CN1655249A

CN1655249A - 记录和再现方法

Info

Publication number: CN1655249A
Application number: CNA2005100081743A
Authority: CN
Inventors: 小笠原昌和
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: CN1310221C; US20050180291A1; JP2005228415A; JP4295636B2

Abstract

一种全息图记录方法，用于在全息图记录介质中形成光干涉图案以在其上记录信息。该方法包括将通过携带信息的信息图案而空间调制的信号光束与参考光束干涉以产生干涉光束的步骤。该方法包括多次执行记录序列的步骤，该记录序列包括以下步骤，将干涉光束照射到全息图记录介质的记录面上，以形成包括多个全息图的一个组，每个全息图都与信息图案相对应。该方法包括完成记录序列的步骤。为一个记录序列和紧接该记录序列之后的下一个记录序列中的信号光束和参考光束中至少一个设定不同的调制条件。

Description

记录和再现方法

发明领域

本发明涉及一种具有光学记录或再现的信息的全息图记录介质，尤其涉及一种在该全息图记录介质上记录信息的方法。

技术背景

全息图因其能够以高密度记录二维数据而引起注意，并用于高密度信息记录中。全息图的特征在于在全息图记录介质上体积地(volumetrically)记录携带记录信息的光波前，所述全息图记录介质由光敏材料制成，如折射率变化的光折变材料。在全息图记录介质上的复用记录可以显著增大记录容量。复用记录分为角度复用，相位编码复用等。即使在复用全息图区域，也可以通过改变干涉光波的入射角或相位来多次记录信息。

已经开发了一种具有相位编码复用的光学信息记录装置，用以利用具有圆盘形的全息图记录介质以超高密度记录信息(例如参见公开的日本专利申请第2002-123949号)。为了记录全息图的干涉条纹图，全息图记录介质和写入光都需要相对固定的适当曝光时间和能量，因此该现有技术提供了一种使移动的全息图记录介质在其记录位置连续精确曝光的方法。

常规的相位编码复用包括为每一次记录一个数据图案(pattern)的全息图的参考光改变相位调制器(空间光调制器)的调制条件。具体的说，为了记录，信号光的空间光调制器依照要记录的信息逐像素地(pixel-by-pixel)选择透明状态和阻挡状态，从而对通过的光进行空间调制，以产生预定图案的信息光。同时，参考光的相位调制器根据预定调制图案的预定相位逐像素而有选择性地给透射光零(弧度(rad))或p(弧度(rad))的相位差。由此对参考光的相位进行空间调制以产生记录参考光。相位调制的参考光和信息光彼此干涉。另一方面，为了再现，用于信号光的空间光调制器的所有像素阻断光通过状态，且相位调制器产生参考光，依照预定的调制图案使参考光的空间相位调制一个预定量以使光通过。

在现有技术中，每次记录一个数据图案的全息图时就切换相位调制器的调制状态。这样，给驱动相位调制器的电路施加了过多的负荷，并且其中包含了复杂的控制。

发明内容

因此本发明的示范性目的是提供一种记录方法，该方法能够多次精确地进行复用记录，并且稳定地记录或再现信息。

根据本发明的一种全息图记录方法是用于在全息图记录介质中形成光干涉图案以在其上记录信息的全息图记录方法，其特征在于包括以下步骤：

将通过携带信息的信息图案而空间调制的信号光束与参考光束干涉，以产生干涉光束；

执行多次记录序列，该记录序列包括以下步骤，将干涉光束照射到全息图记录介质的记录面上，以形成包括多个全息图的一个组，每个全息图都与信息图案相对应；以及

完成该记录序列，

其中为一个记录序列和紧随该记录序列之后的下一个记录序列中的信号光束和参考光束中的至少一个设定不同的调制条件。

附图简述

本发明的上述方面和其他特征在结合附图的下面说明中描述，其中：

图1是大致示出根据本发明一个实施方式具有轨结构的全息图圆盘的部分透视图；

图2是大致示出根据本发明一个实施方式具有轨结构的全息图圆盘的部分平面图；

图3是大致示出根据本发明另一个实施方式的全息图圆盘的部分截面图；

图4是大致示出根据本发明一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘或从全息图圆盘再现信息的记录和/或再现装置的结构方框图；

图5是大致示出根据本发明一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘或从全息图圆盘再现信息的记录和再现装置的拾取装置的透视图；

图6和7都是大致示出根据本发明一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘或从全息图圆盘再现信息的记录和再现装置的拾取装置的结构示意图；

图8和9都是示出根据本发明一个实施方式在全息图记录介质上的轨，以示出记录过程的平面图；

图10是示出根据本发明一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘和/或从全息图圆盘再现信息的记录和再现装置的拾取装置中的相位调制器的正视图；

图11是示出根据本发明一个实施方式的全息图记录介质上的轨以示出记录过程的平面图；

图12是示出根据本发明另一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘和/或从全息图圆盘再现信息的记录和再现装置的拾取装置中的相位调制器的正视图；

图13是示出根据本发明一个实施方式用于在全息图记录介质上记录的记录过程的流程图；

图14是示出根据本发明一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘和/或从全息图圆盘再现信息的记录和再现装置的拾取装置的结构方框图；

图15是示出根据本发明另一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘和/或从全息图圆盘再现信息的记录和再现装置的拾取装置的结构方框图；

图16和17都是示出根据本发明另一个实施方式用于将信息记录到全息图圆盘和/或从全息图圆盘再现信息的记录和再现装置的拾取装置中空间光调制器的正视图；

图18是示出根据本发明另一个实施方式用于在全息图记录介质上记录的记录过程的流程图；

图19是示出根据本发明一个实施方式的全息图圆盘的透视图；

图20是示出根据本发明另一个实施方式的全息图光卡的透视图；以及

图21是示出根据本发明另一个实施方式容纳在盒中的圆盘形全息图记录介质的透视图。

发明详述

下面将参照附图描述根据本发明的各个实施方式。

<全息记录介质>

图1示出根据本发明示范性实施方式的圆盘形全息图记录介质。

全息图圆盘2包括由光学透明材料制成的圆盘形衬底3，以及在衬底主表面上载有的并由光敏材料制成的记录层4。

用于保存光学干涉图案的记录层4由光敏材料制成，如光折变材料，烧孔材料，光致变色材料等，用于利用穿过记录层的光来记录或再现信息。

反射层5叠置在衬底3上与主表面相反的一侧上，其中记录层叠置在该主表面上。衬底3起到插入在记录层4和反射层5之间的分离层的作用。透明衬底不会阻止光入射其上，由此供给全息图记录介质适当的光强度。这样，以这种方案实现的光全息记录介质使得光可以从记录层4入射到衬底3和反射层5上。尽管没有特别限制，但是衬底的材料例如可以是玻璃，聚碳酸酯，非晶聚烯烃，聚酰亚胺，如PET，PEN，PES，紫外线固化丙烯酸树脂的塑料等等。衬底通常应该具有大约0.1-0.2mm数量级的厚度。衬底可以由在两侧或一侧上对应于地址信息等的凹凸的凹坑和/或导向槽等形成。它们的间距可以是大约0.3至1.6mm的数量级，水平差大约30-200nm的数量级。

反射层5的材料可以是Al，Au，Ag，或其合金。反射层5可以具有例如近似30至100nm范围内的厚度。由这些材料制成的膜可以通过已知方法形成，如溅射法，气相淀积法等。

光学透明覆盖层(未示出)可置于记录层4的外表面上。

在衬底3和反射层5的分界面处，以第一间距形成多个槽作为多个轨T，其中该槽延伸但不会交叉。为了进行循轨伺服(tracking servo)控制，在衬底上关于其中心螺旋形或同心地形成轨T，或者以多个相交螺旋形弧(cut spiral arcs)形成。分界面起到导向层的作用，在该分界面上形成轨。在记录和再现的过程中，循轨伺服迫使记录光束(参考光和信号光)LS沿反射层5上的邻近轨T之间行进。如图1和2所示，例如，将记录光束LS的光轴规定为使记录光束LS位于以线性方式排列的四个伺服光束SB的光斑的中心处，以进行循轨伺服控制，从而在邻近轨之间的镜面区域上方，在记录层4上记录全息图。全息图HG或其组位于彼此部分重叠的空间位置。全息图HG或其组可以彼此对准，以形成沿着轨T的纵向区，如从图1和2中所见。

利用拾取装置依照已检测信号由致动器驱动物镜来进行循轨伺服，该拾取装置包括发出光束的光源，光学系统等，其中光学系统包括将光束会聚到反射层5上形成光斑，并将其反射光引导至光电探测器的物镜。光斑的直径设定为缩小到由光束波长和物镜的数值孔径(NA)所确定的值(所谓的衍射极限，例如是0.821/NA(1＝波长)，但是当像差与波长相比足够小时仅仅由光的波长和数值孔径来确定)。换句话说，利用从物镜射出的光束，使反射层位于其束腰部分的位置时将该光束聚焦。槽的宽度依照接收从光斑的反射光的光电探测器的输出而适当确定，例如依照推挽信号。

如图2所示，将第一间距，即反射层5上多个轨T的轨间距Px(x方向)设定为预定距离，该距离通过光束LS的光斑之上记录的全息图HG的复用度来确定。全息图的复用度由全息图记录介质的特性，物镜的NA等确定。例如，D.Psaltis，M.Levene，A.Pu，G Barbastathis和K.Curtis于1995年4月1日在OPTICS LETTERS第20卷第7号第782至784页上发表的论文“Holographic storage using shiftmultiplexing”中，披露了使用球面参考波时，可以独立分开的相邻全息图的最小合理距离，即移位复用记录方案中最小传播距离，其通过信号光的波长，物镜和全息图记录介质之间的距离，全息图记录介质的厚度，信号光与球面参考波相交的角度，以及物镜的数值孔径来确定。对于实际的全息图记录介质，当随后记录的全息图在相同的位置基本上叠加在先前记录的全息图上时，随后记录的全息图擦除一部分先前记录的全息图。如上所述，通过介质和装置的结构而确定在实际移位复用记录全息图系统中的最大复用度(即表示在全息记录介质的同一体积中可以记录多少独立全息图(次数))。通过最大复用度分开的记录全息图区域的跨度(span)来设定最小轨间距Px(即最小移位距离)。将轨间距Px设为最小移位距离或更大距离。换句话说，将轨间距Px设为这样一个值，该值通过要在记录层上形成的多个全息图中最接近的一对全息图的中心到中心的距离来确定。这里，“最接近的一对全息图”指的是这样一对全息图，其空间存在范围彼此邻近，从而其周边非常接近、相接触或部分重叠。

在该实施方式中，为了精确定位记录光束LS，在反射层5上形成y方向定位标记M。该y方向定位标记M设置为使得在轨T延伸方向(y方向)上各个标记隔开标记间距Py1(第二间距)，且标记间距Py1是轨间距Px的函数。

例如，假定同一轨上y方向定位标记M的标记间距Py1的尺寸比轨间距Px基本上大一个整数倍。另一方面，假定在y方向上，邻近轨上y方向定位标记M之间的相邻间距Py2的长度基本上与轨间距Px相同。根据全息图圆盘上的这种轨结构，光斑可以在要记录的邻近轨之间精确移动。标准的光盘仅仅需要在与轨延伸方向(y方向)相垂直的方向(x方向)上定位(循轨伺服)，从而不能精确确定在x和y方向上的位置。与此相反，在该实施方式中，通过在供y方向定位中使用的轨结构中提供y方向定位标记M，可以多次实现精确的复用记录。

上述实施方式已经示出了一种全息图记录介质，其结构具有插入分离层(衬底3)而叠置的导向层(反射层5)和记录层4。此外，如图3所示，在另一个实施方式中的全息图记录介质可以具有在形成有轨T，y方向定位标记M等的衬底3a上顺序叠置的反射层5，记录层4，和光学透明覆盖层6，而不包括分离层。并且，该实施方式的示范性修改可以是一种具有分离层的全息图记录介质，该分离层插入反射层5和记录层4之间。

尽管为y方向定位标记M设想了几种形状，但是可以采用任何形状，只要该形状可以由伺服光束所检测。例如，y方向定位标记M可以是如图1和2所示没有轨的镜面部分，或者，该y方向定位标记M可以是轨M1的宽度增大部分。此外，该标记M可以是切入轨部分侧面的凹口，或者是置于邻近轨之间的凹槽。

y方向定位标记M可以是呈凹凸形的凹坑，或者是形成对照的图形(contrast pattern)的标记。由于y方向定位标记M的信息可以通过伺服光束SB的光斑读出，因此，可以在轨延伸方向和与该方向垂直的方向上识别标记间距和轨间距，并且同时获得同步信号。

整个轨可以具有卷绕数次的螺旋形结构或同心圆结构。

<全息图记录/再现装置>

图4大致示出本发明适用的记录和再现装置的示范性结构，所述记录和再现装置用于将信息记录在全息图记录介质上或者从全息图记录介质上再现信息。

图4的全息图记录和再现装置包括主轴电动机22，用于通过转台旋转圆盘2，该圆盘是全息图记录介质；拾取装置23，利用光束从全息图圆盘2读取信号；拾取器致动器24，用于沿径向(x方向)保持和移动拾取装置；第一激光源驱动电路25；相位调制器驱动电路PMC；空间光调制器驱动电路26；再现信号处理电路27；伺服信号处理电路28；聚焦伺服电路29；xy方向移动伺服电路30；拾取位置检测电路31，与拾取器致动器24相连，用于检测拾取位置信号；滑动器伺服电路32，与拾取器致动器24相连，用于向拾取器致动器24提供预定信号；旋转编码器33，与主轴电动机22相连，用于检测主轴电动机的转动速度信号；旋转检测器34，与旋转编码器33相连，用于产生全息图圆盘2的旋转位置信号；以及主轴伺服电路35，与主轴电动机22相连，用于向主轴电动机22提供预定信号。

全息图记录和再现装置包括控制器电路37，该电路与第一激光源驱动电路25，相位调制器驱动电路PMC，空间光调制器驱动电路26，再现信号处理电路27，伺服信号处理电路28，聚焦伺服电路29，xy方向移动伺服电路30，拾取位置检测电路31，滑动器伺服电路32，旋转编码器33，旋转检测器34和主轴伺服电路35相连。根据这些电路的信号，控制器电路37通过与其相连的上述电路来进行与拾取装置有关的聚焦伺服控制，x和y方向移动伺服控制，再现位置(沿x和y方向的位置)控制等。控制器电路37根据备有用于控制整个装置的各种存储器的微型计算机，依照用户从操作单元(未示出)的操作输入和装置当前的工作状况产生各种控制信号，并且该控制器电路37与为用户显示操作情况等的显示单元(未示出)相连。控制器电路37还主要负责处理，如对要记录的数据进行编码，从外部输入等，并且向空间光调制器驱动电路26提供预定信号，用以控制记录序列。而且，该控制器电路37根据来自再现信号处理电路27的信号执行解调和误差校正处理，以恢复全息图圆盘上记录的数据。此外，控制器电路37解码所恢复的数据，以再现信息数据，该信息数据作为再现的信息数据而输出。

图5和6大致示出记录和再现装置的拾取装置的结构。拾取装置23包括记录和再现光学系统，该光学系统由用于记录和再现全息图的第一激光源LD1，第一准直透镜CL1，第一半反射镜棱镜HP1，相位调制器PM，第二半反射镜棱镜HP2，空间光调制器SLM，包括由诸如CCD阵列，互补金属氧化物半导体器件阵列等组成的图像传感器IMS的再现信号检测器，第三半反射镜棱镜HP3，和第四半反射镜棱镜HP4组成；该装置还包括伺服系统，该伺服系统由用于光束位置相对于全息图圆盘2的伺服控制(沿x，y，z方向的移动)的物镜致动器36，第二激光源LD2，第二准直透镜CL2，诸如光栅等用于产生伺服光束的多束光的衍射光学元件GR，偏振光分束器PBS，四分之一波片1/4λ，耦合透镜LS，以及包括光电探测器PD的伺服信号检测器组成；该装置还包括由二向色棱镜DP和物镜OB组成的公共系统。除了物镜OB以外，这些系统基本上放置在共同的一个平面上。

如图5和6所示，第一，第三和第四半反射镜棱镜HP1，HP3和HP4的半反射镜面设置为彼此平行。在这些半反射镜面的法线方向上，第二半反射镜棱镜HP2的半反射镜面与二向色棱镜DP和偏振光分束器PBS的分光面彼此平行。这些光学部件设置为使第一和第二激光源LD1和LD2的光束的光轴(单点划线)分别延伸到记录和再现光学系统以及伺服系统，并且基本上在公共系统中匹配。

第一激光源LD1与第一激光源驱动电路25相连，并具有通过第一激光源驱动电路25调整后的输出，从而使发出的光束的强度在用于记录时增大，用于再现时减小。

空间光调制器SLM具有利用液晶面板等电透射或阻挡部分或全部入射光的功能，所述液晶板等带有以矩阵形分开的多个像素电极。空间光调制器SLM与第一激光源驱动电路25相连，调制强度并反射光束，以便具有基于来自空间光调制器驱动电路26的要记录的页面数据(信息图案的二维数据，如在一个平面上的亮和暗点图案等)的强度分布，以产生信号光。根据供给参考光束的相位调制图案，通过改变信息图案的数据总量，在强度调制中产生信号光的调制条件。

当给出用于调制的相位差时，相位调制器PM具有利用带有以矩阵形式分开的多个像素电极的液晶面板而电透射部分入射光的功能，或者透射全部入射光以形成无调制态的功能。相位调制器PM与相位调制器驱动电路PMC相连，并调制透射光束的相位，以便具有基于输入相位调制图案的分布，从而产生参考光。在这种情况下，每个记录序列中都改变相位调制器PM中的相位调制图案，从而调制透射光的相位。这样，以复用方式记录各组全息图的相位调制图案所产生的干涉图案。

包括图像传感器IMS的再现信号检测器与再现信号处理电路27相连。

此外，拾取装置23具有物镜致动器36，用于在光轴(x)平行方向上，在轨(y)平行方向上，以及与轨垂直的径向(x)方向上移动物镜OB。

光电探测器PD与伺服信号处理电路28相连，并且光接收元件具有分隔的形状，该形状用于聚焦以及通常用于光盘的x和y方向移动伺服。伺服方案不限于像散法，而是可以采用推挽法。光电探测器PD的输出信号，诸如聚焦误差信号和循轨误差信号等供给伺服信号处理电路28。

在伺服信号处理电路28中，聚焦驱动信号从聚焦误差信号产生，并通过控制器电路37供给聚焦伺服电路29。聚焦伺服电路29驱动拾取装置23中安装的物镜致动器36的聚焦部分，从而使该聚焦部分工作以调整照射到全息图圆盘的光斑点的聚焦位置。

此外，在伺服信号处理电路28中，x和y方向移动驱动信号从x和y方向移动误差信号产生，并供给xy方向移动伺服电路30。xy方向移动伺服电路30响应于驱动信号而驱动拾取装置23中安装的物镜致动器36，从而使物镜致动器将照射到全息图圆盘的光斑点的位置偏移与驱动信号携带的驱动电流相对应的量。

控制器电路37根据来自操作面板或拾取位置检测电路3 1的位置信号和来自伺服信号处理电路28的x方向移动(循轨)误差信号产生滑动器驱动信号，并将该滑动器驱动信号供给滑动器伺服电路32。滑动器伺服电路32响应于滑动器驱动信号携带的驱动电流通过拾取器致动器24在圆盘的径向移动拾取装置23。

旋转编码器33检测代表主轴电动机22的当前旋转频率的频率信号，产生代表主轴旋转信号并与之对应的转动速度信号，并将该转动速度信号供给旋转检测器34，所述主轴电动机用于通过转台旋转全息图圆盘2。旋转检测器34产生供给控制器电路37的转动速度位置信号。该控制器电路37产生供给主轴伺服电路35的主轴驱动信号，以便控制用于驱动全息图圆盘2转动的主轴电动机22。

<记录和再现全息图的方法>

下面描述利用上述全息图记录和再现装置通过用光束照射全息图圆盘来记录或再现信息的记录方法。

如图7所示，在记录过程中，来自第一激光源LD1的具有预定强度的相干光通过第一半反射镜棱镜HP1分为参考光和信号光(这两束光均由虚线表示，并从图6的光轴平移以说明光路)。

信号光束透过第二半反射镜棱镜HP2，并沿着反射面的法线入射到空间光调制器SLM上。通过空间光调制器SLM以预定方式调制并从该空间光调制器SLM反射的信号光再次入射到第二半反射镜棱镜HP2上，并引导至第四半反射镜棱镜HP4。

参考光束通过相位调制器PM，并由第三半反射镜棱镜HP3反射，并引导至第四半反射镜棱镜HP4。

利用第四半反射镜棱镜HP4将参考光和信号光结合。两个结合光束通过二向色棱镜DP，由物镜OB会聚在全息图圆盘2上以记录全息图。

根据本实施方式的全息图的记录分为多个记录序列，使得为每组全息图顺序执行所述多个记录序列。此外，在最不经常受光照射的全息图部分的记录层的邻近位置处顺序进行记录。可在该组全息图中较少受光照射的全息图部分的邻近位置处顺序执行记录序列。

例如，下面描述通过两个记录序列记录特定区域达到最大复用度的记录密度的情况。该特定区域可以是全部记录层，或者是诸如部分确定的记录区域的区块，扇区，地址区等。

如图8中所示，在每个记录序列中记录一组全息图的一列。在这种情况下，假定记录激光器的功率或者记录时间是预定的常数。记录时间可根据全息图的复用记录时间和调制因子之间的关系来确定。

首先，如图9(第一扫描区域)中所示，在用于第一组全息图的记录序列中，顺序记录这些全息图(中心C1)，从而使每四个轨间距G上的重叠部分最小，重复这种记录，直到该层充满全息图。在用于第一组全息图的记录序列中，如图10中所示，例如用相位调制器PM的第一相位调制图案调制透射光的相位，以产生第一参考光。因此，最小复用部分保持在全息图(中心C1)中。

接着，在用于第二组全息图的记录序列中，如图11(第二扫描区域)中所示，按照与第一组全息图类似的方式，以全息图记录间距顺序记录全息图(中心C2)的多个列。在用于第二组全息图的记录序列中，如图12所示，例如用相位调制器PM的第二相位调制图案调制透射光的相位以产生第二参考光。记录序列可以按照在空间位置对准的各组全息图的顺序进行。

如图13所示，例如，在用于第二组全息图的记录序列中，当执行记录序列起始步骤时(S1)，执行沿x，y和z方向的伺服控制和主轴伺服控制(S2)，并且执行驱动具有预定相位调制图案的相位调制器以调制透射光的相位的步骤。然后，驱动空间光调制器，从而开始以导致等于或小于最大复用度的低密度的较宽间距进行记录(S4)，保持记录序列直到检测到在预定区域例如一组全息图中的记录完成(S5)。接着，确定是否检测到记录完成(S6)，如果检测到则终止记录序列(S7)。否则，流程返回到位相调制执行步骤(S3)。在下一个向前的记录序列中类似地执行这种记录，继续这种记录直到达到最大复用度的密度。

当在已经执行过第一层的记录的部分上执行第二层的记录时，执行该记录从而使第一层的复用部分与第二层的复用部分仅仅在第一层上记录的全息图的中间(最小复用部分)基本上相同。确定记录时间的这种方法涉及在一般的全息图复用记录方案的情况下安排记录以使每一层的衍射效率恒定，但是仅仅需要在逐层的基础上设定记录时间，由此使控制简便。

如上所述，在本实施方式中，相位调制器PM置于参考光产生光学系统中，并具有与多组全息图中每一组同步的相位调制图案，从而为每个记录序列调制参考光的相位。

具体的说，在每一组全息图的复用记录中不断调制参考光的相位时，为每个记录序列使用不同的相位调制图案。在每个记录序列的全息图记录过程中，相位调制图案是固定的。当然，不同的相位调制图案可用于记录不同组的全息图，在记录序列期间调制图是固定的。

<再现全息图的方法>

另一方面，在再现过程中，如图14所示，按照与记录类似的方式，通过第一半反射镜棱镜HP1将光分为参考光束和信号光束，但是，仅仅用参考光再现全息图。通过使空间光调制器SLM处于非反射状态(光透射状态)，仅有来自第三半反射镜棱镜HP3的参考光穿过二向色棱镜DP和物镜OB，并入射在全息图圆盘2上。

另一方面，在全息图的再现过程中，驱动相位调制器PM，从而使参考光处于与为记录而设定的相位调制状态相同的状态，以产生预定相位状态的参考光束。换言之，为了从以前记录的全息图中再现一组全息图，驱动具有调制图的相位调制器PM，切换所述调制图使得产生与记录全息图时参考光的相位调制相同的相位波前。

由于从全息图圆盘2产生的再现光(双点划线)透过物镜OB，二向色棱镜DP，第四半反射镜棱镜HP4，和第三半反射镜棱镜HP3，并入射在图像传感器IMS上。图像传感器IMS将与再现光形成的图像相对应的输出传递到再现信号处理电路27，该处理电路产生供给控制电路37的再现信号，用以再现所记录的页面数据。可以在第三半反射镜棱镜HP3和图像传感器IMS之间设置一个成像透镜。

<物镜的伺服控制>

在该实施方式中，多个光束中的一些用于执行x方向伺服，迫使物镜沿x方向的轨道而行，而多个光束中的一个用于执行沿y方向定位标记M而行的y方向伺服，以记录和再现上述全息图。在定位伺服控制中，来自第二激光源LD2的光通过衍射光学元件GR分为多个伺服子光束(伺服光束)，四分(four-divided)光电探测器PD包括接收各个伺服光束的返回光的光接收面，根据该光电探测器的输出进行计算，以产生用于驱动三轴致动器(物镜致动器36)的信号，该三轴致动器能够沿x，y和z轴驱动物镜。

在记录和再现过程中，用于伺服控制的第二激光源LD2发射与第一激光源LD1不同波长的相干光，如图7和14所示。第二激光源LD2的伺服光束(细实线)是P偏振光(双箭头表示平行于图纸)，沿着用于伺服检测的光路引导所述P偏振光束，其中该光路包括第二准直透镜CL2，偏振光分束器PBS和1/4波片1/4λ，但是即将到达物镜OB之前与信号光束和参考光束结合。伺服光束由二向色棱镜DP反射之后，由物镜OB会聚，并入射在全息图圆盘2上。从全息图圆盘2反射的伺服光束的返回光回到物镜OB，然后通过1/4波片1/4λ转变为S偏振光(虚线圆围绕的黑色圆圈代表垂直于图纸)，通过偏振光分束器PBS和像散元件AS沿伺服光电探测器PD的法线入射在伺服光电探测器PD的光接收面上。

尽管没有特别示出，通常用于光学拾取的方案也可以用于z方向伺服(聚焦伺服)。由于用于伺服的光电探测器PD具有四分光接收面，因此可以使用推挽法和像散法等。

根据本实施方式，由于通过复用记录而使得更接近的全息图由具有不同相位波前的参考光来记录，因此，可以减少再现过程中相邻全息图的串扰。为此，即使复用度增大，读出误差也不会增大。

并且，由于可以切换相位调制器，用以利用减小的复用度在全息图记录介质的整个表面上记录，或者每次记录一个特殊区域，因此控制很简单。尽管上述实施方式已经在结合利用两个记录序列达到最大复用度的记录方案进行了描述，但是这也可以适用于利用多次记录序列达到最大复用度的记录方案。为每个记录序列调制参考光的相位，或者仅仅在最终记录了最接近的全息图时切换相位调制。

<其他实施方式>

在上述实施方式中，相位调制器PM置于参考光产生光学系统中，且该相位调制器PM具有用于每组全息图的相位调制图案，从而为每组全息图调制参考光的相位。或者，还具有第二实施方式，如图15所示，该实施方式不采用相位调制器驱动电路PMC，并且不具有相位调制器PM。

除了省略了如图4-7中所示的相位调制器PM和相位调制器驱动电路PMC之外，第二实施方式具有与上述实施方式相同的结构。

在第二实施方式中，例如，利用如图16中所示从空间光调制器驱动电路26提供的具有高分辨率的空间光调制器SLM的页面数据来进行如图9中所示对第一组全息图的记录序列。接着，利用如图17中所示具有低分辨率的空间光调制器SLM的其他页面数据来进行图11中所示对第二组全息图的记录序列。换句话说，对每一组全息图使用不同的分辨率。在这种情况下，对每组全息图来说，用于信号光的页面数据具有恒定的预定分辨率。

在这种情况下，如图18中所示，当执行序列起始步骤(S11)时，执行沿x，y和z方向的伺服控制，和主轴伺服控制(S12)，并且执行选择空间光调制器的分辨率的步骤(S13)。然后，利用等于或小于最大复用度的间距开始记录(S14)，并且保持这种记录序列，例如，直到检测到完成一组全息图的记录，随后当检测到记录完成时终止(S15)。接着，检验记录区以执行介质情况确认步骤(S16)。确定是否已经检测到记录完成(S17)，并在检测到时终止记录序列(S18)，否则，流程返回到分辨率选择步骤(S13)。在向前的下一个记录序列中，按照类似的方式进行记录，执行这种记录直到达到最大复用度。利用非调制参考光进行再现，对于任何记录序列都不调制该参考光的相位。

任何实施方式都可以采用这样一种记录控制方案，该方案根据全息图记录介质的劣化度而改变将要以复用方式记录的信息的数据量。

此外，尽管上述实施方式包括如图19中所示的全息图圆盘2作为记录介质，但是全息图记录介质的形状不限于圆盘。例如，该实施方式包括如图20中所示的由塑料等制成的矩形平行平板的光卡20a。在这种光卡中，导向轨可以在衬底上相对于中心，例如衬底的中心成螺旋地或螺旋弧形(spiroarcually)或同心地形成。此外，该导向轨可以在衬底上平行地形成。并且，全息图记录介质能够以各种形状制成，如圆盘，卡等。如图21所示，包括记录层的盘状全息图记录介质20c可容纳在具有能够打开和关闭窗口的闸片(未示出)的磁盘盒CR中，通过窗可进行拾取。

在本发明的记录方法中，从上述全息图记录介质上第一组全息图开始记录，在邻近轨之间逐组地记录全息图。按照这种方式，相邻组全息图中邻近全息图的中心必定彼此偏移。因此，当使记录或再现光聚焦时，接近记录光束的全息图中心处的折射率保持不变，并且干扰折射率的原因减少，从而能够在总是以恒定的记录或再现光强度的最佳条件下进行记录或再现。并且，当使信号再现时信号质量稳定，从而实现较高的信号强度特性。

在本发明的记录方法中，如果存在不用于记录的层，则可以跳过此层记录全息图。具体的说，即使四层都可用于记录，例如也可以仅使用第一，第二和第四层而不使用第三层，且从第四层开始记录。接着，在第二和第一层进行记录，或者，从第一层开始记录，然后在第二和第四层进行记录。按照这种方式，可以保持与前面一样的较高信号质量。

在本发明的全息图记录介质的记录方法中，可以在全息图记录介质的整个表面上进行记录，或者例如逐区块地进行。具体的说，介质分为多个区块，从而可以在一个区块中逐层顺序进行记录，在不同区块中类似地进行记录，并且可以在另一个不同区块中进行记录。

为了实现如本发明的记录方法，全息图记录介质可以具有可用于识别记录层上的记录顺序的信息识别区。该信息识别区可以在介质的任何位置处形成，并且可以在水平方向上的任何位置处(在中心，边缘，外缘或内缘区域)形成。例如，可以在衬底上压出凸凹作为全息图记录介质的外缘或内缘区域中的信息凹坑，或者可以记录在记录层本身上作为记录信息。此外，即使当全息图记录介质是容纳在磁盘盒中的类型，该磁盘盒也可以形成为具有凸凹，信息识别孔等。按照这种方式，在开始记录之前预先从信息识别区读出信息，以选择记录过程，由此使得可以依照该信息选择最优记录方法。

此外，为了实现本发明的记录方法，记录和再现装置可以具有用于从如上所述的全息图记录介质读出识别信息的记录方法识别装置，以确定记录过程。记录方案识别方法可以是这样一种方案，该方法能够确认引导至介质预定区域的光的透射率，反射率等，或者诸如在衬底(例如，光电探测器等)上形成的压制图案的信息凹坑，记录方案识别方法或者是这样一种方案，该方法确认在磁盘盒等上形成的凸凹或识别孔。按照这种方式，可以从全息图记录介质读出识别信息，以确定记录过程，由此选择最优的记录方法。

根据上述实施方式，复用的次数分为用于记录的多次(多个记录序列)，为每个记录序列中参考光和信号光中至少一个切换调制条件(相位条件，分辨率等)，或者仅当记录最邻近的全息图时切换调制条件，从而通过复用记录利用具有不同相位波前的参考光来记录彼此最接近的全息图，由此减少再现过程中邻近全息图的串扰。因此，甚至在较高复用度的情况下读出误差也不会增加。

由于为了在具有减小的复用度的全息图记录介质的整个表面上记录而切换调制条件，或者每次记录一个特定区域，因此控制非常简单。并且，由于对于参考光束来说少量的相位调制图案已经足够了，因此其电路负荷也很小。

此外，当不使用相位调制器时，可通过全息图的复用数来切换空间光调制器的分辨率，因此可通过减小将要顺序复用的信息记录密度来进行记录和再现而不会降低调制因子或误差率，甚至在介质因为复用记录而退化时。

根据上述实施方式，在第一间距设定为等于或大于全息图的最小移位距离的轨上进行每一批全息图的记录，因此记录标记的中心不会位于要记录的邻近轨之间或者位于记录标记之间，由此可以总是在最优记录条件下利用恒定记录功率来执行记录。因此可以确保再现信号的足够强度。此外，当逐区块地进行记录时，可以使记录执行的更快。此外，当全息图记录介质具有用于识别记录层的记录顺序的信息识别区时，可以通过预先从信息识别区读出信息来选择记录过程，因此很容易地选择最优记录条件。

应该理解，上面的描述和附图阐述了目前本发明的优选实施方式。当然，根据不背离本发明精神和范围的上述讲授的各种修改，补充和可替换的设计对本领域的普通技术人员来说都是显而易见的。因此，应该理解，本发明不限于公开的各个实施方式，而是可以在随附的权利要求书的全部范围内实施。

Claims

1.一种全息图记录方法，用于在全息图记录介质中形成光干涉图案以在其上记录信息，包括以下步骤：

将通过携带信息的信息图案所空间调制的信号光束与参考光束干涉，以产生干涉光束；

多次执行记录序列，该记录序列包括以下步骤，将该干涉光束照射到该全息图记录介质的记录面上，以形成多个全息图的一个组，其中每个所述全息图都与该信息图案相对应；以及

完成该记录序列，

其中为一个记录序列和紧接该记录序列之后的下一个记录序列中的该信号光束和该参考光束中至少一个设定不同的调制条件。

2.根据权利要求1所述的全息图记录方法，其中所述多组全息图位于彼此部分重叠的空间位置。

3.根据权利要求1所述的全息图记录方法，其中所述多组全息图在纵向区域彼此对准。

4.根据权利要求1所述的全息图记录方法，其中通过根据给予所述参考光束的相位调制图案调制所述参考光束的相位，以产生所述参考光束的该调制条件。

5.根据权利要求1所述的全息图记录方法，其中通过根据给予所述参考光束的相位调制图案而改变所述信息图案的数据总量，以强度调制方式产生所述信号光的该调制条件。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的全息图记录方法，其中在与全息图的所述组中受光照射较少的全息图部分相邻近的位置处顺序执行该记录序列。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于全息图记录介质的全息图记录方法，还包括形成信息识别区的步骤，该信息识别区包括代表所述信息层记录顺序的信息，所述方法还包括预先从所述信息识别区读出信息以选择记录过程的步骤。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的全息图记录方法，其中按照在空间位置对准的该组全息图的顺序来执行该记录序列。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于全息图记录介质的全息图记录方法，其中所述全息图组成螺旋地，或螺旋弧形地，或同心地置于该全息图记录介质中。