專利名稱：光信息記錄裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在光信息記錄介質上全息記錄信息的光信息記錄裝置和方法。
背景技術：
到目前為止，以CD (光盤)、DVD (數(shù)字化視頻光盤)、HD DVD (高清數(shù)字化視頻 光盤)等為代表的光信息記錄介質主要是通過激光的短波長化和對物透鏡的數(shù)值孔徑(NA) 的增大來對應記錄密度的增加。但是，由于技術的理由等，這些方法基本已經(jīng)接近極限， 人們迫切希望通過其他的手段、方式來增大記錄密度。
在各種提議中，近年來，使用全息的體積記錄型高密度光記錄介質(以下稱為"全息 存儲記錄介質")以及全息存儲的記錄讀取裝置的開發(fā)向著實用化的方向進行。
全息記錄方式的記錄原理是通過使信息光和參照光在全息存儲記錄介質的全息記錄 層中干涉，從而三維地將信息記錄為微細的干涉條紋。又，全息記錄方式中，在全息存儲 記錄介質的全息記錄層的同一地點、或相互重合的地點，可以對多個信息進行多重記錄。 因此，以HDDVD、藍光為代表的、通過以凹區(qū)(pit)或印記在平面內記錄信息的2維記 錄能夠實現(xiàn)顯著的大容量化。
全息記錄讀取的方式大致可以分為從同一光源被波面分離的信息光和參照光以不同 光路向全息存儲記錄介質入射的2光束方式和以同一光路將信息光和參照光向全息存儲記 錄介質入射的同軸方式這兩種方式。它們的基本記錄原理都是由液晶元件和數(shù)碼、微鏡、 設備等空間光調制器對激光進行空間調制、將承載信息的信息光通過物鏡向全息存儲記錄 介質聚光，在焦點面或其附近使其與參照光干涉從而記錄信息。作為全息存儲記錄介質， 代表性的有作為感光材料的光聚合物，是折射率根據(jù)強度分布而變化的材料。如人們所熟 知的，通過物鏡的傅里葉變換作用，信息光電場的傅里葉變換像、即空間頻率分布記錄在 焦點面內。全息記錄讀取方式中，將物鏡稱為傅里葉變換透鏡、將物鏡的焦點面稱為傅里 葉面。
空間光調制器具有ON像素和OFF像素的許多像素，由于通過ON像素和OFF像素 調制的信息光含有許多空間頻率成分，所以傅里葉變換像成為由許多亮點構成的2維調制
4圖案。在這個傅里葉變換像的中心產生的0次光斑點是與信息光的DC (直流)成分相對 應的斑點、全息記錄時，通常，與其他區(qū)域相比較，成為多個數(shù)量級的高強度的亮點，但 是，這卻成為高密度化記錄的弊端的主要原因。g卩，高亮度的O次光斑點超過全息存儲記 錄介質的動態(tài)范圍，導致無法進行線性記錄、SN比下降。又，在多重記錄時，該高亮度 的0次光斑點重復的話，由于O次光斑點位置的全息存儲記錄介質被過度感光、消耗，因 此根據(jù)情況全息存儲記錄介質被灼傷從而無法記錄。
作為該高亮度的0次光斑點的低減方法的第一個現(xiàn)有技術，使用相位掩膜的傅里葉面 強度分布的平滑化廣為人知(例如，參考非專利文獻l)。在這個現(xiàn)有技術中，通過使用空 間光調制器和像素匹配的相位掩膜在信息光的各個像素重疊隨機的相位從而將傅里葉面 強度分布平滑化的方法。這里，像素匹配是指空間光調制器和相位掩膜的像素寬度、像素 邊界一致。
不使用相位掩膜時，來自各個像素的電場在傅里葉面建設地(constructive)干涉形成 高亮度的0次光斑點，但當使用相位掩膜時，由于來自各個像素的電場以隨機的相位重疊， 0次光強度降低。
高亮度的0次光斑點減少方法的第2個現(xiàn)有技術，已知的有在向全息存儲記錄介質 照射信息光的前方位置配置遮光濾光器，通過這個遮光濾光器除去傅里葉變換像或散焦位 置的菲涅耳變換像的一部分的方法(例如，參考專利文獻1和2)。具體地，在這些現(xiàn)有技 術中，在光軸中心配置遮光濾光器，除去部分或者全部高亮度的O次光斑點，以實現(xiàn)光量 的降低。
又，高亮度的0次光斑點減少方法的第3個現(xiàn)有技術，已知的有在全息存儲記錄介 質中，通過使與信息光的傅里葉面的0次光干涉的參照光部分減光，從而降低由于干涉產 生的強度分布的最大強度的方法(例如參照專利文獻3)。
非專利文獻1Michael J.O， Callaghan, John R. McNeil, Chris Walker, and Mark Handschy， "Satial light modulators with integrated phase masks for holographic data storage", Tech. Digest of ODS 2006，(IEEE 2006)， pp.23-2專利文獻1日本專利特開2004-198816號公報
專利文獻2日本專利特開2007-172682號公報
專利文獻3日本專利特開2005-352097號公報 發(fā)明要解決的問題
但是，空間調制器的像素匹配通常是10um左右，為了使相位掩膜與空間調制器像素
5匹配，需要lum左右的校準精度，因此，在第一個現(xiàn)有技術中，必須要高精度的位置一
致，這在實用上是不現(xiàn)實的。
又，使用遮光濾光器將信息光或參照光的傅里葉變換像、或散焦位置的菲涅耳變換像 的一部分除去的第二個現(xiàn)有技術中，光利用效率、讀取光量降低，成為多重記錄的弊端。
此外，因為傅里葉面是信息光的頻率空間，除去一部分與除去信息光的DC成分相對應， 產生讀取圖像的劣化。又，在第3個現(xiàn)有技術中，沒有提及對被減光記錄的O次光讀取時 的復原方法，會產生讀取圖像的劣化。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述問題應運而生，目的在于提供一種光信息記錄裝置和方法，該裝置和 方法不需要高精度的位置一致，并且，在防止讀取圖像劣化的同時，還能夠實現(xiàn)全息記錄 讀取方式中的傅里葉面的0次光的減少。
為了解決上述問題、達到目的，本發(fā)明的光信息記錄裝置，特征在于具有射出照射 光的光源、空間光調制器、相位調制部、聚光部，其中，所述空間光調制器是將上述照 射光變換為二維調制圖案的信息光，所述二維調制圖案的信息光承載信息并由多個第1區(qū) 域構成，各個第l區(qū)域的邊界由OFF像素形成；所述相位調制部是配置有空間相位不同 的多個第2區(qū)域、通過對上述照射光或上述信息光付與相位從而進行上述照射光或上述信 息光的相位調制；上述聚光部用于將上述信息光和所述參照光聚光在光信息記錄介質上， 上述光信息記錄介質通過上述信息光和參照光的干涉生成的干涉條紋，能夠將上述信息作 為全息進行記錄；上述二維調制圖案的上述多個第1區(qū)域的邊界和上述多個第2區(qū)域的邊 界一致。
又，本發(fā)明是由上述光信息記錄裝置實行的方法。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠達到這樣的效果不需要高精度的位置一致，且，在防止讀取圖像 的劣化同時，還能夠實現(xiàn)全息記錄讀取方式中的傅里葉面的0次光的減少。


圖1:表示實施方式1的全息存儲記錄讀取裝置的光學系統(tǒng)構成的模式圖。 圖2-1:表示相位掩膜212相對于信息光付與的相位的構成的模式圖。 圖2-2:相位掩膜212的概略構成圖。圖3:表示從空間光調制器209射出的信息光的2維調制圖案像的模式圖。
圖4:用于說明平面內位置偏移容限的圖。
圖5:表示傅里葉面的強度分布的說明圖。
圖6-l:表示付與信息光的3值的相位的例子的模式圖。
圖6-2:表示使用變形例的相位掩膜時的傅里葉面的強度分布的說明圖。
圖7:表示實施方式2的全息存儲記錄讀取裝置的光學系統(tǒng)構成的模式圖。
圖8:表示實施方式2的變形例涉及的全息存儲記錄讀取裝置的光學系統(tǒng)構成的模式圖。
圖9:表示實施方式3的全息存儲記錄讀取裝置的光學系統(tǒng)的構成的模式圖。 圖10:實施方式3的相位掩膜912的結構的模式圖。
圖11-1:表示實施方式3的相位掩膜的相位圖案的說明圖。
圖11-2:表示使用圖11-1的相位圖案時傅里葉面的強度分布的說明圖。
圖12-1:實施方式3的相位掩膜的相位圖案的其他例子的說明圖。
圖12-2:表示使用圖12-1的相位圖案時的傅里葉面的強度分布的說明圖。
圖13-1:表示實施方式3的相位掩膜的相位圖案的其他例子的說明圖。
圖13-2:表示使用圖13-1的相位圖案時的傅里葉面的強度分布的說明圖。 圖14_1:表示實施方式3的相位掩膜的相位圖案的其他例子的說明圖。 圖14-2:表示使用圖14-1的相位圖案時的傅里葉面的強度分布的說明圖。 圖15-1:表示實施方式3的相位掩膜的相位圖案的其他例子的說明圖。 圖15-2:表示使用圖15-1的相位圖案時的傅里葉面的強度分布的說明圖。 圖16-1:表示實施方式3的相位掩膜的相位圖案的其他例子的說明圖。
圖16-2:表示使用圖16-1的相位圖案時的傅里葉面的強度分布的說明圖。
圖17:表示在不使用相位掩膜的現(xiàn)有技術中將步進角設為IO度時的傅里葉面的光斑
點的一例的模式圖。
圖18:表示使用實施方式4的相位掩膜、將步進角設為IO度時的傅里葉面的光斑點
的一例的模式圖。
圖19:表示角度多重記錄的控制處理的順序的流程圖。
符號說明
201:半導體激光裝置
202a， 202b， 207a， 207b， 210a， 210b中繼透鏡205， 216 1/2波長板
209， 909空間光調制器
212， 712， 812， 912相位掩膜
213傅里葉變換透鏡
218a， 218b縮小系中繼透鏡
221快門
224攝像器
301中央部
303邊界
401像素
403像
601斑點
1002透明電極
1004透明電極
1005液晶分子
具體實施例方式
以下結合附圖，詳細說明本發(fā)明的光信息記錄裝置和方法的最佳實施方式。 (實施方式l)
圖1是表示實施方式1的全息存儲記錄讀取裝置的光學系構成的模式圖。本實施方式 中，采用2光束方式的光學系統(tǒng)，即信息光和參照光經(jīng)由各自的透鏡等向全息存儲記錄介 質214上照射以使在全息存儲記錄介質214上重疊。但是，光學系并不局限于2光束方式， 也可以采用同軸方式(共線方式)的光學系，即信息光和參照光從同一方向經(jīng)由同一物鏡 等以具有同一中心軸的形態(tài)向全息存儲記錄介質214上入射。
半導體激光裝置201是射出激光的激光光源，為了提高記錄讀取的品質，從半導體激 光裝置201射出的激光向由透鏡202a、 202b、孔隙203構成的空間濾光器入射，通過這個 空間濾光器將不要的光和噪音除去。從空間濾光器射出的除去了不要的光和噪音的激光在 可變光闌204被縮小成必要的光束徑，然后，光束徑被縮小的激光被鏡子反射，經(jīng)V2波 長板205調整偏振光方向、向偏振光光束分離器206入射。
入射到偏振光光束分離器206后的激光被波面分離。激光中透過偏振光光束分離器206的激光成為P偏振光、通過中繼透鏡207a、 207b入射到偏振光光束分離器208。這里，記 錄時快門221為開放狀態(tài)。所述激光透過偏振光光束分離器208、在空間光調制器209調 制強度、變換成信息光。
這里，本實施方式中，空間光調制器209用來將激光變化成2維調制圖案的信息光， 所述2維調制圖案的信息光承載信息、由多個第1區(qū)域構成、各個第1區(qū)域的邊界由OFF 像素構成，本實施方式在空間調制器209中使用強介電性液晶。強介電性液晶應答速度為 數(shù)10us的高速，適用于全息記錄讀取方式。
從空間調制器209射出的信息光是將應該記錄的信息數(shù)字符號化、并編入錯誤訂正的 二維調制圖案，由許多明點和暗點構成。
由空間光調制器209調制了強度的信息光，被偏振光光束分離器208反射，通過中繼 透鏡210a、 210b和可變光闌211，入射到相位掩膜212.
這里，空間光調制器209、中繼透鏡210a、 210b、相位掩膜212通過以透鏡焦距間隔 配置的4f光學系而配置。因此，由空間光調制器209調制了強度的信息光的二維調制圖 案的像在相位掩膜212的位置成像。
相位掩膜212配置有空間相位不同的多個區(qū)域(第2區(qū)域)，用于調制信息光的相位。 關于相位掩膜212的詳細情況將在后面詳細敘述。
由相位掩膜212調制了相位的信息光219通過傅里葉變換透鏡213收束，從盤片狀全 息存儲記錄介質214的背面(主軸電動機215側)照射在安裝在主軸電動機215上的全息 存儲記錄介質214上。這里，信息光電場的振動方向表示為與入射面垂直的、TE (橫向電 模式)偏振光的情況，但是也可以是電場的振動方向在入射面內的TM (橫向磁模式)偏振 光或其他的橢圓偏振光。
另一方面，入射到偏振光光束分離器206的激光中，被偏振光光束分離器206反射后 的激光成為S偏振光，用作為參照光。該參照光通過1/2波長板216，被變換成與入射到 全息存儲記錄介質214的信息光219相同的偏振光狀態(tài)，然后，被鏡子、電流鏡217反射。 參照光通過縮小系中繼透鏡218a、 218b縮小光束徑，照射全息存儲記錄介質214，在全息 存儲記錄介質214的全息記錄層與信息光219干涉從而記錄信息。
本實施方式涉及的全息存儲記錄介質214是透過型記錄介質，含有方向相對的兩個基 板和夾在兩個基板之間的全息記錄層。
基板由玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂等具有透光性的材質形成。但是，基板的材質并 不限定于這些，例如，并不需要對全波長的激光具有透過性，只要由對所使用的激光的波長具有透過性的材質形成即可。
全息記錄層由全息記錄材料形成。全息記錄材料是使激光的信息光和參照光干涉從而 形成全息的材料。作為全息記錄材料，代表性的有光聚合物。光聚合物是利用了聚合性化 合物(聚合物)的光聚合的感光材料， 一般含有作為主成分的聚合物和光聚合引發(fā)劑、在 記錄前后起保持體積作用的具有多孔質結構的基質。又，為了在信號讀取時獲得充分的衍 射效率以及角度多重時獲得充分的角度分解能，記錄材料的厚度理想的是大于等于100um 左右。除此之外，全息記錄材料也可以使用重鉻酸明膠或光反射結晶等材料。
通過這樣的光學系，對全息存儲記錄介質214的全息記錄層的全息記錄，按照下述的 方式進行。首先，信息光和參照光在全息記錄層中重合形成干涉條紋。此時，光聚合物中 的光聚合引發(fā)劑吸收光子而活性化，引發(fā)、促進干涉條紋明部的單體的聚合。當單體的聚 合繼續(xù)、存在于干涉條紋明部的單體被消耗的話，單體從干涉條紋暗部向明部移動供給， 結果，干涉條紋圖案的明部和暗部產生密度差。由此，形成與干涉條紋圖案的強度分布相 應的折射率調制、進行全息記錄。
本實施方式的全息記錄方式采用環(huán)繞y軸(參考圖1)的角度多重記錄方式。S卩，使 電流鏡217旋轉驅動，使參照光220的指向全息存儲記錄介質214的入射角變化、進行信 息記錄的角度多重記錄。又，環(huán)繞y軸的角度多重記錄以外，在x軸方向和y軸方向上使 信息光和參照光與全息存儲記錄介質214的相對位置移動、進行移動多重記錄。
讀取全息存儲記錄介質214時，快門221處于閉合狀態(tài)而遮擋信息光219，只讓參照 光220入射全息存儲記錄介質214。
此時，旋轉驅動配置在全息記錄介質214的盤片表面?zhèn)鹊碾娏麋R222，反射參照光以 使來路和去路同軸。被電流鏡222反射的參照光，從全息記錄介質214衍射、作為讀取光 射出。該讀取光通過傅里葉變換透鏡213被變換成平行光，通過可變1/2波長板223 (Switchable half wave plate)，使偏振光方向旋轉90度成為P偏振光。其后，讀取光 被相位掩膜212調制相位后，透過中繼透鏡210a、 210b，透過偏振光光束分離器208。讀 取光被由CMOS或CCD的二維攝像元件構成的攝像器224受光、取得讀取像。
接著，詳細說明相位掩膜212。圖2-1是表示相位掩膜212相對于信息光付與的相位 的結構的模式圖。圖2-2是相位掩膜212的概略構成圖。
相位掩膜212在空間光調制器209和全息記錄介質214之間，且配置在由空間光調制 器209射出的信息光的二維調制圖案通過中繼透鏡210a、 210b成像的位置。相位掩膜212 由多個由像素構成的區(qū)域(第2區(qū)域)所構成，本實施方式是由16個區(qū)域所構成。圖2-l所表示的相位0、 n表示向經(jīng)過各個區(qū)域的信息光付與的相位。這樣，本實施方式中，以 0、 K的2值的圖案付與相位從而調制信息光的相位。相位掩膜212的結構，如圖2-2所 示，像0、 ii一樣，是根據(jù)付與的相位具有不同的厚度(寬度)的凹凸結構。這樣，通過
付與信息光不同的相位，高亮度的o次光斑點被分散成多個斑點，能夠降低強度。
本實施方式中，以16個區(qū)域構成相位掩膜212，但并不局限于此，可以構成具有任意 個數(shù)的區(qū)域的相位掩膜212。
本實施方式的相位掩膜212中，將形成相位掩膜212的材質的激光的波長A的折射率 設為n時，給予相位差n的階差h如式(1)所示。
A =- …(1)
2("-1)
例如，材質的折射率n=l. 5時，使階差為1波長即可。
各個區(qū)域的邊界104，對應于由空間光調制器209形成的二維調制圖案像的后述數(shù)據(jù) 區(qū)域的邊界作成。即，制作相位掩膜212的階差，使相位掩膜212的各個區(qū)域的邊界104 與來自空間光調制器209的二維調制圖案在相位掩膜212上成像的多個數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界 (0FF像素) 一致。
圖3是表示從空間光調制器209射出的信息光的二維調制圖案像的模式圖。
圖3所示的信息光的二維調制圖案像中，由許多明點和暗點構成的中央部301是將應 該記錄的信息進行了數(shù)字符號化后的數(shù)據(jù)區(qū)域。二維調制圖案像的四個角是同步符號 >夕7 —夕)302。圖3中，將數(shù)據(jù)區(qū)域的4X4=16像素定為1單位，表示以特定數(shù)的像 素為明點的調制方式所調制的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)區(qū)域為24單位X24單位。
又，數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界303，作為l像素寬度的縱橫3根未使用的區(qū)域(OFF像素)進 行設定。通過設定該邊界303，如后面所述，能夠提高相位掩膜212的位置偏移容限。
數(shù)據(jù)區(qū)域的一邊是4像素X24單位+邊界3像素=99像素，數(shù)據(jù)區(qū)域約為1萬像素。 圖3的例子的情況下，數(shù)據(jù)區(qū)域中的邊界303的比例是(99X3-9) /99/99=約6%，變得有 些數(shù)據(jù)效率低下。但是，圖3中，為了便于說明并使輸入圖像易于觀看，以99X99像素 表示數(shù)據(jù)區(qū)域，但是一般是以數(shù)100X數(shù)100像素二10萬像素左右用作為數(shù)據(jù)區(qū)域。這時， 由于數(shù)據(jù)區(qū)域中的邊界(未使用區(qū)域)的比例為1%左右，所以數(shù)據(jù)效率的低下基本不是什 么問題。
接著，對相位掩膜212的位置偏移容限進行說明。以下，分別對平面內位置偏移、光 軸方向位置偏移、旋轉偏移的容限進行說明。
11首先，說明平面內位置偏移容限。
將空間光調制器209的1像素寬度設為10 y m，圖1所示的中繼透鏡210a、 210b的成 像倍率設為l倍的話，如圖4所示，空間光調制器209的數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界(OFF像素)在 相位掩膜上的像寬度為10um。
接著，對使用這樣的相位掩膜212時的相位掩膜212的平面內位置偏移容限進行說明。 空間光調制器209的像素401，通過中繼透鏡210在相位掩膜212上成像。只要在空 間光調制器209的像素的像403的OFF像素內設置相位掩膜212的區(qū)域的邊界就好，因此， 可以確保10lim的位置偏移。又，由于圖1所示的中繼透鏡210a、 210b的倍率通常為1 以上，因此，容限得以進一步提高。因此，實用上，相位掩膜212的平面內位置偏移容限 在充分允許范圍內。
接著，對相位掩膜的光軸方向位置偏移容限進行說明。關于光軸方向位置偏移容限， 只要是圖1所示的透鏡210b的焦深內即可。將透鏡的焦深設為d、激光波長設為入、透鏡 數(shù)值孔徑設為NA時，光軸方向位置偏移容限如(2)式所示。這里，焦深定義為像的中心 強度成為完全無像差的80%時的深度。
7丄 A
作為全息存儲記錄讀取裝置的妥當?shù)臄?shù)值，將激光波長入設為0.405um，透鏡數(shù)值孔 徑NA設為0.05進行計算時，焦深d二士81um，相位掩膜212的光軸方向位置偏移容限在 充分容許范圍內。
接著，對相位掩膜212的旋轉偏移容限進行說明。將空間光調制器209設為300X300 像素、l像素寬度設為10nm，圖l所示的中繼透鏡210a、 210b的成像倍率設為1倍。此 時，空間光調制器209的數(shù)據(jù)區(qū)域邊界在相位掩膜212上的像為3000umX10iim。只要在 這個邊界區(qū)域內配置相位掩膜212的邊界即可，所以旋轉偏移容限是tan—1 (10/3000)— 0.19度、在充分容許范圍內。
作為現(xiàn)有技術的非專利文獻1中公開的像素匹配的相位掩膜，需要與空間光調制器的 像素數(shù)同等的分割數(shù)。即，有必要將數(shù)IOOX數(shù)100的分割區(qū)域設置在相位掩膜上，相位 掩膜的制作困難、且制作成本增大。
與之相對，本實施方式涉及的相位掩膜212，由于分割數(shù)、即區(qū)域的數(shù)量與上述現(xiàn)有
12技術相比極少，因此，相位掩膜212的制作容易、制作成本也可以降低，同時，如上所述， 平面內位置偏移容限、光軸方向位置偏移、旋轉偏移容限都在容許范圍內。
又，將像素匹配的現(xiàn)有的相位掩膜配置在與本實施方式的相位掩膜212同樣的位置時， 有必要制成也考慮了中繼透鏡210a、 210b的倍率的像素寬度的相位掩膜。但是，中繼透 鏡210a、 210b的倍率由于透鏡焦距的個體差異而產生不均。因此，匹配像素的相位掩膜 的制作成品率惡化，批量生產變得非常困難。鑒于此，本實施方式的相位掩膜212中，通 過在空間光調制器209的二維調制圖案上設置由數(shù)據(jù)區(qū)域的OFF像素形成的邊界和個數(shù)少 的區(qū)域，從而使相位掩膜的批量化生產成為可能，位置偏移、光軸方向偏移以及旋轉偏移 容限的意義也變大。
圖5是表示傅里葉面的強度分布的說明圖。圖5中表示光軸中心附近100umX100pm 的強度分布，激光波長0.405ym、傅里葉變換透鏡開口上的輸入畫像寬度為3mm、傅里葉 變換透鏡焦距為80mra的解析結果。如圖5所示，不使用相位掩膜212時生成的高亮度0 次光斑點消失，分散為4個斑點501。 4個斑點的強度是不使用相位掩膜時的0次光斑點 的強度的約20% (解析值)，表明作為傅里葉面的O次光減少對策是有效的。又，本實施方 式中，由于不使用現(xiàn)有技術采用的遮擋濾光器，能夠緩解光利用率的降低和緩解讀取光量 的降低。
被空間光調制器209調制后的信息光通過相位掩膜212在來路和去路上被付與相位并 被攝像器檢出，但是由于讀取光以與電場的平方成正比的強度被檢出，所以因付與相位而 產生的讀取信號的劣化就不成為什么問題了。
這樣，本實施方式中，通過使用相位掩膜212，不需要高精度的位置一致，且，在防 止讀取圖像的劣化同時，還能夠實現(xiàn)全息記錄讀取方式中的傅里葉面的0次光的減少。
即，本實施方式中，由于在來自空間光調制器209的二維調制圖案的數(shù)據(jù)區(qū)域的由OFF 像素構成的區(qū)域內設置相位掩膜的212的區(qū)域邊界，區(qū)域數(shù)也較少，相位掩膜212的位置 偏移、光軸方向偏移以及旋轉偏移容限得以提高，不再需要高精度的位置一致。
又，本實施方式中，由于相位掩膜212向信息光付與不同的相位，能夠將傅里葉面的 高亮度O次光斑點分散為多個斑點，能夠減少高亮度斑點、防止讀取圖像的劣化。
又，本實施方式中，由于沒有使用現(xiàn)有技術那樣的遮光濾光器，因而沒有光利用率和 讀取光量的降低，能夠防止讀取圖像的劣化。
進而，本實施方式中，由于相位掩膜212的區(qū)域數(shù)少，能夠降低制造成本。 (變形例)通過相位掩膜212向信息光付與的相位并不限定在2值，也可以是3值以上。圖6-1 是表示向信息光付與的3值的相位的例子的模式圖。雖然在圖6-l所示的例子中，區(qū)域的 數(shù)與實施例1同樣地是16個，但是付與的相位是O、 n/2、 ji這三個值。與實施例1同 樣，相位掩膜的結構是與相位對應地形成相位掩膜的厚度方向的階差。例如，將相位掩膜 材質的激光波長入的折射率設為n時，給予相位差it/2的階差h，由(3)式所示，給予 相位差兀的階差h由(4)式所示。
<formula>formula see original document page 14</formula>
圖6-2是說明使用變形例的相位掩膜時傅里葉面的強度分布的說明圖。如圖6-2所示， 不使用相位掩膜時的高亮度0次光斑點，通過相位掩膜被分散成5個斑點601。在圖6-2 中，包含強度弱的斑點的話，被分散成9個斑點。最大強度是不使用相位掩膜時的0次光 斑點強度的約15% (解析值)，能夠減少傅里葉面的0次光。 (實施方式2)
實施方式1中，在空間光調制器209和全息存儲記錄介質214之間，將相位掩膜設置 在來自空間光調制器209的2維調制圖案成像的位置上，但是在這個實施方式中，是將相 位掩膜設置在位于半導體激光裝置和空間光調制器209之間且在使相位掩膜的像在空間光 調制器209上成像的位置上。
圖7是表示實施方式2的全息存儲記錄讀取裝置的光學系的構成的模式圖。本實施方 式中，如圖7所示，相位掩膜712設置在從半導體激光裝置201到空間光調制器209之間， 相位掩膜712的多個區(qū)域的邊界設置在與從空間光調制器209射出的二維調制圖案的多個 數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界相一致的位置。g卩，設置在相位掩膜712的像在空間光調制器209上成像 的位置上。相位掩膜712的構成以及其他光學系的構成都和實施方式1同樣。
這樣的情況下，只要是相位掩膜712的像在空間光調制器209上成像即可，所以只要 使相位掩膜712、準直儀透鏡207a、 207n、空間光調制器209為4f光學配置即可。
這樣，在實施方式2中，將相位掩膜712設置在半導體激光裝置201和空間光調制器 209之間，相位掩膜712的多個區(qū)域的邊界設置在與從空間光調制器209射出的二維調制
14圖案的多個數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界相一致的位置上，因此，不需要高精度的位置一致，且，在防 止讀取圖像的劣化同時，還能夠實現(xiàn)全息記錄讀取方式中的傅里葉面的0次光的減少。 (變形例)
相位掩膜712設置在半導體激光裝置201和空間光調制器209之間，相位掩膜712的 多個區(qū)域的邊界設置在與從空間光調制器209射出的二維調制圖案的多個數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界 相一致的位置上，只要是這樣，則不限定于實施方式2的位置。例如，可以將相位掩膜構 成為與空間光調制器209 —體形成。
圖8是表示實施方式2的變形例的全息記錄讀取裝置的光學系結構的模式圖。在這個 變形例中，如圖8所示，相位掩膜812設置在半導體激光裝置201和空間光調制器209之 間，在相位掩膜812的多個區(qū)域的邊界與從空間光調制器209射出的二維調制圖案的多個 數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界相一致的位置上，與空間光調制器209形成為一體。相位掩膜812的結構 以及其他光學系的結構與實施例1一樣。
這樣的情況下，考慮到激光二次通過相位掩膜812、付加相位即可。因此，上述(2) 式中，將相位掩膜812的材質的折射率n定為1.5、階差h定為0.5波長即可。
這樣，實施方式2的變形例中，除了具有與實施方式2同樣的效果，相位掩膜812與 空間光調制器209 —體形成，因此，相位掩膜812和空間光調制器209的制造可以變得簡 單。
(實施方式3)
在實施方式1和2的全息存儲記錄讀取裝置中，相位掩膜向信息光或激光付與的相位 是固定的，但是，在本實施方式3中，相位掩膜向信息光付與的相位是可變的。
圖9是表示實施方式3的全息存儲記錄讀取裝置的光學系的結構的模式圖。本實施方 式中，與實施方式1同樣，相位掩膜912在空間光調制器909和全息存儲記錄介質214之 間，且設置在從空間光調制器909射出的信息光的二維調制圖案由中繼透鏡210a、 210b 成像的位置上。
這里，本實施方式的相位掩膜912使用液晶面板，通過相位掩膜驅動裝置902施加電 壓，由此，向信息光付與的相位變成電可變的。
本實施方式中，使用DMD (數(shù)字微鏡設備)作為空間光調制器909。
又，本實施方式中，在參照光透過透過型全息記錄介質214的位置上設置傅里葉變換 透鏡905，攝像器224對透過全息存儲記錄介質214的讀取光受光。
進而，本實施方式的全息存儲記錄讀取裝置中，不驅動電流鏡等光學系，而是通過驅動器904驅動全息存儲記錄介質214，對系統(tǒng)控制器(圖中未表示)驅動器904進行控制， 以進行2軸角度多重記錄、即，圖9中的環(huán)繞z軸(環(huán)繞全息存儲記錄介質214的旋轉軸) 的角度多重記錄和環(huán)繞y軸(環(huán)繞垂直于全息存儲記錄介質214的旋轉軸且與全息記錄介 質的面平行方向的軸)的角度多重記錄。
上述環(huán)繞2軸的角度多重記錄方法使用美國專利第5， 483， 365號公報所公開的技術。 在美國專利第5， 483， 365號公報的文獻中，將這個角度多重記錄方式稱為peristrophic multiplexing。這個方法除了全息記錄介質的驅動系以外沒有光學系驅動部，因此是一種 簡便的系統(tǒng)結構，又，在本實施方式對這個peristrophic multiplexing多重記錄方式特 別有效。
其他的光學系的結構與實施例1同樣。又，由空間光調制器909所調制的二維調制圖 案也與實施方式l一樣。
本實施方式的相位掩膜912，與實施例l一樣，具有16個區(qū)域。
圖10是表示實施方式3的相位掩膜912的結構的模式圖。本實施方式的相位掩膜912 (液晶面板)，如圖10所示，用配向膜1001夾持液晶分子1005，在其外側設置有ITO (氧 化銦錫)等構成的透明電極1004和分割型透明電極1002。分離型透明電極1002可以獨立 地電壓施加相位掩膜的各個區(qū)域。圖10中為了便于說明，只表示了兩個區(qū)域的配線狀態(tài)， 其他區(qū)域的配線狀態(tài)省略。
在透明電極1002的外側形成有玻璃基板1003作為保護層。液晶分子1005使用在光 軸方向和與之垂直的方向上折射率不同的各向異性材料(例如代表的有向列型液晶)。
通過具有電源和開關元件的相位掩膜驅動裝置902在透明電極1002、分離型透明電極 1004上施加電壓的話，如圖10所示，能夠改變液晶分子1005的方向。由此，使相對于透 過相位掩膜912的信息光的折射率變化，結果，能夠控制向信息光付與的相位。
相位掩膜912本身被用于與現(xiàn)行的光盤的盤片傾斜相伴的慧形像差補償或與盤片厚度 誤差相伴的球面像差補償，能夠低成本制作。
與實施例1同樣，關于對平面內位置偏移、光軸方向偏移、旋轉偏移的容限，都在實 用上的容許范圍內。
本實施方式中，通過這樣的相位掩膜驅動裝置902向相位掩膜912施加電壓，由此， 能夠使向信息光付與的相位變化，相位的變化圖案示于圖11-1、 12-1、 13-1、 14-1、 15-1、 16-1，這時的傅里葉面的光軸中心附近100umX 100um的強度分布示于圖11-2、 12-2、 13-2、 14-2、 15-2、 16-2。圖11-2、 12-2、 13-2、 14-2、 15-2、 16-2是激光波長為0. 405lim、傅里葉變換透鏡開口上的輸入圖像寬度為3mm、傅里葉變換透鏡焦距為80mm的解析 結果。這里，相位掩膜912的相位為圖n-l的圖案時的傅里葉面強度分布示于圖n-2。
又，如圖11-1、 12-1、 13-1、 14-1、 15-1、 16-1所示，本實施方式的相位掩膜912 中，付與的相位是O、 r的2值、是6種相位圖案、是可變的，但也可使用3值以上的相 位。又，相位圖案以及其數(shù)量都不局限于此。
與實施例l同樣，本實施方式中，相位掩膜912在各區(qū)域用不同的相位付與信息光， 因而高亮度0次光斑點被分散為多個斑點，強度能夠降低，此外，通過變換為圖11-1、 12-1、 13-1、 14-1、 15-1、 16-1的不同的相位圖案，可以改變被分散的斑點的位置和個數(shù)。
艮P，本實施方式中，通過系統(tǒng)控制器(圖中未表示)的指令驅動相位掩膜驅動裝置902， 使相位掩膜912的相位圖案變化、使向信息光付與的相位變化，由此，改變斑點的位置和 個數(shù)，同時，在全息存儲記錄介質214上進行多重記錄。由此，能夠回避高亮度斑點的過 度的重復，減少高亮度斑點，防止信息記錄介質的灼傷。
例如，圖1H、 12-1、 13-1、 14-1、 15-1的相位圖案的情況下，如圖11-2、 12-2、 13-2、 14-2、 15-2所示，沒有斑點的空間重復。因此，對全息存儲記錄介質214進行信息 的多重記錄時，使用圖11-1、 12-1、 13-1、 14-1、 15-1的相位圖案以任意的順序變化相 位，以此向信息光付與相位，由此，可以回避高亮度斑點的過度重復。
又，傅里葉面中的分散的多個斑點，對于使用了本實施方式的全息存儲記錄讀取裝置 所采用的2軸的角度多重記錄方式(peristrophic multiplexing)特別有效。關于環(huán)繞z 軸的角度多重記錄中的角度選擇性(Bragg selectivity),記載在技術文獻Kevin Curtis, Allen Pu, and Demetri Psaltis， "Method for holographic storage using peristrophic multiplexing", OPTICS LETTERS, Vol, 19， No. 13， pp993-994(1994)的(5)式中。這 里，角度選擇性是指讀取時讀取光量從峰值變?yōu)榱阒?first null)的旋轉角度。
根據(jù)這個技術文獻的(5)式，激光的波長設為入、全息記錄材料中的參照光的入射 角設為0r、信息光的入射角為9S，全息記錄層的全息記錄材料的厚度設為y時，角度 選擇性d9如式(6)所示。
2/1 cosP,
sin (9r(sin《+sin<9r)
1/2
■' (6)
這里，作為全息記錄讀取裝置的適當?shù)臄?shù)值，將激光的波長A設為0.405um、參照光
的入射角0r以及信息光的入射角es分別設為25度、記錄材料no厚度也設為100lim，
計算式(6)，得到角度選擇性d9大約為8.2度。雖然角度多重記錄的步進角設定在角度選擇性以上，但是從降低交調失真噪音的觀點這樣是比較理想的。
圖17是表示不使用相位掩膜的現(xiàn)有技術中，將步進角設為IO度時的傅里葉面的光斑 點的一個例子的模式圖。圖18是表示使用實施方式4的相位掩膜，將步進角設為10度時 的傅里葉面的光斑點的一個例子的模式圖。
圖17、 18中，用固定在全息存儲記錄介質上的坐標系x' 、 y' 、 z'來表示，將全息 存儲記錄介質的表面設為x' 、 y'面。
如圖17所示，不使用相位掩膜時，高亮度0次光斑點的位置相對于環(huán)繞z軸的旋轉 不變化。因此，每次進行角度多重記錄時，0次光斑點重疊、全息存儲記錄介質過度感光， 被消耗。
與之相對，本實施方式中，由于使用相位掩膜，如圖18所示，以步進角10度進行4 梯度的角度多重記錄的話，0次光斑點分散為2個斑點，與圖14-1所示的相位圖案和圖 14-2所示的傅里葉面的強度分布相對應。從圖18可以看出，相對于環(huán)繞z軸的旋轉被分 散的兩個斑點的位置發(fā)生變化，因此，能夠回避光斑點的過度重復、能夠非常有效地防止 傅里葉面O次光的重復。
又，本實施方式的全息存儲記錄裝置中，在使相位掩膜912的相位圖案發(fā)生變化的同 時，進行相對于全息存儲記錄介質214的信息的角度多重記錄。
圖19表示角度多重記錄的控制處理的順序的流程圖。首先，進行角度多重記錄時， 系統(tǒng)控制器將改變相位掩膜912的相位圖案的指令輸出給相位驅動裝置902，接受了這個 指令的相位掩膜驅動裝置902在相位掩膜912上施加電壓，將相位圖案變更為圖ll-l、 12-1、 14-1、 15-l中的任一相位圖案(步驟Sll)。
系統(tǒng)控制器向驅動器904發(fā)送驅動指令，使全息存儲記錄介質214以上述步進角旋轉 移動(步驟S12)。接著，從半導體激光裝置201射出激光、通過信息光和參照光的干涉在 全息存儲記錄介質214上記錄信息(步驟S13)。到信息記錄結束之前反復進行這些從步驟 S11到步驟S13的處理(步驟S14)。由此，使相位掩膜912的相位圖案發(fā)生變化的同時， 進行角度多重記錄，因此，能夠更好地分散傅里葉面的O次光斑點，能夠實現(xiàn)高亮度斑點 的減少。
這樣，實施方式4的全息存儲記錄讀取裝置中，除實施方式l的效果以外，相位掩膜 912向信息光付與的相位可變，因此，能夠更有效地將傅里葉面的高亮度0次光斑點分散 為多個斑點，從而減少高亮度斑點，防止讀取圖像的劣化。
又，實施方式4的全息存儲記錄讀取裝置中，對于使用2軸的角度多重方式(peristrophic multiplexing)更有效地將傅里葉面的高亮度0次光斑點分散成多個斑 點，能夠有效地防止讀取圖像的劣化。
在實施方式1~4中，舉出適用于全息存儲記錄讀取裝置的例子進行了說明，本發(fā)明 也能夠適用于對全息存儲記錄介質只進行信息記錄的全息存儲記錄裝置。
本發(fā)明并不局限于上述實施方式，在實施階段只要在不超出宗旨的范圍內可以改變構 成要素使其具體化。又，通過上述實施方式公開的多個構成要素的適宜組合，可以形成各 種發(fā)明。例如，可以從實施方式所表示的全構成要素中刪減幾個構成要素。進而，也可以 將跨越不同實施方式之間的構成要素適宜組合。
19
權利要求
1. 一種光信息記錄裝置，其特征在于，具有光源，射出照射光；空間光調制器，將所述照射光變換為二維調制圖案的信息光，所述二維調制圖案的信息光承載信息并由多個第1區(qū)域構成，各個第1區(qū)域的邊界由OFF像素形成；相位調制部，配置有空間相位不同的多個第2區(qū)域、通過對所述照射光或所述信息光付與相位從而進行所述照射光或所述信息光的相位調制；聚光部，其使所述信息光和所述參照光向光信息記錄介質聚光，所述光信息記錄介質通過所述信息光和參照光的干涉生成的干涉條紋，可將所述信息作為全息進行記錄；其中，所述二維調制圖案的所述多個第1區(qū)域的邊界和所述多個第2區(qū)域的邊界一致。
2. 根據(jù)權利要求1記載光信息記錄裝置，其特征在于，所述多個第2區(qū)域分別具有與 相位相應的厚度階差而形成。
3. 根據(jù)權利要求1記載的光信息記錄裝置，其特征在于，所述多個第2區(qū)域向透過的 所述信息光付與不同的2值的相位。
4. 根據(jù)權利要求1記載的光信息記錄裝置，其特征在于，所述多個第2區(qū)域向透過的 所述信息光付與不同的3值以上的相位。
5. 根據(jù)權利要求1記載的光信息記錄裝置，其特征在于，還具有施加部，所述施加部 通過向所述多個第2區(qū)域施加，從而改變所述多個第2區(qū)域的各自的相位，所述多個第2區(qū)域，由相位電可變的液晶元件形成。
6. 根據(jù)權利要求5記載的光信息記錄裝置，其特征在于，還具有 驅動部，驅動所述光信息記錄介質；控制部，在控制所述施加部以使所述多個第2區(qū)域的各自的相位發(fā)生變化的同時，控 制所述驅動部以對所述光信息記錄介質進行信息的多重記錄。
7. 根據(jù)權利要求5記載的光信息記錄裝置，其特征在于，所述驅動部將所述光信息記錄介質向第1旋轉方向和第2旋轉方向移動，其中，所述第1旋轉方向為環(huán)繞所述光信息 記錄介質的旋轉軸的方向，所述第2旋轉方向為環(huán)繞垂直于所述旋轉軸且與全息存儲記錄 介質的面平行的軸的方向，所述控制部使所述光信息記錄介質向所述第1旋轉方向和所述第2旋轉方向旋轉移動 的同時，控制所述驅動部以對所述光信息記錄介質進行信息的角度多重記錄。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所記載的光信息記錄裝置，其特征在于，所述相位調 制部位于所述空間光調制部和所述光信息記錄介質之間的所述二維調制圖案成像的位置， 并設置在所述多個第1區(qū)域的邊界在所述多個第2區(qū)域的邊界成像的位置上，對從所述空 間光調制器射出的所述信息光進行相位調制。
9. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所記載的光信息記錄裝置，其特征在于，所述相位調 制部位于所述光源和所述空間光調制器之間，并設置在所述多個第2區(qū)域的邊界與從所述 空間光調制器射出的所述2維調制圖案的所述多個第1區(qū)域的邊界相一致的位置上，對從 所述光源射出的所述照射光進行相位調制。
10. 根據(jù)權利要求9記載的光信息記錄裝置，其特征在于，所述相位調制部與所述空 間光調制器一體形成。
11. 一種光信息記錄方法，其特征在于，具有通過空間光調制器將從光源射出的照射光變換成二維調制圖案的信息光的工序，所述 二維調制圖案的信息光承載信息并由多個第1區(qū)域構成，各個第1區(qū)域的邊界由OFF像素 形成；利用配置有空間相位不同的多個第2區(qū)域的相位調制部，對所述照射光或所述信息光 付與相位來對所述照射光或所述信息光進行相位調制的所述照射光或所述信息光的相位 調制工序；將所述信息光和所述參照光聚光在信息記錄介質上的工序，所述光信息記錄介質通過 所述信息光和參照光的干涉生成的干涉條紋，能夠將所述信息作為全息進行記錄； 所述二維調制圖案的所述多個第1區(qū)域的邊界和所述多個第2區(qū)域的邊界一致。
全文摘要
本發(fā)明的光信息記錄裝置具有空間光調制器(209)、相位掩膜(212)、聚光部，其中，所述空間光調制器(209)將照射光變換為二維調制圖案的信息光，所述二維調制圖案的信息光承載信息并由多個第1區(qū)域構成；所述相位掩膜(212)是配置有空間相位不同的多個第2區(qū)域、各個第2區(qū)域的邊界由OFF像素形成，通過對所述照射光或信息光付與相位從而對所述激光或信息光的相位進行調制；所述聚光部用于將信息光和參照光聚光在全息存儲記錄介質(214)上；所述二維調制圖案的所述多個第1區(qū)域的邊界和所述多個第2區(qū)域的邊界一致。不需要高精度的位置一致，并且在防止讀取圖像的劣化的同時，還能夠實現(xiàn)全息記錄讀取方式中的傅里葉面的0次光的減少。
文檔編號G11B7/0065GK101465133SQ200810188570
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權日2007年12月17日
發(fā)明者山本雄一郎, 立田真一 申請人:株式會社東芝