專利名稱：全息圖重構(gòu)裝置以及全息圖重構(gòu)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重構(gòu)在全息圖記錄介質(zhì)上通過角度復(fù)用而被復(fù) 用的數(shù)據(jù)的全息圖重構(gòu)裝置以及方法，并尤其涉及確保當(dāng)全息圖記錄 介質(zhì)被復(fù)位或者用不同裝置記錄的全息圖記錄介質(zhì)代替時的兼容性。
背景技術(shù)：
過去，在全息圖數(shù)據(jù)存儲器上的記錄操作中，將全息圖記錄介質(zhì) 放置在其中信號光和基準(zhǔn)光兩個光束相互干涉的區(qū)域內(nèi)，并且這兩個 光束的干涉條紋被記錄在全息圖記錄介質(zhì)上。在此情況中，為了提高 全息圖記錄介質(zhì)上的記錄密度，通過各種復(fù)用技術(shù)例如角度復(fù)用、移 位復(fù)用、散斑復(fù)用和移相代碼復(fù)用執(zhí)行全息圖復(fù)用。在利用角度復(fù)用的全息圖記錄裝置中，信號光和基準(zhǔn)光兩個光束 照射在全息圖記錄介質(zhì)上。每當(dāng)信號光在空間光調(diào)制器(SLM)顯示 的數(shù)據(jù)頁上被空間調(diào)制(強度調(diào)制)時，改變基準(zhǔn)光到全息圖記錄介 質(zhì)的入射角度(記錄角度)，并且在相同記錄區(qū)域上復(fù)用不同的記錄 信息段。在使用角度復(fù)用的全息圖記錄裝置中，通過例如在最大為幾個度 的范圍內(nèi)以0.1度的增量改變基準(zhǔn)光的記錄角的間距變化(例如，通 過在88到92度的范圍內(nèi)輕微地改變)，并隨后在同一個記錄區(qū)域內(nèi) 復(fù)用不同的記錄信息段(數(shù)據(jù)頁)，可在同一個記錄區(qū)域內(nèi)記錄多段 例如40段不同的記錄信息。根據(jù)需要，同一個區(qū)域內(nèi)記錄的一組數(shù)
據(jù)頁被稱為"書"。由僅記錄一本書得到的結(jié)果被稱為"單本書"，而由 記錄多本書得到的結(jié)果被稱為"多本書"。另一方面，與這種全息圖記錄裝置配對的全息圖重構(gòu)裝置配置成 通過輕微地改變?nèi)D記錄介質(zhì)的表面相對于用于重構(gòu)的基準(zhǔn)光的 角度來重構(gòu)在同一個記錄區(qū)域內(nèi)被復(fù)用的記錄信息。這里，在通過全 息圖記錄介質(zhì)一利用角度復(fù)用將全息圖記錄在其上一進行重構(gòu) 時，用于重構(gòu)的基準(zhǔn)光相對于全息圖記錄介質(zhì)的表面的角度根據(jù)需要 被稱為"重構(gòu)角"。此外，重構(gòu)角的基準(zhǔn)角例如等于全息圖記錄介質(zhì)的 表面的法向角的重構(gòu)角被稱為"基準(zhǔn)重構(gòu)角"。使用角度復(fù)用的全息圖 重構(gòu)裝置可通過根據(jù)記錄角從基準(zhǔn)重構(gòu)角輕微地改變重構(gòu)角來針對 每個重構(gòu)角重構(gòu)使用等于重構(gòu)角的記錄角記錄的記錄信息。對于使用角度復(fù)用的全息圖記錄裝置和全息圖重構(gòu)裝置，可在同 一個記錄區(qū)域內(nèi)針對每個基準(zhǔn)光的記錄角記錄多段記錄信息，并且復(fù) 用的記錄信息段可被單獨重構(gòu)。因此，記錄密度和記錄容量可大大提 高。順便提及，因為全息圖通常被三維地記錄在全息圖記錄介質(zhì)的記 錄區(qū)域內(nèi)，而全息圖記錄介質(zhì)的表面是二維記錄區(qū)域(記錄表面)， 所以在記錄和重構(gòu)之間的即使少量的全息圖記錄介質(zhì)的設(shè)定位置的 位移都會使得難以找到記錄表面。這是因為當(dāng)全息圖記錄介質(zhì)的位置 改變時記錄中的基準(zhǔn)光和重構(gòu)中的基準(zhǔn)光的波信息改變，這會妨礙獲 得重構(gòu)的圖象。此外，為了增加全息圖記錄介質(zhì)的記錄密度，必須減 小記錄區(qū)域之間的空間。但是，當(dāng)記錄區(qū)域之間的距離減小時，相鄰 記錄空間內(nèi)的記錄信息或者使用不同記錄角度的記錄信息可能都可 能由于在重構(gòu)中全息圖記錄介質(zhì)離開預(yù)定位置的微小位移而被重構(gòu)。 因此，需要將全息圖記錄介質(zhì)設(shè)定在與記錄中相同的位置以便在全息 圖記錄介質(zhì)上重構(gòu)數(shù)據(jù)，并且需要精確定位。否則，當(dāng)全息圖記錄介 質(zhì)被復(fù)位或被不同的裝置播放，或者當(dāng)不同裝置記錄的全息圖記錄介 質(zhì)被播放時，可能不能獲得兼容性，這可能是妨礙該方法的實際應(yīng)用 的一個因素。
因此，記錄角被定義為基準(zhǔn)記錄角，以^^將數(shù)據(jù)記錄在全息圖記 錄介質(zhì)內(nèi)的特定記錄表面上，數(shù)據(jù)將以第一記錄角記錄在該表面上。 然后，在數(shù)據(jù)被記錄在特定記錄表面上之后，記錄角參照該定義的基 準(zhǔn)記錄角改變預(yù)定角度并固定。因此，公知的示例(參照JP-A-2003-337524 (專利文獻1))可通過在特定的記錄時間例如第 一記錄時間，使由例如在全息圖記錄裝置側(cè)的記錄角改變裝置和光學(xué) 系統(tǒng)的機械狀態(tài)或定義條件確定的基準(zhǔn)記錄角與在全息圖記錄介質(zhì) 側(cè)的基準(zhǔn)記錄角一致，來提高兼容性。但是，在7>知的示例中，定位 方法復(fù)雜并且僅允許進行角度/方向定位。因此，該技術(shù)并不可用于全 息圖記錄介質(zhì)的定位控制。為此，已經(jīng)提出了 一種方法(參考JP-A-2006-171589 (專利文獻 2))，該方法可通過在重構(gòu)基準(zhǔn)光和全息圖記錄介質(zhì)之間執(zhí)行高精 度定位在全息圖記錄介質(zhì)復(fù)位時或在不同裝置內(nèi)重放時確保和穩(wěn)定 兼容性，而不會使將被使用的裝置復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容但是，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)當(dāng)沿全息圖記錄介質(zhì)的移動方向?qū)R的全息 圖記錄間隔和提供定位用信息的檢測器的光接收單元之間的空間處 于一定的條件時，以及在從記錄多本書的記錄介質(zhì)重構(gòu)數(shù)據(jù)(即多本 書重構(gòu))的情況下，后者公知的示例難以獲得定位用信息。因此，希望提供這樣一種全息圖重構(gòu)裝置和全息圖重構(gòu)方法，即 可通過在任何情況下在重構(gòu)基準(zhǔn)光和全息圖記錄介質(zhì)之間執(zhí)行非常 精確地定位，在全息圖記錄介質(zhì)的復(fù)位時或在不同裝置內(nèi)重放時確保 和穩(wěn)定兼容性，而不會使裝置復(fù)雜。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種全息圖重構(gòu)裝置，該裝置 將重構(gòu)基準(zhǔn)光照射在其上數(shù)據(jù)被復(fù)用的全息圖記錄介質(zhì)上，通過成像 部件接收由全息圖記錄介質(zhì)由此生成的重構(gòu)光，并解復(fù)用和重構(gòu)該被 復(fù)用的數(shù)據(jù)，該裝置包括用于使成像部件僅接收重構(gòu)光內(nèi)包含的必 要光的不必要光去除部件；用于操作全息圖記錄介質(zhì)或重構(gòu)光光學(xué)系 統(tǒng)的驅(qū)動部件；用于檢測被不必要光去除部件削減的光的重構(gòu)光投射 在不必要光去除部件上的狀態(tài)的光檢測部件；以及控制部件，該控制i得全息^記錄介質(zhì);位移，、并且控制驅(qū)"^l以抵消該:移并^動 該全息圖記錄介質(zhì)或光學(xué)系統(tǒng)，其中a或b被定義為不滿足a-2nb， 其中a是光檢測部件的跨過孔相面對的光接收單元之間的間隔，b是 全息圖記錄介質(zhì)上的多本書內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的間隔，而n是自然數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例，在全息圖記錄介質(zhì)無任何位移的 一般 設(shè)定狀態(tài)下，該不必要光去除部件例如孔徑允許重構(gòu)光內(nèi)的必要光 (零級光)通過，但不允許不必要的光例如來自相鄰記錄區(qū)域的串?dāng)_ 分量通過。其被該孔徑的表面投射。但是，當(dāng)全息圖記錄介質(zhì)位移時， 必要的光難以通過該孔徑，并且必要的光會在從該孔徑的通孔的外周 內(nèi)的且與作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域相鄰的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光的 投射區(qū)域的內(nèi)部部分內(nèi)的重構(gòu)光投射狀態(tài)信息內(nèi)出現(xiàn)。因此，基于光 檢測設(shè)備檢測到的檢測信息，執(zhí)行反饋控制以移動該全息圖記錄介質(zhì) 以獲得無位移的重構(gòu)光投射狀態(tài)，并正常地設(shè)定全息圖記錄介質(zhì)。結(jié) 果，通過高精度地定位重構(gòu)基準(zhǔn)光和全息圖記錄介質(zhì)，可在全息圖記 錄介質(zhì)被復(fù)位或者被不同裝置播放時確保和穩(wěn)定兼容性，并且不會使 裝置復(fù)雜。此外，為了執(zhí)行定位，即使在全息圖記錄介質(zhì)上的多本書 內(nèi)被復(fù)用的重構(gòu)數(shù)據(jù)的情況下，仍可通過定義a或b以便其不滿足 a=2nb，其中a是光檢測部件的跨孔而面對的光接收單元之間的間隔， b是全息圖記錄介質(zhì)上的多本書內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的間隔而n是自然數(shù)， 獲得全息圖記錄介質(zhì)的定位信息。根據(jù)本發(fā)明的實施例，當(dāng)全息圖記錄介質(zhì)位移時，必要的光難以 通過該孔徑，并且必要的光會在從該孔徑的通孔的外周內(nèi)的且與作為 重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域相鄰的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光的投射區(qū)域的內(nèi) 部部分內(nèi)的重構(gòu)光投射狀態(tài)信息內(nèi)出現(xiàn)。因此，基于光檢測設(shè)備檢測 到的檢測信息，移動該全息圖記錄介質(zhì)以獲得無位移的重構(gòu)光投射狀 態(tài)。結(jié)果，通過高精度地定位重構(gòu)基準(zhǔn)光和全息圖記錄介質(zhì)，當(dāng)全息 圖記錄介質(zhì)被復(fù)位或者被不同裝置播放時可確保和穩(wěn)定兼容性，并且 不會使要使用的裝置復(fù)雜。因此，即使在角度復(fù)用技術(shù)中全息圖記錄介質(zhì)的記錄區(qū)域從已知 位置位移的情況下，仍可精確地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)記錄區(qū)域的位置。結(jié)果，即 使當(dāng)全息圖記錄介質(zhì)被除去和代替時，全息圖的重構(gòu)可平滑地且以穩(wěn) 定的方式執(zhí)行。此外，為了執(zhí)行定位，可通過定義a或b以便其不滿足a-2nb， 其中a是光檢測部件的跨孔而面對的光接收單元之間的間隔，b是全 息圖記錄介質(zhì)上的多本書內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的間隔，而n是自然數(shù)，獲得 全息圖記錄介質(zhì)的定位信息。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的全息圖再現(xiàn)裝置的配置 的框圖；圖2示出重構(gòu)光投射到圖1內(nèi)所示的孔徑上的狀態(tài)；圖3示出重構(gòu)光投射到圖1內(nèi)所示的孔徑上的另一個狀態(tài)；圖4示出重構(gòu)光投射到圖1內(nèi)所示的孔徑上的另一個狀態(tài)；圖5是示出圖1內(nèi)所示的光檢測設(shè)備和從中提取信號的電路的框圖；圖6A到6D示出在重構(gòu)以恒定速率移動的全息圖記錄介質(zhì)上的 單本書內(nèi)記錄的全息圖時光電檢測器的定位操作的原理；圖7A到7F示出在重構(gòu)以恒定速率移動的全息圖記錄介質(zhì)上的 多本書內(nèi)記錄的全息圖時光電檢測器的定位操作的原理；圖8是示出包括四個光電檢測器的光檢測設(shè)備的配置示例的平面圖；圖9是示出圖8內(nèi)所示的光檢測設(shè)備和從中提取信號的電路的框圖；圖10是示出包括四個光電檢測器的光檢測設(shè)備的配置示例的平面圖11是示出包括四個光電檢測器的光檢測設(shè)備的配置示例的平面圖；圖12是示出包括四個光電檢測器的光檢測設(shè)備的配置示例的平面圖；圖13示出孔徑的孔的大小與放置在外周內(nèi)的光電檢測器的大小 之間的關(guān)系；圖14示出通過使用圖l所示的光檢測設(shè)備檢測聚焦誤差的方法； 圖15示出通過使用圖l所示的光檢測設(shè)備檢測聚焦誤差的方法； 圖16示出通過使用圖l所示的光檢測設(shè)備檢測聚焦誤差的方法； 圖17示出通過使用圖l所示的光檢測設(shè)備檢測聚焦誤差的方法。
具體實施方式
[第一實施例圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的全息圖重構(gòu)裝置的配置 的框圖。全息圖重構(gòu)裝置(為了方便此實施例的說明，其中包括記錄 系統(tǒng))包括激光源20,偏振光束分光器(PBS)21,空間光調(diào)制器22， 信號光透鏡23，全息圖記錄介質(zhì)24，重構(gòu)光透鏡25和26，孔徑27， 透鏡28，成象設(shè)備29，變向鏡30，角度可調(diào)鏡31，接收孔徑27上 的投射光的光檢測設(shè)備32例如CCD和CMOS,控制全息圖記錄介質(zhì) 24的位置的位置控制部分33，和移動全息圖記錄介質(zhì)24的驅(qū)動機構(gòu) 34。如果只有重構(gòu)功能是必需的，則偏振光束分光器(PBS) 21，空 間光調(diào)制器22和信號光透鏡23可不存在。接下來將說明此實施例的操作。從激光源20輸出的激光10被 PBS 21分成P波lla和S波12a。激光源20通?？梢允巧山咏?見光的波形的光源。P波lla通過空間光調(diào)制器22，并且基于空間光 調(diào)制器22顯示的數(shù)據(jù)頁被空間調(diào)制為信號光llb。空間光調(diào)制器22 通?？梢允峭干銵CD面板或反射LCD面板，或常常是將用于圖象顯 示裝置的設(shè)備例如DMD和GLV。信號光lib被透鏡23聚光到全息 圖記錄介質(zhì)24的記錄區(qū)域內(nèi)。這里，全息圖記錄介質(zhì)24并不必須與
信號光lib的光軸垂直相交。S波12a的方向被鏡30改變，并且具有改變的方向的S波12a 輸入鏡31作為基準(zhǔn)光12b。鏡31的角度可變，并且鏡31限定了基準(zhǔn) 光12b到全息圖記錄介質(zhì)24的入射角。具有限定的入射角的基準(zhǔn)光 12b照射在全息圖記錄介質(zhì)24上以便覆蓋信號光lla在全息圖記錄介 質(zhì)上的照射范圍。信號光lib和基準(zhǔn)光12b在全息圖記錄介質(zhì)24的 記錄區(qū)域內(nèi)干涉，并且干涉信息被記錄在該記錄區(qū)域內(nèi)。接下來，在 空間光調(diào)制器22上顯示下一個將被記錄的數(shù)據(jù)頁，并且基準(zhǔn)光的入 射角被鏡31改變。然后，接下來將被記錄的數(shù)據(jù)頁的信息在與干涉 信息相同的記錄區(qū)域上以相同的方式被復(fù)用。此后，當(dāng)只有與記錄中的基準(zhǔn)光相同的基準(zhǔn)光12b照射在全息圖 記錄介質(zhì)24的記錄區(qū)域上作為重構(gòu)基準(zhǔn)光12b時，反映全息圖記錄 介質(zhì)24上記錄的干涉信息的衍射光出現(xiàn)，并且成為通過4f系統(tǒng)內(nèi)包 含的透鏡25和26的重構(gòu)光13a，且被孔徑27聚光。生成衍射光的部 分以及孔徑27的聚光部分作為對象圖象和鏡像彼此相關(guān)。除了零級 光和/或由相鄰記錄區(qū)域的色度亮度干擾導(dǎo)致的光之外的光被孔徑27 除去，而只有具有重構(gòu)信息的光通過該孔徑，并且被透鏡28進一步 聚光到成像設(shè)備29上，且被成像設(shè)備29光電轉(zhuǎn)換成重構(gòu)數(shù)據(jù)。這里，如圖2所示，孔徑27具有包含孔27a的光屏蔽。孔27a 的大小通常被定義為孔徑的閾值量。為此，目標(biāo)記錄區(qū)域生成的重構(gòu) 光13a通過孔27a，并且相鄰記錄區(qū)域生成的多余的光被光屏蔽遮擋 從而不會進入成〗象設(shè)備29側(cè)。圖2示出孔徑27的正面?？讖?7具有包含孔(通孔)27a的光 屏蔽?？?7a的大小通常被定義為孔徑的閾值量。因此，孔徑27僅 允許作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光13a的零級光通過。包括 作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域生成的記錄光13a的第一級光、另一個數(shù)據(jù) 頁的重構(gòu)光、以及由相鄰記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光的更高零級光的光偏 離零級光光束并且不會通過孔27a。因此，進入成像設(shè)備29的光內(nèi)不 包含不希望有的成分。在記錄操作中，P波lib和S波12b輸入記錄 介質(zhì)以便記錄。在重構(gòu)操作中，沒有使用P波lib,而僅發(fā)射S波12b, 并且波的記錄信息沿透鏡25的方向傳輸。如果只有重構(gòu)是必需的， 則PBS 21、空間光調(diào)制器22和信號光透鏡23可不存在。這里，如圖2所示，與作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域相鄰的區(qū)域生成 的重構(gòu)光13c以及與該記錄區(qū)域相鄰的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光13d投 射到孔徑27的光屏蔽的正面。通常，不希望有的重構(gòu)光包含多種分 量，但是該分量的光的強度遠小于必需光(作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域 生成的重構(gòu)光13a的零級光)的強度。另一方面，檢測設(shè)備32的感光表面以與圖2所示的布置相同的 布置接收不希望有的光。換句話說，該狀態(tài)相當(dāng)于用檢測設(shè)備32的 感光表面替換圖2內(nèi)的光屏蔽的正面的狀態(tài)。這里，在全息圖記錄介 質(zhì)24的設(shè)定位置完全與記錄時的位置相同的情況下，作為重構(gòu)目標(biāo) 的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光13a的零級光通過孔徑27，并且重構(gòu)光的不 希望有的分量如圖2所示地投射到光屏蔽上。但是，當(dāng)全息圖記錄介 質(zhì)24的設(shè)定位置^皮移動時，作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域被移動。因此， 從該區(qū)域生成的重構(gòu)光13a的零級光的方向移動，并且孔徑27的光 屏蔽的正面具有如圖3所示的重構(gòu)光的投射狀態(tài)。換句話說，重構(gòu)光13a的零級光80難以通過孔徑27的孔27a， 并且零級光沿一些方向投射在孔27a的周圍。這里，即使在用圖3所 示的光屏蔽的正面代替光檢測設(shè)備32的感光表面的情況下，仍可獲 得完全相同的投射狀態(tài)。因此，在孔27a周圍的光接收區(qū)域內(nèi)，在圖 3的左側(cè)的光接收區(qū)域的光接收程度非常高(其在圖3內(nèi)用標(biāo)號13e 指示，并且位于孔27a和在孔徑27的外周內(nèi)的相鄰記錄區(qū)域生成的 基準(zhǔn)光13c的投射位置之間)。如上文所述，由于重構(gòu)光13a的零級 光的強度非常高，所以可通過檢測設(shè)備32的光接收區(qū)域的特定部分 的光接收程度的增加清楚地識別并檢測移動方向。在檢測到零級光的移動時，位置控制部分33內(nèi)包含的計算機計 算移動量和移動方向。該計算以及全息圖記錄介質(zhì)24的位置控制由 PC或IC內(nèi)置的微型計算機執(zhí)行。光檢測設(shè)備通常例如是CCD或
CMOS成像器，或者可以是適當(dāng)調(diào)節(jié)光束的PIN二極管。位置控制部分33通過在光檢測設(shè)備32的檢測信息上執(zhí)行圖象處 理獲得重構(gòu)光13a的零級光80的位移，即全息圖記錄介質(zhì)24的設(shè)定 位置的位移，生成校正全息圖記錄介質(zhì)24的位移的驅(qū)動控制信號， 將該驅(qū)動控制信號提供給驅(qū)動機構(gòu)34，移動全息圖記錄介質(zhì)24以便 抵消該位移(即，以便防止光接收區(qū)域的光接收程度內(nèi)發(fā)生不平衡)， 并將全息圖記錄介質(zhì)24設(shè)定在正確位置。換句話說，檢測投射在孔 徑27的光屏蔽上的重構(gòu)光13a的狀態(tài)、位置控制部分33、驅(qū)動機構(gòu) 34、全息圖記錄介質(zhì)24的移動，以及投射在孔徑27的光屏蔽上的重 構(gòu)光13a的狀態(tài)的變化的光檢測設(shè)備32的反饋環(huán)路控制以通常將全 息圖記錄介質(zhì)24設(shè)定在正確位置而沒有位移。特別地，驅(qū)動機構(gòu)34通?？梢允侨魏纹胀ǖ闹聞悠骼绮竭M電 動機、氣缸和直線電動機。如果在光學(xué)上可以的話，則將被驅(qū)動機構(gòu) 34移動的對象并不局限于全息圖記錄介質(zhì)24,但是通過移動光學(xué)系 統(tǒng)例如信號光透鏡23和透鏡25、 26可獲得與全息圖記錄介質(zhì)24的 移動相同的效果。圖5是示出光學(xué)檢測設(shè)備32內(nèi)的孔徑27的平面圖?？讖?7具 有在半導(dǎo)體材料上的光電檢測器陣列，以及位于中心的用作實際孔徑 的孔。該孔被光電檢測器1到8圍繞。每個光電檢測器可以是具有在 接收到光時改變或引起電動勢的電阻值的任何半導(dǎo)體例如一般的光 電二極管和PIN二極管。通過感光部分檢測到的零級光的位移?？赏?過運算放大器41獲得圖5內(nèi)的面向軌距方向的檢測器(4, 5, 6)和 (1, 2， 3)之間的差信號AX，通過運算放大器42獲得圖5內(nèi)的面 向交軌方向的檢測器(1， 7， 4)和(3， 8， 6)的差信號AY，將這 兩個信號輸入位置控制部分33，并執(zhí)行預(yù)定操作來確定用于定位的軸 向方向。圖6A到6D示出通過圖5所示的光電檢測器重構(gòu)以恒定速度移 動的全息圖記錄介質(zhì)24上記錄的全息圖的定位操作的原理。圖6A是 光電檢測器的剖視圖，并且光電換能器(光電二極管)A和B橫跨孔 27a放置。光電換能器之間的間隔為a。圖6B是全息圖記錄介質(zhì)24 的剖視圖，并且包括被記錄的全息圖52。圖6C示出當(dāng)全息圖記錄介 質(zhì)24以恒定速度移動時的光電換能器A和B的輸出。在此情況下， 光電換能器B-A的輸出如圖6D所示，并且位置控制部分33可在范 圍53內(nèi)校正全息圖記錄介質(zhì)24的位置。該操作在單本書的情況下沒有問題，但是在下文將說明的多本書 的情況下會具有問題。圖7A是光電檢測器的剖視圖，并且光電檢測 器A和B放置在孔27a的兩端，并且中心距離為a。圖7B是全息圖 記錄機制24的剖視圖，并且包括多本書內(nèi)記錄的全息圖52。指示記 錄間隔的中心距離為b。圖7C示出光電換能器A和B的輸出波形。 這里，圖7C內(nèi)示出當(dāng)滿足a-2nb時的光電換能器B-A的輸出，其中 n是任意自然數(shù)。如圖7D所示在一些位置不會出現(xiàn)信號，并且在該 范圍內(nèi)難以執(zhí)行位置控制。因此，a=2nb可被配置成不滿足a=b。在 此情況下，光電換能器B-A的輸出如圖7E所示?？色@得如圖7F所 示的位置校正信號，并且可如希望地執(zhí)行位置控制。由于如圖4所示的八個檢測器在電路中具有與成本和復(fù)雜計算 有關(guān)的問題，所以使用圖8所示的每個均為梯形的四個檢測器。因此， 將使用的光電檢測器的數(shù)量可減小，這有助于降低光電檢測器和電路 的成本。在使用四個檢測器的情況下，通過使用如圖9所示的電路提 取校正信號。此外，在僅將檢測如圖10、 11和12內(nèi)所示的一個軸線 的情況下，可應(yīng)用各種形式的光電檢測器，例如當(dāng)孔徑為圓形時光電 二極管放置成弧形的情況。此外，在孔的一半大小內(nèi)使用光電檢測器 會使得由于全息圖記錄介質(zhì)24的位置而急促地出現(xiàn)漏光。因此，即 使當(dāng)記錄密度增加時仍可檢測位置。在其中零級光的光接收區(qū)域13e僅沿一個方向或如圖3所示沿兩 個方向偏離孔徑孔的情況下，檢測軸線并在其上執(zhí)行軸向校正。但是， 零級光被孔的整個周圍區(qū)域接收，這意味著介質(zhì)沿光軸方向(聚焦方 向)位移。這里，如圖14所示，在全息圖記錄介質(zhì)24沿聚焦方向(重構(gòu)光
的方向)被放置在正確位置的情況下，所有零級光通過孔27a。在全 息圖記錄介質(zhì)24的位置沿聚焦方向(重構(gòu)光的方向)位移的情況下， 重構(gòu)光13a的光束變寬。因此，重構(gòu)光13a在光屏蔽上的投射狀態(tài)如 圖15和16所示，并且從作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光13a 的零級光溢出并均勻散布在孔27a的周圍。如果光檢測設(shè)備32的光 電檢測器A和B的光接收程度相等并且等于或高于預(yù)定程度，則位置 控制部分33確定全息圖記錄介質(zhì)24沿聚焦方向位移。然后，利用驅(qū) 動機構(gòu)34使全息圖記錄介質(zhì)24沿聚焦方向移動到由于擺動導(dǎo)致的如 圖17所示的檢測器A+B的信號的波谷的位置，并且全息圖記錄介質(zhì) 24的位置被設(shè)定在那里。因此，重構(gòu)光在孔徑27處的投射狀態(tài)如圖 14所示，并且從作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光13a的全部零 級光通過孔徑27并被成像設(shè)備29收集，并且重構(gòu)光13a聚焦。在全息圖記錄介質(zhì)24關(guān)于在重構(gòu)基準(zhǔn)光12b改變角度的平面和 全息圖記錄介質(zhì)24的平面之間的軸線交點的傾度與記錄中的傾度不 同的情況下，通過成像設(shè)備25獲得的重構(gòu)圖象數(shù)據(jù)變黑，并且S/N 變差。這是因為即使對于正確的用于通過重構(gòu)基準(zhǔn)光12b重構(gòu)數(shù)據(jù)頁 的入射角，重構(gòu)基準(zhǔn)光12b的波仍與記錄時的基準(zhǔn)光的波稍有不同。 因此，位置控制部分33通過驅(qū)動機構(gòu)34改變?nèi)D記錄介質(zhì)24的 傾度，從而當(dāng)孔27的重構(gòu)光13a的投射狀態(tài)如圖4所示移動焦點時， 光檢測設(shè)備32的感光表面的光接收區(qū)域(即與13e對應(yīng)的部分)的 光接收程度的總量可最大。因此，全息圖記錄介質(zhì)24的傾斜度被定 義為記錄時的傾斜度，并且可防止重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)的S/N惡化。根據(jù)此實施例，重構(gòu)基準(zhǔn)光12b的照射光束和全息圖記錄介質(zhì) 24的記錄區(qū)域之間的位置關(guān)系通常與記錄中的基準(zhǔn)光的照射光束和 記錄區(qū)域之間的位置關(guān)系一致，通過在重構(gòu)時檢測重構(gòu)光13a孔徑27 的光屏蔽上的投射狀態(tài)，基于檢測的狀態(tài)檢測離開全息圖記錄介質(zhì)24 的正確位置的位移量，并移動全息圖記錄介質(zhì)24的位置以便抵消該 位移。這意味著，全息圖記錄介質(zhì)24的重構(gòu)基準(zhǔn)光12b照射在其上 的范圍與記錄時的基準(zhǔn)光的范圍一致，并且包括作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄
區(qū)域。此外，由于那時重構(gòu)光13a的所有零級光都輸入成像設(shè)備29， 所以作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域上的數(shù)據(jù)可從復(fù)位的全息圖記錄介質(zhì) 或者具有在不同機構(gòu)內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的全息圖記錄介質(zhì)安全可靠地重 構(gòu)。因此，可實現(xiàn)全息圖記錄介質(zhì)24的復(fù)位或已被不同裝置進行移 位復(fù)用的全息圖記錄介質(zhì)24內(nèi)的數(shù)據(jù)的重構(gòu)而不存在任何問題。根據(jù)此實施例，重構(gòu)光用于檢測全息圖記錄介質(zhì)24的位移，并 且具有其他波長的光并不用于此檢測。因此，光學(xué)系統(tǒng)可象過去那樣 配置，并且不必使用特殊的光學(xué)系統(tǒng)。僅需向其中添加簡單配置的定 位控制系統(tǒng)。因此，裝置的大小必然會減小，并且可便宜地獲得如上 所述的效果。此外，由于波長的差別不會使特性(例如，溫度特性) 有差異，所以可高精度地實現(xiàn)全息圖記錄介質(zhì)24的定位。根據(jù)此實施例，可通過控制從作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域生成的重 構(gòu)光13a的全部零級光通過孔徑27來抵消全息圖記錄介質(zhì)24的位移。 因此，可消除裝置之間的重構(gòu)光光學(xué)系統(tǒng)和/或成像設(shè)備29的設(shè)定位 置的誤差或差別，并且重構(gòu)光13a的所有零級光可輸入成像設(shè)備29。 從這一點考慮，可確保裝置之間的兼容性。此外，即使在全息圖記錄介質(zhì)24上的在多本書內(nèi)被復(fù)用的數(shù)據(jù) 將被重構(gòu)的情況下，仍可通過限定a或b以便不滿足a=2nb，其中a 是光檢測設(shè)備32的光接收單元之間的間隔，b是全息圖記錄介質(zhì)24 上的多本書內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的間隔，而n是自然數(shù)，來獲得多本書記錄 中的全息圖記錄介質(zhì)2的定位信息。因此，可安全可靠地執(zhí)行上述定 位。本發(fā)明并不局限于上述實施例，并且特定配置、功能、操作和效 果可以其他多種方式實現(xiàn)而不會背離本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)設(shè)計要求和到目前為止的其他因 素可實現(xiàn)各種修改、組合、子組合和改變，只要它們落在所附權(quán)利要 求或其等價物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種全息圖重構(gòu)裝置，該裝置將重構(gòu)基準(zhǔn)光照射在其上數(shù)據(jù)被復(fù)用的全息圖記錄介質(zhì)上，通過成像部件接收由全息圖記錄介質(zhì)由此生成的重構(gòu)光，并解復(fù)用和重構(gòu)該復(fù)用的數(shù)據(jù)，該裝置包括用于使成像部件僅接收重構(gòu)光內(nèi)包含的必要光的不必要光去除部件；用于操作全息圖記錄介質(zhì)或重構(gòu)光光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動部件；用于檢測被該不必要光去除部件削減的光的重構(gòu)光投射在該不必要光去除部件上的狀態(tài)的光檢測部件；以及控制部件，該控制部件用于基于光檢測部件檢測到的投射狀態(tài)信息的特定部分的信息獲得全息圖記錄介質(zhì)的位移，并且控制驅(qū)動裝置以抵消該位移并移動該全息圖記錄介質(zhì)或光學(xué)系統(tǒng)，其中a或b被定義為不滿足a＝2nb，其中a是光檢測部件的光接收單元之間的間隔，b是全息圖記錄介質(zhì)上的多本書內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的間隔，而n是自然數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的全息圖重構(gòu)裝置，其中在所述不必要光去 除部件是具有通孔的光屏蔽的情況下，所述光檢測部件包括放置在從該通孔的外周內(nèi)的且與作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū)域相鄰 的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光的投射區(qū)域內(nèi)的多個光電換能器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的全息圖重構(gòu)裝置，其中所述光電換能器放 置在橫跨所述通孔的面對著的位置處。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的全息圖重構(gòu)裝置，其中通過使用從所述放 置在面對著的位置處的光電換能器獲得的信號的差信號獲得所述全 息圖記錄介質(zhì)的位移。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3的全息圖重構(gòu)裝置，其中從兩對所述放置在 面對著的位置處的光電換能器提取出差信號，并從兩個差信號提取出 所述全息圖記錄介質(zhì)的沿兩個方向的位移。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3的全息圖重構(gòu)裝置，其中將要放置在所述通 孔的外周內(nèi)的所述光電換能器的數(shù)量至少為4個。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2的全息圖重構(gòu)裝置，其中所述光電換能器是 PIN 二極管。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的全息圖重構(gòu)裝置，其中所述不必要光去除 部件是具有通孔的光電二極管陣列，并且所述光電二極管陣列用作光 屏蔽和光檢測部件。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何一個的全息圖重構(gòu)裝置，其中 所述光檢測部件接收重構(gòu)光在光屏蔽上的投射狀態(tài)，并且所述控制部 件基于從在該光屏蔽的通孔的外周內(nèi)的且與作為重構(gòu)目標(biāo)的記錄區(qū) 域相鄰的記錄區(qū)域生成的重構(gòu)光的投射區(qū)域的內(nèi)部部分的投射狀態(tài) 信息獲得所述全息圖記錄介質(zhì)的位移。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3的全息圖重構(gòu)裝置，其中所述通過所述通孔 放置在面對著的位置的多個光電換能器的寬度大約等于或小于該通 孔的直徑的一半。
11、 根據(jù)權(quán)利要求3的全息圖重構(gòu)裝置，其中所述橫跨所述通孔 放置在面對著的位置的多個光電換能器的形式是任意的。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1的全息圖重構(gòu)裝置，其中所述全息圖記錄介 質(zhì)的位移包括沿聚焦方向的位移。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1的全息圖重構(gòu)裝置，其中通過角度復(fù)用在所 述全息圖記錄介質(zhì)上復(fù)用數(shù)據(jù)。
14、 一種全息圖重構(gòu)方法，該方法通過改變?nèi)肷浣菍⒅貥?gòu)基準(zhǔn)光 照射在其上數(shù)據(jù)被復(fù)用的全息圖記錄介質(zhì)上，通過成像部件接收由全 息圖記錄介質(zhì)由此生成的重構(gòu)光，并解復(fù)用和重構(gòu)該復(fù)用的數(shù)據(jù)，該 方法包括以下步驟檢測被不必要光去除過程削減的光的投射狀態(tài)，該不必要光去除 過程通過削減重構(gòu)光內(nèi)包含的不必要光使成像部件僅接收必要光；基于檢測到的投射狀態(tài)信息的特定部分的信息，獲得全息圖記錄 介質(zhì)的位移；以及在移動全息圖記錄介質(zhì)或光學(xué)系統(tǒng)以便抵消該位移時，定義a 或b以使其不滿足a-2nb，其中a是檢測該被削減的光的投射狀態(tài)的光接收單元之間的間隔，b是全息圖記錄介質(zhì)上的多本書內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的間隔，而n是自然數(shù)。
15、 一種全息圖重構(gòu)裝置，該裝置將重構(gòu)基準(zhǔn)光照射在其上數(shù)據(jù)被復(fù)用的全息圖記錄介質(zhì)上，通過成像部件接收由全息圖記錄介質(zhì)由此生成的重構(gòu)光，并解復(fù)用和重構(gòu)該復(fù)用的數(shù)據(jù)，該裝置包括使成像部分僅接收重構(gòu)光內(nèi)包含的必要光的不必要光去除部分；操作全息圖記錄介質(zhì)或重構(gòu)光光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動部分；檢測被該不必要光去除部分削減的光的重構(gòu)光投射在不必要光去除部分上的狀態(tài)的光檢測部分；以及控制部分，該控制部分基于該光檢測部分檢測到的投射狀態(tài)信息的特定部分的信息獲得全息圖記錄介質(zhì)的位移，并且控制驅(qū)動部分以抵消該位移并移動該全息圖記錄介質(zhì)或光學(xué)系統(tǒng)，其中a或b被定義為不滿足a-2nb，其中a是光檢測部分的光接 收單元之間的間隔，b是全息圖記錄介質(zhì)上的多本書內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)的 間隔，而n是自然數(shù)。
全文摘要
披露了一種全息圖重構(gòu)裝置。該裝置包括用于使成像部件僅接收重構(gòu)光內(nèi)包含的必要光的不必要光去除部件；用于操作全息圖記錄介質(zhì)或重構(gòu)光光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動部件；用于檢測被該不必要光去除部件削減的光的重構(gòu)光投射在不必要光去除部件上的狀態(tài)的光檢測部件；以及控制部件，該控制部件用于基于光檢測部件檢測到的投射狀態(tài)信息的特定部分的信息獲得全息圖記錄介質(zhì)的位移，并且控制驅(qū)動部件以抵消該位移并移動該全息圖記錄介質(zhì)或光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號G03H1/04GK101162380SQ20071018221
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者山津久行, 木原信宏, 林邦彥, 田部典宏 申請人:索尼株式會社