CN101673565A - 在光盘中记录数据和/或从光盘再现数据的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种在光盘中记录数据和/或从光盘再现数据的方法和设备。所述设备包括：参考光束光学系统，在光盘的光数据存储层中形成参考光束的焦点，并包括物镜；信号光束光学系统，在光数据存储层中形成信号光束的焦点，并且也包括所述物镜；伺服光学系统，将伺服光束投射在光盘上，接收在光盘上反射的反射伺服光束，执行对物镜的聚焦控制和寻轨控制。参考光束光学系统包括移动参考光束的焦点的第一焦点移动器；信号光束光学系统包括移动信号光束的焦点的第二焦点移动器。通过沿光数据存储层的厚度方向移动第一焦点位置将数据记录在光数据存储层的多个记录层中，参考光束的焦点和信号光束的焦点位于所述第一焦点位置，光数据存储层的厚度方向是聚焦方向。

Description

在光盘中记录数据和/或从光盘再现数据的方法和设备
本申请要求于2008年9月10日提交到韩国知识产权局的第2008-89331号韩国申请的利益，其公开完整地包含于此，以资参考。
技术领域
本发明的各方面涉及一种在光盘中记录数据和/或从光盘再现数据的方法和设备，更为具体地，涉及一种在光盘的多个记录层中记录数据和/或从光盘的多个记录层再现数据的方法和设备。
背景技术
由于相关技术的发展，光数据存储介质(以下称为光盘)的数据容量急剧地增加。光盘包括，例如紧凑盘(CD)、数字多用盘(DVD)、高清晰DVD(HD DVD)和蓝光盘(BD)。
另外，使用全息图的数据存储技术是当前研究和关注的焦点。在全息光盘中，记录层由诸如感光无机晶体或光致聚合物的感光材料形成。数据以干涉条纹存储在感光材料中，通过第一相干激光束和第二相干激光束(例如，参考光束和信号光束)形成该干涉条纹。如果将与记录数据时使用的参考光束相似的参考光束投射在以干涉条纹存储数据的全息光盘上，则信号光束被恢复并且数据被再现。
可将这种全息数据存储技术划分为使用体全息术以页记录和/或再现数据的体全息方法和使用微全息术以单个比特记录和/或再现数据的微全息方法。虽然可同时处理大量的数据，但是由于需要非常精细地调整光学系统，所以体全息方法无法容易地商用化为普通消费者的数据存储装置。
在微全息方法中，第一会聚光束和第二会聚光束在焦点相互干涉以形成精密的干涉条纹(微全息图)，通过移动干涉条纹将干涉条纹重复地记录在数据存储介质的平面，以形成记录层，并且沿数据存储介质的厚度方向复制所述记录层以形成多个记录层，从而在全息数据存储介质上三维地记录数据。
换言之，微全息方法通过沿数据存储介质的厚度方向在多层上记录数据，增加数据存储介质的容量。在普通多层光盘(例如，BD)中，反射膜(film)物理地分离多个记录层，并且通过使用反射光束强度信号的电平和极性在期望的记录层上形成光焦点。
但是，与普通的光盘不同，全息光盘不包括用于物理地分离多个记录层的反射膜。因此，无法容易地在全息光盘的期望的记录层上形成光焦点，因此需要研究在全息光盘的多个记录层上记录数据和/或从多个记录层上再现数据的方法。
发明内容
本发明的各方面提供一种在光盘的多个记录层中记录数据和/或从光盘的多个记录层再现数据的方法和设备。
根据本发明的一方面，提供了一种在包括光数据存储层的光盘中记录数据和/或从包括光数据存储层的光盘再现数据的设备，所述设备包括：参考光束光学系统，在光数据存储层中形成参考光束的焦点，并包括物镜；信号光束光学系统，在光数据存储层中形成信号光束的焦点，并且也包括所述物镜；伺服光学系统，将伺服光束投射在光盘上，接收在光盘上反射的反射伺服光束，并执行对物镜的聚焦控制和寻轨控制；其中，参考光束光学系统包括用于移动参考光束的焦点的第一焦点移动器，其中，信号光束光学系统包括用于移动信号光束的焦点的第二焦点移动器，其中，通过沿光数据存储层的厚度方向移动第一焦点位置将数据记录在光数据存储层的多个记录层中，参考光束的焦点和信号光束的焦点位于所述第一焦点位置，所述光数据存储层的厚度方向是聚焦方向。
在光盘中可以不形成用于物理地分离多个记录层的反射膜，光盘的光数据存储层可由能够记录全息图的感光材料形成。
响应于第一焦点位置沿聚焦方向移动到第二焦点位置，第一焦点移动器和第二焦点移动器可被驱动，从而参考光束的焦点和信号光束的焦点同时地移动到第二焦点位置。
响应于第一焦点位置移动到第二焦点位置，第一焦点移动器和第二焦点移动器可被驱动，从而表示参考光束的焦点与信号光束的焦点之间的失配的聚焦误差信号处于线性负反馈状态。
响应于第一焦点位置移动到第二焦点位置，可连续地执行伺服光学系统的伺服操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种在包括光数据存储层的光盘上记录数据和/或从包括光数据存储层的光盘再现数据的方法，所述方法包括：在光数据存储层中形成参考光束的焦点和信号光束的焦点；移动参考光束的焦点和信号光束的焦点，以使参考光束的焦点和信号光束的焦点位于第一焦点位置，并通过沿光数据存储层的厚度方向移动第一焦点位置将数据记录在光数据存储层的多个记录层中，所述光数据存储层的厚度方向是聚焦方向。
响应于第一焦点位置沿聚焦方向移动到第二焦点位置，参考光束的焦点和信号光束的焦点可同时地移动到第二焦点位置。
响应于第一焦点位置沿聚焦方向移动到第二焦点位置，参考光束的焦点和信号光束的焦点可移动，从而表示参考光束的焦点与信号光束的焦点之间的失配的聚焦误差信号处于线性负反馈状态。
响应于第一焦点位置沿聚焦方向移动到第二焦点位置，可对用于形成参考光束的焦点和信号光束的焦点的物镜连续地执行关于光盘的伺服驱动操作。
在下面的描述中将部分地阐明本发明另外的方面和/或优点，通过描述，其会变得部分地清楚，或者可通过实施本发明可以了解。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是根据本发明实施例的全息光盘的示意结构图；
图2是根据本发明实施例的由于参考光束和信号光束之间的干涉形成在图1所示的光盘的光数据存储层中的作为记录标记的全息图的示意图像；
图3是描述根据本发明实施例的将数据记录在多个记录层中的示意图；
图4是根据本发明实施例的数据记录和/或再现设备的示意图；
图5是示出图4所示的数据记录和/或再现设备的伺服光学系统中的伺服光束中的传播路径的示意图；
图6是示出图4所示的数据记录和/或再现设备的记录模式中的信号光束的传播路径的示意图；
图7是示出图4所示的数据记录和/或再现设备的记录模式和再现模式中的参考光束的传播路径的示意图。
具体实施方式
现在对本发明实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
图1是根据本发明实施例的作为全息光盘的光盘10的示意性结构图。图2是根据本发明实施例的由于参考光束和信号光束之间的干涉在图1所示的光盘10的光数据存储层13中形成的作为记录标记的全息图的示意图像。
参照图1，光盘10包括：基底14和15；反射膜11，用于反射具有第一波长的第一光束；透反膜12，用于透射第一光束并反射具有与第一光束的波长不同的第二波长的第二光束；光数据存储层13，存储光数据。第一光束可以是作为伺服光束的红光束，第二光束可以是蓝光束。在光数据存储层13中，可将数据记录在多个记录层上。但是，不形成用于物理地分离多个记录层的反射膜。例如，光数据存储层13可由能够记录全息图的感光材料形成。在图1中，Lr1表示入射在反射膜11上的伺服光束Lr1，Lr2表示从反射膜11反射的伺服光束。Lb1表示在第一焦点位置Fb聚焦的参考光束，Lb3表示从第一焦点位置Fb发散并从透反膜12反射的参考光束。Lb2表示在从透反膜12反射之后在第一焦点位置Fb聚焦的信号光束，Lb4表示从第一焦点位置Fb发散的信号光束。与紧凑盘(CD)、数字多用盘(DVD)和蓝光盘(BD)相同，光盘10具有例如大约120mm的直径并在其中心具有孔。为了保护光数据存储层13和反射膜11，基底14和15可形成在作为全息数据存储介质的光盘10的两侧上。基底14和15可由诸如聚碳酸酯或玻璃的材料形成。
光数据存储层13可由诸如光致聚合物(photopolymer)的材料形成，该材料具有根据投射光束的强度而变化的折射率。例如，光数据存储层13可形成为与具有大约405nm波长的蓝光束反应。如果参考光束Lb1和信号光束Lb2是在光数据存储层13中干涉的蓝光束，则作为记录标记形成图2所示的全息图，并且该全息图可以是微全息图。基底14和15可被形成为均具有与光数据存储层13相同的折射率。
光数据存储层13的厚度d2被设计为充分地大于记录标记的高度。例如，光数据存储层13的厚度d2可以是大约150μm。图1中，基底14的厚度d1是从基底14的底表面到光数据存储层13的底表面测量的，透反膜12的厚度d3是从透反膜12至反射膜11测量的。
如果随着由于参考光束Lb1和信号光束Lb2之间的干涉而记录全息图，在光数据存储层13中形成记录层，并且通过变化记录位置沿光数据存储层13的厚度方向将全息图形成在光数据存储层13中，则可将数据记录在多个记录层中。
岸台(land)、沟槽(groove)或凹坑(pit)可形成在反射膜11上，以实现寻轨和聚焦伺服。从基底14的一侧入射的诸如伺服光束Lr1(红光束)的第一光束从反射膜11向基底14的一侧反射。
透反膜12是用于透射伺服光束(红光束)并反射诸如蓝光束的第二光束的波长选择反射膜。透反膜12可由胆甾液晶层形成，以具有圆偏振光束分离功能。胆甾液晶层具有选择反射特性，并且如果晶体的螺旋的旋转方向(顺时针方向或逆时针方向)与圆偏振方向相同，并且圆偏振光束的波长与螺旋的螺距相应，则仅反射圆偏振分量。
信号光束Lb2在透反膜12上反射，随后在第一焦点位置Fb聚焦，参考光束Lb1直接在第一焦点位置Fb聚焦。在这种情况下，当参考光束Lb1和信号光束Lb2入射到光盘10上时，信号光束Lb2可以是顺时针圆偏振并且参考光束Lb1可以是逆时针圆偏振。考虑到这些，透反膜12可形成为反射作为顺时针圆偏振蓝光束的信号光束Lb2并透射作为逆时针圆偏振蓝光束的参考光束Lb1，参考光束Lb1与信号光束Lb2正交。
图3是描述根据本发明实施例的将数据记录到多个记录层的方法的示意图。
图3示出信号光束Lb2和参考光束Lb1形成焦点以将数据记录到图1所示的光盘10的光数据存储层13的情况。反射层RL简单地表示包括图1所示的反射膜11和透反膜12的结构。聚焦方向是光数据存储层13的厚度方向，径向是横跨光盘的轨道的寻轨方向。切向是跟随光盘的轨道的圆周方向。
如参照图1所描述，根据参考光束Lb1和信号光束Lb2的干涉条纹的形状记录数据。在这种情况下，将数据记录在参考光束Lb1和信号光束Lb2的焦点所在的第一焦点位置Fb。参考光束Lb1和信号光束Lb2中的每个通过包括物镜100的预定光学系统在光数据存储层13中形成焦点，参考光束Lb1和信号光束Lb2的焦点可沿光数据存储层13的厚度方向移动，即，Lb1和Lb2可沿聚焦方向移动。另外，伺服光束Lr1入射到光盘10上以实现物镜100关于光盘10的伺服控制。稍后将参照图4至图7，详细描述用于形成参考光束Lb1、信号光束Lb2和伺服光束Lr1的光学系统。
为了将数据记录在光数据存储层13的多个记录层上，第一焦点位置Fb必须沿聚焦方向移动，其中，参考光束Lb1和信号光束Lb2的焦点位于该第一焦点位置Fb。为此，参考光束Lb1的焦点沿聚焦方向移动，信号光束Lb2的焦点也沿聚焦方向移动。图3中，第一焦点位置Fb移动到第二焦点位置Fb’。根据本发明的当前实施例，当第一焦点位置Fb移动到第二焦点位置Fb’时，为了在记录数据时稳定和快速地改变记录层，参考光束Lb1和信号光束Lb2的焦点同时地移动到第二焦点位置Fb’。例如，如果参考光束Lb1的焦点移动到第二焦点位置Fb’，随后信号光束Lb2的焦点移动到第二焦点位置Fb’，则在参考光束Lb1的焦点移动到第二焦点位置Fb’之后，必须关闭关于光盘10的物镜100的伺服驱动，在信号光束Lb2的焦点移动到第二焦点位置Fb’之后，必须再次开启伺服驱动。在这种情况下，当改变记录层时，会降低光盘10的操作稳定性。
根据本发明的当前实施例，如果参考光束Lb1和信号光束Lb2的焦点同时地移动到第二焦点位置Fb’，则在移动期间可连续地保持伺服驱动。在此，“同时地”不表示参考光束Lb1的焦点位于第一焦点位置Fb的时刻与信号光束Lb2的焦点位于第一焦点位置Fb的时刻完全相同。另外，在此，“同时地”不表示参考光束Lb1的焦点位于第二焦点位置Fb’的时刻与信号光束Lb2的焦点位于第二焦点位置Fb’的时刻完全相同。如在此使用的，“同时地”指的是参考光束Lb1的焦点的移动和信号光束Lb2的焦点的移动同时执行，而不是依次执行。当第一焦点位置Fb移动到第二焦点位置Fb’时，可将参考光束Lb1的焦点与信号光束Lb2的焦点之间的失配(mismatch)表示为聚焦误差信号。为了将第一焦点位置Fb移动到第二焦点位置Fb’而无需关闭伺服，聚焦误差信号需要保持在可使用射频直流(RFDC)信号检查的线性负反馈状态，该RFDC信号表示射频(RF)和信号电平(level)。
当如上所述改变记录层时，在不包括用于物理地分离多个记录层的光盘(例如，使用全息图记录数据的全息光盘)中可稳定地执行数据记录和数据再现。
图4是根据本发明实施例的数据记录和/或再现设备的示图。数据记录和/或再现设备可执行性参照图3描述的方法。
参照图4，根据本发明当前实施例的数据记录和/或再现设备包括：伺服光学系统70，形成伺服光束Lr1的光路以对将数据记录和/或再现光束会聚在光盘10上的物镜100进行伺服驱动；信号光束光学系统50，在光盘10的光数据存储层13中形成信号光束Lb2的焦点；参考光束光学系统20，在光盘10的光数据存储层13中形成参考光束Lb1的焦点。参考光束光学系统20和信号光束光学系统50形成记录和/或再现光学系统。根据本发明当前实施例，参考光束光学系统20和信号光束光学系统50分别包括用于在光数据存储层13中移动信号光束Lb2和参考光束Lb1的焦点的焦点移动器(未示出)。
结合图4，将参照图5至图7详细描述伺服光学系统70、信号光束光学系统50和参考光束光学系统20。
图5是示出在图4所示的数据记录和/或再现设备的伺服光学系统70中的伺服光束Lr1的传播路径的示意图。
参照图5，伺服光学系统70的第一光源71可将具有第一波长的第一光束投射在光盘10上并接收在反射膜11上反射的反射伺服光束Lr2，该第一光束是具有红波长的伺服光束Lr1。
第一光源71可投射具有例如大约660nm波长的伺服光束Lr1。从第一光源71投射的伺服光束Lr1通过光栅72被划分为一个主光束、第一子光束和第二子光束。主光束和子光束透射通过偏振分束器73并入射到准直透镜74上。
光栅72可划分主光束和子光束，从而主光束的强度大于或等于子光束的强度。在图5中，未示出子光束。偏振分束器73可透射伺服光束Lr1的P偏振分量，并反射伺服光束Lr1的S偏振分量。准直透镜74可将从第一光源71投射的伺服光束Lr1转换为平行光束。转换为平行光束的伺服光束Lr1入射到补偿透镜75上。补偿透镜75可由第一会聚透镜76和第二会聚透镜77形成。透射通过补偿透镜75的伺服光束Lr1透射通过二向色棱镜40和41，在反射镜42上反射，入射到四分之一波片(QWP)43上，被转换为圆偏振光束，并入射到物镜100上。如参照图1所述，物镜100将伺服光束Lr1会聚在反射膜11上，从而在反射膜11上形成焦点，并且反射伺服光束Lr2在反射膜11上反射，从而沿与伺服光束Lr1的方向相反的方向传播。
物镜100被设计为最适宜于具有第二波长的第二光束，该第二光束是用于记录和/或再现全息图的从第二光源21投射的蓝光束。关于伺服光束Lr1，考虑到补偿透镜75与物镜100之间的光程诸如的相关性(correlation)，物镜100适宜于聚焦作为第一伺服光束的伺服光束Lr1，并可用作例如具有大约0.63数值孔径的会聚透镜。
二向色棱镜40可透射几乎100％的红光束(伺服光束)并反射几乎100％的蓝光束(记录和/或再现光束，或图7所示的参考光束)。二向色棱镜41可透射几乎100％的红光束，透射蓝光束的几乎100％的P偏振分量，反射蓝光束的几乎100％的S偏振分量。反射镜42可反射几乎100％的红光束和蓝光束，QWP 43可将红光束和蓝光束的线偏振光束转换为圆偏振光束。
反射伺服光束Lr2顺序地透射通过物镜100、QWP 43、反射镜42、二向色棱镜40和41以及补偿透镜75的全部，从而被转换为平行光束。然后，反射伺服光书Lr2通过准直透镜74会聚，在偏振分束器73上反射并被第一光电检测器79接收。为了对反射伺服光束Lr2产生像散并使用像散方法实现聚焦伺服，诸如柱面透镜78的像散透镜还可被包括在偏振分束器73和第一光电检测器79之间。
光盘10可具有偏离和偏心，因此，光盘10的目标轨道和相应的焦点位置可变化。因此，伺服光学系统70需要使伺服光束Lr1的焦点位于目标轨道上相应的焦点位置处。为此，伺服光束Lr1需要沿聚焦方向和寻轨方向移动，该聚焦方向是光盘10的厚度方向，该寻轨方向是光盘10的径向。
为了沿聚焦方向和寻轨方向移动伺服光束Lr1，致动器44可形成为2轴致动器，以在第一轴和第二轴上沿聚焦方向和寻轨方向驱动物镜100。另外，致动器44可以由3轴致动器形成，从而除聚焦和寻轨以外，还沿径向驱动物镜100以控制倾斜。
伺服光束Lr1通过物镜100会聚在反射膜11上，并且反射伺服光束Lr2被第一光电检测器79接收。被第一光电检测器79接收的反射伺服光束Lr2反映聚焦和寻轨状态。
虽未示出，但是为了检测聚焦误差信号和寻轨误差信号，第一光电检测器79可由主光电检测器以及沿径向在主光电检测器两侧的第一子光电检测器和第二子光电检测器形成，其中，主光电检测器包括四个光束接收区域Ar、Br、Cr和Dr以接收主光束，并且第一子光电检测器和第二子光电检测器分别包括两个光束接收区域Er和Fr以及Hr和Gr，从而接收子光束。
可使用像散方法和主光电检测器检测的信号来执行聚焦控制。使用式1计算使用主光电检测器接收的主光束的检测信号的聚焦误差信号(FESr)，其中，Ar、Br、Cr和Dr是如上所述的四个光束接收区域，并且FESr被输入到控制器(未示出)，从而用于物镜100的聚焦控制。以下，用相同的标号表示光电检测器的光束接收区域和从光束接收区域检测的信号。
FESr＝(Ar+Cr)-(Br+Dr)              (1)
可使用差分推挽(DPP)方法和子光电检测器检测的信号来执行寻轨控制。使用DPP方法的寻轨误差信号DPPr表示伺服光束Lr1相对于目标轨道的失配，并且可使用式2计算该寻轨误差信号DPPr。在式2中，k是增益。
MPPr＝(Ar+Dr)-(Br+Cr)
SPPr1＝Er-Fr
SPPr2＝Gr-Hr
DPPr＝MPPr-k(SPPr1+SPPr2)           (2)
如上所述，使用伺服光束Lr1的伺服光学系统70将伺服光束Lr1投射到光盘10的反射膜11上，并使用在反射膜11上反射的反射伺服光束Lr2来执行物镜100的聚焦和寻轨控制，该光盘10是全息数据存储介质。
图6是示出在图4所示的数据记录和/或再现设备的记录模式中的信号光束Lb2的传播路径的示意图。图7是示出在图4所示的数据记录和/或再现设备的记录和再现模式中的参考光束Lb1的传播路径的示意图。
参照图6和图7，第二光源21可投射具有第二波长的第二光束，例如，具有大约405nm波长的蓝光束。蓝光束Lb入射到准直透镜22上并被转换为平行光束。转换为平行光束的蓝光束Lb透射通过有源半波片(HWP)26，并在偏振分束器27上反射或透射通过偏振分束器27。在这种示例性描述中，在偏振分束器27上反射的蓝光束被用作信号光束Lb2，透射通过偏振分束器27的蓝光束被用作参考光束。
作为开-关型HWP，当施加电时有源HWP 26可用作HWP，当没有施加电时可不用作HWP。因此，如果电施加到有源HWP 26，从而用作HWP，则蓝光束Lb具有由于有源HWP 26而旋转预定角度的偏振方向。因此，作为S偏振分量的信号光束Lb2在偏振分束器27上反射，作为P偏振分量的参考光束Lb1透射通过偏振分束器27。在该示例性描述中，在再现模式中没有将电施加到有源HWP 26，因此有源HWP 26不用作HWP。因此，从第二光源21投射的蓝光束Lb的所有或大部分P偏振分量透射通过偏振分束器27并沿在记录模式中的参考光束Lb1的传播路径进行传播。在该示例性描述中，假设从第二光源21投射的蓝光束Lb是P偏振状态。
根据本发明另一实施例，有源HWP 26可由HWP和形成在HWP上的旋转驱动装置形成。因此，可根据旋转角度改变偏振方向，以控制S偏振和P偏振光束的强度分布。
从第二光源21投射的蓝光束Lb通过偏振分束器27被划分为大约50％的参考光束Lb1和大约50％的信号光束Lb2。可通过有源HWP26控制划分比率。
作为S偏振光束的信号光束Lb2在Galvano反射镜51上反射，通过HWP52转换为P偏振光束，透射通过偏振分束器53，通过QWP 54被转换为圆偏振光束并在反射镜55上再反射。在反射镜55上再反射的信号光束Lb2通过QWP 54被转换为S偏振光束，在偏振分束器53上反射并入射到Galvano反射镜56上。
Galvano反射镜51和56可通过经控制器(未示出)调整信号光束Lb2的传播方向来改变反射光束的角度。
在Galvano反射镜56上反射的信号光束Lb2透射通过夹缝(slit)57并入射到扩束器58上。扩束器58可由第一可移动透镜59和第二可移动透镜60形成。通过可移动透镜59发散的信号光束Lb2通过可移动过透镜60被转换为会聚光束，透射通过中继透镜61，入射到HWP 64上，并被转换为P偏振光束。
在此，扩束器58用作沿光盘10的光数据存储层13的厚度方向移动信号光束Lb2的焦点的焦点移动器。扩束器58由第一移动可移动透镜59和第二可移动透镜60形成。可移动透镜59使用步进电机或压电电机沿光轴移动，可移动透镜60使用与用于物镜100的致动器44相似的致动器沿光轴移动。可移动透镜59执行粗略的焦点调整，可移动透镜60相比于可移动透镜59执行相对精细的焦点调整。更详细地，可移动透镜59将信号光束Lb2的焦点移动到光盘10的目标深度附近，随后，可移动透镜60将信号光束Lb2的焦点移动到准确的位置。可移动透镜59的移动距离可大于可移动透镜60的移动距离。
中继透镜61确保物镜100与扩束器58的可移动透镜60之间的距离，并可由第一凸透镜62和第二凸透镜63形成。
作为P偏振光束并透射通过HWP 64的信号光束Lb2透射通过偏振分束器38，并入射到有源HWP 46上。然后，被驱动以转换偏振(例如，施加电)的有源HWP 46使信号光束Lb2的偏振方向旋转预定角度，因此信号光束Lb2被转换为包括S偏振分量。作为P偏振光束的信号光束Lb2可通过有源HWP46被转换为包括大约70％的S偏振分量和大约30％的P偏振分量。
信号光束Lb2在反射镜45上反射，仅信号光束Lb2的S偏振分量通过二向色棱镜41入射到反射镜42上，并且信号光束Lb2通过QWP 43被转换为例如顺时针圆偏振光束，以入射到物镜100上。信号光束Lb2通过物镜100会聚，并如图1所示，在包括胆甾液晶层的透反膜12上反射，从而在第一焦点位置Fb处形成焦点，该第一焦点位置Fb是参考光束Lb1的焦点的位置。
考虑与扩束器58的诸如光程的相关性，物镜100会聚信号光束Lb2，并可用作例如具有大约0.4数值孔径的会聚透镜。
会聚在第一焦点位置Fb的信号光束Lb2发散，并且反射信号光束Lb4再入射到物镜100上。反射信号光束Lb4在包括胆甾液晶层的透反膜12上反射，并具有与信号光束Lb2一样的顺时针圆偏振光束。反射信号光束Lb4通过QWP 43被转换为S偏振光束，在反射镜42、二向色棱镜41、反射镜45上反射，并入射到有源HWP 46上。作为S偏振光束的反射信号光束Lb4通过有源HWP 46被转换为包括例如大约30％的S偏振分量和大约70％的P偏振分量，并且反射信号光束Lb4的S偏振分量在偏振分束器38上反射。包括S偏振分量并在偏振分束器38上反射的反射信号光束Lb4透射通过中继透镜35，并入射到扩束器32上。反射信号光束Lb4通过HWP 31被转换为P偏振光束，透射通过偏振分束器38，通过会聚透镜39会聚，具有通过柱面透镜47产生的像散，并被第二光电检测器48接收。
光盘10可具有偏离和偏心，因此目标轨道和相应的焦点位置可变化。因此，如参照图5所述，通过使用作为红光束的伺服光束的光学系统和控制器(未示出)执行聚焦控制和寻轨控制。但是，由于物镜100的移动，可出现信号光束Lb2的焦点关于第一焦点位置Fb的失配，该第一焦点位置Fb是参考光束Lb1的焦点的位置。因此，考虑反射信号光束Lb4被第二光电检测器48接收的状态，根据信号光束Lb2的焦点关于参考光束Lb1的焦点的失配的程度，信号光束光学系统50调整各种光学元件的光学位置，该参考光束Lb1的焦点如图1所示位于光盘10的光数据存储介质13中。
在记录模式中，为了执行关于信号光束Lb2的聚焦控制和寻轨控制，第二光电检测器48可包括四个光束接收区域Ab、Bb、Cb和Db以检测反射信号光束Lb4。信号处理器(未示出)使用像散方法执行聚焦控制，并使用式3从四个光束接收区域Ab、Bb、Cb和Db检测的信号计算聚焦误差信号FESb，以将聚焦误差信号FESb提供给控制器。
FESb＝(Ab+Cb)-(Bb+Db)            (3)
聚焦误差信号FESb表示参考光束Lb1的焦点与信号光束Lb2的焦点关于聚焦方向的差异。
使用推挽信号执行寻轨控制。使用式4计算寻轨误差信号RPPb，以将RPPb提供给控制器。
RPPb＝(Ab+Db)-(Bb+Cb)            (4)
寻轨误差信号RPPb表示参考光束Lb1的焦点与信号光束Lb2的焦点关于寻轨方向的差异。
同时，可使用式5计算执行切向(tangential)控制所需的切向误差信号TTPb。切向控制用于关于光盘10的切线方向将信号光束Lb2匹配到参考光束Lb1的焦点。
TPPb＝(Ab+Bb)-(Cb+Db)            (5)
切向误差信号TPPb表示参考光束Lb1的焦点与信号光束Lb2的焦点关于光盘10的切线方向的差异。
为了减少参考光束Lb1的焦点与信号光束Lb2的焦点关于聚焦方向的差异，控制器可基于聚焦误差信号FESb产生聚焦驱动信号，并将聚焦驱动信号提供给扩束器58的可移动透镜60以对可移动透镜60执行聚焦控制。另外，为了减少参考光束Lb1的焦点与信号光束Lb2的焦点关于寻轨方向的差异，即，为了防止第一焦点位置沿寻轨方向移动，控制器可基于寻轨误差信号RPPb产生寻轨驱动信号，并将寻轨驱动信号提供给Galvano反射镜56以执行对Galvano反射镜56的寻轨控制。
另外，为了减少参考光束Lb1的焦点与信号光束Lb2的焦点关于切线方向的差异，即，为了防止第一焦点位置沿切向移动，控制器可基于切向误差信号TPPb产生切向驱动信号，并将切向驱动信号提供给Galvano反射镜51以对Galvano反射镜51执行切向控制。
因此，信号光束光学系统50将信号光束投射到作为全息数据存储介质的光盘10上，接收在光盘10的透反膜12上反射的反射信号光束Lb4，并将光束接收结果提供给信号处理器。控制器可对可移动透镜60和扩束器58执行聚焦控制，并对Galvano反射镜51执行切向控制以及对Galvano反射镜56执行寻轨控制，以在参考光束Lb1的焦点上形成信号光束Lb2的焦点。
同时，参照图7，在参考光束光学系统20中，从第二光源21投射的蓝光束Lb通过准直透镜22被转换为平行光束，并通过有源HWP 26包括S偏振分量和P偏振分量。蓝光束Lb的S偏振分量在偏振分束器27上反射，以被用作如上所述的信号光束Lb2。
蓝光束Lb的P偏振分量可透射通过偏振分束器27，以被用作参考光束Lb1。透射通过偏振分束器27的参考光束Lb1入射到偏振分束器28上。作为P偏振光束透射通过偏振分束器28的参考光束Lb1通过QWP 29被转换为逆时针圆偏振光束，在反射镜30上反射，通过QWP29再转换为S偏振光束，在偏振分束器28上反射并传播到HWP 31。作为S偏振光束的参考光束Lb1通过HWP 31被转换为P偏振光束，并入射到扩束器32上。
在此，反射镜30是可移动的，并且可通过移动反射镜30来移动参考光束Lb1的光路长度，来使参考光束Lb1的光路长度与信号光束Lb2的光路长度匹配。为了使参考光束Lb1的光路长度与信号光束Lb2的光路长度匹配，仅信号光束光学系统50可驱动反射镜55，或者参考光束光学系统20和信号光束光学系统50均可分别驱动反射镜55和反射镜30。如果激光二极管被用作第二光源21，则由于激光二极管具有大约几百微米的相干距离，所以如果参考光束Lb1的光路长度与信号光束Lb2的光路长度之差大于相干距离，则可能不适当地形成将被形成在参考光束Lb1的焦点和信号光束Lb2的焦点上的记录标记(全息图)。为了适当地形成全息图，通过调整例如反射镜30来将参考光束Lb1的光路长度与信号光束Lb2的光路长度之差控制为小于相干距离是有益的。
作为P偏振光束并入射到扩束器32上的参考光束Lb1通过可移动透镜33发散，并通过可移动透镜34再会聚。透射通过扩束器32的参考光束Lb1透射通过中继透镜35并入射到偏振分束器38上。如上所述，由于参考光束Lb1是P偏振光束，所以参考光束Lb1透射通过偏振分束器38并入射到光闸39上。在此，扩束器32和中继透镜35分别与信号光束光学系统50的扩束器58和中继透镜61相同。另外，扩束器32用作沿光盘10的光数据存储层13的厚度方向移动参考光束Lb1的焦点移动器。扩束器32由沿光轴移动的第一可移动透镜33和第二可移动透镜34形成。可移动透镜33执行粗略的焦点调整，可移动透镜34执行精细焦点调整。
控制器控制光闸39以阻挡或透射参考光束Lb1。如果参考光束Lb1透射通过光闸39，则参考光束Lb1是P偏振光束，在二向色棱镜40上反射，透射通过二向色棱镜41并入射到反射镜42上。参考光束Lb1随后在反射镜42上反射，通过QWP 43被转换为逆时针圆偏振光束，并通过物镜100会聚在光盘10上。
考虑到与扩束器32的诸如光程的相关性，会聚参考光束Lb1的物镜100可用作具有大约0.65数值孔径的会聚透镜。在此，物镜100关于参考光束Lb1的数值孔径大于物镜100关于信号光束Lb2的数值孔径，其原因是参考光束Lb1通过物镜会聚并直接在第一焦点位置聚焦，而信号光束Lb2通过物镜100会聚，在光盘10的透反膜12上反射，并在第一焦点位置Fb聚焦，从而信号光束Lb2的焦距大于参考光束Lb1的焦距。但是，以上参考光束Lb1直接聚焦在第一焦点位置Fb而信号光束Lb2在透反膜12上反射之后聚焦在第一焦点位置Fb的描述是示例性的，本发明的各方面不限于此。
在记录模式中，非常少的参考光束Lb1的分量通过在光盘10的透反膜12上反射返回到物镜100。由于包括胆甾液晶层的透反膜12主要地仅反射顺时针圆偏振分量，所以作为逆时针圆偏振光束入射到光盘10上的参考光束Lb1几乎不在透反膜12上反射。
在再现模式中，有源HWP 26关闭，从而该有源HWP 26不用作HWP，作为P偏振光束并从第二光源21传送来的蓝光束Lb不变化而透射通过有源HWP 26，透射通过偏振分束器27，并沿记录模式中的参考光束Lb1的传播路径传播。因此，由于将在再现模式中使用的蓝光束与记录模式中的参考光束Lb1相同，所以随后的描述假设再现模式中的蓝光束是参考光束Lb1。
当再现记录在光盘10的光数据存储层13中的记录标记(全息图)时，通过再现全息图获得的参考光束(以下，该参考光束称为再现光束)入射到物镜100上。参考光束Lb1以逆时针圆偏振状态入射到物镜100上。对于在全息图上反射的再现光束，仅改变光束传播方向，不改变电场的旋转方向，因此，将再现光束认作顺时针圆偏振光束。作为顺时针圆偏振光束的再现光束通过QWP 43被转换为S偏振光束，在反射镜42上反射，在二向色棱镜41上反射，在反射镜45上反射，入射到有源HWP 46上。在再现模式中，由于电没有施加到有源HWP 46，因此有源HWP 46不用作HWP，作为S偏振光束的再现光束不变化而透射通过有源HWP 46，在偏振分束器38上反射，并入射到中继透镜35上。作为S偏振光束透射通过中继透镜35的再现光束通过扩束器32被转换为平行光束，通过HWP 31被转换为P偏振光束，透射通过偏振分束器28。作为P偏振光束透射通过偏振分束器28的再现光束通过会聚透镜49会聚，透射通过柱面透镜47，并被第二光电检测器48接收。可从第二光电检测器48检测的再现光束信号，获得记录在预定记录层中的记录标记上的数据。
如上所述将数据记录在根据本发明实施例的如上所述的图4所示的数据记录和/或再现设备中。
伺服光学系统70将伺服光束Lr1投射在光盘10上，基于在反射膜11上反射的反射伺服光束Lr2的检测结果对物镜100执行聚焦控制和寻轨控制，并将伺服光束Lr1的焦点定位于目标轨道上。
信号光束光学系统50将作为蓝光束的信号光束Lb2投射在光盘10上，并通过使用物镜100使信号光束Lb2的焦点位于目标轨道，该物镜100的位置是可控的。然后，通过对应于与第一焦点位置Fb相应的目标厚度调整扩束器58和可移动透镜59的位置，使信号光束Lb2的焦点位于第一焦点位置Fb。
参考光束光学系统20将参考光束Lb1投射到光盘10上，调整扩束器32和可移动透镜33的位置，控制光闸39透射参考光束Lb1，并使参考光束Lb1位于第一焦点位置Fb。
在此，通过检测前光电检测器25接收的光束来执行第二光源21的记录功率的控制。从第二光源21投射的光束的一部分通过分束器23划分，通过会聚透镜24会聚，并由前光电检测器25接收。
由于光盘10的偏离和偏心，可出现信号光束Lb2的焦点关于第一焦点位置Fb的失配。为此，基于反射信号光束Lb4的检测结果，对Galvano反射镜51和56、扩束器58和可移动透镜60执行切向、寻轨和聚焦控制。
同样地，在参考光束Lb1和信号光束Lb2的焦点位于第一焦点位置Fb的同时，通过移动反射镜30将参考光束Lb1的光路长度与信号光束Lb2的光路长度之差调整为小于相干距离。然后，可适当地将全息图记录为记录标记。
当为了将数据记录在多个记录层上而调整目标深度时，执行参照图3描述的方法。更详细地，当记录层从第一焦点位置Fb改变为第二焦点位置Fb’时，参考光束光学系统20和信号光束光学系统50的焦点移动器一起操作，从而分别移动参考光束Lb1的焦点和信号光束Lb2的焦点。参考光束Lb1的焦点和信号光束Lb2的焦点移动到第二焦点位置Fb’，然后，通过移动反射镜30将参考光束Lb1的光路长度与信号光束Lb2的光路长度之差调整为小于相干距离，全息图可适当地记录为记录标记。
根据本发明的实施例的，如下所述的从上述的图4所示的数据记录和/或再现设备再现数据。
伺服光学系统70将伺服光束Lr1投射到光盘10上，基于在反射膜11反射的反射伺服光束Lr2的检测结果执行聚焦控制和寻轨控制，并使伺服光束Lr1的焦点位于目标轨道。
参考光束光学系统20将参考光束Lb1投射到光盘10上。参考光束Lb1的焦点通过物镜100被定位于目标轨道上，该物镜100的位置是可控制的。另外，可移动透镜33执行粗略的焦点调整，可移动透镜34执行精细的焦点调整，从而将参考光束Lb1的焦点控制到第一焦点位置Fb。
在再现模式中，由于没有电施加到有源HWP 26，从而有源HWP 26不用作HWP，所以从第二光源21投射的蓝光束Lb的所有或大部分分量被用作参考光束Lb1，从而可改善再现效率。参考光束Lb1通过光闸39的控制传播。
参考光束Lb1投射在作为记录标记的全息图上，从全息图产生再现光束，第二光电检测器48检测再现光束，从而获得再现信号。在此，如果没有电施加到有源HWP 46并因此有源HWP 46没有用作HWP，则可改善再现光束的光束接收效率。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (15)

1、一种在包括光数据存储层的光盘中记录数据和/或从包括光数据存储层的光盘再现数据的设备，所述设备包括：
参考光束光学系统，在光数据存储层中形成参考光束的焦点，包括物镜；
信号光束光学系统，在光数据存储层中形成信号光束的焦点，也包括所述物镜；
伺服光学系统，将伺服光束投射在光盘上，接收在光盘上反射的反射伺服光束，并执行对物镜的聚焦控制和寻轨控制；
其中，参考光束光学系统包括用于移动参考光束的焦点的第一焦点移动器；
其中，信号光束光学系统包括用于移动信号光束的焦点的第二焦点移动器；
其中，通过沿光数据存储层的厚度方向移动第一焦点位置将数据记录在光数据存储层中的多个记录层中，参考光束的焦点和信号光束的焦点位于所述第一焦点位置，所述光数据存储层的厚度方向是聚焦方向。
2、根据权利要求1所述的设备，其中，在光盘中没有形成用于物理地分离所述多个记录层的反射膜。
3、根据权利要求2所述的设备，其中，光盘的光数据存储层由能够记录全息图的感光材料形成。
4、根据权利要求1所述的设备，其中，响应于第一焦点位置移动到第二焦点位置，第一焦点移动器和第二焦点移动器被驱动，以使得参考光束的焦点和信号光束的焦点同时地移动到第二焦点位置。
5、根据权利要求4所述的设备，其中，响应于第一焦点位置移动到第二焦点位置，第一焦点移动器和第二焦点移动器被驱动，以使得表示参考光束的焦点与信号光束的焦点之间的失配的聚焦误差信号处于线性负反馈状态。
6、根据权利要求5所述的设备，其中，响应于第一焦点位置移动到第二焦点位置，连续地执行伺服光学系统的伺服操作。
7、根据权利要求1所述的设备，还包括：Galvano反射镜，用于控制与聚焦方向垂直的切线方向和寻轨方向，以防止第一焦点位置沿不是聚焦方向的方向移动。
8、根据权利要求1所述的设备，其中，第一焦点移动器由第一可移动透镜和第二可移动透镜形成，所述第一可移动透镜和第二可移动透镜沿光轴被驱动。
9、根据权利要求8所述的设备，其中，第一可移动透镜和第二可移动透镜中的一个执行粗略的焦点调整，并且第一可移动透镜和第二可移动透镜中的另一个执行精细的焦点调整。
10、根据权利要求1所述的设备，其中，第二焦点移动器由第一可移动透镜和第二可移动透镜形成，所述第一可移动透镜和第二可移动透镜沿光轴被驱动。
11、根据权利要求10所述的设备，其中，第一可移动透镜和第二可移动透镜中的一个执行粗略的焦点调整，并且第一可移动透镜和第二可移动透镜中的另一个执行精细的焦点调整。
12、一种在包括光数据存储层的光盘上记录数据和/或从包括光数据存储层的光盘再现数据的方法，所述方法包括：
在光数据存储层中形成参考光束的焦点和信号光束的焦点；
移动参考光束的焦点和信号光束的焦点，以使参考光束的焦点和信号光束的焦点位于第一焦点位置，并通过沿光数据存储层的厚度方向移动第一焦点位置将数据记录在光数据存储层中的多个记录层中，所述光数据存储层的厚度方向是聚焦方向。
13、根据权利要求12所述的方法，其中，响应于第一焦点位置沿聚焦方向移动到第二焦点位置，参考光束的焦点和信号光束的焦点同时地移动到第二焦点位置。
14、根据权利要求13所述的方法，其中，响应于第一焦点位置沿聚焦方向移动到第二焦点位置，参考光束的焦点和信号光束的焦点移动，以使得表示参考光束的焦点与信号光束的焦点之间的失配的聚焦误差信号处于线性负反馈状态。
15、根据权利要求14所述的方法，其中，响应于第一焦点位置沿聚焦方向移动到第二焦点位置，对用于形成参考光束的焦点和信号光束的焦点的物镜连续地执行关于光盘的伺服驱动操作。
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