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JP2008117440A - Digital image position adjusting apparatus and method, data recording / reproducing apparatus - Google Patents

Digital image position adjusting apparatus and method, data recording / reproducing apparatus Download PDF

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JP2008117440A
JP2008117440A JP2006297396A JP2006297396A JP2008117440A JP 2008117440 A JP2008117440 A JP 2008117440A JP 2006297396 A JP2006297396 A JP 2006297396A JP 2006297396 A JP2006297396 A JP 2006297396A JP 2008117440 A JP2008117440 A JP 2008117440A
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JP
Japan
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vertical
horizontal
digital image
interpolation
equalization
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Application number
JP2006297396A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Ochi
浩隆 越智
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device achieving accurate positioning by two dimensional PLL (phase locked loop) without depending on a marker. <P>SOLUTION: A digital image positioning device is provided with; a vertical interpolation means 105 which compensates displacement in a vertical direction to a digital image and outputs a vertical interpolation digital image; a lateral direction interpolation means 106 which compensates displacement in a lateral direction and outputs a vertical and lateral interpolation digital image; a lateral error detection means 107 which detects a lateral direction phase error of vertical and lateral direction interpolation digital image; a vertical error detection means 108 which detects a vertical direction phase error of the vertical and lateral direction interpolation digital image; a lateral loop filter 109 which outputs a lateral frequency error from the lateral direction phase error; a vertical loop filter 110 which outputs a vertical frequency error from the vertical direction phase error; a lateral frequency phase conversion means 111 to output a lateral tap coefficient from a lateral frequency error; and a vertical frequency phase conversion means 112 to output a vertical tap coefficient from a vertical frequency error. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、二次元のデジタルイメージの位置合わせ装置に関し、特に、ホログラフィックを用いたデータ記録再生装置の2次元イメージの位置合わせに好適に利用できるものである。   The present invention relates to an apparatus for aligning a two-dimensional digital image, and in particular, can be suitably used for aligning a two-dimensional image of a data recording / reproducing apparatus using holography.

近年、マルチメディア化が進み扱うデータが増大している。この大容量のデータを記録するために、ホログラフィックを用いた記録装置(以下ホログラムメモリ)の研究が成されている。   In recent years, the use of multimedia has progressed and the data handled has increased. In order to record this large amount of data, research has been conducted on a recording device (hereinafter referred to as a hologram memory) using holography.

ホログラムメモリは2次元のページデータを一度に記録再生できることから、データの転送速度が非常に高速であり、また、多重記録という技術を用いることで、記憶容量の大容量化も実現できるといわれている。   Since the hologram memory can record and reproduce two-dimensional page data at a time, the data transfer speed is very high, and it is said that the storage capacity can be increased by using the technique of multiplex recording. Yes.

ホログラムメモリにある問題点として、空間光変調器の最小変調単位であるセルとイメージセンサーの画素が1対1に対応できないことがある。これは、レンズの収差、ディスクのチルト、メカの伸縮などによって1セルに対して1画素のセンシングができない可能性があるからである。1セルに対して1画素のセンシングができない場合にはサンプリングの定理により、元のイメージを再現できないため、エラーの数が増大してしまう。これを防ぐために、例えば1セルに対して1.5画素のオーバーサンプリングを行う。イメージセンサーから出力されるデジタルイメージはレンズの収差、ディスクのチルト、メカの伸縮そして、オーバーサンプリングの影響を受けている。これを1セルに対して1画素に対応させるように位置合わせをする必要がある。この位置合わせを容易にするために従来、位置合わせ用のマーカー(またはSyncコード)と呼ばれるパターンをデータと一緒に書き込む。このマーカーによって、位置合わせを行うことができる(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−310957号公報(第4−11頁、第1図)
As a problem in the hologram memory, there is a case where the cell which is the minimum modulation unit of the spatial light modulator and the pixel of the image sensor cannot correspond one-to-one. This is because one pixel may not be sensed for one cell due to lens aberration, disc tilt, mechanical expansion / contraction, and the like. If one pixel cannot be sensed for one cell, the original image cannot be reproduced by the sampling theorem, and the number of errors increases. In order to prevent this, for example, oversampling of 1.5 pixels is performed for one cell. The digital image output from the image sensor is affected by lens aberration, disc tilt, mechanical expansion and contraction, and oversampling. It is necessary to perform alignment so that this corresponds to one pixel for one cell. In order to facilitate this alignment, conventionally, a pattern called an alignment marker (or Sync code) is written together with data. Position alignment can be performed with this marker (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-310957 A (page 4-11, FIG. 1)

しかしながら、マーカーを用いた位置合わせでは、マーカーの検出を失敗すると、エラーが極端に増加する。特に、SN比が悪く、レンズのディストーションが大きいときや、イメージが回転しているときには、マーカーの検出精度が落ちてしまい、マーカーの検出が失敗し、結果エラーの増大を招く。また、マーカー周辺部分が塵などにより劣化していた場合なども、マーカーの検出精度が落ちてしまい、マーカーの検出が失敗する。   However, in the alignment using the marker, if the marker detection fails, the error increases extremely. In particular, when the S / N ratio is poor and the distortion of the lens is large or when the image is rotated, the marker detection accuracy is lowered, and the marker detection fails, resulting in an increase in error. Also, when the marker peripheral portion is deteriorated by dust or the like, the marker detection accuracy is lowered, and the marker detection fails.

また、マーカーを検出する為に従来用いられるパターンマッチングと呼ばれる手法は、演算に時間を多く消費してしまう。これを防ぐために並列処理にすると、回路規模が増大してしまうという問題点があった。   In addition, a technique called pattern matching that is conventionally used to detect a marker consumes a lot of time for calculation. If parallel processing is used to prevent this, there is a problem that the circuit scale increases.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、マーカーではなく再生されたデジタルイメージから位置合わせを行うデジタルイメージ位置調整装置及び方法、データ記録再生装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a digital image position adjusting apparatus and method, and a data recording / reproducing apparatus for performing alignment from a reproduced digital image instead of a marker.

前記従来の課題を解決するために、本発明のデジタルイメージ位置調整装置は、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記縦補間デジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段とを備えることを特徴とするものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the digital image position adjustment apparatus of the present invention interpolates each pixel value using a vertical tap coefficient for a two-dimensional digital image in which each pixel is quantized into multiple values. Performing vertical interpolation means for correcting a vertical position shift of the digital image and outputting a vertical interpolation digital image, and interpolating each pixel value using a horizontal tap coefficient for the vertical interpolation digital image, A horizontal interpolation unit that outputs a vertical / horizontal interpolated digital image by correcting a positional deviation in the horizontal direction of the vertical interpolated digital image, and detects a horizontal phase error by comparing each pixel value of the vertical / horizontal interpolated digital image with a horizontal target value. A horizontal error detecting means for comparing each pixel value of the vertical and horizontal interpolation digital image with a vertical target value to detect a vertical phase error; and the horizontal phase. A horizontal loop filter that smoothes the difference and outputs a frequency error in the horizontal direction, a vertical loop filter that smoothes the vertical phase error and outputs a frequency error in the vertical direction, and a horizontal direction output from the horizontal loop filter Horizontal frequency phase converting means for outputting the horizontal tap coefficient from the frequency error of the vertical frequency phase, and vertical frequency phase converting means for outputting the vertical tap coefficient from the frequency error in the vertical direction output from the vertical loop filter. It is what.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、横等化_縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化_縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化_縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段とを備えることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting device, a two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values is equalized to a frequency characteristic adapted to the positional deviation correction in the horizontal direction, and a horizontal equalized digital image is output. Equalization means, vertical equalization means for equalizing the frequency characteristics of the digital image in accordance with vertical position correction and outputting a vertical equalization digital image, the digital image, and the horizontal equalization digital A vertical interpolation digital image obtained by interpolating each pixel value using a vertical tap coefficient and correcting a vertical position shift, and a horizontal equalization_vertical interpolation digital image; Vertical equalization_vertical interpolation means for outputting a vertical interpolation digital image, the vertical interpolation digital image, the horizontal equalization_vertical interpolation digital image, and vertical equality _Vertical and horizontal interpolation digital image obtained by interpolating each pixel value using a horizontal tap coefficient and correcting a positional deviation in the horizontal direction, and horizontal equalization_vertical and horizontal interpolation digital image and vertical equalization_ A horizontal interpolation means for outputting a vertical / horizontal interpolation digital image; a horizontal error detection means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value; Equalization_Vertical error detecting means for detecting a vertical phase error by comparing each pixel value of a vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value, and smoothing the horizontal phase error and outputting a horizontal frequency error A horizontal loop filter; a vertical loop filter that smoothes the vertical phase error and outputs a vertical frequency error; and a horizontal frequency error output from the horizontal loop filter A horizontal frequency phase converting means for outputting a tap coefficient, and a vertical frequency phase converting means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error outputted from the vertical loop filter. .

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記デジタルイメージと、前記縦等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される前記縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージと、横等化_縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化_縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから順次出力される横方向の周波数誤差を入力し、周波数位相変換することで、横補間位置を出力する横周波数位相変換手段と、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段とを備えることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjustment apparatus, a vertical two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values is equalized to a frequency characteristic adapted to the positional deviation correction in the vertical direction, and a vertical equalized digital image is output. An equalization means, the digital image, and a vertical interpolation digital image in which each pixel value is interpolated using a vertical tap coefficient to correct a vertical position shift, and vertical equalization. _Vertical interpolation means for outputting a vertically interpolated digital image, and a series of the vertically interpolated digital images that are sequentially output from the vertical interpolator as the horizontal reference position changes, are input in accordance with the lateral displacement correction. Horizontal equalization means for equalizing the frequency characteristics and outputting horizontal equalization_vertical interpolation digital image, the vertical interpolation digital image, and vertical equalization_vertical interpolation digital image. And horizontal equalization_vertical interpolation digital image is input, each pixel value is interpolated using a horizontal tap coefficient, and the horizontal misalignment digital image is corrected for lateral displacement, and horizontal equalization_ A horizontal interpolation means for outputting a vertical / horizontal interpolation digital image and a vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image; and comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value to determine a horizontal phase error. A horizontal error detecting means for detecting; a vertical error detecting means for detecting a vertical phase error by comparing each pixel value of the vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value; and smoothing the horizontal phase error. A horizontal loop filter that outputs a frequency error in the horizontal direction, a vertical loop filter that smoothes the vertical phase error and outputs a frequency error in the vertical direction, and a horizontal loop filter that is sequentially output from the horizontal loop filter. A horizontal frequency phase conversion means for outputting a horizontal interpolation position by inputting a frequency error in a horizontal direction and performing a frequency phase conversion; and a horizontal frequency coefficient for outputting the horizontal tap coefficient from a horizontal frequency error output from the horizontal loop filter. A frequency phase conversion unit and a vertical frequency phase conversion unit that outputs the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter are provided.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化_縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化_縦補間デジタルイメージと、前記縦等化_縦補間デジタルイメージの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化_縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段とを備えることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting device, each pixel value is interpolated using a vertical tap coefficient for a two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values, and the vertical displacement of the digital image is determined. A vertical interpolation means for correcting and outputting a vertical interpolation digital image, and a series of vertical interpolation digital images sequentially output as the horizontal reference position changes from the vertical interpolation means, are input in accordance with the positional deviation correction in the horizontal direction. Horizontal equalization means for equalizing frequency characteristics and outputting horizontal equalization_vertical interpolation digital images, and a series of vertical interpolation digital images sequentially output from the vertical interpolation means as the horizontal reference position changes. Vertical equalization means for outputting a vertical equalization_vertical interpolation digital image equalized to a frequency characteristic in accordance with vertical position correction, the vertical interpolation digital image, Horizontal equalization_vertical interpolation digital image and each series of vertical equalization_vertical interpolation digital image are input, each pixel value is interpolated using horizontal tap coefficient, and vertical / horizontal interpolation in which the horizontal displacement is corrected Horizontal interpolation means for outputting a digital image, horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image, vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image, and each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image as a horizontal target value A horizontal error detecting means for detecting a horizontal phase error by comparing, and a vertical error detecting means for detecting a vertical phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value; A horizontal loop filter for smoothing the horizontal phase error and outputting a frequency error in the horizontal direction; a vertical loop filter for smoothing the vertical phase error and outputting a frequency error in the vertical direction; A horizontal frequency phase conversion means for outputting the horizontal tap coefficient from a horizontal frequency error output from the filter, and a vertical frequency phase conversion for outputting the vertical tap coefficient from the vertical frequency error output from the vertical loop filter. And horizontal reference position output means for sequentially outputting the horizontal coordinate of the digital image as the horizontal reference position.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化_縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記縦補間デジタルイメージと、前記縦等化_縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、前記横補間手段から順次出力される縦横補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段とを備えることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting device, each pixel value is interpolated using a vertical tap coefficient for a two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values, and the vertical displacement of the digital image is determined. A vertical interpolation means for correcting and outputting a vertical interpolation digital image, and a series of vertical interpolation digital images sequentially output as the horizontal reference position changes from the vertical interpolation means, are input in accordance with the vertical misalignment correction. Vertical equalization means for equalizing frequency characteristics and outputting vertical equalization_vertical interpolation digital image, the vertical interpolation digital image, and the vertical equalization_vertical interpolation digital image series are input, and horizontal taps are input. A horizontal interpolation unit that interpolates each pixel value using a coefficient and outputs a vertical / horizontal interpolation digital image and a vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image; Horizontal equalization means for inputting a series of vertical and horizontal interpolated digital images to be output next, equalizing them to frequency characteristics in accordance with lateral displacement correction, and outputting horizontal equalization_vertical and horizontal interpolation digital images, and the horizontal equalization _Horizontal error detection means for comparing each pixel value of the vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value to detect a horizontal phase error; and vertical equalization_each pixel value of the vertical / horizontal interpolation digital image as a vertical direction target value. A vertical error detecting means for detecting a vertical phase error by comparison, a horizontal loop filter for smoothing the horizontal phase error and outputting a frequency error in the horizontal direction, and smoothing the vertical phase error, A vertical loop filter that outputs a frequency error, a horizontal frequency phase conversion means that outputs the horizontal tap coefficient from a horizontal frequency error output from the horizontal loop filter, and the vertical loop filter Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from the vertical frequency error output from the horizontal direction, and horizontal reference position output means for sequentially outputting the horizontal coordinate of the digital image as the horizontal reference position. It is what.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、前記縦横補間デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化_縦横補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、前記縦横補間デジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、前記縦等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段とを備えることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting device, each pixel value is interpolated using a vertical tap coefficient for a two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values, and the vertical displacement of the digital image is determined. Vertical interpolation means for correcting and outputting a vertically interpolated digital image, and using the horizontal tap coefficient for the vertically interpolated digital image, correcting the horizontal misalignment of the first corrected digital image, Horizontal interpolation means for outputting an interpolated digital image; and vertical equalization means for equalizing the vertical and horizontal interpolated digital image to frequency characteristics adapted to correction of positional deviation in the vertical direction and outputting a vertical equalization_vertical and horizontal interpolation digital image; The horizontal and vertical interpolated digital image is equalized to the frequency characteristics adapted to the positional deviation correction in the horizontal direction to the horizontal and vertical interpolated digital image. Horizontal equalizing means for outputting, horizontal error detecting means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value, and the vertical equalization_vertical / horizontal interpolation A vertical error detection means for detecting a vertical phase error by comparing each pixel value of the digital image with a vertical target value, a horizontal loop filter for smoothing the horizontal phase error and outputting a horizontal frequency error, A vertical loop filter that smoothes the vertical phase error and outputs a vertical frequency error; and a horizontal frequency phase conversion means that outputs the horizontal tap coefficient from a horizontal frequency error output from the horizontal loop filter; Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter, and the horizontal coordinate of the digital image as the horizontal reference position Is characterized in further comprising a lateral reference position output means for following output.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記横等化手段、前記縦等化手段は、パーシャルレスポンス−クラス4に等化する手段であることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting apparatus, the horizontal equalization means and the vertical equalization means are means for equalizing to partial response class 4.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦等化手段と前記横等化手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting device, the vertical equalizing means and the horizontal equalizing means are constituted by the same two-dimensional filter.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記の縦補間手段と前記横補間手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とするものである。   Furthermore, in the digital image position adjusting device, the vertical interpolation means and the horizontal interpolation means are constituted by the same two-dimensional filter.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段は複数行を同時に処理できることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting apparatus, the vertical frequency phase conversion means outputs a plurality of lines of vertical interpolation positions simultaneously, and the vertical interpolation means and the horizontal interpolation means can process a plurality of lines simultaneously.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段、前記縦等化手段、前記横等化手段は複数行を同時に処理できることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting device, the vertical frequency phase conversion means outputs a plurality of rows of vertical interpolation positions simultaneously, and the vertical interpolation means, the horizontal interpolation means, the vertical equalization means, and the horizontal equalization means have a plurality of rows. Can be processed simultaneously.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は複数行の誤差を平均して出力することを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting apparatus, the vertical frequency phase conversion means outputs a plurality of lines of vertical interpolation positions simultaneously, and at least one of the vertical error detection means and the horizontal error detection means outputs an average of errors of the plurality of lines. It is characterized by doing.

さらにデジタルイメージ位置調整装置において、前記縦周波数位相変換手段は自然数Mで表されるM行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は自然数Nで表されるN行の誤差を平均して出力し、M>Nであることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjusting apparatus, the vertical frequency phase conversion means outputs M rows of vertical interpolation positions represented by a natural number M simultaneously, and at least one of the vertical error detection means and the horizontal error detection means is a natural number N. An error of N rows represented is averaged and output, and M> N.

さらに本発明のデータ記録再生装置において、コヒーレントな光を空間変調する空間変調器と、前記空間変調器から出力される光の干渉を媒体に記録して前記媒体から再生光を読み出す、または予め前記媒体に記録された光の干渉を再生光として読み出すための干渉光学系と、前記干渉光学系から読み出された再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、前記イメージセンサーによって読み出されたデジタルイメージを入力し、信号処理を行う信号処理手段とを備え、前記信号処理手段は、少なくとも、前記デジタルイメージの位置合わせを行う請求項1ないし6のいずれか1つに記載のデジタルイメージ位置調整装置と、デジタルイメージ位置調整装置によって位置合わせが成されたデジタルイメージの二値化を行う二値化手段とを備えることを特徴とするものである。   Furthermore, in the data recording / reproducing apparatus of the present invention, a spatial modulator that spatially modulates coherent light, and interference of the light output from the spatial modulator is recorded on the medium and the reproduced light is read from the medium, or in advance An interference optical system for reading the interference of light recorded on the medium as reproduction light, an image sensor for photoelectrically converting reproduction light read from the interference optical system, and digital read by the image sensor 7. A digital image position adjusting apparatus according to claim 1, further comprising: a signal processing unit that inputs an image and performs signal processing, wherein the signal processing unit performs alignment of at least the digital image. And binarization means for binarizing the digital image aligned by the digital image position adjusting device. It is characterized in that to obtain.

さらにデータ記録再生装置において、前記空間変調器の変調パターンは少なくとも一部で、横方向の位相同期のための引き込みパターンと、縦方向の位相同期のための引き込みパターンが付加されていることを特徴とするものである。   Further, in the data recording / reproducing apparatus, at least a part of the modulation pattern of the spatial modulator is provided with a pull-in pattern for horizontal phase synchronization and a pull-in pattern for vertical phase synchronization. It is what.

さらにデータ記録再生装置において、前記空間変調器の変調パターンに付加される前記引き込みパターンは、縦方向の位相同期のための縦方向引き込みパターンデータが複数列に亘って付加され、横方向の位相同期のための横方向引き込みパターンが複数行に亘って付加されていることを特徴とするものである。   Furthermore, in the data recording / reproducing apparatus, the pull-in pattern added to the modulation pattern of the spatial modulator is added with vertical pull-in pattern data for vertical phase synchronization over a plurality of columns, and horizontal phase synchronization. A horizontal pull-in pattern is added over a plurality of lines.

さらに本発明のデジタルイメージ位置調整方法において、各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力するステップと、前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力するステップと、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出するステップと、前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出するステップと、前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力するステップと、前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力するステップと、前記横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力するステップと、前記縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力するステップとを含むことを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjustment method of the present invention, each pixel value is interpolated using a vertical tap coefficient for a two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values, and the vertical direction of the digital image is adjusted. Correcting the misalignment and outputting a vertically interpolated digital image; and correcting the misalignment in the horizontal direction of the first corrected digital image using a lateral tap coefficient for the vertically interpolated digital image. A step of outputting a vertical / horizontal interpolation digital image, a step of comparing each pixel value of the vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value to detect a horizontal phase error, and a vertical direction of each pixel value of the vertical / horizontal interpolation digital image A step of detecting a longitudinal phase error in comparison with a target value; a step of smoothing the lateral phase error and outputting a lateral frequency error; Smoothing the vertical phase error and outputting a vertical frequency error, outputting the horizontal tap coefficient from the horizontal frequency error, and calculating the vertical frequency error from the vertical frequency error. And a step of outputting a tap coefficient.

さらにデジタルイメージ位置調整方法において、前記横方向の周波数誤差を出力するステップよりも先に横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップと、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップとを備えることを特徴とするものである。   Further, in the digital image position adjustment method, the step of equalizing to the frequency characteristic adapted to the lateral displacement correction prior to the step of outputting the lateral frequency error is adapted to the lateral displacement correction. And a step of equalizing the frequency characteristics.

本発明のデジタルイメージ調整装置及び方法、データ記録再生装置によれば、再生されたデジタルイメージの位相誤差を検出して補正を行うものであり、マーカーに頼らない位置合わせを行うため、SN比の悪化、レンズのディストーション、入力イメージの回転に強く、精度の良い位置合わせが可能となり、エラーレートが良化できる。   According to the digital image adjusting apparatus and method and the data recording / reproducing apparatus of the present invention, the phase error of the reproduced digital image is detected and corrected, and the alignment without relying on the marker is performed. It is resistant to deterioration, lens distortion, and rotation of the input image, enabling accurate alignment and improving the error rate.

また、従来用いられるパターンマッチングと比較して、演算量が少なく、シーケンシャルな制御であるので、回路化が容易であり、回路規模を抑えることができる。   In addition, since the calculation amount is small and sequential control is performed as compared with the pattern matching used conventionally, circuitization is easy, and the circuit scale can be suppressed.

以下に、本発明のデジタルイメージ位置調整装置及び方法、データ記録再生装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。   Embodiments of a digital image position adjusting apparatus and method and a data recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は本実施例の位置合わせ装置の構成を示したものである。メモリ101には、二次元のデジタルイメージ(初期デジタルイメージ)が格納されている。縦等化手段103はメモリ101からメモリインターフェイス102を介して初期デジタルイメージを読み出し、その初期デジタルイメージに対して、縦方向に位相同期するのが容易になる等化を行い、縦等化デジタルイメージを生成する。同時に、横等化手段104はメモリ101からメモリインターフェイス102を介して初期デジタルイメージを読み出し、その初期デジタルイメージに対して、横方向に位相同期するのが容易になる等化を行い、横等化デジタルイメージを生成する。縦等化手段103および横等化手段104は縦等化デジタルイメージと横等化デジタルイメージとをメモリインターフェイス102を介してメモリ101へ格納する。   FIG. 1 shows the configuration of the alignment apparatus of this embodiment. The memory 101 stores a two-dimensional digital image (initial digital image). The vertical equalization means 103 reads the initial digital image from the memory 101 via the memory interface 102, performs equalization that facilitates phase synchronization in the vertical direction with respect to the initial digital image, and performs the vertical equalization digital image. Is generated. At the same time, the horizontal equalization means 104 reads the initial digital image from the memory 101 via the memory interface 102, performs equalization that facilitates phase synchronization in the horizontal direction with respect to the initial digital image, and performs horizontal equalization. Generate a digital image. The vertical equalizing means 103 and the horizontal equalizing means 104 store the vertical equalized digital image and the horizontal equalized digital image in the memory 101 via the memory interface 102.

縦補間手段105はメモリ101に格納されている初期デジタルイメージ、縦等化デジタルイメージ、横等化デジタルイメージの画素を、図示しない横基準位置出力手段から設定される横方向基準位置に従って、それぞれ縦方向の補間に必要な行数を順次読み出していき、縦周波数位相変換手段112から設定される縦補間位置にしたがって、各デジタルデータから順次読み出される画素を縦方向に補間することで、縦方向について適切な位置の値を演算する。この時、順次出力される各デジタルイメージの補間した値を、初期デジタルイメージに対応する値は縦補間値と呼び、縦等化デジタルイメージに対応する値は縦等化_縦補間値と呼び、横等化デジタルイメージに対応する値は横等化_縦補間値と呼ぶ。縦補間手段105から順次出力される各縦補間値は、横補間手段106へ入力される。   The vertical interpolation means 105 performs the vertical digital pixel, vertical equalization digital image, and horizontal equalization digital image pixels stored in the memory 101 in the vertical direction according to a horizontal reference position set by a horizontal reference position output means (not shown). The number of rows necessary for the direction interpolation is sequentially read out, and the pixels sequentially read out from the respective digital data are interpolated in the vertical direction according to the vertical interpolation position set from the vertical frequency phase conversion means 112. Calculate the appropriate position value. At this time, the interpolated value of each digital image that is sequentially output, the value corresponding to the initial digital image is called the vertical interpolation value, the value corresponding to the vertical equalized digital image is called the vertical equalization_vertical interpolation value, The value corresponding to the horizontal equalized digital image is called horizontal equalization_vertical interpolation value. Each vertical interpolation value sequentially output from the vertical interpolation unit 105 is input to the horizontal interpolation unit 106.

横補間手段106は、順次入力される各縦補間値の系列を横周波数位相変換手段111から設定される横補間位置にしたがって補間することで、縦および横について適切な位置の値を演算する。この時、順次出力される各デジタルイメージの補間した値を、初期デジタルイメージに対応する値は縦横補間値と呼び、縦等化デジタルイメージに対応する値は縦等化_縦横補間値と呼び、横等化デジタルイメージに対応する値は横等化_縦横補間値と呼ぶ。横補間手段106から順次出力される縦横補間値の系列は、位置合わせが完了した系列であるので、メモリインターフェイス102を介してメモリ101へ格納される。また、横補間手段106から順次出力される横等化_縦横補間値の系列は、横誤差検出手段107へ入力される。また、横補間手段106から順次出力される縦等化_縦横補間値の系列は、縦誤差検出手段108へ入力される。   The horizontal interpolation unit 106 calculates values at appropriate positions in the vertical and horizontal directions by interpolating the series of vertical interpolation values sequentially input according to the horizontal interpolation position set from the horizontal frequency phase conversion unit 111. At this time, the interpolated value of each digital image that is sequentially output, the value corresponding to the initial digital image is called the vertical and horizontal interpolation value, the value corresponding to the vertical equalized digital image is called the vertical equalization_vertical and horizontal interpolation value, The value corresponding to the horizontal equalized digital image is called horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation value. The series of vertical / horizontal interpolation values sequentially output from the horizontal interpolation means 106 is a series for which alignment has been completed, and is stored in the memory 101 via the memory interface 102. A series of horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation values sequentially output from the horizontal interpolation unit 106 is input to the horizontal error detection unit 107. A series of vertical equalization_vertical / horizontal interpolation values sequentially output from the horizontal interpolation unit 106 is input to the vertical error detection unit 108.

横誤差検出手段107は、横等化_縦横補間値の系列から、横方向の位相誤差を検出し、横ループフィルタ109へ出力する。また、縦誤差検出手段108は、縦等化_縦横補間値の系列から、縦方向の位相誤差を検出し、縦ループフィルタ110へ出力する。   The horizontal error detection means 107 detects a horizontal phase error from the series of horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation values, and outputs it to the horizontal loop filter 109. Further, the vertical error detection means 108 detects a vertical phase error from the vertical equalization_vertical / horizontal interpolation value series and outputs the phase error to the vertical loop filter 110.

横ループフィルタ109は、PI(Proportion Integral)フィルタによって、横方向の位相誤差から横方向の周波数誤差を演算する。また、縦ループフィルタ110は、PIフィルタによって、縦方向の位相誤差から縦方向の周波数誤差を演算する。   The horizontal loop filter 109 calculates a horizontal frequency error from a horizontal phase error by a PI (Proportion Integral) filter. The vertical loop filter 110 calculates a vertical frequency error from a vertical phase error by a PI filter.

横周波数位相変換手段111は、横ループフィルタ109から出力される横方向の周波数誤差と初期周波数誤差から、横補間位置(位相情報)を求め、横補間位置(位相情報)を横補間位置(タップ係数)に変換する。また、縦周波数位相変換手段112は、縦ループフィルタ110から出力される縦方向の周波数誤差と初期周波数誤差から、縦補間位置(位相情報)を求め、縦補間位置(位相情報)を縦補間位置(タップ係数)に変換する。   The horizontal frequency phase conversion means 111 obtains a horizontal interpolation position (phase information) from the horizontal frequency error and the initial frequency error output from the horizontal loop filter 109, and the horizontal interpolation position (phase information) is determined as the horizontal interpolation position (tap). Coefficient). Further, the vertical frequency phase conversion means 112 obtains a vertical interpolation position (phase information) from the vertical frequency error and the initial frequency error output from the vertical loop filter 110, and determines the vertical interpolation position (phase information) as the vertical interpolation position. Convert to (tap coefficient).

横周波数位相変換手段111は、横補間位置(タップ係数)を横補間手段106へ出力する。また、縦周波数位相変換手段112は、縦補間位置(タップ係数)を縦補間手段105へ出力する。   The horizontal frequency phase conversion unit 111 outputs the horizontal interpolation position (tap coefficient) to the horizontal interpolation unit 106. Further, the vertical frequency phase conversion unit 112 outputs the vertical interpolation position (tap coefficient) to the vertical interpolation unit 105.

以上の様に、PLL(Phase Looked Loop)を補間を用いて構成するITR(Interpolation Timing Recovery)を、二重のループ構成にすることで、縦方向および横方向の適切な位置でリサンプリングが行える。以下、各構成要素について詳細に説明する。   As described above, ITR (Interpolation Timing Recovery) that configures PLL (Phase Locked Loop) using interpolation has a double loop configuration, so that resampling can be performed at appropriate positions in the vertical and horizontal directions. . Hereinafter, each component will be described in detail.

メモリ101はデジタルイメージを格納するためのメモリであって、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)等で構成される。メモリインターフェイス102はメモリ101とその他の構成要素とのデジタルイメージの読み書きを仲介するものである。   The memory 101 is a memory for storing a digital image, and is configured by an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) or the like. The memory interface 102 mediates reading and writing of digital images between the memory 101 and other components.

今、メモリ101に図2の二次元のデータ(黒が0、白が1)に対応する図3(A)の初期デジタルイメージ格納されている。図3(A)の初期デジタルイメージは、例えば、図2の二次元のデータをモノクロのカメラで撮影したデジタルイメージである。カメラのピクセル数が、図2の二次元のデータの1.5x1.5倍であるときに、図3(A)の様な初期デジタルイメージが撮影できる。なお、図3(A)のイメージは表示のために誤差拡散を適用し2値化したイメージであって、実際には多値のイメージである。   Now, the initial digital image of FIG. 3A corresponding to the two-dimensional data of FIG. 2 (black is 0, white is 1) is stored in the memory 101. The initial digital image in FIG. 3A is, for example, a digital image obtained by photographing the two-dimensional data in FIG. 2 with a monochrome camera. When the number of pixels of the camera is 1.5 × 1.5 times the two-dimensional data in FIG. 2, an initial digital image as shown in FIG. 3A can be taken. Note that the image of FIG. 3A is a binarized image by applying error diffusion for display, and is actually a multi-valued image.

縦等化手段103と横等化手段104はそれぞれ、メモリ101に格納されている初期デジタルイメージを縦方向、横方向の位相同期が容易になるようなフィルタリングを行う。縦等化手段103と横等化手段104は縦方向、横方向それぞれの空間座標方向へのFIR(Finite Impulse Response)フィルタで構成される。例えば、横等化手段104が5タップのFIRフィルタで構成される場合、図3(A)の初期デジタルイメージの、ある画素P(x,y)に対応する等化後の画素の値は、図3(B)に示すように、P(x−2,y)〜P(x+2,y)の画素をタップ入力として、フィルタ係数を適用することで得られる。   The vertical equalization means 103 and the horizontal equalization means 104 respectively filter the initial digital image stored in the memory 101 so that phase synchronization in the vertical and horizontal directions is facilitated. The vertical equalization unit 103 and the horizontal equalization unit 104 are configured by FIR (Finite Impulse Response) filters in the spatial coordinate directions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. For example, when the horizontal equalization means 104 is configured with a 5-tap FIR filter, the value of the pixel after equalization corresponding to a certain pixel P (x, y) in the initial digital image of FIG. As shown in FIG. 3B, it is obtained by applying filter coefficients using pixels P (x−2, y) to P (x + 2, y) as tap inputs.

縦等化手段103と横等化手段104のフィルタ係数について説明する。縦等化手段103と横等化手段104は前述したように、位相同期が容易になるようなフィルタリングを行うものである。位相同期が容易な系列はゼロクロス点と呼ばれるセンターラインをクロスする点を多く含む系列である。初期デジタルイメージの空間座標方向の特性が図4に示すPR(1)の特性に近い場合には、ゼロクロス点を検出することは難しい、しかしながら、これに空間座標方向の等化を行うことで、図4のPR(1,0,−1)の特性にフィルタリングした時には、図4の点C_bの様に、検出が容易なゼロクロス点が生成される。初期デジタルイメージがPR(1)特性に近い場合には、フィルタ係数をPR(1,0,−1)とすることで、デジタルイメージをPR(1,0,−1)の特性にすることが出来る。PR(1,0,−1)はパーシャルレスポンスクラス4と呼ばれ、系列をPR(1,0,−1)の特性にすることを、パーシャルレスポンスクラス4(PR4)に等化すると言う。パーシャルレスポンスクラス4は高域に加えて低域の雑音も除去できるので、デジタルイメージの低域雑音が大きい時には雑音除去の効果を発揮する。   The filter coefficients of the vertical equalization unit 103 and the horizontal equalization unit 104 will be described. As described above, the vertical equalizing means 103 and the horizontal equalizing means 104 perform filtering to facilitate phase synchronization. A sequence that can be easily phase-synchronized is a sequence that includes many points that cross the center line, called zero-cross points. When the characteristics of the initial digital image in the spatial coordinate direction are close to the characteristics of PR (1) shown in FIG. 4, it is difficult to detect the zero cross point. However, by performing equalization in the spatial coordinate direction, When filtering to the characteristic of PR (1, 0, −1) in FIG. 4, a zero-cross point that is easy to detect is generated like a point C_b in FIG. 4. When the initial digital image is close to the PR (1) characteristic, the digital coefficient can be changed to the PR (1, 0, -1) characteristic by setting the filter coefficient to PR (1, 0, -1). I can do it. PR (1, 0, -1) is called partial response class 4, and it is said that making a sequence a characteristic of PR (1, 0, -1) is equalized to partial response class 4 (PR4). Since the partial response class 4 can remove low-frequency noise in addition to high frequency, it exhibits a noise removal effect when the low-frequency noise of the digital image is large.

今、初期デジタルイメージがPR(1)特性に近く、図2の二次元のデータに対して、空間座標方向に1.5倍のサンプリングを行っている。よって、図4に示す、点C_i、C_j、C_k、C_l、C_mの値を5タップのフィルタ係数とすることで、初期デジタルイメージをPR(1,0,−1)特性にすることができ、ゼロクロス点を多くすることが可能となる。もし、1.0倍サンプリングの場合には、図4のC_a、C_b、C_cの3タップのフィルタ係数を用いればよい。縦等化手段103と横等化手段104は、図4の点C_i、C_j、C_k、C_l、C_mのフィルタ係数を持つ5タップのFIRフィルタである。縦等化手段103は図3(A)の初期デジタルイメージを縦方向に、横等化手段104は図3(A)の初期デジタルイメージを横方向にそれぞれ等化する。縦等化手段103と横等化手段104によって等化されたデジタルイメージである縦等化デジタルイメージと横等化デジタルイメージはそれぞれ、メモリインターフェイス102を介して、メモリ101へ格納される。   Now, the initial digital image is close to the PR (1) characteristic, and the two-dimensional data in FIG. 2 is sampled 1.5 times in the spatial coordinate direction. Therefore, by using the values of the points C_i, C_j, C_k, C_l, and C_m shown in FIG. 4 as 5-tap filter coefficients, the initial digital image can have PR (1, 0, −1) characteristics. It is possible to increase the number of zero cross points. In the case of 1.0 times sampling, the 3-tap filter coefficients C_a, C_b, and C_c in FIG. 4 may be used. The vertical equalization means 103 and the horizontal equalization means 104 are 5-tap FIR filters having filter coefficients of points C_i, C_j, C_k, C_l, and C_m in FIG. The vertical equalizing means 103 equalizes the initial digital image of FIG. 3A in the vertical direction, and the horizontal equalizing means 104 equalizes the initial digital image of FIG. 3A in the horizontal direction. The vertical equalized digital image and the horizontal equalized digital image, which are digital images equalized by the vertical equalizing means 103 and the horizontal equalizing means 104, are stored in the memory 101 via the memory interface 102, respectively.

縦補間手段105は、デジタルイメージを縦方向に補間し、縦方向の適切なサンプル点を求めるものである。縦補間手段105の構成を図5(A)に示す。縦補間手段105は、縦等化手段103と同様に、空間座標方向のFIRフィルタで構成される。縦補間手段105は、空間座標の縦方向の位相をスライドさせるフィルタであり、そのスライドさせる位相の情報である補間位置(タップ係数)は縦周波数位相変換手段112から設定される。縦補間手段105のタップ数を6としたとき、縦方向の適切な値を1つ演算するのに、縦x横:6x1画素が必要となる。   The vertical interpolation means 105 interpolates the digital image in the vertical direction and obtains appropriate sample points in the vertical direction. The configuration of the vertical interpolation means 105 is shown in FIG. Similar to the vertical equalization means 103, the vertical interpolation means 105 is composed of an FIR filter in the spatial coordinate direction. The vertical interpolation means 105 is a filter that slides the phase in the vertical direction of the spatial coordinates, and the interpolation position (tap coefficient) that is information on the sliding phase is set from the vertical frequency phase conversion means 112. When the number of taps of the vertical interpolation means 105 is 6, to calculate one appropriate value in the vertical direction, vertical x horizontal: 6 × 1 pixels are required.

縦補間手段105は、初期デジタルイメージの縦方向の適切な値である縦補間値を演算する為に、6x1画素ずつ一度に読み出す。また、縦補間手段105は、横等化デジタルイメージの縦方向の適切な値である横等化_縦補間値を演算する為に、6x1画素づつ一度に読み出す。また、縦補間手段105は、縦等化デジタルイメージの縦方向の適切な値である縦等化_縦補間値を演算する為に、他の二つのデジタルイメージと異なり、位相誤差を検出する為に、縦方向の適切な値を1つだけではなく、1行上の縦方向の適切な値、または、一行下の縦方向の適切な値も同時に読み出す必要がある。よって、縦方向の適切な値(縦等化_縦補間値)、1行上の縦方向の適切な値(1行上の縦等化_縦補間値)、一行下の縦方向の適切な値(1行下の縦等化_縦補間値)の3つそれぞれをタップ数が6のフィルタを用いる場合には、6*3=18画素を同時に読み出す必要がある。   The vertical interpolation means 105 reads 6 × 1 pixels at a time in order to calculate a vertical interpolation value that is an appropriate value in the vertical direction of the initial digital image. Further, the vertical interpolation means 105 reads 6 × 1 pixels at a time in order to calculate a horizontal equalization_vertical interpolation value which is an appropriate value in the vertical direction of the horizontal equalized digital image. The vertical interpolation means 105 detects a phase error unlike the other two digital images in order to calculate a vertical equalization_vertical interpolation value which is an appropriate value in the vertical direction of the vertical equalization digital image. In addition, it is necessary to read out not only one appropriate value in the vertical direction but also an appropriate value in the vertical direction on one line or an appropriate value in the vertical direction one line below. Accordingly, an appropriate value in the vertical direction (vertical equalization_vertical interpolation value), an appropriate value in the vertical direction on one line (vertical equalization_vertical interpolation value on one line), and an appropriate value in the vertical direction below one line. When using a filter with 6 taps for each of the three values (vertical equalization_vertical interpolation value in one row), it is necessary to read out 6 * 3 = 18 pixels simultaneously.

しかし、縦等化_縦補間値、1行上の縦等化_縦補間値、1行下の縦等化_縦補間値を求めるのに必要な延べ18画素は同じ画素を含んでいるので、例えば、1.5倍サンプリングの場合には、3つの値を求めるのに必要となる画素は8個または9個で良い。よって、初期デジタルイメージ、横等化デジタルイメージ、縦等化デジタルイメージから、それぞれ6x1画素、6x1画素、9x1画素の合計21画素を一度に読み出せばよい。この21画素を使って、初期デジタルイメージに対応する縦方向の適切な位置の値である縦補間値、横等化デジタルイメージに対応する縦方向の適切な位置の値である横等化_縦補間値、縦等化デジタルイメージに対応する縦方向の適切な位置の値である縦等化_縦補間値、縦等化デジタルイメージに対応する縦方向の1行上の適切な位置の値である1行上の縦等化_縦補間値、縦等化デジタルイメージに対応する縦方向の1行下の適切な位置の値である1行下の縦等化_縦補間値の5つの値を生成できる。   However, since the vertical equalization_vertical interpolation value, vertical equalization on the first line_vertical interpolation value, vertical equalization on the first line_vertical interpolation value, a total of 18 pixels necessary for obtaining the vertical interpolation value include the same pixel. For example, in the case of 1.5 times sampling, the number of pixels required to obtain three values may be eight or nine. Therefore, a total of 21 pixels of 6 × 1 pixels, 6 × 1 pixels, and 9 × 1 pixels may be read at a time from the initial digital image, horizontal equalized digital image, and vertical equalized digital image, respectively. Using these 21 pixels, a vertical interpolation value that is a value of an appropriate vertical position corresponding to the initial digital image, and a horizontal equalization_vertical value that is a value of an appropriate vertical position corresponding to the horizontal equalized digital image are used. Interpolation value, vertical equalization value corresponding to vertical equalized digital image, vertical equalization value_vertical interpolation value, appropriate vertical position corresponding to vertical equalization digital image Five values of vertical equalization_vertical interpolation value on one line, vertical equalization_vertical interpolation value on one line that is the value of an appropriate position one line below the vertical direction corresponding to the vertical equalized digital image Can be generated.

デジタルイメージの画素を読み出す順番を図3(A)に示すように左上から右下へ、1行目、2行目、・・・・N行目とすると、図示しない横基準位置出力手段は左から右への座標を順次出力する。図示しない横基準位置出力手段は、例えば、1行目について0、1、2、3・・・・とデジタルイメージの右端までカウントした後、行を変えて、2行目について0、1、2、3・・・・とカウントするものである。図示しない横基準位置出力手段から出力される横基準位置に従って、縦補間手段105は、メモリ101からインターフェイス102を介して、21画素ずつ順次読み出し、縦補間値、横等化_縦補間値、縦等化_縦補間値、1行上の縦等化_縦補間値、1行下の縦等化_縦補間値の5つの値を順次出力する。縦補間値、横等化_縦補間値は、縦等化_縦補間値、1行上の縦等化_縦補間値、1行下の縦等化_縦補間値はそれぞれ、初期デジタルイメージ、横等化デジタルイメージ、縦等化デジタルイメージの縦方向にのみ位置合わせができた画素の系列である。縦補間手段105から順次出力される縦補間値、横等化_縦補間値、縦等化_縦補間値、1行上の縦等化_縦補間値、1行下の縦等化_縦補間値の各系列は横補間手段106へ入力される。   As shown in FIG. 3A, from the upper left to the lower right, the first row, the second row,... The Nth row, the horizontal reference position output means (not shown) The coordinates from to are sequentially output. The horizontal reference position output means (not shown) counts to the right end of the digital image, for example, 0, 1, 2, 3,... For the first line, and then changes the line to 0, 1, 2, for the second line. 3... In accordance with a horizontal reference position output from a horizontal reference position output unit (not shown), the vertical interpolation unit 105 sequentially reads out 21 pixels from the memory 101 via the interface 102, and performs vertical interpolation values, horizontal equalization_vertical interpolation values, Five values of equalization_vertical interpolation value, vertical equalization on the first line_vertical interpolation value, vertical equalization on the first line and vertical interpolation value are sequentially output. Vertical interpolation value, horizontal equalization_vertical interpolation value is vertical equalization_vertical interpolation value, vertical equalization over one line_vertical interpolation value, vertical equalization under one line_vertical interpolation value is the initial digital image, respectively , A series of pixels that can be aligned only in the vertical direction of the horizontal equalized digital image and the vertical equalized digital image. Vertical interpolation value sequentially output from the vertical interpolation means 105, horizontal equalization_vertical interpolation value, vertical equalization_vertical interpolation value, vertical equalization on one line_vertical interpolation value, vertical equalization below one line_vertical Each series of interpolation values is input to the horizontal interpolation means 106.

横補間手段106は、縦補間手段105によって縦方向に位置合わせができた各デジタルイメージの画素系列に対して、更に横方向にも位置合わせを行うものである。横補間手段106の構成は図5(B)に示すように、縦補間手段105の構成と同様で、FIRフィルタで構成される。横補間手段106で行う事も縦補間手段105で行う事とほとんど同じで、横周波数位相変換手段111から設定される補間位置(タップ係数)を、縦補間値、横等化_縦補間値、縦等化_縦補間値、1行上の縦等化_縦補間値、1行下の縦等化_縦補間値の各系列に適用することで、横方向にも位置合わせができた縦横補間値、横等化_縦横補間値、縦等化_縦横補間値、1行上の縦等化_縦横補間値、1行下の縦等化_縦横補間値の各系列を演算し出力する。縦横補間値は縦にも横にも位置合わせが完了した初期デジタルイメージに対応する系列であるので、出力のデジタルイメージの系列として、順次メモリ101に格納される。横等化_縦横補間値の系列は、横方向の位相誤差を検出するために、横誤差検出手段107へ順次出力される。縦等化_縦横補間値、1行上の縦等化_縦横補間値、1行下の縦等化_縦横補間値は、縦方向の位相誤差を検出するために、縦誤差検出手段108へ順次出力される。   The horizontal interpolation unit 106 performs alignment in the horizontal direction further for the pixel series of each digital image that has been aligned in the vertical direction by the vertical interpolation unit 105. The configuration of the horizontal interpolation means 106 is the same as that of the vertical interpolation means 105 as shown in FIG. The operation performed by the horizontal interpolation unit 106 is almost the same as the operation performed by the vertical interpolation unit 105. The interpolation position (tap coefficient) set by the horizontal frequency phase conversion unit 111 is set to a vertical interpolation value, horizontal equalization_vertical interpolation value, Vertical equalization_Vertical interpolation value, Vertical equalization on one line_Vertical interpolation value, Vertical equalization below one line_Vertical equalization_Vertical interpolation value can be aligned in the horizontal direction. Interpolation value, horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation value, vertical equalization_vertical / horizontal interpolation value, vertical equalization on one line_vertical / horizontal interpolation value, vertical equalization below one line_vertical / horizontal interpolation value series are calculated and output. . Since the vertical / horizontal interpolation value is a series corresponding to the initial digital image in which the alignment has been completed both vertically and horizontally, it is sequentially stored in the memory 101 as a series of output digital images. A series of horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation values is sequentially output to the horizontal error detection means 107 in order to detect a horizontal phase error. Vertical equalization_Vertical / horizontal interpolation value, Vertical equalization on one line_Vertical / horizontal interpolation value, Vertical equalization_1 vertical line_Vertical / horizontal interpolation value is sent to the vertical error detection means 108 in order to detect a phase error in the vertical direction. Output sequentially.

横誤差検出手段107は、順次入力される横等化されたデジタルイメージの系列である横等化_縦横補間値の系列から、センターライン(横方向目標値)に対する横方向の位相誤差を順次演算し出力するものである。位相誤差を検出する方法について説明する。図6に、位置合わせができている(位相誤差が少ない)場合の系列について示す。図6(A)は位置合わせの完了したデジタルイメージの画素を示す。これは、白いほど値が高い。図6(B)に位置合わせの完了したデジタルイメージの画素系列の輝度の推移を左から右に順次示していて図6(A)に対応している。図6(C)には、図6(B)をパーシャルレスポンスクラス4に近い等化した画素系列を示している。図6(C)を見ると、センターライン付近の画素は、ばらついていない事がわかる。   The horizontal error detection means 107 sequentially calculates a horizontal phase error with respect to the center line (horizontal target value) from a sequence of horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation values, which is a sequence of horizontally equalized digital images that are sequentially input. Output. A method for detecting the phase error will be described. FIG. 6 shows a series in the case where the alignment is completed (the phase error is small). FIG. 6A shows the pixels of the digital image that have been aligned. This value is higher for white. In FIG. 6B, the transition of the luminance of the pixel series of the digital image whose alignment has been completed is sequentially shown from the left to the right, and corresponds to FIG. FIG. 6C shows a pixel series obtained by equalizing FIG. 6B to the partial response class 4. As can be seen from FIG. 6C, the pixels near the center line do not vary.

次に図7を見る。図7は位置合わせができている(位相誤差が少ない)場合に合わせて、位置合わせができていない(位相誤差が多い)場合の系列も同時に示している。位相ずれ+θが存在する画素は、センターライン付近の値がばらついている。位相ずれ点Aはセンターラインよりかなり上にずれている。また位相ずれ点Bはセンターラインより下にずれている。このように、位相方向のずれを振幅方向のずれにより認識できる。センターライン付近の画素をゼロクロス点と呼び、これを図7に示す閾値で検出する。検出されたゼロクロス点が左から右への推移で見たときプラスの傾きの位置(位相ずれ点A等)であれば、そのまま振幅を位相誤差として検出し、ゼロクロス点がマイナスの傾きの位置(位相ずれ点B等)であれば振幅にマイナスの符号を掛けて位相誤差として検出する。横誤差検出手段107で演算された横方向の位相誤差は横ループフィルタ109へ出力される。   Next, look at FIG. FIG. 7 also shows a series in the case where the alignment is not performed (the phase error is large), in addition to the case where the alignment is performed (the phase error is small). Pixels having a phase shift + θ vary in the vicinity of the center line. The phase shift point A is shifted considerably above the center line. The phase shift point B is shifted below the center line. As described above, the shift in the phase direction can be recognized by the shift in the amplitude direction. Pixels in the vicinity of the center line are called zero cross points, which are detected by the threshold shown in FIG. If the detected zero-cross point is a position with a positive slope when viewed from the left to the right (phase shift point A or the like), the amplitude is detected as a phase error as it is, and the zero-cross point is a position with a negative slope ( If it is a phase shift point B or the like, the amplitude is multiplied by a minus sign and detected as a phase error. The lateral phase error calculated by the lateral error detection means 107 is output to the lateral loop filter 109.

縦誤差検出手段108は、順次入力される縦等化されたデジタルイメージの系列である。縦等化_縦横補間値、1行上の縦等化_縦横補間値、1行下の縦等化_縦横補間値の3つの系列から、センターライン(縦方向目標値)に対する縦方向の位相誤差を順次演算し出力するものであって、横誤差検出手段107とほぼ同じ構成で検出できる。ただし、横誤差検出手段107は順次入力されてくる系列の推移の傾きのプラスまたはマイナスを判断して位相誤差の符号を決定していたが、縦誤差検出手段108は同時に入力されてくる縦等化_縦横補間値、1行上の縦等化_縦横補間値、1行下の縦等化_縦横補間値の3つの値の傾きがプラスかマイナスかを判断する。これは、縦方向の傾きを判断する為である。縦誤差検出手段108で演算された縦方向の位相誤差は縦ループフィルタ110へ出力される。   The vertical error detection means 108 is a series of vertically equalized digital images that are sequentially input. Vertical phase with respect to the center line (vertical target value) from three series of vertical equalization_vertical interpolation value, vertical equalization on one line_vertical / horizontal interpolation value, vertical equalization below one line_vertical / horizontal interpolation value Errors are sequentially calculated and output, and can be detected with substantially the same configuration as the lateral error detection means 107. However, although the horizontal error detection means 107 determines the sign of the phase error by determining the plus or minus of the slope of the transition of the series that is sequentially input, the vertical error detection means 108 is the vertical input that is input simultaneously. It is determined whether the slope of the three values of the vertical_horizontal interpolation value, vertical equalization on the first row_vertical / horizontal interpolation value, and vertical equalization_vertical / horizontal interpolation value on the first row is positive or negative. This is for determining the inclination in the vertical direction. The vertical phase error calculated by the vertical error detection means 108 is output to the vertical loop filter 110.

横ループフィルタ109と縦ループフィルタ110はそれぞれ、縦方向、横方向の位相誤差をPIフィルタに通すことで、縦方向、横方向の周波数誤差に変換する。横ループフィルタ109と縦ループフィルタ110の構成を図8に示す。ループフィルタはProportionとIntegralにそれぞれゲインを掛けて加算器で足し合わせる構成になっている。ProportionではゲインAを掛けている。Integralでは、積分器出力でゲインBを掛けている。横ループフィルタ109と縦ループフィルタ110で演算された縦方向、横方向の周波数誤差は、それぞれ、横周波数位相変換手段111と縦周波数位相変換手段112へ出力される。   The horizontal loop filter 109 and the vertical loop filter 110 respectively convert the vertical and horizontal phase errors through the PI filter to convert them into vertical and horizontal frequency errors. The configuration of the horizontal loop filter 109 and the vertical loop filter 110 is shown in FIG. The loop filter is configured to multiply the Proportion and the Integral by a gain and add them by an adder. Proportion is multiplied by gain A. In Integral, gain B is multiplied by the integrator output. The vertical and horizontal frequency errors calculated by the horizontal loop filter 109 and the vertical loop filter 110 are output to the horizontal frequency phase conversion unit 111 and the vertical frequency phase conversion unit 112, respectively.

横周波数位相変換手段111と縦周波数位相変換手段112は、縦方向、横方向の周波数誤差と初期周波数誤差を加算し、周波数_位相変換することで補間位置(位相情報)を得る。そして、補間位置(位相情報)を補間位置(タップ係数)に変換して出力するものである。その構成図を図9に示す。加算器901は初期周波数誤差を周波数誤差に加算する。初期周波数誤差は、定常的な周波数誤差が存在する場合に加算するもので、1.5倍オーバーサンプリングしている場合には、1.5に対応する値を周波数誤差に加算する。初期周波数誤差を加算した後、積分器902に入力する。周波数−位相変換が積分で得られることは一般的に知られている。積分器902で演算された補間位置(位相情報)は係数選択手段903へ入力される。係数選択手段903は入力された補間位置(位相情報)に対応する補間位置(タップ係数)を選択し出力する。係数選択手段903は、予め複数の補間位置(位相情報)に対応する補間位置(タップ係数)を複数記憶していて、入力される補間位置(位相情報)に対応した補間位置(タップ係数)を選択できる。係数選択手段903に予め記憶されている補間位置(タップ係数)は、位相をスライドさせるタップ係数であって、一般的にナイキストフィルタと呼ばれるフィルタの係数を使用すればよい。横周波数位相変換手段111と縦周波数位相変換手段112で演算された縦方向と横方向の補間位置(タップ係数)は、縦補間手段105と横補間手段106へ出力される。   The horizontal frequency phase conversion unit 111 and the vertical frequency phase conversion unit 112 add the vertical and horizontal frequency errors and the initial frequency error, and perform frequency_phase conversion to obtain an interpolation position (phase information). Then, the interpolation position (phase information) is converted into an interpolation position (tap coefficient) and output. The configuration diagram is shown in FIG. An adder 901 adds the initial frequency error to the frequency error. The initial frequency error is added when there is a steady frequency error. When 1.5 times oversampling is performed, a value corresponding to 1.5 is added to the frequency error. After adding the initial frequency error, it is input to the integrator 902. It is generally known that frequency-phase conversion can be obtained by integration. The interpolation position (phase information) calculated by the integrator 902 is input to the coefficient selection unit 903. Coefficient selection means 903 selects and outputs an interpolation position (tap coefficient) corresponding to the input interpolation position (phase information). The coefficient selection unit 903 stores a plurality of interpolation positions (tap coefficients) corresponding to a plurality of interpolation positions (phase information) in advance, and selects an interpolation position (tap coefficient) corresponding to the input interpolation position (phase information). You can choose. The interpolation position (tap coefficient) stored in advance in the coefficient selection means 903 is a tap coefficient for sliding the phase, and a filter coefficient generally called a Nyquist filter may be used. The vertical and horizontal interpolation positions (tap coefficients) calculated by the horizontal frequency phase conversion unit 111 and the vertical frequency phase conversion unit 112 are output to the vertical interpolation unit 105 and the horizontal interpolation unit 106.

以上のように、デジタルイメージの位置合せを二次元PLLを用いて行うことにより、シーケンシャルな回路で位置合せを行うことが可能となり、少ない回路規模で容易に回路を実現できる。また、マーカーの様な一部の情報を用いて位置合せを行うのではなく、デジタルイメージの各画素からタイミング情報を抜き出し空間座標のリカバリーが可能なので、一部に劣化している部分があっても位置合せの精度に大きく影響しない。また、レンズのディストーションやデジタルイメージの回転などが在っても、追従しながら位置合せを行うので、精度の良い位置合せが可能である。デジタルイメージの回転に追従する概念図を図15に示す。角度θの回転があっても、左から右に読む時に、縦方向の位相同期ループの効果でそのずれに追従して補間を行い適切なリサンプリングが行える。   As described above, by performing alignment of digital images using a two-dimensional PLL, alignment can be performed with a sequential circuit, and a circuit can be easily realized with a small circuit scale. Also, instead of using some information such as markers for alignment, timing information can be extracted from each pixel of the digital image and spatial coordinates can be recovered, so there are some degraded parts. Does not significantly affect the alignment accuracy. In addition, even if there is a lens distortion or a digital image rotation, the alignment is performed while following, so that an accurate alignment is possible. A conceptual diagram following the rotation of the digital image is shown in FIG. Even when the angle θ is rotated, when reading from the left to the right, the effect of the vertical phase-locked loop can be interpolated to perform the appropriate resampling.

なお、本実施例ではこれまで図1に示されるように、縦補間手段105より前に縦等化手段103、横等化手段104の処理を行ったが、図10に示すように、横等化手段104の処理を縦補間手段105の後の第2の横等化手段1001で行っても良い。この場合、横等化手段104からメモリ101に出力していた横等化デジタルイメージが不要となるので、メモリ容量とメモリバンド幅の削減が可能である。第2の横等化手段1001は、縦補間手段105から順次入力される縦補間値を入力し、その系列をFIRフィルタで等化するものである。   In the present embodiment, the vertical equalization means 103 and the horizontal equalization means 104 are processed before the vertical interpolation means 105 as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. The processing of the equalization means 104 may be performed by the second horizontal equalization means 1001 after the vertical interpolation means 105. In this case, the horizontal equalized digital image output from the horizontal equalization means 104 to the memory 101 is not necessary, so that the memory capacity and the memory bandwidth can be reduced. The second horizontal equalization means 1001 receives the vertical interpolation values sequentially input from the vertical interpolation means 105, and equalizes the series with an FIR filter.

なお、本実施例ではこれまで図1に示されるように、縦補間手段105より前に縦等化手段103、横等化手段104の処理を行ったが、図11に示すように、縦等化手段103と横等化手段104との処理を縦補間手段105の後の第2の縦等化手段1101、第2の横等化手段1001で行っても良い。この場合、縦等化手段103からメモリ101に出力していた縦等化デジタルイメージが不要となるので、メモリ容量とメモリバンド幅の削減が可能である。第2の縦等化手段1101は、縦補間手段105より後で行う構成であるので、縦方向には1.0倍サンプリングになっているので、PR(1,0,−1)への等化は、図4のC_a、C_b、C_cで行い3タップのFIRフィルタとなる。この場合には、縦補間手段105から順次入力される縦補間値、1行上の縦補間値、2行上の縦補間値、1行下の縦補間値、2行下の縦補間値の5つの系列を入力し、2行上の縦補間値、1行上の縦補間値、縦補間値の3つの値から1行上の縦等化_横補間値を生成し、1行上の縦補間値、縦補間値、1行下の縦補間値の3つの値から縦等化_横補間値を生成し、縦補間値、1行下の縦補間値、2行上の縦補間値の3つの値から1行下の縦等化_横補間値を生成し、生成した3つの系列を順次出力するものである。また、第2の横等化手段1001と第2の縦等化手段1101は同一の二次元フィルタで構成しても良い。二次元フィルタの構成例を図14に示す。   In the present embodiment, the vertical equalization means 103 and the horizontal equalization means 104 are processed before the vertical interpolation means 105 as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. The processing by the equalizing unit 103 and the horizontal equalizing unit 104 may be performed by the second vertical equalizing unit 1101 and the second horizontal equalizing unit 1001 after the vertical interpolation unit 105. In this case, the vertical equalized digital image output from the vertical equalizing means 103 to the memory 101 is not necessary, and therefore the memory capacity and the memory bandwidth can be reduced. Since the second vertical equalizing means 1101 is configured after the vertical interpolating means 105, sampling is performed 1.0 times in the vertical direction, so that the PR (1, 0, −1) and the like are equal. Conversion is performed by C_a, C_b, and C_c in FIG. 4 to form a 3-tap FIR filter. In this case, the vertical interpolation value sequentially input from the vertical interpolation means 105, the vertical interpolation value on the first line, the vertical interpolation value on the second line, the vertical interpolation value on the lower line, the vertical interpolation value on the lower line, Input 5 series, generate vertical equalization_horizontal interpolation value on 1 line from 3 values of vertical interpolation value on 1 line, vertical interpolation value on 1 line, vertical interpolation value, and on 1 line Generates vertical equalization_horizontal interpolation value from three values: vertical interpolation value, vertical interpolation value, vertical interpolation value in the first row, vertical interpolation value, vertical interpolation value in the lower row, vertical interpolation value in the upper row The vertical equalization_horizontal interpolation value one row below is generated from these three values, and the generated three sequences are sequentially output. Further, the second horizontal equalization means 1001 and the second vertical equalization means 1101 may be constituted by the same two-dimensional filter. A configuration example of the two-dimensional filter is shown in FIG.

なお、本実施例ではこれまで図1に示されるように、縦補間手段105より前に縦等化手段103、横等化手段104の処理を行ったが、図12に示すように、縦等化手段103を縦補間手段105の後の第2の縦等化手段1101で行い、横等化手段104を横補間手段106の後の第3の横等化手段1201で行っても良い。この場合、横補間手段106で補間する系列が少なくなるので回路規模を減少できる。第3の横等化手段1201は、横補間手段106より後で行う構成であるので、横方向には1.0倍サンプリングになっているので、PR(1,0,−1)への等化は、図4のC_a、C_b、C_cで行い3タップのFIRフィルタとなる。この場合には、横補間手段106から順次入力される縦横補間値の系列を入力し等化することで、横等化_縦横補間値を生成し順次出力するものである。   In the present embodiment, the vertical equalization means 103 and the horizontal equalization means 104 are processed before the vertical interpolation means 105 as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. The equalizing means 103 may be performed by the second vertical equalizing means 1101 after the vertical interpolation means 105, and the horizontal equalizing means 104 may be performed by the third horizontal equalizing means 1201 after the horizontal interpolation means 106. In this case, since the number of sequences to be interpolated by the horizontal interpolation means 106 is reduced, the circuit scale can be reduced. Since the third horizontal equalization means 1201 is configured after the horizontal interpolation means 106, sampling is performed 1.0 times in the horizontal direction, so that the PR to (1, 0, −1) is equal. Conversion is performed by C_a, C_b, and C_c in FIG. 4 to form a 3-tap FIR filter. In this case, by inputting and equalizing a series of vertical and horizontal interpolation values sequentially input from the horizontal interpolation means 106, horizontal equalization_vertical and horizontal interpolation values are generated and sequentially output.

なお、本実施例ではこれまで図1に示されるように、縦補間手段105より前に縦等化手段103、横等化手段104の処理を行ったが、図13に示すように、縦等化手段103を横補間手段106の後の第3の縦等化手段1301で行い、横等化手段104を横補間手段106の後の第3の横等化手段1201で行っても良い。この場合、横補間手段106で補間する系列が少なくなるので回路規模を減少できる。第3の縦等化手段1301は、横補間手段106より後で行う構成であるので、横方向には1.0倍サンプリングになっているので、PR(1,0,−1)への等化は、図4のC_a、C_b、C_cで行い3タップのFIRフィルタとなる。この場合には、横補間手段106から順次入力される縦横補間値、1行上の縦横補間値、1行下の縦横補間値の系列を入力し等化することで、縦等化_縦横補間値を生成し順次出力するものである。また、第3の横等化手段1201と第3の縦等化手段1301は同一の二次元フィルタで構成しても良い。二次元フィルタの構成例を図14に示す。   In the present embodiment, the vertical equalization means 103 and the horizontal equalization means 104 are processed before the vertical interpolation means 105 as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. The equalizing unit 103 may be performed by the third vertical equalizing unit 1301 after the horizontal interpolating unit 106, and the horizontal equalizing unit 104 may be performed by the third horizontal equalizing unit 1201 after the horizontal interpolating unit 106. In this case, since the number of sequences to be interpolated by the horizontal interpolation means 106 is reduced, the circuit scale can be reduced. Since the third vertical equalization means 1301 is configured after the horizontal interpolation means 106, sampling is performed 1.0 times in the horizontal direction, so that it is equal to PR (1, 0, −1), etc. Conversion is performed by C_a, C_b, and C_c in FIG. 4 to form a 3-tap FIR filter. In this case, vertical equalization_vertical / horizontal interpolation is performed by inputting and equalizing a series of vertical / horizontal interpolation values sequentially input from the horizontal interpolation means 106, vertical / horizontal interpolation values on one line, and vertical / horizontal interpolation values below one line. A value is generated and output sequentially. Further, the third horizontal equalization means 1201 and the third vertical equalization means 1301 may be constituted by the same two-dimensional filter. A configuration example of the two-dimensional filter is shown in FIG.

以上のように、横等化手段104、1001、1201と縦等化手段103、1101、1301で行う位相同期を容易にする為の等化は、位相誤差を検出する横誤差検出手段107と縦誤差検出手段108より前で行えばよく、本発明は等化を行う位置によって限定されるものではない。図1、図10〜13の構成には、回路規模と性能にそれぞれ違いがあり、どちらを優位にするかは設計者が決定すれば良い。   As described above, equalization for facilitating phase synchronization performed by the horizontal equalization means 104, 1001, 1201 and the vertical equalization means 103, 1101, 1301 is similar to the horizontal error detection means 107 that detects the phase error. What is necessary is just to perform before the error detection means 108, and this invention is not limited by the position which performs equalization. The configurations of FIGS. 1 and 10 to 13 have different circuit scales and performances, and the designer may determine which one is to be superior.

なお、本実施例では、縦補間手段105と横補間手段106は別々のフィルタであるとして記載しているが、両者のタップ係数を畳み込みにより2次元で構成し、縦補間手段105と横補間手段106を纏めて、二次元の空間フィルタとして構成することも可能である。この場合、本実施例で記載していた二つの補間処理を一つの回路で行うので、演算速度の向上が図れる。図14に二次元フィルタの構成例を示す。   In this embodiment, the vertical interpolation unit 105 and the horizontal interpolation unit 106 are described as separate filters. However, the tap coefficients of the two are configured in a two-dimensional manner by convolution so that the vertical interpolation unit 105 and the horizontal interpolation unit are combined. It is also possible to configure 106 as a two-dimensional spatial filter. In this case, since the two interpolation processes described in this embodiment are performed by one circuit, the calculation speed can be improved. FIG. 14 shows a configuration example of the two-dimensional filter.

なお、本実施例では、図3を用いてデータを読み出す順番を1行目、2行目、・・・N行目に順番に読み出すと記載したが、縦周波数位相変換手段112は、例えば1〜8行目など複数行の補間位置を纏めて出力し、縦補間手段105は1〜8行目など複数行を纏めて読み込み、並列処理が可能となるように構成した位置合せ装置を構成しても良い。この場合、縦方向の補間の演算が効率よく行える為、並列化によって、演算速度が増加する割には回路規模の増大は少なく、コストパフォーマンスの向上が図れる。   In this embodiment, it has been described that the order of reading data is sequentially read in the first row, the second row,... N rows using FIG. A plurality of interpolated positions such as the 8th line are collectively output, and the vertical interpolation unit 105 reads a plurality of lines such as the 1st to 8th lines, and configures an alignment apparatus configured to be capable of parallel processing. May be. In this case, since the vertical interpolation calculation can be performed efficiently, the circuit scale does not increase with an increase in the calculation speed due to the parallelization, and the cost performance can be improved.

なお、前述の複数行を纏めて読み込み位置合せを行う場合には、横誤差演算手段107、縦誤差演算手段108で演算する位相誤差を、複数行の位相誤差を平均したものを新たな位相誤差として出力すると良い。この場合、複数行の位相誤差を平均しているので、誤差の精度が向上し、信頼の高い位置合せを行うことが可能となる。   When the above-mentioned plural lines are collectively read and aligned, the phase error calculated by the horizontal error calculating means 107 and the vertical error calculating means 108 is obtained by averaging the phase errors of the plural lines as a new phase error. Should be output as In this case, since the phase errors of a plurality of rows are averaged, the accuracy of the error is improved, and highly reliable alignment can be performed.

なお、前述の複数行であるM行を纏めて読み込み位置合せを行う場合には、横誤差演算手段107、縦誤差演算手段108で演算する位相誤差を、N行の位相誤差を平均したもの出力すると良い。このときM>NでありN>=1である。これは、少ない行数の位相誤差によって、より多くの行数の補間を一度に行う方法であって、例えば、3行分の位相誤差の平均を新たな位相誤差として出力し、それを用いて8行分の補間を行う構成となる。この場合、誤差演算に必要な行数が減少し、回路規模の削減が図れる。   When the above-mentioned plurality of M lines are collectively read and aligned, the phase error calculated by the horizontal error calculating means 107 and the vertical error calculating means 108 is obtained by averaging the phase errors of N lines. Good. At this time, M> N and N> = 1. This is a method of performing interpolation of a larger number of rows at a time with a phase error of a smaller number of rows. For example, an average of phase errors for three rows is output as a new phase error, and this is used. It is configured to perform interpolation for 8 lines. In this case, the number of rows required for error calculation is reduced, and the circuit scale can be reduced.

なお、本実施例で記載されている縦と横は入れ替わってもよく、例えば縦等化手段を横等化手段と読み替えても良く、デジタルデータを読み出す方向や、縦横の処理する順番によって限定されるものではない。   The vertical and horizontal directions described in this embodiment may be interchanged. For example, the vertical equalizing means may be read as the horizontal equalizing means, and is limited by the reading direction of the digital data and the processing order of the vertical and horizontal directions. It is not something.

図16は本実施例のデータ記録再生装置の構成を示したものである。図示しないコヒーレント光源から発せられた光は、図示しないプリズムビームスプリッターで分割され、その一方は空間光変調器161へ照射される。空間光変調器161は光の振幅や位相に空間変調を行うものである。データ変調器162は入力される系列を変調し、空間光変調器161へ出力する。空間変調が行われた光は媒体に干渉パターンを記録するための干渉光学系163へ入力され、媒体164にデータが記録される。本実施例では、図示しないプリズムビームスプリッターで分割された一方に空間変調を行い信号光とし、他方を参照光として、2つの光を干渉させることで媒体164に記録する方式を採る。再生時には、干渉光学系163へ参照光のみを入力し、その回折光を再生光として媒体164から読み出す。媒体164からの再生光はイメージセンサー165へ照射され、イメージセンサー165は光電変換によってデジタルイメージを出力する。デジタルイメージは信号処理手段166によって2値化される。コヒーレント光源はレーザー光源であって、干渉を記録するために、その波長のバンド幅は非常に狭いものになっている。   FIG. 16 shows the configuration of the data recording / reproducing apparatus of the present embodiment. Light emitted from a coherent light source (not shown) is divided by a prism beam splitter (not shown), and one of the lights is irradiated to the spatial light modulator 161. The spatial light modulator 161 performs spatial modulation on the amplitude and phase of light. The data modulator 162 modulates the input sequence and outputs it to the spatial light modulator 161. The spatially modulated light is input to an interference optical system 163 for recording an interference pattern on the medium, and data is recorded on the medium 164. In the present embodiment, a method of recording on the medium 164 by causing two lights to interfere with each other by spatially modulating one of them divided by a prism beam splitter (not shown) as signal light and using the other as reference light. At the time of reproduction, only the reference light is input to the interference optical system 163, and the diffracted light is read from the medium 164 as reproduction light. The reproduction light from the medium 164 is irradiated to the image sensor 165, and the image sensor 165 outputs a digital image by photoelectric conversion. The digital image is binarized by the signal processing means 166. The coherent light source is a laser light source, and its wavelength bandwidth is very narrow in order to record interference.

光の振幅や位相を空間変調する空間光変調器161は液晶パネル等で構成されていて、セルごとに透過であるデータ”1”と遮断であるデータ”0”を設定できる。なお、光の振幅を空間変調できるものであれば、DMD(Digital Mirror Device)などを用いてもよく、本発明は空間光変調器161のON、OFFの構造方式によって限定されるものではない。   The spatial light modulator 161 that spatially modulates the amplitude and phase of light is composed of a liquid crystal panel or the like, and can set data “1” that is transmitted and data “0” that is blocked for each cell. As long as the amplitude of light can be spatially modulated, a DMD (Digital Mirror Device) or the like may be used, and the present invention is not limited by the ON / OFF structure of the spatial light modulator 161.

空間光変調器161の変調パターンはデータ変調器162から設定される。データ変調器162は例えば入力された系列に、1−4符号(1Light Bit on 4cells Coding)と呼ばれる4セルのうち1セルのみ”1”のデータとなる変調を適用し、実施例2で述べた位相引き込み用パターンを付加したものを出力する。   The modulation pattern of the spatial light modulator 161 is set from the data modulator 162. The data modulator 162 applies, for example, a modulation in which only one cell out of four cells called “1-4 code (1 Light Bit on 4 cells Coding)” is “1” data to the input sequence, and is described in the second embodiment. Outputs a pattern with a phase pull-in pattern.

干渉光学系163は、空間光変調器161で変調された光を参照光と干渉させて、媒体164に記録する光学系である。本実施例では図示しないコヒーレント光源からの光を、図示しないプリズムビームスプリッターで分割した一方を参照光とし、他方を空間光変調器161に照射し変調された光を信号光とすることで、2光束干渉を実現する。   The interference optical system 163 is an optical system that causes the light modulated by the spatial light modulator 161 to interfere with the reference light and records it on the medium 164. In this embodiment, light from a coherent light source (not shown) divided by a prism beam splitter (not shown) is used as reference light, and the other is applied to the spatial light modulator 161 and modulated light is used as signal light. Realizes light beam interference.

干渉光学系163はフーリエ変換レンズとアパーチャーで構成されている。フーリエ変換レンズ1631によって、集光された信号光は信媒体164へ照射される。また、参照光も媒体164へ照射される。この2つの光の干渉を媒体164へ記録する。アパーチャー1633はフーリエ変換レンズ1631によって構築されたフーリエ面で開口を制限することで、高周波の成分を取り除く。媒体164はフォトリラクティブポリマーなどの材質で構成されたもので、光の干渉を記録することができる。再生時には、参照光のみを媒体164へ照射することで、その回折光を逆フーリエ変換レンズ1632で逆フーリエ変換して、この光を再生光として媒体164から読み出すことができる。   The interference optical system 163 includes a Fourier transform lens and an aperture. The signal light collected by the Fourier transform lens 1631 is applied to the transmission medium 164. Further, the reference light is also applied to the medium 164. The interference between the two lights is recorded on the medium 164. The aperture 1633 removes high frequency components by restricting the aperture on the Fourier plane constructed by the Fourier transform lens 1631. The medium 164 is made of a material such as a photoreactive polymer and can record light interference. During reproduction, the medium 164 is irradiated with only reference light, and the diffracted light is subjected to inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform lens 1632, and this light can be read from the medium 164 as reproduction light.

イメージセンサー165は媒体164から読み出した再生光を光電変換することでデジタルイメージを生成し、そのデジタルイメージは信号処理手段166へ入力され、信号処理手段166では少なくとも位置合わせ、空間フィルタリング、2値化を行う。イメージセンサー165の出力は図3(A)の様になる。ただし、図3(A)には引き込みパターンが無いが、引き込みパターンを付加した場合には、そのパターンも同時に撮影できる。引き込みパターンについては後述する。信号処理手段166の構成を図17に示す。   The image sensor 165 photoelectrically converts the reproduction light read from the medium 164 to generate a digital image, and the digital image is input to the signal processing unit 166. The signal processing unit 166 performs at least alignment, spatial filtering, and binarization. I do. The output of the image sensor 165 is as shown in FIG. However, although there is no pull-in pattern in FIG. 3A, when the pull-in pattern is added, the pattern can also be photographed at the same time. The pull-in pattern will be described later. The configuration of the signal processing means 166 is shown in FIG.

イメージセンサー165から出力されたデジタルイメージはメモリインターフェイス1661を介してメモリ1662へ格納される。メモリ1662へ格納されたデジタルイメージは、メモリインターフェイス1661を介して位置合せ装置1663へ入力される。   The digital image output from the image sensor 165 is stored in the memory 1662 via the memory interface 1661. The digital image stored in the memory 1662 is input to the alignment device 1663 via the memory interface 1661.

位置合せ装置1663は、実施例1に示した位置合せ装置であって、イメージセンサー165の出力のデジタルイメージに、二次元のITRを適用し適切な座標でリサンプリングしメモリ1662へ再び格納する。通常、イメージセンサー165の画素ピッチは、空間変調器161のセルピッチと1対1には対応していない。これは、レンズの収差や、メディアのチルト、メカの伸縮などの影響によって、1セルに対して1画素のセンシングができない可能性があるからである。1セルに対して1画素のセンシングができない場合にはサンプリングの定理により、元のイメージを再生できないため、エラーの数が増大してしまう。これを防ぐために、1セルに対して例えば1.5画素のオーバーサンプリングを行う。位置合せ装置1663は収差等の影響や、オーバーサンプリングでずれてしまったサンプリングを1セルに対して1画素に対応するように位置合わせするものである。   The alignment device 1663 is the alignment device described in the first embodiment, applies a two-dimensional ITR to the digital image output from the image sensor 165, resamples it with appropriate coordinates, and stores it again in the memory 1662. Usually, the pixel pitch of the image sensor 165 does not correspond to the cell pitch of the spatial modulator 161 on a one-to-one basis. This is because one pixel may not be sensed for one cell due to the effects of lens aberration, media tilt, mechanical expansion and contraction, and the like. When one pixel cannot be sensed for one cell, the original image cannot be reproduced by the sampling theorem, and the number of errors increases. In order to prevent this, oversampling of, for example, 1.5 pixels is performed on one cell. The alignment device 1663 aligns the influence of aberration or the like, or sampling shifted due to oversampling so as to correspond to one pixel per cell.

次に、引き込みパターンを付加した場合について説明する。図18は引き込みパターンが付いたデータ変調方法の一例を示したものである。白は1、黒は0を表す。図18は二次元データの左側に位相引き込み用のマージンが付加されている。左端の方には縦方向引き込みパターンとしては、縦方向の4Tの連続データが複数列にわたって付加されている。ここで、4Tの信号とは”1000”のデータの並びのことであり、3Tならば”100”、2T2Tならば”1010”のデータの並びを表す。また、縦方向引き込みパターンの右側には、横方向引き込みパターンとして、横方向の4Tの連続データが複数行にわたって付加されている。そして、横方向引き込みパターンの右側には、引き込み終了パターンとして、1T3Tである”1100”のデータが複数行にわたって付加されている。そして、引き込み終了パターンの右側には、二次元データが並んでいる。   Next, a case where a pull-in pattern is added will be described. FIG. 18 shows an example of a data modulation method with a pull-in pattern. White represents 1 and black represents 0. In FIG. 18, a margin for phase pull-in is added to the left side of the two-dimensional data. To the left end, 4T continuous data in the vertical direction is added over a plurality of columns as the vertical pull-in pattern. Here, the 4T signal is an arrangement of data “1000”, and represents an arrangement of data “100” for 3T and “1010” for 2T2T. Further, on the right side of the vertical pull-in pattern, continuous 4T data in the horizontal direction is added as a horizontal pull-in pattern over a plurality of rows. Then, on the right side of the horizontal pull-in pattern, “1100” data that is 1T3T is added over a plurality of lines as a pull-in end pattern. Two-dimensional data is arranged on the right side of the drawing end pattern.

この様に位相引き込み用の引き込みパターンを変調データに付加することで、位相同期の引き込みレンジを広げることができる。4Tの連続パターンは、パーシャルレスポンスクラス4に等化したときにゼロクロスが最も多くなる系列であって、位相誤差の検出に適したパターンである。   In this way, by adding a pull-in pattern for phase pull-in to the modulation data, the pull-in range for phase synchronization can be expanded. The 4T continuous pattern is a sequence that has the largest number of zero crossings when equalized to the partial response class 4, and is a pattern suitable for detecting a phase error.

デジタルイメージを左から右へ位相同期を行いながら読み出す時、まず、縦方向引き込みパターンによって、縦方向の位相同期がロックする。次に、横方向引き込みパターンによって、横方向の位相同期がロックする。その後、引き込み終了パターンを検知し、引き込み終了パターン以後のデータを適切な位置でリサンプリングし、位置合せを行うことができる。   When reading a digital image while performing phase synchronization from left to right, first, vertical phase synchronization is locked by a vertical pull-in pattern. Next, the horizontal phase synchronization is locked by the horizontal pull-in pattern. Thereafter, the pull-in end pattern is detected, data after the pull-in end pattern is resampled at an appropriate position, and alignment can be performed.

また、4Tの連続パターンの更に効率よい付加の方法を図19に示す。図19は横方向の4Tの連続パターンと縦方向の4Tの連続パターンを効率よく組み合わせた引き込みパターンである。図18の引き込みパターンより効率が良いので、引き込みパターンを付加する領域が狭くてよい。また、図20のように、4Tのパターンを配置し、引き込みパターンを付加する領域が狭くしてもよい。このように、縦方向と横方向の位相引き込み用のパターンを変調データに付加することで、位相同期の引き込みレンジを広げることができる。   Further, FIG. 19 shows a more efficient method of adding a 4T continuous pattern. FIG. 19 shows a pull-in pattern in which a horizontal 4T continuous pattern and a vertical 4T continuous pattern are efficiently combined. Since the efficiency is higher than the drawing pattern of FIG. 18, the area to which the drawing pattern is added may be narrow. Further, as shown in FIG. 20, a 4T pattern may be arranged, and a region to which a drawing pattern is added may be narrowed. In this way, by adding the vertical and horizontal phase acquisition patterns to the modulation data, the phase synchronization acquisition range can be expanded.

空間フィルタ1664は、デジタルイメージの等化を行うためのフィルタである。デジタルイメージの等化とは、データを読みやすいようにデジタルイメージの空間周波数特性を所定の特性にフィルタリングすることである。空間フィルタ1664は2次元のFIRフィルタで実現することができる。この空間フィルタ1664のフィルタ係数は図示しないフィルタ係数設定手段から設定される。空間フィルタ1664でフィルタリングされたデジタルイメージはメモリインターフェイス1661を介して再びメモリ1662へ格納される。   The spatial filter 1664 is a filter for equalizing a digital image. Digital image equalization refers to filtering the spatial frequency characteristics of a digital image to predetermined characteristics so that data can be easily read. The spatial filter 1664 can be realized by a two-dimensional FIR filter. The filter coefficient of the spatial filter 1664 is set by a filter coefficient setting unit (not shown). The digital image filtered by the spatial filter 1664 is stored again in the memory 1662 via the memory interface 1661.

なお、位置合せ手段1663で用いる補間の為のナイキストフィルタと、空間フィルタ1664とは、別の手段として説明しているが、この両者のフィルタ係数の畳み込みを行い、その結果を新たなフィルタ係数として、1つのフィルタへ入力することで、1つのフィルタで、補間の為のナイキストフィルタと空間フィルタ1664の両方を実現することが可能となる。この場合、回路規模の削減、メモリアクセスの減少などの効果がある。   Although the Nyquist filter for interpolation used in the alignment unit 1663 and the spatial filter 1664 are described as different units, the filter coefficients of both are convolved and the result is used as a new filter coefficient. By inputting to one filter, it is possible to realize both the Nyquist filter and the spatial filter 1664 for interpolation with one filter. In this case, there are effects such as reduction in circuit scale and memory access.

フィルタリングされたデジタルイメージはメモリ1662からメモリインターフェイス1661を介して2値化手段1665へ入力される。2値化手段1665では、1−4変調の復調を行い、次に、誤り訂正を行った後データが出力される。2値化手段1665から出力されたデータはホストへ転送される。   The filtered digital image is input from the memory 1662 to the binarization unit 1665 via the memory interface 1661. The binarizing means 1665 demodulates 1-4 modulation, and then performs error correction and outputs data. The data output from the binarizing means 1665 is transferred to the host.

以上の様に、二次元のITRを用いた位置合わせ措置1663を用いることで、回路規模が抑えられ、精度が高い位置合わせが行え、その結果エラーが少なくコストパフォーマンスが高いデータ再生を行うことができる。   As described above, by using the alignment measure 1663 using the two-dimensional ITR, the circuit scale can be suppressed, the alignment can be performed with high accuracy, and as a result, data reproduction with less errors and high cost performance can be performed. it can.

また、媒体164に記録するデータは、データ変調器162によって位相同期用の引き込みパターンが付加されているので、位相同期の引き込みレンジが大きくプレイアビリティーの向上が図れる。   Further, since the data to be recorded on the medium 164 is provided with a phase synchronization pull pattern by the data modulator 162, the phase lock pull range is large, and the playability can be improved.

本発明にかかるデジタルイメージ位置調整装置及び方法、データ記録再生装置は、再生された2次元デジタルイメージの位置をマーカーを用いずに調整する特徴を有し、ホログラム記録再生装置等として有用である。   The digital image position adjusting apparatus and method and the data recording / reproducing apparatus according to the present invention are characterized by adjusting the position of the reproduced two-dimensional digital image without using a marker, and are useful as a hologram recording / reproducing apparatus or the like.

本発明の実施例1における位置合せ装置の構成図1 is a configuration diagram of an alignment apparatus in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1における二次元データのイメージ図Fig. 2 is an image diagram of two-dimensional data in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるデジタルイメージ図The digital image figure in Example 1 of this invention 本発明の実施例1における等化を説明する図The figure explaining equalization in Example 1 of this invention 本発明の実施例1における補間手段の構成図Configuration diagram of interpolation means in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1における位相誤差の無い系列の波形を説明する図The figure explaining the waveform of a series without a phase error in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1における位相誤差の有る系列の波形を説明する図The figure explaining the waveform of a series with a phase error in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるループフィルタの構成図1 is a configuration diagram of a loop filter according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1における周波数位相変換手段の構成図Configuration diagram of frequency phase conversion means in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1における第2の位置合せ装置の構成図Configuration diagram of second alignment apparatus in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1における第3の位置合せ装置の構成図Configuration diagram of a third alignment apparatus in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1における第4の位置合せ装置の構成図Configuration diagram of a fourth alignment apparatus in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1における第5の位置合せ装置の構成図Configuration diagram of fifth alignment apparatus in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1における二次元の補間手段の構成図Configuration diagram of two-dimensional interpolation means in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1における回転の有るデジタルイメージ図Digital image diagram with rotation in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例2におけるデータ記録再生装置の構成図Configuration diagram of data recording / reproducing apparatus in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施例2における信号処理手段の構成図Configuration diagram of signal processing means in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施例2における位相引き込みパターンの有るデータイメージ図Data image diagram having a phase pull-in pattern in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施例2における第2の位相引き込みパターンの有るデータイメージ図FIG. 6 is a data image diagram having a second phase pull-in pattern in Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施例2における第3の位相引き込みパターンの有るデータイメージ図Data image diagram having a third phase pull-in pattern in Embodiment 2 of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

101 メモリ
102 メモリインターフェイス
103 縦等化手段
104 横等化手段
105 縦補間手段
106 横補間手段
107 横誤差検出手段
108 縦誤差検出手段
109 横ループフィルタ
110 縦ループフィルタ
111 横周波数位相変換手段
112 縦周波数位相変換手段
901 加算器
902 積分器
903 係数選択手段
1001 第2の横等化手段
1101 第2の縦等化手段
1201 第3の横等化手段
1301 第3の縦等化手段
161 空間光変調器
162 データ変調器
163 干渉光学系
1631 フーリエ変換レンズ
1632 逆フーリエ変換レンズ
1633 アパーチャー
164 媒体
165 イメージセンサー
166 信号処理手段
1661 メモリインターフェイス
1662 メモリ
1663 位置合せ装置
1664 空間フィルタ
1665 2値化手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Memory 102 Memory interface 103 Vertical equalization means 104 Horizontal equalization means 105 Vertical interpolation means 106 Horizontal interpolation means 107 Horizontal error detection means 108 Vertical error detection means 109 Horizontal loop filter 110 Vertical loop filter 111 Horizontal frequency phase conversion means 112 Vertical frequency Phase conversion means 901 Adder 902 Integrator 903 Coefficient selection means 1001 Second horizontal equalization means 1101 Second vertical equalization means 1201 Third horizontal equalization means 1301 Third vertical equalization means 161 Spatial light modulator 162 Data Modulator 163 Interference Optical System 1631 Fourier Transform Lens 1632 Inverse Fourier Transform Lens 1633 Aperture 164 Medium 165 Image Sensor 166 Signal Processing Unit 1661 Memory Interface 1662 Memory 1663 Positioning Device 166 Spatial filter 1665 binarizing means

Claims (18)

各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記縦補間デジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
A two-dimensional digital image in which each pixel is quantized into multiple values is interpolated with each pixel value using a vertical tap coefficient, and the vertical misalignment digital image is corrected by correcting the vertical displacement of the digital image. Vertical interpolation means to output;
Horizontal interpolation means for interpolating each pixel value using a horizontal tap coefficient for the vertical interpolation digital image, correcting a horizontal position shift of the vertical interpolation digital image, and outputting a vertical / horizontal interpolation digital image;
A horizontal error detection means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the vertical and horizontal interpolation digital image with a horizontal target value;
Vertical error detection means for detecting a vertical phase error by comparing each pixel value of the vertical and horizontal interpolation digital image with a vertical target value;
A horizontal loop filter that smoothes the lateral phase error and outputs a lateral frequency error;
A longitudinal loop filter that smoothes the longitudinal phase error and outputs a longitudinal frequency error;
A lateral frequency phase converting means for outputting the lateral tap coefficient from a lateral frequency error output from the lateral loop filter;
Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter;
A digital image position adjusting device comprising:
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージと、前記横等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、横等化_縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化_縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化_縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
A horizontal equalization means for equalizing the frequency characteristics in accordance with the positional deviation correction in the horizontal direction and outputting a horizontal equalized digital image to a two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values;
Vertical equalization means for equalizing the digital image with frequency characteristics adapted to vertical positional deviation correction and outputting a vertical equalized digital image;
For the digital image, the horizontal equalized digital image, and the horizontal equalized digital image, a vertical interpolation digital image obtained by interpolating each pixel value using a vertical tap coefficient and correcting a positional deviation in the vertical direction, Vertical interpolation means for outputting horizontal equalization_vertical interpolation digital image and vertical equalization_vertical interpolation digital image;
The vertical interpolation digital image, the horizontal equalization_vertical interpolation digital image, and the vertical equalization_vertical interpolation digital image are interpolated for each pixel value using a horizontal tap coefficient to correct the positional deviation in the horizontal direction. Horizontal interpolation means for outputting the vertical / horizontal interpolation digital image, horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image, and vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image;
Horizontal error detection means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value;
Vertical error detection means for detecting a vertical phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value;
A horizontal loop filter that smoothes the lateral phase error and outputs a lateral frequency error;
A longitudinal loop filter that smoothes the longitudinal phase error and outputs a longitudinal frequency error;
A lateral frequency phase converting means for outputting the lateral tap coefficient from a lateral frequency error output from the lateral loop filter;
Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter;
A digital image position adjusting device comprising:
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記デジタルイメージと、前記縦等化デジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦方向の位置ずれを補正した縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージとを出力する縦補間手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される前記縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、縦等化_縦補間デジタルイメージと、横等化_縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化_縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから順次出力される横方向の周波数誤差を入力し、周波数位相変換することで、横補間位置を出力する横周波数位相変換手段と、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
Vertical equalization means for equalizing the frequency characteristics according to the positional deviation correction in the vertical direction and outputting the vertical equalized digital image to the two-dimensional digital image in which each pixel is quantized to multiple values;
The digital image and the vertical equalization digital image are interpolated with pixel values using vertical tap coefficients to correct the vertical misalignment, and the vertical equalization_vertical interpolation digital image. Vertical interpolation means for outputting
The vertical interpolation digital image series sequentially output from the vertical interpolation means according to the change of the horizontal reference position is input, equalized to the frequency characteristics adapted to the positional deviation correction in the horizontal direction, and horizontal equalization_vertical interpolation digital Horizontal equalization means for outputting an image;
Each series of the vertical interpolation digital image, vertical equalization_vertical interpolation digital image, and horizontal equalization_vertical interpolation digital image is input, and each pixel value is interpolated using a horizontal tap coefficient to obtain a horizontal direction Horizontal interpolation means for outputting a vertical / horizontal interpolation digital image corrected for misalignment, horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image, and vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image;
Horizontal error detection means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value;
Vertical error detection means for comparing each pixel value of the vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value to detect a vertical phase error;
A horizontal loop filter that smoothes the lateral phase error and outputs a lateral frequency error;
A longitudinal loop filter that smoothes the longitudinal phase error and outputs a longitudinal frequency error;
A horizontal frequency phase conversion means for inputting a horizontal frequency error sequentially output from the horizontal loop filter and performing a frequency phase conversion to output a horizontal interpolation position;
A lateral frequency phase converting means for outputting the lateral tap coefficient from a lateral frequency error output from the lateral loop filter;
Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter;
A digital image position adjusting device comprising:
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化_縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、前記横等化_縦補間デジタルイメージと、前記縦等化_縦補間デジタルイメージの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、横方向の位置ずれを補正した縦横補間デジタルイメージと、横等化_縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
A two-dimensional digital image in which each pixel is quantized into multiple values is interpolated with each pixel value using a vertical tap coefficient, and the vertical misalignment digital image is corrected by correcting the vertical displacement of the digital image. Vertical interpolation means to output;
A series of vertically interpolated digital images that are sequentially output from the vertical interpolating means in accordance with the change of the horizontal reference position is input, equalized to frequency characteristics adapted to the positional deviation correction in the horizontal direction, and horizontally equalized_vertically interpolated digital image Horizontal equalization means for outputting
A series of vertically interpolated digital images that are sequentially output from the vertical interpolating means in accordance with the change of the horizontal reference position is input, equalized to frequency characteristics adapted to the positional deviation correction in the vertical direction, and vertically equalized_vertically interpolated digital image Vertical equalization means for outputting
Each series of the vertical interpolation digital image, the horizontal equalization_vertical interpolation digital image, and the vertical equalization_vertical interpolation digital image is input, and each pixel value is interpolated using a horizontal tap coefficient, and the horizontal direction A horizontal interpolation means for outputting a vertical / horizontal interpolation digital image, a horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image, and a vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image, in which the positional deviation is corrected,
Horizontal error detection means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value;
Vertical error detection means for detecting a vertical phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value;
A horizontal loop filter that smoothes the lateral phase error and outputs a lateral frequency error;
A longitudinal loop filter that smoothes the longitudinal phase error and outputs a longitudinal frequency error;
A lateral frequency phase converting means for outputting the lateral tap coefficient from a lateral frequency error output from the lateral loop filter;
Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter;
Lateral reference position output means for sequentially outputting the abscissa of the digital image as the lateral reference position;
A digital image position adjusting device comprising:
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間手段から横基準位置の変化に伴って順次出力される縦補間デジタルイメージの系列を入力し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化_縦補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記縦補間デジタルイメージと、前記縦等化_縦補間デジタルイメージとの各系列を入力し、横タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、縦横補間デジタルイメージと、縦等化_縦横補間デジタルイメージとを出力する横補間手段と、
前記横補間手段から順次出力される縦横補間デジタルイメージの系列を入力し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
A two-dimensional digital image in which each pixel is quantized into multiple values is interpolated with each pixel value using a vertical tap coefficient, and the vertical misalignment digital image is corrected by correcting the vertical displacement of the digital image. Vertical interpolation means to output;
A series of vertically interpolated digital images that are sequentially output from the vertical interpolating means in accordance with the change of the horizontal reference position is input, equalized to frequency characteristics adapted to the positional deviation correction in the vertical direction, and vertically equalized_vertically interpolated digital image Vertical equalization means for outputting
Each series of the vertical interpolation digital image and the vertical equalization_vertical interpolation digital image is input, and each pixel value is interpolated using a horizontal tap coefficient, and the vertical / horizontal interpolation digital image and vertical equalization_vertical / horizontal interpolation are performed. Horizontal interpolation means for outputting a digital image;
Horizontal equalization means for inputting a series of vertical / horizontal interpolation digital images sequentially output from the horizontal interpolation means, equalizing them to frequency characteristics adapted to lateral displacement correction, and outputting horizontal equalization_vertical / interpolation digital images; ,
Horizontal error detection means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value;
Vertical error detection means for comparing each pixel value of the vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value to detect a vertical phase error;
A horizontal loop filter that smoothes the lateral phase error and outputs a lateral frequency error;
A longitudinal loop filter that smoothes the longitudinal phase error and outputs a longitudinal frequency error;
A lateral frequency phase converting means for outputting the lateral tap coefficient from a lateral frequency error output from the lateral loop filter;
Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter;
Lateral reference position output means for sequentially outputting the abscissa of the digital image as the lateral reference position;
A digital image position adjusting device comprising:
各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力する縦補間手段と、
前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力する横補間手段と、
前記縦横補間デジタルイメージに対し、縦方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、縦等化_縦横補間デジタルイメージを出力する縦等化手段と、
前記縦横補間デジタルイメージに対し、横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化し、横等化_縦横補間デジタルイメージを出力する横等化手段と、
前記横等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出する横誤差検出手段と、
前記縦等化_縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出する縦誤差検出手段と、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力する横ループフィルタと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力する縦ループフィルタと、
前記横ループフィルタから出力される横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力する横周波数位相変換手段と、
前記縦ループフィルタから出力される縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力する縦周波数位相変換手段と、
前記デジタルイメージの横座標を前記横基準位置として順次出力する横基準位置出力手段と、
を備えることを特徴とするデジタルイメージ位置調整装置。
A two-dimensional digital image in which each pixel is quantized into multiple values is interpolated with each pixel value using a vertical tap coefficient, and the vertical misalignment digital image is corrected by correcting the vertical displacement of the digital image. Vertical interpolation means to output;
Horizontal interpolation means for correcting the positional deviation in the horizontal direction of the first corrected digital image using a horizontal tap coefficient with respect to the vertical interpolation digital image and outputting a vertical / horizontal interpolation digital image;
Vertical equalization means for equalizing the frequency characteristics in accordance with the vertical displacement correction to the vertical / horizontal interpolation digital image and outputting the vertical / horizontal interpolation digital image;
Horizontal equalization means for equalizing the frequency characteristics in accordance with the positional deviation correction in the horizontal direction with respect to the vertical / horizontal interpolation digital image, and outputting horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image;
Horizontal error detection means for detecting a horizontal phase error by comparing each pixel value of the horizontal equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a horizontal target value;
Vertical error detection means for comparing each pixel value of the vertical equalization_vertical / horizontal interpolation digital image with a vertical target value to detect a vertical phase error;
A horizontal loop filter that smoothes the lateral phase error and outputs a lateral frequency error;
A longitudinal loop filter that smoothes the longitudinal phase error and outputs a longitudinal frequency error;
A lateral frequency phase converting means for outputting the lateral tap coefficient from a lateral frequency error output from the lateral loop filter;
Vertical frequency phase conversion means for outputting the vertical tap coefficient from a vertical frequency error output from the vertical loop filter;
Lateral reference position output means for sequentially outputting the abscissa of the digital image as the lateral reference position;
A digital image position adjusting device comprising:
前記横等化手段、前記縦等化手段は、パーシャルレスポンス−クラス4に等化する手段であることを特徴とする請求項2に記載のデジタルイメージ位置調整装置。 3. The digital image position adjusting apparatus according to claim 2, wherein the horizontal equalizing means and the vertical equalizing means are means for equalizing to a partial response class 4. 前記縦等化手段と前記横等化手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とする請求項2、4、6のいずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。 7. The digital image position adjusting apparatus according to claim 2, wherein the vertical equalizing unit and the horizontal equalizing unit are configured by the same two-dimensional filter. 前記の縦補間手段と前記横補間手段は同一の二次元フィルタで構成されることを特徴とする請求項1、2、6のいずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。 7. The digital image position adjusting apparatus according to claim 1, wherein the vertical interpolation unit and the horizontal interpolation unit are configured by the same two-dimensional filter. 前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段は複数行を同時に処理できることを特徴とする請求1に記載のデジタルイメージ位置調整装置。 2. The digital image position adjusting apparatus according to claim 1, wherein the vertical frequency phase conversion means outputs a plurality of rows of vertical interpolation positions simultaneously, and the vertical interpolation means and the horizontal interpolation means can process a plurality of rows simultaneously. 前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦補間手段、前記横補間手段、前記縦等化手段、前記横等化手段は複数行を同時に処理できることを特徴とする請求項2に記載のデジタルイメージ位置調整装置。 The vertical frequency phase conversion means outputs a plurality of rows of vertical interpolation positions simultaneously, and the vertical interpolation means, the horizontal interpolation means, the vertical equalization means, and the horizontal equalization means can process a plurality of lines simultaneously. The digital image position adjusting device according to claim 2. 前記縦周波数位相変換手段は複数行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は複数行の誤差を平均して出力することを特徴とする請求項10、11のいずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。 The vertical frequency phase conversion means simultaneously outputs a plurality of rows of vertical interpolation positions, and at least one of the vertical error detection means and the horizontal error detection means outputs an average of errors of a plurality of rows. The digital image position adjusting device according to any one of 10 and 11. 前記縦周波数位相変換手段は自然数Mで表されるM行の縦補間位置を同時に出力し、前記縦誤差検出手段、前記横誤差検出手段の少なくとも一方は自然数Nで表されるN行の誤差を平均して出力し、M>Nであることを特徴とする請求項10、11いずれかに記載のデジタルイメージ位置調整装置。 The vertical frequency phase conversion means simultaneously outputs M rows of vertical interpolation positions represented by a natural number M, and at least one of the vertical error detection means and the horizontal error detection means outputs an error of N rows represented by a natural number N. 12. The digital image position adjusting apparatus according to claim 10, wherein the digital image position adjusting apparatus outputs an average value and M> N. コヒーレントな光を空間変調する空間変調器と、
前記空間変調器から出力される光の干渉を媒体に記録して前記媒体から再生光を読み出す、または予め前記媒体に記録された光の干渉を再生光として読み出すための干渉光学系と、
前記干渉光学系から読み出された再生光を光電変換するためのイメージセンサーと、
前記イメージセンサーによって読み出されたデジタルイメージを入力し、信号処理を行う信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、少なくとも、前記デジタルイメージの位置合わせを行う請求項1ないし6のいずれか1つに記載のデジタルイメージ位置調整装置と、
デジタルイメージ位置調整装置によって位置合わせが成されたデジタルイメージの二値化を行う二値化手段とを備える、
ことを特徴とするデータ記録再生装置。
A spatial modulator that spatially modulates coherent light;
An interference optical system for recording the interference of the light output from the spatial modulator on the medium and reading the reproduction light from the medium, or for reading the interference of the light previously recorded on the medium as the reproduction light;
An image sensor for photoelectrically converting reproduction light read from the interference optical system;
Signal processing means for inputting a digital image read by the image sensor and performing signal processing;
The digital image position adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the signal processing unit performs at least the alignment of the digital image.
Binarization means for binarizing the digital image that has been aligned by the digital image position adjustment device;
A data recording / reproducing apparatus.
前記空間変調器の変調パターンは少なくとも一部で、横方向の位相同期のための引き込みパターンと、縦方向の位相同期のための引き込みパターンが付加されていることを特徴とする請求項14に記載のデータ記録再生装置。 15. The modulation pattern of the spatial modulator is at least a part, and a pull-in pattern for phase synchronization in the horizontal direction and a pull-in pattern for phase synchronization in the vertical direction are added. Data recording / reproducing apparatus. 前記空間変調器の変調パターンに付加される前記引き込みパターンは、縦方向の位相同期のための縦方向引き込みパターンデータが複数列に亘って付加され、横方向の位相同期のための横方向引き込みパターンが複数行に亘って付加されていることを特徴とする請求項15に記載のデータ記録再生装置。   The pull-in pattern to be added to the modulation pattern of the spatial modulator is obtained by adding vertical pull-in pattern data for vertical phase synchronization over a plurality of columns, and horizontal pull-in pattern for horizontal phase synchronization. The data recording / reproducing apparatus according to claim 15, wherein a plurality of lines are added. 各画素が多値に量子化された二次元のデジタルイメージに対し、縦タップ係数を用いて各画素値の補間を行い、前記デジタルイメージの縦方向の位置ずれを補正して縦補間デジタルイメージを出力するステップと、
前記縦補間デジタルイメージに対し、横タップ係数を用いて、前記第一の補正されたデジタルイメージの横方向の位置ずれを補正して縦横補間デジタルイメージを出力するステップと、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を横方向目標値と比較して横方向位相誤差を検出するステップと、
前記縦横補間デジタルイメージの各画素値を縦方向目標値と比較して縦方向位相誤差を検出するステップと、
前記横方向位相誤差を平滑化し、横方向の周波数誤差を出力するステップと、
前記縦方向位相誤差を平滑化し、縦方向の周波数誤差を出力するステップと、
前記横方向の周波数誤差から前記横タップ係数を出力するステップと、
前記縦方向の周波数誤差から前記縦タップ係数を出力するステップと、
を含むことを特徴とするデジタルイメージ位置調整方法。
A two-dimensional digital image in which each pixel is quantized into multiple values is interpolated with each pixel value using a vertical tap coefficient, and the vertical misalignment digital image is corrected by correcting the vertical displacement of the digital image. Output step;
For the vertically interpolated digital image, using a horizontal tap coefficient, correcting the lateral displacement of the first corrected digital image and outputting a vertically and horizontally interpolated digital image;
Comparing each pixel value of the vertical and horizontal interpolation digital image with a horizontal target value to detect a horizontal phase error;
Comparing each pixel value of the vertical and horizontal interpolation digital image with a vertical target value to detect a vertical phase error;
Smoothing the lateral phase error and outputting a lateral frequency error;
Smoothing the longitudinal phase error and outputting a longitudinal frequency error;
Outputting the lateral tap coefficient from the lateral frequency error;
Outputting the vertical tap coefficient from the frequency error in the vertical direction;
A digital image position adjustment method comprising:
前記横方向の周波数誤差を出力するステップよりも先に
横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップと、
横方向の位置ずれ補正に合わせた周波数特性に等化を行うステップとを備える、
ことを特徴とする請求項17記載のデジタルイメージ位置調整方法。
Performing equalization to the frequency characteristics adapted to the lateral displacement correction prior to outputting the lateral frequency error;
Performing equalization to frequency characteristics in accordance with lateral displacement correction,
18. The digital image position adjusting method according to claim 17, wherein:
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