光情報再生装置および光情報再生方法
【課題】ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出する方法を得る。
【解決手段】ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置において、ホログラムディスクから２次元データを再生する画像取得部と、前記２次元データを目標となるＰＲ特性を有する目標データへと等化する画像等化部と、前記ＰＲ特性に基づいて前記画像等化部出力データの復号を行い、信頼度を有した復号結果を出力する軟出力復号部と、前記復号結果に基づいてデータの誤り訂正を行う誤り訂正部と、を有することを特徴とする光情報再生装置で解決できる。
【解決手段】ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置において、ホログラムディスクから２次元データを再生する画像取得部と、前記２次元データを目標となるＰＲ特性を有する目標データへと等化する画像等化部と、前記ＰＲ特性に基づいて前記画像等化部出力データの復号を行い、信頼度を有した復号結果を出力する軟出力復号部と、前記復号結果に基づいてデータの誤り訂正を行う誤り訂正部と、を有することを特徴とする光情報再生装置で解決できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを用いて光情報記録媒体から情報を再生する、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格やＨｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＨＤ ＤＶＤ）規格などにより、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となっている。
【０００３】
今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が実用化される。
【０００４】
しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、今までの様な短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による従来の高密度技術のトレンドとは異なった新しいストレージ技術が必要となる。
【０００５】
次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術がある。
【０００６】
ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラムの記録を行い、さらに参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることができ、従来の角度多重記録方式に比べて記録密度／容量を増大させる技術が記載されている。
【０００７】
また、ホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。
【０００８】
以上のようなホログラムの再生方法として、例えば特開２００９−４８７２７公報（特許文献３）がある。本公報には、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を備え、２次元ビタビ復号回路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再生方法について記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４−１０２５４２号公報
【特許文献３】特開２００９−４８７２７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、若しくは特許文献２に記載の方法において光記録媒体に記録されるホログラムの再生には特許文献３に記載の復号方法が有効であるが、その出力値は０と１の２値であり、軟判定復号などを使用するのに必要な信頼度を得ることが出来ない。
【００１１】
そこで本発明の目的は、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、特許請求の範囲に記載の発明により解決される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出でき、軟判定復号が適用できることにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例における光情報記録再生手段の構成図
【図２】本発明の第１の実施例におけるピックアップの構成図
【図３】本発明の第１の実施例における動作手順を表すフローチャート
【図４】本発明の第１の実施例における信号生成手段の構成図
【図５】本発明の第１の実施例における信号処理手段の構成図
【図６】パターン毎の尤度分布および合成した尤度分布を表す図
【図７】パターン毎の正規化尤度分布および合成した正規化尤度分布を表す図
【図８】本発明の第１の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図９】本発明の第１の実施例におけるメモリ構成図
【図１０】本発明の第１の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【図１１】本発明の第１の実施例における軟出力復号を説明する波形を表す図
【図１２】本発明の第１の実施例における尤度更新手順を表すフローチャート
【図１３】本発明の第２の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図１４】本発明の第２の実施例におけるメモリ構成図
【図１５】本発明の第２の実施例における尤度更新手順を表すフローチャート
【図１６】本発明の第３の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図１７】本発明の第３の実施例における尤度更新手順を表すフローチャート
【図１８】パターン毎の尤度分布および合成した尤度分布を表す図
【図１９】本発明の第４の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図２０】本発明の第４の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【図２１】本発明の第４の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【図２２】ＰＲ（１，２，２，２，１）を用いたビタビアルゴリズムの状態遷移図
【図２３】最尤波形、誤り波形、再生波形の例を表す図
【図２４】最尤波形、誤り波形の例を表す図
【図２５】最尤波形、誤り波形の例を表す図
【図２６】ＰＲ（ａ，ｂ；ｃ，ｄ）を用いたビタビアルゴリズムの状態遷移図
【図２７】本発明の第５の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録再生装置の全体的な構成を示したものである。
【００１７】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４ならびに回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
【００１８】
ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録する役割を果たす。
【００１９】
この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の後述する空間光変調器に送り込まれ、信号光は該空間光変調器によって変調される。
【００２０】
光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系１２によって生成する。ここで位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。該位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
【００２１】
光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内の後述するシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
【００２２】
ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。ここでプリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、該所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程の事である。またポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程の事である。
【００２３】
ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
【００２４】
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
【００２５】
また、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
【００２６】
ところでホログラフィを利用した記録技術は、超高密度な情報を記録可能な技術であるがゆえに、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。それゆえピックアップ１１内に、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等、許容誤差が小さいずれ要因のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えても良い。
【００２７】
またピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
【００２８】
図２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の一例を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってＰ偏光とＳ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。
【００２９】
ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、ビームエキスパンダ２０９によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２１１、リレーレンズ２１０、そして、ＰＢＳプリズム２０７を透過して空間光変調器２０８に入射する。
【００３０】
空間光変調器２０８によって情報が付加された信号光ビームは、ＰＢＳプリズム２０７を反射し、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ２２５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００３１】
一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光ビームとして働き、偏光方向変換素子２２４によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１４ならびにミラー２１５を経由してガルバノミラー２１６に入射する。ガルバノミラー２１６はアクチュエータ２１７によって角度を調整可能のため、レンズ２１９とレンズ２２０を通過した後に情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を、所望の角度に設定することができる。
【００３２】
このように信号光ビームと参照光ビームを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
【００３３】
記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光ビームを光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー２２１にて反射させることで、その位相共役光を生成する。
【００３４】
この位相共役光によって再生された再生光ビームは、対物レンズ２２５、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播する。その後、再生光ビームはＰＢＳプリズム２０７を透過して光検出器２１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００３５】
なお、ピックアップ１１の光学系構成は図２に限定されるものではない。
図３は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。 図３（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図３（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図３（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
【００３６】
図３（ａ）に示すように媒体を挿入すると（S３０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（S３０２）。
【００３７】
ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する（S３０３）。
【００３８】
コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理を行い（S３０４）、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（S３０５）。
【００３９】
準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図３（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む（S３０６）。
【００４０】
その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い（S３０７）、シーク動作（S３０８）ならびにアドレス再生（S３０９）を繰り返しながらピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００４１】
その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（S３１０）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（S３１１）。
【００４２】
データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし（S３１２）、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（S３１３）。
【００４３】
準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図３（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う（S３１４）。その後、シーク動作（S３１５）ならびにアドレス再生（S３１６）を繰り返しながらピックアップ１１ならびに位相共役光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出す（S３１７）。
【００４４】
以上で説明した本実施例の光情報記録再生装置における信号生成回路８６の信号生成処理について、図４を用いて詳細に説明する。
【００４５】
コントローラ８９からユーザーデータを受信し、セクタ化部４０１で所定のデータ量単位毎にデータを分割し、ヘッダ付加部４０２でセクタ毎にセクタ情報、アドレスといった情報を付加する。スクランブル部４０３では、ヘッダ付加部４０２で付加した情報以外のユーザーデータ列にスクランブルを施す。このスクランブルはデータの“０”及び“１”の連続を防ぐことにより同じパターンが連続してしまうことを避けるために行うものであるが、必ずしも行う必要はない。次に誤り訂正符号化部４０４でＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｉｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号などにより誤り訂正符号化、変調部４０５で例えばＢＤで使用されているような（１、７）ＲＬＬ変調方式に従い２ビットデータを３ビットデータへ変調する処理を実行する。（１、７）ＲＬＬ変調方式とは、変調後のビットにおいて連続する０の数が、最小１つ、最大７個の範囲となるＲＬＬ（１，７）のランレングス制限に従った変調データとする変調方式である。なお、ここでは説明の容易さから１次元変調を例に挙げたが、変調はＲＬＬに限定するものでもなく、１次元方向だけでなく２次元方向への変調を適用してもよい。２次元符号化部４０６でこの変調データを２次元に並べ替え１ページ分の２次元データを構成し、同期信号付加部４０７で再生時に基準となるマーカーや、ページ情報となるヘッダを付加し、ピックアップ１１へとデータを送信する。
【００４６】
次に本実施例の光情報記録再生装置における信号処理回路８５の再生信号処理について、図５を用いて詳細に説明する。
【００４７】
ピックアップ１１から２次元再生データを受信し、同期信号検出部５０１で画像のマーカーを基準に画像位置を検出し、画像歪み補正部５０２で画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪みを補正する。また光検出器２１８の分解能は一般的に記録に用いた空間光変調器２０８の分解能よりも高いことから、ピックアップ１１で取得された２次元再生データは記録した２次元データがオーバーサンプリングされている。よって、リサンプリング部５０３で２次元ＦＩＲフィルタを用いて主にダウンサンプリングを実施する。なお、画像歪み補正部５０２での歪み補正とリサンプリング部５０３のダウンサンプリングは同時に実施してもよい。画像等化部５０４では、このリサンプリングした２次元データに対して後段の軟出力復号部５０５での処理に適したＰＲ特性に等化する。等化は２次元ＦＩＲフィルタで実施し、そのフィルタ係数は線形最小平均自乗誤差法ＬＭＭＳＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｉｎｉｍｕｎ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）等の適応アルゴリズムを用いて算出することが可能である。ＬＭＭＳＥとは非特許文献Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．２Ｂ、２００６、ＰＰ．１０７９−１０８３に記載されるように等化後の信号と理想信号との自乗誤差の平均値が最小となるフィルタ係数を算出するアルゴリズムである。なお、ＬＭＭＳＥを例に説明したが、これに限定するものではなく他のアルゴリズムを適用してもよい。またＰＲ特性は２次元データに対するものであるので２次元ＰＲ特性とするのが好ましいが、説明の容易さからＰＲ（１，２，２，２，１）という１次元方向のみで以降説明している。軟出力復号部５０５では後述する方法により軟出力復号値を得る。軟値復調部５０６で軟出力復号部５０５である軟出力復号値のまま（１、７）ＲＬＬ変調を復調し、誤り訂正部５０７でＳｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号などによるＬＤＰＣ符号の誤り訂正を実施する。その後、ヘッダ検出部５０８でセクタ情報、アドレスといった情報を読み出し、セクタ検出部５０９でその情報を元にセクタ毎にデータを分割し、デスクランブル部５１０でスクランブルを解除し、コントローラ８９にデータを送信する。
【００４８】
ここで、図２２乃至図２５および図６、図７を用いて軟出力復号部５０５の概念について説明する。
【００４９】
軟出力復号部５０５の基本はビタビ復号であり、例えばＢＤＸＬ（商標）ではＰＲ（１，２，２，２，１）というＰＲ特性を使用しており、図２２に示すように（１、７）ＲＬＬ変調を反映した状態遷移による復号を行う。ビタビ復号における最尤波形（図２３のＴ）と画像等化部５０４出力波形（図２３のＷ）のユークリッド距離（数１）と、誤り波形（図２３のＦ）と画像等化部５０４出力波形のユークリッド距離（数２）との差分（数３）を尤度Δとする。ｔｎ、ｆｎ、ｗｎはｎ番目ピクセルにおけるＴ、Ｆ、Ｗの振幅値を示す。
【００５０】
【数１】
【００５１】
【数２】
【００５２】
【数３】
【００５３】
また、誤り訂正部５０７におけるＳｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号は対数領域の復号法であることから、軟出力復号部５０５出力である信頼度は対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏｎ）とする必要がある。このＬＬＲは、尤度Δの確率密度関数が正規分布に近いとすれば数４で近似することが可能である。μは分布の平均値、σは標準偏差を示す。
【００５４】
【数４】
【００５５】
この信頼度算出の過程において、（１、７）ＲＬＬ変調が施されたデータではＴ、Ｆの復号値は実際に存在し得るパターン、すなわち最短ランレングスは２Ｔであり１Ｔの存在を許容しないという点が問題となる。例えば図２４においてＴの復号値は［００００１１１］、Ｆの復号値は［０００１１１１］であり誤りビット数は１であるが、図２５においてＴの復号値は［０００１１０００］、Ｆの復号値は［００１１００００］であり誤りビット数は２となる。これはＲＬＬ変調の規則を満たすようにビタビアルゴリズムが動作するため、図２５のＴが誤る場合１Ｔシフトは許容されず２Ｔ部分がスリップすることに起因する。このためＲＬＬ変調されたデータにおいて、ＴとＦのユークリッド距離（数５）は復号結果によって変化してしまう。
【００５６】
【数５】
【００５７】
この影響について図６を用いて説明する。図は横軸を尤度Δ、縦軸を発生頻度として、ＲＬＬ変調されたデータ列に対して尤度Δをヒストグラム化したイメージを示す。図２４のパターンの分布を第１分布、図２５のパターンの分布を第２分布とした。それぞれの分布は正規分布に従うとすれば、分布の平均値μはＷ＝Ｔとなる時であり数６で示される。
【００５８】
【数６】
【００５９】
この値はＴとＦのユークリッド距離がパターンによって異なることから、第１分布と第２分布で異なり、結果として合成した全体分布は正規分布から外れる。このため数４に示したＬＬＲ計算式を適用することが困難となる。
【００６０】
そこでこの問題を解決するため、本実施例は数７に示すようにＴとＦのユークリッド距離で尤度Δを正規化することを特徴とする。
【００６１】
【数７】
【００６２】
図７に横軸を正規化尤度Δ’、縦軸は発生頻度として正規化尤度Δ’をヒストグラム化したイメージを示す。正規化尤度を使用することにより平均値が一致し、全体分布も正規分布に近くなることからＬＬＲを正しく算出することが可能となる。
【００６３】
以下にこの概念を用いた軟出力復号部５０５の詳細について、図８乃至図１２を用いて説明する。まず図８に軟出力復号部５０５の構成を示す。なお、使用するＰＲ特性をＰＲ（１，２，２，２，１）として説明するがこれに限定するものではない。
【００６４】
まずＢＭ演算部８０１において、図２２の基準値ＲＥＦ０００００〜ＲＥＦ１１１１１と軟出力復号部５０５入力である等化波形との差分の２乗であるブランチメトリックを計算する。その後、ＡＣＳ演算部８０２において図２２のステートＳ００００〜Ｓ１１１１毎のパスメトリックにブランチメトリックを加算し、図２２のパスが合流している点で加算結果を比較し小さいパスを選択する。この合流した２つのパスの加算結果差分を尤度候補Δとして尤度候補メモリ８０３に格納する。また、ＡＣＳ演算部８０２のパス選択結果をパスメモリ８０４に格納する。
【００６５】
尤度を算出する際に最尤パスが不確かであればその尤度の信頼性も落ちることから、最尤パスを確定させた後、その結果を基点として尤度算出用の最尤パスと競合パスを確定させる。この最初の最尤パス判定を事前最尤パス判定部８０５で、その結果を基点とする最尤パス判定を最尤パス判定部８０６で、競合パス判定を競合パス判定部８０７で実施する。事前最尤パス判定のパスメモリ長をＬ１、最尤パス判定のパスメモリ長をＬ２とした時のパスメモリ８０４と尤度候補メモリ８０３の構成を図９に示す。横軸はピクセルを示し、ｎ番目ピクセルを基点としている。なお、図９には後述する最尤復号値メモリ８０８、競合復号値メモリ８０９、尤度メモリ８１３の例も示している。
【００６６】
図１０を用いてこのパス判定方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図１０のトレリス線図は図２２の状態遷移図を展開したものである。まず、事前最尤パス判定部８０５において、パスメモリ８０４のパス選択結果をｎ＋Ｌ１番目ピクセルからｎ番目ピクセルまでトレースバックすることにより最尤パスを確定する。このｎ番目ピクセルでのステートを基点ステートとする。次に最尤パス判定部８０６において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより最尤パスを確定する。また競合パス判定部８０７において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ−１番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択、その後ｎ−１番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより競合パスを確定する。但し、基点となるステートに接続されるパスが１本だけだった場合、基点ステートをｎ番目ピクセルからｎ−１番目ピクセルに移し、ｎ−２番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択する。同様に基点となるステートに接続されるパスが１本でなくなるまで遡るものとする。最尤パス判定部８０６での最尤パスによる復号結果を最尤復号値メモリ８０８に、競合パス判定部８０７での最尤パスによる復号結果を競合復号値メモリ８０９に格納する。
【００６７】
本実施例では前述のように最尤波形と競合波形のユークリッド距離で尤度を正規化する必要がある。図１１に図１０での最尤パスと競合パスに対応する最尤波形と競合波形を示す。信号間距離演算部８１０において最尤復号値と競合復号値にＰＲ（１，２，２，２，１）といったＰＲ特性を畳み込むなどして最尤波形と競合波形を生成し、波形間ユークリッド距離を算出する。
【００６８】
この後の尤度算出方法について図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
まず正規化尤度候補演算部８１１において、ｎ番目ピクセルの尤度候補Δを尤度候補メモリ８０３から取得する（Ｓ１２０１）。この尤度候補Δを信号間距離演算部８１０出力である波形間ユークリッド距離で除算し正規化尤度候補Δ’を算出する（Ｓ１２０２）。尤度更新部８１２では、最尤復号値メモリ８０８からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の最尤復号値ｂｍを取得（Ｓ１２０３）、競合復号値メモリ８０９からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の競合復号値ｂｃを取得（Ｓ１２０４）し、最尤復号値ｂｍと競合復号値ｂｃを比較する（Ｓ１２０５）。Ｓ１２０５の比較結果が一致したら尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持し（Ｓ１２０６）、一致しなければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度Δｋと正規化尤度候補Δ’を比較する（Ｓ１２０７）。Ｓ１２０７の比較結果、正規化尤度候補Δ’が小さければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度をΔ’に置き換え（Ｓ１２０８）（例えば図１０のΔ５）、正規化尤度候補Δ’が大きければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持する（Ｓ１２０６）（例えば図１０のΔ８）。これらＳ１２０３からＳ１２０８までの処理をｋ＝１からＬ２まで実施し、その過程でＳ１２０７が実行されたかを確認する（Ｓ１２０９）。Ｓ１２０７が実行された場合は尤度メモリ８１３のＬ２番目の尤度ΔＬ２を尤度として出力し（Ｓ１２１０）、実行されなかった場合は尤度が一度も更新されなかったので尤度が１として出力する（Ｓ１２１１）。これは、正規化尤度を使用しているため図７に示す分布の平均値を与えていることに相当する。
【００７０】
以上で算出した尤度をＬＬＲ演算部８１４において、数４のＬＬＲ計算式に従いＬＬＲを算出する。なお、数４における平均値μ、標準偏差σは実測してもよいが、予め設定しておいた値を使用してもよい。最後に乗算部８１５において、最尤復号値メモリ８０８のＬ２番目の最尤復号値とＬＬＲを乗算した結果を信頼度として軟値復調部５０６に出力する。
【００７１】
以上の回路構成、処理手順によれば、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【００７２】
なお、本実施例では波形間距離を算出するのにユークリッド距離を利用したが、絶対値に読み替えて実施してもよい。また（１、７）ＲＬＬを例に説明したが、これに限定するものではなく、任意の変調方式においても適用可能である。これらのことは以降の実施例についても同様である。
【実施例２】
【００７３】
本実施例が実施例１と異なるのは、尤度の更新には正規化しない尤度を使用する点である。図１３に本実施例における軟出力復号部５０５の構成を示す。実施例１と相違するのは図８の尤度更新部８１２および尤度メモリ８１３であり、対応するのは図１３の尤度更新部１３０１、比較用尤度メモリ１３０２、出力用尤度メモリ１３０３である。比較用尤度メモリ１３０２、出力用尤度メモリ１３０３の構成を図１４に示す。
【００７４】
ここで、図１３における尤度更新部１３０１の動作について図１５のフローチャートを用いて説明する。
【００７５】
Ｓ１２０５までの動作は実施例１と同一であり、Ｓ１２０５の比較結果が一致したら比較用尤度メモリ１３０２、および出力用尤度メモリ１３０３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持し（Ｓ１５０１）、一致しなければ比較用尤度メモリ１３０２に格納されているｋ番目の尤度Δｋと尤度候補Δを比較する（Ｓ１５０２）。Ｓ１５０２の比較結果、尤度候補Δが小さければ比較用尤度メモリ１３０２に格納されているｋ番目の尤度を尤度候補Δに置き換え（Ｓ１５０３）、出力用尤度メモリ１３０３に格納されているｋ番目の尤度を正規化尤度候補Δ’に置き換える（Ｓ１５０４）。またＳ１５０２の比較結果、尤度候補Δが大きければ比較用尤度メモリ１３０２、および出力用尤度メモリ１３０３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持する（Ｓ１５０１）。これらＳ１２０３からＳ１５０４までの処理をｋ＝１からＬ２まで実施し、その過程でＳ１５０２が実行されたかを確認する（Ｓ１５０５）。Ｓ１５０２が実行された場合は出力用尤度メモリ１３０３のＬ２番目の尤度ΔＬ２’を尤度として出力し（Ｓ１５０６）、実行されなかった場合は尤度が一度も更新されなかったので尤度が１として出力する（Ｓ１５０７）。これは、正規化尤度を使用しているため図７に示す分布の平均値を与えていることに相当する。
【００７６】
以上の回路構成、処理手順によれば、尤度更新の比較は正規化前、実際に出力するのは正規化後の尤度を使用することができ、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【実施例３】
【００７７】
本実施例が実施例１と異なるのは、尤度の更新および出力にも正規化しない尤度を使用する点である。図１６に本実施例における軟出力復号部５０５の構成を示す。実施例１と相違するのは図８の尤度更新部８１２であり、対応するのは図１６の尤度更新部１６０１である。なお、図８の信号間距離演算部８１０、正規化尤度候補演算部８１１は必要ない。
【００７８】
ここで、図１６における尤度更新部１６０１の動作について図１７のフローチャートを用いて説明する。
【００７９】
Ｓ１２０５までの動作は実施例１と同一であり、Ｓ１２０５の比較結果が一致したら尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持し（Ｓ１７０１）、一致しなければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度Δｋと尤度候補Δを比較する（Ｓ１７０２）。Ｓ１７０２の比較結果、尤度候補Δが小さければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度を尤度候補Δに置き換え（Ｓ１７０３）、尤度候補Δが大きければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持する（Ｓ１７０１）。これらＳ１２０３からＳ１７０３までの処理をｋ＝１からＬ２まで実施し、その過程でＳ１７０２が実行されたかを確認する（Ｓ１７０４）。Ｓ１７０２が実行された場合は尤度メモリ８１３のＬ２番目の尤度ΔＬ２を尤度として出力し（Ｓ１７０５）、実行されなかった場合は尤度が一度も更新されなかったので、最尤波形と競合波形の波形間ユークリッド距離が最小となるものを尤度として出力する（Ｓ１７０６）。これは、正規化しない場合、尤度は図１８のような分布をとるため、その分布の中で最も誤り易いパスの分布の平均値（図１８ではμ２）を与えていることに相当する。また、S１７０６で出力する尤度としては、図１８における全体分布の平均値（μａｌｌ）を使用しても良い。
【００８０】
以上の回路構成、処理手順によれば、正規化しない尤度を用いる場合においても適切な尤度を出力させることができ、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【実施例４】
【００８１】
本実施例が実施例１と異なるのは、競合パス判定の動作である。実施例１では事前最尤パス判定を実施した後、最尤パス、競合パスを判定していたのに対し、本実施例では事前最尤パス判定しないことを特徴とする。
【００８２】
図１９に本実施例における軟出力復号部５０５の構成を示す。実施例１と相違するのは図８の最尤パス判定部８０６、競合パス判定部８０７であり、対応するのは図１９の最尤パス判定部１９０１、競合パス判定部１９０２である。なお、図８の尤度候補メモリ８０３、事前最尤パス判定部８０５は必要ない。
【００８３】
図２０を用いてこのパス判定方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図２０のトレリス線図は図２２の状態遷移図を展開したものである。まず、ｎ番目ピクセルでのパスメトリックが最小のステートを基点ステートとする。次に最尤パス判定部１９０１において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより最尤パスを確定する。また競合パス判定部１９０２において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ−１番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択、その後ｎ−１番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより競合パスを確定する。
【００８４】
もしくは、競合パスの判定に以下の方法を採用してもよい。
【００８５】
図２１を用いてこのパス判定方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図２１のトレリス線図は図２２の状態遷移図を展開したものである。最尤パス判定部１９０１において、ｎ番目ピクセルでの最小パスメトリックとなるステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより最尤パスを確定する。また競合パス判定部１９０２において、ｎ番目ピクセルでのパスメトリックが二番目に小さい次点パスメトリックとなるステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより競合パスを確定する。なお、この場合の尤度候補Δは図２１に示すように最小パスメトリックと次点パスメトリックの差分とする。
【００８６】
以上の回路構成、処理手順によれば、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となり、さらにメモリ量を削減することが可能である。
【００８７】
また、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例についても同様に適用可能である。
【実施例５】
【００８８】
以上の実施例では１次元について説明したが、本実施例では２次元の例について説明する。実施例１と異なるのは尤度候補Δの算出方法などである。
【００８９】
図２６、図２７を用いて尤度候補Δの算出方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図２６に数８に示すような２×２行列の２次元ＰＲ特性の状態遷移図を示す。ａ，ｂ，ｃ，ｄは任意の実数である。なお、使用する２次元ＰＲ特性はこれに限定するものではなく任意の行列を用いても同様に拡張できる。
【００９０】
【数８】
【００９１】
まずＢＭ演算部８０１において、図２６の基準値ＲＥＦ[００；００]〜ＲＥＦ[１１；１１]と軟出力復号部５０５入力である等化波形との差分の２乗であるブランチメトリックを計算する。その後、ＡＣＳ演算部８０２において図２６のステートＳ[０；０]〜Ｓ[１；１]毎のパスメトリックにブランチメトリックを加算し、図２６のパスが合流している点で加算結果を比較するのだが、図のように４本のパスが合流していることから、この４本のうち加算結果が最も小さくなるパスを選択する。
【００９２】
図２７のトレリス線図は図２６の状態遷移図を展開したものであり、ｎ番目ピクセルのＳ[０；０]でのパスの合流を例に考える。ＡＣＳ演算部８０２において、選択したパスとその他のパスの加算結果差分（図２７のΔ１、Δ２、Δ３）を算出し、これらΔ１、Δ２、Δ３のうち最小となるものを最も誤り易いパスと判断し、尤度候補Δとして尤度候補メモリ８０３に格納する。図２７ではΔ１が最小としている。
【００９３】
また、競合パス判定部８０７では、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ−１番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択するが、この異なるパスとは尤度候補Δを算出した時に使用したパスとする。図２７ではΔ１であったパスを競合パスとしている。
【００９４】
さらに、尤度更新部８１２では、最尤復号値メモリ８０８からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の最尤復号値ｂｍを取得（Ｓ１２０３）、競合復号値メモリ８０９からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の競合復号値ｂｃを取得（Ｓ１２０４）するが、数８の例では図２６のように２ビット同時に復号されるため、最尤復号値ｂｍと競合復号値ｂｃは２ビットの信号となる。よって、最尤復号値ｂｍと競合復号値ｂｃを比較する（Ｓ１２０５）際には０ビット目と１ビット目の夫々のビットで比較を実施する。以降、尤度の更新は０ビット目と１ビット目の夫々で実施する。
【００９５】
以上の回路構成、処理手順によれば、２次元ＰＲ特性を用いた場合にもホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【００９６】
また、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例についても同様に適用可能である。
【００９７】
さらに、以上の実施例は角度多重記録方式について説明しているが、これに限定するものではなく、シフト多重方式など他の記録方式についても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、１２・・・位相共役光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、８９・・・コントローラ、２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、２０４・・・光学素子、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、２０６・・・信号光、２０７・・・偏光ビームスプリッタ、２０８・・・空間光変調器、２０９・・・ビームエキスパンダ、２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・フェーズ（位相）マスク、２１２・・・リレーレンズ、２１３・・・空間フィルタ、２１４・・・ミラー、２１５・・・ミラー、２１６・・・ミラー、２１７・・・アクチュエータ、２１８・・・光検出器、２１９・・・レンズ、２２０・・・レンズ、２２１・・・ミラー、２２２・・・アクチュエータ、２２３・・・参照光、２２４・・・偏光方向変換素子、２２５・・・対物レンズ、４０１・・・セクタ化部、４０２・・・ヘッダ付加部、４０３・・・スクランブル部、４０４・・・誤り訂正符号化部、４０５・・・変調部、４０６・・・２次元符号化部、４０７・・・同期信号付加部、５０１・・・同期信号検出部、５０２・・・画像歪み補正部、５０３・・・リサンプリング部、５０４・・・画像等化部、５０５・・・軟出力復号部、５０６・・・軟値復調部、５０７・・・誤り訂正部、５０８・・・ヘッダ検出部、５０９・・・セクタ検出部、５１０・・・デスクランブル部、８０１・・・ＢＭ演算部、８０２・・・ＡＣＳ演算部、８０３・・・尤度候補メモリ、８０４・・・パスメモリ部、８０５・・・事前最尤パス判定部、８０６・・・最尤パス判定部、８０７・・・競合パス判定部、８０８・・・最尤復号値メモリ、８０９・・・競合復号値メモリ、８１０・・・信号間距離演算部、８１１・・・正規化尤度候補演算部、８１２・・・尤度更新部、８１３・・・尤度メモリ、８１４・・・ＬＬＲ演算部、８１５・・・乗算部、１３０１・・・尤度更新部、１３０２・・・比較用尤度メモリ、１３０３・・・出力用尤度メモリ、１６０１・・・尤度更新部、１９０１・・・最尤パス判定部、１９０２・・・競合パス判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを用いて光情報記録媒体から情報を再生する、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格やＨｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＨＤ ＤＶＤ）規格などにより、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となっている。
【０００３】
今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が実用化される。
【０００４】
しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、今までの様な短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による従来の高密度技術のトレンドとは異なった新しいストレージ技術が必要となる。
【０００５】
次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術がある。
【０００６】
ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラムの記録を行い、さらに参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることができ、従来の角度多重記録方式に比べて記録密度／容量を増大させる技術が記載されている。
【０００７】
また、ホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。
【０００８】
以上のようなホログラムの再生方法として、例えば特開２００９−４８７２７公報（特許文献３）がある。本公報には、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を備え、２次元ビタビ復号回路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再生方法について記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４−１０２５４２号公報
【特許文献３】特開２００９−４８７２７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、若しくは特許文献２に記載の方法において光記録媒体に記録されるホログラムの再生には特許文献３に記載の復号方法が有効であるが、その出力値は０と１の２値であり、軟判定復号などを使用するのに必要な信頼度を得ることが出来ない。
【００１１】
そこで本発明の目的は、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、特許請求の範囲に記載の発明により解決される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出でき、軟判定復号が適用できることにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例における光情報記録再生手段の構成図
【図２】本発明の第１の実施例におけるピックアップの構成図
【図３】本発明の第１の実施例における動作手順を表すフローチャート
【図４】本発明の第１の実施例における信号生成手段の構成図
【図５】本発明の第１の実施例における信号処理手段の構成図
【図６】パターン毎の尤度分布および合成した尤度分布を表す図
【図７】パターン毎の正規化尤度分布および合成した正規化尤度分布を表す図
【図８】本発明の第１の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図９】本発明の第１の実施例におけるメモリ構成図
【図１０】本発明の第１の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【図１１】本発明の第１の実施例における軟出力復号を説明する波形を表す図
【図１２】本発明の第１の実施例における尤度更新手順を表すフローチャート
【図１３】本発明の第２の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図１４】本発明の第２の実施例におけるメモリ構成図
【図１５】本発明の第２の実施例における尤度更新手順を表すフローチャート
【図１６】本発明の第３の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図１７】本発明の第３の実施例における尤度更新手順を表すフローチャート
【図１８】パターン毎の尤度分布および合成した尤度分布を表す図
【図１９】本発明の第４の実施例における軟出力復号手段を表す構成図
【図２０】本発明の第４の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【図２１】本発明の第４の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【図２２】ＰＲ（１，２，２，２，１）を用いたビタビアルゴリズムの状態遷移図
【図２３】最尤波形、誤り波形、再生波形の例を表す図
【図２４】最尤波形、誤り波形の例を表す図
【図２５】最尤波形、誤り波形の例を表す図
【図２６】ＰＲ（ａ，ｂ；ｃ，ｄ）を用いたビタビアルゴリズムの状態遷移図
【図２７】本発明の第５の実施例における軟出力復号を説明するトレリス線図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録再生装置の全体的な構成を示したものである。
【００１７】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４ならびに回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
【００１８】
ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録する役割を果たす。
【００１９】
この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の後述する空間光変調器に送り込まれ、信号光は該空間光変調器によって変調される。
【００２０】
光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系１２によって生成する。ここで位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。該位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
【００２１】
光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内の後述するシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
【００２２】
ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。ここでプリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、該所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程の事である。またポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程の事である。
【００２３】
ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
【００２４】
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
【００２５】
また、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
【００２６】
ところでホログラフィを利用した記録技術は、超高密度な情報を記録可能な技術であるがゆえに、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。それゆえピックアップ１１内に、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等、許容誤差が小さいずれ要因のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えても良い。
【００２７】
またピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
【００２８】
図２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の一例を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってＰ偏光とＳ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。
【００２９】
ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、ビームエキスパンダ２０９によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２１１、リレーレンズ２１０、そして、ＰＢＳプリズム２０７を透過して空間光変調器２０８に入射する。
【００３０】
空間光変調器２０８によって情報が付加された信号光ビームは、ＰＢＳプリズム２０７を反射し、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ２２５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００３１】
一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光ビームとして働き、偏光方向変換素子２２４によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１４ならびにミラー２１５を経由してガルバノミラー２１６に入射する。ガルバノミラー２１６はアクチュエータ２１７によって角度を調整可能のため、レンズ２１９とレンズ２２０を通過した後に情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を、所望の角度に設定することができる。
【００３２】
このように信号光ビームと参照光ビームを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
【００３３】
記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光ビームを光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー２２１にて反射させることで、その位相共役光を生成する。
【００３４】
この位相共役光によって再生された再生光ビームは、対物レンズ２２５、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播する。その後、再生光ビームはＰＢＳプリズム２０７を透過して光検出器２１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００３５】
なお、ピックアップ１１の光学系構成は図２に限定されるものではない。
図３は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。 図３（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図３（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図３（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
【００３６】
図３（ａ）に示すように媒体を挿入すると（S３０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（S３０２）。
【００３７】
ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する（S３０３）。
【００３８】
コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理を行い（S３０４）、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（S３０５）。
【００３９】
準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図３（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む（S３０６）。
【００４０】
その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い（S３０７）、シーク動作（S３０８）ならびにアドレス再生（S３０９）を繰り返しながらピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００４１】
その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（S３１０）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（S３１１）。
【００４２】
データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし（S３１２）、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（S３１３）。
【００４３】
準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図３（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う（S３１４）。その後、シーク動作（S３１５）ならびにアドレス再生（S３１６）を繰り返しながらピックアップ１１ならびに位相共役光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出す（S３１７）。
【００４４】
以上で説明した本実施例の光情報記録再生装置における信号生成回路８６の信号生成処理について、図４を用いて詳細に説明する。
【００４５】
コントローラ８９からユーザーデータを受信し、セクタ化部４０１で所定のデータ量単位毎にデータを分割し、ヘッダ付加部４０２でセクタ毎にセクタ情報、アドレスといった情報を付加する。スクランブル部４０３では、ヘッダ付加部４０２で付加した情報以外のユーザーデータ列にスクランブルを施す。このスクランブルはデータの“０”及び“１”の連続を防ぐことにより同じパターンが連続してしまうことを避けるために行うものであるが、必ずしも行う必要はない。次に誤り訂正符号化部４０４でＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｉｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号などにより誤り訂正符号化、変調部４０５で例えばＢＤで使用されているような（１、７）ＲＬＬ変調方式に従い２ビットデータを３ビットデータへ変調する処理を実行する。（１、７）ＲＬＬ変調方式とは、変調後のビットにおいて連続する０の数が、最小１つ、最大７個の範囲となるＲＬＬ（１，７）のランレングス制限に従った変調データとする変調方式である。なお、ここでは説明の容易さから１次元変調を例に挙げたが、変調はＲＬＬに限定するものでもなく、１次元方向だけでなく２次元方向への変調を適用してもよい。２次元符号化部４０６でこの変調データを２次元に並べ替え１ページ分の２次元データを構成し、同期信号付加部４０７で再生時に基準となるマーカーや、ページ情報となるヘッダを付加し、ピックアップ１１へとデータを送信する。
【００４６】
次に本実施例の光情報記録再生装置における信号処理回路８５の再生信号処理について、図５を用いて詳細に説明する。
【００４７】
ピックアップ１１から２次元再生データを受信し、同期信号検出部５０１で画像のマーカーを基準に画像位置を検出し、画像歪み補正部５０２で画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪みを補正する。また光検出器２１８の分解能は一般的に記録に用いた空間光変調器２０８の分解能よりも高いことから、ピックアップ１１で取得された２次元再生データは記録した２次元データがオーバーサンプリングされている。よって、リサンプリング部５０３で２次元ＦＩＲフィルタを用いて主にダウンサンプリングを実施する。なお、画像歪み補正部５０２での歪み補正とリサンプリング部５０３のダウンサンプリングは同時に実施してもよい。画像等化部５０４では、このリサンプリングした２次元データに対して後段の軟出力復号部５０５での処理に適したＰＲ特性に等化する。等化は２次元ＦＩＲフィルタで実施し、そのフィルタ係数は線形最小平均自乗誤差法ＬＭＭＳＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｉｎｉｍｕｎ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）等の適応アルゴリズムを用いて算出することが可能である。ＬＭＭＳＥとは非特許文献Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．２Ｂ、２００６、ＰＰ．１０７９−１０８３に記載されるように等化後の信号と理想信号との自乗誤差の平均値が最小となるフィルタ係数を算出するアルゴリズムである。なお、ＬＭＭＳＥを例に説明したが、これに限定するものではなく他のアルゴリズムを適用してもよい。またＰＲ特性は２次元データに対するものであるので２次元ＰＲ特性とするのが好ましいが、説明の容易さからＰＲ（１，２，２，２，１）という１次元方向のみで以降説明している。軟出力復号部５０５では後述する方法により軟出力復号値を得る。軟値復調部５０６で軟出力復号部５０５である軟出力復号値のまま（１、７）ＲＬＬ変調を復調し、誤り訂正部５０７でＳｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号などによるＬＤＰＣ符号の誤り訂正を実施する。その後、ヘッダ検出部５０８でセクタ情報、アドレスといった情報を読み出し、セクタ検出部５０９でその情報を元にセクタ毎にデータを分割し、デスクランブル部５１０でスクランブルを解除し、コントローラ８９にデータを送信する。
【００４８】
ここで、図２２乃至図２５および図６、図７を用いて軟出力復号部５０５の概念について説明する。
【００４９】
軟出力復号部５０５の基本はビタビ復号であり、例えばＢＤＸＬ（商標）ではＰＲ（１，２，２，２，１）というＰＲ特性を使用しており、図２２に示すように（１、７）ＲＬＬ変調を反映した状態遷移による復号を行う。ビタビ復号における最尤波形（図２３のＴ）と画像等化部５０４出力波形（図２３のＷ）のユークリッド距離（数１）と、誤り波形（図２３のＦ）と画像等化部５０４出力波形のユークリッド距離（数２）との差分（数３）を尤度Δとする。ｔｎ、ｆｎ、ｗｎはｎ番目ピクセルにおけるＴ、Ｆ、Ｗの振幅値を示す。
【００５０】
【数１】
【００５１】
【数２】
【００５２】
【数３】
【００５３】
また、誤り訂正部５０７におけるＳｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号は対数領域の復号法であることから、軟出力復号部５０５出力である信頼度は対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏｎ）とする必要がある。このＬＬＲは、尤度Δの確率密度関数が正規分布に近いとすれば数４で近似することが可能である。μは分布の平均値、σは標準偏差を示す。
【００５４】
【数４】
【００５５】
この信頼度算出の過程において、（１、７）ＲＬＬ変調が施されたデータではＴ、Ｆの復号値は実際に存在し得るパターン、すなわち最短ランレングスは２Ｔであり１Ｔの存在を許容しないという点が問題となる。例えば図２４においてＴの復号値は［００００１１１］、Ｆの復号値は［０００１１１１］であり誤りビット数は１であるが、図２５においてＴの復号値は［０００１１０００］、Ｆの復号値は［００１１００００］であり誤りビット数は２となる。これはＲＬＬ変調の規則を満たすようにビタビアルゴリズムが動作するため、図２５のＴが誤る場合１Ｔシフトは許容されず２Ｔ部分がスリップすることに起因する。このためＲＬＬ変調されたデータにおいて、ＴとＦのユークリッド距離（数５）は復号結果によって変化してしまう。
【００５６】
【数５】
【００５７】
この影響について図６を用いて説明する。図は横軸を尤度Δ、縦軸を発生頻度として、ＲＬＬ変調されたデータ列に対して尤度Δをヒストグラム化したイメージを示す。図２４のパターンの分布を第１分布、図２５のパターンの分布を第２分布とした。それぞれの分布は正規分布に従うとすれば、分布の平均値μはＷ＝Ｔとなる時であり数６で示される。
【００５８】
【数６】
【００５９】
この値はＴとＦのユークリッド距離がパターンによって異なることから、第１分布と第２分布で異なり、結果として合成した全体分布は正規分布から外れる。このため数４に示したＬＬＲ計算式を適用することが困難となる。
【００６０】
そこでこの問題を解決するため、本実施例は数７に示すようにＴとＦのユークリッド距離で尤度Δを正規化することを特徴とする。
【００６１】
【数７】
【００６２】
図７に横軸を正規化尤度Δ’、縦軸は発生頻度として正規化尤度Δ’をヒストグラム化したイメージを示す。正規化尤度を使用することにより平均値が一致し、全体分布も正規分布に近くなることからＬＬＲを正しく算出することが可能となる。
【００６３】
以下にこの概念を用いた軟出力復号部５０５の詳細について、図８乃至図１２を用いて説明する。まず図８に軟出力復号部５０５の構成を示す。なお、使用するＰＲ特性をＰＲ（１，２，２，２，１）として説明するがこれに限定するものではない。
【００６４】
まずＢＭ演算部８０１において、図２２の基準値ＲＥＦ０００００〜ＲＥＦ１１１１１と軟出力復号部５０５入力である等化波形との差分の２乗であるブランチメトリックを計算する。その後、ＡＣＳ演算部８０２において図２２のステートＳ００００〜Ｓ１１１１毎のパスメトリックにブランチメトリックを加算し、図２２のパスが合流している点で加算結果を比較し小さいパスを選択する。この合流した２つのパスの加算結果差分を尤度候補Δとして尤度候補メモリ８０３に格納する。また、ＡＣＳ演算部８０２のパス選択結果をパスメモリ８０４に格納する。
【００６５】
尤度を算出する際に最尤パスが不確かであればその尤度の信頼性も落ちることから、最尤パスを確定させた後、その結果を基点として尤度算出用の最尤パスと競合パスを確定させる。この最初の最尤パス判定を事前最尤パス判定部８０５で、その結果を基点とする最尤パス判定を最尤パス判定部８０６で、競合パス判定を競合パス判定部８０７で実施する。事前最尤パス判定のパスメモリ長をＬ１、最尤パス判定のパスメモリ長をＬ２とした時のパスメモリ８０４と尤度候補メモリ８０３の構成を図９に示す。横軸はピクセルを示し、ｎ番目ピクセルを基点としている。なお、図９には後述する最尤復号値メモリ８０８、競合復号値メモリ８０９、尤度メモリ８１３の例も示している。
【００６６】
図１０を用いてこのパス判定方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図１０のトレリス線図は図２２の状態遷移図を展開したものである。まず、事前最尤パス判定部８０５において、パスメモリ８０４のパス選択結果をｎ＋Ｌ１番目ピクセルからｎ番目ピクセルまでトレースバックすることにより最尤パスを確定する。このｎ番目ピクセルでのステートを基点ステートとする。次に最尤パス判定部８０６において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより最尤パスを確定する。また競合パス判定部８０７において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ−１番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択、その後ｎ−１番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより競合パスを確定する。但し、基点となるステートに接続されるパスが１本だけだった場合、基点ステートをｎ番目ピクセルからｎ−１番目ピクセルに移し、ｎ−２番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択する。同様に基点となるステートに接続されるパスが１本でなくなるまで遡るものとする。最尤パス判定部８０６での最尤パスによる復号結果を最尤復号値メモリ８０８に、競合パス判定部８０７での最尤パスによる復号結果を競合復号値メモリ８０９に格納する。
【００６７】
本実施例では前述のように最尤波形と競合波形のユークリッド距離で尤度を正規化する必要がある。図１１に図１０での最尤パスと競合パスに対応する最尤波形と競合波形を示す。信号間距離演算部８１０において最尤復号値と競合復号値にＰＲ（１，２，２，２，１）といったＰＲ特性を畳み込むなどして最尤波形と競合波形を生成し、波形間ユークリッド距離を算出する。
【００６８】
この後の尤度算出方法について図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
まず正規化尤度候補演算部８１１において、ｎ番目ピクセルの尤度候補Δを尤度候補メモリ８０３から取得する（Ｓ１２０１）。この尤度候補Δを信号間距離演算部８１０出力である波形間ユークリッド距離で除算し正規化尤度候補Δ’を算出する（Ｓ１２０２）。尤度更新部８１２では、最尤復号値メモリ８０８からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の最尤復号値ｂｍを取得（Ｓ１２０３）、競合復号値メモリ８０９からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の競合復号値ｂｃを取得（Ｓ１２０４）し、最尤復号値ｂｍと競合復号値ｂｃを比較する（Ｓ１２０５）。Ｓ１２０５の比較結果が一致したら尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持し（Ｓ１２０６）、一致しなければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度Δｋと正規化尤度候補Δ’を比較する（Ｓ１２０７）。Ｓ１２０７の比較結果、正規化尤度候補Δ’が小さければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度をΔ’に置き換え（Ｓ１２０８）（例えば図１０のΔ５）、正規化尤度候補Δ’が大きければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持する（Ｓ１２０６）（例えば図１０のΔ８）。これらＳ１２０３からＳ１２０８までの処理をｋ＝１からＬ２まで実施し、その過程でＳ１２０７が実行されたかを確認する（Ｓ１２０９）。Ｓ１２０７が実行された場合は尤度メモリ８１３のＬ２番目の尤度ΔＬ２を尤度として出力し（Ｓ１２１０）、実行されなかった場合は尤度が一度も更新されなかったので尤度が１として出力する（Ｓ１２１１）。これは、正規化尤度を使用しているため図７に示す分布の平均値を与えていることに相当する。
【００７０】
以上で算出した尤度をＬＬＲ演算部８１４において、数４のＬＬＲ計算式に従いＬＬＲを算出する。なお、数４における平均値μ、標準偏差σは実測してもよいが、予め設定しておいた値を使用してもよい。最後に乗算部８１５において、最尤復号値メモリ８０８のＬ２番目の最尤復号値とＬＬＲを乗算した結果を信頼度として軟値復調部５０６に出力する。
【００７１】
以上の回路構成、処理手順によれば、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【００７２】
なお、本実施例では波形間距離を算出するのにユークリッド距離を利用したが、絶対値に読み替えて実施してもよい。また（１、７）ＲＬＬを例に説明したが、これに限定するものではなく、任意の変調方式においても適用可能である。これらのことは以降の実施例についても同様である。
【実施例２】
【００７３】
本実施例が実施例１と異なるのは、尤度の更新には正規化しない尤度を使用する点である。図１３に本実施例における軟出力復号部５０５の構成を示す。実施例１と相違するのは図８の尤度更新部８１２および尤度メモリ８１３であり、対応するのは図１３の尤度更新部１３０１、比較用尤度メモリ１３０２、出力用尤度メモリ１３０３である。比較用尤度メモリ１３０２、出力用尤度メモリ１３０３の構成を図１４に示す。
【００７４】
ここで、図１３における尤度更新部１３０１の動作について図１５のフローチャートを用いて説明する。
【００７５】
Ｓ１２０５までの動作は実施例１と同一であり、Ｓ１２０５の比較結果が一致したら比較用尤度メモリ１３０２、および出力用尤度メモリ１３０３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持し（Ｓ１５０１）、一致しなければ比較用尤度メモリ１３０２に格納されているｋ番目の尤度Δｋと尤度候補Δを比較する（Ｓ１５０２）。Ｓ１５０２の比較結果、尤度候補Δが小さければ比較用尤度メモリ１３０２に格納されているｋ番目の尤度を尤度候補Δに置き換え（Ｓ１５０３）、出力用尤度メモリ１３０３に格納されているｋ番目の尤度を正規化尤度候補Δ’に置き換える（Ｓ１５０４）。またＳ１５０２の比較結果、尤度候補Δが大きければ比較用尤度メモリ１３０２、および出力用尤度メモリ１３０３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持する（Ｓ１５０１）。これらＳ１２０３からＳ１５０４までの処理をｋ＝１からＬ２まで実施し、その過程でＳ１５０２が実行されたかを確認する（Ｓ１５０５）。Ｓ１５０２が実行された場合は出力用尤度メモリ１３０３のＬ２番目の尤度ΔＬ２’を尤度として出力し（Ｓ１５０６）、実行されなかった場合は尤度が一度も更新されなかったので尤度が１として出力する（Ｓ１５０７）。これは、正規化尤度を使用しているため図７に示す分布の平均値を与えていることに相当する。
【００７６】
以上の回路構成、処理手順によれば、尤度更新の比較は正規化前、実際に出力するのは正規化後の尤度を使用することができ、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【実施例３】
【００７７】
本実施例が実施例１と異なるのは、尤度の更新および出力にも正規化しない尤度を使用する点である。図１６に本実施例における軟出力復号部５０５の構成を示す。実施例１と相違するのは図８の尤度更新部８１２であり、対応するのは図１６の尤度更新部１６０１である。なお、図８の信号間距離演算部８１０、正規化尤度候補演算部８１１は必要ない。
【００７８】
ここで、図１６における尤度更新部１６０１の動作について図１７のフローチャートを用いて説明する。
【００７９】
Ｓ１２０５までの動作は実施例１と同一であり、Ｓ１２０５の比較結果が一致したら尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持し（Ｓ１７０１）、一致しなければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度Δｋと尤度候補Δを比較する（Ｓ１７０２）。Ｓ１７０２の比較結果、尤度候補Δが小さければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度を尤度候補Δに置き換え（Ｓ１７０３）、尤度候補Δが大きければ尤度メモリ８１３に格納されているｋ番目の尤度はそのまま保持する（Ｓ１７０１）。これらＳ１２０３からＳ１７０３までの処理をｋ＝１からＬ２まで実施し、その過程でＳ１７０２が実行されたかを確認する（Ｓ１７０４）。Ｓ１７０２が実行された場合は尤度メモリ８１３のＬ２番目の尤度ΔＬ２を尤度として出力し（Ｓ１７０５）、実行されなかった場合は尤度が一度も更新されなかったので、最尤波形と競合波形の波形間ユークリッド距離が最小となるものを尤度として出力する（Ｓ１７０６）。これは、正規化しない場合、尤度は図１８のような分布をとるため、その分布の中で最も誤り易いパスの分布の平均値（図１８ではμ２）を与えていることに相当する。また、S１７０６で出力する尤度としては、図１８における全体分布の平均値（μａｌｌ）を使用しても良い。
【００８０】
以上の回路構成、処理手順によれば、正規化しない尤度を用いる場合においても適切な尤度を出力させることができ、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【実施例４】
【００８１】
本実施例が実施例１と異なるのは、競合パス判定の動作である。実施例１では事前最尤パス判定を実施した後、最尤パス、競合パスを判定していたのに対し、本実施例では事前最尤パス判定しないことを特徴とする。
【００８２】
図１９に本実施例における軟出力復号部５０５の構成を示す。実施例１と相違するのは図８の最尤パス判定部８０６、競合パス判定部８０７であり、対応するのは図１９の最尤パス判定部１９０１、競合パス判定部１９０２である。なお、図８の尤度候補メモリ８０３、事前最尤パス判定部８０５は必要ない。
【００８３】
図２０を用いてこのパス判定方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図２０のトレリス線図は図２２の状態遷移図を展開したものである。まず、ｎ番目ピクセルでのパスメトリックが最小のステートを基点ステートとする。次に最尤パス判定部１９０１において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより最尤パスを確定する。また競合パス判定部１９０２において、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ−１番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択、その後ｎ−１番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより競合パスを確定する。
【００８４】
もしくは、競合パスの判定に以下の方法を採用してもよい。
【００８５】
図２１を用いてこのパス判定方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図２１のトレリス線図は図２２の状態遷移図を展開したものである。最尤パス判定部１９０１において、ｎ番目ピクセルでの最小パスメトリックとなるステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより最尤パスを確定する。また競合パス判定部１９０２において、ｎ番目ピクセルでのパスメトリックが二番目に小さい次点パスメトリックとなるステートを開始点として、ｎ番目ピクセルからｎ−Ｌ２番目ピクセルまで通常通りトレースバックすることにより競合パスを確定する。なお、この場合の尤度候補Δは図２１に示すように最小パスメトリックと次点パスメトリックの差分とする。
【００８６】
以上の回路構成、処理手順によれば、ホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となり、さらにメモリ量を削減することが可能である。
【００８７】
また、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例についても同様に適用可能である。
【実施例５】
【００８８】
以上の実施例では１次元について説明したが、本実施例では２次元の例について説明する。実施例１と異なるのは尤度候補Δの算出方法などである。
【００８９】
図２６、図２７を用いて尤度候補Δの算出方法についてｎ番目ピクセル周辺を例に説明する。図２６に数８に示すような２×２行列の２次元ＰＲ特性の状態遷移図を示す。ａ，ｂ，ｃ，ｄは任意の実数である。なお、使用する２次元ＰＲ特性はこれに限定するものではなく任意の行列を用いても同様に拡張できる。
【００９０】
【数８】
【００９１】
まずＢＭ演算部８０１において、図２６の基準値ＲＥＦ[００；００]〜ＲＥＦ[１１；１１]と軟出力復号部５０５入力である等化波形との差分の２乗であるブランチメトリックを計算する。その後、ＡＣＳ演算部８０２において図２６のステートＳ[０；０]〜Ｓ[１；１]毎のパスメトリックにブランチメトリックを加算し、図２６のパスが合流している点で加算結果を比較するのだが、図のように４本のパスが合流していることから、この４本のうち加算結果が最も小さくなるパスを選択する。
【００９２】
図２７のトレリス線図は図２６の状態遷移図を展開したものであり、ｎ番目ピクセルのＳ[０；０]でのパスの合流を例に考える。ＡＣＳ演算部８０２において、選択したパスとその他のパスの加算結果差分（図２７のΔ１、Δ２、Δ３）を算出し、これらΔ１、Δ２、Δ３のうち最小となるものを最も誤り易いパスと判断し、尤度候補Δとして尤度候補メモリ８０３に格納する。図２７ではΔ１が最小としている。
【００９３】
また、競合パス判定部８０７では、ｎ番目ピクセルでの基点ステートを開始点として、ｎ−１番目ピクセルへの遷移に関してのみパスメモリ８０４に格納されたのと異なるパスを選択するが、この異なるパスとは尤度候補Δを算出した時に使用したパスとする。図２７ではΔ１であったパスを競合パスとしている。
【００９４】
さらに、尤度更新部８１２では、最尤復号値メモリ８０８からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の最尤復号値ｂｍを取得（Ｓ１２０３）、競合復号値メモリ８０９からｋ番目（１≦ｋ≦Ｌ２）の競合復号値ｂｃを取得（Ｓ１２０４）するが、数８の例では図２６のように２ビット同時に復号されるため、最尤復号値ｂｍと競合復号値ｂｃは２ビットの信号となる。よって、最尤復号値ｂｍと競合復号値ｂｃを比較する（Ｓ１２０５）際には０ビット目と１ビット目の夫々のビットで比較を実施する。以降、尤度の更新は０ビット目と１ビット目の夫々で実施する。
【００９５】
以上の回路構成、処理手順によれば、２次元ＰＲ特性を用いた場合にもホログラムにおける復号処理において有効な信頼度を算出し、軟判定復号を適用することにより訂正能力を向上させることが可能となる。
【００９６】
また、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例についても同様に適用可能である。
【００９７】
さらに、以上の実施例は角度多重記録方式について説明しているが、これに限定するものではなく、シフト多重方式など他の記録方式についても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、１２・・・位相共役光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、８９・・・コントローラ、２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、２０４・・・光学素子、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、２０６・・・信号光、２０７・・・偏光ビームスプリッタ、２０８・・・空間光変調器、２０９・・・ビームエキスパンダ、２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・フェーズ（位相）マスク、２１２・・・リレーレンズ、２１３・・・空間フィルタ、２１４・・・ミラー、２１５・・・ミラー、２１６・・・ミラー、２１７・・・アクチュエータ、２１８・・・光検出器、２１９・・・レンズ、２２０・・・レンズ、２２１・・・ミラー、２２２・・・アクチュエータ、２２３・・・参照光、２２４・・・偏光方向変換素子、２２５・・・対物レンズ、４０１・・・セクタ化部、４０２・・・ヘッダ付加部、４０３・・・スクランブル部、４０４・・・誤り訂正符号化部、４０５・・・変調部、４０６・・・２次元符号化部、４０７・・・同期信号付加部、５０１・・・同期信号検出部、５０２・・・画像歪み補正部、５０３・・・リサンプリング部、５０４・・・画像等化部、５０５・・・軟出力復号部、５０６・・・軟値復調部、５０７・・・誤り訂正部、５０８・・・ヘッダ検出部、５０９・・・セクタ検出部、５１０・・・デスクランブル部、８０１・・・ＢＭ演算部、８０２・・・ＡＣＳ演算部、８０３・・・尤度候補メモリ、８０４・・・パスメモリ部、８０５・・・事前最尤パス判定部、８０６・・・最尤パス判定部、８０７・・・競合パス判定部、８０８・・・最尤復号値メモリ、８０９・・・競合復号値メモリ、８１０・・・信号間距離演算部、８１１・・・正規化尤度候補演算部、８１２・・・尤度更新部、８１３・・・尤度メモリ、８１４・・・ＬＬＲ演算部、８１５・・・乗算部、１３０１・・・尤度更新部、１３０２・・・比較用尤度メモリ、１３０３・・・出力用尤度メモリ、１６０１・・・尤度更新部、１９０１・・・最尤パス判定部、１９０２・・・競合パス判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置において、
ホログラムディスクから２次元データを再生する画像取得部と、
前記２次元データを目標となるＰＲ特性を有する目標データへと等化する画像等化部と、
前記ＰＲ特性に基づいて前記画像等化部出力データの復号を行い、信頼度を有した復号結果を出力する軟出力復号部と、
前記復号結果に基づいてデータの誤り訂正を行う誤り訂正部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力する最尤パス判定部と、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力する競合パス判定部と、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力する尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力する信号間距離演算部と、
前記尤度を前記信号間距離で正規化した正規化尤度を出力する正規化尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記正規化尤度を比較し、前記正規化尤度が小さい場合に前記正規化尤度を尤度候補とする尤度更新部と、
前記尤度候補に基づいて信頼度を出力する信頼度出力部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力する最尤パス判定部と、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力する競合パス判定部と、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力する尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力する信号間距離演算部と、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とする尤度更新部と、
前記尤度候補を前記信号間距離で正規化した正規化尤度候補を出力する正規化尤度候補演算部と、
前記正規化尤度候補に基づいて信頼度を出力する信頼度出力部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力する最尤パス判定部と、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力する競合パス判定部と、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力する尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とする尤度更新部と、
前記尤度候補に基づいて信頼度を出力する信頼度出力部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項５】
ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生方法において、
ホログラムディスクから２次元データを再生し、
前記２次元データを目標となるＰＲ特性を有する目標データへと等化し、
前記ＰＲ特性に基づいて前記等化後データの信頼度を有した復号を行い、
前記復号結果に基づいてデータの誤り訂正を行うことを特徴とする光情報再生方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光情報再生方法において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力し、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力し、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力し、
前記尤度を前記信号間距離で正規化した正規化尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記正規化尤度を比較し、前記正規化尤度が小さい場合に前記正規化尤度を尤度候補とし、
前記尤度候補に基づいて信頼度とすることを特徴とする光情報再生方法。
【請求項７】
請求項５に記載の光情報再生方法において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力し、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力し、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力し、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とし、
前記尤度候補を前記信号間距離で正規化した正規化尤度候補を出力し、
前記正規化尤度候補に基づいて信頼度とすることを特徴とする光情報再生方法。
【請求項８】
請求項５に記載の光情報再生方法において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力し、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力し、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とし、
前記尤度候補に基づいて信頼度とすることを特徴とする光情報再生方法。
【請求項１】
ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置において、
ホログラムディスクから２次元データを再生する画像取得部と、
前記２次元データを目標となるＰＲ特性を有する目標データへと等化する画像等化部と、
前記ＰＲ特性に基づいて前記画像等化部出力データの復号を行い、信頼度を有した復号結果を出力する軟出力復号部と、
前記復号結果に基づいてデータの誤り訂正を行う誤り訂正部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力する最尤パス判定部と、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力する競合パス判定部と、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力する尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力する信号間距離演算部と、
前記尤度を前記信号間距離で正規化した正規化尤度を出力する正規化尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記正規化尤度を比較し、前記正規化尤度が小さい場合に前記正規化尤度を尤度候補とする尤度更新部と、
前記尤度候補に基づいて信頼度を出力する信頼度出力部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力する最尤パス判定部と、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力する競合パス判定部と、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力する尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力する信号間距離演算部と、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とする尤度更新部と、
前記尤度候補を前記信号間距離で正規化した正規化尤度候補を出力する正規化尤度候補演算部と、
前記正規化尤度候補に基づいて信頼度を出力する信頼度出力部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力する最尤パス判定部と、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力する競合パス判定部と、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力する尤度演算部と、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とする尤度更新部と、
前記尤度候補に基づいて信頼度を出力する信頼度出力部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項５】
ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生方法において、
ホログラムディスクから２次元データを再生し、
前記２次元データを目標となるＰＲ特性を有する目標データへと等化し、
前記ＰＲ特性に基づいて前記等化後データの信頼度を有した復号を行い、
前記復号結果に基づいてデータの誤り訂正を行うことを特徴とする光情報再生方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光情報再生方法において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力し、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力し、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力し、
前記尤度を前記信号間距離で正規化した正規化尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記正規化尤度を比較し、前記正規化尤度が小さい場合に前記正規化尤度を尤度候補とし、
前記尤度候補に基づいて信頼度とすることを特徴とする光情報再生方法。
【請求項７】
請求項５に記載の光情報再生方法において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力し、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力し、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果から生成される最尤波形と、前記競合パスの復号結果から生成される競合波形との距離である信号間距離を出力し、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とし、
前記尤度候補を前記信号間距離で正規化した正規化尤度候補を出力し、
前記正規化尤度候補に基づいて信頼度とすることを特徴とする光情報再生方法。
【請求項８】
請求項５に記載の光情報再生方法において、
最も確からしい復号結果となる最尤パスを出力し、
前記最尤パスと異なる復号結果となる競合パスを出力し、
前記最尤パスと前記競合パスの差分である尤度を出力し、
前記最尤パスの復号結果と前記競合パスの復号結果が異なるピクセルの尤度候補と前記尤度を比較し、前記尤度が小さい場合に前記尤度を尤度候補とし、
前記尤度候補に基づいて信頼度とすることを特徴とする光情報再生方法。
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−４１４７（Ｐ２０１３−４１４７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４７２３（Ｐ２０１１−１３４７２３）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
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