全息记录用二维调制方法和全息装置的制作方法

专利名称：全息记录用二维调制方法和全息装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光盘、光存储卡等以光学方式进行信息记录或信息再生的全息记录载体和全息装置，特别涉及全息记录用二维调制方法。
背景技术：
为了进行高密度信息记录，能够高密度地记录二维数据的全息技术受到关注。该全息技术的特征在于，在感光材料构成的全息记录介质上，以体积方式、作为折射率的变化记录承载记录信息的光的波面。
以往，作为应用全息原理的数字记录系统，例如在铌酸锂等光折射晶体的记录介质上记录明暗的点图案数据并进行再生。在全息存储系统中，能够以二维平面的页为单位记录、再生数据，并且，可利用多个页进行多重记录。在一种傅立叶变换全息的记录介质中，作为二维的图像页单位在记录介质的三维空间中分散地进行记录。下面对记录再生系统的概要进行说明。
在图1中，编码器25将待记录到记录介质1中的数字数据转换为在平面上明暗的点图案图像，例如在纵480比特×横640比特的数据阵列上交替排列生成二维页数据。把该数据输出到例如透过型液晶显示装置(Liquid Crystal DisplayLCD)的面板等的空间光调制器(Spatial LightModulatorSLM)12。
空间光调制器12具有与单位页相对应的纵480像素×横640像素的调制处理单位，使照射的光对应于来自编码器25的页数据而光调制为空间光通断(ON/OFF)信号，作为信号光导向透镜13。
信号光经由透镜13入射进记录介质1。在记录介质1上除了信号光以外还入射有参照光，该参照光相对于与信号光的光束光轴垂直的预定基准线具有入射角β。
信号光和参照光在记录介质1内发生干涉，该干涉条纹在记录介质1内存储为折射率光栅，从而进行数据的记录。另外，改变入射角β而入射参照光，对多个二维平面数据进行角度多重记录，从而可记录较多的信息量。
当从记录介质1再生所记录的数据时，按照与在记录介质1上记录折射率光栅时相同的入射角β对记录介质1仅入射参照光。即，与记录时不同，没有信号光入射。由此，来自记录于记录介质1内的折射率光栅的衍射光通过透镜21而导向CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)等光检测器22。光检测器22将入射光的明暗转换为电信号的强弱，向解码器26输出具有与入射光亮度对应的电平的模拟电信号。解码器26将该模拟信号与预定的振幅值(限制电平)进行比较，再生出对应的“1”和“0”的数据。
在现有的全息记录用二维调制方法中，在使未调制的可干涉光束通过空间光调制器12而决定要作为信号光进行记录的信息(页数据)时，以与空间光调制器12邻接的四个或四的倍数的像素为一组，构成各组的像素数的四分之一透过光，其四分之三遮挡光(参照日本特开平9-197947号公报)。
如图2(a)所示，基于该全息记录用二维调制方法的空间光调制器12的像素的最小图案由四个部分构成，其中仅有一部分透过光，其它三部分遮蔽光。哪一部分使光透过的情况分为四种，即最小图案相当于2比特。根据哪一部分使光透过来表现2比特，图1中的比特串是一个串，但也可以是其它的2比特表现。在图1中，设白色像素为“透过”，黑色像素为“非透过”。
要记录由多个“1”和“0”组成的某个比特串((图2(b))时，在空间光调制器12上例如图2(c)所示进行配置。从左上方向右进行读取，当到达右端时移到左端，下移一层(2个像素)，再次向右进行读取。透过空间光调制器12的光经透镜会聚后，与参照光一起在记录介质中形成干涉条纹，并记录该条纹。
在该现有技术的全息记录用二维调制方法中，在新将记录介质安装到记录装置中时，必须使由记录介质产生的从空间光调制器到光检测器之间的光学失真和信号像偏差等限制在预定的规定值以内。
该现有技术对经过二维调制的块((图2(a))进行单纯的二维罗列，而使二维转换后的块彼此连续，生成空间调制图像(图2(c))。
在现有技术中，连续的块和块之间的界限不明确，因此担心在再生时由于检测位置偏差而引起数据再生性能的恶化。检测位置偏差由于光学系统的倍率调整偏差、光轴对准的偏差、透镜的像差等引起的像的失真等多种因素而产生，并且无法完全消除。
因此当产生位置偏差时，对于当前解码的块，除非全部的邻接块的邻接像素都是遮蔽光的暗像素，否则就会由于受到邻接块的透过光的明像素的影响，通过解码而产生错误。

发明内容
因此，在本发明要解决的课题中，作为一例可举出提供全息记录用二维调制方法和全息装置，其能够防止发生位置偏差时的再生性能的恶化，能够稳定地进行记录或再生。
本发明的全息记录用二维调制方法，其通过二维地配置多个像素而成的空间光调制器，生成包含页数据的可干涉光，其特征在于，使所述空间光调制器的像素划分为由彼此邻接的m个像素(其中m为整数)组成的多个块，在邻接的块之间设置遮光的边界部，该边界部的宽度至少包括一个所述像素的宽度和各块内的邻接像素间的距离。
本发明的全息装置具有二维地配置多个像素而成的空间光调制器，通过所述空间光调制器对全息记录载体照射包含待记录的页数据的可干涉光，将该可干涉光引起的光学干涉图案作为衍射光栅来记录信息，其特征在于，所述空间光调制器包括由彼此邻接的m个像素(其中m为整数)组成的多个块；以及设置于邻接的块之间的遮光的边界部，该边界部的宽度至少包括一个所述像素的宽度和各块内的邻接像素间的距离。


图1是示出现有的全息记录再生系统的概略立体图。
图2是说明现有的二维空间光调制器的像素的最小图案及其组合的图。
图3是示出本发明的实施方式的记录或再生全息记录载体的信息的全息装置的概略结构的框图。
图4是示出用于对本发明实施方式的用于记录全息记录载体的信息的二维调制进行说明的表的一部分的图。
图5是示出本发明实施方式的记录全息记录载体的信息的全息装置的空间光调制器的概略的正视图。
图6是示出本发明实施方式的记录全息记录载体的信息的全息装置的空间光调制器的概略的放大部分正视图。
图7是用于说明本发明实施方式的空间光调制器的边界部的图案的图。
图8是说明本发明实施方式的空间光调制器的调制数据的图案的图。
图9是说明本发明实施方式的空间光调制器中通过边界部BD连接8个块的调制数据的图案的图。
图10是说明直接连接8个块的空间光调制器的调制数据的图案的图。
图11是示出进行各种过采样来测定再生错误率的二维调制方法的比较实验结果的图表。
图12是说明图11中所示图表的凡例的图。
图13和图14是示出用于对本发明另一实施方式的用于记录全息记录载体的信息的二维调制进行说明的表的一部分的图。
图15是示出本发明另一实施方式的记录全息记录载体的信息的全息装置的空间光调制器的概略的正视图。
图16是示出本发明另一实施方式的记录全息记录载体的信息的全息装置的空间光调制器的概略的放大部分正视图。
图17是示出用于对本发明另一实施方式的用于记录全息记录载体的信息的二维调制进行说明的表的一部分的图。
图18～图21是说明本发明另一实施方式的空间光调制器的对块进行连接后的调制数据的图案的说明图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图3中示出了全息记录载体的信息记录和/或再生用全息装置的一例。
光源LD例如使用近红外激光。在参照光12的光路上，用于干涉配置有快门SHs、光束扩展器BX、透过型空间光调制器SLM以及物镜16。快门SHs由控制器32控制，控制对记录介质部的光束照射时间。
光束扩展器BX使通过快门SHs的参照光12的直径扩大，作为平行光线入射进空间光调制器SLM而进行照射。
具有矩阵配置的多个像素的空间光调制器SLM接收由编码器25提供的页数据，显示透过光的明像素或遮蔽光的暗像素。当参照光通过显示了数据的空间光调制器SLM时，进行光调制，成为包含数据的信号光12a。
物镜16对信号光12a的页数据进行傅立叶变换，同时进行会聚，以聚焦在全息记录载体11的记录介质部10的安装位置的后方。在快门SHs打开时，信号光12a或参照光12通过物镜16以预定入射角，例如零度照射至记录介质部10的入射面。空间光调制器SLM配置于物镜16的焦距处。
在照射侧光学系统中追加分光器15，构成为在由分光器15反射的再生波的成像位置处排列像检测传感器20，使入射光处理区域部R反射的再生波(再现的衍射光)从参照光的光路分支开而进行检测。
像检测传感器20配置于物镜16的焦距处，由电荷耦合元件CCD或互补型金属氧化膜半导体装置等的阵列等构成。
另外，在像检测传感器20上连接有解码器26。解码器26与控制器32连接。另外，在预先在全息记录载体11上附加有与第二感光材料的种类相对应的标识的情况下，在把全息记录载体11安装到作为使其移动的支撑部的可动台60上时，控制器32通过适当的传感器自动读取该标识，可进行全息记录载体11的移动控制或适于记录介质部10的记录再生控制。
记录按照以下方式进行。来自光源的参照光透过空间光调制器SLM，经光调制而成为信号光12a(0次光和衍射光)，通过物镜16进行傅立叶变换。全息记录载体11具有在记录介质部10的后方反射入射光的入射光处理区域部R。入射光处理区域部R在其一部分上具有入射光透过部R1。透过空间光调制器SLM的信号光的0次成分，通过作为傅立叶变换透镜的物镜16的作用，在物镜16的焦点位置附近会聚。上述入射光透过部R1配置于该位置处。上述0次光成分是透过空间光调制器SLM的光的非调制成分，作为全息记录的参照光发挥作用。因此，0次光和衍射光在记录介质部10内形成光干涉图案，对应于其强度分布而作为折射率的变化等的衍射光栅记录下来。全息图的记录是通过记录介质部10内的0次光和衍射光的偏光面方向相同的偏光成分间的干涉而实现的。
另一方面，当再生时，通过空间光调制器SLM而未调制的参照光(即，仅0次光成分)直接照射记录介质部10。在照射了参照光的记录介质部10的入射侧的相反侧上设置的入射光处理区域部R上，出现与所记录的信号光相对应的再生波(再现的衍射光)。将该再生波导入物镜16，进行傅立叶逆变换，由像检测传感器20接收再生波的点图案像，再转换为电数字数据信号，然后，发送至解码器26，再生原始数据。
从被照射了参照光的记录介质部10中，除了上述再生波以外，还出现未在记录介质内的衍射光栅上发生衍射的参照光成分。该参照光为0次光，因此会聚于作为傅立叶变换透镜的物镜16的焦点位置处。该0次光(即参照光成分)透过设置于入射光处理区域部R的入射光透过部R1。另一方面，信号光的衍射光被入射光处理区域部R反射。因此，选择所记录的信号而经由物镜16导向像检测传感器20。
另外，虽然未图示，为了对物镜进行伺服控制，可以附加用于跟踪和聚集伺服的光学系统。来自聚焦和跟踪伺服用的激光光源的伺服激光和信号光通过分色镜而合流或分离，例如使用像散法、推挽法，可获得聚焦误差和跟踪误差信号(日本特开2001-273650号公报)。
为了按照后述的二维调制进行光调制，把待记录的数据作为例如量化为明像素和暗像素的二值的图像数据输入空间光调制器。空间光调制器与输入图像数据相应地，对记录用激光进行二维调制。然后，例如以自耦方式(日本专利申请2002-225052号、日本专利申请2002-225053号)在全息记录载体的记录层内记录全息图(干涉条纹)。
自耦方式的再生不对空间光调制器进行调制(全光透过的状态)，将其作为参照光进行再生。
<二维调制>
在二维调制的一个例子中，将信息数据以6比特为单位来进行分割，对于每6比特，参照预定的调制表(图4中示出其一部分)进行二维调制，成为9比特(3×3＝9像素)的调制数据。
如图4所述，对于6比特的信息数据例如(000000)(000001)(000010)(000011)(100100)(100101)(100110)(100111)，二维编码成矩阵配置透过光的明像素和遮蔽光的暗像素的9比特(1个块中9个像素)。6比特的信息数据参照图4所示的预定调制表而转换成9比特的调制数据，因此称为6∶9调制。
该二维调制的步骤，作为第一阶段，将例如声音信息或图像信息等输入信息数据划分为以6比特为单位的数据串。作为第二阶段，参照预定的调制表，将所输入的6比特的数据串输出为9像素(9比特)二维排列的由明像素和暗像素的二值构成的像素数据。
对调制表的生成方法进行说明。所输入的6比特为26＝64种。另一方面，调制后成为9比特，因此从29＝512种中选择64种即可。作为选择的原则，第一要使调制后的明像素的数量固定，第二要避免明像素三个连续。在一个块中3×3的9像素与9比特一一对应。从9个像素中选择3个明像素、其他设为暗像素的组合为9C3＝9×8×7/(3×2)＝84种。从该84种中避开明像素三个连续的组合而选择64种，做成调制表。即，二维调制可以不仅是6∶9调制，可以是n∶m调制，包括，将待记录的数据以n比特(其中n＜m，n是整数)为单位进行分组的步骤；对分组后的每n比特按照调制表以块为单位实施作为m比特数据进行分配的二维调制而生成页数据的步骤；对应于页数据，驱动空间光调制器的步骤。该n∶m调制的例子，如2∶4调制在日本特开平9-197947号公报中公开，而5∶9调制在日本特开2001-75463号公报中公开。
另外，在本实施方式中，如图5所示的空间光调制器SLM那样，编码器25通过边界部BD将其像素划分为分别由彼此邻接的m个像素(m＝9)构成的多个块BK，如图6所示，在邻接的块之间设置遮光的边界部BD(格子状的连续区域)，该边界部具有至少一个像素的宽度PXw和各块内邻接像素之间的距离PXd的合计宽度SAM，如此驱动空间光调制器SLM。
在解调步骤中，首先检测位于全息记录的一页图像的例如四个角上、表示图像的基准位置的基准位置标记，对图像的尺寸、位置偏差、失真进行修正。将修正后的一页图像等间隔分割，划分成各个调制块，根据块内的各像素的值，反向使用预定的转换表进行解调。
基准位置的检测是错开基准图像与再生像的相对位置而依次求得基准位置标记与全息再生像之间的相关度。相关值最大的位置成为再生像的基准位置。
基于检测出的基准位置，通过再生像的几何修正(模拟仿射变换)，对光学系统的倍率调整偏差或介质收缩、透镜等引起的失真进行修正。
另外，将修正后的一页图像等间隔分割，分成各个调制块。
例如，若为6∶9调制，则把各个调制块内的各个像素中值最大的3个像素判断为白而其他像素为黑，解调为9比特的二值化数据。
接着，反向地参照上述变换表，从9比特的二值化数据解调为6比特的原始信息数据。
根据本案的在调制块之间设置间隙的结构，能够改善解调误差而不会使每页的容量较多地减少。
<第一实施方式>
在编码器25(也可以是控制器32)内执行的生成上述页数据的步骤中，对每个块附加用于边界部的边界部数据。所附加的边界部数据作为哑元数据，用于形成遮光的边界部BD(格子状的连接区域)。例如，编码器25在空间光调制器SLM的有效像素中，生成图7所示的8个块的边界部BD的调制数据，将其与图8所示的经二维调制的8个块的调制数据重叠(把所附加的边界部数据置换为连接区域(图8中虚线部分)的数据)，驱动空间光调制器SLM。由此能够预先设定基于暗像素的边界部BD(格子状的连接区域)，在该格子内分配经过二维调制的各个块。
作为具体的调制步骤，预先在存储器等中生成图4所示的信息数据6比特和调制数据9比特的转换表。接着，清除用于存储一页调制数据的页存储器(将空间光调制器SLM的全部像素设定为暗像素(包括边界部BD))。接着，如图5所示，在四角写入基准位置标记。接着，在页存储器中从左上开始依次写入通过变换表对信息数据进行变换得到的图8所示的在调制块之间空开了间隙的数据。
在图9中示出了本实施方式情况下的经由边界部BD连接8个块时的空间光调制器的调制数据的图案。
作为比较例，在图10中示出了仅对同样数据的二维调制后的各个块单纯地进行排列连接，连接8个块的例子。在图10的方法中，由于连接后的块与块的边界不明确，再生时产生因检测位置偏差所引起的数据再生性能的恶化。检测位置偏差由于光学系统的倍率调整偏差、光轴的对准偏差或透镜的像差等引起的像的失真等多种因素而产生，并且无法完全消除。
对块连接后的图9和图10进行比较，在单纯地排列块的图10中，由于块的边界仅有像素间的距离因此不明确，可以了解由于位置偏差而易于受到邻接块的明像素的影响。另一方面，在连接各块间的图9中，通过格子状的暗像素列的边界部BD，块之间的边界构成为由至少一个像素以上的暗像素连接，因此使块之间的边界明确，即使发生位置偏差，也不易受到邻接块的明像素的影响。
因此，能够防止产生位置偏差时的再生性能的恶化。具体而言，具有能够减少再生时的错误数，改善再生错误率特性的效果。
作为本实施方式的其他效果，块之间的边界由至少一个像素以上的暗像素连接，因此能够可靠防止跨越块与块之间的明像素的连续。由于可限制明像素的连续数量，从而能够抑制傅立叶变换后的空间频率的低频成分，并抑制记录层的衍射效率的饱和，能够提高全息记录载体中可记录的多重度，具有增大记录容量的效果。另外由于能够降低明像素的出现概率，因此能够减小在多重记录时消去已经记录的页的概率，从而可提高多重度，增大记录容量。
在图11中示出了进行各种过采样而测定再生错误率的二维调制方法的比较实验结果。图11的横轴为每一页的记录容量(比特容量/页)。图11的纵轴为再生时的比特错误率(BER)。
样本(1)的图11所示的三角的点示出了将二维调制后的空间光调制器的一个像素过采样为像检测传感器的2×2＝4像素而测定的再生错误率。此时，空间光调制器的一个像素相当于像检测传感器的4个像素，如图12的样本(1)所示，空间光调制器的每一个块(9像素)相应的像检测传感器一个块的像素数为4×9＝36像素。在空间光调制器中，各个块仅是单纯地进行连接、罗列而显示。
样本(2)的图11所示的方形的点示出了将二维调制后的空间光调制器的一个像素过采样为像检测传感器的3×3＝9像素而测定的再生错误率。此时，空间光调制器的1个像素相当于像检测传感器的9个像素，如图12的样本(2)所示，空间光调制器的每一个块(9像素)相应的像检测传感器一个块的像素数为9×9＝81像素。在空间光调制器中，各个块仅是单纯地进行连接、罗列而显示。
样本(3)的图11所示的圆点示出了在二维调制后使用本实施方式的基于暗像素列(边界部BD)的格子状块间连接构成一页时，将空间光调制器的一个像素过采样为像检测传感器的2×2＝4像素而测定的再生错误率。此时，空间光调制器的1个像素相当于像检测传感器的4个像素，如图12的样本(3)所示，空间光调制器的每一个块((3×3)+7＝16像素)相应的像检测传感器一个块的像素数，即像检测传感器每一个块的像素数为4×9+13＝49像素。与空间光调制器的1个块相对应的像检测传感器1个块的外周部不需要用于边界部BD的暗像素，因此能够使像检测传感器每一个块的像素数减少。换言之，图12的样本(3)不是简单的2×2的过采样，6∶9调制本体的空间光调制器的3×3＝9像素直接进行2×2的过采样，在像检测传感器中成为9×4＝36像素。另一方面，对于空间光调制器的与邻接块的边界部(涂黑部)，预先在空间调制器中设置与像检测传感器的1个像素的宽度相当的、钩状的(形)的遮光部。此时，空间调制器上的钩状(形)的遮光部的宽度以空间调制器的像素为单位时为1/2像素。另外，像检测传感器上的钩状(形)的遮光部以像检测传感器的像素为单位时为6×2+1＝13像素。
根据图11，每个单位页的块数与记录容量成正比，在样本中按照(1)＞(3)＞(2)顺序容量变大。另一方面，再生错误率(BER)以(2)＜(3)＜(1)的顺序减低。
在实施本实施方式的样本(3)的情况下，记录容量和再生错误率特性都位于中间，但与样本(1)相比显著降低了错误率，性能较好。并且在实施本实施方式的样本(3)的情况下，与样本(2)相比显著增加了容量，性能较好，而将再生错误率抑制为仅略微上升。
如上所述，图11所示的箭头示出的部分示出了本实施方式的效果。
另外，过采样是指相对于记录时(空间光调制器)的像素数，使再生时(像检测传感器)的像素数成为规定的倍数，提高再生时的空间分辨率。由此，可对所得的再生像进行几何修正。在对经过二维调制的二值化图像(明像素和暗像素的二值)进行过采样而再生时，通常，以相等的倍率对明像素和暗像素进行过采样。利用过采样可以对极为困难的像素匹配进行补偿。像素匹配是指使记录时的空间光调制器的一个像素与再生时的像检测传感器的一个像素的大小位置完全一致。
<第二实施方式>
该二维调制的例子中，对信息数据的每6比特参照预定的调制表(图13中示出其一部分)进行二维调制，成为16比特((3×3+7＝16像素)的调制数据。在图13的调制表中，对于6比特的信息数据，例如(000000)(000001)(000010)(000011)(100100)(100101)(100110)(100111)，生成对矩阵配置的9比特(每个块中9个像素)附加』钩括号状的暗像素列7像素而成的新块((3×3)+7＝16像素)，将该新的块在空间光调制器中简单罗列，生成包含由格子状的暗像素的列构成的边界部BD的页数据。
同样地，在图14中示出了用于在空间光调制器中简单地罗列附加了『钩括号状的暗像素而成的新块，生成包含由格子状的暗像素的列构成的边界部BD的页数据的调制表的一部分。
这样，在上述各个实施方式中，将待记录数据以n比特(n＜m，n是整数)为单位进行分组，对分组后的每n比特，按照调制表以块为单位实施作为m比特数据进行分配的二维调制，并且对每个块附加用于边界部BD的边界部数据(哑元或暗像素)，生成页数据。
<第三实施方式>
在上述格子形成方法的例子中，说明了使用具有显示透过光的明像素或遮蔽光的暗像素的矩阵配置的多个像素的空间光调制器SLM，插入格子状的暗像素，使二维调制后的块与块连接的例子。此外，可以使用特定形状的空间光调制器SLM。
例如图15所示，可以将空间光调制器的像素按照与二维调制的一个块BK相等的像素数(或其整数倍)进行划分，将预先划分的空间光调制器的块BK间隔开距离配置成格子状，构成对其它部分遮光的边界部BD。即如图16所示，空间光调制器具有分别由彼此邻接的m个像素(其中m为整数)组成的多个块，以及在邻接的块之间设置的遮光的边界部，该边界部的宽度至少包括像检测传感器的一个像素的宽度和各块内的邻接像素间的距离。这样具有不增加空间光调制器的像素数，而能够形成格子状的暗像素部分的优点。另外，还具有格子部分不需要进行空间调制，而可以配置驱动电路等的派生效果。
当进行过采样而进行再生时，例如当进行2×2倍的过采样时，像检测传感器的一个像素宽度为空间光调制器的1/2像素宽度。此时，作为空间光调制器的边界部BD必要的宽度为以空间光调制器的块BK的一个像素宽度的1/2为单位的整数k倍。使其一般化，则当进行n×n(n为整数)倍过采样而进行再生时，作为空间光调制器的边界部BD所需的宽度优选为以空间光调制器的块BK的一个像素宽度的1/n为单位的整数k倍。
<第四实施方式>
在对经过二维调制的二值化图像(明像素和暗像素的二值)进行过采样而进行再生时，通常，设明像素和暗像素为相等的倍率。
另一方面，在本实施方式的另一实施例的全息记录用二维调制方法中，在记录时实施类似于过采样的变换。即，在该全息记录用二维调制方法中，特征在于使明像素和暗像素的过采样处理不同，在以下的说明中，称为非线性过采样。
当进行二维调制而实施非线性过采样时，对一个暗像素直接进行扩大(规定倍的暗像素数)，而对于一个明像素并不是直接作为明像素进行扩大，而是成为明像素和暗像素的组合的像素数。另外，在非线性过采样中，为了明确块与块之间的边界，使一个明像素成为块的外侧为暗像素的明像素和暗像素组合的像素数。
参照附图17对非线性过采样的一例和比较例进行说明。
非线性过采样的二维调制的第一阶段，以6比特为单位对调制前的信息数据进行划分。调制的第二阶段，将6比特的一维数据调制为3×3＝9像素(9比特)的二维数据(每一个块)。
作为调制的规则，设一个块中的明像素数为3个像素。从9个中选择3个的组合9C3＝9×8×7/(3×2)＝84种中，预先选择26＝64个组合。从而，6比特的信息数据转换为9比特的调制数据(6∶9调制)。调制前的1个块的像素数成为3×3＝9像素。调制后的1个像素倍增为2×2＝4像素。作为非线性过采样的基本规则，如以下(1)～(3)所示。
(1)1个像素成为2×2的矩阵配置的4个像素。
(2)1个暗像素成为4个暗像素简单地2×2矩阵配置的4个像素。
(3)另一方面，1个明像素成为2个暗像素和2个明像素的组合。
如图17所示，过采样后的像素数为每1个块9×4＝36像素。图17同时示出了作为比较例的单纯的过采样(图中央)和本实施方式的非线性过采样。在单纯的过采样中，过采样前的1个暗像素和1个明像素分别倍增为4个暗像素和4个明像素。另一方面，在本实施方式的非线性过采样中，1个暗像素进行单纯的过采样成为4个暗像素，而1个明像素非线性调制为2个暗像素和2个明像素。因此，调制后的每1个块的明像素数，在单纯的过采样和本实施方式的非线性过采样中为不同的值。具体而言，在单纯的过采样中，在36像素中12像素为明像素，而在本实施方式的非线性过采样中，在36像素中6像素为明像素，每1个块的明像素数减半。
图18示出了某信息数据被二维调制成3×3的矩阵配置的9个像素的情况，示出在各个块的9个像素中外侧边的中央像素(除去四个角或内侧的像素)为明像素时的情况。此时，进行非线性过采样，使得2个明像素接近6×6块中央像素中心。即使在空间光调制器上显示相同的4个块的状态下，由于在块之间加入了带状的暗像素，因此能够减少块之间的串扰并使块间的边界明确化。
图19示出了某信息数据被二维调制成3×3的矩阵配置的9个像素的情况，示出在各个块的9个像素中明像素位于块的4个角的情况。此时，进行非线性过采样，使2个明像素接近6×6块中央的纵列或横列像素中心。即使在空间光调制器上显示相同的4个块的状态下，由于在块之间纵向或横向地加入了带状的暗像素，因此能够减少纵向或横向的块之间的串扰并使块间的边界明确化。
图20示出了与上述同样地明像素位于块的4个角的情况，示出了进行非线性过采样而使各块的外侧(与邻接的其它块接触的部分)尽量为暗像素的状态。明像素位于块的4个角的情况可以考虑到若干种情况。
在图20(A)的重视纵的暗像素带形成(边界部BD)的方法中，为了明确与4个角的像素的区别、取得适当的间距，在块的4个角上形成纵长的明像素列。
在图20(B)的重视横的暗像素带形成(边界部BD)的方法中，为了明确与4个角的像素的区别、取得适当的间距，在块的4个角上形成横长的明像素列。
在图20(C)的同等重视纵和横的像素带形成(边界部BD)的方法中，为了明确与4个角和边的中央的区别，成为中央倾斜的明像素图案，根据调制前的MSB(Most Significant Bits，最高有效位)或LSB(LeastSignificant Bits，最低有效位)的值等来改变倾斜方向，使左倾斜和右倾斜的出现概率基本相等。
图21示出了对6比特的信息数据，例如(010010)(000001)(000000)进行非线性过采样而成为矩阵配置的9比特(9个像素/块)的情况和比较例(单纯的过采样)。如图所示，在单纯的过采样中难以判别块的边界，但是在本实施方式中易于判别块的边界。
上述实施例使用通过6∶9调制进行调制后成为3×3＝9像素的例子进行了说明，而且示出了每1个块的明像素为3个的例子，但也可以为明像素为4个的例子，也可以是2个明像素。另外，可以是调制后4×4＝18像素形成1个块。也可以把n比特变换成m像素二维配置而成的块。
另外，在此前的例子中，示出了量化为二值(明像素、暗像素)的例子，但是除了二值以外，例如在文献Brian M，King，Gaoffrey W，Burr，and Mark A，Neifeld“Experimental demonstration of gray-scale sparsemodulation codes in volume holographic storage”，APPLIED OPTICSVol.42.，No14/10 May 2003 p2546-p2559中有明像素、暗像素和灰像素的三值调制的研究例。本实施方式对该文献所述的三值调制也有效。
根据本实施方式，在使经过二维调制的块与块连接，获得空间调制后的一页的调制像素时，通过提高用暗像素对块与块的边界进行调制的概率，对量化为二值(明像素、暗像素)或三值(明像素、灰像素、暗像素)的像素进行二维调制，进行记录，并在再生时进行解调，这样的系统例如能够用于对物体光与参照光的干涉图案进行记录再生的全息数据保存系统。
权利要求
1.一种全息记录用二维调制方法，该方法通过二维地配置有多个像素的空间光调制器，生成包含页数据的可干涉光，其特征在于，将所述空间光调制器的像素划分为由彼此邻接的m个像素(其中m为整数)组成的多个块，在邻接的块之间设置遮光的边界部，该边界部的宽度至少包括与所述空间光调制器的一个像素或者所记录的页数据的再生用的像检测传感器的一个像素相当的宽度，和各块内的邻接像素问的距离。
2.根据权利要求1所述的全息记录用二维调制方法，其特征在于，该方法包括，将待记录的数据以n比特(其中n＜m，n是整数)为单位进行分组的步骤；对分组后的每n比特按照调制表以所述块为单位实施作为m比特数据进行分配的二维调制而生成页数据的步骤；与所述页数据相对应地驱动所述空间光调制器的步骤，在生成所述页数据的步骤中，对每个所述块附加用于所述边界部的边界部数据。
3.根据权利要求2所述的全息记录用二维调制方法，其特征在于，该方法包含生成用于设置所述边界部的边界部用页数据的步骤，重叠所述边界部用页数据和二维调制后的数据而驱动所述空间光调制器。
4.根据权利要求1所述的全息记录用二维调制方法，其特征在于，所述空间光调制器的各个像素由多个副像素构成，并且对于应该遮光的像素，该像素的全部副像素成为遮光状态，对于应该透过光的像素，该像素的一部分副像素成为遮光状态并且其余的副像素成为光透过状态，当所述应该透过光的像素与所述邻接的块邻接时，在所述邻接的块之间配置该像素的所述遮光状态的副像素，以构成所述边界部的一部分。
5.一种全息装置，其具有二维配置了多个像素的空间光调制器，通过所述空间光调制器对全息记录载体照射包含待记录的页数据的可干涉光，使通过该可干涉光形成的光学干涉图案成为衍射光栅来记录信息，其特征在于，所述空间光调制器包括由彼此邻接的m个像素(其中m为整数)组成的多个块，以及在邻接的块之间设置的遮光的边界部，该边界部的宽度至少包括与所述空间光调制器的一个像素或者所记录的页数据的再生用的像检测传感器的一个像素相当的宽度，和各块内的邻接像素间的距离。
6.根据权利要求5所述的全息装置，其特征在于，该全息装置具有边界生成部，该边界生成部驱动所述空间光调制器以显示作为所述边界部而连续的多个遮光状态的像素。
7.根据权利要求6所述的全息装置，其特征在于，所述边界生成部将待记录的数据以n比特(n＜m，n是整数)为单位进行分组，对分组后的每n比特按照调制表以所述块为单位实施作为m比特数据进行分配的二维调制而生成页数据，与所述页数据相对应地驱动所述空间光调制器，并且在生成所述页数据时，对每个所述块附加用于所述边界部的边界部数据。
8.根据权利要求7所述的全息装置，其特征在于，所述边界生成部生成用于设置所述边界部的边界部用页数据，驱动所述空间光调制器，使得所述边界部用页数据和二维调制后的数据重叠。
9.根据权利要求6所述的全息装置，其特征在于，所述边界生成部驱动所述空间光调制器，使得所述空间光调制器的各个像素由多个副像素构成，并且对于应该遮光的像素，该像素的全部副像素成为遮光状态，对于应该透过光的像素，该像素的一部分副像素成为遮光状态而其余的副像素成为光透过状态，当所述应该透过光的像素与所述邻接的块邻接时，在所述邻接的块之间配置该像素的所述遮光状态的副像素，以构成所述边界部的一部分。
10.根据权利要求5所述的全息装置，其特征在于，预先形成了所述边界部作为所述空间光调制器的遮光部。
11.根据权利要求10所述的全息装置，其特征在于，在所述预先形成的所述空间光调制器的遮光部上，配置有所述空间光调制器的驱动电路的至少一部分。
全文摘要
提供一种全息记录用二维调制方法，其能够防止发生位置偏差时再生性能恶化，能够稳定地进行记录或再生。该全息记录用二维调制方法通过二维地配置有多个像素的空间调制器，生成包含页数据的可干涉光，将空间光调制器的像素划分为由彼此邻接的m个像素(其中m为整数)组成的多个块，在邻接的块之间设置遮光的边界部，该边界部的宽度至少包括与空间调制器的一个像素或所记录的页数据的再生用的像检测传感器的一个像素相当的宽度和各块内的邻接像素间的距离。
文档编号G03H1/02GK1938764SQ20058001002
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月30日
发明者立石洁, 桥本道一 申请人:先锋株式会社