CN101169944A - 光信息记录装置和光信息再现装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光信息记录装置和光信息再现装置。在该光信息记录装置中，全息图案使参考光发生衍射，以使从物镜发射至记录介质侧的参考光在信息光的光会聚点附近被叠加在从物镜发射至记录介质侧的信息光上，以及参考光被会聚在与信息光的光会聚点不同的点处。在光信息再现装置中，全息图案使前进路径中的参考光发生衍射，以使返回路径中从物镜发射的参考光离开前进路径中参考光的光路。本发明可以提高干涉条纹的对比度，进而进一步改进记录特性，并且抑制杂散光，从而获得高质量的信号。

Description

光信息记录装置和光信息再现装置

技术领域

本发明涉及一种光信息记录装置和光信息再现装置，以及更具体地，本发明涉及一种通过使用由信息光和参考光的干涉而获得的干涉条纹在记录介质中实施全息信息记录的光信息记录装置以及一种通过使用干涉条纹使参考光衍射而在记录介质上实施信息再现的光信息再现装置。通过干涉条纹将信息全息地记录在介质中。

背景技术

在记录介质中实施全息信息记录的光信息记录装置中，必须叠加记录介质内的参考光和信息光以产生干涉条纹。为此目的，必须从单光束中获得信息光和参考光，然而，在不使特性恶化的情况下，使用简单的结构很难对光束进行分离和组合。因此，获得具有高对比度的干涉条纹是不可能的。因此，为了解决这个问题，已经提出了各种光信息记录装置。例如，在JP-A-2006-039181和WO2004/102542中提出了一种结构，在该结构中，利用空间光调制器通过使一部分光束衍射而将光束分离为两束；以及在JP-A-2005-292765中提出了一种结构，在该结构中，利用空间光调制器和设置在该空间光调制器外侧的扩散板而将光束分离为两束。

然而，使用在JP-A-2006-039181、WO2004/102542和JP-A-2005-292765中提出的结构很难产生具有均匀的光强度的光束，从而产生光量损失的问题。另外，在实施记录时，因为干涉条纹的对比度低，因此不可能获得优良的记录特性；以及在实施再现时，因为杂散光经常出现以及光线入射光接收部件，因此不可能获得质量好的信号。

发明内容

考虑到上面所述情形，提出了本发明。本发明的目的是提供一种光信息记录装置，所述光信息记录装置通过简单的结构即可具有优良记录特性和小的光量损耗，以及提供一种光信息再现装置，使用该光信息再现装置通过具有简单结构的装置即可获得质量良好的信号。

为了达到上述目的，依据本发明一个方案的光信息记录装置使用通过信息光和参考光的干涉而获得的干涉条纹，将信息全息记录在记录介质中，所述装置包括：激光光源；空间光调制器，空间光调制器，在空间上将由所述激光光源发出的激光光束的中心部分调制为信息光；反射镜，反射由所述激光光源发出的激光光束的外周部分，使其成为用于记录的参考光；物镜，使用所述信息光和所述参考光照射所述记录介质；和全息图案，设置在所述反射镜和所述物镜之间的光路上。该装置的特征在于所述全息图案使所述参考光发生衍射，以使所述参考光在所述信息光的光会聚点附近被叠加到所述信息光上，以及所述参考光被会聚在与所述信息光的光会聚点不同的点处，所述参考光从所述物镜发射至所述记录介质侧，所述信息光从所述物镜发射至所述记录介质侧。

依据本发明另一个方面的光信息再现装置使用干涉条纹对参考光的衍射来实施对信息的再现，所述装置包括：激光光源；反射镜，反射由所述激光光源发射的激光光束的外周部分，使其成为用于再现的参考光；物镜，使用所述参考光照射所述记录介质，所述记录介质具有使用干涉条纹被全息地记录在记录介质中的信息；和全息图案，设置在所述反射镜和所述物镜之间光路上。该装置的特征在于所述全息图案使前进路径中的参考光发生衍射，以使返回路径中从物镜发射的参考光离开所述前进路径中的参考光的光路。

本发明还提供一种光信息记录和再现装置，其包括：在实施记录时，从激光光源发射的激光光束的中心部分通过空间光调制器在空间上被调制为信息光，以及通过反射镜反射所述激光光束的外周部分以使它成为用于记录的参考光，通过物镜将所述信息光和所述参考光照射在记录介质上，和使用由所述信息光和所述参考光的干涉而获得的干涉条纹将信息全息地记录在所述记录介质中；以及在实施再现时，从所述激光光源发射的所述激光光束的外周部分被反射镜反射以使其成为用于再现的参考光，所述参考光通过物镜被照射在所述记录介质上，所述记录介质具有使用干涉条纹全息地记录在所述记录介质上的信息，和使用所述干涉条纹对所述参考光衍射来再现所述信息。所述装置进一步包括：表面起伏型全息图部件，设置在所述反射镜和所述物镜之间光路上，其具有在透明基板表面上以环状形成的偏振全息图案，所述偏振全息图案仅仅衍射特定线性偏振光；和四分之一波长板，设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。其中所述全息图案使所述参考光发生衍射，以使所述参考光在所述信息光的光会聚点附近被叠加到所述信息光上，以及所述参考光被会聚在与所述信息光的光会聚点不同的点处，所述参考光从所述物镜发射至所述记录介质侧，所述信息光从所述物镜发射至所述记录介质侧，所述全息图案使前进路径中的参考光发生衍射，以使返回路径中从所述物镜发出的参考光离开返回路径中所述信息光的光路，和所述全息图案对所述参考光起到凹透镜的作用。

本发明可以提高干涉条纹的对比度，进而进一步改进记录特性，并且抑制杂散光，从而获得高质量的信号。

附图说明

图1是显示依据本发明第一实施例的光信息记录和再现装置的大致光学结构的示意图；

图2是显示图1中依据本发明第一实施例的光信息记录和再现装置中相关部分的放大图；

图3A和图3B是显示全息图部件的轮廓图和横截面图的图表，所述全息图部件包含在图1中依据本发明第一实施例的光信息记录和再现装置中；

图4A和图4B是显示依据本发明第二实施例的光信息记录和再现装置的大致光学结构的示意图；

图5A和图5B是分别显示图4A和图4B中依据本发明第二实施例的光信息记录和再现装置的各相关部分的放大图；和

图6A和图6B是显示全息图部件的轮廓图和横截面图的图表，所述全息图部件包含在图4A和图4B中依据本发明第二实施例的光信息记录和再现装置中。

具体实施方式

此后，将参考所附附图解释依据本发明的光信息记录装置和光信息再现装置的实施例等等。各个实施例既包括光信息记录装置又包括光信息再现装置的结构，进而它们作为一个整体组成光信息记录和再现装置。也就是说，各个实施例的光信息记录和再现装置包括：使用通过信息光和参考光的干涉获得的干涉条纹在记录介质中实施全息信息记录的光信息记录功能；以及通过使用干涉条纹衍射参考光而得的干涉条纹对通过该干涉条纹而全息记录在记录介质中的信息实施再现的功能。另外，在这些实施例中，将盘状光学盘假定为记录介质，然而，本发明不限于这种光盘，而可以将本发明应用在任何记录介质中，只要该记录介质使用通过信息光和参考光的干涉而获得的干涉条纹对信息进行全息记录。例如，可以将诸如卡片型或多面体型的记录介质应用至各个实施例。

图1显示依据本发明第一实施例的光信息记录和再现装置的大致光学结构。图2显示依据本发明第一实施例的光信息记录和再现装置中放大的相关部分。在图1和图2中，附图标记1表示激光光源，例如半导体激光器；2表示准直透镜；3A表示空间光调制器；3B表示反射镜(mirror)；4表示分束器；5表示光接收部件，例如电荷耦合器件(CCD)；6表示中继透镜(relaylens)，6a是第一中继透镜，6b是第二中继透镜；7表示反射镜；8表示全息图部件；9表示物镜；10表示记录介质；和11表示致动器。

在下面，将沿各个光路在记录信息和再现信息时的次序，解释依据第一实施例的光信息记录和再现装置的光学结构。如图1中所示，在信息被记录时，从激光光源1发射的激光光束通过准直透镜2被转换为平行光束，然后该光束倾斜地进入空间光调制器3A和反射镜3B。激光光束的中间部分由空间光调制器3A在空间上调制为信息光La，以及激光光束的外周部分由反射镜3B反射以使它成为用于记录的参考光Lb。

空间光调制器3A是反射光调制部件，其将入射光在空间上调制为出射光，所述出射光具有二维数字图案信息。可以给出数字微镜器件和反射液晶显示部件作为这种空间光调制器3A的一个具体例子。在数字微镜器件被用作空间光调制器3A的情况中，通过将各个微镜应用为ON/OFF状态(例如，倾斜±12度)的反射，对进入该器件的光线在空间上进行调制。在此时，只有由ON状态的微镜反射的光线成为信息光La，以及该光线被发射至分束器4。在反射液晶显示部件被用作空间光调制器3A的情况中，通过在液晶的方位控制下利用各个像素的ON/OFF图案反射或吸收，对进入该器件的光线在空间上进行调制。在此时，只有由ON状态的像素所反射的光线成为信息光La，以及该光线被发射至分束器4。

反射镜3B是平面镜，且它以环状被设置在空间光调制器3A的周围。例如，可能的是，通过在空间光调制器3A的防护玻璃罩(cover glass)的表面中对调制入射光的区域的外周部分实施反射涂覆(例如，铝涂覆)来形成反射镜3B。在这种情况中，激光光束的中心部分通过反射镜3B中环的中心部分，以及光束由空间光调制器3A反射。当由反射镜3B反射的激光光束与由空间光调制器3A反射的激光光束保持共轴时，该由反射镜3B反射的激光光束入射光分束器4。

分束器4起到半透半反射镜的作用，以将入射光的光量平分为透射光和反射光。结果是，在信息光La和反射光Lb入射光分束器4时，光量的一半通过分束器4，进而进入中继透镜6。中继透镜6由第一中继透镜6a和第二中继透镜6a组成，以及中继透镜6在物镜9入射光瞳的表面上形成包含在信息光La中的二维数字图案信息(通过空间光调制器3A而形成)的光学图像。在这点上，可以通过在第一中继透镜6a和第二中继透镜6b之间的傅立叶平面处设置滤波器，使用理想滤波来改善图片质量。

从中继透镜6发射的信息光La和参考光Lb由反射镜7反射，此后该光线进入全息图部件8。全息图部件8与物镜9一起被附连至致动器11。致动器11是一种驱动机构，以在聚焦、跟踪时移动物镜9。作为致动器11中一个部件移动的致动器可移动部件由全息图部件8、物镜9、透镜固定器(未显示)等组成。也就是说，采用将全息图部件8、物镜9等整体排列在固定物镜9的透镜固定器上的结构。因为全息图部件8与物镜9一起也被安装在致动器11上，所以即使在信息被记录和再现时，物镜9和全息图部件8之间的位置关系也一直保持不变。结果是，能够避免由于全息图部件8和物镜9的位移所引起的特性的恶化。

全息图部件8的一个具体例子被示出在图3A和3B中。图3A显示全息图部件8的上表面的轮廓图，而图3B显示在沿图3A中所示的线x-x′切割时全息图部件8的横截面图。全息图部件8是表面起伏(surface relief)型全息图部件，其通过在透明基板8a上制造全息图案8b而形成。该全息图案8b以环状被制作在透明基板8a的表面上，以及它组成对参考光线Lb起到凹透镜作用的全息图透镜。

在全息图部件8上的全息图案8b之外的部分，入射光仅仅接收来自透明基板8a的动作。透明基板8a由平行平面板构成。在光线进入全息图部件8时，参考光Lb进入全息图案8b，而信息光La进入全息图案8b的环的中心部分。因此，参考光Lb接收全息图案8b的衍射动作，然后由物镜9所会聚。在另一方面，信息光La通过全息图部件8而没有被全息图案8b的衍射，然后被物镜9会聚。

如图2中所示，物镜9使用信息光La和参考光Lb照射记录介质10，使记录介质10被通过信息光La和参考光Lb的干涉而得到的干涉条纹曝光，进而在记录介质10中对信息实施全息记录。此时，全息图案8b使参考光Lb衍射，以使该参考光Lb在信息光La的光会聚点附近被叠加在信息光La上，其中所述参考光Lb从物镜9被发射至记录介质10侧，所述信息光La从物镜9被发射至记录介质10侧，并且所述参考光Lb被会聚在与信息光La的光会聚点不同的点处。虽然参考光Lb没有被扩散以指向信息光La，但是通过位移外侧的光会聚点可以将参考光Lb会聚为指向信息光La，从而可形成具有高对比度的干涉条纹。

如上所述，如果具有光学强度和轴上位移的全息图透镜由全息图案8b所构成，可实现衍射动作以会聚光线，从而使光会聚点在垂直方向或横向上被位移或者使其对中心散焦。如果使用全息图案8b的衍射动作，则可以将带有良好记录特性的信息记录在记录介质10中，这是因为使用具有简单结构的装置即可以获得具有高对比度的干涉条纹。此外，因为通过衍射可产生具有均匀光强度的信息光La和参考光Lb，所以可使光量损耗较小。因为仅仅是参考光Lb在物镜9正前方被衍射，所以使减少光量损耗的效果非常大。

因为全息图案8b对于参考光Lb起到凹透镜的作用，所以参考光Lb在光会聚点附近作为扩散光束被均匀叠加在信息光La上。结果是，使用具有简单结构的装置，通过凹透镜效应，就可以获得具有非常高对比度的干涉条纹，进而能够进一步改进记录特性。

因为全息图案8b由表面起伏(surface relief)型全息图部件8构成，因此可以高衍射效率分离参考光Lb。因为在这种系统中可以使全息图案8b成为火焰型(blaze type)，因此可以使几乎所有光线以高衍射效率与信息光La相交。另外，通过调整全息图案8b的面积和对应于全息图案8b面积的反射镜3B的面积，可以调整参考光Lb的光量。因此，可以使信息光La和参考光Lb的光强度比率接近一比一。在使信息光La和参考光Lb的光强度比率接近一比一时，可改善光线的使用效率和干涉条纹的对比度。

另外，由于全息图案8b以环状形成在透明基板8a的表面上，所以可以仅仅使由激光光束的外周部分组成的参考光Lb衍射。在此时，因为在激光光束中心部分处的信息光La能够进入全息图案8b的环的中心部分并且能够在不接收衍射动作下通过全息图部件8，因此可以抑制全息图案8b对信息光La的影响。

在再现该信息时，从激光光源1中发射的激光光束通过准直透镜2被转换为平行光束，然后倾斜地进入空间光调制器3A和反射镜3B。然而，因为空间光调制器3A被设置在OFF状态，所以通过空间光调制器3A的光屏蔽效应，激光光束的中心部分没有入射光分束器4。在另一方面，激光光束的外周部分由环状反射镜3B反射，以使它成为用于再现的参考光Lb，进而入射光分束器4。当用于再现的参考光Lb入射光分束器4时，参考光Lb的一半光量通过分束器4，进而进入中继透镜6。

从中继透镜6发射的用于再现的参考光Lb由反射镜7反射，然后进入全息图部件8。进入全息图部件8的参考光Lb接收全息图案8b的衍射动作，然后由物镜9会聚。如图2所示，物镜9使用参考光Lb照射记录介质10。通过干涉条纹，信息被全息地记录在记录介质10中。参考光Lb由记录介质10的干涉条纹所衍射，进而产生再现光Ma，以实施信息的再现。此时，全息图案8b使前进路径上的参考光Lb衍射，以使返回路径中从物镜9发射的参考光Mb离开前进路径中的参考光Lb的光路。因为全息图案8b具有由均匀光强度的凹透镜效果，因此在前进路径中具有散焦状态的参考光Lb返回时作为在返回路径中具有发散状态的参考光Mb。

通过记录介质10产生的再现光Ma沿信息光La的光路进入物镜9。从物镜9发射的再现光Ma经由全息图案8b环的中心部分通过全息图部件8。在再现光Ma由反射镜7反射之后，它通过中继透镜6以及入射光分束器4。在再现光Ma入射光分束器4时，再现光Ma的一半光量由分束器4反射，进而到达光接收部件5的光接收表面，以提供图像。光接收部件5将接收到的再现光Ma的光信息作为电信号输出。

如上所述，因为全息图案8b衍射前进路径中的参考光Lb，以使在返回路径中从物镜9发射的参考光Mb离开前进路径中的参考光Lb的光路，因此可以通过结构简单的系统抑制杂散光的生成。因为返回路径中的参考光Mb仅仅成为光接收部件5中大部分被散焦的图像，因此不易产生入射光接收部件5的杂散光，以使信号特性变好。换言之，尽管在实施再现时杂散光入射光接收部件5使信号质量变差，但是因为杂散光的产生由全息图案8b所抑制，所以可以获得具有良好质量的信号。

因为全息图形8b对参考光Mb起到凹透镜的作用，因此返回路径中的参考光Mb在离开再现光Ma的方向中前进。结果是，可以更有效地抑制杂散光的生成。因为全息图案8b由表面起伏(surface relief)型全息图部件8构成，因此可以较高的衍射效率对参考光Mb实施分离。因为在这个系统中全息图案8b可以为火焰型，因此可以使用几乎全部光线以高衍射效率进行信息再现。另外，因为全息图案8b以环状形成在透明基板8a的表面上，因此可以仅仅衍射由激光光束的外周部分构成的参考光Lb。因此，可以更有效率地抑制杂散光的生成。

图4A和图4B显示依据本发明第二实施例的光信息记录和再现装置的大致光学结构。图5A和图5B显示本发明第二实施例的光信息记录和再现装置的放大的相关部分。图4A和图5A显示在对信息的记录和对信息的再现时各个光路中的前进路径，图4B和图5B显示在对信息再现处时各个光路中的返回路径。在图4A、图4B和图5A、图5B中，附图标记1表示例如半导体激光器的激光光源，2表示准直透镜，3A表示空间光调制器，3B表示反射镜，4表示分束器，5表示例如电荷耦合器件(CCD)的光接收部件，6表示中继透镜，6a是第一中继透镜及6b是第二中继透镜，7表示反射镜，8表示全息图部件，8Q表示四分之一波长板、9表示物镜，10表示记录介质和11表示致动器。

在下面，将以在记录信息和重新信息时沿各个光路的次序，解释依据第二实施例的光信息记录和再现装置的光学结构。如图4A中所示，在信息被记录时，从激光光源1发射的激光光束通过准直透镜2被转换为平行光束，然后该平行光束倾斜地进入空间光调制器3A和反射镜3B。激光光束的中间部分由空间光调制器3A在空间上调制为信息光La，以及激光光束的外周部分由反射镜3B反射以使它成为用于记录的参考光Lb。

空间光调制器3A是反射光调制部件，其将入射光在空间上调制为出射光，所述出射光具有二维数字图案信息。，可以给出数字微镜器件和反射液晶显示部件作为空间光调制器3A的一个具体例子。在数字微镜器件被用作空间光调制器3A的情况中，通过将各个微镜应用为ON/OFF状态(例如，倾斜±12度)的反射，对进入该器件的光线在空间上进行调制。在此时，只有由ON状态的微镜反射的光线成为信息光La，以及光线被发射至分束器4。在反射液晶显示部件被用作空间光调制器3A的情况中，通过在液晶的方位控制下利用各个像素的ON/OFF图案的反射或吸收，对进入该器件的光线在空间上进行调制。在此时，只有由ON状态的像素反射的光线成为信息光La，以及光线被发射至分束器4。

反射镜3B是平面镜，且它以环状被设置在空间光调制器3A的周围。例如，可以通过在空间光调制器3A的防护玻璃罩的表面中对调制入射光的区域的外周部分实施反射涂覆(例如，铝涂覆)来形成反射镜3B。在这种情况中，激光光束的中心部分通过反射镜3B中环的中心部分，以及该光束由空间光调制器3A来反射。当由反射镜3B反射的激光光束与由空间光调制器3A反射的激光光束保持共轴时，该由反射镜3B反射的激光光束入射光分束器4。

分束器4起到半透半反射镜的作用，以将入射光的光量平分为透射光和反射光。结果是，在信息光La和反射光Lb入射光分束器4时，光量的一半通过分束器4，进而进入中继透镜6。中继透镜6由第一中继透镜6a和第二中继透镜6a组成，以及中继透镜6在物镜9入射光瞳的表面上形成包含在信息光La中的二维数字图案信息(通过空间光调制器3A而形成)的光学图像。在这点上，可以通过在第一中继透镜6a和第二中继透镜6a之间傅立叶平面处设置滤波器，使用理想滤波来改善图片质量。

从中继透镜6发射的信息光La和反射光Lb由反射镜7所反射，然后该光线依次进入全息图部件8和四分之一波长板8Q。全息图部件8和四分之一波长板8Q与物镜9一起被附连至的致动器11。致动器11是一种驱动机构，以在聚焦、跟踪等时移动物镜9。作为致动器11中一个部件移动的致动器可移动部件由全息图部件8、四分之一波长板8Q、物镜9、透镜固定器(未显示)等组成。也就是说，采用将全息图部件8、四分之一波长板8Q、物镜9等整体排列在固定物镜9的透镜固定器上的结构。因为全息图部件8和四分之一波长板8Q与物镜9一起也被安装在的致动器11上，所以即使在信息被记录和再现时，物镜9与全息图部件8和四分之一波长板8Q之间的位置关系也一直保持不变。结果是，能够避免由于物镜9、全息图部件8和四分之一波长板8Q之间的相互位移所引起的特性恶化。

全息图部件8的一个具体例子被示出在图6A和图6B中。图6A显示全息图部件8的上表面的轮廓图，而图6B显示在沿图6A中所示线x-x′切割时全息图部件8的横截面图。全息图部件8是表面起伏(surface relief)型全息图部件，其通过在透明基板8a上制造偏振全息图案8c而形成，所述偏振全息图案8c仅仅衍射特定线性偏振光。该偏振全息图案8c在透明基板8a表面上被制成为环状，以及它组成对参考光线Lb起到凹透镜作用的全息图透镜。

在全息图部件8上的偏振全息图案8c之外的部分，入射光仅仅接收来自透明基板8a的动作接收来自，所述透明基板8a由平行平面板构成。在光线进入全息图部件8时，参考光Lb进入偏振全息图案8c作为上述的特定线性偏振光，而信息光La进入偏振全息图案8c的环的中心部分。因此，参考光Lb接收偏振全息图案8c的衍射动作，然后由物镜9会聚。在另一方面，信息光La在没有接收偏振全息图案8c的衍射动作的情况下通过全息图部件8，然后由物镜9所会聚。在这点上，通过全息图部件8的信息光La和参考光Lb在通过四分之一波长板8Q后从线性偏振转换为圆偏振。

如图5A中所示，物镜9使用信息光La和参考光Lb照射记录介质10，使记录介质10被通过信息光La和参考光Lb的干涉而得到的干涉条纹曝光，进而在记录介质10中对信息实施全息记录。此时，偏振全息图案8c使参考光Lb衍射，以使该参考光Lb在信息光La的光会聚点附近被叠加在信息光La上，并且所述参考光Lb被会聚在与信息光La的光会聚点不同的点处，其中所述参考光Lb从物镜9被发射至记录介质10侧，所述信息光La从物镜9被发射至记录介质10侧。虽然参考光Lb没有被扩散而指向信息光La，但是通过位移外部的偏移光会聚点可以将参考光Lb会聚为指向信息光La，从而可形成具有高对比度的干涉条纹。

如上所述，如果具有光强度和轴上位移的全息图透镜由偏振全息图案8c所构成，可实现衍射动作以会聚光，从而使光会聚点在垂直方向或横向上偏移或者使其对中心散焦。使用偏振全息图案8c的衍射动作，则可以将记录特性良好的信息记录在记录介质10中，这是因为通过使用具有简单结构的装置可以获得具有高对比度的干涉条纹。此外，因为通过衍射可产生具有均匀光强度的信息光La和参考光Lb，所以可使光量的损耗较小。因为仅仅参考光Lb在物镜9正前方被衍射，所以使减少光量损耗的效果非常大。

因为偏振全息图案8c对参考光Lb起到凹透镜的作用，所以参考光Lb在光会聚点附近作为扩散光束被均匀叠加在信息光La上。因此，使用具有简单结构的装置，通过凹透镜效应，可以获得具有非常高对比度的干涉条纹，进而能够进一步改进记录特性。

因为偏振全息图案8c由表面起伏(surface relief)型全息图部件8构成，因此可以高衍射效率分离参考光Lb。因为在这种系统中可以使偏振全息图案8c成为火焰型，因此可以使几乎所有光线以高衍射效率与信息光La相交。另外，通过调整偏振全息图案8c的面积和对应于偏振全息图案8c面积的反射镜3B的面积，可以调整参考光Lb的光量。因此，可以使信息光La和参考光Lb的光强度比率接近一比一。在使信息光La和参考光Lb的光强度比率接近一比一时，可以改善光线的使用效率和干涉条纹的对比度。

另外，由于偏振全息图案8c以环状形成在透明基板8a的表面上，所以可以仅仅衍射由激光光束的外周部分组成参考光Lb。在此时，因为在激光光束中心部分处的信息光La能够进入偏振全息图案8c的环的中心部分并且能够在不接收衍射动作的情况下通过全息图部件8，因此可抑制偏振全息图案8c对信息光La的影响。

在信息光La和参考光Lb通过全息图部件8之后，使它们通过四分之一波长板8Q而从线性偏振转换为圆偏振。在将前进路径中被偏振全息图案8c衍射的参考光Lb假设为S偏振光时，参考光Lb通过前进至四分之一波长板8Q和从四分之一波长板8Q返回而被转换为P偏振光。因为前进路径中的参考光Lb(S偏振光)通过偏振全息图案8c被衍射，因此返回路径中的参考光Mb(P偏振光)在不被衍射的情况下通过偏振全息图案8c。因此，可防止返回路径中的参考光Mb在光学系统中散射以及成为杂散光而导致记录性能的下降。

在再现该信息时，从激光光源1中发射的激光光束通过准直透镜2被转换为平行光束，然后倾斜地进入空间光调制器3A和反射镜3B。然而，因为空间光调制器3A被设置为OFF状态，所以通过空间光调制器3A的光屏蔽效应，激光光束的中心部分没有入射光分束器4。在另一方面，激光光束的外周部分由环状反射镜3B反射，以使它成为用于再现的参考光Lb，进而入射光分束器4。当用于再现的参考光Lb入射光分束器4时，参考光Lb的一半光量通过分束器4，进而它进入中继透镜6。

从中继透镜6发射的用于再现的参考光Lb由反射镜7所反射，然后进入全息图部件8。进入全息图部件8的参考光Lb通过全息图案8b接收衍射动作，然后通过四分之一波长板8Q，进而由物镜9会聚。如图5A所示，物镜9使用参考光Lb照射记录介质10。通过干涉条纹，信息被全息地记录在记录介质10中。参考光Lb由记录介质10中的干涉条纹所衍射，进而产生图5B中所示的再现光Ma，以实施信息的再现。此时，偏振全息图案8c使参考光Lb在前进路径中衍射，以使从物镜9发射返回路径中的参考光Mb离开参考光Lb的前进路径中的光路。这也就是说，因为偏振全息图案8c仅仅衍射特定线性偏振光，因此前进路径中的参考光Lb和返回路径中的参考光Mb通过四分之一波长板8Q。因此，偏振全息图案8c不衍射返回路径中的参考光Mb，而是使参考光Mb透射。因此，如图4B所示，参考光Mb大部分从光接收部件5离开。

通过记录介质10产生的再现光Ma沿信息光La的光路进入物镜9。从物镜9发射的再现光Ma经由偏振全息图案8c的环的中心部分而通过全息图部件8。在再现光Ma由反射镜7反射之后，它通过中继透镜6以及入射光分束器4。在再现光Ma入射光分束器4时，再现光Ma的一半光量由分束器4反射，进而达到光接收部件5的光接收表面，以提供图像。光接收部件5将接收到的再现光Ma的光信息作为电信号输出。

如上所述，因为偏振全息图案8c衍射前进路径中的参考光Lb，以使返回路径中从物镜8反射的参考光Mb离开前进路径中的参考光Lb的光路，因此可以通过具有简单结构的系统抑制杂散光的生成。因为返回路径中的参考光Mb仅仅成为光接收部件5中的较大的散焦图像，因此不易产生入射光接收部件5的杂散光，从而使信号特性变好。换言之，尽管在实施再现时杂散光入射光接收部件5使信号质量变差，但是因为杂散光的产生由偏振全息图案8c所抑制，所以可以获得质量良好的信号。

在信息光La和参考光Lb通过全息图部件8之后，使它们通过四分之一波长板8Q而从线性偏振被转换为圆偏振。在将前进路径中被偏振全息图案8c衍射的参考光Lb假设为S偏振光时，则参考光Lb通过进入四分之一波长板8Q和从四分之一波长板8Q返回而被转换为P偏振光。因为前进路径中的参考光Lb(S偏振光)通过偏振全息图案8c被衍射，返回路径中的参考光Mb(P偏振光)通过偏振全息图案8c而不被衍射。因此，可以防止返回路径中的参考光Mb在光学系统中散射以及成为杂散光而导致记录性能的下降。

因为偏振全息图8c对参考光Lb起到凹透镜的作用，因此返回路径中的参考光Mb在离开光接收部件5的方向前进。因此，可更有效地抑制杂散光的生成。因为偏振全息图案8c由表面起伏(surface relief)型全息图部件8构成，因此可以较高衍射效率实施参考光的分离。因为在这个系统中可使偏振全息图案8c成为火焰型，因此可使用几乎所有的光线以高衍射效率进行信息再现。另外，因为偏振全息图案8c以环状形成在透明基板8a的表面上，因此可以仅仅衍射由激光光束的外周部分组成的参考光Lb。从而，可更有效地抑制杂散光的生成。

根据前述应当清楚的是，在上面所述的各个实施例包括具有下面所述结构的光信息记录装置和光信息再现装置。光信息记录装置具有这样的结构：通过空间光调制器在空间上将激光光束的中心部分调制为信息光，所述激光光束从激光光源发出；通过反射镜反射激光光束的外周部分以使它成为用于记录的参考光；通过物镜使用信息光和参考光照射记录介质，以及使用通过信息光和参考光干涉而获得的干涉条纹在记录介质中对信息实施全息记录。该装置包括设置在反射镜和物镜之间光路中的全息图案，该全息图案衍射参考光，以使参考光在信息光的光会聚点附近被叠加在信息光上，以及参考光被会聚在与信息光的光会聚点不同的点处，其中该参考光从物镜被发射至记录介质侧，该信息光从物镜被发射至记录介质侧。光信息再现装置具有下面结构：通过反射镜反射从激光光源发射的激光光束的外周部分以使它成为用于再现的参考光；通过物镜使用参考光照射记录介质，在所述记录介质中通过干涉条纹全息地记录信息；以及通过使用干涉条纹的参考光衍射对信息实施再现。该装置具有包括设置在反射镜和物镜之间光路中的全息图案的结构，所述全息图案衍射前进路径中的参考光，以使前进返回路径中从物镜发射的参考光离开行径路径中参考光的光路。

如上所述，在光信息记录装置中，当采用由全息图案衍射参考光的结构，以使从物镜发射至记录介质侧的参考光在信息光的光会聚点附近被叠加在从物镜发射至记录介质侧的信息光上以及参考光被会聚在与信息光的光会聚点不同的点处时，可以通过简单结构获得具有高对比度的干涉条纹。结果是，可以以较好的记录特性将信息记录在记录介质中。此外，因为通过衍射可以产生具有均匀光强度的光束，因此可以降低光量损耗。进一步，在光信息再现装置中，在采用全息图案衍射前进路径中的参考光的结构以使返回路径中从物镜发射的参考光离开前进路径中参考光的光路时，可以使用简单结构抑制杂散光的生成。例如，如果在实施再现时杂散光入射光接收部件，则信号质量变差。如果杂散光的生成被抑制，则可获得具有良好质量的信号。

在光信息记录装置中，在采用全息图案对参考光起到凹透镜作用的结构时，参考光在信息光的光会聚点附近被作为扩散光束均匀地叠加在信息光上。因此，可能通过简单结构获得具有更高对比度的干涉条纹，以及可进一步改善记录性能。进一步，在光信息再现装置中，在采用全息图案对参考光起到凹透镜作用的结构时，返回路径中的参考光沿参考光离开再现光的方向前进。因此，可更有效地抑制杂散光的生成。

在光信息记录装置中，在全息图案由表面起伏型全息图部件构成时，可以高折射效率分离参考光。另外，当全息图案在透明基板的表面上被制成为环状时，可仅仅衍射由激光光束的外周部分组成的反射光。在此时，因为激光光束的中心部分的信息光进入全息图案的环的中心部分，以及可以在不接收的衍射动作的情况下通过全息图部件，因此可抑制全息图案对信息光的影响。当在光信息再现装置中全息图案由表面起伏型全息图部件构成的情况中，同样情形被实现，进而可以高衍射效率分离参考光。另外，在全息图案在透明基板的表面上以环状被实现时，可仅仅衍射由激光光束的外周部分组成的反射光。因此可更有效地抑制杂散光的生成。

在光信息记录装置中，在仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案被设置为全息图案以及四分之一波长板被设置在偏振全息图案和物镜之间光路中时，可以实现下述结构，在该结构中：前进路径中的参考光由偏振全息图案所衍射，以及在返回路径中的参考光在不接收衍射的情况下地通过。结果是，可以阻止返回路径中的参考光在光学系统中散射成为杂散光进而导致记录性能的变差。另外，在光信息再现装置中，在仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案被设置为全息图案以及四分之一波长板被设置在偏振全息图案和物镜之间光路中时，可以实现同样的情形，以及可能实现下述结构，在该结构中前进路径中的参考光由偏振全息图案所衍射，以及在返回路径中的参考光在接收衍射的情况下地通过。因此，可以阻止返回路径中的参考光在光学系统中散射成为杂散光进而导致信号性能变差。

Claims (17)

1.一种光信息记录装置，其使用由信息光和参考光干涉而获得的干涉条纹在记录介质中对信息实施全息记录，所述装置包括：

激光光源；

空间光调制器，在空间上将由所述激光光源发出的激光光束的中心部分调制为信息光；

反射镜，反射由所述激光光源发出的激光光束的外周部分，使其成为用于记录的参考光；

物镜，使用所述信息光和所述参考光照射所述记录介质；和

全息图案，设置在所述反射镜和所述物镜之间的光路上，

其中所述全息图案使所述参考光发生衍射，以使所述参考光在所述信息光的光会聚点附近被叠加到所述信息光上，以及使所述参考光被会聚在与所述信息光的光会聚点不同的点处，所述参考光从所述物镜发射至所述记录介质侧，所述信息光从所述物镜发射至所述记录介质侧。

2.依据权利要求1的光信息记录装置，其中所述全息图案对所述参考光起到凹透镜的作用。

3.依据权利要求1的光信息记录装置，其中所述全息图案由表面起伏型全息图部件所构造，以及所述全息图案在透明基板的表面上以环状形成。

4.依据权利要求1的光信息记录装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

5.依据权利要求2的光信息记录装置，其中所述全息图案由表面起伏型全息图部件所构造，以及所述全息图案在透明基板表面上以环状形成。

6.依据权利要求2的光信息记录装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

7.依据权利要求3的光信息记录装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

8.依据权利要求5的光信息记录装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

9.一种光信息再现装置，其通过使用干涉条纹对参考光衍射来实施对信息的再现，该装置包括：

激光光源；

反射镜，反射由所述激光光源发射的激光光束的外周部分，使其成为用于再现的参考光；

物镜，使用所述参考光照射所述记录介质，所述记录介质具有使用干涉条纹而全息地记录在所述记录介质中的信息；和

全息图案，设置在所述反射镜和所述物镜之间光路上，

其中所述全息图案使前进路径中的参考光发生衍射，以使返回路径中从物镜发射的参考光离开所述前进路径中参考光的光路。

10.依据权利要求9的光信息再现装置，其中所述全息图案对所述参考光起到凹透镜的作用。

11.依据权利要求9的光信息再现装置，其中所述全息图案由表面起伏型全息图部件所构造，以及所述全息图案在透明基板表面上以环状形成。

12.依据权利要求9的光信息再现装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

13.依据权利要求10的光信息再现装置，其中所述全息图案由表面起伏型全息图部件所构造，以及所述全息图案在透明基板表面上以环状形成。

14.依据权利要求10的光信息再现装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

15.依据权利要求11的光信息再现装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

16.依据权利要求13的光信息再现装置，进一步包括四分之一波长板，其中所述全息图案为仅仅衍射特定线性偏振光的偏振全息图案，以及所述四分之一波长板被设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上。

17.一种光信息记录和再现装置，其包括：

在实施记录时，

从激光光源发射的激光光束的中心部分通过空间光调制器在空间上被调制为信息光，以及通过反射镜反射所述激光光束的外周部分以使其成为用于记录的参考光，

通过物镜将所述信息光和所述参考光照射在记录介质上，和

使用由所述信息光和所述参考光的干涉而获得的干涉条纹将信息全息地记录在所述记录介质中，以及

在实施再现时，

从所述激光光源发射的所述激光光束的外周部分被反射镜反射以使其成为用于再现的参考光，

所述参考光通过物镜被照射在所述记录介质上，所述记录介质具有使用干涉条纹而全息地记录在所述记录介质上的信息，和

使用所述干涉条纹对所述参考光衍射来再现所述信息，

所述装置进一步包括：

表面起伏型全息图部件，设置在所述反射镜和所述物镜之间光路上，其具有在透明基板表面上以环状形成的偏振全息图案，所述偏振全息图案仅仅衍射特定线性偏振光；和

四分之一波长板，设置在所述偏振全息图案和所述物镜之间的光路上，

其中

所述全息图案使所述参考光发生衍射，以使所述参考光在所述信息光的光会聚点附近被叠加到所述信息光上，以及使所述参考光被会聚在与所述信息光的光会聚点不同的点处，所述参考光从所述物镜发射至所述记录介质侧，所述信息光从所述物镜发射至所述记录介质侧，

所述全息图案使前进路径中的参考光发生衍射，以使返回路径中从所述物镜发出的参考光离开返回路径中所述信息光的光路，和

所述全息图案对所述参考光起到凹透镜的作用。

Images