特許 6554391 空間フィルターおよびそれを用いたホログラム記録装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6554391

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】空間フィルターおよびそれを用いたホログラム記録装置

(51)【国際特許分類】

   G11B 7/135 20120101AFI20190722BHJP

   G03H 1/04 20060101ALI20190722BHJP

   G11B 7/0065 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   G11B7/135

   G03H1/04

   G11B7/0065

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-218133(P2015-218133)

(22)【出願日】2015年11月6日

(65)【公開番号】特開2017-91594(P2017-91594A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年10月2日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】100097984

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100098073

【弁理士】

【氏名又は名称】津久井 照保

(72)【発明者】

【氏名】石井 紀彦

(72)【発明者】

【氏名】上條 晃司

(72)【発明者】

【氏名】室井 哲彦

(72)【発明者】

【氏名】木下 延博

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 信雄

【審査官】 中野 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０７６８３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２７３０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３２３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７６６１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ７／１３５

Ｇ０３Ｈ １／０４

Ｇ１１Ｂ ７／００６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とする空間フィルター。

【請求項2】

前記透過率が、透明基板上に付設する、金属膜、有機膜および誘電体膜から選択される膜の厚みにより調整されてなることを特徴とする請求項１に記載の空間フィルター。

【請求項3】

情報表示用の空間光変調素子に表示されたページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とする空間フィルター。

【請求項4】

ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
該空間フィルターが、前記空間光変調素子と前記ホログラム記録媒体の配設位置との間に配されたフーリエ変換レンズの該ホログラム記録媒体側の焦点面近傍であって、前記空間光変調素子からの光束の集光位置に配設され、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とするホログラム記録装置。

【請求項5】

ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とするホログラム記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空間フィルターおよびそれを用いたホログラム記録装置に関し、詳しくは、ホログラム光学系の所定位置に挿入され、SNRを向上させ得る空間フィルターおよびそれ
を用いたホログラム記録装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ホログラム記録装置においては、一般に、デジタルデータを担持した信号光を参照光とともにホログラム記録媒体に同時に照射し、それにより生成された干渉縞をこの記録媒体中に書き込むことによって、該デジタルデータを記録する。
一方、デジタルデータが記録されたホログラム記録媒体に参照光を照射すると、この記録媒体中に書き込まれている干渉縞により光の回折が生じて、上記信号光が担持していたデジタルデータを再生することができる。

【0003】

ところで、上記ホログラム記録媒体への情報記録時においては、例えば図２に示すように、ＳＬＭ（空間光変調素子：以下同じ）１０７からのデジタルデータを担持した偏光はＦＴレンズ１０８によって所定の集光位置（焦点面）に集光され、この後、ＦＴレンズ１１０およびＦＴレンズ１１１を介してホログラム記録媒体１１２上に照射されることになる。
このようなホログラム記録において、ＦＴレンズを通過後の光の分布はフーリエ変換されている。つまり、空間的に配置されている白と黒のビットパターンによる２次元画像のデジタルデータは、ＦＴレンズの焦点面ではフーリエ変換された周波数分布となる。

【0004】

一般的な信号処理理論では、信号の周波数分布において、ナイキスト周波数までの情報があれば、再生可能であり、それ以上の周波数の信号は不要である。
ホログラムにおけるデータ記録でも同様であり、ナイキスト周波数までの情報があれば、記録データの再生が可能なため、一般的には、ＳＬＭ（サイズ、画素数）とレンズ（ＮＡ、焦点距離等）に合わせた矩形型の空間フィルターを上記集光位置（焦点面）に挿入し、不要な高周波信号をカットしている。

【0005】

すなわち、このような矩形型の空間フィルターを用いたホログラムメモリー技術においては、２次元のパターン信号を担持した信号光をＦＴレンズで一旦焦点面上に集光して、信号領域を空間領域から空間周波数領域に変換し、不要な高周波成分光を空間フィルターでカットした後、ホログラム記録媒体上に記録するようにしている。

【0006】

ところで、このような高周波成分光を矩形型等の空間フィルターでカットする際に生じる問題を解決する従来技術としては以下のような文献記載のものが知られている。
すなわち、例えば、下記特許文献１および下記特許文献２のように、記録する情報系列にＤＣを一定とした符号化を行い、符号間干渉を防止するようにしたものが知られている。
また、下記特許文献３のように、高調波の折り返し成分が発生しないよう、空間光変調素子のサンプリングピッチとCMOSセンサーのサンプリングピッチを互いに調整するようにしたものが知られている。
さらに、ガウス分布の光量を逆補正するように空間光変調素子で強度を修正する下記特許文献４等も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−２７９４３０号公報

【特許文献2】特開２０１２−１７８２１３号公報

【特許文献3】特開２００９−０１５９８７号公報

【特許文献4】特開２０１２−２４３３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、矩形型の空間フィルターによる高周波信号のカットは、矩形フィルターの配設位置精度に大きく依存する。また、ナイキスト周波数付近では、光が連続的に存在しているため、フィルターエッジによる回折、散乱（信号処理の観点からは信号の折返し現象（エイリアシング））等により、信号品質の劣化やノイズ成分が増大する。
そして、再生信号の符号間干渉の増大やSNRの低下により、再生信号の誤り率が増加し
てしまう。

【0009】

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、ホログラム記録時において、高周波成分をカットする空間フィルターを光路中に配した場合にも、信号品質の劣化やノイズ成分の増大が生じる虞を回避し、再生信号の誤り率の低下を防止し得る空間フィルターおよびそれを用いたホログラム記録装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決するために、従来の矩形型の空間フィルターに代えて、中心部から周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する空間フィルターを採用する。
本発明の第１の空間フィルターは、
ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とするものである。

【0011】

この場合において、前記透過率が、透明基板上に付設する、金属膜、有機膜および誘電体膜から選択される膜の厚みにより調整されてなることが好ましい。
また、本発明の第２の空間フィルターは、
情報表示用の空間光変調素子に表示されたページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置の光路中に配設される空間フィルターであって、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とするものである。

【0012】

また、本発明の第１のホログラム記録装置は、
ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、中心部が透明とされ、この中心部から、ナイキスト周波数部の外部に至る周辺部まで透過率が漸次低下するような透過率特性を有する構成とされ、
該空間フィルターが、前記空間光変調素子と前記ホログラム記録媒体の配設位置との間に配されたフーリエ変換レンズの該ホログラム記録媒体側の焦点面近傍であって、前記空間光変調素子からの光束の集光位置に配設され、
前記透過率特性が、cos(x)関数曲線、sin(x)/x関数曲線、チェビシェフフィルターに用いられるチェビシェフ関数曲線、バターワースフィルターに用いられるバターワース関数曲線、ベッセルフィルターに用いられるベッセル関数曲線、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線のうちから選択される曲線に沿った特性とされていることを特徴とするものである。

【0013】

また、本発明の第２のホログラム記録装置は、
ページデータに係る情報を担持した信号光と記録用参照光とを干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置において、
前記ページデータを表示する空間光変調素子と、この空間光変調素子および前記ホログラム記録媒体の配設位置の間の光路中に配された高周波カット用の空間フィルターとを備え、
該空間フィルターは、前記空間光変調素子の各画素に対応した空間フィルター要素をマトリックス状に配列されるとともに、該空間光変調素子の前記ホログラム記録媒体側の、該空間光変調素子と対向する位置に配されてなり、
前記空間フィルター要素は、該空間フィルター要素の各中心部から各周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0014】

以上説明したように、本発明の空間フィルターは、高周波カット用の空間フィルターであって、中心部から周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることから、不要な高周波成分をカットとすることができるとともに不要な散乱光やフィルターの位置ずれによる再生信号の誤り率の上昇を抑えることができる。
また、この空間フィルターを用いた本発明のホログラム記録装置においては、不要な高周波成分をカットとすることができるとともに不要な散乱光やフィルターの位置ずれによる再生信号の誤り率の上昇を抑えることができる。これにより、繰り返し演算の回数を低減することができるので、メモリーの大容量化および読取り処理の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る空間フィルターの光透過率の状態を示す図面である。

【図2】本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の記録時における光学配置図（濃い線によって表される部材）を示すものである。

【図3】本発明の実施形態に係るホログラム記録装置の再生時における光学配置図（濃い線によって表される部材）を示すものである。

【図4】本発明の実施形態に係るホログラム記録装置において、信号光に担持される、59変調された記録データの一例を示すものである。

【図5】図４に示す記録データが空間光変調素子により強度変調され、フーリエ変換レンズにより集光された状態を示す概略図である。

【図6】従来技術に係る矩形型の空間フィルターの一例を示す概略図である。

【図7】本実施形態に係るホログラム記録装置の光路中（フーリエ変換レンズの焦点位置）に配された空間フィルターの半径方向の位置に応じたＳＮＲの値を示すグラフ（■印はcos(x)曲線に沿った透過率変化による場合，◆印はsin(x)/x）曲線に沿った透過率変化による場合）である。

【図8】画素数が１５０で、振幅が半分となるようなフィルター曲線（cos(x)関数）の一例を示す概略図である。

【図9】本発明の他の実施形態に係るホログラム記録装置の記録時における一部光学配置図（Ａ）、および空間フィルターのＳＬＭ側の面とＳＬＭの空間フィルター側の面を示す概略図（Ｂ）である。

【図10】本発明の他の実施形態に係る空間フィルターを示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態に係る空間フィルターおよびそれを用いたホログラム記録装置を、図面を参照しながら説明する。
まず図１を用いて、第１の実施形態に係る空間フィルターの構成を説明する。なお、図１の縦軸および横軸に付された各数値は、各々画素数を示すものである（図４〜６の縦軸および横軸、ならびに図７、８の横軸も同じ）。

【0017】

この第1の実施形態に係る空間フィルターは、高周波カット用の空間フィルターであっ
て、その中心部は光透過率が１００％となるように、すなわち、中心部においては、ガラ
ス、石英、ポリカーボネート等の透明板に金属膜等の透過率低減材料は付設せず、周辺部に向かうほど、付設される金属膜等の透過率低減材料の膜厚が厚くなり、周辺部では透過率が０％となるような膜厚とされている。
このような膜は金属膜の他、有機膜や誘電体膜等で作製することができ、作成する手法としてはスパッタ法、真空蒸着法、電着法、さらにはスピンコート法等種々の成膜法を用いることができる。

【0018】

上述した光透過率の変化は、中心から周辺部に向かうにしたがって漸次（以下、なだらかに、とも称する）減少していくことが好ましく、その特性曲線としては、例えば、cos(x)関数曲線、あるいはsin(x)/x関数曲線に沿ったものとすることが好ましい。

【0019】

また、上記周辺部がナイキスト周波数部とすると効率が良い。ナイキスト周波数部よりも高い周波数となる領域まで含めるようにしてもよいが、信号処理理論からするとナイキスト周波数部までの周波数の信号まであれば、元信号を再生することができるので、メモリー容量および再生処理時間の観点からしても、ナイキスト周波数以上の周波数のものはカットしておくことが好ましい。

【0020】

また、上記空間フィルターの配設位置としては、ホログラム記録装置において、情報を担持した信号光がホログラム記録媒体１１２に照射される前に、フーリエ変換レンズによって集光される集光位置（信号光は平行光束の状態でＦＴレンズ１０８に入射するのでＦＴレンズ１０８の記録媒体側焦点位置に一致する）に設定される。

【0021】

次に、本実施形態に係るホログラム記録装置は、ホログラム記録再生装置としての機能を有しているので、以下においては、本実施形態によるホログラム記録装置をホログラム記録再生装置１０と称し、図２、３を用いて、その作用を説明する。

【0022】

図２に示すように（濃く表示された部材および光路が信号の記録に関与する）ホログラム記録装置１０を用いてホログラム記録を行う際には、レーザー光源１０１から出力され、シャッター１０２を通過したレーザー光（ここではＳ偏光（縦偏光））が1/2波長板１
０３によって４５度偏光の状態となるまで偏光面を回転せしめられた後、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）１０４によってＰ偏光およびＳ偏光の２系に分離される。

【0023】

このうちＰ偏光はＰＢＳ１０４を透過後、シャッター１０５を通過し、その後、反射型液晶素子（ＬＣＯＳ）等からなるＳＬＭ（空間光変調素子）１０７上に照射される。この照射されたＰ偏光は、ＳＬＭ１０７の素子面に映出された白と黒のビットパターンによる２次元画像のデジタルデータを担持するとともに、Ｓ偏光に変換されて（実際には、白表示とされた素子からの光がＳ偏光に変換される）反射され、信号光としてＰＢＳ１０６に戻る。このＳＬＭ１０７から戻った信号光は、ＰＢＳ１０６により反射され、ＦＴ（フーリエ変換）レンズ１０８を通過後、空間フィルター１０９で、空間周波数の領域において、ナイキスト周波数よりも低い低周波成分は透過し、それ以上の高周波成分をカットされて、再度、ＦＴ（フーリエ変換）レンズ１１０、ＦＴ（フーリエ変換）レンズ１１１を介してホログラム記録媒体１１２上に照射される。

【0024】

一方、ＰＢＳ１０４によって反射されたＳ偏光は１／２波長板１１６を通過するが、ここでは、１／２波長板１１６とビームの偏光軸を合わせてあるので、ビームの偏光面は回転しない。次にＰＢＳ１１５に入射したＳ偏光はＰＢＳ１１５で反射された後、ミラー１１９、ガルバノミラー１２０で各々反射され、リレーレンズ１２１を通過後、ホログラム記録媒体１１２上の信号光照射領域に照射される。このようにしてホログラム記録媒体１１２上に照射された参照光と信号光はいずれもＳ偏光とされているので、このホログラム記録媒体１１２上で干渉して干渉縞が生じ、この干渉縞がホログラム記録媒体１１２に書
き込まれることになる。

【0025】

次に、図３に示すように（濃く表示された部材および光路が信号の再生に関与する）、ホログラム記録装置１０を用いてホログラム記録データの再生を行う際には、レーザー光源１０１からの光束は、上述した記録時と同様にして、ＰＢＳ１０４まで到達し、２系に分離される。このうち、一方の系であるＰＢＳ１０４を透過したＰ偏光はシャッター１０５で遮断されるのに対し、他方の系であるＰＢＳ１０４で反射されたＳ偏光は４５度回転した１／２波長板１１６によって偏光面を回転させられてＰ偏光に変換され、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）１１５を直進する。この後、このＰ偏光は、ガルバノミラー１１４によって反射され、リレーレンズ１１３を通過して、ホログラム記録媒体１１２に入射する。ホログラム記録媒体に保持された干渉縞によって回折された信号光はＦＴレンズ１１１、ＦＴレンズ１１０、空間フィルター１０９、およびＦＴレンズ１０８を通過後、ＰＢＳ１０６を通過して２次元撮像素子１１７で撮像されることにより、デジタルデータが演算装置１１８で復元されることになる。

【0026】

ところで、上述したようなホログラム記録再生装置１０の記録時における、ＦＴレンズ１０８を通過後の光の分布はフーリエ変換された状態とされている。すなわち、空間的に配置されている白と黒のビットパターンによる、空間領域における２次元画像のデジタルデータは、ＦＴレンズ１０８の焦点位置（ＦＴレンズ１０８に入射する信号光は平行光束とされているので集光点はＦＴレンズ１０８の記録媒体１１２側の焦点位置となる）では空間周波数領域におけるフーリエ変換された周波数分布となる。

【0027】

一般的に信号処理理論では、信号の周波数分布において、ナイキスト周波数までの情報があれば、信号の再生が可能であり、それ以上の信号は不要である。
ホログラム記録においても、このような信号処理理論が成立し、ナイキスト周波数までの情報があれば、記録再生が可能なため、ＦＴレンズ１０８の焦点位置に、空間フィルター１０９を挿入し、この空間フィルター１０９によって不要な高周波信号をカットしている。

【0028】

しかし、この空間フィルター１０９が、従来技術のように、矩形型の透孔である場合には、高周波信号をカットする精度が矩形フィルターの配置位置精度に大きく依存するため、精度良く高周波信号カット処理を行うことが困難となる。また、ナイキスト周波数付近では、光が連続的に存在しているため、フィルターエッジによる回折、散乱（信号処理理論の観点からは信号の折返し現象（エイリアシング））等により、信号品質が劣化し、ノイズ成分が増大することになる。
そして、再生信号の符号間干渉の増大やＳＮＲの低下により、再生信号の誤り率が増加してしまう。

【0029】

そこで、本実施形態の空間フィルター１０９においては、前述したように、中心部から周辺部に向かうにしたがって透過率が低下する透過率特性を有する構成とされていることから、不要な高周波成分をカットとすることが可能となると共に再生時の符号間干渉を少なくすることが可能となる。これにより再生信号の誤り率を低下させることが可能となる。

【0030】

したがって、記録再生特性を向上させることが可能であることから、繰り返し演算の回数を低減することができるのでメモリーの大容量化、読取処理の高速化を図ることができる。

【0031】

次に、図４〜８を用い、上記実施形態に係る空間フィルター１０９の作用効果について、従来技術による比較例の作用効果と比較しつつ説明する。

【0032】

図４に、ホログラム記録媒体１１２に記録され得る記録データのパターン（ＳＬＭに表示されるデータのパターン）の一例を示す。この記録データのパターンは、疑似ランダムデータ列の５ビットを１単位としてホログラム記録用の３×３の９ビットへ変換する５９変調コードを利用して得られた記録データのパターンである。

【0033】

図５は、上記記録データを担持した光束をＦＴレンズ１０８に透過させた際の強度分布を示すものである。このように高域のノイズが多い状態のデータをホログラム記録媒体１１２上に記録するようにした場合、良好な再生信号を得ることができない虞がある。また、不要な光までもホログラム記録媒体１１２に照射することで、ホログラム記録媒体１１２の記録感度の低下を招来する虞がある。

【0034】

そこで、前述したように、従来技術に係る比較例においても、ＦＴレンズ１０８の焦点位置に空間フィルターを挿入しているが、図６に示す矩形型の空間フィルターを用いた場合には、サンプリング周波数の１/２のナイキスト周波数を中心として折り返しのノイズ
成分が生じてしまう。その結果、SNRは6.90597dBまで低下した。

【0035】

これに対して、ＦＴレンズ１０８の焦点位置に本実施形態に係る空間フィルター１０９を挿入した場合において、ナイキスト周波数１５０で振幅が半分となるような条件とすると、cos(x)曲線に沿って振幅を変化させた場合のSNRは8.0083dBとなり、sin(x)/x曲線に
沿って振幅を変化させた場合のSNRは7.64281dBとなった。

【0036】

なお、図７は、上記実施形態の空間フィルター１０９について、この空間フィルター１０９の中心からの半径方向の距離（画素数：pixel数）に対するSNRの値を示すグラフである。

【0037】

なお、図７に示す各値の計算をするにあたっては、画素数が１５０で振幅が半分となる、図８に示すフィルター曲線を基準としている。そして、このフィルター曲線において、振幅が０となる画素数を半径値となるようにしており、図８に示す場合においては、振幅が０となるときの画素数２２５を半径値とすることができるので、この画素数２２５を用いて、フィルター曲線の式を作成した。
作成されたフィルター曲線の式は、下式（１）で表される。

【0038】

（数１）
cos（画素数／225×2）・π （ラジアン） ………（１）

【0039】

図７は、種々のデータから得られたグラフの各々について、振幅が０となる点を半径として計算し、そのときのＳＮＲをプロットすることにより得ている。
このように、本実施形態の空間フィルター１０９を用いた場合、上記いずれの曲線（cos(x)曲線、sin(x)/x曲線）に沿った態様においても、折り返し成分がのった比較例の空間フィルターより良好なSNR値を示した。

【0040】

なお、発明の本質とは異なるが、本実施形態と対比する比較例である図６に示す矩形型の空間フィルターについて、以下に若干の補足説明を行う。
すなわち、レーザー光源１０１の波長をλ、SLM１０７の画素ピッチをΔｄ_１、ＦＴレ
ンズ１０８の焦点距離をｆ_１としたとき、フーリエ面での一次回折光の像高Ｙは次式（２）で表される。

【0041】

（数２）
Ｙ＝（ｆ_１／Δｄ_１）・λ ………（２）
ナイキスト周波数はこの１/２となるので、像高Ｙは次式（３）で表されることになる
。

【0042】

（数３）
Ｙ＝（ｆ_１／２Δｄ_１）・λ ………（３）
さらに、光強度分布は、フィルターの中心部分（ＤＣ部分）を中心として左右対称に延びる裾野を有しているので、空間フィルターのフィルターサイズに係る像高Ｙは、最終的に、上式（３）の２倍の下式（４）で表されるものとなる。

【0043】

（数４）
Ｙ＝（ｆ_１／Δｄ_１）・λ ………（４）
この像高Ｙに対応するサイズの矩形のフィルターが、上記比較例に係る矩形状の空間フィルターとなる。

【0044】

また、本発明の空間フィルターおよびホログラム記録装置としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
例えば、上記空間フィルター１０９は、ロールオフ率を約０．５として作製したフィルター膜を使用しているが、膜の作製条件を変化させ、これよりも急峻なあるいは緩慢なロールオフ率を適用することもできる。
ここで、ロールオフ率をα、全周波数（信号による全帯域）をｆ_０、振幅をＴとすると、ロールオフフィルター（空間フィルター１０９）の式は下式（５）で表される。

【0045】

（数５）

………（５）

【0046】

また、空間フィルターを配設する光路上の位置としては、上述した実施形態装置のようにＦＴレンズ１０８の焦点位置（空間周波数領域）に配設するのではなく、図９（Ａ）に示すようにSLM１０７ＡのPBS１０６側に、このSLM１０７Ａと対向させる位置（空間領域
）に空間フィルター１２２を配設するようにしてもよい。

【0047】

この場合、図９（Ｂ）に示すように（SLM１０７Ａを反転させて内部が見やすい状態と
して表している）SLM１０７の各画素に各々対応するように各空間フィルター要素１２２
ａを設ける必要がある。

【0048】

図１０は、SLM１０７Ａの各画素に各々対応して設けられた空間フィルター要素１２２
ａの配列状態を示すものである。
SLM１０７Ａの各画素がマトリックス状に配列されていることから、これらの各空間フ
ィルター要素１２２ａもマトリックス状に配列されている。

【0049】

また、上記空間フィルター要素１２２ａは、上述した実施形態の空間フィルター１０９と同様に、中心部は光透過率が１００％とされ、周辺部まで透過率がなだらかに低下する（所定のフィルター特性の逆フーリエ変換によって、周波数領域でナイキスト周波数（あ
るいは、その外部）までなだらかに低下する）ような透過率特性に構成されている。

【0050】

一般に、SLM１０７で変調された記録データは強度変化が白黒２値のいわゆる矩形デー
タとなっているが、SLM１０７の各画素からの光束が上記各空間フィルター要素１２２ａ
により、画素の中心部から周辺部に向かうにしたがって、その強度変化がcos(x)曲線やsin(x)/x曲線に沿ってなだらかに減少するように構成することができる。

【0051】

したがって、このようにSLM１０７のPBS１０６側に、各空間フィルター要素１２２ａをSLM１０７の各画素と対向させるようにして空間フィルター要素１２２ａを配設すること
により、上述した実施形態のように、ＦＴレンズ１０８の焦点位置になだらかな透過曲線を持たせるフィルターを入れるのと同じ効果を得ることができる。

【0052】

なお、本発明の空間フィルターの透過率変化の基準となる透過率曲線としては、cos(x)曲線やsin(x)/x曲線に限られるものではなく、例えば、チェビシェフフィルター、バターワースフィルター、およびベッセルフィルター等の曲線を用いるようにしてもよく、さらには、引弧線、公算曲線、楕円曲線およびアーネシーの曲線等を用いるようにしてもよい。

【0053】

また、上記実施形態装置においては、空間光変調素子としてＬＣＯＳ等の反射型液晶素子を用いているが、これに替えて、例えばＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）等の画像表示素子を用いることができる。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明の空間フィルターおよびホログラム記録装置は、画像データ、音声データ、さらにはコンピューターデータ等の大容量データを記録する大容量メモリーとして利用可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０１ レーザー光源
１０２、１０５ シャッター
１０３、１１６ １/２波長板
１０４、１０６、１１５ ＰＢＳ
１０７、１０７Ａ ＳＬＭ（空間光変調素子）
１０８、１１０、１１１ ＦＴレンズ
１０９、１２２ 空間フィルター
１１２ ホログラム記録媒体
１１３、１２１ リレーレンズ
１１４、１２０ ガルバノミラー
１１７ ２次元撮像素子
１１８ 演算装置
１１９ ミラー
１２２ａ 空間フィルター要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】