專利名稱：全息圖記錄裝置、全息圖記錄介質以及全息圖記錄方法
技術領域：
本發(fā)明涉及全息圖記錄裝置、全息圖記錄介質以及全息圖記錄 方法。
背景技術：
近年來， 一種全息存儲器引起了注意，其是可以實現(xiàn)高記錄密 度且在高傳輸速度下記錄/再生記錄數(shù)據(jù)的記錄/再生裝置。在全息 存儲器中，還使用記錄介質的厚度方向。在記錄操作中，在一個頁 單位中處理二維信息，以及基于根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的頁數(shù)據(jù)以全息圖(衍射光柵)的形式形成參照光和信號光的干涉條紋從而在全息圖 記錄介質中進行三維記錄。在再生操作中，通過荻得由向這樣形成 的全息圖照射參照光而產(chǎn)生的衍射光來再生記錄數(shù)據(jù)(參考 JP-A2004-226821 (專利文件1 )和Nikkei Electronics, 2005年1月 17日發(fā)表，106 ~ 114頁(非專利文4牛1 ))。全息圖的記錄/再生可采用多重記錄，即，在稍孩史不同的區(qū)域上 以局部重疊的方式記錄全息圖，其中，在這些區(qū)域上將在全息圖記
錄介質上形成全息圖。因此，可以增加在全息圖記錄介質上記錄記 錄數(shù)據(jù)的能力(參考非專利文件l)。建議使用光壽丈聚合物作為用于4丸行全息圖記錄/再生的全息圖 記錄介質。然而，眾所周知光敏聚合物具有對溫度變化相當敏感的 記錄和再生特性。更具體地，由于光壽丈聚合物的熱膨脹系數(shù)相當高， 所以由于記錄時光敏聚合物的溫度與再生時光敏聚合物的溫度之 間的差而由溫度變化引起了熱膨脹或熱收縮。于是，光敏聚合物上 的衍射光柵可能旋轉和/或衍射光柵之間的間隔以及折射率可能改 變，這對記錄/再生特性產(chǎn)生不好的影響。因此，推薦一種再生方法， 在再生時考慮到記錄和再生操作之間的溫度變化(或差)而改變(或 補償)輸入光的角度和波長。發(fā)明內(nèi)容然而，例如，眾所周知除由于熱膨脹而引起的問題之外，當在記錄操作期間溫度改變時復用(multiplexing )的特性也同樣會改變。 特別地，由于記錄靈壽丈度才艮據(jù)通過在全息圖記錄介質的記錄層(包 含光敏聚合物)上使用化學反應形成全息圖的情況下的溫度而大大 不同，所以衍射效率在記錄之后的再生時會顯著不同。結果，在低 溫下，不可能獲得充分的衍射效率。在高溫下，衍射效率非常高， 這消耗浪費的M數(shù)(稍后將進行描述)。因而，將不可能從將來記 錄的全息圖中獲得充分的衍射光。復用需要更長時間周期。不考慮這點的記錄不可能表現(xiàn)出良好 的記錄特性。換句話說，良好形式的全息圖不可能形成在光敏聚合 物上。因為這個原因，4艮難表現(xiàn)出良好的再生特性，即，即4吏通過 補償輸入光的角度和波長，也難以從記錄的全息圖和再生記錄數(shù)據(jù) 中精確地獲得高質量的衍射光。
因此，期望提供全息圖記錄裝置和全息圖記錄方法，即使在記 錄時的溫度不同的情況下，即，在高溫和低溫下或溫度在記錄操作 期間改變而記錄全息圖的情況下，可以預先考慮通過在再生時向全 息圖記錄介質照射參照光而獲得的衍射光的衍射效率來以良好的 形式記錄全息圖，并進一步提供適合于此的全息圖記錄介質。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種全息圖記錄裝置，其通 過在根據(jù)記錄數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光與來自與信號光相同的光源的參 照光之間引起干涉來在全息圖記錄介質的記錄層上記錄全息圖，該裝置包括信號光空間光調(diào)制部，顯示用于產(chǎn)生信號光的信號光模 式；參照光空間光調(diào)制部，顯示用于產(chǎn)生參照光的參照光^f莫式；控 制部，控制將在信號光空間光調(diào)制部上顯示的信號光才莫式的形式以 及將在參照光空間光調(diào)制部上顯示的參照光模式的形式，以及控制 信號光和參照光的光能；以及溫度傳感器，感測全息圖記錄介質的 溫度，其中，控制部根據(jù)全息圖記錄介質在記錄時的溫度向全息圖 記錄介質照射預定量的光能，使得向記錄后的全息圖照射參照光所 引起的衍射光的衍射效率可等于預定值。由于全息圖記錄裝置包括溫度傳感器，所以可以感測全息圖記 錄介質的溫度。控制部可根據(jù)記錄時全息圖記錄介質的溫度向全息 圖記錄介質照射預定量的光能，使得向記錄后的全息圖照射參照光 所引起的衍射光的衍射效率可等于預定值。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種全息圖記錄介質，其 包括記錄層，在其上通過在根據(jù)記錄數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光與來自與信 號光相同的光源的參照光之間引起干涉來記錄全息圖，其中，預先 在預定區(qū)域中記錄關于與記錄全息圖時全息圖記錄介質的溫度相 對應的、用于獲得等于預定值的衍射效率的記錄能量的信息。 在全息圖記錄介質中，可在預先預定的區(qū)域中記錄關于與記錄 全息圖時全息圖記錄介質的溫度相對應的用于獲得等于預定值的 衍射效率的記錄能量的信息。因此，當全息圖記錄裝置基于關于記 錄能量的信息而操作時，可從全息圖記錄介質獲得預定衍射效率的 衍射光。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種全息圖記錄方法，其 通過在^^艮據(jù)記錄數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光與來自與信號光相同的光源的 參照光之間引起干涉來在全息圖記錄介質的記錄層上記錄全息圖，該方法包括以下步驟感測全息圖記錄介質的溫度；以及根據(jù)記錄 時全息圖記錄介質的溫度向全息圖記錄介質照射預定量的光能，使 得向記錄后的全息圖照射參照光所引起的布于射光的書f射效率可等 于預定值。在全息圖記錄方法中，通過感測全息圖記錄介質的溫度來記錄 記錄數(shù)據(jù)，并根據(jù)記錄時全息圖記錄介質的溫度向全息圖記錄介質 照射預定量的光能，使得向記錄后的全息圖照射參照光所引起的衍 射光的衍射效率可等于預定值。因此，可在再生時獲得預定的衍射效率。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了全息圖記錄裝置和全息圖記錄方 法，即使在高溫和低溫下或溫度在記錄操作期間改變而記錄全息圖 的情況下，也可以以良好的形式記錄全息圖，并進一步提供了適合 于此的全息圖記錄介質。因而，在從全息圖記錄介質中再生由全息 圖記錄裝置和全息圖記錄方法記錄的記錄數(shù)據(jù)的情況下，可以獲得 良好的衍射效率。因此，可以再生精確的記錄數(shù)據(jù)。


圖1是示出全息圖記錄裝置中的同軸光學系統(tǒng)概念的示圖2示出了顯示在空間光調(diào)制器上的信號光模式和參照光模式 的實例；圖3是示出全息圖再生裝置中的同軸光學系統(tǒng)概念的示圖；圖4示意性示出了全息圖記錄介質的截面結構；圖5是示出角度復用的關于記錄能量的M併特性的示圖；圖6是圖5的局部放大圖；圖7是示出用于上游處理所需能量的示圖；圖8是示出在全息圖記錄介質上記錄時的溫度取不同值的情況 下具有最佳調(diào)度安4非(scheduling)的M/弁特性的示圖；示圖；圖10是示出當通過在45°C的記錄溫度下使用不同調(diào)度安排4丸 行100次復用時關于記錄能量的M賴的示圖；圖11是示出在不同溫度下關于記錄能量的M/弁的示圖；圖12是用于描述調(diào)度安排處理的示圖；圖13是用于描述調(diào)度安排處理的示圖；圖14是用于描述調(diào)度安排處理的示圖；圖15是示出復用的記錄時間與復用次數(shù)之間的關系的示圖16是示出在以恒定記錄能量執(zhí)行復用的情況下不同次的衍 射效率的示圖；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的在通過調(diào)度安排執(zhí)行復用的 情況下不同次的書f射凌文率的示圖；以及圖18是根據(jù)本發(fā)明實施例的全息圖記錄/再生裝置的示意圖， 并在中心示出光學部。
具體實施方式
將在下面描述本發(fā)明的實施例。本發(fā)明實施例的特征在于裝置 中涉及記錄的部分以及方法中涉及記錄的部分。由于在實施例的描 述中有支設對如何記錄全息圖以及如何再生全息圖的理解，所以首先 將同軸光學系統(tǒng)作為關于用作全息圖記錄/再生裝置主要部分的光 學部的實例進行描述，并將簡要描述具有同軸光學系統(tǒng)的同軸全息 圖記錄/再生裝置。因而，將描述實施例的特性。(應用同軸光學系統(tǒng)的全息圖記錄/再生裝置)在應用同軸光學系統(tǒng)的全息圖記錄/再生裝置中(稱為同軸全息 圖記錄/再生裝置)，由于可以通過共享稍后進行描述的信號光和參 照光的光束的光徑的一部分通過一個相同物銷3丸4亍記錄/再生，所以 可以簡化光學系統(tǒng)。此外，由于同軸全息圖記錄/再生裝置更易與過 去諸如CD及DVD的光盤兼容，所以它作為未來的記錄/再生裝置 受到關注。圖1示出了同軸全息圖記錄裝置中的同軸光學系統(tǒng)10的概念 圖。同軸光學系統(tǒng)10包4舌主要的光學部分，其包括^敫光源20、準
直透4竟21、具有透射型液晶的空間光調(diào)制器22、射束分裂器23、 以及物4竟24。從激光源20輸出的光束通過準直透4竟21轉換為平行光并穿過 空間光調(diào)制器22。然后，空間光調(diào)制器22具有兩個光束的透射區(qū) 域，其包括基于記錄數(shù)據(jù)顯示信號光模式的信號光空間光調(diào)制部46 (參考圖2 )和顯示參照光模式的參照光空間光調(diào)制部47 (參考圖 2)。通過具有兩個區(qū)域的空間光調(diào)制器22的區(qū)域的光束作為關于 一條相同的中心線同軸配置的信號光40和參照光41穿過射束分裂 器23和物鏡24的公共光學部分。即，通過公共的光徑將信號光40 和參照光41輸入到全息圖記錄介質50的記錄層50a (參考圖4) 上。然后，由信號光空間光調(diào)制部46引起的信號光40和由參照光 空間光調(diào)制部47引起的參照光41在記錄層50a中發(fā)生干涉。于是， 記錄層50a中微小區(qū)域中的折射率基于干涉的形式而不同，并且基 于折射率模式將記錄數(shù)據(jù)記錄為衍射光柵(全息圖)。圖2示出了在顯示在空間光調(diào)制器22上的信號光模式和參照 光模式的實例。在這兩種模式中，在靠近中心部分的信號光空間光 調(diào)制部46上顯示信號光才莫式，以及在參照光空間光調(diào)制部47周圍 顯示參照光模式。在圖2中，黑色部分是遮蔽光束的部分，以及紙 上的彩色部分(白色部分)是光束穿過的部分。根據(jù)黑色和白色部 分的布局，信號光和參照光發(fā)生變化。用于記錄數(shù)據(jù)的參照光模式不僅可以是圖2所示的徑向狀(其 是由同心狀延伸的線分為白色部分和黑色部分的形式)的模式，而 且可以是才艮據(jù)預先生成的隨才幾數(shù)空間隨才幾具有白色部分和黑色部 分的隨機模式。圖3示出了用在同軸全息圖再生裝置中的同軸光學系統(tǒng)11的 扭無念圖。例如，除上述激光源20、準直透4竟21、空間光調(diào)制器22、
射束分裂器23、以及物鏡24之外，同軸全息圖再生裝置還包括具 有CCD (電荷耦合器件)的圖像傳感器25。在再生操作中，參照光模式僅顯示在空間光調(diào)制器22的參照 光空間光調(diào)制部47上，并且信號光空間光調(diào)制部46顯示黑白才莫式 (其是僅黑色阻止光束透射的模式)。允許來自參照光空間光調(diào)制 部47的參照光41穿過射束分裂器23和物鏡24，并使其輸入到全 息圖記錄介質50的記錄層50a上的全息圖，從而再生記錄凄史據(jù)。 這里，由參照光生成基于全息圖的衍射光42,并且通過射束分裂器 23改變作為光束的衍射光42的傳播方向將作為再生光43的衍射光 42照射到圖像傳感器25上。因而，來自圖像傳感器25的電信號是 基于全息圖形式的信號，即，記錄數(shù)據(jù)。因此，從未示出的讀出信 號處理部的電信號中再生記錄數(shù)據(jù)。全息圖記錄/再生裝置(其是可以執(zhí)行記錄和再生的裝置)具有 同軸光學系統(tǒng)10和同軸光學系統(tǒng)11的結構，即，與同軸光學系統(tǒng) ll的相同的結構。在記錄時，記錄時的空間光調(diào)制器22在信號光 空間光調(diào)制部46和參照光空間光調(diào)制部47上顯示如圖2所示的信 號光才莫式和參照光才莫式。在再生時，在參照光空間光調(diào)制部47上 顯示參照光才莫式，并且對應于信號光空間光調(diào)制部46的區(qū)i或可以 顯示阻擋光束的全黑模式。因此，全息圖記錄/再生裝置可以記錄和 再生。通過來自未示出的記錄信號處理部的控制信號來控制空間光 調(diào)制器22中的顯示模式的細節(jié)(形式)。(全息圖記錄介質的結構)圖4示意性示出了上述全息圖記錄介質50的截面結構，并且 是示意性示出信號光40 (其是通過虛線內(nèi)部的從空間光調(diào)制器22 (參見圖1 )至記錄層50a的光束)、衍射光42 (其是如信號光40 一樣通過虛線內(nèi)部的從記錄層50a至射束分裂器23 (參見圖3 )的 光束)、參照光41 (其是通過實線和虛線之間空間的從空間光調(diào)制 器22 (參見圖1)至記錄層50a的光束)以及用于伺服控制的光束 (其是穿過點劃線內(nèi)部的光束)如何進入物鏡24的示圖。全息圖 記錄介質50具有記錄層50a、用于記錄/再生的光束的反射膜50b、 以及地址槽50c。在記錄時，根據(jù)由信號光40和參照光41之間的干涉所產(chǎn)生的 千涉條紋的形狀在記錄層50a中形成全息圖。在再生時，由于參照 光41只對全息圖照射，所以根據(jù)全息圖的衍射光42被反射膜50b 反射向與記錄時信號光40基本相同的區(qū)域，穿過物鏡24并在圖像 傳感器25上形成圖像。另一方面，用于伺服控制的光束穿過具有 波形選擇特性的反射膜50b并被具有地址槽50c的鋁反射膜反射。 在與CD和DVD的相同原理下，基于從用于伺服控制的光學系統(tǒng) 的光電探測器檢測的電信號，控制部可以獲得用于聚焦伺服、徑向 (radial)伺服、和轉軸伺服處理所需的每種伺服的誤差信號以及用 于定位全息圖記錄介質50的記錄層50a的地址信號，光束將^皮照 射到全息圖記錄介質50中。例如，用于記錄/再生的光束可以是來自藍色激光二極管的光束 (藍色光束)，以及用于伺服控制的光束可以是來自紅色激光二極 管的光束(紅色光束)。通過確定光學部分的配置預先指定兩種光 束穿過的光徑之間的相互位置關系。結果，通過使用紅色光束執(zhí)行 伺服控制，可通過伺服作用指定由藍色光束(信號光40和參照光 41)形成的全息圖的位置。4艮據(jù)藍色光束(參照光41、衍射光42 和再生光43)，通過伺服控制的作用指定從全息圖再生的記錄數(shù)據(jù) 的位置。因此，可在全息圖記錄介質50的記錄層50a的預定位置 處扭J亍全息圖記錄/再生。在本發(fā)明實施例的描述中，M/# (M數(shù))是指表示全息圖記錄 介質上復用能力的術語。M/弁是在全息圖記錄介質上重寫的指標。
隨著M/^直的增大，i己錄層一個區(qū)i或中的重寫次凄t也可以增大。通 過下式定義M/弁M/#=;S(Nn)1/2 (式1)其中，Nn表示來自第n個復用全息圖的衍射效率。如式l所表示的，衍射效率沒有減小，但即使當復用次數(shù)隨著 M/弁值的增大而增大時，也可以獲得良好的衍射光。已知M/弁值被 認為依賴于記錄時全息圖記錄介質50的溫度。將在下面描述溫度 和M併之間的關系。圖5是示出在角度復用中全息圖記錄介質的溫度是28°C、 35 。C、 45。C以及60。C的情況下關于i己錄能量(mJ/cm2)的M辨特性的 示圖。這里，復用次數(shù)是100。記錄條件是通過在相同的記錄光強 度下在一秒鐘內(nèi)照射所有光束來記錄所有全息圖。圖6是圖5中圓圏內(nèi)部分的放大圖，并示出了 M/弁特性的增加。 參考圖6所示的放大圖，由60匸的溫度下的第三個全息圖產(chǎn)生々1"射 光，而即4吏由28。C的溫度下記錄的第十個全息圖也仍沒有產(chǎn)生書亍射 光。這里，假定當M辨達到等于或高于預定最大值(例如最大值1% 的程度)的值時，確定產(chǎn)生書于射光。沒有由最初記錄的全息圖發(fā)生 衍射光的原因是由光照射可1起的原子團與介質內(nèi)存在的氧起反應， 并且不與記錄所需的聚合物起反應。這通常稱為氧阻聚合 (polymerization inhibition by oxygen )。通過在高;顯下克月良聚合4^制 產(chǎn)生衍射光的原因可認為是由光照射引起的原子團發(fā)生率的增加。為了防止由氧引起的抑制，預先進行通過激光在記錄前將來自 激光二才及管的光束照射介質來去除不可記錄區(qū)域的處理(上游處 理)。例如，對在28。C和60。C溫度下的全息圖記錄介質上的記錄操
作-使用上游處理的相同條件可引起即4吏由60。C溫度下的最初i己錄于參考，圖7是示出在該實施例中應用的全息圖記錄介質上的上游 處理所需能量的曲線圖。該曲線圖示出了所需上游條件依賴于溫度。圖8示出了在全息圖記錄介質記錄時的溫度取不同值的情況下 使用最佳調(diào)度安排時的M辨特性。這里，調(diào)度安排包括用于記錄的 全息圖記錄方法的的步驟(即，全息圖記錄裝置中的裝置操作步 驟)，并且沿著預定時間周期的推移執(zhí)行預定步驟。最佳調(diào)度安排 是指基于特定評價標準的調(diào)度安排。如果存在多種基于評價標準的 調(diào)度安排，則最佳調(diào)度安排是指包括由最大或最小指定評價函數(shù)確 定的步驟的調(diào)度安排。稍后將詳述根據(jù)本發(fā)明實施例的最佳調(diào)度安 排。如圖8中的M/弁特性所示，即使具有相同的記錄能量，衍射效 率也會根據(jù)溫度而完全不同。通過下式表示全息圖記錄介質的介質靈敏度(以cm/mJ為單位)(0.8xM/#)/(IxtxL) (式2)其將在下面的描述使用，其中，I是記錄時激光的光能(光強度)， t是記錄的時光束照射時間，以及L是全息圖記錄介質的記錄層的 厚度(參照圖4所示的記錄層50a )。圖9示出了與圖8相同的結果，其中，水平軸表示溫度，垂直 軸表示介質靈敏度。如圖9所示，介質靈敏度在28。C和6(TC的溫 度下相差好幾倍。換句話說，在記錄操作中，在全息圖記錄介質的 溫度不同時通過4吏用 一個相同的調(diào)度安排執(zhí)行記錄以及通過向由 此記錄的全息圖照射參考光獲得衍射光的情況下，衍射效率完全不 同。(用于通過全息圖記錄介質的溫度補償對M併的影響的方法(上游 處理))如上所述，在執(zhí)4于上游處理的情況與不執(zhí)4于上游處理的情況之 間記錄特性不同。執(zhí)行上游處理提高衍射效率，因此期望執(zhí)行上游 處理。這里，由于上游處理所需的光能量根據(jù)全息圖記錄介質的溫 度而不同，所以將描述用于補償差異和執(zhí)行最期望的上游處理的方法。如果已知如圖7所示的根據(jù)記錄溫度的所需記錄能量和光束能 量，則可以在某種程度上估計所需的上游處理時間。通過感測記錄 時全息圖記錄介質的溫度或放置全息圖記錄介質的位置以及根據(jù) 溫度使用上游處理時間，沖艮據(jù)溫度可以在適當?shù)臅r間內(nèi)4丸行上游處 理。如果上游處理時間比適當?shù)臅r間短，則/人及時最初記錄的全息 圖中不產(chǎn)生再生光(衍射光)。如果上游處理時間比適當?shù)臅r間長， 則在允許產(chǎn)生衍射光的程度內(nèi)形成全息圖。因此，由于消耗了 M/#， 所以減小了可記錄的復用次數(shù)。上述上游處理所需的時間不^f旦取決于溫度，而且取決于全息圖 記錄介質的特性。為此，期望預先在全息圖記錄介質上記錄圖9所 示的介質靈敏度，并且期望基于該信息執(zhí)行上游處理?？稍谌D 記錄介質的預定區(qū)域中將關于介質靈敏度的信息記錄為報頭信息。 可選地，由于介質靈敏度是由式2表示的時間函數(shù)，所以作為報頭 信息，介質靈壽丈度不但可以被直接記錄，而且可以記錄在包括用于 上游處理的所需時間的統(tǒng)計表格中。例如，在制造全息圖記錄介質 之后，可通過全息圖記錄介質的制造者將報頭信息在全息圖記錄介 質的最內(nèi)部記錄為全息圖?？蛇x地，如果限制全息圖記錄介質的制
造者，則全息圖記錄/再生裝置側可具有關于介質靈敏度的信息。上 游處理可包括向全息圖記錄介質的記錄層照射光束，并且其通過信號光空間光調(diào)制部46和參照光空間光調(diào)制部47在白色部分中向記 錄層照射光束是有效的。因此，通過加載才艮頭信息，以及例如在全息圖記錄介質上記錄 全息圖之前執(zhí)行上游處理，然后記錄全息圖，全息圖記錄裝置可以 表現(xiàn)出良好的記錄特性。更具體地，在全息圖記錄裝置通電之后， 可以首先加載報頭信息，并且可在全息圖記錄裝置的存儲器中存儲 才艮頭信息。然后，可以加載才艮據(jù)記錄時的溫度在適當溫度下記錄的 預定形式(記錄調(diào)度安排)，并且可通過隨后的記錄調(diào)度安排記錄 全息圖。將在下面詳細描述記錄調(diào)度安排。(用于通過全息圖記錄介質的溫度補償對M賴的影響的方法)圖10示出了當通過在45。C的記錄溫度下使用不同調(diào)度安排執(zhí) 行100次復用時關于記錄能量的M/#。具有"T=45°C"的曲線圖示 出了在通過使用允許來自由100次復用產(chǎn)生的全息圖的恒定衍射效 率的調(diào)度安排執(zhí)行記錄的情況下關于記錄能量的M/#。具有"T=45 °C (Rec=ls)，，的曲線圖示出了在通過每個記錄時間等于1秒的100 次復用執(zhí)行記錄的情況下關于記錄能量的M/#。如曲線圖所示，即 使通過不同的記錄調(diào)度安排，對于記錄能量的累積量最終獲得的 M/W基本相等。另一方面，如圖8所示，對于記錄能量的累積量的M併才艮據(jù)如 全息圖記錄介質的溫度而不同。因此，通過預先繪制相對于各個溫 度的記錄能量的M/弁的圖，然后即使通過使用任意調(diào)度安排，如圖 中所示的對于能量累積量的M/弁在相同溫度下可以是相等的，結果， 來自記錄中的全息圖的衍射效率特性可以是相等的。 調(diào)度安排的步驟可以包括步驟1:由期望的衍射效率計算稍后將描述的最大可消耗 (consumable ) M/#;步驟2:通過由復用次數(shù)劃分最大可消耗M/弁來計算每一個記 錄階萃殳的M辨消一毛；以及步驟3:由計算的消耗估計用于一個記錄階段的時間調(diào)度安排。將參考圖11至圖14描述步驟1至步驟3的步驟(調(diào)度安排的 步驟)。圖11示出了不同溫度下關于記錄能量的M/#。水平軸表示記 錄能量，垂直軸表示M/弁。具有"M弁6o"、 "M#40"及"M#20"的曲 線示出了全息圖記錄介質的溫度分別是60°C、 40°C、以及20。C的 特性。由圖11中所示的曲線圖計算最大可消庫CM/弁(步驟l)。對 最大可消耗M賴的估計進行詳細描述，由于如圖8所示根據(jù)溫度實 際可消耗M催的值不同，所以最大可消耗M/弁(由圖11中的虛線表 示)必定比々i定溫度范圍中的最大M/弁低。換句話i兌，最大可消諄毛 M/弁是在可接受溫度范圍內(nèi)通過預定的右于射效率扭J亍預定復用次數(shù) 的情況下在任何情況下都允許M賴等于或高于最大可消耗M/弁的 M/弁值。如果定義更低的最大可消壽毛M/#,則復用次數(shù)減小，這減 小了存儲能力，盡管在再生中沒有發(fā)生問題。另一方面，如果定義 更高的最大可消耗M/弁，則盡管增大了存儲能力增大，也可能在再 生操作中發(fā)生再生錯誤的問題。圖12是示出步驟2和步驟3中處理的示圖。通過例如預定的 復用次數(shù)劃分4(TC溫度下的最大可消耗M/弁(由圖12中的虛線表 示)，計算每一個記錄階段的M/弁消耗(由圖12中的符號A！表示)
(步驟2)?？捎裳苌湫视嬎銖陀么螖?shù)，并將衍射效率定義為足夠 再生記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)步驟2中計算的每一個記錄階段的M/弁消耗， 計算每一個記錄階段的記錄能量(由圖12中的符號B,表示)(步驟 3)。通過從圖12中垂直軸上的值讀取每一個記錄階段的M/弁消耗 以及從圖12中的水平軸讀取每一個記錄階段的記錄能量的相應值 來才丸4亍該:慄作。以相同的方式，同沖羊在除40。C溫度之外的溫度下， 可從圖12中垂直軸上的^f直讀取每一個i己錄階^殳的M/弁消肆毛，以及 可從圖12中的水平軸讀取記錄能量的相應值。接下來，將參照圖13和圖14描述記錄才喿作期間溫度改變的情 況。如圖13所示，，i定一種情況4丸行記錄直到記錄能量的累積 量達到記錄能量E1的量，其中，全息圖記錄介質的溫度是40。C， 然后將全息圖記錄介質的溫度變?yōu)?0°C。假定在全息圖記錄介質的 溫度是40。C的情況下M/弁消耗等于消耗M/#4o (El )。在假設60°C 溫度下的M/弁消耗等于圖14所示消耗膨#6。 (En)的情況下計算值 En。然后，讀耳又相對于每一個記錄階,殳的M/弁消耗J直(由符號A2 表示)的每一個記錄階段的記錄能量的量值AE (由符號B2表示)。 由符號A2表示的每一個記錄階段的消耗M辨值是預定的，以從給定 的記錄溫度60。C的記錄中獲得充足的衍射效率。以這種方式，例如，當溫度變化時，通過，i設4艮據(jù)由符號A！ 表示的每一個記錄階段的M/弁消耗值的衍射效率等于根據(jù)由符號 A2表示的每一個記錄階段的M併消耗值的衍射效率來保持記錄，在 可接受的溫度范圍內(nèi)保持復用次數(shù)來允許提供足夠衍射效率的記 錄。更通常地，可通過下式計算提供期望衍射效率的每一個記錄階 段的記錄能量的量值TiT=(dM/#T(E)/dE)2 (式3)
從而每當溫度改變時都能獲得任意的衍射效率?？蛇x地，可將提供 期望^汙射效率的每一個記錄階段的記錄能量的量值,人一開始以表 格的形式保存為全息圖記錄介質的報頭信息或設置在全息圖記錄 裝置的控制部中的存儲器中的信息，而不需要計算。為了在不同溫度T下保持衍射效率恒定，計算每一個記錄階段 的M/#消耗值以滿足關系riT產(chǎn)TlT2^ =1"lTn (式4)。圖14是示出由式3和式4表示的概念圖。這里，如由圖14中 不同溫度的曲線圖所示，由于M/弁值是根據(jù)全息圖記錄介質的溫度 和記錄能量E的量而變化的非線性函數(shù)，因此，式3是非線性函數(shù) 的微分。結果，值AE根據(jù)全息圖記錄介質的溫度和記錄能量E的 量而變化。例如，如圖14所示，隨著復用次數(shù)的增加，由式3表 示的微分系數(shù)減小。如果采用用于恒定衍射效率的記錄方法，則值 △ E隨著復用次凄t的增加而增加。對于基于式4的恒定彩f射效率， 不依賴于全息圖記錄介質的溫度，值AE隨著全息圖記錄介質溫度 的i曾力口而)咸小。換句話說，根據(jù)本實施例，用于調(diào)度安排的估計標準是如果 以與記錄相同的溫度再生全息圖，則再生時的衍射效率對每個復用 全息圖是恒定值。根據(jù)本實施例的最佳調(diào)度安排包括將被執(zhí)行的用 于通過使用允許恒定衍射效率的記錄能量在全息圖記錄介質上進 行記錄的一系列處理。根據(jù)本實施例，例如，最佳調(diào)度安排可包括 關于如果在調(diào)整用于獲得恒定衍射效率的記錄能量的操作中根據(jù) 全息圖記錄介質的溫度控制照射時間，如何通過激光能量的恒定值 定義照射時間的處理。該調(diào)度安排是實例，并且"最佳"4既念同樣 是實例。在調(diào)度安排的另一實例中，用于照射光束的時間可以獨立
于溫度而恒定。在"最佳"概念的另一實例中，可以執(zhí)行調(diào)度安排以在預定的恒定溫度(例如25°C的溫度)下獲得恒定的衍射效率。圖15示出了以上述方式在全息圖記錄介質記錄時的溫度是30 °C 、 40。C及5(TC的情況下100次復用的記錄時間與復用次數(shù)之間的 關系。50°C溫度下的記錄時間大約是30°C溫度下的記錄時間平均值 的1/3。換句話說，圖15示出了在50。C的溫度下，可將具有較好衍 射效率的全息圖以更小的記錄能量，即，以更短的時間記錄在全息 圖記錄介質上。圖16示出了在全息圖記錄介質的溫度是30。C、 40。C及50。C的 情況下的每一個記錄階段具有用于形成全息圖的恒定記錄能量的 100次復用的每一次的衍射效率。換句話說，為了獲得用于形成全 息圖的記錄能量的恒定值AE,在所有的100次中4吏用于照射光束 的時間恒定為1秒。圖17示出了用于在全息圖記錄介質的溫度是30。C、 40。C及50 。C的情況下的每一個記錄階段具有用于形成全息圖的不同記錄能 量的100次復用的每一次的衍射效率。這里，改變用于形成每個全 息圖的記錄能量的值AE,以具有式3中的恒定衍射效率T)T。此外， 為了改變值AE的大小，根據(jù)光束能量的恒定量調(diào)節(jié)用于照射光束 的時間。特別地，不僅可以通過才艮據(jù)復用次凄t改變用于照射光束的 時間而且可以通過根據(jù)復用次數(shù)改變光束能量獲得與圖17相同的 結果。明顯地，在圖16和圖17之間進行比較，如果根本不使用調(diào)度 安排，則衍射效率4艮據(jù)記錄溫度而變化，而通過使用調(diào)度安排可減 少變化。
將描述在采用圖1中概念圖所示的同軸光學系統(tǒng)的全息圖記錄 裝置中如何執(zhí)行調(diào)度安排。圖18是根據(jù)該實施例的全息圖記錄/再生裝置100的示意圖， 在中心示出才艮據(jù)全息圖記錄裝置實施例的光學部。對上面描述中涉 及的相同部分給出相同的參考標號，并在這里省略關于其的描述。 特別地，該實施例的主要部分是涉及通過全息圖記錄/再生裝置100 進行記錄的部件，將其描述為全息圖記錄裝置是充分的。然而，為 了易于理解全息圖記錄裝置的操作，還將在下面描述涉及再生的部 分。在全息圖記錄/再生裝置100中，可排除涉及再生功能的部分(例 如，圖像傳感器25)，并可將該實施例設置為不具有再生功能的全 息圖記錄裝置。在全息圖記錄/再生裝置100中配置用于伺月良控制的光學系統(tǒng) 30。通過對包括在用于伺月良控制的光學系統(tǒng)30中的主要光學部分 給出參考標號來給出簡要描述。用于伺服控制的光源28發(fā)射用于 伺服控制的光束。用于伺服控制的光束具有與來自用于記錄/再生的 激光源20的光束的波長不同的波長。因此，由于用于伺服控制的 光束是具有較長波長的光束(例如，來自紅色激光的光束)，所以 可以分離用于伺服控制的光束和用于記錄/再生的光束。此外，由于 光敏聚合物不與紅色光束反應，所以紅色光束不影響記錄層50a(參 考圖4)。射束分裂器27用于將來自全息圖記錄介質50的返回光引導到 光電探測器29，并且光電探測器29具有例如^果測器^皮分為多個部 分以處理用于聚焦伺服(由圖18中的符號F表示的方向上的位置 控制)的像散以及用于輻射(跟軌)伺服(由圖18中的符號T表 示的方向上的位置控制)的推挽式方法的結構。分色鏡34是對用 于伺服控制的光學系統(tǒng)30和用于記錄/再生的光學系統(tǒng)公共的光學 部分，并且是分離用于伺月良控制的光束和用于記錄/再生的光束的波
長分離元件。反射鏡56改變用于伺服控制的光束和用于記錄/再生 的振光束的傳播方向并將它們引導到物鏡24,以及改變來自全息圖 記錄介質50的地址槽50c (參考圖5 )和全息圖的每個衍射光的傳 播方向并將它們引導到用于伺服控制的光學系統(tǒng)30和用于記錄/再 生的光學系統(tǒng)。反射鏡56還起到用于執(zhí)行上迷角度復用的結構部 分的作用。主軸電4幾51關于全息圖記錄介質50的圓盤形狀的幾何中心旋 轉具有與過去的諸如CD和DVD的光盤相似外形的全息圖記錄介 質50。通過來自控制部60的控制信號控制全息圖記錄介質50的旋 轉位置。溫度傳感器70祐j文置為與全息圖記錄介質50接觸或靠近 全息圖記錄介質50以降低傳熱速率，并感測全息圖記錄介質50的 溫度，以及向控制部60通知所感測的溫度。將通過全息圖記錄/再生裝置100 4丸行的用于記錄的才喿作描述 為將由控制部60順序寺丸行的步驟。(記錄準備步驟)感測全息圖記錄介質50的溫度。通過使用用于伺服控制的光 學系統(tǒng)30 4丸4亍伺服控制，以及通過使用用于伺力良控制的紅色光束 讀取記錄在全息圖記錄介質的最內(nèi)周報頭處的關于介質靈敏度的 信息，并讀取消耗M賴的值，其是報頭處記錄的累積消耗M併(或 者可以使用全息圖記錄裝置的控制部60中存儲的信息)。然后，根 據(jù)介質靈敏度、消耗M/#以及當前溫度計算再生操作中預定衍射效 率的每一個記錄階段的記錄能量(用于寫一頁紙)，并計算用于照 射藍色光束的時間。通過使用用于伺服控制的光學系統(tǒng)30在將被寫入的區(qū)域中定 位用于伺服控制的紅色光束。反射鏡的角度是預定的。因此，同樣
當發(fā)射藍色光束時，在記錄位置處正確適當?shù)亍肺闹盟{色光束的位置。控制空間光調(diào)制器22。換句話說，為了在全息圖記錄介質50 上才丸行記錄操作，基于記錄數(shù)據(jù)在信號光空間光調(diào)制部46上顯示 用于產(chǎn)生信號光的信號光模式以及在參照光空間光調(diào)制部47上顯 示用于產(chǎn)生參照光的參照光模式。通過上面的步驟，完成用于在全息圖記錄介質50上寫記錄凄史 據(jù)的準備。(記錄步驟)使激光源20輸出光。使激光源20輸出光的時間等于用于在上 面的步驟中計算的用于照射藍色光束的時間。結果，信號光和參照光的每一個都穿過射束分裂器23和分色 鏡34，并被反射鏡56反射。然后，通過物鏡24將光束大小減小到 適合于記錄/再生的光束大小，并且將信號光和參照光的每一個照射 到全息圖記錄介質50。信號光和參照光在全息圖記錄介質50的記 錄層50a中重疊，并形成全息圖，乂人而記錄i己錄彩:據(jù)。可交替重復準備步驟和記錄步驟以進行記錄。這里，可為記錄 一頁的每個操作執(zhí)行準備步驟和記錄步驟的組合?？蛇x地，代替記錄一頁的每個操作，可在準備步驟之后連續(xù)記錄多頁。例如，可以地，當由溫度傳感器70感測的溫度改變量超過預定量時執(zhí)行準備 步驟。
作為全息圖記錄介質預定區(qū)域的報頭區(qū)域可以是可寫入?yún)^(qū)域， 例如，數(shù)據(jù)可被記錄為全息圖的區(qū)域，并且可在其中順序寫入累積增加的消耗M賴。然后，通過在執(zhí)行寫操作前檢查消耗M/弁，可在 低于最大消耗M賴的范圍內(nèi)寫入數(shù)據(jù)?？蛇x地，通過在上述控制部 中配置的隨機存取存儲器(RAM)中存儲消耗膨#，可以獲得相同 的效果，而不需要在全息圖記錄介質記錄M/弁。在用于控制恒定衍射效率的記錄能量的方法中，代替控制來自 激光源20的光束的照射時間或來自激光源20的光束的強度，可在 光徑中的某些位置方文置快門，并且可以通過打開或關閉快門來調(diào)節(jié) 光束(包括信號光和參照光)的照射時間?？蛇x地，可通過波片和 極化射束分裂器調(diào)節(jié)記錄光能量(參照光或信號光的強度或者參照 光和信號光的強度)。在上述方式中，即使在全息圖記錄介質的溫度不同的情況下， 也可以執(zhí)行記錄操作使得衍射效率在記錄操作中具有預定值。當在 記錄操作期間改變溫度時，可以執(zhí)行記錄操作以使衍射效率具有預 定值。上面的實施例僅是本發(fā)明的實施例，本發(fā)明不限于上面的實施 例。例如，已經(jīng)描述了同軸;改置信號光和參照光的同軸方法，還可 以在雙光束方法(信號光和參照光通過不同的光學部分輸入到全息 圖記錄介質)中基于相同的技術思想實現(xiàn)本發(fā)明。此外，可通過透 射型或反射型空間光調(diào)制器實現(xiàn)本發(fā)明。本領域的技術人員應該理解，根據(jù)設計要求和其它因素，可以 有多種修改、組合、再組合和改進，均應包含在本發(fā)明的權利要求 或等同物的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種全息圖記錄裝置，通過在根據(jù)記錄數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光與來自與所述信號光相同的光源的參照光之間引起干涉來在全息圖記錄介質的記錄層上記錄全息圖，所述裝置包括信號光空間光調(diào)制部，顯示用于產(chǎn)生所述信號光的信號光模式；參照光空間光調(diào)制部，顯示用于產(chǎn)生所述參照光的參照光模式；控制部，控制將被顯示在所述信號光空間光調(diào)制部上的所述信號光模式的形式和將被顯示在所述參照光空間光調(diào)制部上的所述參照光模式的形式，并控制所述信號光和所述參照光的光能；以及溫度傳感器，感測所述全息圖記錄介質的溫度，其中，所述控制部根據(jù)所述全息圖記錄介質在記錄時的溫度向所述全息圖記錄介質照射預定量的光能，使得向記錄后的所述全息圖照射所述參照光所引起的衍射光的衍射效率可以等于預定值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的全息圖記錄裝置，其中，使所述衍射效 率具有恒定值。
3. 根據(jù)權利要求1所述的全息圖記錄裝置，其中，通過改變輸出 所述信號光和所述參照光的時間來控制所述光能。
4， 才艮據(jù)權利要求1所述的全息圖記錄裝置，其中，通過改變所述 信號光和/或所述參照光的光強度來控制所述光能。
5. 根據(jù)權利要求1所述的全息圖記錄裝置，其中通過共享所述記錄層的相同區(qū)i或形成多個全息圖；以及所述控制部進行控制，以將表示在所述相同區(qū)域上形成 的全息圖數(shù)量的消耗量M數(shù)記錄在所述全息圖記錄介質的存 儲區(qū)域中或所述控制部的存儲區(qū)域中。
6. 才艮據(jù)權利要求1所述的全息圖記錄裝置，其中，根據(jù)所述全息 圖記錄介質的溫度改變上游處理的時間，其中，所述上游處理 是在記錄之前階卓史中的處理。
7. —種全息圖記錄介質，包括記錄層，通過在根據(jù)記錄數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光與來自與所 述信號光相同的光源的參照光之間引起干涉來在其上記錄全 息圖，其中，預先在預定區(qū)域中記錄關于與記錄所述全息圖時 所述全息圖記錄介質的溫度相對應的、用于獲得等于預定值的 衍射效率的記錄能量的信息。
8. 根據(jù)權利要求7所述的全息圖記錄介質，其中，關于記錄能量 的所述信息;故記錄為在指定用于記錄的所述信號光和所述參 照光的強度情況下^r出所述信號光和所述參照光的時間。
9. 一種全息圖記錄方法，通過在根據(jù)記錄數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光與來 自與所述信號光相同的光源的參照光之間引起干涉來在全息 圖記錄介質的記錄層上記錄全息圖，所述方法包括以下步驟感測所述全息圖"i己錄介質的溫度；以及才艮據(jù)所述全息圖記錄介質在記錄時的溫度向所述全息圖 記錄介質照射預定量的光能，使得向記錄后的所述全息圖照射 所述參照光所引起的衍射光的衍射效率可以等于預定值。
全文摘要
一種全息圖記錄裝置，通過在根據(jù)記錄數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光與來自與信號光相同的光源的參照光之間引起干涉來在全息圖記錄介質的記錄層上記錄全息圖。該裝置包括信號光空間光調(diào)制部，顯示用于產(chǎn)生信號光的信號光模式；參照光空間光調(diào)制部，顯示用于產(chǎn)生參照光的參照光模式；控制部，控制將被顯示在信號光空間光調(diào)制部上的信號光模式的形式以及將被顯示在參照光空間光調(diào)制部上的參照光模式的形式，并控制信號光和參照光的光能；以及溫度傳感器，感測全息圖記錄介質的溫度。
文檔編號G03H1/04GK101162379SQ200710163718
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權日2006年10月11日
發(fā)明者外石滿 申請人:索尼株式會社