CN100530372C - 光盘记录设备,光盘记录设备的控制方法以及光盘记录方法 - Google Patents

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Abstract

光盘记录设备和方法利用记录光束源，将记录照射光束调制成承载信息的信息光束和参考光束的空间光调制器，将信息光束和参考光束聚焦到信息记录层上的聚焦单元，探测信息光束的强度分布的图像传感装置，和控制单元。该控制单元在由图像传感装置探测到的强度分布的基础上控制空间光调制器。记录/再现设备能够检查能被记录到光盘上的信息量，以及用于该设备的光盘。

Description

光盘记录设备，光盘记录设备的控制方法以及光盘记录方法
相关申请的交互引用
本申请基于2006年2月28日提出的2006-053600号的在先日本专利申请并要求对其的优先权利益，该专利申请的全部内容通过引用而结合在本文中。
技术领域
本发明涉及将信息作为全息图记录在光盘上的光盘记录设备，控制该光盘记录设备的方法以及光盘记录方法。
背景技术
近来，一种应用全息图的大容量记录型的高密度光盘(以下称作“全息光盘”)和用于全息光盘的记录/再现设备已被开发并投入实际应用。全息光盘记录方法是通过使被用于记录的带有图像的信息光束和参考光束在光敏材料上互相干涉记录信息，并且集中记录由诸如液晶元件或数字化微型反射镜器件的空间光调制器数字编码的二维图像的方法。在信息记录层的厚度方向信息是可以被三维记录的，并且可以在信息记录层的同一个位置或者重叠的位置多次记录信息。因此，和以HD DVD为代表的在平面上进行记录的当前的记录方法相比，可以显著增加记录容量。而且，由于当信息被再现时可以用二维图像的单位读取信息，就可以得到高信息传输速度。
现已开发出多种涉及用于全息光盘的记录/再现设备的技术。在这些技术中，一种同轴部署信息光束和参考光束的共线全息图记录方法，作为诸如HD DVD或Blu-ray光盘的记录/再现设备的新生代方法已成为公众的焦点。
使用共线全息记录方法的技术在例如光学综述(Optical Review)，Vol.12，No.2，90-92(2005)中的“先进的共线全息技术(Advanced Collinear Holography)”，2004年光数据存储SPIE会议录(Proceedings of SPIE of Optical Data Storage 2004)pp.297-303(2004)中的“全息数据存储系统用的新共线光配置(A novel CollinearOptical Setup for Holographic Data Storage System)”，以及2004-265472号的JPA(公开公报)中有过披露。在共线全息记录方法中，对从激光器上发出的用于记录/再现的绿色或蓝紫激光束的强度调制由空间光调制器进行，从而产生信息光束和参考光束，这些光束通过物镜聚焦于光盘的信息记录层上。然后，通过在信息记录层内使信息光束和参考光束相互干涉产生干涉图案并将其固定于信息记录层内。结果，信息就被作为全息图记录。
在共线全息图记录方法中，产生于记录/再现激光器的用于记录的信息光束和参考光束通过二色分光镜并通过物镜被发射到光盘上，从而在全息图记录层内产生干涉图案。
同时，如2005-195767号JPA(公开公报)中所披露的，当信息被记录在全息光盘上时，由记录/再现激光器产生的光束在直径方向上的强度分布符合高斯分布。另外，已经提出了使强度分布均匀化的技术和当用具有这样的强度分布的光束记录信息时使用通过空间光调制器的曝光时间分割的切趾法(apodization)形成灰度单元(grayscale cellstate)状态的技术。
在用于全息光盘的记录/再现设备中，当由激光器产生的用于记录/再现的光束在直径方向的强度分布不遵守高斯分布时，当在记录/再现半导体激光器中存在个体差异时，或者当存在包括记录/再现半导体激光器或物镜的光学系统的装配偏差时，能被每个像素记录的灰度水平将改变。由于这个原因，不可能确定记录/再现设备可以在哪一个灰度水平实施记录，即不可能确定该记录/再现设备能够在光盘上记录多少信息。
另外，当另一个记录/再现设备再现该光盘时，该另一个记录/再现设备也无法确定在光盘中被记录的全息图的每一个像素在哪一个灰度水平被记录。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够检测在光盘上能记录多少信息的光盘记录设备，光盘记录方法，以及光盘记录设备的控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种光盘记录设备，该光盘记录设备包括：配置成发射记录照射光束的记录光束源；配置成对于多个像素将所述记录照射光束调制成信息光束和参考光束的空间光调制器；配置成将所述记录照射光束、所述参考光束、或者所述信息光束和参考光束聚焦到信息记录层上的聚焦单元；配置成探测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布的图像传感装置；和配置成控制所述空间光调制器的控制单元，其中，所述光盘记录设备被配置成在光盘中形成的信息记录层上通过由承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间的干涉产生的干涉条纹记录作为全息图的信息，其中，所述控制单元被进一步配置成基于所述图像传感装置所探测的所述光强分布，对所述多个像素中的至少一些像素获得代表各像素承载的信息量的值，并且根据该值控制空间光调制器，使关于所述值的信息由所述信息光束承载。
根据本发明的另一个方面，提供一种光盘记录方法，该光盘记录方法包括：发射记录照射光束；由空间光调制器对于多个像素将所述记录照射光束调制为信息光束和参考光束；将所述记录照射光束、所述参考光束、或者所述信息光束和参考光束聚焦到信息记录层上来记录信息；探测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布；控制所述调制，包括基于探测到的所述光强分布，对所述多个像素中的至少一些像素获得代表各像素承载的信息量的值，和根据该值控制所述调制，使与所述值相关的信息由信息光束承载；和在光盘中形成的信息记录层上通过由承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间的干涉产生的干涉条纹记录全息图。
根据本发明的另一个方面，提供一种光盘记录设备的控制方法，该光盘记录设备包括：发射记录照射光束的记录光束源；将记录照射光束、参考光束、或者信息光束和参考光束聚焦在信息记录层上的聚焦单元；探测记录照射光束或信息光束的光强分布的图像传感器；和对于多个像素将记录照射光束调制成信息光束和参考光束的空间光调制器，该光盘记录设备的控制方法包括：基于所述图像传感装置所探测的所述光强分布，对所述多个像素中的至少一些像素获得代表各像素承载的信息量的值；根据该值控制所述空间光调制器，使与所述值相关的信息由所述信息光束承载；和通过由承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间的干涉产生的干涉条纹在信息记录层上记录作为全息图的所述信息。
附图说明
通过参考下列附图更好地理解本发明，将能更容易地得到对本发明及其伴随而来的许多优点的更完整的评价。附图如下：
图1是说明根据本发明的第一实施例的全息光盘的剖视图；
图2是说明根据第一实施例的光盘记录/再现设备的光学系统的示意图；
图3是说明根据第一实施例的参考光束和信息光束的调制图案的示意图；
图4是说明根据第一实施例的光盘记录/再现设备的控制系统的示意图；
图5是说明控制根据第一实施例的光盘记录/再现设备的方法的示意图；
图6是说明根据第一实施例的光盘记录/再现设备的功率密度分布的示意图；
图7是说明根据本发明的第二实施例的全息光盘的示意图；
图8是说明控制根据第二实施例的光盘记录/再现设备的方法的示意图；
图9是说明根据第二实施例的光盘记录/再现设备的功率密度分布的示意图；
图10是说明根据本发明的另一个实施例的光盘记录/再现设备的修改例的示意图；
图11是说明根据本发明的另一个实施例的光盘记录/再现设备的另一个修改例的示意图。
具体实施方式
下文将结合附图叙述根据本发明的优选实施例的光盘记录设备，光盘记录方法和在其中应用的光盘。
首先说明作为根据本发明的第一实施例的光盘的全息光盘。全息光盘是能够将由信息光束和参考光束之间的干涉生成的明暗交替条纹的干涉条纹图案作为全息图记录下来的光盘。图1是根据第一实施例的全息光盘的横截面图。如图1所示，根据第一实施例的全息光盘具有如下结构：透明间隙层103，二色镜层104，透明间隙层105，用作信息记录层的全息图记录介质层106，和保护层107相继被层叠在由聚碳酸酯制成的基板101上。在基板101的全息图记录介质层106的一侧的表面形成伺服面102。在该伺服面102中形成一些用于聚焦伺服，跟踪伺服和搜寻伺服的导孔或者导穴(pits)。
图1显示了具有第一波长的伺服激光束108由物镜310聚焦于伺服表面102上以及具有不同于第一波长的第二波长的记录/再现激光束109由物镜310聚焦于二色镜层104上的状态。
在第一实施例中，波长约为650nm的红光激光束或波长约为780nm的红外激光束可以用作具有第一波长的伺服激光束108。另外，根据全息图记录介质层的设计灵活性，可用的半导体激光束或波长为405nm的蓝紫激光束可以用作具有第二波长的记录/再现激光束109。或者，波长为532nm的绿色激光束也可以用作记录/再现激光束109。
透明间隙层103和105透射伺服激光束108和记录/再现激光束109。间隙层103通过在基板101上使用例如旋转涂敷法涂敷诸如UV树脂的材料而形成。间隙层105通过在二色镜层104上使用例如旋转涂敷法涂敷诸如UV树脂的材料而形成。间隙层103和105用来在全息图记录介质层106和伺服表面之间提供间隙。该间隙被提供来调整在全息图记录介质层106中通过形成具有预定尺寸的在其中信息光束和参考光束相互干涉的区域而产生的全息图的尺寸。
二色镜层104通过使用介电多层涂敷(溅射)方法在间隙层103上形成波长分离滤波器而形成。该二色镜层104透射伺服激光束108，但是反射记录/再现激光束109。因此，记录/再现激光束109的参考光束和信息光束在全息图记录介质层106中相互干涉，从而信息被作为全息图而记录。
全息图记录介质层106是其中通过记录/再现激光束的参考光束和信息光束之间的干涉形成全息图的介质层。该全息图记录介质层106由由例如光聚合物的记录介质制成，该记录介质对具有第二波长的记录/再现激光束109敏感，但对具有第一波长的伺服激光束108不敏感。光聚合物是应用光聚合可聚合的化合物(单体)而形成的光敏材料。总体上，光聚合物包含作为主要成分的单体，光聚合起始剂(initiator)物，和负责防止在实施记录前后体积发生变化的多孔基质(porous matrix)。另外，该全息图记录介质的薄膜厚度被设定为几百微米，从而在进行信号再现时得到足够的衍射效应。
在全息图记录介质层106上的全息图记录过程实施如下。首先，信息光束和参考光束被重叠于该全息记录介质上，从而形成干涉条纹。此时，光聚合物的光聚合起始剂吸收光子而被激活，从而在干涉条纹的亮条纹中的所述单体的光聚合作用开始并被激活。该单体的光聚合作用在进行的同时消耗存在于干涉图案的亮条纹中的单体。接着，该单体从干涉条纹的暗条纹移向亮条纹。结果，在干涉条纹图案的亮暗条纹之间产生密度差异。因此，形成根据干涉条纹图案的强度分布的折射率调制，从而进行全息图记录。
伺服激光束108由物镜310聚焦于伺服表面102上。另外，记录/再现激光束109由物镜310聚焦于二色镜层104上。为了降低相关于伺服控制的负载，物镜310由两个表面都是非球面的单透镜组成从而有轻的重量。另外，物镜310对于伺服激光束108的波长和记录/再现激光束109的波长进行优化。因此，可以使用一种混合物镜，其中色差通过在其激光束入射表面刻制衍射光栅311而得到校正。由衍射光栅311衍射的零级衍射光束被用作记录/再现激光束109。另外，由衍射光栅311衍射的正负一级衍射光束被用作伺服激光束108。这个结构可以通过套用当前被用作DVD/CD兼容透镜组的技术而容易实现。另外，当物镜310的孔径数(number of aperture)在伺服激光束108和记录/再现激光束109中不同时，最好紧靠物镜310在物镜310前设置一个由波长选择滤波器组成的孔径限制滤波器(未显示)。
接下来将描述根据第一实施例的用于全息光盘的记录/再现设备(光盘记录设备)。根据该实施例的用于光盘的记录/再现设备在具有图1所示结构的全息光盘上实施记录/再现过程。信息光束和参考光束同轴部署的共线全息图记录方法被用作全息图记录方法。图2是说明根据第一实施例的用于全息光盘的记录/再现设备的光学系统结构的示意图。
如图2所示，根据该实施例的用于光盘的记录/再现设备包括一个光学系统，该光学系统包括：用于发射记录/再现光束的记录/再现半导体激光器301(记录光束源)；用于发射伺服激光束的伺服半导体激光器315；准直透镜302a和302b；用作外部谐振器的衍射光栅303；空间光调制器304；空间滤波器305；偏振光束分离器306a和306b；衍射光栅316；光束分离器317；二色棱镜307；四分之一波片308；反射镜309；物镜310(聚焦单元)；聚焦透镜313a，313b和313c；圆柱透镜318；光探测器319和320；以及CMOS型固态图像传感器314(图像传感器)。用于光盘的记录/再现设备包括作为伺服机构的一部分的致动器312和搜寻致动器340。所设置的致动器312用于实施聚焦伺服和跟踪伺服。所设置的搜寻伺服器340用于在记录全息图时搜寻全息光盘的转动。
现在描述该记录/再现光学系统。记录/再现半导体激光器301发射例如作为第二波长的405nm波长的蓝紫激光束作为记录/再现激光束。从记录/再现半导体激光器301发出的线偏振激光束经准直透镜302a从发散光束转变为平行光束。记录/再现半导体激光器301也可以有模式跳变特性(mode hopping)，其中激光的振动波长根据工作温度或者入射电流的变化而改变。因此，对于对波长变化具有极严格容限的全息光盘，模式跳变特性是不可取的。出于这个原因，在该实施例中，用于外部谐振器的衍射光栅303被紧靠准直透镜302设置在准直透镜302之后。由衍射光栅303衍射的光束回到激光器装置并且形成谐振器，使该光束以预定的波长振动。在该实施例中，使用一种简单而方便的利特罗(Littrow)型谐振器，使一级衍射光束回到激光器装置而提取使用具有稳定波长的零级衍射光束。或者，利特罗(Littrow)型谐振器之外的利特曼(Littman)型谐振器也可以被用作用于外部谐振器的衍射光栅303。将来，当具有长相干距离并且几乎没有波长变化的DFB(distributed-feed-back(分布反馈式))激光器投入实际应用时，DFB激光器可被用作该半导体激光器301，这样就不必设置用于外部谐振器的衍射光栅303。
从用于外部谐振器的衍射光栅303发出的记录/再现激光束109的零级光束入射于空间光调制器304上。该入射零级光束受到该空间光调制器的光强度调制从而转变为被发射的参考光束和信息光束。除了液晶元件之外，数字化微型反射镜器件或者具有例如约几个微秒的高响应速度的铁电液晶元件也可以被用作空间光调制器304。
图3是说明由空间光调制器304对参考光束402和信息光束401的调制图案的示意图。
信息光束401承载通过数字化编码将要记录的信息并将错误纠正代码结合入经编码的数字化代码得到的二值图形上的信息。在信息光束区域的数据量取决于空间光调制器，光敏图像传感器的像素数目，或者编码方法，并且其大约为每帧10到20K比特。在该实施例中，由“0”和“1”组成的二值图案被假定为将要被记录的信息。然而，多值图案也可被用作将要被记录的信息。在这种情况下可以显著增加每帧的数据量。该多值图案将在第二实施例中详尽描述。
空间滤波器305包括两个透镜和一个针孔。从空间光调制器304发出的参考光束402和信息光束401入射于该空间滤波器305上。空间滤波器305从入射的参考光束402和信息光束401中移除不必要的高级衍射光束并发出除去了高级衍射光束的参考光束402和信息光束401。
从空间滤波器305发出的除去了不必要的高级衍射光束的信息光束401和参考光束402分别通过偏振光束分离器306a和二色棱镜307。然后，信息光束401和参考光束402由四分之一波片308转变为圆偏振光束然后被反射镜309反射。结果，信息光束401和参考光束402由物镜310会聚并照射到全息光盘330上。
由全息光盘330反射的信息光束401和参考光束402以与该信息光束401和参考光束402被导向到全息光盘的方向相反的方向通过物镜310，并且由四分之一波片308(在入射光束光路上)转化为偏振方向垂直于从二色棱镜307导向到四分之一波片308的线偏振光束的线偏振光束。被转化为线偏振光束的反射光束由偏振光分离器306a反射然后由聚焦透镜313c聚焦。被聚焦之后，反射光束作为二维图像由CMOS型固态图像传感器314接收。
现在描述伺服光学系统。在该实施例中，作为伺服控制进行聚焦伺服，跟踪伺服和搜寻伺服。
伺服半导体激光器315发射例如作为第一波长的650nm的波长的红色激光，或者作为第一波长的780nm的波长的红外激光。从伺服半导体激光器315发出的线偏振激光束由准直透镜302b从发散光束转化为平行光束。然后，平行光束穿过偏振光分离器306b。穿过偏振光分离器306b的平行光束入射于衍射光栅316并被其衍射，从而被分成三个衍射光束，也就是零级光束以及正负一级光束。然后，在该三个衍射光束之中，举例来说，可以将正一级光束用于聚焦伺服和跟踪伺服，而将负一级光束用于搜寻全息光盘330的转动。
横截面为长方形的普通衍射光栅被用作衍射光栅316，并且光栅沟槽的深度被设定成使衍射效应到达预期值。另外，在图2中，出于解释方便，来自衍射光栅316的三个衍射光束被画成一个光束。当偏振衍射光栅被用作衍射光栅316时，可以只衍射一个入射光束光路从而改进光束的使用效率。
由衍射光栅316分离而成的三个衍射光束由二色棱镜307反射，由四分之一波片308变成圆偏振光束，由反射镜309反射，以及由物镜310会聚和照射到全息光盘330的伺服表面102上。此处，四分之一波片308是对记录/再现激光束和伺服激光束的波长都起四分之一波片作用的元件。由全息光盘330的伺服表面102反射的伺服激光束(衍射光束)以与入射光束光路相反的方向穿过物镜310。在相反方向传播的反射光束由四分之一波片308转化为偏振方向垂直于在入射光路上的线偏振光束的线偏振光束。然后，被转化为线偏振光束的反射光由二色棱镜307和偏振光束分离器306b反射。由偏振光束分离器306b反射的反射光束由光束分离器317以预定的光量比率分成由光束分离器317反射的光束和穿过光束分离器317的光束。
由光束分离器317反射的光束由聚焦透镜313a从平行光束转化为会聚光束。被转化为会聚光束的光束在其穿过圆柱透镜318时由圆柱透镜318折射，并接着被聚焦到光探测器319上。光探测器319将聚焦光束的光功率转化为电信号。聚焦伺服由被聚焦到光探测器319上的光斑实施从而驱动致动器312。
同时，穿过光束分离器317的透射光束由聚焦透镜313b从平行光束转化为会聚光束，然后被聚焦到光探测器320上。跟踪伺服由聚焦到光探测器320的透射光束的光斑实施从而驱动促动器312。另外，搜寻伺服由聚焦到光探测器320的反射光束的光斑实施从而驱动搜寻促动器340。
图4是说明根据第一实施例的用于全息光盘的记录/再现设备的控制系统的结构的示意图。如图4所示，作为控制系统，控制单元403连结于记录/再现半导体激光器301，空间光调制器304，致动器312，伺服半导体激光器315和搜寻致动器340，从而能向其发送控制信号。另外，该控制单元还连接到CMOS型固态图像传感器314和光探测器319和320，从而能从其接收探测信号。
图5是说明当该用于全息光盘的记录/再现设备在全息光盘上记录信息时的控制方法的示意图。该控制方法通过由控制单元403向记录半导体激光器301，空间光调制器305，致动器302，伺服半导体激光器315和搜寻致动器340发送控制信号来实施。
首先，控制单元403将用于启动伺服半导体315发射激光的控制信号发送到该伺服半导体激光器315(S101)。如上所述，发自伺服半导体激光器315的激光束被会聚并照射到全息光盘330的伺服表面102上。然后如上所述，被会聚并照射到全息光盘330的伺服表面102上的激光束由该伺服表面102反射并聚焦在光探测器319和320上。
控制单元403接收从光探测器319和320发送的经伺服表面102反射的激光束的探测信号。另外，该控制单元403向致动器312输出控制信号来实施聚焦伺服和跟踪伺服(S102)。
接着，控制单元403通过控制诸如滑动架的移动单元(未画出)将发自伺服半导体激光器315的激光束移动到目标轨道(target track)上以便将该激光束照射到该目标轨道上(S103)。此处，所述目标轨道是在发自记录/再现半导体激光器301的激光束没有照射在全息光盘330的全息图记录介质层106上而是照射在二色镜层104上的位置处的轨道。
将激光束移动到该目标轨道之后，控制单元403将启动记录/再现半导体激光器301发射激光的控制信号发送到该记录/再现半导体激光器301(S104)。如上所述，发自记录/再现半导体激光器301的激光束被会聚并照射到全息光盘330的二色镜层104上。然后如上所述，被会聚并照射到全息光盘330的二色镜层104上的激光束由该二色镜层104反射并聚焦在CMOS型固态图像传感器314上。
控制单元403接收从该CMOS型固态图像传感器314发送的经二色镜层104反射的激光束的探测信号。另外，该控制单元403得到该记录/再现半导体激光器301的功率密度分布(强度分布)(S105)。此处，发送自CMOS型固态图像传感器314的探测信号是代表聚焦在CMOS型固态图像传感器314上的激光束的强度分布的信号。记录/再现半导体激光器301的功率密度分布可以从由CMOS型固态图像传感器314接收到的每个像素的光束强度和空间光调制器对每个像素的调制条件之间的比率得到。
因此，当记录/再现半导体激光器301开始发射激光时，控制单元403最好把空间光调制器304对各个像素的调制条件设定成相同的条件。同时，最好将CMOS型固态图像传感器314对各个像素的光接收条件设定成基本相同的条件。在这种情况下，由CMOS型固态图像传感器314接收的每个像素的光束的强度可以被认为是该记录/再现半导体激光器301的功率密度分布。此处，光束强度是相对于面积对功率密度作积分所得的值。
接下来，控制单元403根据所得到的功率密度分布得到空间光调制器304的校正值(S106)。得到该校正值的方法将在下面描述。
当全息图被记录在全息光盘330上时，控制单元403在所得到的校正值的基础上控制空间光调制器(S107)。
更具体地，控制单元403控制该空间光调制器304，以便在所述校正值的基础上减小在承载信息光束401的二值图案上的信息的光束的各个像素中每个亮的像素的光量。这就是说，例如，当该校正值被设定为在0到1范围内的系数时，控制单元403控制空间光调制器304，使亮的像素的光量成为该校正值和校正前的光量的乘积。相似地，如果必要，控制单元403控制空间光调制器304，以便在所述校正值的基础上减小在承载信息光束401的二值图案上的信息的光束的各个像素中每个暗像素的光量。
此处，光量(照射量)是通过相对于时间对功率密度积分得到的值。也就是说，所进行的控制使每个像素的光量成为预定的光量。举例来说，当液晶元件被用作空间光调制器304时，亮像素相对于发自记录/辐射半导体激光器301的激光束的发射系数被控制。另外，举例来说，当数字化微镜器件被用作空间光调制器304时，发自记录/辐射半导体激光器301的激光束从空间滤波器305向前面的光学系统反射的时间被控制。
现在描述得到该校正值的方法。由控制单元403得到的功率密度分布总体上基本成为如例如图6所示的高斯分布。在该实施例中，将描述功率密度被分成P0到P4的五个水平并且空间光调制器304通过向每个像素施加四个校正值的任何一个而被控制的实例。此处，图6所示的从A到B的区域是任意的区域。也就是说，这个区域是例如通过将考虑到例如光学系统的装配精确性的容限添加到记录/再现半导体激光器301的通过使用空间光调制器304转化为信息光束401的光束的区域而得到的区域。
控制单元403得到的功率密度中的最高功率密度设定为P0。也就是，当功率密度分布基本上是如上所述普通的高斯分布时，在中心的功率密度设定为P0。同时，控制单元403得到的功率密度中的最低功率密度设定为P4。也就是说，当功率密度分布基本上是普遍的高斯分布时，在外边缘部的功率密度设定为P4。该从P0到P4的功率密度范围被四等分。举例来说，从A到B的区域根据被分割的功率密度分布范围被分成四个区域α，β，γ和δ。
然后，功率密度最低并且作为参照的区域δ的校正值被设定为1。在剩下三个区域的每一个区域中得到一个校正值，使在相应区域的最高功率密度变得更接近于在区域δ的最低功率密度。此时，理想的话，所得到的校正值使在相应区域的最高功率密度变得与在区域δ的最低功率密度相同。更具体地，可以使区域γ的校正值被设定为P4/P3，区域β的校正值被设定为P4/P2，区域α的校正值被设定为P4/P1。
当发自记录/再现半导体激光器301的光束在直径方向上的强度分布不是基本上的高斯分布，当在记录/再现半导体激光器301中存在个别的差异，或者当该包括记录/再现半导体激光器301或者物镜310的光学系统存在装配偏差时，该光盘记录设备及方法能够降低在亮的像素中，间或在亮的像素和暗的像素中将要被记录的信息光束401的量的差异。也就是说，当信息光束401和参考光束402相互干涉时，可以降低干涉对比的效果。
由于发自记录/再现半导体激光器301的光束在直径方向的强度分布可以不需要独立的调节传感器等而被探测，因此可以简化光盘记录设备的制造过程。
过程S101到S106是在如上所述的全息图被记录在全息光盘330之前实施的。然而，并不总是即刻在全息图被记录到全息光盘330之前都有必要实施步骤S101到S106。而且，也并不总是每当全息图被记录到全息光盘330时都有必要实施步骤S101到S106。举例来说，可以以预定的时间间隔或者每当该光盘记录设备的电源开启时实施步骤S101到S106。还有，当制造该光盘记录设备时，可以在装运之前的调校时实施一次步骤S101到S106。
图7是说明根据本发明的第二实施例的用作光盘的全息光盘的示意图。在该实施例中，与用于根据本发明的第一实施例的光盘记录设备和方法的光盘记录设备和方法以及光盘相同的部件使用相同的参考数字标注，而对它们的描述将被省略。
全息光盘701配备校准区域702、多值信息区域703和数据区域704。
以下是对校准区域702的描述。在校准区域702中全息光盘701的深度方向上设置二色镜层104和伺服表面102。校准区域702是设置在第一实施例的S103过程中的目标轨道的区域。
以下是对多值信息区域703的描述。在多值信息区域703中全息光盘701的深度方向上设置二色镜层104、全息图记录介质层106和伺服表面102。多值信息区域703的全息图记录介质层106是通过信息光束401和参考光束402之间的干涉形成全息图的一个层。将要记录在多值信息区域703中的全息图的信息光束401是承载在通过数字化编码将要记录的信息并将纠错码结合入经编码的数字化代码得到的二值图案上的信息的光束。
以下是对数据区域704的描述。在数据区域704中全息光盘701的深度方向上设置二色镜层104、全息图记录介质层106和伺服表面102。数据区域704的全息图记录介质层106是通过信息光束401和参考光束402之间的干涉形成全息图的一个层。将要记录在多值信息区域703中的全息图的信息光束401是承载关于通过数字化编码将要记录的信息并将纠错码结合入经编码的数字化代码得到的多值图案的信息或关于二值图案和多值图案的组合的信息的光束。
图8是说明当根据第二实施例的用于全息光盘的记录/再现设备在全息光盘上进行记录时的控制方法的示意图。该控制方法通过控制来自控制单元403的控制信号向记录/再现半导体激光301、空间光调制器304、致动器302、伺服半导体激光器315和搜寻致动器340的信号发送实施。
在图8的实施例中，如在图5的实施例中显示的操作S101-S105开始执行。然后，控制单元403根据所获得的功率密度分布获得相关于空间光调制器304的各个像素的多值水平值(S801)。以下是对获得多值水平值的方法的详细描述。此处，多值水平值是每一个都代表相应像素承载的信息量的数值。
当相关于一个像素的数字信号由一比特组成时将使用二值图案。在这种情况下，当比特值是1时，相对应的像素可以被设定为亮像素，当比特值是0时，相对应的像素可以被设定为暗像素。当相关于一个像素的数字信号由二比特组成时将使用四值图案。在这种情况下，举例来说，当二比特的值是11、00、01和10时，相对应的像素分别可以被设定为亮像素、暗像素、比暗像素亮又比亮像素暗的第一中间像素和比第一中间像素亮又比亮像素暗的第二中间像素。
控制单元403根据所获得的多值水平值控制空间光调制器304以便在全息光盘701的多值信息区域703中记录全息图(S802)。在多值信息区域703中记录相关于所获得的多值水平值的多值信息。
控制单元403根据所获得的多值水平价值控制空间光调制器304以在全息光盘701的数据区域704中记录全息图(S803)。在数据区域704中，记录将要被记录的信息或例如对其已如上所述进行编码的将要被记录的信息(数据)。
具体地，控制单元403控制空间光调制器304，以根据多值水平值减少承载信息光束401的多值图案上的信息的光束的各个像素的光束量。例如，当多值水平值被设定为在0和1范围内的系数时，控制单元403控制空间光调制器304，使每一像素的光量成为多值水平值和当多值水平值被设定为1时的光量的乘积。
以下是对获得多值水平值的方法的描述。控制单元403获得的能量密度分布总体而言基本上是如例如图9中显示的高斯分布。在该实施例中将叙述功率密度被分成P0到P3的4个水平，以及空间光调制器304被通过向每一像素施加四个多值水平值中的任何一个值进行控制的实例。这里，在图9中所示的从A到B的区域是一个任意区域。从A到B的区域是通过将考虑例如光学系统的装配精确性的容限添加到记录/再现半导体激光301的通过运用空间光调制器304转化为信息光束401的光束的区域所获得的区域。
控制单元403获得的功率密度中的最高功率密度被设定为P0。举例而言，当功率密度分布基本上是如上文所述的普通的高斯分布时，在中心的功率密度被设定为P0。与此同时，控制单元403获得的功率密度中的最低功率密度被设定为P3。举例而言，当功率密度分布基本上是如上文所述的普通的高斯分布时，在外部边缘部分的功率密度被设定为P3。从P0到P3的功率密度范围被分成三等份。举例而言，根据分成的功率密度分布范围，从A到B的区域被分成α、β和γ三个区域。
然后，功率密度最低并作为参照的γ区域的能量被设定为用亮像素和暗像素承载二值图案的区域。功率密度仅高于γ区域而次最低的β区域被设定为用亮像素、暗像素和第一中间像素承载三值图案的区域。功率密度高于β区域而再次最低的α区域被设定为用亮像素、暗像素、第一中间像素和第二中间像素承载四值图案的区域。在该实施例中，功率密度高于β区域的再次最低的α区域是功率密度最高的区域。
在承载二值图案的γ区域中，举例而言，暗像素的多值水平值被设定为0，而亮像素的多值水平值被设定为1。在承载三值图案的β区域中，暗像素的多值水平值被设定为0，亮像素的多值水平值被设定为1，第一中间像素的多值水平值被设定为1/2。在承载四值图案的α区域中，暗像素的多值水平值被设定为0，亮像素的多值水平值被设定为1，第一中间像素的多值水平值被设定为1/3，第二中间像素的多值水平值被设定为2/3。
也即，当“I”被设定为从0到(X-1)范围内的一个整数时，在承载X值图案的区域的各个像素中第I个中间像素的多值水平值为I/(X-1)。在此，暗像素对应于第0个中间像素，由此，暗像素的多值水平值为0。同样，亮像素对应于第I个中间像素，由此，亮像素的多值水平值为1。
下面是对多值信息的详细描述。如上文所述，多值信息被作为全息图记录在全息光盘701的多值信息区域703上。与多值信息相关的全息图通过参考光束402和承载二值图案上的信息的信息光束401之间的干涉进行记录。多值信息是代表所承载的X值图案和信息光束401的像素之间的关系的信息。
举例而言，相关于承载二值图案的γ区域，多值信息是包含信息光束401中γ区域的位置以及承载到γ区域的X值图案的“X”值也即在该实施例中为“2”的信息。如果有必要，多值信息包含第I个中间像素和它的多值水平值的关系，也即，在该实施例中亮像素的多值水平值为“1”和暗像素的多值水平值为“0”的关系。
举例而言，相关于承载四值图案的α区域，多值信息是包含信息光束401中α区域的位置以及承载到α区域的X值图案的“X”值，也即在该实施例中为“4”的信息。如果有必要，多值信息包含第I个中间像素和它的多值水平值之间的关系，也即，在该实施例中亮像素的多值水平值为“1”，暗像素的多值水平值为“0”，第一中间像素的多值水平值为“1/3”，第二中间像素的多值水平值为“2/3”的关系。
当发自记录/再现半导体激光器301的光束在直径方向上的强度分布基本上不是高斯分布，当在记录/再现半导体激光器301中有个别差异，或者当包括记录/再现半导体激光器301或物镜310的光学系统有装配偏差时，所述光盘记录设备和方法能够承载具有根据光束在直径方向的强度分布的水平值的多值图案。也即，当信息光束401和参考光束402相互干涉时，可以减小干涉对比的效果。
进一步而言，由于多值图案能被有效承载，就可以增加能够被承载的信息量。此外，可以确定能够被承载的信息量。
由于发自记录/再现半导体激光器301的光束在直径方向的强度分布能够不需要单独的调整传感器等被探测，就可以简化制造光盘记录设备的过程。
进一步而言，在这样的光盘中，二值图案信息相关于多值水平值进行记录，使光盘记录设备能够容易地检查相应于每一个像素的多值水平值。
如上文所述，在全息光盘330上记录全息图之前，从S101到S106的过程先被进行。然而，并不总是必要紧挨着全息光盘330上记录全息图之前进行从S101到S106的过程。进一步而言，也并不总是必要每当在全息光盘330上记录全息图时就进行从S101到S801的过程。例如，可以以预定的时间间隔或者每当光盘记录设备的电源开启时进行从S101到S801的过程。还有，当制造光盘记录设备时，可以在装运前的调整时间仅进行一次从S101到S801的过程。
根据本发明的光盘记录设备、控制光盘记录设备的方法和所使用的信息记录光盘不限于上文提到的各个实施例，并且能够在运用共线全息图记录方法之外的其他方法的用于光盘的记录/再现设备中使用。例如，它们能在运用如图10所示的两光束干涉全息图记录方法的记录/再现设备中使用，图10中，如先前的实施例中的对应的元件被给予相应的参考数字。
进一步而言，在第一和第二实施例中叙述了使用一个CMOS型固态图像传感器314的实例。然而，如图11所示，可以在用于外部谐振器的衍射光栅303和空间光调制器304之间进一步设置光束分离器317b、聚焦透镜313d和CMOS型固态图像传感器314b。
发射自用于外部谐振器的衍射光栅303的记录/再现激光束的第0光束在入射到空间光调制器304之前先入射到光束分离器317b。入射在光束分离器317b上的记录/再现激光束的第0光束被分成由光束分离器317b反射的光束和以预定的光量比率穿过光束分离器317b的光束。
已经穿过光束分离器317b的光束入射在空间光调制器304上，并且已经由光束分离器317b反射的光束入射在聚焦透镜313d上。入射在聚焦透镜313d上的光束在CMOS型固态图像传感器314b上聚焦，并且探测信号被传送到控制单元403来获得功率密度分布。
光盘记录设备和控制光盘记录设备的方法能够得到进行信息记录/再现时的实时功率密度分布。因此，即使当发自记录/再现半导体激光器301的光束在直径方向上的密度分布变化时，也可以减少被记录在亮像素中，有时也会记录在亮像素和暗像素中的信息光束401数量上的差异。
另外的优势和修改对于本技术领域的熟练人员容易实现。因此，本发明在其更广阔的各个方面并不限于本文显示和叙述的具体的细节和代表性的实施例。可以作出各种修改而不背离由附后的权利要求及其等效内容定义的本发明的总体概念的精神和范围。

Claims (12)

1.一种光盘记录设备，其特征在于，该光盘记录设备包括：
配置成发射记录照射光束的记录光束源；
配置成对于多个像素将所述记录照射光束调制成信息光束和参考光束的空间光调制器；
配置成将所述记录照射光束、所述参考光束、或者所述信息光束和参考光束聚焦到信息记录层上的聚焦单元；
配置成探测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布的图像传感装置；和
配置成控制所述空间光调制器的控制单元，
其中，所述光盘记录设备被配置成在光盘中形成的信息记录层上通过由承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间的干涉产生的干涉条纹记录作为全息图的信息，
其中，所述控制单元被进一步配置成基于所述图像传感装置所探测的所述光强分布，对所述多个像素中的至少一些像素获得代表各像素承载的信息量的值，并且根据该值控制空间光调制器，使关于所述值的信息由所述信息光束承载。
2.如权利要求1所述的光盘记录设备，其特征在于，
所述信息光束承载二值图案。
3.如权利要求1所述的光盘记录设备，其特征在于，
所述控制单元被进一步配置成基于由所述图像传感装置探测到的所述光强分布将所述空间光调制器的至少一部分分割为预定数量的区域，以及其中，具有最大幅值的所述值由在所有区域中所探测到的光强分布最大的区域中的像素承载。
4.如权利要求2所述的光盘记录设备，其特征在于，
所述控制单元被进一步配置成基于由图像传感装置探测到的所述光强分布将所述空间光调制器的至少一部分分割为预定数量的区域，以及其中，具有最大幅值的所述值由在所有区域中所探测到的光强分布最大的区域中的像素承载。
5.一种光盘记录方法，其特征在于，该光盘记录方法包括：
发射记录照射光束；
由空间光调制器对于多个像素将所述记录照射光束调制为信息光束和参考光束；
将所述记录照射光束、所述参考光束、或者所述信息光束和参考光束聚焦到信息记录层上来记录信息；
探测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布；
控制所述调制，包括
基于探测到的所述光强分布，对所述多个像素中的至少一些像素获得代表各像素承载的信息量的值，和
根据该值控制所述调制，使与所述值相关的信息由信息光束承载；和
在光盘中形成的信息记录层上通过由承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间的干涉产生的干涉条纹记录全息图。
6.如权利要求5所述的光盘记录方法，其特征在于，
所述信息光束承载二值图案。
7.如权利要求5所述的光盘记录方法，其特征在于，
所述获得包括将所述空间光调制器的至少一部分分割为预定数量的区域，并且具有最大幅值的所述值由在所有区域中所探测到的光强分布最大的区域中的像素承载。
8.如权利要求6所述的光盘记录方法，其特征在于，
所述获得包括将所述空间光调制器的至少一部分分割为预定数量的区域，并且具有最大幅值的所述值由在所有区域中所探测到的光强分布最大的区域中的像素承载。
9.一种光盘记录设备的控制方法，该光盘记录设备包括配置成发射记录照射光束的记录光束源，配置成将所述记录照射光束、参考光束、或者信息光束和参考光束聚焦到信息记录层上的聚焦单元，配置成探测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布的图像传感装置；和配置成对于多个像素将所述记录照射光束调制成所述信息光束和所述参考光束的空间光调制器，其特征在于，该方法包括：
基于所述图像传感装置所探测的所述光强分布，对所述多个像素中的至少一些像素获得代表各像素承载的信息量的值；
根据该值控制所述空间光调制器，使与所述值相关的信息由所述信息光束承载；和
通过由承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间的干涉产生的干涉条纹在信息记录层上记录作为全息图的所述信息。
10.如权利要求9所述的光盘记录设备的控制方法，其特征在于，
所述信息光束传递二值图案。
11.如权利要求9所述的光盘记录设备的控制方法，其特征在于，该方法还包括：
根据由图像传感装置探测到的光强分布将所述空间光调制器的至少一部分分割为预定数量的区域；以及
具有最大幅值的所述值由在所有区域中所探测的光强分布最大的区域中的像素承载。
12.如权利要求10所述的光盘记录设备的控制方法，其特征在于，该方法还包括：
根据光强分布将空间光调制器的至少一部分分割为预定数量的区域；以及
具有最大幅值的所述值由在所有区域中所探测到的光强分布最大的区域中的像素承载。
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