专利名称：光信息再现装置、光信息记录装置和光信息记录再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用全息照相(hololgraphy 全息摄影)在光信息记录介质上记录信息和/或从光信息记录介质再现信息的装置。
背景技术：
目前，基于使用蓝紫色半导体激光的Blu-ray Disc (BD，蓝光光盘)标准等，在民用方面已经能够实现具有50GB左右的记录密度的光盘的商用化。并且期望光盘将来也能够实现100GB ITB这种与HDD (Hard Disc Drive，硬盘驱动器)容量相同程度的大容量。不过，为了实现这种超高密度的光盘，需要使用与目前为止基于短波长化和物镜高NA化的现有高密度技术的趋势不同的新的储存技术。在进行下一代储存技术的研究之中，利用全息照相技术来记录数字信息的全息记录技术受到关注。全息记录技术是指，使具有由空间光调制器二维地调制后的页数据的信号光和参考光在记录介质的内部重合，利用此时生成的干涉条纹图案(pattern，也称为“图样”)在记录介质内产生折射率调制，由此记录信息的技术。此外，在信息的再现时，当将记录时使用的参考光以同样的配置照射到记录介质时，全息图案作为衍射光栅作用，产生与记录在记录介质中的干涉条纹图案相应的衍射光。 该衍射光含有与所记录的信号光相同的相位信息，作为相同的光再现。再现的信号光使用CMOS或CXD等光检测器二维地高速地检测。像这样的全息记录，因为能够使用一个全息图(hologram 全息照片)同时记录/再现二维的信息，此外，在相同位置重复写入多个页数据，所以对于大容量且高速的信息的记录再现有效。作为全息记录技术，例如有日本特开2004-272268号公报(专利文献1)。本公报中记载了如下所谓的角度复用记录方式(角度多重记录方式)在用透镜将信号光聚光(即， 汇聚或会聚)到光信息记录介质的同时照射平行光束的参考光，使之与信号光干涉来进行全息图的记录，并进一步地边改变参照光向光记录介质入射的角度边使空间光调制器显示不同的页数据来进行复用记录。另外，例如在日本特开2009-86248号公报(专利文献2)和 "OpticalCompensation of Distorted Interference Fringes Depending on Temperaturein Holographic Data Storage,，，IS0M2009Technical Digest, TH-J-05 (非专利文献1)中，记载了关于提高全息图再现像的质量的技术。如专利文献2以及非专利文献1所述，为获得高质量的全息图再现像，参考光的波前像差的修正非常重要，但在进行参考光的波前的修正时，例如在考虑全息图再现像的强度分布对波前修正的输入信号的响应时，该响应如专利文献2所述，一般为非线性响应。即难以使用传递函数(transfer function)来进行反馈控制，所以专利文献2中为了进行参考光的波前像差的修正，使用遗传算法进行控制。所谓遗传算法，是准备多个作为候选解的“个体”，优先选择适合度(fitness)高的个体反复进行交叉、重组、突然变异等操作来求(探索)解的方法。即，在导出作为最佳解的波前的形状的探索中，原理上必需进行上述多次反复的处理，多次照射具有不同波前的参考光，从中找出最佳解，因此在某种程度上需要耗费时间。为了提高装置的数据传输速度，需要在短时间内检测出最佳的波前像差。专利文献1 日本特开2004-272^8号公报专利文献2 日本特开2009-86248号公报非专禾Ij 文献 1 :T. Muroi, et. al. , "Optical Compensation of DistortedInterference Fringes Depending on Temperature in Holographic Datastorage, "ISOM 2009Technical Digest, TH-J-05o
发明内容
本发明的目的在于以比较短的时间对参考光波前进行修正。作为一例，本发明的目的能够通过检测对全息图照射具有规定的复振幅分布的光而得的衍射光的波前来实现。本发明提供一种全息存储装置(也称为全息照相存储装置)，使参考光与信号光干涉并将干涉而得干涉条纹作为页数据记录到全息记录介质(即，全息照相(hologram) 记录介质)上，该全息存储装置包括射出激光的激光光源；分束器，将从所述激光光源射出的激光分离成信号光和参考光；波前传感器，检测由所述分束器分离出的参考光的波前 (波阵面)；和波前控制元件，根据所述波前传感器的输出修正参考光的波前，在对全息记录介质记录信息时，在该全息记录介质记录由所述分束器分离出的信号光和通过所述波前控制元件后的参考光产生的干涉条纹图案。本发明提供一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于，包括射出激光的激光光源；空间光调制器，用于对从所述激光光源射出的光束附加规定的调整用信息；物镜，将利用所述空间光调制器附加了调整用信息的所述光束导向全息记录介质；波前传感器，对从所述全息记录介质获得的所述光束的衍射光进行检测；和波前控制元件，根据所述波前传感器的输出修正参考光的波前，在从全息记录介质再现信息时，使用波前由上述波前控制元件修正后的参考光进行再现。其中，所述规定的调整用信息是与记录于全息记录介质的信息存在相间(相間) 的信息。本发明提供一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于利用信号光的光学系统，对该全息记录介质的已记录完毕的区域照射光束，该光束是具有记录该页数据时使用的信号光的振幅分布和相位分布的一部分或全部信息的光束，并且，所述全息存储装置计算该光束被该已记录完毕的区域衍射后的光的相位分布，基于该相位分布修正再现时的参考光的相位分布。本发明提供一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于利用信号光的光学系统，对该全息记录介质的已记录完毕的区域照射光束，该光束是具有记录该页数据时使用的信号光的振幅分布和相位分布的一部分或全部信息的光束，
5并且，所述全息存储装置利用聚光光学系统将该光束被该已记录完毕的区域衍射后的光聚 光，通过对该光的聚光图案进行运算处理来计算该衍射后的光的相位分布，基于该相位分 布修正再现时的參考光的相位分布。本发明提供ー种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介 质，作为页数据记录有使參考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征 在干使用全部像素为开像素的白图案的信号光进行至少一次记录。本发明提供ー种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介 质，作为页数据记录有使參考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征 在干使用包含预先规定的ニ维图案的信号光进行至少一次记录。本发明提供ー种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介 质，作为页数据记录有使參考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征 在干利用信号光的光学系统，对该全息记录介质的已记录完毕的区域照射全部像素为开 像素的白图案的光束。本发明提供ー种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介 质，作为页数据记录有使參考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征 在于在进行记录或再现前对參考光的波前像差进行修正。本发明提供ー种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介 质，作为页数据记录有使參考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征 在于在进行记录或再现前测定參考光的波前像差，在该波前像差大于规定值的情况下对 该波前像差进行修正。发明的效果利用本发明能够以比较短的时间对參考光波前进行修正。
图1是表示全息存储装置的实施例的图。图2是表示对參考光的波前进行修正的全息存储装置的实施例的图。图3是表示波前传感器的实施例的图。图4是表示计算波前的形状的实施例的图。图5是表示记录时的信号光的振幅图案(pattern)的实施例的图。图6是表示全息存储装置的实施例的图。图7是表示对參考光的波前进行修正的全息存储装置的实施例的图。图8是表示调整用图案的记录位置的图。图9是表示调整用图案的记录位置的图。附图标记说明1、光源2、准直透镜3、光闸4、偏振变换元件(即偏振光变换元件)5、PBS 棱镜
6、光束7、PBS 棱镜8、空间光调制器9、扩束器10、中继透镜11、相位掩膜12、中继透镜13、空间滤波器14、反射镜15、反射镜16、电流镜(galvano mirror,也称为检流反射镜)，17、透镜18、透镜19、偏振变换元件20、物镜21、电流镜25、衍射光30、波前传感器31、透镜阵列32、受光面40、参考光波前控制电路60、波前控制元件100、全息记录介质
具体实施例方式以下说明本发明的实施例。图1表示本发明的全息存储装置的实施例。在从记录有信息的全息记录介质100再现信息之前，从激光光源1射出的光束经由准直透镜2、光闸3、偏振方向变换元件4、PBS棱镜5、扩束器9、相位掩膜11、中继透镜10 和PBS棱镜7，入射到空间光调制器8。本实施例的特征在于，此时由空间光调制器8和相位掩膜11调制后的光束的振幅分布和相位分布，被调制成与对全息记录介质100记录信息时使用的参考光和信号光中的信号光的振幅分布和相位分布相同的分布。之后，调制后的光束经由中继透镜12、空间滤波器13和物镜20入射到全息记录介质100。如上所述，光束的相位分布和振幅分布被调制成与信息记录时的信号光的一部分或全部相同，通过对记录有信息的全息记录介质100照射来自信号光的光学系统的光束6， 光束被全息记录介质100内的全息图衍射。另外，根据全息照相的原理，该衍射光与对全息记录介质100记录信息时使用的参考光具有相同的振幅分布和相位分布。通常来说，当在全息存储器再现信息时，通过对全息记录介质100照射参考光，利用衍射来产生与记录时使用的信号光具有相同振幅和相位的光束。而本实施例的特征点在于，通过对全息记录介质100照射记录时使用的信号光，利用衍射来产生具有记录时使用的参考光的振幅、相位的光束。当在全息存储器对信息进行再现时，理想状态下通过照射基本上与记录时相同的参考光来检测信号光，但若再现时和记录时的参考光的波前存在很大不同，则再现的信号光的质量会降低或者无法再现。而通过使用本实施例，能够利用衍射来生成具有记录时使用的参考光的振幅、相位的光束，所以在再现前能够检测出最适于进行再现的参考光的波前。本实施例中，其衍射光25经由电流镜21由波前传感器30接收，并检测波前形状。波前传感器30检测出的波前形状数据被发送到参考光波前控制电路40，在从全息记录介质100再现信息时，基于该波前形状数据，通过波前控制元件60来控制参考光的波前。波前控制元件60例如由通过施加电压来对光束附加规定的相位图案的液晶元件实现。图2是表示从全息记录介质100再现信息时的状态的概要图。从激光光源1射出的光束经过准直透镜2、光闸3、偏振方向变换元件4、PBS棱镜5、偏振方向变换元件19、反射镜14、波前控制元件60、反射镜15、电流镜16、透镜17和透镜18，入射到全息记录介质 100。该光束作为参考光入射到全息记录介质100。如之前使用图1所说明的那样，因为最适于进行再现的参考光的波前(相位)的信息已经被检测出来，所以在再现时通过参考光波前像差控制电路，利用波前控制元件60 修正参考光的波前。此时，参考光的波前像差在考虑修正前的初始波前形状的基础上被修正。即，由波前传感器30检测到的波前形状，并不直接被附加给再现时的参考光，而是在考虑了修正前的初始波前形状的量的基础上被附加。进一步，如本实施例那样，在再现时以从电流镜21反射的光束作为参考光进行再现的情况下，考虑到反射造成的波前反转等，以使该光束成为相位共轭光的方式附加波前(相位)。(实施例2)图3表示本发明的全息存储装置的波前传感器30的实施例。此处全息存储装置的结构与图1相同。波前传感器如图3所示，主要由透镜阵列31和受光面(光接收面)32构成，利用透镜阵列31将衍射光25聚光，并利用受光面32检测其聚光图案(pattern)。例如图4所示，当入射到波前传感器30的波前发生畸变时，由透镜阵列内的各透镜聚光的聚光点各自效仿波前的畸变而聚光。具体而言，聚光在入射到各透镜的波前的法线的大致延长线上。 例如，若以平面波入射时的聚光点作为基准点，则波前畸变时受光面32上的聚光点如图所示，聚光在与基准点不同的位置上。该偏离量显然由构成透镜阵列的各透镜的焦距以及入射到各透镜的波前的倾斜方向和倾斜量唯一确定。因此，通过检测该偏离矢量，能够计算光束25的波前形状。本实施例中，将如此检测到的波前形状数据发送到参考光波前控制电路40，在从全息记录介质 100再现信息时，基于该波前形状数据，利用波前控制元件60对参考光的波前进行修正。另外，以上表示了由透镜阵列构成波前传感器的结构，但作为波前传感器，只要能够获得波前的形状的信息，则也可以使用其它的结构。(实施例3)
图5表示本发明的全息存储装置中记录时的信号光的强度分布图案的实施例。其中，全息存储装置的结构与图1相同。本实施例中，对至少记录一次如(a)所示那样适当配置有开(ON)像素和关(OFF)像素的二维数据的情况，和至少记录一次如(b)所示那样全部像素为开像素的白图案(* 7 4卜”夕一> :White pattern)的情况进行说明。其中， (a)中适当配置的二维数据表示了不易受到波前像差的影响的二维图案，但本实施例不限于此，也可以是实际上对信号光进行调制而记录的数据的数据图案或随机的二维数据的数据图案。如实施例1中的说明，本发明的特征在于，通过对全息记录介质100照射记录时使用的信号光，来利用衍射产生具有记录时使用的参考光的振幅、相位的光束。即，需要预先知道记录时的信号光的振幅分布以及相位分布。故而，本实施例中，例如在记录时如(a)所示那样，使用包含预先规定的二维图案的信号光至少进行一次记录，另外，如(b)所示那样使用白图案的信号光至少进行一次记录。像这样，通过在信号光中嵌入已知的图案，尤其在使用与记录时不同的装置进行再现等情况下，有助于照射与记录时相同的图案的信号光。接着，对记录该(a)所示的二维图案和(b)所示的白图案(此处称为用于调整参考光的调整用图案)的时刻和记录位置进行说明。图8表示对记录介质100以复用数N进行角度复用记录的情况。在记录时，在同一位置将多个页数据(第1页 第N页)作为全息图进行角度复用记录，当该位置的记录结束后进行下一个位置的记录。此处，将在同一位置进行了角度复用的全息图的集合体称作“册” (book)。各册中存储有N个页数据的信息，在一个册的记录结束后，对记录介质100 的不同的位置进行下一个册的记录。本发明中，上述调整图案例如图8所示附加给册内的规定的页数据(第m页)。当然，可以在一个册内对多个页附加上述调整图案而不是只对一页附加。另外，既可以使记录于记录介质100的册中的一部分册(图8中的册幻保持上述调整图案，也可以使全部册保持上述调整图案。另外，作为其它的方法，也可以如图9所示，例如在记录介质100中设置至少一个以上的存储调整用图案的规定区域，在该区域中存储调整用图案。图6表示从信号光的光学系统对记录有信息的全息记录介质100照射白图案的光束的情况。若预先使用白图案的信号光对全息记录介质100进行过记录，则通过全息记录介质100内的全息图，利用衍射生成与该记录时的参考光具有相同振幅、相位的光束。另外，因为不论是怎样的二维图案的信号光都能够看作是白图案的信号光的一部分，所以即使记录时使用规定的二维图案的信号光进行记录，若对该区域照射白图案，则根据全息照相的原理，至少衍射出与记录时使用的参考光具有相同振幅分布及相位分布的光束。于是，也可以照射白图案并检测其衍射光，由此导出最适于进行再现的参考光的波前。(实施例4)图7表示本发明的全息存储装置中在记录前和/或再现前对参考光的波前像差进行修正的实施例的情况。如上所述，在全息存储器中，在理想状态下，若再现时和记录时的参考光的波前存在很大不同，则再现的信号光的质量会降低或者无法再现。故而，本实施例的特征在于，在记录前和/或再现前使用波前传感器30测定波前像差，根据需要对参考光的波前像差进行修正。在记录前和/或再现前测定参考光的波前像差，例如在使用波前传感器检测到超过规定值的波前像差的情况下，适当对参考光的波前进行修正，使再现时和记录时的参考光的波前的差减小。对于全息存储器，在再现时重现与记录时尽可能相同的参考光当然是重要的，但如上所述，怎样在记录或再现时生成波前像差小的参考光也是很重要的。故而，本实施例的特征在于，为了在信息的记录或再现时尽量减小参考光的波前像差，在记录前或再现前对参考光的波前像差进行修正，使用波前像差小的参考光进行记录或再现。本实施例中，在记录或再现前将参考光输入波前传感器30，根据其结果使用参考光波前控制电路40、波前控制元件60生成波前像差小的参考光。另外，该参考光的波前的修正并不限于记录或再现前，也可以在记录中使用波前传感器30适时进行检测，根据需要与记录动作同时进行修正。另外，本实施例可记载如下。即，本发明提供一种全息存储装置，使参考光和信号光干涉并将干涉而得干涉条纹作为页数据记录到全息记录介质上，该全息存储装置包括 射出激光的激光光源；将从该激光光源射出的激光分离成信号光和参考光的分束器；检测由该分束器分离出的参考光的波前的波前传感器；和根据该波前传感器的输出调整参考光的波前的波前控制元件，在对全息记录介质记录信息时，将由分束器分离出的信号光与通过波前控制元件后的参考光产生的干涉条纹图案记录到该全息记录介质。另外，还具有控制上述波前传感器的输出的控制电路，该控制电路，在波前传感器的结果、参考光的波前像差为规定值以上时，在全息记录介质中记录波前经过波前控制元件调整后的参考光与由分束器分离出的信号光产生的干涉条纹图案。另外，上述波前传感器也可以设置透镜阵列作为聚光光学系统。另外，本发明提供一种全息存储装置，从使参考光和信号光干涉并将干涉而得的干涉条纹作为页数据记录到全息记录介质上的全息记录介质再现记录信息，该全息存储装置包括射出激光的激光光源；用于对从该激光光源射出的光束附加规定的调整用信息的空间光调制器；用于将被该空间光调制器附加了调整用信息的光束导向全息记录介质的物镜；检测从全息记录介质获得的该光束的衍射光的波前传感器；和根据该波前传感器的输出修正参考光的波前的波前控制元件，在从全息记录介质再现信息时，使用波前由上述波前控制元件修正后的参考光进行再现。另外，上述规定的调整用信息可以是与记录于全息记录介质中的信息存在相关的信息。并且，上述波前传感器可以具有透镜阵列作为聚光光学系统。另外，上述规定的调整用信息可以是在再现前预先记录在全息记录介质上的信息。
权利要求
1.一种全息存储装置，将使参考光与信号光干涉而得到的干涉条纹作为页数据记录到全息记录介质，该全息存储装置的特征在于，包括射出激光的激光光源；分束器，将从所述激光光源射出的激光分离成信号光和参考光； 波前传感器，检测由所述分束器分离出的参考光的波前；和波前控制元件，根据所述波前传感器的输出修正参考光的波前， 在对全息记录介质记录信息时，在该全息记录介质记录由所述分束器分离出的信号光和通过所述波前控制元件后的参考光产生的干涉条纹图案。
2.如权利要求1所述的全息存储装置，其特征在于 具有控制所述波前传感器的输出的控制电路，所述控制电路，在所述波前传感器输出的参考光的波前像差为规定值以上时，使用波前由所述波前控制元件修正后的参考光进行记录或再现。
3.如权利要求1所述的全息存储装置，其特征在于 所述波前传感器具有透镜阵列作为聚光光学系统。
4.一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于，包括射出激光的激光光源；空间光调制器，用于对从所述激光光源射出的光束附加规定的调整用信息； 物镜，将利用所述空间光调制器附加了调整用信息的所述光束导向全息记录介质； 波前传感器，对从所述全息记录介质获得的所述光束的衍射光进行检测；和波前控制元件，根据所述波前传感器的输出修正参考光的波前， 在从全息记录介质再现信息时，使用波前由上述波前控制元件修正后的参考光进行再现。
5.如权利要求4所述的全息存储装置，其特征在于所述规定的调整用信息是与记录于全息记录介质的信息相关的信息。
6.如权利要求4所述的全息存储装置，其特征在于 所述波前传感器具有透镜阵列作为聚光光学系统。
7.如权利要求4所述的全息存储装置，其特征在于所述规定的调整用信息是在再现之前预先记录在全息记录介质的信息。
8.—种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于利用信号光的光学系统，对该全息记录介质的已记录完毕的区域照射光束，该光束是具有记录该页数据时使用的信号光的振幅分布和相位分布的一部分或全部信息的光束，并且，所述全息存储装置计算该光束被该已记录完毕的区域衍射后的光的相位分布，基于该相位分布修正再现时的参考光的相位分布。
9.一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于利用信号光的光学系统，对该全息记录介质的已记录完毕的区域照射光束，该光束是具有记录该页数据时使用的信号光的振幅分布和相位分布的一部分或全部信息的光束，并且，所述全息存储装置利用聚光光学系统将该光束被该已记录完毕的区域衍射后的光聚光，通过对该光的聚光图案进行运算处理来计算该衍射后的光的相位分布，基于该相位分布修正再现时的参考光的相位分布。
10.一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于使用全部像素为开像素的白图案的信号光进行至少一次记录。
11.一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于使用包含预先规定的二维图案的信号光进行至少一次记录。
12.一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于利用信号光的光学系统，对该全息记录介质的已记录完毕的区域照射全部像素为开像素的白图案的光束。
13.如权利要求12所述的全息存储装置，其特征在于对所述白图案的光束被该已记录完毕的区域衍射后的光的相位分布进行计算，并基于该相位分布修正再现时的参考光的相位分布。
14.一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于在进行记录或再现前对参考光的波前像差进行修正。
15.一种全息存储装置，从全息记录介质再现记录信息，在该全息记录介质，作为页数据记录有使参考光和信号光干涉而得到的干涉条纹，该全息存储装置的特征在于在进行记录或再现前测定参考光的波前像差，在该波前像差大于规定值的情况下对该波前像差进行修正。
全文摘要
本发明提供光信息再现装置、光信息记录装置和光信息记录再现装置。对于全息存储器，若再现时和记录时的参考光的波前存在很大不同，则再现的信号光的质量会降低或不能再现。故而需要使再现时和记录时的参考光的波前像差的差尽可能地小。在再现前，通过利用信号光的光学系统对全息记录介质照射与记录时使用的信号光具有相同振幅分布及相位分布的光束，利用衍射产生具有记录时使用的参考光的振幅、相位的光束。通过检测该衍射光的波前形状来事先检测最适于进行再现的参考光的波前。另外，通过在装置中搭载波前控制元件，事先将参考光的波前修正为最佳的波前。
文档编号G11B7/0065GK102280115SQ20111010740
公开日2011年12月14日 申请日期2011年4月25日 优先权日2010年5月10日
发明者嶋田坚一, 石井利树 申请人:日立民用电子株式会社