(57)【要約】  多数の微小な変性領域を固体内部に３次元的に形成した記録媒体の再生に単純な拡大光学系を用いた場合、コントラストが不足し、層間のクロストークが大きく十分なＳ／Ｎ比をとることができない。  そこで、少なくとも１つの層が、１組の近接した２つのサブ層によって構成され、一方のサブ層のドットは、記録データ‘１’に対応し、他方のサブ層のドットは‘０’に対応させた記録媒体とし、これを再生することとする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のドットを内部に３次元的に形成し、光を照射することによって、情報が再生される光記録媒体であって、
前記光記録媒体の１の記録層は、近接する第１及び第２のサブ層からなり、
前記第１のサブ層のドットには、データ‘１’が記録され、
前記第２のサブ層のドットには、データ‘０’が記録されていることを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
前記記録層は、複数あり、
前記複数の記録層それぞれは、第１及び第２のサブ層を有することを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】
前記複数の記録層のうちの１の記録層の第1のサブ層と第２のサブ層との層間距離は、前記１の記録層の第1のサブ層と、前記１の記録層と隣接する第２の記録層の第１のサブ層との層間距離の５０％以下であることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
【請求項４】
前記複数の記録層のうち、奇数層のドットが配置される格子点と、偶数層のドットが配置される格子点の位置がずれていることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
【請求項５】
前記ドットは、前記第１及び第２のサブ層の平面上で、格子状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項６】
前記ドットは、前記第１及び第２のサブ層の平面上で、曲線に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項７】
前記第１及び第２のサブ層の少なくとも一方には、ユーザーデータが記録された前記ドットの外縁部に、位置合わせマークが設けられていることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項８】
多数のドットを内部に３次元的に形成し、光を照射することによって、情報が再生される光記録媒体であって、
前記光記録媒体は複数の記録層を有し、
前記複数の記録層それぞれは、データ‘１’または‘０’に対応する箇所にドットが記録され、
前記所定の複数の記録層毎に、全てのデータを‘１’または‘０’としてドットが記録された層を有することを特徴とする光記録媒体。
【請求項９】
多数のドットが内部に３次元的に形成され、少なくとも１の記録層を有し、前記１の記録層は近接する第１及び第２のサブ層からなり、前記第１のサブ層のドットには、データ‘１’が記録され、前記第２のサブ層のドットには、データ‘０’が記録されている光記録媒体に、光を照射し、
前記光を前記光記録媒体に照射することによって得られた信号を再生することによって、前記記録層に記録された情報を再生することを特徴とする光情報再生方法。
【請求項１０】
前記光記録媒体に照射された光は、対物レンズを通り、検出器に到達し、
前記第１のサブ層と前記第２のサブ層との層間距離は、前記対物レンズの焦点深度以上であることを特徴とする請求項９記載の光情報再生方法。
【請求項１１】
前記第１のサブ層と前記第２のサブ層との層間距離は、前記光照射によって周辺よりドット部分が暗く見えるフォーカス位置と、周辺よりドット部分が明るく見えるフォーカス位置との差にほぼ等しいことを特徴とする請求項９記載の光情報再生方法。
【請求項１２】
前記第１のサブ層について、前記光照射によって周辺よりドット部分が暗く見えるフォーカス位置における画像と、周辺よりドット部分が明るく見えるフォーカス位置における画像との差分をとり、前記第１のサブ層における画像として作成し、
前記第２のサブ層について、前記光照射によって周辺よりドット部分が暗く見えるフォーカス位置における画像と、周辺よりドット部分が明るく見えるフォーカス位置における画像との差分をとり、前記第２のサブ層における画像として作成し、
前記第１のサブ層における画像と前記第２のサブ層における画像とを用いて、情報を再生することを特徴とする請求項９記載の光情報再生方法。
【請求項１３】
前記光記録媒体に照射された光は、実像フーリエ成分のうちの所定の周波数成分を遮蔽または減光するためのマスクレンズを介して検出器に到達することを特徴とする請求項９記載の光情報再生方法。
【請求項１４】
前記第１のサブ層について、前記光照射によって周辺よりドット部分が暗く見えるフォーカス位置における画像と、周辺よりドット部分が明るく見えるフォーカス位置における画像の何れか一方の画像を撮像する第１のステップと、
前記第１のステップで再生できない場合、前記第２のサブ層について、前記第１のサブ層について選択した何れか一方の画像を撮像する第２のステップと、
前記第１のステップで撮像した画像と前記第２のステップで撮像した画像の差分画像を生成し、再生処理を行う第３のステップと、
前記第３のステップで再生できない場合、前記第１のサブ層について、前記第１のステップで選択しなかった他方の画像を撮像する第４のステップと、
前記第１のステップで撮像した画像と前記第４のステップで撮像した画像の差分画像を生成し、再生処理を行う第５のステップと、
前記第５のステップで再生できない場合、第２のステップで撮像した画像と前記第４のステップで撮像した画像の差分画像を生成すし、再生処理を行う第６のステップと、
前記第６のステップで再生できない場合、前記第２のサブ層について、前記第１のステップで選択しなかった他方の画像を撮像する第７のステップと、
前記第７のステップで撮像した画像と前記第２のステップで撮像した画像の差分画像を生成し、再生処理を行う第８のステップと、
前記第８のステップで再生できない場合、前記第１のステップで撮像した画像と前記第４のステップで撮像した画像の差分画像と、前記第２のステップで撮像した画像と前記第７のステップで撮像した画像の差分画像との差分画像を生成し、再生処理を行う第９のステップとを有することを特徴とする請求項９記載の光情報再生方法。
【請求項１５】
前記光情報再生方法は、前記データ‘１’または‘０’として２値化するための閾値を求めるテスト再生を行うステップを有し、前記再生は、前記閾値に基づいて２値化することにより行われることを特徴とする請求項９記載の光情報再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体とその媒体に記録されたデータの再生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラス等の透明な媒体の内部に短パルスレーザを集光すると、周囲と屈折率が異なる微小な変性領域が形成されることが知られている。そのような微小な変性領域を媒体内部に３次元的に多数形成して情報の記録に利用することが検討されている。【０００３】
以下の特許文献１、２及び非特許文献１は、そのような記録媒体に関する文献である。短パルスレーザによって、局所的な変性が形成されるメカニズムについては、例えば、非特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２０６８８号公報
【特許文献２】ＵＳ  ＰＡＴＥＮＴ  ５７６１１１
【特許文献３】特開２００４−３１０００９
【特許文献４】特開平１１−１９７４９８
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】E. N. Glezer, et. al, “Three-dimensional optical storage inside transparent materials“, Opt. Lett., Vol. 21, No. 24, pp. 2023-2025 (1996)
【非特許文献２】M. Sakakura, et. al, “Improved phase hologram design for generating symmetric light spots and its application for laser writing of waveguides“, Opt. Lett., Vol. 36, No. 7, pp. 1065-1067 (2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２及び非特許文献１に開示されているような記録媒体は、ガラス等の安定で均質な物質の内部にデータを記録するものである。このため、耐久性に優れるという利点があり、特にデータの長期保存に適していると考えられる。【０００７】
しかしながら、実際のテキストや音声、画像データなど記録容量の大きいものを再生するには、再生時の信号とノイズの比率、すなわちＳ／Ｎ比を十分に上げることが必要であるが、従来は、この観点での検討がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【０００９】
多数の微小な変性領域を固体内部に３次元的に形成した記録媒体において、上記微小変性領域（以下ドットと記す）は、平行な平面上のｎ層（ｎは１以上の整数）に形成されており、少なくとも１つの層（i層と記す）が、１組の近接した２つのサブ層ＬＡｉとＬＢｉによって構成され、いずれか一方の層のドットは、記録したいデータ‘１’に対応し、もう片方の層のドットは‘０’に対応させる。【００１０】
その結果、上記平面の法線方向から観察すると、サブ層ＬＡｉとＬＢｉの上のドット位置に重なりがなく、なおかつ両者を合わせるとドットが一定周期で２次元的に隙間なく配置されるように見える。
【発明の効果】
【００１１】
上記のサブ層ＬＡｉとＬＢｉそれぞれより得た信号の差分をとることで、記録された‘０’と‘１’の信号の差分をとることができる。このため、‘０’あるいは‘１’のどちらか一方だけをドットとして記録した場合に比べてＳ／Ｎ比が大きくなる。【００１２】
上記のようにサブ層ＬＡｉとＬＢｉを設けることにより、データ再生時のＳ／Ｎ比を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】記録媒体における微小変性領域の配置に関する一実施例である。
【図２】再生方法の光学系その他の構成を示す一実施例である。
【図３】図２の光学系と組み合わせて、特定の空間周波数を低減あるいは遮断し、媒体の厚みに基因する収差の補正を行う光学系の一実施例である。
【図４】記録層を増やした場合の一実施例である。
【図５】ドット配置を正三角形状にした一実施例である。
【図６】本発明の隣接するサブ層でドットが重ならないようにした一実施例である。
【図７】ドット配置を同心円にした一実施例である。
【図８】ドット配置を渦巻状にした一実施例である。
【図９】前面にドットが細密に形成された層を有する一実施例である。
【図１０】同一層のドットをブロックに分け、ブロックごとに合わせマークを付け、更にテスト用のドット配置をもつブロックを加えた一実施例である。
【図１１】図１０を用いたデータ再生の手順の一実施例。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。【００１５】
図１は、本発明による記録媒体の一実施例である。本実施例において、記録媒体Ｍは、板状の透明媒体であり、その材質は、石英ガラスなどのガラスあるいはプラスチック、アルミナなどの透明媒体である。以下では、便宜上、媒体の隅を基準として、図示したようにＸＹ、Ｚ軸を定義する。Ｚは媒体の厚み方向、ＸＹはそれに直交する平面上の座標を示す。【００１６】
記録媒体Ｍの内部には多数の微小変性領域（ドット）ＤＯＴが離散的に形成されている。ドットＤＯＴは、レーザ光を記録媒体Ｍの内部に集光することにより形成されたもので、周囲の媒体と屈折率などの光学特性が異なっている。なお、短パルスレーザの集光による局所的な変性は、周囲との屈折率との差だけではなく特許文献３、４に記載されているように偏光特性や発光特性として発現させることもできる。【００１７】
上記のドットは、ＬＡとＬＢの１組のサブ層をなして形成されており、それぞれの層は、Ｚ座標がほぼ一定の値、すなわち、ＸＹ平面上に形成されている。上記サブ層のＺ方向の距離を以下では、ＤＺと表記する。ここではＬＡ層のＺ座標をＺＡと定義する。このため、ＬＢ層のＺ座標はＺＡ＋ＤＺとなる。以下では各々ＬＡ層とＬＢ層内でのドットのピッチをＸ方向についてはＤＸ、Ｙ方向についてはＤＹと標記する。【００１８】
ＬＡ層とＬＢ層上のドットの記録領域は、それぞれ記録媒体Ｍ内部のＸＹ平面の端に近いところまで拡げることが可能である。図１では点線の領域ＲＥＣＯＤＥ−ＸＹ−ＡＲＥＡを使ってドットが記録されており、図示してはいないが、ＬＡ層、ＬＢ層とも２次元的にドットが並んだ１つあるいは複数のブロックから構成されている。【００１９】
各々ブロックの大きさとその数は、適宜決めればよく、例えば、３２×３２ドットや１２８×２５６ドットのブロックを縦横３２×３２個並べるなど媒体のＸＹ方向の大きさやドットの最小間隔、あるいは一度に記録、あるいは再生できる大きさを考慮して自由に決めることができる。本図では、原理を理解しやすくするために４×４ドットと小さいブロックを仮定して説明する。【００２０】
また、図において黒丸は、ドットを示しており、格子状の線は、理解を助けるための補助線であり、この交点にドットを記録するかしないかでデータを表現している。ＬＡ層のドット配置は図１に示したデータ行列Ｄの‘１’のデータ配列を記録しており、ＬＢ層のドット配置はデータ行列Ｄの‘０’の配列を記録している。【００２１】
したがって、記録するデータ行列Ｄにおける‘１’、‘０’の配置によって、各々層のドットのＸＹ座標が決定される。図１から、容易にわかるように、両者のドット配列を１つのＸＹ平面上に合成すると、Ｘ方向にＤＸ、Ｙ方向にＤＹの間隔で格子状にドットが並ぶことになる。【００２２】
ＬＡ層とＬＢ層を合わせたときのＸＹ平面内のビット密度は、１／（ＤＸ・ＤＹ）となる。そのためＸ方向とＹ方向のドットの最小加工ピッチに特に違いがなければ、ＤＸとＤＹを等しくするときに面内のドット密度は最大値となる。その値は、ドットの最小加工ピッチをＦとすると１／Ｆ２となる。【００２３】
本実施例の媒体に記録されたデータは、データ行列１と０の両方の情報を物理的に記録している。具体的な再生方法の実施例は、後述するが、媒体Ｍに光を照射して‘１’の情報を記録したＬＡ層のドットから得られる信号と‘０’の情報を記録したＬＢ層のドットから得られる信号の差分をとることで高いＳ／Ｎ比を得ることが可能である。【００２４】
また、ＬＡ層とＬＢ層のドット配置は、上記のように互いにＸＹ座標が異なっているため、層内のドット距離ＤＸ、ＤＹに対して層間距離ＤＺを適切な値にすることによって、ＬＡ層とＬＢ層のサブ層同士のクロストークノイズ発生を抑制することが可能である。【００２５】
なお、ＬＡ層とＬＢ層のドット配置が、Ｚ方向に重ならないとは言っても、層間距離ＤＺは、層内のドットの最小距離ＤＸ、ＤＹに対して、大きくした方がどちらかの層にピントを合わせたときにもう一方の層の影響が小さくなる。しかし、記録時の収差補正を容易にすることなどを考慮するとＤＺは小さい方が収差補正が楽である。そこで、再生から考えたときのＤＺの下限値を与えておく。ＤＺの下限値は、再生に用いる対物レンズの焦点深度になる。これは、一方の層にピントを合わせた場合に、もう一方の層の像がぼけるためである。【００２６】
一方、ＤＸ、ＤＹは、再生に用いる対物レンズの分解能より大きい必要がある。焦点深度は、レンズの開口数ＮＡの２乗に反比例し、分解能は、ＮＡに反比例する。つまり、焦点深度は、分解能のＮＡ分の１である。したがって、層間距離ＤＺの下限値は、層内のドットの最短距離ＤＸ、ＤＹのＮＡ分の１となる。ＮＡは、液浸でない一般の対物レンズでは、１以下であるため、ペアの層間距離ＤＺの下限は、層内のドットの最短距離ＤＸ若しくはＤＹとなる。ただし、これは下限であり、実用的にはもう少しマージンをもってＤＺを大きくしておく方が、ドット間隔のばらつきなどを考慮すると安全である。【００２７】
なお、後述するように、透過光で明るくなった周辺に比べてドット部分が暗く（黒く）見えるフォーカス位置（以下ＦＢ位置と記す）と、周辺よりドットが更に明るく（白く）見えるフォーカス位置（以下ＦＷ位置）とが存在するが、ＦＢ位置とＦＷ位置とで、ドットは黒く見えたり白く見えたりするので、ＤＺをＦＢとＦＷの差にほぼ等しくしておくと、ほぼ同じピント位置で、ペア層の片方のドットが暗く、もう片方が明るく見えて、別々にピントを合わせる手間が省けるという利点がある。【００２８】
なお、ＬＡ層とＬＢ層のドットの層内位置のばらつきについて言及しておく。これまでに述べたように、ＬＡ層の画像とＬＢ層の画像を合成すると、格子状にドットが並ぶが、その状態でドット同士が重なってしまうほどドットの位置のばらつきが大きいことは望ましくない。１つの目安としては、上記合成画像において、ドットピッチの平均値に比較して、ドットピッチの標準偏差が、１／３以下であることが望ましい。【００２９】
以上述べてきたように、本実施例によれば、ガラス、プラスチック、あるいはアルミナなどの透明材料に記録されたデータを高いＳ／Ｎ比率で再生することが可能となる。【００３０】
したがって、例えば、テキスト、音声、あるいは画像情報を長期間保存し、再生することが可能となる。【００３１】
また、記録したい情報を、所謂２次元バーコードに変換して、本実施例に適用することも可能である。その場合は、記録したい情報を複数のデータの組に分割して、それぞれを２次元バーコードに変換すればよい。通常の２次元バーコードでは、紙などの上に１層データを印刷するが、本実施例によれば、紙への印刷に比べてドットのピッチを小さくでき、より高い記録密度が実現できる。【００３２】
なお、後述の実施例のように多層化をした場合にも２次元バーコードの適用は可能であり、その場合には、さらに大容量の記録が可能である。【００３３】
２次元バーコードの規格は、いくつか知られているが、一般に、平面内で、画像が大きく回転していてもデータ位置の検出が容易になるような位置検出マークが定義されており、さらに、強力なエラーコレクション機能も付加されているため、本実施例に適用した場合に、より簡易な光学系での再生が可能になるという利点がある。【００３４】
本実施例に２次元バーコードを適用するには、ＬＡ層に２次元バーコードをＬＢ層にその反転情報を記録すればよい。その場合には、位置の検出マークは、簡便に検出できるため、どちらか一方の層だけに記録して、データ部分だけをＬＡ層とＬＢ層に記録することも可能である。そのようにすれば、記録にかかる時間を短縮することができる。【００３５】
ところで、位置検出マークは、物理的なビットより大きい領域を使う場合が一般的であるが、本発明においても、複数のドットを用いて、ビットマップで記録すれば、大きな位置検出マークを記録することが可能である。このため、本発明によれば、様々な規格の２次元バーコードの位置検出マークに対応できる。【００３６】
なお、図１の実施例を更に多数の層に拡張したり、ドットの配列を格子状以外にしたりすることも可能である。それらの実施例については後述することとし、以下では、図２、図３に示した実施例を用いて、図１の実施例を例にとり、データの再生方法について説明する。【００３７】
図２は、本発明を用いてデータの再生を行うための再生機の基本的な構成を示した一実施例である。なお、図２に限らず本明細書においては、光学系の原理的な構成を単純に示すために、それぞれのレンズを１枚１群で図示するが、実際の装置としては、複数枚、複数群のレンズ構成として、光学系の収差を必要に応じて補正することは言うまでもない。【００３８】
また、図２では、透過照明を用いた実施例を示すが、対物レンズ側から照明する、所謂落射照明を用いることも可能である。その場合は、反射光を撮像するため、多層にした場合にはクロストークが増加する可能性があるが、媒体の表面のうち、対物レンズ側の一面だけを精度のよい平面に研磨するだけで、両面を精度よく研磨する必要がないというメリットがある。図２において、ＩＬは光源と光学系より構成された照明装置であり、ＸＹ−ＳＴＡＧＥはＸＹステージ、ＯＢ−ＬＥＮＺは対物レンズ、ＩＭ−ＬＥＮＳは結像レンズ、ＣＯＮＮＥＣＴＯＲはピント調整機構を内蔵した接続チューブ、ＣＡＭＥＲＡは２次元の撮像素子を内蔵したカメラである。【００３９】
なお、後述するようにＣＡＭＥＲＡカメラは、１次元光センサを内蔵したスキャナにすることも可能である。また、ＭＯＮＩＴＯＲはカメラＣＡＭＥＲＡで撮影した画像を表示する表示装置で、ＰＣは計算機であり、搭載されたソフトウエアによって、後述のコントローラＣＴＬの制御、カメラからの画像信号のモニタへの表示を行うほか、カメラで撮影した複数の画像を内部のメモリに記録して画像処理を行う機能、処理した画像データから記録されていたデータの再生を行う機能、前記処理画像や再生データの保存を行う機能などを有する。【００４０】
ＣＴＬはコントローラであり、ピント調整機構を内蔵した接続チューブを制御することにより、対物レンズＯＢをＺ方向に移動させてレンズの焦点を調整する機能、照明の明るさを変える機能、ＸＹステージＸＹ−ＳＴＡＧＥを動作させて、ＸＹステージ上の記録媒体をカメラの撮影範囲に対して移動させて撮像領域を変える機能などを備えている。【００４１】
カメラＣＡＭＥＲＡは、所謂デジタルカメラであり、その内部にＸ方向にｍ画素、Ｙ方向にｎ画素の画素をもつ撮像素子ＩＭ−ＣＨＩＰ（図示せず）を備えているものとする。このカメラＣＡＭＥＲＡは、１次元の光センサを内蔵したスキャナにすることも可能である。【００４２】
結像レンズＩＭ−ＬＥＮＳは、上記の撮像素子から、おおよそ結像レンズの焦点距離ｆ−ＩＭだけ離して設置されている。ピントの合う平面は、対物レンズＯＢ−ＬＥＮＳから、おおよそ対物レンズの焦点距離ｆ−ＯＢだけ離れた位置にある。【００４３】
上記の構成は、原理的には、カメラを備えた無限遠補正型の顕微鏡と同様の光学系であるので、以下では、顕微鏡として周知のことについての説明は省略し、本発明における記録媒体のデータの再生において重要な項目に重点をおいて説明する。【００４４】
データの再生にあたっては、照明ＩＬを点灯し、記録媒体Ｍを上記ＸＹステージＸＹ−ＳＴＡＧＥに置き、ＸＹ方向に適宜移動した上で対物レンズのフォーカスを媒体内部の層ＬＡ付近に合わせてフォーカスを多少前後すると透過光で明るくなった周辺に比べてドット部分が暗く（黒く）見えるフォーカス位置（ＦＢ位置）と、周辺よりドットが更に明るく（白く）見えるフォーカス位置（ＦＷ位置）が存在することがわかる。これらの位置を検出するには、もちろん肉眼で画像をチェックしながらフォーカスを合わせることも可能であるが、能率を上げるためには、フォーカスを自動的に少しずつ変えながら、画像の平均的な明るさと画像の一次微分（隣接画素の差分など）をリアルタイムで計算するとよい。明るさは、ドットが白く見えれば増加し、黒く見えれば低下する。また、微分画像でエッジを検出すると、ドット画像が先鋭に見えるフォーカス位置を検出することが可能である。【００４５】
上記のように明るさと、エッジの検出により、ＦＢ位置とＦＷ位置を自動的に探索することが可能となるが、記録あるいは再生光学系の収差などによって、読み出し光学系の視野の場所によって、上記２つの位置が異なる場合があり得る。そのような場合には、フォーカスを少しずつ変化させた複数の画像を記録しておいて、視野を複数の領域に分割して上記の明るさやエッジの検出を分割した部分毎に行い、条件に適合した分割領域を、一つの画像として合成することによって、収差が問題とならない場合と同様な自動検出を行うことが可能となる。【００４６】
なお、ＦＢ位置とＦＷ位置のＺ方向の差は、記録や再生条件、光学系によって変化すると思われるが、我々の試作サンプル例では、ＦＢ位置は、ＦＷ位置よりも、１０μｍほど対物レンズを照明から遠ざけた位置であった。このときの媒体は、石英ガラスであり、観察に用いた対物レンズの倍率は２０倍である。開口数は、表記がないもののおおよそ０．６程度と思われる。ドットのＺ方向の長さは、約３０μｍ、層内のドットピッチは２．８μｍである。このうち、ドットが暗く見えるフォーカス位置、ＦＢ位置でＬＡ層のドットパターンの画像を撮像し、画像データを計算機ＰＣ内部のメモリに保存する。【００４７】
なお、以下では、ＬＸ層（Ｘはａまたはｂ）をＦＢ位置で撮像した画像をｉｍａｇｅ−ｉＸ−Ｂと記し、ＬＸ層をＦＷ位置で撮像した画像をｉｍａｇｅ−ｉＸ−Ｗと記すことにする。続いて、ＬＢ層において同様にしてドットが暗く見えるフォーカス位置、ＦＢ位置での画像（ｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂ）を撮像し、画像データを計算機ＰＣ内部メモリに保存する。【００４８】
次に、ｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂの画像の各画素値から、ｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂの画素値を引算した画像データｉｍａｇｅ−ｓｕｂを作成する。【００４９】
なお、２つの画像を減算あるいは加算する場合には、光学的あるいは機械的な要因で、両者の対応するドットの位置がずれていることがあり得る。そのような場合には、両者の位置あわせをしてから減算あるいは加算することはもちろんである。特に上記ＦＢ位置とＦＷ位置での画像では、フォーカス位置を変えることによって光学系の伝達関数が変わるので、ドットの位置が微妙にずれることがある。この場合は、どちらか一方の画像の濃淡を反転した画像を用いれば、位置のずれ量の検出を簡単に行うことが可能となる。あるいは１０図の実施例で、後述するように、画像毎に設けた位置合わせマークを用いて、画像からあらかじめデータをサンプリングしてから減算や加算をすることで上記位置ずれの影響を少なくすることができる。このときの減算では、ｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂに適当な係数を乗じて引算してもよいことは、もちろんである。【００５０】
以下、本明細書では、画像の減算処理や加算処理と言った場合、適当な係数を乗じた減算あるいは加算を含むものとする。なお、減算によって濃淡値が負の値になる画素ができる場合には、画像全体を適当にバイアスや階調圧縮などをして、画像フォーマットのダイナミックレンジをオーバしないようにする。このｉｍａｇｅ−ｓｕｂを画像として表示すると、ドットのない周辺部分と比較して、ＬＢ層上でドットであった箇所は明るく（白く）、ＬＡ層上のドットであった箇所は、暗く（黒く）見える。したがって、ｉｍａｇｅ−ｓｕｂの微小変性領域（ドット）位置の画素値、ドットのない部分の濃淡の平均値をしきい値として‘０’と‘１’に２値化すると記録したデータが再生できる。【００５１】
上記では、ドットが暗く見えるフォーカス位置、ＦＢ位置で撮像したデータを用いたが、容易にわかるようにＦＷ位置の画像を用いても同様な再生が可能である。また、ｉａ層とｉｂ層のそれぞれでＦＢ位置の画像とＦＷ位置の画像を用いるなど層によってどちらかを使い分けるという方法でも同様な再生ができることはもちろんである。【００５２】
本実施例においては、元データ‘０’と‘１’が両方ともドットとして記録されているため、データ‘０’と‘１’の両方が信号（ドットのない部分との濃淡差）をもつ。したがって、通常のように、元データ‘０’と‘１’のいずれか一方に相当する部分だけにドットを形成する場合に比べて、高いＳ／Ｎ比を得ることが可能となる。【００５３】
また、本実施例では、上記サブ層ＬＡｉとＬＢｉのドットを合わせると全ての位置にドットが観察される。このため、別の層に記録された情報を再生するときにＬＡｉ及びＬＡｉ層から発生するクロストークノイズは、記録領域前面においてドットのピッチの周期でほぼ一様となるので、ほかの層の情報を再生する際にはこれら２層からのノイズが相殺される。【００５４】
なお、更にＳ／Ｎ比を大きくしたい場合には、ＦＢとＦＷ位置の差分をとった上で処理するとよい。すなわち、ＦＢ位置のｉａの画像ｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂの各画素値から、ＦＷ位置のｉａの画像ｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｗの各画素値を減算した画像ｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂ−ＷをＬＡ層の画像として作成し、同様にＬＢ層の画像としても、ＦＢ位置の画像からＦＷ位置の画像を減算した画像ｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂ−Ｗを用意する。こうして作成したＬＡ、ＬＢ層の画像は、単一のフォーカス位置から作成する場合よりもドットとドットのない部分との濃淡差が大きくなりＳ／Ｎ比が高くなる。したがって、これらから上記と同様に差分画像データｉｍａｇｅ−ｓｕｂを作成すれば、よりＳ／Ｎ比の高いデータ再生が可能となる。【００５５】
上記の効果は、ドットの記録条件や再生用光学系の特性にも依存するが、我々の試作したサンプルでは、１ｄＢを超えるＳ／Ｎ比の改善が見られた。なお、ＦＢ位置で得られる画像とＦＷ位置で得られる画像におけるドットのＸＹ位置が、微妙にずれることがある。そのような場合には、差分をとる前に、ドット位置の差が小さくなるように位置の補正処理をすると、よりＳ／Ｎ比を上げることができる。【００５６】
また、前記のように図１の実施例では、ＬＡ層上のドット配置とＬＢ層上のドット配置のＸＹ座標は異なっているので、層内のドット距離ＤＸ、ＤＹに対して層間距離ＤＺを適切に設定することによって、フォーカスを合わせた層のドットの像に対するもう一方の層上ドットのぼけた像の影響を少なくすることができる。このとき、ＬＡ層とＬＢ層の間隔ＤＺをどちらか一方が上記ＦＢ位置となり、もう一方がＦＷ位置になるように設定しておくと、１つのフォーカス位置で一度に双方の明暗差が大きい、すなわち、信号量の大きい画像が得られるので撮像の能率を上げることが可能となる。【００５７】
本実施例の再生装置の計算機ＰＣで画像処理を行うことで、上記の処理の前に撮像した画像自体のＳ／Ｎ比を予め上げておくことも可能である。例えば、カメラの熱ノイズが問題になる場合には、シャッターを閉じた状態で、撮像時と同じ温度、露出時間でノイズ画像を撮像して、それを撮像画像から減算する所謂ダーク処理が有効である。その場合、撮像素子の温度を一定に保つ機能を備えた、冷却ＣＣＤカメラなどを用いると、より正確なダークノイズの除去が可能になる。【００５８】
また、照明ムラや光学系の周辺減光などが問題となる場合には、ドットが記録されていない箇所を撮像して、ドット画像をその画像で除算する所謂フラット処理が有効である。上記のドットの画像、ダークノイズの画像やフラット処理のための画像は、複数枚を撮像して、その加算平均をとることで、更にノイズを減少することができる。【００５９】
さらに、画像処理を施すことによりＳ／Ｎ比を向上することも可能である。例えば、ドットのＺ方向の長さが対物レンズの焦点深度よりも大きいような場合には、焦点の合った画像に、ほかの部分のぼけた画像が重なっていることになる。このような、所謂ぼけ画像を、予め空間フィルタや周波数フィルタなどによる画像処理で改善しておくことはＳ／Ｎ比の改善に効果が大きい。ぼけ画像を改善する処理には、ウイーナフィルタや最大エントロピー法、シャープフィルタ、あるいはフーリエ変換して低周波成分を減じて逆変換するハイパスフィルタなどがある。これらを、処理時間や降下に応じて、適用すればよい。例えば、層内のドットピッチ２．８μｍ、ドット長３０μｍの１層サンプルを試作して、アンシャープフィルタと呼ばれるぼけ画像の改善に効果があるフィルタをかけたところ、Ｓ／Ｎ比率が、最大で８ｄＢ改善された。【００６０】
なお、上記において、ドットの間隔と撮像素子のピクセル間の距離及び光学系の倍率に対して要求される関係及び一度に撮影できる記録領域などについて言及しておく。まず、一度に撮影できる媒体の領域は、撮像素子の大きさを光学倍率で割った寸法になる。例えば、５倍の光学倍率であれば、一度に撮像できる領域の縦及び横の寸法は、撮像素子のそれぞれ寸法の５分の１となる。【００６１】
一方、媒体内部の層上のドット最小間隔を撮像素子のピクセル間隔の倍以上にしないとサンプリング定理より、最近接ドットを分離することが困難となる。例えば、最近接ドットの層内距離とピクセル間距離が等しい場合には、最低２倍の光学倍率が必要である。ただし、実際には、光学系の収差、媒体の厚みによる球面収差によるぼけ、あるいは、撮像素子の直前に配置されるローパスフィルタの影響、更には撮像素子としてカラーのものを使った場合には、通常は、４ピクセルで１つの画素になるようにしているので、その分倍率を上げる必要がある。【００６２】
以上のことを考慮して光学倍率を適当な値、例えば、撮像素子上の画像におけるドットの最小間隔が、撮像素子の４ピクセル以上になるように決定する必要がある。なお、言うまでもないが、対物レンズには、最近接ドットの層内距離を分解できるＮＡをもったものを使用する必要がある。場合によっては、必要な倍率にすると撮像できる領域が記録領域の極一部となり、全体を撮像するための枚数が多くなることが問題になることも考えられる。その場合には、面積の大きな２次元撮像素子を使うのも有効であるが、価格が高くなるので、１次元の光センサを内蔵したスキャナを用いることもできる。１次元の光センサの方が、広い面積を撮像する場合には、より低コストで済むというメリットがある。【００６３】
また、大きな２次元素子や１次元光センサを使う以外に、次のような方法を用いてもよい。２次元の撮像素子、あるいは１次元の光センサで撮像する場合に、撮像素子あるいは、光センサを、ピクセルサイズの数分の１だけずらして複数の画像を撮影して１枚の画像に合成する方法である。例えば、ピクセルピッチの半分ずつ移動させて撮影すれば、元々のピクセルピッチが半分になったのと同じ効果があり、半分の倍率で同じ解像度を得ることが可能である。その場合、撮像素子あるいは光センサではなく、被写体であるサンプルの方を移動させてもよいことはもちろんである。【００６４】
最後に、図２の右側に記したフローチャートを用いて、図１の媒体に記録されたデータの再生手順の一実施例を説明する。まず、ステップ１では、撮影準備を行う。すなわち、照明を点灯しサンプルをセットした後、上記のダーク処理やフラット処理に必要な画像を取得して計算機ＰＣの内部メモリに保存する。ダーク処理のためには、レンズに光が入らないようにして熱ノイズのみの画像を取得する。フラット処理用の画像は、サンプルのドットが記録されていない部分、例えば端に近い領域の画像を撮影するとよい。【００６５】
なお、ダーク処理に必要な画像は、例えば、冷却機能のないカメラを用いる場合などでは、事前に撮影すると、ドット画像を撮影する時点の温度でのノイズとは異なる場合がある。そのような場合には、必要に応じてドット画像の撮影中に撮像すればよい。もちろんカメラの性能など必要に応じてダーク処理やフラット処理のどちらか一方、あるいは両方を省略してもよい。【００６６】
次に、ステップ２では、ＸＹステージを移動させて、サンプルのドット部分のｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂを撮像する。対物レンズのフォーカスをＺ方向に移動させながら、上記のように画像のエッジ成分と明暗をチェックすることで、ｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂの画像を取得する。取得した画像は、計算機ＰＣの内部メモリに保存する。ＬＡ層とＬＢ層との区別は、Ｚ方向の対物レンズの座標値から判断できる。取得した画像から、ＰＣによる画像処理を通じてデータの再生を試みる。この時点で所望の再生ができれば、ＸＹステージを移動させて、別のブロック領域における再生処理をステップ１から開始する。できないようであれば、ステップ３に進む。【００６７】
ステップ３ではＸＹステージを移動させずに、サンプルのドット部分のｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂを撮像する。取得した画像は、計算機ＰＣの内部メモリに保存する。ＰＣによる画像処理を通じてｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂとｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂとの差分画像を計算し、メモリに保存すると共に、これを用いてデータの再生を試みる。この時点で所望の再生ができれば、ＸＹステージを移動させて、別のブロック領域における再生処理をステップ１から開始する。できないようであれば、ステップ４に進む。【００６８】
ステップ４ではＸＹステージを移動させずに、サンプルのドット部分のｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｗを撮像する。取得した画像は、計算機ＰＣの内部メモリに保存する。ＰＣによりｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂとｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｗとの差分画像を計算し、これを保存すると共にこれを用いてデータの再生を試みる。この時点で所望の再生ができれば、ＸＹステージを移動させて、別のブロック領域における再生処理をステップ１から開始する。できないようであれば、保存してあるｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂとの差分を更にとって再生を試みる。この時点で所望の再生ができれば、ＸＹステージを移動させて、別のブロック領域における再生処理をステップ１から開始する。できないようであれば、ステップ５に進む。【００６９】
ステップ５ではＸＹステージを移動させずに、サンプルのドット部分のｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｗを撮像する。取得した画像は、計算機ＰＣの内部メモリに保存する。ＰＣによりｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂとｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｗとの差分画像を計算し、これを保存すると共にこれを用いてデータの再生を試みる。この時点で所望の再生ができれば、ＸＹステージを移動させて、別のブロック領域における再生処理をステップ１から開始する。できないようであれば、保存してある（ｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｂとｉｍａｇｅ−ｉａ−Ｗとの差分）画像と上記の（ｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｂとｉｍａｇｅ−ｉｂ−Ｗとの差分）画像との差分をとって、計算機ＰＣに保存すると共に差分を更にとって再生を試みる。この時点で所望の再生ができれば、ＸＹステージを移動させて、別のブロック領域における再生処理をステップ１から開始する。できないようであれば、今回再生を試みた領域のＸＹステージの座標と対物レンズのＺ座標及びエラーフラグをＰＣの内部メモリに保存し、ＸＹステージを移動させて、別のブロック領域における再生処理をステップ１から開始する。【００７０】
ここでは、ステップ２、３で、ドットが暗く見えるフォーカス位置、ＦＢ位置で撮像したデータを用い、ステップ４、５で、ドットが明るく見えるフォーカス位置、ＦＷ位置で撮像したデータを用いたが、逆に、ステップ２、３でＦＷ位置、ステップ４、５でＦＢ位置で撮像したデータを用いても、同様な再生が可能である。【００７１】
なお、上記で所望の再生ができたかどうかという判断は、例えば、誤り検出、あるいは誤り訂正が可能なコードとしてデータを記録しておき、誤りがなかった場合や、誤り訂正ができた場合に再生ができたと判断すればよい。【００７２】
前記したように、図１の実施例を用いることで、特別な記録層をもたない透明な媒体に記録されたドットでも高いＳ／Ｎ比を得ることができる。
【実施例２】
【００７３】
記録用レーザのエネルギーが低い場合などには、図２の実施例において撮像する際に、できるだけコントラスト、すなわち、ドットと、ドットのないところとの明暗差を上げる工夫が有効な場合がある。そのような場合に有用な一実施例を図３に示す。【００７４】
本実施例の光学系は、図２の実施例において、対物レンズＯＢ−ＬＥＮＳと、結像レンズＩＭ−ＬＥＮＳとの間に設置して使用する。図２の実施例は、所謂無限遠補正型の顕微鏡の光学系配置になっているので、無限遠光学系の利点としてよく知られているように対物レンズと結像レンズの間をある程度任意の距離に設定することができる。このため、図３のような追加の光学系を接続チューブＣＯＮＮＥＣＴＯＲ内部に挿入するのに適している。【００７５】
図３において、レンズＬＥＮＳ−Ａ、ＬＥＮＳ−Ｂ、ＬＥＮＳ−Ｃの光軸は、対物レンズＯＢ−ＬＥＮＳや結像レンズIＭ−ＬＥＮＳの光軸と一致している。図では、原理を理解しやすくするために、対物レンズや結像レンズを含めて、全てのレンズを１枚で描いているが、必要に応じて複数枚、複数群で構成することは、もちろんである。レンズＬＥＮＳ−ＡとＬＥＮＳ−Ｂの役割は、記録媒体によって生じる球面収差の補正をした上で、レンズＬＥＮＳ−Ｃの焦点位置に実像を結像することにある。【００７６】
前述のようにドットＤＯＴは、透明媒体Ｍの内部にレーザ光を集光して形成される。記録媒体は、空気より高い屈折率をもつため、その内部にあるドットを観察するには、金属の表面を観察するように設計された汎用の工業用顕微鏡の対物レンズやプレパラートの薄いカバーガラスを通して観察するように設計された汎用の生物用顕微鏡の対物レンズを利用したのでは、鮮明なピントを結ばない場合がある。すなわち、ドットの１点から出た光線は、媒体表面で、媒体と空気との屈折率の差による屈折を起こしてから対物レンズに入射する。【００７７】
本来、観察物体の１点から出た光線は、対物レンズを通過後、結像レンズの間では平行な光束となるべきであるが、上記によって、光軸から離れた位置で対物レンズから出てくる光は、広がりをもつことになる。この収差（媒体による球面収差）をレンズＬＥＮＳ−Ａ及びＬＥＮＳ−Ｂで修正する。すなわち、レンズＬＥＮＳ−ＡとＬＥＮＳ−Ｂによって、対物レンズから出た光線を周辺部ほど収束することによって、上記の媒体由来の収差を補正する。【００７８】
媒体の材質が常に同一で屈折率が変わらず、なおかつドットの深さが一定であれば、１枚の非球面レンズを用いれば収差の補正が可能であるが、ドットが複数の層に記録されていて、深さが異なる場合や媒体の材質が異なる場合には、収差の量が変化するので、本実施例のように２枚、あるいはそれ以上の複数のレンズを用いて、その間隔を変更できるようにすることが有効である。【００７９】
なお、上記の媒体由来の収差やそのほかの一般的な収差を補正し、レンズＬＥＮＳ−Ｂによって結像される実像を良質にするためのレンズの設計については、光学設計の知識を有する者であれば、照明の光学的性質や媒体の屈折率、ドットの深さ、対物レンズの特性を与えれば、設計できるので、ここでは、その詳細は省略する。【００８０】
図中に点線で示したＬＥＮＳ−Ｂによって結像された実像面の位置ＩＭ−ＬＯＣＡＴＩＯＮとＬＥＮＳ−Ｃの距離は、レンズＬＥＮＳ−Ｃの焦点距離に設定する。これにより、レンズＬＥＮＳ−Ｂで結像された実像が、平行光束に変換されてマスクＭＡＳＫを透過して結像レンズＩＭ−ＬＥＮＳに入射する。【００８１】
マスクＭＡＳＫは、レンズＬＥＮＳ−Ｃから、その焦点距離ｆｃだけ結像レンズ側に設置している。マスクＭＡＳＫは透明な薄い板状の光学ガラス製の平行平板であり、中心付近の領域ＡＲＥＡ−Ｃのみに、透過光を遮蔽あるいは減光するように作られている。【００８２】
上記のように一部で透過光を遮蔽、あるいは吸収する手段を実現するには、例えばマスクＭＡＳＫのＡＲＥＡ−Ｃの部分に、薄い金属を蒸着すればよい。上記のマスクＭＡＳＫの位置は、レンズＬＥＮＳ−Ｃについて、所謂フーリエ面の位置に相当する。【００８３】
上記のように、レンズＬＥＮＳ−Ｃの一方の焦点面には、対物レンズが観察している物体の実像ができているので、上記の領域Ｃ−ＡＲＥＡで遮蔽あるいは減光される画像情報は、上記実像フーリエ成分のうちの低周波成分である。【００８４】
したがって、結像レンズＩＭ−ＬＥＮＳを透過して撮像素子ＩＭ−ＣＨＩＰ上に結像する実像では、空間的に高い周波数が強調される。このため、ドット部分と周辺との屈折率の差が小さい場合でも、屈折率の境界のエッジが強調されてドット画像のコントラストが向上し、信号量を大きくすることができる。【００８５】
図３には、記録媒体Ｍ内部のドットのうち、光軸に近いドットからの光路を２本の折れ線で示した。なお、マスクＭＡＳＫは、対物レンズあるいは結像レンズのフーリエ面に設置してもよいが、一般に対物レンズや結像レンズでは、それらを構成するレンズ群の間にフーリエ面が存在することが多い。そのためマスクを挿入することが困難である。図３の実施例では、対物レンズと結像レンズの間で一旦実像を作る光学系を挿入し、そのレンズのフーリエ面にマスクを設置しているので、このような問題を回避できる。【００８６】
前述のように、図２の対物レンズと結像レンズは、無限遠補正型の配置を成すために、両者の間隔は、ある程度自由度が大きく、図３の実施例との組合わせに適している。このように図３の実施例によれば、媒体に由来する収差が補正できるだけではなく、ドットのコントラストの向上を図ることもできる。【００８７】
この結果、記録ドットの層の数を増加させたり、より深い位置に記録して、記録した情報の損傷が起きることを回避したり、あるいは記録時のエネルギーが低く、ドットの屈折率の変化が小さい場合でも、Ｓ／Ｎ比の高い再生が可能となる。しかも、汎用の顕微鏡対物レンズや結像レンズとの組合わせが容易なため、低いコストで、再生装置を構成できるというメリットがある。なお、上述のレンズＬＥＮＳ−Ｃも図３では簡単のため１枚１群で示したが、収差の発生をより少なくするために、必要に応じて複数群、複数枚のレンズで構成してもよいことはもちろんである。
【実施例３】
【００８８】
図４の実施例は、図１の実施例を複数の層に拡張した実施例であり、ＬＡ−１、ＬＢ−１、ＬＡ−２、ＬＢ−２、・・・、ＬＡ−ｎ、ＬＢ−ｎの合計ｎ組のサブ層が記録されている。本図においても、わかりやすくするために図１と同様に、各々の層の一部のＸＹ領域に記録された４×４ドットの配列と対応するデータ行列Ｄを示した。図の左側にサブ層のドット配列、右側に対応するデータ行列Ｄｉを示している。【００８９】
なお、それぞれの層のドット配列上に層名とＺ座標を示した。ＬＡｉ層のＺ座標をＺＡｉとし、ペアとなるサブ層ＬＡｉとＬＢｉ層のＺ方向の距離をＤＺｉとする。また、ＬＡｉ層とＬＡｊ層のＺ方向の距離をＤＺｉｊと記すこととし、特に断らない限り最近接のＬＡ層、すなわち、ＬＡｉとＬＡ（ｉ＋１）のＺ方向の距離を示すこととする。【００９０】
また、層内のドットピッチのうち、Ｘ方向については、ＤＸｉ、Ｙ方向についてはＤＹｉと表記する。図中では、ＤＸｉとＤＹｉの大きさを等しく描いている。このようにすると、図１の実施例の説明で述べたようにＬＡｉ層とＬＢｉ層を合わせたドットの面内密度を１／Ｆ２と最大にすることができる。【００９１】
上記ＤＺｉとＤＺｉｊ及びＤＸｉ、ＤＹｉの値は、ｉによらず一定としてもよいし、ｉによって変化させてもよい。例えば、層の媒体表面からの距離によって、記録あるいは再生時に収差などの問題が生じないような場合であれば、ｉによらず一定にすることによって、記録再生時の対物レンズあるいは記録媒体の移動距離を一定にできるのでそれらの制御が簡便になるというメリットがある。【００９２】
一方、記録あるいは再生時に媒体の表面から層までの深さが大きいほど、収差の影響も大きい場合には、これらの値の全てあるいは、少なくとも一部を層の深さによって大きくすると記録・再生のＳ／Ｎ比を上げることができるなどのメリットがある。【００９３】
なお、上記ＤＺｉの大きさとＤＺｉｊの大きさの関係は、以下のような考えに基づいて設定するとよい。図１と同様に、ペア層の距離の下限は、対物レンズの焦点深度であり、層内のドットの最小距離にほぼ等しい。だが、上限はペアが１つの場合とは、異なる。ペアが１つの場合は、ペア層の距離を非常に大きくすれば、どちらかにピントを合わせたときのもう一方の層からの影響は小さくできるため、上限は特にない。しかし、本実施例では、ペア層が複数あるため、上限が存在する。【００９４】
話をわかりやすくするために、ＬＡ１層とＬＢ１層のペアとＬＡ２層とＬＢ２層のペアの２つのペアについて説明する。媒体の表面に近い順に、ＬＡ１層、ＬＢ１層、ＬＡ２層、ＬＢ２層が記録されているとする。ＬＡ１層とＬＡ２層のＺ方向の距離ＤＺ１２を一定にしたまま、ＬＡ１層とＬＢ１層との距離Ｚ１を大きくしてゆくと、ＬＢ１層は、ＬＡ２層に近づいていく。その結果、ＬＢ１層にピントを合わせた画像に対して、ＬＡ２層の与える影響が、ＬＢ２層の与える影響より大きくなっていく。隣接するペア層ＬＡ２層とＬＢ２層のドット配置は、相補的になっており、両方からの影響が、ほぼ等しければ、ＬＢ１層の画像に与えるノイズはキャンセルされるが、片方からの影響が大きいと、キャンセルされずにノイズとして影響を与えてしまう。どの程度まで、許容できるかは、再生の光学系や記録品質、再生時のＳ／Ｎ比の許容程度にもよるが、我々が試作したサンプルのうち、ＤＺｉｊの５０％までＺ１を大きくしたサンプルにおいても、Ｓ／Ｎ比は、１４ｄＢ以上であった。【００９５】
なお、このサンプルは、層内のドットの最小ピッチが４．４μｍであり、ＤＺｉｊは１２０μｍ、ＤＺiを６０μｍとしたものであった。上記でのＳ／Ｎ比の定義は、信号量に相当する‘１’と‘０’の平均の明暗差を、ばらつき、すなわちノイズに相当する標準偏差の２乗平均で割って、１０を底とする対数をとって、２０倍したものである。したがって、１４ｄＢであるということは、信号量に対するノイズが５分の１以下であることを示している。上記のことから、多層サンプルにおいては、通常は、ＤＺiの上限は、ＤＺｉｊの５０％と考えてよいと思われる。【００９６】
このため、複数の層を用いた本実施例においては、図１の実施例と同様にペア層を設けることにより、Ｓ／Ｎ比を上げることが可能となる。すなわち、複数の層を記録した媒体Ｍにおいて、再生時のＳ／Ｎ比率を上げることができ、より高い信頼性、言い換えればより低いエラー率でデータの再生が可能となる。【００９７】
本実施例の効果を試作サンプルで確認したところ、注目層の前後それぞれ２層を相補的なドット配置のペアにすると、注目しているペア層の片方の画像を用いるだけで、Ｓ／Ｎ比が最大で８ｄＢ上がった。【００９８】
また、注目している層の画像と、その層とペアを成す層の画像の差分をとることで、更に３ｄＢ程度Ｓ／Ｎ比を上げることができた。なお、差分をとる場合の係数は、注目層から、ペア層の画像の１５％程度を減じたときに最もＳ／Ｎが高かった。【００９９】
図１及び図４の実施例では、ペアになるサブ層ＬＡ（ＬＡｉ）層とＬＢ（ＬＢｉ）層のドット配置を合わせると格子状にドットが並ぶようになっていた。前述のように、この場合、ドット加工の最小値をＦとしたときに、ＬＡｉ層とＬＢｉ層を合わせた面内のビット密度は１／Ｆ２となる。
【実施例４】
【０１００】
図５に示した実施例では、ドットの配置を僅かに変えることにより、ドットの最小加工ピッチをＦとしたまま、層内のビット密度を図１や図４の実施例の値である１／Ｆ２より小さくできる。図示したように同一行（図面の左右方向）のドットの最小間隔をＦとして、１つの行と隣接する行の間隔は、（０．５√３）Ｆ、すなわち、およそ０．８７Ｆになっている。【０１０１】
図におけるＬＡｉ層とＬＢｉ層のドットを合わせると、全てのドットが正三角形の頂点になるような配置になっている。一辺がＦの正三角形の面積は、（０．２５√３）Ｆ２であり、内角の和は１８０度であるので、1ビットあたりの占有面積は、上記正三角形の倍の面積になる。すなわち（０．５√３）Ｆ２となり、およそ０．８６６Ｆ２となり、図１及び図４のような格子状の配置に比べて１３．４％程度の高密度を実現できる。【０１０２】
なお、図５では、ＬＡｉ層とＬＢｉ層の１組の層配置だけを示したが、図１のようにペアとなるＬＡ層とＬＢ層の１組だけを記録することも、図４のようにＬＡ１、ＬＢ１からＬＡｎ、ＬＢｎまでｎ組の層を記録して記録容量を上げることも可能であることは言うまでもないし、それぞれにおける前述のような信頼性の向上効果についても同様である。【０１０３】
なお、図４の実施例あるいは、図５の実施例を複数の層にした場合には、前述のようにペアとなるサブ層を合わせると全てのドットが最小ピッチで均等に並ぶので、フォーカスを合わせた注目層のドット位置にほぼ一様なノイズが重畳され、それによって層間クロストークが削減できるというメリットがあった。
【実施例５】
【０１０４】
しかし、体積密度を大きくしたいなどの目的により、層の間隔ＤＺｉｊを小さくした場合などでは、注目するサブ層からのノイズが、一様として無視できないケースもありえる。そのような場合には、図６に示した実施例が有効である。【０１０５】
図６には、複数層のうち、奇数番目の層（２ｋ−１）層と、偶数番目の層（２ｋ）層について、それぞれのサブ層のドット配置と記録したデータ行列を示した。本図においても、図４と同様に４×４ドットの配置のみを示している。【０１０６】
本実施例でも、図４の実施例と同様に、ペアとなるサブ層ＬＡ（２ｋ−１）とＬＢ（２ｋ−１）層、あるいはＬＡ（２ｋ）とＬＢ（２ｋ）層のドット配置は、‘１’と‘０’に対応している。このため、図４の実施例のメリットである、信号量の増加、クロストークノイズの相殺のメリットをもつ。図４と異なるのは、ドット配置の図に点線の補助線として示したように、奇数層のドットが配置される格子点と、偶数層のドットが配置される格子点の位置がずれていることである。【０１０７】
このため、注目層にフォーカスを合わせた場合に、その前後層のドットのぼけた画像が、注目層のドットとドットの間の空白部に重なり、注目層のドットのフォーカス像へのクロストークが、更に減少することが期待できる。その結果、図４の実施例に比べて、層間距離ＤＺｉｊを小さくできるため、体積密度が上がり、同じデータ量を記録する媒体の厚さ及び面積を低減できる。あるいは、同一の体積の記録媒体により多くのデータを記録できる。
【実施例６】
【０１０８】
図６では、図４のような格子状の配置に関する実施例を示したが、ほかの様々な配置、例えば、図５のような正三角形状の配置や後述の図７及び図８のようなドットが曲線状に並んでいる場合にも同様に適応できる。それらについても体積密度の向上効果が期待できる。【０１０９】
図７及び図８は、図４の実施例において、ドットの配列を直線状ではなく曲線状にした場合の実施例である。これらは、媒体を回転させながら、ドットの記録を行う場合に適した実施例である。図７の実施例では、層内のドットは、同心円状に配置されている。図７には、わかりやすくするために、４つの同心円の一部だけを拡大して示した。図示したように、媒体は、従来の光ディスクと同様に中心に小さな穴の空いたドーナツ状をしており、この中心の小さな穴は、記録時や再生時に媒体を回転させる際に、媒体を固定するために利用することができる。【０１１０】
なお、図７及び図８では、ＬＡｉ層とＬＢｉ層の１組の層配置だけを示したが、図１のようにペアとなるＬＡ層とＬＢ層の１組だけを記録することも、図４のようにＬＡ１、ＬＢ１からＬＡｎ、ＬＢｎまでｎ組の層を記録して記録容量を上げることや、図６のように奇数層のドットが配置される格子点と、偶数層のドットが配置される格子点の位置をずらすことも可能であることは言うまでもないし、それぞれにおける前述のような信頼性の向上や体積密度の向上についての効果も同様である。【０１１１】
これまで述べてきたように、１つの記録層を１組の近接した２つのサブ層ＬＡｉとＬＢｉによって構成し、いずれか一方の層のドットは、記録したいデータ‘１’に対応して、もう片方の層のドットは‘０’に対応するように構成することによって、１つの層からの再生信号の増大と、近接層からのクロストーク削減の２つの効果が期待できる。【０１１２】
この場合、１つの層を２つのサブ層から構成するので、例えば、大量の記録媒体を製造するような場合には、記録時間の増大が課題となる可能性も考えられる。その場合は、全ての層を２つのサブ層に分離せずに、層間クロストークが許容できる総数ｋ（ｋは２以上の自然数）ごとにサブ層に分離するとか、ｋ層ごとに何も記録しない層を挿入して層間距離を大きくする、あるいは後述するように、ｋ層ごとにドットが最密に重点されている層を設けることなどの対策が可能である。【０１１３】
層内のドット間隔を余りつめる必要がない場合には記録、再生時に媒体表面からのドットの深さによって発生する球面収差などによるぼけ量がある程度大きくても許容できるので、媒体の深部まで利用して、単純に全ての層をサブ層に分離せずに、層間距離を十分に離すことも有効である。【０１１４】
いずれの場合でも、全ての層を２つのサブ層に分離するよりも、同じデータ量に対して記録するドットの数が減少するので、記録時間の短縮効果がある。ただし、サブ層に分離しない層では、‘１’あるいは‘０’のどちらか一方からの信号しか利用できないので、層間クロストークノイズが許容できたとしても、信号量の点で不足する場合がありえる。【０１１５】
その場合は、前述したように、図２若しくは図２と図３を組合わせた再生装置の実施例において、対物レンズのフォーカスを媒体内部の注目層付近に合わせてフォーカスを多少前後すると周辺に比べてドット部分が暗く（黒く）見えるフォーカス位置、ＦＢ位置と、周辺よりドットが明るく（白く）見えるフォーカス位置、ＦＷ位置が存在することを利用して、信号量を増大させることが有効である。【０１１６】
すなわち、ドットが暗く見えるフォーカス位置、ＦＢ位置で注目層のドットパターンの画像を撮像し、画像データを保計算機ＰＣ内部のメモリに保存する。続いて、ドットが明るく見えるフォーカス位置、ＦＷ位置で注目層のドットパターンの画像を撮像し、画像データを保計算機ＰＣ内部のメモリに保存する。【０１１７】
このようにして得た２つの画像データを上記メモリから読み出して計算機ＰＣでの差分を計算することで、サブ層に分離しない場合でも、ある程度信号量を増加させることが可能である。
【実施例７】
【０１１８】
図９を用いて、上記で述べた対策のうち、複数層ごとにドットが最密に重点されている層を設ける実施例を説明する。図９において、ＬＡｉ（ｉは自然数）は、データ行列Ｄｉのうち、‘１’に対応する箇所にだけドットを記録した層である。【０１１９】
本実施例では、ＬＡｉ層とペアとなるサブ層を設けないかわりに、適当な層数ごとにＬＣｉ層を設ける。ＬＣｉ層では、全てのデータを‘１’として、ドットを記録している。この層は、データを記録するための層ではなく、サブ層を使わずにクロストークを軽減するための層である。ＬＣｉ層から発生するクロストークノイズは、ドットの最小ピッチに等しい空間周波数をもつ。【０１２０】
したがって、ＬＣｉ層に隣接する対物レンズに近い層を観察する場合には、ＬＣｉ層とＬＣｉ層より照明に近い複数の層からのクロストークノイズは、ドットの最小ピッチに等しい空間周波数成分が最も強くなるために、観察層では、ほぼ一様なクロストークノイズとなる。【０１２１】
さらに、対物レンズに近い層を観察する場合には、その層とＬＣｉ層との間にあるデータ層からのクロストークノイズが重畳されるが、その総数が少ない場合には、ＬＣｉ層がない場合に比べてクロストークノイズが軽減される。したがって、ＬＣｉ層を、適当な層数ごとに設けることによって、クロストークノイズを、許容値以下に抑制できることが期待できる。【０１２２】
このように、図９の実施例によれば、全ての層を２つのサブ層に分離する場合と比較して記録するドットの数を少なくしたまま、ある程度クロストークノイズを軽減することが期待できる。【０１２３】
なお、本実施例では、ＬＡｉ層にて、データ行列Ｄｉのうち、‘１’に対応する箇所にだけドットを記録した場合を説明したが、‘０’に対応する箇所だけにドットを記録し、ＬＣｉ層にて全てのデータを‘０’としてドットを記録しても、同様の効果を奏する。【０１２４】
以上、石英ガラスなどのガラス類、アルミナや透明なセラミックスやプラスチックなどの内部に短パルスレーザを集光照射して形成した微小変性領域を利用してデータを記録する記録媒体において、再生時に高いＳ／Ｎ比を与えるための実施例を説明してきた。【０１２５】
本発明では、図２の実施例に示したように、内部に撮像素子をもったカメラで撮影した画像の濃淡よりデータを読出す。このため、図２及び図２と図３を組合わせた光学系で、注目層の拡大画像を撮影する必要がある。【０１２６】
前述したように、サンプリング定理より、撮像素子上にできる層内のドットの実像における最小ピッチが、撮像素子を構成するピクセルのピッチの２倍以上にならなければならない。これは理想的な場合であり、一般的なカラーカメラなどを用いた場合には、４ピクセルで１画素を構成するために、更に最低拡大率は大きくしなければならない。【０１２７】
ドットの記録位置のばらつきやクロストークノイズ、光学系の収差、記録層と光軸の傾きなどによって、上記の比率は少なくとも４倍以上、できれば１０倍程度あることが望ましい。例えば、ドットピッチが２μｍ、ピクセルピッチが４μｍであるとすると、必要な拡大率は２０倍となる。【０１２８】
一度に撮像できるサンプルの面積は、撮像素子の面積を、拡大率で割った面積になる。例えば、撮像素子が１２×６ｍｍであるとすると、拡大率２０倍では、６００μｍ×３００μｍの領域を一度に撮影できる。これは、記録媒体の一部であるため、記録するドットには、一定面積ごとに、目印となるドット（以下合わせマークと呼ぶ）があると撮像視野のアラインメントに有効である。【０１２９】
また、媒体の撮影領域を移動した場合、記録品質などの条件が変わり、得られた画像の濃淡から記録されたビットが‘１’であるか‘０’であるかの判定をする条件も最適化する必要がある。そのためには、記録データ以外に、正解のわかっているテストデータを一定間隔で、層内に記録しておくことが有効である。
【実施例８】
【０１３０】
本実施例は、ユーザーデータが記録された前記ドットの外縁部に、位置合わせマークを設けたものである。合わせマークとテストパターンを含んだドット配置の実施例を図１０に示す。図１０では、図１、あるいは図４に示した格子状のドット配列を例にとったが、同様なことは、図７や図８のような同心円あるいは渦巻状のドット配列でも容易に実現できる。【０１３１】
図１０では、層全体を４×４の１６のブロックに分割し、１つのブロックには、４×４ビットを記録する例を示した。ここでは、わかりやすいようにブロック数とブロック辺りのビット数を少なくして説明するが、本実施例は、この数に限定を設けるものではないことはもちろんであり、例えば層辺りのブロック数を１２８×１２８ブロックとして、ブロック辺りのビット数を６４×６４などと大きくすることが可能である。【０１３２】
これらの大きさは、撮像素子のピクセルピッチ、素子のピクセル数、撮像倍率、ドットピッチ、記録媒体の大きさなどを考慮して適宜設計すればよい。なお、スペースの関係で、図１０には、ＬＡｉ層のドット配置のみを示したが、サブ層としてＬＢｉ層を設ける場合には、この反転パターンを、Ｚ方向、すなわち媒体での深さ方向にΔＺｉだけ変えた位置に記録すればよい。【０１３３】
前述のように、図１０は、１６個のブロックをもつ実施例である。このうち、最外周の１２個のブロックは、上記のテストパターンであり、中心部の２×２ブロックが、データを記録したデータブロックである。図には、３つのブロックのドット配列を示している。ブロックＬＡｉ−ＤＡＴＡ−ＢＬＫｉｊは、データブロックである。本ブロックのドット配置の４隅にあるドット、ＭＡＲＫ１〜ＭＡＲＫ４は、上記アラインメントのための合わせマークである。これらのマークは孤立しており、データ部分との識別が容易である。撮像時には、このマークを検出して、撮影視野の中での媒体の位置を調整することが可能である。【０１３４】
また、撮像した画像からデータを抽出する際には、これらのマークのＸＹ座標を基に、撮像素子上のブロック画像の位置、回転角度およびドット画像のピッチと撮像素子のピクセルピッチとの関係等を算出してデータ部分のドットが存在する可能性のある位置のＸＹ座標を計算することにも利用できる。なお、図に示したように左上の合わせマークＭＡＲＫ１では、右に２個、下に１個の補助のドットを形成して、ほかの合わせマークＭＡＲＫ２〜ＭＡＲＫ４と容易に区別できるようにしている。ＭＡＲＫ１が左上にあり、なおかつＭＡＲＫ１の右側の補助ドットが２個見えるような方向にして撮像すれば、媒体の裏表や９０度回転しているかどうかなどを判別することができる。【０１３５】
なお、図にはＬＡｉ層のブロックの合わせマークのみを示したが、ＬＢｉ層のブロックに設ける合わせマークは、ＬＡｉ層のものと反転関係のものにしてもよいし、同一のものにしてもよい。あるいは、ＬＡｉ層だけに設けてもよい。ＬＢｉ層のブロックに設ける合わせマークをＬＡｉ層のブロックの合わせマークと反転関係のドット配置にする場合には、データ部分も含めて、ＬＡｉ層のドットのない部分にドットを記録することで、ＬＢｉ層のブロックのパターンが簡単に生成できるという利点があるし、合わせマークも含めて反転関係にあると合わせマーク部分から発生するクロストークノイズの影響がキャンセルされるという利点もある。【０１３６】
ＬＡｉ層とＬＢｉ層のブロックの合わせマークを同一とする場合には、画像から、合わせマークを検出する方法を、ＬＡｉ層とＬＢｉ層のブロックとで共通にできるので、検出精度などに差がでにくいというメリットがある。また、記録時にＬＡｉ層とその直下にあるＬＢｉ層のブロックのＸＹ方向の位置を十分に高い精度で制御できる場合には、ＬＡｉ層のブロックのみに合わせマークを設けることにより、ＬＢｉ層のブロックにおける合わせマークの検出が不要であるために、再生速度が、その分高速にできるという利点がある。【０１３７】
なお、図１０では、上記のように説明を簡単にするためにブロックを構成するドット数の少ない実施例を示したが、前述のように、ブロックを６４ｘ６４ドットなど大きなものとする場合には、合わせマークを構成するドットの数を適宜多くすることが可能であることはもちろんである。【０１３８】
その場合には、ブロック中の四隅におけるドットの位置やピッチの変化をより性格に検出することが可能となる。また、合わせマークの形状を矩形あるいは、その他の形状にしたり、あるいは、記録の精度が高く、ドット位置のばらつきが小さいなどの場合には、ブロックの４辺全てではなく、その一部のみに合わせマークを設けるなど様々なバリエーションが可能である。一部の辺だけに合わせマークを設ける場合には、隣接するブロックとの間に、両方のブロックの合わせマークが並ぶことを回避できるためブロック同士の距離をその分小さくでき、その結果、実質的な記録密度を向上する効果がある。【０１３９】
図中に示した３つのブロックのドット配置のうち、下の２つは、テスト用のブロックである。左上のＬＡｉ−ＬＥＡＲＮ−ＢＬＫ１１は空白パターンであり、ＬＡｉ−ＬＥＡＲＮ−ＢＬＫ２１は、４×４のドット領域の左２列にドットが並び、右の２列が空白のテストパターンである。これらのテストパターンでは、ＸＹ方向の２次元の空間周波数を様々に変えたものを用意すると便利である。【０１４０】
このように、単純なテストパターンでは、記録してあるドットパターンが容易に類推できるためこれらのテストパターンで高いＳ／Ｎ比が上がるように画像処理やサンプリング時のパラメータを調整することが可能である。特に、サンプリングによって得られたアナログ値を‘１’か‘０’を判別するしきい値の設定をこれらのテストパターンの結果から決定するのは有効である。
【実施例９】
【０１４１】
図１１は、図１０のように記録されたデータの再生を図２若しくは図２と図３を組合わせた再生装置で行う場合の手順の一実施例を示したものである。以下、これを用いて、データの再生手順を示す。【０１４２】
ここでは、図２に示した再生のフローにおけるステップ２を例に、図１１を用いて、図１０における合わせマークやテストパターンの使用方法を説明する。【０１４３】
前述のようにステップ２では、ＬＡ層の画像をＦＢ位置で撮像して再生を試みる。なお、ステップ３以降もステップ２と同様にして実行できるので説明を省略する。【０１４４】
ステップ０におけるフラット処理のための画像及びダーク処理のための画像は、前述の方法で取得済みであると仮定する。フラット画像からは、ダーク画像を減算して熱ノイズを除去しておく。なお、フラット画像の取得には、空白パターンであるＬＡｉ−ＬＥＡＲＮ−ＢＬＫ１１を利用できる。【０１４５】
ステップ２では、データブロック  ブロックＬＡｉ−ＤＡＴＡ−ＢＬＫｉｊのＦＢ位置、すなわちドットが暗く写るピント位置の画像を取得するが、その前にまず、データブロックの周辺にあるテスト用のブロックを用いて、２値化のしきい値などを求める。テストパターンＬＡｉ−ＬＥＡＲＮ−ＢＬＫ２１を視野に導入し、ＦＢ位置に対物レンズの焦点を合わせて画像を撮像する。必要に応じて複数枚数の撮像を行い、加算平均することでノイズを低減しておく。【０１４６】
次に、得られた画像からダーク画像を減算して、フラット画像で除算することで、熱ノイズの除去と、照明や撮像素子の画素の感度ばらつきの影響をとり除く。その後、テストブロックのドット配置の４隅にあるドット、ＭＡＲＫ１〜ＭＡＲＫ４を検出し、その画像上での座標を計算して画像上でのドットピッチを算出する。【０１４７】
続いて、画像の濃淡値のサンプリングを、算出したドットピッチを用いて行う。撮像に用いるカメラが、８ビット階調のモノクロカメラであれば、サンプリング値は、０から２５５までの２５６段階のいずれかの値となる。ここで、ドット部分のサンプリング値と空白部分のサンプリング値から、前述したＳ／Ｎ値を算出しておく。【０１４８】
次に、複数のしきい値でサンプリング値の２値化を行い、テストパターンのデータが正しく再生できるような、しきい値を求めておく。このテストパターンＬＡｉ−ＬＥＡＲＮ−ＢＬＫ２１は、４×４のドット領域の左２列にドットが並び、右の２列が空白のテストパターンである。したがって、ＦＢ位置で撮像して正しい２値化が行われると、左２列が黒、右２列が白となるはずである。ほかのテストパターンでも同様な再生を行い、正しく２値化が行われることを確認する。なお、全部のテストパターンでうまくいかない場合は、Ｓ／Ｎ比が数デシベル（ｄＢ）と極端に低いものを除外して、しきい値を決定する。【０１４９】
上記のテスト再生が終了したら、データブロックの再生を始める。１つのデータブロック  ブロックＬＡｉ−ＤＡＴＡ−ＢＬＫｉｊを視野に導入し、ＦＢ位置に対物レンズの焦点を合わせて画像を撮像する。必要に応じて複数枚数の撮像を行い、加算平均することでノイズを低減しておく。【０１５０】
次に、得られた画像からダーク画像を減算して、フラット画像で除算することで、熱ノイズの除去と、照明や撮像素子の画素の感度ばらつきの影響をとり除く。その後、データブロックのドット配置の４隅にあるドット、 ＭＡＲＫ１〜ＭＡＲＫ４を検出し、その画像上での座標を計算して画像上でのドットピッチを算出する。【０１５１】
続いて、画像の濃淡値のサンプリングを、算出したドットピッチを用いて行い、テスト再生で求めたしきい値で２値化し、それを元に‘１’‘０’のデジタルデータを再生する。エラー訂正可能かどうかをチェックして、可能なら、次のデータブロックの再生に移り、訂正不可能であれば、同じデータブロックで、ステップ３の再生を行う。【０１５２】
このように、図１０の実施例によれば、再生したいデータブロックに近接したテストブロックを利用して、しきい値を決定できるので、より信頼性の高い再生が可能となる。【０１５３】
なお、上記において、画像の濃淡値のサンプリングを行う際に、合わせマークを利用して算出したドットピッチを用いて、一定の間隔でサンプリングを行うと、記録時のドット毎の位置のばらつきや、ドットの形状ばらつきに起因するドット画像内部の濃淡のばらつき、あるいは、再生用の画像を撮影する光学系の収差の影響による視野の中心部と周辺でのドット画像の間隔の違いなどから、Ｓ／Ｎ比が上がらないことがあり得る。そのような場合には、算出したサンプリング位置に最も近接した画素（ピクセル）の値だけではなく、その周辺の画素の値も参照してサンプリング値を決定することが有効である。どの程度の範囲の画素を使うのが適切かは、上記のばらつき要因によって変化するが、例えば、算出したサンプリング位置に最も近接したピクセルを中心として、算出したドットピッチの半分以下の距離の画素を参照するとよい。【０１５４】
我々の試作サンプルを用いた評価例では、後述のような方法を用いて効果があった。【０１５５】
このときの媒体は、石英ガラスであり、観察に用いた光学系の倍率は２０倍である。対物レンズの開口数は、表記がないもののおおよそ０．６程度と思われる。ドットのＺ方向の長さは、約３０μｍ、層内のドットピッチは２．８μｍで、ドットの配置は、格子に並んだ１層サンプルを用いた。【０１５６】
また、撮像に用いたカメラは８ビット階調のカラーカメラであり、カメラの撮像素子の画素のピッチは、3.9μｍで、撮像素子上のドットの画像のピッチは、約１４画素ピッチに相当していた。このような条件の下で、算出したサンプリング位置を中心にプラスマイナス４画素の矩形の範囲（９ｘ９画素）の画素の最小値をFB位置でのサンプリング値として採用したところ、一定間隔でサンプリングを行った場合に比べて、S/N比が３ｄＢ程度上昇した。また、ＦＷ位置では、ドットが明るく見えるために、最大値を採用したところ、2.5ｄＢの改善が見られた。【０１５７】
なお、上記の評価では、画素毎の濃淡値のばらつきの影響を削減するために、サンプリング値を決定する９ｘ９画素の領域全体で最小値や最大値を取るのではなく、上記の領域を複数の小領域（３ｘ３画素）に分割して、分割した小領域で平均値を取った上で、それらの最小値あるいは最大値を求めた。場合によっては領域全体での最大値や最小値あるいは単に平均値をサンプリング値として採用した方がよい結果が得られる場合もあり得る。どの程度の範囲を用いて、どの方法を用いると最適化は、前述のテストブロックでS/N比あるいはエラー率を試算することで決定することが可能である。【０１５８】
本発明によれば、頑丈な記録媒体の内部にデータを密閉して保存することができるため、貴重な映像や文献あるいは文化財のデータをデジタルデータとして非常に長期間に渡って保管するのに適している。【０１５９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更や工夫が可能であることは言うまでもない。【０１６０】
本発明による情報記録装置は、メモリセルを３次元に配置することによる記録密度の向上を可能とする。また、記録領域ＭＡを固体である記録媒体Ｍの内部に封印しているので、情報の頑健かつ長期的な保存が可能となる。【０１６１】
以上から、本発明は、例えば、長期的な保存が必要な公文書や文化財に関する画像、音声、テキストデータの保存、あるいは絶滅が危惧される稀少生物の遺伝子情報などを保存し、後世に伝えるなどの利用が可能である。【０１６２】
なお、本発明における記録媒体に、作成日時、記録内容を示すタイトル、作成者や読出し方法などを含むメタデータを付加しておくと、作成されてから長期間が経過しても記録内容に関する情報がわかって便利である。このメタデータは、上記実施例の方法で読出すことのできる形式で記録媒体に書込んでおいてもよいし、容易に判別できるようにわかりやすい文字パターンや模様として記録してもよいことはもちろんである。【０１６３】
なお、本発明は、透明媒体の内部にデータを記録した場合の課題に対して特に有効であるので、上記実施例では、それを中心に説明を行ったが、専用の記録層をもつ記録媒体など、ほかの記録媒体に適用した場合にも、再生時のＳ／Ｎを上げることに効果があることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１６４】
Ｍ：媒体、ＬＡ：Ａ層、ＬＢ：Ｂ層、ＬＡｉ：ｉ番目のＡ層、ＬＢｉ：ｉ番目のＢ層、ＩＬ：光源と光学系より構成された照明装置、ＸＹ−ＳＴＡＧＥ：Ｙステージ、ＯＢ−ＬＥＮＺ：対物レンズ、ＩＭ−ＬＥＮＳ：結像レンズ、ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ：ピント調整機構を内蔵した接続チューブ、ＣＡＭＥＲＡ：カメラ
【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】
2013179329.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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