光信息記錄介質、光信息記錄再生裝置以及位置控制方法

2023-05-29 00:59:46 1

專利名稱：光信息記錄介質、光信息記錄再生裝置以及位置控制方法
技術領域：
本發明涉及一種用於相對於記錄介質作為全息圖(hologram)記錄/再生(reproducing)光信息的技術。
背景技術：
有種種方法被用來提高諸如光碟(CD)或數字多媒體盤(DVD)這類光信息記錄介 質的記錄密度。這些方法例是產生具有較短波長的雷射光束，或者加大物鏡的數值孔徑 (NA)。但難以用常規技術增加記錄密度，而需要開發用來提高記錄密度的其他技術。其中之一是用於通過用全息技術在為體記錄介質的高密度光碟(下面稱為"全息光 盤")中記錄/再生光信息的技術。舉例來說，有一常規技術由H.J.Coufal等人在"全息數 據存儲" 一書(斯柏林格2000年出版)中所披露。如該文獻中所披露的那樣，為了在全 息光碟(holographic optical disk)中記錄信息，通過使用諸如液晶元件或數字微鏡器件這 類空間光調製器對雷射光束進行調製，由此將雷射光束變換為信息光束和參考光束。隨後 將信息光束和參考光束這兩者光束投射到全息光碟中的相同位置。由於信息光束和參考光 束兩者間的幹涉，而有一光學幹涉圖樣產生。這種光學幹涉圖樣被作為全息圖記錄於全息 光碟中。為了再生全息光碟上記錄的信息，只是將參考光束投射到全息光碟上。 當將信息記錄於DVD中時，雷射光束投射到DVD表面上，於是在該表面上形成有記 錄標記。而將信息記錄於全息光碟中時，將雷射光束投射到信息記錄層其中一位置上，於 是將信息記錄於信息記錄層的厚度方向上。因而，信息可多重記錄於全息光碟中。這樣， 信息可以按體積進行記錄，而不是按信息記錄介質的表面進行記錄。結果是，與DVD相比，在全息光碟中可以實現更高的記錄密度。而且，通過使用一般包括二進位數據(開/關)的記錄標記將信息記錄於DVD中。而 當信息記錄於全息光碟中時，攜帶相對較大量信息的信息光束經過調製後作為幹涉圖樣記 錄於全息光碟中。要記錄於全息光碟中的一組信息稱為是記錄/再生信息用最小單元的頁面 數據(pagedata)。該頁面數據是所要記錄的信息光束的圖樣，是黑白的二維條碼點。H.J.Coufal等人披露的常規技術中，通過以多重方式在碟片中記錄頁面數據，來增加 全息光碟的記錄密度。具體來說，多個頁面數據組被多重記錄於碟片的厚度方向上。通過 例如從不同角度投射雷射光束到相同位置，或者將雷射光束以相同角度投射到彼此略微偏 移的各位置上，來進行多重記錄。舉例來說，美國專利5， 483， 365號披露了一種用於通過控制雷射光束和全息光碟兩 者間的相對位置和相對角度以多重方式記錄信息的常規技術。當通過除了偏移雷射光束的 聚焦位置以外還控制相對角度來記錄信息時，全息光碟經過相對於雷射光束的旋轉用於調 節。因為不是雷射光束被旋轉用於調節，因而不需要配置用於移動諸如透鏡這類光學系統 的機構，結果是記錄/再生裝置得到簡化。日本特開2003-178484號公報、特開2004-265472號公報、以及特開2004-326897號 公報披露在使全息光碟相對於雷射光束旋轉時用於檢測和控制全息光碟和雷射光束兩者 間相對位置的常規技術。有多個伺服點(servo pits)配置於全息光碟中，並將光束投射到 全息光碟上。伺服點反射該光束。可通過檢測被反射的光束來檢測全息光碟和雷射光束兩 者間的相對位置。但由於伺服點所反射的光束其方向是隨光束和全息光碟兩者間的相對角度而有所變 化的，因此難以檢測被反射的光束。結果是，雷射光束和全息光碟兩者間的相對位置或相 對角度難以得到正確控制。發明內容根據本發明一方面提供的一種光信息記錄介質，包括基底；疊層於該基底的第一表面上的記錄層，其中通過利用信息光束和參考光束兩者間的幹涉現象可將信息作為全息圖記錄；以及疊層於該基底的第二表面上並包括第一開口的薄膜層，其中第一開口配置於將 信息光束和參考光束投射到其上的位置，並允許信息光束和參考光束通過。根據本發明的另一方面，提供一種用於在光信息記錄介質中記錄和再生光信息的裝 置。該裝置包括發出光束的光源；接收光束並將該光束變換為信息光束的空間光調製器;將信息光束和參考光束聚焦到光信息記錄介質上的聚焦單元，光信息記錄介質包括基底； 疊層於該基底的第一表面上的記錄層，其中通過利用信息光束和參考光束兩者間的幹涉現 象可將信息作為全息圖記錄；以及疊層於該基底的第二表面上並包括第一開口的薄膜層， 其中第一開口配置於將信息光束和參考光束投射到其上的位置，並允許信息光束和參考光束通過；檢測已經通過薄膜層中的第一開口的信息光束和參考光束的檢測器；配置為使光 信息記錄介質和聚焦單元兩者彼此相對移動的移動單元；以及基於檢測器檢測出的信息光 束和參考光束的強度控制移動單元，以控制信息光束和參考光束的聚焦位置同光信息記錄 介質的相對位置的位置控制單元。根據本發明的又一方面，提供一種用於在光信息記錄介質中記錄和再生光信息的裝置 中實現定位的方法。該方法包括下列步驟發出光束；將光束變換為信息光束；將信息光 束和參考光束聚焦到光信息記錄介質上，該光信息記錄介質包括基底；疊層於該基底的 第一表面上的記錄層，其中通過利用信息光束和參考光束兩者間的幹涉現象可將信息作為 全息圖記錄；以及疊層於該基底的第二表面上並包括第一開口的薄膜層，其中第一開口配 置於將信息光束和參考光束投射到其上的位置，並允許信息光束和參考光束通過；檢測已 經通過薄膜層中的開口的信息光束和參考光束；以及基於所述檢測步驟檢測出的信息光束 和參考光束的強度，調整信息光束和參考光束的聚焦位置同光信息記錄介質的相對位置。


圖1是本發明第一實施例的全息光碟的剖面圖；圖2是圖1中所示的薄膜層其表面的平面圖；圖3是第一實施例的記錄/再生裝置的光學系統的示意圖；圖4是用於說明信息光束其通過圖1中所示的確定針孔的通路的示意圖；圖5是記錄/再生裝置的伺服機構的示意圖；圖6是用於說明全息光碟中信息光束的強度和信息光束的聚焦位置兩者間關係的圖表；圖7是第一實施例在記錄信息時記錄/再生裝置所進行的位置控制動作的流程圖； 圖8是第一實施例在再生信息時記錄/再生裝置所進行的位置控制動作的流程圖； 圖9是本發明第二實施例的記錄/再生裝置其光學系統的示意圖； 圖10是本發明第三實施例的記錄/再生裝置其光學系統的示意圖；圖11是用於說明信息光束和伺服光束其通過圖2中所示的確定針孔的通路的示意圖；圖12是用於說明由於全息光碟中雷射光束的聚焦位置的位置偏移而造成伺服光束其 強度變化的圖表；圖13是用於說明由於全息光碟中雷射光束的聚焦位置在徑向方向上的位置偏移而造成伺服光束其強度變化的圖表；圖14是第二實施例在記錄信息時記錄/再生裝置所進行的位置控制動作的流程圖； 圖15是第二實施例在再生信息時記錄/再生裝置所進行的位置控制動作的流程圖； 圖16是用於說明投射到圖2中所示的確定針孔上的3束伺服光束其位置的示意圖； 圖17是用於說明由於全息光碟在圖16中所示的方向X上的位置偏移而造成伺服光束其強度變化的圖表；圖18是用於說明由於全息光碟在圖16中所示的方向Y上的位置偏移而造成伺服光束 其強度變化的圖表；圖19是用於說明投射到圖2中所示的確定針孔上的4束伺服光束其位置的示意圖； 圖20是用於說明由於全息光碟在圖19中所示的方向X上的位置偏移而造成伺服光束 其強度變化的圖表；圖21是用於說明由於全息光碟在圖19中所示的方向Y上的位置偏移而造成伺服光束 其強度變化的圖表；圖22是用於說明伺服光束其通過針孔的通路的示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖具體說明本發明的示範性實施例。圖1是本發明第一實施例作為光信息記錄介質的全息光碟100的示意圖。信息可作為 全息圖記錄於全息光碟100中，該全息圖是信息光束和參考光束兩者間的幹涉現象所產生的明暗條紋圖樣。全息光碟100包括夾在基底101、 103兩者間的全息圖記錄層102。有一薄膜層104疊 層於基底103上。薄膜層104具有多個開口 105 (下面稱為"針孔")。雷射光束可以通過 針孔105但無法通過薄膜層104。基底IOI、 103由諸如玻璃、聚碳酸酯、或者丙烯酸樹脂這類具有透光性的材料製成， 但不限於這些材料。基底101、 103無需由可讓任何波長的雷射光束透過的材料製成，而 是可以由讓所要使用的波長的雷射光束透過的材料製成。通過信息光束和參考光束(未圖示)兩者間的幹涉，信息作為全息圖記錄於全息圖記錄層102中。全息圖記錄層102可以由稱為光敏聚合物的自由基聚合(radicalpolymerizable) 材料製成，其包含自由基聚合化合物(radical polymerizable compound)、光敏自由基聚合 弓l發齊!j (photo-radical polymerization initiator)、基體材料(matrix material)等。但可製成 全息圖記錄層102的材料並不限於這些材料。換句話說，全息圖記錄層102可以由允許全 息圖記錄的任何材料製成。全息圖記錄層102具有接近幾百微米的厚度以達到足以再生信 號的衍射效果。按如下面所述的方式在全息圖記錄層102中進行全息圖的記錄。信息光束和參考光束 投射到全息圖記錄層102中的某一位置上，並且彼此疊加。結果是，由於信息光束和參考 光束兩者間的幹涉而產生一幹涉圖樣。光敏聚合物其中包含的光敏自由基聚合引發劑吸收 光子從而被激活。被激活的光敏聚合物激活並且促進幹涉圖樣的明亮條紋中單體的聚合。 當單體進行聚合併且全部單體都從明亮條紋當中消失時，幹涉圖樣的黑暗條紋中的單體向明亮條紋遷移。結果是產生具有不同密度的明亮條紋和黑暗條紋。這樣，便按照幹涉圖樣 中的強度分布產生折射率調製，因此全息圖記錄於全息圖記錄層102中。薄膜層104疊層於基底103的光輸出側。薄膜層104中形成有很多針孔105。信息光 束和參考光束只可通過針孔105。圖2是薄膜層104的平面圖。為了便於說明，圖2中示出的是較少針孔105;而且針 孔被放大圖示。換句話說，針孔105的數目要多得多，並且其尺寸要比圖2中所示的尺寸 小得多。其中配置有針孔105的薄膜層104疊層於與全息圖記錄層102的整個表面相對應 的區域。每個針孔105形成於與全息圖記錄層102的記錄區相對應的位置中。每個針孔105的尺寸和各針孔105之間的距離並不限於圖2所示，並且可根據所要使 用的記錄方法或光學系統來進行適當的定義。但較好是針孔105如圖2所示具有圓形形狀。 假設針孔105具有直徑D，並且各針孔105配置為其各中心間的距離為P。直徑D需要大 於信息光束其光束收窄部分的直徑，並且距離P需要等於全息圖記錄層102的相鄰記錄區 兩者間的距離。較好是直徑D和距離P定義為P〉 1.5XD。針孔105可以用不同的方法形成。舉例來說，吸收層首先用濺射法等疊層，然後對各 確定位置的吸收層進行蝕刻以形成針孔105。作為替代，針孔105可通過列印加上墨水來 形成。形成有各針孔105的位置以外區域的薄膜層104由光吸收材料所形成。光吸收材料吸 收雷射光束，由此防止全息圖記錄層102暴露於會從薄膜層104反射的不要的雷射光束下。 薄膜層104不需要疊層於與全息圖記錄層102的整個表面相對應的區域，而是可以疊層於與全息圖記錄層102的部分表面相對應的區域。此外，針孔105不需要形成於與全息 圖記錄層102的全部記錄區相對應的位置。儘管薄膜層104圖示為疊層於基底103的表面上，但可將薄膜層104嵌埋於基底103中。而且，薄膜層104的表面可覆蓋有具有透光性的覆蓋層或保護材料。薄膜層104可以由光致變色材料(photochromic)所形成。當薄膜層104由光致變色 材料形成時，可通過將雷射光束投射到薄膜層104中與全息圖記錄層102的記錄區相對應 的位置上來很容易地形成新針孔。薄膜層104可以由液晶或場致變色材料(electrochromic material)形成。當薄膜層104 由液晶或場致變色材料形成時，各針孔105隻能在記錄和再生信息時形成於薄膜層104中 所需位置上。另外，還可防止全息圖記錄層102在記錄全息圖的動作開始之前暴露於不希 望的雷射光束下。尤其是，各針孔105在記錄全息圖時形成於薄膜層104中所希望的位置 上，因而可防止全息圖記錄層102暴露於所謂的雜散光束下。而且，在再生全息圖時可防 止交互幹擾，即防止投射到所需記錄區上的再生光束與投射到鄰近記錄區上的再生光束相 混合。而且，薄膜層104可以具有諸如液晶顯示器這類信息顯示裝置的功能。記錄/再生裝置用來相對於全息光碟100進行記錄/再生。記錄/再生裝置在全息光碟100 的全息圖記錄層102中記錄全息圖。圖3是第一實施例的記錄/再生裝置230的光學系統200和部分伺服機構220的示意圖。 光學系統200包括半導體雷射20K 4個準直透鏡202、 208、 210、 211、反光鏡209、空間 光調製器203、空間濾波器204、物鏡206、以及光檢測器212。伺服機構220包括用於移 動物鏡206的致動器205以及用於旋轉全息光碟100的致動器207。可配置為致動器207 或某些其他致動器(未圖示)使全息光碟100從右往左或者上下移動，從而可以控制全息 光碟IOO和雷射光束兩者間的相對位置。半導體雷射201發出具有大約405納米波長的藍紫色(blue-violet)雷射光束，用來相 對於全息圖記錄層102記錄/再生信息。半導體雷射201發出為發散光束的線偏振雷射光束， 接著準直透鏡202將發散光束變換為平行光束。平行光束進入空間光調製器203。該空間 光調製器203調製雷射光束的強度，由此獲得信息光束和參考光束。信息光束和參考光束 接著從空間光調製器203輸出。液晶元件可以作為空間光調製器203使用。作為替代，可 將具有例如幾十微秒的高響應速度的數字微鏡裝置(digital micromirror device)或者鐵電 液晶作為空間光調製器203使用。信息光束攜帶的二進位圖樣信息(頁面數據)其中包括經過數字編碼的所要記錄的信 息和與該所要記錄的信息一起嵌入的糾錯碼。信息光束所攜帶的數據量為每幀大約10到 20千字節。但所攜帶的數據量取決於空間光調製器203或者攝像裝置(未圖示)的像素數 或者所要採用的編碼方法。儘管實施例假設所要記錄的信息包括"0"和"1"這種二進位 數值，但信息也可以是多元值，因而可增加每幀所攜帶的數據量。空間濾波器204包括兩個透鏡和可變光圈。空間濾波器204接收來自空間光調製器203 的信息光束和參考光束，並且濾出信息光束和參考光束中所包含的不需要的高次衍射光 束。物鏡206接收空間濾波器204所輸出的信息光束和參考光束。物鏡206將信息光束和 參考光束會聚到全息光碟100上。圖4是用於說明信息光束其通過針孔105的通路的示意圖。當信息光束和參考光束投 射到全息光碟100上時，信息光束和參考光束通過針孔105。為了便於說明，參考光束和 部分光學系統200未圖示。如圖3所示，準直透鏡202收集通過全息光碟100其針孔105的信息光束和參考光束。 準直透鏡202將信息光束和參考光束變換為平行光束，接著反光鏡209將信息光束和參考 光束的行進方向改變90度。準直透鏡210和211接收並輸出信息光束和參考光束，接著光 檢測器212將各光束作為二維圖像接收。光檢測器212將信息光束中所包含的信息變換為電信號，接著將電信號傳送給伺服機 構220中的位置控制單元501 (見圖5)。基於光檢測器212檢測出的信息光束的強度，對雷射光束的聚焦位置和全息光碟IOO兩者間的相對位置進行適當的控制。這樣的位置控制 動作稍後具體說明。圖5是伺服機構220的示意圖。伺服機構220包括致動器205、致動器207、位置控 制單元501、以及系統控制器502。致動器205基於從系統控制器502接收到的命令在全息光碟100的徑向方向、全息光 盤100的軌跡方向(如圖1所示的水平方向)、徑向方向的垂直方向(如圖1所示的豎直 方向)上移動物鏡206。系統控制器502基於從位置控制單元501接收到的命令控制致動器205、 207的動作。位置控制單元501基於光檢測器212檢測出的信息光束和參考光束的強度進行位置控 制，即控制雷射光束(信息光束和參考光束)同全息光碟100的相對位置和相對角度。具 體來說，位置控制單元501以這樣的方式確定雷射光束的特定聚焦位置，當光檢測器212考光束其強度均為最大值時，確定信息光束和參考光束會聚到特定 聚焦位置上。位置控制單元501將一命令發送給系統控制器502以驅動致動器205或致動 器207，從而信息光束和參考光束會聚到特定聚焦位置。記錄信息時將被投射到全息光碟100上的信息光束是會聚光束。下面的說明假設信息 光束的直徑變為最小即光束收窄部分時，信息光束通過針孔105，如圖4所示。圖6是用於說明信息光束的強度和信息光束的聚焦位置兩者間關係的圖表。當信息光 束的直徑等於光束收窄部分時，信息光束通過針孔105，因而光檢測器212檢測出的信息 光束其強度達到最大值。具體來說，信息光束在光檢測器212的光束位置中產生的電信號 其電壓達到最大值。因而，位置控制單元501確定雷射光束要會聚到其上的特定聚焦位置。 位置控制單元501發送一命令給系統控制器502以移動全息光碟100或物鏡206,從而信 息光束會聚到特定聚焦位置上。用這種方式，位置控制單元501控制信息光束在全息光碟 100上的聚焦位置以及聚焦位置在徑向方向上的位置偏移。信息光束通過針孔時全息光碟IOO可能因不同的原因而傾斜。全息光碟IOO傾斜的情 況下，信息光束的通路因傾斜而受到影響，因而這樣的非正常信息光束即具有位置偏移的 信息光束會進入光檢測器212。位置控制單元501通過檢測信息光束的位置偏移來獲得全 息光碟100的傾斜度。位置控制單元501隨後控制全息光碟100的位置，由此修正全息光 盤100的傾斜。也可用其他方法對全息光碟100的傾斜進行修正。在共線系統中，再生所記錄的信息時只有參考光束投射到全息光碟100上。因為參考 光束以與信息光束相同的方式會聚到全息光碟100上，即參考光束的光束收窄部位與信息 光束的光束收窄部位相同，所以位置控制單元501在再生所記錄的信息時基於參考光束的 強度進行位置控制的方式與位置控制單元501在記錄信息時基於信息光束的強度進行位置 控制的方式相同。共線系統或其他系統中，產生一再生光束來再生所記錄的信息。再生光束與在記錄信 息時投射到全息光碟100上的信息光束相對應。位置控制單元501接收作為圖像的再生光 束，並且通過使用圖像來調整全息光碟100和雷射光束兩者間的位置，因而能夠防止圖像 散焦和顯示位置偏移。按照這種配置，可分開檢測雷射光束在全息光碟100中的聚焦位置、 全息光碟100的傾斜度、以及全息光碟IOO在徑向方向上的偏移度。圖7是記錄/再生裝置230在記錄信息時所進行的位置控制動作的流程圖。位置控制單 元501將全息光碟100或物鏡206移至一接近位置以便將信息光束投射通過目標針孔105 (步驟Sll)。具體來說，位置控制單元501將一命令發送給系統控制器502以驅動致動器205或致動器207來移動全息光碟100或物鏡206。半導體雷射201接著發出雷射光束(步 驟S12)。光檢測器212接收通過針孔105的信息光束。位置控制單元501檢測光檢測器212接 收到的信息光束的強度(步驟S13)，接著通過確定所檢測出的強度是否為最大值來檢測激 光光束和全息光碟100兩者間的位置偏移(步驟S14)。具體來說，位置控制單元501通過 確定信息光束所產生的電壓是否為最大值來檢測該位置偏移。位置控制單元501通過調整全息光碟100或物鏡206的位置來進行與所檢測出的位置 偏移相對應的修正，因而信息光束的強度變為最大值(步驟S15)。重複步驟S13至S15 的進程直到位置偏移的修正完成為止(步驟S16)。當位置偏移的修正完成時，信息(頁面 數據)便記錄於全息圖記錄層102中(步驟S17)。因而，頁面數據可以多重方式正確地記 錄於全息圖記錄層102中。圖8是在再生所記錄的信息時記錄/再生裝置230所進行的位置控制動作的流程圖。位 置控制單元501使全息光碟100或物鏡206移至接近位置來投射參考光束通過目標針孔105 (步驟S21)。於是半導體雷射201發出雷射光束(參考光束)(步驟S22)。光檢測器212接收參考光束。位置控制單元檢測出光檢測器212檢測出的參考光束的 強度(步驟S23)，接著通過確定所檢測出的強度是否為最大值，來檢測雷射光束和全息光 盤100兩者間的位置偏移(步驟S24)。位置控制單元501通過調整全息光碟100或物鏡206的位置來修正所檢測出的位置偏 移，因而參考光束的強度達到最大值(步驟S25)。重複步驟S23至S25的進程直到位置偏 移的修正完成為止(步驟S26)。當位置偏移的修正完成時，從全息圖記錄層102當中再生 信息(頁面數據)(步驟S27)。如上所述，全息光碟100中，具有針孔105的薄膜層104疊層於與全息圖記錄層102 相對應的區域。針孔105允許信息光束和參考光束通過。記錄/再生裝置230中，位置控制 單元501基於通過針孔105並由光檢測器212接收的信息光束或參考光束的強度，控制激 光光束的聚焦位置和全息光碟IOO兩者間的相對位置。結果是，可正確控制雷射光束的聚 焦位置和全息光碟IOO兩者間的相對位置，因而頁面數據可以多重方式正確記錄於全息圖 記錄層102中。儘管是採用共線系統作為記錄/再生裝置230的光學系統的，但可以採用諸如雙光束系 統這類其他系統。圖9是本發明第二實施例的記錄/再生裝置330的光學系統300和部分伺服機構320的示意圖。圖9中所示的光學系統300是一雙光束系統。有一雷射光束從半導體雷射201發 出，接著由準直透鏡202變換為平行光束。平行雷射光束投射通過半波長片911，由偏振 光束分光器902分光為反射光束和透射光束。反射光束經過反光鏡903的反射，接著經過 與上述共線系統中的情形相同的過程。具體來說，反射光束進入空間光調製器203，由此 反射光束變換為信息光束。信息光束投射通過空間濾波器204,並會聚到全息光碟IOO上。 而透射光束則投射通過物鏡卯4、反光鏡905、物鏡906、反光鏡卯7、以及反光鏡908， 隨後作為參考光束投射到全息光碟100上。因為雙光束系統中信息光束和參考光束如圖4所示通過針孔105，可基於光檢測器212 檢測出的信息光束或參考光束的強度來控制雷射光束的聚焦位置和全息光碟100兩者間的 相對位置。第一和第二實施例的記錄/再生裝置230、 330中，基於信息光束的強度控制雷射光束 的聚焦位置和全息光碟100兩者間的相對位置。但本發明第三實施例中，除了信息光束的 強度以外還基於通過針孔105的伺服光束的強度控制上述兩部件之間的相對位置。第三實施例中使用的全息光碟IOO具有與第一實施例情形相同的配置。第三實施例的 記錄/再生裝置430其中包括的伺服機構420具有與第一實施例的記錄/再生裝置230中的 伺服機構220相同的配置。圖10是第三實施例的記錄/再生裝置430的光學系統400的示意圖。除了有一衍射光 柵1001配置於光學系統400中的空間濾波器204和物鏡206之間以外，光學系統400具 有與圖3中所示的光學系統200相同的配置。空間光調製器203導致與用於產生信息光束的像素區域不同的確定的像素區域以產生 伺服光束。圖11是通過各針孔105其中某一個的信息光束1104和伺服光束1102、1103的示意圖。 信息光束1104 (用於記錄信息的光束)和伺服光束1102、 1103投射到全息光碟100上， 並且通過各針孔105其中某一個。為了便於說明，參考光束和部分光學系統未圖示。其直徑大於產生信息光束1104所需的雷射光束的直徑的雷射光束投射通過空間光調 制器203，因而通過空間光調製器203將雷射光束變換為信息光束1104和伺服光束1102、 1103。如上所述，空間光調製器203導致確定的像素區域以產生伺服光束。但可通過預先在 空間光調製器203的輸出側配置反射型調製器用的反射平面或透射型調製器用的透射平面 來產生伺服光束。作為替代，可通過投射雷射光束經過其他光路而不是經過空間光調製器203，來產生伺服光束。儘管可採用其波長不同於信息光束的波長的雷射光束作為伺服光束，但較好是伺服光 束具有與信息光束的波長相同的波長，這更容易配置光學系統。儘管可在記錄/再生裝置中使用一束伺服光束，但較好是將兩束或以上的伺服光束相對 於信息光束對稱地投射。第三實施例中，則由空間光調製器203產生兩束伺服光束1102、 1103。伺服光束1102、 1103投射通過衍射光柵1101和物鏡206，然後進入全息光碟100。投 射通過全息光碟100的伺服光束1102、 1103由光檢測器212接收。信息光束1104在投射 通過時未受到衍射光柵1001的影響。信息光束由物鏡206會聚並且投射通過其中某一個 針孔105。而伺服光束1102、 1103投射通過衍射光柵1001時，伺服光束1102、 1103的光 路由衍射光柵1001改變。伺服光束1102、 1103隨後通過物鏡206，進入全息光碟100。全 息光碟100配置於接近位置使得雷射光束會聚到全息光碟100的特定聚焦位置上的話，伺 服光束1102、 1103其每一束的中心部分便投射到針孔105的周圍。如圖11所示，伺服光束1102、1103以不同入射角投射到同一個位置上。伺服光束1102、 1103和信息光束由共同的光檢測器212所接收。因此，伺服光束1102、 1103的入射角和 光學系統的配置限定為伺服光束1102、 1103並不進入光檢測器212其中與信息光束1104 所進入的位置相同的位置。具體來說，衍射光柵1001配置於物鏡206的入射側，因而伺 服光束1102、 1103的入射角由衍射光柵1001改變，由此防止伺服光束1102、 1103和信息 光束1104進入光檢測器212的相同位置。但可防止伺服光束1102、 1103進入與信息光束 所進入的位置相同的位置的話，衍射光柵1001可以配置於與圖10中所示的位置有所不同 的位置，或者可附接於物鏡206的表面。可對物鏡206表面的中心部位和周圍部位應用不 同的折射率或曲率來替代使用衍射光柵IOOI，由此改變伺服光束1102、 1103的入射角。較好是每束伺服光束1102、 1103的強度低於信息光束1104的強度，但足夠高以便由 光檢測器212檢測出。此外，較好是在投射通過物鏡206之後將每束伺服光束1102、 1103 會聚為接近平行的光束，進入全息光碟100。伺服光束1102、 1103其直徑較好是彼此相等。圖12是用於說明由於全息光碟100中雷射光束的聚焦位置的位置偏移而造成伺服光 束1102、 1103其強度變化的圖表。當雷射光束聚焦到特定聚焦位置的較前區域時，光檢測 器212檢測出的伺服光束1102的強度變得較高；這是因為有較多量的伺服光束1102通過 針孔105。而雷射光束聚焦到特定聚焦位置的較後區域時，伺服光束1103的強度變得較高; 這是因為有較多量的伺服光束1103通過針孔105。因此，可通過檢測伺服光束1102、 1103的強度變化來確定雷射光束聚焦到特定聚焦位置的較前區域還是較後區域。這樣，位置控 制單元501便確定當前聚焦位置處於特定聚焦位置的前面還是後面，由此確定全息光碟100 或物鏡206出於調整目的而移動的方向。位置控制單元501接著按第一實施例中所說明的 方式基於信息光束1104的強度進行位置控制，使物鏡206或全息光碟100往該方向移動。 結果是，雷射光束會聚到全息光碟100中的特定聚焦位置。圖13是用於說明由於全息光碟100中雷射光束的聚焦位置在徑向方向上的位置偏移 而造成伺服光束1102、 1103其強度變化的圖表。當雷射光束的聚焦位置在全息光碟100 的徑向方向上相對於特定聚焦位置偏移時，伺服光束1102、 1103的強度如圖13中所示的 方式改變。位置控制單元501確定當前聚焦位置相對於特定聚焦位置是往右側還是往左側 偏移。位置控制單元501接著按第一實施例中所說明的方式基於信息光束1104的強度進行 位置控制，由此調整全息光碟100在徑向方向上的位置。圖14是在記錄信息時記錄/再生裝置430所進行的位置控制動作的流程圖。位置控制 單元501使全息光碟100或物鏡206移至接近位置以將信息光束1104投射通過目標針孔 105 (步驟S31)。半導體雷射201隨後發出雷射光束(步驟S32)。光檢測器212接收信息光束1104和伺服光束1102、 1103。位置控制單元501檢測光 檢測器212檢測出的信息光束1104和伺服光束1102、 1103的強度(步驟S33)，接著基於 信息光束1104和伺服光束1102、 1103的強度檢測雷射光束的聚焦位置的位置偏移(步驟 S34)。具體來說，如上所述，位置控制單元501確定當前聚焦位置處於特定聚焦位置的前 面還是後面，或者基於伺服光束1102、 1103的強度確定當前聚焦位置是否在徑向方向上相 對於特定聚焦位置偏移。位置控制單元501隨後基於所檢測出的當前聚焦位置的位置偏移確定全息光碟100或 物鏡206出於調整目的而移動的方向。位置控制單元501按第一實施例中所說明的方式基 於信息光束的強度通過將全息光碟100或物鏡206的位置朝向該方向調整來修正所檢測出 的位置偏移(步驟S35)。重複步驟S33至S35的進程直到位置偏移的修正完成為止(步驟 S36)。當位置偏移的修正完成時，信息(頁面數據)記錄於全息圖記錄層102中(步驟S37)。 因而，頁面數據可以多重方式正確記錄於全息圖記錄層102中。圖15是在再生信息時記錄/再生裝置所進行的位置控制動作的流程圖。位置控制單元 501使全息光碟100或物鏡206移至接近位置以將參考光束投射通過目標針孔105 (步驟 S41)。半導體雷射201隨後發出雷射光束(步驟S42)。當半導體雷射201發出雷射光束時，光檢測器212接收參考光束和伺服光束1102、1103。位置控制單元501隨後檢測光檢測器212檢測出的參考光束和伺服光束1102、 1103 的強度(步驟S43)，隨後基於參考光束和伺服光束1102、103的強度檢測雷射光束的聚 焦位置的位置偏移(步驟S44)。按與記錄信息時相同的方式進行在再生信息時用於檢測位 置偏移的具體動作。位置控制單元501隨後基於所檢測出的當前聚焦位置的位置偏移確定全息光碟100或 物鏡206出於調整目的而移動的方向。按第一實施例中所說明的方式基於信息光束的強度 通過將全息光碟100或物鏡206的位置朝向該方向調整來修正所檢測出的位置偏移(步驟 S45)。重複步驟S43至S45的進程直到位置偏移的修正完成為止(步驟S46)。當位置偏移 的修正完成時，信息(頁面數據)從全息圖記錄層102當中再生(步驟S47)。記錄/再生裝置430中，如上所述，除了信息光束1104和參考光束的強度以外還基於 伺服光束1102、 1103的強度控制雷射光束的聚焦位置。這樣，可對雷射光束的聚焦位置和 全息光碟IOO兩者間的相對位置進行適當的控制，因而頁面數據可以多重方式正確記錄於 全息圖記錄層102中。儘管採用兩束伺服光束1102、 1103用於位置控制，但也可以通過採用三束伺服光束來 進行位置控制。圖16是用於說明投射到針孔105上的三束伺服光束A、 B、 C其位置的示意圖。伺服 光束A、 B投射到針孔105周圍的某一位置上，而伺服光束C則投射到針孔105周圍的不 同位置上。圖17是用於說明由於全息光碟100在圖16中所示的方向X上的位置偏移而造 成伺服光束A、 B、 C其強度變化的圖表。圖18是用於說明由於全息光碟100在圖16中 所示的方向Y上的位置偏移而造成伺服光束A、 B、 C其強度變化的圖表。因為伺服光束A、 B投射到同一個位置上，所以伺服光束A、 B的強度大於伺服光束 C的強度。伺服光束A、 B和伺服光束C之間的這種強度差異可以用來檢測雷射光束的聚 焦位置在方向X和Y上的位置偏移。這樣,位置控制單元501檢測出聚焦位置的位置偏移， 並且確定全息光碟100或物鏡206出於調整目的而移動的方向。位置控制單元501於是按 第一實施例中所說明的方式基於信息光束的強度進行位置控制。圖19是用於說明投射到針孔105上的四束伺服光束A、 B、 C、 D其位置的示意圖。 伺服光束A、 B投射到針孔105周圍的某一位置上，而伺服光束C、 D中的每一束則投射 到針孔105周圍的不同位置上。伺服光束A、 B，伺服光束C，和伺服光束D的聚焦位置 在針孔105的周圍彼此以120度間隔。圖20是用於說明由於全息光碟100在圖19中所示的方向X上的位置偏移而造成伺服光束A、 B、 C、 D其強度變化的圖表。圖21是用於說明由於全息光碟100在圖19中所示 的方向Y上的位置偏移而造成伺服光束A、 B、 C、 D其強度變化的圖表。伺服光束A、 B 其強度以相同方式改變。伺服光束A、 B,伺服光束C，和伺服光束D其強度隨聚焦位置 的位置偏移而以不同的方式改變。根據伺服光束A、 B、伺服光束C、伺服光束D的強度，確定特定聚焦位置，g卩，當 伺服光束A、 B、伺服光束C、伺服光束D其強度變成相同值時，確定雷射光束會聚到特 定聚焦位置。這樣，便可檢測雷射光束的聚焦位置的位置偏移。位置控制單元501基於所 檢測出的位置偏移，確定全息光碟100或物鏡206出於調整目的而移動的方向。位置控制 單元501隨後使全息光碟100或物鏡206朝向該方向移動，因而雷射光束會聚到特定聚焦 位置。圖22是用於說明伺服光束2102、 2103通過針孔105的示意圖。為了便於說明，參考 光束和部分光學系統未圖示。記錄/再生裝置430中，伺服光束、信息光束、以及參考光束投射到同一針孔105上。 但本發明的第四實施例中，信息光束2104和參考光束投射到同一針孔105上，而伺服光 束2102、 2103則投射到不同的針孔105上。除了第四實施例中的光學系統包括兩個光檢測器212這種不同以外，第四實施例的記 錄/再生裝置的光學系統具有與記錄/再生裝置430的光學系統相同的配置；其中一個光檢 測器212用於接收信息光束2104和參考光束，另一個光檢測器212用於接收伺服光束2102、 2103。第四實施例的記錄/再生裝置的伺服機構具有與第一和第二實施例情形相同的配置。伺服光束2102、 2103投射到某一針孔105上。具體來說，伺服光束2102、 2103投射 到各針孔105其中一個配置於全息光碟100其周圍部位上的針孔105。按與第三實施例中 所說明的相同方式進行位置控制。第四實施例中，如上所述，伺服光束2102、 2103投射到不同的針孔105上，並且基 於伺服光束2102、 2103的強度進行位置控制。因而，針孔105的直徑不需要比信息光束 2104的光束收窄部分大。此外，可通過使用不同的信息光束和光學系統來投射伺服光束 1102、 1103和信息光束2104，所以可減少設計複雜性和所要使用的部件數。因而，可以對 雷射光束的聚焦位置和全息光碟IOO兩者間的相對位置進行適當控制，因而頁面數據可以 多重方式正確記錄於全息圖記錄層102中。對於本領域的技術人員來說，另外的優勢和修改方案很容易想到。因此，本發明其較寬方面不限於這裡給出和說明的具體細節和代表性的實施例。因而，可以在不背離如所附 的權利要求及其等效範圍所定義的總體發明構思的實質或範圍的情況下進行種種修改方 案。
權利要求
1.一種光信息記錄介質，其特徵在於，包括基底；疊層於該基底的第一表面上的記錄層，其中通過利用信息光束和參考光束兩者間的幹涉現象可將信息作為全息圖記錄；以及疊層於該基底的第二表面上並包括第一開口的薄膜層，其中，第一開口配置於將所述信息光束和所述參考光束投射到其上的位置，並允許信息光束和參考光束通過。
2. 如權利要求1所述的記錄介質，其特徵在於，所述第一開口允許伺服光束通過。
3. 如權利要求1所述的記錄介質，其特徵在於，所述第一開口允許多束伺服光束通過。
4. 如權利要求3所述的記錄介質，其特徵在於，所述薄膜層包括第二開口，該第二開口配置的位置不同於將所述信息光束和所述參考 光束投射到其上的位置，所述第二開口允許伺服光束通過。
5. —種用於在光信息記錄介質中記錄和再生光信息的裝置，其特徵在於，該裝置包括發出光束的光源；接收光束並將該光束變換為信息光束的空間光調製器； 將信息光束和參考光束聚焦到光信息記錄介質上的聚焦單元， 所述光信息記錄介質包括 基底；疊層於該基底的第一表面上的記錄層，其中通過利用信息光束和參考光束兩者間 的幹涉現象可將信息作為全息圖記錄；以及疊層於該基底的第二表面上並包括第一開口的薄膜層，其中，所述第一開口配置於將信息光束和參考光束投射到其上的位置，並允許信 息光束和參考光束通過；檢測已經通過所述薄膜層中的第一開口的信息光束和參考光束的檢測器； 配置為使光信息記錄介質和聚焦單元兩者彼此相對移動的移動單元；以及 位置控制單元，基於所述檢測器檢測出的信息光束和參考光束的強度控制移動單元， 以控制信息光束和參考光束的聚焦位置同光信息記錄介質的相對位置。
6. 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，位置控制單元基於記錄和再生光信息時的特定位置控制移動單元以控制相對位置，其 中當聚焦位置和光信息記錄介質位於特定位置時檢測器檢測出的信息光束的強度變得最 大。
7. 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述第一開口允許多束伺服光束通過， 所述檢測器對通過該第一開口的伺服光束進行檢測，所述位置控制單元基於檢測器檢測出的伺服光束的強度控制移動單元以控制相對位置。
8. 如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述位置控制單元基於伺服光束的強度根據特定位置運算聚焦位置和光信息記錄介 質的方向偏移，並基於該方向偏移控制相對位置。
9. 如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述聚焦單元以相等的中心角間隔將伺服光束投射到第一開口的周圍， 所述位置控制單元基於記錄和再生光信息時的特定位置控制移動單元以控制相對位置，其中當聚焦位置和光信息記錄介質位於特定位置時所述檢測器檢測出的伺服光束具有相同強度。
10. 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述薄膜層包括第二開口，該第二開口配置的位置不同於將信息光束和參考光束投射 到其上的位置，並且該第二開口允許多束伺服光束通過，所述位置控制單元基於檢測器檢測出的伺服光束的強度控制移動單元以控制相對位置。
11. 如權利要求10所述的裝置，其特徵在於， 所述位置控制單元基於伺服光束的強度根據特定位置檢測聚焦位置和光信息記錄介質的方向偏移，並基於該方向偏移控制移動單元以控制相對位置。
12. 如權利要求10所述的裝置，其特徵在於， 所述位置控制單元基於記錄和再生光信息時的特定位置控制移動單元以控制相對位置，其中當聚焦位置和光信息記錄介質位於特定位置時所述檢測器檢測出的伺服光束具有相同強度。
13. —種用於在光信息記錄介質中記錄和再生光信息的裝置中實現定位的方法，其特徵在 於，該方法包括下列步驟發出光束；將光束變換為信息光束；將信息光束和參考光束聚焦到光信息記錄介質上，該光信息記錄介質包括 基底；疊層於該基底的第一表面上的記錄層，其中通過利用信息光束和參考光束兩者間的幹涉現象可將信息作為全息圖記錄；以及疊層於該基底的第二表面上並包括第一開口的薄膜層，其中，所述第一開口配置於將信息光束和參考光束投射到其上的位置，並允許信 息光束和參考光束通過；檢測已經通過薄膜層中的第一開口的信息光束和參考光束；以及基於所述檢測步驟檢測出的信息光束和參考光束的強度，調整信息光束和參考光束的 聚焦位置同光信息記錄介質的相對位置。
全文摘要
本發明提供的一種光信息記錄介質，其中包括通過利用信息光束和參考光束兩者間的幹涉現象可將信息作為全息圖記錄於其中的記錄層。該記錄層夾於基底之間。有一薄膜層疊層於光輸出側的基底上。記錄層中形成有各開口，這些開口允許信息光束和參考光束通過。
文檔編號G11B7/0065GK101276619SQ20081008831
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月27日 優先權日2007年3月27日
發明者久保田裕二, 山本雄一郎, 立田真一 申請人:株式會社東芝