JP2000182242A - 光記録方法、光記録装置、光読取り方法、光読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホログラムメモリの高速転送という特長を損
なうことなく、データを高速に暗号化、復号化できるよ
うにする。 【解決手段】 暗号化する伝送データと暗号化のための
秘密鍵データとの光学的な排他的論理和演算によって、
暗号化された物体光を生成し、光記録媒体１０中にホロ
グラムとして記録する。読取り時には、記録時の参照光
と同じ読み出し光１２を光記録媒体１０に照射して、ホ
ログラムから物体光の光路上に再生画像１１を回折させ
る。同時に、再生画像１１の偏光方向と直交した偏光方
向の秘密鍵画像１３を生成し、光記録媒体１０を透過さ
せて再生画像１１の光路上に結像させ、再生画像１１と
干渉させる。再生画像１１と秘密鍵画像１３の共通の光
路上に偏光子４２を配置し、その透過軸方向を再生画像
１１の偏光と秘密鍵画像１３の偏光の合成ベクトルの方
向と直交させる。これによって、偏光子４２を透過した
光として、再生画像１１と秘密鍵画像１３との排他的論
理和の、復号化されたデータ画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、データを暗号化
してホログラムとして光記録媒体に記録する方法および
装置、および暗号化されてホログラムとして光記録媒体
に記録されたデータを光記録媒体から読み出して復号化
する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量記録および高速転送が可能な次世
代のコンピュータファイルメモリとして、３次元的記録
領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式に由
来する高速性とを兼ね備えたホログラムメモリが注目さ
れている。

【０００３】ホログラムメモリでは、同一体積内に多重
させて複数のデータページを記録することができ、かつ
各ページごとにデータを一括して読み出すことができ
る。アナログ画像ではなく、二値のデジタルデータ
「０，１」を「明、暗」としてデジタル画像化し、ホロ
グラムとして記録再生することによって、デジタルデー
タの記録再生も可能となる。最近では、このデジタルホ
ログラムメモリシステムの具体的な光学系や、体積多重
記録方式に基づくＳＮ比やビット誤り率の評価、または
２次元符号化についての提案がなされ、光学系の収差の
影響など、より光学的な観点からの研究も進展してい
る。

【０００４】図１１に、文献「Ｄ．Ｐｓａｌｔｉｓ，
Ｍ．Ｌｅｖｅｎｅ，Ａ．Ｐｕ，Ｇ．Ｂａｒｂａｓｔａｔ
ｈｉｓ ａｎｄ Ｋ．Ｃｕｒｔｉｓ；Ｏｐｔ．Ｌｅｔ
ｔ．２０（１９９５）７８２」に示された、体積多重記
録方式の一例であるシフト多重記録方式を示す。

【０００５】この文献に示されたシフト多重記録方式で
は、ホログラム記録媒体９１をディスク形状とし、空間
光変調器９２を介して得られた物体光９３を、レンズ９
４によってフーリエ変換して、ホログラム記録媒体９１
に照射すると同時に、対物レンズ９５を介して得られた
球面波の参照光９６を、ホログラム記録媒体９１に照射
して、ホログラム記録媒体９１の回転によって同じ領域
に複数のホログラムを重ね書きする。例えば、ビーム径
を１．５ｍｍφとすると、ホログラム記録媒体９１を数
十μｍ移動させるだけで、ほぼ同じ領域に別のホログラ
ムを、クロストークを生じることなく記録することがで
きる。これは、参照光９６が球面波であるため、ホログ
ラム記録媒体９１の移動によって参照光９６の角度が変
化したのと等価になることを利用したものである。この
方法によれば、ＣＤの１００倍以上の記録容量を期待す
ることができる。

【０００６】ところで、現状のＣＤやＤＶＤなどのディ
スクパッケージメディアは、ディスクに記録されている
情報が全てディスク所有者に開示されているので、ディ
スク所有者はディスクを入手した時点で、ディスクに記
録されている全ての情報を利用することができる。その
ため、悪意を持ったディスク所有者による不正使用や不
正コピー（いわゆる海賊版の作製）が可能である。

【０００７】この問題を回避し、不正使用や不正コピー
を防止する方法として、データの暗号化が有効である。
例えば、特開平１０−１４９６１９号には、ＤＶＤなど
の光ディスクの不正使用や不正コピーを防止する暗号鍵
生成方法や光ディスク再生方法が示されている。今後、
ディスクの記録容量が増加し、一枚のディスクの価値が
上がると、暗号化による不正防止が益々必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したホログラムメ
モリが普及した際にも、当然、不正使用や不正コピーの
問題が生じる。特に、次世代の大容量メモリとして期待
されているホログラムメモリは、その記録容量に比例し
て一枚のディスクの単価が高くなるため、海賊版が横行
しやすく、暗号化によるデータの保護が不可欠となる。

【０００９】しかしながら、上記の特開平１０−１４９
６１９号の方法を含めて、現在、ＤＶＤなどに対して提
案されている暗号化方法は、電気的な逐次処理を行うた
め、これをホログラムメモリに適用すると、ホログラム
メモリの特長の一つである高速転送が不可能になる。し
たがって、ホログラムメモリに適した高速の暗号化およ
び復号化の方法が必須である。

【００１０】また、ホログラムメモリに複数の情報を、
それぞれ暗号化して記録することによって、正しい秘密
鍵が入力された情報の再生のみを許可することができる
ようになる。したがって、デジタル情報の「所有」では
なく、「利用」に対して対価を支払う「超流通システ
ム」用途の記録メディアとして、ホログラムメモリを利
用することが可能となる。この場合、利用者は、莫大な
情報が記録されたホログラムメモリを非常に安価に入手
することができ、必要な情報のみを対価を支払って再生
することができるようになる。

【００１１】そこで、この発明は、データを暗号化して
ホログラムとして光記録媒体に記録する場合、および暗
号化されてホログラムとして光記録媒体に記録されたデ
ータを光記録媒体から読み出して復号化する場合に、ホ
ログラムメモリの高速転送という特長を損なうことな
く、データを高速に暗号化、復号化することができるよ
うにしたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の光記録方法で
は、暗号化する伝送データと暗号化のための秘密鍵デー
タとの光学的な排他的論理和演算によって、暗号化され
た物体光を生成し、その物体光と参照光を同時に光記録
媒体に照射することによって、その光記録媒体中に前記
物体光をホログラムとして記録する。

【００１３】この発明の光読取り方法では、暗号化され
た物体光がホログラムとして記録されている光記録媒体
に読み出し光を照射して、前記ホログラムから再生画像
を回折させ、その再生画像と秘密鍵画像との光学的な排
他的論理和演算によって、前記物体光を復号化する。

【００１４】

【作用】暗号化方式は、公開鍵を用いるものと、秘密鍵
（共通鍵）を用いるものとに、大別される。特に、後者
の秘密鍵は、通信網における印鑑的な役割もあり、今後
益々利用されるものである。この秘密鍵を用いる手法と
して、暗号化するデータ（平文）とランダムな鍵との排
他的論理和を演算して、データを暗号化する方法が知ら
れている。しかしながら、ホログラムメモリにおいて、
このような排他的論理和演算を電気的な逐次処理によっ
て行うと、ホログラムメモリの特長の一つである高速転
送が不可能になる。

【００１５】これに対して、上記の方法による、この発
明の光記録方法では、この排他的論理和演算を光学的に
行うので、物体光の生成と暗号化を光の進む速さで行う
ことができ、データを並列に暗号化することができる。
したがって、ホログラムメモリの高速転送という特長を
損なうことなく、データを高速に暗号化して記録するこ
とができる。

【００１６】上記の方法による、この発明の光読取り方
法では、同様に復号化のための排他的論理和演算を光学
的に行うので、光の進む速さでデータを復号化すること
ができ、データを並列に復号化することができる。した
がって、ホログラムメモリの高速転送という特長を損な
うことなく、データを高速に復号化して読取ることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】〔光記録方法の実施形態〕図１
は、この発明の光記録方法の一例を示し、空間光変調器
２１および２２と偏光板（または１／２波長板）３６と
によって、暗号化する伝送データ（平文）と暗号化のた
めの秘密鍵データとの光学的な排他的論理和演算を行っ
て、暗号化された物体光１を生成する場合である。

【００１８】空間光変調器２１および２２は、それぞれ
偏光変調可能な、多数の画素を２次元に形成したものと
する。空間光変調器２１および２２の一方、例えば空間
光変調器２１には、暗号化前の伝送データを入力し、他
方、例えば空間光変調器２２には、秘密鍵データを入力
するが、その暗号化前の伝送データおよび秘密鍵データ
は、それぞれ多数ビットの２次元の２値デジタルデータ
とする。ただし、図では便宜上、２×２画素ないし２×
２ビットとして示す。

【００１９】このような空間光変調器２１，２２として
は、図２に示すように、液晶などの電気光学変換部材２
５の両面に電極２６，２７を形成した、透過型の液晶パ
ネルなどを用いる。ただし、プロジェクタ用の液晶パネ
ルは、電極２６，２７の外側に偏光板が配されるが、空
間光変調器２１，２２としては、同図に示すように、偏
光板が除かれたものを用いる。

【００２０】これによって、空間光変調器２１，２２
は、それぞれ、各画素ごとに入射光の偏光を任意に回転
させることができる１／２波長板として機能させること
ができる。

【００２１】そして、図１に示すように、まず、平行光
としたレーザ光などのコヒーレント光５を、偏光板（ま
たは１／２波長板）３３に透過させて、所定方向（以下
では、その方向を０°とする）の直線偏光とし、その直
線偏光を、暗号化前の伝送データが入力される空間光変
調器２１に入射させる。

【００２２】この場合、空間光変調器２１のデータ
“０”が入力された画素は、図３（Ａ）に示すように、
その１／２波長板の方位が入射偏光に対して平行とな
り、その画素を透過する光の偏光は回転しない。これに
対して、空間光変調器２１のデータ“１”が入力された
画素は、図３（Ｂ）に示すように、その１／２波長板の
方位が入射偏光に対して４５°傾き、その画素を透過す
る光の偏光は９０°回転する。

【００２３】したがって、図１に示すように、空間光変
調器２１を透過した光として、暗号化前の伝送データに
応じた偏光分布７ａを有する物体光７が得られる。すな
わち、物体光７は、暗号化前の伝送データが“０”の画
素では０°（入射偏光の方向）の偏光角を有し、暗号化
前の伝送データが“１”の画素では９０°の偏光角を有
するものとなる。

【００２４】次に、この空間光変調器２１からの暗号化
前の物体光７を、秘密鍵データが入力される空間光変調
器２２に入射させる。

【００２５】秘密鍵データは、セキュリティを高めるた
めに、複雑な暗号生成論理（アルゴリズム）に基づいて
生成する。暗号化は、ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐ
ｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ），ＦＥＡＬ（Ｆａｓｔ
Ｄａｔａ Ｅｎｃｉｐｈｅｒｍｅｎｔ Ａｌｇｏｒｉｔ
ｈｍ），ＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ−Ｓｈａｍｉｒ−Ａｄｌ
ｅｍａｎ）などの公知の暗号化方法でもよく、任意の暗
号化方法を用いることができる。

【００２６】空間光変調器２１と同様に、空間光変調器
２２のデータ“０”が入力された画素は、その１／２波
長板の方位が入射偏光に対して平行または垂直となり、
その画素を透過する光の偏光は回転しない。これに対し
て、空間光変調器２２のデータ“１”が入力された画素
は、その１／２波長板の方位が入射偏光に対して４５°
傾き、その画素を透過する光の偏光は９０°回転する。

【００２７】したがって、空間光変調器２２を透過した
光として、空間光変調器２１からの暗号化前の物体光７
が秘密鍵データに応じて偏光変調された物体光、すなわ
ち秘密鍵データによって暗号化された偏光分布８ａを有
する物体光８が得られる。

【００２８】さらに、この空間光変調器２２からの、偏
光分布により暗号化された物体光８を、偏光板３６に透
過させて、９０°の偏光角の偏光成分のみを取り出す。

【００２９】したがって、偏光板３６を透過した光とし
て、空間光変調器２１および２２に、それぞれデータ
“０”が入力された画素、または、それぞれデータ
“１”が入力された画素では、「暗」（光強度がゼロ）
となり、空間光変調器２１にデータ“１”が入力され、
かつ空間光変調器２２にデータ“０”が入力された画
素、または、空間光変調器２１にデータ“０”が入力さ
れ、かつ空間光変調器２２にデータ“１”が入力された
画素では、「明」（所定の光強度）となる、暗号化され
た物体光１が得られる。

【００３０】すなわち、各画素ごとに並列に、暗号化前
の伝送データと秘密鍵データとの光学的な排他的論理和
演算が実行され、強度分布により暗号化された物体光１
が得られる。

【００３１】そして、図４に示すように、この強度分布
により暗号化された物体光１を、光記録媒体１０に照射
すると同時に、偏光方向が物体光１のそれと平行な、す
なわち上記の例では９０°の偏光角の参照光２を、光記
録媒体１０の物体光１が照射される領域に照射して、光
記録媒体１０中に物体光１の強度分布をホログラムとし
て記録する。

【００３２】上述した例とは逆に、空間光変調器２１に
秘密鍵データを入力し、空間光変調器２２に暗号化前の
伝送データを入力してもよい。この場合でも、空間光変
調器２２を透過した光として、暗号化された偏光分布を
有する物体光８が得られ、偏光板３６を透過した光とし
て、暗号化された強度分布を有する物体光１が得られ
る。

【００３３】以上のように、この発明の光記録方法で
は、物体光の生成と暗号化を光の進む速さで行うことが
でき、データを並列に暗号化することができる。したが
って、ホログラムメモリの高速転送という特長を損なう
ことなく、データを高速に暗号化して記録することがで
きる。例えば、空間光変調器２１および２２を、それぞ
れ１０００×１０００画素からなるものとすれば、一度
に１０⁶ビットのデータにつき物体光の生成および暗号
化を行うことができる。

【００３４】〔光読取り方法の実施形態〕読取り時に
は、図５に示すように、光記録媒体１０の暗号化された
物体光１がホログラムとして記録されている領域に読み
出し光１２を照射する。読み出し光１２としては、記録
時の参照光２と同じ光を用いる。これによって、ホログ
ラムから物体光１の光路上に、再生画像１１が回折され
る。

【００３５】同時に、この再生画像１１と、これに対し
て逆位相の秘密鍵画像１３とを干渉させ、再生画像１１
と秘密鍵画像１３との排他的論理和の画像を得ることに
よって、伝送データを復号化する。秘密鍵画像１３は、
記録時の暗号化に用いた秘密鍵データの、データ“０”
を光オフ（暗）、データ“１”を光オン（明）としたも
ので、例えば、偏光変調可能な空間光変調器と偏光板
（または１／２波長板）とによって生成することができ
る。

【００３６】再生画像１１と秘密鍵画像１３とを互いに
逆位相にする方法としては、再生画像１１と秘密鍵画像
１３との間の光路差を調整する方法や、再生画像１１ま
たは秘密鍵画像１３の光路上に位相補償板を配置する方
法などがあるが、この例では、偏光を利用する。

【００３７】すなわち、図５に示すように、秘密鍵画像
１３を再生画像１１の光路上に結像させるとともに、秘
密鍵画像１３の偏光方向を再生画像１１の偏光方向と直
交させる。後述するように、記録時に用いた空間光変調
器２１または２２と偏光板３６を用いて秘密鍵画像１３
を生成すれば、秘密鍵画像１３は、図５のように光記録
媒体１０を透過して、自動的に再生画像１１の光路上に
結像され、再生画像１１と干渉する。

【００３８】そして、この再生画像１１と秘密鍵画像１
３の共通の光路上に偏光子４２を配置することによっ
て、再生画像１１と秘密鍵画像１３との排他的論理和の
画像を得、伝送データを復号化する。

【００３９】すなわち、図６に示すように、再生画像１
１の偏光方向と秘密鍵画像１３の偏光方向は、互いに直
交している。再生画像１１の偏光の振幅をＴ１、秘密鍵
画像１３の偏光の振幅をＴ２とすると、偏光子４２の透
過軸方向の再生画像１１の偏光方向に対する角度θを０
°とし、偏光子４２の透過軸方向を再生画像１１の偏光
方向と一致させたときには、偏光子４２を透過する光強
度は｜Ｔ１｜²に比例する。

【００４０】角度θを９０°とし、偏光子４２の透過軸
方向を秘密鍵画像１３の偏光方向と一致させたときに
は、偏光子４２を透過する光強度は｜Ｔ２｜²に比例す
る。また、偏光子４２の透過軸方向を再生画像１１の偏
光と秘密鍵画像１３の偏光の合成ベクトルの方向に一致
させたときには、偏光子４２を透過する光強度は｜Ｔ１
＋Ｔ２｜²に比例する。

【００４１】これに対して、図６のように、偏光子４２
の透過軸方向を上記の合成ベクトルの方向と直交させる
と、偏光子４２を透過する光強度は｜Ｔ１−Ｔ２｜²に
比例し、偏光子４２を透過した光として、図７に示すよ
うに、再生画像１１と秘密鍵画像１３との排他的論理和
の画像、すなわち復号化されたデータ画像１４が得られ
る。振幅Ｔ１と振幅Ｔ２を等しくする場合には、角度θ
を４５°にすることによって、このように光学的な排他
的論理和演算によりデータを復号化することができる。

【００４２】この偏光子４２を透過した、復号化された
データ画像１４を、光検出器によって検出して、暗号化
前の伝送データを読取る。すなわち、復号化されたデー
タ画像１４の暗部をデータ“０”、明部をデータ“１”
とすることによって、暗号化前の伝送データを読取るこ
とができる。

【００４３】秘密鍵画像生成用の空間光変調器に記録時
の暗号化に用いた秘密鍵データと異なるデータを入力し
た場合には、図７に示すような秘密鍵画像１３および復
号化されたデータ画像１４は得られず、暗号化前の伝送
データを読取ることはできない。すなわち、秘密鍵画像
生成用の空間光変調器に記録時の暗号化に用いた秘密鍵
データと同じデータを入力した場合にのみ、図７に示す
ような秘密鍵画像１３および復号化されたデータ画像１
４が得られ、暗号化前の伝送データを読取ることができ
る。

【００４４】以上のように、この発明の光読取り方法で
は、光の進む速さでデータを復号化することができ、デ
ータを並列に復号化することができる。したがって、ホ
ログラムメモリの高速転送という特長を損なうことな
く、データを高速に復号化して読取ることができる。

【００４５】〔光記録装置の実施形態〕図８は、この発
明の光記録装置の一例を示す。光記録媒体１０として
は、ホログラム記録できるものであれば、どのようなも
のでもよいが、例えば、フォトポリマーを用いる。この
例は、光記録媒体１０をディスク形状とした場合であ
る。

【００４６】空間光変調器２１および２２には、例え
ば、一画素の大きさが４２μｍ×４２μｍで６４０×４
８０画素のプロジェクタ用液晶パネル１．３型を用い
る。ただし、上述したように偏光板を除いたものを用い
る。

【００４７】光源３０としては、光記録媒体１０に感度
のあるコヒーレント光を発するものであれば、どのよう
なものでもよいが、例えば、アルゴンイオンレーザの発
振線５１５ｎｍを用いる。

【００４８】この光源３０からの光は、ビームスプリッ
タ３１によって２光束に分割し、ビームスプリッタ３１
を透過した光を、偏光板（または１／２波長板）３３に
よって所定方向の偏光とし、さらにレンズ３４および３
５によって口径の広い平行光６にして、空間光変調器２
１に入射させる。

【００４９】空間光変調器２１には、コンピュータ５１
から、暗号化前の伝送データを入力し、これによって、
図１に示して上述したように、空間光変調器２１を透過
した光として、暗号化前の伝送データに応じた偏光分布
を有する物体光７を得る。

【００５０】この空間光変調器２１からの暗号化前の物
体光７は、さらに空間光変調器２２に入射させる。空間
光変調器２２には、コンピュータ５２から、暗号化のた
めの秘密鍵データを入力し、これによって、図１に示し
て上述したように、空間光変調器２２を透過した光とし
て、秘密鍵データによって暗号化された偏光分布を有す
る物体光８を得る。

【００５１】さらに、この空間光変調器２２からの、偏
光分布により暗号化された物体光８を、偏光板（または
１／２波長板）３６に透過させて、図１に示して上述し
たように、偏光板３６を透過した光として、強度分布に
より暗号化された物体光１を得る。

【００５２】そして、この強度分布により暗号化された
物体光１を、レンズ３７によってフーリエ変換して、光
記録媒体１０に照射する。

【００５３】同時に、ビームスプリッタ３１で反射した
光を、ミラー３８および３９で反射させて、参照光２と
して、光記録媒体１０の物体光１が照射される領域に照
射する。ただし、参照光２の偏光方向は物体光１のそれ
と平行にする。これによって、光記録媒体１０中に物体
光１の強度分布がホログラムとして記録される。

【００５４】この場合、図では省略した駆動モータによ
り光記録媒体１０を回転させることによって、光記録媒
体１０の周方向に場所を変えて複数のホログラムを記録
することができる。このとき、参照光２として球面波を
用いることによって、シフト多重記録を行うことができ
る。さらに、図９の矢印７１で示すように、光記録ヘッ
ド７０を光記録媒体１０の径方向に移動させることによ
って、同図に示すように、光記録媒体１０中に同心円状
の記録トラックを形成するようにホログラムを記録する
ことができる。

【００５５】以上のように、この発明の光記録装置で
は、物体光の生成と暗号化を光の進む速さで行うことが
でき、データを並列に暗号化することができる。したが
って、ホログラムメモリの高速転送という特長を損なう
ことなく、データを高速に暗号化して記録することがで
きる。上記の例では、６４０×４８０ビットのデータを
一度に暗号化して記録することができるが、空間光変調
器２１，２２の画素数をさらに増やすことによって、さ
らに高速化することができる。

【００５６】〔光読取り装置の実施形態〕図１０は、こ
の発明の光読取り装置の一例を示す。この例の光読取り
装置は、図８の光記録装置に、逆フーリエ変換のための
レンズ４１、排他的論理和演算による復号化のための偏
光子４２、および復号化されたデータ画像を読取るため
の光検出器４３を追加したものである。

【００５７】読取り時には、記録時の参照光と同じ光
を、読み出し光１２として光記録媒体１０に照射する。
これによって、図５に示したように、光記録媒体１０に
記録されているホログラムから物体光１の光路上に、再
生画像１１が回折される。回折された再生画像１１は、
レンズ４１によって逆フーリエ変換して取り出す。

【００５８】同時に、読取り時にも、ビームスプリッタ
３１を透過した光を、偏光板３３に透過させ、レンズ３
４および３５によって口径の広い平行光６にして、空間
光変調器２１に入射させるが、読取り時には、空間光変
調器２１には、コンピュータ５１から、すべてのビット
のデータが“０”（または“１”）の２次元データを入
力し、空間光変調器２２には、コンピュータ５２から、
記録時の暗号化に用いた秘密鍵データを入力して、偏光
板３６を透過した光として、図５に示したような秘密鍵
画像１３を生成する。

【００５９】ただし、秘密鍵画像１３の偏光方向が再生
画像１１の偏光方向と直交するように、偏光板３３、空
間光変調器２１に入力するデータ、および偏光板３６を
調整する。空間光変調器２１に、記録時の暗号化に用い
た秘密鍵データを入力し、空間光変調器２２に、すべて
のビットのデータが“０”（または“１”）の２次元デ
ータを入力してもよい。

【００６０】そして、この秘密鍵画像１３を、レンズ３
７によってフーリエ変換し、光記録媒体１０を透過さ
せ、レンズ４１によって逆フーリエ変換して、再生画像
１１と干渉させる。

【００６１】したがって、図６および図７において上述
したように、偏光子４２の透過軸方向を再生画像１１の
偏光と秘密鍵画像１３の偏光の合成ベクトルの方向と直
交させることによって、偏光子４２を透過した光とし
て、再生画像１１と秘密鍵画像１３との排他的論理和
の、復号化されたデータ画像１４が得られる。この復号
化されたデータ画像１４が光検出器４３で検出されて、
暗号化前の伝送データが読取られる。

【００６２】以上のように、この発明の光読取り装置で
は、光の進む速さでデータを復号化することができ、デ
ータを並列に復号化することができる。したがって、ホ
ログラムメモリの高速転送という特長を損なうことな
く、データを高速に復号化して読取ることができる。上
記の例では、６４０×４８０ビットのデータを一度に復
号化して読取ることができるが、空間光変調器２１，２
２の画素数をさらに増やすことによって、さらに高速化
することができる。

【００６３】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、ホ
ログラムメモリの高速転送という特長を損なうことな
く、データを高速に暗号化して記録することができると
ともに、暗号化されたデータを高速に復号化して読取る
ことができる。そして、データが暗号化されて記録され
るため、大容量記録および高速転送が可能なメモリとし
て、ホログラムメモリが世の中に広く普及した際にも、
不正使用や不正コピーを防止することができる。また、
暗号化により、読み出せるデータを制限することによっ
て、デジタル情報の「所有」ではなく、「利用」に対し
て対価を支払う「超流通システム」用途の記録メディア
として、ホログラムメモリを利用することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光記録方法の一例を示す図である。

【図２】この発明で用いる空間光変調器の一例を示す図
である。

【図３】空間光変調器の画素の機能を説明するための図
である。

【図４】暗号化された物体光がホログラム記録される状
態を示す図である。

【図５】再生画像と秘密鍵画像とを干渉させる方法の一
例を示す図である。

【図６】光学的な排他的論理和演算による復号化の説明
に供する図である。

【図７】光学的な排他的論理和演算によりデータが復号
化される様子を示す図である。

【図８】この発明の光記録装置の一例を示す図である。

【図９】ディスク形状の光記録媒体中に同心円状の記録
トラックを形成してホログラム記録する場合を示す図で
ある。

【図１０】この発明の光読取り装置の一例を示す図であ
る。

【図１１】文献に示されたシフト多重記録方式を示す図
である。

【符号の説明】

１…暗号化された物体光 ２…参照光 １０…光記録媒体 １１…再生画像（回折光） １２…読み出し光 １３…秘密鍵画像 １４…復号化されたデータ画像 ２１，２２…空間光変調器 ３０…光源 ３１…ビームスプリッタ ３３，３６…偏光板（１／２波長板） ３７…フーリエ変換用レンズ ４１…逆フーリエ変換用レンズ ４２…偏光子 ４３…光検出器 ５１，５２…コンピュータ ７０…光記録ヘッド ８０…光読取りヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C005 HA04 JB08 JB33 LB15 5D090 AA01 BB04 CC01 CC16 DD03 DD05 FF09 FF21 FF49 GG34 HH01 LL04 LL07

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】暗号化する伝送データと暗号化のための秘
   密鍵データとの光学的な排他的論理和演算によって、暗
   号化された物体光を生成し、その物体光と参照光を同時
   に光記録媒体に照射することによって、その光記録媒体
   中に前記物体光をホログラムとして記録する光記録方
   法。
2. 【請求項２】請求項１の光記録方法において、 前記光学的な排他的論理和演算は、空間光変調器を用い
   て行うことを特徴とする光記録方法。
3. 【請求項３】請求項２の光記録方法において、 前記光学的な排他的論理和演算は、少なくとも２枚の空
   間光変調器と少なくとも１枚の偏光板または波長板とに
   よって行うことを特徴とする光記録方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの光記録方法にお
   いて、 前記伝送データおよび前記秘密鍵データが、２値のデジ
   タルデータであることを特徴とする光記録方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかの光記録方法にお
   いて、 前記物体光をフーリエ変換して前記光記録媒体に照射す
   ることを特徴とする光記録方法。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかの光記録方法にお
   いて、 前記光記録媒体がディスク形状であり、その光記録媒体
   を回転させるとともに、前記物体光および前記参照光の
   生成部を含む光記録ヘッドを前記光記録媒体の径方向に
   移動させることを特徴とする光記録方法。
7. 【請求項７】暗号化する伝送データと暗号化のための秘
   密鍵データとの光学的な排他的論理和演算によって、暗
   号化された物体光を生成する物体光生成部と、 その物体光を光記録媒体に照射する結像光学系と、 参照光を生成して前記光記録媒体に照射する参照光光学
   系と、 を備える光記録装置。
8. 【請求項８】請求項７の光記録装置において、 前記物体光生成部は、前記光学的な排他的論理和演算を
   空間光変調器を用いて行うことを特徴とする光記録装
   置。
9. 【請求項９】請求項８の光記録装置において、 前記物体光生成部は、前記光学的な排他的論理和演算を
   行うための、少なくとも２枚の空間光変調器と少なくと
   も１枚の偏光板または波長板とを有することを特徴とす
   る光記録装置。
10. 【請求項１０】請求項７〜９のいずれかの光記録装置に
    おいて、 前記結像光学系は、前記物体光をフーリエ変換して前記
    光記録媒体に照射するレンズを有することを特徴とする
    光記録装置。
11. 【請求項１１】請求項７〜１０のいずれかの光記録装置
    において、 前記光記録媒体がディスク形状であり、当該光記録装置
    が、前記光記録媒体を回転させる媒体駆動機構と、前記
    物体光生成部、前記結像光学系および前記参照光光学系
    を含む光記録ヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動さ
    せるヘッド移動機構とを備えることを特徴とする光記録
    装置。
12. 【請求項１２】暗号化された物体光がホログラムとして
    記録されている光記録媒体に読み出し光を照射して、前
    記ホログラムから再生画像を回折させ、その再生画像と
    秘密鍵画像との光学的な排他的論理和演算によって、前
    記物体光を復号化する光読取り方法。
13. 【請求項１３】請求項１２の光読取り方法において、 前記光学的な排他的論理和演算は、前記再生画像と前記
    秘密鍵画像とを干渉させることによって行うことを特徴
    とする光読取り方法。
14. 【請求項１４】請求項１３の光読取り方法において、 前記光学的な排他的論理和演算は、前記秘密鍵画像の偏
    光方向を前記再生画像の偏光方向と直交させ、これら偏
    光の合成ベクトルと直交する偏光成分を取り出すことに
    よって行うことを特徴とする光読取り方法。
15. 【請求項１５】請求項１２〜１４のいずれかの光読取り
    方法において、 前記再生画像および前記秘密鍵画像が、２値のデジタル
    データであることを特徴とする光読取り方法。
16. 【請求項１６】請求項１２〜１５のいずれかの光読取り
    方法において、 前記物体光はフーリエ変換されたものであり、前記再生
    画像を逆フーリエ変換して読み出すことを特徴とする光
    読取り方法。
17. 【請求項１７】請求項１２〜１６のいずれかの光読取り
    方法において、 前記光記録媒体がディスク形状であり、その光記録媒体
    を回転させるとともに、前記読み出し光の光学系および
    前記光学的な排他的論理和演算を行う部分を含む光読取
    りヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動させることを
    特徴とする光読取り方法。
18. 【請求項１８】暗号化された物体光がホログラムとして
    記録されている光記録媒体に読み出し光を照射して、前
    記ホログラムから再生画像を回折させる読み出し光光学
    系と、 その再生画像と秘密鍵画像との光学的な排他的論理和演
    算によって、前記物体光を復号化する復号化部と、 を備える光読取り装置。
19. 【請求項１９】請求項１８の光読取り装置において、 前記復号化部は、前記再生画像と前記秘密鍵画像とを干
    渉させることによって、前記光学的な排他的論理和演算
    を行うことを特徴とする光読取り装置。
20. 【請求項２０】請求項１９の光読取り装置において、 前記復号化部は、前記秘密鍵画像の偏光方向を前記再生
    画像の偏光方向と直交させ、これら偏光の合成ベクトル
    と直交する偏光成分を取り出すことによって、前記光学
    的な排他的論理和演算を行うことを特徴とする光読取り
    方法。
21. 【請求項２１】請求項１８〜２０のいずれかの光読取り
    装置において、 前記物体光はフーリエ変換されたものであり、当該光読
    取り装置は前記再生画像を逆フーリエ変換して読み出す
    レンズを備えることを特徴とする光読取り装置。
22. 【請求項２２】請求項１８〜２１のいずれかの光読取り
    装置において、 前記光記録媒体がディスク形状であり、当該光読取り装
    置が、前記光記録媒体を回転させる媒体駆動機構と、前
    記読み出し光光学系および前記復号化部を含む光読取り
    ヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動させるヘッド移
    動機構とを備えることを特徴とする光読取り装置。