CN101110229A - 信息记录/再现装置和信息再现方法 - Google Patents

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Abstract

在一种信息记录/再现装置中，通过微镜装置形成信息光和基准光的图案图像以产生具有同轴关系的信息光和基准光。通过物镜会聚信息光和基准光并将其记录在记录介质中作为干涉条纹。根据预先记录了干涉条纹的记录介质中再现信息光。对于再现的信息光，计算其图案图像的密度。图案图像形成位置调节器对在微镜装置上形成的基准光的图案图像的位置改变预定数目的象素，以确定从中可以获得最佳再现图案图像的位置。

Description

信息记录/再现装置和信息再现方法
技术领域
本发明涉及一种信息记录/再现装置和信息再现方法，用于根据已记录的干涉条纹来再现信息光，其中由二维图案图像产生的基准光和信息光彼此干涉。
背景技术
存在一种值得注意的使用全息数据存储器作为高容量记录介质的信息记录/再现装置(例如，参见公开号为2006-99880和2006-228875的日本专利申请)。作为记录介质的全息数据存储器记录了其中信息光和基准光彼此干涉的干涉条纹。根据二进制图像的图案图像产生信息光。在这点上，将数字信息构图为二进制图像。可以通过将基准光施加到干涉条纹来再现信息光。通过图像传感器检测再现的信息光的图案图像，并根据检测的图案图像恢复数字信息。
线性对应全息方法的记录/再现装置能够使干涉光学***高度小型化并且被认为是实用的***。在该方法中，采用微镜装置来形成环形的基准光图案图像和位于该基准光图案图像的中心部分的信息光图案图像。此外，产生在同轴光路中前进的基准光和信息光。通过面对该记录介质的物镜将该基准光和信息光会聚到一点。当通过物镜会聚时，基准光和信息光彼此干涉。随后，将三维干涉条纹记录在记录介质的记录层上。
在记录干涉条纹的记录介质中形成用于限定干涉条纹的记录位置的基准凹坑。用于读取凹坑的凹坑读出光具有与那些信息光和基准光不同的波长。干涉条纹的记录层由相对于凹坑读出光不具有感光性的材料制成。通过读取记录介质的凹坑，可以检测干涉条纹的记录位置。另外，通过根据记录位置适当地改变信息光的图案图像，可以按顺序记录干涉条纹。
也可以在再现时读取记录介质的凹坑信息以便正确地将基准光施加到干涉条纹的记录位置。再现的信息光的强度将由于基准光的施加位置的微小偏移而显著恶化。例如，如图6所示，当基准光偏移0.5μm时，再现的信息光(再现光)的SN比大概减小一半。当基准光的偏移超过0.5μm时SN比进一步恶化。通过利用该特性，如果执行多重记录以便干涉条纹部分重叠的话，可以再现信息光。因此，可以提高记录密度。
然而，当由不同装置执行记录干涉条纹和再现信息光时，在上述两装置之间存在凹坑读出光的微小位移，并且此微小位移引起基准光的施加位置发生偏移。由于这一原因，出现了显著降低信息光的再现强度的问题。换句话说，除非将基准光和凹坑读出光的位置关系保持在上述的0.5μm或更小的精度，否则不可能相对于多个装置保证再现兼容性。通过调节光源和光学构件的位置获得这种高精度是需要大量工作的复杂操作。
发明内容
鉴于以上叙述，本发明的主要目的是提供一种信息记录/再现装置和信息再现方法，其中可以容易地执行基准光和凹坑读出光的位置调节并且可以平稳地再现信息光。
为了实现以上和其他目的，根据本发明的信息记录/再现装置包括光源单元、空间光调制器、记录器、再现器、再现图案图像检测器和调节器。空间光调制器按每个像素调制光源单元的光。空间光调制器具有图像形成表面，在所述图像形成表面上形成二维图案图像，所述二维图案图像信息光和基准光的图案图像。基于形成的图案图像对光源单元的光进行调制。记录器在记录介质中记录干涉条纹。通过对根据图案图像产生同轴信息光和基准光进行会聚并且使信息光和基准光彼此干涉来产生干涉条纹。再现器通过将基于形成在空间光调制器的图像形成表面上的图案图像的基准光施加到每一个干涉条纹而再现信息光，干涉条纹中的一个由记录器记录而其他干涉条纹由另一个信息记录/再现装置记录。再现图案图像检测器检测再现的信息光作为再现图案图像。调节器基于由再现图案图像检测器检测的再现图案图像的对比度，通过改变在图像形成表面上形成的基准光的图案图像的位置来调节基准光相对于记录介质的施加位置。
此外，在记录时根据基准光的图案图像的位置变化来改变信息光的图案图像的位置以反映调节，在信息光再现时已经执行了所述调节。
本发明的信息再现方法包括以下步骤：检测再现的信息光作为再现图案图像；基于再现图案图像的对比度改变在图像形成表面上形成的基准光的图案图像的位置；以及调节基准光相对于记录介质的施加位置。当将基准光施加到记录介质以便根据干涉条纹中再现信息光时执行这些步骤。
根据本发明，以像素为单位改变用于形成基准光的图案图像的位置。由此，可以调节调节凹坑读出光相对于基准光的施加位置的施加位置。例如，如果通过透镜将信息光和基准光的光通量会聚在具有其直径的二十分之一的部分的点上，那么与记录介质表面的基准光的施加位置有关的偏移可允许范围在透镜的前侧变为二十倍。换句话说，允许将在记录介质表面上产生的0.5μm的偏移在透镜的前侧提高到10μm的偏移。所以，如果基准光的图案图像的象素具有设为10μm的一侧，那么当将基准光的图案图像的位置逐象素地偏移时，可以在0.5μm的单元内调节记录介质上的基准光的施加位置。通过图像信号的电子处理可以容易地改变图案图像的形成位置，使得能够容易地保证再现兼容性。
附图说明
图1是表示信息记录/再现装置的结构的示意图；
图2是表示记录介质的结构的剖视图；
图3是表示用于产生信息光和基准光的图案图像的说明；
图4是表示基准光的图案图像的偏移的示意图；
图5是表示调节过程的流程图；以及
图6是表示信息光的强度根据基准光的施加位置的偏移量变化的曲线。
具体实施方式
在图1中，信息记录/再现装置10使信息光和基准光彼此干涉，并在光敏记录介质11上记录干涉条纹。对于信息光，给出根据数字信息形成的图案图像的信息作为二进制图像。对于基准光，给出预定图案图像的信息。此外，信息记录/再现装置10将基准光施加到记录在记录介质11中的干涉条纹上以便再现信息光，其中基准光具有与记录时相同的预定图案图像的信息。
在图2中，记录介质11是盘形介质，一种将伺服信息和位置信息预先记录在盘衬底15中作为浮雕凹坑16。将伺服信息用于轨道伺服控制和聚焦伺服控制。将位置信息用于确定干涉条纹的记录位置。记录介质11配置有反射层17、间隙层18、波长选择性反射层19、记录层20和保护层21，从衬底15开始按此顺序形成上述各层。反射层17改善用于读取浮雕凹坑16的凹坑读出光的反射率。波长选择性反射层19反射绿光G1并透射红光R1。将绿光G1用作记录/再现光，用于在记录层20中记录干涉条纹，并且用于根据记录的干涉条纹中再现信息光。将红光R1用作用于读取浮雕凹坑16的凹坑读出光。记录层20相对绿光G1具有光敏性而相对红光R1不具有光敏性。例如，记录层20由根据具有光敏波长的光的强度改变折射率、介电常数、反射率等光学特性的感光聚合物组成。
在图1中，信息记录/再现装置10包括第一光源单元25、反射镜26和作为空间光调制器的微镜装置27。第一光源单元25包括激光光源、偏振转换器和准直仪。例如，激光光源发射，具有532nm的单一波长的绿激光光束。偏振转换器将发射的绿激光光束转换为P-偏振的线偏振光。准直仪根据微镜装置27的表面尺寸将激光光束转换为预定直径的水平光通量，由偏振转换器调节所述激光束的偏振平面。反射镜26对从第一光源单元25发射的绿光进行反射以使反射光倾斜地进入微镜装置27。
微镜装置27包括配置有很多个镜片元件的图像形成表面27a，所述镜片元件构成用于形成二维图案图像的象素并按矩阵设置。图像信号输入部分28将图案图像的图像信号输入至微镜装置27。将图案图像构图到数字信息上作为二进制图像。基于输入的图像信号对微镜装置27的每一个镜片元件的倾斜进行电学控制。在打开位置和关闭位置之间改变每一个镜片元件的倾斜，其中打开位置是入射光沿图像形成表面27a的法线方向反射以显示明的位置，关闭位置是入射光沿图像形成表面27a的其他方向反射以显示暗的位置。由此，将明象素和暗象素的亮度信息提供给从第一光源单元25发射的光。
在图3中，在图像形成表面27a上形成基准光图案图像P1和信息光图案图像P2。图案图像P1具有环形形状并且是预定的固定图案图像。图案图像P2位于图案图像P1的中心位置并表示记录的数字信息的内容。微镜装置27基于基准光图案图像P1和信息光图案图像P2对第一光源单元25的光的每一个象素进行调制以产生基准光和信息光。产生的基准光和产生的信息光变为在同轴光路中前进的光通量。微镜装置27的图像形成表面27a具有长方形形状。对于基准光图案图像P1的尺寸，其直径比图像形成表面27a的短边的长度小，并且图案图像P1在图像形成表面27a的四个边缘处具有间隔。
在图1中，沿从微镜装置27发射的基准光和信息光的光路设置第一偏振分束器30、反射镜31、分光镜32、1/4波片33和物镜34。第一偏振分束器30透射P-偏振的入射光而反射S-偏振的入射光。从微镜装置27发射的基准光和信息光为P-偏振的，并且通过第一偏振分束器30。分光镜32透射绿光G1而反射红光R1。绿光G1的基准光和信息光通过分光镜32。
1/4波片33将线偏振的入射光转换为圆偏振光。从微镜装置27向记录介质11前进的线偏振光通过1/4波片33一次，并且随后，再次通过记录介质11反射进入1/4波片33。对于沿同一光通路在相反方向内两次通过1/4波片33的线偏振光，其偏振片旋转90度。物镜34会聚信息光和基准光，并使它们彼此干涉以便在记录介质11的记录层20上产生干涉条纹。基于通过读取浮雕凹坑16获得的伺服信息，执行物镜34的轨道控制和聚焦伺服控制。另外，通过接收致动器等的驱动力沿光轴方向及其垂直方向驱动物镜34。
当将用于再现的基准光施加到在记录层20中记录的干涉条纹上并根据干涉条纹再现信息光时，CMOS图像传感器38检测再现的信息光作为二维再现图案图像。在这点上，已经通过1/4波片33将再现的信息光转换为S-偏振光。因此，通过第一偏振分束器30将再现的信息光反射进入到CMOS图像传感器38。再现图案图像分析器39将检测的再现图案图像解码以还原数字信息。此外，再现图案图像分析器39基于其亮度信息计算再现图案图像的对比度。再现图案图像的对比度用作用于判断信息光是否被恰当再现的参数。
第二光源单元41发射红光R1作为凹坑读出光，其波长不同于第一光源单元25。第二光源单元41包括激光光源和偏振转换器。例如，激光光源发射具有例如655nm波长的红激光光束。偏振转换器将红激光光束转换为S-偏振的偏振光。第二偏振分束器42反射从第二光源单元41发射的凹坑读出光。由第二偏振分束器42反射的凹坑读出光经由反射镜43进入分光镜32。由于分光镜32反射红光的凹坑读出光，因此将凹坑读出光与信息光和基准光合成。凹坑读出光在与信息光和基准光相同的光路中朝着记录介质11前进。
凹坑读出光由物镜34会聚并进入记录介质11。通过其中形成浮雕凹坑的反射层17反射凹坑读出光。并且随后，凹坑读出光返回到与凹坑读出光进入记录介质11时相同的光路中。由于凹坑读出光两次通过1/4波片33，因此其偏振片旋转90度。由此，凹坑读出光通过第二偏振分束器42并到达光电检测器44，所述光电检测器检测从记录介质11返回的凹坑读出光以产生电信号。此电信号包括用于执行物镜34的伺服控制的伺服信息，和用于检测干涉条纹的记录位置的位置信息。
基于由再现图案图像分析器39计算的再现图案图像的对比度，图案图像形成位置调节器46判断是否将用于再现的基准光正确地施加到干涉条纹上。如图4所示，当没有将基准光施加到正确的位置时，将一指令发送到图像信号输入部分28以改变在微镜装置27的图像形成表面27a上形成的基准光图案图像P1的位置。关于输入到微镜装置27的图像信号，基准光图案图像P1在图像形成表面27a上逐象素地偏移。当改变基准光图案图像P1的位置时，改变了基准光的施加位置并且相对改变了基准光和凹坑读出光之间的位置关系。
接下来，描述信息光、基准光和凹坑读出光的位置调整。在制造信息记录/再现装置10时，预先基准记录介质11用于执行再现测试，在所述基准记录介质中预先记录了干涉条纹。在将将要进行调节的信息记录/再现装置10中，在微镜装置27的图像形成表面27a上形成基准光图案图像P1。最初将基准光图案图像P1形成在图像形成表面27a的中心。当将基准光施加到记录介质11上并且根据干涉条纹再现信息光时，CMOS图像传感器38检测再现图案图像，并且再现图案图像分析器39计算再现图案图像的对比度。
图案图像形成位置调节器46判断再现图案图像的计算的对比度是否满足指定的等级。当再现图案图像满足指定的等级时，判断不需要进行调节。相反地，当再现图案图像不满足指定的等级时，图案图像形成位置调节器46向图像信号输入部分28发送指令，以便将图像信号输入到微镜装置27，通过所述图像信号可以改变基准光图案图像P1的位置。例如，在图像形成表面27a上沿垂直和水平方向偏移一个象素的各自位置上形成基准光图案图像P1。CMOS图像传感器38检测其中将基准光图案图像P1沿各个方向上偏移的四个再现图案图像，并且再现图案图像分析器39计算相应四个再现图案图像的对比度。
在以四种方式改变基准光图案图像P1的位置的再现图案图像中，图案图像形成位置调节器46指定从中可以获得最佳对比度的再现图案图像。接着，图案图像形成位置调节器46判断指定的再现图案图像的对比度是否满足指定的等级。当再现图案图像的对比度满足指定的等级时，判断目前的基准光图案图像P1的位置是合适的，并随后，终止调节。相反地，当没有获得具有满足规定等级的对比度的再现图案图像时，进一步改变基准光图案图像P1的位置。例如，将基准光图案图像P1的位置垂直地和水平地改变两个象素或者倾斜地被改变。与上述相同地，指定从中可以获得最佳对比度的基准光图案图像P1，并判断获得的对比度是否满足指定的等级。
在已经执行调节的信息记录/再现装置10中，将基准光图案图像P1形成于从图像形成表面27a的最初的中心位置偏移预定数目的象素的位置上。再现图案图像的获得满足规定等级的对比度是指凹坑读出光和基准光的位置关系相对其中已经产生了用于再现测试的记录介质11的其他信息记录/再现装置是一致的。顺便提及的是，由于信息光图案图像P2的中心与基准光图案图像P1相同，因此信息光图案图像P2的位置也和基准光图案图像P1偏移相同的量。由此，记录干涉条纹的位置和再现信息光的位置一致。所以，可以保证信息记录/再现装置10的再现兼容性。
在上述实施例中，将微镜装置用作用于形成二维图案图像的空间光调制器。作为替代，可以使用液晶显示器面板、磁光调制器等。此外，在上述实施例中，将凹坑读出光与基准光和信息光合成，并且将其施加到记录介质。但是例如，可以将本发明用于采用，从与基准光和信息光所施加的表面相反的表面施加凹坑读出光的记录介质的信息记录/再现装置。另外，可以将本发明用于仅执行信息光的再现的信息再现装置。在以上描述中，当制造信息记录/再现装置时调节基准光的施加位置。但是，这不是必须如此。无论什么时候再现信息光时均可以调节基准光的施加位置。假如这样的话，可以从通过不具有再现兼容性的信息记录/再现装置将干涉条纹记录在其中的记录介质11再现信息光。
虽然已经通过参考附图的优选实施例充分描述了本发明，但是对本领域技术人员而言各种变化和修改是显而易见的。所以，除非另有脱离本发明的范围的那些变化和修改，否则它们应被认为是包括在其中。

Claims (12)

1.一种信息记录/再现装置，包括：
第一光源单元，用于发射光；
空间光调制器，用于按每个像素调制所述第一光源单元的光，所述空间光调制器具有图像形成表面，在所述图像形成表面上形成二维图案图像，所述二维图案图像包括信息光和基准光的图案图像，并且基于形成的图案图像调制第一光源单元的光；
记录器，用于将干涉条纹记录在记录介质中，通过对根据所述图案图像产生的同轴的信息光和基准光进行会聚并且使信息光和基准光互相干涉来引起所述干涉条纹，；
再现器，用于基于其图案图像通过将基准光施加到任一个干涉条纹而再现信息光，所述案图像形成在所述空间光调制器的图像形成表面上，所述干涉条纹中的一个干涉条纹由所述记录器记录而干涉条纹中的其他干涉条纹由另一个信息记录/再现装置记录；
再现图案图像检测器，用于检测再现的信息光作为再现图案图像；以及
调节器，用于基于由所述再现图案图像检测器检测的再现图案图像的对比度，通过改变基准光的图案图像的位置来调节基准光相对于所述记录介质的施加位置，所述图案图像形成在所述图像形成表面上。
2.如权利要求1所述的信息记录/再现装置，其中所述记录器根据由所述调节器改变的基准光的图案图像的位置来改变信息光的图案图像的位置。
3.如权利要求1所述的信息记录/再现装置，其中所述空间光调制器为微镜装置，在微镜装置中镜片元件以矩阵形式设置在所述图像形成表面上，并且所述镜片元件构成了形成所述图案图像的象素。
4.如权利要求3所述的信息记录/再现装置，其中所述微镜装置根据所述图案图像控制所述镜片元件的倾斜。
5.如权利要求1所述的信息记录/再现装置，其中所述再现图案图像检测器为CMOS图像传感器。
6.如权利要求1所述的信息记录/再现装置，还包括：
第二光源单元，用于发射具有与所述第一光源单元不同波长的光，将所述第二光源单元的光用于读取在所述记录介质中形成的凹坑以及用于检测所述干涉条纹的记录位置。
7.如权利要求6所述的信息记录/再现装置，其中所述第一光源单元包括用于发射绿激光光束的第一激光光源，并且所述第二光源单元包括用于发射红激光光束的第二激光光源。
8.一种信息再现方法，其中基于在图像形成表面上形成的、并且包括信息光和基准光的图案图像的二维图案图像，按每个象素调制从光源获得的光，并且对根据所述图案图像产生的同轴信息光和基准光进行会聚，以在记录介质中记录干涉条纹，所述干涉条纹由信息光和基准光彼此干涉引起，通过将基准光施加到所述记录介质而根据所述干涉条纹来再现信息光，所述信息再现方法包括步骤：
检测再现的信息光作为再现图案图像；
基于所述再现图案图像的对比度来改变在所述图像形成表面上形成的所述基准光的图案图像的位置；以及
调节基准光相对于所述记录介质的施加位置。
9.如权利要求8所述的信息再现方法，还包括步骤：
根据基准光的图案图像的改变的位置来改变信息光的图案图像的位置。
10.如权利要求8所述的信息再现方法，其中通过其中镜片元件以矩阵形式设置在所述图像形成表面上的微镜装置来调制所述光源的光。
11.如权利要求10所述的信息再现方法，其中通过CMOS图像传感器检测再现的信息光。
12.如权利要求11所述的信息再现方法，其中所述CMOS图像传感器与用于计算所述再现图案图像的对比度的再现图案图像分析器相连，并且当由所述再现图案图像分析器计算的对比度不满足指定的等级时改变所述基准光的图案图像的位置。
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