專利名稱：全息記錄/再現(xiàn)裝置和記錄/再現(xiàn)光學(xué)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全息記錄/再現(xiàn)裝置和使用該全息記錄/再現(xiàn)裝置的記錄/再現(xiàn)光學(xué)設(shè)備。
背景技術(shù)：
提出使用全息來(lái)記錄數(shù)據(jù)的全息記錄裝置和全息記錄方法。在該裝置和方法中，由信息調(diào)制的要被記錄的參考光和信號(hào)光(要記錄的數(shù)據(jù))由相同的激光源產(chǎn)生并被用于輻射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)。這導(dǎo)致該信號(hào)光和參考光在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)處彼此干涉以在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中形成衍射光柵(全息)，要記錄的數(shù)據(jù)以衍射光柵(全息)的形式被記錄。
提出以這樣方式從記錄的衍射光柵(全息)中再現(xiàn)所記錄的數(shù)據(jù)的全息再現(xiàn)裝置和全息再現(xiàn)方法。在該裝置和方法中，當(dāng)在已經(jīng)進(jìn)行記錄的記錄介質(zhì)上形成的衍射光柵(全息)被參考光輻射時(shí)，產(chǎn)生衍射光(即，再現(xiàn)光)。該再現(xiàn)光由光接收元件檢測(cè)以再現(xiàn)所記錄的數(shù)據(jù)。
在這樣的記錄操作和再現(xiàn)操作中提出兩種記錄/再現(xiàn)方法來(lái)產(chǎn)生信號(hào)光和參考光。它們是雙光束干涉記錄/再現(xiàn)方法和共線記錄/再現(xiàn)方法。在該雙光束干涉記錄/再現(xiàn)方法中，提供完全分離的信號(hào)光的光路和參考光的光路，然而，在該共線記錄/再現(xiàn)方法中，該信號(hào)光和該參考光設(shè)置在相同的軸上并分享一個(gè)光路。在該共線記錄/再現(xiàn)方法中，在空間光調(diào)制器(SLM)的外緣部分形成參考光圖案而在該空間光調(diào)制器內(nèi)緣部分上形成信號(hào)光圖案，以將上述光記錄到記錄介質(zhì)上。此外，只有該參考光圖案形成在空間光調(diào)制器的外緣部分，而再現(xiàn)光從已經(jīng)進(jìn)行了記錄以再現(xiàn)所記錄數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)中獲得(參考，例如，美國(guó)專利No.6108110和Nikkei Electronics(P106到114，2005年1月17日發(fā)行))。
圖9示出記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元150，其為進(jìn)行記錄操作和再現(xiàn)操作的記錄/再現(xiàn)裝置的主要部分。將參照?qǐng)D9中示出的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元150來(lái)簡(jiǎn)單地描述傳輸共線記錄/再現(xiàn)方法。
信息以下面的方式來(lái)記錄。用于記錄和再現(xiàn)信息且從激光源101發(fā)射的光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡102入射到空間光調(diào)制器103上。該空間光調(diào)制器103空間地將光束分成多個(gè)光束部分，一部分成為具有反射記錄信息的光強(qiáng)調(diào)制圖案的信號(hào)光108而另一部分成為不受光強(qiáng)調(diào)制影響或者受特殊光強(qiáng)調(diào)制影響的參考光109。光束的這些部分可到達(dá)物鏡104。對(duì)于空間光調(diào)制器103，例如，使用偏振片和陣列液晶板的組合。由于信號(hào)光108和參考光109通過(guò)相同的物鏡107，該記錄/再現(xiàn)方法被稱作共線記錄/再現(xiàn)方法。物鏡104產(chǎn)生信號(hào)光108和參考光109以在傳輸全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307中的信息記錄層處形成干涉條紋，也就是，全息。
信息是以下面的方式再現(xiàn)的。從激光源101發(fā)射的光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡102透射并到達(dá)空間調(diào)制器103。從該光束產(chǎn)生的信號(hào)光108由透射率被控制在0％的空間光調(diào)制器103阻擋，因此只有參考光109穿過(guò)物鏡104照射所記錄的全息。在透射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307中由全息衍射的光束通過(guò)聚光透鏡105以在陣列光檢測(cè)器106上形成再現(xiàn)的圖象并由光檢測(cè)器106檢測(cè)該再現(xiàn)圖象光強(qiáng)的空間分布。在此，光束檢測(cè)器106是陣列光檢測(cè)器，例如CCD傳感器或者C-MOS傳感器。
在共線記錄/再現(xiàn)方法中，該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元可以是反射型。圖10示出了一種反射共線記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元151結(jié)構(gòu)的實(shí)例。該光學(xué)單元151與圖9中示出的那些光學(xué)單元150所具有的相似結(jié)構(gòu)性特征和功能的部分將被給予相同的附圖標(biāo)記并不在下面被描述。在反射共線記錄/再現(xiàn)方法中，使用在信息記錄層的背面具有反射膜的反射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207。反射型中的信息記錄基本上與透射型的信息記錄相同。不同在于信號(hào)光108和參考光109通過(guò)分束器110以由物鏡104在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207中的信息記錄層上形成全息。信息如下再現(xiàn)。已經(jīng)由全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207中通過(guò)全息衍射和反射的光束再次通過(guò)物鏡104，并由分束器110反射，這樣在陣列光檢測(cè)器106上就形成再現(xiàn)圖象，且該再現(xiàn)圖象的光強(qiáng)的空間分布由該光檢測(cè)器106檢測(cè)。
圖11示出設(shè)置于空間光調(diào)制器103上的圖案的實(shí)例，該空間光調(diào)制器103用于將透過(guò)全息記錄/再現(xiàn)裝置的空間光調(diào)制器103的信號(hào)光108和參考光109分開(kāi)。一般，用于產(chǎn)生信號(hào)光108的信號(hào)光區(qū)域118設(shè)置在具有良好的光學(xué)性能的該空間光調(diào)制器103的內(nèi)緣部分，用于產(chǎn)生參考光109的參考光區(qū)域119設(shè)置在空間光調(diào)制器103的外緣部分，該信號(hào)光區(qū)域118和參考光區(qū)域119之間具有間隙。
為了在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上記錄大量的信息，可以實(shí)施在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的一處(或重疊區(qū)域)上形成多個(gè)全息的所謂的多路復(fù)用記錄。提出了各種多路復(fù)用記錄方法(參考，例如，Nikkei Electronics(P106-114，2005年1月17日發(fā)行))。

發(fā)明內(nèi)容
圖1示出了接近信號(hào)光108的焦平面和接近參考光109的焦平面的光強(qiáng)分布的模擬結(jié)果，在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的記錄表面的橫截面(其垂直于記錄/再現(xiàn)表面)的范圍內(nèi)。圖1中，深色部分A示出參考光109的主要部分，而淺色部分B示出信號(hào)光108的主要部分。在此，圖10中示出的反射共線記錄/再現(xiàn)裝置被用作記錄/再現(xiàn)裝置，且使用圖11中示出的空間調(diào)制圖案。當(dāng)使用根據(jù)相關(guān)技術(shù)、如從圖1可清楚得出的記錄/再現(xiàn)裝置和空間調(diào)制圖案時(shí)，參考光109和信號(hào)光108僅在接近信號(hào)光108和參考光109的焦平面的小區(qū)域內(nèi)彼此干涉(即，圖1中心處的較低部分)。
換句話說(shuō)，圖1示出全息僅僅形成在全息介質(zhì)中接近焦平面的小區(qū)域處。一般，使用厚度為0.5mm到1mm數(shù)量級(jí)的全息介質(zhì)，基于預(yù)期的，如果該介質(zhì)的厚度增加，多路復(fù)用的數(shù)量也增加，這樣記錄密度就增加了。如從圖1中所示的模擬結(jié)果中所明了的，所期盼的增加該介質(zhì)的厚度的全息記錄的特性可增加多路復(fù)用的數(shù)量，并且這樣，對(duì)記錄密度沒(méi)有用。因此，設(shè)置在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207中的信息記錄層并沒(méi)有被有效地利用。換句話說(shuō)，介質(zhì)的厚度基本上不對(duì)增加記錄密度有貢獻(xiàn)，以及浪費(fèi)地利用了信息記錄層，如圖1中所示。
因此，理想的是提供一種與相關(guān)方法相比能在介質(zhì)中顯著地增加參考光和信號(hào)光之間的干涉區(qū)域的全息記錄/再現(xiàn)裝置，以解決這樣的問(wèn)題，且不會(huì)浪費(fèi)地使用信息記錄層，也就是，高效地利用信息記錄層以增加記錄密度。還希望提供一種利用全息記錄/再現(xiàn)裝置的光學(xué)設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種全息記錄/再現(xiàn)裝置，其包括將信息記錄到全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元和將來(lái)自該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的信息再現(xiàn)的全息記錄/再現(xiàn)裝置。該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元包括激光源、空間光調(diào)制器、相位掩模和物鏡。該激光源發(fā)射激光。該空間光調(diào)制器從激光產(chǎn)生具有共同光路的信號(hào)光和參考光。該相位掩模設(shè)置在空間光調(diào)制器旁或該空間光調(diào)制器的共扼平面內(nèi)，并至少透射參考光。該物鏡包括第一透鏡部分和第二透鏡部分。該第一透鏡部分設(shè)置在該物鏡的內(nèi)緣部分并起到將信號(hào)光聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅里葉變換透鏡的作用。該第二透鏡部分設(shè)置在該物鏡的外緣部分并起到具有多焦點(diǎn)透鏡的作用，該多個(gè)焦點(diǎn)連續(xù)地或離散地設(shè)置在物鏡的光軸方向上，并位于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中接近該信號(hào)光聚焦的預(yù)定點(diǎn)的部分處。
具有這樣結(jié)構(gòu)的全息記錄/再現(xiàn)裝置包括記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元，并能將信息作為全息記錄到該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上并將信息作為全息從該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)再現(xiàn)。該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元如下述操作。激光源發(fā)射激光。空間光調(diào)制器從激光產(chǎn)生具有共同光路的信號(hào)光和參考光。被設(shè)置在空間光調(diào)制器旁或空間光調(diào)制器的共扼平面中并可至少透射參考光的相位掩模將參考光的焦點(diǎn)分布在該記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中。該物鏡將信號(hào)光和參考光的聚焦到該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中。該第一透鏡部分形成在該物鏡的內(nèi)緣部分以起到將該信號(hào)光聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅里葉變換透鏡的作用。該第二透鏡部分形成在該物鏡的外緣部分以起到具有多焦點(diǎn)透鏡的作用，該多個(gè)焦點(diǎn)連續(xù)地或離散地設(shè)置在物鏡的光軸方向上，并位于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中接近該信號(hào)光聚焦的預(yù)定點(diǎn)的部分處。也就是，該相位掩模和第二透鏡部分之間的協(xié)同作用使參考光的收斂點(diǎn)在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中呈三維分布。
根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例，提供一種可將信息記錄到全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上并可從全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中再現(xiàn)信息的記錄/再現(xiàn)光學(xué)設(shè)備。該記錄/再現(xiàn)光學(xué)設(shè)備包括激光源，空間光調(diào)制器，相位掩模和物鏡。該激光源發(fā)射激光。該空間光調(diào)制器從激光產(chǎn)生具有共同光路的信號(hào)光和參考光。該相位掩模設(shè)置在空間光調(diào)制器旁或空間光調(diào)制器共扼平面中并至少透射參考光。該物鏡包括第一透鏡部分和第二透鏡部分。該第一透鏡部分設(shè)置在該物鏡的內(nèi)緣部分并起到將該信號(hào)光聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅里葉變換透鏡的作用。該第二透鏡部分設(shè)置在該物鏡的外緣部分并起到具有多焦點(diǎn)透鏡的作用，該多個(gè)焦點(diǎn)連續(xù)地或離散地設(shè)置在物鏡的光軸方向上，且位于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中接近該信號(hào)光聚焦的預(yù)定點(diǎn)的部分處。
在具有這樣結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)備中，激光源發(fā)射激光。該空間光調(diào)制器從激光產(chǎn)生具有共同光路的信號(hào)光和參考光。該設(shè)置在空間光調(diào)制器旁或空間光調(diào)制器共扼平面中并至少透射參考光的相位掩模將參考光的焦點(diǎn)分布在該記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中。該物鏡將信號(hào)光和參考光聚焦到全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上。該第一透鏡部分形成在該物鏡的內(nèi)緣部分以起到將該信號(hào)光聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅里葉變換透鏡的作用。該第二透鏡部分形成在該物鏡的外緣部分以起到具有多焦點(diǎn)透鏡的作用，該多個(gè)焦點(diǎn)連續(xù)地或離散地設(shè)置在物鏡的光軸方向上，并位于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中接近該信號(hào)光聚焦的預(yù)定點(diǎn)的部分處。也就是，該相位掩模和第二透鏡部分之間的協(xié)同作用使參考光的收斂點(diǎn)在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中呈三維分布。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以提供一種全息記錄/再現(xiàn)裝置，其中僅有介質(zhì)的厚度對(duì)增加記錄密度有貢獻(xiàn)，且在其中不浪費(fèi)地使用信息記錄層，且提供一種使用全息記錄/再現(xiàn)裝置的記錄/再現(xiàn)光學(xué)設(shè)備。


圖1示出相關(guān)技術(shù)中全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中信號(hào)光和參考光強(qiáng)度分布的模擬結(jié)果；圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元的結(jié)構(gòu)；圖3示出相位掩模圖案的實(shí)例；圖4示出根據(jù)實(shí)施例的物鏡的透視圖；圖5說(shuō)明物鏡的第二透鏡部分的操作；圖6示出當(dāng)使用根據(jù)實(shí)施例的記錄方法時(shí)信號(hào)光和參考光在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中強(qiáng)度分布的模擬結(jié)果；圖7示出根據(jù)實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)；圖8示出根據(jù)另一實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元的結(jié)構(gòu)；圖9示出相關(guān)記錄/再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)；
圖10示出另一相關(guān)記錄/再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)；和圖11示出空間光調(diào)制器圖案的實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
下面描述的記錄/再現(xiàn)裝置能夠進(jìn)行記錄操作和再現(xiàn)操作。該記錄/再現(xiàn)裝置包括對(duì)進(jìn)行記錄操作有貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元(記錄單元)和對(duì)進(jìn)行再現(xiàn)操作有貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元(再現(xiàn)單元)。包括記錄單元的裝置是全息記錄裝置且包括再現(xiàn)單元的裝置是再現(xiàn)裝置。在下面的描述中，這些裝置將被結(jié)合起來(lái)描述。
圖2中所示的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50是根據(jù)實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)裝置的主要部分。其與圖10中所示的相關(guān)記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元151之間有三個(gè)很大的差別。第一個(gè)差別是使用了物鏡14。信號(hào)光8通過(guò)物鏡14的部分是通常的傅里葉變換透鏡部分14a而參考光9通過(guò)物鏡14的部分是展象鏡(圓錐透鏡)部分14b。第二個(gè)差別是掩模12通過(guò)第一中繼鏡系統(tǒng)11設(shè)置在空間光調(diào)制器(SLM)3的光學(xué)共扼平面中。第三個(gè)差別是孔徑13相對(duì)于掩模12和空間光調(diào)制器3設(shè)置在第二中繼鏡系統(tǒng)15中的傅里葉平面中，也就是，在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的共扼平面中。
圖2中示出的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元包括對(duì)記錄操作有貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元和對(duì)再現(xiàn)操作有貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元。對(duì)記錄操作有貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元組成將信息記錄到全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上的光學(xué)裝置(也就是，全息記錄裝置的記錄光學(xué)單元)。對(duì)再現(xiàn)操作有貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元組成將信息從全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中再現(xiàn)的光學(xué)裝置(也就是，全息再現(xiàn)裝置的再現(xiàn)光學(xué)單元)。在下面的描述中，這些裝置將被結(jié)合起來(lái)描述。
全息記錄/再現(xiàn)裝置根據(jù)該實(shí)施例的全息記錄/再現(xiàn)裝置包括下面的主要結(jié)構(gòu)單元，即，記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50、伺服光學(xué)單元51(參見(jiàn)圖7)、伺服機(jī)械單元52(同樣參見(jiàn)圖7)和信號(hào)處理/控制單元53(同樣參見(jiàn)圖7)。
記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元將描述根據(jù)該實(shí)施例的作為該全息記錄/再現(xiàn)裝置的主要部分的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50。該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50包括記錄/再現(xiàn)激光源1、準(zhǔn)直透鏡2、空間光調(diào)制器3、陣列光檢測(cè)器6、分束器10、第一中繼透鏡系統(tǒng)11、相位掩模12、孔徑13、物鏡14和第二中繼透鏡系統(tǒng)15。
激光源1是例如具有405nm波長(zhǎng)的激光二極管(LD)。準(zhǔn)直透鏡2將從激光源1發(fā)射的光束準(zhǔn)直?？臻g光調(diào)制器3是在信息(記錄數(shù)據(jù))的基礎(chǔ)上空間(兩維)地調(diào)制信號(hào)光8和在預(yù)定圖案的基礎(chǔ)上空間(兩維)地調(diào)制參考光9的光學(xué)元件。例如，將透射液晶元件用于空間光調(diào)制器3。如圖11所示，在空間光調(diào)制器3處提供環(huán)形的信號(hào)光區(qū)域118和參考光區(qū)域119，該參考光區(qū)域被供給參考光并環(huán)繞信號(hào)光區(qū)域118。信號(hào)光8和參考光9通過(guò)空間光調(diào)制器3彼此分離。當(dāng)進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)，不使用環(huán)形信號(hào)光區(qū)域118。在空間光調(diào)制器3處，可能僅限定參考光9的照明區(qū)域，而在預(yù)定圖案的基礎(chǔ)上不空間地調(diào)制參考光9。
第一中繼透鏡系統(tǒng)11包括一對(duì)透鏡11a和11b，并被提供以形成該空間光調(diào)制器3的光學(xué)共扼平面。相位掩模12通過(guò)第一中繼透鏡系統(tǒng)11設(shè)置在空間光調(diào)制器3的光學(xué)共扼平面中。該相位掩模12由例如玻璃或透明樹(shù)脂形成。它是一種光學(xué)元件，其中具有作為單元的像素，其是在空間光調(diào)制器3上顯示的最小單元的像素，在平面方向上隨機(jī)地設(shè)置圖案，和其中在垂直于平面的方向上提供兩個(gè)不同的相位深度。圖3示出垂直于光束(即，平面方向)的相位掩模12的表面部分。例如，深色部分表示相位深度大的部分。下面將更詳細(xì)地描述相位掩模12。
分束器10是使要照射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的光束透射并將從該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207反射的返回光束引到陣列光檢測(cè)器6的光學(xué)部件。第二中繼透鏡系統(tǒng)15包括一對(duì)透鏡15a和15b，并相對(duì)空間光調(diào)制器3和相位掩模12形成傅里葉平面，即全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的共扼平面?？讖?3由設(shè)置在前述全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的共扼平面中的板組件形成且該板組件具有圓形的開(kāi)口。
圖4示出物鏡14的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，信號(hào)光8通過(guò)的物鏡14的部分是具有與通常的傅立葉變換透鏡的該部分相似功能的傅立葉變換透鏡部分14a。此外，參考光9通過(guò)物鏡14的的部分是具有與展象鏡(圓錐透鏡)的外緣部分相似功能的展象鏡部分14b。下面將更詳細(xì)地描述物鏡14。
陣列光檢測(cè)器6是檢測(cè)光量中兩維變化的檢測(cè)器。對(duì)于陣列光檢測(cè)器6，例如，使用CCD傳感器或C-MOS傳感器。當(dāng)僅進(jìn)行記錄操作時(shí)，不使用陣列光檢測(cè)器6。
其次，在簡(jiǎn)單描述記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50的操作之后，當(dāng)進(jìn)行記錄操作和再現(xiàn)操作時(shí)將描述區(qū)別特征，即，物鏡14的操作，相位掩模12的操作和孔徑13的操作。
當(dāng)要進(jìn)行記錄操作時(shí)，從激光源1發(fā)出的光束由準(zhǔn)直透鏡2準(zhǔn)直，而該平行光束入射到空間光調(diào)制器3上。已經(jīng)由空間光調(diào)制器3產(chǎn)生的信號(hào)光8和參考光9通過(guò)第一中繼透鏡系統(tǒng)11，并入射到相位掩模12上。已經(jīng)通過(guò)相位掩模12的信號(hào)光8和參考光9通過(guò)分束器10和第二中繼透鏡系統(tǒng)15的透鏡15a入射到孔徑13上，并通過(guò)孔徑13的開(kāi)口，該孔徑13設(shè)置在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的共扼平面中。然后，信號(hào)光8和參考光9通過(guò)第二中繼透鏡系統(tǒng)15的透鏡15b。此后，信號(hào)光8通過(guò)物鏡14的傅立葉變換透鏡部分14a，且參考光9通過(guò)物鏡14的展象鏡部分14b，這樣信號(hào)光8和參考光9在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207中彼此干涉以形成全息。
在此，將參考圖5描述物鏡14的操作。圖5示出參考光9的光束，其從空間光調(diào)制器3出射并通過(guò)形成物鏡14的外緣部分的展象鏡部分14b?？梢詫⒃撜瓜箸R部分14b認(rèn)為是所謂的焦點(diǎn)連續(xù)的透鏡部分，其中其多個(gè)焦點(diǎn)以參考光的高度接近該透鏡部分設(shè)置。因此，如圖5所示，當(dāng)全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207設(shè)置在從接近最外面光束焦點(diǎn)的點(diǎn)F1延伸到接近最里面光束焦點(diǎn)的點(diǎn)F2的范圍內(nèi)時(shí)，聚焦在傅立葉變換透鏡部分14a(設(shè)置在物鏡14的中心)的信號(hào)光8與參考光9干涉，參考光9的范圍被加寬為從點(diǎn)F1伸展到F2。當(dāng)將全部由傅立葉變換透鏡形成的相關(guān)物鏡104如圖1一樣使用時(shí)，可以克服圖1中所示出的現(xiàn)象的問(wèn)題，即防止在狹窄的范圍內(nèi)干涉集中。
在此，當(dāng)沒(méi)有使用掩模12時(shí)，即使使用這種物鏡14，圖5中示出的介質(zhì)中的光束也會(huì)由于干涉而實(shí)質(zhì)上會(huì)聚，這樣光束保持在垂直于全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的記錄表面的方向上會(huì)聚，即形成焦線FL。因此，信號(hào)光8和參考光9之間的干涉區(qū)域并沒(méi)有被充分地拓寬。
為了克服該問(wèn)題，可以使用上述的相位掩模12來(lái)拓寬參考光9的分布，以平行于全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的記錄表面的方向(即，圖5中的垂直方向)使該光會(huì)聚在焦線FL上。圖6示出信號(hào)光8和參考光9在它們的焦平面附近，全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的記錄表面橫截面的范圍內(nèi)(在垂直于記錄/再現(xiàn)表面的平面內(nèi))強(qiáng)度分布的模擬結(jié)果。當(dāng)包括展象鏡部分14b的物鏡14和相位掩模12結(jié)合使用時(shí)可以獲得這些結(jié)果，其中該相位掩模對(duì)于參考光9具有兩種不同的深度且具有與空間光調(diào)制器3的像素相同的尺寸。
如從圖6中能夠容易地理解到，信號(hào)光8的范圍基本上與圖1中所示的相同，但是參考光9的范圍被增加，這樣信號(hào)光8和參考光9彼此有效地空間重疊以便在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的寬范圍內(nèi)記錄全息。
可以通過(guò)根據(jù)所記錄的全息尺寸來(lái)限制孔徑13從而將全息的尺寸調(diào)節(jié)到合適的尺寸。
下面，將描述信息的再現(xiàn)。從激光源1發(fā)射的光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡2并到達(dá)空間光調(diào)制器3。從光束產(chǎn)生的信號(hào)光8由透射率被控制到0％的空間光調(diào)制器3阻擋，這樣被記錄在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207上的全息僅由參考光9通過(guò)物鏡14照射。已經(jīng)被該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207中的全息衍射的光束(參考光9)由分束器10反射以在陣列光檢測(cè)器6上形成再現(xiàn)圖象，此后再現(xiàn)圖象的光強(qiáng)空間分布由陣列光檢測(cè)器6來(lái)檢測(cè)。
實(shí)施例的修正盡管，在實(shí)施例中，物鏡14的第二透鏡部分具有展象透鏡形式，通過(guò)其他透鏡形式也能夠提供相同的操作優(yōu)勢(shì)。例如，物鏡可包括第一透鏡部分和第二透鏡部分，該第一透鏡部分將從物鏡的內(nèi)緣部分入射到其上的信號(hào)光8聚焦，該第二透鏡部分將從物鏡的外緣部分入射到其上的參考光9聚焦。在該物鏡中，第一透鏡部分形成為將信號(hào)光8聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅立葉變換透鏡，且第二透鏡部分形成在接近信號(hào)光8聚焦的預(yù)定點(diǎn)處具有連續(xù)或離散設(shè)置的焦點(diǎn)的透鏡。
可以用來(lái)代替展象透鏡的第二透鏡部分的特殊實(shí)例是具有相同優(yōu)勢(shì)的非球面鏡。此外，第二透鏡部分可形成為完全由第一透鏡部分形成的非球面透鏡。進(jìn)一步，連續(xù)地以垂直于介質(zhì)平面的方向設(shè)置的焦點(diǎn)可以離散地設(shè)置。再一步，彼此相鄰的焦點(diǎn)之間的間隔可以不相等地設(shè)置。例如，當(dāng)相鄰的焦點(diǎn)之間的間隔是不相同的設(shè)置時(shí)，可最終使用所謂的雙焦距透鏡，其中外圍透鏡部分的一個(gè)焦點(diǎn)比信號(hào)光的焦點(diǎn)更接近該透鏡。再一步，不形成一個(gè)透鏡部分，該第二透鏡部分可以是具有多個(gè)折射/反射球面或非球面的透鏡由此具有與那些展象鏡相同的優(yōu)勢(shì)。再一步，該第二透鏡部分可通過(guò)將同心透鏡粘接到傅立葉變換透鏡來(lái)形成，該同心透鏡的最外圍部分具有與傅立葉變換透鏡的最外圍部分相同的直徑。
上述的第一和第二透鏡部分每一個(gè)都具有無(wú)限旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形式。這樣可以在制造該記錄/再現(xiàn)裝置時(shí)防止在物鏡的安裝方向上的設(shè)置受到限制。因此，當(dāng)使用多個(gè)記錄/再現(xiàn)裝置時(shí)，全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)并不相容，物鏡可具有一種與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式所不同的形式。為了再現(xiàn)多個(gè)物鏡，物鏡的形式被制作的相對(duì)簡(jiǎn)單。當(dāng)不再現(xiàn)多個(gè)物鏡時(shí)，該物鏡可以具有一種很難由例如，標(biāo)準(zhǔn)化中的規(guī)則限定的形式。
在該實(shí)施例中，相位掩模12是這樣的，具有與空間光調(diào)制器3的像素尺寸對(duì)應(yīng)的相位結(jié)構(gòu)的任意圖案在參考光9垂直入射的平面上形成且在參考光9入射的方向上具有兩種或多種不同的相位深度。然而，該相位掩模中的最小圖案單元與最小像素不同。此外，相位轉(zhuǎn)變的數(shù)量不限于兩個(gè)，這樣可以有多于兩種的相位轉(zhuǎn)變。換句話說(shuō)，可以恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行該相位掩模中最小圖案單元的選擇和圖案隨機(jī)性的選擇。此外，根據(jù)環(huán)境，可以恰當(dāng)?shù)剡x擇最小圖案單元，任意編排，和相位轉(zhuǎn)變的數(shù)量。進(jìn)一步，這些選擇也可以恰當(dāng)?shù)亟M合。
例如，當(dāng)使在空間光調(diào)制器3上的像素尺寸和掩模的最小圖案單元相同時(shí)，可以對(duì)參考光9和信號(hào)光8使用具有相同相位圖案的一種相位掩模。相反，當(dāng)利用參考光9通過(guò)空間光調(diào)制器3形成的像素尺寸與相位掩模12結(jié)構(gòu)的最小單元不同時(shí)，可以使用具有分離區(qū)域的兩種相位結(jié)構(gòu)的相位掩模，關(guān)于信號(hào)光8的相位掩模，其中該相位掩模12的最小結(jié)構(gòu)單元與在該空間光調(diào)制器3上形成的像素尺寸相等。特別是，當(dāng)相位結(jié)構(gòu)的最小單元與在該空間光調(diào)制器3上形成的像素尺寸相等的任意相位掩模也用于信號(hào)光8時(shí)，可以具有限制其DC部件的優(yōu)勢(shì)。
盡管根據(jù)該實(shí)施例的相位掩模12通過(guò)第一中繼透鏡系統(tǒng)11設(shè)置在空間光調(diào)制器3的光學(xué)共扼平面中，即使相位掩模12非常接近空間光調(diào)制器設(shè)置，例如100μm以內(nèi)，不使用第一中繼透鏡系統(tǒng)11也能夠具有相同的優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)該實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)裝置以及改進(jìn)相對(duì)于相關(guān)的記錄/再現(xiàn)裝置具有下面的優(yōu)點(diǎn)。
首先，在記錄操作中，當(dāng)使用根據(jù)實(shí)施例的物鏡14或者該物鏡14的改進(jìn)形式的任意一種時(shí)，參考光9在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向上多個(gè)點(diǎn)處聚焦或者在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207厚度方向上連續(xù)地聚焦。因此，信號(hào)光8和參考光9之間的干涉區(qū)域增加，這樣全息所形成的區(qū)域在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向上增加。在再現(xiàn)操作中，參考光9在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向上在多個(gè)點(diǎn)處聚焦或者以該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向連續(xù)聚焦。因此，參考光9與全息的干涉區(qū)域增加，這樣再現(xiàn)光能級(jí)也增加。
在記錄操作中，當(dāng)使用根據(jù)實(shí)施例的物鏡14或者該物鏡14的改進(jìn)形式的任意一種以及根據(jù)實(shí)施例的掩模12或該掩模12的改進(jìn)形式的任意一種形式時(shí)，參考光9在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向上在多個(gè)點(diǎn)處聚焦或者以該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向連續(xù)地聚焦。此外，聚焦參考光9以便在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的平面方向分布。因此，信號(hào)光8和參考光9之間的干涉區(qū)域增加，由此形成全息的區(qū)域也在厚度方向和記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的平面方向增加。在再現(xiàn)操作中，參考光9在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向上在多個(gè)點(diǎn)處聚焦或者以該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的厚度方向連續(xù)地聚焦。此外，聚焦該參考光9以便在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的平面方向分布。因此，參考光9與全息的干涉區(qū)域進(jìn)一步增加，這樣再現(xiàn)光能級(jí)進(jìn)一步增加。也就是，通過(guò)相位掩模和第二透鏡部分之間的協(xié)同作用，可以在全息記錄介質(zhì)中寬闊的三維區(qū)域中分布參考光。
根據(jù)該實(shí)施例的孔徑13可以與根據(jù)該實(shí)施例的物鏡14或者該物鏡14的改進(jìn)形式的任意一種以及根據(jù)該實(shí)施例的相位掩模12或者該掩模12的改進(jìn)形式的任意一種一起使用。在這種情況下，在記錄操作和再現(xiàn)操作中，當(dāng)使用根據(jù)實(shí)施例的物鏡14或者物鏡14的改進(jìn)形式的任意一種以及根據(jù)實(shí)施例的相位掩模12或者該相位掩模12的改進(jìn)形式的任意一種時(shí)，與前面所提供的那些具有相同的優(yōu)勢(shì)。此外，在這種情況下，通過(guò)調(diào)整參考光9在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的尺寸，能夠?qū)⑷⒌某叽缯{(diào)整到一合適的尺寸，這樣不會(huì)浪費(fèi)地使用該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207。
特別是在多路復(fù)用記錄中一起使用物鏡14、相位掩模12和孔徑13是相當(dāng)有效的，多路復(fù)用記錄中記錄對(duì)應(yīng)于多片信息的多個(gè)全息作為相同的全息記錄區(qū)域中全息的重疊的結(jié)果。這是因?yàn)?，由于多路?fù)用記錄能夠在寬的全息記錄區(qū)域中實(shí)施(多路復(fù)用記錄在相關(guān)技術(shù)中的窄區(qū)域進(jìn)行)，即使增加多路復(fù)用記錄操作的數(shù)量也能獲得合適的信噪比(S/N)。
全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)、伺服光學(xué)單元、伺服機(jī)械單元和信號(hào)處理/控制單元參照?qǐng)D7將簡(jiǎn)單地描述全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207、伺服光學(xué)單元51、伺服機(jī)械單元52和信號(hào)處理/控制單元53。
首先，簡(jiǎn)單地描述全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207。
該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207是一種利用記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50在其上進(jìn)行全息記錄操作和全息再現(xiàn)操作的介質(zhì)。該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207是一種盤形介質(zhì)，包括保護(hù)層207a、記錄層207b、凹槽207c和反射層207d，并被用于記錄作為由信號(hào)光8和參考光9形成的全息的干涉條紋。該記錄層207b和凹槽207c之間的邊界具有可反射來(lái)自全息記錄/再現(xiàn)光源的光并透射來(lái)自伺服光源的光的二向色膜。保護(hù)層207a是用來(lái)保護(hù)記錄層207b遠(yuǎn)離環(huán)境損害的層，而記錄層207b是用來(lái)記錄作為折射率變化的干涉條紋。如果使用折射率隨著光強(qiáng)改變的材料，例如，使用鈮酸鋰(LiNbO3)作為無(wú)機(jī)材料，或者例如使用光敏聚合物作為有機(jī)材料。記錄層207b的折射率根據(jù)曝光量所改變，這樣由參考光9和信號(hào)光8之間的干涉形成的干涉條紋能夠被作為該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207上折射率的改變而記錄。
其次，將簡(jiǎn)單地描述伺服光學(xué)單元51。
伺服光學(xué)單元51與該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50共用物鏡14。由此，伺服光學(xué)單元51包括波長(zhǎng)選擇元件的二向色鏡25。
伺服光源26是用于進(jìn)行伺服控制，例如跟蹤伺服控制操作和焦點(diǎn)伺服控制操作，以及用于讀取地址信號(hào)的光源。該伺服光源26發(fā)射具有與從激光源1發(fā)射的激光的波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的激光。伺服光源26是具有擺動(dòng)波長(zhǎng)，例如650nm的激光二極管，其相對(duì)于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的記錄層207b具有小的靈敏度，以致于不會(huì)影響記錄和再現(xiàn)操作且以致于可簡(jiǎn)單地分離伺服信號(hào)。
準(zhǔn)直透鏡27是將從伺服光源26發(fā)出的激光準(zhǔn)直的光學(xué)元件。光柵28是將從準(zhǔn)直透鏡27出射的激光分為三束光用于伺服控制和讀出尋址信號(hào)的光學(xué)元件。
分束器29是一種光學(xué)元件，其使從光柵28出射的激光通過(guò)，并反射通過(guò)全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207反射以及從該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207返回的回光。反射鏡30是將來(lái)自分束器29的返回光朝向光接收元件33反射的光學(xué)元件。
聚光透鏡31是將來(lái)自反射鏡30的返回光會(huì)聚到光接收元件33的光學(xué)元件。柱面透鏡32是將由聚光透鏡31會(huì)聚的光束從圓形光束轉(zhuǎn)換為橢圓光束用于焦點(diǎn)伺服控制的光學(xué)元件。光接收元件33是接收返回光并為跟蹤伺服控制操作輸出跟蹤誤差信號(hào)，為焦點(diǎn)伺服控制操作輸出聚焦誤差信號(hào)和尋址信號(hào)的光學(xué)元件。該光學(xué)接收元件33是，例如，光電二極管。
將描述伺服機(jī)械單元52。
該伺服機(jī)械單元52包括聚焦致動(dòng)器40和跟蹤致動(dòng)器41。該聚焦致動(dòng)器40是驅(qū)動(dòng)物鏡14垂直于全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207表面并控制由物鏡14聚焦的光點(diǎn)位置的焦點(diǎn)伺服機(jī)械裝置。跟蹤致動(dòng)器41是沿著該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的徑向驅(qū)動(dòng)物鏡14的跟蹤伺服機(jī)械裝置。在信號(hào)處理/控制單元53的控制操作基礎(chǔ)上，聚焦致動(dòng)器40和跟蹤致動(dòng)器41分別地進(jìn)行焦點(diǎn)伺服操作和跟蹤伺服操作。伺服機(jī)械單元52還包括旋轉(zhuǎn)該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的主軸電動(dòng)機(jī)42。
將描述信號(hào)處理/控制單元53。
包括，例如，中央處理單元(CPU)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的計(jì)算部分是該信號(hào)處理/控制單元53的主要部分。作為接收電子信號(hào)的結(jié)果信號(hào)處理/控制單元53實(shí)施計(jì)算以控制聚焦致動(dòng)器40、跟蹤致動(dòng)器41和主軸電動(dòng)機(jī)42。
在前面描述的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50中，確定全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207上的記錄/再現(xiàn)區(qū)域來(lái)進(jìn)行記錄或再現(xiàn)操作。通過(guò)伺服光學(xué)單元51、伺服機(jī)械單元52和信號(hào)處理/控制單元53的操作來(lái)進(jìn)行區(qū)域的確定。用于確定記錄/再現(xiàn)區(qū)域而進(jìn)行的主軸伺服操作、焦點(diǎn)伺服操作、跟蹤伺服操作和信號(hào)處理將在下面簡(jiǎn)單描述。
首先，從伺服光源26出射的光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡27、光柵28、分束器29、二向色鏡25和物鏡14透射。然后，全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的反射層207d反射的光束再次通過(guò)物鏡14，在該反射層處形成凹槽207c，二向色鏡25和分束器29并通過(guò)反射鏡30，聚光透鏡31，柱面透鏡32，并到達(dá)光接收元件33。與此同時(shí)，從伺服光源26出射的光束通過(guò)二向色鏡25和傅立葉變換透鏡部分14a的中心部分，且限制用于該伺服操作光束的直徑以便該光束不通過(guò)展象鏡部分14b。
光接收元件33具有分離的光學(xué)檢測(cè)部分，且可根據(jù)每個(gè)光學(xué)檢測(cè)部分所接收的光量產(chǎn)生電子信號(hào)。包括，例如，中央處理器(CPU)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的計(jì)算部分是信號(hào)處理/控制單元53的主要部分。信號(hào)處理/控制單元53作為接收電子信號(hào)的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算以通過(guò)散光(astigma)的方法產(chǎn)生用于進(jìn)行焦點(diǎn)伺服控制操作的焦點(diǎn)誤差信號(hào)，且通過(guò)推挽的方法產(chǎn)生用于進(jìn)行跟蹤伺服控制操作的跟蹤誤差信號(hào)。然后，焦點(diǎn)致動(dòng)器40根據(jù)焦點(diǎn)誤差信號(hào)來(lái)控制，且根據(jù)跟蹤誤差信號(hào)和來(lái)自凹槽207c的解碼地址控制跟蹤致動(dòng)器41和主軸電動(dòng)機(jī)42，該主軸電動(dòng)機(jī)42用于旋轉(zhuǎn)該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207。此后，預(yù)定記錄數(shù)據(jù)作為全息寫入在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的預(yù)定區(qū)域上以從形成在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207的預(yù)定區(qū)域的全息中產(chǎn)生再現(xiàn)信號(hào)。
信號(hào)處理/控制單元53在記錄操作和再現(xiàn)操作中控制記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50。更具體地，當(dāng)進(jìn)行寫操作時(shí)，根據(jù)信息(記錄數(shù)據(jù))，基于來(lái)自信號(hào)處理/控制單元52的信號(hào)的空間光調(diào)制器3上的信號(hào)光區(qū)域118和參考光區(qū)域119處顯示基于信息(記錄數(shù)據(jù))的兩維圖案。當(dāng)進(jìn)行再現(xiàn)操作時(shí)，將參考光區(qū)域119的兩維圖案寫到空間光調(diào)制器3以通過(guò)信號(hào)處理/控制單元53處理來(lái)自陣列光檢測(cè)器6的輸出。
其他實(shí)施例將參照附圖8描述根據(jù)其他實(shí)施例的作為記錄/再現(xiàn)裝置的主要部分的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元60。根據(jù)其它實(shí)施例的伺服光學(xué)單元、伺服機(jī)械單元和該記錄/再現(xiàn)裝置的信號(hào)處理/控制單元都與前面實(shí)施例中的相同，因此下面不對(duì)它們進(jìn)行描述。與該記錄/再現(xiàn)單元50的那些相似并具有相似功能的該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元60的部分被給予相同的參考標(biāo)記并不會(huì)在下面被描述到。
該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元60可采用透射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307，其結(jié)構(gòu)與記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50有如下不同。首先，該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元60不具有分束器10。此外，陣列光檢測(cè)器6設(shè)置在透射記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307的相反側(cè)。理由如下。當(dāng)再現(xiàn)操作由記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50進(jìn)行時(shí)，由參考光9照射反射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)207所提供的再現(xiàn)光光路與參考光9的光路相同。對(duì)比，當(dāng)使用透射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307時(shí)，再現(xiàn)光束62出現(xiàn)在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307的相反側(cè)，由此參考光9和再現(xiàn)光不會(huì)被分束器10分開(kāi)。進(jìn)一步，在該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元60中，再現(xiàn)光62用于再現(xiàn)所記錄的信息，作為利用通過(guò)再現(xiàn)物鏡61的陣列光檢測(cè)器6檢測(cè)全息圖象的結(jié)果。
使用該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元60的記錄/再現(xiàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)與使用記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元50的記錄/再現(xiàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)相似。差別在于該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元能在透射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307上進(jìn)行記錄操作和再現(xiàn)操作。更具體地，相位掩模和第二透鏡部分之間的互相協(xié)同作用使其能夠在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中更寬闊的三維區(qū)域中分布參考光的焦點(diǎn)。此外，還可以使用孔徑13將全息的尺寸調(diào)整到合適尺寸的參考光9。因此，能夠進(jìn)行高質(zhì)量的記錄/再現(xiàn)操作而不浪費(fèi)地利用透射全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)307。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，取決于設(shè)計(jì)需要和其它因素的各種修改、組合、子組合和變換都在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全息記錄/再現(xiàn)裝置，其包括記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元，在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上記錄信息以及從該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)再現(xiàn)信息，其中該記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元包括發(fā)射激光的激光源，從激光源產(chǎn)生具有共同光路的信號(hào)光和參考光的空間光調(diào)制器，設(shè)置在空間光調(diào)制器附近或者設(shè)置在該空間光調(diào)制器的共扼平面中并至少透射參考光的相位掩模，以及包括第一透鏡部分和第二透鏡部分的物鏡，該第一透鏡部分設(shè)置在該物鏡的內(nèi)緣部分并起到將信號(hào)光聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅里葉變換透鏡的作用，該第二透鏡部分設(shè)置在該物鏡的外緣部分并起到具有多焦點(diǎn)的透鏡的作用，該多個(gè)焦點(diǎn)連續(xù)地或離散地設(shè)置在物鏡的光軸方向上，并位于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中接近該信號(hào)光聚焦的預(yù)定點(diǎn)的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的全息記錄/再現(xiàn)裝置，其中該第二透鏡部分被形成為圓錐透鏡或展象鏡的外緣部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的全息記錄/再現(xiàn)裝置，其中該第一透鏡部分和該第二透鏡部分彼此結(jié)合成非球面透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的全息記錄/再現(xiàn)裝置，其中該相位掩模具有隨機(jī)的圖案以及在該參考光的入射方向上具有至少兩種不同的相位深度，該隨機(jī)的圖案設(shè)置在相位掩模的表面上，在該掩模上參考光垂直入射并具有對(duì)應(yīng)于空間光調(diào)制器像素尺寸的相位結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的全息記錄/再現(xiàn)裝置，其中該相位掩模具有透射參考光和信號(hào)光的結(jié)構(gòu)且該結(jié)構(gòu)均勻地提供參考光透射部分和信號(hào)光透射部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的全息記錄/再現(xiàn)裝置，還包括中繼鏡和孔徑，該中繼鏡設(shè)置在信號(hào)光和參考光的共同光路中，該孔徑設(shè)置在該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)的共扼平面中并用于限制全息圖記錄在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上的范圍，該共扼平面由中繼鏡形成。
7.一種記錄/再現(xiàn)的光學(xué)設(shè)備，其在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上記錄信息以及從全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)再現(xiàn)信息，該設(shè)備包括發(fā)射激光的激光源；從激光產(chǎn)生具有共同光路的信號(hào)光和參考光的空間光調(diào)制器；設(shè)置在空間光調(diào)制器附近或設(shè)置在該空間光調(diào)制器的共扼平面中并至少透射參考光的相位掩模；和包括第一透鏡部分和第二透鏡部分的物鏡，該第一透鏡部分設(shè)置在物鏡的內(nèi)緣部分并起到將信號(hào)光聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅里葉變換透鏡的作用，該第二透鏡部分設(shè)置在該物鏡的外緣部分并起到具有多焦點(diǎn)的透鏡的作用，該多個(gè)焦點(diǎn)連續(xù)地或離散地設(shè)置在物鏡的光軸方向上并位于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中接近該信號(hào)光聚焦的預(yù)定點(diǎn)的部分。
全文摘要
一種全息記錄/再現(xiàn)裝置，包括在全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)上進(jìn)行記錄和再現(xiàn)操作的記錄/再現(xiàn)光學(xué)單元。該光學(xué)單元包括發(fā)射激光的激光源，從激光產(chǎn)生具有共同光路的信號(hào)光和參考光的空間光調(diào)制器，設(shè)置在該調(diào)制器附近或者設(shè)置在該調(diào)制器的共扼平面中并至少透射參考光的相位掩模，以及包括第一透鏡部分和第二透鏡部分的物鏡。該第一透鏡部分設(shè)置在內(nèi)緣部分并起到將信號(hào)光聚焦到預(yù)定點(diǎn)的傅里葉變換透鏡的作用。該第二透鏡部分設(shè)置在外緣部分并具有連續(xù)地或離散地設(shè)置在物鏡的光軸方向上并位于該全息記錄/再現(xiàn)介質(zhì)中接近預(yù)定點(diǎn)的部分的焦點(diǎn)。
文檔編號(hào)G03H1/00GK1932695SQ20061014375
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者福本敦, 杉木美喜雄, 田中健二, 小島直人, 外石滿 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社