全息记录/再生装置的制作方法

专利名称：全息记录/再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及全息记录装置和/或全息再生装置。
背景技术：
近几年，全息存储器作为数据存储器件受到关注。在全息存储 器中，全息记录装置用于记录全息图，而全息再生装置用于再生所 记录的全息图。如下进行全息图的记录。即，根据所要记录的数据 调制的信号光束和预定的参考光束由同一光源发射的激光产生，并 施加到全息记录介质上，其中信号光束和参考光束相互干涉，从而 形成干涉图样(全息图)。这样，所述数据作为全息图记录到全息 记录介质上。所记录的全息图包含以页为单位记录的大量信息。所 记录的数据逐页地进行识别和管理。
在这种全息存储器中，全息再生装置用于从全息记录介质中再 生所记录的数据。如下进行全息再生。即，将再生光束施加到根据 上述数据形成的全息图，所述再生光束是具有与记录中所^吏用的参 考光束的特性相同的特性的光束。这样使得从全息记录介质产生衍 射光束。包含一 页记录数据的衍射光束被光检测器的二维阵列检测 到，并进行信号处理。从而，可以再生所记录的数据。
此外，已经提出了能够实现全息记录装置和全息再生装置两种 功能的全息记录/再生装置(记录和再生装置)。在以下说明中，使 用术语"全息记录/再生装置(记录和/或再生装置)"来总称全息记 录装置、全息再生装置和全息记录/再生装置，如果需要明确地区别， 将作相应的说明。类似地，使用术语"记录/再生(记录和/或再生)" 来总称记录、再生和记录/再生(记录和再生)，如果需要明确地区 别，将作相应的i兌明。
信号光束、参考光束和再生光束的产生以及4汙射光束的^r测在 由光学元件组合形成的全息记录/再生光学部中进行。设计光学部中 光路的方法的实例包4舌所谓的同轴法(参见例如Nikkei Electronics ， 2005年1月17日，第106页-第114页)，其中信号光束和参考光 束同轴排列，参考光束和再生光束的光-各部分重叠，并且这些光束 (信号光束、参考光束和再生光束)通过共同的光路。设计光学部 中光路的另一种方法是双光束法，其中信号光束和参考光束(再生 光束)经过不同的光路。
在全息存々者器中，如果记录时的温度和再生时的温度4皮此相差 几摄氏度，那么由于全息记录介质的热膨胀或热收缩，很难再生所 记录的数据。图17A 图17C示意性地示出了全息记录介质的热膨 月长和热收缩。具体地，图17A 图17C分别示出了对应于全息记录 介质的给定温度的全息图。为了易于说明，只示出了全息记录介质 的基板48a、记录材料层48b和基板48c，而没有示出反射膜等。 正如示出的那样，记录材料层48b置于基4反48a和基4反48c之间。 在以下的说明中，广义地使用术语"热膨胀"，其包括热收缩，但 是如果在有必要清楚地区分的地方，则两个术语"热膨胀"和"热 收缩"都将^f吏用。
当温度变4b时，全息记录介质在记录材并+层48b的热膨月长系凄丈 (典型值约为5xlO-4/°C)的影响下，在Z-方向(参见图17C的左
下方)发生热膨胀。通过来自具有小的热膨胀系数(约7x1(TV。C
至8xl(T6/。C )的石更质基4反48a和48c的压力，在X-方向和Y-方向 (参见图17C的左下方)全息图的所记录的干涉条紋的间隔和方向
发生改变。图17B示意性地示出了当全息记录介质的温度为25°C (基准温度)时的全息图状态。在图17B中，Ll表示记录材料层
48b的厚度，dl表示相邻条紋间的距离，而al表示条紋相对于全
息记录介质表面的倾斜角。
如果全息记录介质的温度变为15°C,则在25。C(基准温度) 的温度下记录的全息图变为图17A所示的状态。在图17A中，L2 表示记录材料层48b的厚度，d2表示相邻条紋间的距离，而a2表 示条紋相对于全息记录介质表面的倾斜角。由于记录材料层48b的 热收缩，厚度L2变得小于厚度L1，距离d2变得小于距离dl，而 倾斜角a2变得大于倾斜角al。如果全息记录介质的温度变为35°C， 则在25。C (参考温度)的温度下记录的全息图变为图17C所示的 状态。在图17C中，L3表示记录材料层48b的厚度，d3表示相邻 条紋间的距离，而a3表示条紋相对于全息记录介质表面的倾斜角。 由于记录材料层48b的热膨胀，厚度L3变得大于厚度Ll，距离 d3变得大于距离dl,而倾斜角a3变得小于倾斜角al。
如上所述，如果全息记录介质在记录时和再生时的温度之间存 在差异，那么全息图的形状相应地发生变化。结果，当使用具有与
全息记录介质获得衍射光束的再生光束，以再生所记录的数据时， 由于未满足干涉条紋的布拉格条件并且没有衍射光束产生，所以4艮 难由衍射光束再生所记录的数据。为了解决这个问题，本申请中所 列的发明人才是出了由参考光束的波长和入射方向而改变再生光束
的波长和入射方向的方法，并且还纟是出了用于变化波长的可调(波
长可变"敫光(参见例3口 T. Tanaka， K. Sako， R. Kasegawa, M. Toishi， K. Watanabe， and S. Akao, "Tunable blue laser for holographic data storage" Proceedings of Optical Data Storage, 2006， pp. 215~217 )。 对 于入射方向，利用上述的双光束方法，4艮容易改变再生光束和参考 光束中任意一种的入射方向。

发明内容
然而，利用信号光束和参考光束共享同一光路的同轴法，很难
供这样的记录和/或再生技术，可以使参考光束和再生光束的入射方 向4皮此不同，/人而可以获4寻良好的记录和/或再生特性。
根据本发明一个实施例的全息记录/再生装置用信号光束和参 考光束照射全息记录介质，从而在全息记录介质上将数据记录为全 息图，用再生光束照射记录在全息记录介质上的全息图，从而获得 书亍射光束，并且由书f射光束再生所记录的凄t据。所述全息记录/再生 装置包括空间调制器，其中形成用于产生参考光束的参考光束区域 和用于产生再生光束的再生光束区域；以及控制器，被配置为控制 参考光束区域的范围以及再生光束区域的范围。根据全息记录介质 在记录时的温度，将参考光束区域的范围设置为第一预定范围，从 而将参考光束在全息记录介质上的入射角度范围设置为第一预定 角度范围。根据全息记录介质再生所记录的数据时的温度，将再生 光束区域的范围设置为第二预定范围，从而将再生光束在全息记录 介质上的入射角度范围设置为第二预定角度范围。
才艮据本发明一个实施例的全息记录/再生装置用信号光束和参 考光束照射全息记录介质，从而在全息记录介质上将数据记录为全 息图。另外，全息记录/再生装置用再生光束照射记录在全息记录介
质上的全息图以获得衍射光束，从而由衍射光束再生所记录的数 据。所述全息记录/再生装置包括空间调制器以及被配置为控制空间 调制器中的参考光束区域和再生光束区域的范围的控制器。对于在 全息记录介质上进行记录，根据全息记录介质在记录时的温度，将 参考光束区域的范围设置为第 一预定范围，从而将参考光束在全息 记录介质上的入射角度范围设置为第一预定角度范围。对于从全息 记录介质的再生，根据全息记录介质在再生时的温度，将再生光束 区域的范围设置为第二预定范围，从而将再生光束在全息记录介质 上的入射角度范围设置为第二预定角度范围。在这里，第二预定角 度范围是最满足布拉格条件的入射角度范围(即再生光束的最佳入 射角度范围)。因此，即使当全息记录介质上形成的全息图的形状 根据全息记录介质的温度而变化时，通过根据全息图的形状变化适 当地改变参考光束和再生光束的入射角度，也能获得良好的记录/ 再生特性。即，即使在记录时和再生时的全息记录介质的温度彼此 不同，也可以获得良好的记录/再生特性。
才艮据本发明另一实施例的全息记录/再生装置用信号光束和参 考光束照射全息记录介质，从而在全息记录介质上将数据记录为全 息图，用再生光束照射记录在全息记录介质上的全息图，从而获得 衍射光束，并且由衍射光束再生所记录的数据。所述全息记录/再生
装置包括空间调制器，其中形成用于产生参考光束的参考光束区
域和用于产生再生光束的再生光束区域；以及控制器，被配置为控
制参考光束区域的范围以及再生光束区域的范围。将参考光束区域 的范围设置为预定范围，从而将参考光束在全息记录介质上的入射 角度范围设置为预定角度范围。设置再生光束区域的范围，使得再 生光束的入射角度范围包括在全息记录介质上进行记录时参考光 束的预定角度范围。
根据本发明另一实施例的全息记录/再生装置用信号光束和参 考光束照射全息记录介质，从而在全息记录介质上将数据记录为全 息图。另外，全息记录/再生装置用再生光束照射记录在全息记录介 质上的全息图以获得衍射光束，从而由衍射光束再生所记录的数 据。所述全息记录/再生装置包括空间调制器以及被配置为控制空间 调制器中的参考光束区域的范围和再生光束区域的范围的控制器。 对于在全息记录介质上进行记录，根据全息记录介质在记录时的温 度，将参考光束区域的范围设置为预定范围，从而将参考光束在全 息记录介质上的入射角度范围设置为预定角度范围。对于从全息记 录介质的再生，设置再生光束区域的范围，使得在全息记录/再生装 置的操作温度范围内的任何温度下的再生光束的入射角度包括在 全息记录介质上记录时的参考光束的预定角度范围。结果，不管全 息图的形状是否根据全息记录介质的温度发生了变化，再生光束的 入射角度范围都可包括照射全息图的参考光束的入射角度范围。
的再生光束共同照射由参考光束和信号光束所形成的全息图。然 后，通过利用仅具有适当入射角度范围的再生光束才满足布拉格条 件并且允许产生衍射光束的事实，即使当全息记录介质在记录和再 生时的温度彼此不同时，也可以获得良好的记录/再生特性。
根据本发明 一个实施例的全息记录装置用信号光束和参考光 束照射全息记录介质，从而在全息记录介质上将数据记录为全息 图。所述全息记录装置包括空间调制器，其中形成用于产生参考 光束的参考光束区域，以及控制器，被配置为控制参考光束区域的 范围。对于在全息记录介质上进行记录，根据全息记录介质在记录 时的温度，将参考光束区域的范围i殳置为预定范围，,人而将参考光 束在全息记录介质上的入射角度范围设置为预定角度范围。
才艮据本发明一个实施例的全息记录装置用信号光束和参考光 束照射全息记录介质，乂人而在全息记录介质上将lt据记录为全息 图。所述全息记录装置包括空间调制器以及被配置为控制空间调制 器中参考光束区域的范围的控制器。对于在全息记录介质上进行记 录，根据全息记录介质在记录时的温度，将参考光束区域的范围设 置为预定范围，从而将参考光束在全息记录介质上的入射角度范围 设置为预定角度范围。从而，在全息记录介质上的记录完成。然后， 当使用再生光束照射所记录的全息图来进行再生时，可以找到合适 的再生光束入射角度。因此，即使当全息记录介质在记录和再生时 的温度彼此不同时，也可以获得良好的记录/再生特性。
才艮据本发明一个实施例的全息再生装置用再生光束照射全息 记录介质(其上通过使用信号光束和具有对应于全息记录介质在记 录时的温度的第 一预定角度范围的参考光束照射全息记录介质而 将数据记录为全息图)，获得衍射光束，并且由衍射光束再生所记 录的数据。所述全息记录/再生装置包括空间调制器，其中形成用于
产生再生光束的再生光束区域；以及控制器，；故配置为控制再生光 束区域的范围。根据全息记录介质在再生所记录的数据时的温度， 将再生光束区域的范围设置为预定范围，从而将再生光束在全息记 录介质上的入射角度范围设置为第二预定角度范围。
通过根据本发明 一 个实施例的全息再生装置进行再生的全息 记录介质，是一种在其上将数据记录为全息图(通过使用信号光束 和具有对应于全息记录介质在记录时的温度的第 一预定角度范围 的参考光束照射全息记录介质来进行记录)的记录介质。即，在全 息记录介质上进行记录，从而，通过将参考光束的入射角度范围设 置为第 一预定角度范围，即使当全息图的形状根据全息记录介质的 温度而变化时，全息图形状的变化以及再生光束的最佳入射角度范 围也是可预测的。所述全息再生装置包括空间调制器以及#:配置为
控制空间调制器中再生光束区域的范围的控制器。然后，才艮据全息 记录介质在再生时的温度，将再生光束区域的范围设置为预定范 围，从而将再生光束在全息记录介质上的入射角度范围设置为第二 预定角度范围。在这里，第二预定角度范围是最满足布拉格条件的 入射角度范围(即再生光束的最佳入射角度范围)。因此，即使当 全息记录介质在记录全息图后温度改变并且全息图形状改变时，也 可以找到再生光束的适当入射角度范围。通过^f吏用具有适当入射角 度范围的再生光束，即使当全息记录介质在记录和再生时的温度彼 此不同，也可以获得良好的记录/再生特性。
#4居本发明另一实施例的全息再生装置用再生光束照射全息 记录介质(其上通过使用信号光束和参考光束照射全息记录介质而 将数据记录为全息图)，获得衍射光束，并且由衍射光束再生所记
录的凝:据。所述全息再生装置包括空间调制器，在其中形成用于产 生再生光束的再生光束区域，以及控制器，被配置为控制再生光束 区域的范围。i殳置再生光束区域的范围，4吏得再生光束的入射角度 范围包括在全息记录介质上记录全息图时参考光束的入射角度范 围。
对于从全息记录介质再生全息图，才艮据本发明另一实施例的全 息再生装置控制再生光束区域的范围，使得再生光束的入射角度范 围包括在全息记录介质上记录全息图时的参考光束的预定角度范 围。结果，无论全息图的形状是否根据全息记录介质的温度变化， 再生光束的入射角度范围都可包括照射全息图的参考光束的入射 角度范围。即，用具有适当入射角度的再生光束和具有无助于再生 的入射角度的再生光束共同照射全息图。那么，仅具有适当入射角 度的再生光束才满足布拉格条件并且允许产生衍射光束。因此，即 使当全息记录介质在记录和再生时的温度彼此不同并且全息图的形状才艮据全息记录介质的温度而变化时，也可以获得良好的记录/ 再生特性。
才艮据本发明的实施例，通过使参考光束和再生光束的入射角度 范围4皮此不同，可以获得良好的记录和/或再生特性。


图1是主要示出了根据本发明实施例的全息记录/再生装置的 光学部的示意图。
图2示出了参考光束区域和信号光束区域中显示的图样。
图3示出了带有具体尺寸的图2的参考光束区域和信号光束区域。
图4是示出了全息记录介质的温度和激光源发射的激光光束的 最佳波长之间的关系的示图。
图5是示出了全息记录介质的温度、光束的最佳入射角度范围 和最佳半径范围的关系的示图。
图6是示出了在记录时的参考光束区域与信号光束区域、物镜 以及全息记录介质沿光束传播方向的相互关系的示意性截面图。
图7是示出了在再生时的再生光束区域与信号光束区域、物镜 以及全息记录介质沿光束传播方向的相互关系的示意性截面图。
图8是示出了在再生时的再生光束区域与信号光束区域、物镜 以及全息记录介质沿光束传播方向的相互关系的示意性截面图。
图9示出了在空间调制器的反射面上形成的参考光束区域和再 生光束区域。
图10示出了在空间调制器的反射面上形成的参考光束区域和 再生光束区域。
图11示出了在空间调制器的反射面上形成的参考光束区域和 再生光束区域。
图12是主要示出了根据本发明另一实施例的全息记录/再生装 置的光学部的示意图。
图13是示出了作为相位掩模实例的径向的相位掩模的平面图。
图14A 图14C是各种类型的相位掩模的断面。
图15示出了具有不同重复数量的凹部和凸部的相位掩模。
图16是示出了全息记录介质中光束的峰强度与相位掩模的分 区数量之间的关系的示图。
图17A 图17C示意性地示出了全息记录介质的热膨月长和收缩。
具体实施例方式
(实施例的记录和再生原理的相克述)
使用同轴法来进行根据本发明实施例的全息图的记录和再生。 通过用信号光束和参考光束照射全息记录介质，将数据作为全息图 记录在全息记录介质上。实施例的全息记录装置和/或全息再生装置
包4舌空间调制器以及^皮配置为控制空间调制器中参考光束区域的 范围和/或再生光束区域的范围的控制器。对于在全息记录介质上进 4亍记录，才艮据全息记录介质在记录时的温度，将参考光束区域的范 围设置为预定范围(第一预定范围)，从而将参考光束在全息记录 介质上的入射角度范围设置为预定角度范围(第一预定角度范围)。 这样，完成在全息记录介质上的记录。为了使全息记录介质的温度 与参考光束区域的范围(第一预定范围)相关联，可以使用方程式， 或者可以对全息记录介质的温度与第一预定范围之间的关系建立
映射并将其存储在随才几存取存储器(RAM)等中。当使用该方程式 时，控制部执行输入温度并且输出参考光束区域的范围的计算。当 进行映射时，将温度用作地址空间，将对应于参考光束区域的范围 的凄史才居映射至该;也址空间。
如果如上所述记录全息图，则可以唯一地确定全息图的形状是 如何根据全息记录介质的温度而变化的。在这里，代表全息图形状 变化的典型参数为全息图的倾斜角度以及全息图光栅条紋间的距 离。全息图的倾斜角度与入射角度密切相关，该入射角度是光束在 全息图上入射的角度。用于从全息图获得最佳衍射光束的光束入射 角度由全息图的形状确定。而且，由于全息图是三维地形成，故对 于各个温度的再生光束的最佳入射角度范围(第二预定角度范围) 也是唯一确定的。在这里，再生光束的最佳入射角度范围表示最满 足布拉格条件的入射角度。如果没有满足布拉格条件，则衍射光束
的光量减少。因此，通过用具有最佳入射角度范围的再生光束照射 全息图，可以获得最优选的再生特性，并且可以获得包括记录和再 生两种特性的最优选的记录/再生特性。
为了获得具有最佳入射角度范围的再生光束，有必要提供用于 改变参考光束的入射角度范围的构造。利用同轴法，在现有技术中 4艮难实现这才羊的构造。然而，才艮据本发明的实施例，可通过变4b空间调制器中形成的再生光束区域的范围，很容易地改变再生光束的 入射角度范围。这同样适用于记录时的参考光束。即，通过在空间 调制器的预定范围(第一预定范围)内形成参考光束区域，可以获 得具有预定角度范围的参考光束(第一预定角度范围)，同时通过 在空间调制器的预定范围(第二预定范围)内形成再生光束区域， 可以获得具有预定角度范围的(第二预定角度范围)的再生光束。
全息图光栅的条紋之间的距离与全息图上的入射光束的波长 紧密相关。用于从全息图获得最佳衍射光束的光束波长由全息图的 形状确定。因此，如果^f吏用具有预定波长的参考光束来记录全息图， 可P奉一地确定用于照射所记录的全息图以获得书f射光束的最合适 的再生光束波长。即，通过如上所述地选择再生光束的合适波长以 及设置再生光束的适当入射角度，可以获得更优选的再生特性以及 更优选的记录/再生特性。为了使全息记录介质的温度与波长相关 联，可以使用方程式，或者可以对温度与波长之间的关系建立映射
并将其存储在RAM等中。
如果还提供参考光束从其通过的相位掩冲莫，则可以防止所谓的 零级光在全息记录介质的特定点上集中。在这里，再生时以及记录 时需要使用相位掩模，从而获得良好的记录/再生特性。如果再生时 全息记录介质的温度与记录时的温度相同，则4叉<又需要在记录和再 生时，使用相同的相位掩模，并且对相位掩模的构造没有特别的限 制。然而，当在本发明的实施例中使用相位掩模时，如果参考光束 区域的范围和再生光束区域的范围彼此不同，则必需考虑一些因素 来构造相位掩模。即，需要将相位掩^f莫构造为使得照射全息图上相 同点的光束具有同样的相位特性。如上所述，全息图上的同一点 (即，全息图的三维空间中的l壬何点)才艮才居温度而移动。因此，即 4吏在记录和再生时的温度4皮此不同时，通过相位掩才莫获得的参考光
束和通过相位掩模获得的再生光束需要在全息图上的同 一 点具有 相同的作用。
例如，如果参考光束区域的范围和再生光束区域的范围是具有 同 一 中心的圆环形区i或时，可以如下构成^f吏参考光束和再生光束对 同一点具有相同的作用的相4立掩才莫。即，可以形成沿通过其中心的 径向线具有相同相位特性的相位掩才莫，所述中心对应于参考光束区 域和再生光束区域的同一中心(即，界定圓环形区域的外圆和内圓 的同一中心)。更具体地，例如，相位掩模具有简单的构造，其中， 其相位4又在圓周方向上变^f匕，而在径向没有变4匕。
在本实施例中，参考光束的适当的入射角度范围根据全息记录 介质的温度来限定，并且再生光束的适当的入射角度范围也根据全 息记录介质的温度来限定。在本发明另一实施例中，在记录时，将 参考光束的入射角度范围设置为预定的固定范围或对应于记录时
的全息记录介质的温度的入射角度范围；而在再生时，将再生光束 的入射角度范围设置为大于参考光束的入射角度范围。因而，不管 全息记录介质温度如4可或者至少不管全息记录介质在再生时的温 度如何，都可以获得良好的再生特性和记录/再生特性。尽管在此情 况下产生了多余的再生光束，这些多余的再生光束并不满足布拉格 条件，因此在获取衍射光束中不会引起任何严重的问题。
上述记录和再生的原理适用于全息记录装置、全息再生装置以 及全息记录/再生装置。在下文中，将参照附图对上述记录和再生的 原理进行详细的说明。
(实施例的全息记录/再生装置)
图1是主要示出了用作使用全息记录介质进行记录和再生的全 息记录/再生装置的主要部分的光学部的示意图。图1中示出的全息 记录/再生装置是进4亍记录和/或再生并且采用同轴法的装置。
图1的全息记录/再生装置中使用的全息记录介质48是圆盘形 介质，如光盘(CD)或凄t字化多功能光盘(DVD)。在全息记录介 质48的最中心部分设置用于定位全息记录介质48的旋转中心的 孔。在全息记录介质48上进行记录/再生操作的全息记录/再生装置 1包括作为主要构成部分的图1所示的光学部。另外，全息记录/再 生装置1包括具有电路(未详细示出)的控制器100以及图1中部 分示出的机械部。全息记录/再生装置1经由控制器100连接至外部 设^(未示出)，例如主机以及视频显示装置(监视器)。如同图17A~ 图17C中示出的作为现有技术的全息记录介质一样，全息记录介质 48包括记录材并+层48b、基板48a和基玲反48c。对于釆用同轴法的 全息记录/再生装置1，全息记录介质48还包括反射膜(未示出)， 用于将响应于再生光束而产生的书于射光束反射回光学部。
全息记录/再生装置1的光学部形成光路，光束从该光路通过。 光学部包括激光源IO、隔离器ll、光闸12、傅立叶变换透4竟13、 寸專立叶变换透4竟14、活动反射4竟16a、空间调制器19、偏振光束分 离器20、傅立叶变换透镜21、傅立叶变换透镜24、偏振光束分离 器27、傅立叶变换透镜41、傅立叶变换透镜42、四分之一波长板 26、物镜28、傅立叶变换透镜29、反射镜30、傅立叶变换透镜31 以及图像传感器32。将包括物镜28和反射镜(未示出)的物镜单 元36、四分之一波长板26以及傅立叶变换透4竟42固定在跟踪活动 部分34。物镜单元36中包括的反射镜用于将图1中从左至右传播 的光束方向改变为与图1平面垂直的方向。
图1中作为机械部的一部分示出的活动反射4竟单元16中包括 的活动反射镜致动器(未示出)控制活动反射镜16a的旋转角度。
从而，穿过物4竟28并施加到全息i己录介质48的光束在全息i己录介 质48的切线方向移动。跟踪活动部分34被配置为在全息记录介质 48的径向方向上微小地一起移动傅立叶变换透镜42、四分之一波 长板26与物镜单元36。跟踪活动部分34被用作才几械部的一部分的 活动部致动器60所移动。即，包4舌在活动反射4竟单元16中的活动 反射4竟致动器用作枳4成部的一部分并且在全息记录介质48的切线 方向上移动光点，而3艮踪活动部分34也用作积4戒部的一部分并且 在全息记录介质48的if艮踪方向上移动光点。
用作机械部一部分以及图1中所示的其他组件包括使全息记录 介质48旋转的组件以及进行聚焦伺服控制的组件。全息记录介质 48通过》兹4失吸盘等安装在转盘上，并且该转盘固定在主轴电4几33 的旋转轴上。利用机械部的这种结构，全息记录介质48通过主轴 电机33的驱动力旋转。聚焦致动器55安装在主轴电机33和主轴 电机基座58之间。聚焦致动器55可以在与图1平面垂直的方向(即 聚焦方向)上改变全息记录介质48与主轴电机基座58之间的距离。 固定在滑动进给电机56的旋转轴并与其一起旋转的第一齿4仑57a 与固定在主轴电机基座58的第二齿轮57b啮合。从而，滑动进给 电机56的旋转引起整个全息记录介质48围绕同心圓的中心^走转。 利用这种滑动进^会4几构，全息记录介质48可以响应于追踪伺月M言 号的〗氐频部分的大量位移，在与全息记录介质48的半径相对应的 距离上进行移动。
全息记录/再生装置1还包括检测全息记录介质48的温度的温 度检测器70。温度检测器70使用热电偶温度计、全息术温度检测 器、水银温度计等，以将全息记录介质48的温度或全息记录介质 48附近的温度转化为电信号并对其进4于枱，测。将纟皮转化为电〗言号并 且检测出的温度作为温度信号输入到控制器100。
(记录操作概述)
下面将与光学部的各个部分的操作 一起来描述如^f可将^:据记 录为全息图。
激光源10具有例如发射405 nm的波长的激光光束的激光器 (所谓的蓝色激光器)。激光源IO使来自蓝色激光器的光束通过外 部共4展器，从而可以改变光束的波长。当透4竟等反射的光返回时， 隔离器11防止所述光返回构成外部共振激光器的蓝色激光器，从 而维持单一^t式的振动。通过来自控制器100的信号控制激光光束 的波长。
光闸12是允许或阻断光束透射的元件。才艮据来自控制器100 的信号，光闸12控制是否允许光束通过。傅立叶变换透镜13和傅 立叶变换透4竟14用于增加光束的直径。增加直径后的光束进入活 动反射4竟16a,并且^皮反射到偏振光束分离器20。然后，光束通过 偏振光束分离器2(M皮导向空间调制器19。 反而，光束可以照射空 间调制器19中的所需区域。即，光束可以照射下述空间调制器19 中的参考光束区i或19a和信号光束区域19b (参见图3)。
空间调制器19在参考光束区i或19a和信号光束区i或19b中显 示预定的图样。从而，空间调制器19空间调制光束以获得参考光 束和信号光束。例如，将反射性4失电液晶显示器用作空间调制器19。 反射性铁电液晶显示器形成为非常小的像素的二维阵列，每个像素 为例如边长为10 jam的正方形。空间调制器19包含1000 x 1000的 像素矩阵，即配置在空间调制器19中的像素总数为1000000。这些 像素构成参考光束区域19a、信号光束区域19b，并且还构成再生 光束区域。上述各个预定图样均是像素的组合，用于确定是否反射 施加到每个像素上的光线。这些预定图像的模式由控制器IOO控制。
图2示出了参考光束区域19a和信号光束区域19b中显示的图 样。在图2中，具有与图的背景相同的颜色的部分(下文中称为白
色部分)反射光束，而黑色所示部分(下文中称为黑色部分)不反
射光束。控制器IOO将待记录的数据编码为二进制分组码，给每个 白色部分赋值"1"，给每个黑色部分赋值"0"。内部多边形部分对 应于用于产生信号光束的信号光束区域19b，而亮的圆环形部分对 应于用于产生参考光束的参考光束区域19a。例如，多边形部分和 圆环形部分可以通过如图2所示随才几排列白色和黑色部分而形成， 或者可以通过<又<又排列白色部分而形成。信号光束和参考光束通过 多边形部分和圆环形部分之间的黑色区i成分隔。
图3用具体尺寸示出了图2的参考光束区域19a和信号光束区 域19b。
将参照图1来描述其中所示的各个部分。由空间调制器19调 制的参考光束和信号光束的偏振方向与具有兀/2的相位差的入射光 束正交。因此，参考光束和信号光束透射通过偏振光束分离器20， 并且向傅立叶变换透镜21传播。这些已通过傅立叶变换透镜21和 傅立叶变换透镜24的光束入射到偏振光束分离器27。
偏振光束分离器27被配置为将参考光束和信号光束导向傅立 叶变换透镜41，并将衍射光束(以下描述)导向傅立叶变换透镜 29。
已通过傅立叶变换透镜41和傅立叶变换透镜42的光束透射通 过四分之一波长板26，故物镜单元36中的反射4竟改变方向，并由 物镜28聚集。然后，与参考光束和信号光束形成的干涉图样对应 的全息图被记录在全息记录介质48的记录材料层48b中。
(再生操作概述)
下面将与光学部的各个部分的操作一起来简要说明如何再生 全息图。
在现有技术中，典型地，在再生全息图时，将参考光束区域19a 用作再生光束区域，并且显示与记录时所显示的图才羊相同的图才羊。 本实施例的特征在于再生时的再生光束区域与记录时的参考光束 区域19a不同。将在下文中详细说明本实施例的这种特征。信号光 束区域19b中的〗象素全部由黑色部分形成，因而信号光束区域19b 不反射光束。空间调制器19才艮据从控制器100供给空间调制器19 的信号显示来上述图样。
在空间调制器19中显示图样后，与记录时一样，将光束施加 到空间调制器19。与记录时一样，由空间调制器19调制的光束通 过光学组件，并且通过物镜28聚集，最终聚集在全息记录介质48 的记录材冲牛层48b上。才艮据记录材料层48b中形成的全息图而产生 的衍射光束被全息记录介质48的反射膜(未示出)所反射，并再 次通过物镜28、四分之一波长板26以及其他光学组件，从而到达 偏振光束分离器27。
在向外的路径中，四分之一波长板26使蓝色光束的偏振从线 偏振转化为圓偏振。在返回路径中，如果在四分之一波长板26上 入射的蓝色光束的偏振是圆偏振，那么四分之一波长板26使蓝色 光束的偏振从圆偏振转化为线偏振。由于返回的蓝色光束的偏振平 面与具有兀/2的相位差的向外的蓝色光束的偏振平面正交，所以到 达偏振光束分离器27的衍射光束被导向傅立叶变换透镜29。
反射镜30反射来自傅立叶变换透镜29的衍射光束，将其导入 傅立叶变换透镜31。反射镜30用于使光束的光路转向，从而减小 全息记录/再生装置1的光学部的尺寸。傅立叶变换透镜29和傅立 叶变换透镜31被配置为使按比例缩放后获得的实像在图像传感器
32上形成。图像传感器32是光学的光4全测器，例如互补金属氧化 物半导体(CMOS )传感器或电荷耦合器件(CCD )，其中二维地配 置了多个小型光接收元件(像素)。图像传感器32检测对应于施加 到各个光接收元件的衍射光束的强度的电信号。控制器100被配置 为输入电信号，从而进行用于再生所记录数据的信号处理。与现有 技术的CD和DVD相比，全息记录介质48的特征在于可以在其上 同时记录或者乂人其上同时再生1x103 ~ 1x106位的教:据(即一页的 数据)。
(全息记录介质的热膨胀的影响)
图4是示出了全息记录介质48的温度与最佳激光波长(光束 波长)之间关系的图，所述最佳激光波长是从激光源10发射的激 光光束(光束)的最佳波长。图5是示出了全息记录介质48的温 度与入射角度范围之间的关系的示图，所述入射角度范围是参考光 束和再生光束的最佳入射角度的范围(参见以下所述的图6),以及 示出了全息记录介质48的温度与参考光束区域19al (参见以下所 述的图6)和再生光束区域19a2 (参见以下所述的图7)之间的关 系的示图。尽管图4和图5的示图示出的是通过计算所获得的结果， 但是这些计算结果与实验结果的 一致程度非常高。这些计算结果是 通过分析在背景技术的说明中参照图17讨论的全息记录介质48的 基板48a、基板48c和记录材料层48b之间的热膨胀程度的差异引 起的现象而获得的。
图4和图5的示图示出了可以获得最优选再生特性的条件。例 如，在全息记录介质48的温度为25。C，参考光束的入射角度为 31.3。 ~ 36.9。(参考光束区i或19al从2.6 mm的半^圣才广展至3.0 mm 的半径)，并JU敫光波长为405nm的条件下进4于记录时，如果再生 时全息记录介质48的温度也是25°C，则最理想的是在再生光束的 入射角度为31.3° ~ 36.9° (再生光束区域19a2/人2.6 mm的半径扩
展至3.0 mm的半径)并且激光波长为405 nm的条件下进行再生。 在另一个实例中，当记录在上述的相同条件下进行时，如果再生时 全息记录介质48的温度为35。C，则最理想的是在再生光束的入射 角度为31.1。 ~ 36.6。(再生光束区i或19a2 乂人2.58 mm的半4圣扩展至 2.98 mm的半径)并且激光波长为402.3 nm的条件下进行再生。在 又一实例中，当记录在上述相同的条件下进4亍时，如果再生时全息 记录介质48的温度为15。C，则最理想的是在再生光束的入射角度 为31.6° ~ 37.1。(再生光束区i或19a2从2.62 mm的半4圣扩展至3.02 mm的半径)并且激光波长为407.7 nm的条件下进行再生。
也可如下使用图4和图5的示图。例如，当记录时全息记录介 质48的温度为35°C时，最理想的是在参考光束的入射角度为 31.1。 ~ 36.6。(参考光束区i或19al 乂人2.58 mm的半^圣才广展至2.98 mm 的半径)并且激光波长为402.3 nm的条件下进4于记录。如果在这些 条件下进行记录，则在再生时全息记录介质48的任何温度下，最 佳激光波长和再生光束的最佳入射角度(再生光束区域19a2的最 佳范围)都可以参照图4和图5的示图来确定。
将图4和图5的示图所表示的凄t据存4诸在例如控制器100的 RAM中。控制器100才企测来自温度4企测器70的温度，参考RAM,
光束的入射角度(参考光束区域19al或再生光束区域19a2的范 围)，控制空间调制器19,由此可以限定最佳记录和/或再生条件。
(第一实施例)
将参照图6~图8详细描述本发明的第一实施例。图6是示出 了在记录时空间调制器19(参见图1)中显示的参考光束区域19al 和信号光束区域19b、物镜28(参见图1 )以及全息记录介质48 (参 见图1)沿光束传播方向的相互关系的示意性截面图。
图7和图8均为示出了在再生时空间调制器19中显示的再生 光束区i或19a2和信号光束区i或19b、物4竟28以及全息记录介质48 沿光束传播方向的相互关系的示意性截面图。
更准确地，在图6 ~图8中，光在全息i己录介质48的表面上发 生折射。然而，由于这不影响本发明的本质，故图6-图8中省略 了对光的折射的i兌明。
图6中所示的入射角度A1表示从特定像素反射的参考光束的 入射角度。在这里，尽管此^象素的空间位置可以变化，{旦是对此傳_ 素指示"1"或"0"值的信号是确定的。即，此像素是预定的电限 定的^f象素。在下文中，这样的^f象素位置^皮称为电位置。图7中所示 的入射角度A2以及图8中所示的入射角度A3均表示从此特定像 素反射的再生光束的入射角度。本实施例的特征是具有入射角度 Al的光束、具有入射角度A2的光束以及具有入射角度A3的光束 通过全息图上的同一点。在图6 图8中，示出的从空间调制器19 反射的光束就像是从各个像素中心发射的点光源。然而，实际上， 光束是乂人参考光束区域19al的整个区域、再生光束区域19a2的整 个区域以及信号光束区域19b的整个区域反射的，并且连续地分布。
如图6中所示(如同图3的情况)，参考光束区i或19al配置在 空间调制器19的径向外部部分，而信号光束区域19b配置在空间 调制器19的径向内部部分。下面将4艮i殳记录时全息记录介质48的 温度为25°C而进行描述。从各个参考光束区域19al和信号光束区 域19b反射的光束发散，从而到达物镜28，通过物镜28,并且形 成平行光束以照射全息记录介质48。
限定本实施例中的参数，4吏得当物4竟28的焦距为5 mm、物镇: 28的数值孔径(N.A.)为0.6、形成参考光束区域19al和信号光束 区域19b的各个像素是边长为10 pm的正方形并且全息记录介质48
的折射率为1.5时，来自各个像素的平行光束之间的距离为405 ^m。 在此计算中，考虑到了全息记录介质48中的折射。如图3中所示， 将信号光束区域19b设置在空间调制器19的2.3 mm半径内(不管 温度)，并且当全息记录介质48的温度为25°C时，将参考光束区 域i殳置为乂人空间调制器19的2.6 mm半径扩展为3.0 mm半径。信 号光束区域和参考光束区域的范围可以根据从控制器输出的电信 号而设置为任何值。
在上述条件下进行记录时，如果再生时(其中信号光束区域19b 将再生为黑色部分)全息记录介质48的温度与记录时的温度相差 约10。C,由于全息记录介质48的热膨胀，如果参考光束区域19al 和再生光束区域19a2 4皮此重合、参考光束的入射角度和再生光束 的入射角度都等于入射角度Al、并且参考光束的波长和再生光束 的波长相同，那么很难再生所记录的数据。考虑到这一点，本实施 例-故配置为独立地限定参考光束区域19al和再生光束区域19a2。 这包括参考光束区域19al和再生光束区域19a2 4皮此重合的情况。
图7示出了在上述条件下在全息记录介质48上进行记录后， 当全息记录介质48的温度为15°C (比记录时的温度低10。C)时进 行再生的最佳再生光束区域19a2。再生光束区域19a2通过数据(本 实施例的记录/再生的原理基于该数据)进行限定(参照图4和图5 来说明)。在这里，再生光束区域19a2限定为从空间调制器19的 2.62 mm半径扩展至3.02 mm半径。这是才艮据/人控制器100输出至 空间调制器19的指令来进行限定的。具体地，当各个像素是边长 为10 jam的正方形时，再生光束区i或19a2在再生光束区i或19a2的 内半径和外半径上均向外移动两个<象素。激光波长#4居从控制器 100至激光源10的指令设置为407.7 nm。入射角度A2设置为大于 入射角度Al。
图8示出了在上述条件下在全息记录介质48上进行记录后， 当全息记录介质48的温度为35°C (比记录时的温度高10°C)时进 4亍再生的最佳再生光束区域19a2。再生光束区域19a2通过凄t据(本 实施例的记录/再生的原理基于该数据)进行限定(参照图4和图5 说明)。在这里，再生光束区域19a2限定为从空间调制器19的2.58 mm半径扩展至2.98 mm半径，同时激光波长限定为402.3 nm。再 生光束区域19a2的此范围(对应于31.3。 ~ 36.6。的再生光束的入射 角度)根据从控制器100输出至空间调制器19的指令来进行限定。
具体地，当各个像素都是边长为10 |im的正方形时，再生光束 区域19a2在再生光束区i或19a2的内半径和外半径上均向内移动两 个像素。然而，当各个像素都是边长为10 |im的正方形时，通常很 难在所需半径的津青确位置照射全息记录介质48。在此实例中，当再 生光束区域19a2移动两个像素，所得的内半径为2.58mm。因此， 在此情况下，这沖羊来限定再生光束区域19a2，偵:得其内半径略孩吏超 过预期值。这样，由于覆盖了再生所必需的入射角度的范围，所以 所记录的数据可没有任何问题地进行再生。具有略4鼓过度的入射角 度的光束不满足布拉格条件，因此不会对再生产生负面影响。激光 波长才艮据/人控制器100至激光源10的指令而i殳置为402.3 nm。入 射角度A3设置为小于入射角度A1。
图9和图10均示出了空间调制器19的反射面上形成的参考光 束区域19al和再生光束区域19a2。图9对应于图7的截面图，而 图10 7于应于图8的截面图。
在图7中，参考光束区域19al位于再生光束区域19a2的径向 内侧。在此情况下，在图9中，当属于参考光束区域19al和再生 光束区域19a2的〗象素的空间位置在圓柱坐标中表示时，参考光束 区域19al中的点可以表示为点Ri (实际上是边长为10 pm的正方 形)。根据此点的电位置，控制器100用"0"或"1"的信号控制
此点是白色部分还是黑色部分。当在15。C的温度(比记录时的温 度低10°C)下进行再生时，参考光束区域19al中的点R!空间映射 到再生光束区域19a2中的点R2,点R2具有与点Ri相同的电位置。 换言之，空间位置(015 r。映射到空间位置(A, r2)。当点&和 点R2在圓柱坐标中表示时，9i是点Rd目对于基线B的角度，n是 中心O至点Ri的半径，r2是中心0至点R2的半径。在这里，具有 相同电位置的点Ri和R2具有相同的角度才艮据全息记录介质48 在记录时以及在再生时的温度，具有半径n的点Ri映射至具有不 同于半径n的半径i"2的点R2。对于一次近似，在点Ri的半径n和 点R2的半^f圣r2之间建立以下方禾呈式1的变才灸方禾呈。
方程式1
r 2= r1＋k (T r —Tw)
其中，k为常数， Tw为记录时的温度，而Tr为再生时的温度。在 这里，温度Tw为25。C,而温度Tr为15。C。同时，点I^的角度和 点R2的角度均为A。
在图8中，参考光束区i或19al位于再生光束区i或19a2的径向 外侧。在此情况下，当在35°C的温度(比记录时的温度高10°C) 下进4亍再生时，参考光束区域19al中的点Ri空间映射至再生光束 区域19a2中的点R3，点R3具有与点Rd目同的电位置。换言之， 空间位置r。映射至空间位置(015 r3)。在这里，。是从中心 O至圆柱坐标中表示的点R3的半径。在方程式1中，通过用&替 代r2,将25°C代入Tw，并将35°C代入Tr,可以获得点R3 (点 映射至该点R3 )的半径r3。 在上述第一实施例中，各个参考光束区i或19al和再生光束区 域19a2中显示的图样(即，与形成参考光束区i或19al和再生光束 区域19a2的〗象素对应的白色和黑色部分的分布才莫式)并不限于特 定一种，而可以是任何图样(例如预定图样、随机图样、或者仅仅 由白色部分形成的图样)，只要方程式1所表示的关系适用于具有 相同电4立置的〗象素。
此外，在上述第一实施例中，当根据记录时以及再生时的全息 记录介质48的温度来改变参考光束区i或19al和再生光束区i或19a2 之间的空间位置关系时，同时改变激光波长。然而，如果i己录时与 再生时的全息记录介质48的温度差异4艮小，那么只需要通过改变 参考光束区i或19al和信号光束区域19b之间的空间位置关系，而 不必改变激光波长，就能够从本质上改善记录/再生特性。
(第二实施例)
图11示出了空间调制器19的反射面上形成的参考光束区域 19al和再生光束区域19a2。下面将参照图ll来描述本发明的第二 实施例。
将全息记录/再生装置1设计为在5°C~45°C的操作温度范围 内操作。因此，根据全息记录/再生装置1的操作温度范围，当全息 记录介质48的温度在5。C 45。C的范围内时，进行记录和再生。 参照图5，再生光束区i或19a2 ,人空间调制器19的2.56 mm半径扩 展至3.04 mm半径。在第二实施例中，与全息记录介质48的温度 无关，再生光束区i或19a2 乂人空间调制器19的2.56 mm半^圣才广展至 3.04mm半径，于是，这整个区域上的再生光束施加至全息记录介 质48。另一方面，参考光束区域的范围19al才艮据全息记录介质48 的温度而变化。因而，在全息记录/再生装置1的操作温度范围内的 任何温度下，具有所需入射方向的再生光束元件施加到全息记录介
质48的记录材料层48b，并且可以获得良好的再生。即使多余的再 生光束施加到记录材并+层48b,也不影响再生。这是因为多余的具 有不同于原先预期的入射角度的再生光束不满足布拉格条件。在这 里，理想的是再生光束区i或19a2完全由白色部分构成。
如果记录时与再生时的全息记录介质48的温度差异相对4交小， 那么即使激光波长保持恒定，也能够获得良好的记录/再生特性。然 而，如果记录时与再生时的全息记录介质48的温度差异相对4交大， 则需要根据图4的示图改变激光波长，从而可以获得更为优选的记 录/再生特性。
或者，可以不管全息记录介质48的温度，固定参考光束区域 19al和再生光束区域19a2。只要在全息再生装置的操作温度范围 内，形成的再生光束区域19a2覆盖施加至全息的参考光束来自的 整个区域，就不会引起任何有关再生特性的问题。
(第三实施例)
图12示出了根据本发明第三实施例的全息记录/再生装置2。 通过在来自空间调制器19的实像形成的位置配置相位掩冲莫40 (参 见图12)或者通过配置相位掩模40与空间调制器19相接触，可以 防止在记录材料层48b (参见图17)产生零级光。零级光以下述方 式影响记录和再生。即，记录时，局部浪费M数(M/弁)，并且减 少多重记录的次数，而再生时，由于光束集中在记录材料层48b的 特定点上，促使记录材料层48b劣化。在第三实施例中，相位掩模 40用于逐像素地移动相位，使得在记录材并牛层48b内施加零级光的 位置上来自各个像素的光束的振幅之和基本为0 (即振幅彼此抵 消)。
在第一实施例中，改变参考光束区i或19al和再生光束区i或 19a2的范围。在第二个实施例中，改变参考光束区域的范围19al， 使得参考光束和再生光束的入射角度在径向上发生改变，或者使得 参考光束的入射角度在径向上发生改变。当在上述的第一和第二实 施例中的任何一个加入相位掩模(例如相位掩模40 )后，为了获得 良好的再生特性，必需确保再生时的相位与记录时的相位相同。因 此，即使当改变参考光束区域19al和再生光束区域19a2的范围时， 再生时由相位掩模产生的相位也需要与记录时的相位相同。这样的 相位掩模的实例包括径向的相位掩模。
图13是作为径向的相位掩模实例的相位掩模40的平面图。图 13示出了相位掩冲莫40的截面，所述截面沿垂直于光束传4番方向的 线得到。从相位掩模40的内半径扩展至外半径的区域覆盖上述第 一和第二实施例中的参考光束区域和再生光束区域的整个范围。例 如，相位掩才莫40的内半径为2.5 mm，而相4立掩才莫40的外半径为 3.1 mm。如图13中所示，凸部40a和凹部40b (参见图14A )以圓 环形交替配置。图14A 图14C是不同类型的相位掩模的断面。相 位掩才莫40的形状可以是图14A~图14C中所示的任何一种。图14A 中所示的相位掩才莫具有矩形断面。凸部40a和凹部40b之间的高度 差为mX/(2n)，其中m为奇数，X为光束的波长，n为折射率。图 14B中所示的相位掩模具有正弦断面。图14C中所示的相位掩模具 有梯形断面。
方程式2用于通过计算证实零级光能够被上述任何相位掩模消除。
方程式2
<formula>formula see original document page 33</formula>
其中，2兀是图14A~图14C中所示的任何相位掩才莫的断面的顶部和 底部之间的相位差，p是整数，其表示相位掩模的每个圆周的凸部 和凹吾卩的循5不凄史。
零级光的强度I。通过以下方程式3来表示 方程式3<formula>formula see original document page 33</formula>
其中E*为E的共轭函数。
如果相位掩沖莫的断面的顶部和底部之间的相位差为2 x 2兀，并 且相位掩模的每个圓周有p个循环，方程式2中的p可以用2p替 代，从而获得同样的结果。
图15示出了具有不同重复数量的凸部和凹部的相位掩模。在 图15中，白色部分对应于凸部，而黑色部分对应于凹部。图15(Pl ) 示出了具有16个分区或者每个圓周有8个循环的凸部和凹部的相 位掩模。图15 (P2)示出了具有32个分区或者每个圓周有16个循 环的凸部和凹部的相位掩模。图15 (P3)示出了具有64个分区或 者每个圆周有32个循环的凸部和凹部的相位掩才莫。图15 (P4)示 出了具有128个分区或者每个圓周有64个循环的凸部和凹部的相 位掩模。
图16是示出了全息记录介质48中光束的峰强度和相位掩模中 分区数量之间的关系的示图，分区数量是每个圆周中凸部和凹部的
重复凄t的两倍。示图的水平轴表示分区凄史量，而图的垂直轴表示光 束的峰强度，所述峰强度是在一个点或多个其他点出现的较高强度
中的最高强度。点P1代表具有16个分区的相位掩模对应的峰强度， 点P2代表具有32个分区的相位掩模对应的峰强度，点P3代表具 有64个分区的相位掩模对应的峰强度，而点P4代表具有128个分 区的相位掩模对应的峰强度。点Pm代表没有相位掩模时出现的峰 强度。点Pr代表使用具有两级随机图样的相位掩模时出现的峰强 度。图16示出了相位掩^f莫的使用具有减小峰强度的效果。图16还 示出了减d、峰强度的效果随相位掩模中分区数量的增加而增加。
涉及图14A~图14C以及方程式2的说明是基于相位掩才莫具有 规则图样的假设。然而，原则上，相位掩模的图样并不必须是点对 称，而可以是任何图样，只要当参考光束区域和再生光束区域的范 围变化时，相位掩模对照射全息图(其根据全息记录介质48的温 度改变其形状)上同一点的光束赋予相同的相位特性。更具体地， 当参考光束区域的范围和再生光束区域的范围为圓环形时，相位掩 模可以是能够消除零级光并且为径向的任何图样。相位掩模与参考 光束区域和再生光束区域——对应。即4吏相位掩才莫具有非点对称图 样，控制器IOO也如同在上述具有点对称图样的相位掩模的情况下 一样，控制相位掩模的模式。
在上述空间调制器19中，属于信号光束区域19b、参考光束区 域19al以及再生光束区域19a2的^f象素是边长为10 pm的正方形。 然而，相位掩模的像素和空间调制器19的像素并不必须是同样的 形状。例如，在相位掩模中，在对应于信号光束区域19b的区域中 的像素可以是边长为10 jmi的正方形，而在对应于参考光束区域 19al和再生光束区域19a2的区域中的像素可以是圓环形的，而不 是正方形。形成的圆环形4象素均为约10nm宽(即形成圓环形的外 圓和内圆的半径之差)。然后，通过组合多个圓环形^像素(每个均
具有10 pm的宽度)形成的参考光束区i或19al和再生光束区i或19a2 的模式可以通过控制器100逐像素地来进行控制。
与上述第 一 实施例和第二实施例 一 样，第三实施例通过适当地 限定光束的入射角度范围，也具有获得良好记录/再生特性的效果。 此外，采用第三实施例，可以防止光束集中在特定点上，从而防止 峰强度的增加。因此，在记录时，可以防止局部浪费M数(M/#), 乂人而增加多重记录的次数。另外，在再生时，可以防止光束集中在 记录材料层的特定点上，从而防止记录材料层的劣化。
上述实施例的i兌明中4吏用的凄K直是本申i青中所列的发明人以 及其他相关人员在实验中使用的代表性的值。例如，如果使用具有 不同于记录材料层48b的记录材料层的全息记录介质，则所得示图 将与图4和图5的不同。此外，空间调制器中信号光束区域和参考 光束区域的半径不限于上述i兌明中4吏用的半径。
本领域4支术人员应当理解，4艮据^:计要求和其他因素，可以在 所附权利要求的范围内或其等同范围内进行各种修改、组合、子组
合以及变4b。
权利要求
1.一种全息记录/再生装置，用信号光束和参考光束照射全息记录介质，从而在该介质上将数据记录为全息图，用再生光束照射记录在所述全息记录介质上的所述全息图，从而获得衍射光束，并且由所述衍射光束再生所记录的数据，所述全息记录/再生装置包括空间调制器，其中形成用于产生所述参考光束的参考光束区域和用于产生所述再生光束的再生光束区域；以及控制器，被配置为控制所述参考光束区域的范围和所述再生光束区域的范围，其中，根据所述全息记录介质在记录时的温度，所述参考光束区域的范围被设置为第一预定范围，从而所述参考光束在所述全息记录介质上的入射角度范围被设置为第一预定角度范围；并且根据所述全息记录介质在再生所记录的数据时的温度，所述再生光束区域的范围被设置为第二预定范围，从而所述再生光束在所述全息记录介质上的入射角度范围被设置为第二预定角度范围。
2. 根据权利要求1所述的全息记录/再生装置，其中，根据所述 全息记录介质在记录时的温度，所述参考光束的波长被设置为 第一预定波长；并且根据所述全息记录介质在再生所记录的数据时的温度， 所述再生光束的波长纟皮:没置为第二预定波长。
3. 根据权利要求1所述的全息记录/再生装置，还包括相位掩模，所述参考光束和所述再生光束从该相位掩模 通过，其中，当所述参考光束区域的范围和所述再生光束区域 的范围变化时，所述相位掩模使照射所述全息图上同 一点的光 束具有相同的相^f立特性。
4. 根据权利要求3所述的全息记录/再生装置，其中，所述参考 光束区域和所述再生光束区域是具有同 一 中心的圆环形区域； 并且所述相位掩才莫-故形成为沿通过其中心的径向线具有相同 的相位特性，所述中心对应于所述圆环形区域的同 一 中心。
5. 根据权利要求1所述的全息记录/再生装置，其中，所述控制 器包括存储电路，其被配置为存储与所述全息记录介质的的温 度相对应的、关于所述第 一 预定区域和所述第二预定区域的信 息。
6. —种全息记录/再生装置，用信号光束和参考光束照射全息记 录介质，从而在该介质上将数据记录为全息图，用再生光束照 射记录在所述全息记录介质上的所述全息图，从而获得衍射光 束，并且由所述书f射光束再生所记录的凄t据，所述全息记录/ 再生装置包括-.空间调制器，其中形成用于产生所述参考光束的参考光 束区域和用于产生所述再生光束的再生光束区域；以及控制器，被配置为控制所述参考光束区域的范围以及所 述再生光束区域的范围， 所述参考光束区域的范围被设置为预定范围，从而所述 参考光束在所述全息记录介质上的入射角度范围被设置为预定角度范围；并且所述再生光束区域的范围被设置为使得所述再生光束的 入射角度范围包括在所述全息记录介质上进4亍记录时所述参 考光束的所述预定角度范围。
7. —种全息记录装置，用信号光束和参考光束照射全息记录介 质，从而在该介质上将数据记录为全息图，所述全息记录装置 包括空间调制器，其中形成用于产生所述参考光束的参考光 束区i或；以及控制器，被配置为控制所述参考光束区域的范围，其中，才艮据所述全息记录介质在i己录时的温度，所述参 考光束区域的范围祐:i殳置为预定范围，乂人而所述参考光束在所 述全息记录介质上的入射角度范围被设置为预定角度范围。
8. —种全息再生装置，用再生光束照射全息记录介质，获得衍射 光束，并且由所述衍射光束再生所记录的数据，其中在所述全 息记录介质上，通过利用信号光束以及具有对应于所述全息记 录介质在记录时的温度的第 一预定角度范围的参考光束照射 所述全息记录介质而将ft据记录为全息图，所述全息再生装置 包括空间调制器，其中形成用于产生所述再生光束的再生光 束区i或；以及控制器，-故配置为控制所述再生光束区域的范围，其中，才艮据所述全息记录介质在再生所记录的凄t据时的 温度，所述再生光束区域的范围被设置为预定范围，从而所述 再生光束在所述全息记录介质上的入射角度范围被设置为第 二预定角度范围。
9. 一种全息再生装置，用再生光束照射全息记录介质，获得衍射 光束，并且由所述衍射光束再生所记录的数据，其中在所述全 息记录介质上，通过利用信号光束和参考光束照射所述全息记 录介质而将数据记录为全息图，所述全息再生装置包括空间调制器，其中形成用于产生所述再生光束的再生光 束区i或；以及控制器，4皮配置为控制所述再生光束区域的范围，其中，所述再生光束区域的范围被设置为使得所述再生 光束的入射角度范围包括在所述全息记录介质上记录所述全 息图时所述参考光束的入射角度范围。
全文摘要
一种全息记录/再生装置，包括空间调制器，其中形成参考光束区域和再生光束区域；以及控制器，被配置为控制参考光束区域的范围以及再生光束区域的范围。根据全息记录介质在记录时的温度，控制器将参考光束区域的范围设置为第一预定范围，从而将参考光束在全息记录介质上的入射角度范围设置为第一预定角度范围。根据全息记录介质再生所记录的数据时的温度，控制器将再生光束区域的范围设置为第二预定范围，从而将再生光束在全息记录介质上的入射角度范围设置为第二预定角度范围。
文档编号G11B7/0065GK101359484SQ20081013490
公开日2009年2月4日 申请日期2008年7月31日 优先权日2007年8月1日
发明者田中富士 申请人:索尼株式会社