(57)【要約】【課題】暗号化機能を有するホログラム記録装置および再生装置を提供する。【解決手段】記録データ信号光パターンを信号光空間光変調部４６に表示しながら記録データ参照光パターンを参照光空間光変調部４７に表示してホログラム記録媒体５０の記録層５０ａの所定領域に記録データホログラムを形成するとともに、暗号用信号光パターンを信号光空間光変調部に表示しながら暗号用参照光パターンを参照光空間光変調部に表示して記録データホログラムが形成されたと同一領域に暗号用ホログラムを形成する。このようにしてホログラム記録媒体５０の記録層５０ａの同一領域に記録データホログラムと暗号用ホログラムとが多重書きされ、記録時に用いた参照光を用いなければ再生ができない。そして、信号光に位相変調を施す信号光位相マスクを備えるので、記録されたホログラムに信号光を照射して、記録データ参照光パターンを検出して暗号化された記録データを再生することを困難とする。【選択図】図７
2007310933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ページ毎の記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録媒体の記録層にホログラムを記録し、前記ホログラム記録媒体に前記参照光を照射して得た回折光に基づき前記ページ毎の記録データを再生するホログラム記録再生装置であって、
前記信号光を発生させるための信号光パターンを表示する信号光空間光変調部と、
前記参照光を発生させるための参照光パターンを表示する参照光空間光変調部と、
前記信号光に位相変調を施す信号光位相マスクと、
前記信号光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様または前記参照光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様の各々を制御する制御部と、
を備え、
前記記録データに応じた記録データ信号光パターンを前記信号光空間光変調部に表示しながら前記記録データ信号光パターンに対応した記録データ参照光パターンを前記参照光空間光変調部に表示して前記記録層の所定領域に記録データホログラムを形成するとともに、
前記記録データホログラムを暗号化するための暗号用信号光パターンを前記信号光空間光変調部に表示しながら前記暗号用信号光パターンに対応した暗号用参照光パターンを前記参照光空間光変調部に表示して前記記録層の前記所定領域と同一領域に暗号用ホログラムを形成して前記記録データを記録し、
前記記録データ参照光パターンを前記所定領域に照射して得られた回折光に基づき前記記録データを再生することを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
前記信号光空間光変調部と前記参照光空間光変調部とが同一平面状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
前記信号光空間光変調部と前記信号光位相マスクとが一体形成されることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
さらに、前記参照光に位相変調を施す参照光位相マスクを備え、前記参照光空間光変調部と前記参照光位相マスクとが一体形成されることを特徴とする請求項４に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
前記信号光空間光変調部からの前記信号光を通過するリレーレンズをさらに備え、
前記リレーレンズを通過した前記信号光の実像形成面に前記信号光位相マスクを有することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高記録密度を達成するとともに、高転送速度で記録データを記録再生することが可能な記録再生装置であるホログラムメモリが注目を集めている。ホログラムメモリでは、記録媒体の厚み方向も活用し、記録に際しては、２次元の情報を１ページ単位として記録データに応じたページデータに基づき参照光と信号光との干渉縞を、ホログラム記録媒体の中にホログラムとして形成して、３次元的に一度に記録するものである。また、再生に際しては、このようにして形成されたホログラムに参照光を照射して発生する回折光を得て記録データを再生する（特許文献１、非特許文献２を参照）。
【０００３】
このようなホログラムメモリにおいて、いわゆる、コアキシャル方式のホログラム記録再生装置が提案されており、多重化の技術も提案されている（非特許文献１を参照）。また、記録再生の特性を向上させるとともに、ホログラムメモリの構成を容易とするために、図１０に示すように、液晶（ＦＬＣ）を主要構成要素とする空間光変調器と高屈折率のＴａ2Ｏ5を主要構成要素とする位相マスクとをシリコンとガラスとの間に形成して、空間光変調器と位相マスクとを一体構成とすることが提案されている（非特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２６８２１号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクス２００５年１月１７日号１０６頁〜１１４頁
【非特許文献２】Michael J.O’Callaghan et al.「Spatial light modulators with integrated phase masks for holographic data storage」Proceeding of ODS 2006 pp 23,MB3
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような、ホログラム記録媒体に記憶できる記録データの容量は従来の記録媒体に較べて桁違い大きい。このために、重要な記録データが、第三者によって容易に読み出しが可能であるとすると、機密事項、または、個人情報が従来にはないほど大量に流出する可能性があり、この流出によって重大な社会問題を引き起こす危険性を従来よりも一層有している。そこで、ホログラム記録媒体からの情報の読み出しに際しては、第三者が記録データを読み出すことが困難な暗号化の技術が要望されるが、ホログラム記録再生の特徴を活かした暗号化の技術は未だ提供されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、ホログラム記録再生の特徴を活かした暗号化機能を有するホログラム記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のホログラム記録置は、ページ毎の記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録媒体の記録層にホログラムを記録し、前記ホログラム記録媒体に前記参照光を照射して得た回折光に基づき前記ページ毎の記録データを再生するホログラム記録再生装置であって、前記信号光を発生させるための信号光パターンを表示する信号光空間光変調部と、前記参照光を発生させるための参照光パターンを表示する参照光空間光変調部と、前記信号光に位相変調を施す信号光位相マスクと、前記信号光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様または前記参照光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様の各々を制御する制御部と、を備え、前記記録データに応じた記録データ信号光パターンを前記信号光空間光変調部に表示しながら前記記録データ信号光パターンに対応した記録データ参照光パターンを前記参照光空間光変調部に表示して前記記録層の所定領域に記録データホログラムを形成するとともに、前記記録データホログラムを暗号化するための暗号用信号光パターンを前記信号光空間光変調部に表示しながら前記暗号用信号光パターンに対応した暗号用参照光パターンを前記参照光空間光変調部に表示して前記記録層の前記所定領域と同一領域に暗号用ホログラムを形成して前記記録データを記録し、前記記録データ参照光パターンを前記所定領域に照射して得られた回折光に基づき前記記録データを再生する。
【０００７】
このホログラム記録置は、記録データに応じた記録データ信号光パターンを信号光空間光変調部に表示しながら記録データ信号光パターンに対応して特定される記録データ参照光パターンを参照光空間光変調部に表示してホログラム記録媒体の記録層の所定領域に記録データホログラムを形成するとともに、暗号用信号光パターンを信号光空間光変調部に表示しながら暗号用参照光パターンを参照光空間光変調部に表示して記録データホログラムが形成されたと同一領域に暗号用ホログラムを形成する。このようにしてホログラム記録媒体の記録層の同一領域に記録データホログラムと暗号用ホログラムとが多重書きされ、記録時に用いた参照光を用いなければ再生ができない。そして、信号光に位相変調を施す信号光位相マスクを備えるので、記録されたホログラムに信号光を照射して、記録データ参照光パターンを検出して暗号化された記録データを再生することは困難である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、暗号化機能を有するホログラム記録再生装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。まず、ホログラム記録再生装置の一例として、コアキシャル光学系を有してなるコアキシャル方式のホログラム記録再生装置について簡単に説明し、その後、ホログラム記録再生装置における暗号器の原理、具体的な例について順次説明する。
【００１０】
（コアキシャル方式のホログラム記録再生装置）
コアキシャル方式のホログラム記録装置では、後述する信号光と参照光との各々について、光ビームの光路の一部を共有することによって、同一の対物レンズを用いて、記録再生を行うことができるため、光学系の簡略化ができる。さらに従来のＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクと互換性が比較的に容易であるために、将来の記録再生装置として注目を集めている。
【００１１】
図１は、装置の主要部である光学部を中心として示した実施形態のホログラム記録再生装置１００の模式図である。
【００１２】
ホログラム記録再生装置１００には、サーボ用光学系３０が配されている。サーボ用光学系３０を構成する主要な光学部品にのみ符号を付して簡単に説明する。レーザ光源２８はサーボ用の光ビームを射出する。サーボ用の光ビームは、記録再生のためのレーザ光源２０からの光ビームの波長とは異なり、より長波長の光ビーム（例えば、赤色レーザビーム）として、サーボ用の光ビームと記録再生用の光ビームとが分離可能とできるようにされている。
【００１３】
ビームスプリッタ２７は、ホログラム記録媒体５０からの戻り光をフォトディテクタ２９に導くためのものであり、フォトディテクタ２９は、例えば、フォーカスサーボについては、アスティグマ法、ラジアル（トラッキング）サーボについては、プッシュプル法に対応するようにディテクタを複数に分割した構成を有している。また、ダイクロイックミラー３４は、サーボ用光学系３０と記録再生用光学系とに共通する光学部品であり、サーボ用の光ビームと記録再生用の光ビームとを分離する波長分離素子である。また、反射ミラー５６は、サーボ用の光ビームおよび記録再生用光ビームの進行方向を変化させて、対物レンズ２４へ導き、ホログラム記録媒体５０のアドレスグルーブ５０ｃ（図３を参照）およびホログラムからの各々の回折光の進行方向を変化させて、サーボ用光学系３０および記録再生用光学系へ導くものである。
【００１４】
また、スピンドルモータ５１は、従来のＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクと同様な外形形状を有するホログラム記録媒体５０の円盤形状の幾何学的中心を中心として回転させるものであり、制御部６０からの制御信号によってホログラム記録媒体５０の回転位置が制御されている。
【００１５】
ホログラム記録再生装置１００の動作を簡単に説明する。まず、記録時の動作を説明する。
【００１６】
レーザ光源２０からの光ビームは空間光変調器（ＳＬＭ）３７に入射する。空間光変調器３７は光ビームを反射する（光ビームの方向を変える）か、反射しない（光ビームを吸収する）か、を各々のピクセル単位で制御するようになされている反射型の空間光変調器３７である。レーザ光源２０は、図示しないコリメートレンズ等の光学部品を有しており、レーザ光源２０からの光ビームは平行光となされている。
【００１７】
図２に、空間光変調器３７に表示されるパターンを示す。空間光変調器３７は、信号光空間光変調部４６と参照光空間光変調部４７との２つの領域を有している。空間光変調器３７ではホログラム記録媒体５０に記録を行うために、記録データに基づき、信号光空間光変調部４６に信号光を発生させるための信号光パターンを表示し、参照光空間光変調部４７に参照光を発生させるための参照光パターンを発生する。ここで、コアキシャル方式を採用しているホログラム記録再生装置１００では、空間光変調器３７は信号光空間光変調部４６と前記参照光空間光変調部４７との両方を有して構成されており、制御部６０からの制御信号に基づき空間光変調器３７の領域を分けて同一平面上に両者が各々構成されている。
【００１８】
信号光および参照光の各々は、リレーレンズ３５、リレーレンズ３６、ビームスプリッタ２３、リレーレンズ３８、リレーレンズ３９、ダイクロイックミラー３４を通過して、反射ミラー５６で反射され、対物レンズ２４で記録再生に適したビームサイズに絞られてホログラム記録媒体５０に照射され、ホログラム記録媒体５０の記録層５０ａ（図３を参照）で信号光と参照光とが重なり合いホログラムを形成することによって記録データが記録される。ここで、空間光変調器３７で変調を受けた参照光または信号光と参照光によって形成される像の結像点を適切なものとするためにリレーレンズ３９を紙面の横方向に移動させるためのリレーレンズアクチュエータ４５が設けられ、制御部６０からの信号で制御がなされている。
【００１９】
この場合において、記録再生を行う光ビームはホログラム記録媒体５０の記録層に焦点を結び、ラジアル方向の所定位置に光ビームが配置されるように、サーボ用光学系３０を含むフォーカスおよびラジアルサーボ系によって制御がなされ、ホログラム記録媒体５０がラジアル方向と直行するトラックに沿った方向の所定位置となるようにスピンドルモータ５１の回転角度を制御するスピンドルサーボ系によって制御がなされている。このようなサーボは、フォトディテクタ２９からの電気信号を制御部６０で処理して得られる。また、サーボ用光学系３０からの光ビームはダイクロイックミラー３４と反射ミラー５６とで反射し、対物レンズ２４を通過してホログラム記録媒体５０に照射され、一方、記録再生用光学系からの光ビームはダイクロイックミラー３４を透過して反射ミラー５６で反射し、対物レンズ２４を通過してホログラム記録媒体５０に照射される。なお、コアキシャル方式を採用しているホログラム記録再生装置１００では、信号光、参照光および回折光はすべて対物レンズ２４を通過する。
【００２０】
ここで、ホログラム記録媒体５０には記録再生用の光ビームおよびサーボ用の光ビームの位置決めをするためのアドレスグルーブ５０ｃが配置されており、サーボ用光学系３０は、従来のＣＤ、ＤＶＤ等におけると同様な構成を有して、ホログラム記録媒体５０における記録再生用の光ビームおよびサーボ用の光ビームの位置がフォトディテクタ２９からの電気信号に基づいて検出できるようにされている。すなわち、記録再生用の光ビームとサーボ用の光ビームとの相互の関係は、記録再生用の光学系とサーボ用のサーボ用光学系３０の各々を構成する光学部品の配置の相対関係によって一義的に相互の関係が定められている。かくして、サーボ用の光ビームとホログラム記録媒体５０との位置関係を上述したフォーカスおよびラジアルサーボ系、スピンドルサーボ系によって決めることによって、記録再生用の光ビームの位置関係も制御できるようになされている。
【００２１】
すなわち、サーボ用光学系３０のフォトディテクタ２９からは、いわゆる、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が検出され、その各々のエラー信号に基づきフォーカスアクチュエータおよびトラッキングアクチュエータとで構成される対物レンズアクチュエータが、制御部６０に配されたフォーカス・トラッキングサーボ回路（図示せず）により制御されて図１において、符号Ｆおよび符号Ｔで示す方向に対物レンズ２４を変位させ、サーボ用の光ビームおよび記録再生用の光ビームの各々の光ビームがホログラム記録媒体５０の目標位置を照射するようにされている。
【００２２】
図１に示すホログラム記録再生装置１００は、記録と再生との両方の機能を備えるホログラム記録再生装置であるとして、上述の説明をおこなってきたが、ホログラム記録再生装置１００において、再生の機能に関する部分、例えば、イメージセンサ２５を備えず、再生の機能がない装置として実施形態のホログラム記録装置を構成しても良く、ホログラム記録再生装置１００において、記録の機能に関する部分、例えば、信号光空間光変調部４６を備えず、記録の機能がない装置として実施形態のホログラム再生装置を構成しても良いものである。
【００２３】
（ホログラム記録媒体の構造）
図３は、上述した、ホログラム記録媒体５０の断面積方向に切断した構造を模式的に示し、さらに、信号光４０および回折光４２（破線の内側）、参照光４１（実線と破線との間）およびサーボ用の光ビーム（一点鎖線の内側）がどのように対物レンズ２４に入射するかを模式的に示す図である。ホログラム記録媒体５０は、反射防止膜５０ｄ、プラスチック基板５０ｇ、記録層５０ａ、ギャップ層５０ｅ、記録再生用の光ビームの反射膜であるダイクロイックミラー層５０ｂ、アドレスグルーブ５０ｃを有するものである。ここでアドレスグルーブ５０ｃは、スパイラル状に連続して形成される凹凸を有する溝（グルーブ）として形成され、そのグルーブの形状は光学的に読み取り可能なように変形されている。そして、その変形の態様によってホログラム記録媒体５０における位置を特定できるようになされている。なお、グルーブの形状の変形は、例えば、グルーブが離散的にピットとして配置されるようにしても良く、また、グルーブの蛇行等のいかなるものであっても良い。
【００２４】
記録時においては、記録層５０ａには、信号光４０と参照光４１との干渉によって生じる干渉縞の形状に応じてホログラムが形成され、再生時においては、このホログラムに参照光４１のみが照射されることによって、記録時における信号光４０と略同一の領域に、ホログラムに応じた回折光４２が反射膜５０ｂで反射されて、対物レンズ２４を通過して生じる。一方、サーボ用の光ビームは、波長選択特性を有する反射膜５０ｂを透過して、アドレスグルーブ５０ｃが形成されたアルミ反射膜で反射して、ＣＤ、ＤＶＤにおけると同様の原理によって、サーボ用光学系３０のフォトディテクタ２９から検出した電気信号に基づいて、制御部６０で、上述した、フォーカスサーボ、ラジアルサーボ、スピンドルモータの回転制御の処理のために必要とされる各々のサーボのためのエラー信号、さらには、ホログラム記録媒体５０における光ビームが照射されるホログラム記録媒体５０の記録層５０ａの位置の特定のためのアドレス信号が得られる。
【００２５】
（本明細書で用いる用語の説明）
暗号化についての概念を説明するに先立ち、本明細書において用いる用語について説明する。一の参照光パターンとこれと異なる他の参照光パターンとの関係についての概念を表す用語として、無相関の用語を以下用いる。無相関とは、空間光変調器３７の参照光空間光変調部４７に表示される一の参照光パターンと他の参照光パターンとの同一ピクセル（同一の位置にあるピクセル）が両方とも白部（光を反射するピクセル）とはならないことを意味するものである。また、無相関の用語は、参照光パターンについて用いられるのみではなく、このような参照光パターンから生じる参照光の相互についても使われるものである。また、無相関の用語は、一の信号光パターンとこれと異なる他の信号光パターンとの関係についても用いられ、さらには、このような信号光パターンから生じる信号光の相互についても用いられるものである。
【００２６】
また、ホワイトレートの用語を以下において用いる。ホワイトレートとは、参照光パターンが黒部（光ビームを吸収して光ビームの反射を阻止するピクセル）と白部との２値情報の組み合わせで形成されている場合に、空間光変調器３７の全体のピクセルの数に対する白部のピクセルの数の割合である。また、記録データを記録する時の参照光パターンのホワイトレートを１とした場合の暗号用参照光パターンのホワイトレートを基準化ホワイトレートと称する。また、ホワイトレートおよび基準化ホワイトレートの用語は、信号光パターンについても用いられる。
【００２７】
また、別の概念を表す用語として、Ｍ／＃（エム・ナンバー）を用いる。Ｍ／＃とは、ホログラム記録媒体における重ね書きの指標であり、Ｍ／＃の値が大きいほど、記録層の同一領域における重ね書きの回数を大きくすることができるものである。また、Ｍ／＃の消費が多いまたはＭ／＃の消費が大きいという用語、およびＭ／＃の消費が少ないまたはＭ／＃の消費が小さいという用語を用いる。Ｍ／＃の消費が多い（大きい）とは、情報をホログラムに記録することによって、有効な情報をホログラムとして重ね書きできる回数を大きく減らすことを言い、Ｍ／＃の消費が少ない（小さい）とは、情報をホログラムに記録することによって、有効な情報をホログラムとして重ね書きできる回数を比較的に減らさないことを言うものである。
【００２８】
また、記録データ信号光パターンおよび暗号用信号光パターンの用語を用いる。記録データ信号光パターンは記録データに対応して空間光変調器３７の信号光空間光変調部４６に表示される信号光パターンであり、暗号用信号光パターンは暗号化のための空間光変調器３７の信号光空間光変調部４６に表示される信号光パターンである。また、さらに、記録データ参照光パターンおよび暗号用参照光パターンの用語を用いる。記録データ参照光パターンは記録データ信号光パターンとともに空間光変調器３７の参照光空間光変調部４７に表示される参照光パターンであり、暗号用信号光パターンは暗号用信号光パターンとともに空間光変調器３７の参照光空間光変調部４７に表示される参照光パターンである。
【００２９】
また、記録データホログラムおよび暗号用ホログラムの用語を用いる。記録データホログラムは記録データに応じた信号光パターンである記録データ信号光パターンを信号光空間光変調部４６に表示しながら記録データ信号光パターンに対応して特定される記録データ参照光パターンを参照光空間光変調部４７に表示して記録層の所定領域に形成されたホログラムであり、暗号用ホログラムは記録データホログラムを暗号化するための信号光パターンである暗号用信号光パターンを信号光空間光変調部４６に表示しながら暗号用信号光パターンに対応して特定される暗号用参照光パターンを参照光空間光変調部４７に表示して記録層の所定領域に形成されたホログラムである。記録データホログラムおよび暗号用ホログラムの各々が形成される領域は同一の領域か相互に重複する領域である。
【００３０】
また、空間光変調器３７およびイメージセンサ２５についてピクセルの用語を用いる。ピクセルとは、制御部から空間光変調器に対して信号光パターンまたは参照光パターンの態様を制御できる最小の単位を言い、また、イメージセンサ２５の再生像を制御部に取り込むことができる最小の単位を言うものである。ここで、空間光変調器３７の１ピクセルにイメージセンサ２５の１ピクセルが光学的に対応することが、制御の簡便さ、制御部６０における処理の簡便さの点から見ると望ましいが、空間光変調器３７の１ピクセルにイメージセンサ２５の１ピクセルが光学的に対応することが必須ではない。
【００３１】
信号光位相マスクおよび参照光位相マスクの用語を用いる。信号光位相マスクは信号光に作用する位相マスクであり、参照光位相マスクは参照光に作用する位相マスクである。
【００３２】
また、１シンボルの用語を用いる。１シンボルの用語は、空間光変調器に２次元に配置される複数のピクセルによって構成される単位であって、例えば、縦４列、横４行のピクセルの集合等によって１シンボルが形成される。この１シンボルに対して、所定ビット長ごとのデジタルデータが対応する、いわゆる、ブロック符号として実施形態では符号化されている。１シンボルは同様にイメージセンサに２次元に配置される複数のピクセルによって構成される単位をも指す用語として用いられる。この他にいくつかの用語が用いられるが、当業者にとって比較的に一般的ではない用語については、引用の都度、用語の意味を簡単に説明する。
【００３３】
（暗号化の概念について）
図４ないし図６を引用して、本実施形態の暗号化（ホログラム記録媒体への記録の過程）の概念を示す。図４は暗号化の過程を模式的に示すものであり、図５は復号の過程を模式的に示すものである。図６は、信号光のみをホログラム記録媒体５０に照射した場合の回折光のイメージセンサ２５における像を模式的に示すものである。図４ないし図６はいずれも、一部の範囲のピクセルを模式的に示すものである。
【００３４】
図４（Ａ）は、空間光変調器３７に表示される、信号光パターン４６ａおよび参照光パターン４７ａの４シンボル分を模式的示すものである。ここで、１シンボルは縦４列、横４行の１６ピクセルから構成されるものとしている。図４（Ａ）の中心部に信号光パターン４６ａの一部を模式的に拡大して示し、図４（Ａ）外周部に参照光パターン４７ａの位置のみを示す。図４（Ｂ）は、空間光変調器３７に表示される、図４（Ａ）に示したとは異なる別の信号光パターン４６ｂおよび参照光パターン４７ｂを同様に模式的示すものであり、図４（Ｂ）の中心部に信号光パターン４６ｂの一部を模式的に示し、図４（Ｂ）の外周部に参照光パターン４７ｂの位置のみを示す。ここで、参照光パターン４７ａと参照光パターン４７ｂとは無相関なパターンである。ここで、信号光パターン４６ａを記録データ信号光パターン、参照光パターン４７ａを記録データ参照光パターン、信号光パターン４６ｂを暗号用信号光パターン、参照光パターン４７ｂを暗号用参照光パターンであるとして以下の説明をおこなう。
【００３５】
空間光変調器３７に表示するこの２組の各々の信号光パターンおよび参照光パターンを用いて、暗号化を以下の手順によっておこなう。まず、図４（Ａ）に示す信号光パターン４６ａおよび参照光パターン４７ａを空間光変調器３７に表示し、ホログラム記録媒体５０の記録層５０ａにホログラムを形成する。次に、図４（Ｂ）に示す信号光パターン４６ｂおよび参照光パターン４７ｂを空間光変調器３７に表示し、図４（Ａ）に示す信号光パターン４６ａおよび参照光パターン４７ａによってホログラムが形成された領域と同一領域に重ねてホログラムを形成する。このようにして、同一領域に、少なくとも２回重ね書きすることによって記録データの暗号化した記録は終了する。
【００３６】
次に、復号化（ホログラム記録媒体からの再生の過程）について説明する。図５（Ａ）は、上述したようにして暗号化された（２重書された）ホログラムに、参照光パターン４７ａによって発生させた参照光を照射して、イメージセンサ２５に得られる再生像Ｉ２５ａの一部（４シンボル分）を模式的に示すものであり、図５（Ｂ）は、暗号化されたホログラムに、オールホワイトの参照光パターン（参照光パターンが白部のみからなるパターン）によって発生させた参照光を照射して、イメージセンサ２５に得られる再生像Ｉ２５ｗの一部を模式的に示すものである。
【００３７】
図５（Ａ）と図４（Ａ）とを比較すると、図５（Ａ）に示す再生像Ｉ２５ａは、図４（Ａ）に示す空間光変調器３７に表示して記録された信号光パターン４６ａを完全に再現できることが分かる。すなわち、イメージセンサ２５からの電気信号を制御部６０で処理して記録データが完全に再生できることとなる。一方、図５（Ｂ）に示す再生像Ｉ２５ｗは、信号光パターン４６ａと信号光パターン４６ｂとが入り交じった再生像が得られ、信号光パターン４６ａの再生、記録データの再生は困難である。
【００３８】
また、上述したようにして暗号化されて形成されたホログラムに対して、再生時の参照光パターンとして、オールホワイトの参照光パターンに替えて、参照光パターン４７ａと無相関ではなく、かつ、参照光パターン４７ｂとも無相関ではなく、両方の各々に対して、白部の重なるピクセルの数が略同数である信号光パターン（例えば、参照光パターンの中にランダムに白部が分布するランダムパターン）を用いても信号光パターン４６ａと信号光パターン４６ｂとの交じり合った信号パターンが再生されてしまい、信号光パターン４６ａの再生、記録データの再生は困難である。
【００３９】
（信号光パターンについて）
以上の説明から、記録データ参照光パターンと暗号用参照光パターンとを用いて暗号化を行う場合には、両者が無相関であることが望ましいことが理解できる。なぜなら、図５（Ａ）において、信号光パターン４６ａ、すなわち、記録データ参照光パターンが完全に再現できたのは、両者が無相関であったからであり、相関がある部分（両方の参照光の白部分の位置が一致する部分）については、記録データ参照光パターンを用いて再生したときには、暗号用信号光パターンによって形成されるホログラムからの回折光がノイズとなり、再生信号の品質が劣化（再生特性が劣化）するからである。
【００４０】
また、暗号化用参照光パターンのホワイトレートについては、記録データ参照光パターンとホワイトレートが等しいことが望ましい。なぜなら、例えば、オールホワイトの参照光パターンで再生したときには、記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとに基づく両方の情報が再生され、その時に、参照光の強度(明のピクセル数)に応じて回折光のパワーが変わり、記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとが、このパワーの違いによって分別されてしまう場合があるからである。一方、暗号化用参照光パターンと記録データ参照光パターンとのホワイトレートが略等しい場合には、両情報を分別することが難しくなるので、暗号化した情報の復号がより困難となるためである。
【００４１】
また、参照光のホワイトレートは、Ｍ／＃との関係において、重要なファクタである。１枚のホログラム記録媒体で容量を確保するためにはＭ／＃がある程度大きくなければならない。すなわち、本実施形態の暗号化では、同一領域に異なるホログラムを重ね書きして形成するために、Ｍ／＃が小さい場合には、いわゆる、多重記録における多重化の回数が、従来に較べてより制限を受けるためにホログラム形成領域の増加を出来るだけ減らすことが重要になる。参照光のホワイトレートが大きい場合には、Ｍ／＃は実質的に小さくなり、使用可能となる多重回数は小さくなりＭ／＃の消費が多い。一方、参照光のホワイトレートが小さい場合には、Ｍ／＃は実質的に大きくなり、使用可能となる多重回数は大きくなり、Ｍ／＃の消費は少ない。
【００４２】
一方、ホワイトレートを小さくし過ぎると、暗号化の効果も薄れるので、暗号化のための参照光パターンの白部のピクセル数を暗号化に支障をきたさないように、ある程度大きくする必要がある。したがって、Ｍ／＃の消費を多くしない範囲でありながら暗号化の効果を生じる範囲での最小のホワイトレートとすることが望ましい。ここで、上述した基準化ホワイトレートの値としては、例えば、１．５から０．１の範囲が望ましい。なお、以上は、空間光変調器３７における参照光パターンの白部は完全に光ビームを透過させるものとして、基準化ホワイトレートの値の望ましい範囲を定めるものであったが、白部のピクセル数に制限を加えるのではなく、空間光変調器３７において、記録データ参照光パターンの白部に対応する光ビームの透過率に較べ、暗号用参照光パターンの白部の透過率をより小さいものとして、Ｍ／＃の消費を少なくするようにしても良い。例えば、記録データ用参照光パターンのホワイトレートは、例えば、０．０１ないし０．５の範囲が望ましい範囲として挙げられる。
【００４３】
（信号光パターンについて）
信号光パターンは、記録データを所定のフォーマットに基づき空間的に変調して得るものである。ここで、所定のフォーマットとは、アドレス付与のスキーム、誤り訂正のスキーム、記録データの空間変調のスキーム等を含むものである。例えば、本実施形態では空間変調のスキームを、所定長のビット（ブロック）に対して１６ピクセルを対応させる１シンボルを単位とするブロックコードとしている。そして、１６ピクセルのうち３ピクセルが白部（光ビームが透過する部分）としている。このようなブロックコードは、１６：３符号と称される。１６：３符号を用いて記録した場合に、図６を参照して暗号化のための信号光パターンについて説明する。
【００４４】
図６（Ａ）は記録データに応じた空間光変調器３７における記録データ信号光パターンを示すものであり、白部（白抜きの部分）は、光ビームが反射する部分を表し、黒部（黒い部分）は光ビームが反射しない部分を表すものである。また、図６（Ｂ）ないし図６（Ｅ）の各々は、参照光として参照光空間光変調部４７をすべて白としたオールホワイトの参照光パターンを用いた場合のイメージセンサ２５に回折光によって生じる再生像である。ここで、図６（Ｂ）ないし図６（Ｅ）を得るに際しては、相互に異なる位置に白部を有する図示しない暗号用信号光パターンを用いるものである。
【００４５】
空間光変調器３７に表示される記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとがすべての箇所（同一位置にあるピクセル）において異なる場合、すなわち、記録データ信号光パターンの白部と暗号用信号光パターンの白部とが、共通のピクセルには存在しない場合の暗号用ホログラムと記録データホログラムとの２重記録部分からの回折光によって生じるイメージセンサ２５における再生像を図６（Ｂ）に示し、記録データ信号光パターンの白部と暗号用信号光パターンの白部とがピクセルの１箇所において共通するときに形成される暗号用ホログラムと記録データホログラムとの２重記録部分からの回折光によって生じるイメージセンサ２５における再生像を図６（Ｃ）に示し、記録データ信号光パターンの白部と暗号用信号光パターンの白部とがピクセルの２箇所において共通するときに形成される暗号用ホログラムと記録データホログラムとの２重記録部分からの回折光によって生じるイメージセンサ２５における再生像を図６（Ｄ）に示し、記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとがすべての箇所において同じときに形成される暗号用ホログラムと記録データホログラムとの２重記録部分からの回折光によって生じるイメージセンサ２５における再生像を図６（Ｅ）に示す。この場合において、記録時における暗号用参照光パターンは、記録データ参照光パターンとは無相関であるものを使用するものとした。
【００４６】
ここで、イメージセンサ２５の再生像の一部を模式的に示す図６（Ｂ）ないし図６（Ｅ）の各々において、白部は、斜線部（斜線を施した部分）の略２倍の光量（光輝度）が照射されることを模式的に表し、黒部は光が照射されない部分を模式的に表すものである。このイメージセンサ２５に生じる像を空間光変調器３７に表示される像と対応づけると、斜線部は、記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとにおける白部が一致しない部分（空間光変調器３７の一の位置のピクセルにおいて、一方の信号光パターンを表示する場合にのみ白部となる部分）を示すものであり、白部は記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとが一致する部分（空間光変調器３７の一の位置のピクセルにおいて、両方の信号光パターンでともに白部となる部分）を示すものである。
【００４７】
なお、図示をしていないが、空間光変調器３７に表示される、図６（Ｂ）ないし図６（Ｅ）に対応する各々の暗号用信号光パターンは、図６（Ａ）に示す白部に対応する位置にある斜線部を除いた斜線部と白部とが白部となり、その他の部分が黒部となるパターンによって構成されるものである。例えば、図６（Ｂ）に対応する暗号用信号光パターンの白部は、図面の、左側から２列目の上から１行目、左側から３列目の上から２行目、左側から４列目の上から１行目であることを示す。また、図６（Ｃ）に対応する暗号用信号光パターンの白部は、図面の、左側から２列目の上から１行目、左側から３列目の上から２行目、左側から４列目の上から３行目であることを示す。また、図６（Ｄ）に対応する暗号用信号光パターンの白部は、図面の、左側から１列目の上から２行目、左側から２列目の上から１行目、左側から４列目の上から３行目であることを示す。さらに、図６（Ｅ）に対応する暗号用信号光パターンの白部は、図面の、左側から１列目の上から２行目、左側から２列目の上から４行目、左側から４列目の上から３行目であることを示す。
【００４８】
このような、図６（Ｂ）ないし図６（Ｅ）に示す、イメージセンサ２５の像から記録データを得るための復号化の一手法として、１６個のデータ（１シンボル）をＡ／Ｄ変換器で取り込み、それらのＡ／Ｄ変換器で取り込んだ値のレベルが大きいものから（輝度が高いものから）順に３個を選択し、その３個が存在する位置を求めて復号する手法が一般的である。このような場合には、図６（Ｂ）に示す場合には、実質的に６個から３個の位置を特定することとなり、暗号化が良好に行われていることとなる。一方、図６（Ｄ）に示す場合には、実質的に４個から３個の位置を特定することとなり、この１６個から再生される１シンボル分の記録データについては、暗号化の前の記録データ信号光パターンを確率１／２で再生できることとなり暗号化の効果は低減するものとなる。
【００４９】
すなわち、イメージセンサ２５において、図６（Ｂ）に示す様な像を得るためには、上述したように記録時において、記録データ参照光パターンと暗号用参照光パターンとを無相関とするのみならず、記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとの関係についても無相関とすることがさらに好ましい。
【００５０】
ここで、記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとを無相関とするには、１ページごとに無相関なる１ページ分の暗号用信号光パターンを生成しても良いが、空間変調のスキームがブロックコードによりおこなわれるものであるので、より簡単には、記録データ信号光パターンに対応する１６個のデータを取り込むごとに、この１６個のデータから得られる無相関な暗号用信号光パターンを表示するための１６個のデータを得ることが容易にできるものである。この場合には、予めすべての組み合わせからなる１シンボルの記録データに対応する無相関なコードの対応表を制御部６０に設けたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に書き込んでおくことによってこの変換は簡単なものとできる。また、記録データ参照光パターンと暗号用参照光パターンとを無相関とするには、予め記録データ参照光パターンが分かっているので、空間光変調器３７に表示される暗号用参照光パターンの全領域について、ＲＯＭに予め記憶しておくことも容易にできるものである。
【００５１】
さらに、ＲＯＭを用いることなく、制御部６０で、１６個の数の範囲の乱数を３個ずつ順次発生させ、その乱数が示す位置が白部となるランダムなパターンを用いても、暗号化の効果はＲＯＭを用いる場合に比べて損なわれるものの十分に良好な効果を得られるものである。また暗号用信号光パターンの白部についても参照光の場合と同様に数を少なくするほど、暗号化の効果は低減するもののＭ／＃の消費が少なくすることができるので、白部の数が１６個のうちで、例えば、２個である３個以下の数を用いても良いものである。
【００５２】
（暗号の解読について）
上述したようにして、暗号化を行う場合、特に、記録データ信号光パターンと暗号用信号光パターンとを無相関とする場合には、記録データ参照光パターンが分からない限り記録データの再生は困難であり、第三者によって暗号の解読はできないように思われる。しかしながら、記録データ参照光パターンは次の手順で見つけることができる。
【００５３】
参照光と信号光との関係は交換可能な関係である。すなわち、記録データによってホログラムが形成されたホログラム記録媒体に参照光を照射することによって信号光パターンに応じた記録データが再生されると同様の原理によって、記録データによってホログラムが形成されたホログラム記録媒体に信号光を照射することによって参照光パターンに応じた信号（以下、参照光データと称する）が再生できる。
【００５４】
したがって、記録データが一旦解読された場合には、この記録データに応じた記録データ信号光パターンのみを空間光変調器３７に表示し、この記録データが記録されたホログラムの記録領域に信号光を照射して得られた回折光をイメージセンサ２５で受光することによって、記録データ参照光パターンの像をイメージセンサ２５の受光面に得ることができる。この場合に、イメージセンサ２５の記録データ参照光パターンの像が投影される受光面の位置は、記録時における空間光変調器３７の記録データ参照光パターンの表示位置に対応して、イメージセンサ２５の外周部となる。ここで、記録データに応じた記録データ信号光パターンの１例は、図６（Ａ）に示すものである。
【００５５】
このようにして、記録データが一つでも分かっていれば、これから、記録データ参照光パターンをイメージセンサ２５に像として形成し、イメージセンサ２５から参照光データを検出して、事後は、この参照光データを空間光変調器３７に制御部６０から送出し、これによって、記録データ参照光パターンを空間光変調器３７に表示することができる。このようにして、記録データ参照光パターンを空間光変調器３７に表示して、暗号化されたホログラムから記録データを読み出して、暗号の解読がなされることとなる。以上は一の既知の記録データに基づいて記録データ参照光パターンを検出する方法を説明したが、次に、記録データが何であるか全く分からない場合に、記録データ参照光パターンを検出する方法を説明する。
【００５６】
ホログラムとして記録されているのは、参照光と信号光との干渉縞であるので、記録データ信号光パターンの一部、すなわち、１ピクセルからでも記録データ参照光パターンの全体を知ることができるものである。例えば、図６（Ａ）に示した任意の白部の１ピクセルから記録データ参照光パターンを得ることができる。
【００５７】
具体的には、例えば、図６（Ａ）を参照して示すように、図６（Ａ）に示す範囲内では、図面の、左側から１列目の上から２行目、または、左側から２列目の上から３行目、または、左側から３列目の上から３行目のいずれかを白部とすることによって記録データ参照光パターンの全体を知ることができる。このときに、１ピクセルからの光量によって記録データ参照光パターンの全体の像をイメージセンサ２５に生じさせるためには、この１ピクセルの輝度は非常に大きなものでなければ、十分なＳ／Ｎを有して記録データ参照光パターンを検出することができない。このために、ホログラム記録再生装置１００のレーザ光源２０のレーザ光の強度は、通常のホログラム記録再生装置におけると較べて非常に大きなものである必要がある。
【００５８】
また、暗号化に用いた暗号用信号光パターンがどのようなものであったかによって、記録データ参照光パターンの全体の像の再生が影響される。すなわち、ホログラムが多重化記録される領域を形成するに際して用いた暗号用信号光パターンが、記録データ参照光パターンと無相関である場合には、信号光空間光変調部４６の任意の１ピクセルのみを白部とすることによって、記録データ参照光パターンまたは暗号用参照光パターンのいずれかの一方のみが再生できる。すなわち、白部とされた信号光空間光変調部４６の任意の１ピクセルが、ホログラムを形成するときに用いられた記録データ信号光パターンの白部に該当する場合には、記録データ参照光パターンの像がイメージセンサ２５に得られ、白部とされた信号光空間光変調部４６の任意の１ピクセルが、ホログラムを形成するときに用いられた暗号用信号光パターンの白部に該当する場合には、暗号用参照光パターンの像がイメージセンサ２５に得られる。また、白部とされた信号光空間光変調部４６の任意の１ピクセルが、ホログラムを形成するときに用いられた記録データ信号光パターンの白部またはホログラムを形成するときに用いられた暗号用信号光パターンの白部のいずれの白部にも該当しない場合には、イメージセンサ２５に参照光パターンの像を得ることができない。
【００５９】
よって、複数回、信号光空間光変調部４６の種々の位置に配置された１ピクセルのみを白部とすることによって、得られた複数の参照光パターンを順次、仮に記録データ参照光パターンであるとして用いて、記録データが解読されるか否かを確かめる。この結果、見出される記録データが解読される参照光パターンに該当するものが、記録データ参照光パターンである。このようにして、記録データ参照光パターンを見出すことができる。
【００６０】
次に、同一のホログラムの形成領域における暗号用信号光パターンが、記録データ参照光パターンと無相関でない場合について説明する。この場合には、信号光空間光変調部４６の任意の１ピクセルが共通した白部ではない場合には、上述したと同様に、記録データ参照光パターンまたは暗号用参照光パターンのいずれかの一方のみが再生できるか、参照光パターンの像を得ることができないかのいずれかである。一方、信号光空間光変調部４６の任意の１ピクセルが共通した白部である場合には、記録データ参照光パターンの像と暗号用参照光パターンの像とが入り交じった像が得られる。すなわち、記録データ参照光パターンの白部であって、かつ、暗号用参照光パターンの白部に該当するピクセルは２倍の明るさでイメージセンサ２５に像を結び、いずれか、一方の白部である場合には、１倍の明るさでイメージセンサ２５に像を結び、いずれの白部にも該当しないピクセルは暗いものである。
【００６１】
以上の過程は、上述したように信号光パターンの１ピクセルのみに注目する場合であって、確認的には以下のように整理される。１．白部となるピクセルが，記録データを記録する時にのみ白部であった場合には、記録データ参照光パターンに応じた像が、イメージセンサ２５の外周部に再生される。２．白部となるピクセルが，暗号を記録する時にのみ白部であった場合には、暗号用参照光パターンに応じた像が、イメージセンサ２５の外周部に再生される。３．白部となるピクセルが，記録データを記録する時に白部ではなく、かつ、暗号を記録する時に白部ではなかった場合には、再生像は、イメージセンサ２５の外周部に再生されない。４．白部となるピクセルが，記録データを記録する時に白部であり、かつ、暗号を記録する時に白部であった場合には、記録データ参照光パターンに応じた像と暗号用参照光パターンに応じた像とが重なって、イメージセンサ２５の外周部に再生され、両方のパターン（記録データ参照光パターンおよび暗号用参照光パターンの両方）のいずれにおいても白部に該当するピクセルの輝度は、いずれか一方のパターン（記録データ参照光パターンまたは暗号用参照光パターンの一方）においてのみ白部である場合に該当するピクセルに較べて、その輝度は２倍となる。
【００６２】
したがって、まず、２倍の明るさのピクセルが生じるイメージセンサ２５における参照光パターンの回折像（この場合には、記録データ参照光パターンの像と暗号用参照光パターンの像とが入り交じった像がイメージセンサ２５に得られている）、全黒パターン（すべてのピクセルが黒部となるパターン）となるイメージセンサ２５における参照光パターンの回折像（この場合には、実際には回折光は発生していない）を除外して、均一な輝度を有する白部と黒部とのピクセルで構成される参照光パターンが生じるまで、信号光空間光変調部４６の任意の１ピクセルを順次、白部とする。このようにして検出されるイメージセンサ２５における参照光パターンの回折像は、記録データ参照光パターンの像であるか暗号用参照光パターンの像であるかのいずれか一方である。したがって、これらの検出された参照光パターンの回折像から参照光データを制御部６０が検出し、この参照光データによって制御部６０が空間光変調器３７に表示する参照光パターンを記録データ参照光パターンであるとみなして、順に参照光空間光変調部４７に表示して、ホログラムに光ビームを照射して記録データを再生できる参照光パターンを記録データ参照光パターンであると決定することができるものである。以上の処理は制御部６０が予め処理手順を記憶したＲＯＭを有しており、この手順にしたがって制御部６０が各部を制御しておこなわれる。
【００６３】
すなわち、このような暗号化の解読をおこなうためには、以下の条件を満たすホログラム再生装置を用いれば良いこととなる。まず、イメージセンサ２５の受光領域についてであるが、暗号の解読を目的としない通常のホログラム再生装置では、受光領域は回折光のうち信号光のみに対応した中央部分を受光すれば良いものであるが、上述した暗号の解読のためには、参照光パターンに対応した領域の回折光を受光するために、信号光のみに対応した中央部分に加えてイメージセンサ２５の外周部分も必要となる。すなわち、回折光のすべてを受光できるようになされていなければならない。
【００６４】
次に、制御部６０は、空間光変調器３７の信号光空間光変調部４６に配された任意のピクセルを白部とするような制御が可能でなければならない。すなわち、１シンボル単位の制御のみならず、より細かく、ピクセル単位で制御できるようになされていなければならない。
【００６５】
さらに、レーザ光源２０に関しては、暗号の解読を目的としない通常のホログラム再生装置では，空間光変調器３７の多くのピクセルを白部として、この白部で反射される光ビームによって生じる回折光をイメージセンサ２５で受光するようになっているが、上述した解読方法では、信号光空間光変調部４６の１ピクセルのみによって反射された光ビームがホログラム記録媒体５０に照射され、回折光をイメージセンサ２５で検出するものである。このために、通常のホログラム再生装置を用いる場合には、回折光の光量は小さなものとなってしまう。一方、暗号の解読に用いるホログラム再生装置では、回折光の光量を大きくするために、通常のホログラム再生装置において用いられるレーザ光源に比して遙かに大きなレーザ出力が得られるようになされていなければならない。
【００６６】
上述した、イメージセンサ２５の受光領域、制御部６０の制御処理、レーザ光源２０の高出力化の各々を技術の現状との関係で見るならば、イメージセンサ２５の受光領域の拡大は、ＣＭＯＳセンサ等におけるプロセスの進化によって技術的な困難性はない。また、制御部６０がピクセル単位で制御することに関しても、制御信号の発生に関しては、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）の採用、空間光変調器３７を構成するデバイスとして、例えば、液晶とアクティブマトリックス方式のドライバーの採用によって困難性はない。しかしながら、レーザ光源２０の高出力化に関しては、レーザ光源の価格の面で一般には入手が困難であるのが現状である。
【００６７】
このような点に鑑み、上述したものとは別のレーザ光源２０に負担を強いるこがない以下に説明する暗号の解読方法が可能である。まず、信号光空間光変調部４６の複数のピクセルを白部とする。ここで、この白部とされたピクセルの各々がどのようなものであるかについては、最初は、考慮を払わないものとする。しかしながら、このように複数のピクセルを白部とすることによって、通常の出力のレーザ光源をレーザ光源２０として採用する場合にも回折光の光量は増え、回折光によってイメージセンサ２５の受光面に形成される像の判別が容易となる。
【００６８】
信号光空間光変調部４６の複数の白部に該当するピクセルがどのようなものであるかによって、ホログラムに信号光を照射した場合に異なる現象が得られる。複数のピクセルを白部とする場合には、その積分として、上述した、信号光パターンの１ピクセルのみに注目する場合と同様の４つのケースが発生する。すなわち、白部とした複数のピクセルのうち、記録データを記録する時に白部であったピクセルの数と、暗号を記録する時に白部であったピクセルの数との大小関係によって、種々のケースに分離されることとなる。この場合において、信号光空間光変調部４６の複数のピクセルを同時に白部とすることによってレーザ光源２０からの光ビームの強度が小さい場合にも、以下に示す３つのケースに分離することは十分に可能となる。
【００６９】
すなわち、１．記録データを記録する時に白部であったピクセルの数が暗号を記録する時に白部であったピクセルの数よりも大きい場合には、記録データ参照光パターンに応じた像と暗号用参照光パターンに応じた像とが重なってイメージセンサ２５の外周部において受光されるが、記録データ参照光パターンに応じた像がより鮮明（輝度が大きい）に受光される。２．記録データを記録する時に白部であったピクセルの数が暗号を記録する時に白部であったピクセルの数よりも小さい場合には、記録データ参照光パターンに応じた像と暗号用参照光パターンに応じた像とが重なってイメージセンサ２５の外周部において受光されるが、暗号用参照光パターンに応じた像がより鮮明（輝度が大きい）に受光される。さらに、両方のパターンのいずれにおいても白部に該当するピクセルの輝度は、いずれか一方のパターンにおいてのみ白部である場合に該当するピクセルに較べて、その輝度は２倍となる。３．記録データを記録する時に白部であったピクセルの数が零であり、暗号を記録する時に白部であったピクセルの数もまた零である場合には、再生像は検知されない。
【００７０】
このようなケース分けに従って、以下の手順で、記録データ参照光パターンを検出することができる。１．イメージセンサ２５の各々のピクセルに注目するとその輝度は４段階となる。もし、明確に４段階とならない場合には、信号光空間光変調部４６の複数の白部となるピクセルの組み合わせを変更する。２．輝度が最も高いピクセルを拾い出す。このピクセルは記録データ参照光パターンにおいて白部である（同様に暗号用参照光パターンにおいて白部である）。３．輝度が最も低いピクセルを拾い出す。このピクセルは記録データ参照光パターンにおいて黒部である（同様に暗号用参照光パターンにおいて黒部である）。４．輝度が２番目に高いピクセルを拾い出す。このピクセルは記録データ参照光パターンにおいて白部であるか、暗号用参照光パターンにおいて白部であるが、この段階ではいずれか不明である（白部の数が多い方の参照光パターンにこのピクセルは属する）。５．輝度が３番目に高いピクセルを拾い出す。このピクセルは記録データ参照光パターンにおいて白部であるか、暗号用参照光パターンにおいて白部であるが、この段階ではいずれか不明である白部の数が少ない方の参照光パターンにこのピクセルは属する）。６．輝度が最も高いピクセルと輝度が２番目に高いピクセルとを組み合わせて、このピクセルを白部とする参照光パターンを仮に記録データ参照光パターンとして、記録データの再生を試みる。誤りなく所望の記録データの再生ができれば、この参照光パターンが、記録データ参照光パターンである。７．輝度が最も高いピクセルと輝度が３番目に高いピクセルとを組み合わせて、このピクセルを白部とする参照光パターンを仮に記録データ参照光パターンとして、記録データの再生を試みる。誤りなく所望の記録データの再生ができれば、この参照光パターンが、記録データ参照光パターンである。
【００７１】
以上は、暗号用参照光パターンが一つである場合の記録データ参照光パターンの検出方法、すなわち、暗号解読方法であるが、暗号用参照光パターンが２以上である場合においても、上述した処理と類似した処理を複数回組み合わせることによって、記録データ参照光パターンを検出する。そして、この記録データ参照光パターンを用いて誤り訂正が可能とされた記録データを求め、この記録データに応じた記録データ信号光パターンを表示して、当該記録データを得たホログラムの形成領域に信号光を照射して、最終的には、記録データ参照光パターンを検出することが可能となる。以上の処理は制御部６０が予め処理手順を記憶したＲＯＭを有しており、この手順にしたがって制御部６０が各部を制御しておこなわれる。
【００７２】
（位相マスクを付加するホログラム記録再生装置について）
上述した実施形態の暗号化方式においては、上述したようにして、記録データホログラムと暗号用ホログラムとが重複して記録された領域に、いくつかの信号光パターンから発生される信号光を照射して、最終的に記録データ参照光パターンを検出して、この記録データ参照光パターンを用いることによって、暗号の解読がなされるというものであり、上述した手順を経ることによって暗号の解読が可能であるという問題を有するものである。以下に、より、解読が困難な暗号化の方式について説明する。
【００７３】
図７は、より改善を図った暗号化を可能とする実施形態のホログラム記録再生装置２００を示すものである。図７に示すホログラム記録再生装置２００は、位相マスク４４を備える点において、図１に示すホログラム記録再生装置１００と異なるものである。ここで、空間光変調器３７によって空間変調を受けた光ビームのうち、リレーレンズ３５およびリレーレンズ３６で投射した実像の部分の信号光成分のみが位相マスク４４を通過するようにしている（図９を参照）。すなわち、位相マスク４４は信号光位相マスクとして構成されている。図９は、位相マスク４４の配置を示す図である。破線内の信号光の通過領域にのみ位相マスク４４を配置して、破線と実線の間の参照光の通過領域には位相マスク４４は配されていない。このように信号光にのみ位相マスク４４の影響を与えることによって、上述したような、暗号化の解読方法は効果を生じないものとなる。
【００７４】
一方、複数のホログラム記録再生装置において、各々のホログラム記録再生装置の各々の信号光位相マスクが異なる態様のものであっても、あるいは、位相マスクを備えないホログラム記録再生装置であっても、いずれの、ホログラム記録再生装置の相互間においても、ホログラム記録媒体５０の互換性は保たれる。すなわち、信号光位相マスクの態様が相互に異なるホログラム記録再生装置の任意の一つのホログラム記録再生装置によって、記録データが暗号化を施し記録された場合において、記録時における記録データ参照光パターンと再生時における記録データ参照光パターンとが同一のものである限り、これとは異なる別の任意の態様の信号光位相マスクを有するホログラム記録再生装置によってホログラム記録媒体５０から記録データを再生することに何の困難も生じない。
【００７５】
なお、ここで、位相マスクの態様の異なりとは、位相マスクに形成された位相のパターンの異なりのみではなく、例えば、空間光変調器のピクセルに対応して位相マスクのマスクパターンが形成されるか否か、ピクセルパターンとは全く関係なく緩やかに位相パターンを与えるものか否か、すりガラスのようなデフューザを用いるものか否か、さらには、位相マスクを備えるか否かのいずれも含まれるものである。
【００７６】
ホログラム記録再生装置２００の動作は、多くの部分について、ホログラム記録再生装置１００と略同様であるが、その動作について以下に説明する。レーザ光源２０からの光ビームは、空間光変調器３７に入射する。空間光変調器３７ではホログラム記録を行うための記録パターンと参照光パターンを発生し、リレーレンズ３５、リレーレンズ３６、位相マスク４４、ビームスプリッタ２３、２組目のリレーレンズ３８、リレーレンズ３９、ダイクロイックミラー３４を通過して、反射ミラー５６で反射され、結像し、この像が対物レンズ２４で最適なビームサイズに絞られてホログラム記録媒体５０に照射され、ホログラム記録媒体５０の内で参照光と記録光が重なり合いホログラムが形成される。
【００７７】
記録再生を行うための光ビームはホログラム記録媒体５０の決められた位置に照射できるようにサーボ用光学系３０を用いる。このサーボ用光学系３０は例えば赤色のレーザ光源２８、フォトディテクタ２９、ビームスプリッタ２７などで構成されている。サーボ用光学系３０からの光ビームはダイクロイックミラー３４と反射ミラー５６で反射し、対物レンズ２４を通過してホログラム記録媒体５０に照射される。ホログラム記録媒体５０には位置決めするためのアドレスグルーブが配置されておりサーボ用光学系３０は、従来のＣＤ、ＤＶＤ等と同様な光学系から構成され、ホログラム記録媒体５０上の位置がフォトディテクタ２９からの再生信号により検出できるようにされている。
【００７８】
また、サーボ用光学系３０のフォトディテクタ２９からはホログラム記録媒体５０からのフォーカスサーボエラー信号、トラッキングエラー信号が検出され、そのエラー信号に基づきフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータがサーボ回路により制御され、いつも目標位置に保たれている。空間光変調器３７によって形成される記録パターン像の結像点６５は、リレーレンズアクチュエータ４５によって制御されるリレーレンズ３９の配置位置と焦点距離により決まり、また、対物レンズ２４との位置関係も最適な位置とされている。
【００７９】
記録時には空間光変調器３７からの参照光パターンと信号光によって記録され、ホログラム記録媒体５０の回転によってホログラム記録再生装置１００におけると同様にして暗号化記録される。
【００８０】
（位相マスクを付加する暗号化の効果について）
上述したように、位相マスクを有するホログラム記録再生装置２００においては、信号光を種々に替えた場合においても、記録時に用いた位相マスクと再生時に用いた位相マスクとが異なる場合には、異なる参照光パターンが得られることとなり、上述した位相マスクを備えない場合の暗号の解読方法を適用することはできないものである。よって、暗号化の効果は極めて大きなものとなる。
【００８１】
（位相マスクを付加するホログラム記録再生装置の変形例について）
位相マスクを付加するホログラム記録再生装置の変形例として、例えば、以下のようなものが挙げられる。
【００８２】
図８に示すホログラム記録再生装置３００は、位相マスク付空間光変調器６７を備えるものである。位相マスクは背景技術として、図１０に示すようにして、空間光変調器と一体の構成とすることができる。図８に示すのは、図１０に示すようにして、位相マスクと空間光変調器とを一体構成とした位相マスク付空間光変調器６７であり、このような構成とすることによって、位相マスクの配置をμｍ（マイクロメータ）単位で調整する必要がなくなる。また、位相マスクは、位相マスク付空間光変調器６７において、信号光空間光変調部のみに施すのみではなく、参照光空間光変調部にも施しても良いものである。すなわち、位相マスク付空間光変調器６７は信号光位相マスクを付加した信号光位相マスク付空間光変調器として構成するのみならず、信号光位相マスクおよび参照光位相マスクを付加した信号光位相マスクおよび参照光位相マスク付空間光変調器として構成することができるものである。この場合には、記録時における参照光位相マスクと再生時における参照光位相マスクとは、同一態様であることが条件とはなるものの、参照光と信号光との干渉の効率は向上して良好なる記録再生特性を有するホログラムの形成が可能となる。
【００８３】
上述した実施形態は、いずれも、本発明の一実施形態に過ぎず、上述の実施形態に本発明が限定されるものではない。例えば、上述の説明では、信号光と参照光とを同軸状に配するコアキシャル方式について説明したが、信号光と参照光とを異なる光学部品を介してホログラム記録媒体に入射させる二光束方式においても同一の技術思想に基づき実施が可能なものである。また、例えば、空間光変調器に関しても、透過型、反射型を問わず、いずれを用いても実施が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】光学部を中心として示した実施形態のホログラム記録再生装置の模式図である。
【図２】空間光変調器に表示される信号光パターンおよび参照光パターンの一例を示すものである。
【図３】ホログラム記録媒体の断面積方向に切断した構造を模式的に示すものである。
【図４】空間光変調器に表示される、信号光パターンおよび参照光パターンを模式的示すものである。
【図５】復号の過程を模式的に示す図である。
【図６】暗号化のための信号光パターンについて説明するための図である。
【図７】位相マスクを備える実施形態のホログラム記録再生装置の模式図である。
【図８】位相マスク付空間光変調器を備える実施形態のホログラム記録再生装置の模式図である。
【図９】位相マスクの配置を示す図である。
【図１０】背景技術の位相マスクと空間光変調器とを一体の構成とする技術を示すものである。
【符号の説明】
【００８５】
２０、２８  レーザ光源、２３  ビームスプリッタ、２４  対物レンズ、２５  イメージセンサ、２７  ビームスプリッタ、２９  フォトディテクタ、３０  サーボ用光学系、３４  ダイクロイックミラー、３５、３６、３８、３９  リレーレンズ、３７  空間光変調器、４０  信号光、４１  参照光、４２  回折光、４４  位相マスク、４５  リレーレンズアクチュエータ、４６  信号光空間光変調部、４６ａ、４６ｂ、  信号光パターン、４７  参照光空間光変調部、４７ａ、４７ｂ  参照光パターン、５０  ホログラム記録媒体、５０ａ  記録層、５０ｂ  ダイクロイックミラー層、５０ｃ  アドレスグルーブ、５０ｄ  反射防止膜、５０ｅ  ギャップ層、５０ｇ  プラスチック基板、５１  スピンドルモータ、５６  反射ミラー、６０  制御部、６５  結像点、６７  位相マスク付空間光変調器、１００、２００、３００  ホログラム記録再生装置
【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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