(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が異なる２つの被測定信号の相対位相を２つの参照信号を用いて高速に検出する相対位相検出器であって、
前記２つの被測定信号のそれぞれに対して一定の周波数差を有する２つの参照信号を生成する参照信号生成部、
前記２つの被測定信号と前記２つの参照信号とから、周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号、および周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号を生成し、これら２つのビート信号の和の自乗信号を生成するビート信号処理部と、
前記和の自乗信号から直流成分を取り出すことで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出する相対位相検出部と、
を備えたことを特徴とする相対位相検出器。
【請求項２】
さらに前記２つの被測定信号の振幅を検出する振幅検出部を備え、
前記相対位相検出部は、前記振幅検出部の検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする請求項１に記載の相対位相検出器。
【請求項３】
前記相対位相検出部が、０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する相対位相検出器であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させる信号路長変調部を備え、
前記相対位相検出部は、前記信号路長変調部により前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする請求項１または２に記載の相対位相検出器。
【請求項４】
周波数が異なる２つの被測定信号の相対位相を検出する相対位相検出方法であって、
前記２つの被測定信号のそれぞれに対して一定の周波数差を有する２つの参照信号を生成し、
前記２つの被測定信号と前記２つの参照信号とから、周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号と周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号を生成して、これら２つのビート信号の和の自乗信号を生成し、
前記和の自乗信号から直流成分を取り出すことで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出をすることを特徴とする相対位相検出方法。
【請求項５】
さらに前記２つの被測定信号の振幅を検出し、これらの検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする請求項４に記載の相対位相検出方法。
【請求項６】
０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する相対位相検出方法であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させ、
前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする請求項４または５に記載の相対位相検出方法。
【請求項７】
ある原信号に成分として含まれる周波数が異なる複数の被測定信号の中の２つの被測定信号について相対位相および振幅を検出する処理を、前記被測定信号の組み合わせを変えて繰り返して行うことで、前記原信号に含まれる情報を読み出す情報読み出し装置であって、
前記２つの被測定信号のそれぞれに対して一定の周波数差を有する２つの参照信号を生成する参照信号生成部、
前記２つの被測定信号と前記２つの参照信号とから、周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号と、および周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号の和の自乗信号を生成するビート信号処理部と、
前記「周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号」と、前記「周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号」とから前記２つの被測定信号の振幅を検出する振幅検出部と、
前記和の自乗信号から直流成分を取り出すことで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出する相対位相検出部と、
前記相対位相検出部により検出した前記相対位相および前記振幅検出部により検出した前記振幅を順次記憶し、当該記憶した複数の前記相対位相および複数の前記振幅から前記原信号に含まれる情報を読み出す情報抽出部と、
を備えたことを特徴とする情報読み出し装置。
【請求項８】
前記相対位相検出部は、前記振幅検出部の検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする請求項７に記載の情報読み出し装置。
【請求項９】
前記検出部が、０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する情報読み出し装置であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させる信号路長変調部を備え、
前記検出部は、前記信号路長変調部により前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする請求項７または８に記載の情報読み出し装置。
【請求項１０】
ある原信号に周波数成分として含まれる周波数が異なる複数の被測定信号の中の２つの被測定信号について相対位相および振幅を検出する処理を、前記２つの被測定信号の組み合わせを変えて並列に行うことで、前記原信号に含まれる情報を読み出す情報読み出し装置であって、
（ａ）参照信号生成部、
（ｂ）ビート信号処理部、
（ｃ）それぞれが相対位相検出部からなる複数の相対位相検出ユニット、
（ｄ）振幅検出部
（ｅ）情報抽出部、
を備え、
前記参照信号生成部は、周波数は前記被測定信号の周波数と一致しないが周波数間隔が前記被測定信号の周波数間隔と同一の複数の参照信号を生成し、
前記ビート信号処理部は、前記複数の被測定信号と前記複数の参照信号との対から、複数のビート信号を生成し、これら複数のビート信号から２つのビート信号を重複を許して選択し、これらの乗算信号を生成して前記複数の相対位相検出ユニットに分配し、
前記振幅検出部は、前記被測定信号と前記参照信号との対から生成された前記複数のビート信号の振幅から当該被測定信号の振幅を検出し、
前記複数の相対位相検出ユニットでは、前記相対位相検出部が前記乗算信号の直流成分から、前記２つのビート信号の生成の基礎となった２つの被測定信号の相対位相を検出し、
前記情報抽出部は、前記複数の相対位相検出ユニットにより検出された前記相対位相および振幅検出部により検出された前記振幅から前記原信号に含まれる情報を読み出す、ことを特徴とする情報読み出し装置。
【請求項１１】
前記相対位相検出部は、前記振幅検出部の検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする請求項１０に記載の情報読み出し装置。
【請求項１２】
前記相対位相検出部が、０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する情報読み出し装置であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させる信号路長変調部を備え、
前記相対位相検出部は、前記信号路長変調部により前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の情報読み出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロダイン検出技術を用いて２つの被測定信号の相対位相を検出する相対位相検出器および相対位相検出方法、ならびに前記相対位相検出器を応用した情報読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば光通信の分野では光ヘテロダイン技術が知られている。光ヘテロダイン技術では、周波数がわずかに異なる２つの光を干渉させ、ビート光をフォトダイオードにより電気信号に変換し、この電気信号から必要な情報を読み出す。【０００３】
すなわち、一方の光を被測定信号Ｓs、他方の光を参照信号Ｓrとして、被測定信号Ｓsの位相と振幅に情報を与えておくと、ＳrとＳsとのビート信号にもその情報が現れる。【０００４】
被測定信号をＳs、参照光をＳrとすると、これらは次のように表される。
Ｓs＝ａsｅｘｐ｛ｊ（ωsｔ＋φs）｝      （Ａ１）
Ｓr＝ａrｅｘｐ｛ｊ（ωrｔ＋φr）｝      （Ａ２）
ここで、ａs，ａrはＳs，Ｓrの振幅、ωs，ωrはＳs，Ｓrの周波数、φs，φrはＳs，Ｓrの位相を表している。【０００５】
フォトダイオードにより検出される光強度は｜Ｓs＋Ｓr｜2の時間平均であり、以下のように表される。
（ａs2＋ａr2）＋２ａsａrｃｏｓ〔（ωs−ωr）ｔ＋（φs−φr）〕    （Ａ３）
（Ａ３）式の第１項は直流成分であり、第２項が交流信号（光ビート信号）である。【０００６】
したがって、光ビート信号の振幅ａsａrを検出すればａrが既知なので被測定信号のａsを知ることができるし、光ビート信号の位相（φs−φr）を検出すればφrが既知なのでφsを知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２９３２５７
【特許文献２】特開２００１−２２７９１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、光データ通信技術で通信速度の高速化が進んでおり、たとえば、光周波数コムを用いた通信技術が種々提案されている（特許文献１，２参照）。従来技術では、電気回路の処理速度の制約により、１チャンネルで伝送できる情報量は単位時間（秒）あたり１００ギガビットが限界である。
すなわち、送信側で光データをテラビットオーダで送信しても、受信側で電気回路による位相検出の処理速度が、受信するデータ速度に追いつかない。このため、テラビットオーダで、伝送された信号から位相を検出すること（すなわち、光データ通信の実現をすること）が実質できない。【０００９】
本発明の目的は、周波数が所定間隔の２つの被測定信号の相対位相を２つの参照信号を用いて高速に検出できる相対位相検出器および相対位相検出方法を提供することである。
本発明の他の目的は、前記の相対位相検出器を応用した情報読み取り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、時間軸で変化する信号の当該時間変化は、周波数軸上の位相スペクトルおよび振幅スペクトルと等価な関係にあることに着目し、２つの被測定信号の相対位相を求めるために、これら被測定信号の周波数差と同一の周波数差をもつ２つの参照信号を導入した。そして、周波数が低い被測定信号と周波数が低い参照信号との組、および周波数が高い被測定信号と周波数が高い参照信号との組についてそれぞれビート信号を求めてこれらを乗算すれば、２つの被測定信号の間の相対位相を検出することができるとの知見のもと、本発明の相対位相検出器および相対位相検出方法ならびに情報読み取り装置に想到した。【００１１】
本発明の相対位相検出器（１）から（３）を要旨とする。
（１）
周波数が異なる２つの被測定信号の相対位相を２つの参照信号を用いて高速に検出する相対位相検出器であって、
前記２つの被測定信号のそれぞれに対して一定の周波数差を有する２つの参照信号を生成する参照信号生成部、
前記２つの被測定信号と前記２つの参照信号とから、周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号、および周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号を生成し、これら２つのビート信号の和の自乗信号を生成するビート信号処理部と、
前記和の自乗信号から直流成分を取り出すことで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出する相対位相検出部と、
を備えたことを特徴とする相対位相検出器。【００１２】
本発明の相対位相検出器では、被測定信号および参照信号は、光信号，電気信号，音響信号等である。
被測定信号および参照信号が光信号であるときには、ビート信号処理部には光信号を電気信号に変換する光電変換部が備えられる。【００１３】
また、被測定信号および参照信号が音響信号であるときには、ビート信号処理部には、音響信号を電気信号に変換し、これらからビート信号を生成し、さらにこれらビート信号の乗算信号を生成する機能が備えられる。【００１４】
（２）
さらに前記２つの被測定信号の振幅を検出する振幅検出部を備え、
前記相対位相検出部は、前記振幅検出部の検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする（１）に記載の相対位相検出器。【００１５】
（３）
前記相対位相検出部が、０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する相対位相検出器であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させる信号路長変調部を備え、
前記相対位相検出部は、前記信号路長変調部により前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする（１）または（２）に記載の相対位相検出器。【００１６】
本発明において、たとえば、０〜πは「０以上π未満」、π〜２πは「π以上２π未満」の意味でもよいし、０〜πは「０以上π以下」、π〜２πは「πより大きく２π未満」でもよい。すなわち、πが０〜π，π〜２πのどちらに含まれるかは問題とはされない。
信号路長変調部による、信号路長の変化は、信号路長を機械的に変化させることで実現できるし、電気光学（非線形光学効果）的、電磁気学的に実現することができる。【００１７】
本発明の相対位相検出方法は（４）から（６）を要旨とする。
（４）
周波数が異なる２つの被測定信号の相対位相を検出す
る相対位相検出方法であって、
前記２つの被測定信号のそれぞれに対して一定の周波数差を有する２つの参照信号を生成し、
前記２つの被測定信号と前記２つの参照信号とから、周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号と周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号を生成して、これら２つのビート信号の和の自乗信号を生成し、
前記和の自乗信号から直流成分を取り出すことで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする相対位相検出方法。【００１８】
（５）
さらに前記２つの被測定信号の振幅を検出し、これらの検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする（４）に記載の相対位相検出方法。【００１９】
（６）
０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する相対位相検出方法であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させ、
前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする（４）または（５）に記載の相対位相検出方法。【００２０】
本発明の相対位相検出技術は、ある原信号に成分として含まれる周波数が異なる複数の被測定信号の中の２つの被測定信号について相対位相および相対振幅を検出する処理を行うことで、前記原信号に含まれる情報を読み出す情報読み出し装置に応用できる。【００２１】
本発明の情報読み出し装置は（７）から（１２）を要旨とする。
（７）
ある原信号に成分として含まれる周波数が異なる複数の被測定信号の中の２つの被測定信号について相対位相および振幅を検出する処理を、前記被測定信号の組み合わせを変えて繰り返して行うことで、前記原信号に含まれる情報を読み出す情報読み出し装置であって、
前記２つの被測定信号のそれぞれに対して一定の周波数差を有する２つの参照信号を生成する参照信号生成部、
前記２つの被測定信号と前記２つの参照信号とから、周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号と、および周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号の和の自乗信号を生成するビート信号処理部と、
前記「周波数が低い被測定信号と参照信号とのビート信号」と、前記「周波数が高い被測定信号と参照信号とのビート信号」とから前記２つの被測定信号の振幅を検出する振幅検出部と、
前記和の自乗信号から直流成分を取り出すことで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出する相対位相検出部と、
前記相対位相検出部により検出した前記相対位相および前記振幅検出部により検出した前記振幅を順次記憶し、当該記憶した複数の前記相対位相および複数の前記振幅から前記原信号に含まれる情報を読み出す情報抽出部と、
を備えたことを特徴とする情報読み出し装置。【００２２】
本発明の情報読み出し装置では、通常、相対位相検出器の場合と同様、被測定信号および参照信号は、光信号，電気信号，音響信号である。【００２３】
（８）
前記相対位相検出部は、前記振幅検出部の検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする（７）に記載の情報読み出し装置。【００２４】
（９）
前記検出部が、０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する情報読み出し装置であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させる信号路長変調部を備え、
前記検出部は、前記信号路長変調部により前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする（７）または（８）に記載の情報読み出し装置。【００２５】
（１０）
ある原信号に周波数成分として含まれる周波数が異なる複数の被測定信号の中の２つの被測定信号について相対位相および振幅を検出する処理を、前記２つの被測定信号の組み合わせを変えて並列に行うことで、前記原信号に含まれる情報を読み出す情報読み出し装置であって、
（ａ）参照信号生成部、
（ｂ）ビート信号処理部、
（ｃ）それぞれが相対位相検出部からなる複数の相対位相検出ユニット、
（ｄ）振幅検出部
（ｅ）情報抽出部、
を備え、
前記参照信号生成部は、周波数は前記被測定信号の周波数と一致しないが周波数間隔が前記被測定信号の周波数間隔と同一の複数の参照信号を生成し、
前記ビート信号処理部は、前記複数の被測定信号と前記複数の参照信号との対から、複数のビート信号を生成し、これら複数のビート信号から２つのビート信号を重複を許して選択し、これらの乗算信号を生成して前記複数の相対位相検出ユニットに分配し、
前記振幅検出部は、前記被測定信号と前記参照信号との対から生成された前記複数のビート信号の振幅から当該被測定信号の振幅を検出し、
前記複数の相対位相検出ユニットでは、前記相対位相検出部が前記乗算信号の直流成分から、前記２つのビート信号の生成の基礎となった２つの被測定信号の相対位相を検出し、
前記情報抽出部は、前記複数の相対位相検出ユニットにより検出された前記相対位相および振幅検出部により検出された前記振幅から前記原信号に含まれる情報を読み出す、ことを特徴とする情報読み出し装置。【００２６】
なお、上記の情報抽出部を、原信号復元部とすることにより、本発明の情報読み出し装置を、原信号を復元する信号復元装置として使用することもできる。【００２７】
（１１）
前記相対位相検出部は、前記振幅検出部の検出結果から、前記直流成分を取り出して、前記位相に依存しない要素を除去することで、前記２つの被測定信号の相対位相を検出することを特徴とする（１０）に記載の情報読み出し装置。【００２８】
（１２）
前記相対位相検出部が、０〜π〔ｒａｄ〕の間の相対位相およびπ〜２π〔ｒａｄ〕の間の相対位相を「みかけ上の相対位相」として検出したときに、これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方を「真の相対位相」として特定する情報読み出し装置であって、
前記参照信号が伝播する信号路の信号路長、前記被測定信号が伝播する信号路の信号路長の少なくとも１つを変化させる信号路長変調部を備え、
前記相対位相検出部は、前記信号路長変調部により前記信号路長を変化させたときに、前記２つの「みかけ上の相対位相」のうち、当該変化に対応して正しい向きに変化する相対位相を「真の相対位相」として特定することを特徴とする（１０）または（１１）に記載の情報読み出し装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の相対位相検出器では、周波数が異なる２つの被測定信号の相対位相を、２つの参照信号を用いて（それぞれの被測定信号の絶対位相がわからなくても）、高速に知ることができる。
本発明の情報読み出し装置では、複数の被測定信号のうちの２つの被測定信号について、相対位相および相対振幅を検出する処理を順次または並列して行うことで、それぞれの被測定信号の絶対位相がわからなくても、当該絶対位相と被測定信号の振幅を知ることで、原信号に含まれる情報を読み出すことができる。また、本発明の情報読み出し装置では、高速信号に含まれる情報の読み出しも可能である。たとえば、情報読み出し装置の検出デバイスの遮断周波数を越えた高速信号であっても、周波数軸上の位相スペクトルおよび振幅スペクトルを計測しさえすれば、信号の複雑な変動を逐次計測せずに、当該高速信号に含まれる情報を読み取ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の相対位相検出器の基本構成を示すブロック図である。
【図２】被測定信号と参照信号との周波数軸における関係を示す図である。
【図３】本発明の相対位相検出方法を示すフローチャートである。
【図４】２つのビート信号の乗算信号の正規化直流成分と相対位相成分との関係を示す図である。
【図５】参照信号生成部の後段に信号路長変調部を設けた本発明の相対位相検出器の構成を示すブロック図である。
【図６】信号路長変調部と同等の機能を参照信号生成部のレーザの駆動信号により達成した例を示すブロック図である。
【図７】被測定信号路上に信号路長変調部を設けた本発明の相対位相検出器の構成を示すブロック図である。
【図８】（Ａ）は「真の相対位相」の判定の説明のための正規化直流成分と相対位相成分との関係（参照信号路長を変更したとき）を示す図、（Ｂ）は「真の相対位相」の判定の説明のための正規化直流成分と相対位相成分との関係（被測定信号路長を変更したとき）を示す図である。
【図９】本発明の相対位相検出技術を応用した情報読み出し装置の例を示す図である。
【図１０】本発明の相対位相検出技術を応用した情報読み出し装置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の相対位相検出器および相対位相検出方法の一実施形態を被測定信号および参照信号が光信号である場合を例に説明する。なお、本明細書では、角周波数ωを単に「周波数」と言う。
【００３２】
図１は本発明の相対位相検出器の基本構成を示すブロック図、図２は被測定信号（被検出光）と参照信号（参照光）との周波数軸における関係を示す図、図３は本発明の相対位相検出方法を示すフローチャートである。以下の説明文中に、適宜、図３のフローチャートにおける処理ステップ番号を付記する。
【００３３】
図１において、相対位相検出器１は、原信号ＳAに含まれる周波間隔が異なる２つの被測定信号ＳA1，ＳA2の相対位相（φA2−φA1）を検出するもので、参照信号生成部１１と、ビート信号処理部１２と、検出部１３と、振幅検出部１６１，１６２とを備えている。
本実施形態では、被測定信号ＳA1，ＳA2は以下のように表されるものとする。
ＳA1＝ａA1ｅｘｐ｛ｊ（ωA1ｔ−φA1）｝    （Ｂ１）
ＳA2＝ａA2ｅｘｐ｛ｊ（ωA2ｔ−φA2）｝    （Ｂ２）
ここで、ａA1，ａA2はＳA1，ＳA2の振幅、ωA1，ωA2はＳA1，ＳA2の周波数、φA1，φA2はＳA1，ＳA2の位相である。なお、被測定信号ＳA1，ＳA2の周波数ωA2，ωA2は予めわかっている。
φA2−φA1は未知である。なお、φA1，φA2の一方が既知であることもあるが、通常は、φA1，φA2の双方が未知である。
【００３４】
参照信号生成部１１は、離散スペクトル光源（ここでは、周波数コム光源）を内蔵している。
参照信号生成部１１は、信号路ＰＰから原信号ＳAに周波数成分として含まれる被測定信号ＳA1，ＳA2に対応する参照信号ＳB1，ＳB2を生成する（Ｓ１１０）。
参照信号ＳB1，ＳB2は以下のように表されるものとする。
ＳB1＝ａB1ｅｘｐ｛ｊ（ωB1ｔ−φB1）｝    （Ｂ３）
ＳB2＝ａB2ｅｘｐ｛ｊ（ωB2ｔ−φB2）｝    （Ｂ４）
ここで、ａB1，ａB2はＳB1，ＳB2の振幅、ωB1，ωB2はＳB1，ＳB2の周波数、φB1，φB2はＳB1，ＳB2の位相である。
【００３５】
参照信号ＳB1，ＳB2の位相φB1，φB2は異なる値（φB1≠φB2）であってもよいし、同一の値φB（φB＝φB1＝φB2）であってもよい。本実施形態では、φB＝φB1＝φB2であるものとする。
【００３６】
参照信号ＳB1，ＳB2の周波数間隔ΩDは、図２に示すように被測定信号ＳA1，ＳA2の周波数間隔と同一であり、参照信号ＳB1の周波数ωB1と参照信号ＳB2の周波数ωB2の中間値（ωB2−ωB1）／２が２つの被測定信号ＳA1，ＳA2の周波数の間（ωA1からωA2の間）に設定されている。
本実施形態では、被測定信号ＳA1と参照信号ＳB1との周波数差（あるいは、被測定信号ＳA2と参照信号ＳB2との周波数差）をΔω、すなわち、Δω＝ωA1−ωB1＝ωA2−ωB2とすると、ΔωとΩDとの間には、
｜Δω｜＜｜ΩD｜／２    （Ｂ５）
の関係が成立している。
【００３７】
参照信号ＳB1，ＳB2は以下のように表される。
ＳB1＝ａB1ｅｘｐ〔｛ｊ（ωA1−Δω）ｔ−φB｝〕    （Ｂ６）
ＳB2＝ａB2ｅｘｐ〔｛ｊ（ωA2−Δω）ｔ−φB｝〕    （Ｂ７）
【００３８】
ビート信号処理部１２は、信号路ＰＰから原信号ＳAを光分岐器ｃ１を介して取得し、原信号ＳAに含まれる被測定信号ＳA1，ＳA2と参照信号ＳB1，ＳB2とから、周波数が低い被測定信号ＳA1と周波数が低い参照信号ＳB1とのビート信号Ｂ1、および周波数が高い被測定信号ＳA2と周波数が高い参照信号ＳB2とのビート信号Ｂ2を生成する。そして、これら２つのビート信号の乗算信号ＭＰＬを生成する。
【００３９】
図１では、ビート信号処理部１２は、合波器１２１と、フォトダイオード（ＰＤ）１２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２３と、デバイダ（ＤＶ）１２４と、ミキサ（ＭＸ）１２５とからなる。
【００４０】
合波器１２１は、原信号ＳAと２つの参照信号ＳB1，ＳB2とを合波し、合波信号ＣＰを生成する（Ｓ１２０）。そして、この合波信号ＣＰをＰＤ１２２により光電変換する（Ｓ１３０）。
【００４１】
ＰＤ１２２の出力には、被測定信号ＳA1と参照信号ＳB1とのビート信号Ｂ1、および被測定信号ＳA2と参照信号ＳB2とのビート信号Ｂ2のほか、原信号ＳAと参照信号ＳB1，ＳB2との多数のビートが含まれる。ＢＰＦ１２３は、これらのビート信号の中から、ビート信号Ｂ1とＢ2（周波数Δω）を抽出する（Ｓ１４０）。
【００４２】
被測定信号ＳＡ１と参照信号ＳＢ１とにより生じる周波数Δωのビート信号をＢ１、被測定信号ＳＡ２と参照信号ＳＢ２とにより生じる周波数Δωのビート信号をＢ２でそれぞれ示すと、ＢＰＦ１２３の出力には、以下の項が含まれる。
２ａＡ１ａＢ１ｃｏｓ｛Δωｔ＋（φＡ１−φＢ）＋ｃｎｓｔ１｝
＋２ａＡ２ａＢ２ｃｏｓ｛Δωｔ＋（φＡ２−φＢ）＋ｃｎｓｔ２｝    （Ｂ８）
ここで、
ｃｎｓｔ１＝（１／ｃ）×〔ωＡ１ｎＡ１ＬＡ−ωＢ１ｎＢ１ＬＢ〕
ｃｎｓｔ２＝（１／ｃ）×〔ωＡ２ｎＡ２ＬＡ−ωＢ２ｎＢ２ＬＢ〕
ｃ：光速
ｎＡ：被測定信号路の屈折率
ｎＢ：参照信号路の屈折率
ＬＡ：被測定信号路長
ＬＢ：参照信号路長
【００４３】
（Ｂ８）式の第１項はビート信号Ｂ１の要素であり、第２項はビート信号Ｂ２の要素である。
ＢＰＦ１２３の出力、すなわちビート信号Ｂ１，Ｂ２は、デバイダ（ＤＶ）１２４により２つのパスに分けられ、ミキサ（ＭＸ）１２５により乗算（すなわち、自乗）される（Ｓ１５０）。
【００４４】
乗算信号（自乗信号）ＭＰＬ、すなわちミキサ（ＭＸ）１２５の出力は以下のように表される（前述したように、本実施形態ではφＢ１＝φＢ２である）。
ＭＰＬ＝（ａＡ１２ａＢ１２＋ａＡ２２ａＢ２２）／２
＋ａＡ１ａＡ２ａＢ２ａＢ１ｃｏｓ｛（φＡ２−φＡ１）＋（ｃｎｓｔ２−ｃｎｓｔ１）｝＋Ｒ（Δωｔ）        （Ｂ９）
【００４５】
なお、（Ｂ９）のｃｎｓｔ２−ｃｎｓｔ１は、
ｃｎｓｔ２−ｃｎｓｔ１
＝（１／ｃ）
×〔（ωＡ２ｎＡ２−ωＡ１ｎＡ１）ＬＡ−（ωＢ２ｎＢ２−ωＢ１ｎＢ１）ＬＢ〕      （Ｂ１０）
で表される。
【００４６】
また、（Ｂ９）式におけるＲ（Δωｔ）は、ビート周波数と時間との積に依存する関数である。
検出部１３は、以下に述べるように（（Ｂ１１），（Ｂ１２）式参照）、乗算信号ＭＰＬの直流成分を取り出し（Ｓ１６０）、この直流成分から検出系により定まる定数を取り除き、２つの被測定信号ＳA1，ＳA2の相対位相（φA2−φA1）を検出する（Ｓ１７０）。
乗算信号ＭＰＬの直流成分ＤＣは、（Ｂ９）式から、次のように表される。
ＤＣ＝（ａA12ａB12＋ａA22ａB22）／２
＋ａA1ａA2ａB1ａB2ｃｏｓ｛（φA2−φA1）＋（ｃｎｓｔ2−ｃｎｓｔ1）｝      （Ｂ１１）
【００４７】
この式からコサイン部分のみを取り出し正規化すると、正規化直流成分ＤＣNMLは（Ｂ１２）式のように表される。なお、ａA1ａA2ａB1ａB2は、予め、または測定された値である。
ＤＣNML＝ｃｏｓ｛（φA2−φA1）＋（ｃｎｓｔ2−ｃｎｓｔ1）｝      （Ｂ１２）
この正規化直流成分ＤＣNMLから位相に依存しない要素（検出系により定まる定数（ｃｎｓｔ2−ｃｎｓｔ1））を除去することで２つの被測定信号ＳA1，ＳA2の相対位相ΦA（＝（φA2−φA1））が求められる。なお、（Ｂ１２）式では、オフセット分（１／２）を省略して示してある。
【００４８】
なお、ａA1ａA2ａB1ａB2は、予めわかっていることもあるが、本実施形態では、振幅検出部１６１および１６２により検出する。振幅検出部１６１は、原信号ＳA（被測定信号ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳAN）を取り込み、参照信号生成部１１から参照信号ＳBmを取り込む。振幅検出部１６１は、合波器１６１１，フォトダイオード（ＰＤ）１６１２，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６１３，検出器１６１４からなる。検出器１６１４は、参照信号ＳBmと被測定信号ＳAmとのビート信号Ｂmから被測定信号ＳAmの振幅ａAmを検出することができる。同様にして、振幅検出部１６２（合波器１６２１，ＰＤ１６２２，ＬＰＦ１６２３，検出器１６２４からなる）は、参照信号ＳBnと被測定信号ＳAnとのビート信号Ｂnから被測定信号ＳAnの振幅ａAnを検出することができる。
【００４９】
図４に、正規化直流成分ＤＣNMLと相対位相ΦAとの関係を示す。図４に示すように、検出部１３は、通常、あるＤＣNMLについて、みかけ上２つの相対位相ΦA（１），ΦA（２）を検出する。ΦA（１）は０〜π〔ｒａｄ〕の間にあり、ΦA（２）はπ〜２π〔ｒａｄ〕の間にある。これら２つの「みかけ上の相対位相」の一方が「真の相対位相」であり、被測定信号ＳA1，ＳA2によっては、予めΦAが０〜π〔ｒａｄ〕の間にあるのか、π〜２π〔ｒａｄ〕の間にあるのかがわかっていることがある。この場合には相対位相ΦA（１），ΦA（２）の一方を「真の相対位相」として特定することができる。
【００５０】
被測定信号ＳA1，ＳA2の相対位相が、ΦAが０〜π〔ｒａｄ〕の間にあるのか、π〜２π〔ｒａｄ〕の間にあるのかがわからない場合には、本発明では、「真の相対位相」を相対位相検出器により検出することができる。
図５に示すように参照信号生成部１１の後段（参照信号ＳB1，ＳB2が伝播する信号路上）に信号路長変調部１４Ａを設けることができる。また、図６に示すように参照信号生成部１１の離散スペクトル光源１１１の駆動回路１１２の駆動信号に変調を加えることで、信号路長変調部１４Ａと同等の機能を持たすことができる。この場合、参照信号生成部１１は、原信号ＳAの送信元から被測定信号ＳA1，ＳA2の同期信号を取得することができる、被測定信号ＳA1，ＳA2から直接同期信号を生成することができる。
さらに、図７に示すように被測定信号ＳA1，ＳA2が伝播する信号路（被測定信号路）上に信号路長変調部１４Ｂを設けることができる。この場合も、検出部１３は、信号路長変調部１４Ｂに距離変調指示信号ＩＮＳＴ＿ＬＣを送出するようにできる。
【００５１】
図５の信号路長変調部１４Ａ，図７の信号路長変調部１４Ｂにより、図４に示した２つの「みかけ上の相対位相」ΦA（１），ΦA（２）のうちの一方を、「真の相対位相」として特定することができる。
たとえば、図５の信号路長変調部１４Ａにより参照信号路長ＬBを微小距離長くしたとすると、（Ｂ１０）式のｃｎｓｔ2−ｃｎｓｔ1の値が小さくなり、逆に信号路長変調部１４Ａにより参照信号路長ＬBを微小距離短くすると、（Ｂ１０）式のｃｎｓｔ2−ｃｎｓｔ1の値が大きくなる。
また、図７において、信号路長変調部１４Ｂにより被測定信号路長ＬAを微小距離長くすると、（Ｂ１０）式のｃｎｓｔ2−ｃｎｓｔ1の値が大きくなり、逆に信号路長変調部１４Ｂにより被測定信号路長ＬAを微小距離短くすると、（Ｂ１０）式のｃｎｓｔ2−ｃｎｓｔ1の値が小さくなる。
【００５２】
たとえば、図５の相対位相検出器１において、ＤＣNMLの値がγであり、みかけ上、ΦA（１），ΦA（２）の２つの相対位相が検出されたとする（図４参照）。
この場合に、信号路長変調部１４Ａにより、参照信号路長ＬBをＬB＋ΔＬ（ΔＬ＞０)に変化させると、図８（Ａ）に示すように、信号路長特性はＬB（実線）からＬB＋ΔＬ（破線)に変化する。このとき、ＤＣNMLがγ（１）に減少すれば、ΦA（１）が「真の相対位相」であると判定できるし、ＤＣNMLがγ（２）に増加すれば、ΦA（２）が「真の相対位相」であると判定できる。
また、信号路長変調部１４Ａにより、参照信号路長ＬBをＬB＋ΔＬ（ΔＬ＜０)に変化させたとすると、図８（Ｂ）に示すように、信号路長特性はＬB（実線）からＬB＋ΔＬ（破線)に変化する。このとき、ＤＣNMLがγ（１）に減少すれば、ΦA（２）が「真の相対位相」であると判定できるし、ＤＣNMLがγ（２）に増加すれば、ΦA（１）が「真の相対位相」であると判定できる。
【００５３】
以上説明したように、相対位相検出器１では、基本的には、検出部１３による相対位相の検出のみをプロセッサにより計算し、他の処理（合波器１２１，ＰＤ１２２，ＢＰＦ１２３，ＤＶ１２４，ＭＸ１２５における処理）は演算・計算を要しない。したがって、相対位相の検出（あるいは位相の検出）を高速で行うことができる。
【００５４】
次に、本発明の相対位相検出技術を応用した情報読み出し装置の例を、被測定信号および参照信号が光信号である場合を例に説明する。
図９において情報読み出し装置２は、以下に詳述するように、原信号ＳAに周波数成分として含まれる周波数間隔ΩDが異なる複数の被測定信号ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳANの中の２つの被測定信号ＳAm，ＳAnについて相対位相および振幅を検出する処理を行う。この処理は、被測定信号の組み合わせを変えて繰り返して行われる（シリアル処理される）。これにより、原信号ＳAに含まれる情報を読み出すことができる。
【００５５】
情報読み出し装置２は、参照信号生成部２１と、ビート信号処理部２２と、相対位相検出部２３と、振幅検出部２６１，２６２と、情報抽出部２５と、ＬＵＴ２７と、信号路長変調部２４とからなる。
本例では原信号ＳA（成分としてＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳANが含まれる）が、複数回繰り返し送出されており、情報読み出し装置２は同一の被測定信号を複数回受信できるものとする。
【００５６】
参照信号生成部２１は、図１に示した参照信号生成部１１と同様、離散スペクトル光源を備えている。
【００５７】
参照信号生成部２１は、２つの参照信号（ＳB1とＳB2），（ＳB2とＳB3），・・・，（ＳBkとＳB(k+1)），・・・，（ＳB(N-1)とＳBN）のように組み合わせて順次選択することができる。
このとき、相対位相が検出されるべき被測定信号は、（ＳA1とＳA2），（ＳA2とＳA3），・・・，（ＳAkとＳA(k+1)），・・・，（ＳA(N-1)とＳAN）である。
ＳAjとＳBj（ｊ＝１，２，３，・・・，Ｎ）の周波数は異なるが、ＳA(k-1)−ＳAkとの値とＳB(k-1)−ＳBkの値は同一である（この値はΩDである）。
【００５８】
参照信号生成部２１は、たとえば、ある被測定信号ＳA(x+1)が不定であるとき（ＳB(x+1)に対応する周波数ωB(x+1)の被測定信号が存在しないような場合）には、ＳBxとＳB(x+2)との組を選択することができる。この場合には、ＳAxとＳA(x+2)を生成してＳBxとＳB(x+2)との相対位相を求める。
【００５９】
被測定信号ＳA(x+1)が不定であるか否かは、ＳAkとＳA(k+1)の相対位相を検出する際にこれらの振幅ａAk，ａA(k+1)を検出しておき、その値がゼロが否かにより判断することができる。本例では、前述したように、情報読み出し装置２は、原信号ＳA（ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳANの群）を、複数回受信しているので、ある回で振幅ａAk，ａA(k+1)を検出してＳAk，ＳA(k+1)のそれぞれについて不定であるか否かの判断をし、何れも不定でなければその回で相対位相を検出する。ＳAk，ＳA(k+1)の何れかが不定であれば次の回で不定と判断した被測定信号を含まない２つの被測定信号を選んで、上記と同様の処理を行う。
【００６０】
なお、本例おいて、原信号ＳAが、たとえば１回のみ送出され、情報読み出し装置２は同一の被測定信号を１回しか受信できない場合には、相対位相検出系にディレイ回路を設けておき（たとえば、ビート信号処理部２２の適宜の部位（具体的には後述するＰＤ１２２の後段）に遅延回路を設けておき）、ＳAk，ＳA(k+1)の振幅ａAk，ａA(k+1)を、相対位相の検出に先立って検出することができる。
【００６１】
ビート信号処理部２２は、２つの被測定信号ＳAm，ＳAnと２つの参照信号ＳBm，ＳBnとから、被測定信号ＳAmと参照信号ＳBmとのビート信号Ｂmと、被測定信号ＳAnと参照信号ＳBnとのビート信号Ｂnとの乗算信号ＭＰＬm/nを生成する。ビート信号処理部２２は、合波器２２１と、ＰＤ２２２と、ＢＰＦ２２３と、ＤＶ２２４と、ＭＸ２２５とを備えており、これらは図１に示したビート信号処理部１２の合波器１２１と、ＰＤ１２２と、ＢＰＦ１２３と、ＤＶ１２４と、ＭＸ１２５と同じである。
【００６２】
相対位相検出部２３は、乗算信号ＭＰＬm/nの直流成分ＤＣm/nから検出系により定まる定数（ｃｎｓｔn−ｃｎｓｔm）を取り除き２つの被測定信号ＳAm，ＳAnの相対位相（φAn−φAm）を検出する。相対位相検出部２３は、図１に示した検出部１３と同じである。本例でも、図８（Ａ），（Ｂ）において説明したように、相対位相検出部２３は、「みかけ上の相対位相」を２つ検出するが、その一方を信号路長変調部２４を用いて「真の相対位相」として特定することができる。
【００６３】
振幅検出部２６１は、原信号ＳA（被測定信号ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳAN）を取り込み、参照信号生成部２１から参照信号ＳBmを取り込む。振幅検出部２６１は、合波器２６１１，フォトダイオード（ＰＤ）２６１２，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６１３，検出器２６１４からなる。検出器２６１４は、参照信号ＳBmと被測定信号ＳAmとのビート信号Ｂmから被測定信号ＳAmの振幅ａAmを検出することができる。
【００６４】
同様に、振幅検出部２６２は、原信号ＳA（被測定信号ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳAN）を取り込み、参照信号生成部２１から参照信号ＳBnを取り込む。振幅検出部２６２は、合波器２６２１，ＰＤ２６２２，ＬＰＦ２６２３，検出器２６２４からなる。検出部２６２４は、参照信号ＳBnと被測定信号ＳAnとのビート信号Ｂnから被測定信号ＳAnの振幅ａAnを検出することができる。
【００６５】
なお、上記の例では、振幅検出部２６１により振幅ａAmを、振幅検出部２６２により振幅ａAnを検出した。上述したように、本例では原信号ＳAが、複数回繰り返し送出されており、情報読み出し装置２は同一の被測定信号を複数回受信できるので、ある回において振幅ａAmを検出し、次の回でａAnを検出することができる。
【００６６】
情報抽出部２５は、相対位相検出部２３により検出した相対位相（φAn−φAm）および振幅検出部２６により検出した振幅ａAm，ａAnを順次記憶し、記憶した複数の相対位相および複数の振幅から原信号ＳAに含まれる情報Ｉを読み出す。
【００６７】
すなわち、ある被測定信号の位相をたとえば０〔ｒａｄ〕に定め、これに基づき他の被測定信号の位相を確定することができる。よって、情報抽出部２５は、検出された位相と振幅から、被測定信号ＳAk（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）は以下のように決定することができる。
ＳAk’＝ａAkｅｘｐ｛ｊ（ωAkｔ＋φAk’）｝          （Ｂ１３）
（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）
ここで、φAkは、ある被測定信号の位相を（０〔ｒａｄ〕）に定めたときの位相であり、ＳAk’は被測定信号ＳAkがこの位相をもつときの信号である。
【００６８】
よって、ΣＳAk’（ｋ＝１からＮまで）を計算することにより、原信号ＳAが再現される。なお、ＳAkの位相φAkとＳAk’の位相φAk’との差は、すべてのｋについて同じなので、ΣＳAk’は原信号ＳAと実質上同じである。
【００６９】
また、原信号ＳAが４ビットのパケットである場合、情報Ｉは１６種類の原信号で構成される。
この場合には情報抽出部２５は、検出した情報Ｉを、相対位相と振幅とに関連付けて、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２７に格納しておくことができる。これにより、情報抽出部２５は、ＳAkについて位相φAkと、ＳAk’の位相φAk’を知りさえすればΣＳAk’の計算をすることなく情報Ｉを求めることができる。
【００７０】
次に、本発明の相対位相検出技術を応用した情報読み出し装置の他の例を被測定信号および参照信号が光信号である場合を例に説明する。
図１０において情報読み出し装置３は、原信号ＳAに周波数成分として含まれる、周波数間隔ΩDが異なる複数の被測定信号ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳANの中の２つの被測定信号ＳAn，ＳA(n+1)について相対位相および振幅を検出する処理を、被測定信号の組み合わせを変えて並列的に行う（パラレル処理する）ことで、原信号ＳAに含まれる情報を読み出すことができる。なお、本例でも原信号ＳAが繰り返し送出されており、情報読み出し装置３は同一の被測定信号を複数回受信できるものとする。
【００７１】
情報読み出し装置３は、参照信号生成部３１と、ビート信号処理部３２と、（Ｎ−１）の相対位相検出ユニット３３（複数の相対位相検出部３３（ｋ）（ｋ＝１，２，３，・・・，Ｎ−１）からなる）と、信号路長変調部３４と、情報抽出部３５と、振幅検出部３６と、ＬＵＴ３７とからなる。
【００７２】
参照信号生成部３１は、予め、ＳB1，ＳB2，・・・，ＳBk，・・・ＳBNの周波数や周波数間隔を通信規格により知っており、周波数が被測定信号ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳANの周波数と一致しないが周波数間隔が被測定信号の周波数間隔ΩDと同一のＮの参照信号ＳB1，ＳB2，・・・，ＳBk，・・・ＳBNを生成する。
【００７３】
ビート信号処理部３２は、被測定信号ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳANと参照信号ＳB1，ＳB2，・・・，ＳBk，・・・ＳBNの中の周波数が相互に近い前記被測定信号と前記参照信号との対から、ビート信号Ｂ1，Ｂ2，・・・，ＢNを生成し、これら複数のビート信号から２つのビート信号を重複を許して選択し、これらの乗算信号を生成して相対位相検出ユニット３３に分配する。
【００７４】
図１０ではビート信号処理部３２は、２入力、Ｎ出力のアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）３２１と、出力側に設けたＮのフォトダイオード（ＰＤ）からなるＰＤ群３２２と、ＰＤ群３２２の出力信号から参照信号と被測定信号とのビート信号を抽出するビート信号抽出部（ハイパスフィルタ）３２３と、ビート信号抽出部３２３の出力信号からそれぞれ２つの信号を重複を許して選択する信号選択回路３２４と、信号選択回路３２４の出力信号を乗算する（Ｎ−１）個のミキサからなるミキサ群３２５とを備えている。
【００７５】
ＰＤ群３２２の出力信号には、参照信号と被測定信号との周波数Δωのビート信号のほか、種々のビート信号が含まれている。ビート信号抽出部３２３は、これらの種々のビート信号の中から、参照信号と被測定信号との周波数Δωのビート信号を抽出することができる。
【００７６】
信号選択回路３２４では、位相は相対位相として検出されるので、たとえば、ビート信号Ｂ1，Ｂ2，・・・，ＢNのうちから、
（Ｂ1とＢ2），（Ｂ3とＢ4），（Ｂ5とＢ5），・・・，（ＢN-1とＢN）
のように選択すると、位相を介して関連付けがなされない。
【００７７】
よって、たとえば、
（Ｂ1とＢ2），（Ｂ2とＢ3），（Ｂ3とＢ4），・・・，（ＢN-1，ＢN）
のように「重複を許して」選択することで全てのビート信号は、位相を介して関連付けられる。
【００７８】
ある被測定信号ＳA(x+1)が不定であるとき、たとえば参照信号ＳB(x+1)に対応する周波数ωB(x+1)の被測定信号が存在しない場合（振幅がゼロの場合）には、当該参照信号ＳB(x+1)はビート信号の生成には寄与しない。
【００７９】
前述したように、本例でも情報読み出し装置３は同一の被測定信号を何度も受信できるので、先の回に振幅を検出しておけば、信号選択回路３２４は振幅検出部３６の検出結果ＡＤを取得することで、どの信号が不定であるかを予め知ることができる。
【００８０】
上記の例では、信号選択回路３２４は、ビート信号処理部３２が生成したビート信号のうち、ビート信号Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，・・・，ＢNから、想定される２つの組み合わせについて、乗算信号を計算しておくことができる。振幅の検出値がゼロの被測定信号から生成されるビート信号は、位相検出に使用しないようにすることもできる。
【００８１】
なお、本例において、原信号ＳA（ＳA1，ＳA2，・・・，ＳAk，・・・ＳANの群）が、たとえば１回のみ送出され、情報読み出し装置２は同一の被測定信号を１回しか受信できないような場合には、相対位相検出系に遅延回路を設けておき（たとえば、ビート信号処理部３２の適宜の部位（たとえば、後述するＰＤ１２２の後段）に遅延回路を設けておき）、ＳAk，ＳA(k+1)の振幅ａAk，ａA(k+1)を、相対位相の検出に先立って検出することができる。
【００８２】
ミキサ群３２５を構成する（Ｎ−１）個のミキサは、２つのビート信号を乗算して、乗乗算信号ＭＰＬm/n（ｍ番目のビート信号とｎ番目のビート信号との乗算信号）を、相対位相検出部３３（ｋ）（ｋ＝１，２，３，・・・，Ｎ−１）にそれぞれ送出する。
【００８３】
相対位相検出部３３（ｋ）では、乗算信号ＭＰＬm/nの直流成分ＤＣm/nから検出系により定まる定数（ｃｎｓｔn−ｃｎｓｔm）を取り除き、２つのビート信号の生成の基礎となった２つの被測定信号ＳAm，ＳAnの相対位相（φAn−φAm）を検出する。本例でも、図８（Ａ），（Ｂ）において説明したように、相対位相検出部３３（ｋ）は、「みかけ上の相対位相」を２つ検出するが、その一方を信号路長変調部３４を用いて「真の相対位相」として特定することができる。
【００８４】
振幅検出ユニット３６は、Ｎ個の振幅検出部３６（ｋ）（ｋ＝１，２，３，・・・，Ｎ）からなり、ビート信号Ｂjの振幅から被測定信号ＳAjの振幅ａAjを検出する。
情報抽出部３５は、相対位相検出ユニット３３（ｋ）により検出した相対位相（φAn−φAm）および振幅検出部３６により検出した振幅ａAm，ａAnを記憶し、記憶した複数の相対位相および複数の振幅から、被測定信号に相当する信号ＳAk’を求め、ΣＳAk’を計算することで原信号ＳＡに含まれる情報Ｉを読み出す。
【００８５】
本例では、ＡＷＧ３２１を用いてビート信号の生成、ビート信号の乗算、相対位相の検出処理および振幅検出をパラレルに行っている高速の演算が可能である。
本例でも、情報抽出部３５は、検出した情報Ｉを、相対位相と振幅とに関連付けて、ＬＵＴ３７に格納しておくことができる。これにより、情報抽出部３５はΣＳAk’の計算をすることなく情報Ｉを求めることができる。
【００８６】
なお、情報読み出し装置では、周波数の値をキーにしておけば、原信号ＳAに暗号化した情報Ｉを埋め込むことができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  相対位相検出器
２，３  情報読み出し装置
１１，２１，３１  参照信号生成部
１２，２２，３２  ビート信号処理部
１３  検出部
１４Ａ，１４Ｂ，２４，３４  信号路長変調部
２３，３３（ｋ）  相対位相検出部
２５，３５  情報抽出部
２６，３６（ｋ），３６，２６１，２６２  振幅検出部
２７，３７  ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
３３  相対位相検出ユニット
３６  振幅検出ユニット
１１１  離散スペクトル光源
１１２  駆動回路
１２１，２２１，２６１１，２６２１  合波器
１２２，２２２，３１１，２６１２，２６２２  フォトダイオード（ＰＤ）
１２３，２２３  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１２４  デバイダ
１２５  ミキサ
１２４，２２４  デバイダ（ＤＶ）
１２５，２２５  ミキサ（ＭＸ）
３２１  アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）
３２２  フォトダイオード（ＰＤ）群
３２３  ビート信号抽出部
３２４  信号選択回路
３２５  ミキサ群
２６１４，２６２４  検出部  
２６１１  合波器
２６１３，２６２３  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１６１，１６２  振幅検出部
１６１１，１６２１  合波器
１６１２，１６２１，２６１２，２６２１    フォトダイオード（ＰＤ）
１６１３，１６２３，２６１３，２６２３  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１６１４，１６２４，２６１４，２６２４  検出器  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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