專利名稱：信息記錄裝置以及信息再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向信息記錄介質(zhì)記錄記錄信號的信息記錄裝置、以及 用于再現(xiàn)記錄在信息記錄介質(zhì)的記錄信號的信息再現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為這種信息記錄再現(xiàn)裝置例如周知有專利文獻1所公開的內(nèi)
容。在這里將該已有例子為原型，在施加了若干修正的樣式下參照圖5、圖 6來進行說明。
圖5是表示在現(xiàn)有技術(shù)中信號記錄時的、信息記錄再現(xiàn)裝置的剖面結(jié) 構(gòu)的一部分和在信息記錄介質(zhì)內(nèi)部的光束的情況的圖。
如圖5所示，從半導(dǎo)體激光器等的放射光源射出的P偏振光的激光由 準直透鏡(collimatinglens)聚光而成為平行光后，被半反射鏡兩分。被半 反射鏡兩分后的一束光透過1/2波長板成為S偏振光的光2a (在此之前圖 5沒有示出，之后用虛線表示)，順次透過空間調(diào)制元件17和凸透鏡4'成 為弱的聚光性的光后入射到偏振光波束分離器5'。入射到偏振光波束分離 器5'的光2a由其偏振面5a'反射并透過接合回轉(zhuǎn)器18后，由物鏡7聚 光，成為匯聚在信息記錄介質(zhì)8的反射面8S的近前的點Pb的光束20a。并 且，光束20a以點Pb為邊界移動到光軸L的相反側(cè)。
接合回轉(zhuǎn)器(joint gyrator) 18在通過光軸L且垂直于紙面的平面上被 分成兩部分來連接旋光子(optical rotator),所述旋光子是使在上半部分的 區(qū)域18a透過光的偏振光方向繞順時針旋轉(zhuǎn)45度，使在下半部分的區(qū)域18b 透過光的偏振光方向繞逆時針旋轉(zhuǎn)45度。
從放射光源射出的P偏振光的激光中由準直透鏡聚光變成平行光后， 被半反射鏡兩分的另外一束光2b (在此之前圖5沒有示出，之后用實線表 示)沿著光軸L依次透過偏振光波束分離器5'的偏振光面5a'、接合回轉(zhuǎn) 器18后，由物鏡7聚光后成為匯聚在信息記錄介質(zhì)8的反射面8S上的點
5P0的光束20b。
信息記錄介質(zhì)8由透明層8a、透明基板8c、以及由它們夾持的光敏聚 合物等的感光層8b構(gòu)成。匯聚點P。和匯聚點Pb相對于感光層8b大體對稱 地形成。
空間調(diào)制元件17例如由強介電性的液晶面板構(gòu)成，在光2a透過的區(qū) 域內(nèi)被分成棋盤的格子狀。并且，在各自的區(qū)域獨立，相位偏差"(相位 調(diào)制)或者透過率變?yōu)榱?振幅調(diào)制)，該調(diào)制圖案基于外部的信號來更新。
從圖5可清楚地知道，光束20a和光束20b交叉在信息記錄介質(zhì)8的 感光層8b的區(qū)域。光束20b中通過圓19內(nèi)的光線2B為P偏振光通過接合 回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18b繞逆時針旋轉(zhuǎn)45度而成的，光束20a中的通過圓19 內(nèi)的光線2A為S偏振光通過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18a繞順時針選擇45 度而成的。結(jié)果，光線2A、 2B的偏振光方向在圓19內(nèi)一致。該關(guān)系對于 夾著光軸而位于圓19的相對側(cè)的圓中通過的光線也是相同的。這樣，在感 光層8b的區(qū)域中由于光束20a、 20b的偏振光方向一致，因此光束20a、 20b 相互干涉而形成干涉條紋。并且，在半導(dǎo)體激光器等的發(fā)射光源的輸出大 的情況下，光束20a、 20b使感光層8b感光來形成感光圖案21 (與干涉條 紋的光強度分布相對應(yīng)折射率變化的圖案)。該感光圖案21為與空間調(diào)制 元件17的調(diào)制圖案相對應(yīng)的圖案(即，感光圖案21被記錄為按照每個空 間調(diào)制元件17的調(diào)制圖案而不同的圖案)。
信息記錄介質(zhì)8被安裝在馬達上，隨著該馬達的轉(zhuǎn)動而一起轉(zhuǎn)動。在 反射面8S的表面，沿著旋轉(zhuǎn)方向在直徑方向以等間距形成周期的導(dǎo)向槽 (grating )。
光束20b的匯聚點Pc位于導(dǎo)向槽上，隨著信息記錄介質(zhì)8的旋轉(zhuǎn)沿導(dǎo) 向槽移動。光束20b由反射面8S反射后透過信息記錄介質(zhì)8，通過物鏡7 轉(zhuǎn)換為平行光。并且，在去路上透過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18a而使偏振光 方向繞順時針旋轉(zhuǎn)45度的光，在回路上透過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18b而 返回到原來的偏振光方向。另外，在去路上透過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18b 而使偏振光方向繞逆時針旋轉(zhuǎn)45度的光，也在回路上透過接合回轉(zhuǎn)器的18 的區(qū)域18a而返回到原來的偏振光方向。結(jié)果，光束20b的返回光通過透 過接合回轉(zhuǎn)器18返回為P偏振光的光，透過偏振光波束分離器5'的偏振
6光面5a'后，由全息圖等的分支單元導(dǎo)入到光檢測器側(cè)(該部分在圖5沒 有示出)。并且，根據(jù)來自光檢測器的檢測信號，生成針對反射面8S的聚 焦誤差信號和針對導(dǎo)向槽的路徑誤差信號，基于這些信號，驅(qū)動物鏡7以 將光束20b的匯聚點控制在反射面8S上的導(dǎo)向槽上。
圖6是表示在現(xiàn)有技術(shù)中信號再現(xiàn)時的信息記錄再現(xiàn)裝置的剖面結(jié)構(gòu) 的一部分和信息記錄介質(zhì)內(nèi)部的光束的情況的圖。圖6與圖5相比空間調(diào) 制元件17的調(diào)制圖案不同。
如圖6所示，從放射光源射出的P偏振光的激光由準直透鏡聚光成為 平行光之后，被半反射鏡兩分。被半反射鏡兩分的一束光2b'(在此之前圖 6沒有示出，但以后用實線表示)，沿著光軸L順次透過偏振光波束分離器 5'的偏振光面5a'、接合回轉(zhuǎn)器18，在接合回轉(zhuǎn)器18各自的區(qū)域18a、 18b 偏振光方向繞順時針、逆時針旋轉(zhuǎn)45度后，由物鏡7聚光并匯聚在信息記 錄介質(zhì)8的反射面8S上的點P。。由反射面8S反射的光線(反射光)2B' 通過在感光圖案21內(nèi)的圓19內(nèi)傳播而衍生出衍射光2A'而成為光束20a'。 衍射光2A'在點Pb聚光后移到光軸L的相反側(cè)。并且，該衍射光2A'通 過物鏡7成為弱的發(fā)散性的光后，由接合回轉(zhuǎn)器18改變偏振光狀態(tài)。衍射 光2A'的偏振光狀態(tài)和反射光2B'的偏振光狀態(tài)一致，由于在前進路徑 上P偏振光透過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18a，因此衍射光2A，為P偏振光 繞順時針旋轉(zhuǎn)45度。與此相對，通過在夾著光軸L而位于圓19的相反側(cè) 的圓內(nèi)傳播而衍生的衍射光為P偏振光繞逆時針旋轉(zhuǎn)45度形成。這些衍射 光透過接合回轉(zhuǎn)器18時，由于在接合回轉(zhuǎn)器18的各個區(qū)域18a、 18b偏振 光方向繞順時針旋轉(zhuǎn)45度、逆時針旋轉(zhuǎn)45度，因此結(jié)果光束20a'被轉(zhuǎn)換 為S偏振光的光束。從而，光束20a'由偏振光波束分離器5'的偏振光面 5a'反射，并由凸透鏡4'轉(zhuǎn)換為平行光后透過空間調(diào)制元件17。如上所 述，空間調(diào)制元件17由強介電性的液晶面板等構(gòu)成，在該信號再現(xiàn)時，基 于外部的信號不調(diào)制透過光而直接通過。透過空間調(diào)制元件17的光2a'反 映感光圖案21的記錄信號，信號記錄時的空間調(diào)制元件17的調(diào)制圖案成 為光2a'的光強度分布圖案而被再現(xiàn)。該透過光2a'由全息圖或半反射鏡 等分支為去路的光路，由準直透鏡聚光并導(dǎo)入光檢測器。并且通過對應(yīng)于 空間調(diào)制元件17的分割圖案的棋盤格子狀的光檢測單元檢測信號光，來再現(xiàn)記錄信號。
另一方面，通過在感光圖案21的區(qū)域內(nèi)的傳播而沒有衍射的部分20b' 透過信息記錄介質(zhì)8后，由物鏡7轉(zhuǎn)換為平行光。并且在前進的路徑上透 過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18a、偏振光方向繞順時針旋轉(zhuǎn)45度的光在返回路 徑上透過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18b而返回到原來的偏振光方向。另外，在 前進路徑上透過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18b、偏振光方向繞逆時針旋轉(zhuǎn)45 度的光也在返回路徑上透過接合回轉(zhuǎn)器18的區(qū)域18a而返回到原來的偏振 光方向。結(jié)果，反射光束20V通過透過接合回轉(zhuǎn)器18返回為P偏振光的 光，透過偏振光波束分離器5'的偏振光面5a'后，由全息圖等的分支單 元導(dǎo)入光檢測器側(cè)。并且，根據(jù)來自光檢測器的檢測信號生成針對反射面 8S的聚焦誤差信號和針對導(dǎo)向槽的路徑誤差信號，基于這些信號驅(qū)動物鏡 7以使匯聚光的匯聚點Po控制在反射面8S的導(dǎo)向槽內(nèi)。
專利文獻1:日本專利文獻特開平11-311938號公報。
但是，上述現(xiàn)有的信息記錄再現(xiàn)裝置存在以下問題。 首先，在信號記錄時存在如下問題。即，在圖5中，針對光束20a和 光束20b的來自信息記錄介質(zhì)8的反射面8S的反射光束都是一部分透過感 光圖案21的區(qū)域上。這些反射光束對感光圖案21的形成是干擾光，成為 含有大的噪聲的記錄狀態(tài)。另外，由于透過空間調(diào)制元件17的光2a相位 和振幅周期地變化，因此容易衍射，所產(chǎn)生的衍射光與空間調(diào)制元件17和 感光圖案21的距離成比例且從透過光(0次衍射光)分離。并且當該分離 過大時，完全脫離感光圖案21的區(qū)域。由于O次衍射光不包含空間調(diào)制元 件17的信號信息，因此衍射光成分少的感光圖案21信號信息少，在再現(xiàn) 時成為對比度差的信號。
另外，在信號再現(xiàn)時存在如下問題。S口，在圖6中，記錄信號的再現(xiàn) 像在空間調(diào)制元件17上反映。由于再現(xiàn)信號的光檢測器配置在與空間調(diào)制 元件17分開的位置，因此光從空間調(diào)制元件17到光檢測器傳播期間產(chǎn)生 衍射并且彼此之間產(chǎn)生重疊(overlap),因此再現(xiàn)像的質(zhì)量顯著惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述課題而完成的，其目的在于提供一 種能夠?qū)崿F(xiàn)在信號記錄時沒有干擾光和衍射的影響的、高對比度的記錄的 信息記錄裝置以及在信號再現(xiàn)時能夠大幅度地改變光檢測面上的信號質(zhì)量 的信息再現(xiàn)裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的信息記錄裝置的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 具有光源；衍射單元，將從所述光源射出的光分離為多個衍射光；聚光 單元，將所述多個衍射光聚光在各個不同點，從所述光源射出的光由所述 衍射單元分離為多個衍射光，所述多個衍射光由所述聚光單元聚光在信息 記錄介質(zhì)的感光層內(nèi)的各個不同點，通過這些聚光點的集合在所述信息記 錄介質(zhì)的所述感光層記錄信息。
另外，本發(fā)明涉及的信息再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有光源； 聚光單元，將從所述光源射出的光聚光；信號檢測器，由微小的光檢測單 元的集合來構(gòu)成，從所述光源射出的光由所述聚光單元透過信息記錄介質(zhì) 的感光層，聚光在所述信息記錄介質(zhì)的反射面上，并由所述反射面反射并 再次透過所述感光層，通過在去路和回路透過所述感光層，產(chǎn)生對所述聚 光單元的再現(xiàn)衍射光，所述再現(xiàn)衍射光經(jīng)過所述聚光單元并入射到所述信 號檢測器，通過所述光檢測單元來再現(xiàn)所述感光層的信息。
在所述本發(fā)明的信息記錄裝置的構(gòu)成優(yōu)選為所述衍射單元的表面由 微小區(qū)域的集合來構(gòu)成，所述微小區(qū)域由所述衍射單元輸入的電信號分別 地向上向下而形成凹凸的表面，以所述凹凸的表面將所述反射光的相位空 間地調(diào)制，來產(chǎn)生多個衍射光。另外，在這種情況下優(yōu)選為還具有由 微小的光檢測單元的集合來構(gòu)成的信號檢測器，計算第一干涉圖案的第一 光分布，所述第一干涉圖案是在所述衍射單元反射的光沒有衍射的條件下， 將一部分的所述光檢測單元的各中心發(fā)出的等強度的光、從所述光源發(fā)出 的由所述聚光單元聚光在信息記錄介質(zhì)的反射面上的光、以及使所述反射 面反射的光在所述感光層內(nèi)干涉而得到，將所述干涉圖案的區(qū)域以同尺寸 的微小體來分割，計算包含于所述微小體內(nèi)的光量，按照大到小的順序提 取出n個微小體，用將包含于所述微小體內(nèi)的光量除以所述微小體的體積 的值的光強度，來計算從所述微小體的中心發(fā)出的n個光、以及將從所述光源射出的光在所述衍射單元的表面上干涉而得到的第二干涉圖案的光分 布，通過所述第二干涉圖案的光分布來計算出所述衍射單元的表面的凹凸 分布。在這種情況下，進一步優(yōu)選為所述光檢測單元在該光檢測單元配 置的發(fā)光點的相位分為O或者Tt的兩種區(qū)域，這兩種區(qū)域交替排列。從所 述微小休的中心發(fā)出的光的相位一致是優(yōu)選的。這種情況下進一步優(yōu)選為 一邊改變成為發(fā)光點的基點的所述光檢測單元的組合一邊順次計算所述第 一以及第二的干涉圖案的光分布，算出所述衍射單元的表面的凹凸分布， 將所述凹凸分布存儲在存儲器，在信號記錄時，從所述存儲器讀出所述凹 凸分布，用所述凹凸的表面空間地調(diào)制所述反射光的相位。
另外，在所述本發(fā)明的信息記錄裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)選為所述衍射單元由 所述微小區(qū)域的集合來構(gòu)成，所述微小區(qū)域通過所述衍射單元輸入的電信 號使內(nèi)部折射率個別地變化，將透過所述微小區(qū)域的光的相位空間地調(diào)制， 來產(chǎn)生多個衍射光。另外，在這種情況下，優(yōu)選為還具有由微小的光 檢測單元的集合來構(gòu)成的信號檢測器，計算第一干涉圖案的第一光分布， 所述第一干涉圖案是透過所述衍射單元的光沒有發(fā)生衍射的條件下，將一 部分的所述光檢測單元的各中心發(fā)出的等強度的光、從所述光源發(fā)出的由 所述聚光單元聚光在信息記錄介質(zhì)的反射面上的光、以及使所述反射面反 射的光在所述感光層內(nèi)干涉而得到，將所述干涉圖案的區(qū)域以同尺寸的微 小體來分割，計算包含于所述微小體內(nèi)的光量，按照大到小的順序提取出n 個微小體，用將包含于所述微小體內(nèi)的光量除以所述微小體的體積的值的 光強度，來計算從所述微小體的中心發(fā)出的n個光、以及將從所述光源射 出的光在所述衍射單元的表面上干涉而得到的第二干涉圖案的光分布，通 過所述第二干涉圖案的光分布來計算出所述衍射單元的折射率分布。這種 情況還優(yōu)選為:所述光檢測單元在該光檢測單元配置的發(fā)光點的相位分為O 或者3I的兩種區(qū)域，這兩種區(qū)域交替排列。還優(yōu)選為從所述微小體的中心 發(fā)出的光的相位一致。這種情況下進一步優(yōu)選為改變成為發(fā)光點的基點 的所述光檢測單元的組合并順次計算所述第一以及第二的干涉圖案的光分 布，算出所述衍射單元的折射率分布，將所述折射率分布存儲在存儲器， 在信號記錄時，從所述存儲器讀出所述折射率分布，空間地調(diào)制透過所述 微小區(qū)域的光的相位。
10根據(jù)本發(fā)明，由于能夠記錄信號的再現(xiàn)像為最優(yōu)的方式進行感光層的 記錄，因此可消除記錄信號的讀錯誤。并且，由于在記錄信號的讀錯誤少 的狀態(tài)下能夠提高信號的密度，因此可實現(xiàn)大容量的存儲器。


圖是表示本發(fā)明的一個實施方式中的信號記錄時的信息記錄再現(xiàn)裝 置的剖面結(jié)構(gòu)和在信息記錄介質(zhì)內(nèi)部的光束的情況的圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式中的信號記錄時的信息記錄再現(xiàn)裝 置的空間調(diào)制元件的結(jié)構(gòu)，(a)是表示該空間調(diào)制元件的反射面的平面圖， (b)是該空間調(diào)制元件的剖面圖，(c)是表示構(gòu)成該空間調(diào)制元件的操作 結(jié)構(gòu)(actuator)的動作狀態(tài)的示意圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式中的信號再現(xiàn)時的信息記錄再現(xiàn)裝 置的剖面結(jié)構(gòu)和在信息記錄介質(zhì)內(nèi)部的光束的情況的圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式中的信息記錄再現(xiàn)裝置的信號再現(xiàn) 用光檢測器(信號檢測器)的檢測面的平面圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)中的信號記錄時的信息記錄再現(xiàn)裝置的剖面結(jié)構(gòu) 的一部分和在信息記錄介質(zhì)內(nèi)部的光束的情況的圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)中的信號再現(xiàn)時的信息記錄再現(xiàn)裝置的剖面結(jié)構(gòu) 的一部分和在信息記錄介質(zhì)內(nèi)部的光束的情況的圖。
具體實施例方式
下面，參照圖1 圖4對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，對于與 現(xiàn)有技術(shù)中的信息記錄再現(xiàn)裝置相同的結(jié)構(gòu)部件標注相同的參考標號來進 行說明。
圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式中的信號記錄時的信息記錄再現(xiàn)裝 置的剖面結(jié)構(gòu)和在信息記錄介質(zhì)的內(nèi)部的光束的情況的圖。
如圖1所示，本實施方式的信息記錄再現(xiàn)裝置具有半導(dǎo)體激光器等 的放射光源1、作為將從放射光源1射出的波長為A的激光2分離為多個衍 射光的衍射單元的空間調(diào)制元件6、以及作為將所述多個衍射光聚光在各自 不同的點的聚光單元的物鏡7。
ii另外，本實施方式的信息記錄再現(xiàn)裝置具有將從放射光源l射出的
激光2變換為平行光的準直透鏡4、將所述平行光向空間調(diào)制元件6反射的 半反射鏡5、光檢測器10a、 10b、以及將返回的光分離為+1次的衍射光9a 和-1次的衍射光9b并使其入射到各自的光檢測器10a、 10b的全息圖3。
空間調(diào)制元件6的反射面6a通過由半導(dǎo)體工序形成的微小的操作結(jié)構(gòu) 的集合構(gòu)成，各個操作結(jié)構(gòu)基于控制裝置11的控制信號(電信號)在上下 方向(反射面6a的法線方向)進行位移。
信息記錄介質(zhì)8由透明層8a、透明基板8c、以及由它們夾持的光敏聚 合物等的感光層8b構(gòu)成。透明層8a的表面形成反射膜而成為反射面8S。 這里，在信息記錄介質(zhì)8的反射面8S形成導(dǎo)向槽或?qū)蚩?pit)。
從放射光源1射出的激光2透過全息圖3，通過準直透鏡4聚光成為 平行光后，由半反射鏡5的鏡面5a反射。由半反射鏡5的鏡面5a反射的 光在空間調(diào)制元件6的反射面6a反射成為光2c，并由物鏡7聚光后匯聚在 信息記錄介質(zhì)8的反射面8S上的點P0。由反射面8S反射的光經(jīng)由物鏡7、 空間調(diào)制元件6的反射面6a、半反射鏡5的鏡面5a后由準直透鏡4聚光。 經(jīng)準直透鏡4聚光后的光被全息圖3分離為+1次衍射光9a和-1次衍射光 9b，并分別入射到光檢測器10a、 10b。從光檢測器10a、 10b生成針對反射 面8S的聚焦誤差信號和針對導(dǎo)向槽或?qū)蚩拥母櫿`差(tracking error) 信號。并且，物鏡7基于這些信號被驅(qū)動以使在反射面8S上的聚光的點 (spot)不發(fā)生散焦或偏離路徑(offtrack)。
通過空間調(diào)制元件6的各個操作機構(gòu)的位移，由空間調(diào)制元件6的反 射面6a反射的光被分離為多個衍射光，這些多個衍射光通過物鏡7聚光在 處于反射面8S的近前的感光層8b中的點Pl、 P2、 、 Pn的n個點。由
此，在感光層8b內(nèi)形成確定的干涉圖案。n例如是10萬 100萬左右的數(shù)。 感光層8b按照該干涉圖案的強度分布感光，并且折射率根據(jù)光強度發(fā)生變 化。即，通過聚光點P1、 P2、……、Pn的集合在信息記錄介質(zhì)8的感光層 8b上記錄記錄信號(信息)。
另外，聚光點P1、 P2、 、 Pn都是0次衍射光(向著聚光點Po的
光)形成的圓錐體(如果物鏡7的開口是方形，則是存在于四角錐體的內(nèi) 部的點)。圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式中的信號記錄時的信息記錄再現(xiàn)裝 置的空間調(diào)制元件的結(jié)構(gòu)，(a)是表示該空間調(diào)制元件的反射面的平面圖， (b)是該空間調(diào)制元件的剖面圖，(c)是表示構(gòu)成該空間調(diào)制元件的操作 結(jié)構(gòu)的動作狀態(tài)的示意圖。
如圖2的(a)、 (b)所示，空間調(diào)制元件6的反射面6a被分割為棋盤 格子狀(也可以是六角形等的多角形)的微小區(qū)域(圖2的(b)、 (c)所 示的操作機構(gòu)6al的反射鏡6dl)，棋盤的格子的一個一個的微小區(qū)域形成 與紙面平行的反射面。這里，空間調(diào)制元件6的反射面6a通過多個操作機 構(gòu)6al無縫地填充。并且，棋盤格子的一個一個的微小區(qū)域通過來自控制 裝置ll (參照圖l)的控制信號在圖2的(a)的紙面法線方向分別地向上 向下，形成凸凹的表面(圖2的(b))。由此由反射面6a反射的光2c的相 位被空間地調(diào)制，而分離為多個衍射光。
如圖2的(c)所示，操作機構(gòu)6al由反射鏡6dl、電極板6bl、 6cl構(gòu) 成，反射鏡6dl與電極板6cl連接。并且，通過隨著給與電極板6bl、 6cl 的電荷量的庫侖力，電極板6cl彎曲，反射鏡6dl以最大的位移量S下降 (圖2的(c)的右圖)。圖2的(c)的右圖表示給與電極板6bl、 6cl極 性相反的電荷、電極板6bl、 6cl吸引的情況，但當給與電極板6bl、 6cl 相同極性的電荷時，反射鏡6dl上升位移量S。當將空間調(diào)制元件6的反射 面6a的法線與入射光的光軸成的角設(shè)為e、將激光2的波長設(shè)為X時，反 射鏡6dl位移量S如果是)xos6以上是足夠的，通過±5的下降上升能夠表 現(xiàn)反射光的所有相位(-7C +兀)。
圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式中的信號再現(xiàn)時的信息記錄再現(xiàn)裝 置的剖面結(jié)構(gòu)和在信息記錄介質(zhì)內(nèi)部的光束的情況的圖。
如圖3所示，本實施方式的信息再現(xiàn)裝置還具有作為信號檢測器的信 號再現(xiàn)用光檢測器14、以及將透過半反射鏡5的鏡面5a的返回光聚光在信 號再現(xiàn)用光檢測器14上的準直透鏡13。其他的結(jié)構(gòu)因為與圖1所示的信息 記錄再現(xiàn)裝置相同，因此對于與圖1所示部件相同的部件標注相同參照標 號，并省略對其說明。
從放射光源1射出的激光2透過全息圖3，由準直透鏡4聚光成為平 行光后，由半反射鏡5的鏡面5a反射。由半反射鏡5的鏡面5a反射的光
13由空間調(diào)制元件6的反射面6a反射后，由物鏡7聚光并透過信息記錄介質(zhì) 8的感光層8b (在去路上的透過)，匯聚在信息記錄介質(zhì)8的反射面8S上 的點Po。由反射面8S反射的光再次透過感光層8b (在回路上的透過)并 經(jīng)物鏡7、空間調(diào)制元件6的反射面6a、半反射鏡5的鏡面5a后由準直透 鏡4聚光。經(jīng)準直透鏡4聚光后的光被全息圖3分離為+1次衍射光9a和-1 次衍射光％，并分別入射到光檢測器10a、 10b。從光檢測器10a、 10b生 成針對反射面8S的聚焦誤差信號和針對導(dǎo)向槽或?qū)蚩拥母櫿`差信號。 并且，物鏡7基于這些信號被驅(qū)動以使在反射面8S上的聚光的點(spot) 不發(fā)生散焦或偏離路徑?？臻g調(diào)制元件6上的各個操作結(jié)構(gòu)基于控制裝置 ll的控制信號，形成鏡面(所有的操作結(jié)構(gòu)的反射鏡6dl的位移量為零的 狀態(tài))，通過空間調(diào)制元件6的反射面6a反射，光不產(chǎn)生衍射。另外，在 感光層8b被進行記錄，通過激光2在感光層8b上往復(fù)(通過前進路徑和 返回路徑中透過感光層8b)產(chǎn)生對物鏡7側(cè)的衍射光(再現(xiàn)衍射光)12。 并且，該衍射光12經(jīng)過物鏡7、空間調(diào)制元件6的反射面6a透過半反射鏡 5的鏡面5a后，由準直透鏡13聚光而成為聚光在信號再現(xiàn)用光檢測器14 上的各個位置的光集體15。另外，在感光層8b不發(fā)生衍射而直接透過的部 分由準直透鏡13聚光，而成為聚光在信號再現(xiàn)用光檢測器14上的中心附 近的光16。
圖4是表示本實施方式中的信息記錄再現(xiàn)裝置的信號再現(xiàn)用的光檢測 器的檢測面的平面圖。
如圖4所示，信號再現(xiàn)用光檢測器14的檢測面被分割為構(gòu)成棋盤格子 狀的微小的光檢測單元，并檢測出光集體15在各自的光檢測單元的中心附 近聚光而獨立的光的光量。在檢測光量超過某個級別的情況下分配信號 "1"、在檢測光量沒有超過某個級別的情況下分配信號"0"，由此能夠?qū)?記錄在感光層8b的記錄信號作為頁數(shù)據(jù)而再現(xiàn)。另外，在信號再現(xiàn)用光檢 測器14的中心附近聚光的光16是在感光層8b中沒有衍射的部分，由于不 包含記錄信號，因此將信號再現(xiàn)用光檢測器14的檢測面的中心附近的區(qū)域 14a從信號再現(xiàn)區(qū)域除去。并且，將包含在除去中心附近區(qū)域14a的信號再 現(xiàn)區(qū)域的光檢測單元的數(shù)量設(shè)定為N個。
由控制裝置11的控制信號決定的空間調(diào)制元件6的操作結(jié)構(gòu)的位移信息被規(guī)定如下。在信號再現(xiàn)用光檢測器14中，選擇出構(gòu)成中心附近的區(qū)域 14a以外的信號再現(xiàn)區(qū)域的光檢測單元中被分配了的信號"1"的單元，并 在被選擇了的光檢測單元的中心以一定光量(光量P)配置相位一致的發(fā) 光點(波長人)。另一方面，將半反射鏡5的鏡面5a的反射率設(shè)為R、將 透過率設(shè)為T，來在放射光源1配置光量為NXPXT/R的發(fā)光點(波長入)
(光量NXPXT/R是基準，也可以是該值的l/3 3倍的范圍的值)。在圖 3的光學(xué)結(jié)構(gòu)(空間調(diào)制元件6的反射面6 a為鏡面狀態(tài))中，使從這些發(fā) 光點同時發(fā)光，以也包含來自信息記錄介質(zhì)8的反射面8S的反射的模型基 于波動方程式來計算(波動計算)在信息記錄介質(zhì)8的感光層8b內(nèi)形成干 涉圖案的光分布。作為波動方程式使用下面(數(shù)式1)記載的菲涅耳
(Fresnel-Kirchhoff)的衍射公式。 [數(shù)式1]
U(p):一 A f* 「 e'"r+S) [C0S(n,r)- cos(n.s)] dS J J s rs
上述(數(shù)式O中，U (P)是在點P的復(fù)數(shù)振幅，A是常數(shù)，X是光 的波長，K是波數(shù)2兀/人，分母中的r是發(fā)光點和幵口面上的點的距離，分 母中s是開口面上的點與點P的距離，cos(n，r)中的r是從發(fā)光點向開口面 的光線的方向向量，cos(n,s)中的s是從開口面向點P的方向向量，cos(n,r)、 cos(n，s)中的n表示是開口面的法線向量，cos(n,r)、 cos(n,s)是構(gòu)成括號內(nèi)的 兩個向量的構(gòu)成方向余弦。
將通過上述計算而得到的干涉圖案用強度分布表示，通過將向著聚光 點Po的光束和感光層8b重疊而形成的圓錐臺內(nèi)部用相同尺寸的長方體進 行分割，計算長方體的光量并按照大小的順序提取n個長方體，計算各個 長方體的中心的3維位置。但是長方體與通過物鏡7以無像差聚光的光點 的3維強度分布的橢圓體大致外接的形狀相似。在n個的長方體的中心配 置相同相位的發(fā)光點(波長X)，并使發(fā)光點的光量與包含在對應(yīng)的長方體 中的光量一致(即，發(fā)光點的光強度=包含于長方體中的光量+長方體的體 積)。在放射光源1中配置光量為NXPXT/R的發(fā)光點(波長X)(光量為 NXPXT/R是基準，也可以是該值的1/3 3倍的范圍的值)。基于上述波 動方程式，計算(波動計算)使從這些發(fā)光點同時發(fā)光、在空間調(diào)制元件6
15的反射面6a上形成干涉圖案的光分布。并且，根據(jù)該干涉圖案計算相位分 布。該相位分布成為空間調(diào)制元件6的操作結(jié)構(gòu)的位移信息。例如，在將 在操作結(jié)構(gòu)的位置的相位設(shè)為cp (弧度)時，將反射面6a的法線與入射光 的光軸構(gòu)成的角設(shè)為e，只要操作結(jié)構(gòu)的反射鏡6dl的位移量5是cpkx)se/4Ti 即可，向空間調(diào)制元件6發(fā)送控制信號以滿足該條件。
光檢測單元的"0""1"的信號分配的組合最大存在2N。對于這些所有 的組合，如上所述事先對在感光層8b形成的干涉圖案進行波動計算，并且 如上所述事先對用于再現(xiàn)該干涉圖案的空間調(diào)制元件6的操作結(jié)構(gòu)的位移 信息進行波動計算。并且使該操作結(jié)構(gòu)的位移信息事先與記錄信號相對應(yīng) 而作為表存儲在存儲器中，在信號記錄時一邊從存儲器讀取操作結(jié)構(gòu)的位 移信息一邊將該記錄信號寫入感光層8b。在波動計算中由于是二重積分的 運算因此需要較多的時間，但如果事先計算并將結(jié)果存儲在存儲器，則在 信號記錄時能夠以與讀出速度相對應(yīng)的速度來進行記錄。存儲器的讀出速 度即個人電腦與存儲器之間的連接傳送速率已達到數(shù)Gbps，以感光層Sb 的感光速度足夠為前提，假設(shè)將傳送速度設(shè)為5Gbps，則在本實施方式的 信息記錄再現(xiàn)裝置能夠得到DVD記錄再現(xiàn)裝置的1000倍的速度。另外， 通過半導(dǎo)體工序而形成的操作結(jié)構(gòu)的響應(yīng)性為數(shù)kHz，假設(shè)將響應(yīng)性設(shè)為 5kHz，則為了得到5Gbps的傳送速率而需要將記錄信號為N-1000X1000 的頁數(shù)據(jù)。
由于在對感光層8b的記錄包含來自信號再現(xiàn)時的反射面8S的反射影 響等的所有的干擾的影響，并在信號再現(xiàn)時在光檢測單元上投射理想的光 點(再現(xiàn)光)來形成，因此幾乎不會發(fā)生記錄信號的讀取錯誤。另外，即 使信息記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)(各層的厚度和折射率、反射面的槽的規(guī)格、感光 層的記錄前后的折射率等)變化，也只是針對新的信息記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)重 新計算操作結(jié)構(gòu)的位移信息并作為表存儲在存儲器中，因此能夠在該信息 記錄介質(zhì)進行最優(yōu)化的記錄再現(xiàn)。
另外，在本實施方式中，作為將從光源射出的光分離為多個衍射光的 衍射單元，以空間調(diào)制元件6為例進行說明，但只要能夠改變光的相位分 布，也可以使用其他結(jié)構(gòu)的衍射單元，所述空間調(diào)制元件6為反射面6a通 過半導(dǎo)體工序形成的微小的操作結(jié)構(gòu)的集合來構(gòu)成。 .另外，在本實施方式中，通過反射來改變光的相位分布，但也可以是 通過透過來改變光的相位分布的結(jié)構(gòu)。例如有如下等方法在相互對向的 兩片基板間夾著液晶層，通過向基板表面的電極施加電場使液晶分子的方 位改變，由此來控制液晶層的折射率，而改變透過光的相位分布。
另外，在本實施方式中，在確定空間調(diào)制元件6的操作結(jié)構(gòu)的位移信 息時，在所選擇的光檢測單元的中心以相同光量配置相位一致的發(fā)光點， 但也可以是其他的相位條件。例如，假如將構(gòu)成棋盤格子狀的光檢測單元 分成構(gòu)成格子條紋狀(checkered pattern)的白色和黑色的兩個區(qū)域，可以 是在配置于白色區(qū)域的光檢測單元的發(fā)光點和配置于黑色區(qū)域的光檢測單 元的發(fā)光點具有兀的相位差的相位條件。在該條件下，由于相鄰的發(fā)光點 的相位必然錯開兀，因此在考慮信號再現(xiàn)時投射在光檢測單元的兩個相近 的發(fā)光點的情況下，兩者的相位也錯開Tl。從而，該中間點的強度為"0"， 兩個光點清楚地分離，再現(xiàn)光的對比度變高。
另外，在本實施方式中，在感光層8b的n個的長方體的中心配置相同 相位的發(fā)光點，但未必必須是相同相位，只要與從n個發(fā)光點產(chǎn)生的光分 布與在感光層8b形成的干涉圖案的光分布近似，也可以是其他的相位條件。
另外，構(gòu)成信號再現(xiàn)用光檢測器14的信號再現(xiàn)區(qū)域的光檢測單元的形 狀不是必須是方形，例如也可以是六角形等多角形。
另外，將通過向聚光點P。的光束和感光層8b重疊而形成的圓錐臺內(nèi) 部分割的長方體也可以是長方體以外的形狀，例如也可以是六角柱等多角 柱。
另外，在本實施方式中，通過波動計算求出感光層8b中的光強度分布 和空間調(diào)制元件6的操作單元的位移信息，但本發(fā)明是進行感光層中的光 強度分布的控制以使在信號檢測面上的再現(xiàn)像為最優(yōu)，只要滿足了該特征， 也可以用上述以外的方法來求得這些的信息(感光層8b中的光強度分布、 空間調(diào)制元件6的操作結(jié)構(gòu)的位移信息)。
進而，在本實施方式中，從物鏡7到信息記錄介質(zhì)8的光束大體存在 旋轉(zhuǎn)對稱的關(guān)系，但也可以是使傾斜入射到信息記錄介質(zhì)8的反射面8S等 旋轉(zhuǎn)非對稱的結(jié)構(gòu)，也可以是在反射面8S不發(fā)生反射而直接透過的結(jié)構(gòu)。 這種情況下，由于在前進路徑和返回路徑光路不同，因此必須分別設(shè)置物
17鏡等的光學(xué)部件。 產(chǎn)業(yè)上的實用性
本發(fā)明能夠適用在用于向信息記錄介質(zhì)記錄記錄信號的信息記錄裝 置、以及用于將信息記錄介質(zhì)記錄的記錄信號再現(xiàn)的信息再現(xiàn)裝置。
權(quán)利要求
1. 一種信息記錄裝置，其特征在于，包括光源；將從所述光源射出的光分離為多個衍射光的衍射單元；將所述多個衍射光聚光在各個不同點的聚光單元，從所述光源射出的光由所述衍射單元分離為多個衍射光，所述多個衍射光由所述聚光單元聚光在信息記錄介質(zhì)的感光層內(nèi)的各個不同點，通過這些聚光點的集合將信息記錄在所述信息記錄介質(zhì)的所述感光層。
2. —種信息再現(xiàn)裝置，其特征在于，包括光源；對從所述光源射出的光進行聚光的聚光單元；由微小的 光檢測單元的集合構(gòu)成的信號檢測器，從所述光源射出的光由所述聚光單元透過信息記錄介質(zhì)的感光層聚光 在所述信息記錄介質(zhì)的反射面上，并由所述反射面反射而再次透過所述感 光層，通過在去路和回路透過所述感光層，來產(chǎn)生朝向所述聚光單元的再現(xiàn) 衍射光，所述再現(xiàn)衍射光經(jīng)過所述聚光單元入射到所述信號檢測器，通過所述 光檢測單元再現(xiàn)所述感光層的信息。
3. 如權(quán)利要求1所述的信息記錄裝置，其特征在于， 所述衍射單元的表面由微小區(qū)域的集合來構(gòu)成，所述微小區(qū)域按照輸入到所述衍射單元的電信號分別地向上向下而形成凹凸的表面，并對所述 凹凸的表面反射的光的相位進行空間調(diào)制，產(chǎn)生多個衍射光。
4. 如權(quán)利要求1所示的信息記錄裝置，其特征在于， 所述衍射單元由所述微小區(qū)域的集合來構(gòu)成，所述微小區(qū)域按照輸入到所述衍射單元的電信號使內(nèi)部的折射率分別地變化，并對透過所述微小 區(qū)域的光的相位進行空間調(diào)制，產(chǎn)生多個衍射光。
5. 如權(quán)利要求3所述的信息記錄裝置，其特征在于，還包括由微小的光檢測單元的集合構(gòu)成的信號檢測器， 計算第一干涉圖案的第一光分布，所述第一干涉圖案是在所述衍射單 元反射的光不進行衍射的條件下，將一部分的所述光檢測單元的各中心發(fā) 出的等強度的光、從所述光源射出的由所述聚光單元聚光在信息記錄介質(zhì) 的反射面上的光、以及使所述反射面反射的光在所述感光層內(nèi)進行干涉而 得到的，將所述干涉圖案的區(qū)域以相同尺寸的微小體進行分割，計算包含在所 述微小休中的光量并按照從大到小的順序提取出n個微小體，并計算出第 二干涉圖案的光分布，所述第二干涉圖案是以將包含于所述微小體內(nèi)的光 量除以所述微小體的體積而得到的值的光強度從所述微小體的中心發(fā)出的n個光、以及將從所述光源射出的光在所述衍射單元的表面上干涉而得到 的，通過所述第二干涉圖案的光分布來計算出所述衍射單元的表面的凹凸 分布。
6. 如權(quán)利要求4所述的信息記錄裝置，其特征在于， 還包括由微小的光檢測單元的集合構(gòu)成的信號檢測器，. 計算第一干涉圖案的第一光分布，該第一干涉圖案是在透過所述衍射單元的光不進行衍射的條件下，將一部分的所述光檢測單元的各中心發(fā)出 的等強度的光、從所述光源射出的由所述聚光單元聚光在所述信息記錄介 質(zhì)的反射面上的光、以及由所述反射面反射的光在所述感光層內(nèi)干涉而得 到的，將所述干涉圖案的區(qū)域以相同尺寸的微小體來進行分割、計算包含在 所述微小體中的光量并按照從大到小的順序提取出n個微小體，并計算出第二干涉圖案的光分布，所述第二干涉圖案是以將包含于所述微小體內(nèi)的 光量除以所述微小體的體積而得到的值的光強度從所述微小體的中心發(fā)出 的n個光、以及將從所述光源射出的光在所述衍射單元的表面上干涉而得 到的，通過所述第二干涉圖案的光分布來計算出所述衍射單元的折射率分 布。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的信息記錄裝置，其特征在于，所述光檢測單元被分為配置在該光撿測單元的發(fā)光點的相位為o或者兀的兩種類型的區(qū)域，這兩種類型的區(qū)域交替排列。
8. 如權(quán)利要求5或6所述的信息記錄裝置，其特征在于， 從所述微小體的中心發(fā)出的光的相位一致。
9. 如權(quán)利要求5所述的信息記錄裝置，其特征在于， 改變成為發(fā)光的光的基點的所述光檢測單元的組合并順次計算所述第一以及第二的干涉圖案的光分布，得到所述衍射單元的表面的凹凸分布， 將所述凹凸分布存儲在存儲器中，在信號記錄時從所述存儲器讀取所述凹 凸分布，并對所述凹凸的表面反射的光的相位進行空間調(diào)制。
10. 如權(quán)利要求6所述的信息記錄裝置，其特征在于， 改變成為發(fā)光的光的基點的所述光檢測單元的組合并順次計算所述第一以及第二的干涉圖案的光分布，得到所述衍射單元的折射率分布，將所 述折射率分布存儲在存儲器中，在信號記錄時從所述存儲器讀取所述折射 率分布，并對透過所述微小區(qū)域的光的相位進行空間調(diào)制。
全文摘要
本發(fā)明涉及信息記錄裝置以及信息再現(xiàn)裝置，一種信息記錄再現(xiàn)裝置包括半導(dǎo)體激光器等的發(fā)射光源(1)、將從發(fā)射光源(1)射出的激光(2)分離為多數(shù)衍射光的空間調(diào)制元件(6)、將所述多個衍射光聚光在各個不同的點的物鏡(7)。從所述發(fā)射光源(1)射出的激光(2)通過空間調(diào)制元件(6)分離為多個衍射光，所述多個衍射光通過物鏡(7)聚光在信息記錄介質(zhì)(8)的感光層(8b)中的各個不同的點，由這些聚光點的集合將信息記錄在信息記錄介質(zhì)(8)的感光層(8b)。由此，能夠提供可實現(xiàn)在信號記錄時沒有雜散光和衍射光影響的高對比度的記錄的信息記錄裝置。
文檔編號G11B7/135GK101512643SQ200780033199
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者百尾和雄, 西脅青兒 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社