CN101320571B - 记录设备、再现设备、记录方法、再现方法和记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种记录设备、再现设备、记录方法、再现方法以及记录介质。该记录设备用于在具有至少一个记录层的记录介质上记录数据，包括装载单元和记录单元。所述记录介质能够被装载在所述装载单元上。所述记录单元被配置为使所述至少一个记录层发生物理变化，以将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在装载于所述装载单元上的所述记录介质的至少一个记录层上，从而在再现所述记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。

Description

记录设备、再现设备、记录方法、再现方法和记录介质
相关申请的交叉引用
本发明包括与于2007年6月8日提交到日本专利局的日本专利申请JP 2007-152558相关的主题，该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及使用全息图将数据记录在记录介质上的记录设备和记录方法、用于再现该数据的再现设备和再现方法、以及该记录介质。
背景技术
在过去，已知有一种技术采用全息图作为用于记录介质例如光盘的记录标记。例如，该方法可用于以下记录系统中。也就是说，将一束激光分成为两束激光，然后，将这两束激光聚集在记录介质上的一个记录位置上。结果，发生光干涉。干涉图的形状被记录，并且将执行记录的位置设置为反射部分。
作为上述记录系统，已经开发了其中光盘位于两个光学系统之间的一种系统、以及在形成有反射表面的光盘的一侧上设置两个光学系统的一种系统。在两种系统中，必需在至少四个方向即这两个光学系统的光轴方向(聚焦方向)和与上述光轴正交的方向(循轨方向(tracking directioin))上进行控制。
在这种情况下，例如，根据R.R.McLeod et al.，Microholographic multilayer optical disk data storage，Appl.Opt.，Vol.44，2005，pp.3197-3207(《应用光学》2005年第44卷第3197-3207页由R.R.McLeod等人撰写的“微全息多层光盘数据存储”)(在下文中，称为非专利文献1)，信息可以按分层的方式记录在介质上。也就是说，通常记录在与层相同数量的光盘上的信息可以集中地记录在介质上。
此外，日本专利申请公开No.2005-339801(第0045段，图1；在下文中称为专利文献1)描述了采用对记录有信息的每一层都具有地址表面(信号)的普通多层光盘的一种方法。
发明内容
尽管非专利文献1的技术使光盘能够具有更大的容量，但是其数据传送率与以往的光盘的数据传送率没有区别。因此，要花费很多的时间去记录/读出大量的数据，这是有问题的。
通常，CLV(恒定线速度)类型的光盘在记录密度方面上是优良的。因此，优选使用CLV类型的光盘。根据CLV系统，在光盘的内径侧处的记录密度与在外径侧处的记录密度相同，并且为了以恒定的速度读出数据，对光盘的rpm(每分钟转数)进行控制。但是，CLV系统，即，用于根据读出位置控制光盘的rpm的记录系统，不能解决其中用多种光束在一个记录层中的不同位置上执行记录/再现的情况。
此外，根据专利文献1的技术，由于采用了多个记录层，所以，在记录介质倾斜的情况下，当地址表面离记录层很远时，恐怕地址表面上的光照射位置和记录表面上的光照射位置可能会发生位移。
为了解决上述问题，在专利文献1的对每一层都具有地址信号的多层光盘应用于非专利文献1的全息光盘(hologram disc)的情况下，全息光盘的结构变得复杂，其成本增加，并且，当地址区域存在于各层之间时，记录光和参考光会受地址区域的影响，从而导致记录信号的S/N(信噪比)劣化，这是有问题的。
鉴于上述原因，需要在记录/再现大量数据方面优良的记录设备、再现设备、记录方法、再现方法和记录介质。
鉴于上述原因，根据本发明的实施例，一种用于在具有至少一个记录层的记录介质上记录数据的记录设备包括装载单元和记录单元。记录介质能够装载在装载单元上。记录单元被配置为使所述至少一个记录层产生物理变化，以将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在装载于装载单元的记录介质的所述至少一个记录层上，从而在再现记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。
根据本实施例，使所述至少一个记录层发生物理变化，以将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在记录介质的至少一个记录层上，从而在再现记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。因此，所述多个数据可以同时被记录，另外，还可以在再现期间被集中地检测到。因此，能够进行大量数据的记录/再现。
在本实施例中，记录单元被配置为通过形成全息图使所述至少一个记录层发生物理变化，以便记录多个数据。因此，将一束激光分成多束激光，然后将这些激光聚集在记录介质上的记录部分上。结果，发生光干涉。通过记录干涉图的形状，可以容易地形成充当记录标记的全息图。
在本实施例中，所述多个数据中的每一个用全息图存在和全息图不存在之一表达。因此，可以用全息图来记录二进制数据。
在本实施例中，集中地记录的多个数据构成一个信息单元。因此，例如，在具有三个层的记录部分上记录数据，从而表达三位数据。
在本实施例中，记录单元被配置为：通过对所述至少一个记录层进行热处理以形成全息图，使所述至少一个记录层发生物理变化，从而记录多个数据。因此，例如，通过加热记录部分，记录层的折射率改变，从而将数据容易地记录在记录部分上。
在本实施例中，记录单元被配置为：通过将光以比在再现所述多个数据的情况下的聚光率(light focusing rate)高的聚光率聚焦在记录介质上，使所述至少一个记录层发生物理变化，从而记录多个数据。因此，在再现期间，所述多个数据可以集中地再现。
在本实施例中，记录单元包括用于集中地记录的多个数据的激光源。因此，可以简化结构，可以容易地执行调整，并且，可以减少部件的数量。
在本实施例中，记录单元包括：被配置为发射激光的激光源、被配置为将激光聚焦在记录介质上的光学系统、以及用于光学系统的驱动控制单元。驱动控制单元被配置为高速地移动激光的焦点，以便将多个数据集中地记录在记录介质上。因此，可以减少激光源的数量，并且可以减少成本。例如，光学系统可以包括物镜，并且驱动控制单元可以被配置为高速地移动物镜，以高速地移动焦点。或者，光学系统可以包括充当物镜的液体透镜，并且驱动控制单元可以被配置为使液体透镜高速地膨胀/收缩，以高速地移动焦点。或者，光学系统可以包括高速调制器，并且驱动控制单元可以被配置为驱动高速调制器，以高速地移动焦点。
根据本发明的另一个实施例，一种用于再现在记录介质的至少一个记录层上记录的数据的再现设备包括装载单元和检测单元。记录介质能够装载在装载单元上。使记录介质的所述至少一个记录层发生物理变化，从而将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在所述至少一个记录层上。检测单元被配置为同时读取多个数据，并被配置为检测集中地记录有已经被读取的所述多个数据的所述至少一个记录层的物理变化。
根据本实施例，由于使记录介质的所述至少一个记录层发生物理变化，从而将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向被集中地记录在所述至少一个记录层上，并且检测单元被配置为同时读取所述多个数据，并被配置为检测集中地记录有已经被读取的所述多个数据的至少一个记录层的物理变化，所以，在记录期间所述多个数据可以被集体检测到。因此，可以读取大量数据。
在本实施例中，所述多个数据中的每一个用全息图存在和全息图不存在之一表达，所述多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在所述记录介质的所述至少一个记录层上。此外，检测单元被配置为通过检测信号强度检测物理变化，以基于信号强度检测所述多个数据，所述多个数据中的每一个用全息图存在和全息图不存在之一表达。因此，检测单元被配置为通过检测信号强度检测物理变化，以基于信号强度检测所述多个数据，从而再现数据，其中，所述多个数据中的每一个用全息图存在和全息图不存在之一表达。
在本实施例中，检测单元包括：被配置为发射激光的激光源；和光学系统，该光学系统被配置为将激光聚焦在记录介质上，从而激光被聚焦在所述多个数据上，所述多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在记录介质的所述至少一个记录层上。这样，激光被聚焦在记录介质上，使得激光被聚焦在所述多个数据上，从而再现数据，其中，所述多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在记录介质的所述至少一个记录层上。
在本实施例中，记录介质包括多个轨道。此外，光学系统将激光聚焦在集中地记录在所述至少一个记录层上的所述多个数据上，从而在记录介质的所述多个轨道之一上进行聚焦。因此，可以从预定轨道中正确地读出数据。
根据本发明的另一个实施例，在包括至少一个记录层的记录介质上记录数据的记录方法包括：在装载单元上装载记录介质；以及将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在装载于装载单元上的记录介质的所述至少一个记录层上，从而在再现记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。
根据本实施例，由于将所述多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在记录介质的所述至少一个记录层上，从而在再现记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。因此，所述多个数据可以同时被记录，另外，在再现期间，所述多个数据还可以被集中地检测到。从而，能够执行大量数据的记录/再现。
根据本发明的另一个实施例，一种再现在记录介质的至少一个记录层上记录的数据的再现方法包括：在装载单元上装载所述记录介质，使所述记录介质的所述至少一个记录层发生物理变化，从而将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在所述至少一个记录层上；以及同时读取所述多个数据，并且检测集中地记录有已经被读取的所述多个数据的所述至少一个记录层的物理变化。
根据本实施例，由于沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在所述至少一个记录层上的所述多个数据同时被读取，并且集中地记录有已经被读取的所述多个数据的所述至少一个记录层的物理变化被检测到，所以，在再现期间，所述多个数据可以被集中地检测到。因此，读出大量数据是有可能的。
根据本发明的另一个实施例，记录介质包括至少一个记录层。能够将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在至少一个记录层上，从而在再现记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。
根据本实施例，在使用上述再现设备的情况下，可以高速地再现在记录介质上记录的大量数据。
在本实施例中，多个数据构成一个信息单元，所述多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向被集中地记录在所述至少一个记录层上，从而在再现记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。因此，可以同时再现三位的数据。
如上所述，根据本发明的实施例，可以记录/读出大量数据。
根据对如附图所示的本发明的最佳实施方式的以下详细描述，本发明的这些和其它的目的、特征和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的全息图记录/再现设备的框图，该全息图记录/再现设备是光盘设备；
图2是示出光盘设备的光学拾取器(optical pickup)的光学系统的框图；
图3是在记录期间一种蓝光束的光路图(I)；
图4是在记录期间另一种蓝光束的光路图(II)；
图5是在其上形成有全息图的光盘的截面图；
图6A到6H是示出在图5的光盘的每一个记录部分中的三位信息的记录系统的视图；
图7是示出用三位表达的数值和在再现期间再现光的强度之间的关系的视图；
图8是在再现期间来自激光二极管的一种蓝光束的光路图；
图9是在再现期间来自激光二极管的另一种蓝光束的光路图；
图10是详细地示出图2的位置控制光学系统的结构的框图；
图11是详细地示出图2的第一信息光学系统的结构的框图；
图12是示出根据本发明第二实施例的光盘设备的光学拾取器的光学系统的框图；
图13是示出根据本发明第三实施例的光盘设备的光学拾取器的光学系统的框图；
图14是示出根据本发明第三实施例的在记录/再现期间的光斑的视图；以及
图15是示出根据本发明第四实施例的光盘设备的光学拾取器的光学系统的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的实施例进行描述。
(第一实施例)
(全息图记录/再现设备的结构)
图1是示出根据本发明第一实施例的全息图记录/再现设备的框图，该全息图记录/再现设备是光盘设备。
如图1所示，由附图标记1表示的全息图记录/再现设备包括控制单元2、驱动控制单元3、信号处理单元4、主轴电动机(spindlemotor)5、步进电动机(sled motor)6、光学拾取器7和装载单元8。控制单元2控制全息图记录/再现设备1。控制单元2控制驱动控制单元3和信号处理单元4。光盘10装载在装载单元8上。
如图1所示，在光盘10被装载的状态中，控制单元2从记录/再现设备1以外的外部装置(未示出)接收记录/再现命令和记录/再现地址信息，将驱动命令供给到驱动控制单元3，并且将记录/再现命令供给到信号处理单元4。此外，控制单元2从信号处理单元4接收再现信息并将该再现信息传输到外部装置(未示出)。
响应驱动命令，驱动控制单元3控制主轴电动机5来驱动，从而以预定的rpm旋转光盘10。驱动控制单元3还控制步进电动机6来驱动，从而使光学拾取器7沿移动轴6A和6B移动到对应于记录/再现地址信息的位置。
信号处理单元4对所供给的记录信息执行各种各样的处理，例如预定的编码处理，从而生成记录信号，并将该记录信息供给到光学拾取器7。此外，信号处理单元4对光学拾取器7已经从光盘10读出的信号执行预定的解调处理等，从而生成再现信号，并将该再现信号供给到控制单元2。
将光学拾取器7配备到移动轴6A和6B上，以便从一侧发射光并将该光聚焦在光盘10上。
图2是示出全息图记录/再现设备1的光学拾取器7的光学系统的框图。图3是一种蓝光束的光路图(I)。图4是另一种蓝光束的光路图(II)。
(光学拾取器7的结构)
如图2所示，光学拾取器7的光学系统包括(1)位置控制光学系统K1、(2)第一信息光学系统K2和(3)第二信息光学系统K3。应该注意，在以下描述中，反射镜14、物镜15和双轴致动器16由这些光学系统共享。
(1)位置控制光学系统K1
位置控制光学系统K1主要基于红光束Lr控制将在稍后描述的物镜15的位置。
如图2所示，位置控制光学系统K1包括激光二极管11、准直透镜12、偏振分束器13、柱面透镜17和光电检测器18。
如图2所示，激光二极管11发射具有大约660nm波长的红光束Lr。由控制单元2控制的激光二极管11发射预定量的红光束Lr，从而使红光束Lr进入准直透镜12，其中，红光束Lr为发散光。
准直透镜12将属于发散光的红光束Lr转换为平行光，从而使红光束Lr进入偏振分束器13。
偏振分束器13在反射表面上反射红光束Lr，从而使红光束Lr进入反射镜14。红光束Lr被反射镜14反射，从而进入物镜15。
物镜15使红光束Lr聚集，以便用红光束Lr照射光盘10。在这里，红光束Lr通过将在稍后描述的基底36并被将在稍后描述的反射透射层37反射。物镜15的焦距是f1。其后，由反射透射层37反射的红光束Lr通过物镜15，然后被偏振分束器13的反射表面反射，从而使红光束Lr进入柱面透镜17。
柱面透镜17使用红光束Lr照射光电检测器18，从而发生像散。
在全息图记录/再现设备1中，恐怕旋转光盘10可能会导致偏心(eccentricity)、偏斜(runout)等。这可能会导致目标轨道位置改变。为了使红光束Lr遵循目标轨道，必需在聚焦方向和循轨方向(tracking direction)上移动焦点。聚焦方向是朝向/远离光盘10的方向。循轨方向是朝向光盘10的内圆周侧/外圆周侧的径向方向。在这种情况下，物镜15由双轴致动器16驱动，以沿着聚焦方向和循轨方向移动。
光电检测器18对红光束Lr进行检测。例如，控制单元使用像散的方法执行聚焦控制，从而将红光束Lr聚焦在反射透射层37(聚焦控制)。此外，例如，控制单元使用推挽(push-pull)方法执行轨道控制，从而将红光束Lr聚焦在目标轨道(循轨控制)。
(2)第一信息光学系统K2
如图3所示，第一信息光学系统K2包括激光二极管21、准直透镜22、偏振分束器23、聚光透镜24、光电检测器25等。
激光二极管21发射具有大约405nm波长的蓝光束Lb1。由控制单元2控制的激光二极管21发射预定量的蓝光束Lb1，从而使蓝光束Lb1进入准直透镜22，其中，蓝光束Lb1为发散光。
准直透镜22将属于发散光的蓝光束Lb1转换为平行光，从而使蓝光束Lb1进入偏振分束器23。
偏振分束器23用反射表面反射蓝光束Lb1，从而使蓝光束Lb1进入反射镜14。
反射镜14反射蓝光束Lb1，从而使蓝光束Lb1进入物镜15。然后，如下所述，蓝光束Lb1与蓝光束Lb1’发生干涉，从而记录信息(形成全息图)。
(3)第二信息光学系统K3
如图4所示，第二信息光学系统K3包括与第一信息光学系统K2相似的激光二极管31、准直透镜32、偏振分束器33、聚光透镜34、光电检测器35等。应该注意，在物镜15的焦距是f1、准直透镜32的焦距是f2、激光二极管21和激光二极管31的位移量是Δf的情况下，在光盘10的记录层38中的焦点位置位移Δf＊f2/f1(在下文中，符号“*”表示乘法运算)。如图4所示，在记录期间，除了上述以外第二信息光学系统K3中的光路与第一信息光学系统K2中的光路相似。
(光盘的结构)
图5是光盘10的截面图，其中全息图以上述方式在该光盘10上形成。
光盘10是在其中心具有开口部分(未示出)且具有大约120mm的直径的圆盘。
如图5所示，光盘10包括基底36、反射透射层37、记录层38、反射层39和保护膜40，它们以上述顺序分层形成。信息记录在记录层38上。
基底36由诸如聚碳酸酯或玻璃之类的材料制成。基底36允许光以高透射率从一侧向另一侧通过它。此外，基底36具有足以保护记录层38的强度。
例如，反射透射层37是一个电介质多层。反射透射层37允许波长为405nm的蓝光束Lb1从其通过，并以预定比率反射波长为660nm的红光束Lr。例如，反射透射层37通过溅射在基底36上形成。如稍后将描述的，反射透射层37充当干涉表面(地址层)，其中，红光束Lr照射在该干涉表面上。
在记录层38中，多个记录部分38(1)、38(2)……分层形成在记录层38的厚度方向(Z方向)上。在每个记录部分中，如稍后将描述的，“0”到“7”中的每一个由三个存在/不存在的全息图来表达。多个全息图被集中地记录在记录层38的厚度方向上，从而使其物理变化可以被同时检测到。例如，在信息是六位的情况下，两个记录部分38(1)和38(2)构成一条信息。根据本实施例，全息图同时记录在这两个记录部分38(1)和38(2)上/同时从两个记录部分38(1)和38(2)中再现。应该注意，在图5的记录部分38(1)和38(2)中，没有椭圆的状态是指不存在全息图的状态。存在水平条纹椭圆的状态是指存在全息图的状态。
图6A到6H是示出在图5的记录部分中的三位信息的记录系统的视图。
图6A到6H解释如下。
图6A示出其第一层没有全息图、第二层没有全息图、第三层没有全息图的记录部分38(i)(i＝1，2……)(000)。
图6B示出其第一层没有全息图、第二层没有全息图、第三层有全息图的记录部分38(i)(001)。
图6C示出其第一层有全息图、第二层没有全息图、第三层没有全息图的记录部分38(i)(100)。
图6D示出其第一层有全息图、第二层没有全息图、第三层有全息图的记录部分38(i)(101)。
图6E示出其第一层没有全息图、第二层有全息图、第三层没有全息图的记录部分38(i)(010)。
图6F示出其第一层没有全息图、第二层有全息图、第三层有全息图的记录部分38(i)(011)。
图6G示出其第一层有全息图、第二层有全息图、第三层没有全息图的记录部分38(i)(110)。
图6H示出其第一层有全息图、第二层有全息图、第三层有全息图的记录部分38(i)(111)。
在第三层上形成的全息图与在再现期间光照射的斑点S的中心O之间的距离是R1。在第一层上形成的全息图与在再现期间光照射的斑点S的中心O之间的距离是R2。在第二层上形成的全息图与在再现期间光照射的斑点S的中心O之间的距离是R3。距离R2小于距离R3。例如，R1∶R2的比例是21/2∶1。距离R3近似为0。
在再现期间用光的斑点S照射记录部分38(i)的情况下，在记录部分38(i)的每个全息图中生成的光量与距离R1、R2、R3的平方成反比。也就是说，在第一层、第二层和第三层的全息图中形成的光量具有2∶4∶1的比例。
图7是示出由三位表达的数值(0至7)和再现光的强度E之间的关系的视图。
例如，在用光照射图6A的记录部分38(i)的情况下，由于其上没有形成全息图，则没有产生再现光。所以，如图7所示，再现光的强度E为0。因此，表达数值0。
在用光照射如图6B所示的在第三层中具有全息图的记录部分38(i)的情况下，生成如图7所示的强度E为1的再现光。因此，表达数值1。
在用光照射如图6C所示的在第一层中具有全息图的记录部分38(i)的情况下，生成如图7所示的强度E为2的再现光。因此，表达数值2。
在用光照射如图6D所示的在第一层和第三层中具有全息图的记录部分38(i)的情况下，生成如图7所示的强度E为3的再现光。因此，表达数值3。
在用光照射如图6E所示的在第二层中具有全息图的记录部分38(i)的情况下，生成如图7所示的强度E为4的再现光。因此，表达数值4。
在用光照射如图6F所示的在第二层和第三层中具有全息图的记录部分38(i)的情况下，生成如图7所示的强度E为5的再现光。因此，表达数值5。
在用光照射如图6G所示的在第一层和第二层中具有全息图的记录部分38(i)的情况下，生成如图7所示的强度E为6的再现光。因此，表达数值6。
在用光照射如图6H所示的在第一层到第三层中具有全息图的记录部分38(i)的情况下，生成如图7所示的强度E为7的再现光。因此，表达数值7。
由于光盘10的表面状态和表面密度，对获得具有以台阶状方式分布的强度E的再现光有限制。作为补偿，可以给较深层提供冗余的全息图(未示出)。
例如，记录层38是具有1.5的折射率的光聚合物。例如，记录层38的厚度是几百μm。
在记录部分38(i)的多个层上形成的全息图在记录层38的厚度方向(Z方向)上提供。例如，这些全息图同轴地提供到不同层。在每个记录部分中的第一层到第三层中的三个全息图这样提供，以便这些全息图在记录层38的厚度方向(Z方向)上彼此叠加。也就是说，在厚度方向(Z方向)上的用于全息图的记录部分38(i)的长度小于三个全息图的总厚度。
应该注意，在本实施例中，示例性地描述了其中记录部分38(1)和38(2)在记录层38中形成的情况。但是，记录部分的数量并不限于上述数量，并且可以形成多于两个的记录部分。
此外，在第一层至第三层中的全息图基本上具有相同的形状。
反射层39这样提供以便叠加到记录层38上，并且由诸如铝或银之类的材料制成。例如，反射层39通过真空沉积方法形成。
例如，保护层40被提供到反射层39的外部，以便确保反射层39的可靠性。
在再现期间的红光束Lr的光路与由图2的点线表示的光路相似。
图8是在再现期间来自激光二极管21的蓝光束Lb1的光路图。
用来自激光二极管21的蓝光束Lb1以与图3所示的方式相同的方式照射物镜15，因此将对照射后的操作进行描述。
物镜15使蓝光束Lb1聚集，以便使用蓝光束Lb1照射光盘10。蓝光束Lb1的斑点S没有覆盖光盘10的多个轨道。在预定轨道上发射蓝光束Lb1。
因此，例如，如图6A到6H之一所示的记录部分38(1)的(一个或多个)全息图生成蓝色再现光束Ls1。对应于该全息图，将这样生成的蓝色再现光束Ls1的强度E确定为图7所示的一个强度。
此外，为了让光照射使得斑点S覆盖可能会存在全息图的区域，物镜15的数值孔径NA被调整为小于在记录期间的数值孔径NA。例如，通过由控制单元2移动物镜15或调整孔径(未示出)来调整数值孔径NA。
其后，从光盘10中再现的蓝色再现光束Ls1通过物镜15，由偏振分束器23的反射表面反射，并进入聚光透镜24。
聚光透镜24使用蓝色再现光束Ls1照射光电检测器25。
光电检测器25检测具有图7中所示的从弱到强的强度E中的一个强度的蓝色再现光束Ls1，并生成与其对应的信号。
图9是在再现期间来自激光二极管31的蓝光束Lb2的光路图。
将来自激光二极管31的蓝光束Lb2以与图4所示的方式相同的方式照射物镜15，因此将对照射后的操作进行描述。
物镜15使蓝光束Lb2聚集，以便使用蓝光束Lb2照射光盘10。在这种情况下，焦点位置位移如上所述的Δf＊f2/f1。
因此，例如，如图6A到6H之一所示的记录部分38(2)的(一个或多个)全息图生成蓝色再现光Ls2。根据该全息图，这样生成的蓝色再现光Ls2的强度E是图7中所示之一。
此外，为了让光照射使得斑点S覆盖可能会出现全息图的区域，物镜15的数值孔径NA被调整为小于在记录期间的数值孔径NA。例如，通过由控制单元2移动物镜15或调整孔径(未示出)来调整数值孔径NA。
其后，从光盘10中再现的蓝色再现光Ls2通过物镜15，由偏振分束器33的反射表面反射，并进入聚光透镜34。
聚光透镜34使用蓝色再现光Ls2照射光电检测器35。
光电检测器35检测具有图7中所示的从弱到强的强度E中的一个强度的蓝色再现光束Ls2，并生成与其对应的信号。
图10是详细地示出图2的位置控制光学系统K1的结构的框图。
如图10所示，位置控制光学系统K1包括激光二极管11、准直透镜12、偏振分束器13、聚光透镜17’、柱面透镜17和光电检测器18。
如图10所示，激光二极管11发射具有大约660nm的波长的红光束Lr。
准直透镜12将属于发散光的红光束Lr转换为平行光，从而使红光束Lr进入偏振分束器13。
偏振分束器13使用反射表面反射红光束Lr，从而使红光束Lr进入反射镜14。
物镜15使由反射镜14反射的红光束Lr聚集，以便用红光束Lr照射光盘10。在这里，红光束Lr通过基底36并由反射透射层37反射(参见图2)。其后，由反射透射层37反射的红光束Lr通过物镜15，并由偏振分束器13的反射表面反射，从而使红光束Lr进入聚光透镜17’。
聚光透镜17’使红光束Lr会聚，从而使红光束Lr进入柱面透镜17。
柱面透镜17使用红光束Lr照射光电检测器18，从而发生像散。
光电检测器18检测红光束Lr并生成信号。
图11是详细地示出图2的第一信息光学系统K2的结构的框图。
如图11所示，第一信息光学系统K2包括激光二极管21、准直透镜22、半波片43、偏振分束器44、光闸45(shutter)、变形棱镜46、半波片47、四分之一波片49、中继透镜系统50、偏振分束器23、非偏振分束器53、聚光透镜24、针孔片(pinhole plate)55和光电检测器25、反射镜57、聚光透镜28、柱面透镜59、光电检测器60、电流(galvano)反射镜61、光闸62、四分之一波片63、中继透镜系统64和偏振分束器69。
激光二极管21发射具有大约405nm的波长的蓝光束Lb1。由控制单元2控制的激光二极管21发射属于发散光的蓝光束Lb1，从而使蓝光束Lb1进入准直透镜22。在再现期间，从激光二极管21发射的光在记录部分38(1)上的(一个或多个)全息图上的能量由控制单元2控制，从而不对记录在(一个或多个)全息图上的信息进行重写。
准直透镜22将属于发散光的蓝光束Lb1转换为平行光，从而使蓝光束Lb1进入半波片43。
半波片43将蓝光束Lb1的偏振方向转动预定的角度，从而使得例如p偏振光分量和s偏振光分量之间的比例变成约1∶1，以使蓝光束Lb1进入偏振分束器44。
偏振分束器44根据偏振方向反射入射的蓝光束Lb1，使蓝光束Lb1进入光闸45。
由控制单元2控制的光闸45阻挡或允许蓝光束Lb1从其通过。例如，在光闸45允许蓝光束Lb1从其通过的情况下，光闸45使蓝光束Lb1进入变形棱镜46。
变形棱镜46对入射的蓝光束Lb1进行成形，使蓝光束Lb1进入半波片47。
半波片47将蓝光束Lb1的偏振方向转动预定的角度，从而使得例如p偏振光分量和s偏振光分量之间的比例变成约1∶1，以使蓝光束Lb1进入四分之一波片49。
例如，四分之一波片49将属于线性偏振光(p偏振光)的入射光转换为圆偏振光，以使该光进入中继透镜系统50。
中继透镜系统50包括可移动透镜51和固定透镜52。可移动透镜51将属于平行光的蓝光束Lb1转换为会聚光。然后，会聚的蓝光束Lb1变成发散光。固定透镜52将现在属于发散光的蓝光束Lb1转换为会聚光，以使蓝光束Lb1进入偏振分束器23。
其后，由偏振分束器23反射的蓝光束Lb1进入反射镜14，并被反射镜14反射，从而用该蓝光束Lb1照射物镜15。
物镜15使蓝光束Lb1聚集，以便用蓝光束Lb1照射光盘10。在这种情况下，例如，蓝光束Lb1通过基底36和反射透射层37(参见图8)，从而用该蓝光束Lb1照射记录部分38(1)上的(一个或多个)全息图。
因此，例如，如图6A到6H之一所示的记录部分38(1)的(一个或多个)全息图生成蓝色再现光束Ls1。根据(一个或多个)全息图，将这样生成的蓝色再现光束Ls1的强度E确定为图7中所示的一个强度。
其后，在再现部分38(1)上的由(一个或多个)全息图生成的蓝色再现光束Ls1通过物镜15，然后通过偏振分束器13，从而使该蓝色再现光束Ls1进入偏振分束器23。
偏振分束器23用反射表面反射蓝色再现光束Ls1，以使蓝色再现光束Ls1进入非偏振分束器53。
非偏振分束器53使入射的蓝色再现光束Ls1进入聚光透镜24。聚光透镜24使蓝色再现光束Ls1聚集，从而通过针孔片55使用蓝色再现光束Ls1照射光电检测器25。
光电检测器25接收具有图7中所示的从弱到强的强度E中的一个强度的蓝色再现光束Ls1，并生成与其对应的信号。
此外，非偏振分束器53使入射的蓝色再现光束Ls1进入反射镜57。
反射镜57反射入射的蓝色再现光束Ls1，以使蓝色再现光束Ls1进入聚光透镜58。
聚光透镜58使入射的蓝色再现光束Ls1会聚，以使蓝色再现光束Ls1进入柱面透镜59。柱面透镜59产生像散，从而用蓝色再现光束Ls1照射光电检测器60。
将对再现期间的另一条光路进行描述。如图11所示，偏振分束器44允许属于从激光二极管21入射的蓝光束Lb1的一部分的蓝光束Lb1’通过偏振分束器44，从而使蓝光束Lb1’进入电流反射镜61。
电流反射镜61能够改变其反射表面。由控制单元2控制的电流反射镜61调整反射表面的角度，从而调整蓝光束Lb1’的传播方向。
由控制单元2控制的光闸62阻挡或允许蓝光束Lb1’从其通过。例如，在光闸62允许蓝光束Lb1’从其通过的情况下(光闸45关闭)，光闸62使蓝光束Lb1’进入四分之一波片63。
例如，四分之一波片63将属于线性偏振光(p偏振光)的入射光转换为圆偏振光，以使该光进入中继透镜系统64。
中继透镜系统64包括可移动透镜65和固定透镜66。可移动透镜65将属于平行光的蓝光束Lb1’转换为会聚光。然后，会聚的蓝光束Lb1’变成发散光。固定透镜66将现在属于发散光的蓝光束Lb1’转换为会聚光，以使蓝光束Lb1’进入偏振分束器69。
其后，由偏振分束器69反射的蓝光束Lb1’进入反射镜14，并被反射镜14反射，从而进入物镜15。此后的光路与上述光路相同。在再现期间，使用蓝光束Lb1或Lb1’的光路。应该注意，同样应用于第二信息光学系统K3。此外，在记录期间，蓝光束Lb1和Lb1’二者的光路都被使用。
应该注意，蓝色再现光Ls2也进入光电检测器25，并且蓝色再现光束Ls1也进入光电检测器35。当聚光透镜24、34的焦距被调整(优化)时，来自光电检测器25、35的输出与距离的平方成比例地减少，这几乎不会导致问题。
随后，将对在再现部分38(1)上形成全息图的情况进行描述。
从激光二极管21发射的蓝光束Lb1沿着图11中所示的路径传播，从而会聚在光盘10的记录层38上的预定位置(形成全息图的位置)上(参见图3)。
同时，中继透镜系统64等调整蓝光束Lb1’的聚焦位置，蓝光束Lb1’是从激光二极管21发射并由图11的偏振分束器44分开的。偏振分束器69使蓝光束Lb1’偏振，从而使蓝光束Lb1’进入物镜15(参见图3)。
物镜15使用蓝光束Lb1’照射光盘10。在这种情况下，如图3所示，反射层39反射蓝光束Lb1’。该反射光与蓝光束Lb1的焦点重叠，结果发生光干涉。此外，通过调整蓝光束Lb1和Lb1’分别从其通过的中继透镜系统的透镜等的位置，每个透镜的数值孔径NA调整为大于再现期间的数值孔径。因此聚焦深度减小，从而在正确位置处发生干涉。结果，在发生干涉的位置处形成全息图。多个全息图可以以相同的方式同时形成。
根据本实施例，如上所述，全息图记录/再现设备1包括第一信息光学系统K2和第二信息光学系统K3，其中，第一信息光学系统K2具有激光二极管21、光电检测器25等，第二信息光学系统K3具有激光二极管31、光电检测器35等。在这种结构中，激光二极管21可以用蓝光束Lb1照射图5的光盘10的记录部分38(1)，从而使蓝光束Lb1的斑点S覆盖多个全息图。所以，用蓝光束Lb1以一个斑点S同时照射记录部分38(1)上的多个全息图。由多个全息图生成的多个不同的再现光可以作为一个蓝色再现光束Ls1被检测。
结果，对应于图6A到6H的全息图，如图7所示，蓝色再现光束Ls1的强度E可以改变。也就是说，例如，在再现期间，在使用蓝色再现光束Ls1的一个斑点S的情况下，可以从记录部分38(1)中获得三位信息。通过将蓝光束Ls2同时从激光二极管31发射在记录部分38(2)上，除了从记录部分38(1)中获得三位信息以外，还可以从记录部分38(2)中同时获得三位信息。所以，与以前使用蓝光束的一个斑点检测一位信息的情况相比，根据本实施例，可以高速地再现信息。
此外，在记录部分38(1)上的多个全息图在记录层38的厚度方向(Z方向)上彼此重叠。在这种结构中，在其上记录信息的空间可以在厚度方向上缩小。所以，与以前多个全息图在记录层的厚度方向上彼此分开的情况相比，根据本实施例，记录密度可以增大。因此，光盘10可以制造得更薄。在这种情况下，可以解决当光盘厚时产生的像差问题。
此外，例如，第一信息光学系统K2可以在光盘10的记录部分38(1)上形成全息图，如图3所示。同时，如图4所示，第二信息光学系统K3可以在形成于上述记录部分38(1)上的全息图的正下方的记录部分38(2)上形成全息图。因此，可以高速地实现大量数据的记录。
此外，尽管记录层38的记录部分38(1)有多个全息图，但是，例如，在多个全息图之间没有提供用于获得数据地址的地址层。因此，例如，当同时读出全息图的各数据项时，由全息图生成的光不受地址层的影响，从而不会劣化。
此外，在全息图记录/再现系统1中，在再现期间，例如，通过移动物镜15，该物镜15的数值孔径NA减小。在这里，蓝光束Lb1可以照射在记录部分38(i)上，从而其斑点S覆盖如图6H中所示的全息图。此外，在记录期间，通过移动物镜15，增大该物镜15的数值孔径NA，以便减少聚焦深度。也就是说，通过将光以比再现期间的聚光率高的聚光率聚集在光盘10上来记录数据。因此，可以在正确位置处形成全息图。
(第二实施例)
随后，将描述根据本发明的第二实施例的光盘设备。应该注意，在以下实施例中，与上述第一实施例的那些结构部件等相似的结构部件等用相似的附图标记表示，并且省略对其进行描述。将主要描述与第一实施例不同的部分。
(光盘设备的结构)
图12是示出根据第二实施例的光盘设备的光学拾取器的光学系统的框图。
根据本实施例的光盘设备包括图12的光学拾取器7’，代替根据第一实施例的光学拾取器7。
如图12所示，光学拾取器7’不包括图2的激光二极管31。光学拾取器7’包括分束器67和反射镜68。分束器67设在准直透镜22和偏振分束器23之间。
分束器67将通过准直透镜22而变成平行的蓝光束Lb1分开，从而使分开的蓝光束进入偏振分束器23和反射镜68。
在反射镜68和分束器67之间的距离是Δf。反射镜68反射用Lb2表示的入射的蓝光束，从而使蓝光束Lb2进入偏振分束器33。
(蓝光束的光路(I))
激光二极管21发射蓝光束Lb1，从而使蓝光束Lb1进入准直透镜22。准直透镜22将入射的蓝光束Lb1转换为平行光，从而使蓝光束Lb1进入分束器67。
分束器67部分地允许入射的蓝光束Lb1从其通过，从而使蓝光束Lb1以与第一实施例相似的方式进入偏振分束器23。进入偏振分束器23的蓝光束Lb1沿着与图8的光路相似的光路传播，从而进入记录部分38(1)上的全息图中。
(蓝光束的光路(II))
分束器67部分地反射入射的蓝光束Lb1，从而使由Lb2表示的反射蓝光束进入反射镜68。
反射镜68反射入射的蓝光束Lb2，从而使蓝光束Lb2与第一实施例相似的偏振分束器33。进入偏振分束器33的蓝光束Lb2沿着与图9的光路相似的光路传播，从而进入记录部分38(2)上的全息图中。
如上所述，本实施例的光盘设备不包括图2的激光二极管31。代替地，本实施例的光盘设备包括如图21中所示的一个激光二极管21。也就是说，不必提供多个激光二极管，所以成本可以降低。此外，本实施例的光盘设备包括用于分开从激光二极管21照射的蓝光束Lb1的分束器67。所以，分束器67将从激光二极管21发射的蓝光束Lb1分开，从而使用分开的蓝光束照射多个记录部分38(1)和38(2)上的全息图，从而同时再现/记录信息。
(第三实施例)
随后，将描述根据本发明的第三实施例的光盘设备。
图13是示出根据第三实施例的光盘设备的光学拾取器的光学系统的框图。
除了本实施例的光学拾取器不包括图2的第二信息光学系统K3(包括激光二极管31、准直透镜32、偏振分束器33、聚光透镜34、光电检测器35等)以外，本实施例的光学拾取器与第一实施例的光学拾取器相似，。
此外，本实施例的双轴致动器16包括音圈电动机。本实施例的光学拾取器包括用于生成传输到音圈电动机的信号的信号发生器150。包括音圈电动机和信号发生器150的双轴致动器16在记录/再现期间高速地调整蓝光束Lb1的斑点的位置。或者也可以用压电装置作为双轴致动器16的动力源。
信号发生器150生成用于高速地驱动音圈电动机的信号。优选地，例如，该信号是正弦波信号或三角波信号。
图14是示出根据本发明第三实施例的在记录/再现期间的光斑的视图。
在记录期间，由控制单元2控制的信号发生器150生成供给到音圈电动机的信号。然后，双轴致动器16被驱动，从而使物镜15在记录层38的厚度方向上高速地移动。这样调整焦点位置。如图14中所示，例如，两种蓝光束在斑点Sa上相互干涉，从而在第一层上高速地记录全息图。以相似的方式，进一步高速地移动焦点位置。两种蓝光束在斑点Sb上相互干涉，从而在第二层上记录全息图。以相似的方式，进一步高速地移动焦点位置。两种蓝光束在斑点Sc上相互干涉，从而在第三层上记录全息图(高速扫描系统)。
在再现期间，使由控制单元2控制的物镜15在记录层38的厚度方向上高速地移动。因此，如图14中所示，高速地调整焦点位置。例如，用蓝光束照射全息图，并且，当数值孔径NA保持与记录期间的数值孔径NA相同大的值而未改变时，可以高速地再现全息图(高速扫描系统)。
(第四实施例)
随后，将描述根据本发明的第四实施例的光盘设备。
图15是示出根据第四实施例的光盘设备的光学拾取器的光学系统的框图。
除了本实施例的光学拾取器包括代替物镜15的液体透镜160、用于生成用于施加电压到液体透镜160的信号的信号发生器170、以及用于放大由信号发生器170生成的信号的放大器180以外，本实施例的光学拾取器与第三实施例的光学拾取器相似。
在施加电压的情况下，例如，液体透镜160中的液体发生变形，从而可以改变折射率。
因此，由控制单元2控制的信号发生器170生成信号。放大器180放大该信号，其中，该信号被施加到液体透镜160。结果，液体透镜160中的液体发生变形(例如，高速地膨胀/收缩)，从而改变进入液体透镜160的光的折射率。这样可以调整液体透镜160的焦距。因此，在将焦点调整在预定位置处的情况下可以执行记录/再现。
在这种情况下，例如，可以采用双轴致动器16调整光盘10的波动，并采用液体透镜160调整焦点位置。也就是说，可以独立地使用双轴致动器16和液体透镜160，从而能够高速地进行更稳定的控制。
本发明并不局限于上述实施例。本领域技术人员应该理解，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同形式的范围内即可。
例如，为了调整焦点位置，高速调制器例如声光调制器(AOM)可以用来替代物镜15。
此外，在上述实施例中，如图6A到6H中所示，三位信息用记录部分38(1)的三层表达。但是，本发明不局限于本实例。或者，通过利用图6A到6D的两位信息的记录系统，两位信息可以用三层表达。在这种情况下，例如，只需要计算记录部分38(1)上的全息图的数目。
此外，在上述实施例中，通过使两束光彼此干涉，在记录层38上形成(一个或多个)全息图。或者，可以对记录层38进行热处理，从而改变折射率以记录信息。而且，在这种情况下，只有通过加热记录层38，就可以将信息容易地记录在记录层38上。在再现期间从激光二极管发射在对其进行热处理且使其折射率改变的部分上的光的照射时长和热量由控制单元2控制，以便不对记录信息进行重写。因此，即使光照射在对其进行热处理且使其折射率改变的部分上，在再现期间，通过控制光的照射时长和热量，也可以防止记录信息被重写。

Claims (16)

1.一种用于在具有至少一个记录层的记录介质上记录数据的记录设备，包括：
装载单元，所述记录介质能够被装载在所述装载单元上；和
记录单元，所述记录单元被配置为使所述至少一个记录层发生物理变化，以将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在装载于所述装载单元上的所述记录介质的至少一个记录层上，从而在再现所述记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到，
其中，所述记录单元包括用于集中地记录所述多个数据的激光源。
2.根据权利要求1所述的记录设备，
其中，所述记录单元被配置为：通过形成全息图，使所述至少一个记录层发生物理变化，以记录所述多个数据。
3.根据权利要求2所述的记录设备，
其中，所述多个数据中的每一个用全息图存在和全息图不存在之一表达。
4.根据权利要求3所述的记录设备，
其中，被集中地记录的所述多个数据构成一个信息单元。
5.根据权利要求3所述的记录设备，
其中，所述记录单元被配置为：通过对所述至少一个记录层进行热处理以形成所述全息图，使所述至少一个记录层发生物理变化，以记录所述多个数据。
6.根据权利要求1所述的记录设备，
其中，所述记录单元被配置为：通过将光以比在再现所述多个数据的情况下的聚光率高的聚光率聚焦在所述记录介质上，使所述至少一个记录层发生物理变化，以记录所述多个数据。
7.根据权利要求1所述的记录设备，
其中，所述记录单元包括：被配置为发射激光的激光源；被配置为将所述激光聚焦在所述记录介质上的光学系统；以及用于所述光学系统的驱动控制单元，所述驱动控制单元被配置为高速地移动所述激光的焦点，以将所述多个数据集中地记录在所述记录介质上。
8.根据权利要求7所述的记录设备，
其中，所述光学系统包括物镜，并且，
所述驱动控制单元被配置为高速地移动所述物镜，以高速地移动所述焦点。
9.根据权利要求7所述的记录设备，
其中，所述光学系统包括充当物镜的液体透镜，并且
所述驱动控制单元被配置为使所述液体透镜高速地膨胀/收缩，以高速地移动所述焦点。
10.根据权利要求7所述的记录设备，
其中，所述光学系统包括高速调制器，并且
所述驱动控制单元被配置为驱动所述高速调制器，以高速地移动所述焦点。
11.一种用于再现在记录介质的至少一个记录层上记录的数据的再现设备，包括：
装载单元，所述记录介质能够被装载在所述装载单元上，其中，使装载于所述装载单元上的所述记录介质的所述至少一个记录层发生物理变化，从而将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在所述至少一个记录层上；和
检测单元，所述检测单元被配置为同时读取所述多个数据，并且被配置为通过检测信号强度来检测集中地记录有已经被读取的所述多个数据的所述至少一个记录层的物理变化，以基于所述信号强度来检测所述多个数据。
12.根据权利要求11所述的再现设备，
其中，所述多个数据中的每一个用全息图存在和全息图不存在之一表达。
13.根据权利要求12所述的再现设备，
其中，所述检测单元包括：被配置为发射激光的激光源；以及光学系统，所述光学系统被配置为将所述激光聚焦在所述记录介质上，从而将所述激光聚焦在所述多个数据上，所述多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在所述记录介质的所述至少一个记录层上。
14.根据权利要求13所述的再现设备，
其中，所述记录介质包括多个轨道，并且
所述光学系统将所述激光聚焦在集中地记录在所述至少一个记录层上的所述多个数据上，从而在所述记录介质的所述多个轨道之一上进行聚焦。
15.一种在包括至少一个记录层的记录介质上记录数据的记录方法，包括：
在装载单元上装载所述记录介质；
发射激光；
将所述激光聚焦在所述记录介质上；以及
高速地移动所述激光的焦点，以将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在装载于所述装载单元上的所述记录介质的所述至少一个记录层上，从而在再现所述记录介质时所述至少一个记录层的物理变化能够同时被检测到。
16.一种再现在记录介质的至少一个记录层上记录的数据的再现方法，包括：
在装载单元上装载所述记录介质，使所述记录介质的所述至少一个记录层发生物理变化，从而将多个数据沿着所述至少一个记录层的厚度方向集中地记录在所述至少一个记录层上；以及
同时读取所述多个数据，并且通过检测信号强度来检测集中地记录有已经被读取的所述多个数据的所述至少一个记录层的物理变化，以基于所述信号强度来检测所述多个数据。
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