CN101030408A - 光盘记录装置,光盘记录装置的控制方法,以及光盘 - Google Patents

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Abstract

本发明的光盘记录装置和方法，利用记录光束源、将记录照射光束调制为承载信息的信息光束和参考光束的空间光调制器、将该信息光束和该参考光束聚焦于信息记录层上的聚焦单元、检测该信息光束的强度分布的图像检测装置、以及控制单元。该控制单元根据图像检测装置检测出的强度分布控制空间光调制器。光盘记录装置及其控制方法因此具有高信噪比。

Description

光盘记录装置，光盘记录装置的控制方法，以及光盘
                         相关申请的交叉引用
本申请基于并要求享有于2006年2月28日提交的在先的第2006-053599号日本专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于本文中。
                            技术领域
本发明涉及用于将信息作为全息图记录于光盘上的光盘记录装置，该光盘记录装置的控制方法，以及光盘。
                            背景技术
近来开发出使用全息图的体记录类型的高密度光盘(下面称为″全息光盘″)以及全息光盘所用的记录/再现装置，进而将其投入实际应用。全息光盘记录方法是通过使承载图像的信息光束和用于记录的参考光束在感光材料中互相干涉、并整体记录经过诸如液晶元件或数字微镜装置的空间光调制器数字编码的二维图像来记录信息的方法。信息可在信息记录层的厚度方向上以三维方式记录，并且可以在信息记录层的同一位置或重叠位置进行多重信息记录。因此，与HD DVD为代表的在平面表面上进行记录的记录方法相比，可以显著提高记录容量。此外，因为可以在信息再现时按二维图像为单位读取信息，所以可以获得较高的信息传送速度。
已经开发出与全息光盘所用的记录/再现装置有关的方法。那些技术当中，以共轴方式设置信息光束和参考光束的共线全息记录方法作为诸如HD DVD或蓝光光盘这类光盘所用的记录/再现装置的后继者受到关注。
使用共线全息记录方法的技术在例如光学综述(Optical Review)第12卷、第2期、第90-92页(2005)中的论文“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)第297-303页(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JPA(公开公报)公报中有所披露。共线全息记录方法中，由空间光调制器对记录/再现用激光器所发射的绿色或蓝紫色激光束进行强度调制，以便产生由物镜聚焦于光盘的信息记录层上的信息光束和参考光束。接着，通过使信息光束和参考光束在信息记录层中互相干涉产生干涉条纹图案，并定影于信息记录层中。因而信息记录为全息图。
共线全息记录方法中，记录/再现激光器所产生的记录用的信息光束和参考光束透过分色镜，并由物镜照射到光盘上，以便在全息记录层中产生干涉图案。
同时，信息记录于全息光盘上时，记录/再现激光器所产生的光束在直径方向上的强度分布通常如2005-195767号JPA(公开公报)公报中所披露的那样服从高斯分布。而且，提出了用于使强度分布均匀的技术，以及用于在用具有这种强度分布的光束记录信息时按空间光调制器的曝光时间分割的切趾法(apodization)形成灰度单元状态(grayscale cellstate)的技术。
全息光盘用的记录/再现装置中，当记录/再现用激光器所产生的光束在直径方向上的强度分布并不服从高斯分布时，当记录/再现半导体激光器中存在个体差异时，或者当其中包括记录/再现半导体激光器或物镜的光学系统存在组装变化时，难以使强度分布均匀。
当信息光束和参考光束互相干涉时，记录/再现半导体激光器所产生的光束在直径方向上的强度分布影响干涉对比(interference contrast)。因此，当末对强度分布进行充分的均匀化时，干涉对比会发生不规则，因而信噪比降低。
                            发明内容
本发明其目的在于提供一种具有高信噪比的光盘记录装置及其控制方法。
根据本发明的一个方面，光盘记录装置包括：发出记录照射光束的记录光束源；对于多个像素将记录照射光束调制为信息光束和参考光束的空间光调制器；将记录照射光束、参考光束、或信息光束及参考光束聚焦于信息记录层上的聚焦单元；检测记录照射光束或信息光束的光强分布的图像检测装置；以及控制空间光调制器的控制单元。光盘记录装置可以通过承载信息的信息光束和参考光束两者间干涉所产生的干涉条纹将信息作为全息图记录于光盘中形成的信息记录层上。此外，控制单元使表示要照射至所述信息记录层的信息光束所承载的横跨多个像素中的至少一些像素的经过积分的强度分布的值改变。
根据本发明的另一方面，光盘记录装置的控制方法包括使表示要照射至所述信息记录层的信息光束所承载的横跨多个像素中的至少一些像素的经过积分的强度分布的值改变。控制方法中，光盘记录装置可以由承载信息的信息光束与参考光束的干涉所产生的干涉条纹将信息作为全息图记录于光盘中形成的信息记录层上。
此外，光盘记录装置包括：发出记录照射光束的记录光束源；将记录照射光束调制为信息光束和参考光束的空间光调制器；将记录照射光束、参考光束、或信息光束及参考光束聚焦于信息记录层上的聚焦单元；以及检测记录照射光束或信息光束的光强分布的图像检测装置。
                            附图说明
随着参照下列附图所进行的更为清楚的说明，可以很容易地得到对本发明及其很多附属优点更为全面的理解：
图1是图示说明本发明第一实施例的全息光盘的剖视图；
图2是第一实施例的光盘记录/再现装置的光学系统的说明图；
图3是第一实施例的参考光束和信息光束的调制图案的说明图；
图4是第一实施例的光盘记录/再现装置的控制系统的说明图；
图5是第一实施例的光盘记录/再现装置的控制方法的说明图；
图6是第一实施例的光盘记录/再现装置的功率密度分布的说明图；
图7是本发明第二实施例的全息光盘的说明图；
图8是第二实施例的光盘记录/再现装置的控制方法的说明图；
图9是第二实施例的光盘记录/再现装置的功率密度分布的说明图；
图10是本发明另一实施例的光盘记录/再现装置的修改例的说明图；以及
图11是本发明另一实施例的光盘记录/再现装置的另一修改例的说明图。
                          具体实施方式
下面参照附图说明本发明优选实施例的光盘记录装置、光盘记录方法、及其所用的光盘。
首先说明为本发明第一实施例光盘的全息光盘。全息光盘是一种能够将信息光束和参考光束之间干涉所产生的明暗交替的干涉条纹图案作为全息图记录的光盘。图1是第一实施例的全息光盘的剖视图。如图1所示，第一实施例的全息光盘具有在聚碳酸酯制成的基底101上依次层叠有透明间隙层103、分色镜层104、透明间隙层105、用作信息记录层的全息记录介质层106、以及保护层107的结构。基板101在全息记录介质层106一侧的表面上形成有伺服面102。伺服面102中形成有聚焦伺服、跟踪伺服、以及搜索伺服用的导孔或导穴(pits)。
而且，图1示出第一波长的伺服激光束108由物镜310聚焦于伺服面102上、而不同于第一波长的第二波长的记录/再现激光束109则由物镜310聚焦于分色镜层104上这种状态。
第一实施例中，大约650纳米波长的红色激光束或者大约780纳米波长的红外激光束可以用作第一波长的伺服激光束108。而就全息记录介质层的设计灵活性而言可供使用的半导体激光束或405纳米波长的蓝紫色激光束则可以用作第二波长的记录/再现激光束109。作为替代，532纳米波长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让伺服激光束108和记录/再现激光束109透射。间隙层103通过用例如旋涂法在基底101上涂覆诸如紫外树脂的材料来形成。间隙层105通过用例如旋涂法在分色镜层104上涂覆诸如紫外树脂的材料来形成。间隙层103和105用于在全息记录介质层106和伺服面之间提供间隙。所提供的该间隙用来调整将要通过在全息记录介质层106中形成信息光束和参考光束互相干涉的、具有预定大小的区域所产生的全息图的大小。
分色镜层104通过用电介质多层涂覆(溅射)法在间隙层103上形成波长分离滤光片来形成。分色镜层104让伺服激光束108透射，但使记录/再现激光束109反射。因此，记录/再现激光束109的参考光束和信息光束在全息记录介质层106中互相干涉，使得信息作为全息图记录。
全息记录介质层106是全息图由记录/再现激光束的参考光束和信息光束之间的干涉形成。全息记录介质层106由例如光敏聚合物这类对第二波长的记录/再现激光束109敏感但对第一波长的伺服激光束108不敏感的记录介质所形成。光聚合物是通过对利用可聚合化合物(单体)进行光聚合作用的感光材料。通常，光聚合物包含作为主要成分的单体、光聚合作用起始剂(initiator)、以及负责防止进行记录前后体积变化的多孔基质(porousmatrix)。而且，全息记录介质的膜厚设定为几百微米，以便进行信号再现时获得充分的衍射效率，当执行信号再现时。
如下进行全息记录介质层106上的全息记录过程。首先，信息光束和参考光束在全息记录介质上叠加，从而形成干涉条纹。此时，光聚合物的光聚合作用引发剂吸收光子而被激活，因而干涉条纹的亮带内的单体聚合启动激活。单体聚合持续进行的同时消耗干涉图案的亮带中存在的单体。然后，单体从干涉条纹的暗带移至亮带。因而，干涉条纹图案的亮带和暗带两者间便有密度差发生。因此，随干涉条纹图案的强度分布形成折射率调制，以便进行全息记录。
伺服激光束108由物镜310聚焦于伺服面102上。而记录/再现激光束由物镜310聚焦于分色镜层104上。为了减小相对于伺服控制而言的负载，物镜310由其两表面都是非球面的单个透镜所组成以便具有较轻重量。而且，物镜310对于伺服激光束108的波长和记录/再现激光束109的波长进行了优化。因此，可以使用复合物镜，其中色差通过对物镜的激光束入射表面雕刻衍射光栅311得到了校正。由衍射光栅311衍射的零级光束用作记录/再现激光束109。而由衍射光栅311衍射的正负一级光束则用作伺服激光束108。该结构可以通过转用目前用于DVD/CD兼容透镜的技术很容易地实现。而且，当物镜310的孔径数(numberof aperture)对于伺服激光束108和记录/再现激光束109有所不同时，倾向于在物镜310之前直接配置由波长选择滤光器所组成的孔径限制滤光器(未图示)。
接下来说明第一实施例全息光盘用的记录/再现装置(光盘记录装置)。该实施例光盘用的记录/再现装置对具有图1中所示结构的全息光盘进行记录/再现过程。采用信息光束和参考光束共轴设置的共线全息记录方法作为全息记录方法。图2是图示说明第一实施例全息光盘用的记录/再现装置的光学系统结构的示意图。
如图2所示，该实施例光盘用的记录/再现装置包括光学系统，其中包括：用于发出记录/再现光束的记录/再现半导体激光器301(记录光束源)；用于发出伺服激光束的伺服半导体激光器315；准直透镜302a和302b；外部谐振器用的衍射光栅303；空间光调制器304；空间滤光器305；偏振分束器306a和306b；衍射光栅316；分束器317；二向色棱镜307；1/4波片308；反射镜309；物镜310(聚焦单元)；聚焦透镜313a、313b、以及313c；柱面透镜318；光检测器319和320；以及CMOS型固态图像传感装置314(图像检测装置)。光盘用的记录/再现装置包括致动器312和搜索致动器340作为伺服机构的一部分。所提供的致动器312用于进行聚焦伺服和跟踪伺服。所提供的搜索致动器340用于在记录全息图时搜索全息光盘的转动。
现说明记录/再现光学系统。记录/再现半导体激光器301发出例如具有405纳米波长作为第二波长的蓝紫色激光束，作为记录/再现激光束。记录/再现半导体激光器301所发出的线偏振激光束由准直透镜302a从发散光束转换为平行光束。记录/再现半导体激光器301可以具有激光器的振荡波长随工作温度或注入电流的变动而变化这种模式跳变(modehopping)性质。因此，模式跳变性质对于就波长偏移而言具有极其严格的界限的全息光盘来说并不理想。由于该原因，本实施例中外部谐振器用的衍射光栅303直接设置于准直透镜302之后。经过衍射光栅303衍射的光束返回至激光装置，并形成谐振器使得光束按预定波长振动。本实施例中，使用简便的利特罗(Littrow)型谐振器使得1级衍射光束返回至激光装置，并且提取具有稳定波长的0级衍射光束以供使用。作为替代，也可以采用不同于该Littrow型谐振器的利特曼(Littman)型谐振器作为外部谐振器用的衍射光栅303。将来，当具有较长相干距离和几乎没有波长偏移的DFB(分布式反馈)激光器进入实际应用时，DFB激光器可用作半导体激光器301，这样不必对外部谐振器提供衍射光栅303。
外部谐振器用的衍射光栅303所出射的记录/再现激光束109的零级衍射光束入射于空间光调制器304上。入射的零级光束受到空间光调制器304的光强调制，以便转换为所出射的参考光束和信息光束。除了液晶元件之外，还可以采用大约例如几微秒高响应速度的数字微反射镜装置或铁电液晶元件作为空间光调制器304。
图3是空间光调制器304对参考光束402和信息光束401进行调制的图案的说明图。
信息光束401通过对所要记录的信息进行数字编码并将纠错码结合到该经过编码的数字码中，来承载二值图案的信息。信息光束区中的数据量取决于空间光调制器、光敏图像检测装置的像素数量、或编码方法，大约每帧10至20Kbit(K位)。本实施例中，由″0″和″1″组成的二值图案假定为所要记录的信息。但可采用多值图案作为所要记录的信息。该情形下，能够显著提高每帧的数据量。多值图案将在第二实施例中详细说明。
空间滤光器305包括两个透镜和一针孔。空间光调制器304所出射的参考光束402和信息光束401入射于空间滤光器305上。空间滤光器305将不必要的高级衍射光束从入射的参考光束402和信息光束401当中去除，故出射的参考光束402和信息光束401没有高级衍射光束。
空间滤光器305所出射的、没有不必要的高级衍射光束的信息光束401和参考光束402，分别通过偏振分束器306a和二向色棱镜307。然后，信息光束401和参考光束402是由1/4波片308转换为圆偏振光束，然后由反射镜309反射。因而，信息光束401和参考光束402由物镜310会聚照射到全息光盘330上。
由全息光盘330反射的信息光束401和参考光束402，在与信息光束401和参考光束402导向全息光盘的方向相反的方向上通过物镜310，并且由(入射光路上的)1/4波片308转换为线偏振光束，与从二向色棱镜307导向1/4波片308的线偏振光束相垂直。转换为线偏振光束的反射光束由偏振分束器306a反射，随后由聚焦透镜313c聚焦。聚焦以后，该反射光束由CMOS型固态图像传感装置314作为二维图像接收。
下面说明伺服光学系统。该实施例中作为伺服控制进行聚焦伺服、跟踪伺服、以及搜索伺服。
伺服半导体激光器315发出例如具有650纳米波长作为第一波长的红色激光束，或者具有780纳米波长作为第一波长的红外激光束。伺服半导体激光器315发出的线偏振激光束由准直透镜302b从发散光束转换为平行光束。然后，平行光束通过偏振分束器306b。通过偏振分束器306b的平行光束入射于衍射光栅316上并由该衍射光栅316衍射，以便分束为3束衍射光束，具体来说，分束为0级光束和正负1级光束。于是，3束衍射光束当中，举例来说，可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索全息光盘330的转动。
将具有矩形剖面形状的普通衍射光栅用作衍射光栅316，并将该光栅的沟深设定为使得衍射效益成为期望值。而图2中为了便于说明，来自衍射光栅316的3束衍射光束作为一束光束示出。当将偏振衍射光栅用作衍射光栅316时，可只使一路入射光束衍射，因而改善光束的使用效率。
衍射光栅316分束的3束衍射光束由二向色棱镜307反射，由1/4波片308实现圆偏振，由反射镜309反射，并由物镜310会聚照射到全息光盘330的伺服面102上。这里，1/4波片308是对记录/再现激光束的波长和伺服激光束的波长均起到1/4波片作用的元件。由全息光盘330的伺服面102反射的伺服激光束(衍射光束)在与入射光路相反的方向上通过物镜310。在相反方向上通过的反射光束由1/4波片308转换为线偏振光束，与入射光路上的线偏振光束相垂直。然后，转换为线偏振光束的反射光束由二向色棱镜307和偏振分束器306b反射。由偏振分束器306b反射的反射光束由分束器317以预定光量比分束为由分束器317反射的光束和通过分束器317的光束。
由分束器317反射的光束由聚焦透镜313a从平行光束转换为会聚光束。转换为会聚光束的光束在通过柱面透镜318时由柱面透镜318折射，然后聚焦于光检测器319上。光检测器319将聚焦光束的光功率转换为电信号。由聚焦于光检测器319上的光束斑进行聚焦伺服以驱动致动器312。
同时，通过分束器317的透射光束由聚焦透镜313b从平行光束转换为会聚光束，随后聚焦于光检测器320上。由聚焦于光检测器320上的透射光束的光束斑进行跟踪伺服这样驱动致动器312。此外，由聚焦于光检测器320上的反射光束的光束斑进行搜索伺服以驱动搜索致动器340。
图4是第一实施例全息光盘用的记录/再现装置的控制系统结构的说明图。如图4所示，作为控制系统有一控制单元403与记录/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、以及搜索致动器340连接，从而能够对其发送控制信号。而且，该控制单元与CMOS型固态图像传感装置314和光检测器319及320连接，从而能够接收其输出的检测信号。
图5是当全息光盘用的记录/再现装置在全息光盘上记录信息时的控制方法的说明图。通过由控制单元403将控制信号发送给记录半导体激光器301、空间光调制器305、致动器302、伺服半导体激光器315、以及搜索致动器340来进行控制方法。
首先，控制单元403将伺服半导体激光器315开始发光用的控制信号发送给伺服半导体激光器315(S101)。伺服半导体激光器315所发出的激光束如上所述会聚照射到全息光盘330的伺服面102上。然后，会聚照射到全息光盘330的伺服面102上的激光束如上所述由伺服面102反射，并聚焦于光检测器319及320上。
控制单元403接收光检测器319及320所发送的从伺服面102所反射的激光束的检测信号。而且，控制单元403输出控制信号给致动器312以进行聚焦伺服和跟踪伺服(S102)。
接着，控制单元403通过控制诸如载送架的移动单元(未图示)将伺服半导体激光器315所发出的激光束移动至目标轨道，以便将激光束照射到目标轨道上(S103)。这里，目标轨道是记录/再现半导体激光器301所发出的激光束并非照射于全息光盘330的全息记录介质层106上、而是照射于分色镜层104上的轨道。
将激光束移动至目标轨道以后，控制单元403将记录/再现半导体激光器301开始发光用的控制信号发送给记录/再现半导体激光器301(S104)。记录/再现半导体激光器301所发出的激光束如上所述会聚照射到全息光盘330的分色镜层104上。然后，会聚照射到全息光盘330的分色镜层104上的激光束如上所述由分色镜层104反射，并聚焦于CMOS型固态图像传感装置314上。
控制单元403接收CMOS型固态图像传感装置314所发送的从分色镜层104所反射的激光束的检测信号。而且，控制单元403得到记录/再现半导体激光器301的功率密度分布(强度分布)(S105)。这里，CMOS型固态图像传感装置314所发送的检测信号是表示聚焦于CMOS型固态图像传感装置314上的激光束的强度分布。记录/再现半导体激光器301的功率密度分布可根据CMOS型固态图像传感装置314对每一像素接收到的光束强度和空间光调制器304对每一像素的调制状况之间的比例得到。
因此，当记录/再现半导体激光器301开始发光时，较好是控制单元403将空间光调制器304对各个像素的调制状况设定为相同状况。同时，较好是将CMOS型固态图像传感装置314对各个像素的感光状况设定为基本上相同的状况。该情形下，CMOS型固态图像传感装置314对各个像素感光的强度可以视作为记录/再现半导体激光器301的功率密度分布。这里，光束强度是通过将功率密度相对于区域积分得到的数值。
接着，控制单元403根据所得到的功率密度分布获得空间光调制器304的校正值(S106)。下面说明获得该校正值的方法。
控制单元403在将全息图记录于全息光盘330上时根据所获得的校正值控制空间光调制器304(S107)。
具体来说，控制单元403控制空间光调制器304以便根据校正值减小信息光束401其承载二值图案信息的光束的各个像素当中各个明亮像素的光量。即，举例来说将校正值设定为0至1范围内的系数时，控制单元403控制空间光调制器304使得明亮像素的光量为校正值和校正前光量之乘积。同样需要的话，控制单元403控制空间光调制器304以便根据校正值减小信息光束401其承载二值图案信息的光束的各个像素当中各个黑暗像素的光量。
这里，光量(照射量)是通过将功率密度相对于时间积分得到的数值。也就是说，进行控制使得各个像素的光量为预定光量。举例来说，当液晶元件用作空间光调制器304时，便控制明亮像素相对于记录/再现半导体激光器301所发出的激光束的传递系数。而举例来说，当数字微反射镜装置用作空间光调制器304时，便控制记录/再现半导体激光器301所发出的激光束从空间滤光器305反射至在前的光学系统时的时间。
现在说明获得该校正值的方法。由控制单元403获得的功率密度分布通常大体为例如图6所示的高斯分布。本实施例中，将说明其中功率密度分为P0至P4五个等级、并通过将四个校正值其中任何一个应用于各个像素来控制空间光调制器304这种例子。这里，图6中所示的A至B的区域是任意区域。具体来说，该区域是例如相对于通过使用空间光调制器304转换为信息光束401的记录/再现半导体激光器301的光束的区域、增加考虑到例如光学系统装配准确度的宽裕范围所得到的区域。
控制单元403所得到的功率密度的最高功率密度设定为P0。具体来说，当功率密度分布如上所述大体是一般的高斯分布时，中心位置处的功率密度设定为P0。同时，将控制单元403所获得的功率密度的最低功率密度设定为P4。具体来说，当功率密度分布大体是一般的高斯分布时，外围边缘部分的功率密度设定为P4。P0至P4的功率密度范围分为四个均等的部分。举例来说，A至B的区域根据所分的功率密度分布范围分为四个区域α、β、γ、以及δ。
然后，功率密度最低并作为基准的区域δ的校正值设定为1。三个剩余区域其中每一区域中，得到对应区域中的最高功率密度接近于区域δ中的最低功率密度这种校正值。此时，理想的来说，得到对应区域中的最高功率密度与区域δ中的最低功率密度相等这种校正值。具体来说，可将区域γ的校正值设定为P4/P3，区域β的校正值设定为P4/P2，而区域α的校正值设定为P4/P1。
当记录/再现半导体激光器301所发出的光束在直径方向上的强度分布大体上并非高斯分布时，当记录/再现半导体激光器301中存在个体差异时，或者当包括记录/再现半导体激光器301或物镜310在内的光学系统存在装配变动时，光盘记录装置和方法可以减小各明亮像素当中或是各明亮像素和各黑暗像素当中所要记录的信息光束401的数量差异。也就是说，当信息光束401和参考光束402互相干涉时，可减小对干涉对比的作用。
因为可在不需要独立调节的传感器等的情况下检测记录/再现半导体激光器301所发出的光束在直径方向上的强度分布，所以能够简化光盘记录装置的制造过程。
如上所述，在全息图记录于全息光盘330上之前进行过程S101至S106。但并不总是需要在紧挨着全息图记录于全息光盘330上之前进行过程S101至S106。此外，并不总是需要每当全息图记录于全息光盘330上时均进行过程S101至S106。举例来说，可在预定时间间隔或每当光盘记录装置其电源开启时进行过程S101至S106。而当制造光盘记录装置时，可在出厂之前调整时进行一次过程S101至S106。
图7是本发明第二实施例中用作光盘的全息光盘的说明图。本实施例中，与本发明第一实施例的光盘记录装置和方法以及该光盘记录装置和方法所用的光盘中的部分相同的各部分用相同参考标号标注，并省略其说明。
全息光盘701具有校准区702、多值信息区703、以及数据区704。
现说明校准区702。校准区702中，分色镜层104和伺服面102设置于全息光盘701的深度方向。校准区702是设置有第一实施例过程S103中的目标轨的区域。
现说明多值信息区703。多值信息区703中，分色镜层104、全息记录介质层106、以及伺服面102设置于全息光盘701的深度方向。多值信息区703的全息记录介质层106是通过信息光束401和参考光束402之间干涉所形成的全息图。多值信息区703中所要记录的全息图其信息光束401是承载对所要记录的信息进行数字方式编码并将纠错码结合于经过编码的数字码中所得到的二值图案信息的光束。
现说明数据区704。数据区704中，分色镜层104、全息记录介质层106、以及伺服面102设置于全息光盘701的深度方向。数据区704的全息记录介质层106是通过信息光束401和参考光束402之间干涉形成全息图的层。要记录于多值信息区703中的全息图其信息光束401，是承载对所要记录的信息进行数字方式编码并将纠错码结合于经过编码的数字码中所得到的多值图案信息或者二值图案和多值图案相组合信息的光束。
图8是当第二实施例全息光盘用的记录/再现装置在全息光盘上进行记录时的控制方法的说明图。通过控制控制单元403将控制信号发送给记录/再现半导体激光器301、空间光调制器304、致动器302、伺服半导体激光器315、以及搜索致动器340的信号发送来进行控制方法。
图8实施例中一开始执行如图5实施例情形的动作S101至S105。随后，控制单元403根据所得到的功率密度分布获取相对于空间光调制器304各单个像素的多值水平值(S801)。下面具体说明获得多值水平值的方法。这里，多值水平值是分别表示对相应像素所承载的信息量的各数值。
当相对于一个像素的数字信号由1位(bit)组成时使用的是二值图案。该情形下，可在位(bit)值是1时将相应的像素设定为明亮像素，而当位(bit)值是0时将相应的像素设定为黑暗像素。当相对于一个像素的数字信号由2位(bit)组成时使用的是四值图案。该情形下，举例来说，可在2位(bit)值是11、00、01、以及10时分别将相应的像素设定为明亮像素、黑暗像素、比黑暗像素亮但比明亮像素暗的第一中间像素、以及比第一中间像素亮但比明亮像素暗的第二中间像素。
控制单元403根据所得到的多值水平值控制空间光调制器304，以便将全息图记录于全息光盘701的多值信息区703中(S802)。多值信息区703中，记录的是相对于所得到的多值水平值的多值信息。
控制单元403根据所得到的多值水平值控制空间光调制器304，以便将全息图记录于全息光盘701的数据区704中(S803)。数据区704中记录的是所要记录的信息或例如是如上所述对其进行过编码以便将要记录的信息。
具体来说，控制单元403控制空间光调制器304以便根据多值水平值减小信息光束401其承载多值图案信息的光束的各单个像素的光量。举例来说，当多值水平值设定为0至1范围内的系数时，控制单元403控制空间光调制器304使得各像素的光量成为多值水平值和当该多值水平值设定为1时的光量两者之乘积。
现说明获得多值水平值的方法。控制单元403所得到的功率密度分布通常如例如图9所示大体为高斯分布。本实施例中将说明其中功率密度分为P0至P3四个等级、通过将四个多值水平值其中任一数值应用于各个像素来控制空间光调制器304的例子。这里，图9中所示的A至B的区域是任意区域。A至B的区域是相对于通过使用空间光调制器304转换为信息光束401的记录/再现半导体激光器301的光束的区域、增加考虑到例如光学系统装配准确度的宽裕范围所得到的区域。
控制单元403所得到的功率密度的最高功率密度设定为P0。举例来说，当功率密度分布如上所述大体是一般的高斯分布时，中心位置处的功率密度设定为P0。同时，将控制单元403所获得的功率密度的最低功率密度设定为P3。举例来说，当功率密度分布如上所述大体是一般的高斯分布时，外围边缘部分的功率密度设定为P3。P0至P3的功率密度范围分为三个均等的部分。举例来说，A至B的区域根据所分的功率密度分布范围分为三个区域α、β、以及γ。
然后，功率密度最低并作为基准的区域γ设定为使用明亮像素和黑暗像素承载二值图案的区域。继区域γ之后功率密度最低的区域β设定为使用明亮像素、黑暗像素、以及第一中间像素承载三值化图案的区域。继区域β之后功率密度最低的区域α设定为使用明亮像素、黑暗像素、第一中间像素、以及第二中间像素承载四值化图案的区域。本实施例中，继区域β之后功率密度最低的区域α是功率密度最高的区域。
承载二值图案的区域γ中，举例来说，黑暗像素的多值水平值设定为0，而明亮像素的多值水平值设定为1。承载三值化图案的区域β中，黑暗像素的多值水平值设定为0，明亮像素的多值水平值设定为1，而第一中间像素的多值水平值设定为1/2。承载四值化图案的区域α中，黑暗像素的多值水平值设定为0，明亮像素的多值水平值设定为1，第一中间像素的多值水平值设定为1/3，而第二中间像素的多值水平值设定为2/3。
也就是说，当″I″设定为0至(X-1)范围内的整数时，承载X值图案的区域其各单个像素当中的第I中间像素的多值水平值是I/(X-1)。这里，黑暗像素与第0中间像素相对应，于是黑暗像素的多值水平值是0。而明亮像素则与第I中间像素相对应，于是明亮像素的多值水平值是1。
现具体说明多值信息。如上所述，多值信息作为全息图记录于全息光盘701的多值信息区703上。与多值信息有关的全息图通过参考光束402和承载二值图案信息的信息光束401两者间的干涉来记录。多值信息是表示所承载的X值化图案和信息光束401的各像素之间关系的信息。
举例来说，就承载二值图案的区域γ而言，该多值信息是包含区域γ在信息光束401中的位置以及对区域γ所承载的X值化图案的″X″值即本实施例中″2″的信息。需要的话，该多值信息包含第I中间像素和其多值水平值之间的关系，即本实施例中明亮像素的多值水平值为″1″和黑暗像素的多值水平值为″0″这种关系。
举例来说，就承载四值化图案的区域α而言，该多值信息是包含区域α在信息光束401中的位置以及对区域α所承载的X值化图案的″X″值即本实施例中″4″的信息。需要的话，该多值信息包含第I中间像素和其多值水平值之间的关系，即本实施例中明亮像素的多值水平值为″1″、黑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″、而第二中间像素的多值水平值为″2/3″这种关系。
当记录/再现半导体激光器301所发出的光束在直径方向上的强度分布大体上并非高斯分布时，当记录/再现半导体激光器301中存在个体差异时，或者当包括记录/再现半导体激光器301或物镜310在内的光学系统存在装配变动时，光盘记录装置和方法可以承载其具有的等级根据光束在直径方向上的强度分布的多值图案。也就是说，当信息光束401和参考光束402互相干涉时，可减小对干涉对比的作用。
此外，因为可以有效承载多值图案，所以可提高能够承载的信息量。另外，可确定能够承载的信息量。
因为可在不需要独立调节的传感器等的情况下检测记录/再现半导体激光器301所发出的光束在直径方向上的强度分布，所以能够简化光盘记录装置的制造过程。
此外，此种光盘中，对于多值水平值记录的是二值图案信息，因而光盘记录装置可很方便地检查与各个像素相对应的多值水平值。
如上所述，在全息图记录于全息光盘330上之前进行过程S101至S106。但并不总是需要紧挨着全息图记录于全息光盘330上之前进行过程S101至S106。此外，并不总是需要每当全息图记录于全息光盘330上时均进行过程S101至S801。举例来说，可在预定时间间隔或每当光盘记录装置其电源开启时进行过程S101至S801。而当制造光盘记录装置时，可在出厂之前调整时进行一次过程S101至S801。
本发明的光盘记录装置、该光盘记录装置的控制方法、以及其所使用的光信息记录盘并不限于上述实施例，也可用于使用不同于共线全息记录方法的记录方法的光盘所用的记录/再现装置。举例来说，可用于如图10所示使用双光束干涉全息记录方法的记录/再现装置，其中与上述实施例情形相对应的要素给予相对应的参考标号。
此外，第一实施例和第二实施例中说明了其中使用一个CMOS型固态图像传感装置314的例子。但如图11所示，分束器317b、聚焦透镜313d、以及CMOS型固态图像传感装置314b可以进一步设置于外部谐振器用的衍射光栅303和空间光调制器304之间。
外部谐振器用的衍射光栅303所发出的记录/再现激光束的第0级光束，在入射于空间光调制器304上之前入射于分束器317b上。入射于分束器317b上的记录/再现激光束的第0级光束以预定光量比例分为分束器317b所反射的光束和通过分束器317b的光束。
通过分束器317b的光束入射于空间光调制器304上，而由分束器317b所反射的光束入射于聚焦透镜313d上。入射于聚焦透镜313d上的光束聚焦于CMOS型固态图像传感装置314b上，从而检测信号发送给控制单元403以获得功率密度分布。
光盘记录装置和控制该光盘记录装置的方法可以在进行信息记录/再现时实时获得功率密度分布。因此，即便是记录/再现半导体激光器301所发出的光束在直径方向上的强度分布有所变化，也可减小各明亮像素当中或是各明亮像素和各黑暗像素当中所要记录的信息光束401的量差异。
另外的优点和修改方案对本领域技术人员来说是显然的。。因此，宽泛意义上的本发明不限于本文给出和说明的具体细节和典型实施例。因而，可以在不背离如同所附权利要求及其等同方案所限定的总体发明构思的实质或范围的情况下进行种种修改。

Claims (17)

1.一种光盘记录装置，其特征在于，包括：
配置为发出记录照射光束的记录光束源；
配置为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的空间光调制器；；
配置为将所述记录照射光束、所述参考光束、或所述信息光束及参考光束聚焦于信息记录层上的聚焦单元；
配置为检测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布的图像检测装置；以及
配置为控制所述空间光调制器的控制单元，
其中，所述光盘记录装置配置为通过承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间干涉所产生的干涉条纹将信息作为全息图记录于在光盘中形成的信息记录层上，以及
其中，所述控制单元进一步配置为使表示要照射至所述信息记录层的信息光束所承载的横跨所述多个像素中的至少一些像素的经积分的强度分布的值改变。
2.如权利要求1所述的光盘记录装置，其特征在于，
所述控制单元进一步配置为根据所述值控制所述空间光调制器以减少对至少一些像素的照射光量。
3.如权利要求2所述的光盘记录装置，其特征在于，
所述控制单元进一步配置为根据所述图像检测装置检测出的强度分布将空间光调制器的至少一部分分割为预定数目的区域，并且获得所述值使得除了所述图像检测装置检测出的光束强度最低的区域以外的其他各个区域中的光束强度更为接近于所述图像检测装置检测出的光束强度最低的区域的光束强度。
4.如权利要求3所述的光盘记录装置，其特征在于，
区域的预定数目为4。
5.如权利要求4所述的光盘记录装置，其特征在于，
所述值是比值A/B，
其中，A是各区域当中所检测出的光束强度最低的区域的最低光束强度，B是要根据所述值控制的区域的最低光束强度。
6.一种光盘记录方法，其特征在于，包括下列步骤：
发出记录照射光束；
由空间调制器对于多个像素将所述记录照射光束调制信息光束和参考光束；
将所述记录照射光束、所述参考光束、或所述信息光束及参考光束聚焦于信息记录层上以记录信息；
检测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布；
对所述调制进行控制，包括
使表示要照射至信息记录层的所述信息光束所承载的横跨多个像素中的至少一些像素的经积分的强度分布的值改变；以及
通过承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间干涉所产生的干涉条纹将信息作为全息图记录于在光盘中形成的信息记录层上。
7.如权利要求6所述的光盘记录方法，其特征在于，
所述控制步骤进一步根据所述值减少对至少一些像素的照射光量。
8.如权利要求7所述的光盘记录方法，其特征在于，
所述控制步骤进一步根据强度分布将所述空间光调制器中的至少一部分分割为预定数目的区域，并且获得所述值使得除了光束强度最低的区域以外的其他各个区域中的光束强度更为接近于光束强度最低的区域的光束强度。
9.如权利要求8所述的光盘记录方法，其特征在于，
区域的预定数目为4。
10.如权利要求9所述的光盘记录方法，其特征在于，
所述值是比值A/B，
其中A是各区域当中所检测出的光束强度最低的区域的最低光束强度，B是要根据所述值控制的区域的最低光束强度。
11.一种光盘记录装置的控制方法，该光盘记录装置包括：配置为发出记录照射光束的记录光束源；配置为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的空间光调制器；配置为将所述记录照射光束、所述参考光束、或所述信息光束及参考光束聚焦于信息记录层上的聚焦单元；以及配置为检测所述记录照射光束或所述信息光束的光强分布的图像检测装置，其特征在于，该控制方法包括下列步骤：
使表示要照射至信息记录层的所述信息光束所承载的横跨多个像素中的至少一些像素的经积分的强度分布的值改变；以及
通过承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间干涉所产生的干涉条纹将信息作为全息图记录于在光盘中形成的信息记录层上。
12.如权利要求11所述的光盘记录装置的控制方法，其特征在于，进一步包括：
根据所述值减少对至少一些像素的照射光量。
13.如权利要求11所述的光盘记录装置的控制方法，其特征在于，进一步包括下列步骤：
根据强度分布将空间光调制器中的至少一部分分割为预定数目的区域；以及
获得所述值使得除了图像检测装置检测出的光束强度最低的区域以外的其他各个区域中的光束强度更为接近于图像检测装置检测出的光束强度最低的区域的光束强度。
14.如权利要求13所述的光盘记录装置的控制方法，其特征在于，
区域的预定数目为4。
15.如权利要求14所述的光盘记录装置的控制方法，其特征在于，
所述值是比值A/B，
其中A是各区域当中所检测出的光束强度最低的区域的最低光束强度，B是要根据所述值控制的区域的最低光束强度。
16.一种用于光盘记录装置的光盘，其特征在于，包括：
数据区；
用于记录二值图案的信息的多值信息区，该二值图案与表示信息光束在至少一些像素所承载的信息量的值有关；以及
通过承载信息的所述信息光束和所述参考光束之间干涉所产生的干涉条纹记录于信息记录层上的信息。
17.如权利要求16所述的光盘，其特征在于，进一步包括：
用于根据经过反射的光束获得所述值的校准区域。
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