(57)【要約】【課題】光位相変調が理想的な状態で行われなくとも、クロストークを低減して再生データのＳ／Ｎ比を良好に保持すること。【解決手段】光位相変調が理想的な状態からずれて行われた場合、行列を構成する要素の一部が本来の値からずれたアダマール行列に基づいて位相アドレスコードを作成した場合と等価になる。この等価のアダマール行列では特に第１列及び第１行の要素を用いたコードが多重記録したデータを再生する際のクロストークを発生させる作用として大きく貢献しているため、制御部２８により、前記アダマール行列から第１列（又は第１行）を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成し、この位相アドレスコードから生成される位相変調パターンを空間光位相変調器２２に表示して参照光を光位相変調する。【選択図】図２
2005122814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、
ユニタリ行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成する位相アドレスコード作成手段と、
前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記第２の光ビームを光位相変調する光位相変調手段とを具備し、
前記光位相変調された第２の光ビームと前記空間光変調された第１の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一領域に多重記録することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記ユニタリ行列はアダマール行列であることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記光位相変調手段は２次元の位相変調パターンを表示する光位相変調器を有することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体に光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生装置であって、
ユニタリ行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成する位相アドレスコード作成手段と、
前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記光ビームを光位相変調する光位相変調手段とを具備し、
前記光位相変調された光ビームを前記ホログラム記録媒体に照射して前記回折光を得ることを特徴とする特徴とするホログラム再生装置。
【請求項５】
前記ユニタリ行列はアダマール行列であることを特徴とする請求項４記載のホログラム再生装置。
【請求項６】
前記光位相変調手段は２次元の位相変調パターンを表示する光位相変調器を有することを特徴とする請求項４記載のホログラム再生装置。
【請求項７】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、
ユニタリ行列の第１列又は第２行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて、位相アドレスコードを作成するステップと、
前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記第２の光ビームを光位相変調するステップとを具備し、
前記光位相変調された第２の光ビームと前記空間光変調された第１の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一領域に多重記録することを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項８】
前記ユニタリ行列はアダマール行列であることを特徴とする請求項７記載のホログラム記録方法。
【請求項９】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体に光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生方法であって、
ユニタリ行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成するステップと、
前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記光ビームを光位相変調するステップとを具備し、
前記光位相変調された光ビームを前記ホログラム記録媒体に照射して前記回折光を得ることを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項１０】
前記ユニタリ行列はアダマール行列であることを特徴とする請求項９記載のホログラム再生方法。
【請求項１１】
光位相変調器により光ビームを光位相変調する際に前記光位相変調器に表示する位相変調パターンを生成するための位相アドレスコードを作成する方法であって、
行列サイズｍのアダマール行列を生成するステップと、
前記生成されたアダマール行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去するステップと、
前記第１列又は第１行のいずれか一方が除去されたアダマール行列の残りの要素から位相変調アドレスコードを作成するステップと、
を具備することを特徴とする位相アドレスコード作成方法。
【請求項１２】
光位相変調器により光ビームを光位相変調する際に前記光位相変調器に表示する位相変調パターンを生成するための位相アドレスコードを作成するプログラムであって、
行列サイズｍのアダマール行列を生成する機能と、
前記生成されたアダマール行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去する機能と、
前記第１列又は第１行のいずれか一方が除去されたアダマール行列の残りの要素から位相変調アドレスコードを作成する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする位相アドレスコード作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調多重方式によりホログラムを記録再生するホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法に係り、特に参照光を光位相変調するための位相アドレスコードの作成方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージの候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化へ向けて、急速に開発が進められており、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行うホログラム記録再生システムが提案されている。
【０００３】
このホログラムストレージの記録再生システムでは、図７に示すように、レーザー光源２から出射された干渉性を持つレーザー光はシャッター４を通してビームスプリッター６に入射し、信号光１００と参照光２００に分岐される。信号光１００はミラー８を介して空間光変調器１０に入射され、信号光はデータページを表示した空間光変調器１０で強度変調される。変調された信号光はレンズ１２によりホログラム記録メディア１４に集光される。一方、参照光２００はミラー１６を介してホログラム記録メディア１４を照射するため、ホログラム記録メディア１４内において、この信号光１００と参照光２００が重ねあわされて、その結果形成される干渉縞がホログラム記録メディア１４に微細な疎密パターンとして記録される。
【０００４】
ホログラム記録メディア１４に記録されたデータを再生するには、参照光２００と同一の再生光をホログラム記録メディア１４に入射させることにより、ホログラム記録メディア１４に記録されている干渉縞に対応する回折光としてデータが再生され、この回折光がレンズ（逆フーリエレンズ）１８によりＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２０に結像される。撮像素子２０は受光した回折光を光電変換し、得られた受光信号は解析されて画像データとして再生される。
【０００５】
ところで、ホログラフィックメモリの記憶容量は、光ディスクの記憶容量が面記録密度で決められるに対して体積記録密度で決められる。データをホログラフィックに記録する場合、ホログラム記録メディア１４には記録データが直接記録されるのではなく、信号光と参照光の干渉縞が記録されるため、ひとつのホログラム（データページ）に１Ｍバイトのデータを割り当てるということも可能となる。ホログラム記録メディアの体積を利用し、このデータページの多重記録を繰り返して行くと、数１００Ｇバイトを上回る大容量を実現できることになる。通常の体積ホログラムの多重は、各データページに関して参照光を固定せずに、何らかの変化を持たせて同じ場所に或いは、ほとんど同じ場所に異なる干渉縞を記録し、異なる参照光（再生光）間でＢｒａｇｇ選択性を持たせることにより実現される。代表的な多重方式としては、角度多重、シフト多重、波長多重、位相変調多重などがある。
【０００６】
上記のような多重方式の中で位相変調多重方式に着目すると、この位相変調多重方式は他の方式と大きく異なる点があり、それは光学系内でメカニカルに参照光の角度を変化させたり、ホログラム記録メディアをシフトさせたりするのではなく、光学部品は全て固定したままで、参照光を空間光変調器で光位相変調して様々な位相を有する参照光を生成し、各参照光毎に信号光と干渉させてホログラム記録メディアの同一記録領域（スポット）にデータを多重記録する方式で、この光の位相という特性を用いることにより、再生データのＳ／Ｎ比を低下させる原因の一つであるクロストークを大幅に減らせるという利点がある。
【０００７】
これまでに報告されている位相変調多重方式を用いたホログラムメモリに関する文献は、いずれも１次元の空間光位相変調器を用いた場合についてのものばかりである。１次元位相変調器を使った実験で１８０多重したという報告が、１９９８年にＤｅｎｚらによってなされている（例えば非特許文献１参照）。
【０００８】
位相変調多重方式において、クロストークのない多重記録を実現するために実際の光学系に課せられる条件は、まず参照光が均一な明るさで且つ、後述するように直交位相変調コードを正確に再現した位相変調を受けることである。この条件は空間光位相変調器が１次元の場合でも２次元の場合でも変わらないが、いずれにしても空間光相変調器のサイズが大きくなるほど参照光での均一照射は困難になる。また、レンズの収差によっても参照光の領域によって光波の平行度が異なってくるため、コードの直交性が満たされない状況になってしまう。
【０００９】
空間光位相変調器を２次元化することによる利点は、効率良く多重度を増やせるといことにある。空間光位相変調器に位相変調パターン（位相アドレスパターン）を表示するとき、ある分解能より細かいピッチでパターンを表示しても、それらのパターンの間に選択性が作用しなくなるために、異なるデータページを独立に再生することが不可能となる。この分解能の限界は、Ｂｒａｇｇ条件でも決まるが、実際にホログラムとして記録されているのは、参照光の光学系に組まれている拡散体によるスペックルパターンである。よって、実際には空間光位相変調器の解像度にも依存することになる。それ故、分解能が決まってしまうと、多重度を増していくためには空間光位相変調器のサイズを大きくしていかなければならないことになるが、たとえば、同じ多重度を確保するために１次元空間光位相変調器の横寸法（幅）は、２次元の場合の平方倍となる。先ほど述べたが、空間光位相変調器の表示領域が大きくなるほど、光学的に不利な条件も増すので、２次元パターンで表示できた方が有利となるのは明らかである。
【非特許文献１】C. Denz, Kai-Oliver Muller, Thorsten Heimann, and Theo Tschudi, “Volume Holographic Storage Demonstrator Based on Phase-Coded Multiplexing ”, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 832(1998)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように位相変調多重方式では、２次元の空間光位相変調器を用いることが光学的な負担が少なく有利である。この２次元の空間光位相変調器により参照光を光位相変調するには位相アドレスコードに対応する位相変調パターンを作成し、この位相変調パターンが表示された空間光位相変調器により参照光を光位相変調する。これにより、位相変調パターン毎に光位相変調された参照光を生成し、各参照光と信号光の干渉縞を同一記録領域に多重記録する。その際、空間光位相変調器に表示された位相変調パターンを照射する参照光が平行光でその明るさが均一でないと、参照光の変調が０かπの２値で行われなくなり、直交性が失われてクロストークが増加してしまい、再生データのＳ／Ｎ比が悪化してしまうという問題がある。しかし、平行光でその明るさが均一の参照光を生成することは光学系の収差や光源であるレーザー光の明るさの不均一性により困難であり、光位相変調が理想的な状態からずれてしまい、上記問題を避けて通ることはできなかった。
【００１１】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、位相変調多重方式によりデータを多重記録した際に光位相変調が理想的な状態で行われなくとも、クロストークを低減して再生データのＳ／Ｎ比を良好に保持することができるホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法、位相アドレスコード作成方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するため、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、ユニタリ行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて、位相アドレスコードを作成する位相アドレスコード作成手段と、前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記第２の光ビームを光位相変調する光位相変調手段とを具備し、前記光位相変調された第２の光ビームと前記空間光変調された第１の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一領域に多重記録することを特徴とする。
【００１３】
このように本発明のホログラム記録装置では、光位相変調が理想的な状態からずれて行われた場合、ユニタリ行列の一種である例えばアダマール行列より位相アドレスコードを作成した時に、行列を構成する要素の一部が本来の値からずれたアダマール行列に基づいて位相アドレスコードを作成した場合と等価になる。この等価のアダマール行列では特に第１列及び第１行の要素が多重記録したデータを再生する際のクロストークを発生させる作用として大きく貢献するため、アダマール行列から第１列（又は第１行）を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成し、この位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより第２の光ビームを光位相変調することによって、位相変調多重記録すれば、再生データのクロストークを低減することができ、再生データのＳ／Ｎ比を良好に保持することができる。
【００１４】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体に光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生装置であって、ユニタリ行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて、位相アドレスコードを作成する位相アドレスコード作成手段と、前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記光ビームを光位相変調する光位相変調手段とを具備し、前記光位相変調された光ビームを前記ホログラム記録媒体に照射して前記回折光を得ることを特徴とする。
【００１５】
このように本発明のホログラム再生装置では、ユニタリ行列の一種である例えばアダマール行列から第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成し、この位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより光ビーム（再生光）を光位相変調することにより、記録時の参照光と同一の再生光を生成し、これをホログラム記録媒体に照射することによって、クロストークが低減したＳ／Ｎの良いデータを再生することができる。
【００１６】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、ユニタリ行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて、位相アドレスコードを作成するステップと、前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記第２の光ビームを光位相変調するステップとを具備し、前記光位相変調された第２の光ビームと前記空間光変調された第１の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一領域に多重記録することを特徴とする。
【００１７】
このように本発明のホログラム記録方法では、光位相変調が理想的な状態からずれて行われた場合、ユニタリ行列の一種である例えばアダマール行列より位相アドレスコードを作成した時に、行列を構成する要素の一部が本来の値からずれたアダマール行列に基づいて位相アドレスコードを作成した場合と等価になる。このアダマール行列では特に第１列及び第１行の要素が多重記録したデータを再生する際のクロストークを発生させる作用として大きく貢献するため、アダマール行列から第１列（又は第１行）を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成し、この位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより第２の光ビームを光位相変調することによって、位相変調多重記録すれば、再生データのクロストークを低減することができ、再生データのＳ／Ｎ比を良好に保持することができる。
【００１８】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体に光ビームを照射することにより発生する回折光を受光素子で受光することにより読み出してデータを再生するホログラム再生方法であって、ユニタリ行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて、位相アドレスコードを作成するステップと、前記作成された位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより前記光ビームを光位相変調するステップとを具備し、前記光位相変調された光ビームを前記ホログラム記録媒体に照射して前記回折光を得ることを特徴とする。
【００１９】
このように本発明のホログラム再生方法では、ユニタリ行列の一種である例えばアダマール行列から第１列又は第１行のいずれか一方を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成し、この位相アドレスコードから生成される位相変調パターンにより光ビーム（再生光）を光位相変調することにより、記録時の参照光と同一の再生光を生成し、これをホログラム記録媒体に照射することによって、クロストークが低減したＳ／Ｎの良いデータを再生することができる。
【００２０】
また、本発明は、光位相変調器により光ビームを光位相変調する際に前記光位相変調器に表示する位相変調パターンを生成するための位相アドレスコードを作成する方法であって、行列サイズｍのアダマール行列を生成するステップと、前記生成されたアダマール行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去するステップと、前記第１列又は第１行のいずれか一方が除去されたアダマール行列の残りの要素から位相変調アドレスコードを作成するステップとを具備することを特徴とする。
【００２１】
このように本発明の位相アドレスコード作成方法では、第１列又は第１行のいずれか一方を除去されたアダマール行列の残りの要素より位相変調アドレスコードが作成され、この位相変調アドレスコードから生成される位相変調パターンを用いれば、参照光を光位相変調すれば、光位相変調が理想的な状態からずれて行われても、クロストークの少ない位相変調多重を行うことができる。
【００２２】
また、本発明は、光位相変調器により光ビームを光位相変調する際に前記光位相変調器に表示する位相変調パターンを生成するための位相アドレスコードを作成するプログラムであって、行列サイズｍのアダマール行列を生成する機能と、前記生成されたアダマール行列の第１列又は第１行のいずれか一方を除去する機能と、前記第１列又は第１行のいずれか一方が除去されたアダマール行列の残りの要素から位相変調アドレスコードを作成する機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、アダマール行列から第１列（又は第１行）を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成し、この位相アドレスコードから生成される位相変調パターンを光位相変調器に表示し、この光位相変調器で参照光（再生光）を光位相変調することにより、参照光が平行光からずれていたり或いはその明るさが不均一であって光位位相変調が理想的な状態からずれていても、クロストークを低減させて再生データのＳ／Ｎ比を良好に保持することができる。また、平行光でその明るさが均一な参照光を生成する光学系の精度を緩やかにしてもＳ／Ｎの良好な位相変調多重記録を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
位相変調多重方式によりデータを多重記録した際に光位相変調が理想的な状態で行われなくとも、クロストークを低減して再生データのＳ／Ｎ比を良好に保持する目的を、アダマール行列から第１列（又は第１行）を除去した残りの要素に基づいて位相アドレスコードを作成し、この位相アドレスコードから生成される位相変調パターンを光位相変調器に表示し、この光位相変調器で参照光（再生光）を光位相変調することにより実現した。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の一実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示したブロック図である。但し、従来例と同一の部分は同一符号を用いて説明する。ホログラム記録再生装置は、レーザー光源２、シャッター４、ビームスプリッター６、ミラー８、空間光変調器１０、信号光用レンズ（フーリエレンズ）１０、ホログラム記録メディア１４、ミラー１６、レンズ（逆フーリエレンズ）１８、ＣＣＤ等の撮像素子２０、２次元の空間光位相変調器（以降、単に位相変調器と称する）２２、レンズレットアレイ２４、参照光（または再生光）用レンズ（フーリエレンズ）２６を有して構成されている。但し、特許請求の範囲のホログラム記録媒体はホログラム記録メディア１４に相当し、光位相変調手段は空間光位相変調器２２に相当し、受光素子は撮像素子２０に相当する。
【００２６】
尚、２次元の位相変調器２２としては、浜松ホトニクス製のＰＰＭＸ８２６７を用い、その性能は、入力信号ＸＧＡレベル、制御画素数約５９００００（画素）、有効画面サイズ２０×２０ｍｍ、位相変調量２π以上である。
【００２７】
図２は図１に示したホログラム記録再生装置の信号処理系の構成を示したブロック図である。信号処理系は、パーソナルコンピュータなどの制御部２８がシャッター４の開閉制御、空間光変調器１０のデータページの表示制御、後述する位相アドレスコードに対応する位相変調パターンの２次元の位相変調器２２への表示制御、撮像素子２０の受光信号から画像データを再生する制御を行うように構成されている。但し、特許請求の範囲の位相アドレスコード作成手段は制御部２８に相当する。
【００２８】
次に本実施の形態の動作について説明する。まず、制御部２８は空間光変調器１０に記録するデータページを表示すると共に、２次元の位相変調器２２に位相変調パターンを表示した後、シャッター４を開く。これにより、レーザー光源２から出射された干渉性を持つレーザー光はシャッター４を通してビームスプリッター６に入射し、信号光（第１の光ビーム）１００と参照光（第２の光ビーム）２００に分岐される。信号光１００はミラー８を介して空間光変調器１０に入射され、信号光はデータページを表示した空間光変調器１０で強度変調される。強度変調された信号光はレンズ１２によりホログラム記録メディア１４に集光される。
【００２９】
一方、参照光２００はミラー１６を介して２次元の位相変調器２２に入射され、ここで光位相変調（以降単に位相変調と称する）された後、レンズレットアレイ２４、レンズ２６を介してホログラム記録メディア１４に上記信号光１００に重なるように集光される。これにより、ホログラム記録メディア１４の記録領域において、この信号光１００と参照光２００が重ねあわされて、その結果形成される干渉縞がホログラム記録メディア１４に微細な疎密パターンとして記録される。
【００３０】
ホログラム記録メディア１４に記録されたデータを再生するには、参照光２００と同一の再生光をホログラム記録メディア１４に入射させることにより、ホログラム記録メディア１４に記録されている干渉縞に対応する回折光としてデータが再生され、この回折光がレンズ１８によりＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２０に結像される。撮像素子２０は受光した回折光を光電変換し、得られた受光信号は制御部２８により解析されて画像データとして再生される。
【００３１】
ここで、参照光２００を変調する２次元の位相変調器２２に表示される位相変調パターンについて図３を参照してさらに詳しく説明する。位相変調器２２には、参照光２００を光位相変調する位相変調パターンが図３に示すように表示される。参照光２００は位相変調器２２に平面波として入射し、位相変調パターンにより記録多重度に応じて光位相変調される。
【００３２】
その後に、レンズ２６によってそれぞれの位相を持った参照光２００がホログラム記録メディア１４の同一の領域に入射し、空間光変調器１０で強度変調を受け、レンズ１２により入射される信号光１００と干渉縞を形成する。位相変調多重記録されたデータページを再生する際は、各データページを記録した際に用いた位相変調パターンと同一の位相変調パターンで光位相変調された再生光を、記録時と同一角度でホログラム記録メディア１４に入射させると、同一の記録領域から対応するデータページを独立に再生することができる。
【００３３】
ところで、ホログラム記録メディア１４のひとつの記録領域に位相変調多重方式でデータページを多重記録した場合、各データページ間でクロストークのない状況は、以下の式（１）で表される。
【００３４】
【数１】
2005122814.tif 000003
【００３５】
この式（１）において、χ・χ＊ユニタリ行列で、ｉ番目のデータページの記録に用いた参照光２００の位相アドレスが示されている。この式（１）の行列から、互いに直交するＮ個の列（あるいは行）が得られ、行列要素が位相アドレスコードの位相項に相当し、これが最大多重（Ｎ多重）可能な位相アドレスコードとなる。
【００３６】
この位相アドレスコードは、一般に、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ（アダマール）行列（Ｈ−行列）を用いて生成される。このＨ−行列は、行列の２辺の要素を除いて１と−１を同数含んでおり、以下のようなアルゴリズムでＨ−行列は生成される。
【００３７】
【数２】
2005122814.tif 000004
【００３８】
ここで、式（２）で示されるＨ−行列各要素の１を変調０、−１を変調πに対応させれば、式（１）を満たす位相直交アドレスコードとなる。
【００３９】
位相変調多重方式の場合、以上で示したようにＢｒａｇｇ条件に従って回折される光波のうち、クロストークに寄与する余計な光波同士が干渉して弱められ、消失するという特徴をもっている。この原理によりデータの多重記録が可能で、他の多重方式と比較してＳ／Ｎ比を飛躍的に向上させることができる。
【００４０】
次にＨ−行列によって得られる直交コード（位相アドレスコード）と、位相変調器２２で表示する位相変調パターンとの対応関係について説明する。直交コードを位相変調器２２の表示パターンに対応させる方法として、最も簡単なのは、参照光２００を２次元格子状に多重度Ｎ分割し、各セルに直交コードのひとつの要素を対応させるという方法である。Ｈ−行列のＨ（４）の場合は、式（３）に示すように表され、位相アドレスコードは（φｉ１、φｉ２、φｉ３、φｉ４）となる。
【００４１】
【数３】
2005122814.tif 000005
【００４２】
この式（３）の右辺で示した相アドレスコードφ１、φ２、φ３、φ４に対応して位相変調パターンが作成される。これら位相変調パターンにより位相アドレスコードは２次元の平面状に割り振られることになる。したがって、位相変調パターンは図４（Ａ）に示すように、位相変調器２２の表示面を４分割し、各分割部に０が−πに対応するパターンを有している。図４（Ｂ）は実際の位相変調パターンを示したもので、０は黒で、−πは白で表している。この図４（Ｂ）では、位相アドレスコードφ１、φ２、φ３、φ４に対応する位相変調パターンがそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で示されている。
【００４３】
そこで、制御部２８は、図４（Ｂ）で示される位相変調パターンＰ１を位相変調器２２に表示すると共に、データページデータＤ１（図示せず）を空間光変調器１０に表示して、前述した如く、ホログラム記録メディア１４の記録領域にデータページデータＤ１をホログラム記録する。次に、制御部２８は、図４（Ｂ）で示される位相変調パターンＰ２を位相変調器２２に表示すると共に、データページデータＤ２を空間光変調器１０に表示して、ホログラム記録メディア１４の前記と同一の記録領域にデータページデータＤ２をホログラム記録する。これを繰り返すことにより、データページデータＤ１からＤ４までの４ページのデータがホログラム記録メディア１４の同一の記録領域に位相変調多重記録される。
【００４４】
再生時には、位相変調器２２に位相変調パターンＰ１からＰ２を順次表示して、参照光２００と同一の再生光を生成して、これら再生光をホログラム記録メディア１４の前記記録領域に照射することにより、順次データページデータＤ１〜Ｄ４を読み出して再生することができる。
【００４５】
前述したように、直交コードを使用してクロストークのない多重が実現するのは、位相変調器２２による光位相変調が０かπの２値で行われる場合である。位相変調器２２による変調精度は向上しているものの、参照光３００の明るさの斑や光学系の収差などにより理想的な性能から多少はずれてしまうのは現在のところやむを得ず、このままでは、どうしてもクロストークが多くなってしまう。
【００４６】
この状況を考慮し、Ｈ−行列から直交コードを生成する際、行列の第１列（又は第１行）だけは使用しないことによりクロストークを改善する方法について説明する。以下の式（４）に示したＨ（４）を使い、この理由について述べる。
【００４７】
【数４】
2005122814.tif 000006
【００４８】
ここで、参照光２００は位相変調器２２によって、πで変調されるべき領域が一様にπからδずれた値で変調されるものとする。すると、Ｈ−行列は以下の式（５）に示したように書き換えられる。
【００４９】
【数５】
2005122814.tif 000007
【００５０】
この式（５）を用いて（１）式と同様の計算をすると、式（６）で示された結果を得る。
【００５１】
【数６】
2005122814.tif 000008
【００５２】
この行列の直交性は式（６）に示すようになり、再生信号として必要な対角成分に対して第１列（又は第１行）において、特にクロストークが強く発生していることがわかる。
【００５３】
このクロストークが実際にどの程度になるかを計算すると、光位相変調が理想的に行われた場合は式（４）を用いて式（１）と同様の計算をすると、以下の式（７）が得られ、光位相変調の精度が悪い場合は、式（５）でδ＝０．３とし、これを用いて式（１）と同様の計算をすると、式（８）が得られる。
【００５４】
【数７】
2005122814.tif 000009
【００５５】
【数８】
2005122814.tif 000010
【００５６】
ここで、式（７）に対応する再生画像データは図５（Ａ）で、式（８）に対応する再生画像データは図５（Ｂ）となる。図５（Ａ）ではクロストークがなく、対角成分が白で残りの成分が全て黒となり、クロストークがないことが分かる。一方、図５（Ｂ）では、対角成分が白で残りの成分が全てグレーと黒となり、クロストークがあることが分かる。また、グレーの部分はクロストークが大きい部分で、式（８）の第１列（又は第１行）に対応していることがわかる。
【００５７】
一般に、ｍ多重できるＨ−行列におけるクロストーク成分は式（９）の対角成分を除いた部分で示される。
【００５８】
【数９】
2005122814.tif 000011
【００５９】
式（９）において、第１列（又は第１行）以外の項のクロストークはδ2 で効いてくるのに比べて、第１列（又は第１行）の項のクロストークはδに比例して増大する。したがって、第１列（又は第１行）の項を用いなければクロストークを減少させることができる。よって、予めこれらの項を位相アドレスコードとして用いないことにすれば、光位相変調が理想的な状態からずれていても、位相変調多重記録におけるクロストークを減少させることができ、実験的にもこの効果は確かめられている。ここでは、位相のずれが一様な場合（δ＝一定）についてを考えたが、ある平均的なずれ量を中心としてランダムに位相のずれが存在する場合にも、第１列（又は第１行）を除いた位相アドレスコードを用いることがクロストークを減少させることに有効となる。
【００６０】
図６は制御部２８により位相アドレスコードを作成する手順を示したフローチャートである。まず、位相変調多重記録する際の最大多重度に対応する行列サイズｍが指定されて入力されると（ステップＳ１）、式（９）で示されるｍ×ｍのアダマール行列Ｈ（ｍ）を生成し（ステップＳ２）、作成したアダマール行列Ｈ（ｍ）から第１列の要素を除去する（ステップＳ３）。第１列の要素を除去したアダマール行列Ｈ（ｍ）の第２列、第３列、…，第ｍ列、をアドレスコードφ１、φ２、…、φｍ−１とし（ステップＳ４）、位相変調アドレスコード（φ１、φ２、…、φｍ−１）を作成する（ステップＳ５）。
【００６１】
その後、制御部２８は図４で説明したと同様の方法によりこの位相アドレスコード（φ１、φ２、…、φｍ−１）に対応する位相変調パターンを作成し、順次位相変調器２２に表示して、前述したと同様の位相変調多重記録を行う。
【００６２】
本実施の形態によれば、位相アドレスコードをアダマール行列の第１列（又は第１行）を除去した各要素から作成し、この作成した位相アドレスコードに対応する位相変調パターンを生成し、これら位相変調パターンを表示した２次元の位相変調器２２により参照光を光位相変調して位相変調多重記録再生を行うことにより、参照光２００の明るさの斑や光学系の収差などあって光位相変調が理想的な状態からずれて行われても、クロストークを低減した多重記録再生を行うことができる。したがって、平行光でその明るさが均一な参照光を生成する光学系の精度を緩やかにしてもＳ／Ｎの良好な位相変調多重記録再生を行うことができるため、データの多重度を光学系に負担を掛けることなく且つ、効率的に
増大させることができる。
【００６３】
尚、本実施の形態の図６で示した位相アドレスコードを作成する手順を位相アドレスコード作成プログラムとしてプログラム化し、コンピュータに実行させることにより実施することができる。その際、位相アドレスコード作成プログラムはフレキシブルディスクやハードディスク等のディスク型記憶媒体、半導体メモリやカード型メモリ等の各種メモリ或いは通信ネットワークなどの各種プログラム記憶媒体を通じてコンピュータに供給することができる。
【００６４】
また、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示したホログラム記録再生装置の信号処理系の構成を示したブロック図である。
【図３】図１に示した参照光を光位相変調する２次元の位相変調器の動作を説明する斜視図である。
【図４】図１に示した２次元の位相変調器に表示される位相変調パターンの生成方法を示した説明図である。
【図５】Ｈ−行列の直交性が保持されている場合と直交性が保持されていない場合のクロストークの違いを説明する図である。
【図６】図２の制御部により位相アドレスコードを作成する手順を示したフローチャートである。
【図７】従来のホログラムストレージの記録再生システムの構成例を示した概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
２……レーザー光源、４……シャッター、６……ビームスプリッター、８、１６……ミラー、１０……空間光変調器、１２……信号光用レンズ（フーリエレンズ）、１４……ホログラム記録メディア、１８……レンズ（逆フーリエレンズ）、２０……撮像素子、２２……空間光位相変調器、２４……レンズレットアレイ、２６……参照光用レンズ（フーリエレンズ）、２８……制御部。
【図１】
2005122814.tif 000012
【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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