CN103578500B - 光信息记录再现装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供利用角度服用记录方式的全息图的光信息记录再现装置，其利用可高速控制的光学元件减少损失光，提高光利用效率，能够实现高质量的再现数据和高速的记录/再现，包括：射出光束的光源；分束部，将从光源射出的光束分束为信号光和参照光；角度可变部，用于改变入射到光信息记录介质的参照光的角度；空间光调制部，用于将信息添加到信号光；物镜，用于对光信息记录介质照射信号光；摄像部，用于检测对光信息记录介质照射参照光时从光信息记录介质内的记录区域产生的衍射光；和光学元件，用于对参照光的光束的形状进行整形，光学元件对参照光的光束的形状进行整形，使得复用方向上的参照光的光束直径大于间距方向上的参照光的光束直径。

Description

光信息记录再现装置

技术领域

本发明涉及利用全息术（holography）在光信息记录介质中记录信息，或从光信息记录介质将信息再现的装置和方法。

背景技术

现在，按使用蓝紫色半导体激光的蓝光光盘（Blu-rayDisc）（TM）规格（标准），在民用领域也能够实现具有50GB左右的记录密度容量的光盘的商品化。今后，期望对光盘也能实现大容量化，使光盘的容量达到与100GB～1TB的HDD（HardDiskDrive：硬盘驱动器）容量相同程度。

然而，为了在光盘中实现这种超高密度，需要一种与基于短波长化和物镜高数值孔径（NA）化的高密度化技术不同的新的方式的高密度化技术。

在对下一代的存储技术进行研究的过程中，利用全息术（即，全息摄像术）记录数字信息的全息图（hologram）记录技术备受关注。

全息图记录技术是指，使具有通过空间光调制器被进行二维调制后的页数据（pagedata）的信息的信号光在记录介质的内部与参照光叠加，利用此时产生的干涉条纹图案使得在记录介质内发生折射率调制从而将信息记录在记录介质中的技术。

再现信息时，如果将记录时使用的参照光照射到记录介质，则记录在记录介质中的全息图（全息影像）就会如同衍射光栅那样发挥作用，产生衍射光。该衍射光，包括相位信息在内，作为与记录的信号光相同的光被再现。

利用CMOS、CCD等光检测器对再现的信号光高速地进行二维检测。这样，全息图记录技术能够通过一个全息图将二维的信息一气（一口气）记录到光记录介质，并且能够将该信息再现，而且能够在记录介质所在的部位重叠写入（覆写）多个页数据，因此能够实现大容量且高速的信息记录再现。

角度复用记录就是一种全息图记录方法。它是使参照光入射到光信息记录介质的入射角度改变而进行复用记录的方法。在全息图记录中，当信号光与参照光照射到光信息记录介质的相同区域时效率最高，而且能够防止介质的不必要的感光，能够进行高密度记录。但是，在角度复用记录中，在对参照光入射到介质的入射角进行扫描时，由于有效光束直径发生变化，因此对介质进行照射的面积发生变化。由此，甚至在不用于记录的区域也使介质感光，从而存在记录容量下降的技术问题。

作为解决本技术问题的光信息记录再现技术，例如有日本特开2006-17898号公报（专利文献1）。本公报中记载有：“利用角度复用记录方式进行全息图的记录时，为了使得即使参照光的入射角度发生变化，该参照光对全息图记录介质进行照射的范围也恒定，在进行记录时，从激光源射出的激光在分光镜中被分束为信号光和参照光，参照光通过变焦式扩束器（光束扩展器）成为平行光。此时，控制装置根据可变式旋转反射镜的旋转角，使变焦式扩束器的放大率改变，从而改变参照光束的直径，由此不依赖于参照光入射到记录介质的角度，参照光在记录介质上的照射范围恒定。”

另外，例如日本特开2006-23445号公报中记载有：“为了改变参照光200入射到全息图记录介质15的入射角度而改变扫描镜12的角度时，也连动地改变狭缝11的角度，由此，通过狭缝11改变参照光200的光束直径，使得全息图记录介质15上的照射范围不随参照光200的入射角度的变化而变化，而保持恒定。由此在通过角度复用记录方式进行全息图的记录时，即使参照光200的入射角度发生变化，也能够使该参照光200对全息图记录材料15进行照射的面积恒定。”

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-17898号公报

专利文献2：日本特开2006-23445号公报

发明内容

发明需要解决的课题

然而，为了高效地进行记录再现而在光信息记录介质的相同区域照射信号光和参照光时，想要根据参照光对介质的入射角来改变参照光的放大率的方向为参照光入射到介质的方向的特定方向。但是，利用如专利文献1所记载的那样的变焦式扩束器改变放大率的方式，是在使参照光的纵横比恒定的状态下改变放大率的，因此期望进一步提高效率。

另外，专利文献2中描述的照射范围固定机构，具体而言，是在参照光的光路中倾斜与该参照光的入射角θ相同角度的圆形的狭缝。即，该现有技术的目的在于使参照光的照射面积不依赖于入射角度而保持恒定，在该现有技术中，通过使该狭缝倾斜θ角度而使入射的圆形的参照光的光束直径内缩（缩小），形成为正投影（正射影）形状，由此，使光信息记录介质的照射范围中的光束直径恒定。即，其原理是使对记录不起作用的区域的参照光反射或吸收，从而使其衰减，据此，狭缝中通常发生参照光束的晕影（ケラレ：vignetting），因此产生光学系统的光利用效率下降的问题。另外，还需要用于将该狭缝倾斜与参照光的入射角θ相同角度的机构，从而使得光信息记录再现装置的价格昂贵。

因此，在两光束角度复用记录方式的全息图记录和/或再现中，为了实现SN比（信噪比）高的高质量的数据的高速记录和/或再现，迫切需求一种具有能够更有效地利用来自光源的射出光，即高效，并且能够价格低廉地实现的光学系统的光信息记录再现装置。

于是，本发明是鉴于上述的现有技术中的问题而完成的，更具体而言，目的在于，提供一种能够通过比较简单的结构提高光学系统的光利用效率的光信息记录再现装置。

用于解决技术课题的技术方案

本发明提供一种利用角度复用记录方式的全息图的光信息记录再现装置，其特征在于，包括：射出光束的光源；分束部，其将从光源射出的光束分束为信号光和参照光；角度可变部，其用于改变向光信息记录介质入射的参照光的角度；空间光调制部，其用于将信息添加到信号光；物镜，其用于向光信息记录介质照射信号光；摄像部，其用于在向光信息记录介质照射参照光时检测从光信息记录介质内的记录区域产生的衍射光；和光学元件，其用于对参照光的光束的形状进行整形，其中上述光学元件对参照光的光束的形状进行整形，使得复用方向上的参照光的光束直径大于间距方向上的参照光的光束直径。

上述技术课题能够通过以上结构的光信息记录再现装置获得解决。

发明效果

根据本发明，能获得如下优异的效果：在两光束角度复用记录方式的全息图记录和/或再现中，为了实现SN比高的高质量的数据的高速记录和/或再现，提供一种具有光学系统的光信息记录再现装置，该光学系统能够更有效地利用来自光源的射出光并且能够价格低廉地实现。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例（实施例1）的全息图用拾取装置的光学系统的一个例子的图。

图2（a）是表示上述实施例1中的检流计反射镜（galvanometermirror）或MEMS的一维二维的扫描方向的图。

图2（b）是表示上述实施例1中的检流计反射镜或MEMS的二维的扫描方向的图。

图3是表示上述实施例1中参照光对光信息记录介质的入射角度的变化所导致的空气中和介质中的有效光束直径的变化的一个例子的图。

图4（a）是表示上述实施例1中的参照光束和开口的形状的图。

图4（b）是表示上述实施例1中的参照光束的整形倍数（整形因子）与光利用效率的关系的图。

图4（c）表示上述实施例1中将垂直方向的半径整形到0.5倍的参照光束和开口的形状的图。

图5是表示本发明的第二实施例（实施例2）的光学系统的图。

图6是表示本发明的第三实施例（实施例3）的光学系统的图。

图7（a）是表示上述实施例3的中继透镜所具有的桶形畸变像差（aberration）和利用具有该桶形畸变像差的中继透镜的光束整形的一个例子的图。

图7（b）是表示上述实施例3的中继透镜所具有的桶形畸变像差和利用具有该桶形畸变像差的中继透镜的光束整形的一个例子的图。

图8是表示本发明的第四实施例（实施例4）的光学系统的图。

图9是表示本发明的第五实施例（实施例5）的光学系统的图。

图10是表示在局部具备上述全息图用拾取装置的光信息记录再现装置的整体结构的框图。

图11是表示本发明的第六实施例（实施例6）的光学系统的图。

图12（a）是表示上述实施例6中具有反射膜的楔形棱镜的图。

图12（b）是表示上述实施例6中具有反射膜的楔形棱镜的图。

图13是表示根据上述实施例6中的具有反射膜的楔形棱镜的出射光角度的输出的光束的旋转方向的长度的变化的图。

图14是表示上述实施例6中的具有反射膜的楔形棱镜的旋转轴的图。

图15是根据上述实施例6中的具有反射膜的楔形棱镜的旋转轴的位置的输出的光束的中心位置的偏差范围的变化的图。

附图符号

1……光源、2……准直透镜、3……光闸（也称为“快门”）、4……光束整形器、5……光隔离器、6……偏振可变元件、10……PBS棱镜、20……扩束器（光束扩展器）、21……光闸、22……相位掩模、23……中继透镜、24……PBS棱镜、25……空间光调制器、26……中继透镜、27……空间滤光器、28……物镜、100……光信息记录介质、30……反射镜、31……反射镜、32……开口、33……检流计反射镜、34……扫描器透镜、40……1/4波片、41……检流计反射镜、50……摄像元件、61……光束整形器、70……中继透镜、62……光束整形、90……可变开口、91……带有反射膜的楔形棱镜、200……光拾取装置、201……相位共轭光学系统、202……光信息记录介质处理（cure，也称为“固化”）光学系统、203……光信息记录介质位置检测光学系统、204……光信息记录介质驱动元件、205……控制器、206……信号生成电路、207……光闸控制电路、208……位置控制电路、210……光源驱动电路、212……伺服信号生成电路、213……伺服控制电路、220……信号处理电路、230……访问控制电路、240……参照光的光束整形控制电路。

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本发明的多个实施方式进行详细说明。而且，在以下说明中，在对本发明的利用全息图将数字信息再现或记录/再现的光信息记录再现装置的整体结构进行说明之前，先说明构成其特征的拾取装置的光学系统。

【实施例1】

<全息图用拾取装置的光学系统>

图1是表示本发明的第一实施方式（实施例1）中的两光束角度复用记录方式的全息图用拾取装置的、尤其是该装置的包括光学系统的结构的图。

首先，对本实施例（实施例1）的记录方法进行说明。从光源1射出的光束透过（通过）准直透镜2，转换为期望的光束直径。之后，经过光闸（shutter：光开闭器）3，入射到光束整形器4。此处，尤其是在光源1为激光的情况下射出光束（出射光束）的形状不是正圆（perfectcircle：完美的圆），因此光束整形器4用于通过使光束透过该光束整形器4而将光束整形成正圆。透过该光束整形器4的光入射到光隔离器（isolator）5。此处，当光入射到光学元件时，一般来说在光学元件的表面发生表面反射，例如，存在该表面反射光返回到光源的情况。当存在这种向光源返回的返回光时，光在光源被吸收成为热量，存在发光状态变得不稳定的情况。因此，光隔离器5是用于防止光返回到光源1的元件。之后，通过例如由1/2波片等构成的偏振可变元件（即，偏振元件）6控制光束的偏振方向，使得P偏振光与S偏振光的光量比成为期望的值，之后光束入射到PBS棱镜10。另外，在本实施例中，通过该偏振可变元件6，在记录时光被转换为P偏振光和S偏振光，而且在再现时光被转换为S偏振光。

另一方面，上述的PBS棱镜10具有使P偏振光透过而使S偏振光反射的特性。另外，在下面的说明中，将透过PBS棱镜10后的光束称为“信号光”，另一方面，将在该PBS棱镜10被反射的光束称为“参照光”。而且，透过PBS棱镜10后的信号光由扩束器20转换为期望的光束直径后，经过光闸21、相位掩模22、中继透镜23、PBS棱镜24，入射到空间光调制器25，在此被添加二维信息。另外，空间光调制器25是用于将二维信息添加到信号光的光学元件，例如使用LCOS（LiquidCrystalonsilicon:硅基液晶）、DMD（DigitalMirrorDevice：数字微镜器件）、GLV（GratingLightValve：光栅光阀）等。在此，信号光束被转换为与空间光调制器的像素相应的形状。例如，如果像素为正方形，信号光束就成为正方形形状。之后，通过空间光调制器25添加有二维信息的信号光在PBS棱镜24反射，经过中继透镜26、空间滤光器27、物镜28，聚焦（聚光）到光信息记录介质100内。

另一方面，在PBS棱镜10反射的参照光，在反射镜30、反射镜31反射，在开口32使光束直径缩小后，入射到检流计反射镜33。此处，关于开口32的形状和尺寸，如上所述，优选：当信号光的光束截面为正方形时，对在光信息记录介质100的内部一边与信号光叠加一边进行记录的参照光也同样进行整形，使得参照光的截面形状成为正方形。据此，能够进一步提高光的利用效率。另外，在此，参照光的有效光束直径基本上被设定为在光信息记录介质100的内部与上述信号光叠加时所需的最小限度的直径。这是为了防止光信息记录介质100上的额外的区域（不需要的区域）的感光，即为了有效地利用其记录容量并且实现高密度记录。

检流计反射镜33是用于控制光束的入射角度的反射镜元件，由此，能够进行参照光向光信息记录介质100入射时的入射角控制。也就是说，由此，能够实现角度复用记录。另外，检流计反射镜33既可以是对一般使用的光学玻璃实施反射涂层涂敷而形成，或者也可以是在Al或银上蒸镀SiO₂、TiO₂等电介质多层膜而形成。尤其是如果使用后者的材料，能够同时实现高反射率化和防止氧化双方。另外，作为检流计反射镜33的替代品，也可以使用MEMS（MicroElectroMechanicalSystems，即微电子机械系统或微机电系统）。通过使用这种MEMS，能够更加高速地驱动，能够实现记录/再现的高速化。另外，检流计反射镜或MEMS可以如图2（a）所示进行一维扫描，或者也可以如图2（b）所示进行二维扫描。尤其是通过进行二维扫描，能够在两个轴向进行复用记录，从而能够实现更加高密度的记录。

在检流计反射镜33反射的参照光经过扫描器透镜34，在光信息记录介质100内作为大致平行光入射。此时，在光信息记录介质100内，信号光和参照光以相互叠加（相互重叠）的方式入射，从而在光信息记录介质100内形成干涉条纹图案。而且，该干涉条纹图案作为全息图记录在光信息记录介质100内。在本实施例中，将记录有二维信息的全息图称为“页”（page，也称为“信息页”），而且，将页被复用的区域称为“册”（book：信息册）。

信息被记录在光信息记录介质100后，光闸3关闭，接着被记录的信息被空间光调制器25显示。同时，检流计反射镜33旋转微小角度φ，参照光对光信息记录介质100的入射角度被改变。之后，当光闸3打开时，接着被记录的信息以与之前记录的角度不同的角度被记录在光信息记录介质100的同一册的下一页（信息页）。通过反复进行该操作，进行角度复用记录。而且，当该角度复用记录的数目达到规定数目时，移动到下一个册。

下面，对册的移动方法进行说明。首先，控制偏振可变元件6，使得经偏振可变元件6射出的光束的偏振为S偏振。由此，透过偏振可变元件6的光束在PBS棱镜10反射，结果是，只有参照光照射到光盘上。而且，相对于物镜28将光信息记录介质100的位置错开（移动）。由此，能够将光信息记录介质100上的未记录区域配置在信号光与参照光叠加的能够记录的位置（使光信息记录介质100上的未记录区域与信号光和参照光叠加的能够记录的位置一致）。

接着，对本实施例的再现方法进行说明。从光源1射出的光束透过准直透镜2，被转换为期望的光束直径后，通过光闸3、扩束器4和光隔离器5，进而入射到偏振可变元件6。而且，光束由偏振可变元件6转换为S偏振光，在PBS棱镜10反射。此处，在本实施例中，在该PBS棱镜10反射的参照光称为“再现光”。该再现光经过反射镜30、反射镜31、开口32、检流计反射镜33、扫描器透镜34、光信息记录介质100以及1/4波片40，入射到检流计反射镜（振镜）41。

检流计反射镜41被控制，使得入射到检流计反射镜41的反射面的入射光总是大致垂直，结果是，入射到检流计反射镜41的再现光在大致相反方向被反射，再次通过1/4波片40，入射到光信息记录介质100。此处，再现光因为两次经过1/4波片40，所以从S偏振光被转换为P偏振光。之后，再现光通过物镜28、空间滤光器27以及中继透镜26，入射到PBS棱镜24。其中，空间滤光器27包括：仅再现的册的再现光能够透过的开口；和反射来自除此之外的册的衍射光的反射镜。之后，再现光由于是P偏振光，因此通过PBS棱镜24，入射到摄像元件50。而且，基于入射到摄像元件50的再现光，生成再现图像数据。

接着，检流计反射镜33仅旋转微小角度φ，结果是，再现光向光信息记录介质100入射的入射角度被改变。由此，光信息记录介质100内的角度不同的页（信息页）的再现图像数据被生成。通过反复进行上述的再现步骤，对被角度复用记录的信息进行再现。

下面，更详细地说明上述的本实施例的特征。本光拾取装置使参照光束对光信息记录介质100的入射角度改变而进行角度复用记录。关于参照光，考虑对信息进行复用记录的方向（复用方向）和与该方向正交的间距方向（即，俯仰方向）。为了使角度控制简单，当令间距方向为使参照光垂直入射到光信息记录介质100的方向时，介质中的光束直径等于空气中的光束直径。另一方面，令复用方向为以规定的角度入射到光信息记录介质100的方向。以下，详细描述复用方向。以规定的角度入射到光信息记录介质100的参照光，按斯涅尔定律在光信息记录介质100中发生折射。入射角发生变化时，折射角也发生变化，因此，也就是说，光束的有效光束直径也随参照光的入射角度而变化。例如，如图3所示，当将参照光垂直入射（Θ₁=0）到光信息记录介质100时的空气中和介质中的有效光束直径分别设为D₁、D₁’，将以Θ₂入射到光信息记录介质100时的空气中和介质中的有效光束直径设为D₂、D₂’，将以Θ₃入射到光信息记录介质100时的空气中和介质中的有效光束直径设为D₃、D₃’，并且使空气中的光束直径全部相等时，在这些变量之间，以下的式（1）的关系成立。

（数1）

Θ₁＜Θ₂＜Θ₃、D₁=D₂=D₃时，

D₃’＞D₂’＞D₁’……式（1）。

即，空气中的有效光束直径相等时，入射角度越大，介质中的有效光束直径就越大。

在全息图记录中重要的是，在光信息记录介质中信号光与参照光叠加（=对记录起作用（即，用于记录））的区域的面积以及照射到该区域的能量。信号光的有效光束直径是唯一确定的，因此记录所需的最小限度的参照光的有效光束直径按照每个角度也是唯一确定的。但是，参照光以与记录所需的光束直径相等或比它大的直径在光路中传播，因此为了防止对光信息记录介质的额外的区域（即，多余的区域）的照射，优选能够通过光束整形器60即光学元件将光束的截面形状（直径）自由地改变（整形）成任意的形状（直径），这种情况下，理想的情况是，开口所导致的晕影全部消失，效率也进一步提高。

然而，由于像差等原因，仅通过光束整形器60难以自由地将光束的截面形状（直径）改变为任意的形状（直径），因此实用的情况是，在参照光或信号光的光路中配置一种光学元件，该光学元件将晕影减少到最小限度，对光束的形状和/或光束的直径进行整形，使得光信息记录介质中的信号光和参照光仅照射对记录起作用的区域。另外，在本实施例中，该光学元件，在局部包括开口32，其中该开口的尺寸如下所说明，采用将在复用方向和间距方向上进行记录所需的介质中的光束直径换算为空气中的光束径而得的尺寸即可。此处，当对复用方向和间距方向的记录起作用的空气中的光束直径分别设为φ_air-multi、φ_air-pitch时，由下式（2）所示的关系成立。

（数2）

φ_air-multi≥φ_air-pitch……式（2）。

因此，开口32的形状优选为矩形。但是，如上所述，参照光具有与开口尺寸相等或比它大的直径，并且光束的截面形状呈正圆或椭圆地到达开口32，因此存在在该开口32产生晕影的光。这就是光学系统的效率下降的主要原因。于是，将上述的开口32设定为以下所述的形状和尺寸。

图4（a）表示参照光束和开口32的形状。例如，当φ2.3（mm）的光束入射到纵1mm×横2mm的矩形开口时，光利用效率为48%，光大幅损失。于是，在本发明中，为了减少损失光，将参照光的光束整形成期望的形状和/或尺寸。更具体而言，例如在参照光的开口32之前配置光束整形器60，通过将正圆光束转换为椭圆光束，使入射到矩形开口32的光束增加，能够实现光利用效率的提高。图4（b）表示光束的整形倍数与光利用效率的关系。例如，可知，与纵1mm×横2mm的矩形开口32的形状相配合地（一致地）进行光束整形，使正圆光束的垂直方向（间距（ptich）方向）缩小，由此光利用效率得以提高。另外，如图4（c）所示，当将正圆光束整形成例如其垂直方向的半径为0.5倍的椭圆时，光利用效率为86%，可以预见光利用效率大幅提高。其中，在此，光束的控制方向设为至少在正交于复用记录方向的方向（间距方向（即，俯仰方向））进行控制。

即，在本发明中，通过由上述光束整形器60和/或开口32构成并且能够将参照光的光束整形成期望的形状和/或光束直径的光学元件进行整形，使得尽量仅照射最终对记录起作用的区域，由此防止对光信息记录介质的额外的区域的照射。另外，由此，也无需使开口32可变，即通过固定的开口实现，因此能够以更加简单的结构实现。另外，这些点在以下的实施例2～5中也是一样的。其中到达开口32的参照光束形状不限于正圆或椭圆，也可以是正方形或矩形，或者其他的多边形。

【实施例2】

图5是表示本发明的第二实施例（实施例2）的两光束角度复用记录方式的全息图用拾取装置的光学系统的图。在本实施例2中，与实施例1相比，记录和/或再现方法以及对角度复用方式中的光学元件的想法是同样的，但是其特征在于，包括将信号光的光束整形成期望的形状和/或光束直径的光学元件。

具体而言，在本实施例2中，未配置实施例1的光束整形器4，而在信号光的光路中，例如在PBS棱镜10与扩束器20之间，配置光束整形器61，使光束成为正圆光束。另一方面，不对参照光的光束进行整形（即未设置实施例1的光束整形器60），而是以从光源1射出的最初的状态的椭圆形状的光束通过开口32。例如在光源1为半导体激光器的情况下，将半导体激光器配置为从光源1射出的椭圆光束的长轴和短轴方向与参照光的矩形开口32的形状匹配（一致）。由此，能够实现开口32处的光利用效率的提高，并且通过实现不经过光束整形器的光路，能够实现更高的光利用效率的提高。

【实施例3】

图6是表示本发明的第三实施例（实施例3）的两光束角度复用记录方式的全息图用拾取装置的光学系统的图。本实施例3与实施例1相比，记录和/或再现方法以及对角度复用方式的矩形开口的想法也相同，但是其特征在于，在参照光路中配置将参照光生成的像传送至离开的点的光学元件。

具体而言，本实施例3的特征是，在参照光路的开口32之前例如配置有意（故意）具有畸变像差的中继透镜70。此处，畸变像差是指，像相对于物体不呈相似形而发生畸变的情况，如图7（a）所示，尤其是，像越在画面周边越缩小的情况称为桶形畸变像差。通过使正圆光束透过具有这种桶形畸变像差的中继透镜70，如图7（b）所示，经中继透镜70射出的光成为接近正方形的形状。这样，接着中继透镜70，进一步配置光束整形器62，由此能够将已被转换为正方形的光束整形成矩形，从而能够进一步提高通过矩形开口32时的光的利用效率。另外，也可以配置：对通过开口32后利用中继透镜70有意使得具有的像差进行修正的光学元件。

【实施例4】

图8是表示本发明的第四实施例（实施例4）的两光束角度复用记录方式的全息图用拾取装置的光学系统的图。本实施例4与实施例1相比，记录和/或再现方法以及对角度复用方式的矩形开口的想法也相同，但是其特征在于，配置能够将参照光的光束直径放大或缩小到期望的大小的光学元件。

具体而言，在本实施例4中，在参照光的光路中的开口32之前，例如配置使光束直径可变的扩束器80，按照使得参照光束通过开口32的方式进行放大或缩小，减少在开口32发生晕影的光。由此，与上述的实施例同样，提高光的利用效率。

【实施例5】

另外，在进行角度复用记录时，在参照光的复用方向，根据入射角度对记录起作用的有效光束直径发生变化，因此该参照光照射光信息记录介质的面积也发生变化。另一方面，当如实施例1那样开口32的尺寸固定时，通过该开口32照射到光信息记录介质100的总能量恒定。因此，对记录起作用的能量密度按照每个角度发生变化。另一方面，信号光的有效光束直径和光能量是唯一确定的。

从而，在使记录时间在全部的角度恒定的情况下，在某角度信息以大的能量密度被记录，而在某另外的角度，则以小的能量密度被记录，因此会记录SN比随角度不同的信息，结果是，在再现时，发生如下问题：无法在全部的角度获得具有恒定（固定）的质量（品质）的的再现信息。另外，可以预见，以小的能量密度记录的信息中，SN比的噪音成分变大，因此还发生再现时需要时间的问题。

于是，在本发明的第五实施例（实施例5）中，为了解决上述问题，在参照光的入射角度范围内，使对记录起作用的能量密度大致恒定。

即，利用在上述实施例4中配置的扩束器20按照每个入射角度使有效光束直径改变，由此能够获得SN比大致恒定的高质量的再现数据，但是在本实施例5中，作为用于使光信息记录介质中的能量密度大致恒定的其他的解决方式，采用使信号光与参照光的能量比变化（改变）的方法。

更具体而言，例如使图1所示的由配置于PBS棱镜10之前的1/2波片等构成的偏振可变元件6旋转，由此按照参照光的每个入射角度使信号光与参照光的能量比改变，从而能够将能量调整为在全部的入射角度能量密度大致恒定。进一步，在需要进行调整的情况下，也可以配置开口。据此，能够实现光学系统的高效率化，同时获得高质量的再现数据。

图9是表示上述的本发明的第五实施例（实施例5）的两光束角度复用记录方式的全息图用拾取装置的光学系统的图。其中，在该实施例5中，与上述的实施例1相比，其记录和/或再现方法也相同。

而且，本实施例的特征是，具有一个或一个以上的能够将参照光的光束整形成期望的形状和/或光束直径的开口。例如，在参照光的光路中配置可变开口90。另外，以上的实施例1中描述的开口32的尺寸固定为在光信息记录介质100内对记录起作用的光束不产生晕影的程度的大小。然而，在本实施例中，随着参照光对光信息记录介质100的入射角度的变化，对记录起作用的能量密度发生变化，因此所记录的信息的SN比不恒定，发生上述的实施例4中所描述的问题。

为了解决该问题，例如考虑以下方法。即，将参照光的扫描角度范围例如设为Θ_O～Θ_X时，对其进行n分割（分为n部分）而得到的范围的空气中和光信息记录介质中的对记录起作用的光束直径的平均值分别设为φ_air-multi、φ_media-multi，并且按照使得n个角度范围的能量密度大致相等的方式决定开口90的尺寸。

更具体而言，当将照射到光信息记录介质上的能量设为P，将光信息记录介质中的能量密度设为E，对光信息记录介质中的间距方向的记录起作用的光束直径设为φ_media-pitch时，开口90的复用方向的尺寸使用下式（3）求出。

（数3）

复用方向的尺寸=P×φ_air-multi/E×φ_media-multi×φ_media-pitch……式（3）

结果是，针对各个扫描角度范围，总共准备n个将利用上述式（3）求得的尺寸作为一边的开口90。而且，在对上述的角度范围进行扫描的期间，将对应的开口90插入到参照光的光路中，并且使参照光通过。由此，能够提高光利用效率，并且实现高质量的信息的记录再现。其中，开口90向光路中的配置（插入），即可以以电气方式进行，也可以以机械方式进行，不问其方法（方式）如何。

另外，可变开口90也能够与参照光束相配合地设为矩形或正方形、椭圆或正圆等形状，但是，例如以正交于光束的中心的两个轴形状由开口构成的情况下，也可以使这两个轴形状的开口的尺寸以机械方式或以电气方式改变。作为以电气方式改变的一个例子，可以举出如下方法等：例如由多个液晶的像素等构成可变开口90，将与使光通过的范围对应（相当）的像素的透射率（透过率）设为大致100%，另一方面将与使光遮断的范围对应（相当）的像素的反射率或吸收率设为大致100%。然而，本发明并不限于上述的实施例，对于本领域技术人员而言，很明显能够利用各种各样的方法实现上述的可变开口90。

【实施例6】

图11是表示本发明的第六实施例（实施例6）的两光束角度复用记录方式的全息图用光拾取装置的光学系统的图。本实施例与上述实施例1相比，记录和/或再现方法以及基于角度复用方式的矩形开口的想法相同，但是其特征在于，配置有能够根据参照光对记录介质的入射角度对参照光的光束的一边进行放大或缩小的光学元件。

具体而言，在本实施例6中，替换参照光的光路中的检流计反射镜33而配置楔形棱镜91，该楔形棱镜91具有被检流计电极旋转控制的反射膜并且具有倾斜的光学面，当矩形的参照光束从楔形棱镜91射出时，一边将参照光在垂直于介质入射方向的方向（间距方向）上的长度保持恒定，一边使参照光入射到介质的方向（复用方向）上的长度与对记录介质的入射角相匹配（一致），亦即与楔形棱镜91的旋转角相匹配地使参照光入射到介质的方向（复用方向）上的长度放大地发生变化。另外，在原理上，楔形棱镜91射出的参照光的总能量不依赖于楔形棱镜91的旋转角而保持恒定，因此根据被整形的参照光束的复用方向上的长度的变化，入射到记录介质的参照光束的每一定面积的光量发生变化。另外，楔形棱镜91的旋转轴也可以设于在参照光扫描范围内射出的参照光的中心位置的偏差大致最小的位置。由此，与上述实施例相同，能够提高光的利用效率。此处，附设于楔形棱镜91的反射膜可以是实施一般使用的反射涂层涂敷而形成的，或者也可以是在Al或银上蒸镀SiO₂或TiO₂等电介质多层膜而形成。

图12是表示实施例6中具有反射膜92的楔形棱镜91的图。楔形棱镜91中，透镜的厚度根据入射角θi和/或入射位置而变化，因此，用虚线表示的参照光束对楔形棱镜的入射角θi较小时（图12（a））和较大时（图12（b）），射出角θo和射出光的光束直径发生变化。另外，当本楔形棱镜的入射光的波面相同（一致）并且光束内的功率密度相同（一致）时，本楔形棱镜的输出光的波面同样相同，功率密度也相同。图12（a）、图12（b）中，23.3deg表示23.3度（即，23.3°）。

当令参照光角度范围为30.0°时，在光信息记录介质100的内部与信号光叠加时所需的最小限度的直径根据参照光角度而变化。具体而言，当令（中心角+15.0°）的参照光束直径为1.0时，在（中心角-15.0°）所需的参照光束直径约为1.6。图13表示相对于图12的射出角θo的射出光的复用方向上的长度。在本计算中，令楔形棱镜91的中心的厚度为1mm，倾斜角为10°，折射率为1.5，且入射角θi的中心为23.3°。从本结果可知，在±15°的扫描范围内参照光束的复用方向上的长度变化（改变）1.6倍。

另外，图15是根据具有反射膜92的楔形棱镜91的旋转轴的位置，对射出的参照光束的光束中心在扫描范围±15°内在多大的范围发生偏差（散布）进行计算而得到的结果。本图中的基准点（参考点）与图14的基准点93同样设定于入射光在介质内延长而与反射面相交的与楔形棱镜的反射面92相距0.5mm的位置。一边从本基准点93水平移动旋转中心，一边在±15°的扫描范围检查（分析）参照光束的中心的偏差，结果发现，在约-1.3mm的位置将参照光束的中心偏差抑制到不产生性能问题的22μm左右。在通常的检流计反射镜中使用的厚度1.0mm的反射镜中，使参照光束的中心偏差最小化的位置为0.012mm，因此可以知道在本实施例中重要的是，在使参照光束的中心的偏差最小化的位置使楔形棱镜旋转。

<光信息记录再现装置>

另外，图10是表示通过采用上述的全息图用拾取装置，利用全息图对数字信息进行再现或进行记录/再现的光信息记录再现装置的整体结构的框图。

光信息记录再现装置例如包括图1所示的结构的光拾取装置200、相位共轭光学系统201、光信息记录介质处理（Cure）光学系统202、光信息记录介质位置检测光学系统203以及光信息记录介质驱动元件204，在该结构中，光信息记录介质100为相对于光拾取装置相对的记录位置能够变化的结构。

即，光拾取装置200具有使参照光和信号光射出到光信息记录介质100，利用全息图记录数字信息的作用。此时，所记录的信息信号由控制器205经由信号生成电路206发送到光拾取装置200内的空间光调制器，信号光由空间光调制器进行调制。

另一方面，对记录在光信息记录介质100中的信息再现时，由相位共轭光学系统201生成从光拾取装置200射出的参照光的相位共轭光。此处，相位共轭光学系统201例如在图1的情形中是指1/4波片40和检流计反射镜41。另外，相位共轭光是指保持与输入光相同的波面并且在反方向行进的光波。由光拾取装置内的摄像元件检测利用相位共轭光再现的再现光，并且由信号处理电路220生成信号。

记录信息时的对光信息记录介质照射信号光和参照光的照射时间，由控制器205经由光闸控制电路207控制（调整）光拾取装置200内的后述的光闸的开闭时间而进行控制。

光信息介质处理光学系统202具有生成用于光信息记录介质100的预处理（precure，也称预固化）和后处理（postcure，也称后固化）的光束的作用。此处，预处理是指，在光信息记录介质100内的期望的位置记录信息时在将信号光和参照光照射到期望位置之前，预先照射规定的光束的前处理。另外，后处理是指在光信息记录介质100内的期望的位置记录信息后，为了使得在期望的位置无法再进行补写（补记）而照射规定的光束的后处理。

光信息记录介质位置检测光学系统203用于检测光信息记录介质100的位置。在将光信息记录介质100调整至规定的位置的情况下，利用光信息记录介质位置检测光学系统203对光拾取装置200内生成的与光信息记录介质100的位置相应的信号进行检测，并且利用检测到的信号，由控制器205经由位置控制电路208对光信息记录介质100的位置进行控制。

规定的光源驱动电流从光源驱动电路210被分别供给至光拾取装置200、光信息记录介质处理光学系统202和光信息记录介质位置检测光学系统203内的各光源，各个光源以规定的光量发射光束。

但是，利用全息图的记录技术是能够记录超高密度的信息的技术，因此例如存在如下倾向：对光信息记录介质100的倾斜和/或位置偏离的允许误差极小。因此，也可以在光信息记录再现装置内设置一种伺服机构，该伺服机构是：用于在光拾取装置200内，通过设置用于对例如光信息记录介质100的倾斜和/或位置偏离等、所谓允许误差小的主要因素的偏离量进行检测的机构，在伺服信号生成电路212生成伺服控制用的信号，经由伺服控制电路213对偏离量进行校正。

另外，对于光拾取装置200、相位共轭光学系统201、光信息记录介质处理光学系统202、光信息记录介质位置检测光学系统203来说，可以令它们为多个光学系统的结构，或者也可以将这些光学系统结构全部形成为一体，进行简化。

另外，作为该光信息记录再现装置的特征，在该装置内具有用于对参照光的光束进行整形的控制电路240，根据需要，能够对配置于光拾取装置200内的参照光的形状和/或光束直径、光束的放大或缩小、可变开口90的形状和尺寸进行控制。

另外，上述的实施例是为了更容易理解本发明而进行详细说明的，因此，本发明并不限于上述的实施例，而包括各种各样的变形例，例如并非现定于具有上述说明的全部的结构的例子。另外，也可以在某实施例的结构中添加其他实施例的结构。而且，也可以对各实施例的结构的局部进行其他结构的添加、删除和替换。

Claims (14)

1.一种利用角度复用记录方式的全息图的光信息记录再现装置，其特征在于，包括：

射出光束的光源；

分束部，其将从光源射出的光束分束为信号光和参照光；

角度可变部，其用于改变向光信息记录介质入射的参照光的角度；

空间光调制部，其用于将信息添加到信号光；

物镜，其用于向光信息记录介质照射信号光；

摄像部，其用于在向光信息记录介质照射参照光时检测从光信息记录介质内的记录区域产生的衍射光；和

光学元件，其用于对参照光的光束的形状进行整形，其中

所述光学元件对参照光的光束的形状进行整形，使得复用方向上的参照光的光束直径大于间距方向上的参照光的光束直径，

所述光学元件至少具有光束整形器和矩形的开口中的一方。

2.如权利要求1所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

所述光学元件根据参照光的入射角度使参照光的光束的形状改变。

3.如权利要求2所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

所述光学元件对参照光的光束的形状进行整形，使得在参照光的入射角度范围内对光信息记录介质的记录起作用的能量密度大致恒定。

4.如权利要求1所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

所述光学元件对参照光的光束的形状进行整形，使得入射到光信息记录介质的参照光的总光量与所述光源射出的参照光的总光量大致相同。

5.如权利要求2所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

所述光学元件使参照光的光束的形状仅在一个方向改变。

6.如权利要求5所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

所述光学元件进行整形的方向为复用方向。

7.如权利要求2所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

所述光学元件根据参照光的入射角度使参照光的光束的形状在复用方向改变，并且将间距方向的参照光的光束固定。

8.如权利要求1所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

构成所述光学元件的所述开口为固定的开口。

9.如权利要求8所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

所述光学元件除具备所述光束整形器外还具备具有桶形畸变的中继透镜或扩束器，或者替换所述光束整形器而具备具有桶形畸变的中继透镜或扩束器。

10.如权利要求9所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

构成所述光学元件的所述开口为可变的开口。

11.如权利要求1所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

当将空气中和对光信息记录介质中的记录起作用的光束直径的平均值分别设为φ_air-multi、φ_media-multi，将照射到光信息记录介质上的能量设为P，将光信息记录介质中的能量密度设为E，对光信息记录介质中的间距方向的记录起作用的光束直径设为φ_media-pitch时，所述光学元件对照射光的光束的形状进行整形，使得复用方向的尺寸＝P×(φ_air-multi/E)×φ_media-multi×φ_media-pitch。

12.一种利用角度复用记录方式的全息图的光信息记录再现装置，其特征在于，包括：

射出光束的光源；

分束部，其将从光源射出的光束分束为信号光和参照光；

角度可变部，其用于改变向光信息记录介质入射的参照光的角度；

空间光调制部，其用于将信息添加到信号光；

物镜，其用于向光信息记录介质照射信号光；

摄像部，其用于在向光信息记录介质照射参照光时检测从光信息记录介质内的记录区域产生的衍射光；和

光学元件，其用于对参照光的光束的形状进行整形，其中

所述光学元件对参照光的光束的形状进行整形，使得复用方向上的参照光的光束直径大于间距方向上的参照光的光束直径，

所述光学元件为楔形棱镜。

13.如权利要求12所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

在所述角度可变部，在从所述楔形棱镜射出的参照光的光束的中心的偏差成为大致最小的位置，设置有旋转轴。

14.如权利要求12所述的光信息记录再现装置，其特征在于：

当将空气中和对光信息记录介质中的记录起作用的光束直径的平均值分别设为φ_air-multi、φ_media-multi，将照射到光信息记录介质上的能量设为P，将光信息记录介质中的能量密度设为E，对光信息记录介质中的间距方向的记录起作用的光束直径设为φ_media-pitch时，所述光学元件对照射光的光束的形状进行整形，使得复用方向的尺寸＝P×(φ_air-multi/E)×φ_media-multi×φ_media-pitch。