JPH09282437A

JPH09282437A - 光情報記録媒体及び光情報読み取り装置

Info

Publication number: JPH09282437A
Application number: JP8091614A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Toda; 敏貴戸田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】平面状の基板上に複数の回折素子を記録要素
として形成し、等しい空間周波数成分を有する記録要素
により１ページの情報を記録し、これを複数ページ記録
させて多くの情報を容易に、且つ効率的に記録する光情
報記録媒体を提供する。また、機械的な動作を全く必要
としないで任意のページの任意の情報を効率的に読み取
る光情報読み取り装置を提供する。【解決手段】光情報記録媒体１はセル３をマトリクス
状に並べたものからなり、各セル３にはマトリクス状に
複数の回折素子２が配列される。これ等の回折素子２は
異なる空間周波数成分を有しており、これに対応して空
間周波数成分別に複数ページの情報が記録される。一
方、情報の読み取りは、複数ページの情報を記録した光
情報記録媒体１に光源の光を入射し、回折光をフーリエ
変換して空間周波数成分別に分解し空間光変調器で必要
な部分の光を選択的透過させ、逆フーリエ変換した後、
光検出器により光強度を検出して行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録要素として微
小な回折素子を複数配置して情報を多重的に高密度記録
する光情報記録媒体と、この記録情報のうちの必要のも
のを適宜選択的に読み取る光情報読み取り装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、比較的大容量な情報記録媒体と
しては、光学式或は磁気式読み取り方式がそのコスト面
などで優れている。更に、光学式情報読み取りは、磁気
式情報読み取りと比較して、情報記録媒体と読み取りヘ
ッドが非接触であり、取り扱いが容易である等の利点が
ある。しかし、現在実用化されている比較的大容量の情
報を扱う光学式或は磁気式情報記録媒体及びその情報読
み取り装置においては、任意の位置に記録された情報を
読み取るために、機械的な回転や移動などの動作により
媒体と読み取りヘッドの相対的な位置をコントロールし
ている。これにより機械的な駆動部分の精度や性能が、
情報読み取りの誤差や速度、さらには媒体の情報記録密
度にまで重大な影響を及ぼしている。一方で、機械的な
駆動の必要のない光学式或は磁気式情報記録媒体（例え
ば、光カードや磁気カード）は、記録できる情報量が極
めて少ないという問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
に鑑みてなされたものであり、基板上に配置された複数
の回折素子の空間的分布により情報を記録し、空間周波
数成分の等しい記録要素から構成される情報を１ページ
情報とし、複数ページの情報を多重記録する高密度光情
報記録媒体を提供すると共に、この光情報記録媒体に記
録された情報を、機械的な回転や移動などの動作を全く
必要とせず、任意のページの任意の位置（アドレス）に
記録された情報を効率的に読み取ることができる光情報
読み取り装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明の光情報記録媒体では、平面上の基板の表面
に、複数配置した記録要素である微小な回折素子により
情報を記録し、回折素子の空間周波数成分の等しい記録
要素から構成される情報を１ページ分の記録情報とし、
回折素子の空間周波数成分を複数種類使用することで、
対応するページ数の複数ページ分の情報を記録してい
る。一方、光情報読み取り装置においては、光情報記録
媒体に光を入射するための光源と、光源から光情報記録
媒体に入射後、回折した光をフーリエ変換する第１フー
リエ変換系と、第１フーリエ変換系のフーリエ面の近傍
に配置され、回折光のうち特定のページに対応した部分
を選択的に透過する空間光変調器と、空間光変調器を透
過した光を逆フーリエ変換する第２フーリエ変換系と、
第２フーリエ変換系の逆フーリエ面の近傍に配置された
光検出器アレイとから構成されている。この光検出器ア
レイは前記空間変調器を透過した回折光を受光して特定
のページの情報を選択的に読み取る。

【０００５】従って、本発明の光情報記録媒体及び光情
報読み取り装置においては、前記のように機械的な回転
・移動などの動作を全く必要とせずに、任意のページの
任意のアドレス（位置）に記録された情報を読み出すこ
とが可能である。また、ページ内の情報については一度
に読み取ることが可能であり、非常に効率が良い。これ
により、大量の記録情報に対して、非常に高速、且つ高
精度な読み取りが可能となる。また、複数種類の回折素
子によりセルを構成し、このセルをマトリクス状に並べ
て構成することにより、設計や作製が容易で、且つ読み
取り精度の高い光情報記録媒体を実現できる。一方、一
個のセルを回折素子の種類と同数のサブセルに分割し、
サブセルには１種類の空間周波数成分の回折格子を配設
することで、アドレス毎およびページ毎の情報が光情報
記録媒体上で空間的に分けられ、作製が非常に容易にな
ると共に、精度が高くできる。また、基板上の任意座標
（アドレス）において、回折素子の有無により２値情報
を記録すると、コンピュータで通常扱う情報と同一の形
態を取るため、扱いやすく、また情報読み取り時の誤差
等が生じにくくできる。加えて基板上の任意座標におい
て、回折素子による回折光強度により多値情報を記録す
れば、情報記録密度を更に高めることが可能である。

【０００６】一方、第１および第２フーリエ変換系とし
てレンズを用いることにより、低コストかつ簡便に光情
報読み取り装置を作製できる。第１および第２フーリエ
変換系として異なる焦点距離を持つレンズを用いること
により、レンズの組み合わせ次第で光情報記録媒体のサ
イズ及び情報記録要素のスケール、空間光変調器のサイ
ズ及び各変調要素のスケール，光検出器アレイのサイズ
および各検出素子のスケールを最適にすることができ、
実在の各デバイスに適応させることが可能であり、各デ
バイスの性能を有効に利用でき、簡便に高密度な記録お
よび高精度な読み取り等を実現することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光情報記録媒体及
び光情報読み取り装置の実施の形態を図面を参照して詳
述する。まず、本発明では情報記録要素として微小な回
折素子を用いる。回折素子としては各種型式のものが適
用されるが、ここでは単純な二次元回折格子を用いる場
合について説明する。なお、回折格子は位相型又は振幅
型の薄いホログラムの範疇に属するものを採用する。位
相型としては表面レリーフ型等が採用され、振幅型とし
ては光を吸収する成分で格子パターンを形成する場合等
が挙げられる。これ等の回折格子の回折効率は、表面レ
リーフの深さや吸収材の量などによって変えることがで
き、回折光強度を多段階に設定することが可能である。
また、回折格子を形成する面積を変えることによっても
回折光強度を簡便に変えることができる。回折光強度を
各段階に設定することで多値情報を記録できる。

【０００８】一般に、Ｘ−Ｙ平面内にある単純な回折格
子による回折は次の公式で表わせる。ｍλ＝ｄｘ（ｓｉｎαｘ＋ｓｉｎβｘ）ｍλ＝ｄｙ（ｓｉｎαｙ＋ｓｉｎβｙ）ここで、λは入射光の波長，ｄｘはＸ−Ｚ平面における
回折格子の格子間隔，αｘは同入射光の入射角度，βｘ
は同ｍ次の回折光の出射角度（回折角度）であり、ｄ
ｙ，αｙ，βｙは夫々Ｙ−Ｚ平面内における格子間隔，
入射角度，出射角度（回折角度）である。なお、通常は
ｍ＝＋１，即ち＋１次の回折光についてのみ考えるが、
勿論その他の次数についても適用される。また、図３に
示すように回折格子の空間周波数ｄと格子の方位角度θ
との間には次式が成立する。 θ＝ｔａｎ^-1（ｄｙ／ｄｘ）ｄ＝ｄｘ・ｓｉｎθ なお、ここで空間周波数成分とは２成分ｄｘ，ｄｙを指
し、空間周波数ｄと方位角度θの２成分と等価である。
即ち、二次元回折格子を（ｄ，θ）のベクトル量で表わ
した場合、直交座標に変換したベクトル量（ｄｘ，ｄ
ｙ）の２成分をここでは空間周波数成分と定義してい
る。また、回折素子が複雑な場合でも、以上のような単
純な二次元回折格子の重ね合わせとして提えることがで
きるので前記の公式により回折素子の回折光の出射方向
などを知ることができる。なお、以下の説明では簡便の
ため単波長の光を入射光として考える。前記公式によれ
ば、ｍ，λ，ｄｘ，ｄｙを一定にすると空間波長成分
（ｄｘ，ｄｙ）により回折角度（βｘ，βｙ）が決ま
る。（ｄｘ，ｄｙ）により情報を記録すると（βｘ，β
ｙ）を検出することで情報を読み取ることができる。

【０００９】図２に示すように、一般に光情報記録媒体
１は例えばＸ−Ｙ平面に沿う平面状の基板の表面に記録
要素として微小な回折素子２を多数個配置したものから
なる。回折素子２は拡大表示したように、図３に示した
ような一次元回折格子を形成するものからなる。

【００１０】図６は本発明に係る光情報記録媒体１をよ
り模式的に示すものである。即ち、光情報記録媒体１は
セル３を複数個マトリクス状に並べたものからなる。各
セル３はサブセルに分割されており、複数個の回折素子
２がサブセル毎にマトリクス状に並べられている。即
ち、サブセルの個数はセル３を構成する回折素子２の数
と同数である。図示では、１セルの回折素子２の数は８
×８＝６４個だけ示されてるが、勿論、これに限るもの
ではない。６４個の回折格子は全て異なる空間周波数を
有しており、本例では６４ページ分の情報が記録でき
る。個々のサブセルに一種類の空間周波数成分の回折格
子を割り当てているので、サブセルのアドレスを指定す
ることで対応ページの情報を読み出せる。図ではあるペ
ージに対応するサブセルの回折格子２Ａと他のページに
対応するサブセルの回折格子２Ｂを例示的に示してい
る。

【００１１】図１は本発明の光情報記録媒体に記録され
たある１ページ分の構成を模式的に示すものである。図
ではこのページに「Ｆ」という文字情報を記録した状態
が示されている。即ち、「Ｆ」の文字パタン上の位置に
あるセル３ａ，３ｂ等の所定アドレスに含まれるサブセ
ルの回折素子２ａ，２ｂには同一の空間周波数の回折格
子が形成される。なお、セル３ａ，３ｂ内で回折素子２
ａ，２ｂが位置するサブセル以外のサブセルには別のペ
ージの情報が記録される。一方、「Ｆ」の文字から外れ
た部分にあるセル３ｃには該当するサブセルに情報は記
録しない。このように情報を記録要素の有無により２値
で記録する場合には、回折素子２ａ，２ｂの該当サブセ
ルは情報１の領域であり、セル３ｃの該当サブセルは情
報０の領域になる。以上により特定の１ページ目には
「Ｆ」の文字情報が記録される。同様の記録要素を各セ
ル３の異なるサブセル毎に形成することにより複数ペー
ジにわたる任意の情報が記録されることになる。

【００１２】図４は光情報記録媒体１上のセル３の他の
構成を示している。ここで、セル３はページ上でマトリ
クス配置された記録要素に対応し、１セル内に各ページ
の情報が多重記録されるものである。図では、１セルが
ある２つのページで情報＝１を持ち、他のページでは情
報＝０の場合を示している。即ち、２つのページに対応
する２種類の空間周波数成分を持つ回折格子が１セルを
共有している。図１に示した構成では、セルをサブセル
に分割して複数ページ分の情報をサブセル毎に割り付け
て記録しているのに対し、図４の構成はセルをサブセル
に分割することなく、複数ページ分の情報を多重記録し
ている。

【００１３】図５は図４と対比する目的で図１に示した
構成を再び示している。ここでも図４と同様に、１セル
が２つのページで情報＝１を持ち、他のページでは情報
＝０の場合を示し、２つのページに対応する２種類の空
間周波数成分を持つ回折格子が１セルを共有している。
しかし、図４とは違い、各ページに対応する回折格子２
が１セル内で空間的に異なるサブセル位置に配置されて
いる。回折格子が多重に記録されていることによるクロ
スタームの影響がないため、図４よりも図５の方が好ま
しい場合が多い。

【００１４】以上のような本発明の光情報記録媒体１の
作製は、電子線露光装置などのデバイスを用いた描画
や、レーザー光の二光束干渉による干渉縞の記録などに
より可能であり、しかも、エンボスなどの簡便な工程に
よる複製が可能である。

【００１５】次に、図７を参照して本発明の光情報読み
取り装置４の実施の形態を説明する。光情報読み取り装
置４は大別して光源５と、読み取り対象となる前記した
光情報記録媒体１に対面する第１フーリエ変換系の一種
である第１レンズ６と、空間光変換器７と、第２フーリ
エ変換系の一種の第２レンズ８と、光検出器アレイ９等
から構成される。

【００１６】光源５はランプ１０とレンズ１１等からな
り、ランプ１０からの単色光を平行な入射光１２として
光情報記録媒体１側に例えば垂直に入射する。

【００１７】第１フーリエ変換系は光情報記録媒体１で
回折された光をフーリエ変換するもので、前記のように
第１レンズ６が採用される。光学的なレンズが数学的な
フーリエ変換の機能を有することはよく知られている。
具体的には、入射光により照明された光情報記録媒体１
からの回折光がレンズ６により方向成分毎に分解され、
フーリエ面上にフーリエ像として写し出される。換言す
ると同一の空間周波数成分を有する回折格子により回折
した光はレンズ６により特定点に集光される。

【００１８】空間光変調器７は第１フーリエ変換系のフ
ーリエ面の近傍に配置され、フーリエ変換された特定点
における光を透過又は遮断するものである。即ち、空間
光変調器７は特定の空間周波数成分に対応したページを
選択する機能を有する。

【００１９】第２フーリエ変換系は空間光変調器７を選
択的に透過した光を逆フーリエ変換するもので、本例で
は図示のように第２レンズ８が採用される。前記の第１
レンズ６と同じくレンズが数学的な逆フーリエ変換の機
能を有することもよく知られている。

【００２０】光検出器アレイ９は逆フーリエ変換系を構
成する第２レンズ８の焦点面近傍に配置され、焦点面の
各位置における光強度を検出するものである。光検出器
アレイ９としては、例えばＣＣＤなどのようなものが採
用される。因みに情報量は、ページ数×セル数である。
また、ページ数＝サブセルの個数＝空間光変調器の変調
要素の数、セル数＝光検出器アレイ９の光検出素子の数
である。従って、例えば、空間光変調器７として１０２
４×１０２４程度の画素を持つ液晶パネルを用い、光検
出器アレイ９として１０２４×１０２４画素のＣＣＤを
使用すれば、光情報記録媒体１には２値情報の記録だけ
の場合でも、約１．１×１０¹²ビット、即ち、１２８ギ
ガバイトの情報量が記録可能である。仮に、８段階の値
を取る多値情報を取り扱う場合には、この８倍の情報量
が記録できる。しかもこれらのデータは、電気信号によ
り液晶パネルの特定画素を指定することによりページを
指定し、ＣＣＤの特定画素を指定することによりアドレ
ス（位置）を指定することができ、従って、大量の情報
を、非常に高速且つ高精度に読み取ることが可能であ
る。

【００２１】図７において、光情報記録媒体１と第１レ
ンズ６との間および第１レンズ６と空間光変調器７との
間の距離を第１レンズ６の焦点距離ｆ₁と同一にし、空
間光変調器７と第２レンズ８との間および第２レンズ８
と光検出器アレイ９との間の距離を第２レンズ８の焦点
距離ｆ₂と同一にすることにより前記したフーリエ変換
および逆フーリエ変換が成立する。必ずしもｆ₁とｆ₂と
を等しく設定する必要はなく、ｆ₁とｆ₂との比を適当に
設定することにより光情報記録媒体１，空間光変調器７
および光検出器アレイ９の各デバイスサイズおよび各要
素スケールを最適化できる。

【００２２】図８は、光情報記録媒体１上の１セルと光
検出器アレイ９上の１セル（検出素子）の対応関係を示
している。図７のようなフーリエ変換系を用いると、光
情報記録媒体１上と光検出器アレイ９上では座標が反転
するが、セル同士は１対１に対応している。ここでは光
情報記録媒体１上のセルとしては図５のような空間周波
数成分が異なる回折格子を空間的に異なる位置に配置し
たものを示しているが、光検出器アレイ９上でもこれに
対応した位置に光が到達し、検出される。但し、個々の
光検出素子（画素）の大きさは光検出器アレイ９上の
「セル」と同じ大きさであり、実際には空間光変調器７
により各ページ毎に独立に光が到達するため、図のよう
に光情報記録媒体１上の１セル内に複数ページの情報が
記録されていても、個々の光検出素子で検出されるの
は、該当ページの情報だけである。図では便宜上２つの
光が到達しているようにしているが、実際にはページの
選択により、光が到達しないか、或はどちらかの光のみ
が選択されて到達する。なお、光情報記録媒体１上のセ
ルの大きさと、光検出器アレイ９上のセルの大きさは第
１レンズ６と第２レンズが等しい焦点距離を持つもので
あれば等しいが、そうでない場合は一致しない。即ち、
第１レンズ６および第２レンズ８の組み合わせを変える
ことにより、これらのセルを適当な大きさにできる。

【００２３】図９は図８に対応する光情報読み取り装置
４の光学的な模式図である。点線は２つのレンズの結像
関係を示し、実線は光情報記録媒体１を透過した平行光
の光線の経路を示している。空間周波数成分により回折
角度が決定できることは前述の公式により説明したが、
更に第１レンズ６の焦点距離ｆ₁と回折角度の関係を考
慮すれば、幾何光学的に、空間光変調器７上の画素位置
と各空間周波数成分の回折素子（＝各ページの情報）と
の対応を知ることができる。

【００２４】図１０は、あるページの選択読み出し方法
を示す図である。ここでは、点線が２つのレンズの結像
関係を示している。実線は、ここで注目するページに記
録された情報（「Ｆ」という文字の形に記録されたパタ
ン情報）の記録要素である回折素子からの回折光が空間
光変調器７に入射するまでの経路を示している。この回
折光の空間光変調器７から光検出器アレイ９への経路
は、実線の経路と対称となり、「Ｆ」という文字の形に
パタン情報が記録されていた場合、光検出器アレイ上に
も「Ｆ」という文字の形でパタン情報が読み出されるこ
とを示している。但し、この図のように使用するフーリ
エ変換系によって座標の反転が起きたり、拡大縮小（第
１レンズ６と第２レンズ８の焦点距離が異なる場合）な
どの効果が起こる。特に後者の効果は、フーリエ変換系
を適切に選択することにより、空間光変調器７や光検出
器アレイ９の個々の素子のスケールを最適化することが
可能であり、デバイス選択の自由度が高く、高精度な装
置を低コストで実現できる。また、ここでは、回折格子
の存在しない（情報＝０）領域は、光を吸収する性質が
あるとし、光情報記録媒体１以降の光学系には影響を与
えないものとしている。以上では、必要な回折光以外が
存在しない場合について考えてきたが、通常はよく利用
する＋１次回折光の他に、透過光（０次回折光）、−１
次回折光が存在する。

【００２５】図１１は、このような場合の光情報読み取
り装置４の構成を示している。即ち、フーリエ面におい
て不要な次数の回折光は必要とする次数の回折光とは別
の位置に現れるので、遮光板１３を置いてカットすれば
よい。また、これに伴い、空間光変調器７のサイズは図
のような範囲だけで十分となる。これは、前述の公式か
らも明らかで、入射光１２が光情報記録媒体１に対して
垂直に入射する場合、０次透過光はフーリエ面の中心点
（０．０）に集まり、−１次回折光は＋１次回折光と対
称に出てくるので、フーリエ面で約半分の領域を遮光板
１３で遮光すればよいことになる。従って、この場合に
は上述の情報＝０の場合の光吸収の機能は必要ない。高
次の回折光が存在する場合は、フーリエ面でより外側に
来るので遮光は更に容易である。ここで、空間光変調器
としては、アクティブマトリクス液晶パネルなどが挙げ
られる。

【００２６】以上では、情報読み取り時の光を単波長の
ものとして説明したが、これに限らず、通常の白色光な
どでも良い。しかし、ＬＥＤやレーザーダイオードなど
の光源のように波長帯域の狭い光の方が、より高密度な
情報記録に対応でき、読み取り誤差を更に少なくできる
等の効果がある。これは、前記の公式からも読み取れる
ように、白色光のような波長帯域の広い光では、回折角
度に広がりができ、フーリエ面上（空間光変調器上）で
広がりを持ってしまうためである。従って、波長帯域は
ある程度狭い方がフーリエ面上で小さい領域に集光でき
精度の高い情報読み取りが可能になり、更なる高密度記
録にも対応できる（但し、フーリエ変換系もしくはその
前処理光学系として、波長の違いをキャンセルするよう
な機能を持たせれば、白色光でも同様の効果が得られ
る）。また、光の波長についてはより短波長な光（紫外
光など）を利用した方が、回折格子の格子間隔をより狭
くでき、従ってサブセルを小さくでき、より高密度な記
録に適する。また、回折素子は単純な回折格子でなく、
ホログラムのようなものでもよい。セル及びサブセル
は、矩形形状に限らず、円形などでもよい。フーリエ変
換系としては、レンズに限らず、ホログラフィック光学
素子等のようなものでもよい。

【００２７】図１２は図７に示した第１レンズ６および
第２レンズ８を用いる代りに半透明鏡１４とレンズ１５
を用いた光情報読み取り装置４ａを示す。なお、レンズ
１５の焦点距離ｆに相当する位置に光情報記録媒体１お
よび空間光変調器７が配置され、光検出器アレイ９は半
透明鏡１４と相対向する位置に配置される。

【００２８】以上では入射光が光情報記録媒体１に垂直
に入射する場合について述べたが、これに限らず、図１
３に示すように斜入射させることにより、回折格子の空
間周波数を高くすることもできる。また、斜入射させる
と、透過光などの不要な光がフーリエ変換系に入射しな
いようにでき、光情報記録媒体１の回折効率が高くない
場合でも遮光板などの必要性がなくなり、更にフーリエ
変換系や空間光変調器などの全面、あるいは最も収差・
歪みなどの少ない領域部分を有効に使用することがで
き、非常に効率よく各構成要素を使用でき、大量かつ高
精度な情報読み取りが可能となる。

【００２９】更に、以上では空間光変調器上で一個の１
空間光変調要素のみを透過状態にし、他を遮閉する場合
について述べたが、複数の変調要素を同時に透過状態に
し、情報読み取り時に複数ページ間の情報のＡＮＤやＯ
Ｒをはじめとする論理演算などを行なうことができ、高
速な情報処理を行なわせることも可能である。また、以
上では光情報記録媒体１が透過型である場合について述
べたが、これに限らず、図１３のように反射型を用い、
入射光もフーリエ変換系側から入射するようにしてもよ
い。この場合、上記の斜入射を行なえば簡便である。

【００３０】

【発明の効果】

１）本発明の請求項１に記載の光情報記録媒体によれ
ば、平面状の基板の表面に複数配置した微小な回折素子
を用いた空間周波数成分の等しい記録要素から構成され
る情報を１ページの記録情報として記録すると共に、前
記空間周波数成分と異なる空間周波数成分からなる記録
要素で構成される情報を別のページの記録情報として任
意に記録することができるため、極めて多くの情報を単
一の基板からなる光情報記録媒体に記録することが容易
にできる。また、フーリエ変換系を利用して各空間周波
数成分のページ毎に情報が読まれ、高速かつ高精度な情
報読み取りが可能である。２）本発明の請求項２および請求項３に記載の光情報記
録媒体によれば、複数の回折素子に対応したサブセルを
前記回折素子の種類と同数だけマトリクス状に並べたも
のから光情報記録媒体が形成され、該サブセルに１種類
の空間周波数成分の回折素子を配設するように形成する
ため、サブセルの位置に応じてページ毎の情報が光情報
記録媒体上で空間的に分けられ、高密度の多くの情報が
容易に記録される。３）本発明の請求項４に記載の光情報記録媒体によれ
ば、基板上の任意の座標において回折素子の有無を２値
情報で記録するため、その情報がコンピュータで通常取
り扱う情報と同一の形態となり、扱い易く、且つ情報読
み取り時の誤差が生じにくい。４）本発明の請求項５に記載の光情報記録媒体によれ
ば、基板上の任意座標において回折素子の回折光強度に
応じて多値情報を記録するため、情報記録密度を一層高
めるこができる。５）本発明の請求項６および請求項９に記載の光情報読
み取り装置によれば、機械的な動作を全く必要としない
で任意のページの任意のアドレスにおける情報を正確
に、且つ効率的に読み取ることができる。６）本発明の請求項７に記載の光情報読み取り装置によ
れば、フーリエ変換系や逆フーリエ変換系にレンズを用
いるため、低コストで、且つ簡単に光情報を読み取るこ
とができる。７）本発明の請求項８に記載の光情報読み取り装置によ
れば、フーリエ変換の一対のレンズが異なる焦点距離を
持つことにより、光情報記録媒体のサイズおよび各セル
のスケール，空間光変調器のサイズおよび各変調要素の
スケール，光検出器アレイのサイズおよび光検出素子の
スケール等を最適に設定することができ、幅の広い情報
の読み取りが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における光情報記録媒体の概要構造と記
録情報の記録形態を示す平面図。

【図２】本発明の光情報記録媒体の構造とそこに記録さ
れている情報形態を示す模式図。

【図３】回折格子における空間周波数ｄと格子方位角θ
とを示す平面図。

【図４】光情報記録媒体の１セルの形態の一例を示す平
面図。

【図５】光情報記録媒体の１セルの他の形態を示す平面
図。

【図６】１セル内の回折素子の配列およびセル自体の配
列を示す部分平面図。

【図７】本発明の光情報読み取り装置の全体構成図。

【図８】光情報記録媒体上の１セルと光検出器アレイ上
の１セルの対応関係を示す平面図。

【図９】図８に対応する光情報読み取り装置の光学的な
模式図。

【図１０】光情報読み取り装置によるあるページの選択
方法を説明するための模式図。

【図１１】＋１次回折光の他に０次回折光や−１次回折
光が存在する場合の光情報読み取り装置の一例を示す模
式図。

【図１２】光情報記録媒体に入射光を垂直に照射し、且
つ単一のレンズをフーリエ変換系および逆フーリエ変換
系として共用した光情報読み取り装置の構成図。

【図１３】光情報記録媒体に斜めに入射光を照射し、且
つ単一のレンズをフーリエ変換系および逆フーリエ変換
系として共用した光情報読み取り装置の構成図。

【符号の説明】

１光情報記録媒体２回折素子２ａ回折素子２ｂ回折素子２ｃ回折素子３セル３ａセル３ｂセル３ｃセル４光情報読み取り装置４ａ光情報読み取り装置５光源６第１レンズ（第１フーリエ変換系）７空間光変調器８第２レンズ（第２フーリエ変換系）９光検出器アレイ１０ランプ１１レンズ１２入射光１３遮光板１４半透明鏡１５レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面状の基板の表面に、情報の記録要素
として微小な回折素子を複数配置することにより形成さ
れる光情報記録媒体であって、その情報は前記基板上で
の前記回折素子の空間的な分布により記録され、複数の
前記回折素子のうち空間周波数成分の等しい記録要素か
ら構成される情報を１ページの記録情報とし、前記回折
素子の空間周波数成分を複数種類用いることにより対応
する複数のページ分の情報を記録することを特徴とする
光情報記録媒体。
【請求項２】複数種類の回折素子の集合により一単位
のセルを構成し、該セルをマトリクス状に並べて構成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒
体。
【請求項３】マトリクス状に並べられたセルの一単位
を前記回折素子の種類と同数のサブセルに分割し、該サ
ブセルには、１種類の空間周波数成分の回折素子を配設
することを特徴とする請求項２に記載の光情報記録媒
体。
【請求項４】前記基板上の任意座標に割り付けられた
前記回折素子の有無により２値情報を記録することを特
徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光情
報記録媒体。
【請求項５】前記基板上の任意座標に割り付けられた
前記回折素子の回折光強度により多値情報を記録してい
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに
記載の光情報記録媒体。
【請求項６】平面状の基板の表面に、情報の記録要素
として微小な回折素子を複数配置することにより形成さ
れ、その記録情報が前記基板上での前記回折素子の空間
的な分布により記録され、複数の前記回折素子のうち空
間周波数成分の等しい記録要素から構成される情報を１
ページの記録情報とし、前記回折素子の空間周波数成分
を複数種類用いることにより対応する複数のページ分の
情報を記録する光情報記録媒体の前記記録情報を読み取
るための光情報読み取り装置であって、前記光情報記録
媒体に光を入射するための光源と、該光源から前記光情
報記録媒体に入射後回折された回折光をフーリエ交換す
る第１フーリエ交換系と、該第１フーリエ交換系のフー
リエ面の近傍に配置され、前記回折光のうち特定のペー
ジに対応した部分を選択的に透過する空間光変調器と、
該空間光変調器を透過した光を逆フーリエ変換する第２
フーリエ変換系と、該第２フーリエ変換系の逆フーリエ
面の近傍に配置され、前記空間光変調器を透過した回折
光を受光して前記の特定のページの情報を読み取る光検
出器アレイとを設けることを特徴とする光情報読み取り
装置。
【請求項７】前記第１および第２フーリエ変換系がレ
ンズを用いるものである請求項６に記載の光情報読み取
り装置。
【請求項８】前記第１および第２フーリエ変換系に用
いられるレンズが、互いに異なる焦点距離を有するもの
である請求項７に記載の光情報読み取り装置。
【請求項９】読み取るための情報が回折素子を用いて
記録されている光情報記録媒体に光を入射する光源と、
該光源から入射され前記光情報記録媒体で回折した回折
光をフーリエ変換する第１フーリエ変換系と、該第１フ
ーリエ変換系のフーリエ面の近傍に配置され、前記回折
光のうちの一部を選択的に透過する空間光変調器と、該
空間光変調器を透過した光を逆フーリエ変換する第２フ
ーリエ変換系と、該第２フーリエ変換系の逆フーリエ面
の近傍に配置され選択的に透過された一部の光を受光し
て対応する情報を選択的に読み取る光検出器アレイとを
設けることを特徴とする光情報読み取り装置。