元画像は、電気信号に変換されてホログラムスキャン制御部１５に転送される。
【００５０】
ホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２の動作を制御すると共に、撮像素子部１２によって得られる二次元画像信号の処理を行う。
即ちホログラムスキャン制御部１５は、撮像素子部１２に対してスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号等を供給して、いわゆる撮像動作により固体撮像素子アレイで得られる二次元画像信号を順次転送出力させる。そして撮像素子部１２から転送されたきた二次元画像信号について、サンプリング処理、ＡＧＣ処理、Ａ／Ｄ変換処理等を施して出力する。
【００５１】
ホログラムスキャン制御部１５から出力されるデジタルデータ化された二次元画像信号は、メモリコントローラ２１の制御によって情報用メモリ３１に記憶される。
【００５２】
情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、光学補正変数算出部２２で、光学補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から光学補正変数算出部２２に二次元画像信号が転送され、光学補正変数算出部２２で光学的な原因によるデータ値の変動である光学歪み補正や、明るさ調整補正のための補正変数が算出される。光学補正変数算出部２２は、算出した光学補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
なお、光学補正変数算出部２２は、実際に二次元画像信号に対して光学補正処理を行うものではなく、光学補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみである。つまり、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００５３】
また情報用メモリ３１に記憶された二次元画像信号については、幾何歪み補正変数算出部２３で、幾何補正変数が算出される。即ち情報用メモリ３１から幾何歪み補正変数算出部２３に二次元画像信号が転送され、幾何歪み補正変数算出部２３で、画像位置ズレ補正、画像回転ズレ補正など、幾何歪み補正のための補正変数が算出される。幾何歪み補正変数算出部２３は、算出した幾何補正変数を変数用メモリ２６に格納する。
この幾何歪み補正変数算出部２３は、上述したデータ要素ホログラムｈＤからのデータページの二次元画像、及びアンブル要素ホログラムｈＡからのアンブルページの二次元画像のいずれに対しても、幾何歪み補正変数の算出処理を行うことになるが、アンブルページの二次元画像に対して幾何歪み補正変数の算出処理を行って得た幾何補正変数については、それを補正初期値として扱い、補正初期値用メモリ２７に格納する。
そしてデータページの二次元画像に対しては、補正初期値用メモリ２７に記憶された補正初期値を用いて幾何歪み補正変数の算出処理を行う。この算出処理で得られた幾何補正変数を、変数用メモリ２６に格納することになる。
なお、幾何歪み補正変数算出部２３も、実際に二次元画像信号に対して幾何歪み補正処理を行うものではなく、幾何補正変数を算出して変数用メモリ２６に格納する処理を行うのみであって、二次元画像信号を補正し、補正した二次元画像信号を情報用メモリ３１に転送して二次元画像信号を補正した状態に更新させる動作は行われない。
【００５４】
光学補正変数算出部２２、幾何歪み補正変数算出部２３での処理により、光学補正変数、幾何補正変数が変数用メモリ２６に格納された二次元画像信号は、情報用メモリ３１から二値化部２４に転送され、二値化される。撮像素子部１２によっては階調のある撮像データとして二次元画像信号が得られるが、これを白黒（明暗）の二値に変換する二値化処理を行うものである。ホログラムメモリ３から読み取るべきデータは、元々の記録データを白黒の二値のデータとして二次元ページデータ化されたものであるからである。
この二値化部２４では、二値化の際に、その二次元画像信号について変数用メモリ２６に格納されている光学補正変数、幾何補正変数を用いて処理を行う。即ち幾何補正変数に基づいて、情報用メモリ３１からの二次元画像信号の読込の際の座標を調整し、また光学補正変数に基づいて二値化の際の閾値を設定する。
二値化部２４で光学補正変数、幾何補正変数を用いた二値化処理を行うことで、二値化された二次元画像信号は、結果的に光学補正、幾何歪み補正が実行された状態となる。
二値化部２４で二値化された二次元画像信号は、直接、或いは情報用メモリ３１を介して、復号部２５に転送される。
【００５５】
復号部２５は、二値化された二次元画像信号、つまり１つの要素ホログラムから得られたデータについて、デコード処理やエラー訂正処理を行い、元のデータを復号する。
復号部２５は、デコードしたデータを、メモリコントローラ２１に受け渡す。メモリコントローラ２１は、デコードされたデータを不揮発性メモリ３２に格納させる。
ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから得られる二次元画像信号について、復号部２５で順次デコードされ、不揮発性メモリ３２に蓄積されていくことで、最終的に、ホログラムメモリ３に記録されている元々のデータ、例えばＡＶコンテンツデータやコンピュータデータ等が不揮発性メモリ３２上で構築される。
【００５６】
不揮発性メモリ３２上で再構築されたデータは、外部機器インターフェース４１により外部機器１００、例えばパーソナルコンピュータや、オーディオプレーヤ或いはビデオプレーヤ等のＡＶ装置、又は携帯電話器等の外部機器に対して、ホログラムメモリ３からの再生データとして転送される。外部インターフェース２６は例えばＵＳＢインターフェース等が想定される。もちろん外部インターフェース２６はＵＳＢ以外の規格のインターフェースでもよい。ユーザーは外部機器１００側で、ホログラムメモリ３からの再生データを利用できる。例えばパーソナルコンピュータでコンピュータデータを利用したり、ＡＶ装置や携帯電話等で、ＡＶコンテンツデータを再生させることができる。
【００５７】
なお図示していないが、所定の記録メディアに対して記録を行うメディアドライブを設け、再生データを、そのメディアドライブにより記録メディアに記録されるようにしてもよい。
記録メディアとしては、例えば光ディスク、光磁気ディスク等が想定される。例えばＣＤ（Compact Disc）方式、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）方式、ブルーレイディスク（Blu-Ray Disc）方式、ミニディスク（Mini Disc）方式などの各種方式の記録可能型のディスクが記録メディアとして考えられる。これらのディスクが記録メディアとされる場合、メディアドライブは、ディスク種別に対応したエンコード処理、エラー訂正コード処理、或いは圧縮処理等を施して、再生したデータをディスクに記録する。
また記録メディアとしてハードディスクも想定され、その場合、メディアドライブは、いわゆるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）として構成される。
さらに記録メディアは、固体メモリを内蔵した可搬性のメモリカード、或いは内蔵型固体メモリとしても実現でき、その場合メディアドライブは、メモリカード或いは内蔵型固体メモリに対する記録装置部として構成され、必要な信号処理を行って再生したデータの記録を行う。
【００５８】
さらには、例えば記録メディアに記録したＡＶコンテンツデータ等をメディアドライブで再生し、その再生したＡＶコンテンツデータ等をデコードして出力する音声再生出力系、映像再生出力系を備えることは当然考えられる。
またメディアドライブで再生したデータを外部機器インターフェース４１を介して外部機器に転送することもできる。
さらに上記のＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ミニディスク、メモリカード等の可搬性の記録メディアに記録した場合は、その記録メディアを外部機器で再生させることで、ユーザーはホログラムメモリ３から読み出した再生データを利用できる。
【００５９】
なお、ホログラムメモリ３に対するスキャンを行ってデータを読み出す再生動作（データダウンロード動作）と、得られたオーディオ／画像等のデータを外部機器１００に転送したり、或いは上記のように再生出力系で再生出力する動作は、基本的には同時に行われないとすれば、メモリ部３０において、情報用メモリ３１及び不揮発性メモリ３２のいずれか一方、もしくは両方を再生装置に具備された他の記憶手段で代替することにより、メモリ構成を簡略化できる。
例えば上記のように光ディスクやＨＤＤなどの記録メディアに復号したデータを記録するようにすれば、再生データ構築までは情報用メモリ３１に格納し、不揮発性メモリ３２を不要とすることも可能である。
【００６０】
［４．再生処理］
ホログラムリーダ６による再生時の処理を図１６で説明する。上述したように、本例のホログラムメモリ３には、要素ホログラムとして、データ要素ホログラムｈＤとアンブル要素ホログラムｈＡが記録されている。また、例えば手動スキャンを想定すれば、各要素ホログラムがどのような順番で読み取られるかは全く不定である。このようなシステムにおいて本例のホログラムリーダ６は、以下の処理を行うことでホログラムメモリ３の再生を行い、またそのとき幾何歪みを適切に補正し、データ再生能力を向上させる。
【００６１】
図１６はシステムコントローラ５１の制御に基づいて図１５の構成の各部で実行される処理を示している。
再生スキャンを開始する際には、システムコントローラ５１は発光駆動部１４を制御して参照光光源１６による再生参照光Ｌ４の発光を開始させる。ホログラムリーダ６が上述したユーザーの手動スキャンを前提とした構成とされるときは、再生参照光Ｌ４を照射しながらユーザーがホログラムリーダ６を移動させることでスキャンが行われる。
またホログラムリーダ６がカメラ制御機構部１３を備え、カメラ制御機構部１３によってスキャン位置が制御される構成の場合は、スキャン開始と共にシステムコントローラ５１はホログラムスキャン制御部１５に指示してカメラ制御機構部１３の動作を開始させる。
【００６２】
スキャン開始に伴って、まず、ホログラムメモリ３の要素ホログラムの二次元画像における一部分の領域である部分二次元画像を撮像し、撮像した部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定する処理が行われる。
これはステップＦ１０１の部分撮像、ステップＦ１０２の要素トラッキング判定、ステップＦ１０３のカメラ制御の３つの処理の繰り返しにより実行される。なお、手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３のカメラ制御は行われず、ステップＦ１０１，Ｆ１０２の繰り返しとなる。
再生参照光Ｌ４の照射が開始され、スキャンが開始されたらホログラムスキャン制御部１５はスキャンタイミング信号、スキャンアドレス信号により撮像素子部１２を制御し、所定タイミング間隔でステップＦ１０１の部分撮像を実行させて部分二次元画像信号を取り込む。そしてステップＦ１０２で、部分撮像した部分二次元画像信号からトラッキングを判定する処理を行う。
ステップＦ１０２でトラッキング状態が良好であると判定した場合は、ステップＦ１０４に移行するが、トラッキング状態が適切でないと判定されている場合は、ステップＦ１０３のカメラ制御でトラッキング位置を変更させてステップＦ１０１に戻る。或いは手動スキャンの場合は、ステップＦ１０３の処理は無いため、そのままステップＦ１０１に戻る。
【００６３】
ステップＦ１０１の部分撮像とは、要素ホログラムから得られる二次元画像の一部を撮像素子部１２で取り込む動作である。
図１７は、撮像素子部１２に結像した、或る要素ホログラムの全画像（５１２×３８４ピクセル）と、部分撮像する領域ＡＲ１の例を示している。
ホログラムスキャン制御部１５は、ステップＦ１０１の部分撮像では、図１５の結像画像の中から、領域ＡＲ１のみの画像を取り込む処理を行うものである。そして領域ＡＲ１の画像信号、即ち部分二次元画像信号からステップＦ１０２でトラッキング状態を判定する。
要素ホログラムの再生トラッキング状態は、輝度の明暗として現われることが知られている。そして当然ながら再生時には、なるべく明暗のくっきりした二次元画像を撮像する必要がある。
再生参照光Ｌ４のスポットが或る要素ホログラムの真上、つまり最適なトラッキング状態にあるときは、最も明暗のはっきりした二次元画像が撮像されるが、再生参照光Ｌ４のスポットが要素ホログラムからずれるに従って、明暗の曖昧な二次元画像が撮像される状態となる。つまりトラッキング状態が適切でないと、二次元画像における白レベル画素についての輝度が低下する。従って、例えば取り込んだ画像内の各画素の輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値の大小により、トラッキング状態を判定できる。
【００６４】
但し、例えば５１２×３８４ピクセルである全画像について輝度レベルを加算して判定を行うことは、処理負担として大きく、また処理時間も長くなる。
ここで、トラッキング状態に起因する輝度の明暗ばらつきは画像全体に一様に生じるという特性がある。
そこで本例では、トラッキング判定のために全画像を取り込んで輝度の状態を判断することに代えて、部分撮像した領域ＡＲ１の部分二次元画像信号から輝度状態を判断するようにする。即ち、領域ＡＲ１内の画素について、輝度レベルを加算し、その輝度レベル加算値が所定値以上であればトラッキング状態良好と判定する。このようにすると、全画素で判断する場合に比べて、加算する画素数は著しく低減され、処理負担は軽くなり、また非常に高速にトラッキング状態の判定処理ができることになる。
なおステップＦ１０１で、要素ホログラムから読み取られる１つの二次元画像内でどの部分を撮像するかは任意である。図１５の領域ＡＲ１は、１つのメイン同期シンボルを中心とした領域としているが、他のメイン同期シンボルを含む領域としても良いし、或いはメイン同期シンボルを含まない領域としても良い。
【００６５】
このステップＦ１０１，Ｆ１０２の処理が高速に繰り返されていくことで、或る要素ホログラムに対して最適なトラッキング状態となっているか否かがスキャン中に監視されることになる。そして、或る要素ホログラムに対するトラッキングがＯＫとなった時点で、ステップＦ１０４以降に進む。
【００６６】
まずステップＦ１０４で、ホログラムスキャン制御部１５は撮像素子部１２を制御して要素ホログラムの全画素撮像を実行する。即ちその時点でトラッキングＯＫと判定された或る要素ホログラムの全画素の二次元画像信号を取り込む。トラッキングＯＫの状態で二次元画像信号が取り込まれるため、得られた二次元画像信号は、規定以上の輝度レベルが確保されている。ホログラムスキャン制御部１５は全画素撮像により取り込んだ二次元画像信号に対して所定の処理を行い、デジタル値に変換して出力する。この二次元画像信号のデータはメモリコントローラ２１によって情報用メモリ３１に記憶される。
但し、撮像した二次元画像信号には、種々の要因により、輝度ムラなどの光学的なばらつきや、水平方向、垂直方向、回転方向のずれなど幾何学的な歪みを持つものとなる。このため、光学歪み補正、幾何歪み補正が必要となる。
【００６７】
ここでステップＦ１０５では、情報用メモリ３１に取り込んだ二次元画像が、アンブルページの二次元画像であるかデータページの二次元画像であるかを判別する。例えば情報用メモリ３１に取り込んだ二次元画像を幾何歪み補正変数算出部２３が取り込み、その画素パターンを検出することで判別が可能となる。つまり、明レベル画素が上述したサブシンクパターンＳＳ及びメイン同期シンボルＭＳに相当する位置関係のみであれば、その二次元画像はアンブルページの二次元画像であると判断でき、それ以外であればデータページの二次元画像と判別できる。
【００６８】
ステップＦ１０４で撮像された要素ホログラムがアンブル要素ホログラムｈＡであってアンブルページの二次元画像が取り込まれた場合はステップＦ１０６に進み、そのアンブルページの二次元画像に対して幾何歪み補正変数算出部２３で幾何歪み補正の演算が行われる。
まずステップＦ１０６で画像分割を実行する。この画像分割は変調時に規則的に挿入された二次元同期信号（メイン同期シンボルＭＳ及びサブシンクパターンＳＳ）を手掛かりに画像を小ブロックに分割する処理である。例えば上述したグループサブシンク単位に分割する。
【００６９】
続いてステップＦ１０７では、分割したグループサブシンク単位で幾何歪み補正変数を算出する。サブシンクパターンＳＳ及びメイン同期シンボルＭＳは、二次元画像における所定位置に挿入されているものであり、従って、撮像した二次元画像におけるサブシンクパターンＳＳ、メイン同期シンボルＭＳの位置から、水平／垂直位置や回転角度等のズレや歪みを算出できる。
上記のようにメイン同期シンボルＭＳは、四角型と菱形として、他のパターンよりも大きなパターンで、規則的に二次元画像内に並んでおり、これを元に大まかな位置および角度の検出が可能になる。実際にあるべき場所と現在ある場所の差を算出すれば、それがあるべき場所に訂正するための処理のパラメータとなる。
サブシンクパターンＳＳはメイン同期シンボルＭＳの間に並んでおりサイズは小さく多数存在し、これを用いてメイン同期シンボルＭＳで算出した大まかなパラメータの微調整を行うことができる。
パラメータ、即ち幾何補正変数としては、サブシンクパターンのセンタ座標値ずれ、X軸縮尺ずれ、Y軸縮尺ずれ、回転角度ズレなどが算出される。
【００７０】
ステップＦ１０８では、以上のようにアンブルページの二次元画像から算出した幾何補正変数を、データページの二次元画像の幾何歪み補正のための初期値として補正初期値用メモリ２７に格納する。
なお、補正初期値用メモリ２７に既に補正初期値が記憶されている場合は、補正初期値を上書き記憶する。即ち過去に算出した補正初期値は消去すればよい。
アンブルページの二次元画像には、元々の記録データとしての有効データは含まれていないため、アンブルページの二次元画像に関しては以上で処理を終える。
そしてステップＦ１０１に戻り、他の要素ホログラムのトラッキング判別及び撮像の処理を行う。
【００７１】
ステップＦ１０４で或る要素ホログラムの二次元画像を取り込んだ後、ステップＦ１０５で、その二次元画像がデータページの二次元画像であると判別されたときは、ステップＦ１０９に進み、幾何歪み補正変数算出部２３で幾何歪み補正変数の算出処理が行われる。
この場合も、まずステップＦ１０９で画像分割が行われ、補正変数算出演算の単位として二次元画像を例えばグループサブシンク単位に分割する。
そしてステップＦ１１０で幾何歪み補正変数の算出が行われる。このとき幾何歪み補正変数算出部２３は、補正初期値用メモリ２７に記憶されている補正初期値を読み出して、その補正初期値としてのパラメータを用いた上で、幾何歪みのパラメータを算出する。
アンブルページの二次元画像が得られる毎に上記のステップＦ１０６〜Ｆ１０８が行われるため、ステップＦ１１０の時点で補正初期値用メモリ２７に記憶されている補正初期値は、現在処理中のデータページの二次元画像から直近の時点で撮像されたアンブルページの二次元画像から算出された補正初期値である。従って、補正初期値は、現在のデータページの二次元画像についての算出される幾何歪み補正変数にかなり近いパラメータ値となっていると推定できる。
後述するが、ステップＦ１１０で、このような補正初期値を用いて、現在処理対象のデータページの二次元画像について幾何歪み補正変数を算出することで、効率よくかつ適正な幾何歪み補正変数を算出することができる。
そして幾何歪み補正変数算出部２３により算出された幾何補正変数は、変数用メモリ２６に記憶される。
【００７２】
続いてステップＦ１１１で、情報用メモリ３１に取り込まれている現在処理対象の二次元画像が光学補正変数算出部２２に読み込まれ、光学歪み補正変数算出処理が行われる。
この場合、光学補正変数として、例えば各グループサブシンク領域毎に輝度合計値が求められ、それらが変数用メモリ２６に格納する処理が行われる。
【００７３】
ステップＦ１１０，Ｆ１１１では、幾何歪み補正変数と光学補正変数が算出されて変数用メモリ２６に記憶されるが、実際に二次元画像の幾何歪み、光学歪みが補正されるものではない。二次元画像に対する実際の補正は、ステップＦ１１２の二値化処理の際に、幾何補正変数、光学補正変数が参照されることで実行される。
ステップＦ１１２の二値化処理では、二値化部２４が、情報用メモリ３１から二次元画像を取り込む。上記ステップＦ１１０，Ｆ１１１では、実際の補正処理としての画像再構成は行われていないため、この時点で情報用メモリ３１に保存されている二次元画像は、ステップＦ１０４で取り込んだままの状態、つまり幾何歪み、光学歪みが存在する状態である。
このとき二値化部２４は、まず変数用メモリ２６に格納されている幾何補正変数に基づいて、情報用メモリ３１から読み出すべき画素アドレスを決定する。これにより、二値化部２４は、幾何歪みが補正された状態の二次元画像信号を取り込むことができる。
そして二値化部は、取り込んだ二次元画像信号について二値化する。記録画像は白／黒（明／暗）の二値レベルであるが、撮像素子部１２で撮像された二次元画像信号は、その中間的なレベルを含むものとなっているためである。
このときに、二値化の閾値、即ち二値化処理の基準値を、変数用メモリ２６に記憶された光学補正変数に基づいて設定する。例えばグループサブシンク単位で記憶されている光学補正変数（輝度合計値）に従って、グループサブシンク単位毎に二値化閾値を設定し、各画素レベルを明レベル、暗レベルに二値化していく。すると、二値化された結果の二次元画像信号は、光学歪みが補正された状態の二値信号となる。
【００７４】
このような二値化処理が完了したらステップＦ１１３の復号処理が行われる。
ステップＦ１１３では、復号部２５に二値化部２４で二値化された二次元画像信号が供給され、復号部２５で復調及び誤り訂正等の復号処理を行う。これにより再生データが復元される。復号されたデータ、即ちホログラムメモリ３上の１つの要素ホログラムから再生された再生データは、メモリコントローラ２１によって不揮発性メモリ３２に格納される。
【００７５】
ステップＦ１１４では、必要量の要素ホログラムを再生できたかどうかを判定し、再生完了であれば、スキャンを終了する。このときシステムコントローラ５１は参照光光源１６からの再生参照光Ｌ４の照射を終了させる。
また、必要量の要素ホログラムをまだ再生できていなければ、ステップＦ１０１に戻り、上述の処理を繰り返す。つまり、他の要素ホログラムについての再生処理を同様に実行していく。
なお、手動スキャンではなく、ステップＦ１０３でカメラ制御を行う構成の場合、ステップＦ１１４からＦ１０１に移行する際に、光学補正変数及び幾何補正変数を元に、ステップＦ１０３のカメラ制御処理で参照光強度、角度等の光学条件及び要素ホログラムと撮像素子の位置関係を調整すると同時に、読取り時のＳＮ（Signal Noise）特性が良好な画素を推定して選択し、選択された画素のみを読み込むことにより、撮像速度及び読取り時のＳＮ特性を改善できる。
【００７６】
以上の図１４の処理を完了することで、ホログラムメモリ３の各要素ホログラムから読み出されたデータが不揮発性メモリ３２に蓄積された状態となり、例えばＡＶコンテンツデータなどの再生データが不揮発性メモリ３２上で構築される状態となる。
この再生データは、その後、外部インターフェース４１を介して外部機器１００に転送され、ユーザーは、外部機器１００において再生データを使用することができる。
【００７７】
上記ステップＦ１１０では、補正初期値を用いてデータページの二次元画像の幾何歪み補正変数を算出するが、その動作を図１８で模式的に説明する。なお、回転ズレの補正を例に挙げる。
図１８（ａ）は、データ要素ホログラムｈＤから読み出したデータページの二次元画像に、角度θ１の回転ズレが生じていた状態を表している。
例えば図１１に例示したように、データページの二次元画像には、サブシンクパターンＳＳ、メイン同期シンボルＭＳに加えてデータパターンが混在している。このため補正変数算出演算が収束するまでには比較的長時間を要する。一方、幾何歪み補正変数算出はスキャン中の処理であって、実際には次々に要素ホログラムの読取を行うものであるため、１つの二次元画像に対する幾何歪み補正変数算出演算に割ける時間は短い。このため実際上、或るデータページの二次元画像に対する幾何歪み補正変数の算出は、補正変数が収束するまで続けることができない場合が多く、結局変数用メモリ２６には収束しきる途中の値の補正変数が記憶される状況が発生する。
例えば図１８（ａ）の角度θ１に相当する幾何補正変数まで収束できずに、図１８（ｂ）の角度θ２分を残した角度θ３の幾何補正変数が変数用メモリ２６に格納されることがある。
すると、二値化の際には、角度θ３分の補正しかできず、結局図１８（ｂ）のように回転方向に角度θ２のズレを残したままの二次元画像が補正結果として得られるものとなってしまう。つまり幾何補正が不十分な状態のままとなる。当然これによっては、データ復号の際のエラーレートも悪化する。
【００７８】
一方、図１８（ｃ）には、アンブル要素ホログラムｈＡから読み出したデータページの二次元画像に、角度θ１の回転ズレが生じていた状態を表している。図１２に示したように、アンブルページの二次元画像には、サブシンクパターンＳＳ、メイン同期シンボルＭＳしか存在しない。データパターンが混在していないため、補正変数算出演算は非常に迅速に収束でき、短時間で図１８（ｄ）のように回転ズレの無い状態とする幾何補正変数を算出することができる。このように角度θ１の回転補正を行う幾何補正変数が、補正初期値として補正初期値用メモリ２７に記憶される。
【００７９】
このような補正初期値が得られた後に撮像されたデータ要素ホログラムｈＤのデータページの二次元画像が図１８（ｅ）のように、角度θ１＋αの回転ズレがあったとする。
この二次元画像に対して、補正初期値を用いることで、図１８（ｆ）のように、回転ズレを角度αの状態とすることができる。つまり幾何補正変数の算出をする前の時点で、回転ズレを殆ど解消した状態とすることができる。そして幾何補正変数の算出処理としては、この角度αの回転ズレを解消して図１８（ｇ）の状態とするまで収束させる演算を行えばよい。この場合、回転ズレが殆ど無い状態であるため、短時間で演算が収束し、角度αを補正するパラメータが得られる。そして結果として、角度θ１を補正する補正初期値のパラメータと、算出した角度αを補正するパラメータから、角度θ１＋αの回転ズレを補正する幾何補正変数を求め、これを変数用メモリ２６に記憶させればよい。これにより、二値化処理の際には、情報用メモリ３１に格納された図１８（ｅ）のような二次元画像を、図１８（ｇ）の状態で読み込むことができる。
このような処理により、スキャン中に、各データ要素ホログラムｈＤの二次元画像に対して、ほぼ完全に近い精度の幾何歪み補正が可能となる。
【００８０】
ところで、このような補正初期値を用いた幾何補正変数算出の効果を得るためには、アンブルページの二次元画像と、データページの二次元画像とで、類似した幾何歪みが生じていることが必要である。
このため、例えば上記図１３の各例のようにアンブル要素ホログラムｈＡが配置されることや、アンブル要素ホログラムｈＡの撮像が行われる毎に、図１６のステップＦ１０７，Ｆ１０８の処理が行われて補正初期値が更新されていくことが適切なものとなる。
【００８１】
例えば図１３（ａ）の配置を例に挙げ、図１９でスキャンの際の読取状況を示す。ユーザーが手動スキャンを行う際に、再生参照光Ｌ４のスポット軌跡が図１９の矢印に示すようになったとする。
この場合、まずアンブル要素ホログラムｈＡ１の撮像が行われる。このとき、アンブル要素ホログラムｈＡ１から読み込まれたアンブルページの二次元画像から補正初期値が算出され、補正初期値用メモリ２７に書き込まれる。
次のタイミングで、データ要素ホログラムｈＤ１が読み取られる。このときデータ要素ホログラムｈＤ１から読み込まれたデータページの二次元画像については、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
さらにデータ要素ホログラムｈＤ２，ｈＤ３・・ｈＤ９が順次読み取られていくが、それらのデータ要素ホログラムｈＤ２，ｈＤ３・・ｈＤ９から読み込まれた各二次元画像についても、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
【００８２】
その後、アンブル要素ホログラムｈＡ２が読み取られ、そのアンブルページの二次元画像から補正初期値が算出されて補正初期値が更新される。
さらに、アンブル要素ホログラムｈＡ３が読み取られ、そのアンブルページの二次元画像から補正初期値が算出されて補正初期値が更新される。
続いて、データ要素ホログラムｈＤ１０が読み取られる。このときデータ要素ホログラムｈＤ１０から読み込まれたデータページの二次元画像については、アンブル要素ホログラムｈＡ３の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
さらにデータ要素ホログラムｈＤ１１，ｈＤ１２・・ｈＤ１８が順次読み取られていくが、それらのデータ要素ホログラムｈＤ１１，ｈＤ１２・・ｈＤ１８から読み込まれた各二次元画像についても、アンブル要素ホログラムｈＡ３の読取時に得られた補正初期値が用いられて幾何補正変数算出が行われる。
【００８３】
このように、例えばデータ要素ホログラムｈＤ１・・・ｈＤ９の二次元画像の幾何補正変数の算出時には、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読込時に算出された補正初期値が利用される。アンブル要素ホログラムｈＡ１とデータ要素ホログラムｈＤ１・・・ｈＤ９は、１回の右方向へのスキャン過程で読み込まれるものであり、それらにはほぼ同様に幾何歪みが生じていると考えて良い。従って、アンブル要素ホログラムｈＡ１の読込時に算出された補正初期値は、データ要素ホログラムｈＤ１・・・ｈＤ９の二次元画像について算出すべき幾何補正変数にかなり近い値となっている。
データ要素ホログラムｈＤ１０・・・ｈＤ１８の二次元画像と、アンブル要素ホログラムｈＡ３の二次元画像にも、ほぼ同様の幾何歪みが生じていると考えて良いため、アンブル要素ホログラムｈＡ３の読込時に算出された補正初期値は、データ要素ホログラムｈＤ１０・・・ｈＤ１８の二次元画像について算出すべき幾何補正変数にかなり近い値となっている。
【００８４】
つまり図１６の処理では、このように各データ要素ホログラムｈＤの二次元画像は、ほぼ同様の幾何歪みが生じている直近に読み込まれたアンブル要素ホログラムｈＡの二次元画像から算出される補正初期値を用いて幾何補正変数が算出されることになるため、上述した補正変数算出の効率化と変数値の適正化の効果は、良好に発揮されるものである。
【００８５】
［５．実施の形態の効果］
以上の実施の形態においては次のような効果を得ることができる。
本例のホログラムリーダ６は、アンブル要素ホログラムｈＡからシンクパターンのみを有するアンブルページの二次元画像が読み取れた際に、その二次元画像の幾何歪み補正演算を行い、補正初期値を算出する。そして実際に情報がデータパターンとして記録されたデータ要素ホログラムｈＤの二次元画像が撮像された際には、補正初期値を用いて幾何歪み補正変数を算出する。そしてその幾何補正変数を用いて二値化処理の際に幾何歪み補正を実行する。
これにより、幾何補正変数の演算を著しく効率化できるとともに、幾何補正変数は適切な値となり、幾何歪み補正が良好に実現される。従ってデコードエラーを低減し、再生エラーレートが改善される。
【００８６】
またホログラムメモリ３の要素ホログラムの二次元配列において、アンブル要素ホログラムｈＡが端辺部に記録されていることで、データ要素ホログラムｈＤの読取りに先だってアンブル要素ホログラムｈＡを読み出せる確率が高くなる。つまりデータ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何歪み補正に先立って、アンブル要素ホログラムｈＡの二次元画像から補正初期値を算出する動作に好適である。
特に手動スキャンを想定した場合は、端辺部の列方向や行方向に並ぶようにアンブル要素ホログラムｈＡが配置されていることが都合がよい。
【００８７】
また図１９を用いた説明からわかるように、データ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何学補正には、直近の時点で読み込まれたアンブルページの二次元画像から得られる補正初期値を利用する。これにより、最適な補正初期値を利用でき、補正精度や補正演算効率を向上できる。
また、このことを考えれば、図１３（ｄ）（ｅ）（ｆ）のように端辺部以外にもアンブル要素ホログラムｈＡを配置し、補正初期値を更新する機会を増やすことで、データ要素ホログラムｈＤの二次元画像の幾何補正変数算出の際に、より適切な補正初期値を与えるようにできるものとなる。
【００８８】
また本例では、情報用メモリ手段に記憶された二次元画像に対して幾何歪み補正、光学補正等のための補正変数を算出し、補正変数を変数用メモリ２６に記憶する。そして二値化部２４で二値化を行う際に、変数用メモリ２６に記憶されている補正変数に基づいて処理を行うことで、結果的に幾何歪み補正、光学補正がなされた状態での情報再生を実現する。この場合、情報用メモリ３１に記憶されている二次元画像に対して直接幾何歪み補正、光学補正等の補正処理を順次行うものではないため、補正処理した二次元画像についての情報用メモリ３１への書込も発生しない。従って、幾何歪み補正、光学歪み補正を順次実行する場合に必要な情報用メモリ３１に対するアクセス処理負担、及びそれによる処理時間負担を解消でき、再生処理の効率化を実現できる。
さらに、二値化処理を実行するまで二次元画像自体に対する補正処理を行わないことは、補正に伴う演算誤差の抑圧という利点も得られる。
【００８９】
また、図１６のステップＦ１０１，Ｆ１０２において、部分二次元画像を取り込み、部分二次元画像から、要素ホログラムに対するトラッキング状態を判定することで、二次元画像全体からトラッキング状態を判定するよりも遙かに高速にトラッキング状態を判定できる。そしてトラッキング状態を高速に判定しながら、良好なトラッキング状態となったタイミングで要素ホログラムの二次元画像の全体を取り込むようにすることで、データ再生のために適切な二次元画像を取り込むことができ、二次元画像読取時のＳ／Ｎ特性を向上させ、精度の良い再生性能を実現できる。
【００９０】
また、要素ホログラムから読み出し、復号したデータは不揮発性メモリ３２に蓄積されていき、最終的に各要素ホログラムからの再生データが不揮発性メモリ３２上で再構築されてコンテンツデータ等の再生データが形成される。これはホログラムメモリ３上の要素ホログラムを任意の順番に読み出しても良いことを意味する。従って、図３，図４で説明した手動スキャンによって順不同に要素ホログラムを読み出すようにしても問題ない。またカメラ制御機構部１３によってスキャン位置を可変制御していくときも、その可変制御動作の自由度を高めることができる。そしてこのことから、ステップＦ１０１、Ｆ１０２において、特に順番にこだわらずに、或る要素ホログラムに対してトラッキングＯＫと判断されたら、その要素ホログラムに対する二次元画像の撮像や復号処理を行っていけばよいものとなる。つまり各要素ホログラムに対して特定の順番で、順次トラッキングＯＫの状態とするような制御は不要であり、困難なトラッキング制御を実行する必要はない。このことから再生処理の容易性や、効率化が実現される。
【００９１】
以上実施の形態を説明してきたが、実施の形態で述べたホログラムリーダ６の構成や処理手順はあくまで一例であり、本発明としてはその要旨の範囲内で多様な変形例が想定される。
またホログラムメモリにおけるアンブル要素ホログラムｈＡの配置状態も、例示した以外にも多様に考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態のホログラムメモリの記録再生の説明図である。
【図２】実施の形態のホログラムメモリの要素ホログラムの説明図である。
【図３】実施の形態のホログラムリーダの手動スキャン動作例の説明図である。
【図４】実施の形態のホログラムリーダの手動スキャン動作例の説明図である。
【図５】実施の形態の要素ホログラム記録の際の二次元変調の説明図である。
【図６】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループサブシンクの説明図である。
【図７】実施の形態のグループサブシンクの説明図である。
【図８】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループメインシンクに付加されるメイン同期シンボルの説明図である。
【図９】実施の形態の要素ホログラムに記録されるグループメインシンクの説明図である。
【図１０】実施の形態の要素ホログラムとされる物理ページの説明図である。
【図１１】実施の形態のデータページの二次元画像の説明図である。
【図１２】実施の形態のアンブルページの二次元画像の説明図である。
【図１３】実施の形態のホログラムメモリのアンブル要素ホログラムとデータ要素ホログラムの配置例の説明図である。
【図１４】実施の形態のホログラムメモリのアンブル要素ホログラムとデータ要素ホログラムの配置例の説明図である。
【図１５】実施の形態のホログラムリーダのブロック図である。
【図１６】実施の形態のホログラムリーダの再生処理のフローチャートである。
【図１７】実施の形態の部分撮像動作の説明図である。
【図１８】実施の形態の幾何歪み補正の説明図である。
【図１９】実施の形態の要素ホログラムに対するスキャン動作の説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
３ ホログラムメモリ、６ ホログラムリーダ、１０ 撮像部、１２ 撮像素子、１５ ホログラムスキャン制御部、２０ 信号処理部、２１ メモリコントローラ、２２ 光学補正変数算出部、２３ 幾何歪み補正変数算出部、２４ 二値化部、２５ 復号部、２６ 変数用メモリ、２７ 補正初期値用メモリ、３０ メモリ部、３１ 情報用メモリ、３２ 不揮発性メモリ、４０ 外部機器ＩＦ部、４１ 外部機器インターフェース、５１ システムコントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、
上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンと、シンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、
上記要素ホログラムとして、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたことを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項２】
上記シンクパターンは、メインシンクパターンとサブシンクパターンとが二次元方向の所定位置に配置された画像パターンであることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
【請求項３】
上記要素ホログラムは、ホログラム記録媒体としての記録平面上に二次元配列されるとともに、上記第２の要素ホログラムは、上記二次元配列における端辺部に記録されることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
【請求項４】
二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンとシンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたホログラム記録媒体から、上記情報を再生するホログラム再生装置として、
上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段で撮像された二次元画像が、上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出し、また上記撮像手段で撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正手段と、
上記幾何歪み補正演算の結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号処理手段と、
を備えることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項５】
上記幾何歪み補正手段は、上記第２の二次元画像が上記撮像手段で撮像されるたびに、上記補正初期値を算出するとともに、上記第１の二次元画像が上記撮像手段で撮像された際に、算出されている最新の上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行うことを特徴とする請求項４に記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
上記撮像手段で得られた二次元画像を記憶する情報用メモリ手段と、
補正変数を記憶する変数用メモリ手段と、
を更に備え、
上記幾何歪み補正手段は、上記情報用メモリ手段に記憶された二次元画像を読み出して幾何補正変数を算出し、算出した幾何補正変数を上記変数用メモリ手段に記憶させるととともに、二次元画像の二値化処理のために上記情報用メモリ手段から二次元画像を読み出すときに、上記変数用メモリ手段に記憶された上記補正変数に基づいて、上記情報用メモリ手段から読み出す二次元画像のアドレスを決定することで、二次元画像に対する幾何歪み補正を行うことを特徴とする請求項４に記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンとシンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたホログラム記録媒体から、上記情報を再生するホログラム再生方法として、
上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像ステップと、
上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出する補正初期値算出ステップと、
上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正ステップと、
上記幾何歪み補正ステップでの演算結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号ステップと、
を備えることを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項１】
二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、
上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンと、シンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、
上記要素ホログラムとして、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたことを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項２】
上記シンクパターンは、メインシンクパターンとサブシンクパターンとが二次元方向の所定位置に配置された画像パターンであることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
【請求項３】
上記要素ホログラムは、ホログラム記録媒体としての記録平面上に二次元配列されるとともに、上記第２の要素ホログラムは、上記二次元配列における端辺部に記録されることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
【請求項４】
二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンとシンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたホログラム記録媒体から、上記情報を再生するホログラム再生装置として、
上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段で撮像された二次元画像が、上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出し、また上記撮像手段で撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正手段と、
上記幾何歪み補正演算の結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号処理手段と、
を備えることを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項５】
上記幾何歪み補正手段は、上記第２の二次元画像が上記撮像手段で撮像されるたびに、上記補正初期値を算出するとともに、上記第１の二次元画像が上記撮像手段で撮像された際に、算出されている最新の上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行うことを特徴とする請求項４に記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
上記撮像手段で得られた二次元画像を記憶する情報用メモリ手段と、
補正変数を記憶する変数用メモリ手段と、
を更に備え、
上記幾何歪み補正手段は、上記情報用メモリ手段に記憶された二次元画像を読み出して幾何補正変数を算出し、算出した幾何補正変数を上記変数用メモリ手段に記憶させるととともに、二次元画像の二値化処理のために上記情報用メモリ手段から二次元画像を読み出すときに、上記変数用メモリ手段に記憶された上記補正変数に基づいて、上記情報用メモリ手段から読み出す二次元画像のアドレスを決定することで、二次元画像に対する幾何歪み補正を行うことを特徴とする請求項４に記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
二次元画像の物体光と記録用参照光とを干渉させ、干渉縞によって上記二次元画像が要素ホログラムとして記録されるホログラム記録媒体であって、上記要素ホログラムとして、記録する情報を二次元画像化したデータパターンとシンクパターンとを有する第１の二次元画像を記録した第１の要素ホログラムと、シンクパターンのみを有する第２の二次元画像を記録した第２の要素ホログラムとが記録されたホログラム記録媒体から、上記情報を再生するホログラム再生方法として、
上記ホログラム記録媒体に再生用参照光を照射するとともに、上記ホログラム記録媒体の要素ホログラムからの再生像光としてあらわれる二次元画像を撮像する撮像ステップと、
上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第２の二次元画像であった場合、その二次元画像に対する幾何歪み補正演算を行って補正初期値を算出する補正初期値算出ステップと、
上記撮像ステップで撮像された二次元画像が、上記第１の二次元画像であった場合、その二次元画像に対して、上記補正初期値を用いて幾何歪み補正演算を行う幾何歪み補正ステップと、
上記幾何歪み補正ステップでの演算結果により補正された二次元画像に対して復号処理を行い、上記情報を再生する復号ステップと、
を備えることを特徴とするホログラム再生方法。
【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１８】
【図１９】
【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１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００７−８６８７４（Ｐ２００７−８６８７４Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７２０１８（Ｐ２００５−２７２０１８）
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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