JP6143052B2

JP6143052B2 - フーリエ変換ホログラム用ランダム位相マスク

Info

Publication number: JP6143052B2
Application number: JP2012233014A
Authority: JP
Inventors: 顕雄江本; 福田　隆史; 隆史福田
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: JP2014086102A

Description

本発明はフーリエ変換ホログラムによるページデータ記録に適用するランダム位相変調パターンおよびそのランダム位相変調マスクの作製方法に関するものである。

高度情報化社会の発展にともない、大量の情報を短時間で記録し再生する記録システムが求められている。
ＤＶＤ等の光ディスクを用いた記録方式は多層化によって記録容量を飛躍的に増しているが、記録速度や再生速度の点では限界点に達しつつある。
これは、一つのレーザーヘッドにより時系列的に展開されたデータ列をディスクの回転に伴って順次記録・再生する原理に基づく。

一方で、ページデータと呼ばれるデータ配列を一括記録できるフーリエ変換ホログラムが知られている（非特許文献１および２）。
これは、ページデータで形成される信号光をレンズで集光しフーリエ変換像として記録媒質中に一括記録する技術であり、再生時も同様にページデータとして一括再生が可能である。
すなわち、ページデータとして並列に記録・再生が可能なため次世代の記録媒体の有力な候補とされる。
しかしながら、このフーリエ変換ホログラム記録方式において問題点がある。具体的にはレンズで記録情報を有する信号光を集光するため、その焦点位置では極めて急峻な光強度分布が生じ、記録媒体の感光におけるダイナミックレンジを逸脱し、記録情報の劣化が生じる問題である。

この問題を解決する手法として、記録情報と共にランダムな位相を信号光に与え、焦点位置での集光による光強度分布をスムースにする手法が開発された(非特許文献３)。
これによりホログラム記録特性が改善されることが広く認知され、ホログラム記録システムにおける必須の要素技術として知られている(特許文献１および２、および非特許文献１)。

しかしながら、前記ランダム位相によって得られる集光位置でのスムースな光強度分布が、記録媒体上の信号光の分布、すなわち記録スポットを大きくし、有限の面積を有する記録媒体上での記録スポット数を減少させる問題点が生じている（非特許文献４）。

この問題を解決する手法として、反復フーリエ変換法などの前処理計算プロセスが開発され、記録スポットのサイズを調整することが可能となった（非特許文献5）。

しかしながら、前記ランダム位相に関し、前処理計算プロセスを、ホログラム記録システム上で記録スポット毎に毎回実施することは、本来のページデータによる高速な並列記録においては適しておらず、複雑で大量の計算プロセスを必要としないランダム位相分布生成技術が必要であることが求められている(特許文献３)。

特許文献３では、多量の計算を必要とせず、かつ信号光の集光における光強度分布を制限し、記録スポットを狭帯化するランダム位相マスク用パターンを提供している。
しかしながら、その原理に基づきサブ波長スケールの高精細な作製技術が要求される仕様となっており簡便な作製は難しい。

特許文献４では、フーリエ変換ホログラムの特殊な形態であるコリニア方式において、信号光と参照光の両方にランダム位相を付与することで、スムースな強度分布を得ることができ、特に擬似ランダム構成としたときには、完全ランダム位相の場合に比べて、集光時の光強度分布が狭帯化する効果を得ている。
しかしながら、その多値の位相レベルを用いた設計により作製プロセスも多段となり、簡便な作製には適さない。

このようにページデータの高速な並列記録を実現するフーリエ変換ホログラムにおいて、集光された信号光をスムースにするランダム位相が必要である一方で、記録スポットが広がってしまうため、これを狭帯化する技術が提案されているが、大量の計算処理や多段の作製プロセス等が必要となるという問題点があった。

特願２００６−７１３８２特願２００７−２１２５７７特願２００６−１６７６４８特願２００４−２９５１６９

H.J.Coufal、他2名編集、「Holographic Data Storage」、Springer、2000、 10 May 1996/vol.35，No.14/APPLIED OPTICS，pp2389-2398 "High-density recording in photopolymer-based holographic three-dimensional disks" March 1970/ vol.9，No.3/APPLIED OPTICS，pp695-700"Use of a Random Phase Mask for the Recording of Fourier Transform Holograms of Data Masks" January 1972/vol.11，No.1/APPLIED OPTICS，pp182-191"Some Aspects of a Large Capacity Holographic memory" July 1988/vol.5，No.7/Journal of Optical Society of America A，pp.1058-1065 "Iterative Fourier-transform algorithm applied to computer holography"

したがって、現在、ランダム位相の効果によってスムースな光強度分布を持ちながらも、同時に光強度分布を狭帯化し、ホログラムの品質と記録密度の高さをバランスさせるための技術が求められている。

本発明では、まず、次のランダム位相変調パターンを提供できる。
（１）フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンであって、前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に分割されていて、前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは前記微小領域より小さくかつ同じピクセル・サイズの正方形の位相変調領域をその正方形の各辺を前記微小領域の各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定されていて、前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調領域は、前記微小領域にその全部が包含されるように、前記微小領域に関しランダムに配置されていることを特徴とするランダム位相変調パターン。

次に、本発明では、
（２）フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンであって、前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に分割されていて、前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは任意の大きさで同じピクセル・サイズの正方形の位相変調可能領域をその正方形の各辺を前記微小領域の各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定されていて、前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調可能領域は、前記微小領域にその全部が包含されるまたはその一部が重複する（ただし、前記微小領域の全域に重複一致する場合は除く）ように、前記微小領域に関しランダムに配置されているランダム位相変調パターンにおいて、前記位相変調可能領域のうち前記包含される全部と重複する一部の領域が位相変調領域であることを特徴とするランダム位相変調パターン、
を提供できる。

次に、本発明は、
（３）（１）または（２）に記載するランダム位相変調パターンで光位相変調されていることを特徴とするランダム位相マスク、
を提供できる。
さらに、
（４）（３）に記載するランダム位相マスクを使用したことを特徴とするフーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生装置、
を提供できる。

最後に、本発明は、
（５）フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンの作製方法であって、前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に分割され、前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは前記正方形の微小領域より小さくかつ同じピクセル・サイズの正方形の位相変調領域をその正方形の各辺を前記微小領域の各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定され、前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調領域を、前記微小領域にその全部が包含されるように、前記微小領域に関しランダムに配置されることを特徴とするランダム位相変調パターンの作製方法、
と、
（６）フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンの作製方法であって、前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に分割され、前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは任意の大きさで同じピクセル・サイズの正方形の位相変調可能領域をその正方形の各辺を前記微小領域の各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定され、前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調可能領域は、前記微小領域にその全部が包含されるまたはその一部が重複する（ただし、前記微小領域の全域に重複一致する場合は除く）ように、前記微小領域に関しランダムに配置されるランダム位相変調パターンの作製方法において、前記位相変調可能領域のうち前記包含される全部と重複する一部の領域を位相変調領域とすることを特徴とするランダム位相変調パターンの作製方法、
を提供できる。

本発明のランダム位相マスク・パターンでは、ランダム位相マスクの有効面積が微小領域に分割され、ランダムに決定された微小領域内で位相変調領域が、微小領域にその全部が包含される場合、空間的にランダムに分布するという特徴を有しており、これにより素子面内にランダムな空間周波数成分を生じ、レンズの集光位置ではスムースかつ狭帯化した光強度分布を得ることができる。

また微小領域にその一部が重複する場合、微小領域内の位相変調領域の形状とサイズを、さらにランダムに変調することができて、さらにスムースな分布を得ることができる。

位相変調は０とΔφの２値によるバイナリ変調であり、多値化された位相変調素子の製造にはきわめて煩雑な製造工程と加工精度が要求される一方、本発明の実際の製造プロセスにおいては簡便な工程で作製することができるようになった。

また、準備のためのランダム化の計算は条件判別による反復を含まないルーチンによる簡便なものでよく、記録するページデータにおける空間解像度が変わらない限り、再計算等は必要なくなった。

図１は、空間光変調器を用いたランダム位相変調を表わす全体図である。図２は、空間光変調器を利用して作製したランダム位相マスク・パターンの概略を示す図である。図３は、ランダム位相マスク・パターンの微小領域の概略図である。図４は、ランダム位相分布のフーリエ変換像の比較図である。図５は、従来例と本願のランダム位相分布のフーリエ変換像の強度分布の比較図である。図６は、レンズによる集光位置での光強度分布(フーリエ変換像)の測定を表わす図である。図７は、レンズ集光位置（原点位置）での光強度分布の測定結果の比較図である。図８ａは、レンズによる集光位置での光強度分布の比較図である。図８ｂは、データの記録密度に関する説明のための図である。

空間的にランダムな位相分布を光に与える手段を大別すると、空間光変調器を用いる方法とフォトマスクを用いる方法の２種類がある。
前者はコンピュータ制御によって随時位相の空間分布を変更することが出来る特徴を持つ（図１）。
後者は、特定のランダム位相分布を与えるようあらかじめ作成されたフォトマスクを用いるものであり、ランダム位相分布を随時変更する必要がない場合に好適であり、コスト面で大きなメリットが生じる。
ただし、時間的に分布を変更する必要があるか、ないかによって両者は使い分けられるものの、光に対してランダムな位相を付与すると言う機能に関して言えば、両者に違いはない。

よって、本発明では空間位相変調器を利用してランダム位相変調パターン（ランダム位相マスク用パターン）の作製方法を以下に示す。
ランダム位相分布の設計はホログラム記録に利用する際の要求に応じて行う。
最も大きな制約として、ホログラムで記録される情報であるページデータの空間解像度に比べて、ランダム位相変調の空間解像度が同等か、より高解像であることが好ましい。

図２に沿って具体的な設計手順を説明する。
（作製方法Ａ）（Ａ−１）まず、空間光変調器の素子上をｗ×ｗのピクセル領域(以下微小領域と呼ぶ)に分割する。図２では例示のためｗ=200としている。
本研究で使用した空間光変調器の有効画素数は横方向(ｘ軸方向)に約800、縦方向(ｙ軸方向)に600であるため、４×３＝１２の領域に分割されたことになる。

（Ａ−２）次に、各微小領域にΔφの位相変調を付与するか一様に0とするかを、ランダムに決定する。
位相変化量0が付与された微小領域は、パターンの上ではブランクとなる。
ランダム化は、上述の１２個の微小領域がブランク領域となる確率を例えば５０％等適宜設定すればよい。

（Ａ−３）位相変調を付与することが決まった微小領域毎に、ｖ×ｖのピクセル領域（以下位相変調領域と呼ぶ：ｖ＜ｗ）を、微小領域の中心に配置する。前述の通り、ｗおよびｖの大きさは、ホログラム記録の際のページデータの解像度より高解像であることが好ましい。

（Ａ−４）次に各位相変調領域のｘ軸およびｙ軸方向における移動量δｘとδｙをランダムに決定する。
ランダム化は、ｘ軸およびｙ軸方向における可能な移動量δｘとδｙの組み合わせをすべて等しい確率に設定するほか適宜設定すればよい。

（Ａ−５）中心位置から移動するため、それぞれ正負の移動量が定義される。δｘとδｙの絶対値の最大値δmaxは、微小領域を位相変調領域が一部でもはみ出さないことを前提とし、δmax=(ｗ-ｖ)/2とする。したがって、各位相変調領域について、δｘとδｙはそれぞれ−δmax≦δｘ≦＋δmaxおよび−δmax≦δｙ≦＋δmaxの範囲でランダムに決定され、各微小領域の中で移動する。
ランダムに移動した各位相変調領域に付与する位相変化量Δφを決定する。

（Ａ−６）以上のように決定したランダム位相変調パターンのデータはコンピュータ内で計算プログラムによって生成され、空間光変調に送信され、これに入射した光に対して位相変化を与える。

（作製方法Ｂ）上に述べたランダム位相変調パターンの作製方法Ａを拡張して、もう１つの作製方法が見出された。
作製手法はほぼ同様であるが、（Ａ−３）、（Ａ−４）、（Ａ−５）のステップが異なる。
図３を用いて具体的に説明する。

作製方法Ａでは各位相変調領域は微小領域を少しでもはみ出ないように、ｖ×ｖのピクセル領域について、ｖ＜ｗの制約条件、およびδｘとδｙの絶対値の最大値δmaxが定められていたが、ここではこの制約を排除し、位相変調領域（位相変調可能領域）は微小領域より小さくても大きくてもよく、またその一部は、はみ出しても良いとする。
ただし、それぞれの位相変調領域（位相変調可能領域）が帰属していた微小領域からはみ出した領域（図３右の斜線部）の位相変調は無効（０）とする。

したがって、隣接する微小領域における位相変調領域は互いに影響をあたえず、はみ出すことによって、帰属している微小領域中でその形状とサイズが変わることになる。
移動量の決定（Ａ−４）、（Ａ−５）は次の様に変わる。

（Ｂ−４）次に各位相変調領域（位相変調可能領域）のｘ軸およびｙ軸方向における移動量δｘとδｙをランダムに決定する。
中心位置から移動するため、それぞれ正負の移動量が定義される。
微小領域を位相変調可能領域がはみ出してもよいので、δｘとδｙの絶対値の最大値δmaxは、原則としては任意とするが、微小領域を位相変調可能領域が完全にはみ出して微小領域がブランク領域となりランダム性に偏りが生じることがないように配慮する。
各位相変調可能領域について、δｘとδｙはそれぞれ−δmax≦δｘ≦＋δmaxおよび−δmax≦δｙ≦＋δmaxの範囲でランダムに決定し、各微小領域の中で移動する。

（Ｂ−５）最大移動距離δmaxについては、δmaxを、微小領域を位相変調可能領域が完全にはみ出す条件、δmax＞(ｗ−ｖ)／２＋ｖ、すなわち(ｗ−ｖ)／２＋ｖより大きく設定すると、微小領域にブランクが生じる確率が高くなり、ランダム性に偏りが生じる要因となる。
また、微小領域が完全に位相変調可能領域に含まれる条件、すなわち、ｖ≧ｗの場合において、例えば水平移動の場合に0≦δｘ、δy≦(ｖ−ｗ)／２の範囲にあるδｘ、δｙを設定すると、微小領域全域で位相変調される状態が生じる確率が高くなり、ｗ×ｗ全域での位相変調領域のランダム性に偏りが生じる要因となる。
よって、上述の場合を考慮した範囲で、移動量δｘとδｙの組み合わせがすべて等しい確率になるようにランダム化して移動すればよい。
ランダムに移動した各位相変調可能領域のうち微小領域に含まれる領域（位相変調領域）に付与する位相変化量Δφを決定する。
ランダム位相変調パターンの作製方法Ｂは、ランダム位相変調パターンの作製方法Ａにおいて位相変調領域の大きさが全ての微小領域内において一定であるという、規則性を排除しさらにランダム性を増加するために付加された手法である。

本実施例では、600×600ピクセル・サイズのランダム位相変調パターンで検証した。
図５にそのうち40×40のピクセル・サイズを抽出して図示した。
微小領域をｗ=6とし、位相変調領域をｖ=4としたランダム位相変調パターンを作製した。
ブランク領域のランダム化は、ランダム位相パターン全体でブランクとなる確率を５０％とした。
また作製方法Ａと作製方法Ｂの各微小領域における位相変調（可能）領域のランダム配置に関しては、各配置がほぼ等確率になるように、また作製方法Ｂではブランク領域や位相変調可能領域に偏りがでないように留意して、ランダム化した。

フーリエ変換ホログラムの記録において、信号光をレンズで集光した際に、その焦点位置での光強度分布をスムースにすると同時にその空間分布を適切に狭帯化することが望まれている。
上記の手順で作製したランダム位相変調パターンが前述の問題を解決していることは、ランダム位相分布によって変調された光がレンズによって集光したときの焦点位置での光強度分布を調べることで検証することができる。

このレンズ焦点位置での光強度分布の計算は、入射する光の位相分布、すなわちここではランダム位相変調分布を空間的にフーリエ変換すればよいことが知られている。
本発明の効果を検証するために、一般的なランダム位相分布と本発明のランダム位相分布のフーリエ変換像を計算した結果を比較する。

図４に示すように、一般的なランダム位相分布についてフーリエ変換像を計算すると、その光強度分布は広範囲に分布している。
一方で、本発明の作製方法Ａを用いた場合には全体としてスムースで、中心部に狭帯域化しており、各位相変調領域が空間的にランダムに分布することで、理想的な光強度分布に近いものが得られている。

しかしながら部分的に強度が強い点が見られる。
本発明の作製方法Ｂを用いた場合には、さらにスムースな分布となり、位相変調分布の形状とサイズがランダムに変化した効果が得られている。

図５に、これらの効果をより明確にするために図４のフーリエ変換像の光強度分布をＩ(ｘ,ｙ)として、Ｉ(ｘ)＝∫Ｉ(ｘ,ｙ)ｄｙを計算しプロットして比較した結果を示す。
本発明の作製方法Aで狭帯化したスムースなフーリエ変化像が得られ、さらに作製方法Ｂによりさらにスムースな分布が得られていることが確認できる。

上記パターンについて、図４に示したランダム位相分布を、図６のようにコンピュータより空間光変調器(浜松ホトニクス製、LCOS-SLM)に送信し、実際のレーザー光(Toptica Photonics製、405nm)に位相変調を与え、レンズ(焦点距離300mm)にて集光し、その集光位置での光強度分布を測定した。
この光強度分布が図４に計算結果で示したフーリエ変換像に相当する。
図７に、実際にフォトディテクター測定した光強度分布を示す。

一般的な位相分布を用いた場合にはやはり広範囲に光が分布している。
本発明の作製方法Ａによる位相分布を用いた場合には、部分的に集光点が見られるものの、全体としてスムースで狭帯化した強度分布を取る。

さらに本発明の作製方法Ｂを用いた場合には、さらにスムースな強度分布が得られている。これらの結果は図４に示した計算結果と完全に一致している。

図８ａに、さらにこれらの結果をより明確にするために、図７の光強度分布をＩ(ｘ,ｙ)として、Ｉ(ｘ)＝∫Ｉ(ｘ,ｙ)ｄｙを計算しプロットして比較した結果を示す。
図８ａにおいても図５の計算結果にて示された結果同様、本発明の作製方法Ａによる狭帯化した光強度分布を生成し、さらに作製手法Ｂによってよりスムースな光強度分布が得られることを示している。

図８ｂを参照して、記録密度の大まかな比較を次に示す。
媒体の非線形的な感光特性を考慮して、一般的なランダム位相分布の広がりの両裾（約2500ピクセルの直径）の光強度と本発明の作製方法Ｂの同じ光強度が露光された領域が再生像の発生に有効に寄与すると見なすと、本発明の作製方法Ｂでは、図８ｂより、約1000ピクセルの直径（図８ｂのｘ軸で約750から約1750）を持つ領域にデータが記録されるものと推定できる。

集光スポットあたりに記録されるページデータのビット数は不変なので、スポットの面積比に応じた高記録密度化、(2500/1000)²=6.25、すなわち、少なくとも従来例の約６倍程度の高記録密度化が本発明による方法によって達成されていることがわかる。

現在、フーリエ変換ホログラムによるページデータ記録に適用するランダム位相変調パターンおよびそのランダム位相変調マスクの作製方法に関し、空間的に有望なランダムな位相変化を付与するための光学素子には、多値（多階調）のものが数多く提案されている。
しかし、本発明のランダム位相マスクはバイナリ（２値）で所望の効果を発現するものであり、製造の難易度を大幅に下げることが可能であり、産業応用上、優位性を有すると期待できる。
本発明を用いると準備のためのランダム化の計算は条件判別による反復を含まないルーチンによる簡便なもので、記録するページデータにおける空間解像度が変わらない限り、再計算等は必要なくなって、拡散板の製造プロセスは一層簡便な工程となった。

１入射光
２出射光
３空間光変調器
４ビームスプリッター
５コンピュータ
６フォトディテクター
７位相分布データ
８送信
９レンズ

Claims

フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンであって、
前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に
分割されていて、
前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは前記微小領域より小さくかつ同じピクセル・サイズの正方形の位相変調領域をその正方形の各辺を前記微小領域の
各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定されていて、
前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調領域は、前記微小領域にその全部が包含されるように、前記微小領域に関しランダムに配置されていることを特徴とするランダム位相変調パターン。
フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンであって、
前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に
分割されていて、
前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは任意の大きさで同じピクセル・サイズの正方形の位相変調可能領域をその正方形の各辺を前記微小領域の各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定されていて、
前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調可能領域は、前記微小領域にその全部が包含されるまたはその一部が重複する（ただし、前記微小領域の全域に重複一致する場合は除く）ように、前記微小領域に関しランダムに配置されているランダム位相変調パターンにおいて、
前記位相変調可能領域のうち前記包含される全部と重複する一部の領域が位相変調領域であることを特徴とするランダム位相変調パターン。
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載するランダム位相変調パターンで光位相変調されていることを特徴とするランダム位相マスク。
請求項３に記載するランダム位相マスクを使用したことを特徴とするフーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生装置。
フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンの作製方法であって、
前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に
分割され、
前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは前記正方形の微小領域より小さくかつ同じピクセル・サイズの正方形の位相変調領域をその正方形の各辺を前記微小領域の各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定され、
前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調領域を、前記微小領域にその全部が包含されるように、前記微小領域に関しランダムに配置されることを特徴とするランダム位相変調パターンの作製方法。
フーリエ変換型ホログラム式光情報記録・再生に使用するランダム位相マスクに用いる光位相変調器の位相変調素子の２値からなるランダム位相変調パターンの作製方法であって、
前記ランダム位相変調パターンは隣接する同じピクセル・サイズの正方形の微小領域に分割され、
前記微小領域に関し、位相変調しない無効領域とするかまたは任意の大きさで同じピクセル・サイズの正方形の位相変調可能領域をその正方形の各辺を前記微小領域の各辺に平行にして配置する微小領域とするかがランダムに決定され、
前記ランダムに決定された前記微小領域に係る前記位相変調可能領域は、前記微小領域にその全部が包含されるまたはその一部が重複する（ただし、前記微小領域の全域に重複一致する場合は除く）ように、前記微小領域に関しランダムに配置されるランダム位相変調パターンの作製方法において、
前記位相変調可能領域のうち前記包含される全部と重複する一部の領域を位相変調領域とすることを特徴とするランダム位相変調パターンの作製方法。