特許 6593871 光情報記録装置及び光情報記録方法

(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】6593871

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】光情報記録装置及び光情報記録方法

(51)【国際特許分類】

   G11B 7/0065 20060101AFI20191010BHJP

   G11B 7/0045 20060101ALI20191010BHJP

   G11B 7/135 20120101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   G11B7/0065

   G11B7/0045 Z

   G11B7/135

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-168882(P2015-168882)

(22)【出願日】2015年8月28日

(65)【公開番号】特開2017-45496(P2017-45496A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2018年8月23日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度、独立行政法人科学技術振興機構、研究題目「テラバイト時代に向けたポリマーによる三次元ベクトル波メモリ技術の実用化研究」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】304036743

【氏名又は名称】国立大学法人宇都宮大学

(74)【代理人】

【識別番号】100117226

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】茨田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】藤村 隆史

【審査官】 中野 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０２７９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３８１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３１０９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９３５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３０１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３８３０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ７／００６５

Ｇ１１Ｂ ７／００４５

Ｇ１１Ｂ ７／１３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報が付与された信号光を生成する信号光生成機構と、
前記信号光の空間周波数を予め定めた範囲の帯域に制限する空間周波数フィルタリング機構と、
前記信号光と干渉させて干渉縞を形成させる参照光を生成する参照光生成機構と、
前記信号光と前記参照光とに基づいて形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する光情報記録媒体と、を備え、
前記信号光生成機構は、
入力光に複数の位相値を付与する位相付与部と、
前記複数の位相値が個別に割り当てられる複数の個別画素を形成し、該個別画素に所定の２階調の情報のいずれか一方を選択して付与する空間光変調器と、を備え、
前記空間光変調器は、任意の前記個別画素に対し空間的又は時間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成し、
各個別画素に付与された前記位相値を偏角とする複素数値と前記２階調の情報とに基づいて前記複素数値の和に関する情報を前記信号光に付与することを特徴とする光情報記録再生装置。

【請求項2】

前記位相付与部は、複数の固定位相を付与する位相マスクであり、
前記仮想画素は、任意の前記個別画素に対し空間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制する、請求項１に記載の光情報記録再生装置。

【請求項3】

前記位相付与部は、前記入力光の位相を変調する位相変調器であり、
前記仮想画素は、任意の前記個別画素に対し時間的に一定範囲に存在すると共に空間的に同一位置に存在する複数の個別画素を１画素として擬制し、
前記参照光生成機構は、前記参照光の入射角を所定のタイミングで変化させる入射角制御手段を備え、
前記入射角制御手段は、前記位相変調器が位相を変調したときと同じタイミングで入射角をずらしている、請求項１に記載の光情報記録再生装置。

【請求項4】

前記仮想画素を構成する各個別画素に割り当てられる位相値は、位相差がπとなる位相値の組により構成され、各組を構成する前記位相値が各個別画素にそれぞれ割り当てられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。

【請求項5】

前記仮想画素は、２行２列の４つの個別画素で構成され、
前記位相付与部は、前記仮想画素の縦方向又は横方向に並んだ前記個別画素に、相互に独立した第１位相値と第２位相値とを割り当てると共に、
前記第１位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第１位相値との位相差がπとなる第３位相値を割り当て、
前記第２位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第２位相値との位相差がπとなる第４位相値を割り当てている、請求項４に記載の光情報記録再生装置。

【請求項6】

入力光に情報を付与して信号光を生成する信号光生成工程と、
生成された前記信号光の空間周波数を予め定めた範囲の帯域に制限する空間周波数フィルタリング工程と、
前記信号光と干渉させて干渉縞を形成させる参照光を生成する参照光生成工程と、
前記信号光と前記参照光とに基づいて形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する光情報記録工程と、を備え、
前記信号光生成工程は、
入力光に複数の位相値を付与する位相付与工程と、
複数の前記位相値を複数の個別画素に個別に割り当てる位相値割り当て工程と、
任意の前記個別画素に対して空間的又は時間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成する仮想画素構成工程と、
前記個別画素に所定の２階調の情報のいずれか一方を選択してそれぞれ付与する２階調情報付与工程と、
各個別画素に付与された前記位相値を偏角とする複素数値と前記２階調の情報とに基づいて前記複素数値の和に関する情報を前記信号光に付与する情報付与工程と、
を備えていることを特徴とする光情報記録再生方法。

【請求項7】

前記位相付与工程では、位相マスクによって複数の固定位相を前記入力光に付与し、
前記仮想画素構成工程では、任意の前記個別画素に対し空間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制する、請求項６に記載の光情報記録再生方法。

【請求項8】

前記位相付与工程では、位相変調器で前記入力光の位相を変調し、
前記仮想画素構成工程では、任意の前記個別画素に対し時間的に一定範囲に存在すると共に空間的に同一位置に存在する複数の個別画素を１画素として擬制し、
参照光生成工程では、前記参照光の入射角を所定のタイミングで変化させ、
前記入射角を変化させるタイミングが、前記位相変調器が位相を変調したときと同じタイミングである、請求項６に記載の光情報記録再生装置。

【請求項9】

前記位相付与工程は、位相差がπである位相値の組を構成し、各組を構成する各位相値を、前記仮想画素構成工程で構成された前記仮想画素の各個別画素にそれぞれ割り当てている、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光情報記録再生方法。

【請求項10】

前記仮想画素構成工程は、２行２列の４つの個別画素で前記仮想画素を構成し、
前記位相付与工程は、前記仮想画素の縦方向又は横方向に並んだ前記個別画素に、相互に独立した第１位相値と第２位相値とを割り当てると共に、
前記第１位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第１位相値との位相差がπとなる第３位相値を割り当て、
前記第２位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第２位相値との位相差がπとなる第４位相値を割り当てている、請求項９に記載の光情報記録再生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光情報記録装置及び光情報記録方法に関し、さらに詳しくは、空間光変調装置を用いて光情報の記録及び再生を行う光情報記録装置及び光情報記録方法に関する。

【背景技術】

【0002】

流通する情報量の増大に伴って、従来から存在する、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕｅ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）等の情報記録媒体に代わる情報記録媒体の研究が行われている。ホログラムを利用したホログラフィックメモリや光のベクトル波の性質を利用したベクトル波メモリは、近年研究が行われている情報記録媒体の例である。

【0003】

ホログラフィックメモリやベクトル波メモリは、情報を画像、すなわちページデータとして記録すると共に、記録されたページデータから情報を再生することによって、情報の転送レートを向上させている。例えば、ホログラフィックメモリを用いた光情報記録装置では、情報の記録は、情報を持った信号光と情報を持たない参照光とを互いに干渉させて情報記録媒体に照射することによって情報をホログラムとしてホログラフィックメモリに記録させることによって行われている。記録された情報の再生は、参照光を情報記録媒体に照射することによって行われている。

【0004】

ホログラフィックメモリ等を用い、さらに大量の情報量を取り扱う手段としては、信号光を多値化することが考えられる。信号光を多値化する装置は、これまでに様々な技術が提案されている。

【0005】

特許文献１によって提案されている光情報記録再生装置は、２つの光束を対向させて光情報記録媒体中の同一箇所に集光させ、２つの光束の干渉により生じる定在波を記録する光情報記録再生装置である。この光情報記録再生装置は、２つの光束の少なくとも一方の位相を変調する位相変調手段と、光情報記録媒体に２つの光束のいずれか一方を照射することによって生成される再生光を、光源から生成される再生用参照光と干渉させ、互いに干渉の位相が異なる３つ以上の干渉光を同時に生成する干渉光学系と、３つ以上の干渉光を検出する検出器と、当該検出器の出力から位相変調手段による位相変調を復調する復調器と、を備えている。この光情報記録再生装置は、多値度を高めることを目的としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−７６６９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、現在、高速で変調することができる空間光変調器は、例えば白と黒といった２階調のみを表示する空間光変調器しか存在しない。そのため、高い情報転送レートを実現するためには、２階調を表示する空間光変調器を用いることが望ましい。

【0008】

他方、情報記録媒体の記録密度を向上させる手段として、空間周波数帯域を狭くすることが知られている。すなわち、空間周波数帯域を狭くすればするほどホログラフィックメモリの小さな面積に多くの情報を記録することができる。しかし、空間周波数帯域を狭くした場合、ページデータの画質は悪くなってしまう。すなわち、ホログラフィックメモリに記録させる情報量とホログラフィックメモリのページデータの画質とは、相互にトレードオフの関係にある。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、２階調を表示する空間光変調器を用いて、光に含まれる情報を高い密度で記録再生することが可能な光情報記録再生装置及び光情報記録再生方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）上記課題を解決するための本発明に係る光情報記録再生装置は、情報が付与された信号光を生成する信号光生成機構と、前記信号光の空間周波数を予め定めた範囲の帯域に制限する空間周波数フィルタリング機構と、前記信号光と干渉させて干渉縞を形成させる参照光を生成する参照光生成機構と、前記信号光と前記参照光とに基づいて形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する光情報記録媒体と、を備え、前記信号光生成機構は、入力光に複数の位相値を付与する位相付与部と、前記複数の位相値が個別に割り当てられる複数の個別画素を形成し、該個別画素に所定の２階調の情報のいずれか一方を選択して付与する空間光変調器と、を備え、前記空間光変調器は、任意の前記個別画素に対し空間的又は時間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成し、各個別画素に付与された前記位相値を偏角とする複素数値と前記２階調の情報とに基づいて前記複素数値の和に関する情報を前記信号光に付与する。

【0011】

この発明よれば、複数の個別画素を１つの仮想画素として擬制し、各個別画素に付与された位相値を偏角とする複素数値と２階調の情報とに基づいて複素数値の和を求めて信号光に情報を付与するので、信号光に付与する情報量を増大させることができる。また、複素数値の和を求めて信号光に情報を付与するので、求められた複素数値の和の値に基づき、情報を複素数値として保持することができる。そのため、更に多くの情報を信号光に付与することができ、狭い空間周波数帯域に付与することができる情報量を増大させることができる。

【0012】

本発明に係る光情報記録再生装置において、位相付与部は、複数の固定位相を付与する位相マスクであり、前記仮想画素は、任意の前記個別画素に対し空間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制する。

【0013】

この発明によれば、画素間のクロストークを利用して複数の個別画素を１画素の仮想画素として擬制することによって、空間的な広がりのあるデータをまとめて取り扱うことができる。

【0014】

その場合において、前記仮想画素を構成する各個別画素に割り当てられる位相値は、位相差がπとなる位相値の組を構成し、各組を構成する前記位相値を各個別画素にそれぞれ割り当てる。

【0015】

例えば、前記仮想画素は、２行２列の４つの個別画素で構成され、前記位相付与部は、前記仮想画素の縦方向又は横方向に並んだ前記個別画素に、相互に独立した第１位相値と第２位相値とを割り当てると共に、前記第１位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第１位相値との位相差がπとなる第３位相値を割り当て、前記第２位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第２位相値との位相差がπとなる第４位相値を割り当てるとよい。

【0016】

本発明に係る光情報記録再生装置において、前記位相付与部は、前記入力光の位相を変調する位相変調器であり、前記仮想画素は、任意の前記個別画素に対し時間的に一定範囲に存在すると共に空間的に同一位置に存在する複数の個別画素を１画素として擬制し、前記参照光生成機構は、前記参照光の入射角を所定のタイミングで変化させる入射角制御手段を備え、前記入射角制御手段は、前記位相変調器が位相を変調したときと同じタイミングで入射角をずらしている。

【0017】

この発明によれば、ページ間のクロストークを利用して複数の個別画素を１画素の仮想画素として擬製することによって、時間的な広がりのあるデータをまとめて取り扱うことができる。

【0018】

（２）上記課題を解決するための本発明に係る光情報記録再生方法は、入力光に情報を付与して信号光を生成する信号光生成工程と、生成された前記信号光の空間周波数を予め定めた範囲の帯域に制限する空間周波数フィルタリング工程と、前記信号光と干渉させて干渉縞を形成させる参照光を生成する参照光生成工程と、前記信号光と前記参照光とに基づいて形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する光情報記録工程と、を備え、前記信号光生成工程は、入力光に複数の位相値を付与する位相付与工程と、複数の前記位相値を複数の個別画素に個別に割り当てる位相値割り当て工程と、任意の前記個別画素に対して空間的又は時間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成する仮想画素構成工程と、前記個別画素に所定の２階調の情報のいずれか一方を選択してそれぞれ付与する２階調情報付与工程と、各個別画素に付与された前記位相値を偏角とする複素数値と前記２階調の情報とに基づいて前記複素数値の和に関する情報を前記信号光に付与する情報付与工程と、を備えている。

【0019】

この発明よれば、複数の個別画素を１つの仮想画素として擬制し、各個別画素に付与された位相値を偏角とする複素数値と２階調の情報とに基づいて複素数値の和を求めて信号光に情報を付与するので、信号光に付与する情報量を増大させることができる。また、複素数値の和を求めて信号光に情報を付与するので、求められた複素数値の和の値に基づき、情報を複素数値として保持することができる。そのため、更に多くの情報を信号光に付与することができ、狭い空間周波数帯域に付与することができる情報量を増大させることができる。

【0020】

本発明に係る光情報記録再生方法において、前記位相付与工程では、位相マスクによって複数の固定位相を前記入力光に付与し、前記仮想画素構成工程では、任意の前記個別画素に対し空間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制する。

【0021】

この発明によれば、画素間のクロストークを利用して複数の個別画素を１画素の仮想画素として擬制することによって、空間的な広がりのあるデータをまとめて取り扱うことができる。換言すると、同一のページに存在する複数の画素を組み合わせて仮想画素を構成することによって、データをまとめて取り扱うことができる。

【0022】

この場合において、前記位相付与工程は、位相差がπである位相値の組を構成し、各組を構成する各位相値を、前記仮想画素構成工程で構成された前記仮想画素の各個別画素にそれぞれ割り当てている。

【0023】

例えば、前記仮想画素構成工程は、２行２列の４つの個別画素で前記仮想画素を構成し、前記位相付与工程は、前記仮想画素の縦方向又は横方向に並んだ前記個別画素に、相互に独立した第１位相値と第２位相値とを割り当てると共に、前記第１位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第１位相値との位相差がπとなる第３位相値を割り当て、前記第２位相値が割り当てられた前記個別画素と対角をなす位置の前記個別画素に、前記第２位相値との位相差がπとなる第４位相値を割り当てるとよい。

【0024】

本発明に係る光情報記録再生方法において、前記位相付与工程では、位相変調器で前記入力光の位相を変調し、前記仮想画素構成工程では、任意の前記個別画素に対し時間的に一定範囲に存在すると共に空間的に同一位置に存在する複数の個別画素を１画素として擬制し、参照光生成工程では、前記参照光の入射角を所定のタイミングで変化させ、前記入射角を変化させるタイミングが、前記位相変調器が位相を変調したときと同じタイミングである。

【0025】

この発明によれば、ページ間のクロストークを利用して複数の個別画素を１画素の仮想画素として擬製することによって、時間的な広がりのあるデータをまとめて取り扱うことができる。換言すると、隣接するページの画素を複数まとめて仮想画素を構成することによって、データをまとめて取り扱うことができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、２階調を表示する空間光変調器を用いて、光に含まれる情報を高い密度で記録再生することができる。具体的には、悪い画質から情報を適切に抽出することによって、光に含まれる情報を高い密度で記録再生する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明に係る第１実施形態の光情報記録再生装置の１つの構成例であって、情報を記録する際の作用を説明するための構成図である。

【図2】図１に示す光情報記録再生装置であって、情報を再生する際の作用を説明するための構成図である。

【図3】空間フィルタの開口サイズがページデータの再生パターンに与える影響を説明するための説明図である。

【図4】空間フィルタの開口サイズがページデータの再生パターンに与える影響を説明するための説明図である。

【図5】複数の個別画素の情報が、１つの仮想画素として複素空間にマッピングされる考え方を説明するための説明図である。

【図6】図５に示したマッピングの考え方に基づいて記録を行った場合に得られる再生像のシミュレーション結果を示す図である。

【図7】図６の内容をわかりやすく説明するための説明図である。

【図8】縮退の分離方法を説明するための説明図である。

【図9】所定のページデータに基づいて記録された光情報のヒストグラム及び信号とノイズとの比を数値シミュレーションした結果を説明するための説明図である。

【図10】図９に示した４ステップ位相マスクを用いた場合を想定して数値シミュレーションしたときの結果を複素平面上に示したヒストグラムである。

【図11】縮体を分離した後の情報の分布を示すヒストグラムである。

【図12】縮体を分離した後の情報の分布を複素平面上に示したヒストグラムである。

【図13】本発明に係る第２実施形態の光情報記録再生装置の１つの構成例であって、情報を記録する際の作用を説明するための構成図である。

【図14】図１３に示す光情報記録再生装置であって、情報を再生する際の作用を説明するための構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面のみに限定されるものではない。

【0029】

［第１実施形態］
［基本構成］
光情報記録再生装置１は、信号光生成機構１０、空間周波数フィルタリング機構２０、参照光生成機構３０及び光情報記録媒体５０を備えている。信号光生成機構１０は、情報が付与された信号光を生成し、空間周波数フィルタリング機構２０は、信号光の空間周波数を予め定めた範囲の帯域に制限する。参照光生成機構３０は、信号光と干渉させて干渉縞を形成させる参照光を生成する。そして、光情報記録媒体５０は、信号光と参照光とに基づいて形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する。

【0030】

この光情報記録再生装置１において、信号光生成機構１０は位相付与部としての位相マスク１１と空間光変調器１５とを備えている。位相マスク１１は、入力光に複数の固定位相を付与する。一方、空間光変調器１５は、個別画素に所定の２階調の情報のいずれか一方を選択して付与する。

【0031】

空間光変調器１５は、複数の個別画素の一定範囲に存在する個別画素群を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成している。また、空間光変調器１５は、各個別画素に付与された固定位相を偏角とする複素数値と２階調の情報とに基づいて複素数値の和に関する情報を信号光に付与している。

【0032】

この光情報記録再生装置１が実行する光情報記録再生は、入力光に情報を付与して信号光を生成する信号光生成工程と、生成された信号光の空間周波数を予め定めた範囲の帯域に制限する空間周波数フィルタリング工程と、信号光と干渉させて干渉縞を形成させる参照光を生成する参照光生成工程と、信号光と参照光とに基づいて形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する光情報記録工程と、を備えている。

【0033】

信号光生成工程は、位相付与工程、固定位相割り当て工程、仮想画素構成工程、２階調情報付与工程及び複素振幅情報付与工程を実行する。位相付与工程では、入力光に複数の固定位相を付与している。固定位相割り当て工程では、複数の固定位相を、複数の個別画素に個別に割り当てている。仮想画素構成工程では、複数の個別画素の一定範囲に存在する個別画素群を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成している。２階調情報付与工程では、個別画素に所定の２階調の情報のいずれか一方を選択してそれぞれ付与している。そして、複素振幅情報付与工程では、各個別画素に付与された固定位相を偏角とする複素数値と２階調の情報とに基づいて複素数値の和を仮想画素の複素振幅情報として信号光に付与している。

【0034】

本発明に係る光情報記録再生装置１及び光情報記録再生方法によれば、２階調を扱う空間光変調器１５を用い、光に含まれる情報を高い密度で記録再生することができる。とりわけ、悪い画質においても、光に含まれる情報を高い密度で記録再生することができるという特有の効果を奏する。

【0035】

以下、光情報記録再生装置１の具体的な構成について、図面を適宜に参照して説明する。

【0036】

光情報記録再生装置１は、図１及び図２に示すように、信号光生成機構１０、空間周波数フィルタリング機構２０、参照光生成機構３０及び光情報記録媒体５０を備えている。なお、図面には特に示していないが、光情報記録再生装置１は、記録用レーザー光を出力するレーザー照射部を有している。信号光生成機構１０には、レーザー照射部が照射して一定の処理がなされたレーザー光が入力光として入射される。

【0037】

〈信号光生成機構〉
信号光生成機構１０は、位相付与部としての位相マスク１１と、空間光変調器１５とを備えている。位相マスク１１と空間光変調器１５との間には、一対のレンズ１２，１３と、偏光型ビームスプリッタ１４とが配置されている。

【0038】

（位相マスク）
位相マスク１１は、複数の画素に対応する領域が設けられている。位相マスク１１は、隣り合う画素同士の間で、入射された入力光の位相を相互にシフトさせることによって、各画素に固定位相を付与している。具体的に、位相マスクは、位相差がπである位相値の組を構成し、各組を構成する各位相値を、仮想画素の各個別画素にそれぞれ割り当てている。例えば、位相マスク１１は、２行２列の４つの画素に対し、０、π／２、π、３π／２と１／２πずつシフト固定位相を付与している。各画素に付与される位相の詳細については、後述する。

【0039】

（一対のレンズ）
一対のレンズ１２，１３は、位相マスク１１と偏光型ビームスプリッタ１４との間に配置されている。一対のレンズ１２，１３は、一定の間隔を空けて相互に対向して配置されている。入力光は、レンズ１２とレンズ１３との間に位置するＳ点で一旦集光される。

【0040】

（偏光型ビームスプリッタ）
偏光型ビームスプリッタ１４は、その内部に透過面１４ａを備えている。偏光型ビームスプリッタ１４は、入射された入力光を空間光変調１５に向けて一旦透過させ、空間光変調器１５によって情報の付与された信号光を再び入射させている。そして、偏光型ビームスプリッタ１４は、信号光を空間周波数フィルタリング機構２０に向けて照射している。

【0041】

（空間光変調器）
空間光変調器１５は、偏光型ビームスプリッタ１４を間に挟んで、一対のレンズ１２，１３とは反対側に配置されている。この空間光変調器１５は、高速度に変調することが可能なように、２階調のみを表示するように構成されている。空間光変調器１５は、例えば、入力光の強度を変調することによって、白黒の２階調のみを表示する。なお、空間光変調器１５は、２階調を表示することができれば、変調の対象は強度であることには限定されない。ただし、変調を高速で行うことが目的であるので、空間光変調器１５としては、強度を変調し、白黒の２階調を表示するタイプのものを使用することが好ましい。この空間光変調器１５と上記の位相マスク１１とは、結像関係にある。

【0042】

また、空間光変調器１５は、上述したように、任意の個別画素に対し空間的に一定範囲に存在する複数の個別画素を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成している。そして、空間光変調器１５は、各個別画素に付与された位相値を偏角とする複素数値と２階調の情報とに基づいて複素数値の和に関する情報を信号光に付与している。この空間光変調器１５が構成する仮想画素は、複数の個別画素が縦横に配列された行列タイプや複数の個別画素が一列に配列された列タイプがある。

【0043】

〈空間周波数フィルタリング機構〉
空間周波数フィルタリング機構２０は、一定の間隔を空けて配置された一対のレンズ２１，２２と、一対のレンズ２１，２２の間に配置された空間フィルタ２３とによって構成されている。一対のレンズ２１，２２は、偏光型ビームスプリッタ１４から出力された信号光を結像すると共に、フーリエ変換するために、フーリエ変換レンズが用いられている。空間フィルタ２３は、中央に矩形開口を有している。この空間フィルタ２３は、レンズの焦点が矩形開口の位置に一致するように配置されている。

【0044】

この空間周波数フィルタリング機構２０は、空間フィルタ２３とレンズ２２を通過することによって、空間周波数フィルタリングされた信号光を形成する。具体的に、信号光は、空間フィルタ２３及びレンズ２２を通過することによって、予め定めた範囲の帯域に制限された空間周波数のみにフィルタリングされる。そして、空間周波数フィルタリング機構２０は、フィルタリングされた信号光を対物レンズ４０に向けてレンズ２２から照射させている。

【0045】

〈参照光生成機構〉
参照光生成機構３０は、リレーレンズ３１とミラー３２とを有している。リレーレンズ３１には、上述したレーザー照射部が照射して一定の処理がなされたレーザー光が参照光として入射される。リレーレンズ３１は、入射された参照光をミラー３２に向けて照射させている。ミラー３２は、リレーレンズ３１から照射される参照光の進行方向に対して斜めに傾けられており、入射された参照光を対物レンズ４０に向けて照射させている。

【0046】

この参照光生成機構３０が生成する参照光は、情報を持たない光波である。生成された参照光は、光情報記録媒体５０に信号光と共に照射され、干渉縞を形成させる。

【0047】

〈光情報記録媒体〉
光情報記録媒体５０は、対物レンズ４０の下流側で対物レンズ４０に対向するようにして配置されている。光情報記録媒体５０は、信号光と参照光とが干渉して形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する。

【0048】

〈光情報再生機構〉
光情報再生機構６０は、図２に示すように、偏光型ビームスプリッタ１４の隣に設けられた検光子６１と撮像部６２とを備えている。また、光情報再生機構６０は、光情報記録媒体５０の背面側に設けられた１／４波長板６３とミラー６４とを備えている。

【0049】

検光子６１及び撮像部６２は、偏光型ビームスプリッタ１４を間に挟んで、空間周波数フィルタリング機構２０とは反対側に配置されている。検光子６１は、偏光型ビームスプリッタ１４と一定の間隔を空けて偏光型ビームスプリッタ１４に対向して配置されている。また、撮像部６２も検光子６１とは一定の間隔を空けて検光子６１に対向して配置されている。

【0050】

撮像部６２は、撮像素子を用いて、再生照明光と位相抽出用参照光とを重ね合わせた状態で撮像するシステムである。この撮像部６２は、記録時に用いた参照光と信号光との干渉縞を２次元画像として撮影するように構成されている。撮像素子としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。撮像部６２は、撮像した再生光に基づいて所望の処理を行うためのコンピュータ装置等に接続されている。この撮像部６２と、上記の位相マスク１１及び空間光変調器１５は、相互に結像関係にある。

【0051】

１／４波長板６３とミラー６４とは、相互に並行をなしている。１／４波長板６３及びミラー６４は、参照光の進行方向に対して直角をなして配置されている。この１／４波長板６３及びミラー６４は、対物レンズ４０から照射され、光情報記録媒体５０を透過した参照光を１／４波長板６３に透過させ、透過した参照光をミラー６４で反射させている。また、１／４波長板６３及びミラー６４は、反射された参照光を再び１／４波長板６３に透過させると共に、光情報記録媒体５０を透過させ、対物レンズ４０に照射させている。参照光は、往路と復路で１／４波長板６３を透過それぞれ１回透過するので、進相軸と遅相軸との間の位相差が１／２シフトする。これを利用して、往路と復路の偏光状態を直交させている。

【0052】

〈光情報の再生〉
光情報記録媒体５０に記録された光情報を再生する場合、図２に示すように、再生用参照光を信号光生成機構１０の位相マスク１１から入射させ、偏光型ビームスプリッタ１４に照射させると同時に、参照光を光情報記録媒体５０に照射させる。参照光は、ミラー６４によって反射され、再び光情報記録媒体５０に照射され、光情報記録媒体５０に記録された情報の再生光を生成する。再生光は、対物レンズ４０、空間周波数フィルタリング機構２０、偏光型ビームスプリッタ１４及び検光子６１を透過して撮像部６２に入射される。撮像部６２が撮像した画像は、コンピュータ装置等により、所定の処理がなされる。

【0053】

〈開口サイズの効果〉
次に、図３及び図４を参照し、任意のページデータから再生パターンを生成するときの空間フィルタ２３に形成された矩形開口の開口サイズの効果について説明する。なお任意のページデータを記録再生する場合、図３及び図４に示すように、まず、ページデータのフーリエパターンを求める。再生パターンは、フーリエパターンに基づいて生成される。

【0054】

ナイキスト開口の開口サイズを２．０ｘとした場合、図３の左上に示したページデータから生成された再生パターンは、図３の上側中央に示されたパターンのようになる。ただし、ｘは空間周波数をナイキスト周波数までに制限する開口サイズを意味している。図３の右側に示した拡大図は、再生パターンの左上の正方形で囲んだ部分を拡大したものである。ナイキスト開口の開口サイズを２．０ｘとした場合、拡大図に示すように、黒い部分と白い部分とが区別でき、形成される画像の画質が著しく劣化することはない。

【0055】

一方、ナイキスト開口の開口サイズを１．０ｘとした場合、図４の左上に示したページデータから生成された再生パターンは、図４の上側中央に示されたパターンのようになる。ただし、ｘは空間周波数をナイキスト周波数までに制限する開口サイズを意味している。図４の右側に示した拡大図は、再生パターンの左上の正方形で囲んだ部分を拡大したものである。ナイキスト開口の開口サイズを１．０ｘとした場合、拡大図に示すように、黒い部分と白い部分との区別が困難になり、形成される画像の画質が著しく劣化していることが分かる。

【0056】

空間周波数フィルタリング機構２０の空間フィルタ２３の開口サイズを小さくし、空間週周波数帯域を狭くした場合、光情報記録媒体５０の記録密度を向上させることができるが、上記のように、ページデータの画質を劣化させてしまう。そのため、開口サイズを小さくし、空間週周波数帯域を狭くした場合、光情報記録媒体５０に記録される情報の正確性及び再生される情報の正確性が、一般には低下する。

【0057】

本発明の光情報記録再生装置１は、空間周波数フィルタリング機構２０の空間フィルタ２３の開口サイズを小さくし、空間週周波数帯域を狭くした場合でも、記録密度を高く維持しつつ、情報を正確に記録再生することができるようにしている。

【0058】

〈具体的な作用〉
次に、本発明の具体的な作用について説明する。

【0059】

上述したように、空間光変調器１５が構成する仮想画素は、複数の個別画素が縦横に配列された行列タイプや複数の個別画素が一列に配列された列タイプがある。そして、仮想画素を構成する各個別画素に割り当てられる位相値は、位相差がπとなる位相値の組により構成され、各組を構成する位相値が各個別画素にそれぞれ割り当てられる。換言すると、独立した位相値の画素が複数あり、それぞれに対応する位相差πついた画素があればよい。以下では、理解を容易にするために、仮想画素が２行２列の個別画素で構成されている場合を例にして説明する。

【0060】

図５は、信号光の情報を記録する考え方を示している。なお、図５は、複数の個別画素の情報が、１つの仮想画素として複素空間にマッピングされる考え方を説明するための説明図である。

【0061】

上述したように、レーザー照射部から照射された入力光には、位相マスク１１によって複数の固定位相が付与され、付与された固定位相は、複数の個別画素にそれぞれ割り当てられる。図５に示す例では、２行２列の４つの個別画素から構成される仮想画素の各個別画素に０、π／２、π、３π／２の固定位相がそれぞれ割り当てられる。具体的に、１行１列の正の実部の位置には、固定位相として０が割り当てられ、１行２列の正の虚部の位置には固定位相としてπ／２が割り当てられる。また、１行１列の位置と対角をなす２行２列の負の実部の位置には、固定位相としてπが割り当てられ、１行２列の位置と対角をなす２行１列の負の実部の位置には、固定位相として３π／２が割り当てられる。ただし、位相差がπとなる固定位相の組は、仮想画素の対角をなす個別画素に各固定位相を割り当てて構成することには限定されない。

【0062】

また、２行２列の４つの個別画素から構成される仮想画素の各個別画素には、空間光変調器１５が強度変調することによって与えられる白色又は黒色のいずれか一方の階調の情報が与えられる。白色は、個別画素に対応する位置の電圧をＯＮとすることにより与えられ、黒色は、個別画素に対応する位置の電圧をＯＦＦとすることにより与えられる。

【0063】

各個別画素に固定位相が付与されると共に、空間光変調器１５により２階調の情報が与えられた段階での仮想画素は、図５に示した１６通りのパターンを呈する。本発明では、以下に説明するように、この１６通りのパターンを複素数値の空間分布に変換させることを行っている。

【0064】

空間光変調は、位相マスク１１及び空間光変調器１５により位相の情報と強度の情報とが与えられた仮想画素に対し、４つの個別画素の位相値の総和を求めている。この概念は、求めた位相値の総和を偏角とするベクトル成分を、実軸と虚軸とで表された複素平面上にプロットすることとして説明することができる。具体的に、位相値の総和を偏角とするベクトル成分は、図５の点Ｐ１から点Ｐ９の位置にそれぞれプロットされる。複素平面上にプロットされる点は、実部及び虚部が正の値、０又は負の値となる９通りのいずれかの点である。

【0065】

例えば、図５に示した１６通りの仮想画素のうち、最も上側の行でかつ最も右側の列に位置する右上に示した仮想画素の場合、１行１列の位相値が０、階調が白色（ＯＮ）であり、１行２列の位相値がπ／２、階調が白色（ＯＮ）、２行１列及び２行２列は、階調がいずれも黒色（ＯＦＦ）である。そのため、位相値の総和は、π／２になる。この位相値を偏角とするベクトル成分は、複素平面において、実部と虚部とが共に正となる点となるので、図５のＰ３の位置にプロットされる。

【0066】

このように、１６通りの仮想画素の位相値の総和を求めた場合、位相値の総和を偏角とするベクトル成分は、図５に示したＰ１からＰ９のいずれかの点にマッピング、すなわち、写像される。

【0067】

図６及び図７に基づき、実際のデータを複素平面にプロットする場合について説明する。なお、図５に示したマッピングの考え方に基づいて記録を行った場合に得られる再生像のシミュレーション結果を示す図であり、図７は、図６の内容をわかりやすく説明するための図面である。

【0068】

位相マスク１１は、図６及び図７の右上側に示すように、２行２列の仮想画素を構成する各個別画素に、０、π／２、π、３π／２の固定位相をそれぞれ割り当てる。具体的に、位相マスク１１は、１行１列の位置に位相値が０の固定位相を付与し、１行２列の位置に位相値がπ／２の固定位相を付与する。また、位相マスク１１は、２行１列の位置に位相値が３π／２の固定位相を付与し、２行２列の位置に位相値がπの固定位相を付与する。このような固定位相が割り当たれた各個別画素に白色（ＯＮ）又は黒色（ＯＦＦ）の階調を付与する。階調のパターンは、図５に示したパターンと同じである。

【0069】

各個別画素に固定位相及び階調が上記のように与えられた場合、仮想画素の画像は、図６及び図７に示すように複素数値の組み合わせとして現れる。ただし、図６は、複素数値を可視化するための仮想色として示しており、図７は、図６の内容を説明するために各仮想色を文字として表している。

【0070】

図６及び図７の左上側に示した複素数値とそれを可視化する仮想色と位相との関係を表すグラフに示すように、ピンク、青、緑及びオレンジの色は、０、π／２、π、３π／２の位相値にそれぞれ対応している。また、個別画素の位置と位相値との関係は、図６及び図７の右上側に示す図のように、０、π／２、π、３π／２の位相値が、１行１列、１行２列、２行１列及び２行２列の位置にそれぞれ対応している。

【0071】

図６及び図７の左上側に示した図と右上側に示した図から、各個別画素に割り当てられる色は、図６及び図７の左下側に示す図のような配置になる。すなわち、１行１列の個別画素にはピンク、１行２列の個別画素には青、２行１列の個別画素にはオレンジ、２行２列の個別画素には緑が、それぞれ割り当てられる。

【0072】

位相マスク１１及び空間光変調器１５により位相の情報と強度の情報とが与えられた仮想画素は、図６及び図７に示した１６通りの画像として表される。例えば、図５において、最も上側の行でかつ、最も右側の列に位置する右上に位置する仮想画素は、１行１列の位相値が０、階調が白色（ＯＮ）であり、１行２列の位相値がπ／２、階調が白色（ＯＮ）、２行１列及び２行２列は、階調がいずれも黒色（ＯＦＦ）である。図６及び図７の左下側に示す図を参照すると、この仮想画素の複素数値の組み合わせは、ピンクと青である。したがって、最も上側の行でかつ、最も右側の列に位置する仮想画素の画像は、ピンクと青との組み合わせとして表される。

【0073】

仮想画素の画像の色をかっこ内に示して説明すると、次のようになる。すなわち、最も上側の行の仮想画素の画像は、右側から順に、（ピンク、青）、（青）、（ピンク、青、緑）、（青、緑）である。上から２行目の仮想画素の画像は、右側から順に、（ピンク、青、オレンジ）、（ピンク、青、オレンジ、緑）、（青、オレンジ）（緑）である。上から２行目の仮想画素の画像は、右側から順に、（ピンク）、（ピンク、緑）、仮想色なし、（青、オレンジ、緑）である。そして、最も下の行の仮想画素の画像は、右側から順に、（ピンク、オレンジ）、（ピンク、オレンジ、緑）、（オレンジ）、（オレンジ、緑）である。

【0074】

このように、仮想画素の画像に表される複素数値の組み合わせは、各個別画素に割り当てられた固定位相の位相値と階調の情報とに基づき求められる各個別画素の複素数値によって設定される。

【0075】

空間光変調器１５は、上記のように、複素数値の組み合わせとして表された１６通りの仮想画素に基づいて位相値の総和を算出する。位相値の層は、上述したように、９通りの値となる。算出された位相値の総和を偏角とするベクトル成分として表したとき、図６及び図７の点Ｐ１から点Ｐ９として表すことができる。

【0076】

以上、本発明の光情報記録再生装置１では、（１）位相マスク１１が入力光に複数の固定位相を付与すること、（２）位相マスク１１が付与された固定位相を個別画素に割り当てること、（３）空間光変調器１５が強度変調を行って固定画素に２階調のいずれか一方の階調をあたえること、（４）複数の個別画素からなる個別画素群を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成すること、（５）各個別画素に付与された固定位相を偏角とする複素数値と２階調の情報とに基づいて複素数値の和を求めることを、行ってから複素数値の和の情報を入力光に付与して信号光を生成している。

【0077】

そのため、本発明の光情報記録再生装置１では、信号光に付与される情報を複素数値として保持することができるので、空間周波数フィルタリング機構２０において、空間フィルタ２３の開口サイズを小さくし、空間週周波数帯域を狭くした場合でも、劣化してしまうようなページデータを用い、光情報記録媒体５０の記録密度を高く維持することができる。

【0078】

〈縮退の分離〉
次に、縮退の分離の方法、すなわち、記録された情報を再生する際に縮退された情報をもとの情報に戻す方法について、図８を参照して説明する。

【0079】

上記の図５から図７を参照して説明したように、点Ｐ２、点Ｐ４、点Ｐ６及び点Ｐ８では、もともとは独立している光学的な状態が２重に縮退している。点Ｐ２及び点Ｐ８では、虚軸に対して対称な光学的状態が縮退しており、点Ｐ４及び点Ｐ６では、実軸に対して対称な光学的状態が縮退している。また、点Ｐ５では、原点に対して対称な４つの光学的な状態が４重に縮退している。点Ｐ２、点Ｐ４、点Ｐ５、点Ｐ６及び点Ｐ８に縮退された光学的な状態を個別の光学的状態に分離する場合、次のように行う。

【0080】

２つのデータが縮退された点の合成値をそれぞれＩ_０２、Ｉ_１３とそれぞれ表す。また、原点における実軸上の合成値と虚軸上の合成値とをそれぞれＩｒ、Ｉｉとそれぞれ表す。各合成値は、次の（式１）から（式４）のように表すことができる。

【0081】

【数1】

【0082】

【数2】

【0083】

【数3】

【0084】

【数4】

【0085】

分離されたＩ_０、Ｉ_１、Ｉ_２及びＩ_３は、図８の右側上段のように割り当てられる。図８の右側上段のマトリクスのそれぞれの升目は、図８の右側下段に示した仮想画素を構成する個別画素に対応している。縮退は、この対応関係を利用して分離される。

【0086】

〈数値シミュレーション例〉
以上に説明した光情報記録再生装置１を使用して、０−πランダム位相マスクを用いて位相値が付与されたページデータに対して空間周波数フィルタリングを行って記録したことを想定した場合と、４ステップ位相マスクを用いて４つの固定位相を付与が付与されたページデータに対して空間周波数フィルタリングを行って記録したことを想定した場合のヒストグラムとして表す数値シミュレーションを行った。

【0087】

図９は、数値シミュレーションの結果を表している。ページデータは、図９の左側に示したものを用いた。図９の右側上段に示すグラフは、０−πランダム位相マスクを用いた場合の信号とノイズとの割合であるＳＮ比を示し、図９の右側下段に示すグラフは、４ステップ位相マスクを用いた場合の信号とノイズとの割合であるＳＮ比を示している。

【0088】

０−πランダム位相マスクを用いた場合、ＳＮ比は３．１ｄＢであった。一方、４ステップ位相マスクを用いた場合、ＳＮ比は、−３７ｄＢであった。両者を比較すると、明らかに４ステップ位相マスクのＳＮ比のほうが低い。この４ステップ位相マスクを用いた数値シミュレーションのように、発生したノイズの影響を大きく受けた場合、ＯＮの画素及びＯＦＦの画素の両方が同じように光っていると検出されてしまう。そのため、図９の右側上段のグラフに示すように、複素空間にマッピングする演算を実行せず２値信号をそのまま２値信号として扱った場合、ヒストグラムを構成する頻度は、一つの山を形成してしまう。

【0089】

これに対し、複素空間へのマッピング処理を実行してからヒストグラムを作成した場合を図１０に示す。図１０は、４ステップ位相マスクを用いた数値シミュレーションについて、複素空間にマッピングする演算を実行した場合の複素平面上のヒストグラムを示している。複素空間にマッピングする演算を実行した場合、この図１０に示すように、データが縮退された点Ｐ１から点Ｐ９までの各点は、白い点として明確に現れている。

【0090】

この結果について検討する。０−πランダム位相マスクのＳＮ比が３．１ｄＢであり、４ステップ位相マスクのＳＮ比が−３７ｄＢであることを考慮すると、４ステップ位相マスクのＳＮ比は低く、良好であるとはいえない。仮に、複素平面に上述したマッピングする演算を実行せず、２値信号をそのまま２値信号として扱って各個別画素のヒストグラムを作成すると、すべての画素がＯＮになってしまうと思料される。これに対し、本実施形態の光情報記録再生装置１では、マッピングする演算を実行しているので、光情報記録再生装置１は、低いＳＮ比の像からでも、図１０に示すように信号を明確に検出できると思料される。すなわち、光情報記録再生装置１は、信号に含まれる情報を正確に再生することができている。

【0091】

次に、縮退を分離したときのシミュレーション結果について、図１１及び図１２を参照して説明する。

【0092】

図１１は、点Ｐ２、点Ｐ４、点Ｐ６及び点Ｐ８の縮退を分離した後のヒストグラムを示している。この図１１に示すように、各点の縮体を分離した後のヒストグラムは、２つの山をそれぞれ有していることが分かる。すなわち、点Ｐ２、点Ｐ４、点Ｐ５及び点Ｐ８は、２つの異なるデータが縮退された点である。ヒストグラムが２つの山をそれぞれ有していることは、縮退された各点のデータが元々のデータに分離されていることを示している。

【0093】

図１２は、原点に位置する点Ｐ５の縮退を分離した後の複素平面上のヒストグラムを示している。図１２には、４つの白色の点が示されている。点Ｐ５は、４つの異なるデータを縮退させた点である。複素平面上に白色の点が４つ現れているということは、縮退された点Ｐ５のデータが元々の４つのデータに分離されていることを示している。

【0094】

［第２実施形態］
次に図１３及び図１４を参照して本発明の第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａについて説明する。なお、第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａは、位相マスク１１に代えて位相変調器１６を有する点、参照光生成機構３０がガルバノミラー３３を有している点が第１実施形態の光情報記録再生装置１とは相違する。第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａにおけるその他の構成は、第１実施形態の光情報記録再生装置１の構成と同様である。そのため、第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａの構成と第１実施形態の光情報記録再生装置１の構成とが同じものについては、図面に同じ符号を付して、詳細な説明は省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。

【0095】

［基本構成］
第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａは、情報が付与された信号光を生成する信号光生成機構１０と、信号光の空間周波数を予め定めた範囲の帯域に制限する空間周波数フィルタリング機構２０と、信号光と干渉させて干渉縞を形成させる参照光を生成する参照光生成機構３０と、信号光と参照光とに基づいて形成された干渉縞に応じた回折格子に関する情報を記録する光情報記録媒体５０と、を備えている。

【0096】

信号光生成機構１０は、入力光の位相を変調する位相付与部としての位相変調器１６と、個別画素に所定の２階調の情報のいずれか一方を選択して付与する空間光変調器１５と、を備えている。空間光変調器１５は、任意の個別画素に対し、時間的に一定範囲に存在すると共に空間的同一の位置に存在する複数の個別画素を１画素として擬制することによって１つの仮想画素を構成する。また、空間変調器は各個別画素に付与された位相値を偏角とする複素数値と２階調の情報とに基づいて複素数値の和に関する情報を信号光に付与する。

【0097】

参照光生成機構３０は、参照光の入射角を所定のタイミングで変化させる入射角制御手段を備えている。そして、入射角制御手段は、位相変調器１６が位相を変調したときと同じタイミングで入射角をずらしている。

【0098】

第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａは、第１実施形態の光情報記録再生装置１が実行する工程と同様に、信号光生成工程、空間周波数フィルタリング工程、参照光生成工程、及び光情報記録工程を実行する。また、第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａは、信号光生成工程で、位相付与工程、位相値割り当て工程、仮想画素構成工程、２階調情報付与工程及び情報付与工程を実行する。

【0099】

そして、第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａは、位相付与工程で、位相変調器１６で入力光の位相を変調し、仮想画素構成工程では、任意の個別画素に対し時間的に一定範囲に存在すると共に空間的に同一位置に存在する複数の個別画素を１画素として擬制する。参照光生成工程で、参照光の入射角を所定のタイミングで変化させている。参照光生成工程で入射角を変化させるタイミングは、位相付与工程で位相変調器１６が位相を変調したときと同じタイミングである。

【0100】

この第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａ及び光情報記録再生方法によっても、２階調を扱う空間光変調器１５を用い、光に含まれる情報を高い密度で記録再生することができる。とりわけ、悪い画質においても、光に含まれる情報を高い密度で記録再生することができるという特有の効果を奏する。

【0101】

以下、図１３及び図１４を参照して、第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａの信号光生成機構１０の構成及び作用、並びに参照光生成機構３０の構成及び作用を説明する。なお、図面には特に示していないが、光情報記録再生装置１Ａは、記録用レーザー光を出力するレーザー照射部を有している。信号光生成機構１０には、レーザー照射部が照射して一定の処理がなされたレーザー光が入力光として入射される。

【0102】

〈信号光生成機構〉
信号光生成機構１０は、位相変調器１６、一対のレンズ１２，１３、偏光型ビームスプリッタ１４、空間光変調器１５を備えている。これらのうち、第１実施形態の光情報記録再生装置１とは異なるものについてのみ説明する。

【0103】

（位相変調器）
位相変調器１６は、入力光の位相を所定のタイミングで０から２πの範囲で変調させている。位相変調器１６は、所定のタイミングで位相を変調し、個別画素に、例えば、０、π／２、π、３π／２の位相値をページ毎に与えている。

【0104】

（空間光変調器）
空間光変調器１５は、例えば、入力光の強度を変調することによって、白黒の２階調のみを表現する。そして、位相変調器１６によって変調された位相値が付与された個別画素に対し、白又は黒の２階調のうちいずれかの階調の情報をページ毎に付与する。また、複数ページ分の個別画素、例えば、４ページ分の個別画素を、ページ間クロストークを利用して１つの仮想画素として擬制する。そして、仮想画素として擬製された複数ページ分の個別画素に関する位相値と前記２階調の情報とに基づいて、位相値を偏角とする複素数値の和に関する情報を信号光に付与する。

【0105】

〈参照光生成機構〉
参照光生成機構３０は、ガルバノミラー３３、リレーレンズ３１及びミラー３２を有している。ガルバノミラー３３は、コイルに流す電流で当該ガルバノミラー３３の角度を制御しており、ガルバノミラー３３から反射された参照光がリレーレンズ３１に対して入射する角度を自在に変化させている。なお、リレーレンズ３１及びミラー３２の構成及び作用は、第１実施形態のリレーレンズ３１及びミラー３２の構成及び作用と同様である。

【0106】

この参照光生成機構３０は、参照光の入射角を変化させることにより、時間信号として機能させている。すなわち、参照光の入射角を変化させるタイミングと位相変調器１６が位相を変調するタイミングとを一致させることによって、ページ毎の信号光にタイミングを合わせて異なる干渉縞を形成させて、光情報記録媒体５０に情報を記録させている。

【0107】

この第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａは、上記のように、同一の位置に存在する個別画素の情報を複数ページにわたり、ページ間クロストークを利用して重ね合わせているので、時間的な広がりを利用した光情報記録再生装置である。

【0108】

〈光情報の具体的な処理の手法〉
個別画素の情報を複数ページにわたり、ページ間クロストークを利用して重ね合わせる手法は、位相変調器１６によって個別画素に付与された位相値と空間光変調器１５によって与えられた階調の情報とに基づいて、第１実施形態の光情報記録再生装置１Ａが実行する手法と同様であるので、ここではその説明を省略する。
この第２実施形態の光情報記録再生装置１Ａでは、データは、変調した位相及び各入射角に対応するデータは、複数のページに分けて光情報記録媒体５０に記録される。

【0109】

〈光情報の再生〉
光情報記録媒体５０に記録された光情報を再生する場合、図１４に示すように、再生用参照光を位相変調器１６から入射させると共に、参照光をガルバノミラー３３に照射させて行う。その際、参照光の入射角を変化させることによって、時間信号として検出する。

【0110】

以上、第１実施形態では、空間合成型の光情報記録再生装置について説明し、第２実施形態では、時間合成型の光情報記録再生装置について説明した。本発明に係る光情報記録再生装置は、さらに、空間合成型と時間合成型と組み合わせて実行する第３実施形態がある。例えば、仮想画素が４つの個別画素で構成されている場合、この第３実施形態の光情報記録再生装置では、空間合成の処理を実行してまず１６通りの複素数値パターンを形成する。次いで、各複素数値に対して時間合成の処理を実行し、１６通りの各複素数値パターンに対し、１６通りの時間変動をそれぞれ行う。そのため、時間と空間で順番に縮退を解くことによって、１６×１６の２５６通りのデータに分離することができる。

【符号の説明】

【0111】

１，１Ａ 光情報記録再生装置
１０ 信号光生成機構
１１ 位相マスク（位相付与部）
１２，１３ レンズ
１４ 偏光型ビームスプリッタ
１５ 空間光変調器
１６ 位相変調器（位相付与部）
２０ 空間周波数フィルタリング機構
２１，２２ レンズ
２３ 空間フィルタ
３０ 参照光生成機構
３１ リレーレンズ
３２ ミラー
４０ 対物レンズ
５０ 光情報記録媒体
６０ 光情報再生機構
６１ 検光子
６２ 撮像部
６３ １／４波長板
６４ ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】