專利名稱：記錄裝置、記錄和再現(xiàn)方法以及再現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對在其上數(shù)據(jù)被記錄為參照光和信號光的 干涉條紋的全息記錄介質(zhì)執(zhí)行記錄的記錄裝置，以及在全息記錄介質(zhì) 上執(zhí)行記錄并從其執(zhí)行再現(xiàn)的記錄和再現(xiàn)方法。本發(fā)明還涉及一種從 全息記錄介質(zhì)執(zhí)行再現(xiàn)的再現(xiàn)方法，在該全息記錄介質(zhì)上基于通過根
據(jù)PSK方法或QAM方法的調(diào)制處理獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合 的光強(qiáng)度和相位的信息被記錄為參照光和信號光的干涉條紋。
背景技術(shù)：
在全息記錄和再現(xiàn)方法中，尤其是在光學(xué)存儲系統(tǒng)領(lǐng)域中的全息 記錄和再現(xiàn)方法中，例如透射型液晶面板或DMD(數(shù)字微鏡器件) 的SLM (空間光調(diào)制器)被用于光強(qiáng)度調(diào)制，獲得位為1 (例如，光 強(qiáng)度=高)和位為0 (例如，光強(qiáng)度-低)的模式(pattern)陣列的這 種強(qiáng)度調(diào)制被應(yīng)用于信號光。
這時，在SLM中，例如按照圖2中示出的方式，響應(yīng)于記錄數(shù) 據(jù)在SLM的中心部分應(yīng)用光強(qiáng)度調(diào)制以產(chǎn)生信號光，同時光在信號 光的周圍以環(huán)狀透射以產(chǎn)生參照光。然后，響應(yīng)于記錄數(shù)據(jù)而調(diào)制的 信號光與參照光一起照射到全息記錄介質(zhì)上，于是信號光和參照光的 干涉條紋被作為數(shù)據(jù)而記錄在全息記錄介質(zhì)上。
另一方面，當(dāng)再現(xiàn)數(shù)據(jù)時，只有上述的參照光通過SLM被產(chǎn)生 并被照射到全息記錄介質(zhì)上，以獲得對應(yīng)于千涉條紋的衍射光。基于 衍射光的圖像形成在例如CCD (電荷耦合器件)傳感器或CMOS (互 補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體)傳感器的圖像傳感器上以獲得記錄位的值，從而執(zhí) 行數(shù)據(jù)再現(xiàn)。
信號光和參照光以這種方式照射在同一光學(xué)軸上的全息記錄和
12再現(xiàn)方法作為同軸方法而^皮公知。
要指出的是，作為相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，可以列舉出2005年1月17 日的Nikkei Electronics,第106-114頁。
這里，期望上面描述的全息記錄和再現(xiàn)技術(shù)作為用以代替在目前 情況下投入實(shí)際使用的各種光盤介質(zhì)、HDD (硬盤驅(qū)動器)等的下一 代大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。為此，作為全息記錄和再現(xiàn)技術(shù)，期望能夠 進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)記錄容量。

發(fā)明內(nèi)容
考慮如上所迷的主題，根據(jù)本發(fā)明，按照下面的方式來構(gòu)造一種 記錄裝置。
具體地講，本發(fā)明的記錄裝置是一種在全息記錄介質(zhì)上執(zhí)行記錄 的記錄裝置，在所述全息記錄介質(zhì)上數(shù)據(jù)被記錄為參照光和信號光的 干涉條紋，所述記錄裝置包括空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，用于以像素為 單位執(zhí)行空間光強(qiáng)度調(diào)制；和空間光相位調(diào)制裝置，用于以像素為單 位執(zhí)行空間光相位調(diào)制。
所述記錄裝置還包括光學(xué)系統(tǒng)，用于將從光源發(fā)射的光通過空間 光強(qiáng)度調(diào)制裝置和空間光相位調(diào)制裝置引導(dǎo)到全息記錄介質(zhì)。所述記 錄裝置還包括轉(zhuǎn)換裝置，用于將由兩種不同值的組合形成的輸入數(shù)據(jù) 列轉(zhuǎn)換成由三種或更多種不同值的組合形成的另一數(shù)據(jù)列。
另外，所述記錄裝置還包括振幅和相位控制裝置，用于響應(yīng)于從 所述轉(zhuǎn)換裝置獲得的數(shù)據(jù)列的每個值，控制空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和空 間光相位調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度和相位。
這里，在全息記錄介質(zhì)上，相位的信息可與光強(qiáng)度的信息(振幅 的信息) 一起記錄。
在如上所述的本發(fā)明中，在由兩種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列被 轉(zhuǎn)換成由三種或更多種值的組合形成的另一數(shù)據(jù)列并且響應(yīng)于由這 三種或更多種不同值形成的數(shù)據(jù)列的每個值控制每個像素的振幅和 相位的情況下，與當(dāng)如在現(xiàn)有技術(shù)中僅控制振幅的開/關(guān)時記錄由兩個不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列的情況相比，可以以較少的位數(shù)記錄信 息。換言之，在像素數(shù)量有限的情況下，可記錄更大數(shù)量的信息。
按照這種方式，根據(jù)本發(fā)明，通過利用相位與振幅組合在一起的 記錄調(diào)制編碼，相同的信息可用比現(xiàn)有技術(shù)少的位數(shù)來表示。結(jié)果， 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄容量的增加。


圖1是示出了采用了同軸方法的全息記錄和再現(xiàn)裝置的內(nèi)部構(gòu) 造的圖，作為示出了全息記錄和再現(xiàn)的基本操作的圖。
圖2是示出了全息記錄介質(zhì)的記錄技術(shù)的圖。
圖3是示出了全息記錄介質(zhì)的再現(xiàn)技術(shù)的圖。
圖4是示出了包括通過空間光調(diào)制部限定的參照光區(qū)域、信號光 區(qū)域和間隙區(qū)域的各個區(qū)域的圖。
圖5是示出了設(shè)置了相位掩模的情況下記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造 的示例的圖。
圖6是示出了相位掩模和空間光調(diào)制器一體地形成的情況下的 構(gòu)造的圖。
圖7是示出了通過相位掩模的相位調(diào)制來實(shí)現(xiàn)對DC分量的抑制的圖。
圖8是示意性地示出了在設(shè)置相位掩模的情況下再現(xiàn)時參照光的圖。
圖9是出了 SLM (空間光調(diào)制部)的構(gòu)造以及用于驅(qū)動和控制 SLM的數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部的內(nèi)部構(gòu)造，作為示出實(shí)現(xiàn)線性讀 取的構(gòu)造的圖。
圖10是示出了可以以像素為單位執(zhí)行相位調(diào)制的液晶元件的結(jié) 構(gòu)的圖。
圖11是示意性地示出了當(dāng)執(zhí)行相干光的添加讀取時在再現(xiàn)時的 強(qiáng)度調(diào)制部的輸出圖像的圖。
圖12是示出了當(dāng)相干光的添加量為0.1時的再現(xiàn)圖像的圖。
14圖13是示出了當(dāng)相干光的添加量為l.O時的再現(xiàn)圖像的圖。
圖14是示出了執(zhí)行用于線性讀取的再現(xiàn)信號處理的數(shù)據(jù)再現(xiàn)部 的內(nèi)部構(gòu)造的框圖。
圖15是示出了三值記錄/再現(xiàn)技術(shù)的記錄調(diào)制編碼的示例的圖， 作為示出作為第一實(shí)施例的三值記錄/再現(xiàn)技術(shù)的示例。
圖16是示出了用于驅(qū)動和控制SLM的數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控 制部的構(gòu)造的圖，作為示出作為第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造 的圖。
圖17是示出了用于根據(jù)圖像傳感器的輸出執(zhí)行再現(xiàn)信號處理的 數(shù)據(jù)再現(xiàn)部的構(gòu)造的圖，作為示出作為第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置 的構(gòu)造的圖。
圖18是示出了利用QAM和PSK的調(diào)制和解調(diào)方法的圖。
圖19是示出了在采用QPSK方法的情況下信號點(diǎn)步置的圖，作
為示出在采用QAM和PSK的調(diào)制和解調(diào)方法的情況下I數(shù)據(jù)和Q
數(shù)據(jù)的組合的圖。
圖20是示出了作為第二實(shí)施例的全息多值記錄/再現(xiàn)的概要的圖。
圖21是用于驗(yàn)證基于作為第二實(shí)施例的兩次讀取技術(shù)的多值解 調(diào)是否適用的圖。
圖22是用于類似地驗(yàn)證基于作為第二實(shí)施例的兩次讀取技術(shù)的 多值解調(diào)是否適用的圖。
圖23是用于類似地驗(yàn)證基于作為第二實(shí)施例的兩次讀取技術(shù)的 多值解調(diào)是否適用的圖。
圖24是僅示出從作為第二實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造中抽 選的SLM和數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部的構(gòu)造的圖。
圖25是在原理上示出在作為第二實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置中設(shè) 置的數(shù)據(jù)再現(xiàn)部件的構(gòu)造的圖。
圖26是示出了用于實(shí)現(xiàn)作為第二實(shí)施例的多值調(diào)制的處理過程 的流程圖。
15圖27是示出了第二實(shí)施例的變型例的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，描述用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式(在下文中稱作實(shí)施例)。 要指出的是，按照下面的順序進(jìn)行描述。
1. 全息記錄和再現(xiàn)的基本操作描述 1-1.基本裝置構(gòu)造和操作的示例
1- 2.利用相位掩模的記錄方法
2. 通過相千光添加進(jìn)行的線性讀取
2- 1.相干光的照射
2- 2.用于線性讀取的再現(xiàn)信號處理
3. 作為實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)
3- 1.第一實(shí)施例(三值記錄/再現(xiàn)) 3-2.第二實(shí)施例(多值記錄/再現(xiàn)) 3-3.第二實(shí)施例的變型例
4. 變型例
1.全息記錄和再現(xiàn)的基本操作描述 1-1.基本裝置構(gòu)造和操作的示例
圖1是示出了例如采用了同軸方法的全息記錄和再現(xiàn)裝置的內(nèi) 部構(gòu)造的圖。要指出的是，在圖1中，以抽選的方式僅示出了記錄和 再現(xiàn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的主要構(gòu)造，但是省略了其它部分。
要指出的是，根據(jù)同軸方法，如上所述，信號光和參照光位于同 一軸上，并且信號光和參照光均照射到設(shè)置在預(yù)定位置處的全息記錄 介質(zhì)上，以通過干涉條紋執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄。另一方面，在再現(xiàn)時，參照 光被照射在全息記錄介質(zhì)上，以執(zhí)行以干涉條紋形式記錄的數(shù)據(jù)的再 現(xiàn)。
在圖1中，示出了與包括反射膜的反射型全息記錄介質(zhì)兼容的記 錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造作為全息記錄介質(zhì)。首先，設(shè)置了激光二極管(LD) 1作為光源，用于獲得用于記 錄和再現(xiàn)的激光束。作為該激光二極管1，例如采用具有外部共振器 的激光二極管，并且激光束的波長例如為410nm。
來自激光二極管1的出射光穿過準(zhǔn)直透鏡2，然后進(jìn)入SLM(空 間光調(diào)制部)3。
例如，SLM 3由透射型液晶面板等構(gòu)成，并且當(dāng)響應(yīng)于來自未 示出的驅(qū)動電路的驅(qū)動信號來驅(qū)動和控制每個像素時，SLM 3根據(jù)記 錄數(shù)據(jù)對入射光執(zhí)行光強(qiáng)度調(diào)制。具體地講，SLM3可以以像素單位 (以像素為單位)執(zhí)行光的開/關(guān)控制，從而例如使根據(jù)驅(qū)動信號開啟 (turn ON)的像素透射經(jīng)過其的入射光，而使關(guān)閉的另一像素不透 射經(jīng)過其的入射光。通過如上所述的這種SLM 3的開/關(guān)控制，能夠 以像素為單位記錄數(shù)據(jù)"0"和"1"。
經(jīng)過上述的SLM 3的空間光調(diào)制的光透射穿過偏振光束分束器 4，并穿過包括中繼透鏡5-阻光掩模6-中繼透鏡7的中繼透鏡光學(xué)系 統(tǒng)，然后穿過l/4波片8，之后該光被物鏡9會聚并照射在全息記錄 介質(zhì)10上。
這里，當(dāng)記錄時，產(chǎn)生信號光和參照光，其中，所述信號光按照 下面描述的方式通過SLM 3根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行空間光強(qiáng)度調(diào)制，所述 參照光為與信號光形成同心圓的圓環(huán)形。即，按這種方式產(chǎn)生的信號 光和參照光在它們沿著上述路線傳播之后被會聚在全息記錄介質(zhì)10 上。
另一方面，當(dāng)再現(xiàn)時，與記錄時相似，來自激光二極管l的光通 過準(zhǔn)直透鏡2被引入SLM3。當(dāng)再現(xiàn)時，SLM 3對入射光執(zhí)行用于再 現(xiàn)的空間光強(qiáng)度調(diào)制，從而僅產(chǎn)生參照光。換言之，當(dāng)再現(xiàn)時，不照 射信號光，而僅將參照光照射在全息記錄介質(zhì)10上。
響應(yīng)于參照光的照射，以下面描述的方式獲得根據(jù)記錄在全息記 錄介質(zhì)IO上的數(shù)據(jù)的衍射光。這種衍射光作為來自全息記錄介質(zhì)10 的反射光穿過物鏡9，然后通過l/4波片8-中繼透鏡7-阻光掩模6-中繼透鏡5被引導(dǎo)到偏振光束分束器4。通過偏振光束分束器4，沿
17著上述路線引入的來自全息記錄介質(zhì)10的反射光被反射，并且被反
射的光被引入如圖中所示的圖像傳感器il。
圖像傳感器11包括例如CCD(電荷耦合器件)傳感器或CMOS (互補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體)傳感器的攝像元件，并接收以上述方式引入的 來自全息記錄介質(zhì)10的反射光(衍射光)，然后將接收到的光轉(zhuǎn)換 成電信號。
圖2和圖3是示出了通過上述光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)的全息記錄和 再現(xiàn)的基本操作的圖。圖2示出了記錄時的操作，圖3示出了再現(xiàn)時 的操作。
要指出的是，在圖2中，以抽選的方式僅示出了圖1中的光學(xué)系 統(tǒng)的SLM 3和物鏡9。同時，在圖3中，圖3中的(a)類似地僅示 出了 SLM 3和物鏡9，圖3中的(b)以抽選的方式僅示出了物鏡9 和圖像傳感器ll。
首先，在圖2中，當(dāng)記錄時，SLM 3對入射光執(zhí)行強(qiáng)度調(diào)制， 從而根據(jù)記錄數(shù)據(jù)使上述的參照光和被提供了基于"0"和"1"的數(shù)據(jù) 模式的光強(qiáng)度模式的光(稱作信號光)布置在同心圓上。
該經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制的光(即，參照光和信號光)通過物鏡9會聚在 全息記錄介質(zhì)10上，并且由此形成的參照光和信號光的干涉條紋被 記錄在全息記錄介質(zhì)10上。
另一方面，當(dāng)再現(xiàn)時，SLM 3對入射光執(zhí)行空間光強(qiáng)度調(diào)制， 從而首先按照如圖3中的(a)所示的方式僅產(chǎn)生參照光，并且該參 照光被會聚在全息記錄介質(zhì)10上。于是，會聚的光通過根據(jù)全息記 錄介質(zhì)10上的數(shù)據(jù)模式記錄的干涉條紋進(jìn)行衍射，然后作為全息記 錄介質(zhì)10的反射光被輸出。即，這種衍射光具有按照圖中所示的方 式反射記錄數(shù)據(jù)的光強(qiáng)度模式，并且基于借助圖像傳感器11進(jìn)行的 衍射光所具有的強(qiáng)度模式的檢測的結(jié)果來執(zhí)行數(shù)據(jù)再現(xiàn)。
這里，如上所迷，在SLM3中，對應(yīng)于如上所述的記錄/再現(xiàn)， 產(chǎn)生參照光和信號光。因此，在SLM3中，限定了如圖4所示的參照 光區(qū)域A1、信號光區(qū)域A2和間隙區(qū)域A3。即，如圖4所示，包括
18SLM 3的中心部分的預(yù)定圓形區(qū)域被定義為信號光區(qū)域A2。并且， 在信號光區(qū)域A2的外周部分，定義了與信號光區(qū)域A2形成同心圓 的圓環(huán)形的參照光區(qū)域Al,并且間隙區(qū)域A3介于信號光區(qū)域A2和 參照光區(qū)域Al之間。
要指出的是，上述的間隙區(qū)域A3被定義為用于避免參照光泄露 到信號光區(qū)域A2而產(chǎn)生噪聲的區(qū)域。
當(dāng)記錄時，在參照光區(qū)域Al中提前確定的像素被設(shè)置為"l"(光 強(qiáng)度=高)且其它像素被設(shè)置為"0"(光強(qiáng)度=低)，并且此外間隙區(qū) 域A3中和相對于參照光區(qū)域Al的外周部分中的像素均被設(shè)置為 "0"。此外，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，信號光區(qū)域A2中的像素被設(shè)置為"0"和"1" 的模式。這樣，可產(chǎn)生并輸出如圖2所示的參照光和信號光。
另一方面，當(dāng)再現(xiàn)時，參照光區(qū)域Al中的像素被設(shè)置為與記錄 時相同的"0"和"1"的模式，而其它區(qū)域中的像素均被設(shè)置為位"O"。 這樣，按照圖3中的(a)示出的方式，僅產(chǎn)生并輸出參照光。
1-2.利用相位掩模的記錄方法
這里，在執(zhí)行上述的全息記錄和再現(xiàn)的基本操作本身的情況下， 存在可記錄與在信號光區(qū)域A2中的"l，，的數(shù)目成比例增加的信號強(qiáng) 度非常高的DC分量的可能性。
通常，在全息記錄和再現(xiàn)中，假定全息頁以多重化狀態(tài)被記錄在 全息記錄介質(zhì)10上。如果考慮到這一點(diǎn)，則其上記錄有上述的DC 分量的部分變?yōu)闊o法按重疊關(guān)系記錄另一全息頁的部分。結(jié)果，必須 按彼此間隔開的關(guān)系記錄各個全息頁，并且不能實(shí)現(xiàn)記錄容量的擴(kuò) 展。
因此，作為抑制這種上述的DC分量來實(shí)現(xiàn)記錄容量增大的方 法，傳統(tǒng)上提出了例如在笫2006-107663號日本特開中^^開的利用相 位掩模的技術(shù)。
圖5示出了使用了相位掩模的記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造的示例。要 指出的是，在圖5中，用相同的標(biāo)號表示已經(jīng)參照圖l描述過的那些 元件，并省略對它們的描述。
19這里，應(yīng)該以在光路中的實(shí)圖面應(yīng)用相位調(diào)制的方式來設(shè)置相位
掩模。在圖5的示例中，在圖1的構(gòu)造中的SLM3和偏振光束分束器 4之間添加了一組中繼透鏡5-阻光掩模6-中繼透鏡7，并且相位掩 模13被插入在添加的中繼透鏡7和偏振光束分束器4之間的實(shí)像面 上。
或者，如圖6所示，相位掩才莫13可以以與SLM3為一體的形式 設(shè)置。具體地講，由于獲得來自SLM3的出射光的部分與實(shí)像面對應(yīng)， 所以相位掩模13與SLM3的光出射面?zhèn)纫惑w地形成。
這里，對入射光以像素為單位執(zhí)行通過如上所述的相位掩模13 的相位調(diào)制。具體地講，例如，設(shè)定隨機(jī)相位調(diào)制模式，在隨機(jī)相位 調(diào)制模式中，將相位調(diào)制了 7t的那些像素和不執(zhí)行相位調(diào)制(即，相 位=0)的那些像素被設(shè)置成各占一半。
作為可以以像素為單位執(zhí)行這種隨機(jī)相位調(diào)制的相位掩模13的 具體構(gòu)造的示例，以像素為單位被制造成厚度不同的構(gòu)造是公知的。 例如，已知以下構(gòu)造使用諸如玻璃的光學(xué)材料，并且根據(jù)光學(xué)材料 的厚度差提供的光路長度差來設(shè)置相位為"O"的像素和執(zhí)行將相位調(diào)
制"7T"的像素。
具體地講，在要提供將相位調(diào)制"7T"的情況下，當(dāng)入射光的波長
為X并且使用的構(gòu)件的折射率為n時，厚度差t應(yīng)該被設(shè)置為 t=X/{2(n-l)}。
通過插入以上描述的相位掩模13，當(dāng)記錄時，可以以像素為單
位針對信號光提供隨機(jī)的"0"和"7T"的相位調(diào)制。這里，相位"O"對應(yīng) 于振幅"1"，相位"7T"對應(yīng)于振幅"-1"。
由于按這種方式對信號光應(yīng)用根據(jù)兩個值的隨機(jī)模式的相位調(diào)
制，可以提高參照光和信號光之間的干涉效率。另外，光i脊可被同時 均勻地分布到傅里葉面(介質(zhì)上的像)，并且由于"l"和"-l"的數(shù)量 基本彼此相等，所以可以抑制信號光中的DC分量。
圖7是示出了通過相位掩模13的相位調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)DC分量的 抑制的圖。首先，在用于比較的圖7中的(a)中，示意性地示出了未應(yīng)用 掩模的情況下在記錄時獲得的信號光和參照光。要指出的是，在該圖 中，光強(qiáng)度用顏色的明暗表示，并且指出光強(qiáng)度從暗色到白色增大。 具體地講，在該實(shí)例中，黑色表示光強(qiáng)度=低(數(shù)據(jù)"O")，白色表示 光強(qiáng)度=高(數(shù)據(jù)"l")。
從圖7中的(a)可知，在沒提供相位掩才莫13的情況下，對信號 光僅應(yīng)用根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的"0"和"1"的模式。如上所述，與"l"的數(shù)目 成比例地產(chǎn)生DC分量。
要指出的是，從該圖可以看出，還對參照光提供了所需的"O"和 "l"的數(shù)據(jù)模式。
圖7中的(b)示意性地示出了在包括相位掩模的情況下在記錄 時獲得的信號光和參照光。此外在該圖中，指出光強(qiáng)度從暗色到白色 增大。然而，在該實(shí)例中，黑色表示"-l"，灰色表示"0",白色表示"+l", 參照圖7中的(b)，當(dāng)考慮到這點(diǎn)時，可以看出，在提供了相位掩 模13的情況下，信號光不僅被調(diào)制到"0"和"+l"，還被調(diào)制到"-l"。 獲得"-l"這種結(jié)果的原因在于，通過如上所述的相位掩模13的"O"和 "7T"的隨機(jī)相位調(diào)制，數(shù)據(jù)"l"(即，光強(qiáng)度=高)的像素被劃分成相 位為"0"的像素和相位為"7T"的像素。即，在不執(zhí)行相位調(diào)制的情況下 (相位為"O，，)，從數(shù)據(jù)"1"獲得為"+1"的結(jié)果，但是在執(zhí)行調(diào)制了相 位";r"的情況下，獲得為"-l"的另一結(jié)果。為了確認(rèn)進(jìn)行描述，由于針 對數(shù)據(jù)"O"沒有獲得來自SLM3的透射光，所以即使執(zhí)行了相位掩模 13的"0"或"7T"的相位調(diào)制，相位調(diào)制的結(jié)果也為"O"而沒有任何變化。 要指出的是，根據(jù)圖7中的(b)，表明了在該實(shí)例中，還對參 照光執(zhí)行相位"0"和"7T"的相位調(diào)制，并且獲得三個值"O"、 "+l"和
一1 "
由于按照這種方式在信號光中根據(jù)隨機(jī)的"0"和"7T"的相位調(diào)制， 數(shù)據(jù)"1"被劃分成"+1"和"-1"，所以光鐠可以均勻地分布在介質(zhì)上。另 外，在使"l"和"-l，，的數(shù)量基本相互一致的情況下，可以實(shí)現(xiàn)信號光中
的DC分量的抑制，全息頁的多重記錄變成可能并且可以實(shí)現(xiàn)記錄容
21另外，在圖8中，示意性地示出了提供相位掩模13的情況下在 再現(xiàn)時的參照光。然而，在用于比較的圖8的(a)中，示出了沒有 提供相位掩模的情況下的參照光供比較，這種在沒有提供相位掩模的 情況下在再現(xiàn)時的參照光與在圖7的(a)中沒有提供相位掩模的情 況下在記錄時的參照光相似。換言之，在該實(shí)例中，通過SLM3也對 參照光提供預(yù)定的"0"和"1"的數(shù)據(jù)模式。
同時，圖8的(b)中的提供了相位掩模的情況下的參照光與圖 》的(b)中的提供了相位掩模的情況下在記錄時的參照光相似。換言 之，由于在該實(shí)例中通過SLM3也對參照光提供預(yù)定的"0"和"1"的數(shù) 據(jù)模式并執(zhí)行利用同一相位掩模13的相位調(diào)制，所以獲得與圖7中 的(b)的情況相似的結(jié)果。
要指出在這里重要的是，在與利用相位掩模13的情況相同以像 素為單位執(zhí)行相位調(diào)制的情況下，如上所述，記錄時和再現(xiàn)時的參照 光的相位調(diào)制模式必須相互一致。即，記錄時利用具有特定相位調(diào)制 模式的參照光記錄的數(shù)據(jù)在再現(xiàn)時僅在使用具有與所述相位調(diào)制模 式相同的模式的參照光的情況下才能被再現(xiàn)。從這點(diǎn)可以看出，在為 了抑制DC分量而以像素為單位執(zhí)行相位調(diào)制的情況下，記錄時和再 現(xiàn)時的參照光的相位調(diào)制模式必須被設(shè)置成相同的模式。
在上面參照圖5描述的構(gòu)造中，由于對全息記錄介質(zhì)IO的光照 射是通過記錄/再現(xiàn)所共用的相位掩模13執(zhí)行的，所以可以對記錄時 和再現(xiàn)時的參照光應(yīng)用根據(jù)同一模式的相位調(diào)制。
2.通過相干光添加進(jìn)行的線性讀取
2-1.相干光的照射
另外，從以上面描述的方式獲得利用相位掩模13的光i普擴(kuò)散效 果的事實(shí)還可以看出，還能夠在全息記錄介質(zhì)上記錄相位的信息以及 光強(qiáng)度(也成為振幅)的信息。換言之，還能夠記錄如上所述的"O" 和"7T"的相位的信息以及像"-1"、 "0，，和"1，，一樣的振幅"0，，和"1，，的信 會
22按照這種方式，除了振幅的信息之外，如果還可以記錄如"o"或
"7T"的任意相位的信息，則可以想到通過合并這種振幅和相位來執(zhí)行 記錄調(diào)制編碼，以增大能夠被記錄的數(shù)據(jù)容量。
然而，即使執(zhí)行通過振幅和相位的合并的記錄調(diào)制編碼從而允許 記錄更大量的數(shù)據(jù)，由于根據(jù)全息記錄和再現(xiàn)方法，圖像傳感器11 僅可以檢測到再現(xiàn)圖像的強(qiáng)度的信息，所以不能再現(xiàn)記錄的相位信 息，并且不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行數(shù)據(jù)再現(xiàn)。
這里，通常，也包括圖1中示出的記錄和再現(xiàn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的 利用全息記錄和再現(xiàn)方法的光學(xué)系統(tǒng)包含具有基于4f光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)
造的稱作傅里葉變換全息的構(gòu)造，其中，SLM、物鏡、介質(zhì)、接目鏡 和圖像傳感器以彼此隔開透鏡焦距的關(guān)系布置。
對于這種傅里葉變換全息的構(gòu)造，可以按照下面的方式考慮上述 的記錄和再現(xiàn)的 一 系列操作。
具體地講，SLM記錄數(shù)據(jù)模式進(jìn)行傅里葉變換，并被投影在全息 記錄介質(zhì)(介質(zhì))上，介質(zhì)的讀出信號(再現(xiàn)圖像)進(jìn)行傅里葉逆變 換并被投影在圖像傳感器上。然后，圖像傳感器通過對輸入到圖像傳 感器的光的波陣面的振幅的絕對值求平方來檢測光的強(qiáng)度。
按照這種方式，在全息記錄和再現(xiàn)方法中，僅可再現(xiàn)可被表示為 記錄在介質(zhì)上的信號的振幅的平方值的光的強(qiáng)度的信息。換言之，全 息記錄和再現(xiàn)方法具有非線性，使得當(dāng)振幅和相位均可被記錄時，再 現(xiàn)側(cè)僅能再現(xiàn)振幅的信息。
從如上所述的全息記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)所具有的非線性的問題可以 看出，還不能合并振幅和相位從而一次記錄三個或更多個的值。
然而，作為關(guān)于如上所述的全息記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)所具有的非線性 問題進(jìn)行的各種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本申請的申請人之前建立了 一種使線性 讀取成為可能的技術(shù)。
下面，描述用于實(shí)現(xiàn)這種線性讀取的技術(shù)。
作為示出用于執(zhí)行線性讀取的構(gòu)造的圖，圖9示出了在本技術(shù)中 使用的SLM 3的構(gòu)造以及用于驅(qū)動和控制SLM 3的數(shù)據(jù)調(diào)制和相位
23調(diào)制控制部20的內(nèi)部構(gòu)造。
要指出的是，在該圖中，僅示出了圖1中示出的記錄和再現(xiàn)裝置 的構(gòu)造之中的激光二極管1和SLM3，而省略了其它組件。另外，在 該圖中，還另外示出了設(shè)置在記錄和再現(xiàn)裝置內(nèi)部的全息記錄介質(zhì) 10、從激光二極管1發(fā)射并被引入到SLM 3的光以及透射SLM 3然 后被引入到全息記錄介質(zhì)10的光。
首先，描述圖9中示出的SLM3的構(gòu)造。
如該圖中所示，該實(shí)例中的SLM3具有強(qiáng)度調(diào)制器3a和相位調(diào) 制器3b,其中，強(qiáng)度調(diào)制器3a作為用于執(zhí)行光強(qiáng)度調(diào)制以產(chǎn)生信號 光和參照光的部分，而相位調(diào)制器3b用于對由強(qiáng)度調(diào)制器3a產(chǎn)生的 信號光和參照光執(zhí)行光相位調(diào)制。
強(qiáng)度調(diào)制器3a是實(shí)現(xiàn)以上參照圖l描述的SLM3具有的光強(qiáng)度 調(diào)制功能的部分。即，強(qiáng)度調(diào)制器3a例如由透射型液晶面板形成， 并響應(yīng)于來自之后描述的驅(qū)動電路(強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23 )的驅(qū)動信號 而改變每個像素的透射因數(shù)。換言之，強(qiáng)度調(diào)制器3a響應(yīng)于上述的 驅(qū)動信號的電平對入射光執(zhí)行光強(qiáng)度調(diào)制。
此外，利用可以以像素為單位進(jìn)行可變相位調(diào)制的透射型液晶面 板來形成相位調(diào)制器3b。
這里，可以通過基于圖10中示出的構(gòu)思來構(gòu)造內(nèi)部液晶元件， 從而實(shí)現(xiàn)這樣的可以以像素為單位進(jìn)行相位調(diào)制的液晶面板。
圖10中的(a)示出了在沒有向液晶面板中的液晶元件施加驅(qū)動 電壓的狀態(tài)下(即，在驅(qū)動電壓為關(guān)(OFF)的狀態(tài)下)的液晶分子 的樣子，圖10中的(b)示出了在向液晶元件施加了預(yù)定電平的驅(qū)動 電壓的另一狀態(tài)下(即，在驅(qū)動電壓為開(ON)的狀態(tài)下)的液晶 分子的樣子。
從該圖中可以看到，在圖10的(a)中的驅(qū)動電壓為關(guān)的狀態(tài)下， 液晶分子具有水平配向，在圖10的(b)中的驅(qū)動電壓為開的狀態(tài)下， 液晶分子對于垂直配向表現(xiàn)出變化。
此時，其中，關(guān)于液晶元件的折射率n，在驅(qū)動電壓的關(guān)狀態(tài)導(dǎo)
24致的上述水平配向狀態(tài)下的折射率用nh表示，在驅(qū)動電壓為預(yù)定電 平的開狀態(tài)導(dǎo)致的上述垂直配向狀態(tài)下的折射率用nv表示，如果液 晶元件的厚度用d表示，則驅(qū)動電壓為關(guān)時提供的相位變化量為 "dxnh"，并且驅(qū)動電壓為開時提供的相位變化量為"dxnv"。因此，由 此可知，通過開啟/關(guān)閉驅(qū)動電壓而可提供的相位差A(yù)nd可表示為 And=dxiih-dxiiv
從該關(guān)系式可知，為了以像素為單位證明所需的相位差，應(yīng)該調(diào) 整液晶元件的厚度d。
在本技術(shù)中使用的相位調(diào)制器3b被設(shè)置成通過調(diào)節(jié)液晶元件的 厚度d來例如滿足相位差A(yù)nd-Ti。具體地講，通過執(zhí)行驅(qū)動電壓在上
述的開/關(guān)之間的切換，使得可以施加"0"和"7T"的二值光相位調(diào)制。
另外，在可如上所述地在驅(qū)動電壓為開時和驅(qū)動電壓為關(guān)時利用 預(yù)定電平執(zhí)行相位"0"和"7t"的調(diào)制的情況下，通過將驅(qū)動電壓電平步 進(jìn)地控制達(dá)到預(yù)定電平，相位可從"0"步進(jìn)地變?yōu)?7T"。例如，如果驅(qū)
動電壓電平4皮設(shè)置成預(yù)定電平的1/2，那么相位"7t/2，，的調(diào)制也成為可 參照圖9進(jìn)行描述。
在SLM3中，可以按照這種方式對每個像素執(zhí)行可變相位調(diào)制的 相位調(diào)制器3b與強(qiáng)度調(diào)制器3a—體地形成。即，強(qiáng)度調(diào)制器3a和 相位調(diào)制器3b —體地形成，使得強(qiáng)度調(diào)制器3a的像素和相位調(diào)制器 3b的像素被定位成按照——對應(yīng)的位置關(guān)系彼此對應(yīng)。
由于采用了上述的這種結(jié)構(gòu)，能夠利用相位調(diào)制模式來執(zhí)行光相 位調(diào)制，其中所述相位調(diào)制模式以像素為單位與用作透射強(qiáng)度調(diào)制器 3a而獲得的信號光和參照光的光束中的每個嚴(yán)格地一致。
然后，圖9中示出的數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部20被構(gòu)造成控 制諸如如上所述的SLM 3的強(qiáng)度調(diào)制器3a和相位調(diào)制器3b的調(diào)制 操作。
如圖中所示，在數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部20中設(shè)置有編碼單 元21、映射單元22、強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23、相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24和相位調(diào)制驅(qū)動器25。
首先，描述記錄時的操作。
在記錄時，記錄數(shù)據(jù)按照如圖中所述的方式被輸入到編碼單元 21，并且針對記錄數(shù)據(jù)執(zhí)行根據(jù)記錄格式的預(yù)定記錄調(diào)制編碼處理。 例如，作為在全息記錄和再現(xiàn)方法中通常應(yīng)用的稀疏編碼，記錄數(shù)據(jù) 的一個字節(jié)(-8位)被轉(zhuǎn)換成4x4=16位的方塊形的數(shù)據(jù)陣列。這種 4x4=16位的數(shù)據(jù)陣列被稱作符號，并且是記錄編碼的最小單位.
映射單元22根據(jù)記錄格式在一個全息頁中排列記錄時編碼單元 21編碼的數(shù)據(jù)。該全息頁指向填充在信號光區(qū)域A2中的全部數(shù)據(jù)陣 列。換言之，通過信號光和參照光的干涉可以一次記錄的數(shù)據(jù)單位被 稱作全息頁。
另外，映射單元22產(chǎn)生剛描述過的信號光區(qū)域A2內(nèi)的數(shù)據(jù)的這 種映射以及一種數(shù)據(jù)模式，在該數(shù)據(jù)模式中，參照光區(qū)域A1中的預(yù) 定像素被設(shè)置為"1"而其它像素被設(shè)置為"0"，此外間隙區(qū)域A3和相 對于參照光區(qū)域Al的外周部分均被設(shè)置為"0"。該數(shù)據(jù)模式和信號光 區(qū)域A2中的數(shù)據(jù)模式結(jié)合在一起，以產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制器3a的全部有效 像素的數(shù)據(jù)模式。
將按照這種方式產(chǎn)生的強(qiáng)度調(diào)制器3a的全部有效像素的數(shù)據(jù)模 式提供給強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23，強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23基于數(shù)據(jù)模式驅(qū)動 并控制強(qiáng)度調(diào)制器3a的像素。
結(jié)果，產(chǎn)生了基于利用根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的模式進(jìn)行了光強(qiáng)度調(diào)制的 信號光的光和基于利用預(yù)定模式進(jìn)行了光強(qiáng)度調(diào)制的參照光的光。
要指出的是，在為了確認(rèn)而給出的描述中，當(dāng)記錄時，映射單元 22針對每個全息頁連續(xù)執(zhí)行編碼單元21編碼的數(shù)據(jù)的映射，因此， 這樣的數(shù)據(jù)模式被提供給強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23，在該數(shù)據(jù)模式中只有信 號光區(qū)域A2中的數(shù)據(jù)模式響應(yīng)于記錄數(shù)據(jù)的內(nèi)容而連續(xù)變化。換言 之，強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23針對剛描述的這種全息頁單位，基于該數(shù)據(jù) 模式連續(xù)地驅(qū)動和控制強(qiáng)度調(diào)制器3a的像素。
因此，對于每個全息頁單位，數(shù)據(jù)可被記錄在全息記錄介質(zhì)上。
26另外，當(dāng)記錄時，數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部20還執(zhí)行用于相 位調(diào)制器3b的驅(qū)動控制的操作以及用于強(qiáng)度調(diào)制器3a的驅(qū)動控制的 操作。
這里，在本技術(shù)的描述中，以下面描述的情況作為示例，即，在 記錄時記錄基于兩個值的隨機(jī)相位模式的"-l"、 "0"和"1"，以實(shí)現(xiàn)如 上述的相位掩才莫13的情況下對DC分量的抑制。
例如，如果假定以上述這種方式記錄兩個值的隨機(jī)相位模式，則 相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24基于預(yù)先設(shè)定的預(yù)定數(shù)據(jù)模式產(chǎn)生要被設(shè) il在相位調(diào)制器3b的信號光區(qū)域A2中的相位調(diào)制模式。
另外，與此同時，相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24產(chǎn)生預(yù)定的相位調(diào) 制模式作為要被設(shè)置在相位調(diào)制器3b的參照光區(qū)域Al的相位調(diào)制模 式。
然后，相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24將按照上述方式產(chǎn)生的關(guān)于信 號光區(qū)域A2和參照光區(qū)域Al的相位調(diào)制模式(對應(yīng)像素的控制模 式)結(jié)合，以產(chǎn)生相位調(diào)制器3b的全部有效像素產(chǎn)生相位調(diào)制模式。 這時，對于除了信號光區(qū)域A2和參照光區(qū)域Al中的像素之外的像 素，例如，可設(shè)置對應(yīng)于相位"O"的值。
然后，以這種方式產(chǎn)生的相位調(diào)制模式被提供給相位調(diào)制驅(qū)動器25。
相位調(diào)制驅(qū)動器25基于從相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24提供的相位 調(diào)制模式來驅(qū)動并控制相位調(diào)制器3b的像素。這樣，相位調(diào)制驅(qū)動 器25可將利用預(yù)定模式的光相位調(diào)制作為相位掩模應(yīng)用于將最終從 SLM3輸出的信號光，并且此外關(guān)于參照光，執(zhí)行利用預(yù)定的相位調(diào) 制模式的光相位調(diào)制。
結(jié)果，在記錄時，取決于光強(qiáng)度"-l"的信號與取決于光強(qiáng)度"O" 和"l"的信號一起被記錄在全息記錄介質(zhì)10上。
現(xiàn)在，描述再現(xiàn)時的操作。
在本技術(shù)中，當(dāng)以上述這種方式記錄在全息記錄介質(zhì)10上的信 號被線性讀取時，采用與傳統(tǒng)技術(shù)不同的再現(xiàn)技術(shù)。具體地講，盡管
27傳統(tǒng)上在圖像傳感器11上形成通過僅照射參照光而獲得的再現(xiàn)圖像， 從而執(zhí)行信號讀取，但是根據(jù)本技術(shù)，通過將取決于所有的"l"的立
體模式(solid pattern)分配到信號光區(qū)域A2中而產(chǎn)生的相干光被一 起照射。即，通過利用這一點(diǎn)，相干光被添加到響應(yīng)于參照光的照射 而獲得的再現(xiàn)圖像中，從而在圖像傳感器11上成像，并且執(zhí)行從成 像結(jié)果讀取信號。
為此，圖9中示出的數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部20執(zhí)行下面的 操作作為再現(xiàn)時的操作。
在該實(shí)例中，當(dāng)再現(xiàn)時，在數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部20中， 映射單元22產(chǎn)生用于產(chǎn)生如上所述的這種相干光的數(shù)據(jù)模式。具體 地講，映射單元22產(chǎn)生這樣的數(shù)據(jù)模式，在所述數(shù)據(jù)模式中，參照 光區(qū)域Al具有與記錄時相似的"0"和"1"的模式，并且間隙區(qū)域A3 和位于相對于參照光區(qū)域Al的外圓周側(cè)的區(qū)域中的像素均被設(shè)置成 "0",此外信號光區(qū)域A2中的像素被設(shè)置成"0"之外的預(yù)定值。然后， 映射單元22將所述數(shù)據(jù)模式提供給強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23。
這里，如上所述，強(qiáng)度調(diào)制器3a響應(yīng)于每個像素的驅(qū)動電壓電 平而改變透射因數(shù)。即，強(qiáng)度調(diào)制器3a不是將透射因數(shù)改變成"0"和 "l"兩個值，而是例如在"0"至"1"之間可變地改變透射因數(shù)。
與之對應(yīng)，強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23利用響應(yīng)于從映射單元22提供的 "1"(如果使用256灰階，則為與"255"對應(yīng)的值)而使光強(qiáng)度變?yōu)?最高的驅(qū)動電壓電平來驅(qū)動相關(guān)的像素，但是利用響應(yīng)于"0，，而使光 強(qiáng)度變?yōu)樽畹偷牧硪或?qū)動電壓電平來驅(qū)動相關(guān)的像素。如果按照上述 這種方式從映射單元22分配除了"O"之外的預(yù)定值作為信號光區(qū)域 A2中的數(shù)據(jù)模式，則利用與該值對應(yīng)的驅(qū)動電壓電平來驅(qū)動映射單 元22的信號光區(qū)域A2中的像素。換言之，獲得了具有與通過映射單 元22在信號光區(qū)域A2中分配的值對應(yīng)的強(qiáng)度的相干光。
盡管利用按照這種方式通過映射單元22在信號光區(qū)域A2中分配 的值可以可變地設(shè)置相干光的強(qiáng)度，但是在本技術(shù)中，相干光的強(qiáng)度， 即，相干光的添加量，是使線性讀取成為可能的非常重要的因素。
28具體地講，本技術(shù)中的一個條件是相干光的添加量的值大于再 現(xiàn)圖像的振幅的絕對值的最大值。
為了使圖9中的構(gòu)造獲得滿足剛描述的條件的相干光強(qiáng)度，應(yīng)該 從映射單元22預(yù)先設(shè)定的值中獲取滿足該條件的值，預(yù)先獲取關(guān)于 利用如此設(shè)定的值獲得的相干光的強(qiáng)度而執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并且該 值應(yīng)該被分配作為將被設(shè)置在信號光區(qū)域A2中的值。
這里，接下來的圖11示意性地示出了如上所述的基于映射單元 22和強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23的操作的強(qiáng)度調(diào)制器3a的輸出圖像。
然而，在圖11中，位"l"用白色表示，位"0"用黑色表示，根據(jù) 上述描述，在該實(shí)例中可以知道，當(dāng)通過預(yù)定電平的驅(qū)動電壓驅(qū)動信 號光區(qū)域A2時，在信號光區(qū)域A2中光被透射。該圖指示了整個信 號光區(qū)域A2的值被設(shè)置成"l"的情況，并且信號光區(qū)域A2在整個區(qū) 域中表現(xiàn)為白色。
要指出的是，在參照光區(qū)域A1中，在該實(shí)例中還獲得了與記錄 時的模式相似的"0"和"1"的模式。這是因?yàn)?，如果記錄時和再現(xiàn)時照 射的參照光的模式在如上所述的全息記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)中彼此不一致， 則不能適當(dāng)?shù)刈x取記錄的信號。
另外，在圖9中，當(dāng)再現(xiàn)時，還通過相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24 來執(zhí)行下面的操作。
具體地講，相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24針對相位調(diào)制器3b的參照 光區(qū)域Al，產(chǎn)生與記錄時的數(shù)據(jù)模式相似的數(shù)據(jù)模式作為相位調(diào)制 模式，并且還產(chǎn)生用預(yù)定值填充整個信號光區(qū)域A2的數(shù)據(jù)模式。然 后，相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24將這些數(shù)據(jù)模式結(jié)合以產(chǎn)生用于相位 調(diào)制器3b的全部有效像素的數(shù)據(jù)并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)提供給相位調(diào)制驅(qū) 動器25。
如上所述，相位調(diào)制器3b還被構(gòu)造成與上述的強(qiáng)度調(diào)制器3a相 似，可響應(yīng)于驅(qū)動電壓電平可變地驅(qū)動像素。即，響應(yīng)于驅(qū)動電壓電
平，對于每個像素可將相位可變地控制為"0"到"7T"。然后，與之相對
應(yīng)，相位調(diào)制驅(qū)動器25還被構(gòu)造成利用根據(jù)來自相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24的值"0"至"1"(例如，如果應(yīng)用了 256灰階，則為0至255) 的驅(qū)動電壓電平來驅(qū)動相位調(diào)制器3b的像素。
在按照上述這種方式根據(jù)相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 模式用預(yù)定值填充信號光區(qū)域A2的內(nèi)部情況下，相位調(diào)制驅(qū)動器25 利用與該值對應(yīng)的驅(qū)動電壓電平來驅(qū)動相位調(diào)制器3b的信號光區(qū)域 A2中的像素。由此，可響應(yīng)于上述的預(yù)定值來設(shè)置通過透射信號光 區(qū)域A2而獲得的相干光的相位。
這里，條件是相干光的相位與再現(xiàn)圖像的相位相同。筒而言之， 如上所述，盡管本技術(shù)是預(yù)先假定相干光被添加到再現(xiàn)圖像以在圖像 傳感器11上形成圖像的一種技術(shù)，但是如果在再現(xiàn)圖像和相干光之 間出現(xiàn)相位差，那么相干光不能被適當(dāng)?shù)靥砑?在振幅方向上)。因 此，本技術(shù)的一個條件是使相干光的相位與再現(xiàn)圖像的相位相同。
要指出的是，這里需要注意，如在Kogelnik，H的"Coupled wave theory for thick hologramgrating." ( Bell System Technical Journal, 48， 2909-47)中所述，再現(xiàn)圖像的相位不能變成與為了獲得再現(xiàn)圖像 而照射的參照光的相位相同的相位，但是在它們之間存在預(yù)定的相位 差。具體地講，公知的是，再現(xiàn)圖像的相位相對于參照光的相位被移 位"tt/2"。
如果考慮到這一點(diǎn)，那么可知，為了荻得如上所述的"與再現(xiàn)圖 像的相位相同的相位"，要提供給相干光的相位應(yīng)該被設(shè)置為";r/2"。
為了提供如上所述的";r/2"的相位，相位調(diào)制模式產(chǎn)生單元24分 配"0.5"(在采用256灰階的情況下，為對應(yīng)于"127"的值)作為信號 光區(qū)域A2中的值。即，由此，相干光和參照光之間的相位差可被設(shè) 置成"冗/2"，結(jié)果，能夠使得通過照射參照光而獲得的再現(xiàn)圖像的相位 與相干光的相位彼此相同。
通過如上所述的數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部20的這種操作，當(dāng) 再現(xiàn)時，具有與再現(xiàn)圖像的相位相同的相位并具有大于再現(xiàn)圖像的振 幅的絕對值的最大值的強(qiáng)度的相千光被與參照光一起照射在全息記 錄介質(zhì)10上。
30圖12和圖13示出了添加了如上所述的相干光的情況下的再現(xiàn)圖 像。圖12示出了相千光的添加量為0.1 (base+0.1)的情況下的再現(xiàn) 圖像，圖13示出了相干光的添加量為1.0 (base+1.0)的情況下的再 現(xiàn)圖像。
要指出的是，在這些圖中，再現(xiàn)圖像的振幅(光強(qiáng)度)用明暗值 表示。暗色側(cè)表示振幅=低，亮色側(cè)表示振幅-高。
參照這些圖，可以確認(rèn)的是，在添加了相干光的情況下，也適當(dāng) 地獲得了根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的圖像作為再現(xiàn)圖像，換言之，在執(zhí)行相千光 的添加的情況下，也獲得了適當(dāng)?shù)胤从沉擞涗洈?shù)據(jù)的再現(xiàn)圖像。
另外，在圖12和圖13進(jìn)行相互比較的情況下，可以知道，在相 干光的添加量增加的情況下，再現(xiàn)圖像的振幅的最大值和最小值之間 的差增大。這表示再現(xiàn)圖像的振幅能夠在整個區(qū)域上與相干光的添加 量成比例地被均勻放大。
2-2.用于線性讀取的再現(xiàn)信號處理
隨后，描述關(guān)于按照這種方式添加了相干光的再現(xiàn)圖像的讀取側(cè) 的操作。
如從前面的描述中可知，在本技術(shù)中，具有與再現(xiàn)圖像的相位相 同的相位并具有大于再現(xiàn)圖像的振幅的絕對值的最大值的強(qiáng)度的相 干光被加到再現(xiàn)圖像中，并在圖像傳感器11上形成圖像。在本技術(shù) 中，對于按照這種方式由圖像傳感器11檢測再現(xiàn)圖像和相干光的添 加結(jié)果而獲得的圖像信號，執(zhí)行計算該值的平方根并從平方根計算結(jié) 果中去除相干光的分量的操作。
圖14是示出了數(shù)據(jù)再現(xiàn)部30的內(nèi)部構(gòu)造的圖，其中數(shù)據(jù)再現(xiàn)部 30基于圖像傳感器11的輸出執(zhí)行用于線性讀取的再現(xiàn)信號處理。
如該圖中所示，在數(shù)據(jù)再現(xiàn)部30中設(shè)置有線性化處理單元31、 上轉(zhuǎn)換單元32、填充因數(shù)校正處理單元33、均衡濾波器34、重采樣 單元35、數(shù)據(jù)鑒別單元36和稀疏代碼解碼單元37。
在圖14中，示出了圖1中示出的圖像傳感器ll。數(shù)據(jù)再現(xiàn)部30 將基于圖像傳感器11檢測到的再現(xiàn)圖像的并具有添加到該再現(xiàn)圖像中的如上所述的相干光的圖像信號提供到線性化處理單元31。
線性化處理單元31對來自圖像傳感器11的輸出圖像信號(圖中
的傳感器輸出)執(zhí)行如上所述的本技術(shù)的信號處理，以通過再現(xiàn)記錄
在全息記錄介質(zhì)10上的相位和振幅的信息來獲得線性讀取信號。具
體地講，在線性化處理單元31中按如圖中所示的方式設(shè)置有平方根
計算塊31a和減法塊31b。
平方根計算塊31a接收圖像傳感器11獲得的圖像信號作為對其
的輸入，對形成圖像信號的每個值計算平方根，然后將計算結(jié)果輸出
到減法塊31b。
減法塊31b從如上所述通過平方根計算塊31a獲得的平方根的值 中減去與相干光的添加量對應(yīng)的值。具體地講，由于在該實(shí)例中相干 光的強(qiáng)度被設(shè)置成大于再現(xiàn)圖像的振幅的最小值的絕對值，所以預(yù)先 設(shè)置可以抵消所述預(yù)定值的值，并減去該值。
例如，作為示例，在再現(xiàn)圖像的振幅的最小值為-0.078并且相干 光的強(qiáng)度例如被設(shè)置成大于該最小值的絕對值0.078的0.1的情況下， 從平方根的值中減去0.1。
作為減法塊31b的減法結(jié)果獲得的圖像信號作為線性化處理單元 31的輸出被提供到上轉(zhuǎn)換單元32。
這里，說明通過從如上所述的相干光的添加到相干光的添加量的 平方根和相減的一些列操作來獲得其中再現(xiàn)了振幅和相位的線性讀 取信號。
為了比較，首先研究如現(xiàn)有技術(shù)一樣僅通過照射參照光，而不執(zhí) 行本技術(shù)中的相干光的添加來執(zhí)行讀取的情況。要指出的是，在這里
的描述中描述了如下情況記錄時執(zhí)行了"0"和"7T"的相位調(diào)制的再現(xiàn) 圖像的振幅的最大值和最小值分別為0.078和-0.078。
根據(jù)如上所述的傅里葉變換全息的假設(shè)，獲得在該實(shí)例中的響 應(yīng)于再現(xiàn)圖像的振幅的最大值和最小值而獲得的圖像傳感器11的輸 出值為同一值6.1E-3，該值6.1E-3為輸出值的平方值。由于最大值和 最小值按此方式被圖像傳感器11檢測為同一值，因此無論之后執(zhí)行
32何種信號處理，都不能準(zhǔn)確地恢復(fù)損失的相位信息。換言之，產(chǎn)生了 非線性失真。
同時，在具有與再現(xiàn)圖像的相位相同的相位并具有大于再現(xiàn)圖4象 的振幅的絕對值的最大值的強(qiáng)度的相干光被與參照光一起照射的本 技術(shù)的情況下，可以將根據(jù)相干光的強(qiáng)度的值加到再現(xiàn)圖像。在此， 由于這種相干光具有振幅和相位均一的分量，所以這種相干光不會與 記錄的全息頁發(fā)生干涉。于是，當(dāng)響應(yīng)于參照光的照射而獲得的再現(xiàn) 圖像形成在圖像傳感器11上時，介質(zhì)被照射后的相干光作為相位與 再現(xiàn)圖像的相位相同的相干光被添加。換言之，由此可將所需的振幅 值添加到再現(xiàn)圖^f象。
返回參照圖12和13，可以看出，剛描述的這種現(xiàn)象得以證實(shí)。
這里，如果將滿足"大于再現(xiàn)圖像的振幅的絕對值的最大值"這 一條件的相干光的添加量設(shè)定為例如0.1，那么由于0.1的分量#_加到 再現(xiàn)圖像，所以最大值0.078變?yōu)?.1780=0.032，并且最小值-0.078 通過圖像傳感器11被檢測為強(qiáng)度為0.0222=4.8E-4。在該實(shí)例中，對 于圖像傳感器11的輸出，以上述這種方式來執(zhí)行對讀取的強(qiáng)度的平 方根的計算，以去除添加的分量。因此，振幅的最大值0.078通過 0.178-0.1=0.078被恢復(fù)成原始圖 <象，最小值-0.078可通過 0.022-0.1=-0.078而被恢復(fù)成原始值。
按照這種方式，根據(jù)本技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不會損失記錄時提供的相 位信息的線性讀取。
要指出的是，盡管圖13示出了相干添加量為l.O的情況，但是可 以看出，按照這種方式在添加量為l.O的情況下，對于圖像傳感器ll 檢測到的強(qiáng)度信息(0.078+1.0) 2=1.162和(-0.078+1.0) 2=0.850，由 于執(zhí)行了計算平方根(1.078， 0.992 )并減去了添加量(1.078-1.0， 0.992-1.0)，所以可以恢復(fù)士0.078的原始振幅。
簡而言之，相干光的添加量必須僅滿足"值大于再現(xiàn)圖像的振幅 的絕對值的最大值"這一條件，從而針對通過圖像傳感器11的強(qiáng)度檢 測(平方)不會出現(xiàn)負(fù)循環(huán)(negative loop )。
33返回參照圖14進(jìn)行描述。
盡管按照上述方式根據(jù)線性化處理單元31的操作獲得了用來再 現(xiàn)相位和振幅的信息的線性讀取信號，但是應(yīng)該注意，即使獲得了這 種線性讀取信號，也不能表明記錄的數(shù)據(jù)本身被再現(xiàn)。具體地講，這 是因?yàn)閳D像傳感器11用預(yù)定灰階(例如，第256灰階)的振幅值來 表示檢測到的光的強(qiáng)度，因此，通過線性化處理單元31獲得的線性 讀取信號表示這種預(yù)定灰階的振幅值。通過圖14中示出的上轉(zhuǎn)換單 元32到稀疏代碼解碼單元37來執(zhí)行基于這種預(yù)定灰階表示的振幅的 位"0"、 "l"和"-l"的數(shù)據(jù)鑒別以及直到從鑒別的位值最終再現(xiàn)記錄的 數(shù)據(jù)的處理。
在下面，具體地描述設(shè)置在剛描述的線性化處理單元31的后續(xù) 階段的再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)。
首先，為了理解再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)的操作，需要掌握下面幾點(diǎn)。 具體地講，必須掌握的是，在全息記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)中，執(zhí)行用于指定 明圖像傳感器11上的每個像素對應(yīng)于SLM3中的哪一個像素的定位 是重要的。
這里，應(yīng)該了解的是，在全息記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)中，由于光學(xué)失真
或倍率問題，嚴(yán)格地按照--對應(yīng)的關(guān)系來調(diào)整空間光調(diào)制部(SLM )
3側(cè)的每個像素(在下文中稱作數(shù)據(jù)像素)和圖像傳感器11側(cè)的每個 像素(在下文中稱作檢測器像素)是非常困難的。因此，對應(yīng)于這種 位移，應(yīng)該指定(搜索)SLM 3的數(shù)據(jù)像素在圖像傳感器11獲得的 圖像信號中所處的位置。然后，進(jìn)行如下過程獲得在作為搜索的結(jié) 果而指定的數(shù)據(jù)像素的位置處的振幅值，并根據(jù)該振幅值執(zhí)行對每個 數(shù)據(jù)像素的位值的鑒別。
盡管這里省略了基于圖例的描述，但是為了能夠解決由如上所述 的這種光學(xué)失真、倍率等引起的再現(xiàn)圖像的位移，預(yù)先調(diào)整圖像傳感 器11，使得SLM3的一個像素的圖像被圖像傳感器11側(cè)的n個像素 (11>1)接收(所謂的超取樣)。例如，通過圖像傳感器11上的2x2=4 個像素來接收SLM 3的一個像素的再現(xiàn)圖像。執(zhí)行超取樣的原因是旨
34在提高檢測圖像側(cè)的分辨率，從而還能夠應(yīng)對出現(xiàn)小于一個像素的單 位的再現(xiàn)圖像位移的情況。
例如，在如在上述示例中將超取樣率設(shè)置成2x2=4倍的情況下， 從圖像傳感器11輸出分辨率為SLM 3側(cè)的分辨率的四倍高的圖像信 號。于是，與此相對應(yīng)，獲得來自線性化處理單元31的讀取信號(圖 像信號)作為具有四倍分辨率的信號。
參照圖14，按照這種方式從線性化處理單元31獲得的讀取信號 按照圖中所示的方式被提供到上轉(zhuǎn)換單元32。
上轉(zhuǎn)換單元32對讀取信號執(zhí)行例如插值處理等，以將讀取信號 上轉(zhuǎn)換成預(yù)定倍率的信號。
通過還對超取樣后的圖像按照這種方式執(zhí)行上轉(zhuǎn)換處理，分辨率 可被進(jìn)一步提高，可以以更高的準(zhǔn)確度來執(zhí)行基于再現(xiàn)圖像的照射位 置位移的定位。
通過上轉(zhuǎn)換單元32上轉(zhuǎn)換之后的圖像信號被提供到填充因數(shù)校 正處理單元33,通過填充因數(shù)校正處理單元33來執(zhí)行根據(jù)SLM 3的 填充因數(shù)和圖像傳感器11的填充因數(shù)的校正處理。即，由于圖像傳 感器11讀取后的信號處于其高頻部分受SLM3的填充因數(shù)和圖像傳 感器11的填充因數(shù)的影響而劣化的狀態(tài)，作為具體的處理，執(zhí)行這 種用于強(qiáng)調(diào)劣化的高頻部分的校正處理。
均衡濾波器34接收經(jīng)過填充因數(shù)校正處理單元33的校正處理之 后的圖像信號作為對其的輸入，并執(zhí)行用于防止符號間干擾的波形均 衡處理。均衡濾波器34執(zhí)行的防止符號間干擾的均衡處理可以是例
如在光盤和通信領(lǐng)域中經(jīng)常使用的一維信號的波形均衡處理擴(kuò)展到 用于二維信號的波形均衡處理的形式。
重采樣單元35在上述的均衡濾波器34的均衡處理之后在圖像信 號中指定SLM 3的每個數(shù)據(jù)像素的位置，并獲取每個指定像素的振幅 值(這稱作釆樣)。
這里，在圖像信號中指定每個數(shù)據(jù)像素的位置時，作為傳統(tǒng)上采 用的一般技術(shù)，將稱作sync的預(yù)定模式數(shù)據(jù)插入到記錄數(shù)據(jù)中。在這
35種情況下，重采樣單元35在圖像信號中搜索作為預(yù)定模式的sync部 分，并根據(jù)作為搜索結(jié)果而檢測到的sync的位置指定每個數(shù)據(jù)像素的 位置。
要指出的是，關(guān)于剛描述的針對每個數(shù)據(jù)像素的位置指定技術(shù)， 由于它與本技術(shù)的讀取操作沒有直接關(guān)系，所以省略對其的詳細(xì)描 述?？梢圆捎帽徽J(rèn)為是最佳的技術(shù)(如傳統(tǒng)上采用的技術(shù))或會在將 來提出的技術(shù)，但是位置指定技術(shù)并不受到具體限制。
在按照這種方式指定了每個數(shù)據(jù)像素的位置之后，執(zhí)行獲取數(shù)據(jù) 像素的振幅值的處理。傳統(tǒng)上，例如，基于每個數(shù)據(jù)像素的指定位置 周圍的值來執(zhí)行插值處理，并通過計算獲取數(shù)據(jù)像素的振幅值。這是 圖像處理領(lǐng)域中的一般技術(shù)，公知的有雙線性插值方法(Bi-linear interpolation method )、三次插值方法(Cubic convolution method )、 雙三次樣條方法(Bicubic spline method )等。
或者，也可使用最近鄰法(Nearest neighbor method )，在最近 鄰法中，不取決于計算，而是選擇與指定位置的定時最接近的信號值 作為數(shù)據(jù)像素的振幅值。
要指出的是，對于這種振幅值的獲取處理，還可以采用各種技術(shù)， 并且在這里該技術(shù)并受具體限制。
數(shù)據(jù)鑒別單元36根據(jù)按照上述方式由重采樣單元35獲得的每個 數(shù)據(jù)像素的振幅值來執(zhí)行數(shù)據(jù)鑒別(位判定)。
根據(jù)上面的描述，當(dāng)記錄時，8位的記錄數(shù)據(jù)通過稀疏編碼被轉(zhuǎn) 換成4x4位的塊的形式的數(shù)據(jù)陣列(符號)，這種符號被映射在全息 頁中。按照對應(yīng)的關(guān)系，數(shù)據(jù)鑒別單元36以符號為單位對重采樣單 元35獲得的振幅值執(zhí)行數(shù)據(jù)鑒別，并將作為數(shù)據(jù)鑒別的結(jié)果以符號 為單位獲得的位值提供給下一階段的稀疏代碼解碼單元37。
這里，在本技術(shù)的情況下，作為重采樣單元35獲得的振幅值， 通過如上所述的線性化處理單元31的操作獲得的不僅是對應(yīng)于"l"和 "0"的振幅值，而且獲得了對應(yīng)于"-l"的負(fù)振幅值。然而，在這種情況
下應(yīng)該指出，記錄時執(zhí)行的"0"和"7E，，的相位調(diào)制旨在像相位掩模13一樣實(shí)現(xiàn)對DC分量的抑制并且記錄數(shù)據(jù)本身僅被記錄為"0"和"1"兩 個值。換言之，這里對應(yīng)于"-l"的振幅值應(yīng)該被鑒別為位"l"。根據(jù)此 點(diǎn)，數(shù)據(jù)鑒別單元36被構(gòu)造為鑒別由重采樣單元35獲得的其振幅值 為最大值的像素附近的像素和鑒別在其振幅值為最小值的像素附近 的像素，作為位為"l"的像素，但鑒別其振幅值接近"O"的像素作為位 為"0"的像素。
稀疏代碼解碼單元37接收按照如上所述的方式從數(shù)據(jù)鑒別單元 36提供的每個符號單位的位值作為對其的輸入，并對每個符號執(zhí)行稀 疏代碼的解碼。即，稀疏代碼解碼單元37將4x4=16位的數(shù)據(jù)解碼成 8位的原始數(shù)據(jù)，從而再現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)。
3.作為實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)
3-1.第一實(shí)施例(三值記錄/再現(xiàn))
根據(jù)本申請人先前提出的技術(shù)，可以按照如上所述的方式實(shí)現(xiàn)線 性讀取，通過所述線性讀取可將相位的信息與記錄在全息記錄記錄介 質(zhì)上的振幅的信息一起讀取。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，首先提出了用于三值記錄/再現(xiàn)的技術(shù) 作為在假定執(zhí)行這種線性讀取的情況下的記錄/再現(xiàn)技術(shù)。
作為例示作為第一實(shí)施例的三值記錄/再現(xiàn)方法的圖，圖15示出 了記錄調(diào)制編碼的示例。
首先，在圖15的(a)中，示出了當(dāng)4位的"0"和"1"的二值數(shù)據(jù) 形成一個符號時的記錄數(shù)據(jù)的組合。如該圖中所示，在4位的二值數(shù) 據(jù)形成一個符號的情況下，可以得到16個不同的組合。換言之，可 以產(chǎn)生16個不同的數(shù)據(jù)模式。
另一方面，在圖15的(b)中，示出了在使用振幅"0，，和"1，，以及 相位"0，，和"7T"的組合實(shí)現(xiàn)的三個值"-1"、 "0，，和"1，，的情況下表現(xiàn)出4 位形成一個符號的無DC狀態(tài)的組合。這里針對所述組合說明了在這 種情況下"無DC (無DC)"狀態(tài)表示"l，，和"-l"的數(shù)量彼此相等。
因此，在3個值和4位的組合之中，總共有19個組合表現(xiàn)出無 DC狀態(tài)，包括"O， 0， 0, 0"。如果從3個值和4位的19個組合中使
37用16個不同的數(shù)據(jù)模式，那么它們可應(yīng)用于圖15的(a)中示出的2
個值和4位的所有組合。具體地講，在這種情況下可利用轉(zhuǎn)換表來執(zhí)
行記錄調(diào)制編碼/解碼，在轉(zhuǎn)換表中，例如在圖15的(b)中示出的3
個值和4位的無DC的19個組合中的16個數(shù)據(jù)模式中的各個數(shù)據(jù)模
式被分配(關(guān)聯(lián))到在圖15的(a)中示出的2個值和4位的16個 數(shù)據(jù)模式中的各個數(shù)據(jù)模式。
例如，如果假定使用剛描述的轉(zhuǎn)換表執(zhí)行記錄調(diào)制編碼以在全息 記錄介質(zhì)10上執(zhí)行"-l"、 "0"和"1"的三值記錄，那么可按照與使用相 位掩模13的情況相似地實(shí)現(xiàn)抑制DC分量的方式來執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄。
要指出的是，盡管在此為了簡化描述描述將二值側(cè)的一個符號和 三值側(cè)的一個符號具有4位并相互一致并且編碼率為100%的情況作 為考慮到抑制DC分量的示例，在例如旨在抑制DC分量并且此外實(shí) 現(xiàn)提高記錄容量的另選情況下，三值側(cè)的符號的數(shù)量應(yīng)該被進(jìn)一步增 加。
這里，在如圖15的(b)所示的4位形成一個符號的情況下，如 果考慮到無DC條件旨在使"l"和"-l"的數(shù)量彼此相等，那么只有兩 個組合可用，包括"l"和"-l"的數(shù)量為2的組合以及"l"和"-l"的數(shù)量 為1并且"0，，的數(shù)量為2的另一組合(除了所有都是"0"的情況)。相 反，如果位的數(shù)量被進(jìn)一步提高，那么能夠提高用于使"l"和"-l，，的數(shù) 量彼此相等的"l"、 "-l"和"O"的組合的數(shù)量，并且滿足無DC條件的 組合的增加率傾向于進(jìn)一步提高。
具體地講，在這種情況下，通過由7位形成三值側(cè)的一個符號， 能夠使編碼率大于100%。
在按照這種方式由7位形成一個符號的情況下，作為可使"l，，的 數(shù)量與"-l，，的數(shù)量彼此相等的組合，總共有三個組合可用，包括"1" 和"-l"的數(shù)量為1并且"0"的數(shù)量為5的組合、"l"和"-l"的數(shù)量為2 并且"0"的數(shù)量為3的另一組合、"1"和"-1"的數(shù)量為3并且"0"的數(shù)量 為l的又一組合。這里，7位包括一個"-l"和一個"l"的組合的數(shù)量是 7C2=7x6/2/l=21。那么，"l"和"-l"的組合的數(shù)量為2C1=2。因此，"1"
38和"-l"的數(shù)量為l且"0"的數(shù)量為5并且滿足無DC條件的組合的數(shù)量 為7C2x2Cl=42。
相似地，"l"和"-l"的數(shù)量為2且"0"的數(shù)量為3并且滿足無DC 條件的組合的數(shù)量為7C4x4C2= (7x6x5x4/4/3/2/1) x(4x3/2/l)=210， 并且"l"和"-l"的數(shù)量為3且"0"的數(shù)量為1并且滿足無DC條件的組 合的數(shù)量為7C6x6C3=7Clx6C3=7x (6x5x4/3/2/1) =140。
由此可知，在由7位形成一個符號的情況下滿足無DC條件的組 合的數(shù)量為42+210+140=392。這里，在兩個值的情況下，由于在由8 位形成一個符號的情況下數(shù)據(jù)模式的組合的數(shù)量為28=256，由 392>256可知，如果由7位形成三值側(cè)的一個符號，那么滿足無DC 條件并且此外可使編碼率大于100%。具體地講，如果假定兩個值和 8位的數(shù)據(jù)模式中的各個數(shù)據(jù)模式被分配到3個值且7位的392個數(shù) 據(jù)模式中的256個數(shù)據(jù)模式，那么數(shù)據(jù)記錄容量可提高到8/7倍，同 時實(shí)現(xiàn)對DC分量的抑制。
要指出的是，在沒釆用無DC條件的情況下，自然顯而易見的是 3個值和4位的組合的數(shù)量壓倒性地變大，并且在這種情況下，可以 實(shí)現(xiàn)記錄容量的進(jìn)一步增大。
圖16和圖17是示出了作為第一實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)3值記錄/再現(xiàn) 的記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造的圖，圖16示出了用于驅(qū)動并控制SLM 3 的數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部40的構(gòu)造，并且圖17示出了用于基于 圖像傳感器11的輸出執(zhí)行再現(xiàn)信號處理的數(shù)據(jù)再現(xiàn)部50的構(gòu)造。
要指出的是，在這些圖中，參照圖1、圖9和圖19描述的那些元 件用相同的標(biāo)號表示，并省略對它們的描迷。
另外，圖16以抽選方式僅示出了圖1中示出的記錄和再現(xiàn)裝置 的構(gòu)造中的SLM3，而省略了其它部件。相似地，圖17以抽選方式 僅示出了圖1中示出的記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造中的圖像傳感器ll，而 省略了其它部件。
首先參照圖16，如該圖中所示，數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部40 包括記錄調(diào)制編碼單元41和映射單元42,并且還包括圖9中也示出
39的強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23和相位調(diào)制驅(qū)動器25。
首先，描述數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部40在記錄時的操作。
當(dāng)記錄時，要被記錄在全息記錄介質(zhì)10上的記錄數(shù)據(jù)被輸入到 記錄調(diào)制編碼單元41中。記錄調(diào)制編碼單元41根據(jù)預(yù)先確定的用于 記錄調(diào)制編碼的規(guī)則將以這種方式輸入的記錄數(shù)據(jù)("0"和"1"兩個 值)的一個符號轉(zhuǎn)換成"-l"、 "0"和"1"三個值的代碼。
盡管未示出，轉(zhuǎn)換表存儲在記錄調(diào)制編碼單元41中，在該轉(zhuǎn)換 表中當(dāng)如圖15中的(a)所示的預(yù)定位數(shù)的二值數(shù)據(jù)形成一個符號時 會出現(xiàn)的各個數(shù)據(jù)模式與在如圖15中的(b)示出的預(yù)定位教的三值 數(shù)據(jù)的情況下滿足無DC條件的各個數(shù)據(jù)模式相互關(guān)聯(lián)。記錄調(diào)制編 碼單元41對根據(jù)轉(zhuǎn)換表輸入的用于記錄數(shù)據(jù)的一個符號的數(shù)據(jù)模式 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由此，執(zhí)行二值—三值的記錄調(diào)制編碼。
盡管為了簡化而描述了 4位和1個符號的情況，但是實(shí)際上假定， 例如，二值側(cè)使用8位或更多位的一個符號，而三值側(cè)使用7位或更 多位的一個符號，從而可以與無DC條件一起來實(shí)現(xiàn)記錄容量的增加。
如上所述作為記錄調(diào)制編碼單元41執(zhí)行記錄調(diào)制編碼的結(jié)果而 獲得的三值代碼被連續(xù)地提供到映射單元42。
映射單元42將從記錄調(diào)制編碼單元41提供的三值代碼映射在一 個全息頁上。要指出的是，除了信號光區(qū)域A2中處理的代碼從"0" 和"l，，變化成三個值"-l"、 "0"和"1"之外，在這種情況下的映射處理與 以上參照圖9描述的映射單元22的映射處理相似。具體地講，在這 種情況下，由于一個符號被確定為預(yù)定的位數(shù)(在圖15的示例中， 為4位)，對于包括預(yù)定位數(shù)的每一個符號，例如，位被排列成塊， 并且一個符號的塊形式的數(shù)據(jù)陣列被映射在信號光區(qū)域A2中。然后， 與通過這種映射獲得的信號光區(qū)域A2中的數(shù)據(jù)模式一起，產(chǎn)生參照 光區(qū)域Al具有"0"和"1，，的預(yù)定模式并且其它區(qū)域均具有"0"的數(shù)據(jù) 模式。然后，將這些數(shù)據(jù)模式結(jié)合以產(chǎn)生用于SLM3的全部有效像素 的數(shù)據(jù)模式。
然后，映射單元42根據(jù)按照這種方式獲得的用于SLM3的全部有效像素的數(shù)據(jù)模式，控制來自強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23和相位調(diào)制驅(qū)動 器25的輸出電壓。具體地講，關(guān)于映射到"O"的每個像素，用于將輸 出電壓設(shè)置為"0"的值的指令被發(fā)送到強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23和相位調(diào)制 驅(qū)動器25。同時，關(guān)于映射到"l"的每個像素，用于將輸出電壓設(shè)置 為"l"的值的指令僅被發(fā)送到強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23并且用于將輸出電壓 設(shè)置為"O"的值的另一指令被發(fā)送到相位調(diào)制驅(qū)動器25。此外，關(guān)于 映射到"-l"的每個像素，用于將輸出電壓設(shè)置為對應(yīng)于"l，，的值的值的 指令被發(fā)送到強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23和相位調(diào)制驅(qū)動器25。
另外在這種情況下，強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23根據(jù)指示的值來驅(qū)動強(qiáng) 度調(diào)制器3a的相關(guān)像素，并且相位調(diào)制驅(qū)動器25響應(yīng)于指示的值來 驅(qū)動相位調(diào)制器3b的相關(guān)像素。
因此，由于執(zhí)行了如上所述的映射單元42的這種控制，在記錄 時，其中排列有"-l"、 "0，，和"1"的信號光與參照光一起從SLM 3輸出。 即，由此三個值"-l"、 "0"和"1，，可被記錄在全息記錄介質(zhì)10上。
要指出的是，盡管這里沒有具體地描述參照光區(qū)域Al的相位調(diào) 制，但是在這種情況下，與以上參照圖9描述的情況相似，對參照光 區(qū)域Al可執(zhí)行預(yù)先確定的預(yù)定模式的相位調(diào)制。
隨后，描述再現(xiàn)時的操作。
數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部40在再現(xiàn)時的操作與以上參照圖9 描述的數(shù)據(jù)調(diào)制和相位調(diào)制控制部20在再現(xiàn)時的操作相似。即，在 再現(xiàn)時，映射單元42產(chǎn)生數(shù)據(jù)模式，在該數(shù)據(jù)模式中，參照光區(qū)域 Al具有與記錄時的;f莫式相似的"0"和"1"的才莫式，間隙區(qū)域A3和在 相對于參照光區(qū)域Al的外周側(cè)的區(qū)域均被設(shè)置成"O"，并且此外信號 光區(qū)域A2的內(nèi)部被設(shè)置成除了"O"之外的預(yù)定值。然后，映射單元 42將該數(shù)據(jù)模式提供給強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23。這里，在這種情況下， 對于將被分配給信號光區(qū)域A2的"預(yù)定值"，也使用預(yù)先設(shè)置的值， 該值使得相干光的添加值成為大于再現(xiàn)圖像的振幅的絕對值的最大 值的值。
然后，與此同時，映射單元42針對參照光區(qū)域Al產(chǎn)生與記錄時
41的數(shù)據(jù)模式相似的數(shù)據(jù)模式作為相位調(diào)制模式，并針對信號光區(qū)域
A2產(chǎn)生在其整個區(qū)域上填充預(yù)定值的數(shù)據(jù)模式.然后，這些數(shù)據(jù)模 式被結(jié)合在一起以產(chǎn)生用于相位調(diào)制器3b的全部有效像素的數(shù)據(jù)并 被提供到相位調(diào)制驅(qū)動器25。要指出的是，對于要按照這種方式提供 給相位調(diào)制驅(qū)動器25的"預(yù)定值"，使用提供"7i/2"相位的"0.5"(在256 灰階的情況下，為對應(yīng)于"127"的值)。
通過如上所述的數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部40的這種操作，在 再現(xiàn)時，具有與再現(xiàn)圖像的相位相同的相位且具有大于再現(xiàn)圖像的振 幅的絕對值的最大值的強(qiáng)度的相千光被與參照光一起照射到全息記 錄介質(zhì)10上。
隨后，描述圖17中示出的數(shù)據(jù)再現(xiàn)部50。
如該圖中所示，數(shù)據(jù)再現(xiàn)部50也包括線性化處理單元31，該線 性化處理單元31進(jìn)而包括平方根計算塊31a和減法塊31b，從而能夠 如上所述對應(yīng)于這種相干光添加來執(zhí)行線性讀取。另外，在線性化處 理單元31的后續(xù)階段，設(shè)置了上轉(zhuǎn)換單元32、填充因數(shù)校正處理單 元33、均衡濾波器34和重采樣單元35。
要指出的是，在圖17中，針對圖像傳感器ll的輸出圖像信號執(zhí) 行的從線性化處理到重取樣的操作與在如上所述的圖9的情況相似， 因此，將省略對這些操作的描述。
在這種情況下，重取樣單元35指定了每個數(shù)據(jù)像素的振幅值之 后的處理不同。
首先，數(shù)據(jù)鑒別單元51接收重取樣單元35獲得的每個像素的值 (由預(yù)定的灰階表示，例如256灰階)作為對其的輸入，并鑒別每個 數(shù)據(jù)像素的值是三個值"-l"、 "0"和"1，，中的哪一個。這里，由于在這 種情況下信號光區(qū)域A2中的映射例如是以如上所述通過記錄調(diào)制編 碼確定的一個符號為最小單位來執(zhí)行的，所以數(shù)據(jù)鑒別單元51也以 一個符號為單位來執(zhí)行這種"-l"、 "0"和"1"的三值數(shù)據(jù)鑒別。
如上所述通過數(shù)據(jù)鑒別單元51獲得的對每個符號單位的這種 數(shù)據(jù)鑒別結(jié)果被提供到調(diào)制代碼解碼單元52。
42調(diào)制代碼解碼單元52利用與以上參照圖16描述的存儲在記錄 調(diào)制編碼單元41中的轉(zhuǎn)換表相似的轉(zhuǎn)換表，根據(jù)從如上所述的數(shù)據(jù) 鑒別單元51提供的每個符號單位的數(shù)據(jù)鑒別結(jié)果(即，"-l"、 "0" 和"l"的三值數(shù)據(jù)模式視情況而定，也包括全部為"O"的模式)， 對"0"和"1"兩個值的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行解碼。
由此，再現(xiàn)了"O"和'T，兩個值的原始記錄數(shù)據(jù)。
按照這種方式，根據(jù)作為第一實(shí)施例的三值記錄/再現(xiàn)，當(dāng)記錄 調(diào)制編碼時，"0"和"1"的二值數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)模式被分配到另外包 括"-l"的三個值的數(shù)據(jù)模式。因此，能夠使編碼率大于100%以實(shí)現(xiàn) 記錄容量的增加。
另外，由于只有"-1"和"1 ，，的數(shù)量彼此相等的組合被分配作為三 值數(shù)據(jù)模式，所以還實(shí)現(xiàn)了對DC分量的抑制。此外，由于按照與 二值側(cè)的一個符號由8位或更多位形成的情況的對應(yīng)關(guān)系，三值側(cè) 的一個符號此時由7位或更多位形成，所以可實(shí)現(xiàn)記錄容量的增加， 同時實(shí)現(xiàn)了對DC分量的抑制。
要指出的是，在前面的描述中，盡管描述了與第一實(shí)施例的三
值記錄/再現(xiàn)中的振幅進(jìn)行組合的相位為"0"和"7T"的情況，但是作為 將被組合的相位，應(yīng)該使用相互位移了 3T的兩個相位。另外，關(guān)于 振幅，相似地應(yīng)該使用"O，，和除了"O"之外的預(yù)定值。至少在使用了 這種振幅和相位的組合的情況下，可實(shí)現(xiàn)三值記錄。
另外，在第一實(shí)施例中，盡管描述了通過對圖像傳感器ll的輸 出執(zhí)行平方根計算，然后從計算結(jié)果中減去與相干光的添加量對應(yīng) 的值來去除相干光添加的分量的情況，但是除了按照這種方式執(zhí)行 明確的減法處理的情況之外，還可以例如通過去除DC分量的濾波 處理等處理來去除添加的相干光的分量。 3-2.第二實(shí)施例(多值記錄/再現(xiàn))
隨后，描述第二實(shí)施例。
從上面的描述顯而易見，如果使用以上參照圖9至圖14描述的 線性讀取技術(shù)，那么也可以將記錄在全息記錄介質(zhì)IO上的振幅的信
43息與相位的信息一起再現(xiàn)。如果考慮到可按照這種方式關(guān)于振幅和 相位來執(zhí)行記錄/再現(xiàn)，那么可以認(rèn)為用于全息記錄和再現(xiàn)的技術(shù)與
其說是用于光盤(如CD (壓縮盤)或DVD (數(shù)字多功能盤))的 記錄和再現(xiàn)技術(shù)，不如說是數(shù)據(jù)通信技術(shù)。
基于這一點(diǎn)，第二實(shí)施例提出了一種用于全息多值記錄/再現(xiàn)的 技術(shù)，其中，將諸如通常在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中使用的QAM(正交調(diào)幅) 或PSK (相移鍵控)的調(diào)制和解調(diào)方法應(yīng)用于全息記錄/再現(xiàn)。
這里，為了確認(rèn)，簡短地描述QAM和PSK的調(diào)制和解調(diào)方法。 QAM也稱作正交振幅調(diào)制，是一種使用轉(zhuǎn)換后的波的振幅和相位的 調(diào)制和解調(diào)方法。例如，通過區(qū)分振幅的四種狀態(tài)和相位的四種狀 態(tài)，能夠利用一次傳送來發(fā)送4x4=16種不同(4位)的信息。
同時，PSK是相移鍵控，并且是一種利用相位相互位移的多個 波的組合來表示信息的調(diào)制和解調(diào)方法。例如，4PSK(也稱作 QPSK)通過利用包括用作基準(zhǔn)的正弦波和相位從該正弦波的相位位 移了例如卯度、180度和270度的波的總共四種波并對這四種波分 配不同的值，可以一次傳送四個值(2位)的信息。
這里，在QAM和PSK中，記錄數(shù)據(jù)被劃分成兩種不同的數(shù)據(jù)， 包括I (同相)數(shù)據(jù)和Q (正交)數(shù)據(jù)，并且I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)分別 通過LPF (低通濾波器)以限制其帶寬，然后與具有正交相位關(guān)系 的相位為0和；r/2的載波相乘，如圖18中所示。
參照圖18，記錄數(shù)據(jù)首先由調(diào)制處理部IOO根據(jù)QAM或PSK 進(jìn)行調(diào)制處理，然后被劃分成I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，如圖中所示。I數(shù) 據(jù)由LPF 101i進(jìn)行頻帶限制，然后通過如圖中所示的乘法器102i 與載波相乘。同時，Q數(shù)據(jù)由LPF101q進(jìn)行頻帶限制，然后通過乘 法器102q與所述載波相乘，但該載波的相位已被7r/2移位單元103 改變了 90度。
通過乘法器102分別與彼此具有正交關(guān)系的相位為0和tt/2的 載波相乘的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)通過如圖中所示的加法器104合并，合 并的結(jié)果由BPF (帶通濾波器)105進(jìn)行頻帶限制，然后被輸出到傳輸線106。
然后，在接收側(cè)，從圖中所示的傳輸線106輸入的信號由BPF 107進(jìn)行頻帶限制，然后被分支并輸入到乘法器108i和另一乘法器 108q。將與在發(fā)送側(cè)使用的載波相似的載波提供給乘法器108i，并 且把被如圖中所示的tt/2移位單元109將其相位改變了卯度的所述 栽波提供到乘法器108q。
通過乘法器108i與載波(相位O)相乘的信號由LPF110i進(jìn)行 頻帶限制，其結(jié)果形成I接收信號。同時，通過乘法器108q而與相 位為7t/2的載波相乘的信號由LPF110q進(jìn)行頻帶限制，其結(jié)果形成 Q接收信號。
盡管未示出，但是對I接收信號和Q接收信號進(jìn)行取樣并進(jìn)行 數(shù)據(jù)鑒別，以恢復(fù)原始的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。
圖19是示出了在采用根據(jù)QAM或PSK的調(diào)制和解調(diào)方法的 情況下I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合的圖，并且示出了采用QPSK方法的 情況下的信號點(diǎn)布置圖。如上所述，QPSK方法是一種將四個不同 的相位與一個振幅組合從而每次發(fā)送四個值的方法，并且在圖19 中，示出了在要被組合的四個相位為7t/4、3丌/4、57r/4和77r/4的QPSK 方法的情況下I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合作為示例。
首先，在PSK或QAM的調(diào)制和解調(diào)方法中，才艮據(jù)如上所述的 相位具有相互正交關(guān)系的兩個載波被相乘的關(guān)系，信號點(diǎn)布置用具 有I軸(圖中的橫坐標(biāo)軸x軸)和與I軸垂直的Q軸(圖中的縱 坐標(biāo)軸y軸)的坐標(biāo)系表示，如圖中所示。在這種情況下，可以 認(rèn)為I軸表示O度的相位，Q軸表示90度的相位。
在如圖中示出的PSK的示例中將tt/4、 3tt/4、 57t/4和7tt/4四個 相位與一個振幅組合的情況下，如圖中所示，I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的值 用(l，l)、 (-l，l)、(畫l，-l)和(l，曙l)表示。例如，如圖中所示，與相位tt/2 組合的信號點(diǎn)用坐標(biāo)(l，l)表示，即，用I軸上的振幅為"1"且Q軸上 的振幅也為"l"的坐標(biāo)表示。類似地，根據(jù)與相位3;r/4組合的信號 點(diǎn)用另一坐標(biāo)(-l，l)表示，即，用I軸上的振幅為"-1"且Q軸上的振
45幅為"l"的坐標(biāo)表示。另外，與相位5;t/4組合的信號點(diǎn)用坐標(biāo)(-l，-l) 表示，即，用I軸和Q軸上的振幅均為"-l，，的坐標(biāo)表示，并且與相 位77T/4組合的信號點(diǎn)用另一坐標(biāo)(1，-1)表示，即，用I軸上的振幅為 "l"且Q軸上的振幅為"-l"的坐標(biāo)表示。
從組合了各個相位的信號點(diǎn)按照這種方式用I軸上的值和Q軸 上的值來表示的這一事實(shí)可知，通過對如圖18所示乘以相位具有相 互正交關(guān)系的載波而獲得的I接收信號和Q接收信號的值進(jìn)行取樣 以執(zhí)行數(shù)據(jù)鑒別(簡而言之，在這種情況下，在"l"和"-l"之間的鑒 別)，接收側(cè)(解調(diào)側(cè))可以獲得I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的值。即，這使 得可以指定接收的數(shù)據(jù)與哪個相位組合并且可以指定接收的數(shù)據(jù)具 有四個值中的哪一個值。
如上所述，在才艮據(jù)PSK或QAM的多值調(diào)制和解調(diào)方法中，通 過在發(fā)送側(cè)將I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)乘以相位具有相互正交關(guān)系的載波， 然后組合并發(fā)送相乘的結(jié)果，并且通過在接收側(cè)將接收信號劃分成 兩個信號，并且按照這種方式將這些信號乘以相位相互正交的載波 以獲得I接收信號和Q接收信號，多值調(diào)制和解調(diào)的方法適用。
為了將其應(yīng)用于全息記錄和再現(xiàn)方法，當(dāng)記錄時，從I數(shù)據(jù)和 Q數(shù)據(jù)計算的振幅和相位應(yīng)該被記錄在一起。另一方面，當(dāng)再現(xiàn)時， 與再現(xiàn)圖像的相位差為0和7T/2的相干光束(與參照光的基準(zhǔn)相位
的相位差分別為7T/2和7T)應(yīng)該與參照光一起分別照射兩次以執(zhí)行讀
取，并且通過這種讀取獲得的兩個讀取信號應(yīng)該被作為對應(yīng)于I接 收信號和Q接收信號的信號進(jìn)行處理，從而解調(diào)出I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。 要指出的是，參照光的基準(zhǔn)相位指向穿過相位為"O"的ON像素 (即，相位為"0"且振幅為"1"的"+1"的像素)的光的相位。
下面參照圖20描述作為第二實(shí)施例的這種全息多值記錄/再現(xiàn) 的概要。
圖20的(a)示出了記錄時的操作概要，圖20的(b)示出了 再現(xiàn)時的操作概要。
要指出的是，為了簡化描述，以應(yīng)用了與以上參照圖19描述的
46面的描述。換言之，包括相位tt/4、 3tt/4、 5tt/4和7tt/4的四個相位 與一個特定的振幅組合以執(zhí)行四值記錄/再現(xiàn)。
參照圖20的(a),當(dāng)記錄時，首先在多值調(diào)制處理步驟S1， 對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行多值調(diào)制以獲得I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。在這種情況下， 由于采用QPSK方法作為多值調(diào)制和解調(diào)方法，所以利用以上參照 圖19描述的由(1，1)、 (-l，l)、 (-l，-l)和(l，-l)表示的四個值，對由"O" 和"l"兩個值的組合形成的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
例如，如果考慮到由"0"和"1"兩個值的記錄數(shù)據(jù)的2位形成一 個符號的情況，那么可得到四個組合"ll"、 "10"、 "01"和"00"。例 如，通過將這四個值單獨(dú)的分配給不同的四個記錄數(shù)據(jù)模式，2位 的記錄數(shù)據(jù)可用l位表示。換言之，編碼率為200%。
這里，作為示例，假定坐標(biāo)(l，l)被分配給記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模式 "11"并且坐標(biāo)(-1，1)被分配給"10"。另外，假定坐標(biāo)(-l，-l)被分配給 "01"并且坐標(biāo)(1，-1)被分配給"00"。
從參照圖19所給出的上述描述可知，每個坐標(biāo)值表示I軸上的 值和Q軸上的值，因此表示I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的值。換言之，執(zhí)行如 上所述的分配對應(yīng)于以如圖中所述的方式獲得I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。
在隨后的振幅和相位分配步驟S2,從在多值調(diào)制處理步驟Sl 獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的值執(zhí)行要記錄在全息記錄介質(zhì)上的振幅和 相位的分配。由于坐標(biāo)(l，l)，即，1數(shù)據(jù)="1"和Q數(shù)據(jù)-"l"的組合， 是預(yù)定振幅(W )和相位tt/4的組合，對于根據(jù)(l，l)的代碼，所述 預(yù)定振幅和相位7T/4被分配。相似地，對于I數(shù)據(jù)="-1"且0數(shù)據(jù)="1" 的組合(坐標(biāo)(-l，l))，預(yù)定振幅和相位37i/4被分配，并且對于I數(shù) 據(jù)="-1"且q數(shù)據(jù)="-1"的組合(坐標(biāo)(-l，-l))，預(yù)定振幅和相位5tt/4 被分配。另夕卜，對于1數(shù)據(jù)="l"且Q數(shù)據(jù)-"-l"的組合(坐標(biāo)(l， -1))， 預(yù)定振幅和相位7;r/4 ,皮分配。
然后，在強(qiáng)度和相位調(diào)制步驟S3，對入射光執(zhí)行振幅和相位轉(zhuǎn) 換，從而可記錄按照在振幅和相位分配步驟S2所描述的方式分配的振幅和相位的信息，并且將得到的光照射在全息記錄介質(zhì)上。通過
剛描述的這種強(qiáng)度和相位調(diào)制步驟S3，圖19示出的由四個坐標(biāo)表 示的四個值可作為振幅和相位的組合被記錄在全息記錄介質(zhì)上。 現(xiàn)在，描述圖20中的(b)中示出的再現(xiàn)時的操作的概要。 首先，在再現(xiàn)時，在這種情況下，相干光也與參照光一起被照 射在全息記錄介質(zhì)上，從而可以執(zhí)行用以讀取記錄的相位信息的線 性讀取。然后，照射與再現(xiàn)圖像的相位的相位差為O(即，相同相 位)和7t/2的兩種不同的相干光束，從而在這種情況下，以如上所 述的方式獲得與乘以相位相互正交的載波的狀態(tài)對應(yīng)的狀態(tài)，從而 執(zhí)行兩次讀取。
具體地講，如圖中的步驟S4-l和步驟S4-2所示，參照光和相 干光的照射被照射兩次。如上所述，為了使相干光具有與通過照射 參照光而獲得的再現(xiàn)圖像的相位相同的相位，需要在參照光的相位 和相干光的相位之間提供tt/2的相位差。因此，對參照光提供與記 錄時的模式相同的相位模式(即，參照光的基準(zhǔn)相位為"O")，在第 一次照射時，相干光的相位被設(shè)置成7T/2。因此，可使相干光的相位 與再現(xiàn)圖像的相位相同。然后，在第二次照射時，將相干光的相位 設(shè)置成7T，從而相千光的相位從再現(xiàn)圖像的相位移位了 tt/2。
在這種情況下要指出的是，為了能夠執(zhí)行線性讀取，需要滿足 如下條件相干光的添加量(光強(qiáng)度)至少大于再現(xiàn)圖像的振幅的 絕對值的最大值。
由于在步驟S4-l和S4-2在全息記錄介質(zhì)上執(zhí)行了兩次照射， 所以在讀取步驟S5，每一個全息頁獲得兩個讀取信號。
然后，在多值解調(diào)處理步驟S6，基于按照這種方式在讀取步驟 S5獲得的兩個讀取信號，執(zhí)行下文所述的第二實(shí)施例的多值解調(diào)處 理，以再現(xiàn)I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。
這里，如參照圖20所述，在全息記錄/再現(xiàn)方法的情況下，由 于再現(xiàn)側(cè)利用改變的相干光的相位執(zhí)行兩次讀取，所以和通信的情 況一樣在解調(diào)側(cè)獲得對應(yīng)于具有正交關(guān)系的相位的載波被組合的狀
48態(tài)的兩個信號。
然而，這不能證明，在全息記錄和再現(xiàn)的情況下，多值解調(diào)處 理也能與通信的情況相似地執(zhí)行。在下面，驗(yàn)證是否可以利用如以
上參照圖20描述的兩次讀取技術(shù)來進(jìn)行多值解調(diào)。
圖21至圖23示出了用于驗(yàn)證基于如上所述的第二實(shí)施例的兩 次讀取技術(shù)的多值解調(diào)是否適用的圖。
在這些圖中，與圖19相似，I軸和Q軸用作基準(zhǔn)軸，記錄在全 息記錄介質(zhì)上的信號的在I軸上的振幅和在Q軸上的振幅用坐標(biāo)(x， y)表示。另外，作為通過如上所述的用于這兩次讀取的相干光的兩 次照射添加到再現(xiàn)圖像的振幅，由相位差為0的相干光添加的振幅 (在圖中添加的I軸上的振幅)用a表示，由相位差為tt/2的相干光 添加的振幅(在圖中添加的Q軸上的振幅)用b表示(需要指出， 圖23中未示出b)。另外，當(dāng)添加相位差為O的相干光時的圖像傳 感器的輸出的平方根(在I軸上添加的傳感器輸出的平方根)用c 表示，并且當(dāng)添加相位差為tt/2的相干光時的圖像傳感器的輸出的 平方根(在Q軸上添加的傳感器輸出的平方根)用d表示。 首先，在圖21中，其中 (x， y) : I軸和Q軸上的記錄信號的振幅 a:添加的I軸上的振幅 b:添加的Q軸上的振幅 c: I軸上添加的傳感器輸出的平方根 d: Q軸上添加的傳感器輸出的平方根 如上所述，下面的[式1]和[式2]的關(guān)系成立。 [表達(dá)式1]
(x+a)2+y2=c2 …式1
x2+(y+b)2=d2 …式2
這里，在[式1]和[式2中，a和b的值是相干光的添加量的值， 并且是可預(yù)先確定的值。換言之，a和b的值可為已知值。
同時，可從通過相位分別為0和tt/2的相干光添加而讀取的信
49號來計算c和d的值，并且c和d的值可為已知值。
如果按照這種方式已知a、 b、 c和d的值，那么可以知道，記 錄信號的值(x, y)表示圓心在(-a, 0)的圓和圓心在(0， -b)的 圓的交點(diǎn)。
然而，在如圖中所示兩個圓彼此在兩點(diǎn)相交的情況下，除了真 解(x， y)之外，還具有假解(X， Y)，并且真解(x， y)不是唯 一確定的。換言之，即使利用已知值a、 b、 c和d來執(zhí)行解調(diào)處理， 也不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行多值解調(diào)。
要指出的是，在將真解和假解互相比較的情況下，如果判定獲 得真解使得真解總是滿足特定條件，那么確定的兩個解中的滿足所 述條件的一個解可被確定為真解。例如，如果滿足如圖中所示總是 在比假解(X， Y)更靠近原點(diǎn)的位置處獲得真解(x， y)這一條件， 那么可通過選擇兩個確定的解中更靠近原點(diǎn)的一個解來獲得真解。
另外，在本實(shí)施例的情況下，由于假定的是線性讀取，所以與 相干光的添加量對應(yīng)的a和b的值并不是任意的，而是至少適用于 "它們大于再現(xiàn)圖像的振幅的絕對值的最大值"這一條件。具體地講， 該條件為
對于a的值，"a> I x I "(在下文中稱作"x+aX)") 對于b的值，"b> I y I "(在下文中稱作"y+bX)") 考慮到上述這兩點(diǎn)，已經(jīng)驗(yàn)證無論如何，如果滿足條件"x+aX)"
且"y+bX)"，則獲得的兩個解中的更靠近原點(diǎn)的解是真解(x, y)。
圖22表示了驗(yàn)證的結(jié)果。
如果按照圖22所示的方式設(shè)置x<0且y<0的條件，那么可能會
出現(xiàn)如下情況即使上述的"x+a^，，且和"y+bX)"的條件適用，假解 (X， Y )也比真解(x， y )更靠近原點(diǎn)。因此，如果僅應(yīng)用條件"x+a〉0"
且"y+bX)"，那么解未被唯一地確定。
因此，當(dāng)改變針對添加量a和b的條件來執(zhí)行試驗(yàn)計算時，發(fā)
現(xiàn)如果添加量a和b的值大于x和y的絕對值的最大值的兩倍，那
么解被唯一地確定。參照圖23對此進(jìn)行描述。
要指出的是，在圖23中，由于在兩次讀取時不需要特別地改變 相干光的添加量，所以添加量a和b可被看作圖中所示的添加量a。 簡而言之，這種情況下的解被表示為圓心在(-a， 0)的圓和圓心在 (0， -a)的圓的交點(diǎn)，如圖中所示。
另外，根據(jù)圖22，由于對于條件xO且y《出現(xiàn)反例，所以在 這種情況下，設(shè)置xO且yO的條件。
首先，當(dāng)兩個圓彼此相切時，自然只有一個解。具體地講，僅 獲得真解(x， y)。在按照這種方式兩個圓彼此相切的情況下，切 點(diǎn)位于圖中所示的直線x十y--a (稱作直線L)上。
這里，位于直線上的與原點(diǎn)之間的距離最小的點(diǎn)是坐標(biāo)為(-a/2， -a/2)的點(diǎn)，并且從該點(diǎn)到原點(diǎn)的距離Dl為a/2xVI至a/W。
這時，如果令從原點(diǎn)到(x， y)的距離D2等于x2+y2，那么如 果距離D2小于距離Dl的值的平方(a2/2)，那么真解(x， y)必 定位于直線的右上側(cè)。同時，可以保證假解(X， Y)必定位于直線 的左下側(cè)。
由此可知，如果x2+y2〈a2/2，即，如果2 (x2+y2) Sa2，那么在 獲得兩個解的情況下，可以保證真解(x， y)必定更靠近原點(diǎn)。
這時，當(dāng)x和y的絕對值為它們的最大值時，自然2(x、y2) 表現(xiàn)出最大值。如果假定x和y的絕對值均為MAX,那么2(x2+y2) 的值為2MAX2+2MAX2=4MAX2，因此，2 ( x2+y2) ^a2可被表示為 4MAX、a2,即，2MAX^a。
由此可知，在2MAX^a的情況下，即，在添加量a大于x和y 的絕對值的最大值MAX的兩倍的情況下，可以保證真解(x， y) 必定更靠近原點(diǎn)，從而真解可被唯一地確定。換言之，通過添加大 于x和y的絕對值的最大值MAX的兩倍的添加量a (即，強(qiáng)度a ) 的相干光來執(zhí)行讀取，可適當(dāng)?shù)貓?zhí)行多值解調(diào)。
要指出的是，在這種情況下，如果添加量a被試驗(yàn)性地設(shè)置成 a=2MAX,那么真解(x， y)在由圖中的點(diǎn)劃線正方形包圍的-a/2^x、
51y^a/2的范圍內(nèi)。
從上述驗(yàn)證可以確認(rèn)，如果設(shè)置將添加量a (或b )設(shè)置成大于 x和y的絕對值的最大值的兩倍的值的條件，那么在使用添加量a (b)的值和兩次讀取獲得的兩個傳感器輸出c和d的值來求解式 1I和[式21的情況下，解也可被唯一地確定。
因此，在下面，描述利用如上所述的這些值a (b) 、 c和d來 確定真解的實(shí)際計算處理(即，解調(diào)I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的處理)。
首先，分別由下面的[式3和[式4給出上述的[式1I和[式2的解。
2A=a2-b2-c2+d2 …式5
B=a2xd2+b2xc2-a2xb2-A2 …式6
為了確定解(x， y)，可以使用已知的值a、 b、 c和d來求解[式 3和[式4。具體地講，為了計算[式3和[式4]中使用的A和B，首 先將值a、 b、 c和d代入以上給出的[式51和[式6。然后，將由此 獲得的A和B分別代入[式3和[式4來求解[式3和[式4，從而計 算出解。
這時，在獲得兩個解的情況下，兩個解中的更靠近原點(diǎn)的一個 解被選擇為真解(x， y)。
通過利用上面給出的[式3至[式6和相干光的添加量a和b的 值、通過相位0的相干光添加而獲得的傳感器輸出的平方根c、通過 相位71/2的相干光添加而獲得的傳感器輸出的平方跟d來進(jìn)行計算， 可以獲得記錄信號的I軸上的振幅x和Q軸上的振幅y的信息.換 言之，可以藉此來解調(diào)出I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。
如果按照這種方式來解調(diào)I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，那么根據(jù)I數(shù)據(jù)和
52Q數(shù)據(jù)的組合的二值數(shù)據(jù)的組合(例如，在這種情況下為"ll"、 "10"、 "01"和"00"中的一個)應(yīng)該根據(jù)編碼規(guī)則進(jìn)行選擇。具體地講，例 如，在使用上述示例的情況下，如果I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合是(l,l)， 那么選擇"ll";如果該組合是(-l，l)，那么選擇"10，，；如果該組合是 (畫l，-l)，那么選擇"01，，;如果該組合是(l，-l)，那么選擇"00"?？砂?照這種方式執(zhí)行從四值代碼到二值代碼的解碼。
現(xiàn)在，描述用于實(shí)現(xiàn)作為上述第二實(shí)施例的全息多值記錄/再現(xiàn) 技術(shù)的裝置構(gòu)造。
首先，圖24僅示出了從用于實(shí)現(xiàn)作為第二實(shí)施例的全息多值記 錄/再現(xiàn)的記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造中抽選的SLM 3以及數(shù)據(jù)調(diào)制和 振幅相位控制部60的構(gòu)造。要指出的是，在這種情況下，全息記錄 和再現(xiàn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造與以上參照圖1描述的裝置的構(gòu)造相 似。另外在這種情況下，上述的那些元件用相同的標(biāo)號表示并省略 對它們的描述。
首先，在這種情況下的SLM3中，與以上參照圖9描述的相似， 強(qiáng)度調(diào)制器3a和相位調(diào)制器3b—體地形成。另外，在記錄和再現(xiàn) 裝置中，數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部60被設(shè)置為用于驅(qū)動和控制強(qiáng) 度調(diào)制器3a和相位調(diào)制器3b的元件。
如圖中所示，在數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部60中，與記錄調(diào)制 編碼單元61和映射單元62 —起設(shè)置了在圖9和16中也示出的強(qiáng)度 調(diào)制驅(qū)動器23和相位調(diào)制驅(qū)動器25。
首先，在記錄時，記錄數(shù)據(jù)被輸入到數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制 部60中。記錄調(diào)制編碼單元61對按這種方式輸入的記錄數(shù)據(jù)執(zhí)行 多值調(diào)制編碼，以將根據(jù)"0"和"1"兩個值的記錄數(shù)據(jù)調(diào)制成根據(jù)多 值的記錄編碼。具體地講，在這種情況下，執(zhí)行與QPSK對應(yīng)的四 值編碼將記錄數(shù)據(jù)調(diào)制成根據(jù)i數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合的代碼(四值
代碼)。要指出的是，由于在上文中描述了將二值數(shù)據(jù)調(diào)制成根據(jù) I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合的代碼的示例，這里將省略重復(fù)描述。
映射單元62接收通過記錄調(diào)制編碼單元61的調(diào)制編碼獲得的
53四值代碼作為對其的輸入，并執(zhí)行映射從而可獲得記錄時的信號光 和參照光。
簡而言之，關(guān)于信號光區(qū)域A2，輸入的四值代碼被映射以確定 各代碼將被布置到的數(shù)據(jù)像素的位置。另外，關(guān)于分配位置已被確 定的每個代碼，執(zhí)行根據(jù)其值的振幅和相位的分配。具體地講，根 據(jù)前面的描述，當(dāng)I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合為(l，l)時，預(yù)定振幅(例 如，在這種情況下為W)和相位tt/4被分配。同時，對于(-l，l)，預(yù) 定振幅和相位3tt/4被分配，并且對于(-l，-l)，預(yù)定振幅和相位5Ti/4 被分配。另外，對于(l，-l)，預(yù)定振幅和相位77t/4被分配。通過這種 分配，針對信號光區(qū)域A2中的每個像素確定將被記錄的振幅和相位 的值。
與此同時，映射單元62產(chǎn)生數(shù)據(jù)模式，其中，預(yù)定的數(shù)據(jù)模式 僅被應(yīng)用于參照光區(qū)域Al中并且除了 "0"之外的任何模式被應(yīng)用到 信號光區(qū)域A2外的區(qū)域的其它部分。另外，將剛描述的信號光區(qū)域 A2外的數(shù)據(jù)模式和通過如上所述的振幅分配獲得的信號光區(qū)域A2 內(nèi)的數(shù)據(jù)模式結(jié)合在一起，以產(chǎn)生用于SLM3 (強(qiáng)度調(diào)制器3a)的 全部有效像素的數(shù)據(jù)模式。
關(guān)于相位，類似地通過產(chǎn)生其中僅對信號光區(qū)域A2外的參照光 區(qū)域A1設(shè)置預(yù)定模式并且針對信號光區(qū)域A2外的全部其它部分設(shè) 置相位"O"這種數(shù)據(jù)模式并將該數(shù)據(jù)模式與通過如上所述的相位分 配獲得的信號光區(qū)域A2內(nèi)的數(shù)據(jù)模式結(jié)合，來產(chǎn)生用于SLM3(相 位調(diào)制器3b)的全部有效像素的數(shù)據(jù)模式。
另外，映射單元62基于按照這種方式產(chǎn)生的振幅側(cè)和相位側(cè)的 數(shù)據(jù)模式，通過強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23和相位調(diào)制驅(qū)動器25來控制每 個像素的輸出電壓。在這種情況下，強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23利用基于映 射單元62的控制(指令值)的驅(qū)動電壓值來驅(qū)動強(qiáng)度調(diào)制器3a的 相關(guān)像素，并且相位調(diào)制驅(qū)動器25利用基于映射單元62的控制(指 令值)的驅(qū)動電壓值來驅(qū)動相位調(diào)制器3b的相關(guān)像素。
要指出的是，在這種情況下，相位需要調(diào)制到如上所述的7tt/4。
54響應(yīng)于此，在這種情況下相位調(diào)制器3b內(nèi)部的液晶元件的厚度d被 設(shè)置成使得相位可在0到7tt/4的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)制。
在執(zhí)行數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部60在記錄時的這種操作的 情況下，從SLM 3針對每個像素輸出參照光以及被提供了作為四值 代碼的振幅和相位的組合的信號光。即，由此，^l據(jù)振幅和相位的 組合的多值代碼被記錄在全息記錄介質(zhì)11上。
然后，在這種情況下，在執(zhí)行如上所述的記錄調(diào)制編碼單元61 的調(diào)制編碼的情況下，通過對每個像素記錄的振幅和相位的組合， 可針對多個位來記錄記錄數(shù)據(jù)。簡而言之，由此實(shí)現(xiàn)了記錄容量的 增加。例如，在該實(shí)例中的QPSK的情況下，通過對每個〗象素記錄 的振幅和相位的組合可以記錄2位的記錄數(shù)據(jù)，結(jié)果，可將記錄容 量提高到兩倍。
現(xiàn)在，描述再現(xiàn)時的操作。
參照圖24，在再現(xiàn)時的數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅相位控制部60中，通 過映射單元62執(zhí)行借助上述的相干光添加來執(zhí)行兩次讀取操作的 振幅和相位控制。
具體地講，關(guān)于再現(xiàn)時的振幅控制，映射單元62產(chǎn)生一數(shù)據(jù)模 式，其中，與記錄時相似的"0"和"1"的模式被應(yīng)用于參照光區(qū)域Al， "0"被應(yīng)用于間隙區(qū)域A3和相對于參照光區(qū)域Al的外周側(cè)的區(qū)域， 此外除"O"之外的預(yù)定值被設(shè)置到信號光區(qū)域A2的內(nèi)部。然后，映 射單元62基于這個數(shù)據(jù)模式來控制強(qiáng)度調(diào)制驅(qū)動器23的輸出電壓。
這里，在這種情況下，要被分配到信號光區(qū)域A2的"預(yù)定值" 被設(shè)置成滿足上面給出的條件aSMAX的值。即，"預(yù)定值"被設(shè)置 成這樣的值該值根據(jù)如上所述的在記錄調(diào)制時要被組合的振幅和 相位的值進(jìn)行確定，并且該值大于要被記錄的信號的I軸上的振幅 (x)和Q軸上的振幅(y)的絕對值的最大值中較大一個的值的兩 倍。要指出的是，在該實(shí)例中的QPSK的情況下，要被記錄的信號 的I軸上的振幅(x)和Q軸上的振幅(y)的絕對值的最大值均為"l" 并且相等，因此，應(yīng)該滿足a^2x、 2y。對于映射單元62,預(yù)先設(shè)置滿足如上所述的條件的添加量a (=b)的值，并且以這種方式設(shè)置的添加量a的值被分配作為如上 所述的"預(yù)定值"。
另外，在這種情況下，在執(zhí)行兩次讀取時，相干光輸出相等的 強(qiáng)度。因此，在映射單元62進(jìn)行第二次讀取時的振幅控制中，執(zhí)行 與上述相似的控制。
另外，與如上所述的關(guān)于振幅的控制一起，映射單元62執(zhí)行將 預(yù)定的相位調(diào)制應(yīng)用于參照光區(qū)域Al和信號光區(qū)域A2的處理。
在這種情況下，在參照光的相位被調(diào)制成與以上參照圖20的 (b)描述的記錄時的相位相同的相位之后，在第一次讀取時，信號 光的相位被調(diào)制成"0"，而在第二次讀取時，信號光的相位被調(diào)制成
"7l/2"。
由此，首先作為第一次控制，映射單元62產(chǎn)生用于使參照光區(qū) 域Al的整個區(qū)域中的相位與記錄時的相位相同的數(shù)據(jù)模式，并且產(chǎn) 生信號光區(qū)域A2的整個區(qū)域被對應(yīng)于"7t/2"的值填充的數(shù)據(jù)模式。 然后，將這些數(shù)據(jù)模式結(jié)合在一起，以產(chǎn)生用于相位調(diào)制器3b的全 部有效像素的數(shù)據(jù)模式，并且根據(jù)該數(shù)據(jù)模式控制相位調(diào)制驅(qū)動器 25的輸出電壓。
另外，作為第二次控制，產(chǎn)生針對參照光區(qū)域A1保持與上述的
記錄時的模式相同的模式并且信號光區(qū)域A2用對應(yīng)于相位"7T"的值
進(jìn)行填充的數(shù)據(jù)模式。然后，將這些數(shù)據(jù)模式結(jié)合在一起，以產(chǎn)生 用于相位調(diào)制器3b的全部有效像素的數(shù)據(jù)模式，并且根據(jù)該數(shù)據(jù)模 式控制相位調(diào)制驅(qū)動器25的輸出電壓。
通過如上所述的映射單元62的再現(xiàn)時的控制，針對記錄在全息 記錄介質(zhì)IO上的一個全息頁，獲得添加了兩個相干光束的兩個不同 的讀取信號，其中這兩個相干光束的相位具有相差；r/2的關(guān)系(即， 相位相互正交的關(guān)系)。
在這種情況下，通過如上所述的振幅控制，要被添加的相干光 的強(qiáng)度可滿足如下條件所述強(qiáng)度大于要被記錄的信號的I軸上的振幅和Q軸上的振幅的絕對值的最大值之一的兩倍。
圖25示出了用于基于按照上述方式獲得的兩個不同的讀取信 號來執(zhí)行數(shù)據(jù)再現(xiàn)的數(shù)據(jù)再現(xiàn)部70的構(gòu)造。要指出的是，在圖25 中，以上描述過的元件用相同的標(biāo)號表示，并省略對它們的描述。
另外，為了簡化描述，假定圖像傳感器ll被構(gòu)造成從其一個像 素檢測SLM 3的一個數(shù)據(jù)像素的值，并且不執(zhí)行以上參照圖17描 述的超取樣或上轉(zhuǎn)換處理。另外，在這種情況下，描述了下面的情 況假定SLM 3側(cè)的像素和圖像傳感器11側(cè)的像素嚴(yán)格地符合彼 此——對應(yīng)的關(guān)系，并且省略上述的定位處理(重取樣處理)。
如該圖中所示，數(shù)據(jù)再現(xiàn)部70包括平方根計算塊31a、解調(diào)處 理單元71、存儲器72和調(diào)制代碼解碼單元73。
盡管圖25示出了圖1中示出的圖像傳感器11,但是從該實(shí)例 中的圖像傳感器ll中，通過以上參照圖24描述的數(shù)據(jù)調(diào)制和振幅 相位控制部60在再現(xiàn)時的操作，從一個全息頁獲得如上所述的兩個 不同的讀取信號。
在數(shù)據(jù)再現(xiàn)部70中，從圖像傳感器11針對一個全息頁獲得的 兩個不同的讀取信號被輸入到平方根計算塊31a。平方根計算塊31a
計算作為這兩個不同的讀取信號的圖像信號的值中的每個的平方 根。藉此，對于每個像素(對于每個數(shù)據(jù)像素)，獲得如上所述的 作為"I軸添加的傳感器輸出的平方根c，，和"Q軸添加的傳感器輸出 的平方根d"的值。
解調(diào)處理單元71按照如圖中所示的方式，根據(jù)從平方根計算塊 31a獲得的I軸添加的傳感器輸出的平方根c和Q軸添加的傳感器 輸出的平方根d的值以及存儲在存儲器72中的添加量信息a和b的 值，來解調(diào)記錄的信號。
要指出的是，盡管為了便于描述，示出了存儲在存儲器72中的 添加量信息量是包括添加量a (添加相位為0的相干光時)和添加 量b(添加相位為？r/2的相干光時)的兩種信息，如上所述，由于對 于第一次和第二次照射操作，在這種情況下相干光的強(qiáng)度被設(shè)置成
57相等的強(qiáng)度，所以a-b。因此，存儲在存儲器72中的添加量信息不 必為兩個值，而可以僅為一個值。例如，可僅存儲添加量a,并且 在后面的計算處理中可以按a=b來處理a和b。
這里，參照圖26的流程圖描述利用a、 b、 c和d的值解調(diào)I數(shù) 據(jù)和Q數(shù)據(jù)的解調(diào)處理單元71執(zhí)行的處理過程。
參照圖26，在步驟S101中傳感器輸出平方根c的第一次獲取 和在步驟S102中傳感器輸出平方根的第二次獲取對應(yīng)于輸入按照 上述方式從平方根計算塊31a獲得的I軸添加的傳感器輸出的平方 根c和Q軸添加的傳感器輸出的平方根d的值。
然后，在隨后的步驟S103，從存儲器72讀取添加量a的值和 添加量b的值。在如上所述僅一個值(例如，添加量a)被存儲在 存儲器72的情況下，可讀取該值，并且將該值作為添加量a和添加 量b的值進(jìn)行處理。
然后，在隨后的步驟S104,根據(jù)a、 b、 c和d的值以及[式5
和[式6來計算A和B的值。換言之，將a、 b、 c和d代入以上給 出的[式5和[式6],以確定A和B的值。
另外，在隨后的步驟S105， A和B的值被用于計算[式3和[式 4]的解。具體地講，將在步驟S104確定的A和B的值以及a、 b、 c 和d的值代入[式3]和[式4]，以確定x和y的解。
之后，在步驟S106，解中的更靠近原點(diǎn)的一個解被確定為真解 (x， y)。換言之，在步驟S105確定了兩個值的情況下，選擇解中 的更靠近原點(diǎn)的一個解作為真解(x， y)。
參照圖25，通過如上所述的過程，解調(diào)處理單元71對每個l象 素執(zhí)行確定解(x， y)的處理。這樣，針對記錄在一個全息頁中的 每個像素中的每個信號解調(diào)I數(shù)據(jù)(x)和Q數(shù)據(jù)(y)，并且將解 調(diào)結(jié)果提供給調(diào)制代碼解碼單元73。
調(diào)制代碼解碼單元73將從解調(diào)處理單元71提供的I數(shù)據(jù)和Q 數(shù)據(jù)的組合(即，多值代碼)解碼成二值代碼。即，調(diào)制代碼解碼 單元73根據(jù)預(yù)先確定的調(diào)制解碼規(guī)則，選擇與提供到其的I數(shù)據(jù)和
58Q數(shù)據(jù)的組合對應(yīng)的二值數(shù)據(jù)的組合并輸出所選擇的組合。例如， 在前面的示例的情況下，關(guān)于I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合為(l，l)的像 素，"ll"被選擇并輸出；關(guān)于組合為(-l，l)的像素，"10"被選擇并 輸出；關(guān)于組合為(-l，-l)的像素，"01"被選擇并輸出；關(guān)于組合 為(l，-l)的像素，"00"被選擇并輸出。
當(dāng)按照這種方式執(zhí)行多值代碼到二值代碼的轉(zhuǎn)換時，再現(xiàn)了記 錄數(shù)據(jù)，
要指出的是，可以以下面的方式來執(zhí)行這種情況下的解碼處理， 即，預(yù)先存儲表示多值代碼和二值代碼之間的對應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)換表并 根據(jù)該表來選擇對應(yīng)的二值代碼。
通過如上所述的記錄和再現(xiàn)裝置的構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)如上所述的 第二實(shí)施例的全息多值記錄/再現(xiàn)。
要指出的是，在前面的描述中，盡管由于描述了 QPSK被應(yīng)用 作為多值調(diào)制和解調(diào)方法的情況而使記錄容量增大到兩倍，但是例 如，如果應(yīng)用8PSK方法作為利用相同PSK的多值調(diào)制和解調(diào)方法， 那么記錄容量可增大到三倍。或者，可使用不僅應(yīng)用PSK方法而且 還應(yīng)用QAM方法的技術(shù)。在這種情況下，多值代碼不是用單個振 幅與相位的組合表示，而是用多個振幅與相位的組合表示。例如，
況下，與在QPSK的情況相似，記錄容量可被增大到兩倍?；蛘撸?如果應(yīng)用16QAM來組合四個振幅和四個相位，那么記錄容量可4皮 增大至四倍。
通過按照這種方式增大將被組合的振幅和相位的數(shù)量，每一位 (每一個像素)可表示的值的數(shù)量也同樣增大，由此可以實(shí)現(xiàn)記錄 容量的進(jìn)一步增大。
要指出的是，在在QAM中不僅使用多個相位而且使用多個振 幅的情況下，如果解調(diào)處理(用于確定解(x， y)的處理)本身使 用了與上述技術(shù)相似的技術(shù)，那么可類似地獲得I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)， 然后，通過根據(jù)記錄調(diào)制編碼規(guī)則從I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合中選擇
59在這種情況下對應(yīng)的二值數(shù)據(jù)模式，可以將記錄的多值代碼適當(dāng)?shù)?解碼成二值代碼。
另外，在第二實(shí)施例的描述中，盡管為了便于描述省略了用于 定位的配置的描述，如用于超取樣、上轉(zhuǎn)換處理和重取樣處理的配 置，但是在采用了第二實(shí)施例的多值記錄/再現(xiàn)技術(shù)的情況下，可與 在以上描述的第一實(shí)施例中類似地組合用于定位的配置。例如，可
以組合傳統(tǒng)上公知的技術(shù)，其中，將sync模式插入在記錄數(shù)據(jù)中， 并根據(jù)sync模式的位置檢測結(jié)果在再現(xiàn)側(cè)執(zhí)行定位。要指出的是， 作為要與本實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)技術(shù)組合的用于定位的技術(shù)，不僅可 以組合sync模式被插入的這種技術(shù)，而且還可以組合一些其它技術(shù)。 3-3.第二實(shí)施例的變型例
這里，根據(jù)前面的描述，在第二實(shí)施例的情況下，為了能夠以 在根據(jù)[式3和[式4]獲得的兩個解之間唯一地確定真解的方式來正 確地執(zhí)行多值解調(diào)，需要滿足作為添加量a (b)的條件的條件 a^2MAX。
然而，這是在假定始終使用任意振幅和任意相位的組合來執(zhí)行 多值編碼的情況下的條件，但是例如在要被組合的相位被限制為0， tt/2、 7t和3tt/2 (換言之，0度、卯度、180度和270度)的情況下， 添加量a的條件不必為a^2MAX，而是可以原樣地使用允許線性讀 取的如下條件添加量a"大于再現(xiàn)圖像的振幅的最大值的絕對值，， (換言之， a>x、 y)。
下面參照圖27進(jìn)行描述。
在圖27中，在圖27的(a)和圖27的(b)中，均用黑點(diǎn)表示
信號點(diǎn)布置，其中，以I軸和Q軸為基準(zhǔn)將相位O， 7t/2、 7T和37t/2
與一個特定振幅組合。然后，在圖27的(a)中，用箭頭標(biāo)記和黑 方塊標(biāo)記表示在添加了相位為0的振幅a的情況下(即，添加了相 位為0且添加量為a的相干光的情況下)每個信號點(diǎn)變化的方式。 同時，在圖27的(b)中，相似地用箭頭標(biāo)記和黑方塊標(biāo)記表示在 添加了相位為7t/2的振幅b的情況下(即，添加了相位為tt/2且添加量為b的相干光的情況下)每個信號點(diǎn)變化的方式。要指出的是，
在這種情況下，也假定a-b。
這里，參照圖27的(a)和(b)可知，當(dāng)相位O或相位tt與特 定振幅組合時，Q軸上的信號點(diǎn)的值為O。換言之，y=0。由此，以 上給出的[式1變?yōu)閇x+a、c2，并且由此可知，如果x+a^;0,那么 x=c-a。通過將其代入[式2]，獲得
△x=(c-a)2+b2-d2 …式7
另一方面，當(dāng)相位7l/2或相位37T/2被組合時，由于I軸上的信
號點(diǎn)的坐標(biāo)變?yōu)? (x=0)，所以[式2變成(y+b) 2=d2。由此，如 果y+b^)，那么y-d-b。通過將其代入[式l，獲得
△y= (d-b)2+a2-c2 …[式8]
因此，在計算兩次讀取后的Ax和Ay的情況下，
:i口果I Ax I < I Ay I ，另，么x=c-a， y=0，但是
如果I Ax I ^ I Ay I ，那么x=0， y=d-b 并且解(x， y)由此可被唯一地確定。
這里，如果嘗試實(shí)現(xiàn)作為如上所述的第二實(shí)施例的變型例的技 術(shù)，那么在記錄時，圖24中示出的映射單元62不使用除了 0， tt/2、 7t和3tt/2之外的任何其它相位作為與振幅組合的相位。具體地講， 例如，在四個相位與一個特定振幅組合來執(zhí)行四值記錄的情況下，
四值代碼通過組合四個相位O, 7T/2、 7T和37T/2與所述振幅來表示。
另外，在這種情況下，當(dāng)再現(xiàn)時，映射單元62不必將滿足以上 給出的a^2MAX的值設(shè)置成將被分配到信號光區(qū)域A2內(nèi)部的值， 但是可以分配至少滿足a>x、 y的值(即，該值^皮設(shè)置成大于再現(xiàn)圖 像的振幅的絕對值的最大值)。
此外，為了確認(rèn)，描述作為如上所述的第二實(shí)施例的變型例的 用于實(shí)現(xiàn)解調(diào)處理的以上參照圖25描述的解調(diào)處理單元71的操作。 在這種情況下，首先獲取在通過干涉光添加進(jìn)行的兩次讀取操作時 由平方根計算塊31a計算的I軸添加的傳感器輸出的平方根c和Q 軸添加的傳感器輸出的平方根d的值。然后，在這種情況下，使用
61c和d的值以及從存儲器72讀取的a和b的值，分別根據(jù)以上給出 的[式7和[式S]來計算Ax和Ay。
然后，如果I Ax I < I Ay I ,那么計算x-c-a，然后將計算結(jié)果 和y-0結(jié)合在一起來確定解(x，y)。另一方面，如果I Ax I ^ I Ay I ， 那么計算y-d-b，然后將計算結(jié)果與x-O結(jié)合在一起來確定解(x，y)。
按照這種方式，對于第二實(shí)施例的變型例，通過采用組合的相
位被限制為O， 71/2、 7t和3tt/2的多值記錄，可以使相干光的添加量 條件等同于允許線性讀取的條件。 5.變型例
盡管以上描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不應(yīng)該限于上面 描述的實(shí)施例。
例如，在前面的描述中，盡管描述了本發(fā)明應(yīng)用于可以執(zhí)行記 錄和再現(xiàn)的記錄和再現(xiàn)裝置的情況，但是本發(fā)明也適用于僅能執(zhí)行 記錄的專用于記錄的裝置(記錄裝置)或僅能執(zhí)行再現(xiàn)的專用于再 現(xiàn)的裝置(再現(xiàn)裝置)。
為了確認(rèn)進(jìn)行描述，在記錄裝置基于第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn) 裝置的情況下，通過執(zhí)行三值記錄使得提供的記錄裝置能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù) 據(jù)記錄容量的增加。
另 一方面，在記錄裝置基于第二實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置的情 況下，通過記錄利用PSK或QAM方法的調(diào)制編碼而獲得的多值代 碼使得提供的記錄裝置可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄容量的增加。另外，在再 現(xiàn)裝置基于第二實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置的情況下，提供的再現(xiàn)裝 置能夠適當(dāng)?shù)卦佻F(xiàn)在PSK或QAM方式的調(diào)制編碼過程中執(zhí)行多值 記錄而記錄在全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。
另外，盡管實(shí)施例指出了記錄和再現(xiàn)裝置與具有反射膜的反射 型全息記錄介質(zhì)10兼容的情況，但是本發(fā)明也可適當(dāng)應(yīng)用于記錄和 再現(xiàn)裝置與不包括反射膜的透射型全息記錄介質(zhì)兼容的情況。
在這種情況下，在再現(xiàn)系統(tǒng)中，可以省略光束分束器4，其中，
62光束分束器4用于引入響應(yīng)于向圖像傳感器側(cè)照射參照光而獲得的 衍射光作為反射光。代替地，在這種情況下，由于響應(yīng)于參照光的 照射獲得的衍射光透射穿過全息記錄介質(zhì)本身，所以再現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)該 被構(gòu)造為在全息記錄介質(zhì)的從激光出射點(diǎn)側(cè)觀看的相對側(cè)設(shè)置另外 的物鏡(會聚透鏡)，從而作為透射光的衍射光通過會聚透鏡被引 入圖像傳感器側(cè)。
為了確認(rèn)進(jìn)行描述，在剛描述的透射型的情況下，全息記錄和 再現(xiàn)的基本操作本身與反射型的情況相似，在記錄時，參照光和信 號光一起照射以將數(shù)據(jù)以參照光和信號光的干涉條紋的形式記錄在 全息記錄介質(zhì)上。然后，當(dāng)再現(xiàn)時，參照光和相干光被照射在全息 記錄介質(zhì)上，然后通過圖像傳感器檢測從全息記錄介質(zhì)獲得的衍射 光(再現(xiàn)圖像)和相干光，以類似地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
另外，在前面的描述中，盡管描述了本發(fā)明應(yīng)用于采用同軸方 法的情況的情況，在同軸方法中參照光和信號光被設(shè)置在同 一軸上 并被照射在全息記錄介質(zhì)上，但是本發(fā)明還適用于采用所謂的雙角 度光通量方法(two-light flux method )的情況，其中，信號光和參 照光以不同的角度照射。
此外，在前面的描述中，盡管描述了強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器 一體地形成的情況，其中，強(qiáng)度調(diào)制器用于執(zhí)行空間光強(qiáng)度調(diào)制以 產(chǎn)生信號光和參照光，相位調(diào)制器用于對信號光和參照光執(zhí)行空間 光相位調(diào)制，但是也可以采用不同的構(gòu)造，即，強(qiáng)度調(diào)制器和相位 調(diào)制器彼此單獨(dú)地形成并設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中的不同位置處。
然而，即使在按照上述方式將強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器形成為 單獨(dú)構(gòu)件的情況下，它們的像素也需要按照彼此——對應(yīng)的關(guān)系嚴(yán) 格地對應(yīng)。換言之，在按照上述方式將強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器形 成為單獨(dú)構(gòu)件的情況下，需要執(zhí)行對它們的定位以及光學(xué)倍率的調(diào) 整，從而使強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器的像素可按照彼此一一對應(yīng)的 關(guān)系嚴(yán)格地對應(yīng)。
另外，在前面的描述中，盡管使用能夠響應(yīng)于驅(qū)動電壓電平而
63可變地執(zhí)行強(qiáng)度調(diào)制的液晶面板作為強(qiáng)度調(diào)制器，但是如果假定將
被作為相干光添加的光的強(qiáng)度在第一實(shí)施例的情況下為"1.0"，那
么僅需要簡單地僅控制光的開/關(guān)。在這種情況下，也可以使用例如
DMD (數(shù)字微鏡器件)作為強(qiáng)度調(diào)制器。
另外在第二實(shí)施例中，例如，在記錄時要被組合為多值代碼的 振幅為"0"或"l，，并且此外要被添加作為相干光的光的強(qiáng)度為"1.0" 之外的情況下，相似地可以使用DMD作為強(qiáng)度調(diào)制器。
另外，強(qiáng)度調(diào)制器不僅能夠形成為在實(shí)施例中使用的透射型液 晶面板，也可以形成為反射型液晶面板。
另外，在前面的描述中，盡管描述了使用透射型的液晶面板作 為相位調(diào)制器的情況，但是也可以使用任何其它元件，只要該元件 能夠響應(yīng)于每個像素的驅(qū)動電壓電平以像素為單位可變地調(diào)制相位 即可。
權(quán)利要求
1、一種用于在全息記錄介質(zhì)上執(zhí)行記錄的記錄裝置，在所述全息記錄介質(zhì)上數(shù)據(jù)被記錄為參照光和信號光的干涉條紋，所述記錄裝置包括空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，用于以像素為單位執(zhí)行空間光強(qiáng)度調(diào)制；空間光相位調(diào)制裝置，用于以像素為單位執(zhí)行空間光相位調(diào)制；光學(xué)系統(tǒng)，用于將從光源發(fā)射的光通過所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置引導(dǎo)到全息記錄介質(zhì)；轉(zhuǎn)換裝置，用于將由兩種不同值的組合形成的輸入數(shù)據(jù)列轉(zhuǎn)換成由三種或更多種不同值的組合形成的另一數(shù)據(jù)列；和振幅和相位控制裝置，用于響應(yīng)于從所述轉(zhuǎn)換裝置獲得的數(shù)據(jù)列中的每個值，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度和相位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的記錄裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換裝置將輸入數(shù)據(jù)列轉(zhuǎn)換成由三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列，并且所述振幅和相位控制裝置響應(yīng)于通過所述轉(zhuǎn)換裝置獲得的數(shù)據(jù)列的每個值，將所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度控制成"O"或"O"以外的預(yù)定強(qiáng)度，并將所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的相位控制成"O"或"O"以外的預(yù)定相位。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的記錄裝置，其中，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)列被轉(zhuǎn)換成由三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列時，所述轉(zhuǎn)換裝置執(zhí)行可使得除了 "O"之外的兩種不同值的數(shù)量彼此相等的轉(zhuǎn)換。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的記錄裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換裝置將輸入數(shù)據(jù)列轉(zhuǎn)換成由三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列，其中，輸入數(shù)據(jù)列中的一個符號由至少8位以上形成，并且由三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列中的一個符號由7位以上形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的記錄裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)PSK方法或QAM方法執(zhí)行調(diào)制處理以將輸入數(shù)據(jù)列轉(zhuǎn)換成I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合；并且所述振幅和相位控制裝置進(jìn)行控制，以使得所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度和相位可為對應(yīng)于遒過所述轉(zhuǎn)換裝置獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合的預(yù)定光強(qiáng)度和預(yù)定相位。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的記錄裝置，其中，所述振幅和相位控制裝置響應(yīng)于通過所述轉(zhuǎn)換裝置獲得的數(shù)據(jù)列的每個值，將所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的相位控制成"0"、 ";r/2"、 "7r，，或"37T/2"。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的記錄裝置，其中，所述記錄裝置能夠再現(xiàn)全息記錄介質(zhì)，并且所述轉(zhuǎn)換裝置將輸入數(shù)據(jù)列轉(zhuǎn)換成由三種不同值的組合形成的另一數(shù)據(jù)列，而所述振幅和相位控制裝置在記錄時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得在所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置預(yù)先限定了用于產(chǎn)生所述參照光的參照光區(qū)域和用于產(chǎn)生所述信號光的信號光區(qū)域的情況下，至少在所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有預(yù)定模式，并且在所述信號光區(qū)域中，響應(yīng)于通過所述三值調(diào)制編碼裝置獲得的數(shù)據(jù)列的每個值來控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度和相位，但是在再現(xiàn)時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得當(dāng)要通過照射所述參照光來獲得根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的再現(xiàn)圖像時，所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有與記錄時使用的所述預(yù)定模式相同的模式，并且此外所述信號光區(qū)域中的總光強(qiáng)度可為大于所述再現(xiàn)圖像的振幅的絕對值的最大值的預(yù)定光強(qiáng)度，并且還控制所述空間光相位調(diào)制裝置使得可在所述參照光區(qū)域中的基準(zhǔn)相位與所述信號光區(qū)域中的相位之間提供tt/2的相位差；所述記錄裝置還包括圖像信號獲取裝置，用于接收根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的所述再現(xiàn)圖像和如下相干光，所述再現(xiàn)圖像是通過響應(yīng)于由所述光學(xué)系統(tǒng)將所述振幅和相位控制裝置在再現(xiàn)時在所述參照光區(qū)域的控制過程中產(chǎn)生的所述參照光以及在所述信號光區(qū)域的控制過程中產(chǎn)生的所述預(yù)定光強(qiáng)度的相干光引導(dǎo)到所述全息記錄介質(zhì)而獲得的，并且圖像信號獲取裝置基于再現(xiàn)圖像和所述相干光的接收結(jié)果而獲得圖像信號；平方根計算裝置，用于計算形成通過所述圖像信號獲取裝置獲得的所述圖像信號的每個值的平方根；去除裝置，用于根據(jù)所述平方根計算裝置的平方根計算結(jié)果從圖像信號中去除所述相干光的分量；像素值獲取裝置，用于根據(jù)通過所述去除裝置獲得的圖像信號來獲取記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的像素值；數(shù)據(jù)鑒別裝置，用于針對通過所述像素值獲取裝置獲得的像素值執(zhí)行數(shù)據(jù)鑒別，以獲得由所述三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列；和解碼裝置，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換規(guī)則，將通過所述數(shù)據(jù)鑒別裝置獲得的由所述三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列解碼成由兩種不同值的組合形成的另一數(shù)據(jù)列。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄裝置，其中，所述去除裝置從所述平方根計算結(jié)果中減去對應(yīng)于所述相干光的所述預(yù)定光強(qiáng)度的值，以去除所述相干光的分量。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的記錄裝置，其中，所述記錄裝置能夠再現(xiàn)所述全息記錄介質(zhì)，并且所述轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)PSK方法或Q AM方法執(zhí)行調(diào)制處理以將所述輸入數(shù)據(jù)列轉(zhuǎn)換成I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合，而所述振幅和相位控制裝置在記錄時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得在通過所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置預(yù)先限定了用于產(chǎn)生所述參照光的參照光區(qū)域和用于產(chǎn)生所述信號光的信號光區(qū)域的情況下，至少在所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有預(yù)定模式，并且在所述光信號區(qū)域中，進(jìn)行控制使得所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度和相位可以為對應(yīng)于通過所述轉(zhuǎn)換裝置獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合的預(yù)定光強(qiáng)度和預(yù)定相位，但是在再現(xiàn)時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得當(dāng)要通過照射所述參照光來獲得根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的一個全息頁的數(shù)據(jù)的再現(xiàn)圖像時，所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有與記錄時使用的所述預(yù)定模式相同的模式，并且此外在從要被所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置調(diào)制的光強(qiáng)度和相位的組合確定的記錄信號的I軸上的振幅和Q軸上的振幅的絕對值的最大值中的較大一個被表示為MAX的情況下，所述信號光區(qū)域中的總光強(qiáng)度可大于2MAX，并且還控制所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的相位，使得分別在兩個不同時刻產(chǎn)生兩個不同的相干光束從而使它們與所述再現(xiàn)圖像的相位差為"0"和"7T/2",其中所述兩個不同的相干光束具有通過控制所述信號光區(qū)域中的光強(qiáng)度而獲得的大于2MAX的光強(qiáng)度；所述記錄裝置還包括圖像信號獲取裝置，用于接收根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的所述再現(xiàn)圖像和如下相干光，所述再現(xiàn)圖像響應(yīng)于通過所述光學(xué)系統(tǒng)將所述振幅和相位控制裝置在再現(xiàn)時對每一個全息頁的控制記錄介質(zhì)而獲得兩次，且圖像信號獲取裝置基于所述再現(xiàn)圖像和^述相干光的接收結(jié)果而獲得兩種不同的圖像信號；平方根計算裝置，用于計算形成通過所述圖像信號獲取裝置獲得的所述兩種圖像信號的每個值的平方根；多值解調(diào)裝置，用于利用通過所述平方根計算裝置獲得的所述兩種不同的圖像信號的平方根計算結(jié)果以及所述相干光的光強(qiáng)度的值來執(zhí)行預(yù)定數(shù)學(xué)運(yùn)算，以計算記錄在所述全息頁的每個像素上的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合；和解碼裝置，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換規(guī)則，將由作為所述多值解調(diào)裝置的計算結(jié)果而獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合形成的數(shù)據(jù)解碼成由兩種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的記錄裝置，其中，在通過所述平方根計算裝置獲得的所述兩種不同的圖像信號的平方根計算結(jié)果用c和d表示的情況下，所述多值調(diào)制裝置計算當(dāng)所述相干光與所述再現(xiàn)圖像的相位差為"O"時所述相干光的光強(qiáng)度的值用a表示時的光強(qiáng)度以及當(dāng)所述相位差為"7i/2"時所述相干光的光強(qiáng)度的值用b表示時的光強(qiáng)度，記錄的I數(shù)據(jù)的值用x表示，記錄的Q數(shù)據(jù)的值用y表示，并利用表達(dá)式1x={-ax(A+b2)±bV^}/ ( a2+b2)…式3y={-bx(A-b2)±a刷/ ( a2+b2) …式4[表達(dá)式2]2A=a2-b2-c2+d2 …式5B=a2xd2+b2xc2-a2xb2-A2 …式6來計算x和y以計算記錄的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合。
11、 一種用于執(zhí)行在全息記錄介質(zhì)上的記錄和從全息記錄介質(zhì)的再現(xiàn)的記錄和再現(xiàn)裝置的記錄和再現(xiàn)方法，在所述全息記錄介質(zhì)上數(shù)據(jù)被記錄為參照光和信號光的干涉條紋，所述記錄和再現(xiàn)裝置包括空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，用于以像素為單位執(zhí)行空間光強(qiáng)度調(diào)制；空間光相位調(diào)制裝置，用于以像素為單位執(zhí)行空間光相位調(diào)制；和光學(xué)系統(tǒng)，用于將從光源發(fā)射的光通過所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置引導(dǎo)到所述全息記錄介質(zhì)，所述記錄和再現(xiàn)方法包括三值調(diào)制編碼步驟，將由兩種不同值的組合形成的輸入數(shù)據(jù)列轉(zhuǎn)換成由三種不同值的組合形成的另一數(shù)據(jù)列；振幅和相位控制步驟，在記錄時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得在通過所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置預(yù)先限定了用于產(chǎn)生所述參照光的參照光區(qū)域和用于產(chǎn)生所述信號光的信號光區(qū)域的情況下，至少在所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有預(yù)定模式，并且在所述光信號區(qū)域中，響應(yīng)于通過所述三值調(diào)制編碼步驟獲得的數(shù)據(jù)列的每個值來控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度和相位，但是在再現(xiàn)時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得當(dāng)要通過照射所述參照光來獲得根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的再現(xiàn)圖像時，所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有與記錄時使用的所述預(yù)定模式相同的模式，并且此外所述信號光區(qū)域中的總光強(qiáng)度可為大于所述再現(xiàn)圖像的振幅的絕對值的最大值的預(yù)定光強(qiáng)度，并且還控制所述空間光相位調(diào)制裝置使得可在所述參照光區(qū)域中的基準(zhǔn)相位與所述信號光區(qū)域中的相位之間提供tt/2的相位差；圖像信號獲取步驟，接收根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的所述再現(xiàn)圖像和如下相干光，所述再現(xiàn)圖像是通過響應(yīng)于通過所述光學(xué)系統(tǒng)將所述振幅和相位控制裝置在再現(xiàn)時在所述參照光區(qū)域的的所述預(yù)定光強(qiáng)度的相干光引導(dǎo)到所述全息記錄介質(zhì)而獲得的，并且圖像信號獲取步驟基于所述再現(xiàn)圖像和所述相干光的接收結(jié)果而獲得圖像信號；平方根計算步驟，計算形成通過所述圖像信號獲取步驟獲得的所述圖像信號的每個值的平方根；去除步驟，根據(jù)通過所述平方根計算步驟的平方根計算結(jié)果從圖像信號中去除相干光的分量；像素值獲取步驟，根據(jù)通過所述去除步驟獲得的圖像信號來獲取記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的像素值；數(shù)據(jù)鑒別步驟，針對通過所述像素值獲取步驟獲得的像素值執(zhí)行數(shù)據(jù)鑒別，以獲得由三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列；和解碼步驟，根據(jù)所述三值調(diào)制編碼步驟的調(diào)制編碼規(guī)則，將通過所述數(shù)據(jù)鑒別步驟獲得的由所述三種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)列解碼成由兩種不同值的組合形成的另一數(shù)據(jù)列。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11的記錄和再現(xiàn)方法，其中，在去除步驟，從所迷平方根計算結(jié)果中減去對應(yīng)于所述相干光的所述預(yù)定光強(qiáng)度的值，以去除所述相干光的分量。
13、 一種用于執(zhí)行在全息記錄介質(zhì)上的記錄和從全息記錄介質(zhì)的再現(xiàn)的記錄和再現(xiàn)裝置的記錄和再現(xiàn)方法，在所述全息記錄介質(zhì)上數(shù)據(jù)被記錄為參照光和信號光的干涉條紋，所述記錄和再現(xiàn)裝置包括空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，用于以像素為單位執(zhí)行空間光強(qiáng)度調(diào)制；空間光相位調(diào)制裝置，用于以像素為單位執(zhí)行空間光相位調(diào)制；和光學(xué)系統(tǒng)，用于將從光源發(fā)射的光通過所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置引導(dǎo)到所述全息記錄介質(zhì)，所述記錄和再現(xiàn)方法包括多值調(diào)制編碼步驟，才艮據(jù)PSK方法或QAM方法執(zhí)行調(diào)制處理以合；振幅和相位控制步驟，在記錄時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得在通過所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置預(yù)先限定了用于產(chǎn)生所述參照光的參照光區(qū)域和用于產(chǎn)生所述信號光的信號光區(qū)域的情況下，至少在所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有預(yù)定模式，并且在所述光信號區(qū)域中，進(jìn)行控制使得所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的光強(qiáng)度和相位可以預(yù)定光強(qiáng)度和預(yù)定相位，但是在再現(xiàn)時，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置，使得當(dāng)要通過照射所述參照光來獲得根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的一個全息頁的數(shù)據(jù)的再現(xiàn)圖像時，所述參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有與記錄時使用的所述預(yù)定模式相同的模式，并且此外在從要被所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置調(diào)制的光強(qiáng)度和相位的組合確定的記錄信號的I軸上的振幅和Q軸上的振幅的絕對值的最大值中的較大一 個被表示為MAX的情況下，所述信號光區(qū)域中的總光強(qiáng)度可大于 2MAX，并且還控制所迷空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的相位，使 得分別在兩個不同時刻產(chǎn)生兩個不同的相干光束從而使它們與所述 再現(xiàn)圖像的相位差為"0"和"7T/2"，其中所述兩個不同的相干光束具有 通過控制所述信號光區(qū)域中的光強(qiáng)度而獲得的大于2MAX的光強(qiáng)度；圖像信號獲取步驟，接收根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù) 的所述再現(xiàn)圖像和如下相干光，所述再現(xiàn)圖像響應(yīng)于通過所述光學(xué)系 統(tǒng)將所述振幅和相位控制步驟在再現(xiàn)時對每一個全息頁的控制過程 中產(chǎn)生的所述參照光和所述相干光的兩個光束引導(dǎo)到所述全息記錄 介質(zhì)而獲得兩次，并且圖像信號獲取步驟基于所述再現(xiàn)圖像和所述相 千光的接收結(jié)果而獲得兩種不同的圖像信號；平方根計算步驟，計算形成通過所述圖像信號獲取步驟獲得的所 述兩種圖像信號的每個值的平方根；多值解調(diào)步驟，利用通過所述平方根計算步驟獲得的所述兩種不 同的圖像信號的平方根計算結(jié)果以及所述相干光的光強(qiáng)度的值來執(zhí) 行預(yù)定數(shù)學(xué)運(yùn)算，以計算記錄在所述全息頁的每個像素上的I數(shù)據(jù)和 Q數(shù)據(jù)的組合；和解碼步驟，根據(jù)所述多值調(diào)制編碼步驟的調(diào)制編碼規(guī)則，將由作 為所述多值解調(diào)步驟的計算結(jié)果而獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合形成 的數(shù)據(jù)解碼成由兩種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)。
14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的記錄和再現(xiàn)方法，其中，在所述多值調(diào)制步驟，在所述平方根計算步驟中獲得的兩種不同 的圖像信號的平方根計算結(jié)果用c和d表示、當(dāng)所述相干光與所述再 現(xiàn)圖像的相位差為"O"時的所述相干光的光強(qiáng)度的值用a表示以及當(dāng)所述相位差為"7t/2"時的所述相干光的光強(qiáng)度的值用b表示、記錄的I數(shù)據(jù)的值用x表示、記錄的Q數(shù)據(jù)的值用y表示的情況下，利用 [表達(dá)式1x={-ax(A+b2)±bV^}/ ( a2+b2)…式3y={-bx(A-b2)±aV^}/ ( a2+b2) [表達(dá)式2
2A=a2-b2-c2 +d2 B=a2xd2+b2xc2-a2xb2-A2…式4…式5 ".式6來計算x和y的值以計算記錄的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合。
15、 一種用于從全息記錄介質(zhì)執(zhí)行再現(xiàn)的再現(xiàn)裝置的再現(xiàn)方法， 在所述全息記錄介質(zhì)上，基于通過#>據(jù)PSK方法或QAM方法的調(diào)制 處理獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合的光強(qiáng)度和相位的信息被記錄為參 照光和信號光的相干條紋，所述再現(xiàn)裝置包括空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置， 用于以像素為單位執(zhí)行空間光強(qiáng)度調(diào)制；空間光相位調(diào)制裝置，用于 以像素為單位執(zhí)行空間光相位調(diào)制；和光學(xué)系統(tǒng)，用于將從光源發(fā)射 的光通過所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置和所述空間光相位調(diào)制裝置引導(dǎo) 到所述全息記錄介質(zhì)，所述再現(xiàn)方法包括振幅和相位控制步驟，控制所述空間光強(qiáng)度調(diào)制裝置的每個像素 的光強(qiáng)度，使得當(dāng)要通過照射所述參照光來獲得根據(jù)記錄在所述全息 記錄介質(zhì)上的一個全息頁的數(shù)據(jù)的再現(xiàn)圖像時，用于產(chǎn)生所述參照光 的參照光區(qū)域中的光強(qiáng)度可具有與記錄時使用的模式相同的預(yù)定模 式，并且此外在記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的信號的I軸上的振幅和 Q軸上的振幅的絕對值的最大值中的較大一個被表示為MAX的情況 下，用于產(chǎn)生所述信號光的信號光區(qū)域中的總光強(qiáng)度可大于2MAX， 并且還控制所述空間光相位調(diào)制裝置的每個像素的相位，使得分別在 兩個不同時刻產(chǎn)生兩個不同的相干光束從而使它們與所述再現(xiàn)圖像 的相位差為"0"和"7T/2"，其中所述兩個不同的相干光束具有通過控制 所述信號光區(qū)域中的光強(qiáng)度而獲得的大于2MAX的光強(qiáng)度；圖像信號獲取步驟，接收根據(jù)記錄在所述全息記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù) 的所述再現(xiàn)圖像和如下相干光，所述再現(xiàn)圖像響應(yīng)于通過所述光學(xué)系 統(tǒng)將所述振幅和相位控制步驟在再現(xiàn)時對每一個全息頁的控制過程 中產(chǎn)生的所述參照光和所述相干光的兩個光束引導(dǎo)到所述全息記錄介質(zhì)而獲得兩次，并且圖像信號獲取步驟基于所述再現(xiàn)圖像和所述相干光的接收結(jié)果而獲得兩種不同的圖像信號；平方根計算步驟，計算形成通過所述圖像信號獲取步驟獲得的所 述兩種圖像信號的每個值的平方根；多值解調(diào)步驟，利用通過所述平方根計算步驟獲得的所述兩種不 同的圖像信號的平方根計算結(jié)果以及所述相干光的光強(qiáng)度的值來執(zhí) 行預(yù)定數(shù)學(xué)運(yùn)算，以計算記錄在所述全息頁的每個像素上的I數(shù)據(jù)和 Q數(shù)據(jù)的組合；和解碼步驟，根據(jù)預(yù)先確定的調(diào)制編碼規(guī)則，將由作為所述多值解 調(diào)步驟的計算結(jié)果而獲得的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合形成的數(shù)據(jù)解碼成 由兩種不同值的組合形成的數(shù)據(jù)。
16、根據(jù)權(quán)利要求15的記錄和再現(xiàn)方法，其中，在所述多值調(diào)制步驟，在所述平方根計算步驟中獲得的兩種不同 的圖像信號的平方根計算結(jié)果用c和d表示、當(dāng)所述相干光與所述再 現(xiàn)圖像的相位差為"O"時的所述相干光的光強(qiáng)度的值用a表示以及當(dāng)所述相位差為"7l/2"時的所述相干光的光強(qiáng)度的值用b表示、記錄的I數(shù)據(jù)的值用x表示、記錄的Q數(shù)據(jù)的值用y表示的情況下，利用表達(dá)式1]x={-ax(A+b2)±bV^}/ ( a2+b2)…式3 y={-bx(A-b2)±aV^}/ ( a2+b2) …式4[表達(dá)式22A=a2-b2-c2+d2 …式5B=a2xd2+b2xc2-a2xb2-A2 …式6來計算x和y的值以計算記錄的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)的組合。
全文摘要
作為全息記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)，通過允許每個像素的可表現(xiàn)的值從過去的二值變?yōu)椴恍∮谌?，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)記錄的容量。過去，二值通過兩種類型的振幅值“0”和“1”表示，但是通過例如相對于振幅值“0”、“1”組合“0”和“π”的相位值，可以確保表示“0”、“1”和“-1”的三值(振幅“1”×相位“π”)。具體地說，根據(jù)預(yù)定編碼規(guī)則將由“0”和“1”組成的二值數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換成由“0”、“1”和“-1”組成的三值數(shù)據(jù)串。值為“0”的像素被分配振幅“0”，值為“1”的像素被分配振幅“1”(相位“0”)，值為“-1”的像素被分配振幅“1”和相位“π”，以進(jìn)行記錄。這使得可以擴(kuò)大數(shù)據(jù)記錄的容量。
文檔編號G11B7/0065GK101542611SQ20088000048
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者原雅明 申請人:索尼株式會社