CN101826340B - 再现装置及再现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及再现装置及再现方法。该再现装置包括光源，其向全息记录介质发射用于再现记录信息的光，所述全息记录介质利用信号光与参考光的干涉条纹来记录信息；光照射单元，其生成用于获得根据所述记录信息的再现图像的所述参考光，并生成具有均一强度及相位的DC光，并且利用所述参考光及所述DC光两者以及仅利用所述DC光来照射所述全息记录介质；光接收单元，其对所述DC光及所述再现图像进行光接收，并对所述DC光进行光接收；以及差异计算单元，其对基于所述再现图像及所述DC光的光接收结果而获得的图像信号与基于所述DC光的光接收结果而获得的图像信号之间的差异进行计算。

Description

再现装置及再现方法

技术领域

本发明涉及用于对全息记录介质进行再现的再现装置及其方法。

背景技术

例如，如日本未审查专利申请公开号2006-107663，2008-152827以及2008-310924中所公开的，公知一种全息记录及再现方法，其通过利用信号光与参考光的干涉条纹来记录数据，并利用参考光的照射来对利用干涉条纹记录的数据进行再现。作为全息记录及再现方法，公知一种所谓同轴方法，其通过将信号光与参考光设置在同一轴线上来进行记录。

[通过相位调制进行的高密度记录]

图17，图18A及图18B是用于说明通过同轴方法来进行全息记录及再现的技术的视图，图17示出了记录技术，而图18A及图18B示出了再现技术。

首先，在图17中，来自光源的入射光在记录期间于空间光调制器(SLM)101中受到空间光强度调制(以下简称为“强度调制”)，由此如图所示生成设置在同一光轴上的信号光及参考光。SLM 101例如由液晶面板等构成。

此时，根据在像素单元中记录的数据，经过强度调制而生成信号光。此外，以预定方式通过强度调制而生成参考光。

上述在SLM 101中生成的信号光及参考光通过相位掩模(phasemask)102被空间相位调制。如图所示，由相位掩模102为信号光及参考光随机分配相位图案(phase pattern)。

为信号光及参考光随机分配相位调制图案的原因在于，可通过促进提高信号光与参考光的干涉效率并扩展记录信号的波谱，来抑制DC分量并实现高密度记录。

在此情况下，可将例如“0”及“π”这两个值的随机相位图案设定为相位调制图案。换言之，可以设定下述相位调制图案：其一半包括未经相位调制(即，相位＝0)的像素，而其另一半包括经过相位调制π(180°)的像素。

这里，作为信号光，SLM 101产生光，其强度通过强度调制根据记录数据而被调制为“0”或“1”。当上述信号光经过相位调制“0”或“π”时，产生的光分别具有“-1”、“0”及“1(+1)”作为波前振幅。换言之，具有光强“1”的经调制像素当经过相位“0”的调制时，振幅为“1”，并且当经过相位“π”的调制时，振幅为“-1”。此外，无论相位“0”或相位“π”的调制如何，光强“0”的像素都具有振幅“0”。

这里，通过根据记录数据经过强度调制而生成信号光。为此，并非在所有时间均随机地设置光强(振幅)“0”及“1”，而是促进了DC分量的生成。

假定由相位掩模102生成的相位图案为随机图案。因此，能够随机地将从SLM 101发出的信号光及参考光中具有光强“1”的像素划分(对半)为振幅“1”及“-1”。由此，通过随机地划分为振幅“1”及“-1”，能够均一地在Fourier面(频率平面：在此情况下，其可被视为介质上的图像)上使波谱分散，由此抑制由记录信号生成的DC分量。

如果如上所述抑制了DC分量，则能够提高数据记录密度。

这里，因为在记录信号中生成了DC分量，故记录材料因DC分量而显示出强烈的反应，由此可能会不能实现对全息图的多次记录。换言之，记录有DC分量的部分可能会不能进行全息图(或数据)的更多次记录。

如果如上所述DC分量因随机相位图案而被抑制，则能够执行对数据的多次记录，并实现高密度记录。

以下回到说明。

通过相位掩模102经由相位调制的信号光及参考光被物镜103会聚在一起，并被照射在全息记录介质HM上。因此，根据全息记录介质HM上的信号光(记录图像)形成干涉条纹(衍射光栅：全息图)。换言之，因为形成了干涉条纹，故可执行对数据的记录。

这里，通过以上说明可以理解，在全息记录及再现系统中，通过信号光与参考光的一次干涉所记录的数据单位是记录及再现的最小单位。在信号光中，通过SLM 101的空间光调制对数据“0”及“1”进行2维设置。换言之，信号光传送相当于多个比特的记录数据的信息。在全息记录及再现系统中，相当于如上在信号光中设置的多个比特的数据单位是记录及再现的最小单位。此外，通过信号光与参考光的一次干涉所记录的全息图被称为“全息页”，其中，全息图包含上述多个数据比特。

在图18A及图18B中，在图18A中所示的再现过程中，对于入射光，通过SLM 101的空间光调制(强度调制)而生成参考光。此外，向如上生成的参考光分配与通过相位掩模102的空间光相位调制而记录的相同的相位图案。

在图18A中，通过相位掩模102经由相位调制的参考光经由物镜103照射在全息记录介质HM上。

因此，此时，向参考光分配与记录时相同的相位图案。如图18B所示，上述参考光照射在全息记录介质HM上，由此根据记录的全息图获得衍射光，并且从全息记录介质HM发出衍射光作为反射光。换言之，可根据记录数据获得再现图像(再现光)。

如上获得的再现光在图像传感器104(例如由电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等构成)中经过光接收，并且基于图像传感器104的光接收信号来执行对记录数据的再现。

[通过孔径的高密度记录]

在上述全息记录及再现技术中，能够通过使用相位掩模102抑制信号光的DC分量来实现高密度记录。这种利用相位掩模102的技术被视为已经实现了高密度记录，因为该技术能够对全息页进行多次记录。

另一方面，在现有技术中，提出了一种减小全息页尺寸的技术作为另一种实现高密度记录的方式。

具体而言，如图19所示，设置孔径105使得在记录过程中照射在全息记录介质HM上的信号光(以及参考光)入射，并且仅有处于距离信号光的光轴的中心预定范围内的光被孔径105透射。孔径105设置在与Fourier面(换言之，与用于记录全息页的介质表面共轭的频率平面)对应的位置处。

由此，能够通过设置在Fourier面上的孔径105而减小记录在全息记录介质HM上的全息页的尺寸，由此，因为在介质上由各个全息页占据的面积减小，故能够实现高密度记录。

当采用利用孔径105而实现高密度记录的技术时，随着孔径105中透射区域变小，能够减小全息页的尺寸，并实现进一步的高密度记录。但是，如上所述缩小透射区域对应于进一步缩小用于入射光(图像)的空间频率的通带。具体而言，随着透射区域缩小，仅处于低频率带中的分量才会通过孔径，由此，孔径起低通滤波器的作用。

[全息记录及再现系统的非线性问题]

作为上述实现高密度记录的方式，存在两种高密度记录技术，其一是通过利用经由相位掩模102等的相位调制记录来抑制DC分量，另一种是通过孔径105来减小全息页所占据的面积。

理想情况下，优选地一起使用这两种高密度记录技术。

但是，由于上述波谱的均一分散，通过利用相位掩模102等执行相位调制记录来抑制DC分量的高密度记录技术趋于使信号光的Fourier面中图像的空间频率扩展。因此，当孔径105缩小信号光的直径时，即，当光通过限制高通带的空间频率的滤波器时，会产生显著的畸变。因此，记号间干涉(inter-symbol interference)趋于严重，由此难以正确地再现记录数据。

此时，为了抑制记号间干涉，已经试图执行滤波处理(均等滤波)以相对于现有技术改进用于读取信号的空间频率的特性。此外，可将均等滤波处理的情况理解为滤波处理被二维扩展以抑制记号间干涉，其例如通常在光盘及通信等领域中进行。

对于上述用于抑制记号间干涉的滤波处理的细节，请参考日本未审查专利申请公开号2008-152827。

但是，在现有技术的全息记录及再现系统中，用于抑制记号间干涉的均等滤波并不能很好的起作用。因此，使通过上述相位调制记录的高密度记录与通过孔径105的高密度记录兼容非常困难。

因为现有技术的全息记录及再现系统的非线性问题，用于抑制记号间干涉的均等滤波处理并不能很好的起作用。

换言之，现有技术的全息记录及再现系统存在非线性，即系统能够在介质上记录光强度及相位的信息，但是在再现过程中通过图像传感器104仅能够检测到光强度的信息。具体而言，在图17中，说明了可以通过相位掩模102记录三个振幅值，即“0”、“+1”以及“-1”(强度1与相位π的组合)。但是，通过这一点可以理解，全息记录介质HM能够记录与相位相关的信息以及与光强度相关的信息。另一方面，图像传感器104仅检测与光强度相关的信息，其中振幅值已经被取平方并取绝对值，由此成为非线性。

因为该非线性问题，难以在现有技术的全息记录及再现系统中通过相位调制记录以及孔径105来同时实现上述两种高密度记录技术。换言之，需要实现对在全息记录介质HM上记录的相位信息也进行读取的线性读取，以同时实现上述两种高密度记录技术。

[通过相干累加法的线性读取]

本申请人之前提出一种线性读取技术作为所谓“相干累加法”(在日本未审查专利申请公开号2008-152827中揭示)以实现上述线性读取。

这里，产生非线性问题的原因在于，对再现图像执行光接收的图像传感器并不检测光的波前振幅，并仅能够检测振幅值被取平方(为绝对值)的光强度的信息。具体而言，通过相位调制记录所记录到的振幅“-1”及“+1”可仅被检测为光强度“1”。

除了在再现过程中照射参考光从而以获得被照射的光那样的再现图像之外，上述“相干累加法”还照射具有强度及相位的(即，相干的)DC光。因此，在图像传感器中检测出DC光+再现图像的分量。

这里，假定根据数据“1”经过强度调制并且在相位掩模102中通过数据“0”进一步经过相位调制的光(换言之，作为振幅“+1”生成的光)的实际记录信号的振幅值为“0.078”。此外，假定根据数据“1”经过强度调制并且在相位掩模102中通过数据“π”进一步经过相位调制的光(换言之，作为振幅“-1”生成的光)的实际记录信号的振幅值为“-0.078”。换言之，信号振幅的最大值为“0.078”，而信号振幅的最小值为“-0.078”。

此时，在现有技术的全息记录及再现系统中的检测结果是同一结果，即“0.078²”，由此不能够再现相位信息。换言之，产生了非线性畸变。

另一方面，假定如上所述为再现图像执行了对DC光的增加。此时，假定DC光的增加量为“0.1”。

然后，对于最大值“0.078”，利用“0.178²”检测到光强度“0.032”，并且对于最小值“-0.078”，利用“0.022²”检测到光强度“0.00048”。

由此，根据“相干累加法”，可以利用不同强度分别检测到以振幅“+1”及“-1”生成的光。换言之，能够执行不损失记录相位信息的线性读取。

[差动检测法]

此外，申请人还提出了一种所谓“差动检测法”的读取技术作为线性读取技术，其进一步发展了“相干累加法”，例如在日本未审查专利申请公开号2008-310924中进行了揭示。

在“差动检测法”中，具有与再现图像相同相位的DC光(被称为第一DC光)以及具有与再现图像存在相位差π的DC光(被称为第二DC光)被增加至再现图像，获得“再现图像+第一DC光”的检测图像以及“再现图像+第二DC光”的检测图像，然后因图像的差异而获得线性读取信号。

如日本未审查专利申请公开号2008-310924中所揭示，根据该“差动检测法”，能够实现线性读取，并通过抑制叠加在DC光上的噪声的效果而进一步改进再现信号的品质。

发明内容

如上所述，通过本申请人在之前提出的“相干累加法”及“差动检测法”能够解决在现有技术的全息记录及再现系统中存在的非线性问题。

但是，在“相干累加法”中，存在噪声叠加在DC光上的问题，由此，读取结果(线性读取信号)的品质随着DC光通过光学系统以及全息记录介质HM而劣化。

此外，在“差动检测法”中，能够解决在“相干累加法”中存在的噪声问题，但是，当采用“差动检测法”时，会存在下述问题。

通过以上说明可以理解，在“差动检测法”中，需要为全息页读取生成呈互逆关系的两种DC光相位。为了生成具有不同相位的这两种DC光，可以使用相位调制器，但需要如上所述在“差动检测法”中为全息页读取生成两种DC光。因此，再现及传送速率主要取决于相位调制器的响应速度。

为此，在“差动检测法”中，需要具有相对较高响应速度的相位调制器来实现高速率的再现及传送，由此不可避免地增加了装置的制造成本。

或者，当使用具有相对较低响应速度的相位调制器以节省成本时，会不可避免地降低再现及传送速率。

着眼于上述问题，本发明的再现装置包括以下要素。

换言之，设置光源，其向全息记录介质发射用于再现记录信息的光，所述全息记录介质利用信号光与参考光的干涉条纹以全息页为单位来记录信息。

此外，还设置光照射单元，其通过使来自所述光源的光受到空间光调制，而生成用于获得根据所述记录信息的再现图像的参考光，并生成具有均一强度及相位的DC光，并且利用所述参考光及所述DC光两者以及仅利用所述DC光来照射所述全息记录介质。

此外，还设置光接收单元，其对通过照射所述参考光及所述DC光两者而从所述全息记录介质获得的所述DC光及所述再现图像进行光接收，并对通过仅照射所述DC光而从所述全息记录介质获得的所述DC光进行光接收。

此外，还设置差异计算单元，其对下述两种图像信号之间的差异进行计算：基于所述光接收单元对所述再现图像及所述DC光的光接收结果而获得的图像信号，以及基于所述光接收单元对所述DC光的光接收结果而获得的图像信号。

根据本发明的实施例，与现有技术中的“相干累加法”(DC光累加法)类似，能够获得从照射参考光及DC光而获得的“再现图像+DC光”的检测图像信号与从仅照射DC光而获得的DC光的检测图像信号之间的差异。

如上所述，能够通过计算“再现图像+DC光”的检测图像信号与实际照射的DC光的检测图像信号之间的差异来消除叠加在DC光上的噪声分量。换言之，因为在仅照射DC光时在DC光中产生与在和参考光一起照射时在DC光(即，累加至再现图像的DC光)中产生的噪声相同的噪声，故能够通过从上述“再现图像+DC光”的图像信号减去单独照射的DC光的图像信号来有效地抑制叠加在DC光上的噪声。

可以确定，本发明以与现有技术中“相干累加法”相同的方式来执行对DC光的累加，由此与“相干累加法”相同，在光接收单元中光接收结果(检测结果)中不会损失相位信息方面并无不同。换言之，本发明可执行与“相干累加法”中相同的线性读取。

根据本发明的实施例，可通过采用能够实现与现有技术的“相干累加法”中相同的线性读取的再现技术来消除在累加至再现图像的DC光中生成的噪声。此外，因为消除了DC光中的噪声，故能够实现对再现信号品质的改进。

如果改进了再现信号的品质，则能够改进记录密度以及记录及再现速率。

根据本发明的实施例，仅存在一种DC光的生成相位，由此无需像现有技术中的“差动检测法”那样在每次读取全息图时均需改变相位。

基于此，根据本发明的实施例，无需像采用现有技术中的“差动检测法”那样来提供能够以高速进行响应的相位调制器来实现高速率再现及传送。因此，简言之，能够降低装置的制造成本。

此外，即使因优先考虑降低成本而使用了具有相对较低响应速度的相位调制器，也不会像“差动检测法”的情况那样牺牲再现及传送速率。基于此，根据本发明的实施例，相较于采用“差动检测法”的情况，能够改进再现及传送速率。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的再现装置的内部结构的视图；

图2A及图2B是示出通过偏振控制器与偏振分束器的组合而实现的强度调制图像的视图；

图3是示出在根据本发明的实施例的再现装置中设置的强度调制器及相位调制器中设定的各个区域的视图；

图4A及图4B是示意性示出在记录过程中强度调制器的输出图像及相位调制器的输出图像的视图；

图5是示意性示出在DC光累加读取过程中相位调制器的输出图像的视图；

图6是示意性示出在仅检测DC光的过程中相位调制器的输出图像的视图；

图7是示出作为第一实施例的线性读取技术的视图；

图8是在第一实施例的再现过程中与图像传感器中的检测正时以及参考光及DC光的生成相关的时序图；

图9是示出设置在实施例的再现装置中的数据再现单元的内部结构的视图；

图10是示出应由设置在第一实施例的再现装置中的线性化处理单元执行的处理程序的流程图；

图11是在第二实施例的再现过程中与图像传感器中的检测正时以及参考光及DC光的生成相关的时序图；

图12是示出应由设置在第二实施例的再现装置中的线性化处理单元执行的处理程序的流程图；

图13是示出根据改变示例的记录及再现装置的内部结构的视图，其中仅通过相位调制来执行根据记录数据的信号光的空间光调制；

图14是示出设置在根据改变示例的记录及再现装置中的遮光掩模的结构的视图；

图15是在根据改变示例的记录过程中相位调制器的输出图像的示意性视图；

图16A及图16B是在根据改变示例的再现过程中相位调制器的输出图像的示意性视图(在DC光累加读取及仅检测DC光的过程中)；

图17是示出全息记录介质上信息记录技术的视图；

图18A、18B是示出全息记录介质上记录信息的再现技术的视图；而

图19是示出孔径的视图。

具体实施方式

以下将描述本发明的示例性实施例。

此外，将以下述次序来进行描述。

<1.第一实施例>

[1-1.记录及再现装置的构造]

[1-2.第一实施例的线性读取技术]

[1-3.线性读取的设置]

[1-4.第一实施例的总结]

<2.第二实施例>

<3.改变示例>

<1.第一实施例>

[1-1.记录及再现装置的构造]

图1是示出作为本发明的再现装置的实施例的全息记录及再现装置的内部结构的视图。以下，将全息记录及再现装置简称为记录及再现装置。

在图1中，全息记录介质HM是记录介质，通过信号光与参考光的干涉条纹在其上执行信息记录。

选择全息记录介质HM作为诸如光敏聚合物的记录材料，其能够根据参考光的强度分布通过改变折射率来进行信息记录，由此通过信号光与参考光的干涉条纹来实现信息记录。此外，在此情况下的全息记录介质HM是包括反射膜的反射型记录介质。

在图1所示的记录及再现装置中，保持全息记录介质HM，使之由图中未示出的主轴电动机以可转动方式驱动。在该记录及再现装置中，，在图中具有激光二极管(LD)1，作为用于全息图记录及再现的光源，光(记录及再现光)被照射在如上保持的全息记录介质HM上。

在图1中，示出由虚线包围的光学拾取装置，其包括利用记录及再现光来照射全息记录介质HM的光学系统。具体而言，在该光学拾取器内，设置有激光二极管1、准直透镜2、偏振分束器3、偏振控制器4、中继透镜5、中继透镜6、相位调制器7、偏振分束器8、中继透镜9、孔径10、中继透镜11、反射镜12、部分衍射器件13、四分之一波片14、物镜15以及图像传感器16。

激光二极管1发射例如具有约λ＝405nm的波长的蓝紫色激光作为全息记录及再现光。从激光二极管1发射的激光经由准直透镜2入射在偏振分束器3上。

偏振分束器3透射线性偏振光分量中分别与入射激光垂直的一个线性偏振光分量，并反射另一线性偏振光分量。例如，在此情况下，构造为透射p偏振光分量，反射s偏振光分量。

因此，入射在偏振分束器3上的激光中仅s偏振光分量被反射并被导引至偏振控制器4。

偏振控制器4包括诸如铁电体液晶(FLC)的反射型液晶器件，并被构造以像素为单位来控制入射光的偏振方向。

偏振控制器4根据下述来自强度调制控制单元17的驱动信号来为各个像素将入射光的偏振方向改变90°，或在不改变入射光的偏振方向的情况下执行空间光调制。具体而言，偏振控制器4被构造为：通过针对具有ON状态驱动信号的像素将偏振方向改变90°，并且针对具有OFF状态驱动信号的像素将偏振方向改变0°，来根据以像素为单位的驱动信号执行对偏振方向的控制。

以与图中相同的方式，从偏振控制器4发出的光(在偏振控制器4上反射的光)被再次入射在偏振分束器3上。

这里，在图1所示的记录及再现装置中，通过利用通过偏振控制器4以像素为单位进行的偏振方向的控制以及偏振分束器3根据入射光的偏振方向来选择性地透射/反射的特性，以像素为单位来执行空间光强度调制(称为光强度调制或简称为强度调制)。

图2A及图2B示出了通过偏振控制器4与偏振分束器3的组合实现的强度调制的图像。图2A及图2B分别示意性地示出了ON像素及OFF像素的光束的状态。

如上所述，因为偏振分束器3透射p偏振光并反射s偏振光，故s偏振光入射在偏振控制器4上。

基于上述前提，偏振方向在偏振控制器4中被改变90°的像素的光(具有ON状态驱动信号的像素的光)入射在偏振分束器3上作为p偏振光。以此方式，在偏振控制器4中ON像素的光透射通过偏振分束器3，并被导引至全息记录介质HM一侧(图2A)。

另一方面，偏振方向未改变的、具有OFF状态驱动信号的像素的光入射在偏振分束器3上作为s偏振光。换言之，偏振控制器4中OFF像素的光在偏振分束器3上被反射，并被导引至全息记录介质HM一侧(图2B)。

以此方式，利用偏振控制器4(作为偏振方向控制型空间光调制器)与偏振分束器3的组合，形成了以像素为单位执行光强度调制的强度调制单元。

这里，根据本实施例的记录及再现装置采用共轴法作为全息记录及再现法。换言之，信号光与参考光设置在同一光轴上，经由物镜一起照射在设定在预定位置处的全息记录材料上，由此通过形成全息图来记录数据。此外，为了再现，参考光经由物镜照射在全息记录材料上以获得全息图的再现图像，由此再现所记录的数据。

当采用共轴法时，为了将信号光与参考光设置在同一光轴上，如图3所示在偏振控制器4中设置各个区域。

如图3所示，在偏振控制器4中，包括其中心(与光轴的中心相同)的预定范围的圆形区域被设定为信号光区域A2。此外，在信号光区域A2之外，设定环形的参考光区域A1，使得两者之间存在缝隙区域A3。

通过设定参考光区域A1，可以照射信号光区域A2使得信号光与参考光设置在同一光轴上。

此外，缝隙区域A3被限定为这样的区域：其防止信号光中因在参考光区域A1中生成的参考光漏入信号光区域A2而产生噪声。

此外，可以确定的是，因为偏振控制器4的像素呈矩形，故技术上而言信号光区域A2并非圆形。类似的，技术上而言，参考光区域A1及缝隙区域A3并非圆环形。就此而言，信号光区域A2是具有大致圆形形状的区域，而参考光区域A1及缝隙区域A3是具有大致环形形状的区域。

在图1中，强度调制控制单元17控制对偏振控制器4的驱动以在记录过程中生成信号光及参考光。

具体而言，在记录过程中，强度调制控制单元17生成驱动信号，使得在偏振控制器4中信号光区域A2内的像素具有基于供应的记录数据的ON/OFF图案，参考光区域A1内的像素具有预先确定的预定ON/OFF图案，而其他像素整体上具有OFF图案，并且驱动信号被供应至偏振控制器4。利用基于驱动信号通过偏振控制器4的空间光调制(偏振方向的控制)，获得信号光及参考光(两者均受到强度调制)作为从包括偏振控制器4及偏振分束器3的强度调制单元发出的光，所述信号光及参考光被布置成使激光的光轴在其中心处。

图4A示意性地示出了在记录过程中根据强度调制控制单元17的控制从强度调制单元输出的图像。

在图4A中，光振幅的量级由颜色强度表示，黑色表示振幅“0”，而白色表示振幅“1”。

如图所示，在信号光区域A2中示出在记录过程中与记录数据“0”及“1”对应的图案。

此外，在图中所示的情况下，采用所谓实心图案(solid pattern)，其全部像素为“1”，作为参考光区域A1的强度图案。换言之，在此情况下将全部为“1”的图案设定为上述“预先确定的预定ON/OFF图案”。

此外，在记录过程中，强度调制控制单元17为输入记录数据列的预定单位生成位于信号光区域A2内的ON/OFF图案，由此工作以依次为记录数据列的预定单位生成信号光存储数据。因此，数据以全息页为单位(通过信号光与参考光的一次干涉来实现记录的数据单位)被顺序地记录在全息记录介质HM上。

再参见图1，强度调制控制单元17执行控制以在再现过程中至少生成参考光。

这里，在下述的本实施例中，在再现过程中，DC光与参考光以与“相干累加法”中相同的方式生成，但为了方便起见，在这里将仅描述再现过程中生成参考光时的调制控制，并且随后将说明DC光的生成。

强度调制控制单元17通过驱动信号来控制对偏振控制器4的驱动，该驱动信号使得至少参考光区域A1内的像素具有预定ON/OFF图案，以在再现过程中生成参考光。

这里，为了合适地获得记录全息图的再现图像，需要生成并照射具有与在记录过程中照射的参考光相同的强度及相位图案的参考光。为此，用于在再现过程中生成的参考光的强度调制的图案需要是预定ON/OFF图案(在此情况下，为上述实心图案)。

通过强度调制单元中的偏振分束器3及偏振控制器4实现强度调制的激光穿过中继透镜5及中继透镜6，并入射在相位调制器7上。

相位调制器7以像素为单位为入射光执行空间光相位调制(简称为相位调制)。

这里，作为本实施例中所使用的相位调制器7，使用了能够以像素为单位执行可变相位调制的透射相位调制器。具体而言，这是能够根据驱动信号的电平而可变地从“0”向“π”调制相位的透射相位调制器。

由此，能够使用例如在上述日本未审查专利申请公开号2008-152827中描述的调制器，作为能够以像素为单位来执行可变相位调制的相位调制器。

与上述相位掩模102类似，相位调制器7具有通过相位调制记录来实现高密度记录的功能。

这里，在本实施例中，使用上述能够以像素为单位执行可变相位调制的相位调制器7的原因如下所述。

为了类似于相位掩模102来抑制DC分量，对于记录过程中的信号光执行通过随机相位图案的两个值(例如，“0”及“π”)的相位调制。但是，在本实施例的情况下，在再现过程中，为了执行下述对DC光的累加，需要为信号光区域A2内的全部像素分配预定图案(例如，下述“π/2”的相位调制)。为此，在本实施例的情况下，需要在记录及再现过程中切换在信号光区域A2内分配的相位，为此，使用能够执行可变相位调制的相位调制器7。

通过相位调制控制单元18来执行用于相位调制器7的驱动控制。

在记录过程中，相位调制控制单元18执行驱动控制以使相位调制器7可实现相位掩模102的功能。

在本实施例的情况下，随机相位图案的两个值被设定用于与相位掩模102类似的相位调制图案。换言之，相位调制控制单元18基于与随机相位图案的两个值类似地预定确定的相位调制图案(“0”及“π”的图案)来在相位调制器7中为像素执行驱动控制。

图4B示意性地示出了在记录过程中通过相位调制控制单元18的驱动控制而从相位调制器7输出的图像。

在图4B中也通过颜色的浓度来表示光的振幅的量级，黑色表示振幅“-1”，灰色表示振幅“0”，而白色则表示振幅“1”。

如图4B所示，利用相位调制控制单元18在记录过程中的驱动控制，在信号光区域A2内随机地生成“+1”、“0”以及“-1”。

此外，在参考光区域A1内，随机地生成“+1”及“-1”。换言之，在此情况下，因为参考光区域A1的强度调制图案是“1”的实心图案，故在参考光区域A1内不存在“0”。

相位调制控制单元18执行对相位调制器7的驱动控制，使得在再现过程中通过与记录时相同的相位图案使参考光完成相位调制。但是，在本实施例中，在再现过程中，相位调制控制单元18不仅对参考光执行用于上述相位调制的驱动控制，还为(在信号光区域A2中生成的)DC光执行用于相位调制的驱动控制。

稍后将再次说明在本实施例中在再现过程中的相位调制(包含对CD光的相位调制)。

以上说明了对全息页的多次记录，但是在执行多次记录的情况下，在记录过程中，通过连续改变参考光的图案(强度及相位)来对全息页执行多次记录。

此外，在对经过多次记录的全息页进行再现的过程中，能够通过设定与记录时相同的参考光的图案(强度及相位)来选择性地读取目标全息页。

这里，在图1所示的记录及再现装置中，为了以像素为单位对强度调制单元(偏振分束器3及偏振控制器4)生成的参考光及信号光精确地分配预先确定的相位调制图案，需要使偏振控制器4的各个像素与相位调制器7的各个像素进行光学匹配(像素匹配)。

为此，相位调制器7设置在光学系统中，使得偏振控制器4的、通过包括图1所示的中继透镜5及6的中继透镜系统而形成的调制面(实像面)被布置在与其共轭的平面中。除此之外，确定相位调制器7在与激光光轴垂直的平面中的布置位置，使得穿过偏振控制器4的各个像素的光入射在相位调制器7中各个对应的像素上。

通过上述说明可以理解，以与偏振控制器4中相同的方式(参考图2)将包含参考光区域A1、信号光区域A2及缝隙区域A3的区域设定在相位调制器7中，由此能够在参考光区域A1及信号光区域A2的区域中执行相位调制。

在图1中，从相位调制器7发出的光入射在偏振分束器8上。

偏振分束器8被构造为以与偏振分束器3相同的方式透射p偏振光并反射s偏振光，由此从相位调制器7发出的激光透射过偏振分束器8。

透射过偏振分束器8的激光入射在包括中继透镜9、孔径10及中继透镜11的中继透镜系统上。

如图所示，透射过偏振分束器8的激光的光束通过中继透镜9被会聚至预定焦点位置，并且在光会聚之后，激光的光束作为扩散光通过中继透镜11被转换为平行光。孔径10位于中继透镜9的焦点位置(Fourier面：频率面)，并构造为使围绕光轴中心的预定范围内的光透射，并遮蔽其他光。

孔径10对记录在全息记录介质HM上的全息页的尺寸进行限制，并可改进全息图的记录密度(换言之，数据记录密度)。

穿过中继透镜11的激光的光轴被反射镜12折弯90°，并经由部分衍射器件13至四分之一波片14被导引到物镜15。

设置部分衍射器件13及四分之一波片14以防止在再现过程中在全息记录介质HM上反射的参考光(反射参考光)对于导引至图像传感器16的再现光成为噪声。

以下将描述通过部分衍射器件13及四分之一波片14对反射参考光的抑制作用。

入射在物镜15上的激光被照射以会聚在全息记录介质HM上。

这里，如上所述，在记录过程中通过强度调制单元(偏振控制器4及偏振分束器3)的强度调制来生成信号光及参考光，并且信号光及参考光通过上述路径照射在全息记录介质HM上。因此，全息记录介质HM形成有全息图，全息图反映了通过信号光与参考光的干涉条纹而生成的记录数据，由此实现了数据记录。

此外，在再现过程中，通过上述步骤，参考光通过强度调制器生成并照射在全息记录介质HM上。利用上述参考光的照射，根据在记录过程中形成的全息图以反射光的形式获得再现图像(再现光)。再现图像经由物镜15返回上述装置。

这里，在再现过程中照射在全息记录介质HM上的参考光(称为前进参考光)根据上述强度调制单元的作用入射在部分衍射器件13上作为p偏振光。因为部分衍射器件13如下所述透射全部前进光，故作为p偏振光的前进参考光穿过四分之一波片14。因此，作为p偏振光已经穿过四分之一波片14的前进参考光被转换为沿预定转动方向的圆偏振光，并照射在全息记录介质HM上。

如上照射的参考光在设置在全息记录介质HM中的反射膜上被反射，并被导引至物镜15作为反射参考光(返回参考光)。由此，因为返回参考光的圆偏振光的转动方向通过在反射膜上反射而被改变为与预定转动方向相反的转动方向，故返回参考光被转换为穿过四分之一波片14的s偏振光。

这里，基于上述偏振状态的转换，将描述部分衍射器件13及四分之一波片14对反射参考光的抑制作用。

部分衍射器件13在参考光入射的区域(中心部分之外的其他区域)中形成有偏振选择衍射器件，偏振选择衍射器件具有根据线性偏振光分量的偏振状态的选择性衍射特性(光的一个线性偏振分量被衍射而另一线性偏振分量被透射)，例如液晶衍射器件。在此情况下，具体而言，设置在部分衍射器件13中的偏振选择衍射器件透射p偏振光并衍射s偏振光。以此方式，前进参考光透射通过部分衍射器件13，仅返回参考光在部分衍射器件13中被衍射(抑制)。

因此，作为返回光的反射参考光被检测作为再现图像的噪声分量，由此可以防止S/N比的降低。

可以确定的是，在部分衍射器件13中信号光入射的区域(再现图像或下述DC光在再现过程中入射的区域)由透明材料或孔构成，由此透射前进光及返回光两者。利用该构造，在记录过程中的信号光以及在再现过程中的再现图像(以及下述DC光)被透射通过部分衍射器件13。

这里，通过目前的说明可以理解，在全息记录及再现系统中，参考光照射至记录全息图，由此通过利用衍射而获得再现图像，但此时的衍射效率通常低于百分之几至1％。为此，作为反射光返回装置侧的参考光为了再现图像而具有很大的强度。换言之，在检测再现图像时，作为反射光的参考光变为不可被忽视的噪声分量。

因此，通过上述部分衍射器件13以及四分之一波片14实现了对反射参考光的抑制，由此可极大地改进S/N比。

如上在再现时获得的再现图像被传输至部分衍射器件13。被传输至部分衍射器件13的再现图像在反射镜12上被反射，如上所述穿过中继透镜11到达孔径10并到达中继透镜9，并入射在偏振分束器8上。通过这里的说明可以理解，因为来自全息记录介质HM的反射光通过四分之一波片14被转换为s偏振光，故入射在偏振分束器8上的再现图像在偏振分束器8上被反射并被导引至图像传感器16。

图像传感器16包括图像捕获装置，例如，电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器，执行对如上从全息记录介质HM导引的反射光(这里仅为再现图像)的光接收，并通过将光转换为电信号而获得图像信号。如上获得的图像信号成为这样的信号：该信号反映了记录过程中分配给信号光的ON/OFF图案(换言之，“0”及“1”的数据图案)。换言之，如上在图像传感器16中检测到的图像信号变为在全息记录介质HM上记录的数据的读取信号。

通过图像传感器16获得的读取信号(以下称为读取信号rd)被供应至数据再现单元19。

数据再现单元19基于读取信号rd再现记录数据，并输出作为图中的再现数据的数据。

此外，以下将描述数据再现单元19的内部结构以及具体处理过程。

[1-2.第一实施例的线性读取技术]

在本实施例中，为了解决在现有技术中的全息记录及再现系统中存在的非线性问题，在再现过程中仅照射参考光的情况下，与在上述日本未审查专利申请公开号2008-152827中揭示的“相干累加法”类似，采用除了参考光之外还生成并照射DC光的技术，所述DC光的强度及相位在再现过程中经过均一化处理。

可以确定的是，与日本未审查专利申请公开号2008-152827中揭示的类似，在信号光区域A2内生成DC光以在与图像传感器16中的再现图像重叠的位置处获得DC光。

但是，如上所述，直至DC光经由光学系统及全息记录介质HM被导引至图像传感器16之前，因为所生成的噪声的原因，增加DC光会导致再现信号品质的劣化。

因此，在本实施例中，通过采用下述技术，能够通过增加DC光实现非线性读取，并通过去除叠加在DC光上的噪声而改进再现信号品质。

在本实施例中，为了全息图的再现而生成并照射参考光及DC光，由此以与“相干累加法”相同的方式对再现图像+DC光执行光接收，以获得用于“再现图像+DC光”的图像信号。

除此之外，在本实施例中，仅生成并照射DC光，由此经由光学系统及全息记录介质HM对DC光执行光接收，以获得仅用于DC光的图像信号。

此外，还采用了提取用于“再现图像+DC光”的图像信号与仅用于DC光的图像信号之间的差异的技术。

(DC光的生成)

首先，将说明DC光。

在本实施例的情况下，DC光具有如上所述经过均一化处理的强度及相位(换言之，被视为相干光)。

此外，除此之外，还假定生成具有与再现图像的标准相位相同相位的光作为在本示例中的上述DC光。

这里，“再现图像的标准相位”指经过相位“0”的调制然后被记录的数据像素的相位。

通过使DC光具有与再现图像的相位相同的相位，能够向再现图像增加DC光作为具有相同相位的分量。换言之，能够例如在DC光通过强度“1”的调制而生成时向再现图像增加振幅“1”。

在本实施例中，生成DC光及参考光两者，并在再现过程中仅生成DC光。

将说明用于生成DC光及参考光两者以及仅生成DC光的强度调制控制单元17及相位调制控制单元18的具体工作情况。

首先，在再现过程中生成DC光及参考光两者时，强度调制控制单元17设定与记录时相同的ON/OFF图案，作为参考光区域A1在的ON/OFF图案。此外，强度调制控制单元17设定图案使整个信号光区域A2为ON(“1”)，并设定图案使除了参考光区域A1及信号光区域A2之外的区域为OFF(“0”)。

基于如上设定的偏振控制器4的全部有效像素的ON/OFF图案，强度调制控制单元17执行对偏振控制器4的各个像素的驱动控制。因此，能够获得在参考光及DC光尚未经过相位调制的状态下的光。

此外，当在再现过程中生成DC光及参考光两者时，相位调制控制单元18执行以下操作。

首先，在参考光区域A1中，相位图案被设定为与上述记录时相同的随机相位图案的两个值。然后，在信号光区域A2中，对全部区域设定相位“π/2”。因为除了参考光区域A1及信号光区域A2之外的区域如上具有强度“0”，故即使在执行任何相位调制时，再现结果也不会改变。在本示例中，将除了参考光区域A1及信号光区域A2之外的区域设定为相位“0”。

这里，上述相位调制器7被构造为根据驱动信号电平将相位从“0”到“π”可变地调制。与此对应，相位调制控制单元18被构造为在“0”与“1”之间设定驱动信号电平(例如，在256灰阶的情况下为0至255)。

换言之，经过相位“0”的调制的像素具有“0”的驱动信号电平，经过相位“π”的调制的像素具有“255”的驱动信号电平，经过相位“π/2”的调制的像素具有“127”的驱动信号电平，

通过根据用于相位调制器7的全部有效像素的相位图案而设定了其电平的各个像素的驱动信号，相位调制控制单元18执行对相位调制器7的各个像素的驱动控制。因此，作为来自相位调制器7的输出，获得具有与记录时相同图案(强度及相位)的参考光以及基于强度“1”及相位“π/2”的DC光。

这里，在本示例中，DC光的相位是与上述再现图像中的标准相位相同的相位。可以理解，在“与再现图像的标准相位相同的相位”中，当相位调制器7与在记录过程中经由相位“0”的调制的像素的相位类似地具有为“0”的标准相位时，相位调制器7分配给DC光(在信号光区域A2中)的相位的值是“π/2”。

如上通过“π/2”为DC光执行相位调制的原因如下所述。

在该全息记录及再现方法中，当使参考光照射在全息记录介质HM上以获得再现图像时，会发生再现图像的相位从记录信号的相位偏离π/2的现象(对此，可参见Kogelnik，H.所著“Coupled wave theory for thickhologram grating”，Bell System Technical Journal，48期，2909至2947页)。为此，再现图像中的标准相位有“π/2”的偏离，而并未保持为“0”，并且为了与此对应，优选地将用于DC光的相位设定为“π/2”。

由此，在生成DC光时，优选地在相位调制器7中使信号光区域A2内的各个像素经过相位“π/2”的调制。

如图5所示，当通过上述强度调制控制单元17及相位调制控制单元18来执行驱动控制时，示意性地示出了从相位调制器7输出的图像。此外，在图5中，白色表示振幅“+1”(强度“1”与相位“0”的组合)，灰色表示振幅“0”，而黑色则表示振幅“-1”(强度“1”与相位“π”的组合)。图中的点图案的部分表示通过强度“1”及相位“π/2”的组合的调制部分。

此外，在本实施例中，在再现过程中，仅生成DC光。

当如上所述仅生成DC光时，强度调制控制单元17设定的ON/OFF图案对于信号光区域A2的整个区域具有ON(“1”)，而对于其他区域具有OFF(“0”)，并基于这些图案对偏振控制器4的各个像素执行驱动控制。

此外，在仅生成DC光的过程中，通过基于具有与用于信号光区域A2的相位“π/2”对应的值(在上述情况下为“127”)以及用于其他区域的“0”的图案的驱动信号，相位调制控制单元18对相位调制器7的各个像素执行驱动控制。

通过对强度调制控制单元17及相位调制控制单元18的驱动控制，仅获得基于强度“1”及相位“π/2”的DC光作为相位调制器7的输出。

图6示意性地示出了当通过强度调制控制单元17及相位调制控制单元18执行驱动控制从而仅生成DC光时从相位调制器7输出的图像。此外，在图6中，灰色表示振幅“0”，而点图案则表示通过强度“1”以及相位“π/2”的组合的调制部分。

(具体技术手段)

在第一实施例中，对于每次读取全息图，执行对参考光及DC光两者的生成以及仅对DC光的生成。换言之，为每次读取全息图而连续地获得从用于“再现图像+DC光”的图像信号减去的仅DC光的图像信号。

图7是示出第一实施例的线性读取情况的视图。

在图7中，示出了与读取任意一个全息图对应的线性读取的技术手段。

如图7所示，根据参考光及DC光两者的生成及照射，对于要读取的全息图，针对DC光与再现图像相加而获得的分量执行光接收。

此外，在仅生成并照射DC光时，仅如图所示对于DC光执行光接收。

在本实施例中，对于基于为每次读取全息页而执行的各次光接收操作而获得的各个图像信号，如图7中S1及S2所示来计算平方根。此外，如图中S3所示，还从在S1的平方根计算中获得的用于“再现图像+DC光”的图像信号的平方根计算的结果减去在S2的平方根计算中获得的仅对DC光的图像信号的平方根计算的结果。

通过S3的减法的结果是线性化信号(线性读取信号)。

可以确定的是，基于各个像素的检测值(检测强度的值)来执行用于图像信号的平方根计算。

此外，执行两个图像信号的减法作为各个像素的检测值的减法。

这里，需要确保通过平方根计算及减法处理来实现线性读取。此外，在以下描述中，假定DC光的增加量(光强度)为“1.0”。此外，在此情况下，还假定再现图像的振幅具有“0.078”的最大值以及“-0.078”的最小值。

通过将DC光增加至再现图像，在再现图像中最大值的检测强度为(0.078+1.0)²＝1.162，并且最小值的检测强度为(-0.078+1.0)²＝0.850。因此，通过S1的平方根计算的结果分别为“1.078”及“0.922”。

此外，仅用于DC光的检测强度为“1.0²”＝“1.0”，由此通过S2的平方根计算的结果为“1.0”。

为此，在通过S3的减法处理中，再现图像中的最大值为“1.078-1.0”，而最小值为“0.922-1.0”，由此复原作为±0.078的原始振幅。

通过以上说明可以理解，能够通过采用如图7中所示的本实施例的读取技术来实现不损失记录相位信息的线性读取。

图8是与再现过程中图像传感器16中的检测正时以及参考光及DC光的生成有关的时序图。

由图8可知，当在每次读取全息页时执行参考光及DC光两者的生成以及仅DC光的生成时，能够在所有时间均将DC光保持为ON状态。

另一方面，在全息页的读取周期中随着OFF周期在ON周期之后的到来，参考光交替地在ON/OFF状态重复。

利用参考光及DC光的生成时序，能够为每次读取全息页执行参考光及DC光两者的生成以及仅DC光的生成。

此外，执行通过图像传感器16的图像检测(光接收操作)，使得对于每次读取全息页，在参考光及DC光两者的ON周期过程中以及在仅DC光的ON周期过程中，所述图像检测处于ON状态。

因此，能够在每次读取全息页时获得用于“再现图像+DC光”的光接收结果以及仅用于DC光的光接收的结果。

[1-3.线性读取的设置]

在本实施例中，上述图1所示的强度调制控制单元17及相位调制控制单元18执行对偏振控制器4及相位调制器7的驱动控制，使得通过图8的时序图中所示的时序来生成参考光及DC光。

具体而言，在再现时，强度调制控制单元17执行对偏振控制器4的驱动控制，使得执行强度调制，在整个信号光区域A2中在所有时间均为ON“1”，并且在参考光区域A1中在图8所示参考光的ON周期中是与记录过程中相同的ON/OFF图案(在此情况下为实心图案)。

此外，相位调制控制单元18在再现过程中执行对相位调制器7的驱动控制，使得在全部时间通过相位“π/2”来在整个信号光区域A2中执行调制，并在图8所示参考光的ON周期中通过与记录过程中相同的相位图案在参考光区域A1中执行调制。

此外，通过图8可以理解，图1所示的图像传感器16在全息页的每个读取周期获得的参考光及DC光为ON的周期以及仅DC光为ON的周期中执行图像检测(光接收操作)。

图9示出了上述图1所示数据再现单元19的内部结构。

此外，图9还示出了图1所示的图像传感器16。

如图所示，数据再现单元19设置有线性化处理单元20、存储器21以及再现处理单元22。

基于图像传感器16的读取信号rd，线性化处理单元20通过使用图9中的存储器21，通过执行上述图7所示的平方根计算(S1及S2)以及减法处理(S3)来获得线性化信号(线性读取信号)。

图10是示出由线性化处理单元20执行的处理过程的流程图。

首先，在步骤S101中，获得并存储再现图像+DC光的检测图像。换言之，获得根据生成并照射参考光及DC光两者而在图像传感器16中获得的读取信号rd，并在存储器21中存储读取信号rd。

然后，在步骤S102中，计算平方根。换言之，对于在上述步骤S101中存储的再现图像+DC光的检测图像计算平方根。这里，如图10所示，将用于再现图像+DC光的检测图像的平方根计算的结果表达为“√再现图像+DC光”。

随后，在步骤S103中，获得并存储DC光的检测图像。换言之，获得根据仅生成并照射DC光而在图像传感器16中获得的读取信号rd，并将读取信号存储在存储器21中。

此外，在步骤S104中，计算在步骤S103中存储的DC光的检测图像的平方根，作为平方根的计算处理。将用于DC光的检测图像的平方根计算的结果表达为“√DC光”。

随后，在步骤S105中，计算“√再现图像+DC光”-“√DC光”。由此获得用于全息图的线性读取信号(线性化信号)。

然后，在步骤S106中，判定再现是否完成。换言之，判定是否对于作为再现目标的全部全息图完成再现。

在步骤S106中，当是再现尚未完成的否定结果时，处理返回步骤S101。

另一方面，当是再现完成的肯定结果时，图中所示的处理结束。

图9所示的线性化处理单元20可通过设置一电路来实现图10所示的处理。换言之，使用硬件是可行的。

或者也可以使用软件，例如通过实现下述数字信号处理器(DSP)：该DSP执行与用于执行图10所示的处理操作的程序相符的数字信号处理。

如上所述，可通过线性化处理单元20的处理来获得各个全息页的线性化信号。

在线性化处理单元20中获得的线性化信号被供应至再现处理单元22。

再现处理单元22执行再现处理以再现记录数据，包括用于线性化信号的预定再现信号处理以及基于再现信号处理的结果而针对各个像素的数据识别处理。

作为上述线性化信号执行的的再现信号处理，可以列举用于抑制上述记号间干涉的均等滤波处理等作为示例。

此外，已经考虑了用于从线性化信号再现记录数据的各种技术手段，但这里的实施例并不特别限于使用这些技术手段。

[1-4.第一实施例的总结]

在上述本实施例中，对于通过生成并照射参考光及DC光的“再现图像+DC光”并对于通过仅生成并照射DC光的“仅DC光”获得图像信号。此外，还获得用于“再现图像+DC光”的图像信号与仅用于DC光的图像信号之间的差异。

通过采用上述技术手段，实现了不会损失在全息记录介质HM上记录的相位信息的线性读取，因此可以消除叠加在DC光上的噪声。

因此，简言之，与实现相同线性读取的现有技术中的“相干累加法”相较，能够进一步改进再现信号的品质。

利用再现信号的改进品质，能够改进记录密度以及记录及再现的速率。

此外，根据本实施例，在再现过程中生成的DC光可以仅有一种相位。因此，与在现有技术中的“差动检测法”类似，无需对于每次读取全息图改变DC光的相位。

为此，根据本实施例，与采用现有技术中的“差动检测法”的情况类似，无需设置能够执行高速响应以实现高速率再现及传送的相位调制器。简言之，由此能够降低装置的制造成本。

此外，根据本实施例，即使当因为优先考虑成本降低而使用具有相对低速响应性的相位调制器时，也能够避免像使用“差动检测法”的情况那样牺牲再现及传送速率的情况发生。简言之，相较于采用“差动检测法”的情况，能够在本实施例中改进再现及传送的速率。

此外，在本实施例中，对于每次读取全息图而执行参考光及DC光的生成及照射以及仅DC光的生成及照射。换言之，为每次读取全息图而连续获得从“再现图像+DC光”的图像信号减去仅DC光的图像信号。

因此，能够改进消除叠加在DC光上的噪声的效果。

换言之，当光穿过全息记录介质HM时，可能会由例如起始于光源(图1中的激光二极管1)的光学系统及介质引起叠加在DC光上的噪声。由介质引起的噪声也可能根据介质上的再现位置而发生改变。

如上所述，如果对于每次读取全息图连续地获得从“再现图像+DC光”的图像信号减去仅DC光的图像信号，即使当由介质产生的噪声根据再现位置的改变而产生改变时，也能够消除噪声。

通过上述说明可以理解，根据本实施例，除了由介质引起的噪声之外，还能够有效地消除由光学系统产生的噪声，由此，能够获得最大程度地消除叠加在DC光上的噪声的效果。

此外，在本实施例中，在计算了用于再现图像+DC光的图像信号以及仅用于DC光的图像信号各自的平方根之后，计算其差异。但是，相较于在计算差异之前未计算平方根的情况，上述计算可改进消除噪声的效果。

<2.第二实施例>

以下将说明第二实施例。

在第二实施例中，对于读取多个全息图执行一次仅DC光的生成及照射以及对检测图像的获取。换言之，对于读取多个全息图，一次获取从“再现图像+DC光”的图像信号减去仅DC光的图像信号。

图11是在第二实施例的再现过程中与参考光及DC光的生成以及图像传感器16中的检测时序相关的时序图。

首先，如图11所示，作为此情况下的示例，为读取四个全息图执行一次仅DC光的生成及照射。

如图所示，在第二实施例中，存在由细箭头表示的一页读取周期以及由粗箭头表示的DC光获取周期。

具体而言，在此情况下，在执行了仅DC光的生成及照射以及对其检测图像的获取之后，为四个全息图重复地执行参考光及DC光两者的生成及照射以及对检测图像的获取。

如图11所示，在此情况下，还能够在再现过程中在所有时间均将DC光保持在ON状态。

此外，为四个一页读取的周期各自重复地执行操作，使得在DC光获取周期过程中参考光处于OFF状态，然后接着处于ON状态。

由此，重复一个DC光获取周期与四个一页读取周期的组合，然后通过利用在先前的DC光获取周期中获得的仅DC光的图像信号(用于减法的DC光图像)，在DC光获取周期之后为四个一页读取周期每一者计算相对于“再现图像+DC光”的图像信号的差异。

具体而言，在此情况下，因为与第一实施例类似在差异计算之前计算了平方根，故也对于在DC光获取周期中获得的用于减法的DC光图像计算平方根(√DC光)。此外，在随后的一页读取周期中，对于获得的“再现图像+DC光”的图像信号计算平方根(√再现图像+DC光)，然后从“√再现图像+DC光”的平方根计算结果减去“√DC光”的平方根计算结果。

因此，能够通过“√再现图像+DC光”-“√DC光”为各个一页读取周期获得线性读取信号。

这里，在第二实施例中，也具有与上述第一实施例中描述的记录及再现装置相同的内部结构(图1及图9)。

但是，通过上述说明可以理解，需要将生成参考光的时序改变为第一实施例中的时序。

具体而言，在此情况下的强度调制控制单元17执行对偏振控制器4的驱动控制，使得像第一实施例的情况那样，在再现过程中在所有时间信号光区域A2均处于ON状态(“1”)，并且对于图11所示的各个一页读取周期，参考光区域A1用与记录时相同的ON/OFF图案而受到强度调制。

此外，在再现过程中，相位调制控制单元18执行对相位调制器7的驱动控制，使得像第一实施例的情况那样，在所有时间信号光区域A2均经过相位“π/2”的调制，并且对于图11所示的各个一页读取周期，参考光区域A1用与记录时相同的相位图案受到调制。

此外，在第二实施例中，图像传感器16在图11所示的一页读取周期及DC光获取周期的各个周期中执行图像检测(光接收操作)。

此外，在第二实施例中，由线性化处理单元20执行的线性化处理的细节不同。

图12的流程图示出了在第二实施例中由线性化处理单元20执行的处理程序。

在图12中，在步骤S201中将读取次数n重置为0。通过以下说明可以理解，读取次数n是通过对在DC光获取周期之后全息页的获取次数进行计数而获得的值。

然后，在步骤S202中，获取DC光的检测图像，并在存储器21中存储该结果作为用于减法的DC光图像。

此外，在下一步骤S203中，计算用于减法的DC光图像的平方根。如上所述，由“√DC光”来表示用于减法的DC光图像的平方根的计算值。

随后，在步骤S204中，获取再现图像+DC光的检测图像，并将结果存储在存储器21中。

此外，在下一步骤S205中，计算再现图像+DC光的检测图像的平方根(“√再现图像+DC光”)。

然后，在步骤S206中，计算“√再现图像+DC光”-“√DC光”。利用该差异计算，能够对于全息图获得线性读取信号，该全息图是在DC光获取周期之后的第n个一页读取周期中的读取目标。

随后，在步骤S207中，增加读取次数n(n←n+1)。

此外，在下一步骤S208中，判定是否已经完成了再现。

在该步骤S208中，当存在尚未完成再现的结果时，处理前进至步骤S209，并判定是否n＝N。

这里，“N”是表示在DC光获取周期之后提供的一页读取周期的数目的值。换言之，值“N”是判定为了差异计算要在一页读取周期中使用多少次在DC光获取周期中获取的用于减法的DC光图像的参数。

通过以上说明可以理解，与本示例中的4次对应，N被设定为3。

在上述步骤S209中，当存在n≠N的否定结果时(换言之，当不认为现在要重新获取用于减法的DC光图像时)，步骤返回步骤S204。

此外，在上述步骤S209中，当存在n＝N的肯定结果时(换言之，当认为现在要重新获取用于减法的DC光图像时)，步骤返回步骤S201。

因此，能够把在先前的DC光获取周期过程中获得的用于减法的DC光图像用于差异计算，直至对全息图的读取执行N次。

此外，在上述步骤S208中，当存在已经完成再现的肯定结果时，图中所示的处理结束。

此外，在此情况下，线性化处理单元20既可以作为硬件，也可以作为软件来提供。

根据上述第二实施例，优选的是为多次读取全息图执行一次对仅DC光的检测图像的获取，并且能够与第一实施例类似地改进再现及传送的速率。

这里，在第二实施例中，图12所示的值“N”的设定，换言之，对于为了读取全息页需要重新获取多少次用于减法的DC光图像的设定，取决于再现及传送速率以及对介质引起的噪声的防止效果。具体而言，如果值“N”较小，则能够改进对介质引起的噪声的防止效果，但再现及传送速率趋于劣化。相反，如果值“N”较大，则再现及传送速率趋于提高，但对介质引起的噪声的防止效果会劣化。

此外，如果值“N”为最大，换言之，如果为每次装载全息记录介质HM均执行一次对用于减法的DC光图像的获取，则对介质引起的噪声的防止效果会最低，但能够获得与第一实施例中对光学系统引起的噪声的相同防止效果。

<3.改变示例>

截止目前，已经对本发明的实施例进行了描述，但本发明并不限于上述具体示例。

例如，在上述说明中，在差异计算之前引入平方根计算，但平方根计算并非本发明中的关键处理程序。具体而言，如上述示例中所述，如果DC光(光强度)的增加量为“1.0”，并且例如在再现过程中振幅的最大值为“0.078”并且其最小值为“-0.078”，则当并未引入平方根计算时，能够计算在再现过程中仅用于DC光的检测强度＝1.0(1.0²)以及检测强度的最大值＝(0.078+1.0)²＝1.162和检测强度的最小值＝(-0.078+1.0)²＝0.850之间的差异，但计算结果为最大值一侧＝1.162-1.0＝0.162，而最小值一侧＝0.850-1.0＝-0.150，两者彼此不同。

从以上可以理解，即使当并未引入平方根计算时，也能够将以振幅“1”记录的信号(最大值一侧)以及以振幅“-1”记录的信号区分开，由此能够执行不会损失相位信息的线性读取。

可以确定的是，因为通过使用在上述情况下实际照射的DC光的检测图像来执行对DC光的累加量的消除，故能够消除叠加在DC光上的噪声。

此外，在截止目前的说明中，在记录过程中，使用了利用通过强度“1”的强度调制而生成DC光(换言之，用于再现图像的DC光的累加量被设定为与“1”对应的值)的示例，但也可将DC光的强度设定为其他值。在此情况下，强度调制单元被构造为执行在强度“0”至“1”的范围内可变的强度调制。

此外，在截止目前的说明中，为了将DC光的相位设定为“与再现图像中的标准相位相同的相位”，在相位调制器7中执行相位“π/2”的调制。但是，为了将相位设定为“与再现图像中的标准相位相同的相位”，优选的是DC光的相位与在相位调制器7中经过相位“0”的调制的光的相位之间的差异为“π/2”，因此，用于DC光的相位调制的值可以是“3π/2”。此外，当然，此情况下的相位调制器7被用于能够进行至少从相位“0”至“3π/2”的调制。

这里，可以确定的是，优选的是给DC光均一地累加用于再现图像的预定振幅值。由此可以理解，也可以将DC光的相位设定为其他相位，而无需设定为与再现图像内的标准相位相同的相位。

在截止目前的说明中，使用了用于参考光的强度调制的图案被设定为全“1”的实心图案的示例，但也可以使用其他图案。

此外，在截止目前的说明中，使用了通过强度调制来执行用于在信号光中反映记录数据“0”及“1”的空间光调制的示例，但本发明也可适当地应用在利用相位调制来执行对与记录数据对应的信号光执行空间光调制的情况。

图13示出了记录及再现装置的内部结构作为改变示例，其中利用相位调制来执行对与记录数据对应的信号光进行的空间光调制。此外，在此附图中，利用相同的参考标号来表示与已经描述的相同的部分，并将不再重复其说明。

通过与上述图1进行比较可以理解，在图13所示的记录及再现装置中，省去了基于偏振分束器3及偏振控制器4的强度调制部分，而使相位调制器7介于准直透镜2与中继透镜5之间。

此外，对于此情况下的相位调制器7，在来自激光二极管1的光的入射面上设置遮光掩模30。

此外，在此情况下，设置相位调制控制单元31而非相位调制控制单元18作为用于相位调制器7的驱动控制单元。

图14示出了遮光掩模30的结构。

如图14所示，在遮光掩模30中，参考光区域A1、信号光区域A2以及缝隙区域A3被设定为与相位调制器7中相同的尺寸。在遮光掩模30中，仅参考光区域A1及信号光区域A2由具有透光性的材料(例如，透明玻璃或透明树脂)形成，而其他区域由遮光材料形成。

遮光掩模30设置在相位调制器7的调制面上，使得其参考光区域A1、信号光区域A2以及缝隙区域A3与在相位调制器7中设置的参考光区域A1、信号光区域A2及缝隙区域A3对应。利用在其中设置的遮光掩模30，能够去除与记录及再现无关的区域(如在并非参考光区域A1及信号光区域A2的其他区域)中多余的光。

通过在相位调制器7的调制面的区域(缝隙区域A3及参考光区域A1外侧的区域)中涂布遮光材料可以获得与遮光掩模30相同的效果。

在记录过程中，图14所示的相位调制控制单元31根据信号光区域A2内的记录数据来设定相位图案。例如，通过将相位“0”分配至要分配记录数据“1”的像素并将相位“π”分配至要分配记录数据“0”的像素，来根据信号光区域A2内的记录数据设定相位图案“0”及“π”。

此外，在此情况下，在记录过程中除了信号光区域A2之外的区域中的驱动控制以及在再现过程中的驱动控制的细节与上述相位调制控制单元18中的那些相同。因此，将不再重复其说明。

为了确定上述事实，图15，图16A及图16B示意性地示出了在这种改变示例中相位调制器7的输出图像。图15示出了在记录过程中的输出图像，图16A示出了在DC光累加的读取过程中(在生成参考光及DC光两者的过程中)的输出图像，并且图16B示出了在仅检测DC光过程中的输出图像。

此外，振幅的量级通过图15中颜色的浓度来表示，黑色表示振幅“-1”，灰色表示振幅“0”，而白色表示振幅“1”。

此外，在图16A中，黑色表示振幅“-1”，点图案表示强度“1”与相位“π/2”的组合，灰色表示振幅“0”，而白色表示振幅“1”。在图16B中，点图案表示强度“1”与相位“π/2”的组合，灰色表示振幅“0”，而白色表示振幅“1”。

如图15所示，因为在此情况下并未执行根据记录数据的强度调制，故在记录过程中在信号光区域A2内仅存在振幅“1”及振幅“-1”。

通过图5及图16A的比较可知，相位调制器7在DC光累加的读取过程中的输出图像与在上述实施例中的情况相同(因为在上述实施例中在再现过程中参考光及DC光的强度也是全“1”的实心图案)。

此外，如图16B所示，在此情况下，在仅检测DC光的过程中，除了DC光之外，还获取透射至参考光区域A1的光，作为从相位调制器7的输出图像。

但是，因为如上透射过参考光区域A1的光被图13所示的部分衍射器件13与四分之一波片14的组合对于反射参考光的抑制功能所抑制，故可以与上述实施例中相同的方式来获得DC光的检测图像。

这里，在这种改变示例的情况下，再现图像的振幅“1”及“-1”表示比特“1”及“0”。因此，如果可以彼此区分再现图像中的振幅“1”与“-1”，则能够执行数据再现。换言之，在这种改变示例的情况下，执行数据再现的条件是实现线性读取。

通过以上说明可以理解，作为改变示例中的记录及再现装置，在再现过程中，执行通过生成并照射参考光及DC光来获取“再现图像+DC光”的检测图像，并通过仅生成并照射DC光来仅获取DC光的检测图像，然后执行操作来计算“再现图像+DC光”的图像信号与仅DC光的图像信号之间的差异。因此，简言之，在改变示例中也可实现线性读取。

由此可以理解，本发明可被合适地应用于通过根据记录数据执行相位调制来生成信号光的情况。

此外，在第一实施例中，执行参考光及DC光两者的生成及照射，然后执行仅DC光的生成及照射。但是，也可以改变这些操作的次序或通过页读取周期来设置不同次序，因此操作并未在次序上有具体限制。

此外，在截止目前的说明中，假定图像传感器16在检测“再现图像+DC光”过程中的曝光时间与图像传感器16在仅检测DC光过程中的曝光时间彼此相同，但例如着眼于提高再现及传送速率，在仅检测DC光的过程中的曝光时间可被设定得较短。

但是，检测“再现图像+DC光”过程中的曝光时间与仅检测DC光过程中的曝光时间不相同的情况会引起DC光的检测强度与其不对应的状态，由此可能存在累加至再现图像的DC光分量并未被消除的顾虑。

因此，在此情况下，在两个操作下对DC光的检测强度必需彼此对应，并且可以对“再现图像+DC光”的检测图像以及仅DC光的检测图像中任一者调节增益。

由此，如果将增益调节给“再现图像+DC光”一侧的检测图像，则再现图像的检测强度变为与假定获得的强度不同的值。为此，优选的是仅对仅DC光一侧的检测图像执行增益调节。

此外，无需多言，可以对平方根计算之前的图像信号，也可以对平方根计算之后的图像信号来执行增益调节。

此外，在截止目前的说明中，举例说明了本发明应用于能够记录并再现全息图的记录及再现装置，但本发明也可合适地应用于能够再现全息图的再现装置(专用于再现的装置)。

此外，再现装置的具体构造(尤其是光学拾取器内光学系统的构造)并不限于所示示例，该构造可根据实际实施例进行合适的改变，例如可以采用与未设置反射膜的透射型全息记录介质对应的光学系统。

本申请包含于2009年3月6日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP2009-053200中揭示的内容，通过引用将其全部内容包含在本说明书中。

应当理解，在落入所附权利要求或其等同方案的范围内的前提下，本领域技术人员可取决于设计要求及其他因素实施各种改变，结合，子结合以及替换。

Claims (6)

1.一种再现装置，包括：

光源，其向全息记录介质发射用于再现记录信息的光，所述全息记录介质利用信号光与参考光的干涉条纹以全息页为单位来记录信息；

光照射单元，其通过对来自所述光源的光进行空间光调制，生成用于获得根据所述记录信息的再现图像的所述参考光，并生成具有均一强度及相位的DC光，并且利用所述参考光及所述DC光两者以及仅利用所述DC光来照射所述全息记录介质；

光接收单元，其对通过照射所述参考光及所述DC光两者而从所述全息记录介质获得的所述DC光及所述再现图像进行光接收，并对通过仅照射所述DC光而从所述全息记录介质获得的所述DC光进行光接收；以及

差异计算单元，其对基于所述光接收单元对所述再现图像及所述DC光的光接收结果而获得的图像信号与基于所述光接收单元仅对所述DC光的光接收结果而获得的图像信号之间的差异进行计算。

2.根据权利要求1所述的再现装置，其中，

对于每次读取全息图，所述光照射单元利用所述参考光以及所述DC光两者来照射所述全息记录介质，并且仅利用所述DC光进行照射。

3.根据权利要求1所述的再现装置，其中，

对于多次读取全息图，所述光照射单元利用所述DC光照射所述全息记录介质仅一次；并且

所述差异计算单元对基于在所述多次读取全息图时所述DC光仅照射一次的光接收结果的图像信号与基于在所述多次读取全息图的过程中获得的所述再现图像及所述DC光的多个光接收结果的图像信号之间的差异进行计算。

4.根据权利要求1所述的再现装置，其中，

对于所述再现图像及所述DC光的光接收结果以及仅所述DC光的光接收结果，所述差异计算单元计算光接收强度的平方根以获得第一平方根图像信号及第二平方根图像信号，然后计算所述第一平方根图像信号与所述第二平方根图像信号之间的差异。

5.根据权利要求1所述的再现装置，其中，

所述差异计算单元对基于所述再现图像及所述DC光的光接收结果而获得的图像信号与基于仅所述DC光的光接收结果而获得的图像信号之间的差异进行计算，该计算在调节了这些图像信号中至少一者的增益之后进行。

6.一种再现方法，用于对全息记录介质进行再现，所述全息记录介质利用信号光与参考光的干涉条纹以全息页为单位来记录信息，所述方法包括以下步骤：

通过对来自光源的光进行空间光调制，生成用于根据所述全息记录介质上的记录信息而获得再现图像的参考光，并生成具有均一强度及相位的DC光，并且利用所述参考光及所述DC光两者以及仅利用所述DC光来照射所述全息记录介质；

对通过照射所述参考光及所述DC光两者而从所述全息记录介质获得的所述DC光及所述再现图像进行光接收，并对通过仅照射所述DC光而从所述全息记录介质获得的所述DC光进行光接收；并且

对基于所述光接收处理对所述再现图像及所述DC光的光接收结果而获得的图像信号与基于所述光接收处理仅对所述DC光的光接收结果而获得的图像信号之间的差异进行计算。

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