JP2007058043A

JP2007058043A - 光情報記録方法および光情報記録媒体

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Publication number: JP2007058043A
Application number: JP2005245887A
Authority: JP
Inventors: Shun Ri; 駿李
Original assignee: OPTWARE KK; Optware KK
Current assignee: OPTWARE KK; Optware KK
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】ホログラフィック記録において、情報の記録再生を安定して行うことができる光情報記録方法および光情報記録媒体を提供すること。
【解決手段】記録する情報２１を符号化して得られる２次元パターン情報２２を含む情報光用空間変調パターン１３によって、光を空間的に変調して情報光１１を生成し、記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む参照光用空間変調パターン１４によって、光を空間的に変調して参照光１２を生成し、情報光１１および参照光１２を対物レンズ１５によって記録媒体１６に対して収束するように照射して記録媒体の情報記録層１７における情報光と参照光との干渉縞１８を記録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空間的に変調することで情報を担持した情報光と参照光とを光情報記録媒体に照射して、光情報記録媒体の情報記録層において、情報光との干渉縞を記録する光情報記録方法および光情報記録媒体に関する。

ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った情報光と参照光とを光情報記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を光情報記録媒体の情報記録層に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その光情報記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によってイメージ情報を持つ再生光が再生される。

近年、ホログラフィック記録において、超高密度のデータ密度とするために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、光情報記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の光情報記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。このデジタルボリュームホログラフィにおいては、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタル化して、２次元デジタルパターン情報に符号化し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、この２次元デジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。

かかるホログラフィック記録を行う光記録再生装置として、情報光および参照光を対物レンズによって記録媒体の同一面側から、情報光の光軸と参照光の光軸とが同軸となるように記録媒体に照射する装置が提案されている（特許文献１）。

この光記録再生装置においては、格子状に配列された多数の画素を有する空間光変調器（ＳＬＭと略すこともある）に２次元デジタルパターン情報を表示し、空間光変調器によって光の位相、強度、波長等の状態を各画素毎に変化させることで２次元デジタルパターン情報を担持した情報光および参照光を生成していた。

従来提案されていた光情報記録方法では、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、対物レンズの入射瞳面（空間光変調器の表示と同じ）において、中央部分に情報光１２１の領域が配置され、情報光１２１の領域を取り囲むように参照光１２２の領域が配置されている（特許文献１）。なお、図１２においては、背景が黒色のため、白線の矢印を用いて符号を指し示した。

参照光１２２は、図１２（Ａ）においては、情報光１２１の領域から放射状に広がる複数の直線からなる放射状の空間変調パターン１２４によって空間的に変調され、図１２（Ｂ）においては、規則性を持たないランダムな空間変調パターン１２５によって空間的に変調されている。

情報光１２１は、記録する情報を特定の変換方式によって符号化して２次元パターン情報を生成し、その２次元パターン情報を用いて情報光用空間変調パターン１２３を形成し、情報光用空間変調パターンによって空間的に変調されている。

２次元デジタルパターン情報への変換方式としては、記録するデジタル情報をそのまま空間光変調器の画素で表現したり、空間光変調器の隣接する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとして、オンの画素の位置によって１ビットのデジタル情報を表現したり、記録する情報を空間光変調器の隣接する画素同士の属性の一致および不一致によって表現する方式等があった（特許文献２）。

以上のようなホログラフィック記録は、実際に記録媒体に書き込まれるのが、２次元デジタルパターン情報そのものではなく、２次元デジタルパターン情報で空間的に変調された情報光と参照光との干渉縞である点において、他の光情報記録（ＣＤ、ＤＶＤ等）と根本的な相違がある。更に、特許文献１のように、情報光および参照光が対物レンズによって照射される場合には、２次元デジタルパターン情報で空間的に変調された情報光および参照光のフーリエ変換された周波数成分同士が干渉縞を形成することになるのである。

国際公開第２００４／１０２５４２号パンフレット国際公開第２００４／３４３８７号パンフレット

第一の課題として、上述したとおり、従来の参照光１２２は、放射状の空間変調パターン１２４やランダムな空間変調パターン１２５であったのに対し、情報光１２１は、記録する情報をある変換方式によって符号化した２次元パターン情報を用いた空間変調パターン１２３であったため、情報光の空間変調パターン１２３と参照光の空間変調パターン１２４，１２５との間に相関関係がなかった。この結果、対物レンズによってフーリエ変換された情報光の周波数成分の分布と参照光の周波数成分の分布が一致せず、情報光と参照光の周波数成分の重なりが不十分となる虞があった。また、参照光の空間変調パターンによっては、フーリエ変換された参照光の周波数成分の強度が弱くなることもあった。

情報光および参照光のフーリエ変換された周波数成分の重なりによって干渉縞が形成されるので、重なりが少なかったり、参照光の周波数成分の強度が弱いと干渉も弱くなり、情報が正確に記録再生できず、ＳＮ比が低くなってしまう。このため、フーリエ変換された情報光の周波数成分の分布と参照光の周波数成分の分布の重畳率を高めることが、情報の正確な記録再生に望ましい。

従来では、参照光１２２の空間変調パターン１２４，１２５を最適化するために、参照光の空間変調パターン１２４，１２５を変更して記録再生することを繰返し行って実験的に求めていた。例えば、放射状の空間変調パターン１２４であれば、放射状の直線のなす仮想中心角の角度を変更したり、ランダムな空間変調パターン１２５であれば、オンの画素とオフの画素の比率を変更していた。このようにして参照光の空間変調パターンを最適化するのは非常に困難であり、汎用性のあるものではなかった。すなわち、情報光１２１の条件（例えば情報の変換方式、２次元パターン情報の配置方式、情報光の空間変調パターンの領域の形状等）が変わると、再び参照光１２２の空間変調パターン１２４，１２５を最適化しなくてはならなかった。

また、従来、参照光１２２を用いて暗号化することも提案されていた。例えば、個人情報として網膜のパターンを抽出して参照光の空間変調パターン１２４，１２５とする方法がある。このように、暗号化によって、参照光の空間変調パターン１２４，１２５が変更されてしまうため、情報光および参照光のフーリエ変換された周波数成分の重なりが不十分となる可能性がある。

第二の課題として、従来の参照光は、参照光１２２の領域内において光強度の分布が均一であった。図１２（Ｂ）の参照光１２２の領域の周辺を含めた光強度の分布を図１２（Ｂ）の右下に示す。同図に示すように、参照光１２２の領域の周辺では光強度がゼロなのに対し、参照光１２２の領域に入ると直ちに所定の光強度まで増加していた。このため、参照光１２２の空間変調パターン１２４、１２５の境界において光強度の急激な変化が生じ、フーリエ変換すると強い高周波成分が生じる現象（ベル−リング効果とも呼ばれる）が発生する。この強い高周波成分によって生じる干渉縞がノイズとなってＳＮ比を低下させていた。

第三の課題として、実際に、従来の情報光の周囲に参照光を配置して情報の記録再生を行うと、再生時に再生光の空間変調パターンの中央付近において、情報がエラーの発生率が高いことが判明した。図１３は、図１２（Ａ）の放射状の空間変調パターンの参照光を用いて記録した干渉縞を再生した再生光の空間変調パターンの中央付近を示すものである。再生光の空間変調パターンの中央付近１３１（白線で囲っている）では、オンの画素が潰れたり、ぼけており、記録時の情報光の空間変調パターンと比較して誤りの発生率が再生光の周辺部分に比べて高かった。空間変調パターンの一部においてエラーが発生すると、エラー訂正コード（ＥＣＣ）の能力にもよるが、空間変調パターンの情報全体に影響する可能性もあり、全体として安定して再生されることが好ましい。

本発明は、第一乃至第三の課題の何れかを解決するものであり、ホログラフィック記録において、情報の記録再生を安定して行うことを目的とする。

本発明の光情報記録方法は、記録する情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む情報光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して情報光を生成し、前記記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む参照光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して参照光を生成し、前記情報光および前記参照光を対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射して前記記録媒体の情報記録層における情報光と参照光との干渉縞を記録することを特徴とする。

更に、上記光情報記録方法において、前記情報光および前記参照光は、前記記録媒体の同一面側から、前記情報光の光軸と前記参照光の光軸とが同軸となるように、前記記録媒体に対して照射されることが好ましい。

更に、上記光情報記録方法において、前記任意の情報として暗号化情報を使用してもよい。

更に、上記光情報記録方法において、前記情報光用空間変調パターンおよび前記参照光用空間変調パターンは、予め定められた形状の基準マークを複数有し、前記基準マークは離散的に配置されていることが好ましい。

更に、上記光情報記録方法において、前記対物レンズの入射瞳面において、中央部分に前記参照光の少なくとも一部が配置され、前記参照光の少なくとも一部の周囲に前記情報光が配置されてもよい。

更に、上記光情報記録方法において、前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光の周囲に前記参照光の少なくとも一部が配置されてもよい。

更に、上記光情報記録方法において、前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光用空間変調パターンの外縁形状は、再生時において情報光用空間変調パターンに対応する再生光の空間変調パターンを検出する光検出手段の受光画素の配列と相似形であることが好ましい。

更に、上記光情報記録方法において、前記参照光は、前記対物レンズの入射瞳面において、前記参照光用空間変調パターンに遷移領域を設けてもよく、前記遷移領域は、前記対物レンズの入射瞳面において、前記参照光用空間変調パターンの前記情報光と対面する側の境界に対して設けられていることが好ましい。

また、本発明の光情報記録方法は、情報光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して情報光を生成し、遷移領域を設けた参照光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して参照光を生成し、前記情報光および前記参照光を対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射して前記記録媒体の情報記録層における情報光と参照光との干渉縞を記録することを特徴とする。

更に、上記光情報記録方法において、前記遷移領域は、前記対物レンズの入射瞳面において、前記参照光用空間変調パターンの前記情報光と対面する側の境界に対して設けられていることが好ましい。

また、本発明の光情報記録方法は、情報を担持した情報光と参照光とを同じ対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射し、前記記録媒体の情報記録層における前記情報光と前記参照光との干渉縞を前記情報記録層に記録する光情報記録方法であって、前記対物レンズの入射瞳面において、中央部分に参照光の一部が配置され、前記参照光の一部の周囲に前記情報光が配置され、前記情報光の周囲に前記参照光の他の一部が配置されることを特徴とする。

更に、上記光情報記録方法において、前記中央部分に配置された参照光の一部の外縁形状は、前記情報光の外縁形状の相似形であることが好ましい。

更に、上記光情報記録方法において、前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光の周囲に配置された参照光の他の一部の内縁形状は、前記情報光の外縁形状の相似形又は相似形の一部であることが好ましい。

また、本発明の光情報記録媒体は、以上に述べた光情報記録方法を用いて干渉縞が情報記録層に記録されている。

本発明の光情報記録方法においては、記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む参照光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して参照光を生成しているので、情報光用空間変調パターンをフーリエ変換した周波数成分と参照光用空間変調パターンをフーリエ変換した周波数成分との重畳率が高まり、情報光と参照光の干渉も強くなり、情報をより正確に記録することができる。また、情報光の条件（例えば情報の変換方式、２次元パターン情報の配置方式、情報光の空間変調パターンの領域の形状等）が変わっても、参照光用空間変調パターンとしては、記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含有させれば、重畳率の高い参照光を容易に得ることができる。

また、本発明の光情報記録方法においては、遷移領域を設けた参照光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して参照光を生成しているので、フーリエ変換した参照光の周波数成分において、高周波成分を弱めることができ、従来に比べて高周波成分による干渉縞を低減し、ノイズを少なくしてＳＮ比を高めることができる。

また、本発明の光情報記録方法においては、対物レンズの入射瞳面において、中央部分に参照光の一部が配置され、参照光の一部の周囲に情報光を配置することによって、中央部分という領域に起因して生じる情報再生時のエラーを防止することができ、鮮明な再生像を得ることができる。

なお、その他の発明の効果については、発明の実施の形態において述べる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１０を用いて説明する。

まず、第一の課題の解決手段について説明する。図１は、本発明の光情報記録方法の一実施態様の概略構成図である。本発明の光情報記録方法では、情報光用空間変調パターン１３によって空間的に変調された情報光１１と、参照光用空間変調パターン１４によって空間的に変調された参照光１２とを対物レンズ１５によって記録媒体１６に対して収束するように照射し、記録媒体１６の情報記録層１７における情報光１１と参照光１２との干渉縞１８を記録する。

情報光１１は、情報光用空間変調パターン１３によって光を空間的に変調することによって生成される。例えば、情報光用空間変調パターン１３を表示した空間光変調器に光を照射すると、空間光変調器の反射光または透過光は、情報光用空間変調パターン１３によって空間的に変調される。

情報光用空間変調パターン１３は、記録する情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含むものであり、多段階に属性を変化させた画素を２次元的に配置して表現される。情報光用空間変調パターン１３の各画素毎に、例えば、光の位相、強度、波長等の状態を多段階に変化させる。以下の説明においては、各画素毎に光の強度をオン（白色の画素）とオフ（黒色又は網掛けの画素）の２段階に変化させる方法で説明するが、この方法に限定されるものではない。例えば、光の位相や波長を変化させてもよいし、２段階ではなく３段階以上に変化させてもよい。

記録する情報を２次元パターン情報に符号化する変換方式としては、記録する情報を一定情報量の単位毎に符号化して、２次元パターン情報のシンボル単位を生成することが好ましい。

変換方式として、一定領域の画素の中における一定数のオンの画素の配置によって情報を表示する変換方式によれば、２次元パターン情報中の光量を一定にすることができ、安定な情報の記録再生を行うことができる。

図２（Ａ）には、記録する情報２１を８ビット毎に、４×４画素のうち３つの画素をオンの画素２２ａとするシンボル単位２２に変換する方式を示す。各シンボル単位２２は、４×４画素の領域における３つのオンの画素２２ａの配置によって情報を識別する。４×４画素の領域における３つのオンの画素２２ａの配置は、₁₆Ｃ₃＝５６０通りとなるため、２５６通りの８ビットの情報を表現することが可能である。特に、各シンボル単位２２において、オンの画素２２ａが隣接すると、フーリエ変換した際の周波数成分が少なくなるため、５６０通りの配置の中から、オンの画素２２ａが隣接しない配置を各シンボル単位２２として選択することが好ましい。

図２（Ｂ）には、記録する情報２１を１０ビット毎に、４×４画素のうち４つの画素をオンの画素２３ａとするシンボル単位２３に変換する方式を示す。各シンボル単位２３は、４×４画素の領域における４つのオンの画素２３ａの配置によって情報を識別する。４×４画素の領域における４つのオンの画素２３ａの配置は、₁₆Ｃ₄＝１８２０通りあるため、５１２通りの１６ビットの情報を表現することが可能である。図２（Ｂ）の変換方式においても、オンの画素２３ａが隣接しない配置を各シンボル単位２３として選択することが好ましい。

更に、図２（Ｃ）には、記録する情報２１を１６ビット毎に、６×６画素のうち５つの画素をオンの画素２４ａとするシンボル単位２４に変換する方式を示す。各シンボル単位２４は、６×６画素の領域における５つのオンの画素２４ａの配置によって情報を識別する。６×６画素の領域における５つのオンの画素２４ａの配置は、₃₆Ｃ₅＝３７６９９２通りあるため、６５５３６通りの１６ビットの情報を表現することが可能である。図２（Ｃ）の変換方式においても、オンの画素２４ａが隣接しない配置を各シンボル単位２４として選択することが好ましい。

なお、図２（Ａ）乃至（Ｃ）の例に限定されず、４×４画素の領域における５つのオンの画素の配置によって情報を識別する変換方式や３×４画素の領域における４つのオンの画素の配置によって情報を識別する変換方式等、領域の大きさおよびオン画素の数を適宜変更することができる。

また、２×２画素の領域における、１つのオン画素の配置によって、情報を識別する変換方式や、１×１６画素の領域における、４つ又は５つのオン画素の配置によって情報を識別する変換方式なども適応可能である。

以上のような変換方式を実行するには、例えば、予め変換テーブルを作成しておき、記録する情報を変換テーブルによって変換することで、２次元パターン情報のシンボル単位を得ることができる。

上述した２次元パターン情報のシンボル単位２２、２３、２４（図２参照）を配列させて、情報光用空間変調パターン１３（図１参照）を形成することができるが、更に、他の２次元パターンを付加してもよい。例えば、基準マークやＥＣＣ情報を表示する画素を付加してもよい。

基準マークは、予め定められた形状の２次元パターンであり、空間変調パターン全体の位置、空間変調パターン全体の向き、空間変調パターンにおける２次元パターン情報の各シンボル単位２２、２３、２４の位置または各シンボル単位２２、２３、２４の向きの基準となるものである。複数の基準マークを離散的に配置することにより、基準マーク同士の位置関係等から空間変調パターン全体の位置および向き、シンボル単位の位置および向きを特定することができるので有効である。例えば、一定量の２次元パターン情報のシンボル単位と基準マークとを一つのブロック単位として構成し、複数のブロックを配列させて情報光用空間変調パターン１３を形成してもよい。

図３は、対物レンズの入射瞳面における情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンの一実施態様である。図３においては、円環状の参照光３２の内側に情報光３１が配置されている。また、図３において記録する情報は、図２（Ａ）の変換方式によって、８ビット毎に３つのオン画素が配置された４×４画素のシンボル単位に符号化されている。なお、図３においては、背景が黒色のため、白線の引き出し線、矢印を用いて符号を指し示した（図７においても同じ）。

情報光用空間変調パターン３３は、四角の環状の基準マーク３５が、最上段に４個、２段目に６個、３〜６段目に各８個、７段目に６個、８段目に４個、等間隔に配置されている。そして、最上段の一番左側の基準マーク３５ａだけは、周囲にシンボル単位が配置されておらず、その他の基準マーク３５は、基準マーク３５を中心とした正方形状となるようにシンボル単位が配置されてそれぞれブロックを形成している。左上の基準マーク３５ａは、他の基準マーク３５のブロックと異なり、シンボル単位が配置されておらず、情報光用空間変調パターン３３自体の位置や向きの基準となる。例えば、再生時において、情報光用空間変調パターン３３を検出すると、基準マーク３５ａが左上となるように位置合わせをし、その後、基準マーク３５ａの右隣のブロックから復号化して再生することができる。更に、各ブロックについては、基準マーク３５を中心として一定範囲にシンボル単位が配置されているので、各シンボル単位の位置を特定することができる。仮に、情報光用空間変調パターン全体に対して一つの基準マークしか設けなかった場合は、基準マークの近くに配置されたシンボル単位については位置合わせが可能であるが、遠くに配置されたシンボル単位については位置合わせの誤差が大きくなる。空間変調パターンは、一画素分誤差が生じるとシンボル単位が全く異なってしまい別の情報を示すことになる。このため、基準マークによる位置合わせは、情報の正確な再生に有効である。

また、記録する情報を符号化した２次元パターン情報についてのＥＣＣ情報を表示する画素を情報光用空間変調パターンとして付加してもよい。例えば、２次元パターン情報を配置した後の空間変調パターンにおいて、各行および各列毎にオンの画素の数を合計し、偶数であればオンの画素を奇数であればオフの画素を付加して、パリティ・チェックを可能としたり、各行および各列毎に予め定められた多項式でデータを処理した結果を付加して、ＣＲＣ（ＣｙｃｌｉｃＲｅｄｕｎｄａｎｃｙＣｈｅｃｋ）を可能とすることもできる。

参照光１２（図１参照）は、参照光用空間変調パターン１４によって光を空間的に変調することによって生成される。例えば、参照光用空間変調パターン１４を表示した空間光変調器に光を照射すると、空間光変調器の反射光または透過光は、参照光用空間変調パターン１４によって空間的に変調される。図３のように、情報光用空間変調パターン３３と参照光用空間変調パターン３４とが、対物レンズの入射瞳面において、重畳していない場合は、情報光用空間変調パターン３３と参照光用空間変調パターン３４とを一つの空間光変調器に表示して、情報光３１と参照光３２を同時に生成することができる。なお、情報光用空間変調パターン３３と参照光用空間変調パターン３４とを別々の空間光変調器に表示して、それぞれ独立して情報光３１と参照光３２を生成してもよい。

参照光用空間変調パターン１４（図１参照）は、情報光用空間変調パターン１３を形成する際に、記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含むものであり、多段階に属性を変化させた画素を２次元的に配置して表現される。参照光用空間変調パターン１３の各画素毎に、例えば、光の位相、強度、波長等の状態を多段階に変化させる。以下の説明においては、各画素毎に光の強度をオン（白色の画素）とオフ（黒色又は網掛けの画素）の２段階に変化させる方法で説明するが、この方法に限定されるものではない。例えば、光の位相や波長を変化させてもよいし、２段階ではなく３段階以上に変化させてもよい。

情報光用空間変調パターン１３を形成する際に、記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を参照光用空間変調パターン１４に含ませることにより、情報光用空間変調パターン１３をフーリエ変換した周波数成分と参照光用空間変調パターン１４をフーリエ変換した周波数成分との重畳率が高まり、情報光と参照光の干渉も強くなり、情報をより正確に記録することができる。また、情報光の条件（例えば情報の変換方式、２次元パターン情報の配置方式、情報光の空間変調パターンの領域の形状等）が変わっても、参照光用空間変調パターンとしては、記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含有させれば、重畳率の高い参照光を得ることができる。

更に、情報光用空間変調パターン１３において、基準マークを設けた場合、参照光用変調パターン１４においても、基準マークを設けてもよい。参照光用変調パターン１４に基準マークを設けた場合は、情報光用空間変調パターン１３の基準マークをフーリエ変換することによって生じる周波数成分と、参照光用変調パターン１４の基準マークをフーリエ変換することによって生じる周波数成分とが重なることにより、基準マークの再生効率を向上させることができる。なお、参照光用変調パターン１４に基準マークを設けなくてもよい。

また、任意の情報として暗号化情報を使用し、参照光の空間変調パターンによって情報を暗号化することもできる。暗号化情報としては、例えば、記録するユーザーが設定したパスワードや、記録するユーザーの指紋パターン、網膜パターン、血管のパターン等の個人特定情報等を使用することができる。この場合、暗号化情報を一旦デジタル情報に変換し、その後、デジタル情報を記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で符号化して得られた２次元パターン情報を参照光用空間変調パターンに含めればよい。本発明の光情報記録方法によれば、暗号化情報を使用して参照光の空間変調パターンを生成しても、記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で暗号化情報を符号化しているため、情報光と参照光のフーリエ変換することによって生じる周波数成分の重畳率が高められる。

図３においては、参照光３２の参照光用変調パターン３４は、図２（Ａ）の変換方式によって、任意の情報を８ビット毎に３つのオン画素が配置された４×４画素のシンボル単位に符号化し、基準パターンを中心とする正方形状となるように配置してブロックを形成し、複数のブロックを参照光の領域よりも大きく配列した仮想の空間変調パターンから、参照光の領域内のものを抜き出したものである。このため、図３の参照光用変調パターン３４において、参照光の領域の境界に位置するブロックは、その一部が欠けている。

図３では、参照光全体に２次元パターン情報を配置したが、一部に配置してもよい。例えば、ランダムなパターン中に任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を配置してもよい。

また、図３の参照光用空間変調パターン３３は、参照光の領域において、光強度の分布が均一なものであるが、後述するように、参照光用空間変調パターン３３に遷移領域を設けてもよい。なお、遷移領域は、少なくとも情報光と対面する側の境界に設けられていることが好ましい。

また、図３においては、中央に情報光３１を配置し、その周囲に参照光３２を配置したが、後述するように、中央部分に参照光の少なくとも一部を配置し、その周囲に情報光を配置してもよいし（図８（Ａ）乃至（Ｆ）、図９（Ａ）乃至（Ｆ））、更に情報光の周囲に参照光の他の一部を配置してもよい（図９（Ａ）乃至（Ｆ））。

また、図３においては、情報光用空間変調パターン３３の外縁形状は、参照光の内側の円形の領域内にブロックを充填するため、複雑な多角形状である。ところで、再生時において再生光の空間変調パターンを読み取る光検出手段は、複数の受光画素が行列状に配列されており、各行毎に一行分の情報をまとめて読み取る構造となっている。通常、光検出手段の受光画素の配列は四角形状であるため、複雑な多角形状の空間変調パターンを読み取ると、空間変調パターンの領域外の受光画素が無駄になり、情報の転送速度を低下させてしまう。例えば、図３の情報光用空間変調パターン３３において、中段には、８つのブロックが配置されており、光検出手段の受光画素としては、８つのブロックを受光できるように構成されている。しかし、最下段には、４つのブロックしか配置されていないため、４つのブロックに対応する位置の光検出手段の受光画素の各行は、８ブロックを読み取ることが可能なのに、半分の４ブロックだけを読み取ることになる。

このため、情報光の外縁形状と光検出手段の受光画素の配列の形状を相似形とすると、再生光の空間変調パターンを効率よく読み出すことができる。この場合、光検出手段の受光画素の配列に合わせて、情報光の外縁形状を四角としてもよいし、逆に情報光の外縁形状に合わせて受光画素を配列させた光検出手段を使用してもよい。このように、情報光用空間変調パターンの外縁形状を四角とすると、通常の光検出手段の受光画素の配列と相似形とすることができ、情報の転送速度を向上することができる。なお、空間変調パターンの１画素に対して、複数の受光画素を対応させて再生強度を高めたり、光検出手段に予備の受光画素を周囲に配置させてもよいので、相似形とした。

対物レンズ１５（図１参照）は、情報光１１と参照光１２を記録媒体１６に対して収束するように照射して、対物レンズの入射瞳面における情報光用空間変調パターン１３と参照光用空間変調パターン１４のフーリエ変換された周波数成分同士を干渉させて干渉縞を形成させる。なお、情報光用空間変調パターン１３と参照光用空間変調パターン１４は、対物レンズの入射瞳面に直接表示されるか、対物レンズの入射瞳面に結像するように光学系によって伝搬される。図１においては、対物レンズ１５として、一枚のレンズで示しているが、複合レンズを使用してもよい。

また、情報光１１の光軸と参照光１２の光軸とが一定の角度で交差するように情報光１１と参照光１２を記録媒体１６に照射して、二光束干渉型のホログラフィを形成してもよいが、二光束干渉型の場合は、情報光１１と参照光１２を別々の方向から照射する必要があり、装置が大型化してしまう。このため、情報光１１の光軸と参照光１２の光軸とが同軸となるように、記録媒体１６の同一面側から情報光１１と参照光１２を記録媒体１６に照射して、ホログラフィを形成してもよい（以下「コリニア型のホログラフィ」と呼ぶ）。この場合、情報光１１と参照光１２を同じ向きに照射すればよいので、装置を小型化することができる。

図３の情報光用空間変調パターン３３および参照光用空間変調パターン３４の場合は、情報光３１および参照光３２が、対物レンズに対し、情報光の光軸（情報光用空間変調パターン３３の中心）と参照光の光軸（参照光用空間変調パターン３４の中心）とが同軸となるように入射し、記録媒体に対し、その同一面側から情報光の光軸と参照光の光軸とが同軸となるように照射される。

記録媒体１６（図１参照）は、干渉縞が記録される情報記録層１７を有しており、図１においては、更に、第１基板１６ａおよび第２透明基板１６ｂを備えている。記録媒体１６としては、ディスク状やカード状のものを使用することができ、記録媒体１６を回転させながら記録および再生してもいいし、記録および再生の時には固定されていてもよい。記録媒体１６として、ディスク状の記録媒体を使用し、回転させつつ記録再生を行う方式の場合は、ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて使用されているディスク駆動機構を使用することができ、更には、ＣＤドライブやＤＶＤドライブとの互換性を持たせることも容易になるので好ましい。

また、記録媒体１６に、位置決め用の情報を予め記録しておき、照射位置の位置決めにフィードバック機構を採用すると、より正確な位置決めを行うことができるので好ましい。例えば、記録媒体１６として、情報記録層に積層して反射層を形成し、反射層の表面に位置決め用の情報としてピットを形成し、位置決め用の情報を予め記録してもよい。なお、位置決め情報を読み取る光として、記録又は再生用の光とは異なる波長の光を使用する場合は、ピットを形成した位置決め情報を読み取る光に対する反射層とは別に、記録又は再生用の光を反射する波長選択反射層を設けてもよい。例えば、反射層と情報記録層との間に、記録又は再生用の光を反射し、位置決め情報を読み取る光を透過する波長選択反射層を形成すれば、記録再生領域に重畳して位置決め情報を記録することができ、更に記録媒体の同一面側にピックアップ装置を配置できるので記録再生装置を小型化することができる。

次に、第二の課題の解決手段について説明する。図４は、対物レンズの入射瞳面における情報光４１および参照光４２、４３の概略図である。図４（Ａ）および（Ｂ）においては、円環状の参照光４２、４３の内側に、情報光４１が配置されており、それぞれ図の右下に、参照光４２、４３の参照光用空間変調パターンの平均的な光強度の分布を示す。

図４（Ａ）の参照光４２は、情報光４１から離間していく方向（円環の幅方向）において、徐々に平均的な光強度が増加し、ピークに達した後、減少する分布であり、参照光４２の参照光用空間変調パターン全体が遷移領域４２ａとなっている。

図４（Ｂ）の参照光４３は、情報光４１から離間していく方向（円環の幅方向）において、徐々に平均的な光強度が増加する遷移領域４３ａが設けられ、その後一定の光強度を維持した後に、光強度が減少する遷移領域４３ｂが設けられている。図４（Ｂ）では、参照光４３の参照光用空間変調パターンにおける境界付近に遷移領域４３ａ、４３ｂが設けられている。

遷移領域は、参照光の領域外における画素の属性の構成比率から、参照光の領域内における画素の属性の構成比率へ変化させる領域である。図４のように、曲線状に変化させてもいいし、段階的に変化させてもよい。図４においては、平均的な光強度の分布を示したが、これは図４の参照光が光強度を空間的に変調して生成されるものであり、オンの画素の構成比率が光強度の分布となるからである。図４においては、参照光の左右両側の境界に遷移領域を設けたが、一方の境界に設けた構成であってもよい。情報光への影響を考慮すると、情報光に対面する側の境界に対する遷移領域４３ａを設けることが好ましい。

図５（Ａ）には、オン画素の構成比率の分布を示し、図５（Ｂ）には、図５（Ａ）の分布をフーリエ変換した時の正規化された周波数成分（０に近い方が低周波であり、右に行く程高周波である）の分布を示す。図５（Ａ）の分布５１は、オン画素の構成比率が一定であり、従来の参照光における分布であり、そのフーリエ変換したものは、図５（Ｂ）における周波数成分の分布５３である。分布５３では、高周波の領域において強い振幅が現れている。図５（Ａ）の分布５２は、図４Ａに示したような遷移領域４２ａにおける分布であり、そのフーリエ変換したものは、図５（Ｂ）における周波数成分の分布５４である。分布５４では、分布５３に比べて高周波の領域における振幅が弱くなっている。このため、参照光の参照光用空間変調パターンに遷移領域を設けると、フーリエ変換した参照光の周波数成分において、高周波成分を弱めることができ、従来に比べて高周波成分による干渉縞を低減し、ノイズを少なくしてＳＮ比を高めることができる。

遷移領域におけるオン画素の分布については、窓関数を用いて設計することが可能である。窓関数の一例を下記数１乃至数４に示す。

数１の窓関数において、ａ₀、ａ₁、ａ₂、ａ₃は係数であり、Ｎは参照光の幅である。ａ₀＝０．４、ａ₁＝０．５、ａ₂＝０．１、ａ₃＝０．０１、Ｎ＝５０とした時のオン画素の分布を図６（Ａ）に示す。なお、図６（Ａ）において、従来の一定の比率の分布６０を点線で示す。図６（Ａ）において、数１のＷ₁（ｘ）の分布６１ａは、参照光の境界においてオン画素が０で、中央においてオン画素の比率が最大の０．５となる。参照光として光強度を空間的に変調する場合、遷移領域を設けることで、参照光の光量が減少する。このため、数１のＷ₂（ｘ）の分布６１ｂにおいては、分布形状は分布６１ａと同じであるが、境界におけるオン画素の比率を０．１として光量を増加させている。数１のＷ₃（ｘ）の分布６１ｃにおいては、境界におけるオン画素の比率を０．１とした上で、係数を０．４に変えてオン画素比率の最大値を０．５として光量を増加させている。

数２の窓関数において、ａ₀は係数であり、Ｎは参照光の幅である。ａ₀＝１．０、Ｎ＝５０とした時のオン画素の分布を図６（Ｂ）に示す。なお、図６（Ｂ）においても、従来の一定の比率の分布６０を点線で示す。図６（Ｂ）において、数２のＷ₁（ｘ）の分布６２ａは、参照光の境界においてオン画素が約０．３で、中央においてオン画素の比率が最大の０．５となる。数２のＷ₂（ｘ）の分布６２ｂにおいては、分布形状は分布６２ａと同じであるが、境界におけるオン画素の比率を約０．４として光量を増加させている。数２のＷ₃（ｘ）の分布６２ｃにおいては、境界におけるオン画素の比率を約０．３４とし、係数を０．４に変えてオン画素比率の最大値を０．５として光量を増加させている。

数３の窓関数において、ａ₀、ａ₁、ａ₂、ａ₃は係数であり、Ｎは参照光の幅である。ａ₀＝０．４、ａ₁＝０．５、ａ₂＝０．１、ａ₃＝０．０１、Ｎ＝５０とした時のオン画素の分布を図６（Ｃ）に示す。なお、図６（Ｃ）においても、従来の一定の比率の分布６０を点線で示す。図６（Ｃ）の分布６３ａ乃至６３ｃは、数１の分布６１ａ乃至６１ｃの中央までの分布である。このため、図６（Ｃ）の分布は、左側の境界に対する遷移領域として機能する。

数４の窓関数において、ａ₀は係数であり、Ｎは参照光の幅である。ａ₀＝１．０、Ｎ＝５０とした時のオン画素の分布を図６（Ｄ）に示す。なお、図６（Ｄ）においても、従来の一定の比率の分布６０を点線で示す。図６（Ｄ）の分布６４ａ乃至６４ｃは、数２の分布６２ａ乃至６２ｃの中央までの分布である。このため、図６（Ｄ）の分布は、左側の境界に対する遷移領域として機能する。

図７は、対物レンズの入射瞳面における情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンの一実施態様である。図７においては、円環状の参照光７２の内側に情報光７１が配置されている。

情報光用空間変調パターン７３は、四角形の基準マーク７５が、最上段に４個、２段目に６個、３〜６段目に各８個、７段目に６個、８段目に４個、等間隔に配置されている。そして、最上段の一番左側の基準マーク７５ａだけは、周囲にシンボル単位が配置されておらず、その他の基準マーク７５は、基準マーク７５を中心とした正方形状となるようにシンボル単位が配置されてそれぞれブロックを形成している。左上の基準マーク７５ａは、他の基準マーク７５のブロックと異なり、シンボル単位が配置されておらず、情報光用空間変調パターン７３自体の位置や向きの基準となる。例えば、再生時において、情報光用空間変調パターン７３を検出すると、基準マーク７５ａが左上となるように位置合わせをし、その後、基準マーク７５ａの右隣のブロックから復号化して再生することができる。

参照光用空間変調パターン７４は、図７においては、ランダムなパターンであるが、右下に示すように、情報光側から徐々に平均的な光強度が増加し、ピークに達した後、減少する分布であり、参照光７２の参照光用空間変調パターン７４全体が遷移領域となっている。図７においては、参照光用空間変調パターンとして、ランダムな空間変調パターンを用いたが、放射状の空間変調パターンや図３に示すように任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む空間変調パターンであってもよい。放射状の空間変調パターンの場合は、放射状の直線について、境界近傍を点線とすればよい。

また、図３のように、任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報と基準マークによって形成された空間変調パターンの場合は、ランダムなパターンで形成された遷移領域を参照光の領域の境界に付加してもよいし、境界近傍における空間変調パターン中のオン画素の一部をオフ画素として遷移領域を形成してもよい。

また、図７においては、中央に情報光７１を配置し、その周囲に参照光７２を配置したが、後述するように、中央部分に参照光の少なくとも一部を配置し、その周囲に情報光を配置してもよいし（図８（Ａ）乃至（Ｆ）、図９（Ａ）乃至（Ｆ））、更に情報光の周囲に参照光の他の一部を配置してもよい（図９（Ａ）乃至（Ｆ））。

また、図７においては、情報光用空間変調パターン７３の外縁形状は、参照光の内側の円形の領域内にブロックを充填するため、複雑な多角形状であるが、情報光の外縁形状と光検出手段の受光画素の配列の形状を相似形とすると、再生光の空間変調パターンを効率よく読み出すことができるので、転送速度を向上することができ好ましい。

更に、第三の課題の解決手段について説明する。図８（Ａ）乃至（Ｆ）および図９（Ａ）乃至（Ｆ）は、対物レンズの入射瞳面における情報光の領域と参照光の領域（網掛けの領域）を示す概略図である。

図８（Ａ）乃至（Ｆ）では、対物レンズの入射瞳面において、中央部分に参照光の領域８２を配置し、参照光の領域８２の周囲に情報光の領域８１を配置している。

図８（Ａ）では、中央部分に円形の参照光の領域８２を配置し、その周囲に円環状の情報光の領域８１を配置している。図８（Ｂ）は、中央部分に四角形の参照光の領域８２を配置し、その周囲に四角の環状の情報光の領域８１を配置している。図８（Ｃ）は、中央部分に六角形の参照光の領域８２を配置し、その周囲に六角の環状の情報光の領域８１を配置している。図８（Ｄ）は、中央部分に四角形の参照光の領域８２を配置し、その周囲に内縁形状が四角で外縁形状が円の環状の情報光の領域８１を配置している。図８（Ｅ）は、中央部分に円形の参照光の領域８２を配置し、その周囲に内縁形状が円で外縁形状が四角の環状の情報光の領域８１を配置している。図８（Ｆ）は、中央部分に円形の参照光の領域８２を配置し、その周囲に内縁形状が円で外縁形状が六角の環状の情報光の領域８１を配置している。

図１３に示すように、中央部分はエラーの発生率が高いので、図８に示すように、中央部分には情報光を配置せずに、参照光の領域８２を配置することにより、中央部分という領域に起因して生じる情報再生時のエラーを防止することができ、鮮明な再生像を得ることができる。

また、図８（Ａ）乃至（Ｃ）のように、中央部分に配置された参照光の領域８２の外縁形状が、情報光の領域８１の外縁形状と相似形の場合、環状の情報光の周方向について均一な干渉縞を形成することができ、再生像が均一となり、情報の記録再生の信頼性を高めることができる。

次に、図９（Ａ）乃至（Ｆ）では、対物レンズの入射瞳面において、中央部分に参照光の一部の領域９２ａを配置し、参照光の一部の領域９２ａの周囲に情報光の領域９１を配置し、情報光の領域９１の周囲に参照光の他の一部の領域９２ｂを配置している。

図９（Ａ）は、中央部分に円形の参照光の領域９２ａを配置し、参照光の領域９２ａの周囲に円環状の情報光の領域９１を配置し、情報光の領域９１の周囲に円環状の参照光の領域９２ｂを配置している。図９（Ｂ）は、中央部分に四角形の参照光の領域９２ａを配置し、参照光の領域９２ａの周囲に四角の環状の情報光の領域９１を配置し、情報光の領域９１の周囲に四角の環状の参照光の領域９２ｂを配置している。図９（Ｃ）は、中央部分に六角形の参照光の領域９２ａを配置し、参照光の領域９２ａの周囲に六角の環状の情報光の領域９１を配置し、情報光の領域９１の周囲に六角の環状の参照光の領域９２ｂを配置している。図９（Ｄ）は、中央部分に四角形の参照光の領域９２ａを配置し、参照光の領域９２ａの周囲に四角の環状の情報光の領域９１を配置し、情報光の領域９１の周囲に内縁形状が四角の一部で外縁形状が円の一部の４つの参照光の領域９２ｂを配置している。図９（Ｅ）は、中央部分に円形の参照光の領域９２ａを配置し、参照光の領域９２ａの周囲に円環状の情報光の領域９１を配置し、情報光の領域９１の周囲に内縁形状が円で外縁形状が四角の参照光の領域９２ｂを配置している。図９（Ｆ）は、中央部分に円形の参照光の領域９２ａを配置し、参照光の領域９２ａの周囲に円環状の情報光の領域９１を配置し、情報光の領域９１の周囲に内縁形状が円で外縁形状が六角の参照光の領域９２ｂを配置している。

図１３に示すように、中央部分はエラーの発生率が高いので、図９に示すように、中央部分には情報光を配置せずに、参照光の領域９２ａを配置することにより、中央部分という領域に起因して生じる情報再生時のエラーを防止することができ、鮮明な再生像を得ることができる。

更に、図９（Ａ）乃至（Ｆ）においては、中央部分の参照光と周辺部分の参照光によって情報光が挟まれる構成であるため、情報光の幅方向について均一な干渉縞を形成することができ、再生像が均一となり、情報の記録再生の信頼性を高めることができる。

また、図９（Ａ）乃至（Ｆ）のように、中央部分に配置された参照光の領域９２ａの外縁形状が、情報光の領域９１の外縁形状と相似形の場合、環状の情報光の周方向について均一な干渉縞を形成することができ、再生像が均一となり、情報の記録再生の信頼性を高めることができる。更に、図９（Ａ）乃至（Ｆ）のように、情報光の周囲に配置された参照光の領域９２ｂの内縁形状が、情報光の領域９１の外縁形状の相似形又は相似形の一部の場合、環状の情報光の周方向について均一な干渉縞を形成することができ、再生像が均一となり、情報の記録再生の信頼性を高めることができる。加えて、図９（Ａ）乃至（Ｃ）は、周辺の参照光の領域９２ｂの幅が均一であるため、情報光に均一に干渉させることができ好ましい。

図１０（Ａ）は、図８（Ａ）に示した参照光の領域において、遷移領域を設けた時の一実施形態を示し、図１０（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した参照光の領域において、遷移領域を設けた時の一実施形態を示す。図１０（Ａ）および（Ｂ）において、それぞれ図の下方に、参照光の参照光用空間変調パターンの平均的な光強度の分布を示す。

図１０（Ａ）では、中央の参照光の領域８２の境界近傍に遷移領域８２ａを設けた。図１０（Ｂ）では、中央の参照光の領域９２ａについては、境界近傍に遷移領域９２ｃを設け、周辺の参照光の領域９２ｂについては、情報光の領域９１側から徐々に光強度を増加させた遷移領域９２ｄが参照光の領域９２ｂ全体に設けられている。遷移領域９２ｄは、情報光側の境界に対する遷移領域である。

なお、図８乃至図１０において、参照光の参照光用空間変調パターンとして、図３に示すように任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む空間変調パターンであってもよい。

図１１は、ホログラフィを形成するための光情報記録再生装置の実施形態を示す概略構成図である。光情報記録再生装置１１０は、記録再生用光源１１１、コリメータレンズ１１２、偏光ビームスプリッタ１１３、空間光変調器（情報表現手段）１１４、１対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂ、ミラー１１６、４分の１波長板１１７、対物レンズ１１８、光検出手段１１９を備えている。また、図１１において、情報が記録される記録媒体１６は、第１透明基板１６ａ、情報記録層１７、反射層１８および第２透明基板１６ｂを備えている。

記録再生用光源１１１は、情報を記録するための情報光および参照光を形成するための光および情報を再生するための参照光を形成するための光を射出する。光源１１１としては、コヒーレントな直線偏光の光線束を発生する例えば半導体レーザを用いることができる。この記録再生用光源１１１としては、高密度記録を行うために波長が短い方が有利であり、青色レーザやグリーンレーザを採用することが好ましい。また、光源１１１として、固体レーザーを使用することもできる。

コリメータレンズ１１２は記録再生用光源１１１からの発散光線束をほぼ平行光線とするものである。

偏光ビームスプリッタ１１３は、直線偏光（例えばＰ偏光）を反射または透過し、当該偏光に垂直な直線偏光（例えばＳ偏光）を透過または反射するような半反射面１１３ａを有している。図１１においては、偏光ビームスプリッタ１１３は、記録再生用光源１１１から射出された光線束を空間光変調器１１４に向けて反射し、空間光変調器１１４で偏光方向が９０度回転された情報光および参照光を透過する。

空間光変調器１１４は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相又は／および強度を変調することができる透過型又は反射型の空間光変調器を使用することができる。空間光変調器１１４としては、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）やマトリクス型の液晶素子を使用することができる。ＤＭＤは、入射した光を画素ごとに反射方向を変えることで強度を空間的に変調したり、入射した光を画素ごとに反射位置を変えることで位相を空間的に変調することができる。液晶素子は、画素ごとに液晶の配向状態を制御することで、入射した光の強度や位相を空間的に変調することができる。例えば、各画素毎に出射光の位相を、互いにπラジアンだけ異なる２つの値のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調することができる。図１１において空間光変調器１１４は、入射光の偏光方向に対して、出射光の偏光方向を９０°回転させるようになっている。

そして、空間光変調器１１４の表示面に表示された情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンによって、光源１１１からの光を空間的に変調することにより、情報光および参照光を生成することができる。なお、情報光と参照光を生成する空間光変調器１１４を別々に設けることもできる。例えば、光源１１１からの光をビームスプリッタ等により分割して、一方の光を第一の空間光変調器によって空間的に変調して情報光を生成し、他方の光を第二の空間光変調器によって空間的に変調して参照光を生成してもよい。この場合は、情報光用空間変調パターンと参照光用空間変調パターンを対物レンズ１１８の入射瞳面において結像させる必要があるため、情報光を生成する空間光変調器と参照光を生成する空間光変調器を共役な関係とし、一対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂによって伝搬させる。

一対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂは、空間光変調器１１４から対物レンズ１１８までの間に配置されており、空間光変調器１１４に表示された像を対物レンズ１１８の入射瞳面に結像するように配置されている。すなわち、空間光変調器１１４から第１のリレーレンズ１１５ａまでの距離が第１のリレーレンズ１１５ａの焦点距離ｆ１となり、第２のリレーレンズ１１５ｂから対物レンズ１１８の入射瞳面までの距離が第２のリレーレンズ１１５ｂの焦点距離ｆ２となり、第１および第２のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂ間の距離が第１のリレーレンズ１１５ａの焦点距離ｆ１と第２のリレーレンズ１１５ｂの焦点距離ｆ２の和となるように配置されている。

また、図１１において、一対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂは、対物レンズ１１８から光検出手段１１９までの間に配置されており、再生用の参照光によって記録媒体１６の情報記録層１７から発生した再生光の対物レンズ１１８の射出瞳面における像を再び結像するように配置されている。すなわち、対物レンズ１１８の射出瞳面から第２のリレーレンズ１１５ｂまでの距離が焦点距離ｆ２となり、第１のリレーレンズ１１５ａから光検出手段１１９までの距離が焦点距離ｆ１となり、第１および第２のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂ間の距離が焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２の和となるように配置されている。

なお、一対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂの配置は、他の光学素子を適宜配置することで変化する。例えば、第１のリレーレンズ１１５ａから光検出手段１１９までの間に拡大レンズを配置すれば、第１のリレーレンズ１１５ａと拡大レンズの入射瞳面までの距離が焦点距離ｆ１となるように配置される。

ミラー１１６は、光の進行方向を対物レンズ１１８に向けて反射するものであり、光学系の構成によっては不要である。

４分の１波長板１１７は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を４分の１波長変化させる位相板である。４分の１波長板１１７によってＰ偏光の光は円偏光に変化され、更に、この円偏光の光が４分の１波長板１１７を通過するとＳ偏光に変化されることになる。この４分の１波長板１１７によって、再生時における再生用の参照光と再生光を偏光ビームスプリッタ１１３で分離することができる。

対物レンズ１１８は、記録時においては、入射瞳面に結像した情報光および参照光を記録媒体１６に照射し、情報記録層１７において干渉させて記録するものであり、また再生時においては、入射瞳面に結像した参照光を記録媒体１６に照射し、記録媒体１６の情報記録層１７から発生した再生光を入射して射出瞳面に結像させるものである。

光検出手段１１９は、格子状に配列された多数の受光画素を有し、各受光画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。光検出手段１１９としては、ＣＣＤ型固体撮像素子やＭＯＳ型固体撮像素子を用いることができる。また、光検出手段１１９として、ＭＯＳ型固体撮像素子と信号処理回路とが１チップ上に集積されたスマート光センサ（例えば、文献「ＯｐｌｕｓＥ，１９９６年９月，Ｎｏ．２０２，第９３〜９９ページ」参照。）を用いてもよい。このスマート光センサは、転送レートが大きく、高速な演算機能を有するので、このスマート光センサを用いることにより、高速な再生が可能となり、例えば、Ｇ（ギガ）ビット／秒オーダの転送レートで再生を行うことが可能となる。

光情報記録装置としての動作を説明すると、光源１１１から射出した光は、コリメータレンズ１１２によって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１１３によって空間光変調器１１４に向けて反射される。そして、空間光変調器１１４に表現された情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンによって情報光および記録用の参照光が生成される。情報光および記録用の参照光は、偏光ビームスプリッタ１１３を通過して、一対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂによって、対物レンズ１１８の入射瞳面に空間光変調器１１４で表現された空間変調パターンが結像するように伝搬される。その途中、ミラー１１６によって対物レンズ１１８に向けて反射され、４分の１波長板１１７を通過する。そして、対物レンズ１１８によって記録媒体１６に照射され、記録媒体１６の情報記録層１７に情報光および記録用の参照光の干渉縞が記録される。

更に、光情報再生装置としての動作を説明すると、光源１１１から射出した光は、コリメータレンズ１１２によって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１１３によって空間光変調器１１４に向けて反射される。そして、空間光変調器１１４に表現された参照光用空間変調パターンによって再生用の参照光が生成される。なお、再生時における再生用の参照光の参照光用空間変調パターンは、記録媒体に記録された情報が記録される際に照射された記録用の参照光の参照光用空間変調パターンである。再生用の参照光は、偏光ビームスプリッタ１１３を通過して、一対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂによって、対物レンズ１１８の入射瞳面に空間光変調器１１４で表現された参照光用空間変調パターンが結像するように伝搬される。その途中、ミラー１１６によって対物レンズ１１８に向けて反射され、４分の１波長板１１７を通過する。そして、対物レンズ１１７によって記録媒体１６に照射され、記録媒体１６の情報記録層１７に記録された干渉縞によって回折され、記録時における情報光と同じ情報を有する再生光を発生する。

再生光は、記録媒体１６の反射層１８によって記録媒体１６から対物レンズ１１８に向かって射出し、対物レンズ１１８によってその射出瞳面に情報光用空間変調パターンを結像し、かかる像を光検出手段１１９に再び結像されるように一対のリレーレンズ１１５ａ、１１５ｂによって伝搬される。その間に、再生光は、４分の１波長板１１７を通過し、ミラー１１６によって偏光ビームスプリッタ１１３に向けて反射される。その後、再生光は、照射時の再生用の参照光と比べて４分の１波長板１１７を２回通過しているので偏光方向が９０°ずれているため、偏光ビームスプリッタ１１３によって、光検出手段１１９に向けて反射される。最後に光検出手段１１９によって再生光の空間変調パターンが検出され、検出された情報は、制御手段（図示せず）に送られ、制御手段においてデコードされ情報を再生する。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明の光情報記録方法の一実施態様の概略構成図（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ記録する情報を２次元パターン情報に符号化する変換方式を説明する図本発明の情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンの一実施態様を示す図本発明の参照光の参照光用空間変調パターンの平均的な光強度の分布を示すための概略図（Ａ）は、オン画素の構成比率の分布を示し、（Ｂ）は、フーリエ変換した時の正規化された周波数成分の分布を示す図（Ａ）乃至（Ｄ）は、遷移領域におけるオン画素の構成比率の分布を示す図本発明の情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンの一実施態様を示す図（Ａ）乃至（Ｆ）は、情報光の領域と参照光の領域を示す概略図（Ａ）乃至（Ｆ）は、情報光の領域と参照光の領域を示す概略図本発明の参照光の参照光用空間変調パターンの平均的な光強度の分布を示すための概略図光情報記録再生装置の実施形態を示す概略構成図（Ａ）および（Ｂ）は、従来の情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンを示す図従来の再生光の空間変調パターンを示す図

符号の説明

１１情報光
１２参照光
１３情報光用空間変調パターン
１４参照光用空間変調パターン
１５対物レンズ
１６記録媒体
１７情報記録層
１８干渉縞
２１記録する情報
２２２次元パターン情報

Claims

記録する情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む情報光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して情報光を生成し、
前記記録する情報を符号化した時の変換方式と同じ変換方式で任意の情報を符号化して得られる２次元パターン情報を含む参照光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して参照光を生成し、
前記情報光および前記参照光を対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射して前記記録媒体の情報記録層における情報光と参照光との干渉縞を記録することを特徴とする光情報記録方法。
前記情報光および前記参照光は、前記記録媒体の同一面側から、前記情報光の光軸と前記参照光の光軸とが同軸となるように、前記記録媒体に対して照射されることを特徴とする請求項１記載の光情報記録方法。
前記任意の情報として暗号化情報を使用したことを特徴とする請求項１または２記載の光情報記録方法。
前記情報光用空間変調パターンおよび前記参照光用空間変調パターンは、予め定められた形状の基準マークを複数有し、前記基準マークは離散的に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の光情報記録方法。
前記対物レンズの入射瞳面において、中央部分に前記参照光の少なくとも一部が配置され、前記参照光の少なくとも一部の周囲に前記情報光が配置されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の光情報記録方法。
前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光の周囲に前記参照光の少なくとも一部が配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の光情報記録方法。
前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光用空間変調パターンの外縁形状は、再生時において情報光用空間変調パターンに対応する再生光の空間変調パターンを検出する光検出手段の受光画素の配列と相似形であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の光情報記録方法。
前記参照光は、前記対物レンズの入射瞳面において、前記参照光用空間変調パターンに遷移領域を設けたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の光情報記録方法。
前記遷移領域は、前記対物レンズの入射瞳面において、前記参照光用空間変調パターンの前記情報光と対面する側の境界に対して設けられたことを特徴とする請求項８記載の光情報記録方法。
情報光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して情報光を生成し、
遷移領域を設けた参照光用空間変調パターンによって、光を空間的に変調して参照光を生成し、
前記情報光および前記参照光を対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射して前記記録媒体の情報記録層における情報光と参照光との干渉縞を記録することを特徴とする光情報記録方法。
前記遷移領域は、前記対物レンズの入射瞳面において、前記参照光用空間変調パターンの前記情報光と対面する側の境界に対して設けられたことを特徴とする請求項１０記載の光情報記録方法。
前記対物レンズの入射瞳面において、中央部分に前記参照光の少なくとも一部が配置され、前記参照光の少なくとも一部の周囲に前記情報光が配置されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光情報記録方法。
前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光の周囲に前記参照光の少なくとも一部が配置されることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１項記載の光情報記録方法。
前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光用空間変調パターンの外縁形状は、再生時において情報光用空間変調パターンに対応する再生光の空間変調パターンを検出する光検出手段の受光画素の配列と相似形であることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項記載の光情報記録方法。
情報を担持した情報光と参照光とを同じ対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射し、前記記録媒体の情報記録層における前記情報光と前記参照光との干渉縞を前記情報記録層に記録する光情報記録方法であって、
前記対物レンズの入射瞳面において、中央部分に参照光の一部が配置され、前記参照光の一部の周囲に前記情報光が配置され、前記情報光の周囲に前記参照光の他の一部が配置されることを特徴とする光情報記録方法。
前記中央部分に配置された参照光の一部の外縁形状は、前記情報光の外縁形状の相似形であることを特徴とする請求項１５記載の光情報記録方法。
前記対物レンズの入射瞳面において、前記情報光の周囲に配置された参照光の他の一部の内縁形状は、前記情報光の外縁形状の相似形又は相似形の一部であることを特徴とする請求項１５又は１６記載の光情報記録方法。
請求項１乃至１７記載の光情報記録方法を用いて干渉縞が情報記録層に記録された光情報記録媒体。