CN1577182A - 用于记录和再生光信息的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

记录信息时，S偏振的信息光束入射到光信息记录介质。穿过光信息记录介质后，信息光束被反射装置反射并穿过偏振控制器。信息光束在过程中经历S偏振控制并变成P偏振方向。信息光束与入射到光信息记录介质表面上的P偏振记录参考光束在光信息记录介质内干涉并形成干涉图案。再生信息时，再生参考光束入射到光信息记录介质表面。再生参考光束然后受到由形成于光信息记录介质上的干涉图案导致的折射率光栅的衍射并形成再生光束。再生光束从光信息记录介质的表面发出并入射到光接收元件。然后再生原始数据。

Description

用于记录和再生光信息的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于通过使用全息术将信息记录到光信息记录介质上的光信息记录装置和光信息记录方法，用于使用全息术从光信息记录介质再生信息的光信息再生装置和光信息再生方法，以及用于通过使用全息术将信息记录到光信息记录介质上以及从光信息记录介质再生信息的一种光信息记录和再生装置。
背景技术
由此可以通过使用全息术将信息记录到光信息记录介质上的全息记录是通过下面的方法得以实现的：使载有图像信息的光束(此后称作信息光束)与参考光束在光信息记录介质之内重叠在一起，并且将得到的干涉图案写到光信息记录介质上。当再生所记录的信息时，使参考光束照射到光信息记录介质上从而使用该干涉图案，通过衍射的方式再生该图像信息。
这种全息记录的特征在于，通过三维图案在光信息记录介质的厚度方向上记录信息，也被称作体全息记录。通过增加光学信息记录介质的记录层的厚度，可以增加衍射效率。而且，通过利用角复用的多重方式记录信息，可以增加记录容量。
一种相关技术全息记录和再生方法使用傅立叶变换处理从而记录和再生信息(日本专利公开No.2002-123161)。参考图26在下面对该方法进行了描述。如图26中所示，通过分束器13将从激光器光源11发出的照明通量12分束成一个信息光束12a和一个记录参考光束12b。通过光束扩展器25扩展信息光束12a的光束直径，并且信息光束12a以平行光束的形式照射到空间光调制器(SLM)15上。包含一个透射TFT液晶显示器(LCD)面板的空间光调制器(SLM)15接收作为电信号的被编码器转换的记录数据，并且将该信号安排在一个二维平面上从而生成二维数字图案信息，以及在该平面上形成亮点和暗点的图案。单个的一项二维数字图案信息称作页数据。
穿过空间光调制器(SLM)15的信息光束12a，经历了光调制并且包含数据信号成分。包含点图案信号成分的信息光束12a穿过一个在该焦距长度“f”之外的傅立叶变换透镜30。在该过程中，信息光束12a的点图案信号成分经历傅立叶变换处理并且被会聚到光信息记录介质上。
由分束器13使其分束的记录参考光束12b被镜17、18导引到光信息记录介质上，并且与信息光束12a在光信息记录介质内相交，从而形成一个干涉图案，并且通过调制折射率来记录该干涉图案。
在角复用记录中，使光信息记录介质旋转，从而改变记录参考光束12b和光信息记录介质之间的相对角度。在这个例子中，页数据#1到#n经历角复用记录到相同的光信息记录介质上。基于页数据#1，由空间光调制器(SLM)15对每个像素的光透射或光截获状态进行选择从而生成受到空间调制的信息光束12a，并且使信息光束12a照射到光信息记录介质上。同时，以方向θ1(未示出)使记录参考光束12b照射到光信息记录介质上，并且在该光信息记录介质上记录通过使信息光束12a重叠到记录参考光束12b上从而产生的干涉图案。
在记录下一个页数据#2时，使光信息记录介质旋转一个预定的角度，并且以不同于θ1的角度θ2发出记录参考光束12b，并且使记录参考光束12b重叠到信息光束12a上从而多次将信息记录到相同的光信息记录介质上。类似地，在记录剩余的页数据#3到#n时，以不同的角度θ3到θn发出记录参考光束12b，从而执行多次信息记录。
当再生信息时，由空间光调制器(SLM)15截获信息光束12a的光路，从而仅使记录参考光束12b照射到光信息记录介质上。当再生信息时，做出控制，从而改变光信息记录介质的角度，以便可以获得与在记录要被再生的页数据时所使用的记录参考光束12b的入射角相同的入射角。
在其上照射有记录参考光束12b的光信息记录介质的相对一侧上出现一个再生光束，它再生具有所记录的点图案的傅立叶变换图像。将该再生光束导引到傅立叶变换透镜30b，并且进行反傅立叶变换，从而再生点图案信号。由例如CCD(电荷耦合设备)的光接收元件20接收该点图案信号，并且进一步将该信号转换为电数字数据信号。然后，将该数字数据信号发送到解码器，并且在其中再生原始数据。
已知的一种光信息记录和再生装置从光信息记录介质的相同侧发出信息光束和参考光束(日本专利公开No.10-124872/(1998))。该光信息记录和再生装置使信息光束和参考光束共轴地照射到光信息记录介质上并且使信息光束和参考光束会聚，以便将它们带到光信息记录介质中的反射层的表面上的焦点处，从而记录和再生信息。在再生信息时，光信息记录和再生装置使参考光束照射到光信息记录介质上并且在例如CCD的光接收元件上接收光束从而再生原始数据，其中该光束是由参考光束所生成的再生光束的反射生成的。
在日本专利公开No.2002-123161中描述的光信息记录和再生装置包含一个光学系统，该光学系统包含一个光源11和一个空间光调制器(SLM)15以及一个用于接收再生光束的光接收元件20，它们跨越光信息记录介质并且彼此相对。
这使得整个光信息记录和再生装置的光学系统变得复杂，并且难以缩小该装置的尺寸大小。
日本专利公开No.10-124872/(1998)中描述的光信息记录和再生装置使信息光束和参考光束会聚，以便将它们带到光信息记录介质中的反射层的表面上的焦点处，从而记录和再生信息。
所以，如果光信息记录介质发生移动或变化，那么有必要使信息光束和参考光束再次会聚，以便将它们带到光信息记录介质中的反射层的表面上的焦点处。也就是说，为了执行重新聚焦，有必要控制光学系统和光信息记录介质中的每一个的位置。
发明内容
本发明解决了上述问题，并且目的在于提供支持光学系统的简化配置和紧凑设计的光信息装置、光信息记录方法、光信息再生装置、光信息再生方法以及光信息记录和再生装置。
本发明的目的进一步在于提供这样的光信息装置、光信息记录方法、光信息再生装置、光信息再生方法以及光信息记录和再生装置，它们通过每次执行信息记录或再生时进行光学系统和光信息记录介质的位置控制从而实现了即使在光信息记录介质被移动或改变了的时候也不要求重新聚焦。
根据本发明的第一方面，一种光信息记录装置包含：用于使记录参考光束照射到光信息记录介质上的记录参考光束照射装置；用于使带有信息的信息光束照射到光信息记录介质的一个表面上的信息光束照射装置；以及用于使穿过光信息记录介质的信息光束反射到光信息记录介质上的反射装置，该反射装置位于光信息记录介质之外并且在与光信息记录介质的一个表面相对的另一个表面上；其中光学信息记录装置将由记录参考光束照射装置发出的记录参考光束和由反射装置发出的信息光束发生干涉所生成的干涉图案记录到光信息记录介质上。
根据本发明的第二方面，该光信息记录装置包含：一个用于发出照明通量的光源；用于使光源所发出的照明通量分束成两个照明通量的照明通量分束装置；以及用于生成带有信息的信息光束的信息光束生成装置，通过对由照明通量分束装置所分束的一个照明通量进行空间调制从而获得信息光束；其中记录参考光束照射装置使由照明通量分束装置所分束的另一个照明通量作为记录参考光束照射到光信息记录介质上。
根据本发明的第三方面，在该光信息记录装置中，该反射装置将穿过光信息记录介质的信息光束反射到光信息记录介质上。
根据本发明的第四方面，在光信息记录中，照明通量分束装置使从光源发出的照明通量分束成偏振方向彼此不同的两个照明通量。
根据本发明的第五方面，该光信息记录装置包含用于使穿过光信息记录介质的信息光束的偏振方向与光信息记录介质和反射装置之间的记录参考光束的偏振方向匹配的偏振控制装置。
根据本发明的第六方面，在该光信息记录装置中，该偏振控制装置是四分之一波片。
根据本发明的第七方面，在该光信息记录装置中，该反射装置将信息光束反射到与记录参考光束所照射的相同的光信息记录介质的表面。
根据本发明的第八方面，在该光信息记录装置中，该反射装置将信息光束反射到与记录参考光束所照射的不同的光信息记录介质的表面。
根据本发明的第方九面，在该光信息记录装置中，该信息光束照射装置与记录参考光束共轴地发出信息光束。
根据本发明的第十方面，一种光信息记录装置包含：一个用于发出照明通量的光源；使从光源发出的照明通量分束成偏振方向彼此不同的两个照明通量的照明通量分束装置；用于使由照明通量分束装置分束的一个照明通量的偏振方向与另一个照明通量的偏振方向匹配的偏振旋转装置，用于生成载有信息的信息光束的信息光束生成装置，其中通过对由照明通量分束装置分束的一个照明通量进行空间调制从而获得该信息光束；用于使信息光束照射到光信息记录介质的一个表面上的信息光束照射装置；以及用于使由照明通量分束装置分束的另一个照明通量作为记录参考光束照射到光信息记录介质上的记录参考光束照射装置；其中光信息记录装置将由信息光束照射装置发出的信息光束和由记录参考光束照射装置发出的记录参考光束发生干涉所生成的干涉图案记录到光信息记录介质上。
根据本发明的第十一方面，在该光信息记录装置中，该信息光束照射装置使信息光束照射到与记录参考光束所照射的相同的光信息记录介质的表面。
根据本发明的第十二方面，在该光信息记录装置中，该信息光束照射装置使信息光束照射到与记录参考光束所照射的不同的光信息记录介质的表面。
根据本发明的第十三方面，在该光信息记录装置中，该偏振旋转装置是二分之一波片。
根据本发明的第十四方面，光信息记录方法包含以下步骤：使记录参考光束照射到光信息记录介质上；使载有要被记录在光信息记录介质上的信息的信息光束照射到光信息记录介质的一个表面上；通过反射装置对穿过所述光信息记录介质的所述信息光束进行反射，从而将由所述信息光束和所述记录参考光束的干涉所生成的干涉图案记录到所述光信息记录介质上，该反射装置位于所述光信息记录介质之外并且在与所述信息光束被照射到的所述光信息记录介质的所述一个表面相对的另一个表面上。
根据本发明的第十五方面，一种光信息再生装置，该装置通过利用全息术从而通过位于光信息记录介质之外的反射装置反射被照射到光信息记录介质的一个表面上并且穿过光信息记录介质的信息光束，并且使该信息光束照射到信息记录介质的另一个表面上，由此从其上记录有由信息光束和记录参考光束的干涉所生成的干涉图案的光信息记录介质中再生信息，其中该光信息再生装置包含：用于使再生参考光束照射到与其上照射有记录参考光束的光信息记录介质的表面相同的表面的再生参考光束照射装置；以及用于收集和探测通过利用再生参考光束照射装置将再生参考光束照射到光信息记录介质上从而生成的再生光束的光接收元件。
根据本发明的第十六方面，一种光信息再生装置，该装置利用全息术从其上记录有信息的光信息记录介质中再生信息，其中该光信息再生装置包含：用于使再生参考光束照射到光信息记录介质上的再生参考光束照射装置；用于利用再生参考光束照射装置将再生参考光束照射到光信息记录介质上，从而将通过光信息记录介质生成的再生光束反射到光信息记录介质上的反射装置，该反射装置位于所述光信息记录介质之外；以及一个用于收集和探测受到反射装置的反射并且穿过光信息记录介质的再生光束的光接收元件。
根据本发明的第十七方面，在该光信息再生装置中，其中该光信息再生装置包含用于使再生光束的偏振方向偏离于记录介质和反射装置之间的再生参考光束的偏振方向的偏振控制装置。
根据本发明的第十八方面，在该光信息再生装置中，该偏振控制装置是四分之一波片。
根据本发明的第十九方面，在该光信息再生装置中，该光接收元件从与再生参考光束所照射的表面相同的表面收集和探测再生光束。
根据本发明的第二十方面，在该光信息再生装置中，该光接收元件从再生参考光束被照射到的表面不同的表面收集和探测再生光束。
根据本发明的第二十一面，在该光信息再生装置中，该反射装置共轴地反射再生光束。
根据本发明的第二十二面，一种光信息再生方法，该方法使用全息术从而通过位于光信息记录介质之外的反射装置反射被照射到光信息记录介质的一个表面上并且穿过光信息记录介质的信息光束，并且使该信息光束照射到信息记录介质的另一个表面上，由此从其上记录有由信息光束和记录参考光束的干涉生成的干涉图案的光信息记录介质中再生信息，其中该光信息再生方法包含：使再生参考光束照射到与其上照射有记录参考光束的光信息记录介质的表面相同的表面；以及收集和探测通过使再生参考光束照射到光信息记录介质上从而生成的再生光束。
根据本发明的第二十三方面，一种光信息再生方法，该方法利用全息术从而从其上记录有信息的光信息记录介质中再生信息，其中该光信息再生方法包含以下步骤：使再生参考光束照射到光信息记录介质上；通过使再生参考光束照射到光信息记录介质上从而使通过光信息记录介质生成的再生光束反射到光信息记录介质上，反射装置位于光信息记录介质之外，以及收集和探测穿过光信息记录介质的再生光束。
根据本发明的第二十四方面，一种光信息记录和再生装置，该装置利用全息术将信息记录到其上记录有信息的光信息记录介质并且从该光信息记录介质再生信息，其中该光信息记录和再生装置包含：用于使记录参考光束照射到光信息记录介质上的记录参考光束照射装置；用于使再生参考光束照射到光信息记录介质上的再生参考光束照射装置；用于使载有要被记录到光信息记录介质上的信息的信息光束照射到光信息记录介质的一个表面上的信息光束照射装置；用于将穿过光信息记录介质的信息光束反射到光信息记录介质上，其中该反射装置位于光信息记录介质之外并且在与光信息记录介质的一个表面相对的另一个表面上；以及用于收集和探测通过再生参考光束照射系统使再生参考光束照射到光信息记录介质上从而生成的再生光束的光接收元件。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图；
图2是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第一实施例中记录的工作情况；
图3是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第一实施例中再生的工作情况；
图4是根据本发明的第二实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图；
图5是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第二实施例中记录的工作情况；
图6是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第二实施例中再生的工作情况；
图7是根据本发明的第三实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图；
图8是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第三实施例中记录的工作情况；
图9是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第三实施例中再生的工作情况；
图10是根据本发明的第四实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图；
图11是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第四实施例中记录的工作情况；
图12是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第四实施例中再生的工作情况；
图13是根据本发明的第五实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图；
图14是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第五实施例中记录的工作情况；
图15是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第五实施例中再生的工作情况；
图16是光信息记录介质和反射装置的另一放大图，它说明了第五实施例中记录的工作情况；
图17是光信息记录介质和反射装置的又一放大图，它说明了第五实施例中再生的工作情况；
图18是根据本发明的第六实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图；
图19是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第六实施例中记录的工作情况；
图20是光信息记录介质和反射装置的另一放大图，它说明了第六实施例中记录的工作情况；
图21是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第六实施例中再生的工作情况；
图22是光信息记录介质和反射装置的另一放大图，它说明了第六实施例中再生的工作情况；
图23是根据本发明的第七实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图；
图24是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第七实施例中记录的工作情况；
图25是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了第七实施例中再生的工作情况；以及
图26是根据相关技术的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。
具体实施方式
下面将参考图1到2 5对本发明的实施例进行描述。
第一实施例
下面将参考图1到3描述根据本发明的第一实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。图1是根据第一实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。图2是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了记录的工作情况。图3是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了再生的工作情况。
下面参考图1描述了根据本发明的第一实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构。如图1中所示，第一实施例的光信息记录和再生装置包含一个光源11、一个偏振分束器(PBS)13、一个空间光调制器(SLM)15、物镜16a和16b，一个半反镜17、一个镜18、一个光接收元件20、反射装置21以及一个偏振控制器22。
通过包含镜18和物镜16b的记录参考光束照射装置，使记录参考光束12b入射到光信息记录介质的一个表面10b上。暂时地使信息光束12a入射到记录参考光束12b通过包含半反镜17和物镜16a的信息光束照射装置入射到其上的光信息记录介质的同一个表面10b上，并且信息光束12a穿过光信息记录介质，受到反射装置21的反射，并且再一次入射到光信息记录介质的表面10a上。
反射装置21起到本发明的“反射装置”的作用。空间光调制器(SLM)15起到本发明的“信息光束生成装置”的作用。偏振分束器(PBS)13起到本发明的“照明分束装置”的作用。
由偏振分束器(PBS)13使从光源11发出的照明通量12分裂成两个照明通量，即信息光束12a和12b。
将反射装置21安排在跨越光信息记录介质包含光源11、偏振分束器(PBS)13以及物镜16a和16b的光系统的另一侧。偏振控制器22位于光信息记录介质和反射装置21之间。尽管在本实施例中将偏振控制器22安排在反射装置21的表面上，但是也可以将偏振控制器22安排在光信息记录介质上，只要将偏振控制器22安排在光信息记录介质和反射装置21之间。光接收元件20被安排在与包含光源11、偏振分束器(PBS)13以及物镜16a和16b的光系统相同的一侧。
下面将针对信息的记录和再生，分别描述根据该实施例的光信息记录和再生装置。
下面参考图1和2对记录的工作情况进行了描述。光源11是波长为532nm的YAG激光器或者是波长为632.8nm的He-Ne激光器，用于生成信息光束和记录(再生)参考光束。偏振分束器(PBS)13接收照明通量12，并且将照明通量12分束成信息光束12a和记录参考光束12b。信息光束12a和记录参考光束12b通过不同的光路照射到光信息记录介质上。
如图1中所示，由偏振分束器(PBS)13将从光源11发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和记录参考光束12b。在该过程中，偏振分束器(PBS)13使入射光束的P偏振成分透射通过，而按照与入射光束垂直的方向反射S偏振成分。这样，信息光束12a的偏振方向是S偏振方向，而记录参考光束12b的偏振方向是P偏振方向。
按照偏振分束器(PBS)13、空间光调制器(SLM)15、半反镜17、物镜16a、光信息记录介质、偏振控制器22以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在S偏振的信息光束12a的光路上。反射装置21被安置在信息光束12a的光轴的直交方向，从而被物镜16a会聚的信息光束12a将会按照垂直于反射表面的方向出射。
由空间光调制器(SLM)15基于所记录的数据对信息光束12a进行调制。信息光束12a受到半反镜17的反射，受到物镜16a的会聚，并且暂时地入射到光信息记录介质的表面10b上。然后，信息光束12a穿过光信息记录介质，受到反射装置21的反射并且再一次入射到光信息记录介质的表面10a上。
空间光调制器(SLM)15包含一个透射TFT液晶显示(LCD)面板，其中以光栅的形状安排有大量的像素。当被转换为信号的所记录的数据以电信号的形式输入时，对于每个像素来说都要选择是处于光透射状态还是处于光截获状态，从而在一个二维平面上形成包含亮和暗的点的矩阵图案。通过这种方式，由空间光调制器(SLM)15对由偏振分束器(PBS)13使其分束的照明通量进行空间调制，从而生成了载有信息的信息光束。半反镜17将已经穿过空间光调制器(SLM)15的信息光束12a反射到物镜16a上。
信息光束12a穿过光信息记录介质，并且其偏振受到偏振控制器22的控制，再由物镜16a会聚使其聚焦到反射装置21的反射表面上。反射装置21是由例如铝层或介电多层的金属膜形成的全反射镜。偏振控制器22可以是将线偏振转化为圆偏振的四分之一波片。
当S偏振的光穿过四分之一波片时，四分之一波片将其转化为圆偏振或椭圆偏振。由反射装置21在相反的方向上反射被转化为圆偏振或椭圆偏振的信息光束12a，并且信息光束12a再一次通过该四分之一波片。通过这种方式，信息光束12a再一次被转化为线偏振。如果提前将S偏振照明通量的振动方向设置为与四分之一波片的光轴的夹角为45度，那么线偏振的信息光束12a的振动方向从S偏振旋转90度并且变成P偏振。
按照偏振分束器(PBS)13、镜18、物镜16b、光信息记录介质的顺序，将以上这些部分安排在P偏振的记录参考光束12b的光路上。记录参考光束12b受到镜18的反射，由物镜16a使其会聚并且入射到光信息记录介质的表面10b上。物镜16b使记录参考光束12b会聚，从而记录参考光束12b可以会聚到偏离与物镜16b相对的光信息记录介质的一个点处。
下面参考图2描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。信息光束12a和记录参考光束12b通过不同的光路入射到光信息记录介质上。记录参考光束12b入射到光信息记录介质上的一个表面10b上，信息光束12a暂时地入射到信息参考光束12b入射到其上并穿过光信息记录介质的光信息记录介质的同一个表面10b上。信息光束12a是S偏振并且记录参考光束12b是P偏振。偏振方向相差90度，从而两个光束不会发生相互干涉。
由反射装置21反射穿过了光信息记录介质的信息光束12a，并且信息光束12a再一次入射到光信息记录介质的表面10a上。信息光束12a垂直入射到反射装置21的反射表面上并且受到反射。这样，入射到反射装置21的信息光束12a的光路与受到反射装置21反射的信息光束12a的光路相匹配。进行控制，从而信息光束12a将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从S偏振方向变化为P偏振方向。
作为P偏振再一次入射到光信息记录介质10的表面10a上的信息光束12a与作为P偏振入射到表面10b的记录参考光束12b在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案(反射全息)。光信息记录介质记录该干涉图案。
光信息记录介质包含一种全息材料，该全息材料的光学特性，例如折射率、介电常数以及反射因子，随光照射的强度而发生变化。这样的全息材料包含光折射晶体，例如LiNbO3、BaTiO3以及光聚合体。光信息记录介质10可以包含未示出的透明基底或保护膜。
当执行角复用记录时，使其上装有光信息记录介质的可移动平台(未示出)转动和运动从而改变信息光束12a与光信息记录介质之间的相对角度和记录参考光束12b与光信息记录介质之间的相对角度。通过这种方式，当完成第一页上的信息记录时，使该可移动平台旋转预定的量并且在第二页上记录信息。通过按顺序重复信息记录，执行了角复用记录。
下面参考图1和3描述了再生的工作情况。如图1中所示，在再生信息时，空间光调制器(SLM)15中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束12a。由偏振分束器(PBS)13使其分束的作为P偏振的再生参考光束12c，按照与记录参考光束12b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10b上。
下面参考图3描述光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c入射到光信息记录介质的表面10b上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从其上入射有再生参考光束12c的光信息记录介质的表面10b上发出再生光束12d，该光束穿过物镜16a和半反镜17，并且入射到光接收元件20上。光接收元件20将包含在接收到的再生光束12d中的点矩阵图案信号转化为电数字数据信号。然后，由解码器(未示出)再生原始数据。
在再生利用角复用所记录的信息的情况下，使其上装有光信息记录介质的可移动平台(未示出)转动和运动从而改变再生参考光束12c与光信息记录介质之间的相对角度，这与记录过程相同。通过这种方式，通过按顺序地重复每页上的信息再生，再生了利用角复用所记录的信息。
通过如上述方法配置的光系统，可以使信息光束12a会聚，从而该光束可以会聚到反射装置21的反射表面上并且可以使信息光束12a在受到反射装置21反射之前的光路与它受到反射装置21反射之后的光路匹配。因此，信息光束21a受到会聚，从而即使光信息记录介质被移动或改变，它也可以确定地会聚到反射装置21的反射表面上。这通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而消除了对重新聚焦的要求。通过安排反射装置21，可以仅在光信息记录介质的一侧安排包含一个光源11、一个偏振分束器(PBS)13、物镜16a和16b以及一个光接收元件20的光系统。这简化了光系统的结构并且提供了比相关领域中的装置设计更紧凑的一种装置设计。
第二实施例
下面参考图4到6描述了根据本发明的第二实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。图4是根据第二实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。图5是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了记录的工作情况。图6是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了再生的工作情况；
下面参考图4描述了根据本发明的第二实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。如图4中所示，第二实施例的光信息记录和再生装置包含与第一实施例的光信息记录和再生装置中相同的光系统。将第一实施例的光信息记录介质安排为与光系统之间的夹角为90度。记录参考光束12b通过包含镜18和物镜16b的记录参考光束照射装置入射到光信息记录介质的一个表面10a上。信息光束12a通过包含半反镜17和物镜16a的信息光束照射装置暂时入射到光信息记录介质的表面10b上，其中该表面不同于其上入射有记录参考光束12b的表面10a，并且信息光束12a穿过光信息记录介质，受到反射装置21的反射，并且入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面分别描述了根据该实施例的光信息记录和再生装置的用于信息的记录和再生的工作情况。
下面参考图4和5描述了记录的工作情况。如图4中所示，由偏振分束器(PBS)13将从光源11发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和12b。信息光束12a的偏振方向是S偏振方向，而记录参考光束12b的偏振方向是P偏振方向。
由空间光调制器(SLM)15基于所记录的数据对信息光束12a进行调制。信息光束12a受到半反镜17的反射，受到物镜16a的会聚，并且暂时地入射到光信息记录介质的表面10b上。然后，信息光束12a穿过光信息记录介质，受到反射装置21的反射并且再一次入射到光信息记录介质的表面10a上。记录参考光束12b受到镜18的反射，由物镜16b使其会聚并且入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面参考图5描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。信息光束12a和记录参考光束12b通过不同的光路入射到光信息记录介质上。记录参考光束12b入射到光信息记录介质上的一个表面10a上，信息光束12a暂时地入射到与信息光束12a入射到其上并穿过光信息记录介质的光信息记录介质的表面10a不同的光信息记录介质的表面10b上。信息光束12a是S偏振并且记录参考光束12b是P偏振。偏振方向相差90度，从而两个光束不会发生相互干涉。
由物镜16a使已经穿过了光信息记录介质的信息光束12a会聚，从而它可以聚焦到反射装置21的反射表面上。反射装置21共轴地反射信息光束12a，并且信息光束12a再一次入射到光信息记录介质的表面10a上。进行控制，从而信息光束12a将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从S偏振方向变化为P偏振方向。作为P偏振再一次入射到光信息记录介质的表面10a上的信息光束12a与作为P偏振入射到表面10a的记录参考光束12b在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案(透射全息)。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面参考图4和6描述了再生的工作情况。如图4中所示，在对信息进行再生时，空间光调制器(SLM)15中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束12a。由偏振分束器(PBS)13使其分束的作为P偏振的再生参考光束12c，按照与记录参考光束12b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面参考图6描述光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从不同于其上入射有再生参考光束12c的光信息记录介质的表面10a的光信息记录介质的表面10b上发出再生光束12d，该光束通过物镜16a和半反镜17，并且入射到光接收元件20上。然后，再生原始数据。
如上述方法配置的光系统通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而即使在光信息记录介质被移动或改变的情况下，也可以消除对重新聚焦的要求。这简化了光系统的结构并且提供了比相关领域中的装置设计更紧凑的一种装置设计。
第三实施例
下面参考图7到9描述了根据本发明的第三实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。图7是根据第三实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。图8是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了记录的工作情况。图9是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了再生的工作情况。
下面参考图7描述了根据本发明的第三实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。如图7中所示，第三实施例的光信息记录和再生装置包含几乎与第一实施例的光信息记录和再生装置相同的光系统。按照类似的方式安排光信息记录介质。该实施例与第一实施例的不同之处在于，将偏振旋转装置23安排到信息光束12a的光路上。尽管在图7中将偏振旋转装置23安排到空间光调制器(SLM)15和空间光调制器(SLM)15之间，但本发明并不限于此并且可以将偏振旋转装置23安排在信息光束12a的光路上的任意位置处。
下面将分别描述根据该实施例的光信息记录和再生装置用于信息的记录和信息的再生的工作情况。
下面参考图7和8对记录的工作情况进行了描述。如图7中所示，由偏振分束器(PBS)13将从光源11发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和12b。信息光束12a的偏振方向是S偏振方向，而记录参考光束12b的偏振方向是P偏振方向。
作为S偏振的信息光束12a入射到偏振旋转装置23上。偏振旋转装置23可以是例如二分之一波片。该二分之一波片使入射的线偏振照明通量的振动方向旋转90度。所以，入射到偏振旋转装置23上的信息光束12a被转化为P偏振。然后，由空间光调制器(SLM)15基于所记录的信息调制信息光束12a。信息光束12a受到半反镜17的反射，受到物镜16a的会聚，并且入射到光信息记录介质的表面10a上。
记录参考光束12b受到镜18的反射，受到物镜16b的会聚，并且入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面参考图8描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。信息光束12a和记录参考光束12b通过不同的光路入射到光信息记录介质上。记录参考光束12b入射到光信息记录介质的表面10a上，并且信息光束12a入射到与其上入射有记录参考光束12b的相同表面10a上。在这种情况下，信息光束12a受到物镜16a的会聚，从而它将聚焦到反射装置21的反射表面上。信息光束12a和记录参考光束12b都是P偏振，从而它们在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案(透射全息)。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面参考图7和9描述了再生的工作情况。如图7中所示，在对信息进行再生时，空间光调制器(SLM)15中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束12a。由偏振分束器(PBS)13使其分束的作为P偏振的再生参考光束12c，按照与记录参考光束12b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面参考图9描述了光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从光信息记录介质的表面10b上发出再生光束12d，并且该光束受到会聚从而它将聚焦到反射装置21的反射表面上。然后，受到反射装置21共轴地反射的再生光束12d再一次入射到光信息记录介质的表面10b上，并且穿过光信息记录介质。进行控制，从而再生光束12d将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从P偏振方向变化为S偏振方向。再一次入射到光信息记录介质的表面10b上的再生光束12d是S偏振，并且再生参考光束12c是P偏振。两个偏振方向相差90度从而两束光不会发生干涉。再生光束12d穿过物镜16a和半反镜17，并且入射到光接收元件20上。然后，原始数据被再生。
尽管在该实施例中将偏振旋转装置安排到信息光束12a的光路上，但本发明并不限于此并且可以将偏振旋转装置23安排到记录参考光束12b的光路上。
通过如上述方法配置的光系统，可以使信息光束12a会聚，从而该光束可以确定地聚焦到反射装置21的反射表面上并且可以使由反转装置21反射的再生光束12d的光路保持恒定。这通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而即使光信息记录介质被移动或改变的情况下，也可以消除对重新聚焦的要求。通过安排反射装置21，可以仅在光信息记录介质的一侧安排包含一个光源11、一个偏振分束器(PBS)13、物镜16a和16b以及一个光接收元件20的光系统。这简化了光系统的结构并且提供了比相关领域中的装置设计更紧凑的一种装置设计。
第四实施例
下面参考图10到12描述了根据本发明的第四实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。图10是根据第四实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。图11是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了记录的工作情况。图12是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了再生的工作情况。
下面参考图10描述了根据本发明的第四实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。如图10中所示，第四实施例的光信息记录和再生装置包含与第三实施例的光信息记录和再生装置相同的光系统。第三实施例的光信息记录介质被安排为与光系统之间的夹角为90度。
下面将分别描述根据该实施例的光信息记录和再生装置用于信息的记录和信息的再生的工作情况。
下面参考图10和11对记录的工作情况进行了描述。如图10中所示，由偏振分束器(PBS)13将从光源11发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和12b。信息光束12a的偏振方向是S偏振方向，而记录参考光束12b的偏振方向是P偏振方向。
作为S偏振的信息光束12a入射到偏振旋转装置23上。入射到偏振旋转装置23上的作为S偏振的信息光束12a被转化为P偏振。然后，由空间光调制器(SLM)15基于所记录的信息调制信息光束12a。信息光束12a受到半反镜17的反射，受到物镜16a的会聚，并且入射到光信息记录介质的表面10a上。
记录参考光束12b受到镜18的反射，受到物镜16b的会聚，并且入射到光信息记录介质的表面10b上。
下面参考图11描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。信息光束12a和记录参考光束12b通过不同的光路入射到光信息记录介质上。记录参考光束12b入射到光信息记录介质的表面10b上，并且信息光束12a入射到与其上入射有记录参考光束12b的光信息记录介质的表面10b不同的光信息记录介质的表面10a上。在这种情况下，信息光束12a和记录参考光束12b都是P偏振，从而它们在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案(反射全息)。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面参考图10和12描述了再生的工作情况。如图10中所示，在对信息进行再生时，空间光调制器(SLM)15中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束12a。由偏振分束器(PBS)13使其分束的作为P偏振的再生参考光束12c，按照与记录参考光束12b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10b上。
下面参考图12描述了光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c入射到光信息记录介质的表面10b上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从光信息记录介质的表面10b上发出再生光束12d，并且该光束受到反射装置21共轴地反射。进行控制，从而再生光束12d将实现从10到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从P偏振方向变化为S偏振方向。再一次入射到光信息记录介质的表面10b上的再生光束12d是S偏振，并且再生参考光束12c是P偏振。两个偏振方向相差90度从而两束光不会发生相互干涉。再生光束12d穿过物镜16a和半反镜17，并且入射到光接收元件20上。然后，原始数据被再生。
尽管在该实施例中将偏振旋转装置安排到信息光束12a的光路上，但本发明并不限于此并且可以将偏振旋转装置23安排到记录参考光束12b的光路上。
通过如上述方法配置的光系统，可以使信息光束12a会聚，从而该光束可以确定地聚焦到反射装置21的反射表面上并且可以使由反转装置21反射的再生光束12d的光路保持恒定。这通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而即使光信息记录介质被移动或改变的情况下，也可以消除对重新聚焦的要求。可以仅在光信息记录介质的一侧安排光系统。这简化了光系统的结构并且提供了比相关领域中的装置设计更紧凑的一种装置设计。
第五实施例
下面参考图13到17描述了根据本发明的第五实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。图13是根据第五实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。图14和16是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了记录的工作情况。图15和17是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了再生的工作情况。
下面参考图13描述了根据本发明的第五实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构。如图13中所示，第五实施例的光信息记录和再生装置包含光源11、偏振分束器(PBS)13、空间光调制器(SLM)15、物镜16a、半反镜17和19、镜18、光接收元件20、反射装置21以及偏振控制器22。
如图10中所示，由偏振分束器(PBS)13将从光源11发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和12b。
按照偏振分束器(PBS)13、镜18、空间光调制器(SLM)15、半反镜17、物镜16a、光信息记录介质、偏振控制器22以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在信息光束12a的光路上。按照偏振分束器(PBS)13、半反镜17和19、物镜16、光信息记录介质、偏振控制器22以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在记录参考光束12b的光路上。
对光信息记录介质进行安排，从而已经穿过物镜16的信息光束12a和记录参考光束12b垂直地入射到光信息记录介质的表面10a上。跨越半反镜17和19以及物镜16，将光接收元件20安排在光信息记录介质的相对一侧。跨越光信息记录介质，将反射装置安排在包含偏振分束器(PBS)13物镜16的光系统的相对一侧。将反射装置21安排在与信息光束12a和记录参考光束12b的光轴正交的方向上，从而受到物镜16会聚的信息光束12a和记录参考光束12b将会垂直地照射到反射装置21上。将偏振控制器22安排在光信息记录介质和反射装置21之间。在该实施例中，将偏振控制器22安排在反射装置21上。
下面分别描述了根据该实施例的光信息记录和再生装置用于信息的记录和再生的工作情况。
下面参考图13和14描述了记录的工作情况。如图13中所示，由偏振分束器(PBS)13将从光源11发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和12b，其中信息光束12a的偏振是P偏振，而记录参考光束12b的偏振是S偏振。
信息光束12a受到镜18的反射，入射到空间光调制器(SLM)15上，并基于所记录的信息调制信息光束12a。然后，信息光束12a受到半反镜17的反射，穿过物镜16，垂直入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到会聚，从而它将聚焦到反射装置21的反射表面上。
半反镜17向光信息记录介质方向反射记录参考光束12b。然后，记录参考光束12b穿过半反镜19和物镜16，垂直入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到会聚，从而它将聚焦到反射装置21的反射表面上。
因此，由相同的物镜16使信息光束12a和记录参考光束12沿着相同的轴照射到光信息记录介质上，并且它们受到会聚，从而它们将聚焦到反射装置21的反射表面上。
下面参考图14描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。信息光束12a是P偏振并且记录参考光束12b是S偏振。偏振方向相差90度，从而两个光束不会发生干涉。
入射到光信息记录介质的表面10a上的记录参考光束12b穿过光信息记录介质，并且受到反射装置21共轴地反射。进行控制，从而记录参考光束12b将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从S偏振方向变化为P偏振方向。记录参考光束12b垂直照射到反射装置21，从而照射到反射装置21的记录参考光束12b的光路与受到反射的记录参考光束12b的光路相匹配。作为P偏振的记录参考光束12b入射到光信息记录介质的表面10a上，并且与作为P偏振入射到表面10a的信息光束12a在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面参考图13和15描述了再生的工作情况。如图13中所示，在对信息进行再生时，空间光调制器(SLM)15中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束12a。由偏振分束器(PBS)13使其分束的作为S偏振的再生参考光束12c，按照与记录参考光束12b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10a上。
接下来，下面参考图15描述了光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c暂时地垂直入射到光信息记录介质的表面10a上，并且穿过光信息记录介质。已经穿过光信息记录介质的信息光束12a受到反射装置21共轴地反射，并且入射到光信息记录介质的表面10b上。进行控制，从而再生参考光束12c将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振将会从S偏振变化为P偏振。
作为P偏振的再生参考光束12c入射到光信息记录介质的表面10b上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从光信息记录介质的表面10b发出再生光束12d，它受到反射装置21的共轴地反射，并且入射到光信息记录介质的表面10b上。进行控制，从而再生光束12d将实现从光信息记录介质到偏振控制器22的往返，并且偏振将会从P偏振变化为S偏振。再生光束12d穿过光信息记录介质，物镜16a和半反镜19和17，并且入射到光接收元件20上。然后，再生原始数据。
上述的记录和再生方法使用了由作为P偏振的信息光束12a和作为P偏振的记录参考光束12b的干涉所导致的干涉图案。下面参考图16和17描述了使用由S偏振导致的干涉图案的方法。
下面参考图16描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。入射到光信息记录介质的表面10a上的信息光束12a穿过光信息记录介质，并且受到反射装置21共轴地反射。进行控制，从而信息光束12a将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从S偏振方向变化为P偏振方向。作为S偏振的信息光束12a入射到光信息记录介质10的表面10b上，并且与入射到表面10a上的作为S偏振的记录参考光束12b在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面参考图17描述了光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c垂直入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从光信息记录介质的表面10a发出的再生光束12d，穿过物镜16，并且入射到光接收元件20上。然后，再生原始数据。
通过如上述方法配置的光系统，可以使信息光束12a会聚，从而该光束可以确定地聚焦到反射装置21的反射表面上并且信息光束12a和记录参考光束12b可以共轴地照射到光信息记录介质中。因此，可以使信息光束12a和记录参考光束12b的光路以及再生参考光束12c和再生光束12d的光路保持恒定。这通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而即使光信息记录介质被移动或改变的情况下，也可以消除对重新聚焦的要求。可以仅在光信息记录介质的一侧安排光系统。这简化了光系统的结构并且提供了比相关领域中的装置设计更紧凑的一种装置设计。
第六实施例
下面参考图18到22描述了根据本发明的第六实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。该实施例的特征在于两个类似于第五实施例的光系统的组合，并且在这两个光系统中光源的波长是不同的。
图18是根据第六实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。图19和20是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了记录的工作情况。图21和22是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了再生的工作情况。
下面参考图18描述了根据本发明的第六实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构。如图18中所示，第六实施例的光信息记录和再生装置包含光源11a和11b、偏振分束器(PBS)13a和13b、物镜16、空间光调制器(SLM)15s和15b、半反镜17和19、镜18、光接收元件20、反射装置21以及偏振控制器22。
光源11a和11b每个都使用发出具有不同波长的照明通量的激光光源。例如，光源11a是波长为532nm的YAG激光器。光源11a是波长为632.8nm的He-Ne激光器。由偏振分束器(PBS)13a将照明通量12(图18中的实线)分束成信息光束12a和记录参考光束12b。由偏振分束器(PBS)13b将从光源11b发出的照明通量14(图18中的虚线)分束成信息光束14a和记录参考光束14b。
按照偏振分束器(PBS)13a、空间光调制器(SLM)15a、半反镜20、半反镜19、物镜16、光信息记录介质、偏振控制器22以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在信息光束12a的光路上。按照偏振分束器(PBS)13a、半反镜17、半反镜19、物镜16、光信息记录介质、偏振控制器22以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在记录参考光束12b的光路上。
按照偏振分束器(PBS)13b、空间光调制器(SLM)15b、镜18、半反镜20、半反镜19、物镜16、光信息记录介质、偏振控制器22以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在信息光束14a的光路上。按照偏振分束器(PBS)13b、偏振分束器(PBS)13a、半反镜17、半反镜19、物镜16、光信息记录介质、偏振控制器22以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在记录参考光束14b的光路上。
对光信息记录介质进行安排，从而已经穿过物镜16的信息光束12a(14a)和记录参考光束12b(14b)垂直地入射到光信息记录介质的表面10a上。跨越半反镜17和19以及物镜16，将光接收元件20安排在光信息记录介质的相对一侧。跨越光信息记录介质，将反射装置21安排在包含偏振分束器(PBS)13a和13b以及物镜16的光系统的相对一侧。将反射装置21安排在与信息光束12a(14a)和记录参考光束12b(14b)的光轴正交的方向，从而受到物镜16会聚的信息光束12a(14a)和记录参考光束12b(14b)将垂直地照射到反射装置21上。将偏振控制器22安排在光信息记录介质和反射装置21之间。
下面分别描述了根据该实施例的光信息记录和再生装置用于信息的记录和再生的工作情况。
下面参考图18和19了描述记录的工作情况。首先，描述了使用光源11a的记录。如图18中所示，由偏振分束器(PBS)13a将从光源11a发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和记录参考光束12b。信息光束12a的偏振方向是P偏振方向，而记录参考光束12b的偏振方向是S偏振方向。
信息光束12a入射到空间光调制器(SLM)15a上，并基于所记录的信息调制信息光束12a。然后，信息光束12a受到半反镜20和17的反射，由物镜16使其会聚，并且垂直入射到光信息记录介质的表面10a上。
半反镜17和19使记录参考光束12b受到反射，由物镜16使其会聚，并且垂直入射到光信息记录介质的表面10a上。
因此，由相同的物镜16使信息光束12a和记录参考光束12b受到会聚，从而它们将聚焦到反射装置21的反射表面上，并且沿着相同的轴入射到光信息记录介质上。
下面参考图19描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。信息光束12a和记录参考光束12b通过不同的路径入射到光信息记录介质上。信息光束12a是P偏振并且记录参考光束12b是S偏振。偏振方向相差90度，从而两个光束不会发生相互干涉。
入射到光信息记录介质的表面10a上的信息光束12a穿过光信息记录介质，并且受到反射装置21共轴地反射。进行控制，从而信息光束12a将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从P偏振方向变化为S偏振方向。记录参考光束12b垂直照射到反射装置21，从而照射到反射装置21的信息光束12a的光路与受到反射的信息光束12a的光路相匹配。作为S偏振的信息光束12a入射到光信息记录介质的表面10b上，并且与作为S偏振入射到表面10a的记录参考光束12b在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面描述了使用光源11b的记录。由偏振分束器(PBS)13a将从光源11b发出的照明通量14分束成两个照明通量，即作为S偏振的信息光束14a和作为P偏振的记录参考光束14b。信息光束14a的偏振方向是S偏振方向，而记录参考光束14b的偏振方向是P偏振方向。
信息光束14a入射到空间光调制器(SLM)15b上，并由空间光调制器(SLM)15基于所记录的信息调制信息光束14a。然后，信息光束14a受到镜18和半反镜20的反射，穿过半反镜20，受到半反镜19的反射，由物镜16使其会聚，并且入射到光信息记录介质的表面10a上。
记录参考光束14b穿过偏振分束器(PBS)13a，受到半反镜17的反射。信息光束14a穿过半反镜19，由物镜16使其会聚，并且垂直入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面参考图20描述了光信息记录介质中的信息光束14a和记录参考光束14b中的每一个的状态。信息光束14a和记录参考光束14b通过不同的路径入射到光信息记录介质上。信息光束14a是S偏振并且记录参考光束14b是P偏振。偏振方向相差90度，从而两个光束不会发生干涉。
入射到光信息记录介质的表面10a上的信息光束14a穿过光信息记录介质，并且受到反射装置21共轴地反射。进行控制，从而信息光束14a将实现从光信息记录介质到安排在光信息记录介质和反射装置21之间的偏振控制器22的往返，并且偏振方向将会从S偏振方向变化为P偏振方向。作为P偏振的信息光束14a入射到光信息记录介质10的表面10b上，并且与作为P偏振入射到表面10a的记录参考光束14b在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面参考图18、21和22描述了再生的工作情况。如图18中所示，在再生使用光源11a记录的信息时，空间光调制器(SLM)15a中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束12a。由偏振分束器(PBS)13a使其分束的作为S偏振的再生参考光束12c，按照与记录参考光束12b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面参考图21描述光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c垂直入射到光信息记录介质的一个表面10a上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从光信息记录介质的表面10a发出的再生光束12d，穿过物镜16，并且入射到光接收元件20上。然后，再生使用光源11a记录的信息。
如图18中所示，在再生使用光源11b记录的信息时，空间光调制器(SLM)15b中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束14a。由偏振分束器(PBS)13b使其分束的作为P偏振的再生参考光束14c，按照与记录参考光束14b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10a上。
下面参考图22描述了光信息记录介质中的再生参考光束14c的状态。再生参考光束14c垂直入射到光信息记录介质的一个表面10a上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束14a的再生光束14d。从光信息记录介质的表面10a发出的再生光束14d，穿过物镜16，并且入射到光接收元件20上。然后，再生使用光源11b记录的信息。
通过这种方式，可以通过使用具有两个彼此独立的波长的光源记录和再生信息。每个信息项都是独立的，这增加了光信息记录介质的记录密度。可以将使用具有一种波长的光源的信息记录为控制信息。
第七实施例
下面参考图23到25描述了根据本发明的第七实施例的光信息记录装置和光信息再生装置。该实施例的特征在于该实施例不包含偏振控制器。图23是根据第七实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构的示意图。图24是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了记录的工作情况。图25是光信息记录介质和反射装置的放大图，它说明了再生的工作情况。
下面参考图23描述了根据本发明的第七实施例的光信息记录装置和光信息再生装置的结构。如图23中所示，第七实施例的光信息记录和再生装置包含光源11、光闸32、空间光调制器(SLM)15、物镜16、半反镜17和19、镜18、光接收元件20以及反射装置。光闸32对应于本发明的“照明分束装置”。
由光闸32将从光源11发出的照明通量12分束成两个照明通量，即信息光束12a和12b。
按照光闸32、镜18、空间光调制器(SLM)15、半反镜17、物镜16、光信息记录介质以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在信息光束12a的光路上。按照光闸32、半反镜17、半反镜19、物镜16、光信息记录介质以及反射装置21的顺序，将以上这些部分安排在记录参考光束12b的光路上。
对光信息记录介质进行安排，从而已经穿过物镜16的信息光束12a和记录参考光束12b垂直地入射到光信息记录介质的表面10a上。跨越半反镜17和19以及物镜16，将光接收元件20安排在光信息记录介质的相对一侧。跨越光信息记录介质，将反射装置21安排在包含光闸32和物镜16的光系统的相对一侧。将反射装置21安排在与信息光束12a和记录参考光束12b的光轴正交的方向，从而受到物镜16会聚的信息光束12a和记录参考光束12b将会垂直地照射到反射装置21上。
下面分别描述了根据该实施例的光信息记录和再生装置用于信息的记录和再生的工作情况。
下面参考图23和24描述了记录的工作情况。如图23中所示，从光源11发出的照明通量12的一半受到光闸32的反射，并且另一半穿过光闸32。在该实施例中，将被反射的照明通量当作记录参考光束12b，将透射通过的照明通量当作信息光束12a。
信息光束12a受到镜18的反射，入射到空间光调制器(SLM)15上，并基于所记录的数据调制信息光束12a。然后，信息光束12a受到半反镜19的反射，穿过物镜16a，垂直入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到会聚，从而它将聚焦到反射装置21的反射表面上。
半反镜17向光信息记录介质方向反射记录参考光束12b。然后，记录参考光束12b穿过半反镜19和物镜16，垂直入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到会聚，从而它将聚焦到反射装置21的反射表面上。
因此，由相同的物镜16使信息光束12a和记录参考光束12b沿着相同的轴照射到光信息记录介质上，并且受到会聚，从而它们将聚焦到反射装置21的反射表面上。
下面参考图24描述了光信息记录介质中的信息光束12a和记录参考光束12b中的每一个的状态。
入射到光信息记录介质的表面10a上的记录参考光束12b穿过光信息记录介质，并且受到反射装置21共轴地反射。信息光束12a入射到光信息记录介质10的表面10b上，并且与入射到表面10a的记录参考光束12b在光信息记录介质之内发生干涉，从而形成了一个干涉图案。光信息记录介质记录该干涉图案。
下面参考图23和25描述了再生的工作情况。如图23中所示，在对信息进行再生时，空间光调制器(SLM)15中的所有像素受到控制，从而它们将截获光，在这种情况下为信息光束12a。由光闸32使其分束的作为S偏振的再生参考光束12c，按照与记录参考光束12b相同的光路入射到光信息记录介质的表面10a上。
接下来，下面参考图25描述光信息记录介质中的再生参考光束12c的状态。再生参考光束12c入射到光信息记录介质的表面10a上，并且受到由在光信息记录介质中形成的干涉图案导致的折射率光栅的衍射。该衍射生成了对应于用于记录的信息光束12a的再生光束12d。从光信息记录介质的表面10a发出的再生光束12d，穿过例如物镜16的光学器件并且入射到光接收元件20上。然后，再生原始数据。
通过如上述方法配置的光系统，通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置，从而即使在光信息记录介质被移动或改变时也可以消除对重新聚焦的要求。可以仅在光信息记录介质的一侧安排光系统。这简化了光系统的结构并且提供了比相关领域中的装置设计更紧凑的一种装置设计。
根据本发明，可以跨越穿过光信息记录介质将反射装置安排在信息光束照射装置的相对一侧从而仅在光信息记录介质的一侧安排光系统。这简化了光系统的结构并提供了更紧凑的装置设计。进一步，可以使信息光束会聚，从而通过将反射装置安排在光信息记录介质的之外，信息光束可以确定地聚焦到反射装置上。这使得即使光信息记录介质被移动或改变，也可以通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而消除对重新聚焦的要求。
根据本发明，通过由反射装置共轴地反射信息光束，信息光束在反射之前的光路确定地与信息光束在反射之后的光路相匹配。这使得即使光信息记录介质被移动或改变，也可以通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而消除对重新聚焦的要求。
进一步，根据本发明，信息光束和记录参考光束共轴地照射到光信息记录介质上。这使得即使光信息记录介质被移动或改变，也可以通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而消除对重新聚焦的要求。
进一步，根据本发明，可以简化光系统的结构并提供更紧凑的装置设计。还可以通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而即使光信息记录介质被移动或改变，也可以消除对重新聚焦的要求。
进一步，根据本发明，跨越光信息记录介质将反射装置安排在信息光束照射装置的相对一侧。这简化了光系统的结构并提供了更紧凑的装置设计。而且，将反射装置安排在光信息记录介质之外。这使得即使光信息记录介质被移动或改变，也可以通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而消除对重新聚焦的要求。
进一步根据本发明，通过由反射装置共轴地反射再生光束，再生光束在反射之前的光路确定地与再生光束在反射之后的光路相匹配。这使得即使光信息记录介质被移动或改变，也可以通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而消除对重新聚焦的要求。
进一步，根据本发明，跨越光信息记录介质将反射装置安排在信息光束照射装置的相对一侧。这简化了光系统的结构并提供了更紧凑的装置设计。进一步，将反射装置安排在光信息记录介质之外。这使得即使光信息记录介质被移动或改变，也可以通过在每次进行信息的记录或再生时控制光系统和/或光信息记录介质的位置从而消除对重新聚焦的要求。

Claims (24)

1.光信息记录装置，包含：
用于使记录参考光束照射到光信息记录介质上的记录参考光束照射装置；
用于使载有信息的信息光束照射到所述光信息记录介质的一个表面上的信息光束照射装置；以及
用于使穿过所述光信息记录介质的所述信息光束反射到所述光信息记录介质上的反射装置，所述反射装置位于所述光信息记录介质之外并且在与所述光信息记录介质的一个表面相对的另一个表面上；
其中所述光信息记录装置将由所述记录参考光束照射装置发出的所述记录参考光束和由所述反射装置发出的所述信息光束的干涉所生成的干涉图案记录到所述光信息记录介质上。
2.根据权利要求1所述的光信息记录装置，进一步包含：
用于发出照明通量的光源；
用于使所述光源所发出的照明通量分束成两个照明通量的照明通量分束装置；以及
用于生成载有信息的信息光束的信息光束生成装置，通过对由所述照明通量分束装置所分束的一个所述照明通量进行空间调制从而获得信息光束；
其中所述记录参考光束照射装置使由所述照明通量分束装置所分束的另一个照明通量作为所述记录参考光束照射到所述光信息记录介质上。
3.根据权利要求1所述的光信息记录装置，其中所述反射装置将穿过所述光信息记录介质的所述信息光束反射到所述光信息记录介质上。
4.根据权利要求2或3所述的光信息记录装置，其中所述照明通量分束装置使从所述光源发出的照明通量分束成偏振方向彼此不同的两个照明通量。
5.根据权利要求4所述的光信息记录装置，其中光信息记录装置包含用于使穿过所述光信息记录介质的所述信息光束的偏振方向与所述光信息记录介质和所述反射装置之间的所述记录参考光束的偏振方向匹配的偏振控制装置。
6.根据权利要求5所述的光信息记录装置，其中所述偏振控制装置是四分之一波片。
7.根据权利要求1、2和3中任意一个所述的光信息记录装置，其中所述反射装置将所述信息光束反射到与所述记录参考光束所照射的相同的所述光信息记录介质的表面上。
8.根据权利要求1、2和3中任意一个所述的光信息记录装置，其中所述反射装置将所述信息光束反射到与所述记录参考光束所照射的不同的所述光信息记录介质的表面上。
9.根据权利要求8所述的光信息记录装置，其中所述信息光束照射装置与所述记录参考光束共轴地发出信息光束。
10.一种光信息记录装置，包含：
用于发出照明通量的光源；
使从所述光源发出的照明通量分束成偏振方向彼此不同的两个照明通量的照明通量分束装置；
用于使由所述照明通量分束装置分束的一个照明通量的偏振方向与另一个照明通量的偏振方向匹配的偏振旋转装置，
用于生成载有信息的信息光束的信息光束生成装置，其中通过对由所述照明通量分束装置分束的一个照明通量进行空间调制从而获得所述信息光束；
用于使所述信息光束照射到所述光信息记录介质的一个表面上的信息光束照射装置；以及
用于使由所述照明通量分束装置分束的另一个照明通量作为记录参考光束照射到所述光信息记录介质上的记录参考光束照射装置；
其中所述光信息记录装置将由所述信息光束照射装置发出的所述信息光束和由所述记录参考光束照射装置发出的所述记录参考光束的干涉所生成的干涉图案记录到所述光信息记录介质上。
11.根据权利要求10所述的光信息记录装置，其中所述信息光束照射装置使所述信息光束照射到与所述记录参考光束所照射的相同的所述光信息记录介质的表面上。
12.根据权利要求10所述的光信息记录装置，其中所述信息光束照射装置使所述信息光束照射到与所述记录参考光束所照射的不同的所述光信息记录介质的表面上。
13.根据权利要求10到12所述的光信息记录装置，其中所述偏振旋转装置是四分之一波片。
14.一种光信息记录方法，包含以下步骤：
使记录参考光束照射到光信息记录介质上；
使载有要被记录在所述光信息记录介质上的信息的信息光束照射到所述光信息记录介质的一个表面上；以及
利用反射装置对穿过所述光信息记录介质的所述信息光束进行反射，将由所述信息光束和所述记录参考光束的干涉生成的干涉图案记录到所述光信息记录介质上，该反射装置位于所述光信息记录介质之外并且在与所述信息光束被照射到的所述光信息记录介质的所述一个表面相对的另一个表面上。
15.一种光信息再生装置，该装置通过利用全息术从而通过位于光信息记录介质之外的反射装置反射被照射到所述光信息记录介质的一个表面上并且穿过所述光信息记录介质的信息光束，并且使所述信息光束照射到所述信息记录介质的另一个表面上，由此从其上记录有由所述信息光束和所述记录参考光束的干涉所生成的干涉图案的光信息记录介质中再生信息，所述光信息再生装置包含：
用于使再生参考光束照射到与其上照射有所述记录参考光束的所述光信息记录介质的表面相同的表面的再生参考光束照射装置；以及
用于收集和探测通过利用所述再生参考光束照射装置使所述再生参考光束照射到所述光信息记录介质上从而生成的再生光束的光接收元件。
16.一种光信息再生装置，该光信息再生装置利用全息术从其上记录有信息的光信息记录介质中再生信息，所述光信息再生装置包含：
用于使再生参考光束照射到所述光信息记录介质上的再生参考光束照射装置；
用于利用所述再生参考光束照射装置将所述再生参考光束照射到所述光信息记录介质上，并将从所述光信息记录介质中生成的再生光束反射到所述光信息记录介质上的反射装置，该反射装置位于所述光信息记录介质之外；以及
用于收集和探测受到所述反射装置的反射并且穿过所述光信息记录介质的所述再生光束的光接收元件。
17.根据权利要求16所述的光信息再生装置，其中所述光信息再生装置包含用于使所述再生光束的偏振方向偏离于所述记录介质和所述反射装置之间的所述再生参考光束的偏振方向的偏振控制装置。
18.根据权利要求17所述的光信息再生装置，其中所述偏振控制装置是四分之一波片。
19.根据权利要求15和16之一所述的光信息再生装置，其中所述光接收元件从与所述再生参考光束所照射的表面相同的表面收集和探测所述再生光束。
20.根据权利要求15和16之一所述的光信息再生装置，其中所述光接收元件从与所述再生参考光束所照射的表面不同的表面收集和探测所述再生光束。
21.根据权利要求19所述的光信息再生装置，其中所述反射装置共轴地反射所述再生光束。
22.一种光信息再生方法，该方法通过使用全息术从而通过位于光信息记录介质之外的反射装置反射被照射到所述光信息记录介质的一个表面并且穿过所述光信息记录介质的信息光束，并且使所述信息光束照射到所述信息记录介质的另一个表面上，由此从其上记录有由所述信息光束和记录参考光束的干涉所生成的干涉图案的所述光信息记录介质中再生信息，
所述光信息再生方法包含以下步骤：
使再生参考光束照射到与其上照射有所述记录参考光束的所述光信息记录介质的表面相同的表面；以及
收集和探测通过使所述再生参考光束照射到所述光信息记录介质上从而生成的再生光束。
23.一种光信息再生方法，该方法利用全息术从其上记录有信息的光信息记录介质中再生信息，所述光信息再生方法包含以下步骤：
使再生参考光束照射到所述光信息记录介质上；以及
通过使再生参考光束照射到所述光信息记录介质上，并使从所述光信息记录介质生成的所述再生光束反射到所述光信息记录介质上，所述反射装置位于所述光信息记录介质之外，以及收集和探测穿过所述光信息记录介质的所述再生光束。
24.一种光信息记录和再生装置，该装置利用全息术将信息记录到其上记录有信息的光信息记录介质上并且从所述光信息记录介质再生信息，所述光信息记录和再生装置包含：
用于使记录参考光束照射到所述光信息记录介质上的记录参考光束照射装置；
用于使再生参考光束照射到所述光信息记录介质上的再生参考光束照射装置；
用于使载有要被记录到所述光信息记录介质上的信息的信息光束照射到所述光信息记录介质的一个表面上的信息光束照射装置；
用于将穿过所述光信息记录介质的所述信息光束反射到所述光信息记录介质上的反射装置，其中所述反射装置位于光信息记录介质之外并且在与所述光信息记录介质的一个表面相对的另一个表面上；以及
用于收集和探测通过再生参考光束照射装置使所述再生参考光束照射到所述光信息记录介质上从而生成的再生光束的光接收元件。
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