专利名称：全息记录装置及方法、全息再现装置及方法、及全息记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过使用全息图进行记录操作的全息记录装置、全息再现装置、全息记录方法、全息再现方法、及全息记录介质。
背景技术：
通过使用全息图记录数据的全息记录装置的发展正在进行。
在全息记录装置中，从激光产生两种光，就是说调制信号光(在其上叠加数据)和不被调制的基准光，并且用来照射全息记录介质的同一位置。结果，信号光和基准光在全息记录介质上相互干涉，由此在照射点处形成衍射光栅(全息图)，从而数据记录在全息记录介质上。
通过用基准光照射记录的全息记录介质，从在记录期间已经形成的衍射光栅产生衍射光(再现光)。由于再现光包括在当进行记录时产生的信号光上叠加的数据，所以光接收元件可接收再现光，并且再现记录的信号。
为了在全息记录介质上记录大量信息，大量全息图可以形成在全息记录介质上。在这种情况下，全息图不必形成在全息记录介质的不同位置上。就是说，全息图作为改变基准光的入射角度的结果，可以形成在全息记录介质的同一位置上。这叫做“多路复用记录”(角分多路复用)。通过使用在再现操作中与在记录操作中相同的基准光、与形成在同一位置上的全息图相对应的再现光、及通过扩展，可得到数据。
全息记录装置通过使用相位相关多路复用而使其记录容量增大的发展正在进行(参照，例如日本未审查专利申请公报No.11-242424)，该相位相关多路复用是多路复用记录的一种类型。
然而，在相位相关多路复用中，通过在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置而进行多路复用记录。因此，为了增大记录容量，必须精确地把这种移动量控制到非常小的值。
鉴于上述情形，本发明的目的在于，提供一种能在全息记录介质上容易地进行多路复用记录和再现的全息记录装置、全息再现装置、全息记录方法、全息再现方法、及全息记录介质。
发明内容
A.本发明提供一种全息记录装置，该全息记录装置包括激光源，它发射激光；分光元件，它把从激光源发射的激光划分成信号光和基准光；光调制元件，它调制在分光元件处划分的信号光；相位调制元件，它调制在分光元件处划分的基准光的相位；光学系统，它把在光调制元件处调制的信号光和其相位在相位调制元件处已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质的大体同一位置上；及距离控制机构，它控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
通过控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离，在全息记录介质上可进行多路复用记录。在普通相位相关多路复用方法中，作为在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置的结果进行多路复用记录，而在本发明中，有可能进行多路复用记录，而不用在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置。
类似于普通相位相关多路复用方法，有可能作为在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置的结果进一步增大记录容量。这里，与普通相位相关多路复用方法相比，有可能进行足够量的移动。
(1)光学系统可以包括把信号光和基准光都聚焦在全息记录介质上的物镜。
由于信号光和基准光的焦点调节可由单个物镜进行，所以容易地进行聚焦控制。
这里，光学系统可以包括仅透过信号光和基准光之一的透镜。
可容易地改变信号光的焦深和基准光的焦深。
(2)光学系统可以包括第一物镜和第二物镜。第一物镜把信号光聚焦在全息记录介质上，并且第二物镜把基准光聚焦在全息记录介质上。
由于信号光和基准光分别由第一物镜和第二物镜进行聚焦，所以光学系统容易建造。
B.本发明也提供一种全息再现装置，该全息再现装置包括激光源，它发射激光；相位调制元件，它把从激光源发射的激光相位调制成基准光；光学系统，它把其相位在相位调制元件处已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质上；及距离控制机构，它控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
通过控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离，可再现通过多路复用记录而记录在全息记录介质上的东西。在普通相位相关多路复用方法中，作为在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置的结果再现由多路复用记录所记录的东西，而在本发明中，有可能再现由多路复用记录所记录的东西，而不用在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置。
C.本发明也提供一种全息记录方法，该全息记录方法包括分光步骤，把从激光源发射的激光划分成信号光和基准光；光调制步骤，由光调制元件调制在分光步骤中划分的信号光；相位调制步骤，由相位调制元件调制在分光步骤中划分的基准光的相位；光聚焦步骤，把在光调制步骤中调制的信号光和其相位在相位调制步骤中已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质的大体同一位置上；及距离控制步骤，控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
通过控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离，在全息记录介质上可进行多路复用记录。在普通相位相关多路复用方法中，作为在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置的结果进行多路复用记录，而在本发明中，有可能进行多路复用记录，而不用在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置。
D.本发明也提供一种全息再现方法，该全息再现方法包括相位调制步骤，由相位调制元件把激光相位调制成基准光，该激光从激光源发射；光聚焦步骤，把其相位在相位调制步骤中已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质上；及距离控制步骤，控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
通过控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离，可再现通过多路复用记录而记录在全息记录介质上的东西。在普通相位相关多路复用方法中，作为在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置的结果再现由多路复用记录所记录的东西，而在本发明中，有可能再现由多路复用记录所记录的东西，而不用在全息记录介质的表面的方向上移动光聚焦位置。
E.本发明也提供一种在其上由全息记录方法记录数据的全息记录介质。该全息记录方法包括分光步骤，把从激光源发射的激光划分成信号光和基准光；光调制步骤，由光调制元件调制在分光步骤中划分的信号光；相位调制步骤，由相位调制元件调制在分光步骤中划分的基准光的相位；光聚焦步骤，把在光调制步骤中调制的信号光和其相位在相位调制步骤中已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质的大体同一位置上；及距离控制步骤，控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
如上所述，本发明提供一种能在全息记录介质上容易地进行多路复用记录和再现的全息记录装置、一种全息再现装置、一种全息记录方法、一种全息再现方法、及一种全息记录介质。
图1是根据本发明实施例的一种全息记录装置的光学单元的示意图。
图2是光学单元一部分的放大示意图。
图3是由全息记录装置记录/再现的全息图的示意图。
图4是示意图，表示当把信号光的焦点调节到凹槽并且把基准光的焦点调节到在凹槽前面的位置时在信号光与基准光之间的干涉状态。
图5是示意图，表示当把信号光的焦点调节到在凹槽前面的位置并且把基准光的焦点调节到凹槽时在信号光与基准光之间的干涉状态。
图6是示意图，表示在全息记录装置中的基准光的一种形式。
图7是示意图，表示在全息记录装置中的基准光的另一种形式。
图8是示意图，表示在凹槽与用来照射全息记录介质的伺服光束之间的关系。
图9是示意图，详细表示光接收元件的结构。
图10是驱动光学单元的驱动机构的例子的示意图。
图11是用于相位调制元件的位置控制机构的例子的示意图。
图12是物镜单元的内部结构的例子的示意图。
图13是示意图，详细表示位置探测器的结构。
图14是曲线图，表示位置探测器的特性。
图15是控制相位调制元件位置的控制系统的例子的方块图。
图16是示意图，表示用于相位调制元件的位置控制机构的另一个例子。
图17是物镜单元的内部结构的例子的示意图。
图18是用于相位调制元件的位置控制机构的另一个例子的示意图。
图19是控制物镜位置和相位调制元件位置的控制系统的例子的方块图。
图20是光学单元的例子的示意图，在该光学单元中，物镜和相位调制元件由机械装置驱动。
图21是一种全息记录装置的光学单元的示意图，在该光学单元中，信号光和基准光从不同的光路入射在全息记录介质上。
具体实施例方式
下面参照附图将描述本发明的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种全息记录装置的光学单元100的示意图。图2是光学单元100的一部分的放大示意图。在图2中，为了简单起见，现在表示光学元件的一部分。
如图1和2中所示，全息记录装置用来把信息记录到全息记录介质101上和从其再现信息，并且包括光学单元100。
光学单元100包括记录/再现光源111、准直透镜112、偏振束分光镜113、反射镜121、针孔122、空间光调制器123、反射镜124、分色镜125、凹透镜126、物镜127、法拉第(Faraday)元件131和132、偏振束分光镜133、图像拾取元件134、反射镜141、光屏蔽板142、相位调制元件143、伺服光源151、准直透镜152、格栅153、分束器154、聚光透镜155、圆透镜156、光接收元件157、及伺服驱动单元158。
全息记录介质101具有保护层102、记录层103、凹槽104、及反射层105，并且用来在其上记录由信号光和基准光产生的干涉条纹。
保护层102是用来保护记录层103免受周围环境的层。
记录层103用来在其上记录作为折射率(或透射率)的变化的干涉条纹。可以使用有机材料或无机材料，只要材料是一种其折射率(或透射率)按照光强度变化的材料。
可用无机材料是例如光敏折射材料，如铌酸锂(LiNbO3)，其折射率通过光电效应按照曝光量变化。
可用有机材料是例如光聚合光敏聚合物。在光聚合光敏聚合物的初始状态下，单体均匀地分散在基体聚合物中。当这用光照射时，单体在曝光部分处被聚合。随着聚合进行，单体从附近运动，从而单体的密度依据位置而变化。
因而，当记录层103的折射率(或透射率)按照曝光量变化时，由在基准光与信号光之间的干涉产生的干涉条纹可记录在全息记录介质101上，作为折射率(或透射率)的变化。
全息记录介质101由驱动装置(未表示)运动或转动，从而在空间光调制器123处的图像可记录为多个全息图。
由于全息记录介质101运动，所以在全息记录介质101上沿在其运动方向上形成的轨道进行记录/再现。
提供凹槽104，用来进行例如关于全息记录介质101的跟踪操作或聚焦操作的伺服控制。就是说，凹槽104沿全息记录介质101的轨道形成。通过按照凹槽104控制信号-光-聚焦位置和深度，进行跟踪伺服操作和聚焦伺服操作。
记录/再现光源111是激光源。例如，可以使用具有405[nm]波长的激光二极管(LD)或具有532[nm]波长的Nd-YAG激光器。
准直透镜112是把激光转换成平行光的光学元件，借助于激光，该光学元件由记录/再现光源111照射。
偏振束分光镜113是把来自准直透镜112和入射在其上的平行光划分成信号光和基准光的光学元件。从偏振束分光镜113，s-波信号光向反射镜121传播，并且p-波基准光向反射镜141传播。
反射镜121、124、及141反射入射在其上的光，并且改变光的方向。
针孔122是减小信号光的光束尺寸的光学元件。
空间光调制器123是空间(这里，两维地)调制信号光并且叠加其上的数据的光学元件。对于空间光调制器123，可以使用是透射元件的透射液晶元件。对于空间光调制器，也有可能使用GLV(格栅光值)元件、或是反射元件的反射液晶或DMD(数字微型反射镜装置)。
分色镜125是用来使用于记录/再现的光(就是说，来自记录/再现光源111的激光)和用于伺服操作的光(就是说，来自伺服光源151的激光)的光路相同的光学元件。由于来自记录/再现光源111的激光的波长和来自伺服光源151的激光的波长不同，所以分色镜125让从记录/再现光源111发射的记录/再现光通过，并且反射从伺服光源151发射的伺服光。分色镜125使其表面经受薄膜处理，从而通过所有记录/再现光并且全反射伺服光。
凹透镜126是使信号光的聚焦性质与基准光的聚焦性质不同的透镜。凹透镜126只通过信号光，从而在全息记录介质101处的信号光的聚焦深度和基准光的聚焦深度不同。
物镜127是用来把信号光和基准光都聚焦到全息记录介质101上的光学元件。
法拉第元件131和132每个是用来转动偏振平面的光学元件。入射在法拉第元件131上的s-偏振光使其偏振平面转动45度，并且在法拉第元件132处转换回原始s-偏振光。
偏振束分光镜133是用来使从法拉第元件131入射在其上的偏振光通过并且用来反射由全息记录介质101反射的且从法拉第元件132返回的返回光(再现光)的光学元件。这通过Faraday元件131和132及偏振束分光镜133的组合而实现。
图像拾取元件134是用来输入在再现光中包含的图像的元件。例如，对于图像拾取元件134，可以使用CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)。
光屏蔽板142是用来阻塞基准光的一部分从而它不与信号光重叠的光学元件。
相位调制元件143是用来提供具有随机相位或一定相位图案的基准光的光学元件，并且可以叫做相位掩模。对于相位调制元件143，可以使用毛玻璃、漫射体、或空间相位调制器。也可以使用其中记录相位图案的全息元件。通过全息元件的再现使光具有待产生的相位图案。
伺服光源151是用来进行伺服控制(如跟踪伺服操作或聚焦伺服操作)的光源，并且发射激光，该激光的波长与从记录/再现光源111发射的激光的波长不同。伺服光源151例如是激光二极管，它具有诸如650nm的振荡波长，相对于全息记录介质101具有很小敏感度。
准直透镜152是把激光转换成平行光的光学元件，借助于该激光它由伺服光源151照射。
格栅153是用来把来自准直透镜152的激光划分成三个光束的光学元件，并且包括两个元件。激光为了进行伺服控制而被划分。
分束器154是用来使来自格栅153的激光通过并且用来反射从全息记录介质101反射且返回到分束器154的返回光的光学元件。
聚光透镜155是用来把来自分束器154的返回光聚集在光接收元件157上的光学元件。
圆透镜156是用来把从聚光透镜155传播的激光的光束形式从圆形转换到椭圆形的光学元件。
光接收元件157是用来接收返回光、和用来输出用来进行跟踪伺服控制的跟踪误差信号和用来进行聚焦伺服控制的焦点误差信号的元件。
伺服驱动单元158是用来基于由光接收元件157的输出已经产生的焦点误差信号和跟踪误差信号驱动物镜127以进行跟踪控制和聚焦控制的驱动机构。伺服驱动单元158包括驱动线圈161和162。
(全息记录装置的操作)下面将给出全息记录装置的操作的概述。
A.记录将给出全息记录装置在它进行记录操作时的操作的概述。
从记录/再现光源111发射的激光由准直透镜112转换成平行光，并且平行光由偏振束分光镜113划分成s-波信号光和p-波基准光。
信号光由反射镜121反射，由针孔122形成具有预定光束尺寸的光，及使其强度由空间光调制器123空间地调制。由空间光调制器123调制的激光穿过法拉第元件131、偏振束分光镜133、及法拉第元件132，并且由反射镜124反射，从而穿过在全息记录介质101处进行焦点调节的凹透镜126。
已经穿过偏振束分光镜113的基准光由反射镜141反射，并且只有光束的中央部分由光屏蔽板142阻塞，以把基准光形成具有预定光束形式的一种光。因此，它不由反射镜124反射，从而其光路与信号光的光路相同。
物镜127把记录光和基准光聚焦在全息记录介质101的大体同一位置上，以在全息记录介质101上形成干涉条纹。结果，由空间光调制器123空间调制的信息在全息记录介质101上记录为全息图。
这里，通过运动(移动)整个单元100或全息记录介质101并且使信号光和基准光撞击在大体同一位置上，空间调制数据在全息记录介质101上记录为全息图。这里，要求的运动量(移动量)取决于相位调制元件143的相位图案的节距。
通过在与全息记录介质101的表面相垂直的方向(就是说，深度方向)上运动(移动)相位调制元件143或整个单元100并且使信号光和基准光入射在全息记录介质101上，记录空间调制数据。
通过基于由来自光接收元件157的输出信号已经产生的伺服信号操作伺服驱动单元158，克服跟踪操作和聚焦操作的移动问题。其细节以后将给出。
B.再现将给出全息记录装置在它进行再现操作时的操作的概述。
当要进行再现操作时，信号光被阻塞，并且只有基准光入射在全息记录介质101上。
从记录/再现光源111发射并且透射过偏振束分光镜113的基准光由反射镜141反射，并且只有光束的中央部分由光屏蔽板142阻塞。此后，基准光穿过分色镜125，并且转换成与在记录操作中具有相同相位图案的光。然后，转换的基准光入射在全息记录介质101上。
当与在记录操作中具有相同相位图案的基准光入射在全息记录介质101上时，由记录在全息记录介质101上的全息图产生衍射光(再现光)。
产生的再现光在相反方向上通过信号光光路传播。因而，它穿过物镜127、凹透镜126、及分色镜125，并且由反射镜124反射。
由反射镜124反射的再现光是这样的，使得偏振方向由法拉第元件132转动。结果，来自法拉第元件132的再现光由偏振束分光镜133反射，并且由图像拾取元件134转换成与在空间光调制器123处的空间两维数据相对应的电信号。来自图像拾取元件134的输出由信号处理器(未表示)二进制化，并且转换成时间序列二进制数据。
这里，通过在平面中运动(移动)全息记录介质101或整个单元100并且使基准光入射在全息记录介质101上进行再现的位置上，再现预定数据。
有可能作为与在全息记录介质101的表面相垂直的方向(就是说，深度方向)上运动(移动)相位调制元件143或整个单元100的结果，取出已经在深度方向上多路复用的数据。
图3是由全息记录装置记录/再现的全息图的示意图。
如图3中所示，当由空间光调制器123空间调制的信号光与由相位调制元件143提供有随机相位图案或具有一定规则性的相位图案的基准光干涉时，全息图记录在全息记录介质101上。通过用与在记录操作中具有相同相位图案的基准光照射全息记录介质101，再现记录的全息图(相位相关多路复用方法)。
这里，多路复用记录可通过在与全息记录介质101的表面相平行的方向上移动全息记录介质101和单元100中的任一个或两个而进行。在这时，由于基准光具有相位图案，所以这种移动量可能非常小。
通过改变全息记录介质101与相位调制元件143之间的相对距离，有可能在厚度方向(与表面相垂直的方向)上改变相位图案。因此，在全息记录介质101的厚度方向上可进行多路复用记录/再现。
多路复用记录的方向可被适当地选择。可在全息记录介质101的表面的方向上进行多路复用记录之后进行在厚度方向上的多路复用记录。可选择地，颠倒是可能的，就是说，可在全息记录介质101的厚度方向上的多路复用记录之后进行在全息记录介质101的表面的方向上的多路复用记录。
在图1和2中，通过只使信号光穿过凹透镜126，信号光的焦点可调节到凹槽104，并且基准光的焦点调节到在凹槽104前面的位置。
图4是示意图，表示以上所提到的那样当调节焦点时的干涉状态。
作为信号光与基准光之间的干涉结果而记录全息图。在这时产生的全息图是透射格栅。在再现期间，衍射光通过使用基准光被再现，再现的衍射光由反射层105反射，并且反射的衍射光被取出作为再现光。
图5是示意图，表示当通过使用凸透镜126a而不是凹透镜126把信号光的焦点调节到在凹槽104前面的位置并且把基准光的焦点调节到凹槽104时，信号光与基准光之间的干涉状态。
这里，作为由反射层105反射的基准光的分量与信号光之间的干涉的结果而记录全息图。类似于当进行再现时，由基准光的反射分量产生衍射光。
也有可能，例如，把信号光和基准光的焦点都调节到在凹槽104前面的位置或者把信号光和基准光的焦点都调节到在凹槽104后面的位置。
尽管在图1和2中，凹透镜126放置在信号光中用来将基准光聚焦在信号光前面，但凸透镜可以放置在基准光中。尽管在图5中，凸透镜126a放置在信号光中，但凹透镜可以放置在基准光中。
图6是示意图，表示在图1和2中表示的基准光的一种形式。基准光入射在全息记录介质101上，以围绕信号光。
可选择地，有可能使两个基准光从信号光的两侧入射在全息记录介质101上，如图7中所示。也有可能使基准光仅从信号光的一侧而不是从两侧入射在全息记录介质101上。也可以使用三个或四个基准光。
下面将描述全息记录装置的伺服操作。
从伺服光源151发射的激光束(伺服光束)由准直透镜152转换成平行光，平行光由格栅153划分成多个光束，及划分光束入射在分束器154上。伺服光束穿过分束器154，并且由分色镜125反射。由分色镜125反射的伺服光束由物镜127变细，并且用来照射全息记录介质101。
由全息记录介质101的反射层105反射的伺服光束穿过物镜127，由分色镜125反射，及入射在分束器154上。伺服光束由分束器154反射，并且由聚光透镜155变细。然后，引起象散现象发生在圆透镜156处，并且伺服光束入射在光接收元件(光电检测器)157上。
图8是示意图，表示在凹槽104与用来照射全息记录介质101的伺服光束之间的关系。
如图中所示，伺服光束由格栅153划分成诸伺服光束，从而用中央光束C和在中央光束C两侧存在的光束S1至S4照射凹槽104。格栅153包括两个格栅部分，其中一个格栅部分产生光束S1和S2，并且另一个格栅部分产生光束S3和S4。
伺服光束S1至S4以倾斜方式布置，从而例如仅射在凹槽104的一半上。光束S1和S2及光束S3和S4在相反方向上倾斜。
伺服光束不必布置在记录/再现光束的中心处，从而它们可以布置在任何地方。
图9是示意图，详细表示光接收元件157的结构。如图中所示，光接收元件157包括八个元件部分A至H。光束S3入射在元件部分G上，光束S1入射在元件部分E上，光束C入射在元件部分A至D上，光束S2入射在元件部分F上，及光束S4入射在元件部分H上。
基于八个元件部分A至H的输出PA至PH由如下计算产生焦点伺服误差信号和跟踪伺服误差信号。
焦点误差信号(焦点误差)(PA+PC)-(PB+PD)跟踪误差信号(跟踪误差)PE-PF当伺服驱动单元158的线圈161和162基于这些误差信号驱动物镜127时，执行焦点伺服操作和跟踪伺服操作。
图10是驱动在图1和2中表示的光学单元100的驱动机构的示意图。
如图中所示，光学单元100布置在运输台170上，并且齿轮171安装到光学单元100的一端上。电机172、和减速电机172的转动的齿轮173安装在运输台170上在另一侧处。电机172与齿轮173、和齿轮173与齿轮171彼此啮合，从而以穿过物镜127的光轴174为中心转动光学单元100。
轴175安装到运输台170上，从而通过电机(未表示)允许其在全息记录介质101的内周缘方向和外周缘方向上(就是说，在双头箭头176的方向上)运动。全息记录介质101布置在光学单元100上方，并且由主轴电机(未表示)转动。
结果，全息图可在全息记录介质101上的适当位置处被记录或再现。
将描述用来相对于全息记录介质101控制相位调制元件143的位置的位置控制机构。
图11是用于相位调制元件143的位置控制机构的示意图。
包括物镜127和相位调制元件143的物镜单元181布置在光学单元100a处。线圈182安装在光学单元100a的两侧处，并且通过悬架183安装到托架184上。
安装到托架184上的磁体185布置在相对线圈182的诸侧处。
当使电流流过线圈182时，由磁体185的磁场产生电磁力，使光学单元100a竖直地运动。
由于全息记录介质101正在转动，所以其到物镜127的距离由于例如其表面的偏转而变化。因此，基于焦点误差信号使电流流过线圈182以竖直地运动整个光学单元100a，由此进行焦点伺服操作。
图12是物镜单元181的内部结构的示意图。
物镜127安装到保持器191上，并且固定到光学单元100a的壳体上。相位调制元件143安装到在物镜127下面的保持器193上，线圈194安装到相位调制元件143的两侧上，并且反射板195安装到线圈194之一上。
保持器193由悬架196安装到物镜单元181的壳体上，从而相位调制元件143可竖直地运动。在相对线圈194的诸侧上，磁体197安装到光学单元100a的壳体上。位置探测器198安装在反射板195的上方，并且可相对于物镜127探测相位调制元件143的竖直位置。
图13是示意图，详细表示位置探测器198的结构。
位置探测器198包括布置在同一包装中的LED 201和位置探测元件202。从LED 201发射的光由反射板195反射，并且入射到位置探测元件202上。
图14是曲线图，表示位置探测器198的特性。
如图中所示，是来自位置探测器198的输出的输出电压相对于位置探测器198与反射板195之间的距离线性地变化。
图15是控制相位调制元件143的位置的控制系统的方块图。
例如，当相位调制元件143与物镜127之间的距离在P1处，并且这个距离从P1变到P2时，来自位置探测器198的输出电压V1输入到误差放大器211的输入端。
目标值电压V2输入到误差放大器211的另一个输入端，并且放大在V2与V1之间的误差。其输出通过线圈驱动电路213使电流流过线圈194，作为伺服系统的该线圈驱动电路213的特性由布置成跟随误差放大器211的环路滤波器212优化。
在线圈194中的电流和磁体197的磁场使电磁力作用在线圈194处，从而例如，当来自误差放大器211的输出电压的极性为正时，正电流流过线圈194，作为其结果，相位调制元件143进一步远离物镜127运动。由于这使来自位置探测器198的输出电压接近目标电压V2，所以误差放大器211的输出电压被减小，使距离停止在P2处。
当相位调制元件143与物镜127之间的距离是在P4处，并且从P4到P3变化时，来自误差放大器211的输出电压的极性变成为负的。因此，负电流流过线圈194，使相位调制元件143运动得更靠近物镜127。这使来自位置探测器198的输出接近V3，从而来自误差放大器211的输出电压被减小，使距离停止在P3处。
因而，由于控制电路提供负反馈，所以相位调制元件143在所有时间都被控制在其中作为目标值输入的电压输入V2等于位置探测器198的输出电压的位置处。如以上描述的那样，当输入目标值V3、V4等时，相位调制元件143与物镜127之间的距离可分别设置在P3、P4等处，从而它们之间的距离在所有时间都保持在一定值处。
图16是示意图，表示用于相位调制元件143的位置控制机构的另一个例子。包括物镜单元181b的光学单元100b固定到托架184b上。
图17是布置在光学单元100b中的物镜单元181b的示意图。
如图17中所示，相位调制元件143安装到保持器193b上，线圈194b安装到相位调制元件143的两侧，及反射板195安装到线圈194b之一上。保持器193b由悬架196b安装到保持器191b上，从而相位调制元件143可竖直地运动。
安装到保持器191b上的磁体197b布置在相对线圈194b的诸侧处。位置探测器198安装在反射板195的上方，并且可相对于物镜127探测相位调制元件143的竖直位置。如已经提到的那样，控制系统把物镜127与相位调制元件143之间的距离控制在一定值处。
物镜127安装到保持器191b上，并且由悬架221固定到光学单元100b的壳体上。线圈222安装到保持器191b上。在相对线圈222的诸侧处，磁体223安装到物镜单元181b的壳体上。
例如，转动盘表面的偏转使全息记录介质101与物镜127之间的距离变化。因此，基于焦点误差信号使电流流过线圈222，以竖直或水平地一起运动相位调制元件143和安装到保持器191b上的物镜127，由此进行焦点伺服/跟踪伺服操作，线圈222安装到该保持器191b上。就是说，在这个例子中，光学单元100b被固定，并且布置在光学单元100b处的、用于焦点伺服操作和用于相位调制元件143的执行器操作。
图18是与用于相位调制元件143的位置控制机构的另一个例子相关的物镜单元181c的示意图。
如图18中所示，相位调制元件143安装到保持器193b上。保持器193b由悬架196b安装到保持器225上。在相对线圈194b的诸侧处，磁体197b安装到保持器225上。保持器225固定到物镜单元181c的壳体上。
位置探测器198安装在反射板195下面，并且可相对于物镜单元181c探测相位调制元件143的竖直位置。
在这种情况下，由于位置探测器198安装到保持器225上，所以物镜单元181c与相位调制元件143之间的距离被控制。
物镜127安装到保持器191b上，并且由悬架221固定到物镜单元181c的壳体上。
线圈222安装到保持器191b上。在相对线圈222的诸侧处，磁体223安装到物镜单元181c的壳体上。
例如，转动盘表面的偏转使在全息记录介质101与物镜127之间的距离变化。因此，基于焦点误差信号使电流流过线圈222以竖直地运动物镜127，由此进行焦点伺服操作。
就是说，在这个例子中，物镜单元181c被固定，并且用于焦点伺服操作和相位调制元件143的执行器(线圈222)被独立地操作。
当相对于全息记录介质101的厚度方向相位调制元件143的位置的公差较宽时，这个例子是便利的。在这个系统中，当作为运动整个单元100的结果进行伺服操作时，人们可能认为操作缓慢。然而，在全息记录中的线性速度是普通CD或DVD的十分之几或百分之几。因此，它是非常小的伺服带，从而它不是非常严重的问题。
如以上描述的那样，在物镜单元181c中，焦点伺服电路控制物镜127，从而其与全息记录介质101的距离是一定值；和相位调制元件143，从而它布置在目标位置处。
尽管这两个都分离地被控制，但例如当物镜127已经由焦点伺服操作运动时，更希望也把相位调制元件运动相同的量。就是说，希望同步地操作它们两个。
图19是控制物镜127的位置和相位调制元件143的位置的控制系统的方块图。
在图19中，伺服电路214使电流基于用于操作的焦点误差信号流过线圈222。
由于流过线圈222的电压或电流的直流分量与物镜127的运动距离成比例，所以直流分量由低通滤波器215取出，并且在增益调节电路216处经受增益调节以便提供与物镜127的运动量相等效的运动量，并且已经经受增益调节的直流分量输入到加法电路217的一端。这个输入量与物镜127的运动量等效。物镜127与相位调制元件143之间的距离的目标值输入到加法电路217的另一端。这两个值都被相加，并且相加结果输入到误差放大器211。
如以上已经描述的那样，误差放大器211、环路滤波器212、及线圈驱动电路213控制相位调制元件143，以便布置在基于目标值设置的位置处。就是说，在相位调制元件143保持离开物镜127一段基于目标值设置的距离的同时，相位调制元件143与物镜127同步地运动。
在以上描述中，物镜127和相位调制元件143由在线圈161、162等处产生的电磁力驱动。可选择地，其它装置，如机械装置，可以用来驱动物镜127和相位调制元件143。
图20表示其中物镜127和相位调制元件143由机械装置驱动的情形，并且与图2相对应。
这里，物镜127和相位调制元件143通过齿条231和小齿轮232的组合被竖直地运动。就是说，通过由电机(未表示)驱动小齿轮232，可驱动物镜127和相位调制元件143。
尽管在以上描述中，把信号光和基准光描述成从同一光路照射在全息记录介质101上，但信号光和基准光可以从不同的光路照射在全息记录介质101上。
图21是一种全息记录装置的光学单元100s的示意图，在该光学单元中，信号光和基准光从不同的光路入射在全息记录介质101上。
信号光经受通过空间光调制器123的空间强度调制，并且由物镜127a使其入射在全息记录介质101上。基准光经受通过相位调制元件143的相位调制，并且由物镜127b使其入射在全息记录介质101上。
伺服机械单元241对于基准光进行伺服操作。作为由用于深度方向多路复用操作的机械机构242移动相位调制元件143的结果，进行在深度方向上的多路复用记录。
权利要求
1.一种全息记录装置，包括激光源，它发射激光；分光元件，它把从激光源发射的激光划分成信号光和基准光；光调制元件，它调制在分光元件处划分的信号光；相位调制元件，它调制在分光元件处划分的基准光的相位；光学系统，它把在光调制元件处调制的信号光和其相位在相位调制元件处已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质的大体同一位置上；及距离控制机构，它控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
2.根据权利要求1所述的全息记录装置，其中，光学系统包括把信号光和基准光都聚焦在全息记录介质上的物镜。
3.根据权利要求1所述的全息记录装置，其中，光学系统包括仅透过信号光和基准光之一的透镜。
4.根据权利要求1所述的全息记录装置，其中，光学系统包括第一物镜和第二物镜，第一物镜把信号光聚焦在全息记录介质上，并且第二物镜把基准光聚焦在全息记录介质上。
5.一种全息再现装置，包括激光源，它发射激光；相位调制元件，它把从激光源发射的激光相位调制成基准光；光学系统，它把其相位在相位调制元件处已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质上；及距离控制机构，它控制在相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
6.一种全息记录方法，包括分光步骤，把从激光源发射的激光划分成信号光和基准光；光调制步骤，由光调制元件调制在分光步骤中划分的信号光；相位调制步骤，由相位调制元件调制在分光步骤中划分的基准光的相位；光聚焦步骤，把在光调制步骤中调制的信号光和其相位在相位调制步骤中已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质的大体同一位置上；及距离控制步骤，控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
7.一种全息再现方法，包括相位调制步骤，由相位调制元件把激光相位调制成基准光，该激光从激光源发射；光聚焦步骤，把其相位在相位调制步骤中已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质上；及距离控制步骤，控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
8.一种在其上由全息记录方法记录数据的全息记录介质，该全息记录方法包括分光步骤，把从激光源发射的激光划分成信号光和基准光；光调制步骤，由光调制元件调制在分光步骤中划分的信号光；相位调制步骤，由相位调制元件调制在分光步骤中划分的基准光的相位；光聚焦步骤，把在光调制步骤中调制的信号光和其相位在相位调制步骤中已经被调制的基准光聚焦在全息记录介质的大体同一位置上；及距离控制步骤，控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。
全文摘要
本发明涉及全息记录装置及方法、全息再现装置及方法、及全息记录介质，其中的全息记录装置能够容易地对于全息记录介质进行多路复用记录和再现。全息记录装置包括光学系统，用来把由光调制元件调制的信号光和由相位调制元件相位调制的基准光大体聚焦在同一地方；和距离控制机构，用来控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离。通过控制相位调制元件与全息记录介质之间的距离，有可能对于全息记录介质进行多路复用记录。在普通相位相关多路复用方法中，通过在全息记录介质的表面方向上移动聚焦位置进行多路复用记录。与此相比，本发明可进行多路复用记录，而不要求在表面方向上的移动。通过进行在全息记录介质的表面方向上的移动，有可能进一步增大记录容量。在这种情况下，与普通相位相关多路复用相比，移动量具有裕量。
文档编号G11B7/135GK1934626SQ20058000896
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月25日 优先权日2004年3月31日
发明者外石满, 冈田均, 田中富士 申请人:索尼株式会社