专利名称：全息图记录和再现装置及记录全息图的方法
技术领域：
本发明涉及全息图记录和再现装置及记录全息图的方法。
背景技术：
近年来，全息图记录和再现装置作为数据存储装置已经引起了注意。为了记录全息图，从自单个光源输出的激光产生参考光和数据光。在该情况下，基于所记录的数据来调制数据光。以参考光和数据光来照射全息图记录介质。参考光和数据光在全息图记录介质中彼此干涉以形成全息图(衍射光栅
(diffraction grating ))。在全息图记录介质中记录全息图。所记录的全息图包括大量信息。为了从全息图记录介质再现所记录的信息，以参考光照射全息图以保证产生再现光(衍射光)。由具有二维排列的光接收元件的成像器接收再现光。然后，对再现光执行信号处理以再现所记录的数据。
在上述情况中，由具有光学元件的光学单元产生数据光和参考光，并由光学单元接收再现光。某个光学单元具有数据光和参考光通过的公共光程。也就是说，某个光学单元具有共轴干涉系统(参考日本专利公开No.2003-178484)。另外，另 一光学单元具有数据光通过的光程和参考光通过的光程。这两个光程彼此不同。也就是说，光学单元具有双光束干涉系统。作为适于产生光束和用于全息图记录和再现装置中的光源，提出了涉及发射蓝光束的外部谐振腔激光器(external cavity laser)的技术(参考日本专利公开No.2006-177995 )。另外，提出了用于在全息图记录介质移动的条件下记录全息图的技术(参考日本专利公开No. 2007- 178780)。此外，已经报告了当使用外部谐振腔半导体激光时获得的记录和再现特性(参考"T. Tanaka， K.Takahashi， K. Sato, R. Kasegawa， M. Toishi， K. Watanabe， D. Samuels， 和M. Takeya ， " Littrow-type external-cavity blue laser for holographic datastorage" ， Appl.Opt. 46， 3583 - 3592 ( 2007 )，，)
发明内容
还没有关于在外部谐振腔半导体激光用于全息图记录和再现装置中的情况下，怎样控制外部谐振腔半导体激光以维持从形成的全息图产生的再现光的高衍射效率的全面研究。
本发明提供了用于控制从外部谐振腔半导体激光输出的光束以改进衍射效率的全息图记录和再现装置和以改进的衍射效率记录全息图的方法。
根据本发明实施例的全息图记录和再现装置包括具有适于发射用于产生数据光和参考光的光束的激光二极管的外部谐振腔激光器，其中以数据光和参考光照射全息图记录介质；用于检测由激光二极管发射的光束的量的光电二极管；用于向激光二极管提供电流的激光器驱动电路；和激光二极管控制器，其用于控制激光器驱动电路，以保证通过在预定时间段上关于时间将光束的检测强度积分所获得的值等于预定记录能量。
根据本发明实施例的用于记录全息图的方法包括步骤依靠包括在外部谐振腔激光器中的激光二极管，发射用于产生照射全息图记录介质的数据光和参考光的光束；依靠光电二极管检测由激光二极管发射的光束的量；依靠激光器驱动电路向激光二极管提供电流；和依靠激光二极管控制器，控制激
分所获得的值等于预定记录能量。
根据本发明的实施例，激光二极管控制器控制激光器驱动电路以保证在预定时间段上关于时间对光束的检测强度积分所获得的值等于预定记录能量。因此，在全息图记录介质中记录全息图的时间长度可以是预定值。另夕卜，施加到全息图记录介质的记录能量的量可以是预定值。
根据本发明的实施例，在预定时间段中记录全息图，且预定记录能量被施加到全息图记录介质。结果，可以维持从所形成的全息图产生的再现光的高衍射效率。
图1是示出具有共轴干涉系统且被包括在全息图记录和再现装置中的光学单元的示意图2是示出全息图盘的结构的示意图3是示出全息图记录和再现装置的示意图4是示出快门的打开和关闭状态与检流计镜(galvanometer mirror)的摆角(swing angle )之间的关系的图5是示出根据本发明实施例的用在记录激光器中的外部谐振腔激光器的配置的图6A到图6C是每个都示出记录激光器的振荡波长谱的图；图7是示出由于模式跳跃(mode hop )而从记录激光器输出的光束的输出功率的变化的示意图8是显示由于模式跳跃而产生的光功率的变化的示波器的屏幕的画
面；
图9是示出根据本实施例的记录激光器的配置的图IO是根据本实施例的记录激光器的控制的流程图；和
图11是根据本实施例的另一记录激光器的控制的流程图。
具体实施例方式
以下描述用于执行本发明的最佳模式(实施例)。以如下次序提供描述。(1 )在全息图记录和再现装置中包括的共轴干涉系统。(2)全息图盘的结构。(3)全息图盘中光束的动作。(4)全息图记录和再现装置。(5)检流计镜的操作与快门的打开和关闭的同步。(6)外部谐振腔激光器。(7)根据本发明实施例的记录激光器。(8)根据本实施例的用于控制记录激光器的方法。
用于以下描述中的术语"全息图记录和再现装置"包括三个含义。第一含义是在全息图盘中记录全息图的全息图记录装置。第二含义是从记录在全息图盘中的全息图再现信息的全息图再现装置。第三含义是在全息图盘中记录全息图和再现在全息图盘中记录的全息图的全息图记录和再现装置。
(在全息图记录和再现装置中包括的共轴干涉系统)图1是示出作为在全息图记录和再现装置中包括的共轴干涉系统的光学单元50的示意图。光学单元50具有用于在全息图盘1中记录和从全息图盘1再现全息数据的记录/再现光学系统(蓝色激光器系统)。全息图盘1是全息图记录介质。光学单元50还具有伺服光学系统(红色激光器系统)。伺服光学系统指定全息图盘1的区域，以在全息图盘1的所述区域中记录全息图，并在所指定的区域中定位光束。另外，伺服光学系统指定全息图盘1的区域，以从全息图盘1的所述区域中再现全息图，并在所指定的区域中定位光束。蓝色激光器系统是包括适于透射或反射蓝色激光束(蓝色光束)的光学部件的光学系统。蓝色光束用于记录和再现全息图。记录激光器由附图标记
7表示。从记录激光器7输出蓝色光束。红色激光器系统是包括适于透射或反射红色激光束(红色光束)的光学部件的光学系统。红色光束用于伺服操作。从伺服激光器4输出红色光束。记录激光器7具有对本实施例特定的特性配置，且在之后详细描述。
光学部件的一部分适于透射或反射蓝色光束和红色光束两者。透射或反
射蓝色光束和红色光束两者的光学部件是二向色棱镜(dichroic prism ) 6、入/4板(l/4波长板)18和物镜3。蓝色光束和红色光束通过单个光程或在单个光程中反射。因此，可以依靠红色光束执行伺服操作(定位操作)，同时可以依靠蓝色光束在全息图盘1中记录和从全息图盘1再现全息图。全息图盘1具有记录层32 (参考图2)。记录层32的光学特性不由红色光束改变。因此，全息图盘1的记录和再现特性不受伺服操作影响。
伺服光学系统具有以下光学部件，且由每一光学部件用下列方式透射或反射红色光束。从伺服激光器4输出的红色光束由光栅5划分为三个光束。这三个光束通过光束分离器15并被二向色棱镜6反射。这三个光束然后入射在物镜3上。物镜3聚焦光束，从而以所聚焦的光束照射全息图盘1。在该'情况下，祠服光学系统进行操作，以将光束聚焦在全息图盘1的预定区域上。之后描述伺服光学系统。
记录/再现光学系统(蓝色激光器系统)具有以下光学部件，且由每一光学部件用下列方式透射或反射蓝色光束。从记录激光器7输出的蓝色光束通过隔离器8、快门9等，且入射在检流计镜10上。检流计镜10扫描蓝色光束。所扫描的蓝色光束被偏振光束分离器(PBS) 12反射，并入射在空间调制器1]上。空间调制器11调制入射的蓝色光束以产生数据光和参考光。数据光和参考光通过PBS 12。然后，数据光和参考光通过中继透镜16、偏振光束分离器(PBS) 14和中继透镜17,并入射在二向色棱镜6上。
二向色棱镜6具有在其上形成以反射红色光束和透射蓝色光束的光学薄膜。因此，蓝色光束通过分色4竟6 (dichroic mirror )。蓝色光束通过人/4 ^^反18并由物镜3聚焦。然后以蓝色光束照射全息图盘1。数据光和参考光在记录层32中彼此干涉(参考图2)以保证将全息图记录在记录层32中。(全息图盘的结构) 图2是示出全息图盘1的结构的示意图。全息图盘1具有层压的防反射
膜30、塑料基底31、记录层32、间隙层33、波长选择薄膜34、间隙层35 和塑料基底36。塑料基底31具有0.6毫米的厚度。作为典型实例，记录层 32具有0.6毫米的厚度。作为典型实例，间隙层33具有0.1毫米的厚度。作 为典型实例，间隙层35具有0.1毫米的厚度。在间隙层35和塑料基底36之 间的界面上提供寻址凹槽、轨道凹槽等。在其上提供寻址凹槽、轨道凹槽等 的界面上提供铝反射薄膜。铝反射薄膜、寻址凹槽和轨道凹槽构成界面，且 统一由附图标记37表示，如图2所示。
(全息图盘中光束的动作)
图2所示的伺服光束38示意地指示单个红色光束。以来自物镜3的红色 光束照射全息图盘1。伺服光束38通过防反射膜30、塑料基底31、记录层 32和间隙层33。伺服光束38然后到达波长选择薄膜34。波长选择薄膜34 根据光束波长而透射或反射光束。波长选择薄膜34透射红色光束。因此，作 为红色光束的伺服光束38通过波长选择薄膜34。伺服光束38然后通过间隙 层35并在界面37 (由铝反射薄膜、轨道凹槽和寻址凹槽构成)上反射。在 该情况下，基于在界面37 (由铝反射薄膜、轨道凹槽和寻址凹槽构成)上形 成的寻址和轨道凹槽的形状调制伺服光束38，并检索伺服信息。
在界面37 (由铝反射薄膜、轨道凹槽和寻址凹槽构成)上反射的伺服光 束38通过间隙层35、波长选择薄膜34、间隙层33、记录层32、塑料基底 31和防反射膜30,并到达物镜3。来自物镜3的伺服光束38被二向色棱镜6 反射，被光束分离器15反射，并入射在光检测器(PD) 19上。光检测器19 获得与从比如数字多用途盘之类的光盘检测到的伺服误差信号类似的伺服误 差信号。例如，可以通过象散(astigmatic)方法获得聚焦误差信号，并通过 推挽(push-pull)方法获得轨道误差。
图2所示的记录光束39示意地指示单个蓝色光束。记录光束39是来自 物镜3的蓝色光束并包括数据光和参考光。以记录光束39照射全息图盘1。 记录光束39然后通过防反射膜30和塑料基底31并到达记录层32。数据光 和参 光在记录层32中彼此干涉以形成干涉条紋(interference fringe )。记录 干涉条紋作为全息图。为了再现全息图，参考光以与记录光束39相同的路径行进，且如图2 所示以参考光照射全息图盘1。参考光然后通过防反射膜30和塑料基底31 并到达记录层32。以参考光照射在记录层32中记录的全息图，以保证产生 再现光(衍射光)。因为再现光是蓝色光束，所以由波长选择薄膜34反射再 现光，并检索在全息图中记录的信息。
被波长选择薄膜34反射的再现光通过间隙层35、波长选择薄膜34、间 隙层33、记录层32、塑料基底31和防反射膜30并到达物镜3。来自物镜3 的再现光被偏振光束分离器14反射，并入射到用作成像装置的互补金属氧化 物半导体(CMOS )成像器13上。可以通过处理由CMOS成像器13接收到 的再现光的图像来读取在全息图中记录的信息。
(全息图记录和再现装置)
图3是示出全息图记录和再现装置的示意图。全息图记录和再现装置具 有主轴马达20、馈电马达21、光检测器信号处理电路22、伺服控制器23、 地址解码时序发生器24、主机控制器25和成像器信号处理器29。伺服控制 器23控制全息图记录和再现装置的伺服系统。主机控制器25发送信号到伺 服控制器23并从伺服控制器23接收信号。主机控制器25发送指令到伺服控 制器23。另外，主机控制器25发送信号到地址解码时序发生器24并从地址 解码时序发生器24接收信号。此外，主机控制器25发送信号到光学单元50 并从光学单元50接收信号。
全息图盘1具有圆盘形状且被安装在主轴马达20的旋转轴上。伺服控制 器23控制主轴马达20的旋转。结果，由伺服控制器23控制全息图盘1的旋 转。伺服控制器23驱动伺服致动器2，从而在聚焦方向和跟踪方向上移动物 镜3。另外，伺服控制器23在跟踪方向上移动馈电马达21，以在未由物镜3 的移动而覆盖的范围中执行跟踪伺服操作。
成像器信号处理器29处理由光学单元50接收到的再现光，并再现在再 现光中包括的数据。成像器信号处理器29发送数据到主机控制器25。在光 学单元50中包括的光检测器19接收红色光束并产生PD信号26。光检测器 19发送PD信号到PD信号处理电^各22。 PD信号处理电S各22处理PD信号 26。由红色光束检索的一条信息是轨道再现信号28。 PD信号处理电路22发 送轨道再现信号28到地址解码时序发生器24。地址解码时序发生器24然后
8从所接收到的轨道再现信号28解码地址信息，以指定以红色光束照射的界面 37的区域。指定以红色光束照射的界面37的区域指定了以蓝色光束照射的 记录层32的区域。PD信号处理电路22向伺服控制器23提供伺服误差信号 27。伺服误差信号27是由红色光束检索的另一条信息。
地址解码时序发生器24将已解码的地址信息发送到主才几控制器25。主 机控制器25接收地址信息并输出地址信息到伺服控制器23。伺服控制器23 接收地址信息。伺服控制器23然后基于地址信息控制每个致动器，以将红色 和蓝色光束定向到记录层32的所指定的区域。主机控制器25发送记录和再 现数据到光学单元50并从光学单元50接收记录和再现数据，以执行记录操 作和再现操作。主机控制器25从光学单元50接收激光功率信息(参考图9 ), 并输出激光控制信息(参考图9)和ON/OFF信号(参考图9)到光学单元 50。
全息图记录和再现装置的配置和操作的概述如上所述。以下详细描述根 据实施例的全息图记录和再现装置的主要部分。
(检流计镜的操作与快门的打开和关闭的同步)
全息数据的记录不同于数据在普通光盘上的记录。为了记录全息数据， 使用页面记录方法。在页面记录方法中， 一次记录具有恒定量的数据。检流 计镜IO扫描蓝色光束以在全息图盘1依靠主轴马达20连续旋转的条件下， 照射全息图盘1的某个区域一段特定的时间。该技术在日本专利公开No. 2007-178780中进行了描述。
仅在通过检流计镜10的蓝色光束的扫描期间，快门9打开以从隔离器S 向检流计镜IO透射蓝色光束。在扫描终止之后且在检流计镜IO返回到检流 计镜IO执行下一扫描的位置之前，快门9关闭以防止蓝色光束到达检流计镜 10。在该情况下，伺服控制器23控制快门9以保证快门9关闭。
图4示出快门9的打开状态(其中蓝色光束通过快门9)和关闭状态(其 中蓝色光束不通过快门9)与寿企流计镜10的摆角的关系。
以下面方式在全息图盘1的记录层32中记录全息图。空间调制器11显 示其中由空间调制器11反射的蓝色光束由数据光和参考光表示的图形 (pattem)。主机控制器25控制空间调制器11以保证空间调制器11显示该图 形。为了再现全息图，空间调制器11显示其中由空间调制器11反射的蓝色
光束仅由参考光表示的图形。主机控制器25控制空间调制器11以保证空间 调制器ll显示该图形。如上所述，当以参考光照射全息图盘1时，从所记录 的全息图产生再现光，且其入射在CMOS成像器13上。在该情况下，如图4 所示，以与在记录期间执行的同步操作相同的方式，同步地控制检流计镜IO 和快门9。
(外部谐振腔激光器)
图5是示出根据本实施例的用在记录激光器7中的外部谐振腔激光器57 的配置的图。作为外部谐振腔激光器57,使用利特罗(Littrow)外部谐振腔 激光器。外部谐振腔激光器57包括激光二极管40、准直透镜41和反射衍射 光栅42。激光二极管40发射蓝色光束。由激光二极管40发射的蓝色光束由 准直透镜41转换为平行光。平行光然后入射到反射衍射光4册42上。当平行 光由反射衍射光栅42反射时，平行光被分离为零级光(zero order light)44和原 初光(primary light)43。被反射衍射光栅42反射和衍射的原初光43再次通过 准直透镜41，并返回到激光二极管40，如由图5所示的箭头指示的那样。由 于该返回的光束，在反射衍射光栅42和激光二极管40之间形成谐振腔。激 光二极管40以基于光在反射衍射光栅42上的入射角而确定的波长振荡。零 级光44以与在普通镜上的反射类似的方式反射，并由反射衍射光栅42衍射。 然后从外部谐振腔激光器57输出零级光44作为用于记录或再现全息图的光 束。
图6A到图6C是每个示出构成记录激光器7的一部分的外部谐振腔激光 器57的振荡波长谱的图。由外部谐振腔激光器57发射的光束的振荡波长谱 指示激光二极管40在多数情况下以实质上单一波长振荡。但是，激光二极管 40的振荡模式根据提供给外部谐振腔激光器57的激光二^l管40的电流的值 与激光二极管40的环境温度而改变。图6A示出在激光二^f及管40以多个波 长振荡的情况下的振荡模式。图6B示出在激光二极管40以单个波长振荡的 情况下的振荡模式。图6C示出在激光二极管40以包括两个峰值波长的多个 波长振荡的情况下的振荡模式。激光二极管40可以根据提供给激光二极管 40的电流的值和激光二极管40的环境温度，以如图6A到图6C所示的任意 振荡模式振荡。模式跳跃意味着在图6A所示的振荡模式中的三个波长的任200910168323.0
图7是示意地示出从记录激光器7输出的光束的输出功率的变化的曲线 图。沿着曲线图的纵坐标轴绘出输出功率，同时沿着曲线图的横坐标轴绘出 时间。实验已经确认从外部谐振腔激光器57输出的零级光的光功率改变多达 近似百分之7。光功率的百分之7的变化引起全息图的记录的不足曝光或过 度曝光。图8是显示光功率的变化的示波器的屏幕的画面。如图8所示，光 功率的变化发生在极短的时间，例如，l微秒或更小。难以依靠控制电路抑 制光功率的变化。
(根据本实施例的记录激光器)
图9是示出根据本实施例的记录激光器7的配置的图。图9所示的记录 激光器7包括利特罗外部谐振腔激光器57 (如图5所示)、光束分离器51、 光电二极管52、激光功率监控放大器53、模拟-数字(AD)转换器56、数字 -模拟(DA)转换器58和激光器驱动电路55。激光器驱动电路55向作为一 种类型的激光二极管的外部谐振腔激光器57提供电流。主机控制器25用作 用于控制激光器驱动电路55的激光二极管控制器。依靠模拟信号驱动激光器 驱动电路55。因为主机控制器25输出数字信号，所以主机控制器25经由 DA转换器58控制激光器驱动电路55。
从外部谐振腔激光器57输出的光束(零级光)44由光束分离器51划分 为两个光束。这两个光束之一直线传播并用于记录全息图。这两个光束中的 另一个被光束分离器51反射并入射到光电二极管52上。光电二极管52然后 向激光功率监控放大器53输出其量与在光电二极管52上入射的光束的量成 比例的电流。也就是说，光电二极管52 4企测由激光二极管发射的光束的量。 激光功率监控放大器53将电流转换为电压。从激光功率监控放大器53输出 的电压与由光电二极管52检测到的光束的功率成比例，并与用于记录全息图 的光束的功率成比例。
AD转换器56将从激光功率监控放大器53输出的电压的模拟值转换为 数字值，并输出该数字值到主机控制器25。主机控制器25基于从AD转换器 56接收到的激光功率信息和其他信息(例如，关于由温度传感器(没有示出) 检测到的环境温度的信息)来执行计算，并向DA转换器58输出适于记录和再现全息图的激光控制信息。主机控制器25输出ON/OFF信号到激光器驱动 电路55，以命令激光器驱动电路55向外部谐振腔激光器57提供激光器驱动 信号和停止提供激光器驱动信号，并由此控制外部谐振腔^t光器57以保证外 部谐振腔激光器57输出光束和停止输出光束。如上所述，红色光束用于伺服 操作。因此，即使当外部谐振腔激光器57停止输出光束时也维持伺服操作。 当在外部谐振腔激光器57输出光束的条件下快门9关闭时，蓝色光束不到达 全息图盘l。即使在该情况下，也维持伺服操作。
(根据本实施例的用于控制记录激光器的方法)
如上所述，将蓝色光束划分为基于所记录的数据调制的参考光和数据光。 以参考光和数据光照射全息图盘1。参考光和数据光在记录层32中彼此干涉 以形成干涉条紋。记录干涉条紋作为全息图。作为记录层32，使用感光单体 (monomer )。单体被转换为聚合体(polymer)以形成全息图。通过仅以参考 光照射全息图来再现所记录的全息图。基于所记录的全息图的质量确定的衍 射效率越高，再现光的信号电平就越大。
基于以其照射全息图盘1的用于全息图的记录的光束的能量(记录能量) 确定衍射效率。记录能量由用于记录的激光功率(也就是记录光的量)关于 时间的积分表示。因此需要控制记录能量以保证衍射效率最佳或最大。当衍 射效率最大时的记录能量的值被称为最佳记录能量值。
最佳记录能量值根据具有在介质中形成的记录层32的该介质的性质而 改变。但是，可以通过指定介质的类型和温度来指定最佳记录能量值。另夕卜， 最佳记录能量值由通过关于时间对记录光的强度积分所获得的值(积分的量) 来表示。可以通过设置所积分的强度的量为预先指定的值来获得最佳记录能 量值。以下两个方法用于向记录层32提供最佳记录能量。
第一方法
对在记录开始之后使用的记录光的强度积分。当光的所积分的强度的量 到达预设程度(与最佳记录能量对应)时，记录停止。 第二方法
记录时间(以参考光和数据光照射记录层32的时间)^皮认为是作为恒定 预设值的预定时间段。控制用于记录的蓝色光束的功率以保证光的所积分的 强度的量在记录终止时达到预定记录能量(被称为最佳记录能量)。最佳记录
12能量是恒定预设值。
以第一方法控制记录时间，同时以第二方法控制记录光的量(其是蓝色 光束的功率)。为了在以恒定速率旋转的全息图盘中记录全息图，优选地使快 门的打开和关闭、4企流计镜、以及全息图盘的旋转同步。乂人同步的角度来看， 第二方法比第一方法更合适。以下描述使用第二方法的情况。
建立以下公式(1)和(2),其中Ew是剩余记录能量；Tw是剩余曝光 时间；Pw是记录功率(光束的功率)；且Ts是控制间隔(采样时间(周期))。 <formula>formula see original document page 13</formula>符号Ew-l指示在先前采样时的剩余记录能量，而符号Pw-l指示在先前 采样时的记录功率。 <formula>formula see original document page 13</formula>符号Tw-l指示在先前采样时的剩余曝光时间。
作为表示对于当前采样周期设置的记录能量的公式，建立以下公式(3)。 也就是说，当在剩余曝光时间中以由公式(3 )表示的记录能量记录全息图时， 记录可以在预定时间段中终止，且可以将预定记录能量提供给全息图盘1。
<formula>formula see original document page 13</formula>
当由公式(3 )表示的光束的功率用以表示用于当前采样周期和剩余釆样 周期的记录功率时，可以修改记录功率。以这种方式，可以以最大4汙射效率 记录全息图。
图10是根据本实施例的记录激光器的控制的流程图。
在步骤ST100，主机控制器25将导致所使用的记录介质(全息图盘1的
记录层32)的最大衍射效率的记录能量(最佳记录能量)-没置为剩余记录能
量Ew的初始4直。
通过预先进行的实验获得最佳记录能量值。
在步骤ST101，主机控制器25将以光束照射所使用的记录介质(全息图 盘1的记录层32)的预定时间段设置为剩余曝光时间Tw的初始值。基于主 轴马达20的旋转速率和在记录全息图的时间之间的间隔来确定预定时间段。
在步骤ST102,主机控制器25控制ON/OFF信号，以保证记录激光器7输出光束。
在步骤ST103,主机控制器25计算公式(3)以获得记录功率Pw。
在步骤ST104，主机控制器25基于在步骤ST103获得的计算结果发送 激光控制信号到DA转换器58,并设置记录功率P.w。
在步骤ST105,主机控制器25确定(Tw-Ts)的值是否等于或小于零。 当主机控制器25确定(Tw - Ts)的值等于或小于零时(或当在步骤ST105 答案是Yes时)，图10所示的处理进行到步骤ST108。当主机控制器25确定 (Tw-Ts)的值大于零时(或当在步骤ST105答案是No时)，图IO所示的 进行到步骤ST106。
在步骤ST106,主机控制器25计算剩余记录能量Ew。当图IO所示的处 理通过步骤ST106时，从在步骤ST100设置的初始值减去剩余记录能量Ew。 然后处理进行到步骤ST107。
在步骤ST107，主机控制器25计算剩余曝光时间Tw。当图10所示的处 理通过步骤ST107时，从在步骤ST101中设置的初始值减去剩余曝光时间 Tw。然后处理进行到步骤ST103。
在步骤ST108,主机控制器25关闭记录激光器7,从而防止以从记录激 光器7输出的光束照射全息图盘1。然后终止处理。可以通过在步骤ST102 打开记录激光器7来开始以蓝色光束照射记录层32。可以通过在步骤ST108 关闭记录激光器来停止以蓝色光束照射记录层32。因此，在图10所示的处 理中可以在没有快门9的情况下控制记录时间。
在主机控制器25中提供计时器(没有示出)等。设置计时器等以保证执 行步骤ST103到ST107的循环的时间间隔等于采样时间Ts。采样时间Ts充 分地小于记录全息图所需的时间。当对于每个采样时间Ts发生计时器中断时， 主机控制器25可以在步骤ST103执行计算处理，而不使用计时器等。在当首 先执行步骤ST103时的时间和当执行步骤ST108时的时间之间的时间长度等 于作为预定时间段的记录时间(在全息图盘1中记录全息图的时间)。例如， 设置记录时间等于快门9处于打开状态的时间(如图4所示)。
图11是根据本实施例的另一记录激光器的控制的流程图。在图11所示 的流程图中，执行步骤ST1021代替图10所示的流程图的步骤ST102，且执 行步骤ST1081代替图10所示的流程图的步骤ST108。图11所示的其它步骤 与如图10所示的相同，且因此下面不进行描述。在步骤ST1021，打开快门9。这造成以蓝色光束照射记录层32的事实。 在步骤ST1081，关闭快门9。这造成停止以蓝色光束照射记录层32的事实。 在普通全息图记录中，记录几百个页面数据片段(全息图)或更多。在该情 况下， 一个页面数据片段形成一个全息图。如图ll的流程图所示，打开记录 激光器7以开始记录，且对于每个页面打开和关闭快门9以记录全息图。在 终止用于记录全息图的一系列操:作之后，关闭记录激光器7。
如上所述的控制总结如下。对于每个采样时间Ts计算剩余记录能量值和 剩余曝光时间。基于所计算的剩余记录能量值和所计算的剩余记录时间确定 记录功率，且以所确定的记录功率执行记录。因此，可以以预定记录时间才丸 行最佳记录。
通常，当如上所述调整激光功率时，图6A到图6C所示的三种振荡模式 中的任意一种可以在外部谐振腔激光器57中发生。图6A所示的振荡模式被 称为单振荡模式。图6B所示的振荡模式被称为三振荡模式。图6C所示的振 荡模式被称为六振荡模式。在根据本实施例的激光控制方法中，在固定记录 时间的同时调整激光功率。因此，可能发生三种振荡模式(单振荡模式、三 振荡模式和六振荡模式)中的任意一种。
当使用共轴干涉方法时，可以以三种振荡模式中的任意 一种良好地记录 全息图。当使用双光束干涉方法时，可以以单振荡模式和三振荡模式记录全 息图。但是，上述文献(用于全息数据存储器的利特罗型外部谐振腔蓝色激 光器)描述了当使用双光束干涉方法时可能不以六振荡模式记录全息图。根 据在本说明书中描述的和由本发明者进行的实验的结果，当在利特罗外部谐 振腔激光器57中包括的激光二极管40的基片(chip)的长度大于等于1毫米并 使用双光束干涉方法时，可以以六振荡模式在具有1.5毫米的厚度的记录层 中记录全息图。
可以使用根据本实施例的激光控制方法而无论用于记录全息数据的方法 如何，所述记录全息数据的方法包括使用共轴干涉方法的记录方法和使用双 光束干涉方法的记录方法。
在根据本实施例的激光控制方法中，即使当需要指定记录全息图所需的 时间时(例如，即使当激光控制与主轴马达20的旋转的角速度同步时)，所 形成的全息图的衍射效率也很高。该特征对于在盘型全息图介质旋转的条件 下记录全息图的全息图记录和再现装置是有效的。在根据本实施例的激光控制方法中，从记录激光器输出的光束的功率改 变。从记录激光器输出的光束的所积分的强度的量显著地影响全息图的形成。
因为光束的输出功率对于采样时间Ts改变，所以光束的输出功率的改变略微
地影响全息图的形成。当为了改变光束的输出功率而改变提供给激光二极管
的电流的值时，激光二极管在图6A到图6C所示的振荡模式的任意两个之间 容易地变换。在该情况下，当使用共轴干涉方法时，可以获得高衍射效率。 即使当使用双光束干涉方法时，也可以通过控制激光二极管的基片的长度来 获得高衍射效率。
本实施例描述了全息图记录介质是全息图盘。在根据本实施例的激光控 制方法中，可以使用具有正方形形状的全息图记录介质。
本申请包括与于2008年8月27日在日本专利局提交的日本优先权专利 申请JP 2008-217739中公开的主题相关的主题，将其全部内容通过引用完全
包4舌于此。
本发明不限于上述实施例且可以在本发明的技术概念的范围内以多种方
式修改。
权利要求
1.一种全息图记录和再现装置，包括外部谐振腔激光器，具有适于发射用于产生照射全息图记录介质的数据光和参考光的光束的激光二极管；光电二极管，检测由激光二极管发射的光束的量；激光器驱动电路，向激光二极管提供电流；和激光二极管控制器，其控制激光器驱动电路以保证通过在预定时间段上关于时间对光束的检测强度积分所获得的值等于预定记录能量的值。
2. 如权利要求1所述的全息图记录和再现装置，其中 激光二极管控制器将预定记录能量设置为剩余记录能量的初始值；将预定时间段设置为剩余曝光时间的初始值；通过对于每个釆样时间将剩余记录 能量除以剩余曝光时间来计算记录功率，以向激光二极管提供与所计算的记 录功率对应的电流；将通过从剩余记录能量减去通过关于采样时间对光束的 强度积分所获得的值而获得的值设置为剩余记录能量的新值；将通过从剩余 曝光时间减去采样时间所获得的值设置为剩余曝光时间的新值，和当剩余曝光时间变为零或更小时，停止以数据光和参考光照射全息图记 录介质。
3. 如权利要求2所述的全息图记录和再现装置，其中 激光二极管的基片的长度大于等于1毫米，且被设置为允许激光二极管发射蓝色光束。
4. 一种用于记录全息图的方法，包括步骤依靠在外部谐振腔激光器中包括的激光二极管，发射用于产生照射全息 图记录介质的数据光和参考光的光束；依靠光电二极管检测由激光二极管发射的光束的量；依靠激光器驱动电路向激光二极管提供电流；和依靠激光二极管控制器，控制激光器驱动电路以保证通过在预定时间段 上关于时间对光束的检测强度积分所获得的值等于预定记录能量。
全文摘要
公开了全息图记录和再现装置及记录全息图的方法。全息图记录和再现装置控制从外部谐振腔半导体激光输出的光束以改进衍射效率。全息图记录和再现装置包括外部谐振腔激光器、光电二极管、激光器驱动电路和激光二极管控制器。外部谐振腔激光器具有适于发射用于产生照射全息图记录介质的数据光和参考光的光束的激光二极管。光电二极管检测从外部谐振腔激光器输出的光束的量。激光器驱动电路向外部谐振腔激光器提供电流。激光二极管控制器控制激光器驱动电路，以保证通过在预定时间段上关于时间对光束的检测强度积分所获得的值等于预定记录能量。
文档编号G11B7/0065GK101661760SQ20091016832
公开日2010年3月3日 申请日期2009年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者冈田均, 武田崇宏, 田中富士 申请人:索尼株式会社