JP2008310924A - 記録再生装置、記録再生方法、再生装置、再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラム記録再生方式として、１画素につき表現可能な値が従来の２値から３値以上となるようにすることでデータ記録容量の拡大化を図り、またそのように記録されたデータの再生を可能とする。
【解決手段】従来、振幅の値「０」「１」の２種で２値を表現していたものを、例えばこれら振幅「０」「１」に対し、さらに位相「０」「π」を組み合わせることで「０」「１」「−１」（振幅「１」×位相「π」）の３値が表現可能となるようにする。そして、これら記録された「０」「１」「−１」を再生する際には、参照光の照射に応じてホログラム記録媒体から得られる再生像に対し、当該再生像との位相差が０とπとなる（すなわち同相／逆相となる）ＤＣ光を加算した読み出しを行い、それらの読み出し信号の差分をとる。これにより、記録された「０」「１」「−１」の値を正しく再生することができる。
【選択図】図１３

Description

本発明は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体について記録及び再生を行う記録再生装置、及びその方法に関する。また、上記ホログラム記録媒体について再生を行う再生装置、及びその方法に関する。

ホログラム記録再生方式において、特に光ストレージ系の分野におけるホログラム記録再生方式では、光強度変調として例えば透過型液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）などのＳＬＭ（空間光変調器）が使用され、信号光にbit１（例えば光強度＝強）、bit0（例えば光強度＝弱）のパターン配列が得られるような強度変調をかけるようにされる。
このとき、ＳＬＭにおいては、例えば図２に示されるようにしてその中心部において記録データに応じて光強度変調を与えて信号光を生成すると共に、その周りに輪状に光を透過させることで参照光を生成するようにされている。そして、記録データに応じて変調された信号光は、上記参照光と共にホログラム記録媒体に対して照射され、これにより、これら信号光と参照光との干渉縞がデータとしてホログラム記録媒体に記録される。

また、データの再生時においては、ＳＬＭにおいて上記参照光のみを生成してこれをホログラム記録媒体に対して照射することで、上記干渉縞に応じた回折光を得るようにされる。この回折光に応じた像を例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Oxide Semiconductor）センサなどのイメージセンサ上に結像させ、記録ビットの各値を得てデータ再生を行う。
このようにして信号光と参照光とを同一光軸上で照射するホログラム記録再生方式は、コアキシャル方式として知られている。

なお、関連する従来技術については、下記の文献を挙げることができる。
日経エレクトロニクス２００５年１月１７日号Ｐ１０６〜１１４

ここで、上記のようなホログラム記録再生の技術としては、現状において実用化されている各種の光ディスクメディアやＨＤＤ（Hard Disc Drive）などに代わる、次世代の大容量データストレージ技術として期待されている。この点から、ホログラム記録再生の技術としては、データ記録容量のさらなる拡大化が望まれている。

本発明では以上のような課題に鑑み、記録再生装置として以下のように構成することとした。
つまり、本発明の記録再生装置は、参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体について記録及び再生を行う記録再生装置であって、画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系とを備える。
また、２種の値の組み合わせで成る入力データ列を、少なくとも３種以上の値の組み合わせで成るデータ列に変換する変換手段を備える。
また、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段において予め定められている上記参照光を生成するための参照光エリア、上記信号光を生成するための信号光エリアについて、記録時には、上記信号光エリア内の各画素の光強度、位相が上記変換手段により得られたデータ列の各値に応じて割り当てた所要の光強度と位相０またはπとの組み合わせとなるように上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御し、且つ上記参照光エリア内の光強度と位相が所定パターンとなるようにして上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御して、上記信号光と上記参照光とを生成させると共に、
再生時には、上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態とπとなる状態との２つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手段を備える。
また、上記振幅・位相制御手段による再生時の１ホログラムページごとの制御に伴い生成される２種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく２種の画像信号を得る画像信号取得手段を備える。
さらに、上記画像信号取得手段により得られた上記２種の画像信号の差分を計算する差分計算手段と、上記差分計算手段による差分計算結果に基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手段とを備えるものである。

また、本発明では記録再生装置として以下のようにも構成することとした。
すなわち、本発明の記録再生装置は、 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体について記録及び再生を行う記録再生装置であって、画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系とを備える。
また、２種の値の組み合わせで成る入力データ列を、少なくとも３種以上の値の組み合わせで成るデータ列に変換する変換手段を備える。
また、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段において予め定められている上記参照光を生成するための参照光エリア、上記信号光を生成するための信号光エリアについて、記録時には、上記信号光エリア内の各画素の光強度、位相が上記変換手段により得られたデータ列の各値に応じて変調されるように上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御し、且つ上記参照光エリア内の光強度と位相が所定パターンとなるようにして上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御して、上記信号光と上記参照光とを生成させると共に、
再生時には、上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態、πとなる状態、π／２となる状態、３π／２となる状態の計４つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手段を備える。
また、上記振幅・位相制御手段による再生時の１ホログラムページごとの制御に伴い生成される４種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく４種の画像信号を得る画像信号取得手段を備える。
また、上記画像信号取得手段により得られた上記４種の画像信号のうち、上記位相差が０、πとなるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分と、上記位相差がπ／２、３π／２となるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分とをそれぞれ計算する差分計算手段を備える。
さらに、上記差分計算手段により得られる、上記位相差が０、πとなるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果と、さらに上記位相差がπ／２、３π／２となるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果とに基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手段を備えるものである。

ここで、ホログラム記録媒体に対しては、光強度の情報（振幅の情報）と共に、位相の情報も記録することができる。
上記本発明のように、２種の値の組み合わせで成るデータ列を３種以上の値の組み合わせで成るデータ列に変換し、これら３種以上の値によるデータ列の各値に応じて各画素の振幅と位相とを制御するものとすれば、従来のように２種の値の組み合わせで成るデータ列に応じて振幅のON/OFFのみを制御して記録を行う場合よりも、より少ないビット数で情報を記録することができる。すなわち、限られた画素数の条件の下でより多くの情報を記録することができる。

その上で本発明では、再生時は、参照光の照射に応じて得られる再生像に対する位相差が０とπとなる２種の所定の光強度によるＤＣ光を、上記再生像に加算させるようにして読み出しを行い、その結果得られる２種の画像信号の差分を計算し、その計算結果から上記２種の値の組み合わせで成るデータ列を復号化するものとしている。
或いは、再生像に対する位相差が上記０とπと共に、さらにπ／２と３π／２となる計４種の所定の光強度によるＤＣ光を上記再生像に加算させるようにして読み出しを行い、上記位相差が０とπのＤＣ光が加算されて得られた２種の画像信号の差分と、さらに上記位相差がπ／２と３π／２のＤＣ光が加算されて得られた２種の画像信号の差分とを計算し、これら２つの差分計算結果から上記２種の値の組み合わせで成るデータ列を復号化するものとしている。
ここで、上記のように再生像に対する位相差が０とπとなる２種の所定の光強度によるＤＣ光を、上記再生像に加算して読み出し、その結果として得られる２種の画像信号の差分をとるものとすれば、後述するようにして、或る振幅と位相「０」または「π」との組み合わせで記録された信号が正しく表現された画像信号が得られる。すなわち、これによって上記３種以上の値の組み合わせで成るデータ列が正しく読み出されたことになる。このように３種以上の値の組み合わせで記録されたデータ列を正しく得ることができれば、上記のようにして差分計算結果としての、このように正しく読み出されたデータ列に基づいた復号化を行うことで、元の２値の組み合わせで成るデータ列を正しく再生することができる。
また、上記のようにして再生像に対する位相差が０とπとなる２種のＤＣ光が加算されたときの各画像信号の差分を計算する共に、さらに再生像に対する位相差がπ／２と３π／２となる２種のＤＣ光が加算されたときの画像信号の差分を計算するものとすれば、後述するようにしてこれらの差分計算結果としての画像信号によって、任意振幅と任意位相の組み合わせで記録された信号が正しく表現されるようになる。つまり、これらの差分計算結果としての画像信号が得られることにより、任意振幅と任意位相との組み合わせで記録された、上記３種以上の値の組み合わせで成るデータ列が正しく読み出されたことになる。上記本発明によれば、これら２つの差分計算結果に基づいて復号化が行われる。つまり、このことによって上記３種以上の値の組み合わせで成るデータ列から元の２値の組み合わせで成るデータ列を正しく再生することができる。

このようにして本発明によれば、振幅と共に位相も組み合わせた記録変調符号化とすることで、従来より少ないビット数で同じ情報を表現することができ、この結果、データ記録容量の拡大を図ることができる。さらに、記録された振幅と位相の組み合わせの情報を適正に再生することができ、記録データを正しく再生することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
なお、説明は以下の順序で行う。

１．ホログラム記録再生の基本動作説明
１−１．基本的な装置構成・動作例
１−２．位相マスクを用いた記録方式
２．実施の形態としての記録／再生
２−１．第１の実施の形態
２−２．第２の実施の形態
３．変形例

１．ホログラム記録再生の基本動作説明
１−１．基本的な装置構成・動作例

図１は、例えばコアキシャル方式が採用されたホログラム記録再生装置の内部構成について示した図である。なお、図１では主に記録再生装置の光学系の構成のみを抽出して示し、他の部分については省略する。
なお、コアキシャル方式は、先にも述べたように信号光と参照光とを同一軸上に配置し、それらを共に所定位置にセットされたホログラム記録媒体に照射して干渉縞によるデータ記録を行い、また再生時には参照光をホログラム記録媒体に対して照射することで干渉縞により記録されたデータの再生を行うものである。

この図１では、ホログラム記録媒体として、反射膜を備えた反射型のホログラム記録媒体に対応する記録再生装置の構成を例示している。
先ず、レーザダイオード（ＬＤ）１は、記録再生のためのレーザ光を得るための光源として設けられる。このレーザダイオード１としては、例えば外部共振器付きレーザダイオードが採用され、レーザ光の波長は例えば４１０ｎｍとされる。
レーザダイオード１からの出射光はコリメータレンズ２を介した後、ＳＬＭ（空間光変調部）３に対して入射する。

ＳＬＭ３は、例えば透過型液晶パネルなどにより構成され、図示されない駆動回路からの駆動信号に応じて各画素が駆動制御されることで、入射光に対して記録データに応じた光強度変調を施すようにされる。具体的には、例えば駆動信号によってONとされた画素は入射光を透過し、OFFとされた画素は入射光を透過しないといったように、画素単位（ピクセル単位）で光のON/OFF制御を行うことが可能とされる。このようなＳＬＭ３のON/OFF制御により、「０」「１」のデータをピクセル単位で記録することが可能とされている。

上記ＳＬＭ３にて空間光変調が施された光は、偏光ビームスプリッタ４を透過した後、リレーレンズ５→遮光マスク６→リレーレンズ７によるリレーレンズ光学系を介し、さらに１／４波長８を介した後に対物レンズ９で集光されてホログラム記録媒体１０上に照射される。

ここで、記録時においては、後述するようにしてＳＬＭ３において記録データに応じた空間光強度変調を受けた信号光と、この信号光と同心円となる輪状の参照光とが生成されることになる。すなわち、このようにして生成された信号光と参照光とが、上記により説明した経路を経て上記ホログラム記録媒体１０上に集光するようにされるものとなる。

一方、再生時においては、レーザダイオード１からの光が、記録時と同様にコリメータレンズ２を介してＳＬＭ３に入射される。再生時においてＳＬＭ３は、入射光に対し再生用の空間光強度変調を施して参照光のみを生成するようにされる。すなわち再生時においては信号光は照射せず、参照光のみをホログラム記録媒体１０に対し照射するようにされている。
この参照光の照射に応じては、後述するようにしてホログラム記録媒体１０上の記録データに応じた回折光が得られ、この回折光は、ホログラム記録媒体１０からの反射光として、対物レンズ９を介した後、１／４波長板８→リレーレンズ７→遮光マスク６→リレーレンズ５を介して偏光ビームスプリッタ４に導かれる。偏光ビームスプリッタ４では、上記経路により導かれたホログラム記録媒体１０からの反射光が反射され、その反射光は図示するようにしてイメージセンサ１１に導かれる。

イメージセンサ１１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を備え、上記のようにして導かれたホログラム記録媒体１０からの反射光（回折光）を受光し、これを電気信号に変換する。

次の図２、図３は、上記により説明した光学系の構成によって実現されるホログラム記録再生の基本動作について説明するための図である。図２は記録時、図３は再生時の動作についてそれぞれ示している。
なお、図２では、図１に示す光学系のうちＳＬＭ３、対物レンズ９のみを抽出して示している。また図３において、図３（ａ）は同様にＳＬＭ３、対物レンズ９のみを示し、図３（ｂ）では対物レンズ９とイメージセンサ１１のみを抽出して示している。

先ず、図２に示される記録時においては、ＳＬＭ３が、入射光に対し、上述した参照光と、記録データに基づき「０」「１」のデータパターンに基づく光強度パターンが与えられた光（信号光と呼ばれる）とが同心円上に配置されるようにするための強度変調を行う。
この強度変調された光（つまり参照光と信号光）を、対物レンズ９によりホログラム記録媒体１０上に集光し、これにより形成される参照光と信号光の干渉縞をデータとしてホログラム記録媒体１０上に記録する。

また、再生時においては、先ず図３（ａ）に示すようにして、ＳＬＭ３が入射光について空間光強度変調を施すことで参照光のみを生成し、これをホログラム記録媒体１０上に集光するようにされる。その際、集光した光は、ホログラム記録媒体１０に記録されたデータパターンに応じた干渉縞により回折を受け、ホログラム記録媒体１０からの反射光として出力される。すなわち、この回折光は、図示するようにして記録データを反映した光強度パターンを有しており、この回折光の有する強度パターンをイメージセンサ１１で検出した結果に基づき、データ再生を行うようにされる。

ここで、上記のようにＳＬＭ３においては、記録／再生時に対応して参照光、信号光を生成するようにされる。このため、ＳＬＭ３においては、次の図４に示すような参照光エリアＡ１、信号光エリアＡ２、及びギャップエリアＡ３とが規定されている。すなわち、この図４に示されるように、ＳＬＭ３の中心部分を含む所定の円形のエリアが、信号光エリアＡ２として定められている。そして、その外周部分に対しては、ギャップエリアＡ３を隔てて、信号光エリアＡ２と同心円となる輪状の参照光エリアＡ１が定められている。
なお、上記ギャップエリアＡ３は、参照光が信号光エリアＡ２に漏れ込んでノイズになることを避けるための領域として定められている。

記録時においては、参照光エリアＡ１内の予め定められた画素を「１」（光強度＝強）、それ以外の画素を「０」（光強度＝弱）とし、且つギャップエリアＡ３と上記参照光エリアＡ１より外周部分とを全て「０」とした上で、信号光エリアＡ２内の各画素を記録データに応じた「０」「１」のパターンとすることで、先の図２に示したような参照光と信号光とを生成・出力することができる。
また、再生時には、参照光エリアＡ１を記録時と同じ「０」「１」のパターンとし、他の領域はすべてビット「０」とすることで、図３（ａ）に示したようにして参照光のみを生成・出力することができる。

１−２．位相マスクを用いた記録方式

ここで、上記により説明したホログラム記録再生の基本動作そのものを行った場合、信号光エリアＡ２内の「１」の数に比例した、信号強度の非常に強いＤＣ成分が記録されてしまう虞がある。
一般的にホログラム記録再生では、ホログラム記録媒体１０に対してホログラムページを多重化して記録することが想定されている。このことを考慮すると、上記のようなＤＣ成分が記録された部分は他のホログラムページを重複して記録できない部分となり、その結果、各ホログラムページの間隔を空けて記録を行わなければならなくなり、記録容量の拡大が図られなくなってしまう。

そこで、従来では、このようなＤＣ成分を抑圧して記録容量の拡大を図るための手法として、例えば下記参考文献１に記載されているような位相マスクを用いる手法が提案されている。

参考文献１．特開２００６−１０７６６３号公報

図５は、位相マスクを用いる場合の記録再生装置の構成例を示している。なおこの図５において、既に先の図１にて説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。
ここで、位相マスクとしては、光路中の実像面において位相変調を与えるようにして設けられるべきものとなる。図５の例では、先の図１の構成におけるＳＬＭ３と偏光ビームスプリッタ４との間に、リレーレンズ５→遮光マスク６→リレーレンズ７の組をさらにもう１組追加した上で、この追加したリレーレンズ７と偏光ビームスプリッタ４との間の実像面に対し位相マスク１３を挿入している。

或いは、次の図６に示されるように、位相マスク１３としてはＳＬＭ３と一体型に形成するようにして設けることもできる。すなわち、ＳＬＭ３からの出射光が得られる部分は実像面にあたるので、ＳＬＭ３における光の出射面側に対し、位相マスク１３を一体的に形成するものである。

ここで、このような位相マスク１３による位相変調は、入射光に対してピクセル単位で行うようにされる。具体的には、例えば位相をπだけ変調するピクセルと、位相変調を行わないピクセル（つまり位相＝０）とが半々となるようにして設定したランダムな位相変調パターンが設定されるものである。
このようなピクセル単位でのランダムな位相変調を可能とする位相マスク１３の具体的な構成例としては、ピクセル単位でその厚みを異ならせるようにしたものが一般的に知られている。例えば、ガラス等の光学材料を用い、その厚さの違いによる光路長差によって位相「０」によるピクセルと位相「π」による変調を行うピクセルとを設定するものが知られている。
具体的に、「π」による位相変調を与える場合には、入射光の波長をλ、用いる部材の屈折率をｎとしたとき、その厚さの違いｔをｔ＝λ／{２(ｎ−１)}に設定すればよい。

上記位相マスク１３の挿入によって、記録時においては、信号光に対しピクセル単位でランダムな「０」「π」の位相変調を与えることができる。
ここで、位相「０」は振幅「１」に対応し、位相「π」は振幅「−１」に対応する。この場合、位相「０」の振幅「１」を基準位相と定義する。以下において、位相「０」や位相「π」などと言ったときは、この基準位相との位相差を示すものであるとする。また、「再生像との位相差」と言った場合も、基準位相である位相「０」の振幅「１」の再生像との位相差を指すものとする。
上記のようにして２値のランダムパターンによる位相変調が信号光に対して与えられることにより、参照光と信号光との干渉効率の向上を図ることができる。また、同時にフーリエ面（メディア上での像）において均質にスペクトルをばらまくことができ、「１」と「−１」の数をほぼ同じとすることによって、信号光内のＤＣ成分の抑圧を図ることができる。

図７は、位相マスク１３による位相変調によってＤＣ成分の抑圧が図られることについて説明するための図である。
先ず、比較として図７（ａ）には、位相マスク無しの場合に記録時において得られる信号光及び参照光を模式的に示している。なおこの図では光強度を色の濃淡で示しており、濃色から白色にかけて光強度が強いことを表している。具体的に言うと、この場合は黒色が光強度＝弱（データ「０」）、白色が光強度＝強（データ「１」）を表すものとなる。
この図７（ａ）より、位相マスク１３を設けない場合には、信号光に対しては、単に記録データに応じた「０」と「１」のパターンのみが与えられていることがわかる。先にも述べたように、ここで「１」の数に比例してＤＣ成分が発生する。
なおこの図によると、参照光に対しても所要の「０」「１」のデータパターンが与えられていることがわかる。

図７（ｂ）は、位相マスク有りの場合に記録時において得られる信号光及び参照光を模式的に示している。この図においても濃色から白色にかけて光強度が強いことを表しているが、この場合は黒色が「−１」、灰色が「０」、白色が「＋１」を示すものとなっている。
このことを踏まえて図７（ｂ）を参照すると、位相マスク１３を設ける場合には、信号光は「０」と「＋１」と共に、「−１」にも変調されていることがわかる。このような「−１」という結果が得られるのは、上述したような位相マスク１３の「０」「π」によるランダムな位相変調により、データ「１」（つまり光強度＝強）のピクセルが位相「０」のものと位相「π」のものとに分けられることによる。すなわち、データ「１」に対し、位相変調無し（位相「０」）の場合は「＋１」という結果が得られ、位相「π」による変調が行われた場合は「−１」という結果が得られるものである。確認のために述べておくと、データ「０」についてはＳＬＭ３からの透過光は得られないので、位相マスク１３による「０」「π」の位相変調に対してもその結果は「０」のままで変わりはない。
なおこの図７（ｂ）によると、この場合は参照光に対しても位相「０」「π」による位相変調が施されて、「０」「＋１」「−１」の３値が得られていることが示されている。

このように信号光内においてランダムな「０」と「π」の位相変調によってデータ「１」が「＋１」と「−１」とに分けられることで、メディア上でスペクトルを均質にばらまくことができる。さらに、「＋１」と「−１」の数をほぼ一致させることで信号光内のＤＣ成分の抑圧を図ることができ、ホログラムページの多重記録が可能となって記録容量の拡大を図ることが可能となる。

ちなみに、次の図８では、位相マスク１３が設けられた場合の、再生時の参照光について模式的に示している。図８（ａ）では、比較として位相マスク無しの場合の参照光を示しているが、このような位相マスク無しの再生時の参照光としては、先の図７（ａ）の位相マスク無しの記録時と同様となる。すなわち、この場合も参照光にはＳＬＭ３によって所定の「０」「１」によるデータパターンが与えられることになる。
また、図８（ｂ）の位相マスク有りの場合の参照光は、先の図７（ｂ）の位相マスク有りの記録時の場合と同様となる。つまり、この場合も参照光にはＳＬＭ３によって所定の「０」「１」のデータパターンが与えられると共に、同じ位相マスク１３による位相変調が行われるので、図７（ｂ）の場合と同様の結果が得られる。

なお、ここで重要なのは、位相マスク１３のようにピクセル単位での位相変調を行う場合は、上述のようにして記録時と再生時とで参照光の位相変調パターンが一致してなくてはならいということである。すなわち、記録時において或る位相変調パターンを有する参照光を用いて記録を行ったデータは、再生時において、その位相変調パターンと同パターン（光強度ＯＮの画素の位相「０」と「π」が入れ替えられたパターンも含む）を有する参照光を用いてしか再生できないものであり、この点から、ＤＣ成分抑圧のためにピクセル単位での位相変調を行う場合は、記録時と再生時とで参照光の位相変調パターンを同パターンに設定しなければならないことになる。
先の図５において説明した構成では、記録／再生時で共通の位相マスク１３を介してホログラム記録媒体１０に対する光照射が行われるので、記録時と再生時とで参照光に同パターンによる位相変調を施すことが可能となっている。

２．実施の形態としての記録再生
２−１．第１の実施の形態

ところで、上述のようにして位相マスク１３によるスペクトル拡散効果が得られることからも理解されるように、ホログラム記録媒体に対しては、光強度（振幅とも呼ぶ）の情報と共に、位相の情報も記録することが可能となっている。つまり、例えば上述した「−１」「０」「１」のように、「０」「１」の振幅の情報と共に、「０」「π」による位相の情報も記録できる。

このように振幅の情報以外にも、例えば「０」や「π」などの任意の位相の情報も記録することができれば、これら振幅と位相とを組み合わせて記録変調符号化を行うことによって、記録可能なデータ容量を拡大させるといったことが考えられる。
しかしながら、このように振幅と位相を組み合わせた記録変調符号化を行ってより多くのデータが記録可能とされても、ホログラム記録再生方式では、イメージセンサ１１によって再生像の強度の情報しか検出できないため、結果として、記録された位相の情報を再生することができず、適正にデータ再生を行うことができなくなってしまう。

ここで、先の図１に示した記録再生装置の光学系も含め、一般的にホログラム記録再生方式による光学系は、ＳＬＭ、対物レンズ、メディア、接眼レンズ、イメージセンサのそれぞれがレンズの焦点距離だけ離間して配置されている、４ｆ光学系に基づく構成となっている。いわゆるフーリエ変換ホログラムと呼ばれる構成である。
このようなフーリエ変換ホログラムの構成では、先に説明した記録再生の一連の動作を、以下のようにしてみなすことができる。
すなわち、ＳＬＭの記録データパターンはフーリエ変換されてホログラム記録媒体（メディア）に投影され、メディアの読み出し信号（再生像）は逆フーリエ変換されてイメージセンサに投影される。そして、イメージセンサでは、そこに入力される光の波面の振幅の絶対値が２乗された、光の強度を検出しているというものである。

このようにしてホログラム記録再生方式では、メディアに記録された信号の振幅の２乗値として表すことのできる光の強度の情報のみが再生可能とされる。つまり、振幅・位相の双方を記録可能とされるのに対し、再生側ではそのうちの振幅の情報しか再生できないという非線形性を有しているものである。
このようなホログラム記録再生系の有する非線形性の問題から、振幅と位相とを組み合わせて一度に３値以上を記録するといったことは行われてこなかった。

そこで、本実施の形態では、ホログラム記録媒体に記録された振幅の情報と共に位相の情報の読み出しが可能な線形読み出しを実現し、これによって従来の振幅「０」「１」の２値による記録／再生から、振幅と位相との組み合わせによる３値以上の符号についての記録／再生を可能として、従来よりもデータ記録容量の拡大を図ることを目的とする。

先ず、図９は、第１の実施の形態としての記録／再生動作を実現するための構成について説明するための図として、本実施の形態で用いるＳＬＭ３の構成と、当該ＳＬＭ３を駆動制御するためのデータ変調・振幅位相制御部２０の内部構成とを示している。
なお、この図では先の図１に示した記録再生装置の構成のうち、レーザダイオード１とＳＬＭ３のみを示し、他の構成については省略している。また、この図では、記録再生装置内部にセットされたホログラム記録媒体１０と、さらにレーザダイオード１から出射されＳＬＭ３に導かれる光と、ＳＬＭ３を透過してホログラム記録媒体１０に対して導かれる光についても併せて示している。

先ずは、この図９に示されるＳＬＭ３の構成について説明する。
図示するようにして、この場合のＳＬＭ３としては、信号光・参照光の生成のための光強度変調を行う部分として強度変調器３ａを有すると共に、この強度変調器３ａにより生成された信号光・参照光に対し光位相変調を行う位相変調器３ｂを有する。
上記強度変調器３ａは、先の図１において説明したＳＬＭ３の有する光強度変調機能を実現する部位となる。すなわち、この強度変調器３ａとしては、例えば透過型液晶パネルで構成され、後述する駆動回路（強度変調ドライバ２３）からの駆動信号に応じて各画素の透過率を変化させる。すなわち、これにより入射光に対して上記駆動信号のレベルに応じた光強度変調を施すようにされる。

また、上記位相変調器３ｂとしては、画素単位で可変的な位相変調が可能な透過型の液晶パネルを用いるものとしている。

ここで、このように画素単位で位相変調が可能な液晶パネルとしては、内部の液晶素子を、以下の図１０に示す考えに基づき構成することで実現することができる。
図１０（ａ）では、液晶パネル内の液晶素子に駆動電圧を印加していない状態（つまり駆動電圧OFFの状態）での液晶分子の様子を示し、図１０（ｂ）では液晶素子に所定レベルでの駆動電圧を印加した状態（駆動電圧ONの状態）での液晶分子の様子を示している。
図示するようにして図１０（ａ）の駆動電圧OFFの状態では、液晶分子は水平配向となり、また図１０（ｂ）に示す駆動電圧ONの状態では液晶分子は垂直配向に変化することになる。
このとき、液晶素子の屈折率ｎについて、駆動電圧OFFによる上記水平配向時の屈折率をｎh、所定レベルでの駆動電圧ONによる上記垂直配向時の屈折率をｎvとすると、液晶素子の厚さをｄとした場合、駆動電圧OFF時に与えられる位相変化量は「ｄ×ｎh」となり、駆動電圧ON時に与えられる位相変化量は「ｄ×ｎv」となる。従ってこのことから、駆動電圧のON/OFFによって与えることのできる位相差Δｎｄとしては、
Δｎｄ＝ｄ×ｎh−ｄ×ｎv
により表されるものとなる。
この関係式より、画素単位で所要の位相差を与えるにあたっては、液晶素子の厚さｄを調整すればよいことがわかる。

本手法で用いる位相変調器３ｂとしては、液晶素子の厚さｄを調整することで、例えば位相差Δｎｄ＝２πとなるように設定している。さらに、駆動電圧レベルを上記所定レベルまで段階的に制御することで、位相は「０」〜「２π」まで段階的に変化させることができるものとする。すなわち、これによって各画素ごとに、上記ＯＦＦの駆動電圧を与えることで「０」、ＯＮの所定レベルの３／４の駆動電圧を与えることで「３π／２」の２値による光位相変調を施すことが可能とされているものである。

同様に、例えば、駆動電圧レベルを上記所定レベルの２／４とすれば位相「π」、１／４とすれば位相「π／２」による変調も可能となる。

説明を図９に戻す。
ＳＬＭ３は、このように画素ごとに可変的な位相変調を行うことが可能な位相変調器３ｂが、強度変調器３ａに対して一体的に形成されて成る。すなわち、強度変調器３ａの各画素と位相変調器３ｂの各画素とが１対１の位置関係で対応するように位置決めされてこれら強度変調器３ａと位相変調器３ｂとが一体的に形成されているものである。
このような構造とされることで、強度変調器３ａを透過して得られる信号光、参照光となるべき光のそれぞれに対し、画素単位で厳密に一致させた位相変調パターンにより光位相変調を行うことが可能となっている。

そして、図９に示されるデータ変調・振幅位相制御部２０は、このようなＳＬＭ３における上記強度変調器３ａ、位相変調器３ｂのそれぞれの変調動作を制御するように構成される。
図示するようにしてデータ変調・振幅位相制御部２０内には、記録変調符号化部２１、マッピング部２２、強度変調ドライバ２３、位相変調ドライバ２４が備えられる。

[記録時の動作]
先ず、記録時の動作から説明する。
記録時において、記録変調符号化部２１に対しては、図示するようにして記録データが入力される。記録変調符号化部２１は、当該記録データについて、予め定められた記録フォーマットに従った所定の記録変調符号化処理を施す。本実施の形態においては、入力される「０」「１」の２種の値の組み合わせによる記録データ列を、３種の値の組み合わせによるデータ列に変換する。

ここで、次の図１１は、第１の実施の形態としての記録／再生手法について説明するための図として、その記録変調符号化の例を示している。
先ず、図１１（ａ）では、「０」「１」による２値データ（符号化部２１に入力される記録データ）について、４ビットを１シンボルとしたときの記録データの組み合わせを示している。図示するようにして２値データを４ビット１シンボルとした場合、その組み合わせは１６通りとなる。すなわち、１６通りのデータパターンが生じうる。

一方、図１１（ｂ）では、振幅「０」「１」、位相「０」「π」の組み合わせにより実現される「−１」「０」「１」の３値を用いる場合において、４ビット１シンボルとしたときのＤＣフリーとなる組み合わせを示している。なお確認のために述べておくと、この場合の「ＤＣフリー」とは、「１」と「−１」の数が等しくなることを意味するものである。
このようにして、３値４ビットの組み合わせのうちＤＣフリーとなる組み合わせは、「０，０，０，０」も含めると、１９通りとなる。このような３値４ビットの組み合わせ１９通りのうち１６通りのデータパターンを用いれば、これを図１１（ａ）に示した２値４ビットの全組み合わせに割り当てることができる。具体的に、この場合の記録変調符号化／復号化としては、例えば図１１（ａ）に示す２値４ビットの１６通りのデータパターンの個々に対し、図１１（ｂ）に示される３値４ビットＤＣフリーの組み合わせ１９通りのうちの１６通りのデータパターンの個々をそれぞれ割り当てた（対応づけた）変換テーブルを用いて行うものとすればよい。

例えば、このような変換テーブルを用いて記録変調符号化を行ってホログラム記録媒体１０に対する「−１」「０」「１」による３値記録を行うものとすれば、位相マスク１３を用いる場合と同様に、ＤＣ成分の抑圧が図られるようにしてデータ記録を行うことができる。

なお、ここでは説明の簡単のため、ＤＣ成分の抑圧を考慮した場合の例として、２値側の１シンボルと３値側の１シンボルとがそれぞれ４ビットで一致し、符号化率を１００％とする場合を例示したが、例えばＤＣ成分の抑圧を図りつつ記録容量の拡大を図るとした場合には、３値側のシンボル数をさらに増やすようにすればよい。
ここで、図１１（ｂ）に示されるようにして１シンボル４ビットとした場合、ＤＣフリーを考慮して「１」と「−１」の数が等しくなるようにするにあたっては、「１」と「−１」の数を２個とする、或いは「１」と「−１」の数を１個と「０」を２個とするという２通りの組み合わせしかできない（Ａｌｌ「０」は除く）。これに対し、さらにビット数を増やせば、このような「１」「−１」の数を等しくするための「１」「−１」「０」の組み合わせを増やすことが可能となり、ＤＣフリーとするための組み合わせの増加率をより高める傾向とできる。

具体的にこの場合は、３値側の１シンボルを７ビット以上とすることで、符号化率を１００％超とすることができる。
１シンボルを７ビットとした場合、「１」「−１」の数を等しくすることのできる組み合わせは、「１」「−１」＝１個と「０」＝５個、或いは「１」「−１」＝２個と「０」＝３個、「１」「−１」＝３個と「０」＝１個の計３通りとなる（Ａｌｌ「０」は除く）。ここで、７ビットのうち「１」「−１」＝１個となる組み合わせは、７Ｃ２＝７*６／２／１＝２１通りとなる。そして、これら「１」「−１」自体の組み合わせは２Ｃ１＝２通りとなる。従って、「１」「−１」＝１個と「０」＝５個の場合でのＤＣフリーとなる組み合わせは、７Ｃ２*２Ｃ１＝４２通りである。
同様にして、「１」「−１」＝２個と「０」＝３個の場合でＤＣフリーとなるのは、７Ｃ４*４Ｃ２＝（７*６*５*４／４／３／２／１）*（４*３／２／１）＝２１０通り、さらに、「１」「−１」＝３個と「０」＝１個の場合でＤＣフリーとなるのは、７Ｃ６*６Ｃ３＝７Ｃ１*６Ｃ３＝７*(６*５*４／３／２／１）＝１４０通りとなる。

このことから１シンボルを７ビットとした場合のＤＣフリーの組み合わせは、４２＋２１０＋１４０＝３９２通りとなる。ここで、２値の場合、１シンボル８ビットとしたときのデータパターンの組み合わせは２⁸＝２５６通りであるから、３９２＞２５６より、３値側の１シンボルを７ビットとすれば、ＤＣフリーで且つ符号化率を１００％超とすることができる。具体的には、このような３値７ビットの３９２通りのデータパターンのうち２５６のデータパターンにより、２値８ビットのデータパターンの個々をそれぞれ割り当てるものとすれば、ＤＣ成分の抑圧を図りつつ、データ記録容量は８／７倍に拡大することができる。

なお、当然のことながら、ＤＣフリーとしない場合、３値４ビットの組み合わせの数の方が圧倒的に多くなることは明らかであり、その場合はさらなる記録容量の拡大を図ることができる。

説明を図９に戻す。
先に述べた記録変調符号化部２１では、入力された記録データ（「０」「１」の２値）の１シンボルを、予め定められた記録変調符号化のルールに従って「−１」「０」「１」の３値による符号に変換する。図示は省略したが、この記録変調符号化部２１には、図１１（ａ）に示したような２値データの所定ビット数を１シンボルとしたときに生じうるデータパターンの個々と、図１１（ｂ）に示されるような３値データの所定ビット数を１シンボルとしたときのＤＣフリーとなるデータパターンの個々とをそれぞれ対応づけた変換テーブルが格納されており、この変換テーブルに従って入力される記録データの１シンボル分のデータパターンを３値所定ビット数によるデータパターンに変換する。これによって２値→３値による記録変調符号化が行われる。
簡単のために説明は４ビット１シンボルで行うが、実際にはＤＣフリーと共に記録容量の拡大が図られるように、例えば２値側は８ビット以上で１シンボルとし、３値側は７ビット以上で１シンボルに設定しているものとする。
このような記録変調符号化部２１によって行われる記録変調符号化の結果得られる３値符号は、マッピング部２２に対して順次供給される。

マッピング部２２は、記録変調符号化部２１から供給される３値符号（「−１」「０」「１」）を１枚のホログラムページにマッピングする。具体的には、上記記録変調符号化部２１から供給される３値符号の個々を、信号光エリアＡ２内の画素ごとに割り当てるようにして配列する。
なお、ホログラムページとは、信号光エリアＡ２内に敷き詰められるデータ配列全体を指す。すなわち、信号光と参照光との干渉で一度に記録することのできるデータ単位をホログラムページと呼ぶものである。
その上で、記録変調符号化部２１は、このようなマッピングによって得られた信号光エリアＡ２内のデータパターンと共に、参照光エリアＡ１を所定の「０」「１」のパターンとし、且つそれ以外の領域を全て「０」としたデータパターンを生成し、それらを合わせてＳＬＭ３の全有効画素分のデータパターンを生成する。

そして、マッピング部２２は、このようにして得られたＳＬＭ３の全有効画素分のデータパターンに基づき、強度変調ドライバ２３、位相変調ドライバ２４による出力電圧を制御する。具体的に、「０」がマッピングされた画素については、振幅・位相とも「０」とするため、強度変調ドライバ２３、位相変調ドライバ２４に対して共に出力電圧を「０」とするための値を指示する。また、「１」がマッピングされた画素については、振幅は「１」、位相は「０」とするために、強度変調ドライバ２３に対しては出力電圧を「１」に対応した値とするための値を指示し、位相変調ドライバ２４に対しては出力電圧を「０」とするための値を指示する。さらに、「−１」がマッピングされた画素については、振幅は「１」、位相は「π」とするために、強度変調ドライバ２３に対しては出力電圧を「１」に対応する値とするための値を指示し、また位相変調ドライバ２４に対しては出力電圧を「１／２」に対応する値とするための値を指示する。

この場合、強度変調ドライバ２３、位相変調ドライバ２４に対しては、「０」〜「１」の値として、例えば２５６階調であれば０〜２５５の値を指示するようにされている。そして、これら強度変調ドライバ２３、位相変調ドライバ２４としては、このようにマッピング部２２から指示された値に応じた駆動電圧レベルによりそれぞれ強度変調器３ａ、位相変調器３ｂの各画素を駆動するように構成されている。
従って、上記のようなマッピング部２２による制御が行われることで、記録時においてＳＬＭ３からは、参照光と共に「−１」「０」「１」が配列された信号光が出力されることになる。すなわち、これによってホログラム記録媒体１０に対して「−１」「０」「１」の３値を記録することができる。
なお、ここでは参照光エリアＡ１の位相変調については特に説明しなかったが、参照光エリアＡ１については、予め定められた所定パターンによる位相変調が施されるようにしておけばよい。

ここで確認のために述べておくと、記録時においては、上記マッピング部２２は記録変調符号化部２１にて符号化されたデータについてのホログラムページごとのマッピングを順次行うものとされ、これによって強度変調ドライバ２３に対しては、信号光エリアＡ２内のデータパターンのみが記録データ内容に応じて順次変化するようにされたデータパターンが供給される。すなわち、強度変調ドライバ２３は、このようなホログラムページ単位ごとのデータパターンに基づき強度変調器３ａの各画素を順次駆動制御するようにされる。
これによってホログラム記録媒体１０に対しホログラムページ単位ごとにデータを記録することができる。

上記のようにして本実施の形態では、「０」「１」の２値による記録データを「０」「１」「−１」による３種の値を組み合わた３値符号に変換する記録変調符号化を行った上で、この３値符号の個々の値を振幅と位相の組み合わせにより記録するものとしている。このようにすることで、従来のように２種の値の組み合わせで成るデータ列に応じて振幅のON/OFFのみを制御して記録を行う場合よりも、より少ないビット数で情報を記録することができる。すなわち、これによりデータ記録容量の拡大を図ることができる。
また、上述のようにして、３値のデータパターンとして「−１」「１」の数が等しくなる組み合わせのみを割り当てるものとすることで、ＤＣ成分の抑圧も図ることができる。さらには、このとき２値側の１シンボルを８ビット以上とする場合に対応して３値側の１シンボルを７ビット以上とした記録変調符号化を行うことで、ＤＣ成分の抑圧を図りつつ記録容量の拡大化を図ることができる。

[差動検出による読み出し]
記録時には、上記のような記録変調符号化、及び振幅・位相制御を行うことで、ホログラム記録媒体１０に対して振幅と位相の組み合わせで３値符号を記録してデータ記録容量の拡大化を図ることができるが、このようにして記録された信号を適正に再生することができなければ、記録再生システムが成り立たないものとなる。すなわち、記録された振幅の情報と共に、位相の情報も読み出すという、線形読み出しが実現されなければ３値記録／再生は成り立たないものとなってしまう。

本実施の形態では、このような線形読み出しを可能とするための手法として、差動検出による手法を提案する。具体的に、この差動検出とは、再生時において参照光を照射して得られることになるホログラム記録媒体１０に記録されたデータに応じた再生像に対し、それぞれ位相が反転する関係にある２つのＤＣ光（振幅・位相が均一となるようにされた光）を加算して読み出しを行うと共に、それらの読み出し結果の差分をとるというものである。

次の図１２は、このような差動検出を行うにあたって照射されるべき、上記ＤＣ光の生成について説明するための図として、ＳＬＭ３（強度変調器３ａ）における強度変調パターンを模式的に示している。なお、この図においても光強度は黒色が「０」、白色が「１」を表す。
この図１２に示されるようにして、上記ＤＣ光としては、信号光エリアＡ２についても光を透過させて生成することになる。
そして、このような信号光エリアＡ２を透過した光に対して、さらに位相変調を施すことで、上記のような位相の反転する関係にある２つのＤＣ光が生成されるようにする。上記差動検出としては、１ホログラムページの読み出しにつき、参照光と共に、このように生成される２つのＤＣ光を順次ホログラム記録媒体１０に対して照射し、これら２つのＤＣ光がそれぞれ加算された再生像を順次読み出し、それら２つの読み出し信号の差分をとることでデータ再生を行うものである。

第１の実施の形態の場合、上記のような位相の反転する関係にある２つのＤＣ光としては、参照光の照射に応じて得られる再生像に対し、この再生像との位相差がそれぞれ「０」（０度）と「π」（１８０度）となるＤＣ光を照射するものとされる。以下、このようにして再生像に対する位相差がそれぞれ「０」と「π」となる２つのＤＣ光を用いる差動検出によって、線形読み出しが実現されることについて説明する。

図１３は、差動検出の原理について説明するための図として、ホログラム記録媒体１０に対し或る振幅と任意位相の組み合わせで記録された信号を、Ｉ(In-phase)軸とＱ(Quadrature)軸とを基準とした信号点により表している。図１３（ａ）は記録信号に位相「０」による振幅ａを加算した場合を、また図１３（ｂ）は記録信号に位相「π」による振幅ａを加算した場合を示している。

先ず、図１３の各図において、Ｉ軸、Ｑ軸については、例えば通信の分野におけるＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの多値変復調の原理説明で用いられるものと同様のものであると考えればよい。すなわち、Ｉ軸は位相「０」と位相「π」（つまり位相０度と位相１８０度）を表し、Ｑ軸は位相「π／２」と位相「３π／２」（つまり位相９０度と２７０度）を表すものである。
このようなＩ軸とＱ軸とを基準とした場合、ホログラム記録媒体１０に対して振幅と位相の組み合わせとして記録された信号は、Ｉ軸方向の振幅をｘ、Ｑ軸方向の振幅をｙとしたとき、図のような座標（ｘ、ｙ）により表すことができる。

ここで、当然のことながら、参照光を照射して得られる再生像は、ホログラム記録媒体１０に対して記録された信号の値を反映したものとなる。このことを踏まえると、再生像に対し、上述したような位相差０、位相差πとなるＤＣ光（例えば光強度をａとする）が加算されるということは、図１３（ａ）（ｂ）のそれぞれに示すようにして、Ｉ軸とＱ軸とを基準として示した記録信号（ｘ、ｙ）に対し、それぞれ位相「０」による振幅ａ、位相「π」による振幅ａが加算されることに相当する。

また、このとき、振幅「０」と位相「０」との組み合わせとされた信号についての、イメージセンサ１１による検出出力値（センサ出力の値とする）を表す座標が原点（０，０）であるとすると、或る振幅と任意位相との組み合わせで記録された信号についてのセンサ出力の値は、その記録信号の位置から原点までの距離として表されることになる。
このことより、図１３（ａ）における位相「０」による振幅ａが加算されたときのセンサ出力の値は、図中のｃで表され、また図１３（ｂ）における位相「π」の振幅ａが加算されたときのセンサ出力の値は、図中のｄで表される。

ここで、以上のような前提を踏まえ、
(ｘ，ｙ) ： 記録された信号のＩ軸、Ｑ軸の振幅
ａ ： 加算された位相「０」、位相「π」の振幅
ｃ ： 位相「０」の振幅加算後のセンサ出力の値
ｄ ： 位相「π」の振幅加算後のセンサ出力の値
とすると、図１３（ａ）に示す位相「０」による振幅ａを加算した場合には、

ｃ²＝（ｘ＋ａ）²＋ｙ²

という関係が成り立つ。
同様に、図１３（ｂ）に示す位相「π」による振幅ａを加算した場合には、

ｄ²＝（ｘ−ａ）²＋ｙ²

という関係が成り立つことになる。

なお確認のために述べておくと、上式において各項を２乗しているのは、先に述べたフーリエ変換ホログラムの前提、つまりホログラム記録再生方式では記録された信号の２乗値としての光強度の情報しか再生できない、ということに対応させるためである。

先に述べたようにして、本実施の形態の差動検出としては、再生像に対し、それぞれ位相差が「０」となるＤＣ光と、位相差が「π」となるＤＣ光を加算して読み出しを行い、その結果得られる２種の読み出し信号の差分をとるものである。
つまりこのことによると、当該差動検出によっては、上記ｃ²と上記ｄ²との差分、ひいては「ｃ²−ｄ²」を計算していることに相当する。そしてその計算結果は、

ｃ²−ｄ²＝{（ｘ＋ａ）²＋ｙ²}−{（ｘ−ａ）²＋ｙ²}＝４ａｘ

となる。

このようにして本実施の形態としての差動検出によれば、ｘに比例した値のみが得られることになる。すなわち、ホログラム記録媒体１０に対して記録された振幅の情報のみを表す値が得られるものである。
なお、このような差動検出において、振幅ａの大きさについては特に範囲の制約は無いが、ａ＝０ではｃ²−ｄ²＝０となることから明らかなように、振幅ａの値については許される範囲で大きい方が望ましい。

ここで、このようにｘに比例した値が得られるということは、この場合の差動検出によれば、Ｉ軸上の信号点となるようにして記録された信号であれば、これを正しく読み出すことができるということになる。
先の記録時の説明によれば、第１の実施の形態の場合は、振幅「１」に対し、位相「０」と「π」を組み合わせて「−１」「０」「１」の３値記録を行うものとしている。確認のために、これら「−１」「０」「１」の３値の信号点を先の図１３と同様にＩ軸とＱ軸を基準として表した図を次の図１４に示す。
この図１４を参照してわかるように、「−１」「０」「１」の各値をＩ軸とＱ軸を基準とした信号点（ｘ、ｙ）により示すと、これらは（−１，０）、（０，０）、（１，０）となる。つまり、全てｙ＝０となる。このことから、上記のようにして差動検出によりｘに比例した成分のみが正しく得られるようになれば、位相「π」の組み合わせで記録された信号（−１，０）も正しく読み出すことができ、この結果、上記（−１，０）、（０，０）、（１，０）としての、ホログラム記録媒体１０に記録された上「−１」「０」「１」の各値を正しく再生することができるようになる。

[再生時の動作]
以上により、第１の実施の形態としての差動検出の動作原理について説明したが、このような原理に基づき実際に行われることになる再生時の動作は、以下のようになる。
図１５は、第１の実施の形態としての記録再生装置にて行われる再生時の動作の概要を模式的に示している。
先ず、ここでは一例として、
１回目・・・再生像＋再生像との位相差が「０」によるＤＣ光
２回目・・・再生像＋再生像との位相差が「π」によるＤＣ光
をホログラム記録媒体１０に対し照射する場合を例示する。
また、この場合、参照光については、図示するようにして１回目の照射時も２回目の照射時も共に位相は「０」とする場合を例示する。

このような前提とした場合、１回目の照射時、ＤＣ光に対しては図示するように「π／２」による位相変調を与える。また、２回目の照射時におけるＤＣ光に対しては「３π／２」による位相変調を与える。

ここで、上述のようにしてこの場合の参照光の位相は「０」であるので、その照射によって得られる再生像の位相としても「０」となると考えられなくもない。つまり、このことからすると、上記のようなＤＣ光の位相の設定では上記１回目、２回目の再生像とＤＣ光との位相の関係が得られなくなってしまうことが懸念される。
しかしながら、ホログラム記録再生方式では、下記の参考文献２にも記載されるように、再生像の位相は、これを得るために照射した参照光の位相との間に所定の位相差が生じるものとなる。具体的に、再生像の位相は、参照光の位相に対して「π／２」だけずれたものとなることが知られている。
このような「π／２」の位相差を考慮して、上記のような１回目、２回目のＤＣ光の位相を設定しているものである。

参考文献２： Kogelnik,H "Coupled wave theory for thick hologramgrating". Bell System Technical Journal,48,2909-47

上記のような１回目、２回目の設定によってホログラム記録媒体１０に対して順次参照光とＤＣ光とが照射されることで、イメージセンサ１１からは、「再生像＋再生像との位相差が「０」によるＤＣ光」に基づく第１の画像信号と、「再生像＋再生像との位相差が「π」によるＤＣ光」に基づく第２の画像信号とが順次出力される。
そして、図示するようにこれら第１の画像信号と第２の画像信号との差分を計算することで、先に説明した４ａｘとしての値を得る。すなわち、これによって差動検出が実現される。

[第１の実施の形態としての再生動作を実現するための装置構成]
続いては、このような差動検出による再生動作を実現するための第１の実施の形態としての記録再生装置の構成について説明する。
先ず、上述のような再生時における参照光及びＤＣ光の生成動作は、先の図９に示したデータ変調・振幅位相制御部２０による制御に基づき行われる。

図９において、マッピング部２２は、再生時において以下のような制御を行う。
先ず、マッピング部２２は、参照光とＤＣ光の生成のためのデータパターンを生成する。具体的には、参照光エリアＡ１を記録時と同様の「０」「１」のパターンとし、且つギャップエリアＡ３及び参照光エリアＡ１より外周側の領域をすべて「０」とした上で、さらに信号光エリアＡ２内を「０」以外の所定の値としたデータパターンを生成する。そして、このデータパターンを強度変調ドライバ２３に供給する。

ここで、先にも述べたように強度変調器３ａでは、各画素の駆動電圧レベルに応じて透過率を変化させる。すなわち、「０」「１」の２値ではなく、例えば「０」〜「１」まで可変的に透過率を変化させることができる。
これに対応して強度変調ドライバ２３は、マッピング部２２から供給される「１」（例えば２５６階調であれば「２５５」に対応する値）に応じては光強度＝最強とする駆動電圧レベルで該当する画素を駆動し、「０」に応じては光強度＝最弱となる駆動電圧レベルにより該当する画素を駆動するようにされる。強度変調ドライバ２３は、上記のようにしてマッピング部２２から信号光エリアＡ２内のデータパターンとして「０」以外の所定の値が割り当てられると、その値に応じた駆動電圧レベルにより強度変調器３ａの信号光エリアＡ２内の各画素を駆動する。すなわち、このようにしてマッピング部２２で信号光エリアＡ２内に割り当てた値に応じた強度によるＤＣ光が得られるようになっている。

また、マッピング部２２は、先の図１５において説明したような１回目と２回目の参照光・ＤＣ光の位相が設定されるように、１ホログラムページの読み出しごとに、以下のような位相変調器３ｂに対する制御を行う。
先ずこの場合、参照光エリアＡ１については１回目、２回目の双方とも記録時と同じ位相変調パターンとする。
その上で、１回目の制御として、信号光エリアＡ２について、その全域を「１／４」で埋めたデータパターンを生成し、当該データパターンと上記参照光エリアＡ１の位相変調パターン（データパターン）とを合わせて位相変調器３ｂ全有効画素分のデータパターンを生成し、これを位相変調ドライバ２４に対して供給する。
そして、これに続く２回目の制御として、参照光エリアＡ１については１回目と同パターンとしたままで、信号光エリアＡ２の全域を「３／４」に変更した位相変調器３ｂの全有効画素分のデータパターンを生成し、これを位相変調ドライバ２４に対して供給する。

先にも述べたように、位相変調ドライバ２４は、マッピング部２２から指示される「０」〜「１」（例えば２５６階調であれば０〜２５５）の値に応じたレベルの駆動電圧により位相変調器３ｂの該当画素を駆動する。そしてこの場合、位相変調器３ｂとしては「０」〜「１」までの値に応じた駆動電圧に応じ「０」〜「２π」までの位相変調が可能とされている。このことから、上記のように信号光エリアＡ２が「１／４」で埋められた１回目には、ＤＣ光の位相は「π／２」に変調され、「３／４」で埋められる２回目はＤＣ光の位相は「３π／２」に変調されるようになる。

このようなデータ変調・振幅位相制御部２０による１ホログラムページの読み出しごとの振幅・位相制御が行われることで、先の図１５に示したような１回目と２回目の参照光・ＤＣ光の位相及び振幅制御が実現される。すなわち、これによって再生時には、１ホログラムページの読み出しごとに、記録時と同じ強度・位相パターンによる参照光と、当該参照光の照射に応じてホログラム記録媒体１０から得られる再生像との位相差がそれぞれ「０」と「π」となるようにされたＤＣ光の照射が行われる。

次に、このような参照光と２種のＤＣ光との照射に応じて得られる２種の画像信号の差分を計算し、その結果から最終的な再生データを得るための再生信号処理を行うデータ再生部３０について説明する。
図１６は、第１の実施の形態としての記録再生装置に備えられるデータ再生部３０の内部構成を示している。なお、この図においては記録再生装置が備える光学系の構成についてイメージセンサ１１のみを抽出して示しており、他の部分については図１の場合と同様となることから図示は省略している。

図１６において、上述したデータ変調・振幅位相制御部２０の再生時の動作により参照光と２種のＤＣ光とが照射されることに応じては、イメージセンサ１１上において、１ホログラムページごとに、再生像と当該再生像との位相差が「０」となるＤＣ光の組と、再生像と当該再生像との位相差が「π」となるＤＣ光の組とが受光される。このとき、ＤＣ光は、振幅・位相が均一となるようにされたコヒーレントな光であるため、ホログラム記録媒体１０に記録されたデータとは干渉しない。ホログラム記録媒体１０を照射した後のＤＣ光は、参照光の照射に応じて得られる再生像がイメージセンサ１１上で結像する際に、この再生像に対してそれぞれ所定の位相差（この場合は「０」「π」）を与えられたコヒーレントな光として加算されることになる。すなわち、これによって再生像に対し均一に所要の振幅値（この場合はａと−ａ）を加算することができる。

このことからイメージセンサ１１においては、１ホログラムページの読み出しごとに、再生像に対し当該再生像との位相差が「０」となるＤＣ光が加算された光についての受光結果（第１の画像信号とする）と、再生像に対し当該再生像との位相差が「π」となるＤＣ光が加算された光についての受光結果（第２の画像信号とする）が得られる。

図１６に示すデータ再生部３０では、このようにしてイメージセンサ１１にて１ホログラムページごとに得られる第１の画像信号と第２の画像信号とを順次入力して、データ再生のための信号処理を行う。図示するようにしてデータ再生部３０には、差動検出部３１、アップコンバート部３２、フィルファクタ補正処理部３３、等化フィルタ３４、リサンプリング部３５、データ識別部３６、変調符号復号化部３７が設けられる。

先ず、イメージセンサ１１からの出力（センサ出力）は、差動検出部３１に対して入力される。この差動検出部３１内には差分計算部３１ａ、除算部３１ｂが設けられている。
差分計算部３１ａは、上記のようにして１ホログラムページの読み出しごとに得られる第１の画像信号と第２の画像信号とを入力し、それらの差分としての画像信号を得る。具体的には、第１の画像信号の値をｃ²、第２の画像信号の値をｄ²としたとき、ｃ²−ｄ²で表される差分計算を行うことで、先に説明した４ａｘの値で表わされるところの画像信号を得る。
除算部３１ｂは、このようにして差分計算部３１ａにて得られた画像信号（４ａｘ）について、その全体を４ａの値により除算し、これによってｘの値で表されるところの画像信号を得る。
ここで、図示は省略したが、除算部３１ｂには、先のデータ変調・振幅位相制御部２０にてＤＣ光の強度として設定した振幅ａとしての値が格納されており、この「ａ」の値を用いて上記の除算を行う。

このような差動検出部３１の動作により、記録された「−１」「０」「１」の３種に適正に対応している画像信号を得ることができる。すなわち、振幅「０」「１」と共に位相「π」の情報も読み出された、線形読み出し信号が得られたことになる。

但し、ここで注意すべきは、このような線形読み出し信号が得られたとしても、記録されたデータそのものが再生されたことにならないという点である。つまり、イメージセンサ１１では、検出された光の強度を例えば２５６階調などの所定階調による振幅値で表すものとなっており、従って差動検出部３１で得られる線形読み出し信号としても、このような所定階調の振幅値を表現したものとなっているからである。このような所定階調で表現される振幅値に基づくビット「−１」「０」「１」のデータ識別、及び識別されたビット値から最終的に記録データ（元の２値データ）を再生するまでの処理は、図１６に示されるアップコンバート部３２〜変調符号復号化部３７によって行われることになる。
以下、このような差動検出部３１の後段に備えられる再生信号処理系について具体的にみていく。

先ず、これらの再生信号処理系の動作について理解する上では、以下の点が把握されている必要がある。すなわち、ホログラム記録再生方式においては、イメージセンサ１１上の各ピクセルがＳＬＭ３におけるどのピクセルと対応しているかを特定するための位置合わせを行うことが重要であるという点である。
ここで、ホログラム記録再生方式では、光学的な歪みや倍率などの問題から、空間光変調部（ＳＬＭ）３側の各画素（以下データピクセルとも呼ぶ）とイメージセンサ１１側の各画素（ディテクタピクセルとも呼ぶ）とを厳密に１対１に合わせることが非常に困難とされている。そのため、このようなずれに対応して、イメージセンサ１１で得られる画像信号中のどの位置にＳＬＭ３のデータピクセルが位置しているかを特定（探索）するようにされる。そして、この探索の結果特定されたデータピクセルの位置の振幅値を得て、その振幅値からデータピクセルごとのビット値の識別を行う、という手順を踏むことになる。

ここで図示による説明は省略したが、上記のような光学的な歪みや倍率などに起因する再生像のずれに対応可能とするため、イメージセンサ１１としては、予めＳＬＭ３側の１画素分の像をイメージセンサ１１側のｎ画素（ｎ＞１）分で受光するように調整されている（いわゆるオーバーサンプリング）。例えば、ＳＬＭ３の１画素分の再生像をイメージセンサ１１上の２×２＝４画素分で受光するなどといったものである。このようなオーバーサンプリングを行うのは、上記のような再生像のずれが画素未満単位で生じた場合にも対応可能となるように、検出画像側の解像度を上げるためである。
例えば、上記例のようにオーバーサンプリングレートが２×２＝４倍に設定される場合、イメージセンサ１１からは、ＳＬＭ３側の４倍の解像度を有する画像信号が出力される。そして、これに応じ差動検出部３１からの読み出し信号（画像信号）としてもこの４倍の解像度を有するものとして得られることになる。

図１６において、このようにして線形化処理部３１により得られる読み出し信号は、図示するようにしてアップコンバート部３２に供給される。
アップコンバート部３２では、上記読み出し信号に対して例えば補間処理などを行うことによって、上記読み出し信号を所定倍率にアップコンバートする。
このようにオーバーサンプリング後の画像に対してさらにアップコンバート処理を行うことで、解像度をさらに上げることができ、再生像の照射位置ずれに応じた位置合わせをより高精度に行うことができる。

アップコンバート部３２によるアップコンバート後の画像信号は、フィルファクタ補正処理部３３に供給され、ここでＳＬＭ３のフィルファクタとイメージセンサ１１のフィルファクタに応じた補正処理が行われる。すなわち、イメージセンサ１１による読み出し後の信号では、ＳＬＭ３のフィルファクタとイメージセンサ１１のフィルファクタの影響で高域部分が劣化していることになるので、具体的な処理としては、その劣化した高域部分を強調するような補正処理を実行することになる。

等化フィルタ３４は、上記フィルファクタ補正処理部３３による補正処理後の画像信号を入力し、符号間干渉防止のための波形等化処理を行う。この等化フィルタ３４により行う符号間干渉防止のための等化処理としては、例えば光ディスクや通信などの分野でも多用されている１次元信号についての波形等化処理を、２次元に拡張したものとすればよい。

リサンプリング部３５では、上記等化フィルタ３４による等化処理後の画像信号中における、ＳＬＭ３の各データピクセルの位置を特定し、特定した各データピクセルの振幅値を取得する（これをリサンプリングと呼ぶ）。
ここで、画像信号中における各データピクセルの位置特定にあたっては、従来より行われている一般的な手法として、記録データ内にシンクと呼ばれる所定パターンデータを挿入しておくということが行われる。その場合、リサンプリング部３５としては、画像信号中から上記所定パターンとしてのシンク部分を探索し、その結果検出されたシンクの位置から各データピクセルの位置を特定する。
なお、このような各データピクセルの位置特定手法としては、本手法による読み出し動作と直接的に関係するものではないことから詳細な説明は省略する。従来より提案されている手法、或いは今後提案される手法など適宜最適とされる手法が採用されればよく、ここで特に限定されるべきものではない。

また、このように各データピクセルの位置が特定された後には、それらの振幅値を取得する処理を行うことになるが、例えば従来では、特定された各データピクセルの位置の周囲の値から補間処理を行ってそのデータピクセルの振幅値を計算により取得するようにされている。これは、画像処理の分野で一般的な手法であり、双線形補間法(Bi-linear interpolation method)、３次補間法(Cubic convolution method)、双３次スプライン法 (Bicubic spline method)などが知られている。
また、計算によらず、特定された位置から最もタイミングの近い信号値をそのデータピクセルの振幅値として選択する最近傍法(Nearest neighbor method)もある。
なお、このような振幅値の取得処理についても多様な手法を採ることができ、ここでその手法について特に限定はしない。

データ識別部３６は、上記のようにしてリサンプリング部３５によって得られた各データピクセルの振幅値に基づくデータ識別（ビット判定）を行う。つまりこの場合は、各データピクセルの振幅値が「−１」「０」「１」の３値の何れであるかを識別する。データ識別部３６によるデータ識別結果は、変調符号復号化部３７に対して供給される。

変調符号復号化部３７は、先の図９に示した記録変調符号化部２１に格納されるものと同様の変換テーブルを用いて、データ識別部３７から供給されるデータ識別結果（「−１」「０」「１」による３値データパターン：場合によってはＡｌｌ「０」パターンも含まれる）から、「０」「１」の２値のデータパターンを復号化する。
これにより、元の「０」「１」の２値による記録データが再生されたことになる。

以上のようにして第１の実施の形態としての３値記録／再生によれば、記録変調符号化として、元の「０」「１」による２値データのデータパターンを、さらに「−１」も含めた３値によるデータパターンで割り当てるようにしたことで、符号化率を１００％超として記録容量の拡大を図ることができる。
また、３値のデータパターンとして「−１」「１」の数が等しくなる組み合わせのみを割り当てるものとすることで、ＤＣ成分の抑圧も図ることができる。さらには、このとき２値側の１シンボルを８ビット以上とする場合に対応して３値側の１シンボルを７ビット以上とすることで、ＤＣ成分の抑圧を図りつつ記録容量の拡大化を図ることができる。

そして、再生側では、差動検出を行うことで位相「π」が組み合わされて記録された「−１」の値も正しく読み出すことができ、記録された３値を正しく読み出すことができる。このようにして「π」という位相の情報も読み出すことができることから、振幅と位相の双方を読み出すという線形読み出しが実現される。

なお、これまでの説明では、第１の実施の形態の記録／再生として、組み合わせる振幅と位相を振幅＝「０」「１」、位相「０」「π」として「−１」「０」「１」の計３値を記録する場合を例示したが、位相は「０」と「π」とした上で、これに組み合わせる振幅を３種以上とすれば、３値以上の記録を行うこともできる。つまり、例えば振幅「０」「１」に加えて「０．５」という振幅も用いるものとすれば、例えば「−０．５」「＋０．５」といった符号についての記録も可能とすることができ、これによって３値以上の記録を可能としてさらなるデータ記録容量の拡大を図ることができる。
なお、このように振幅をさらに増やした場合は、データ識別部３６にて識別する値の数をこれに応じて増やすようにすればよい。例えば上述のように「−０．５」「＋０．５」も記録する場合には、「０」「１」「−１」の値と共に、これら「−０．５」「＋０．５」の値も識別すればよいものである。

２−２．第２の実施の形態（多値記録／再生）

これまでで説明してきたように、再生像に対し位相差「０」と位相差「π」によるＤＣ光を加算してそれらの結果の差分を求めるという差動検出を行うことで、記録された信号（ｘ、ｙ）について、ｘの成分、すなわちＩ軸の振幅成分のみを正しく読み出すことができる。第１の実施の形態ではこれに対応させて、記録される信号の位相を「０」と「π」に限定し、このことでｙの値は必ず「０」となるようにしたことにより、上記のようにＩ軸の振幅の値のみが適正に得られるようにすることを以て、記録された信号の値を正しく読み出すことができるようにしている。

ここで、上記のように位相「０」と「π」というＩ軸方向に平行する方向の振幅を加算する差動検出（Ｉ軸方向についての差動検出とも言う）によりｘの成分のみを正しく読み出すことができるという点を考慮すると、Ｑ軸方向について同様の考えに基づく差動検出を行えば、ｘの成分が相殺されてｙの成分のみを正しく得ることができる、という推測が成り立つ。つまり、位相「π／２」と「３π／２」というＱ軸方向に平行する方向の振幅を加算する差動検出を行えば、その結果としてｙの成分を正しく読み出すことができるとの予測が立つ。
第２の実施の形態は、このようなＱ軸方向についての差動検出も併せて行うことで、記録された信号のｘの成分と共に、ｙの成分も正しく読み出されるようにし、この結果、任意振幅と任意位相との組み合わせで記録された信号についても線形に読み出すことが可能となるようにするものである。つまり、このことで、組み合わせ可能な位相が第１の実施の形態の場合のように「０」「π」のみに限定されないようにし、より多値の記録が可能となるようにしてさらなるデータ記録容量の拡大を図る。

先ずは、次の図１７を参照して、上述のようなＱ軸方向についての差動検出が成り立つか否かについて検証してみる。
なお、この図１７においても先の図１３と同様に、ホログラム記録媒体１０に対し或る振幅と任意位相の組み合わせで記録された信号を、Ｉ軸とＱ軸とを基準とした信号点により表している。
図１７（ａ）は記録信号に位相「π／２」（９０度）による振幅ａを加算した場合（つまり再生像に対し位相差「π／２」となるＤＣ光を加算した場合）を示す。
また図１７（ｂ）は記録信号に位相「３π／２」（２７０度）による振幅ａを加算した場合（再生像に対し位相差「３π／２」となるＤＣ光を加算した場合）を示している。

先ず、この場合も或る振幅と任意位相の組み合わせにより記録された信号のＩ軸の振幅をｘ、Ｑ軸の振幅をｙとしてその信号点を（ｘ、ｙ）とおくと、位相π／２による振幅ａが加算された場合、位相３π／２による振幅ａが加算された場合の信号点は、それぞれ図１７（ａ）、図１７（ｂ）の黒四角により示す位置となる。この場合、図１７（ａ）における位相π／２の振幅ａが加算されたときに得られるセンサ出力はｅとし、図１７（ｂ）における位相３π／２の振幅ａが加算されたときに得られるセンサ出力はｆとおく。

このようにして
(ｘ，ｙ) ： 記録された信号のＩ軸、Ｑ軸の振幅
ａ ： 加算された位相「π／２」、位相「３π／２」の振幅
ｅ ： 位相「π／２」の振幅加算後のセンサ出力の値
ｆ ： 位相「３π／２」の振幅加算後のセンサ出力の値
とすると、図１７（ａ）に示す位相「π／２」による振幅ａを加算した場合には、

ｅ²＝ｘ²＋(ｙ＋ａ)²

という関係が成り立つ。
同様に、図１７（ｂ）に示す位相「３π／２」による振幅ａを加算した場合には、

ｆ²＝ｘ²＋(ｙ−ａ)²

という関係が成り立つことになる。

ここで、Ｑ軸方向についての差動検出としては、位相「π／２」によるＤＣ光を加算した結果と位相「３π／２」による振幅を加算した結果との差分を求めることに相当する。従ってこのＱ軸方向の差動検出を行えば、

ｅ²−ｆ²＝{ｘ²＋(ｙ＋ａ)²}−{ｘ²＋(ｙ−ａ)²}＝４ａｙ

より、ｙの値に比例した値のみを得ることができる。なお、この場合も振幅ａの大きさについては特に範囲の制約は無いが、ａ＝０ではｅ²−ｆ²＝０となることから明らかなように、許される範囲でａの値は大きい方が望ましい。

このようにしてＱ軸方向についての差動検出を行うものとすれば、ｙの値も正しく読み出すことができることが実証された。従って、第１の実施の形態の場合のＩ軸方向の差動検出と併せて、このようなＱ軸方向の差動検出も行うことで、記録された信号のｘの値のみでなくｙの値も正しく読み出すことができる。

[記録／再生の動作概要]
上記による前提を踏まえ、以下、第２の実施の形態の多値記録／再生について説明していく。
先ずは、図１８、図１９により、記録時の動作について説明する。
図１８は、記録時の動作概要について模式的に示している。
図１８において、記録時には、先ず多値変調処理工程Ｓ１で、記録データに対し多値変調を行うことでＩデータとＱデータとを得る。

ここで、図１９は、この場合の多値変調について説明するための図として、ＩデータとＱデータの組み合わせの例を示している。図示するようにしてこの場合の多値変調では、Ｉ軸方向の振幅をｘ、Ｑ軸方向の振幅をｙとしたときに、（ｘ、ｙ）＝（１，１）（−１，１）（−１，−１）（１，−１）の計４つの組み合わせによる符号を用いるものとしている。すなわち、これら４つの符号を用いた４値記録を行うものである。
これら４つの信号点（１，１）（−１，１）（−１，−１）（１，−１）は、図示するようにしてＩ軸（位相０度）とのなす角度がそれぞれ４５度（π／４）、１３５度（３π／４）,２２５度（５π／４）,３１５度（７π／４）となっている。すなわち、上記（１，１）は、所定振幅と位相π／４との組み合わせによる信号に相当し、上記（−１，１）は所定振幅と位相３π／４との組み合わせによる信号に相当する。同様に上記（−１，−１）は所定振幅と位相５π／４、上記（１，−１）は所定振幅と位相７π／４との組み合わせによる信号に相当する。

図１８に戻り、多値変調処理工程Ｓ１では、入力される「０」「１」２種の値の組み合わせで成る記録データ列を、図１９に示す（１，１）（−１，１）（−１，−１）（１，−１）で表される４種の値の組み合わせで成るデータ列に変換するようにして変調符号化を行う。
例えば、「０」「１」の２値による記録データの２ビットを１シンボルとした場合を考えると、その組み合わせは「１１」「１０」「０１」「００」の４つとなる。例えばこのような４組の記録データパターンに対し上記４種の符号の個々を割り当てることで、記録データ２ビットを１ビットで表現することができる。すなわち、符号化率は２００％である。
ここでは一例として、記録データの「１１」のデータパターンに対しては（１，１）を割り当て、「１０」に対しては（−１，１）を割り当てるとする。また、「０１」に対しては（−１，−１）、「００」に対しては（１，−１）を割り当てるとする。
先の図１９の説明から理解されるように、これら座標の値は、それぞれＩ軸の値、Ｑ軸の値を示すものである。よって、多値変調処理工程Ｓ１では、２値データ列に割り当てたこれらの座標の値について、ｘの値をＩデータ、ｙの値をＱデータとして出力する。

続く振幅・位相の割り当て工程Ｓ２では、上記多値変調処理工程Ｓ１で得られたＩデータ、Ｑデータの値から、ホログラム記録媒体１０に対して記録されるべき振幅と位相の割り当てを行う。先の図１９によると、座標（１，１）、つまりＩデータ＝「１」、Ｑデータ＝「１」の組み合わせは、所定振幅（√２）と位相π／４との組み合わせとなるので、このような座標（１，１）による符号に対しては、所定振幅と位相π／４とを割り当てる。同様に、Ｉデータ＝「−１」、Ｑデータ＝「１」の組（座標（−１，１））に対しては所定振幅と位相３π／４とを割り当て、Ｉデータ＝「−１」、Ｑデータ＝「−１」の組（座標（−１，−１））に対しては所定振幅と位相５π／４とを割り当てる。さらに、Ｉデータ＝「１」、Ｑデータ＝「−１」の組（座標（１，−１））に対しては所定振幅と位相７π／４とを割り当てる。

そして、強度・位相変調工程Ｓ３では、このようにして振幅・位相割り当て工程Ｓ２により割り当てられた振幅と位相の情報が記録されるように、入射光に対し振幅・位相変調を行い、その結果をホログラム記録媒体１０に対して照射する。このような強度・位相変調工程Ｓ３により、ホログラム記録媒体１０に対しては、図１９に示した４つの座標で表される４値を、それぞれに対応する振幅と位相との組み合わせによって記録することができる。すなわち、これによって４値記録が実現される。

続いて、次の図２０を参照して、第２の実施の形態の場合の再生時の動作概要について説明する。
図２０において、先ず、この場合としても再生時においては、記録された信号のｘの成分のみを読み出すにあたって、図中の工程Ｓ４〜Ｓ６により、第１の実施の形態の場合と同様のＩ軸方向についての差動検出を行う。すなわち、工程Ｓ４においては、参照光（位相０π）と位相π／２によるＤＣ光とを照射することで、再生像と当該再生像との位相差が「０」となるＤＣ光とが加算されるようにする。また工程Ｓ５では参照光（位相０π）と位相３π／２によるＤＣ光とを照射することで、再生像と当該再生像との位相差が「π」となるＤＣ光とが加算されるようにする。さらに、工程Ｓ６においてこれらの差分を計算することで、４ａｘとしての画像信号を得る。

そしてこの場合、１ホログラムページ分の読み出しにあたっては、上記工程Ｓ４〜Ｓ６による差動検出と共に、さらに工程Ｓ７〜Ｓ９によるＱ軸方向についての差動検出も行うようにされる。すなわち、工程Ｓ７では、参照光（位相０π）と位相０によるＤＣ光とを照射することで、再生像と当該再生像との位相差が「π／２」となるＤＣ光とが加算されるようにする。また工程Ｓ８では参照光（位相０π）と位相πによるＤＣ光とを照射することで、再生像と当該再生像との位相差が「３π／２」となるＤＣ光とが加算されるようにする。その上で、工程Ｓ９においてこれらの差分を計算することで、４ａｙとしての画像信号を得る。

なお、図示による説明は省略したが、このようにして４ａｘ、４ａｙとしての画像信号が得られた以降は、これら画像信号の全体をそれぞれ４ａの値で除算することで、Ｉデータが正しく表された画像信号、及びＱデータが正しく表された画像信号を得ることができる。これらの画像信号が得られれば、あとはそれらの画像信号における同じデータピクセルごとのＩデータ、Ｑデータの組み合わせに基づき、記録時の変調符号化のルールに従って２値データ列を復号化することで、元の「０」「１」の記録データを再生することができる。

[第２の実施の形態の記録／再生動作を実現するための装置構成]
続いては、上記により説明した第２の実施の形態としての多値記録／再生の手法を実現するための装置構成について説明する。
先ず、図２１は、第２の実施の形態としてのホログラム多値記録／再生を実現するための記録再生装置の構成のうち、ＳＬＭ３と、データ変調・振幅位相制御部４０の構成のみを抽出して示している。なお、この場合も記録再生装置の光学系の構成としては、先の図１に示したものと同様とされる。この場合も既にこれまでにおいて説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。

先ず、この場合のＳＬＭ３としても、先の図９に示したものと同様に、強度変調器３ａと位相変調器３ｂとが一体的に形成されて成る。
なお、先の図１９の説明によると、この場合の変調符号化で振幅と組み合わせる位相は、π／４,３π／４,５π／４,７π／４となっている。この場合も位相変調器３ｂとしては第１の実施の形態で用いたものと同様のものを用いるが、当該位相変調器３ｂは位相を最大で「２π」まで変調できるように構成されているので、上記「７π／４」までの位相変調を行うことが可能である。

この図２１に示すデータ変調・振幅位相制御部４０としては、上記ＳＬＭ３における強度変調器３ａと位相変調器３ｂを駆動制御する部位として記録再生装置に備えられる。
図示するようにしてデータ変調・振幅位相制御部４０内には、記録変調符号化部４１、マッピング部４２と共に、先の図９にも示した強度変調ドライバ２３、位相変調ドライバ２４が備えられている。

先ず、記録時においては、データ変調・振幅位相制御部４０に対して記録データが入力される。記録変調符号化部４１は、このように入力される記録データについて、多値変調符号化を行うことで、「０」「１」の２値による記録データを多値による記録符号に変調する。具体的にこの場合は、先の図１８にて説明した４値符号化を行ってＩデータとＱデータとの組み合わせによる符号（４値符号）に変調する。なお、２値データをＩデータ・Ｑデータの組み合わせによる符号に変調する一例については既に説明した通りであるので、ここでの改めての説明は省略する。

マッピング部４２は、記録変調符号化部４１の変調符号化によって得られた４値符号を入力し、記録時の信号光と参照光とが得られるようにマッピングを行う。
つまり、信号光エリアＡ２については、入力された４値符号をマッピングし、各符号が配置されるべきデータピクセルの位置を確定する。その上で、これら配置位置の確定された各符号について、その値に応じた振幅と位相の割り当てを行う。つまり、先の説明によれば、Ｉデータ、Ｑデータの組み合わせが（１，１）のときは、所定振幅（例えばこの場合は√２）と位相π／４とを割り当てる。また（−１，１）に対しては所定振幅と位相３π／４とを割り当て、（−１，−１）については所定振幅と位相５π／４を、また（１，−１）については所定振幅と位相７π／４とを割り当てる。このような割り当てにより、信号光エリアＡ２内の各ピクセルごとに、記録されるべき振幅と位相の値とが決定される。
また、これと共にマッピング部４２は、信号光エリアＡ２外の領域について、参照光エリアＡ１内のみを所定のデータパターンとし、それ以外は全て「０」としたデータパターンを生成する。その上で、このような信号光エリアＡ２外のデータパターンと、上記の振幅の割り当てによって得られた信号光エリアＡ２内のデータパターンとを合わせてＳＬＭ３（強度変調器３ａ）の全有効画素分のデータパターンを生成する。
また、位相についても同様に、信号光エリアＡ２外について、参照光エリアＡ１のみを所定のデータパターンとし、それ以外を全て位相「０」としたデータパターンを生成し、このデータパターンと、上記の位相の割り当てによって得られた信号光エリアＡ２内のデータパターンとを合わせてＳＬＭ３（位相変調器３ｂ）の全有効画素分のデータパターンを生成する。

その上でマッピング部４２は、このようにして生成した振幅側、位相側の各データパターンに基づき、強度変調ドライバ２３、位相変調ドライバ２４による各画素の出力電圧を制御する。この場合も、上記強度変調ドライバ２３はマッピング部４２の制御（指示値）に基づく駆動電圧値により強度変調器３ａの該当する画素を駆動し、また位相変調ドライバ２４としてもマッピング部４２の制御（指示値）に基づく駆動電圧値により位相変調器３ｂの該当画素を駆動する。

なお、確認のために述べておくと、この場合において位相「π／４」とするための位相変調ドライバ２４への指示値は「１／８」である。同様に、位相「３π／４」とするための指示値は「３／８」、位相「５π／４」とするための指示値は「５／８」、位相「７π／４」とするための指示値は「７／８」となる。

上記のようなデータ変調・振幅位相制御部４０による記録時の動作が行われることで、ＳＬＭ３からは、各画素ごとに４値符号としての振幅・位相の組み合わせが与えられた信号光と、さらに参照光とが出力されることになる。すなわち、これによってホログラム記録媒体１０に対して振幅・位相の組み合わせによる多値符号を記録することができる。
そしてこの場合、上述した記録変調符号化部４１の変調符号化が行われることで、各画素ごとに記録される振幅と位相の組み合わせによって、元の２値記録データの複数ビット分を記録することができる。つまり、これにより記録容量の拡大が図られる。

続いて、再生時の動作について説明する。
図２１において、再生時のデータ変調・振幅位相制御部４０では、マッピング部４２により、先に説明したＩ軸、Ｑ軸の双方についての差動検出のための４度の光照射を行うための振幅・位相制御が行われる。
具体的に、この場合のマッピング部４２では、先ず振幅制御について、参照光エリアＡ１を記録時と同様の「０」「１」パターンとし、且つギャップエリアＡ３及び参照光エリアＡ１より外周側の領域をすべて「０」とした上で、さらに信号光エリアＡ２内を予め設定された所定の値としたデータパターンを生成する。そして、このデータパターンに基づき強度変調ドライバ２３による出力電圧を制御する。

また、この場合、ＤＣ光としては、４度の読み出し時において同じ強度を出力するものとする。従ってマッピング部４２による再生時の振幅制御としては、上記により説明した制御のみを行うものとすればよい。

そしてマッピング部４２は、上記のような振幅制御と共に、参照光エリアＡ１と信号光エリアＡ２とに先の図２０において説明したような位相差を与えるための処理を行う。
具体的に、マッピング部４２は、参照光の位相パターンは記録時と同じとした上で、１ホログラムページの読み出しごとに、信号光エリアＡ２内の全体位相を「π／２」（１回目）、「３π／２」（２回目）、「０」（３回目）、「π」（４回目）とするための制御を行う。
このためにマッピング部４２は、先ず参照光エリアＡ１については、その位相パターンを記録時と同じにするための所定のデータパターンを生成しておく。
その上で、１回目の制御として、信号光エリアＡ２についてその全域を位相「π／２」に対応する値（この場合は「１／４」）で埋めたデータパターンを生成し、このデータパターンと上記参照光エリアＡ１のデータパターンとを合わせて位相変調器３ｂ全有効画素分のデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき位相変調ドライバ２４の出力電圧を制御する。
また、２回目の制御としては、信号光エリアＡ２についてその全域を位相「３π／２」に対応する値（「３／４」）で埋めたデータパターンを生成し、当該データパターンと上記参照光エリアＡ１のデータパターンとを合わせて位相変調器３ｂ全有効画素分のデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき位相変調ドライバ２４の出力電圧を制御する。
また、３回目の制御として、信号光エリアＡ２についてその全域を「０」で埋めたデータパターンを生成し、当該データパターンと上記参照光エリアＡ１のデータパターンとを合わせて位相変調器３ｂ全有効画素分のデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき位相変調ドライバ２４の出力電圧を制御する。
さらに、４回目の制御として、信号光エリアＡ２についてその全域を位相「π」に対応する値（「１／２」）で埋めたデータパターンを生成し、当該データパターンと上記参照光エリアＡ１のデータパターンとを合わせて位相変調器３ｂ全有効画素分のデータパターンを生成し、このデータパターンに基づき位相変調ドライバ２４の出力電圧を制御する。

以上のようなマッピング部４２の再生時の制御により、ホログラム記録媒体１０に記録される１ホログラムページにつき、再生像と、当該再生像との位相差がそれぞれ「０」、「π」、「π／２」、「３π／２」となる４種のＤＣ光を照射することができる。すなわち、これによってＩ軸方向の差動検出のための２種の画像信号と、Ｑ軸方向の差動検出のための２種の画像信号がイメージセンサ１１にて得られるようにすることができる。

[データ再生部]
図２２は、上記のようにしてイメージセンサ１１にて得られる計４種の画像信号に基づきデータ再生を行うための、データ再生部５０の構成を示している。なお、この図２２においても、記録再生装置の光学系の構成については図１で説明したものと同様となることから図示は省略している（イメージセンサ１１は除く）。
また、ここでは説明の簡単のために、イメージセンサ１１においては、その１画素でＳＬＭ３の１データピクセル分の値を検出するようにされているとし、先の図１６において説明したようなオーバーサンプリングやアップコンバート処理は行われないものとする。さらには、この場合はＳＬＭ３側とイメージセンサ１１側とで各画素が厳密に１対１で一致していることを前提とし、先に説明した位置合わせのための処理（リサンプリング処理）についても省略される場合を例示する。

図示するようにしてデータ再生部５０には、差動検出部５１、及び変調符号復号化部５２が備えられる。
図２２において、差動検出部５１内には、差分計算部５１ａ、及び除算部５１ｂが設けられる。差分計算部５１ａに対しては、上述したようなデータ変調・振幅位相制御部４０による再生時の制御が行われることに伴って１ホログラムページにつき４種得られる、イメージセンサ１１からの画像信号が入力される。
ここで、再生像との位相差が「０」によるＤＣ光が加算されて得られた画像信号については第１の画像信号とし、再生像との位相差が「π」によるＤＣ光が加算されて得られた画像信号については第２の画像信号とする。同様に位相差が「π／２」のＤＣ光加算により得られた画像信号は第３の画像信号、位相差「３π／２」のＤＣ光加算により得られた画像信号は第４の画像信号とする。

上記差分計算部５１ａは、イメージセンサ１１から入力された第１の画像信号（ｃ²）と第２の画像信号（ｄ²）との差分（ｃ²−ｄ²）を計算し、４ａｘとしての画像信号を得る。また、これと共に、イメージセンサ１１から入力された第３の画像信号（ｅ²）と第２の画像信号（ｆ²）との差分（ｅ²−ｆ²）を計算し、４ａｙとしての画像信号を得る。
そして、除算部５１ｂは、このようにして差分計算部５１ａにより得られた２種の画像信号を４ａとしての成分で除算する。これは、各データピクセルの値を４ａの値で除算することに相当する。この場合も除算部５１ｂには、予め振幅ａとしての値が格納されており、このａの値を用いて上記の除算を行う。

ここで、この場合はＳＬＭ３側の各画素とイメージセンサ１１側の各画素とが厳密に１対１に一致していることを前提としているので、このような差分の計算、及び除算が行われることを以て、各データピクセルごとにｘ、ｙの値、つまりＩデータ、Ｑデータが復調されることになる。

変調符号復号化部５２は、上記除算部５１ｂにより得られた２つの画像信号（「(ｃ²−ｄ²)／４ａ」「(ｅ²−ｆ²)／４ａ」）に基づき、２値符号を復号化する。具体的には、「(ｃ²−ｄ²)／４ａ」による画像信号、「(ｅ²−ｆ²)／４ａ」による画像信号の各データピクセルごとにＩデータ、Ｑデータの値（つまり多値符号）を取得し、予め定められた変調符号化のルールに従って、それらＩデータとＱデータとの組み合わせに応じた２値データの組み合わせを選択し、これを出力する。例えば先の例に従った場合、ＩデータとＱデータの組み合わせが（１，１）の画素については「１１」を、（−１，１）の画素については「１０」を、（−１，−１）の画素については「０１」を、（１，−１）の画素については「００」を選択し、出力する。
このようにして多値符号→２値符号への変換が行われることで、記録データが再生される。
なお、この場合も復号化処理としては、予め多値符号と２値符号との対応関係を示した変換テーブルを格納しておき、このテーブルに基づいて対応する２値符号を選択するものとすればよい。

以上のような記録再生装置の構成により、任意振幅と任意位相とを組み合わせた多値符号の記録を可能とすると共に、このような任意振幅と任意位相との組み合わせにより記録された多値符号の再生を可能とすることができる。
第２の実施の形態の場合、記録可能な位相は任意とすることができるので、この点で組み合わせる位相を第１の実施の形態の場合よりも多くすることができ、さらなるデータ記録容量の拡大化を図ることができる。

なお、第２の実施の形態では、説明の便宜上、オーバーサンプリング、アップコンバート処理、リサンプリング処理などの位置合わせのための構成については省略したが、第２の実施の形態の多値記録／再生手法が採られる場合にも、先の第１の実施の形態の場合と同様に位置合わせのための構成を組み合わせることができる。例えば、従来より知られているような、記録データ中にシンクパターンを挿入し、再生側でそのシンクパターンの位置を検出した結果に基づき位置合わせを行う手法を組み合わせることができる。なお、第２の実施の形態の記録／再生手法に組み合わせる位置合わせの手法としても、このようなシンクパターンを挿入する手法には限らず、他の手法を組み合わせることもできる。

３．変形例

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した例に限定されるべきものではない。
例えば、これまでの説明では、本発明が記録・再生の双方が可能な記録再生装置に適用される場合を例示したが、本発明としては再生のみが可能な再生専用装置（再生装置）に対しても好適に適用することができる。
確認のために述べておくと、第１の実施の形態としての記録再生装置に基づく再生装置とした場合は、所要の振幅と位相「０」「π」の組み合わせで３種以上の値の組み合わせによるデータ列が記録されたホログラム記録媒体について、記録されたそれらのデータを適正に再生することのできる再生装置を提供することができる。
また、第２の実施の形態の記録再生装置に基づく再生装置とした場合は、任意振幅と任意位相との組み合わせで３種以上の値の組み合わせによるデータ列が記録されたホログラム記録媒体について、記録されたそれらのデータを適正に再生することのできる再生装置を提供することができる。

また、第１の実施の形態では、Ｉ軸方向についての差動検出の原理を、振幅と位相「０」「π」の組み合わせで記録された多値符号を適正に読み出すための用途に用いるものとしたが、例えば記録側で多値符号化は行わず、従来のように２値の組み合わせのみを記録するものとした場合においてＩ軸方向の差動検出を行うものとして、差動検出をＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比）の向上のためだけに用いるといったこともできる。
具体的に言うと、符号としては振幅「０」「１」の２値のみを扱うが、位相マスク１３のようなＤＣ成分抑圧のための位相変調を行うことに伴う結果として「−１」「０」「１」が記録される場合に、Ｉ軸方向の差動検出を行うというものである。
ここで、先の図１３の説明によれば、Ｉ軸方向についての差動検出を行うことによっては、位相０、π以外のｙの成分が相殺されて、ｘの成分、すなわち位相０、πの振幅の成分のみを正しく得ることができる。
このとき、記録側では、上記のようにしてＤＣ成分の抑圧のために「−１」「０」「１」のｘの成分のみを記録している。しかしながら、実際において、ＤＣ成分の抑圧のために「０」「π」の位相変調が行われる場合には、これら位相「０」と「π」の間の中間的な位相が生じ、ｘの成分のみでなくｙの成分も与えられてしまうことがある。
この際、ｙの成分が与えられてしまうということは、原点からの距離として表されるところのセンサ出力値が、本来は（ｘ，０）までの距離となるところが、（ｘ、ｙ）という異なる点までの距離とされてしまうことを意味する。このことによると、ｙの成分は、記録された振幅の情報に対するノイズ成分であることが理解できる。
上記Ｉ軸方向についての差動検出によれば、このようなノイズ成分とみることのできるｙの成分が除去されるものとなるので、この結果、読み出し信号に生じるノイズ成分の抑圧が図られ、ＳＮＲの改善が図られることになる。
なお、確認のために述べておくと、このような差動検出によるＳＮＲの改善効果は、当然のことながら各実施の形態で例示したような多値変調／復調を行う場合にも同様に得られるものである。

また、これまでの説明では、差分計算部（３１ａ、５１ａ）による差分計算結果を４ａの成分で除算する除算部（３１ｂ、５１ｂ）を設けて、ｘ、ｙの値を求めるものとしたが、このような４ａの成分による除算は必須ではなく、例えば変調符号復号化部（３７、５２）において、ｘ、ｙの値を４ａ倍とした変換テーブルに基づき符号化を行うなどしておくことで、４ａの成分の除算は省略することができる。

また、これまでの説明では、再生時における参照光の位相パターンは記録時と同じとする場合を前提としたので、Ｉ軸方向の差動検出を行うにあたってのＤＣ光の位相は「π／２」「３π／２」、Ｑ軸方向の差動検出を行うにあたってのＤＣ光の位相は「０」「π」に設定する場合を例示したが、これらの位相の設定値はあくまで一例であり、結果的に再生像とＤＣ光との位相差として、Ｉ軸方向の差動検出については「０」と「π」となるように、またＱ軸方向の差動検出については「π／２」と「３π／２」となるようにされていれば、参照光、ＤＣ光に設定する位相の組み合わせは実施の形態で例示したものに限定はされない。
例えば、再生時の参照光の位相パターン（ピクセル単位の「０」と「π」のパターン）を、記録時にオンピクセル（強度変調として「１」を与えた画素）に対して与えた位相パターンの「０」と「π」を入れ替えた（つまり−１，１のパターンが入れ替えられるようにした）パターンとすることで、参照光の位相を記録時の位相から「π」だけ異ならせることができる。
ここで、このようにして参照光の位相を記録時と「π」だけ異なるものに変調可能とされることで、例えば以下のような位相の組み合わせが可能となる。
Ｉ軸方向の差動検出の場合、
（参照光位相，ＤＣ光位相）＝（０，π／２）,（π，π／２）
つまり再生像とＤＣ光の位相差を「０」とする場合の組み合わせは先に例示したものと同様となるが、再生像とＤＣ光の位相差を「π」とするとき、参照光側を「π」、ＤＣ光側を「π／２」とすることが可能である。
また、Ｑ軸方向の差動検出の場合、
（参照光位相，ＤＣ光位相）＝（π，０）,（π，π／２）
すなわち、再生像とＤＣ光の位相差を「π／２」とする場合の組み合わせは実施の形態で例示した（０，π）とは逆パターンとし、再生像とＤＣ光の位相差を「３π／２」とする場合の組み合わせを、実施の形態の場合の（０，３π／２）から（π，π／２）に変更したものである。

また、これまでの説明で例示した参照光・ＤＣ光の１回目〜４回目の照射の順番も、これに限定されるものではない。
つまり、Ｉ軸方向、Ｑ軸方向の差動検出を実現するにあたっては、少なくとも再生像と当該再生像との位相差がそれぞれ０，π，π／２，３π／２となるＤＣ光とを照射し、その結果得られる位相差０のＤＣ光が加算された第１の画像信号と 位相差πのＤＣ光が加算された第２の画像信号との差分が計算され、また、位相差π／２のＤＣ光が加算された第３の画像信号と、位相差３π／２のＤＣ光が加算された第４の画像信号との差分が計算されるのであれば、参照光・ＤＣ光の照射の順番は任意でよい。

また、これまでの説明では、記録再生装置が反射膜を備える反射型のホログラム記録媒体１０に対応する場合を例示したが、反射膜を備えない透過型のホログラム記録媒体に対応する場合にも好適に適用できる。
その場合、再生系においては、照射した参照光に応じて反射光として得られる回折光をイメージセンサ側に導くためのビームスプリッタ（４）は省略することができる。代わりにこの場合は、参照光の照射に応じて得られる回折光がホログラム記録媒体自体を透過することになるので、レーザ光の出射点側から見てホログラム記録媒体の反対側にさらに対物レンズ（集光レンズ）を設けておき、透過光としての回折光を当該集光レンズを介してイメージセンサ側に導くように構成すればよい。
確認のために述べておくと、このような透過型の場合としてもホログラム記録再生の基本動作自体は反射型の場合と同様であり、記録時は信号光と共に参照光を照射してホログラム記録媒体上にそれらの干渉縞によってデータを記録し、再生時はホログラム記録媒体に対し参照光及びＤＣ光を照射してそれにより得られる回折光（再生像）及びＤＣ光をイメージセンサで検出してデータ再生することに変わりはない。

また、これまでの説明では、円形とされる信号光エリアの外側に輪状の参照光エリアが設けられる場合を例示したが、信号光エリア、参照光エリアの形状は、これら円形や輪状に限定されるものではない。また、参照光エリアを内側、信号光エリアを外側に配置することもできる。

また、これまでの説明では、参照光と信号光とを同一軸上に配置してホログラム記録媒体に照射するコアキシャル方式が採用される場合に本発明が適用される場合を例示したが、本発明としては、信号光と参照光とを別々の角度で照射するいわゆる２光束方式が採用される場合にも好適に適用できる。

また、これまでの説明では、信号光・参照光の生成のための空間光強度変調を行う強度変調器と、信号光・参照光に対する空間光位相変調を行う位相変調器とを一体的に形成する場合を例示したが、これらを別体として光学系における別々の位置に配置する構成とすることもできる。
但し、このようにして強度変調器と位相変調器とを別体で構成した場合としても、それらの各画素が１対１に厳密に対応するようにされている必要がある。つまり、このようにして別体で構成される場合には、強度変調器と位相変調器との各画素が１対１に厳密に対応するように、それらの位置決めと光学的な倍率との調整が行われる必要がある。

また、これまでの説明では、強度変調器として、駆動電圧レベルに応じて可変的に強度変調が可能となる液晶パネルを用いるものとしたが、このような強度変調器としては、実施の形態で例示した透過型の液晶パネルとする以外にも、反射型の液晶パネルとすることもできる。

また、これまでの説明では、位相変調器として透過型の液晶パネルを用いる場合を例示したが、各画素の駆動電圧レベルに応じて画素単位で位相を可変的に変調できる素子であれば、他の素子を用いることもできる。

ホログラム記録再生の基本動作説明のための図として、コアキシャル方式が採用されたホログラム記録再生装置の内部構成例を示した図である。 ホログラム記録媒体への記録手法ついて説明するための図である。 ホログラム記録媒体の再生手法について説明するための図である。 空間光変調部において規定される参照光エリア、信号光エリア、ギャップエリアの各エリアについて説明するための図である。 位相マスクを設けた場合の記録再生装置の内部構成例を示した図である。 位相マスクと空間光変調器とが一体的に形成される場合の構成を示した図である。 位相マスクによる位相変調によってＤＣ成分の抑圧が図られることについて説明するための図である。 位相マスクが設けられた場合の再生時の参照光を模式的に示した図である。 第１の実施の形態としての記録／再生動作を実現するための構成について説明するための図として、本実施の形態で用いる空間光変調部の構成と、これを駆動制御するためのデータ変調・振幅位相制御部の内部構成とを示した図である。 画素単位で位相変調が可能な液晶素子の構造について説明するための図である。 第１の実施の形態としての記録／再生手法について説明するための図として、その記録変調符号化の例を示した図である。 ＤＣ光の生成について説明するための図として、強度変調器における強度変調パターンを模式的に示した図である。 差動検出の原理について説明するための図として、ホログラム記録媒体に対し或る振幅と任意位相の組み合わせで記録された信号をＩ軸とＱ軸とを基準とした信号点により表した図である。 「−１」「０」「１」の３値の信号点をＩ軸とＱ軸を基準として表した図である。 第１の実施の形態としての記録再生装置にて行われる再生時の動作の概要を模式的に示した図である。 第１の実施の形態としての記録再生装置の構成のうち、イメージセンサとデータ再生部の構成のみを抽出して示した図である。 Ｑ軸方向についての差動検出が成り立つか否かについて検証するための図である。 第２の実施の形態の記録時の動作概要について模式的に示した図である。 第２の実施の形態の場合の多値変調について説明するための図として、ＩデータとＱデータの組み合わせの例を示した図である。 第２の実施の形態の再生時の動作概要について説明するための図である。 第２の実施の形態としてのホログラム多値記録／再生を実現するための記録再生装置の構成のうち、空間光変調部と、これを駆動するデータ変調・振幅位相制御部の構成のみを抽出して示した図である。 第２の実施の形態としてのホログラム多値記録／再生を実現するための記録再生装置の構成のうち、イメージセンサとデータ再生部の構成のみを抽出して示した図である。

符号の説明

１ レーザダイオード（ＬＤ）、２ コリメータレンズ、３ ＳＬＭ（空間光変調部）、３ａ 強度変調器、３ｂ 位相変調器、４ 偏光ビームスプリッタ、５,７ リレーレンズ、６ 遮光マスク、８ １／４波長板、９ 対物レンズ、１０ ホログラム記録媒体、１１ イメージセンサ、２０ データ変調・振幅位相制御部、２１,４１ 記録変調符号化部、２２,４２ マッピング部、２３ 強度変調ドライバ、２４ 位相変調ドライバ、３０,５０ データ再生部、３１,５１ 差動検出部、３１ａ,５１ａ 差分計算部、３１ｂ,５１ｂ 除算部、３２ アップコンバート部、３３ フィルファクタ補正処理部、３４ 等化フィルタ、３５ リサンプリング部、３６ データ識別部、３７,５２ 変調符号復号化部

Claims (13)

1. 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体について記録及び再生を行う記録再生装置であって、
   画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、
   画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、
   光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、
   ２種の値の組み合わせで成る入力データ列を、少なくとも３種以上の値の組み合わせで成るデータ列に変換する変換手段と、
   上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段において予め定められている上記参照光を生成するための参照光エリア、上記信号光を生成するための信号光エリアについて、記録時には、上記信号光エリア内の各画素の光強度、位相が上記変換手段により得られたデータ列の各値に応じて割り当てた所要の光強度と位相０またはπとの組み合わせとなるように上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御し、且つ上記参照光エリア内の光強度と位相が所定パターンとなるようにして上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御して、上記信号光と上記参照光とを生成させると共に、
   再生時には、上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態とπとなる状態との２つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手段と、
   上記振幅・位相制御手段による再生時の１ホログラムページごとの制御に伴い生成される２種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく２種の画像信号を得る画像信号取得手段と、
   上記画像信号取得手段により得られた上記２種の画像信号の差分を計算する差分計算手段と、
   上記差分計算手段による差分計算結果に基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手段と、
   を備えることを特徴とする記録再生装置。
2. 上記変換手段は、
   上記入力データ列を３種の値の組み合わせで成るデータ列に変換し、
   上記振幅・位相制御手段は、
   上記変換手段により得られたデータ列の各値に応じ、上記空間光強度変調手段における上記信号光エリア内の各画素の光強度を「０」または「０」以外の所定強度に制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
3. 上記変換手段は、
   上記入力データ列を３種の値の組み合わせで成るデータ列に変換するにあたり、「０」以外の２種の値の個数がそれぞれ等しくなるようにして変換を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載の記録再生装置。
4. 上記変換手段は、
   上記入力データ列の１シンボルを少なくとも８ビット以上、上記３種の値の組み合わせで成るデータ列の１シンボルを７ビット以上として、上記入力データ列を上記３種の値の組み合わせで成るデータ列に変換する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の記録再生装置。
5. 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体について記録及び再生を行う記録再生装置として、画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系とを備えた記録再生装置における記録再生方法であって、
   ２種の値の組み合わせで成る入力データ列を、少なくとも３種以上の値の組み合わせで成るデータ列に変換する変換手順と、
   上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段において予め定められている上記参照光を生成するための参照光エリア、上記信号光を生成するための信号光エリアについて、記録時には、上記信号光エリア内の各画素の光強度、位相が上記変換手段により得られたデータ列の各値に応じて割り当てた所要の光強度と位相０またはπとの組み合わせとなるように上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御し、且つ上記参照光エリア内の光強度と位相が所定パターンとなるようにして上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御して、上記信号光と上記参照光とを生成させると共に、
   再生時には、上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態とπとなる状態との２つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手順と、
   上記振幅・位相制御手順による再生時の１ホログラムページごとの制御に伴い生成される２種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく２種の画像信号を得る画像信号取得手順と、
   上記画像信号取得手順により得た上記２種の画像信号の差分を計算する差分計算手順と、
   上記差分計算手順による差分計算結果に基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手順と、
   を備えることを特徴とする記録再生方法。
6. 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体について記録及び再生を行う記録再生装置であって、
   画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、
   画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、
   光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、
   ２種の値の組み合わせで成る入力データ列を、少なくとも３種以上の値の組み合わせで成るデータ列に変換する変換手段と、
   上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段において予め定められている上記参照光を生成するための参照光エリア、上記信号光を生成するための信号光エリアについて、記録時には、上記信号光エリア内の各画素の光強度、位相が上記変換手段により得られたデータ列の各値に応じて変調されるように上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御し、且つ上記参照光エリア内の光強度と位相が所定パターンとなるようにして上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御して、上記信号光と上記参照光とを生成させると共に、
   再生時には、上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態、πとなる状態、π／２となる状態、３π／２となる状態の計４つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手段と、
   上記振幅・位相制御手段による再生時の１ホログラムページごとの制御に伴い生成される４種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく４種の画像信号を得る画像信号取得手段と、
   上記画像信号取得手段により得られた上記４種の画像信号のうち、上記位相差が０、πとなるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分と、上記位相差がπ／２、３π／２となるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分とをそれぞれ計算する差分計算手段と、
   上記差分計算手段により得られる、上記位相差が０、πとなるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果と、さらに上記位相差がπ／２、３π／２となるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果とに基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手段と、
   を備えることを特徴とする記録再生装置。
7. 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されるホログラム記録媒体について記録及び再生を行う記録再生装置として、画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系とを備えた記録再生装置における記録再生方法であって、
   ２種の値の組み合わせで成る入力データ列を、少なくとも３種以上の値の組み合わせで成るデータ列に変換する変換手順と、
   上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段において予め定められている上記参照光を生成するための参照光エリア、上記信号光を生成するための信号光エリアについて、記録時には、上記信号光エリア内の各画素の光強度、位相が上記変換手段により得られたデータ列の各値に応じて変調されるように上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御し、且つ上記参照光エリア内の光強度と位相が所定パターンとなるようにして上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を制御して、上記信号光と上記参照光とを生成させると共に、
   再生時には、上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態、πとなる状態、π／２となる状態、３π／２となる状態の計４つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手順と、
   上記振幅・位相制御手順による再生時の１ホログラムページごとの制御に伴い生成される４種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく４種の画像信号を得る画像信号取得手順と、
   上記画像信号取得手順により得た上記４種の画像信号のうち、上記位相差が０、πとなるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分と、上記位相差がπ／２、３π／２となるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分とをそれぞれ計算する差分計算手順と、
   上記差分計算手順により得た、上記位相差が０、πとなるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果と、さらに上記位相差がπ／２、３π／２となるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果とに基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手順と、
   を備えることを特徴とする記録再生方法。
8. ２種の値の組み合わせで成るデータ列に対して割り当てられた３種以上の値の組み合わせで成るデータ列が、参照光と信号光との干渉縞によって光強度と位相の組み合わせで記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置であって、
   画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、
   画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、
   光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、
   上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態とπとなる状態との２つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手段と、
   上記振幅・位相制御手段による１ホログラムページごとの制御に伴い生成される２種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく２種の画像信号を得る画像信号取得手段と、
   上記画像信号取得手段により得られた上記２種の画像信号の差分を計算する差分計算手段と、
   上記差分計算手段による差分計算結果に基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手段と、
   を備えることを特徴とする再生装置。
9. ２種の値の組み合わせで成るデータ列に対して割り当てられた３種以上の値の組み合わせで成るデータ列が、参照光と信号光との干渉縞によって光強度と位相の組み合わせで記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置として、画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系とを備えた再生装置における再生方法であって、
   上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態とπとなる状態との２つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手順と、
   上記振幅・位相制御手順による１ホログラムページごとの制御に伴い生成される２種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく２種の画像信号を得る画像信号取得手順と、
   上記画像信号取得手順により得た上記２種の画像信号の差分を計算する差分計算手順と、
   上記差分計算手順による差分計算結果に基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手順と、
   を備えることを特徴とする再生方法。
10. ２種の値の組み合わせで成るデータ列に対して割り当てられた３種以上の値の組み合わせで成るデータ列が、参照光と信号光との干渉縞によって光強度と位相の組み合わせで記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置であって、
    画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、
    画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、
    光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、
    上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態、πとなる状態、π／２となる状態、３π／２となる状態の計４つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手段と、
    上記振幅・位相制御手段による１ホログラムページごとの制御に伴い生成される４種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく４種の画像信号を得る画像信号取得手段と、
    上記画像信号取得手段により得られた上記４種の画像信号のうち、上記位相差が０、πとなるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分と、上記位相差がπ／２、３π／２となるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分とをそれぞれ計算する差分計算手段と、
    上記差分計算手段により得られる、上記位相差が０、πとなるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果と、さらに上記位相差がπ／２、３π／２となるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果とに基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手段と、
    を備えることを特徴とする再生装置。
11. ２種の値の組み合わせで成るデータ列に対して割り当てられた３種以上の値の組み合わせで成るデータ列が、参照光と信号光との干渉縞によって光強度と位相の組み合わせで記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置として、画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系とを備える再生装置における再生方法であって、
    上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態、πとなる状態、π／２となる状態、３π／２となる状態の計４つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手順と、
    上記振幅・位相制御手順による１ホログラムページごとの制御に伴い生成される４種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく４種の画像信号を得る画像信号取得手順と、
    上記画像信号取得手順により得た上記４種の画像信号のうち、上記位相差が０、πとなるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分と、上記位相差がπ／２、３π／２となるそれぞれのＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られる２種の画像信号の差分とをそれぞれ計算する差分計算手順と、
    上記差分計算手順により得た、上記位相差が０、πとなるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果と、さらに上記位相差がπ／２、３π／２となるＤＣ光と上記再生像とが受光された結果得られた上記２種の画像信号についての差分計算結果とに基づき、上記２種の値の組み合わせで成るデータを復号化する復号化手順と、
    を備えることを特徴とする再生方法。
12. 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置であって、
    画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、
    画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、
    光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系と、
    上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態とπとなる状態との２つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手段と、
    上記振幅・位相制御手段による１ホログラムページごとの制御に伴い生成される２種の上記ＤＣ光と上記参照光とが上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく２種の画像信号を得る画像信号取得手段と、
    上記画像信号取得手段により得られた上記２種の画像信号を構成する各値の差分値を計算する差分計算手段と、
    を備えることを特徴とする再生装置。
13. 参照光と信号光との干渉縞によってデータが記録されたホログラム記録媒体について再生を行う再生装置として、画素単位で空間光強度変調を行う空間光強度変調手段と、画素単位で空間光位相変調を行う空間光位相変調手段と、光源から発せられた光を、上記空間光強度変調手段及び上記空間光位相変調手段を透過させて上記ホログラム記録媒体に対して導く光学系とを備える再生装置における再生方法であって、
    上記空間光強度変調手段に対し、上記参照光エリア内の光強度が記録時と同じパターンとなり且つ上記信号光エリア内の全体的な光強度が所定値となるようにその各画素の光強度を制御し、さらに上記空間光位相変調手段に対しては、上記ホログラム記録媒体に記録された１ホログラムページ分のデータの読み出しごとに、上記信号光エリアの光強度の制御に基づき得られるＤＣ光と上記参照光エリアの光強度の制御に基づいて生成される上記参照光の照射によって得られる上記ホログラム記録媒体に記録されたデータに応じた再生像との位相差がそれぞれ０となる状態とπとなる状態との２つの状態が得られるようにその各画素の位相を制御する振幅・位相制御手順と、
    上記振幅・位相制御手順による１ホログラムページごとの制御に伴い生成される上記２種の上記ＤＣ光と上記参照光が上記光学系によって上記ホログラム記録媒体に対して導かれることに応じて得られる、上記再生像と上記ＤＣ光とを受光して、その受光結果に基づく２種の画像信号を得る画像信号取得手順と、
    上記画像信号取得手順により得た上記２種の画像信号を構成する各値の差分値を計算する差分計算手順と、
    を備えることを特徴とする再生方法。