CN101138027B - 全息记录介质和用于此介质的拾取器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种被适配为存储所记录的全息图的附加信息的全息记录介质(9)、以及与全息记录介质(9)一起使用的全息存储系统的全息拾取器(1)。根据本发明，全息记录介质(9)具有用于存储全息图的全息层(94)、以及用于将用于全息图的读取和/或记录的光束相对于全息记录介质定位的伺服层(92)，其中伺服层(92)是可记录的或可重写的。与这样的全息记录介质(9)一起使用的全息拾取器(1)包括用于将附加数据记录在全息记录介质(9)的伺服层(92)中的光源(13)。

Description

全息记录介质和用于此介质的拾取器
技术领域
本发明涉及一种全息记录介质，更具体地涉及一种被适配为存储所记录的全息图的附加信息的全息盘介质、以及用于同该全息记录介质一起使用的全息存储系统的全息拾取器。
背景技术
在全息数据存储中，通过记录由两个相干激光光束的叠加而产生的干涉图案来存储数字数据。全息数据存储的一个优点是可以例如通过改变两个光束之间的角度或者波长、通过使用相位编码的参考光束等而在同一体积中存储多个数据。为了可靠地重新获得信息，在读出期间全息存储系统的物理性质必须与在记录期间相同。这意味着所述参考光束需要具有相同的波长、相同的波前误差(wavefront error)、相同的光束轮廓(beam profile)、相同的相位编码(如果使用相位编码复用)等。此外，必须以相同的角度、在相同的位置处照亮全息图。为了精确控制或预先设置读出系统，有利地对于每个单独的全息图将易存取的位置、地址或内容特定信息优选地直接存储在全息记录介质上。例如，在WO 0157859中Szarvas等人提出除了用户数据标记之外也将特殊标识标记存储在每个所记录的全息图中。然而，在这种情况下，必须将在记录的时刻要存储的任何信息存储在全息图中，接下来所述信息只在使用正确的光束设置时可读。
在EP 1310952中，Horimai等人公开了将与DVD(数字多用途盘)类似的基板作为在全息盘介质下面的导向结构(guiding structure)的构思。在这种情况下，利用与全息光束(即，用于全息记录或读出的光束)相同的物镜，将伺服光束会聚到全息盘介质上。当将全息光束和伺服光束相对于彼此固定时，伺服光束可充当用于全息记录的光束的参考。将伺服光束会聚到导向结构上，而适当地会聚全息光束以用于所选择的全息记录处理。虽然此方法便于重新获得所记录的全息图，但是有关在记录期间全息存储系统的物理性质的信息仍然不可用。
US-A-6574174公开了具有全息层和伺服层的全息记录介质，所述伺服层用于将用于读取和/或记录全息图的光束相对于全息记录介质定位。除了伺服数据之外，伺服层还包括附加数据。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种全息记录介质，其允许记录除了全息图之外的易存取的附加数据。
根据本发明，通过具有全息层和伺服层的全息记录介质实现此目的，所述全息层用于存储全息图，所述伺服层用于将用于读取和/或记录全息图的光束相对于全息记录介质定位，其中所述伺服层是可记录或可重写的。以此方式可将附加数据记录在伺服层中。该附加数据，例如在制造全息记录介质期间(例如在预记录的介质的情况下)、或者在将全息图记录在全息记录介质中时，被记录在伺服层中。可记录的或可重写的伺服层有利地包括预记录的附加数据。伺服层中的预记录的附加数据在数据被记录之前已经可被访问，这允许把将全息存储系统调整到全息图的特定读出状态所需的信息、或者至少对将全息存储系统调整到全息图的特定读出状态有帮助的信息与全息图一起存储。有利地，全息记录介质是全息盘。然而，本发明同样适用于其它类型的全息记录介质，例如，全息存储卡等。
优选地，全息层本质上对于具有用于伺服层的波长的光不敏感。例如，对于类似于DVD的伺服层可采用红光。如果全息层对于伺服光束的波长不敏感，则其不受将信息写入伺服层、或从伺服层读取信息的光束的影响。
有利地，以数据标记的形式将附加数据记录在伺服层中，例如，凹坑(pit)和平台(1and)。原则上，可使用导致所反射的伺服光束的可检测的修改的任何类型的标记。有利地，数据标记为游程长度(run-length)编码的。当然，也可使用其它的编码。伺服层有利地包括用于触发全息图的读取和/或记录的预记录的标记。
优选地，该伺服层为具有小于或基本等于相邻全息图之间的距离的轨道间距(track pitch)的轨道的预制沟槽层(pre-grooved layer)。
本发明的另一目的是提出一种用于全息存储系统的全息拾取器，所述全息拾取器能够重新获得在根据本发明的全息记录介质中记录的附加数据。
通过用于全息存储系统的全息拾取器来实现该目的，所述全息拾取器包括：
-用于至少生成第一光束的光源，所述第一光束用于读取在全息记录介质中记录的全息图，
-用于生成伺服光束的光源，所述伺服光束与全息记录介质的伺服层相互作用，以将第一光束相对于全息记录介质定位，
-用于重新获得在全息记录介质的伺服层中记录的附加数据的检测器，以及
-用于在全息记录介质的伺服层中记录附加数据的光源。
这样的全息拾取器除了能够读取所记录的全息图之外，还能够读取和记录伺服层中的附加数据。如果全息拾取器还包括用于生成用于将全息图记录在全息记录介质中的第二光束的光源，也可将此拾取器用于全息记录。优选地，将伺服光束用于读取在伺服层中记录的附加数据。由于无论如何需要为所反射的伺服光束提供检测器来用于伺服控制，所以有利地将此检测器适配为检测附加数据。记录附加数据的最简单的解决方案是使用用于生成伺服光束的高功率激光二极管。接着可将此激光二极管用于将数据记录在伺服层中。
有利地，全息拾取器还包括控制器，用于控制伺服光束与记录和/或读取光束的相对位置。以此方式可调整伺服光束与记录和/或读取光束的相对位置，使得以可能的最佳质量重新获得全息图。如果在读取期间用于伺服的光束和全息图读出的光束相对于彼此处于与在记录期间完全相同的位置，则实现了最佳读出信号。当通过不同的全息存储系统读取不同的记录介质时，利用一种机制实现此状况，所述机制允许将光束相对于彼此精确定位。可通过读取全息图(例如，在特定区域中)以及调整所述两个光束直至全息图为最佳质量(例如可通过误差率检测的)，来获得自动控制环路。
优选地，根据本发明，一种全息存储系统包括全息拾取器。
附图说明
为了更好地理解，在下面的描述中将参照附图更详细地解释本发明。应理解：本发明不限于此示例实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，也可将特定的特性便利地组合和/或修改。在附图中：
图1示意性地描述用于全息存储系统中的全息拾取器；
图2示出根据本发明的全息记录介质的横截面视图；
图3描述具有全息图和伺服标记(未按比例)的图2的介质的伺服层的第一实施例；
图4描述具有全息图和伺服标记(未按比例)的图2的介质的伺服层的第二实施例；
图5示出具有全息图、倾斜的伺服光束和附加的伺服标记(未按比例)的全息记录介质的一部分。
具体实施方式
在全息数据存储中，通过记录由两个相干激光光束的叠加而产生的干涉图案来存储数字数据。图1中示出了用于全息存储系统中的全息拾取器1的示例设置。相干光源(例如激光二极管2)发射光束3，所述光束3被准直透镜4(collimating lens)准直(collimate)。接着将光束3分为两个分开的光束6、7。在该示例中，使用分光器BS实现将光束3分开。然而，同样可以使用用于此目的的其它光学组件。空间光调制器(SLM)5调制两个光束之一(所谓的“物光束”6)以印上二维数据图案。通过物镜8，将物光束6和另一光束(所谓的“参考光束”7)二者会聚到全息记录介质9(例如全息盘)上。在物光束6和参考光束7的交叉点，出现干涉图案，其被记录在全息记录介质9的光敏层(photo-sensitive layer)中。
通过只利用参考光束7照亮所记录的全息图，从全息记录介质9重新获得所存储的数据。参考光束7被全息图结构衍射，并产生原始物光束6的副本(重建的物光束10)。此重建的物光束10被物镜8准直，并被第一分光器11引导到二维阵列检测器12，例如CCD阵列。阵列检测器12允许重建所记录的数据。
为了简化物光束6和参考光束7相对于全息记录介质9的定位，全息记录介质9配备有伺服层。全息拾取器1包括用于生成伺服光束14的另一光源13。伺服光束14被另一准直透镜15准直，并通过第二分光器17耦合到物光束6和参考光束7的光束路径中。接着通过物镜8将伺服光束14会聚到伺服层上。伺服层反射的光束再次被物镜8准直，并被第二分光器17和第三分光器18引向检测器20。透镜19将反射的光束会聚到检测器20上。有利地，伺服光束14具有与物光束6和参考光束7不同的波长。在这种情况下，可将波长选择分光器用作第二分光器17。优选地，另外的伺服光束14是线性偏振光束，其允许将第三分光器18实施为偏振选择分光器。然后伺服光束14的路径包括四分之一波片(wave plate)16，用于将反射的伺服光束14的偏振方向相对于由光源13发射的伺服光束14的偏振方向旋转90度。
如上所述，利用与用于全息记录的光束6、7相同的物镜8，将伺服光束14会聚到全息记录介质9上。由于全息光束6、7和伺服光束14相对于彼此固定，伺服光束14充当用于全息记录的光束6、7的参考。由于光束6、7和14的不同的波长和不同的准直，全息光束6、7和伺服光束14具有不同的焦距。图2中示出了全息记录介质9内部的状况的横截面视图。全息记录介质9具有全息层94和伺服层92。适当地将伺服光束14会聚到伺服层92的导向结构上以用于所选择的全息记录处理，将全息光束6、7会聚到全息层94。将伺服层92安排在基板91的上面，并通过中间层93与全息层94分开，对于伺服光束14的波长所述中间层93是透明的，但对于全息光束6、7的波长所述中间层93是反射性的。位于全息层94的上面的是覆盖层95。同样可以将伺服层92置于全息层94的上面，由适配的中间层93分开。然而，在这种情况下，需要例如通过增加全息层94和伺服层92之间的距离使得当穿过伺服层92时全息光束6、7具有相对较大的直径，来补偿由伺服层92导致的全息光束6、7的失真。
根据本发明，伺服层92是可记录的或可重写的层。伺服层92不仅用于精确聚焦/跟踪(tracking)，还用于记录附加信息，诸如寻址信息、全息图信息(例如，位置、每个位置的全息图数量等)、以及内容特定信息。如果伺服层是可重写的层，也可以更新附加信息。每次记录全息图时，将一个或几个标记写入伺服层92的对应区域中。接着可将伺服层92用于检测全息图的位置，这是因为在已经记录了全息图的伺服层92中只存在标记。另外，可将诸如RLL编码之类的编码应用到标记上，以对在同一位置处复用的全息图的数量和每个对应的参考光束的特性进行编码。同样可对其它信息，例如在记录处理期间全息记录介质9的倾斜状况等，进行编码。由于可比读取全息图的数据更快地读取伺服层92的信息，所以在全息记录介质9上的导航(navigation)可变得更快。
图3和图4描述了具有全息图23和伺服标记22的全息记录介质9的伺服层92的第一和第二实施例。这两幅图未按比例。伺服层92由具有小于如图3所示的相邻全息图23之间的距离d2的轨道间距(TP)、或具有对应于如图4所示的相邻全息图23之间的距离d2的轨道间距的轨道21(例如，沟槽和平台)组成。在这两幅图中，相邻的全息图具有与轨道21平行和垂直的不同的距离d1、d2。当然，距离同样可以相等。在全息记录介质9是全息盘的情况下，轨道21可以是同心环或一螺旋。当将全息图23写入全息层94时，也将全息图23的相关的附加信息以与具有不同的长度s的标记22的形式写入伺服层92中。这优选地由伺服光束14完成。当将第二全息图23记录在同一位置时，在使用可重写的伺服层92时可更新伺服层92中的信息。在读出期间，使用伺服层中的信息以将参考光束7和伺服光束14两者都相对于全息记录介质9定位，以可靠地重新获得所存储的数据。当轨道间距小于全息图之间的距离d2时，也可将信息记录在没有记录全息图23的相邻的轨道21中。另外，例如以系统具有充足的时间适配特定的全息图23的方式将附加数据记录在全息图位置之前的轨道位置处也同样是可行的。
由于全息记录介质9的倾斜可能使全息读出性能明显地降级，所以期望检测倾斜的量。出于此目的，可将伺服光束14如图5所示地分为不同的部分光束25(副光束side beam)以及主光束26，如果需要的话。如果将全息记录介质9倾斜，由于由该倾斜引入的不同的路径长度，部分光束25在不同的时间到达。通过测量部分光束25之间的相差，可使用时间差来检测该倾斜。可使副光束定位在具有预记录的或模压(embossed)的特性24的轨道21上，可将所述预记录的或模压的特性24用于触发读取或写入处理。当然，同样可安排预记录的或模压的特性24使得利用主光束检测所述预记录的或模压的特性24。

Claims (6)

1.一种全息记录介质(9)，包括：用于存储全息图的全息层(94)以及用于将读取或记录全息图的光束(6、7)相对于该全息记录介质(9)定位的、包括轨道(21)的预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)，其特征在于：在全息图的位置的所述轨道(21)的轨道间距小于相邻的全息图(23)之间的距离(d2)，并且所述预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)被提供来用伺服光束(14)在全息图的位置记录除全息图之外的附加数据。
2.根据权利要求1的全息记录介质(9)，其中所述全息层(94)本质上对于具有用于所述预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)的波长的光不敏感。
3.根据权利要求1或2的全息记录介质(9)，其中将附加数据以数据标记(22)的形式记录在所述预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)中。
4.根据权利要求1或2的全息记录介质(9)，其中所述预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)包括用于触发全息图(23)的读取和/或记录的预记录的标记(24)。
5.一种在全息记录介质(9)上记录数据的方法，所述全息记录介质(9)包括用于存储全息图的全息层(94)以及用于将用于全息图的读取或记录的光束(6、7)相对于该全息记录介质(9)定位的、包括轨道(21)的预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)，其中在全息图的位置的所述轨道(21)的轨道间距小于相邻的全息图之间的距离(d2)，所述方法包括步骤：用伺服光束(14)在全息图的位置将除全息图之外的附加数据写入到所述预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)的轨道(21)中。
6.一种从全息记录介质(9)读取数据的方法，所述全息记录介质(9)包括用于存储全息图的全息层(94)以及用于将用于全息图的读取或记录的光束(6、7)相对于该全息记录介质(9)定位的、包括轨道(21)的预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)，其中在全息图的位置的所述轨道(21)的轨道间距小于相邻的全息图之间的距离(d2)，所述方法包括步骤：用伺服光束(14)在全息图的位置从所述预制沟槽的可记录或可重写的伺服层(92)的轨道(21)上重新获得除全息图之外的附加数据。
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