(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルデータを明暗画像で表し且つ直流成分が除去された信号光と参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することによりホログラムが記録された前記光記録媒体に、読み出し用の参照光を照射し、記録されたホログラムによる回折光を生成するステップと、
前記回折光と前記信号光の直流成分に相当する直流成分とを合成して合成光を生成するステップと、
前記回折光の逆フーリエ変換像を検出して第１画像データを取得すると共に、前記合成光の逆フーリエ変換像を検出して第２画像データを取得するステップと、
前記明暗画像の画素毎に、前記第１画像データ及び前記第２画像データのいずれか一方から他方を減算するステップと、
を備えたホログラム再生方法。
【請求項２】
デジタルデータを明暗画像で表し且つ直流成分が除去された信号光と参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することによりホログラムが記録された前記光記録媒体に、読み出し用の参照光を照射し、記録されたホログラムによる回折光を生成するステップと、
前記回折光と前記信号光の直流成分に相当する第１の直流成分とを合成して第１の合成光を生成すると共に、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当し且つ前記第１の直流成分とは位相の異なる第２の直流成分とを合成して第２の合成光を生成するステップと、
前記第１の合成光の逆フーリエ変換像を検出して第１画像データを取得すると共に、前記第２の合成光の逆フーリエ変換像を検出して第２画像データを取得するステップと、
前記明暗画像の画素毎に、前記第１画像データ及び前記第２画像データのいずれか一方から他方を減算するステップと、
を備えたホログラム再生方法。
【請求項３】
減算して得られた値に基づいてデジタルデータを復号するステップを、更に備えた請求項１又は２に記載のホログラム再生方法。
【請求項４】
前記ホログラムは、直流成分が除去された信号光と直流成分が除去された参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することにより記録された請求項１から３までのいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項５】
前記第１画像データと前記第２画像データとが相互に反転画像となるように、前記明暗画像の明部の比率を高くした請求項１から４までのいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項６】
前記第１画像データと前記第２画像データとが相互に反転画像となるように、前記第１の直流成分の位相と前記第２の直流成分の位相とを異ならせた請求項２から４までのいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項７】
前記回折光に除去された直流成分の全部又は一部を合成する請求項１から６までのいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項８】
前記合成光の強度のコントラストが増加するように、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当する直流成分とを合成する請求項１、３、４、５、７のいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項９】
前記合成光の正の振幅が増加するように、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当する直流成分とを合成する請求項１、３、４、５、７、８のいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項１０】
前記合成光の負の振幅が増加するように、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当する直流成分とを合成する請求項１、３、４、５、７、８のいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項１１】
二値のデジタルデータの１を明部に対応させ且つ０を暗部に対応させた場合に、演算された差分が正の画素の符号は１と判定し、演算された差分が負の画素の符号は０と判定する請求項１から１０までのいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項１２】
コリメート光を空間光変調器により位相変調して、前記信号光の直流成分に相当する直流成分を生成する請求項１から１１までのいずれか１項に記載のホログラム再生方法。
【請求項１３】
空間光変調器に表示される画素の輝度を変更することにより、コリメート光を位相変調する請求項１２に記載のホログラム再生方法。
【請求項１４】
デジタルデータを明暗画像で表し且つ直流成分が除去された信号光と参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することによりホログラムが記録された前記光記録媒体から、記録されたホログラムを読み出しデジタルデータを再生するホログラム再生装置であって、
前記光記録媒体に読み出し用の参照光を照射する参照光照射手段と、
記録されたホログラムによる回折光に前記信号光の直流成分に相当する直流成分を合成して合成光を生成する合成光生成手段と、
前記回折光の逆フーリエ変換像を検出して第１の画像データを取得すると共に、前記合成光の逆フーリエ変換像を検出して第２の画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記光記録媒体に読み出し用の参照光を照射して記録されたホログラムによる回折光を生成すると共に、前記回折光に前記信号光の直流成分に相当する直流成分を合成して合成光を生成し、前記回折光及び前記合成光の逆フーリエ変換像を各々検出して前記第１画像データ及び前記第２画像データを取得するように、前記参照光照射手段、前記合成光生成手段、及び前記画像データ取得手段を制御する制御手段と、
前記明暗画像の画素毎に、前記第１画像データ及び前記第２画像データのいずれか一方から他方を減算する演算手段と、
を備えたホログラム再生装置。
【請求項１５】
デジタルデータを明暗画像で表し且つ直流成分が除去された信号光と参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することによりホログラムが記録された前記光記録媒体から、記録されたホログラムを読み出しデジタルデータを再生するホログラム再生装置であって、
前記光記録媒体に読み出し用の参照光を照射する参照光照射手段と、
記録されたホログラムによる回折光と前記信号光の直流成分に相当する第１の直流成分とを合成して第１の合成光を生成すると共に、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当し且つ前記第１の直流成分とは位相の異なる第２の直流成分とを合成して第２の合成光を生成する合成光生成手段と、
前記第１の合成光の逆フーリエ変換像を検出して第１の画像データを取得すると共に、前記第２の合成光の逆フーリエ変換像を検出して第２の画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記光記録媒体に読み出し用の参照光を照射して記録されたホログラムによる回折光を生成すると共に、前記回折光に前記第１の直流成分とを合成して第１の合成光を生成し、前記回折光に前記第２の直流成分を合成して第２の合成光を生成して、前記第１の合成光及び前記第２の合成光の逆フーリエ変換像を各々検出して前記第１画像データ及び前記第２画像データを取得するように、前記参照光照射手段、前記合成光生成手段、及び前記画像データ取得手段を制御する制御手段と、
前記明暗画像の画素毎に、前記第１画像データ及び前記第２画像データのいずれか一方から他方を減算する演算手段と、
を備えたホログラム再生装置。
【請求項１６】
前記演算手段で減算して得られた値に基づいてデジタルデータを復号する復号手段を、更に備えた請求項１４又は１５に記載のホログラム再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム再生方法及び装置に関し、特に、デジタルデータをフーリエ変換ホログラムとして記録した場合に、記録されたデジタルデータを精度良く再生するホログラム再生方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィック・データ・ストレージでは、二値のデジタルデータ「０，１」が「明、暗」としてデジタル画像（信号光）化され、信号光はレンズによりフーリエ変換されて光記録媒体に照射される。そして、光記録媒体にはフーリエ変換像がホログラムとして記録される。しかしながら、デジタルデータのフーリエ変換像は０次に極めて強いピーク強度を有しているので、ホログラフィック・データ・ストレージでは、この０次成分（直流成分）により光記録媒体のダイナミックレンジが浪費され、多重度（多重記録されるホログラムの数）を大きくしようとすると、再生像のＳ／Ｎ（シグナル−ノイズ比）が大きく低下してしまう。そのために多重度を大きくできない、という問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、信号光のフーリエ変換像の０次成分を遮断する方法が種々提案されている（特許文献１、２）。例えば、特許文献１に記載された方法では、レンズと光記録媒体との間に遮光体を配置し、この遮光体により信号光の０次成分を遮断する。そして、信号光の特定次数の成分だけが、遮光体に形成したアパーチャを通過するようにして、信号光の画像エッジ部分をホログラムとして記録する。この方法によれば、０次成分による無駄な露光を抑制することでダイナミックレンジの浪費を防止し、各データページの記録領域を小さくすることができる。
【特許文献１】特開２０００−６６５６５号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、信号光のフーリエ変換像から０次成分を除去すると、元のデジタル画像とは異なる強度パターンが再生像に現れ、デジタルデータを正確に復号することができない、という問題がある。即ち、信号光のフーリエ変換像から０次成分を除去してホログラムの記録、再生を行うと、再生像の強度パターンは、記録時に空間光変調器で生成された強度パターンとは異なるパターンとなる。例えば、特許文献１に記載された方法では、画像エッジ部分だけが再生される。これでは、デジタルデータを正確に復号することができない虞がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、本発明の目的は、信号光のフーリエ変換像から０次成分が除去された状態でホログラムを記録した場合でも、記録されたホログラムから、信号光に保持されたデジタルデータを精度よく再生することができるホログラム再生方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載のホログラム再生方法は、デジタルデータを明暗画像で表し且つ直流成分が除去された信号光と参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することによりホログラムが記録された前記光記録媒体に、読み出し用の参照光を照射し、記録されたホログラムによる回折光を生成するステップと、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当する直流成分とを合成して合成光を生成するステップと、前記回折光の逆フーリエ変換像を検出して第１画像データを取得すると共に、前記合成光の逆フーリエ変換像を検出して第２画像データを取得するステップと、前記明暗画像の画素毎に、前記第１画像データ及び前記第２画像データのいずれか一方から他方を減算するステップと、を備えている。
また、請求項２に記載のホログラム再生方法は、デジタルデータを明暗画像で表し且つ直流成分が除去された信号光と参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することによりホログラムが記録された前記光記録媒体に、読み出し用の参照光を照射し、記録されたホログラムによる回折光を生成するステップと、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当する第１の直流成分とを合成して第１の合成光を生成すると共に、前記回折光と前記信号光の直流成分に相当し且つ前記第１の直流成分とは位相の異なる第２の直流成分とを合成して第２の合成光を生成するステップと、前記第１の合成光の逆フーリエ変換像を検出して第１画像データを取得すると共に、前記第２の合成光の逆フーリエ変換像を検出して第２画像データを取得するステップと、前記明暗画像の画素毎に、前記第１画像データ及び前記第２画像データのいずれか一方から他方を減算するステップと、を備えている。
【０００７】
本発明のホログラム再生方法では、信号光から直流成分が除去された状態でホログラムが記録されている場合に、記録されたホログラムによる回折光とこの回折光に信号光の直流成分を重畳した合成光とを生成し、回折光及び合成光から又は２種類の合成光から、２種類の画像データを取得する。これら２種類の画像データのいずれか一方から他方を減算する減算処理を行い、画素毎に輝度の差分を演算することにより、ノイズがキャンセルされ、二値のデジタルデータを精度よく再生することができる。
【０００８】
本発明のホログラム再生方法は、デジタルデータを明暗画像で表し且つ直流成分が除去された信号光と参照光とをフーリエ変換して光記録媒体に同時に照射することによりホログラムが記録された前記光記録媒体から、記録されたホログラムを読み出しデジタルデータを再生する場合にも適用することができる。また、本発明は、減算して得られた値に基づいてデジタルデータを復号するステップを、更に備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明によれば、信号光のフーリエ変換像から０次成分が除去された状態でホログラムの記録が行われた場合でも、信号光に保持されたデジタルデータを精度よく再生することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１１】
（デジタルデータの復号原理）
図１はデジタルデータの復号原理を説明するための図である。
ここでは、二値のデジタルデータ「０，１」が「暗（黒画素）、明（白画素）」としてデジタル画像化された信号光（デジタルパターン）をフーリエ変換し、信号光のフーリエ変換像から直流成分（０次成分）を除去し、直流成分が除去された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射して、干渉パターンをホログラムとして記録する場合について説明する。
【００１２】
直流成分が除去された信号光を用いてホログラムを記録した場合は、記録されたホログラムに参照光を照射すると、直流成分が除去された信号光と同じ回折光が再生される。この回折光の逆フーリエ変換像（第１再生画像）では、元の明暗画像の明部は暗く、暗部は明るくなる傾向があり、その結果、白画素と黒画素とのコントラスト（あるいはＳ／Ｎ比）は悪くなる傾向がある。第１再生画像においてコントラストが悪くなる理由は、以下のように説明することができる。
【００１３】
即ち、直流成分を除去することは、信号光と全体強度が等しく且つ位相差πの平面波を信号光に干渉させることに等しい。例えば、信号光がすべて直流成分で構成される平面波の場合には、同じ強度で位相差πの平面波を干渉させると信号光は０になる。従って、デジタルデータで変調された信号光の直流成分を除去する場合には、同じトータル強度を持ち且つ位相差πの平面波を、元の信号光に干渉させた結果と等しい。
【００１４】
この場合、明るかった部分は負の干渉により電場の振幅が小さくなるので、強度は小さくなり暗くなる。一方、暗かった部分には光波が加わり、電場の振幅が大きくなるので、強度は大きくなり明るくなる。その結果、明るかった部分と暗かった部分の強度は同程度になり、コントラストが劣化する。
【００１５】
なお、上記のコントラスト劣化の説明は、信号光のデジタルパターンにおける白画素の数と黒画素の数とが同程度の場合である。一般に、デジタルパターンでは白画素の数と黒画素の数とが略等しい。白画素の数が黒画素の数より非常に多い場合には、後述するように、第１再生画像は、信号光のデジタルパターンの明暗が反転した反転画像となる。但し、元の明暗画像の明部は暗く、暗部は明るくなる傾向があることは、共通している。
【００１６】
再生された回折光に同位相の直流成分を補うと、元の信号光に近い合成光が生成される。即ち、補充する直流成分の位相が、ホログラムからの回折光の位相と同位相の場合には、第２再生画像は、元の信号光と同様の明暗のポジティブ画像（ポジ画像）になる。この合成光の逆フーリエ変換像（第２再生画像）では、元の明暗画像の明部は明るく、暗部は暗くなる。従って、第２再生画像の輝度から第１再生画像の輝度を減じたときの差分は、元の明暗画像の明部では正となり、元の明暗画像の暗部では負となる。
【００１７】
上述したように、例えば二値のデジタルデータ「０，１」を「暗（黒画素）、明（白画素）」と定義しておけば、差分が正の画素は「１」、差分が負の画素は「０」というように、差分の正負により各画素の符号を正確に判定することができ、二値のデジタルデータを精度良く再生することができる。
【００１８】
一方、補充する直流成分の位相が、ホログラムからの回折光の位相と逆位相の場合には、第２再生画像は、元の信号光の明暗が反転した反転画像（ネガ画像）となる。この場合には、第２再生画像の輝度から、前述した、再生された回折光に同位相の直流成分を補って得られたポジ画像の輝度を減じたときの差分は、元の明暗画像の明部では負となり、元の明暗画像の暗部では正となる。
【００１９】
上記の例と同様に、二値のデジタルデータ「０，１」を「暗（黒画素）、明（白画素）」と定義しておけば、差分が負の画素は「１」、差分が正の画素は「０」というように、差分の正負により各画素の符号を正確に判定することができ、二値のデジタルデータを精度良く再生することができる。
【００２０】
次に、２種類の再生像（ネガ画像とポジ画像）の一方から他方を減算処理して得られる画像を用いて、復号処理を実施する方法と効果を説明する。通常、再生画像は読み出し時に記録媒体や光学系に起因するノイズ光の影響を受けて、Ｓ／Ｎ比が劣化する。このため、上記のネガ画像とポジ画像とは、信号成分とノイズ成分を含んだ画像となり、白画素と黒画素との明るさの差異（輝度の差異）が小さくなる。この現象は、多重記録において多重度が増加するほど顕著になる。従って、ノイズ成分が多い場合には、ネガ画像又はポジ画像の一方を用いて復号処理を実施すると、ビットエラーが大きくなり、記録されたデータを正しく復元することが難しくなる。
【００２１】
これに対し、第２再生画像（ポジ画像）の輝度から第１再生画像（ネガ画像）の輝度を減算する減算処理を行うと、減算処理で得られた第３の再生画像は、Ｓ／Ｎ比が改善されたコントラストが大きな画像となる。Ｓ／Ｎ比が改善される理由は、同じホログラムから再生された第１再生画像と第２再生画像とは、共通のノイズ成分を含んでいるので、第２再生画像の輝度から第１再生画像の輝度を減算することで、共通するノイズ成分がキャンセルされるためである。これらＳ／Ｎ比が改善された画像を用いて復号処理を行うことで、上述した通り、差分の正負により各画素の符号を正確に判定することができ、二値のデジタルデータを精度良く再生することができるのである。
【００２２】
また、上記の３つの例で説明した方法は、ポジ画像の輝度からネガ画像の輝度を減算してもよく、それとは逆に、ネガ画像の輝度からポジ画像の輝度を減算しても、同様の復号処理を行うことができる。
【００２３】
元の信号光パターンの再生は、ホログラムからの回折光と補充した直流成分との干渉の結果として実現される。即ち、干渉波（合成波）の振幅が増加するように、回折光と直流成分との位相差を設定することで、元の信号光パターンが再生される。
【００２４】
直流成分の位相の設定は、空間光変調器の信号光用画素の輝度を適宜変更することにより行うことができる。空間光変調器は、入射光の偏光を変調して出射させる。その偏光変調は、入射光を位相変調することによりなされる。つまり、偏光変調することにより位相変調することが可能である。そして、偏光変調の大きさは、空間光変調器に表示する画像の輝度に依存する。従って、その画像の輝度を設定することにより、直流成分の位相を設定することができる。
【００２５】
次に、ホログラムからの回折光と直流成分との位相差を設定する方法について述べる。
記録されたホログラムからの回折光の位相は、再生時の参照光の位相からずれる。位相変化の度合いは、ホログラムの種類による。例えば、屈折率変調によるホログラムと吸収率変調によるホログラムでは、回折光の位相がそれぞれπ／２、πだけずれる。従って、再生像を生成するためには、この位相シフトを考慮して空間光変調器に表示する画像の輝度を設定し、直流成分を生成して回折光に補充すればよい。それにより、所望の位相差を実現できる。
【００２６】
以下に、この位相差と再生像との関係と、適切な位相差条件について述べる。
ホログラムからの再生像は、光検出器により検出される。光検出器の結像面のある位置ｒにおいて回折光の振幅が極大となる、ある時刻ｔの位相をφとする。その時刻ｔ、位置ｒにおける直流成分の振幅、位相をそれぞれＡ、θとする。再生像としてポジティブ画像を得るには、合成光の振幅をプラスの方向に移動させればよい。そのためには、直流成分の振幅Ａがプラスになるように、即ち、下記式（１）を満たすようにθを設定する。
【００２７】
０≦｜θ−φ｜＜π／２    式（１）
【００２８】
下記式（２）を満たすようにθを設定することがより望ましい。この条件下では、回折光の振幅の極大と直流成分の振幅の極大とが一致し、合成光の正の振幅が最大となる。
【００２９】
｜θ−φ｜＝０            式（２）
【００３０】
一方、再生像にネガティブ画像を得るには、合成光の振幅をマイナスの方向に移動させればよい。そのためには、直流成分の振幅Ａがマイナスになるように、即ち、下記式（３）を満たすようにθを設定する。
【００３１】
π／２＜｜θ−φ｜≦π    式（３）
【００３２】
下記式（４）を満たすようにθを設定することがより望ましい。この条件下では、回折光の振幅の極大と直流成分の振幅の極小とが一致し、合成光の負の振幅が最大となる。
【００３３】
｜θ−φ｜＝π            式（４）
【００３４】
なお、上記のような直流成分の位相の設定は、空間光変調器の信号光用画素の輝度を適宜変更することにより行うことができる。空間光変調器は、入射光の偏光を変調して出射させる。その偏光変調は、入射光を位相変調することによりなされる。つまり、偏光変調することにより位相変調することが可能である。そして、偏光変調の大きさは、空間光変調器に表示する画像の輝度に依存する。従って、その画像の輝度を設定することにより、直流成分の位相を設定することができる。
【００３５】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、計算機実験の結果を示すグラフである。横軸は２５６階調で表現した輝度値を表し、縦軸は画素の検出頻度を表す。●は黒画素をプロットしたものであり、○は白画素をプロットしたものである。
【００３６】
計算機実験では信号光のデータ画像を次のように作成した。即ち、二値のデジタルデータ「０，１」を黒画素（輝度０）、白画素（輝度２５５）とし、更に、データ画像全体に照射光の強度分布やノイズの影響を加えるために、黒画素の分布は平均輝度１０、分散１０とし、白画素の分布は平均輝度２２０、分散１０とした。このデータ画像を用いてシミュレーションを行い、信号光（データ画像）をフーリエ変換し、信号光のフーリエ変換像の直流成分（０次成分）の強度を変調して、逆フーリエ変換した。
【００３７】
そして、逆フーリエ変換像のヒストグラムを生成し、評価した。ここでは、０次成分の強度変調は、再生時に補充された０次成分の、元の信号光に含まれる０次成分に対する比率を変えることに相当する。また、逆フーリエ変換像は、ホログラムからの再生像に相当する。本計算機実験では、ホログラムからの回折光と補充された０次成分とは同位相である。従って、上記の第２再生画像は元の信号光の明暗と同様のポジティブ画像となる。
【００３８】
実験結果から分かるように、０次成分を付与した場合（０次光比率：０．２、図２（Ｂ））は、０次成分を除去した場合（０次光比率：０、図２（Ａ））に比べると、黒画素の輝度が減少し、白画素の輝度が増加して、コントラストが高くなる。即ち、０次成分を除去又は付与することにより、ホログラムからの再生像の輝度分布を制御することができるのである。従って、上述したように、０次光比率の異なる２つの再生画像を用いて、それらの輝度を減算処理することにより、二値のデジタルデータを精度良く再生することができる。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図３は、第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。図示した通り、この記録再生装置では信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる。
【００４０】
このホログラム記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振する光源１０が設けられている。光源１０のレーザ光照射側には、レンズ１２、１４からなるビームエキスパンダ１５が配置されている。ビームエキスパンダ１５の光透過側には、所定方向の偏光だけを透過すると共にそれ以外の偏光を反射する偏光ビームスプリッタ１６が配置されている。以下では、偏光ビームスプリッタ１６は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するものとして説明する。
【００４１】
偏光ビームスプリッタ１６の光反射側には、反射型の空間光変調器１８が配置されている。空間光変調器１８は、パターン発生器３２を介してパーソナルコンピュータ３０に接続されている。パターン発生器３２は、パーソナルコンピュータ３０から供給されたデジタルデータに応じて空間光変調器１８に表示するパターンを生成し、空間光変調器１８は、表示パターンに応じて入射したレーザ光を変調し、ページ毎のデジタル画像（信号光）と参照光とを生成する。生成された信号光と参照光とは、偏光ビームスプリッタ１６の方向に反射され、偏光ビームスプリッタ１６を透過する。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１６の信号光透過側には、１/４波長板２０、レンズ２２、２４、フーリエ変換レンズ２６が光路に沿ってこの順に配置されている。また、レンズ２２とレンズ２４との間には、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分を除去するマスク３８が光路に対し挿入及び退避可能に配置されている。また、マスク３８は、マスク３８を駆動する駆動装置３４を介してパーソナルコンピュータ３０に接続されている。マスク３８としては、例えば、フーリエ変換像の直流成分だけを反射する微小ミラー等を用いることができる。
【００４３】
ホログラム再生時、光記録媒体２８に参照光が照射されると、照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体２８の反射層２８ａでフーリエ変換レンズ２６の方向に反射される。反射された回折光は、偏光ビームスプリッタ１６に入射する。偏光ビームスプリッタ１６の回折光反射側には、ＣＣＤやＣＭＯＳアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光（回折光）を電気信号に変換して出力する光検出器３６が配置されている。光検出器３６は、パーソナルコンピュータ３０に接続されている。
【００４４】
次に、パーソナルコンピュータ３０によって実行される記録再生処理の処理ルーチンについて説明する。図４は記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まず、ユーザは入力装置（図示せず）を操作して、記録処理か再生処理かを選択する。デジタルデータをホログラムとして記録する場合には、記録するデジタルデータを予めパーソナルコンピュータに入力しておく。  
【００４５】
ステップ１００で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ１０２で、駆動装置３４を駆動してマスク３８を光路に挿入する。次のステップ１０４で、光源１０からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ３０からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。
【００４６】
ここで、ホログラムの記録処理について説明する。
光源１０から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ１５により大径のビームにコリメートされて、偏光ビームスプリッタ１６に入射し、空間光変調器１８の方向に反射される。パーソナルコンピュータ３０からデジタルデータが入力されると、パターン発生器３２において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器１８に表示されるパターンが生成される。空間光変調器１８では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。
【００４７】
例えば、図５に示すように、空間光変調器１８の中央部分をデータ表示用（信号光用）に使用すると共に、空間光変調器１８の周辺部分を参照光用に使用する。空間光変調器１８の中央部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、信号光が生成される。一方、空間光変調器１８の周辺部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。
【００４８】
空間光変調器１８で偏光変調された信号光及び参照光は、偏光ビームスプリッタ１６に照射され、偏光ビームスプリッタ１６を透過して直線偏光の振幅分布に変換される。その後、１/４波長板２０で円偏光に変換され、レンズ２２によりフーリエ変換される。フーリエ変換された信号光及び参照光は、マスク３８に照射され、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去される。
【００４９】
マスク３８で遮断されなかった信号光及び参照光は、レンズ２４で逆フーリエ変換され、レンズ２６により再びフーリエ変換されて、光記録媒体２８に同時に且つ同軸で照射される。これによって、光記録媒体２８中で信号光と参照光とが干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。
【００５０】
本実施の形態では、第１再生画像及び第２再生画像の２種類の再生画像を取得し、これらの再生画像を用いてデジタルデータを再生する。従って、図４のステップ１００で、再生処理が選択された場合には、ステップ１０６で、第１再生画像の取得処理を開始する。即ち、駆動装置３４を駆動してマスク３８を光路から退避させる。次のステップ１０８で、光源１０からレーザ光を照射し、第１再生画像の取得処理を実行する。
【００５１】
ここで、第１再生画像の取得処理について説明する。
図６（Ａ）に示すように、空間光変調器１８の中央部分に遮光パターン（全部、黒画素）を表示し、空間光変調器１８の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器１８の周辺部分に入射したレーザ光だけが偏光変調されて参照光が生成され、偏光ビームスプリッタ１６を透過して振幅分布に変換された後、光記録媒体２８のホログラムが記録された領域に参照光だけが照射される。
【００５２】
照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体２８の反射層２８ａでレンズ２６の方向に反射される。反射された回折光は、レンズ２６より逆フーリエ変換され、レンズ２４、２２でリレーされ、１/４波長板２０でＳ偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ１６に入射し、光検出器３６の方向に反射される。レンズ２２の焦点面では再生像を観察することができる。この再生像（第１再生画像）が光検出器３６によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器３６によってＡ／Ｄ変換され、第１再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ３０に入力され、ＲＡＭ（図示せず）に保持される。
【００５３】
次に、ステップ１１０で、再生された回折光に直流成分を補うための表示画像の輝度値を演算し、光源１０からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ３０から演算した輝度値を所定のタイミングで出力し、第２再生画像の取得処理を実行する。
【００５４】
ここで、第２再生画像の取得処理について説明する。
上述した通り、元の信号光パターンの再生は、ホログラムからの回折光と補充した直流成分との干渉の結果として実現される。即ち、干渉波（合成波）の振幅が増加するように、回折光と直流成分との位相差を設定することで、元の信号光パターンが再生される。直流成分の位相の設定は、空間光変調器の信号光用画素の輝度を適宜変更することにより行うことができる。
【００５５】
本実施の形態では、補充する直流成分の位相が、ホログラムからの回折光の位相と同位相の場合について説明する。この場合は、合成光の逆フーリエ変換像（第２再生画像）では、元の明暗画像の明部は明るく、暗部は暗くなる。
【００５６】
図６（Ｂ）に示すように、空間光変調器１８の中央部分に透過パターン（輝度が０以外の同一輝度の画素）を表示し、空間光変調器１８の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器１８の中央部分に入射したレーザ光が透過され、信号光の直流成分が生成される。一方、空間光変調器１８の周辺部分に入射したレーザ光は表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。そして、偏光ビームスプリッタ１６を透過して振幅分布に変換された後、光記録媒体２８のホログラムが記録された領域に、生成された信号光の直流成分と参照光とが照射される。
【００５７】
透過パターンの輝度値の演算は、以下の手順で行う。
上述したように、ホログラムからの回折光の位相は、再生時の参照光の位相からずれ、そのずれ量はホログラムの種類に応じて所定の値となる。使用する記録材料によってホログラムの種類は決まるため、位相のずれ量は既知の値となる。さらに、空間光変調器の画素の輝度と生成される位相変調量との対応関係も予め求めておくことができる。したがって、回折光の位相のずれ量θと補充する直流成分に付与する位相変調量φとの差｜θ−φ｜が、前記式（２）を満たすように、透過パターンの輝度値を設定することができる。
【００５８】
しかし、空間光変調器の仕様によっては、直流成分に所望の位相変調量を付与できない場合がある。その場合には、前記式（４）を満たすように透過パターンの輝度値を設定する。この場合の再生像は、元の信号光パターンの明暗が反転した反転画像が得られる。また、前記式（４）の条件も満たせない場合には、前記式（１）又は前記式（３）を満たすように、透過パターンの輝度値を設定する。
【００５９】
以下の説明では、前記式（２）を満たす条件で第２再生画像を取得するとする。この場合、第２再生画像は、記録時に空間光変調器に表示した画像と同じポジティブ画像となる。
【００６０】
光記録媒体２８に照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体２８の反射層２８ａでレンズ２６の方向に反射される。また、光記録媒体２８に照射された信号光の直流成分は光記録媒体２８の反射層２８ａでレンズ２６の方向に反射される。反射された回折光と信号光の直流成分とは、レンズ２６より逆フーリエ変換され、レンズ２４、２２でリレーされ、１/４波長板２０でＳ偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ１６に入射し、光検出器３６の方向に反射される。レンズ２２の焦点面では再生像を観察することができる。
【００６１】
この再生像（第２再生画像）が光検出器３６によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器３６によってＡ／Ｄ変換され、第２再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ３０に入力され、ＲＡＭ（図示せず）に保持される。
【００６２】
第２再生画像の取得処理が終了すると、次のステップ１１２に進み、ＲＡＭに保持された第１再生画像の画像データと第２再生画像の画像データとを読み出し、第２再生画像の画像データから第１再生画像の画像データを減算処理して、デジタル画像（信号光）の各画素について輝度の差分を演算する。合成光の逆フーリエ変換像（第２再生画像）では、元の明暗画像の明部は明るく、暗部は暗くなる。従って、第２再生画像の輝度から第１再生画像の輝度を減じたときの差分は、元の明暗画像の明部では正となり、元の明暗画像の暗部では負となる。
【００６３】
なお、信号光用データの１つの画素が光検出器３６の複数画素に対応している場合には、光検出器３６の複数画素について輝度の平均値の差分を演算する。
【００６４】
次に、ステップ１１４で、演算された差分の正負により各画素の符号を判定し、二値のデジタルデータに復号して、ルーチンを終了する。これにより、信号光に保持されたデジタルデータが精度よく復号される。
【００６５】
以上説明した通り、本実施の形態では、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるので、ホログラムの記録時に信号光の直流成分による不要露光が防止され、ダイナミックレンジを有効に使用することができ、多重度が向上する。
【００６６】
また、本実施の形態では、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるが、記録されたホログラムによる回折光から第１再生画像を取得すると共に、この回折光に信号光のフーリエ変換像の直流成分を合成した合成光から第２再生画像を取得し、第２再生画像の画像データから第１再生画像の画像データを減算処理して、各画素について輝度の差分を演算し、演算された差分の正負により各画素の符号を判定するので、二値のデジタルデータを精度よく再生することができる。
【００６７】
また、上述した符号化方法によれば１画素で１ビットを表現することができるので、高記録密度を実現することができる。
【００６８】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、二値のデジタル画像（信号光）における白画素の比率を高めて、第１再生画像として元の明暗画像の反転画像（ネガ画像）を取得し、第２再生画像としてポジ画像を取得する例について説明する。
【００６９】
発明者らは種々検討した結果、白黒比率が等しい二値のデジタル画像（信号光）の場合に直流成分を除去すると、再生時にＳ／Ｎが低下するという知見を得た。この知見に基づきデータページの構成を種々検討したところ、デジタル画像の各画素に対する信号光成分の比率又は各画素ブロックに対する白画素の比率（以下、「画像の白率」という。）を大きくすることで、直流成分を除去しても信号光の反転画像（ネガ画像）が記録・再生されることが分かった。
【００７０】
そこで、図７（Ａ）に示すように、３×３画素で表される画素ブロックの中央の画素だけを信号光成分として用い、二値のデジタルデータ「０，１」を「明（白画素）、暗（黒画素）」としてデジタルパターンを生成した。周辺の８画素は白画素となる。この場合、第１再生画像は、図７（Ｂ）に示すように、画素ブロックの中央の画素の明暗が反転したネガ画像となり、第２再生画像は、図７（Ｃ）に示すように、元のデジタルパターンと同じポジ画像となる。
【００７１】
この通り、第１再生画像と第２再生画像とはネガとポジの関係にあるので、第２再生画像の画像データから第１再生画像の画像データを減算処理して、各画素について輝度の差分を演算すると、演算された差分の正負が明確に現れる。従って、各画素の符号の判定を正確に行うことができ、デジタルデータの復号精度が更に向上する。
【００７２】
図８は、第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。第１の実施の形態では、反射型の空間光変調器と反射型の光記録媒体とを用いる記録再生装置について説明したが、第２の実施の形態では、透過型の空間光変調器と透過型の光記録媒体とを用いる記録再生装置について説明する。なお、信号光と参照光とを同軸で光記録媒体に照射することができる点は、第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
このホログラム記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振する光源５０が設けられている。光源５０のレーザ光照射側には、レンズ５２、５４からなるビームエキスパンダー５５が配置されている。ビームエキスパンダ５５の光透過側には、透過型の空間光変調器５８が配置されている。空間光変調器５８は、パターン発生器６０を介してパーソナルコンピュータ５６に接続されている。
【００７４】
パターン発生器６０は、パーソナルコンピュータ５６から供給されたデジタルデータに応じて空間光変調器５８に表示するパターンを生成し、空間光変調器５８は、表示パターンに応じて入射したレーザ光を変調し、ページ毎のデジタル画像（信号光）と参照光とを生成する。
【００７５】
空間光変調器５８の光透過側には、図示しない偏光板、レンズ６２、６４、光記録媒体７２に信号光及び参照光を照射するフーリエ変換レンズ６６が光路に沿ってこの順に配置されている。また、レンズ６２とレンズ６４との間には、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分を除去するマスク６８が、光路に対し挿入及び退避可能に配置されている。また、マスク６８は、マスク６８を駆動する駆動装置７０を介してパーソナルコンピュータ５６に接続されている。
【００７６】
マスク６８としては、フーリエ変換像の直流成分を除去できるものであれば何を用いてもよく、例えば、フーリエ変換像の直流成分だけを吸収するフィルタ等も使用することができる。
【００７７】
ホログラム再生時、光記録媒体７２に参照光が照射されると、照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体７２を透過して、フーリエ変換レンズ７４の方向に射出される。光記録媒体７２の回折光出射側には、フーリエ変換レンズ７４と、ＣＣＤやＣＭＯＳアレイ等の撮像素子で構成され、受光した再生光（回折光）を電気信号に変換して出力する光検出器７６とが配置されている。光検出器７６は、パーソナルコンピュータ５６に接続されている。
【００７８】
第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置は、第１の実施の形態に係る装置とは構成が異なり、ホログラムの記録方法、再生方法は異なるが、パーソナルコンピュータ５６によって実行される記録再生処理の処理ルーチンは、図４に示したルーチンと同様である。
【００７９】
まず、ステップ１００で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ１０２で、駆動装置７０を駆動してマスク６８を光路に挿入する。次のステップ１０４で、光源５０からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ５６からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。
【００８０】
ここで、ホログラムの記録処理について説明する。
光源５０から発振されたレーザ光は、ビームエキスパンダ５５により大径のビームにコリメートされて、空間光変調器５８に照射される。パーソナルコンピュータ５６からデジタルデータが入力されると、パターン発生器６０において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器５８に表示されるパターンが生成される。空間光変調器５８では、表示されたパターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。
【００８１】
第１の実施の形態と同様に、空間光変調器５８の中央部分をデータ表示用（信号光用）に使用すると共に、空間光変調器５８の周辺部分を参照光用に使用する（図５参照）。空間光変調器５８の中央部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、信号光が生成される。一方、空間光変調器５８の周辺部分に入射したレーザ光は、表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。その後、信号光と参照光は、図示しない偏光板を透過して、振幅分布に変換される。
【００８２】
本実施の形態では、空間光変調器５８に図９（Ａ）に示すパターンを表示する。空間光変調器５８の中央部分には、図９（Ｂ）に示すように、３×３画素で表される画素ブロックの中央の画素だけを信号光成分として用い、二値のデジタルデータ「０，１」を「明（白画素）、暗（黒画素）」として生成したデジタルパターンが表示される。信号光成分の８近傍の画素は白画素となるので、このデジタルパターンは白画素の比率が非常に高くなる。
【００８３】
空間光変調器５８で生成された信号光及び参照光は、レンズ６２によりフーリエ変換される。フーリエ変換された信号光及び参照光は、マスク６８に照射され、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去される。マスク６８で遮断されなかった信号光及び参照光は、レンズ６４で逆フーリエ変換され、レンズ６６により再びフーリエ変換されて、光記録媒体７２に同時に且つ同軸で照射される。これによって、光記録媒体７２中で信号光と参照光とが干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。
【００８４】
図４のステップ１００で、再生処理が選択された場合には、ステップ１０６で、駆動装置３４を駆動してマスク３８を光路から退避させる。次のステップ１０８で、光源１０からレーザ光を照射し、第１再生画像の取得処理を実行する。
【００８５】
第１再生画像の取得処理では、図６（Ａ）に示すように、空間光変調器５８の中央部分に遮光パターン（全部、黒画素）を表示し、空間光変調器５８の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器５８の周辺部分に入射したレーザ光だけが偏光変調されて参照光が生成され、図示しない偏光板により振幅分布に変換された後、レンズ６２、６４、６６を介して、光記録媒体７２のホログラムが記録された領域に参照光だけが照射される。
【００８６】
照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体７２を透過して射出される。射出された回折光は、レンズ７４により逆フーリエ変換され、光検出器７６に入射する。レンズ７４の焦点面では再生像を観察することができる。
【００８７】
この再生像（第１再生画像）が光検出器７６によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器７６によってＡ／Ｄ変換され、第１再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ５６に入力され、ＲＡＭ（図示せず）に保持される。本実施の形態では、白率が高い信号光を用いているので、図１０（Ａ）に示すように、第１再生画像は元の明暗画像のネガ画像となる。
【００８８】
次に、図４のステップ１１０で、再生された回折光に直流成分を補うための表示画像の輝度値を演算し、光源５０からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ５６から演算した輝度値を所定のタイミングで出力し、第２再生画像の取得処理を実行する。
【００８９】
第２再生画像の取得処理では、図６（Ｂ）に示すように、空間光変調器５８の中央部分に透過パターン（輝度が０以外の同一輝度の画素）を表示し、空間光変調器５８の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器５８の中央部分に入射したレーザ光が透過され、信号光の直流成分が生成される。一方、空間光変調器５８の周辺部分に入射したレーザ光は表示パターンに応じて偏光変調され、参照光が生成される。そして、図示しない偏光板により振幅分布に変換された後、レンズ６２、６４、６６を介して、光記録媒体７２のホログラムが記録された領域に、生成された信号光の直流成分と参照光とが照射される。
【００９０】
照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体７２を透過して射出される。また、照射された信号光の直流成分は光記録媒体７２を透過する。透過した回折光と信号光の直流成分とは、レンズ７４により逆フーリエ変換され、光検出器７６に入射する。レンズ７４の焦点面では再生像を観察することができる。
【００９１】
この再生像（第２再生画像）が光検出器７６によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器７６によってＡ／Ｄ変換され、第２再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ５６に入力され、ＲＡＭ（図示せず）に保持される。本実施の形態では、白率が高い信号光を用いているので、図１０（Ｂ）に示すように、第２再生画像は元の明暗画像のポジ画像となる。
【００９２】
次に、補足として、本実施の形態でポジティブ画像及びネガティブ画像が再生された原理を説明する。記録時には、マスク６８により、信号光及び参照光の直流成分が除去され、光記録媒体７２に照射される。このとき、光記録媒体７２に照射される信号光パターンは、空間光変調器５８に表示したパターンの反転画像となる。なぜなら、空間光変調器５８に表示した信号光パターンは、白画素が多いため、その全フーリエ成分における直流成分の占める割合が非常に大きいからである。
【００９３】
その大きな直流成分により、本来「白画素」である信号の電場の振幅は大きく、本来「黒画素」である信号の電場の振幅は小さくなっているが、その直流成分がマスク６８で除去されたために、本来「白画素」である信号の電場の振幅が小さくなり、本来「黒画素」である信号の電場の振幅が大きくなる。その結果、強度分布では、「明」と「暗」が反転した画像となるのである。つまり、光記録媒体７２に照射される信号光パターンは、空間光変調器５８に表示したパターンの反転画像となる。
【００９４】
従って、図４のステップ１０８における第１再生画像の取得では、記録時の信号光パターン（空間光変調器５８に表示したデジタルパターンの反転画像（ネガ画像））が再生される。一方、ステップ１１０における第２再生画像の取得では、記録時の信号光パターンの反転画像（空間光変調器５８に表示したデジタルパターンと同じポジ画像）が再生される。
【００９５】
図４のステップ１１０で、第２再生画像の取得処理が終了すると、次のステップ１１２に進み、ＲＡＭに保持された第１再生画像の画像データと第２再生画像の画像データとを読み出し、第２再生画像の画像データから第１再生画像の画像データを減算処理して、デジタル画像（信号光）の各画素について輝度の差分を演算する。減算処理後の画像データに基づいて生成した明暗画像を図１０（Ｃ）に示す。減算処理後の画像では、第１再生画像、第２再生画像よりもコントラストが強調されていることが分かる。
【００９６】
次に、ステップ１１４で、演算された差分の正負により各画素の符号を判定し、二値のデジタルデータに復号して、ルーチンを終了する。これにより、信号光に保持されたデジタルデータが精度よく復号される。
【００９７】
以上説明した通り、本実施の形態では、信号光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるので、ホログラムの記録時に信号光の直流成分による不要露光が防止され、ダイナミックレンジを有効に使用することができ、多重度が向上する。
【００９８】
また、本実施の形態では、信号光及び参照光のフーリエ変換像から直流成分が除去された状態でホログラムの記録が行われるが、白率の高い信号光を用いているので、信号光のネガ画像である第１再生画像と信号光のポジ画像である第２再生画像とを取得することができる。この第２再生画像の画像データから第１再生画像の画像データを減算処理して、各画素について輝度の差分を演算すると、演算された差分の正負が明確に現れるので、各画素の符号の判定を正確に行うことができ、デジタルデータの復号精度が更に向上する。
【００９９】
また、上述した符号化方法によれば１画素で１ビットを表現することができるので、高記録密度を実現することができる。
【０１００】
なお、第２の実施の形態では、信号光のデジタル画像における画像の白率が大きい場合について説明したが、本発明はその場合に限られない。上述したように、ホログラムからの回折光と直流成分との位相差を制御することにより、１つのホログラムからポジティブ画像及びネガティブ画像の再生像を取得できる。これらの画像を減算処理することによっても、デジタルデータの復号精度を向上させることができる。
【０１０１】
また、上記の実施の形態では、第２再生画像の画像データから第１再生画像の画像データを減算処理して輝度の差分を演算する例について説明したが、第１再生画像の画像データから第２再生画像の画像データを減算処理して輝度の差分を演算してもよい。２つの再生画像がポジ画像とネガ画像である場合には、ポジ画像の画像データからネガ画像の画像データを減算処理して輝度の差分を演算することが好ましい。ポジ画像の画像データからネガ画像の画像データを減算処理することでノイズの除去効率が向上する。
【０１０２】
上記の実施の形態では、信号光と参照光とが同軸で記録媒体に照射される例を示したが、本発明はそれに限定されない。即ち、信号光と参照光とが異なる光軸に沿って伝播し、記録媒体に照射されてホログラムが記録される光学系を用いてもよい。
【０１０３】
上記の実施の形態では、第１再生画像を取得する際、信号光の直流成分を補充しない例について説明したが、信号光の直流成分を補充して第１再生画像を取得してもよい。その場合は、第１再生画像と第２再生画像とは、互いに明暗が反転した反転画像となるように、補充する信号光の直流成分を選択する。例えば、第１再生画像を取得する際には前記式（１）又は前記式（２）を満たすように、補充する信号光の直流成分を選択し、第２再生画像を取得する際には、前記式（３）又は前記式（４）を満たすように、補充する信号光の直流成分を選択する。
【０１０４】
上記の実施の形態では、二値のデジタルデータをホログラムとして記録する場合について説明したが、多値のデジタルデータを用いた場合であっても、同じホログラムから再生された２つの再生画像の輝度の差分を演算し、その値を算出することで、デジタルデータを精度良く再生することができる。
【０１０５】
上記の実施の形態では、第１再生画像の画像データと第２再生画像の画像データを減算処理して輝度の差分を演算し、演算された差分の正負により各画素の符号を判定する例について説明したが、減算処理により新たに得られた画像データ（第３の再生画像）を用いて、デジタルデータに復号することもできる。この第３の再生画像は、減算処理により、第１再生画像と第２再生画像とに共通に含まれるノイズ成分が低減されているため、Ｓ／Ｎが改善されている。従って、デジタルデータを精度良く再生することができる。
【０１０６】
例えば、２画素で１ビットを表現する符号化方法（白黒＝０、黒白＝１など）が知られている（Science 265,749-752(1994)）。このような符号化方法を用いた場合には、減算処理により得られた第３の再生画像から元のデジタルデータを復元する（デコード）する。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】デジタルデータの復号原理を説明するための図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、計算機実験の結果を示すグラフである。
【図３】第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。
【図４】記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】空間光変調器の表示画像を示す図である。
【図６】（Ａ）は第１再生画像を取得する場合の空間光変調器の表示画像を示す図であり、（Ｂ）は第２再生画像を取得する場合の空間光変調器の表示画像を示す図である。
【図７】（Ａ）は白率の高い信号光の画素ブロックの構成を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）のネガ画像であり、（Ｃ）は（Ａ）のポジ画像である。
【図８】第２の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。
【図９】（Ａ）は第２の実施の形態で空間光変調器に表示されるパターンであり、（Ｂ）は（Ａ）のパターンの中央に表示される信号光パターンである。
【図１０】（Ａ）は第２の実施の形態で取得される第１再生画像であり、（Ｂ）は第２再生画像であり、（Ｃ）は減算処理後の画像である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 光源
１２、１４ レンズ
１５   ビームエキスパンダー
１６ 偏光ビームスプリッタ
１８ 空間光変調器
２０ １／４波長板
２２ レンズ
２４ レンズ
２６ フーリエ変換レンズ
２８ 光記録媒体
２８ａ 反射層
３０ パーソナルコンピュータ
３２ パターン発生器
３４ 駆動装置
３６ 光検出器
３８ マスク
５０ 光源
５２、５４ レンズ
５５   ビームエキスパンダー
５６ パーソナルコンピュータ
５８ 空間光変調器
６０ パターン発生器
６２ レンズ
６４ レンズ
６６ フーリエ変換レンズ
６６ レンズ
６８ マスク
７０ 駆動装置
７２ 光記録媒体
７４ フーリエ変換レンズ
７４ レンズ
７６ 光検出器
【図１】
0004605105.tif 000002
【図２】
0004605105.tif 000003
【図３】
0004605105.tif 000004
【図４】
0004605105.tif 000005
【図５】
0004605105.tif 000006
【図６】
0004605105.tif 000007
【図７】
0004605105.tif 000008
【図８】
0004605105.tif 000009
【図９】
0004605105.tif 000010
【図１０】
0004605105.tif 000011