CN102479521A - 记录介质、其初始化方法、初始化装置及再生方法 - Google Patents

记录介质、其初始化方法、初始化装置及再生方法 Download PDF

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CN102479521A CN2011103650667A CN201110365066A CN102479521A CN 102479521 A CN102479521 A CN 102479521A CN 2011103650667 A CN2011103650667 A CN 2011103650667A CN 201110365066 A CN201110365066 A CN 201110365066A CN 102479521 A CN102479521 A CN 102479521A
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Abstract

本发明公开了记录介质、其初始化方法、初始化装置及再生方法。其中，对具有彼此面对的第一表面和第二表面并在第一表面和第二表面间具有记录层的记录介质进行的初始化方法方法，包括通过从第一表面侧和第二表面侧将具有波长λf的平面波的初始化光照射到记录层来形成具有比λr/2N宽的节距的干涉图案，其中，λr为再生所记录的信息时照射到记录层的再生光的波长，并且N为记录层的平均折射率。

Description

记录介质、其初始化方法、初始化装置及再生方法
技术领域
本发明涉及包括记录层的记录介质及其初始化的方法、初始化装置和再生方法，其中，通过以会聚光照射干涉图案的一部分来擦除或改变平行于记录介质的表面所形成的干涉图案，以向该记录介质记录信息，并且利用关于会聚光的照射的反射光来从该记录介质再生所记录的信息。
背景技术
在诸如光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)及蓝光光盘
Figure BDA0000109331110000011
(BD)的光盘系统中，以类似于显微镜物镜的非接触方式读取在光盘一个表面上所形成的反射率的轻微变化。众所周知，光盘上的光斑大小基本上由λ/NA(λ：照射光的波长，NA：数值孔径)给出，并且分辨率也与该值相关。例如，在BD中，在具有12cm直径的光盘中实现了约为25GB的容量。另外，众所周知，多个记录层被层叠以增加一个光盘的容量。
另一方面，已经提出了驻波的记录方法。在光会聚在诸如其折射率会由于照射光的强度而改变的光盘的记录介质上时，随后通过利用设置在记录介质背面上的反射装置使光从相反方向再次会聚在相同的聚焦位置上。因此，形成具有小光斑的全息图从而将信息记录在其中。在再生时，类似地，入射到光盘正面的照射光的反射光被读取，从而识别信息。另外，通过在光学记录介质中将信息记录为层状，允许执行多层记录。但是，在所述方法中，需要在诸如光盘的记录介质的正面和背面两个面上设置光学系统，因此，整个光学系统或驱动系统存在尺寸增大和复杂化的劣势。
此外，在″Three-dimensional optical disk data storage via the localizedalteration of a format hologram(通过格式全息图的局部变更进行的三维光盘数据存储)″，R.R.Mcleod，A.J.Daiber，T.Honda，M.E.McDonald，T.L.Robertson，T.Slagle，S.L.Sochava，and L.Hesselink，Appl.Opt.，Vol.47，(2008)pp2696-2707中，提出了在光盘的整个表面上记录了干涉图案(预格式化)时来通过擦除/改变干涉图案的一部分来执行标记记录的方法。
发明内容
记载于″Three-dimensional optical disk data storage via the localizedalteration of a format hologram(通过格式全息图的局部变更进行的三维光盘数据存储)″，R.R.Mcleod，A.J.Daiber，T.Honda，M.E.McDonald，T.L.Robertson，T.Slagle，S.L.Sochava，and L.Hesselink，Appl.Opt.，Vol.47，(2008)pp2696-2707中的通过擦除或改变干涉图案来执行标记记录的方法有力地消除了在用于记录/再生的拾取器中的光盘的两面设置光路的必要。但是，在该方法中，在某些情况下，由于干涉图案与再生光之间的关系而导致不能获取良好的再生信号。因此，在通过擦除或改变形成于记录介质中的干涉图案来执行标记记录的方法中，需要提供具有足够调制度的良好再生信号。
根据本发明的实施方式，提供了一种对具有彼此面对的第一表面和第二表面并在其间具有记录层的记录介质进行初始化的方法。该方法包括通过从第一表面侧和第二表面侧向记录层照射具有波长λf的平面波的初始化光，来形成具有比λr/2N宽的节距的干涉图案。需要注意，λr是再生所记录的信息时照射到记录层的再生光的波长，以及N为记录层的平均折射率。在记录介质中，在受到会聚光照射的部分中，平行于记录介质表面形成的干涉图案被擦除或改变，从而记录信息。另外，通过关于会聚光的照射的反射光来再生所记录的信息。在这种情况下，通过将初始化光的波长λf设定为比λr大，使得所形成的干涉图案的节距比λr/2N宽。具体地，优选λf/λr的值在1.005～1.09范围内。可替换地，通过将初始化光的波长λf设定为等于或大于λr并将照射到记录层上的第一表面的初始化光的入射角设定为与照射到记录层上的第二表面的初始化光的入射角不同，来使所形成的干涉图案的节距宽于λr/2N。
根据本发明的实施方式，提供了一种初始化装置，包括：第一照射光学系统，用于将具有波长λf的平面波的初始化光从第一表面侧照射到记录介质的记录层，该记录介质具有彼此面对的第一表面和第二表面，并且记录层介于第一表面与第二表面之间；以及第二照射光学系统，将具有波长λf的平面波的初始化光从第二表面侧照射到记录层。本文中，当再生所记录的信息时照射到记录层的再生光的波长为λr时，初始化光的波长λf大于λr，并且λf/λr的值在1.005～1.09范围内。初始化装置用于在记录介质中形成干涉图案。
另外，根据本发明实施方式的初始化装置包括：第一照射光学系统，将具有波长λf的平面波的初始化光以第一入射角照射到记录介质的记录层的第一表面；以及第二照射光学系统，将具有波长λf的平面波的初始化光以与第一入射角不同的第二入射角照射到记录介质的记录层的第二表面。顺便提及，在这种情况下，当再生所记录的信息时照射到记录层的再生光的波长为λr时，初始化光的波长λf等于或大于λr。
根据本发明的实施方式，提供一种包括记录层的记录介质。在该记录介质中，记录层中的干涉图案的节距比λf/2N宽。需要注意，λr是再生所记录的信息时照射到记录层的再生光的波长，并且N为记录层的平均折射率。具体地，干涉图案的节距在(λr*1.005)/2N～(λr*1.09)/2N范围内。
根据本发明的实施方式，提供一种再生信息的方法，包括将具有比λf小的波长λr的再生光照射到记录介质的记录层，并且从所述再生光的反射光再生信息，该记录层包括以λf/2N的节距形成的干涉图案。顺便提及，λf是在记录层上形成干涉图案以初始化时，通过面向记录介质的两个表面侧向记录层照射初始化光来形成干涉图案的情形下，平面波的初始化光的波长，N为记录层的平均折射率。该方法是将记录在记录介质中的信息再生的方法。具体地，在这种方法中，用具有使λf/λr的值在1.005～1.09范围内的波长λr的再生光照射记录层，并且从再生光的反射光再生信息。
在根据本发明实施方式的记录介质、其初始化方法、初始化装置及再生方法中，形成于记录介质的记录层中的干涉图案的节距比λr/2N宽。当通过以具有波长λf的平面波的初始化光照射记录介质的正面和背面来形成干涉图案时，干涉图案的节距为λf/2N。在记录时，通过会聚光擦除或改变干涉图案，以形成标记。标记部被形成为具有各自折射率的区域。在这种情况下，如果在假设再生光的波长λr等于λf的情况下进行再生，则不能够获取最佳再生信号。但是，在干涉图案的节距λf/2N被设定为比λr/2N宽的情况下，则当使用具有波长λr的再生光执行再生时，能够获取具有足够调制度的再生信号。为了获取干涉图案的节距，初始化光的波长λf可以设定为大于λr。可替换地，即使λf等于λr，则在初始化时可以以不同的入射角向正面和背面照射初始化光。从再生装置侧观察，当干涉图案的节距表示为λf/2N时，可以使用具有比λf小的波长λr的再生光。
根据本发明，在通过擦除或改变干涉图案执行标记记录的方法中，在再生时能够获取具有最佳调制度的再生信号。
应当理解，前述的一般描述和随后的详细描述为示例性的，用于提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
包含附图以用于提供对本发明的进一步理解，并且将附图结合于本说明书并构成本说明书的一部分。附图示出了实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1是示出了根据本发明实施方式的初始化装置的说明图。
图2A和图2B示出了通过实施方式的平面波进行初始化的说明图。
图3A和图3B示出了在实施方式的标记记录后折射率分布的说明图。
图4是示出了实施方式的记录/再生装置的框图。
图5是示出了实施方式的记录/再生装置的光学系统的说明图。
图6是示出了实施方式的再生信号测量的说明图。
图7A～图7C是示出了实施方式的再生信号测量结果的说明图。
图8是示出了实施方式的信号调制度的测量结果的说明图。
图9A和图9B是示出了在实施方式的采样点SP1的测量波形的说明图。
图10A和图10B是示出了在实施方式的采样点SP2的测量波形的说明图。
图11A和图11B是示出了在实施方式的采样点SP3的测量波形的说明图。
图12A和图12B是示出了在实施方式的采样点SP11的测量波形的说明图。
图13A和图13B是示出了在实施方式的采样点SP12的测量波形的说明图。
图14A和图14B是示出了在实施方式的采样点SP13的测量波形的说明图。
图15是示出了全息记录的折射率分布的说明图。
图16是示出了根据本发明另一实施方式的初始化装置的说明图。
具体实施方式
下文中，将以下面的顺序描述本发明的优选实施方式。
1.初始化及记录
2.记录/再生装置
3.初始化波长、干涉图案节距及再生波长间的关系
4.另一初始化装置的示例
(1.初始化及记录)
在本发明的实施方式中，在作为全息光盘的记录介质上形成干涉图案作为初始化处理(预格式化)。在记录信息时，用会聚光照射经初始化的全息光盘的一个表面，以擦除或改变干涉图案，从而进行标记记录。
将参照图1描述用于执行初始化处理的实施方式的初始化装置10的构造示例。在图1中，例如，全息光盘100是具有预定厚度的盘型记录介质。全息光盘100厚度方向上的预定区域是体积型记录层。例如，全息光盘100具有随后将描述的图5中示出的构造，并且包括记录层103。
激光光源1输出具有波长λf的初始化光。在该实施方式中，对于初始化光的波长λf，根据与再生光的关系设定为适当的波长，这将在随后描述。通过由透镜2和3构成的扩束器(expander)来扩大初始化光的光束直径。在构成扩束器的透镜2和3的焦点面位置上设置空间滤光片4。此外，通过透镜5和6来扩大初始化光的光束直径。随后，通过透镜6获得的平面波的平行光均匀地照射到全息光盘100的一个表面上。此外，平面波的初始化光透过全息光盘100，随后被反射镜7反射。因此，实现了全息光盘100的另一表面(相对面)同时受到平面波照射的构造。因此，初始化装置10包括：第一照射光学系统(从激光光源1至透镜6)，用于用具有波长λf的平面波的初始化光垂直地照射全息光盘100的记录层的一个表面；以及第二照射光学系统(激光光源1至反射镜7)，用于用具有波长λf的平面波的初始化光照射全息光盘100的记录面的另一表面。需要注意，初始化装置10的构造仅仅为示例，其它构造也是可利用的。例如，第二照射光学系统可形成有独立于第一照射光学系统的光路。
图2A和图2B中示出了这种初始化装置10中的预格式化操作。图2A示意性地示出了通过例如上述的初始化装置10以具有波长λf的平面波的初始化光均匀照射全息光盘100的一个表面和另一个表面的状态。以此方式，具有波长λf的平面波入射到全息光盘100的正面和背面，从而均匀地形成图2B所示的具有λf/2N节距的平面干涉图案作为全息光盘100的记录层。需要注意，N表示记录介质材料的折射率。换句话说，在全息光盘100内，折射率分布在厚度方向上变化的光栅被形成为记录层。此处，由N表示基底的折射率，并且通过ΔN表示折射率的变化。
在记录时，通过以会聚光照射设置有以此方式形成的干涉图案的全息光盘100的一个表面来形成标记。例如，可以使用用于诸如BD的光盘的拾取器。图3A示出了具有在全息光盘100的深度方向(厚度方向)上均匀形成的干涉图案的记录层。通过将记录光会聚并照射而聚焦在某个深度位置上，如图中所示的，该部分上的干涉图案被擦除或改变，从而形成标记。图3B示出了由点划线所表示的截面上的折射率分布。换句话说，在初始状态的均匀光栅的状态下，深度方向上的折射率在从N至N+ΔN的范围内变化，并且形成有标记的部分连续具有折射率N+ΔN。示出有各自折射率变化的部分为可再生标记。在再生时，再生光聚焦在形成有标记行的深度位置上，并照射。因此，当检测出再生光的反射光时，可以根据标记部分(干涉图案消失部分)与残留有干涉图案的部分之间的折射率的差异来获得对应于标记行的再生信号。
需要注意，图3A示出了在某个深度位置上标记形成为一行的示例，然而，通过改变记录光在深度方向上的聚焦位置，可以在其它深度位置上形成标记行。换句话说，在设置有干涉图案的记录层内，通过控制记录光的聚焦位置允许以多层方式形成标记行。而且，明显地，在再生时，可通过控制再生光在作为再生目标的标记行上的聚焦位置来在目标层中再生信息。
(2.记录/再生装置)
将参照图4和图5对用于对初始化全息光盘100执行记录和再生的根据实施方式的记录/再生装置的构造进行描述。图4示出了根据实施方式的记录/再生装置60的整体构造。假设记录/再生装置60用于由家庭等的一般用户将信息记录在初始化全息光盘100中以及从全息光盘100中再生信息。
如图4中所示，记录/再生装置60包括控制部61、驱动控制部62、信号处理部63、主轴电机64、传动电机65及光学拾取器66。
控制部61整体控制整个记录/再生装置60。控制部61主要由CPU(未示出)构成。控制部61从ROM(未示出)中读取诸如基本程序和信息记录程序的各种程序，随后将所读取的程序扩展到RAM(未示出)中，以执行诸如信息记录处理的各种处理。
驱动控制部62执行对供给信号的处理并且执行要提供给随后将描述的致动器的供给信号的生成。另外，驱动控制部62执行各种驱动控制处理。信号处理部63执行诸如编码和解码或者调制和解调的各种信号处理。
主轴电机64根据驱动控制部62的控制来驱动全息光盘100旋转。光学拾取器66根据从驱动控制部62提供的记录信号执行激光输出，以执行对全息光盘100的记录。另外，在再生时，光学拾取器66检测被全息光盘100反射的激光的反射光信息。传动电机65使得光学拾取器66在移动轴65A上滑动。换句话说，光学拾取器66在全息光盘100的径向上是可移动的。
此外，光学拾取器66根据驱动控制部62的控制执行诸如聚焦控制和跟踪控制的位置控制，从而将激光会聚在期望的位置。顺便提及，聚焦方向指的是接近或远离全息光盘100的方向，而跟踪方向指的是全息光盘100的径向(即，向内或向外的方向)。
在记录时，例如当在装载有全息光盘100的状态下从外部装置等(未示出)接收到信息记录指令、要记录的信息及记录信息所在的地址时，控制部61根据信息记录程序等将驱动指令提供给驱动控制部62。驱动控制部62根据驱动指令控制主轴电机64的驱动，从而使全息光盘100例如以恒定的线速度旋转。另外，驱动控制部62根据驱动指令控制传动电机65的驱动，从而使光学拾取器66沿着移动轴65A移动。信号处理部63对要记录的信息执行预定编码、调制处理等，从而生成由例如值“0”和“1”的符号所表示的记录信号。驱动控制部62根据从信号处理部63提供的记录信号生成激光驱动信号，随后，将该激光驱动信号提供给光学拾取器66。光学拾取器66在执行随后将描述的聚焦控制和跟踪控制的同时，根据记录信号用光束照射全息光盘100的一个表面，以根据记录信号形成标记行，从而记录信息。
在再生时，例如，当在装载有全息光盘100的状态下从外部装置等(未示出)接收到信息再生指令及要再生的地址时，控制部61根据信息再生程序等将驱动指令提供给驱动控制部62。驱动控制部62根据驱动指令控制主轴电机64的驱动，从而使全息光盘100例如以恒定线速度旋转。另外，驱动控制部62根据驱动指令控制传动电机65的驱动，从而使光学拾取器66沿着移动轴65A移动。此外，光学拾取器66在执行聚焦控制和跟踪控制的同时，用光束照射全息光盘100的一个表面。所检测出的反射光信息被提供给信号处理部63，随后，经过二值化处理、解码、误差校正处理等。因此，记录在全息光盘100中的数据被再生。
以这种方式，记录/再生装置60在执行诸如聚焦控制和跟踪控制的位置控制的同时，将信息记录在初始化全息光盘100中，并且从记录有信息的全息光盘100再生信息。
将描述光学拾取器66的构造。如图5所示意性示出的，光学拾取器66用光束(记录/再生光)照射全息光盘100的一个表面。
顺便提及，全息光盘100包括具有通过上述初始化处理均匀形成的干涉图案的记录层103。另外，在这种情况下，以形成有用于获取伺服控制的基准的基准面102的全息光盘100的构造为例。基准面102作为聚焦伺服基准面，并具有螺旋槽或同心槽(或槽链(pit train))作为跟踪导向。
光学拾取器66由两个主光学系统(即，伺服光学系统70和记录/再生光学系统80)构成。伺服光学系统70以伺服光L1照射全息光盘100，并且接收通过全息光盘100反射伺服光L1所获得的反射伺服光L2。
伺服光学系统70的伺服激光器21由例如半导体激光器构成。伺服激光器21根据图4中的控制部61的控制发射包括发散光的预定量的伺服光L1。伺服光L1通过准直透镜22从发散光转换为平行光，并且平行光进入分束器23。分束器23具有根据光束波长而具有不同反射率的波长选择性(二向性)，并且近似100％反射例如具有波长λs的伺服光。顺便提及，假设从随后将描述的记录/再生激光器81输出的记录/再生光L11具有波长λr时，分束器23允许具有波长λr的光近似100％透过其中。伺服光L1的波长λs长于记录/再生光L11的波长λr。作为示例，伺服光L1的波长λs为650nm，而记录/再生光L11的波长λr为405nm。
被分束器23反射的伺服光L1进入随后的分束器24。分束器24使伺服光L1近似50％透过其中，并将余下的光成分反射。透过分束器24的伺服光L1被物镜25会聚，并照射到全息光盘100的一个表面上。此时，伺服光L1聚焦在全息光盘100的基准面102上，并被基准面102反射。因为伺服光L1为会聚光，所以被基准面102反射的反射伺服光L2变为发散光，并通过物镜25被转换为平行光而进入分束器24。平行光被分束器24反射近似50％，随后进入聚光透镜26。聚光透镜26将反射伺服光L2聚焦，从而将光照射到光检测器27。例如，光检测器27具有用于以像散法获取聚焦误差信号和以推挽法获取跟踪误差信号所需的检测区，并将用于这些检测区的光电转换信号提供给伺服控制电路29。
伺服控制电路29利用来自光检测器27的光电转换信号来生成聚焦误差信号和跟踪误差信号，以根据这些信号向致动器28提供聚焦伺服驱动信号和跟踪伺服驱动信号。
致动器28设置于光学拾取器66与用于保持物镜25的透镜保持件(未示出)之间，并根据聚焦驱动信号驱动物镜25在聚焦方向上移动。另外，致动器28根据跟踪驱动信号驱动物镜25在跟踪方向上移动。因此，物镜25受到反馈控制，使得伺服光L1聚焦在全息光盘100的基准面102上的沟槽(基准目标轨迹)上。
顺便提及，当基准面102上的沟槽根据地址信息摆动时，或者当地址信息被记录为槽链等时，允许伺服控制电路29从检测出的反射伺服光L2的信息中提取地址信息，从而将地址信息提供给图4中的控制部61等中。例如，在记录时，利用地址信息可以控制执行的记录操作。需要注意，在再生时，除了基准面102的地址信息之外，形成于记录层103中的标记行中的记录数据与一起被读取的地址信息可以用于控制。
记录/再生光学系统80以记录/再生光L11照射全息光盘100的一个表面，并检测所反射的记录/再生光L12。记录/再生光学系统80的记录/再生激光器81由例如半导体激光器构成，并且发出具有波长λr的激光。在信息记录在全息光盘100中的情况下，记录/再生激光器81基于控制部61的控制(图4)，以相对高的强度发出包括发散光的记录/再生光L11，并且使记录/再生光L11进入准直透镜82。
准直透镜82将记录/再生光L11从发散光转换成平行光，并使由此平行化的记录/再生光L11进入分束器83。分束器83使记录/再生光L11以预定的比率透过其中，随后进入中继透镜84。中继透镜84通过利用可移动透镜84A将记录/再生光L11从平行光转换为会聚光或发散光，通过利用固定透镜84B进一步改变记录/再生光L11的会聚状态，并使记录/再生光L11进入分束器23。
如上所述，分束器23允许具有波长λr的记录/再生光L11透过其中，并进入分束器24。分束器24允许记录/再生光L11以预定比率透过其中，并进入物镜25。物镜25将记录/再生光L11会聚，从而照射到全息光盘100上。
记录/再生光L11的聚焦位置根据从中继透镜84的固定透镜84B出射记录/再生光L11时的会聚状态来确定。换句话说，记录/再生光L11的聚焦点根据在控制部61的控制下可移动透镜84A的位置而位于记录层103中的某个深度位置。换句话说，在物镜25受到聚焦控制而使得伺服光L1聚焦在基准面102上的状态下，记录/再生光L11聚焦在全息光盘100的深度方向上与伺服光L11相比具有预定偏移量的位置上。因此，可移动透镜84A控制记录/再生光L11会聚在记录层103中的某个深度位置上。
在记录时，通过将记录/再生光L11聚焦在记录层103中的某个深度位置来执行标记记录。换句话说，记录/再生光L11的光能量、热能量等会聚在聚焦位置上，使得聚焦位置附近的干涉图案被以热的方式或光化学的方式破坏或改变，并且形成有局部缺乏全息性质的记录标记。因此，记录/再生装置60将基于信号处理部63对要记录的信息经过预定调制处理等所获得的记录信号进行调制的记录/再生光L11输出，使得可以形成基于记录信号的标记行。需要注意，在还没有形成标记行的记录时，执行利用上述反射伺服光L2的跟踪控制。因此，形成于记录层103中某个深度位置上的标记行具有沿着形成于基准面102上的螺旋槽或同心槽(或槽链)的平面螺旋形或平面同心形。
此外，如上所述，允许通过可移动透镜84A控制记录/再生光L11的聚焦位置。因此，通过改变作为聚焦位置的深度位置，在记录层103中的不同深度位置形成标记行。换句话说，能够实现多层标记记录。图5示意性地示出了在基准面102附近形成标记行后，记录作为第二层的另一个标记行的情况下的记录层103的状态。
另一方面，在从全息光盘100再生信息时，控制部61使记录/再生激光器81以相对较低的强度发出记录/再生光L11。此外，可移动透镜84A将记录/再生光L11的聚焦位置控制为与要再生的预定标记行的层相对应的深度位置。因此，记录/再生光L11照射到设置有要再生的标记行的部分。此时，来自标记行的反射光为具有对应于标记有无的反射光成分的反射记录/再生光L12。
反射记录/再生光L12在相反方向上通过记录/再生光L11的光路。换句话说，反射记录/再生光L12顺次透过物镜25、分束器24、分束器23及中继透镜84，随后进入分束器83。分束器83由于反射光L12的一部分，从而使反射记录/再生光L12的一部分进入聚光透镜86。反射记录/再生光L12通过聚光透镜86被会聚，并随后照射到光检测器87。
光检测器87根据通过接收反射记录/再生光L12所获得的检测出的光量来生成电信号(再生信号)。随后，光检测器87将所生成的电信号传送至信号处理部63。信号处理部63对来自光检测器87的再生信号执行二值化、解码、误差校正等，以再生记录在全息光盘100中的信息，随后将该信息提供给控制部61。因此，控制部61将所再生的信息传送至外部装置。
以此方式，在将向全息光盘100记录信息时，记录/再生装置60根据要被记录的信息破坏(改变)或保持初始全息图。另外，在从全息光盘100再生信息时，记录/再生装置60检测来自记录/再生光L11的标记行的反射光(反射记录/再生光L12)，并根据检测结果再生信息。需要注意，尽管本文中给出了关于记录/再生装置60的描述，但是可以实现具有基本相同的构造但不具有记录功能的仅再生的装置。
(3.初始化波长、干涉图案的节距及再生波长之间的关系)
如上所述，在该实施方式的情况下，首先，执行用于在全息光盘100中均匀形成干涉图案的初始化。在初始化的全息光盘100中，根据记录信息调制的记录激光(具有高能量的记录/再生光L11)会聚在记录层103中，以形成具有干涉图案被擦除或改变的标记的标记行。在记录有信息的全息光盘100中，对来自标记行的再生光(具有低能量的记录/再生光L11)的反射光进行检测，以获取其再生信号，从而获得再生信息。下面将描述在这种情况下用于获得合适的再生信号的初始化波长、干涉图案的节距及再生波长之间的关系。
如上所述，初始化装置10利用具有波长λf的初始化光进行初始化。另一方面，记录/再生装置60利用具有波长λr的再生光进行再生。在这种情况下，通过改变初始化光的波长λf与再生光的波长λr的关系(λf/λr)来检查再生信号特性。
如图6中示意性示出的，在光通过针孔201后，执行检查时的检测，并且对聚光系统200的NA的两种类型(即，直径λ/NA和4*λ/NA)计算针孔201的尺寸(直径D)。聚光系统200表示记录/再生装置60中反射记录/再生光L12的光学系统，例如，如图5所示，在光通过针孔201后，聚光系统200中的光检测器87执行光检测。另外，假设根据利用游程长度受限(RLL)(1-7)调制的记录信号在全息光盘100中形成具有1T＝112nm的标记行。全息光盘100中的记录层的厚度被设定为40λ。物镜25的NA被设定为0.85，并且再生光的波长λr被设定为405nm。
图7A示出了关于(λf/λr)的再生信号的电平(level)特性，以及图8示出了关于(λf/λr)的再生信号的调制度特性。需要注意，关于再生信号的计算方法，引用了在″Analysis of Micro-Reflector 3-D optical discrecording(微型反射器3D光盘记录分析)″，Kimihiro Saito and SeijiKobayashi，Proceedings of SPIE，Vol.6282，628213(2007)中所记载的示例。
在图7A中，通过在0.99～1.1范围内改变(λf/λr)值来确定再生信号电平。例如，在再生光的波长λr被固定为405nm的情况下，在0.99～1.1范围内改变(λf/λr)的值意味着初始化光的波长λf在400.95nm～445.5nm范围内变化。换句话说，本文中所示出的特性为数据记录在通过具有相应波长λf的初始化光初始化后的多个全息光盘100中并且使用波长λr为405nm的再生光再生数据的情况下的再生信号的特性。
如参照图1和图2A及图2B所述的，在平面波垂直照射到全息光盘100的两个面的情况下，所形成的干涉图案的节距为λf/2N(N为记录层103材料的折射率)。因此，通过在0.99～1.1范围内改变(λf/λr)的值所获取的再生信号电平的特性被视为干涉图案的节距彼此不同的情况下的特性。
图7A中由虚线示出的特性As1表示上述针孔直径D为λr/NA的情况下再生信号的底电平I1和峰电平I2。图7A中由实线示出的特性Bs1表示上述针孔直径D为4*λr/NA的情况下再生信号的底电平I1和峰电平I2。例如，底电平I1和峰电平I2为图10A和图10B所示的再生信号波形的底电平的值和峰电平的值。由于DC成分添加至再生信号，所以可以认为底电平I1近似等于DC成分电平，并且通过从峰电平I2中减去底电平I1(I2-I1)来获得调制度。
图8中的特性Amod和Bmod分别表示与图7A～图7C的特性As1和Bs1对应的再生信号的调制度。在图8中，垂直轴表示调制度(I2-I1)，并且水平轴如图7A中一样表示(λf/λr)。
图9A和图9B、图10A和图10B、及图11A和图11B示出了在图7A的特性Bs1的测量时在采样点SP1、SP2及SP3处的再生信号的各个眼图(eye pattern)(图9A、图10A及图11A)和各个再生信号波形(图9B、图10B及图11B)。采样点SP1为λf/λr为0.99的情况，采样点SP2为λf/λr为1.01的情况，以及采样点SP3为λf/λr为1.04的情况。图7B示出了为了对比而按比例缩小并以相同比例绘制同时垂直轴被调整后的各个采样点SP1、SP2及SP3处的眼图和再生信号波形。此外，图12、图13及图14示出了在图7A的特性As1的测量时在采样点SP11、SP12及SP13处的再生信号的各个眼图及各个再生信号波形。采样点SP11为λf/λr为0.99的情况，采样点SP12为λf/λr为1.01的情况，以及采样点SP13为λf/λr为1.04的情况。图7C示出了为了对比而按比例缩小并以相同比例绘制同时垂直轴被调整后的各个采样点SP11、SP12及SP13处的眼图和再生信号波形。
根据图7A和图8所示出的再生信号电平和调制度的测量结果，可以得出以下结果。首先，λf/λr为1的情况表示初始化光的波长λf等于再生光的波长λr。将所述情况作为基准，从图8中可以明显看出，在初始化光的波长λf长于再生光的波长λr的情况下，调制度增大。具体地，关于调制度，尽管当λf/λr值在1.01或1.02附近时，能够获取足够的调制度，并且适合作为再生信号，但处于图8中由W所表示的范围内，具体地，当λf/λr值在1.005～1.09范围内时，调制度等于或大于λf/λr为1的情况，并且适合作为再生信号。
另外，与像采样点SP11和SP11的λf/λr小于1的情况相比，在λf/λr大于1的采样点SP2、SP3、SP12及SP13处，再生信号的幅度增大，并且眼图相对看起来较好(参照图7B和图7C、以及图9A和图9B至图14A和图14B)。鉴于此点，可以认为，在初始化光的波长λf长于再生光的波长λr的情况下，获取了合适的再生信号。
需要注意，尽管在采样点SP2、SP12等处，再生信号电平在λf/λr值处于1.01或1.02附近时最高，但是由于再生信号电平本身受DC成分影响较大，所以更高的电平不能直接适用。就再生信号而言，上述更高的调制度是很重要的。
通过所有这些因素，可以得出以下结果。首先，在再生光的波长λr被固定为某个波长(例如，405nm)的情况下，为了利用具有波长λf的平面波初始化全息光盘100，优选的是以宽于λr/2N的节距形成干涉图案。因此，将初始化光的波长λf设定得大于λr，以使所形成的干涉图案的节距宽于λr/2N。例如，图1中的初始化装置10的激光光源1发射具有大于λr的波长λf的初始化光。具体地，鉴于调制度的方面，优选将初始化光的波长λr选择为λf/λr的值在1.005～1.09范围内。在以再生光的波长λr设定为405nm为示例的情况下，优选将来自初始化装置10的激光光源1的初始化光的波长λf选择为在407.025nm～441.45nm范围内。
在全息光盘100方面，形成于记录层103中的干涉图案关于再生光的波长λr具有宽于λr/2N的节距是优选的。具体地，鉴于调制度方面，考虑λf/λr值在1.005～1.09范围内，全息光盘100的干涉图案的节距优选在(λr*1.005)/2N～(λr*1.09)/2N范围内。
考虑记录/再生装置60中的再生方法，当使用初始化光的波长λf将全息光盘100的干涉图案的节距表示为λf/2N时，合适地，将具有比λf小的波长λr的再生光照射到上述记录层，并且从其反射光再生信息。具体地，适当地，照射具有使λf/λr的值在1.005～1.09范围内的波长λr的再生光，并且从其反射光来再生信息。作为示例，考虑波长λf为405nm的初始化光用于初始化装置10中的初始化以使λf/λr的值在1.005～1.09范围内的情况，记录/再生装置60可以将从记录/再生激光器81输出的记录/再生光L11的波长λr(再生光的波长)设定在402.985nm～371.56nm的范围内。
如上所述，通过λf＞λr的关系能够获取具有良好眼图质量的再生信号，此外，当λf/λr被设定在1.005～1.09范围内时，能够获取具有足够调制度的再生信号。为此，当利用如上所述的平行光执行初始化时，优选使用具有长于再生光的波长λr的波长λf的初始化光。可替换地，相反，再生光的波长λr可以比初始化光的波长λf短。
顺便提及，通过聚光光学系统所形成的微型全息图的节距(在光轴上)为λ/2N*(1-(NA2/4N2))。图15的部分(A)和(B)示出了通过将来自两侧的记录/再生基准光和记录信息光会聚并以所会聚的光照射记录介质所形成的微型全息图。图15的部分(C)示出了微型全息图的折射率分布。通过聚光光学系统以此方式形成微型全息图的情况下的节距比如上述示例利用平行光形成干涉图案的情况下的节距(λ/2N)宽。
将给出关于这点的描述。考虑记录介质中的平均折射率为N并且通过均匀数值孔径NA从记录介质的正面和背面会聚记录光(记录/再生基准光u(r，z)和记录信息光v(r，z))的情况。记录/再生基准光u和记录信息光v(平面波扩大，垂直方向为符号z)表示为如下。
[数值表达式1]
u ( r , z ) = ∫ p ≤ NA u ( p ) exp ( i k 0 ( p · r + z N 2 - p 2 ) ) dp
v ( r , z ) = ∫ p ≤ NA v ( p ) exp ( i k 0 ( p · r - z N 2 - p 2 ) ) dp
其中，r＝(x，y)表示记录介质中的坐标，p＝(px，py)表示物镜上的坐标(数值孔径：|p|≤NA)，k0＝2π/λ，并且λ为真空波长。
仅考虑节距，假设r＝(x，y)＝(0，0)，并且考虑z轴上(光轴上)的分布。
[数值表达式2]
u ( 0 , z ) = ∫ p ≤ NA u ( p ) exp ( i k 0 z N 2 - p 2 ) ) dp
v ( 0 , z ) = ∫ p ≤ NA v ( p ) exp ( - i k 0 z N 2 - p 2 ) ) dp
此处，假设下面表达式：
[数值表达式3]
N 2 - p 2 ≈ N ( 1 - p 2 2 N 2 )
并且进行对p的积分。
[数值表达式4]
u ( 0 , z ) = πN A 2 exp ( ik 0 z ( N - N A 2 4 N ) ) Sinc ( k 0 zN A 2 4 N )
v ( 0 , z ) = πN A 2 exp ( - ik 0 z ( N - N A 2 4 N ) ) Sinc ( k 0 zN A 2 4 N )
强度分布|u(0，z)+v(0，z)|2表示为：
[数值表达式5]
( 2 πN A 2 ) 2 cos ( k 0 zN ( 1 - N A 2 4 N 2 ) ) Sinc 2 ( k 0 zN A 2 4 N )
在表达式中，(1-NA2/4N2)添加有k0zN，使得微型全息图的节距变为λ/2N*(1-(NA2/4N2))。换句话说，微型全息图的节距宽于λ/2N。
由于这个原因，就实施方式的情况而言，即使在使用平面波执行初始化来形成平行于全息光盘100表面的干涉图案的情况下，通过如上所述设定初始化光的波长λf与再生光的波长λr之间的关系，也能获取与通过聚光系统形成微型全息图的情况下相同电平的再生信号。换句话说，同样在初始化时均匀形成干涉图案的实施方式的方法中，也能够获取具有与使用聚光系统形成微型全息图的记录方法相同质量的再生信号。具体地，通过设定初始化光的波长λf将全息光盘100的干涉图案的节距设定为λ/2N*(1-(NA2/4N2))也是合适的。
(4.另一初始化装置的示例)
将参照图16描述作为实施方式的另一初始化装置10A的构造示例。激光光源1输出具有波长λf的初始化光。透镜2和3、空间滤光片4及透镜5和6的构造类似于图1中的那些。在这种情况下，相对于用于获取平面波的初始化光的透镜6，全息光盘100还以角度θ倾斜设置。另外，反射镜7也与透镜6成角度θ倾斜设置。因此，从透镜6获得的平面波的平行光以与光轴成+θ的入射角均匀照射到全息光盘100的一个表面。此外，平面波的初始化光在通过全息光盘100后被反射镜7反射。因此，平面波同时还以与光轴成-θ的入射角照射到全息光盘100的另一个表面(相对面)。
换句话说，关于全息光盘100的记录层103，照射到一个表面的初始化光的入射角与照射到另一个表面的初始化光的入射角不同。换句话说，初始化装置10A具有：第一照射光学系统，具有波长λf的平面波的初始化光以第一入射角+θ照射全息光盘100的记录层的一个表面；以及第二照射光学系统，初始化光以第二入射角-θ照射全息光盘100的记录层的另一个表面。需要注意，初始化装置10A的构造仅为示例，并且其他构造也是可用的。例如，在使第二照射光学系统形成有与第一照射光学系统独立的光路后，第一入射角和第二入射角可以彼此不同。
在初始化光以此方式以不同的入射角从正面和背面入射的情况下，所形成的干涉图案的节距较宽。在这种情况下，干涉图案的节距宽于λf/2N乘以1/cosθ。换句话说，初始化光从正面和背面的入射角的设定还控制全息光盘100的干涉图案的节距。随后，为了形成适合于再生光的波长λr的干涉图案的节距，初始化光的波长λf不需要大于再生光的波长λr。例如，当建立λf＝λr时，在通过以具有波长λf的平面波的初始化光照射全息光盘100的一个表面和另一个表面来形成干涉图案的情况下，可以形成具有宽于λr/2N的节距的干涉图案。以此方式，在使用波长为λr(＝λf)的再生光进行再生时，能够获得合适的再生信号。因此，即使在初始化光的波长λf需要等于再生光的波长λr时，也能够实现能够提供具有高质量的再生信号的系统。显然，同样在建立λf＞λr的情况下，这样的初始化装置10A也是可以被使用的。
需要注意，尽管在根据实施方式的图1或图16中的初始化装置10或10A中执行初始化，但是由于依赖于全息记录介质的材料，使得在初始化后会发生体积收缩。在这种情况下，干涉图案的节距会变窄。在使用由引起这种体积收缩的材料制成的全息光盘100的情况下，预先预知由于体积收缩所导致的干涉图案的窄化度，并且根据该程度，可以调整和设定初始化光的波长λf或再生光的波长λr。
本发明包含于2010年11月24日向日本专利局提交的日本在先专利申请第2010-260987号的相关主题，其全部内容通过引证结合于此。
本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合以及替换，只要它们在所附权利要求书或其等同物的范围内。

Claims (11)

1.一种记录介质的初始化方法，所述记录介质具有彼此面对的第一表面和第二表面以及介于所述第一表面和所述第二表面间的记录层，所述方法包括：
通过从所述第一表面侧和所述第二表面侧向所述记录层照射具有波长λf的平面波的初始化光，来形成具有宽于λr/2N的节距的干涉图案，其中，λr是再生所记录的信息时照射到所述记录层的再生光的波长，N为所述记录层的平均折射率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所述初始化光的波长λf设定为大于λr，使得所形成的所述干涉图案的节距宽于λr/2N。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，λf/λr的值在1.005～1.09的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所述初始化光的波长λf设定为等于或大于λr并将所述初始化光从所述第一表面照射到所述记录层上的入射角设定为与所述初始化光从所述第二表面照射到所述记录层上的入射角不同，来使所形成的所述干涉图案的节距宽于λr/2N。
5.一种初始化装置，包括：
第一照射光学系统，用于将具有波长λf的平面波的初始化光从记录介质的第一表面侧照射到所述记录介质的记录层，所述记录介质具有彼此面对的所述第一表面和第二表面，并且所述记录层介于所述第一表面与所述第二表面之间；以及
第二照射光学系统，将具有波长λf的平面波的初始化光从所述第二表面侧照射到所述记录层，
其中，当再生所记录的信息时照射到所述记录层的再生光的波长为λr时，所述初始化光的波长λf大于λr，并且λf/λr的值在1.005～1.09的范围内。
6.一种初始化装置，包括：
第一照射光学系统，将具有波长λf的平面波的初始化光从记录介质的第一表面侧以第一入射角照射到所述记录介质的记录层，所述记录介质具有彼此面对的所述第一表面和第二表面，并且所述记录层介于所述第一表面与所述第二表面之间；以及
第二照射光学系统，将具有波长λf的平面波的初始化光从所述第二表面侧以与所述第一入射角不同的第二入射角照射到所述记录层，
其中，当再生所记录的信息时照射到所述记录层的再生光的波长为λr时，所述初始化光的波长λf等于或大于λr。
7.一种含有记录层的记录介质，其中，
所述记录层中的干涉图案的节距宽于λr/2N，
其中，λr是再生所记录的信息时照射到所述记录层的再生光的波长，并且N为所述记录层的平均折射率。
8.根据权利要求7所述的记录介质，其中，所述干涉图案的节距在(λr*1.005)/2N至(λr*1.09)/2N的范围内。
9.根据权利要求7或8所述的记录介质，所述记录介质还包括基准面。
10.一种信息的再生方法，包括：
将具有小于λf的波长λr的再生光照射到记录介质的记录层，并且从所述再生光的反射光来再生信息，所述记录层包括以λf/2N的节距形成的干涉图案，
其中，λf是在所述记录层上形成所述干涉图案以对所述记录介质进行初始化时，在通过从所述记录介质的两个表面侧向所述记录层照射平面波的初始化光来形成节距为λf/2N的所述干涉图案的情形下，所述初始化光的波长，N为所述记录层的平均折射率。
11.根据权利要求10所述的再生方法，其中，用具有使λf/λr的值在1.005～1.09范围内的波长λr的所述再生光照射所述记录层，并且从所述再生光的反射光再生信息。
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