專利名稱：全息信息記錄和/或再現設備的制作方法
技術領域：
本發明的各方面涉及一種全息信息記錄和/或再現設備，更具體地說，涉及一種 利用單側入射法來改善光學系統的效率的全息信息記錄和/或再現設備。
背景技術：
近來，已經可以在市場上獲得利用全息記錄信息的技術。根據利用全息的信息記 錄方法，信息在感光無機晶體或聚合物材料中存儲在光學干涉圖案中。利用具有相干性的 兩束激光束來形成光學干涉條紋。即，通過光學干涉條紋來記錄信息，所述光學干涉條紋通 過具有不同的路徑的參考光和信號光之間的干涉形成，所述光學干涉條紋在感光存儲介質 上引起化學或物理變化。為了從這樣的記錄的干涉條紋中再現信息，將與在記錄時使用的 參考光相似的再現光照射到記錄在存儲介質上的干涉圖案上。再現光由于干涉圖案而發生 衍射，借此，還原了信號光并再現了信息。在全息信息記錄技術中，存在體全息術法和顯微全息術法，體全息術法利用體全 息術以頁為單位執行記錄和再現，顯微全息術法利用顯微全息術以單比特為單位執行記錄 和再現。體全息術法的優點在于可同時處理大量信息。然而，由于精密地控制光學系統，所 以體全息術法難以針對普通用戶的信息存儲設備而商業化。通過使兩束會聚光束在焦點處彼此干涉來形成精細干涉圖案并通過在存儲介質 的平面上移動干涉條紋來形成信息平面，顯微全息術法以三維方法在存儲介質中存儲信 息。顯微全息術法沿存儲介質的深度方向分層地記錄信息平面。然而，傳統的利用顯微全 息術法的記錄和/或再現設備包括信號光的光學系統和參考光的光學系統，每種光照射到 存儲介質的兩側上。因此，信號光和參考光在存儲介質的兩側上的照射導致了光學系統的 復雜性。
發明內容
技術問題本發明的各方面提供了全息信息記錄和/或再現設備以通過使信號光和參考光 入射在全息信息存儲介質的單側上來提高照射的光的效率。根據本發明的一方面，提供一種用于將信息記錄到全息信息存儲介質和/或從全 息信息存儲介質再現信息的全息信息記錄和/或再現設備，所述全息信息記錄和/或再現 設備包括第一光源單元，在記錄模式下發射參考光和信號光，參考光和信號光均是線偏振 光并彼此正交；第一光路弓I導單元，弓I導由第一光源單元發射的參考光和信號光，使得參考 光和信號光在穿過不同的光路之后在第一交叉點彼此相交；第二光路引導單元，包括位于 參考光或信號光的在第一交叉點之前的光路上的第一偏振轉換器、位于參考光和信號光的 第一交叉點的第一偏振分光器、引導參考光和/或信號光以使得參考光和信號光在第一交 叉點之后的第二交叉點再次相交的至少一個第一光路轉換器、位于信號光的穿過第一偏振 分光器之后且在第二交叉點之前的光路上的第二偏振轉換器、位于第二交叉點以使參考光
7和信號光的光路結合的第二偏振分光器；物鏡單元，將穿過第二偏振分光器的參考光和信 號光照射到全息信息存儲介質的單側上。第一偏振轉換器、第二偏振轉換器、第一偏振分光器、第二偏振分光器、所述至少 一個第一光路轉換器和/或第二偏振轉換器可結合為一體。物鏡單元可包括四分之一波片，將參考光和信號光偏振轉換為彼此正交地偏振； 物鏡，通過直接將參考光聚焦在全息信息存儲介質的焦點上、從全息信息存儲介質的反射 層反射信號光并偏振轉換以及將反射的信號光聚焦在參考光的焦點上，來使信息通過沿全 息信息存儲介質的深度方向圍繞焦點形成的干涉條紋記錄。物鏡單元可包括第四偏振轉換器，將參考光和信號光偏振轉換為沿相同的偏振 方向的線偏振光；四分之一波片，將參考光和信號光偏振轉換為相同方向的圓偏振光；物 鏡，通過直接將參考光聚焦在全息信息存儲介質的焦點上，從全息信息存儲介質的反射層 反射信號光而不進行偏振轉換，并將反射的信號光聚焦在參考光的焦點上，來使信息通過 沿全息信息存儲介質的深度方向圍繞焦點形成的干涉條紋記錄。根據本發明的另一方面，提供一種用于將信息記錄到全息信息存儲介質和/或從 全息信息存儲介質再現信息的全息信息記錄和/或再現設備，所述全息信息記錄和/或再 現設備包括第一光源單元，在記錄模式下發射參考光和信號光，參考光和信號光均是線偏 振光并彼此正交；第一光路引導單元，引導由第一光源發射的參考光和信號光，使得參考光 和信號光在經過不同的光路之后在第一交叉點彼此相交；第二光路引導單元，引導參考光 和/或信號光，使得參考光和信號光在穿過不同的光路之后在第一交叉點之后的第二交叉 點再次相交；物鏡單元，將穿過第二偏振分光器的參考光和信號光照射到全息信息存儲介 質的單側上。根據本發明的又一方面，提供一種用于將信息記錄到全息信息存儲介質和/或從 全息信息存儲介質再現信息的全息信息記錄和/或再現設備，所述全息信息記錄和/或再 現設備包括第一光路引導單元，引導均為線偏振光并彼此正交的參考光和信號光，使得參 考光和信號光在穿過不同的光路之后在第一交叉點彼此相交；第二光路引導單元，引導參 考光和/或信號光，使得參考光和信號光在穿過不同的光路之后在第一交叉點之后的第二 交叉點再次相交；物鏡單元，將穿過第二偏振分光器的參考光和信號光照射到全息信息存 儲介質的單側上。根據本發明的另一方面，提供一種將信息記錄到全息信息存儲介質的方法，該方 法包括以下步驟發射均為線偏振并彼此正交的參考光和信號光；引導發射的參考光和發 射的信號光，使得參考光和信號光穿過不同的光路之后在第一交叉點彼此相交；使參考光 和信號光的光路結合；將參考光和信號光照射到全息信息存儲介質的單側上。本發明的其它方面和/或優點將在下面的描述中部分地闡述，并且部分地將通過 描述而明顯得知，或者可通過實施本發明而了解。
通過下面結合附圖對實施例的描述，本發明的這些和/或其它方面和優點將變得 明顯并更容易理解，在附圖中圖1是根據本發明實施例的全息信息記錄和/或再現設備的示意性光學構造；
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圖2示出了在圖1中示出的全息信息記錄和/或再現設備中裝載的反射全息信息 存儲介質；圖3是示出在信號光的數值孔徑與參考光的數值孔徑相同時用于將信號光和參 考光照射到圖2中示出的全息信息存儲介質上的示意性光學構造；圖4是在信號光的數值孔徑與參考光的數值孔徑不同時，將信號光和參考光照射 到圖2中示出的全息信息存儲介質上的示意性光學構造；圖5示出了在記錄模式下照射到圖2中示出的全息信息存儲介質上的信號光和參 考光的偏振態；圖6示出了在伺服過程中照射到圖2中示出的全息信息存儲介質上的伺服光；圖7示出了在再現模式下照射到圖2中示出的全息信息存儲介質上的再現光的偏 振態；圖8和圖9示出了一體地形成的第二光路引導單元的一部分，第二光路引導單元 包括在圖1中示出的全息信息記錄和/或再現設備中；圖10是根據本發明另一實施例的全息信息記錄和/或再現設備的示意性光學構 造；圖11示出了在圖10中示出的全息信息記錄和/或再現設備中裝備的反射全息信 息存儲介質；圖12示出了在記錄模式下照射到圖11中示出的全息信息存儲介質上的信號光和 再現光的偏振態；圖13示出了在伺服過程中照射到圖11中示出的全息信息存儲介質上的伺服光；圖14示出了由圖10中示出的全息信息記錄和/或再現設備照射到圖11中示出 的全息信息存儲介質的再現光的偏振態。
具體實施例方式現在將詳細說明本發明的實施例，在附圖中示出了實施例的示例，其中，相同的標 號始終表示相同的元件。下面描述實施例以參照附圖解釋本發明。圖1是根據本發明實施例的全息信息記錄和/或再現設備示意性光學構造。參照 圖1，全息信息記錄和/或再現設備在全息信息存儲介質300上記錄信息并再現記錄的信 息。具體地說，全息信息記錄和/或再現設備包括電路(未示出)和光學系統，所述光學系 統包括將光照射到全息信息存儲介質300的單側上并接收照射的光的光學頭100。光學頭100包括第一光源110、第一準直透鏡115、第三偏振轉換器120、第三偏振 分光器125、第一聚焦控制單元130和第二聚焦控制單元145、第一反射鏡135和第二反射 鏡140、第一偏振轉換器150、第一偏振分光器155、第二偏振轉換器165、第三反射鏡170、波 長選擇分光器160、第二偏振分光器175、第四反射鏡180、四分之一波片185、物鏡190、會聚 透鏡195和第一光檢測器200。為了讀取伺服信息，光學頭100還包括伺服光學系統，伺服 光學系統包括第二光源210、衍射光柵215、伺服光偏振分光器220、第二準直透鏡225、伺服 光聚焦控制單元230、檢測透鏡235和第二光檢測器240。在圖1中，粗實線表示從第一光源110發射到全息信息存儲介質300的參考光Lll 或再現光L5，長短交替的粗虛線表示從第一光源110發射到全息信息存儲介質300的信號
9光L12，粗虛線表示從全息信息存儲介質300反射到第一光檢測器200的被反射的信號光 L2或被反射的再現光L6，細實線表示從第二光源210發射到全息信息存儲介質300的伺 服光L3，細虛線表示從全息信息存儲介質300反射到第二光檢測器240的被反射的伺服光 L4。第一光源110、第一準直透鏡115和第三偏振轉換器120包括在第一光源單元中， 第一光源單元在記錄模式下發射參考光Lll和信號光L12并在再現模式下發射再現光L5。 第一光源110(例如，發射藍光的半導體激光二極管)發射具有單方向線偏振的用于記錄和 再現的光Li。用于記錄和再現的光Ll在記錄模式下以根據將要記錄的信息的調制狀態發 射并在再現模式下以非調制狀態發射。在下文中，為了便于描述，假設用于記錄和再現的光 Ll的線偏振方向為P偏振方向。第一準直透鏡115將用于記錄和再現的光Ll調整為平衡光。第三偏振轉換器120是根據記錄模式和再現模式之間的轉換來開啟或關閉偏振 轉換功能的有源器件(例如，有源半波片)。第三偏振轉換器120在記錄模式下通過用作 波片來將由第一光源110發射的光偏振轉換為具有例如P偏振和S偏振的偏振分量的光。 此外，第三偏振轉換器120保持不變地傳送由第一光源110發射的光而不用作波片。對于 該有源波片，可使用液晶器件，該液晶器件利用在施加電壓時被排列而具有光軸的液晶的 雙折射特性。例如，當電壓施加到有源半波片時，如果入射光的線偏振方向與有源半波片的 快軸之間的夾角是45°之外的角度(例如，22. 5° )，由于在經過有源半波片時入射光的偏 振方向的旋轉，入射光(例如，P偏振光)被轉換為具有兩個正交的偏振分量(即，P偏振 分量和S偏振分量)的光。P偏振分量和S偏振分量的偏振方向在記錄模式下分別與參考 光Lll和信號光L12對應地旋轉。由于有源半波片的構造是本領域普通技術人員公知的， 所以將在此省略詳細的描述。雖然在當前實施例中將有源半波片描述為偏振轉換器，但是 本發明的各方面不限于此。例如，也可將可驅動波片用作偏振轉換器，所述可驅動波片通過 機械驅動單元在記錄模式下定位于光路上并在再現模式下從光路移開。第三偏振分光器125、第一聚焦控制單元130和第二聚焦控制單元145以及第一反 射鏡135和第二反射鏡140包括在第一光路引導單元中，以引導由第一光源單元發射的參 考光Lll和信號光L12，使得參考光Lll和信號光L12在經過不同的光路之后彼此相交。第三偏振分光器125根據光的偏振方向來確定光的透射或反射。例如，第三分光 器125可透射P偏振光并反射S偏振光。因此，第三偏振分光器125可在通過透射參考光 Ll 1 (例如，在記錄模式下的P偏振光)并反射信號光L12 (例如，在再現模式下的S偏振光) 來使參考光Lll和信號光L12的光路分離。如稍后描述的，從全息信息存儲介質300反射 的一部分信號光L2沿參考光Lll的光路反向經過以被輸入到第三偏振分光器125并被反 射至第一光檢測器120。另外，如稍后描述的，由于在再現模式下，照射到全息信息存儲介質 300上的再現光L5的偏振方向與從全息信息存儲介質300反射的再現光L6的偏振方向正 交，所以第三偏振分光器125可將從全息信息存儲介質300反射的再現光L6與從第一光源 110發射到全息信息存儲介質300的再現光L5的光路分開。第一反射鏡135和第二反射鏡140是光路轉換器的示例，并使參考光Lll和信號 光L12的分離的光路彼此相交。第一聚焦控制單元130和第二聚焦控制單元145分別位于參考光Lll的光路上和
10信號光L12的光路上。第一聚焦控制單元130通過改變物鏡190對參考光Lll的焦點來沿 全息信息存儲介質300的深度方向在不同位置形成參考光Lll的焦點(圖3的F)。同樣 地，第二聚焦控制單元145通過改變物鏡190對信號光L12的焦點來沿全息信息存儲介質 300的深度方向在不同位置形成信號光L12的焦點。在這種情況下，由于信號光L12在被 全息信息存儲介質300中的反射層(圖2中的340)反射之后聚焦在與參考光Lll的焦點 F相同的位置上，所以物鏡190對于信號光L12的焦距比對于參考光Lll的焦距長。即，第 一聚焦控制單元130和第二聚焦控制單元145能夠通過控制參考光Lll和信號光L12的會 聚或發散來控制具有物鏡190的光學系統的數值孔徑和焦距。如上所述，當參考光Lll和 信號光L12沿全息信息存儲介質300的深度方向聚焦在不同的位置上時，可形成記錄信息 的多個信息平面。第一聚焦控制單元130可采用有源中繼透鏡單元。有源中繼透鏡單元包括例如多 個透鏡131和132，其中，至少一個透鏡131沿光軸方向可移動并被驅動單元(未示出)驅 動。同樣地，第二聚焦控制單元145可采用包括多個透鏡146和147的有源中繼透鏡單元。第一偏振轉換器150和第二偏振轉換器165、第一偏振分光器155和第二偏振分光 器175、波長選擇分光器160和第三反射鏡170包括在第二光路引導單元中。第一偏振轉 換器150將入射光以正交的偏振方向進行偏振轉換并可采用半波片。第一偏振轉換器150 可位于第三偏振分光器125和第一偏振分光器155之間的參考光Lll或信號光L12的光路 上。在當前實施例中，第一偏振轉換器150位于在第三偏振分光器125和第一偏振分光器 155之間的信號光L12的光路上。由于被第三偏振分光器125分離的信號光L12具有S偏 振，所以信號光L12被第一偏振轉換器150轉換為P偏振。即，入射到第一偏振分光器155 的參考光Lll和信號光L12具有相同的線偏振分量。當半波片用作第一偏振轉換器150時， 可通過保持入射光的線偏振方向和半波片的快軸之間為45 °來執行P偏振光和S偏振光之 間的轉換。例如，第一偏振分光器155將P偏振光保持不變地透射并反射S偏振光。因此，第 一偏振分光器155將從第一光路引導單元入射的參考光Lll和信號光L12保持不變地透 射。然而，如稍后描述的，在記錄模式下從全息信息存儲介質300反射的信號光L2或在再現 模式下反射的再現光L6從第一偏振分光器155反射，然后沿信號光L12的光路反向行進， 并通過沿參考光Lll的光路反向經過以行進到第三偏振分光器125。第二偏振轉換器165可采用例如有源波片(例如，有源半波片)。由于第二偏振轉 換器165與第三偏振轉換器120相似，因此將不在此詳細描述第二偏振轉換器165的構造。 第二偏振轉換器165在記錄模式下用作波片并在再現模式下透射光而不進行偏振轉換。第 二偏振轉換器165位于在記錄模式下信號光L12與參考光Lll相遇之前且在穿過第一偏振 分光器155之后信號光L12的光路上，并轉換信號光L12的偏振，使得信號光L12的偏振與 參考光Lll的偏振正交。如稍后描述的，為了檢測信號光L2從全息信息存儲介質300反射的一部分信號光 L2，第二偏振轉換器165可在記錄模式下留下一個線偏振光的一部分而不使該部分完全轉 換為另一正交線偏振光。即，當S偏振光在記錄模式下入射時，第二偏振轉換器165可留下 S偏振分量的一部分，同時將其余的光從S偏振分量轉換為P偏振分量。當有源半波片被 用作第二偏振轉換器165時，如果入射光的線偏振方向與有源半波片的快軸之間的角度為
11例如28. 5°，則入射光(例如，S偏振光)的偏振方向在S偏振光穿過有源半波片時旋轉。 因此，S偏振光被轉換為具有主要的P偏振分量和次要的S偏振分量的光。波長選擇分光器160是針對第一光源110的波長(即，用于記錄和再現的光Li) 充當簡單的反射鏡并簡單地透射稍后描述的第二光源210的波長(即，伺服光L3)的二向 色鏡。波長選擇分光器160可執行使參考光Lll和伺服光L3的光路結合的作用，這將在稍 后描述。波長選擇分光器160和第三反射鏡170使光路彎折，從而使彼此相交地穿過第一 偏振分光器155的參考光Lll和信號光L12再次彼此相遇。第二偏振分光器175用作針對參考光Lll的波長和信號光L12的波長的偏振分光 器并透射伺服光L3和L4的波長。即，第二偏振分光器175是波長選擇光學器件。因此，參 考光Lll和信號光L12的利用第二偏振分光器175相遇的光路結合為一個并被引導到物鏡 190，并且如稍后描述的，伺服光L3和L4透射而不改變它們的路徑。由于第一偏振轉換器150和第二偏振轉換器165、第一偏振分光器155和第二偏振 分光器175、波長選擇分光器160以及第三反射鏡170 (包括在第二光路引導單元中)是具 有高光學效率的光學器件，所以與利用簡單的分光器和半反射鏡鏡的傳統的全息信息記錄 和/或再現設備相比，根據本發明的各方面的全息信息記錄和/或再現設備能夠以高的光 學效率記錄和/或再現信息。第四反射鏡180使光路彎折，從而由第二偏振分光器175合并的參考光Lll和信 號光L12被引導向物鏡190。對于伺服光L3和L4以及再現光L5和L6，四分之一波片185改變入射到全息信息 存儲介質300的光的偏振方向以及從全息信息存儲介質300反射的光的偏振方向。即，四 分之一波片185是對于第一光源110和第二光源210均用作波片的雙波長四分之一波片。 被四分之一波片185反射的再現光L6被第三偏振分光器125從用于記錄和再現的光Ll中 分離并可被第一光檢測器200檢測。反射的伺服光L4被伺服光偏振分光器220分離并可 被第二光檢測器240檢測。然而，在記錄模式下從全息信息存儲介質300反射的信號光L2 具有與入射的信號光L12的偏振方向相同的偏振方向。因此，反射的信號光L2可通過經過 與被第二光路引導單元反射的再現光L6的光路相同的光路而被第一光檢測器200檢測。物鏡190是將參考光Lll和信號光L12、再現光L5或伺服光L3會聚在全息信息存 儲介質300的預定區域上的透鏡。物鏡190能夠利用第一聚焦控制單元130和第二聚焦控 制單元145改變參考光Lll和信號光L12在全息信息存儲介質300上的焦點，并可改變光 學系統的數值孔徑。物鏡190使得參考光Lll和信號光L12入射到全息信息存儲介質300 上，護額粗參考光Lll聚焦在全息信息存儲介質300中的焦點(圖3的F)上，信號光L12由 全息信息存儲介質300中的反射層(圖2的340)反射并聚焦在與參考光Lll的焦點F相 同的位置。此外，如稍后描述的，伺服光L3會聚在全息信息存儲介質300中的伺服層(圖 6的320)上。第一光檢測器200檢測由全息信息存儲介質300反射的信號光L2或再現光L6。 還可在第三偏振分光器125和第一光檢測器200之間包括會聚反射的信號光L2或反射的 再現光L6的會聚透鏡195。現在將描述伺服光學系統。根據本發明的各方面，在全息信息記錄和/或再現設
12備中使用的全息信息存儲介質包括伺服層(圖2的320)以及具有用于讀取記錄在伺服層 320中的伺服信息的光學系統光學頭100。第二光源210發射伺服光L3并可采用例如發射紅光的半導體激光二極管。第二 光源210可發射單方向線偏振光，以在伺服光偏振分光器220中根據各自的偏振方向來入 照射到全息信息存儲介質300的伺服光L3和由全息信息存儲介質300反射的伺服光L4分 離。衍射光柵215是將由第二光源210發射的伺服光L3衍射為第0級衍射光和第+1級或 第-1級衍射光并用于利用推挽法來檢測伺服誤差信號的光學構件。第二準直透鏡225將 由第二光源210發射的伺服光L3調整為平行光。伺服光偏振分光器220可采用例如根據 光各自的偏振方向來使入射到全息信息存儲介質300的伺服光L3與從全息信息存儲介質 300反射的伺服光L4分離的偏振分光器。伺服光聚焦控制單元230在全息信息存儲介質 300中沿深度方向改變伺服光的焦點并可采用包括多個透鏡231和232的中繼透鏡，其中， 至少一個透鏡231沿光軸方向可移動地被裝配并被驅動單元(未示出)驅動。檢測透鏡 235使反射的伺服光L4的光斑適當地形成在第二光檢測器240上并可采用例如散光透鏡， 從而可通過散光來檢測聚焦誤差信號。第二光檢測器240包括多個光檢測單元并檢測包含 在全息信息存儲介質300中的伺服層(圖2的230)中的伺服信息和伺服誤差信號。上述 伺服光學系統是利用具有與用于記錄和再現的光的波長不同的波長的伺服光的示例，應該 理解的是，本發明的各方面不限于此。圖2示出了在圖1中示出的全息信息記錄和/或再現設備中裝載的反射全息信息 存儲介質300。參照圖2，在全息信息記錄和/或再現設備中使用的全息信息存儲介質300 是反射存儲介質，并具有以下結構，其中，順序地層疊基底310、伺服層320、緩沖層330、反 射層340、間隔層350、記錄層360和覆蓋層370。伺服層320是記錄伺服信息并反射伺服光(圖1的L3)的層。緩沖層330可由透 明材料或吸收用于記錄和再現的光的波長的材料形成。雖然在圖2中伺服層320位于反射 層340之下，但是應該理解的是，本發明的各方面不限于此。如稍后參照圖9描述的，伺服 層320可以在記錄層360上或在記錄層360中。反射層340反射信號光Ll，從而信號光Ll會聚在全息信息存儲介質300中的焦點 (圖3的F)上。在當前實施例中，反射層340采用由反射具有第一圓偏振的光并透射具有 第二圓偏振的光的材料形成的圓偏振光分離反射層，其中，第一圓偏振方向與第二圓偏振 方向正交。圓偏振光分離反射層可由例如液晶狀態或硬化狀態的液晶膜的膽留型液晶來形 成。膽留型液晶具有一定的結構，從而液晶分子的方向以螺旋圖案扭曲，并能夠通過反射與 螺旋圖案對應的圓偏振光并透射與螺旋圖案的相反方向對應的圓偏振光來將信號光Ll分 離為兩個正交的圓偏振光，其中，反射光保持其初始圓偏振態。此外，反射層340被設計為 透射伺服光L3，并透射參考光L3以降低噪聲。間隔層350是確保記錄層360和反射層340之間的空間的層。間隔層350可被用 于去除由于被反射層340散射或反射的部分光導致的噪聲。記錄層360由感光材料(例如， 光聚合物或熱塑性材料)形成，感光材料的折射率在吸收光時改變。覆蓋層370是保護記 錄層360免受外部影響的層。現在將參照圖3至圖7描述根據本發明實施例的全息信息記錄和/或再現設備的 記錄和/或再現方法。
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首先將描述全息信息記錄和/或再現設備的記錄模式。圖3是示出在記錄模式下 用于將信號光L12和參考光Lll照射到圖2中示出的全息信息存儲介質300上的示意性光 學構造。由于圖3中示出的全息信息存儲介質300的每一層與圖2中示出的那些層相似， 因此這里將省略詳細描述。參照圖3，分別具有P偏振分量和S偏振分量的參考光Lll和信號光L12在沿相 同的光路移動之后通過物鏡190照射到全息信息存儲介質300上。在這種情況下，通過第 一和第二光路引導單元來控制會聚和發散。具體地說，第一聚焦控制單元130和第二聚焦 控制單元145引導參考光Lll和信號光L12，其中，參考光Lll在經過覆蓋層370之后立即 會聚在記錄層360中的焦點F上，信號光L12在穿過覆蓋層370和記錄層360并從反射層 340反射之后會聚在記錄層360中的焦點F上。因此，由于參考光Lll和信號光L12的光斑在焦點F彼此相遇，所以圍繞焦點F形 成體式(bulk-type)干涉條紋。由于這些干涉條紋的圖案根據信號光L12的調制狀態或參 考光Lll和信號光L12的調制狀態而改變，所以可根據干涉條紋來記錄信息。干涉條紋可 通過沿同一側的軌跡記錄來在記錄層360中形成單個信息平面365，或者可通過在沿記錄 層360的深度方向改變焦點的同時形成干涉條紋來將信息記錄在多個平面中。全息信息存 儲介質300可利用顯微全息術法，在顯微全息術法中，針對每個焦點F的干涉圖案中包含單 比特信息，然而應該理解的是，本發明的各方面不限于此。例如，全息信息存儲介質300可 利用體全息法，在體全息法中，利用由于疊置參考光Ll 1和信號光L12的光斑形成的立體干 涉條紋同時記錄多條信息。參照圖3描述的參考光Lll和信號光L12的描述是針對信號光L12的數值孔徑與 參考光Lll的數值孔徑相同的情況的。然而，應該理解的是，本發明的各方面不限于此。如 上所述，可通過利用第一聚焦控制單元130和第二聚焦控制單元145以及物鏡190來控制 光學系統的數值孔徑。因此，根據其它方面，物鏡190對于參考光Lll的數值孔徑可與對于 信號光L12的數值孔徑不同。圖4是當對于信號光L12的數值孔徑小于對于參考光Lll的數值孔徑時，用于將 參考光Lll和信號光L12照射到圖2中示出的全息信息存儲介質300上的示意性光學構造。 由于圖4中的標號與圖3中的標號相同，所以在此省略對圖4的組件的詳細描述。參照圖4，由于物鏡190對于信號光L12的數值孔徑相對較小，所以在相同的光束 寬度的情況下，信號光L12的焦距相對較長。因此，在信號光L12從反射層340反射之后， 信號光L12的光斑形成在焦點F上。然而，由于物鏡190對于參考光Lll的數值孔徑相對 較大，所以在相同的光束寬度的情況下，參考光Lll的焦距相對較短。因此，參考光Lll的 光斑直接形成在焦點F上。通過形成如上所述的光學構造，可獲得至少對于信號光L12具有較小的數值孔徑 的光學系統。因此，在光學裝置的設計中允許的偏差或在光學頭的制造工藝中的組裝公差 的情況下可獲得余量。圖5示出了照射到圖2中示出的全息信息存儲介質300上的信號光L12和參考光 Lll的偏振態。參照圖5，具有不同的線偏振分量的參考光Lll和信號光L12入射到四分之 一波片185。例如，參考光Lll以P偏振態入射到四分之一波片185，信號光L12以S偏振 態入射到四分之一波片185。四分之一波片185是將線偏振光轉換為圓偏振光以及將圓偏
14振光轉換為線偏振光的光學構件。根據偏振態，信號光L12的偏振在穿過四分之一波片185 之后被轉換為左旋圓偏振L，參考光Lll的偏振在穿過四分之一波片185之后被轉換為右旋 圓偏振R。具有左旋圓偏振L的信號光L12通過由反射層340不變地反射而保持其初始偏 振態。反射的具有左旋圓偏振L的信號光L2聚焦在信息平面365中。然而，具有右旋圓偏 振R的參考光Lll在穿過覆蓋層370之后立即直接在信息平面365上聚焦。由于反射的信 號光L2和參考光Lll在信息平面365中沿相反方向相遇并具有相反的圓偏振方向，所以反 射的信號光L2的電場矢量沿與參考光Lll的電場矢量的方向相同的方向旋轉，因此，在信 息平面365中出現干涉。這種干涉使得信息被記錄在由感光材料制成的記錄層360上。從反射層340反射的信號光L2在焦點F處形成干涉條紋并經由覆蓋層370繼續 前進至全息信息存儲介質300的外部。由于反射的信號光L2保持左旋圓偏振態L，所以反 射的信號光L2在穿過四分之一波片185之后被轉換為S偏振光。參照圖1，作為S偏振光的反射的信號光L2從第二偏振分光器175反射并穿過第 二偏振轉換器165。由于第二偏振轉換器165在記錄模式下是有源的，所以反射的信號光 L2被偏振轉換。如上所述，當在記錄模式下S偏振光入射到第二偏振轉換器165時，第二 偏振轉換器165留下S偏振分量的一部分不轉換，同時將剩余的S偏振分量轉換為P偏振 分量。具有一部分S偏振分量的反射的信號光L2從第一偏振分光器155反射并沿參考光 Lll的光路反向移動。即，從第一偏振分光器155反射的具有S偏振分量的信號光L2在穿 過第一反射鏡135和第一聚焦控制單元130之后入射到第三偏振分光器125。在當前實施 例中，由于第三偏振分光器125反射S偏振光，所以沿參考光Lll的光路反向移動并入射到 第三偏振分光器125的信號光L2繼續進入第一光檢測器200。如上所述，在記錄模式下被第一光檢測器檢測的信號光L2上的信息可用于聚焦 伺服，從而通過控制第一聚焦控制單元130和第二聚焦控制單元145來將參考光Lll和信 號光L12聚焦在全息信息存儲介質300中的信息平面365上。現在將參照圖6描述根據當前實施例的全息信息記錄和/或再現設備的伺服信息 檢測。圖6示出了照射圖2中示出的全息信息存儲介質上并從其上反射的伺服光。由于圖 6中示出的全息信息存儲介質300的各個層與圖2中示出的各個層相似，所以將在此省略詳 細描述。參照圖6，單方向線偏振光(例如，作為P偏振光的伺服光L3)經由四分之一波片 185和物鏡190入射到全息信息存儲介質300。伺服光L3在穿過四分之一波片185時被從 P偏振光轉換為左旋圓偏振光。入射到全息信息存儲介質300的伺服光L3從伺服層320反 射。在這種情況下，由于伺服光L3的偏振矢量的旋轉方向不改變而光的方向變為反方向， 所以左旋圓偏振光被轉換為右旋圓偏振光。反射的伺服光L4在穿過四分之一波片185時 被轉換為S偏振光，并沿入射的伺服光L3的光路反向移動。參照回圖1，反射的伺服光L4 穿過第二偏振分光器175和波長選擇分光器160而不改變光路，在穿過伺服光聚焦控制單 元230和第二準直透鏡225之后從伺服光偏振分光器220反射并被第二光檢測器240檢測。 由于在全息信息存儲介質300的伺服層320中包含了關于軌道的信息，所以可通過讀取包 含在伺服層320中的伺服信息來執行用體式干涉條紋記錄的記錄標志的尋軌。現在將參照圖7描述根據的全息信息記錄和/或再現設備的再現模式。圖7示出 了照射到圖2中示出的全息信息存儲介質300上的再現光的偏振態。
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參照圖7，具有與參考光Lll的偏振方向相同的偏振方向的再現光L5照射在全息 信息存儲介質300上用于再現。在這種情況下，由于第三偏振轉換器120不執行偏振轉換 操作，所以再現光L5以與參考光Lll的偏振方向相同的偏振方向(例如，P偏振方向)被引 導到全息信息存儲介質300。通過利用位于再現光L5的光路上的第一聚焦控制單元130， 再現光L5的焦點可形成在全息信息存儲介質300的期望的信息平面365中。作為P偏振 光的再現光L5被四分之一波片185轉換為右旋圓偏振光R并經由物鏡190入射到全息信 息存儲介質300。聚焦在信息平面165上的再現光L5從具有包含在干涉條紋中的信息的 信息平面365反射，所述干涉條紋形成在信息平面365上。S卩，以右旋圓偏振態入射的再現 光從其上記錄有信息的信息平面365衍射(S卩，反射)。由于從信息平面365反射的再現 光L6的方向改變而電場矢量的旋轉方向未改變，所以反射的再現光L6變為左旋圓偏振態。 作為左旋圓偏振光L的反射的再現光L6被四分之一波片185轉換為S偏振光并沿入射的 再現光L5的光路反向移動。如上所述，反射的再現光L6從第三偏振分光器125反射并被 第一光檢測器200檢測。圖8是通過修改根據上述實施例的第二光路引導單元獲得的示例，并且圖8示出 了在圖1中示出的全息信息記錄和/或再現設備的區域A中包括的光學器件結合為一體的 構造。參照圖8，第一偏振分光器251和第二偏振分光器265以及波長選擇分光器261是立 方分光器，第三反射鏡225可包括立方棱鏡。第一偏振分光器251和第三反射鏡255通過 結合為一體地包括在第一光學器件250中。相似地，第二偏振分光器265和波長選擇分光 器261通過結合為一體地包括在第二光學器件260中。第二偏振轉換器165可設置在第三 反射鏡255和第二偏振分光器265之間。圖9是根據如上所述的實施例的第二光路引導單元的另一示例，并且圖9示出了 通過使在圖1中示出的全息信息記錄和/或再現設備的區域A中包括的光學器件結合為一 體而獲得的光學器件270。第一偏振分光器271和第二偏振分光器281以及波長選擇分光 器279是立方分光器，第三反射鏡273可包括立方棱鏡。第二偏振轉換器275是有源半波 片并可位于第三反射鏡273和第二偏振分光器281之間。通過在第一偏振分光器271和波 長選擇分光器279之間設置具有與第二偏振轉換器275的厚度相同的厚度的透明片277，可 補償由第三反射鏡273和第二偏振分光器281之間的偏振轉換器275導致的厚度差。參照圖8和圖9描述的修改僅僅是示例，根據本發明的其它方面，可提供其它各種 修改。例如，參照回圖1，第一偏振分光器155和波長選擇分光器160可結合為一體，和/或 第三反射鏡170和第二偏振分光器175可結合為一體。這種組件結合為一體的光學構造可 減小光學部件的安裝空間。在圖8和圖9中，參考光L11、信號光L12和L2、伺服光L3和L4 以及再現光L5和L6的光路與參照圖1描述的光路相同。圖10是根據本發明另一實施例的全息信息記錄和/或再現設備的示意性光學構 造。參照圖10，全息信息記錄和/或再現設備在全息信息存儲介質600上記錄信息并再現 記錄的信息。此外，全息信息記錄和/或再現設備包括電路(未示出)和光學頭400，所述 光學頭400將光照射到全息信息存儲介質600的單側上并接收照射的光。光學頭400包括 第一光源410、第四偏振分光器415、第一準直透鏡420、第三偏振轉換器425、第三偏振分 光器430、第一聚焦控制單元435和第二聚焦控制單元450、第一反射鏡440和第二反射鏡 445、第一偏振轉換器455和第二偏振轉換器470、第一偏振分光器460和第二偏振分光器
16480、波長選擇分光器465、第三反射鏡475、第四偏振轉換器485、第四反射鏡490、四分之一 波片495、物鏡500、第一光檢測器510和第二光檢測器520、會聚透鏡505和第一光檢測透 鏡515。為了讀取伺服信息，光學頭400還可包括伺服光學系統，伺服光學系統包括第二光 源530、衍射光柵535、伺服光偏振分光器540、第二準直透鏡545、伺服光聚焦控制單元550、 第二檢測透鏡555和第三光檢測器560。在圖10中，粗實線表示從第一光源410發射到全息信息存儲介質600的參考光 Lll或再現光L5，長短交替的粗虛線表示從第一光源410發射到全息信息存儲介質600的 信號光L12，粗虛線表示從全息信息存儲介質600反射到第二光檢測器520的反射信號光 L2，長短短交替的粗虛線表示從全息信息存儲介質600反射到第一光檢測器510的反射再 現光L6，細實線表示從第二光源530發射到全息信息存儲介質600的伺服光L3，細虛線表 示從全息信息存儲介質600反射到第三光檢測器560的反射伺服光L4。與參照圖1描述的全息信息記錄和/或再現設備的光學構件相似的根據當前實施 例的光學構件將比如上參照圖1的描述不詳細地描述。第一光源410、第四偏振分光器415、第一準直透鏡420和第三偏振轉換器425包 括在第一光源單元中，第一光源單元在記錄模式下發射參考光Lll和信號光L12，在再現模 式下發射再現光L5。第一光源410根據將要記錄的信息發射在記錄模式下具有調制的單方向線偏振 且在再現模式下具有非調制的單方向線偏振的用于記錄和再現的光Li。例如，第一光源 410可采用發射藍光的半導體激光二極管。第四偏振分光器415具有單方向線偏振的光Ll保持不變地透射并反射具有與光 Ll的偏振正交的線偏振的光。如稍后描述的，由于在記錄模式下從全息信息存儲介質600 反射的信號光L2的偏振與在相同的光路上的用于記錄和再現的光Ll的偏振正交，所以反 射的信號光L2被反射到第二光檢測器520。例如，當第一光源410發射作為P偏振光的用 于記錄和再現的光Ll時，從全息信息存儲介質600反射的信號光L2具有S偏振。因此，反 射的信號光L2從第四偏振分光器415反射到第二光檢測器520。第三偏振轉換器425的光學發射表面被分為在其中心的第一偏振轉換區425a和 圍繞中心的第一透明區425b。第一偏振轉換區425a在記錄模式下將由第一光源410發射 的P偏振光偏振轉換為S偏振光，并在再現模式下傳送由第一光源410發射的P偏振光而不 進行偏振轉換。第一透明區425b傳送由第一光源410發射的P偏振光而不進行偏振轉換 而無論是記錄模式或再現模式。因此，在用于記錄和再現的光Ll穿過第三偏振轉換器425 時，用于記錄和再現的光Ll被分為通過穿過偏振轉換區425a而被偏振轉換的信號光L12 和穿過第一透明區425b而未進行偏振轉換的參考光L11。雖然在圖10中參考光Lll看來 似乎是穿過了偏振轉換區425a，但是這只是為了方便繪圖而不表示參考光Lll穿過偏振轉 換區425a。雖然在當前實施例中偏振轉換區425a在中心并且第一透明區425b在周圍區域 中，但是應該理解的是，本發明各方面不限于此。即，根據其他方面，偏振轉換區425a在周 圍區域中并且第一透明區425b在中心。第三偏振分光器430、第一聚焦控制單元435和第二聚焦控制單元450、第一反射 鏡440和第二反射鏡445包括在第一光路引導單元中，第一光路引導單元引導參考光Lll
17和信號光L12，使得參考光Lll和信號光L12在經過不同的光路之后彼此相交。由于包括 在第一光路引導單元中的光學器件與參照圖1描述的光學器件相似，因此在此將不描述它 們。然而，與參照圖1描述的不同，由于雖然反射的信號光L2通過沿參考光Lll的光路反 向移動而被從第一偏振分光器460引導到第三偏振分光器430，但是由于反射的信號光L2 的偏振方向與參考光Ll 1的偏振方向相同，所以反射的信號光L2穿過第三偏振分光器430， 因此第一光檢測器510不檢測反射的信號光L2。第一偏振轉換器455和第二偏振轉換器470、第一偏振分光器460和第二偏振分光 器480、波長選擇分光器465以及第三反射鏡475包括在第二光路引導單元中。這些包括在 第二光路引導單元中的光學器件與參照圖1描述的光學器件相似。此外，與參照圖8和圖 9描述的修改示例相似，包括在第二光路引導單元中的光學器件可結合為一體。例如，第二 偏振轉換器470、第一偏振分光器460和第二偏振分光器480、波長選擇分光器465和/或 第三反射鏡475可結合為一體以作為單個光學部件(例如參照圖9描述的修改示例)。反射的信號光L2的光路或反射的再現光L6的光路與參照圖1中描述的光路不 同，這將在稍后描述。第四偏振轉換器485位于第二偏振分光器480和第四反射鏡490之間。第四偏振 轉換器485與第三偏振轉換器425對應，第四偏振轉換器485的光學發射表面被分為在中 心的第二偏振轉換區485a和圍繞中心的第二透明區485b。第二偏振轉換區485a在記錄模 式下將P偏振光偏振轉換為S偏振光并將S偏振光偏振轉換為P偏振光，并在再現模式下 傳輸光而不進行偏振轉換。由于穿過光通量的中心的信號光L12或穿過光通量的中心周圍 的參考光Lll即使在光穿過第一光路引導單元和第二光路引導單元的情況下也保持空間 分布，所以信號光L12穿過第二偏振轉換區485a，參考光Lll穿過第二透明區485b。此外， 穿過第二偏振轉換區485a的信號光L12被偏振轉換，穿過第二透明區485b的參考光Lll 未被偏振轉換。如上所述，分別對應于擴張光通量和收縮光通量的參考光Lll和信號光L12照射 到全息信息存儲介質600上。雖然當前實施例提供了與第三偏振轉換器425對應的第四偏 振轉換器485，使得第二偏振轉換區485a處于中心區域并且第二透明區485b處于周圍區 域，應該理解的是，本發明的各方面不限于此。第一光檢測器510檢測從全息信息存儲介質600反射的再現光L6。還可在第三偏 振分光器430和第一光檢測器510之間包括用于會聚反射的再現光L6的會聚透鏡505。第二光檢測器520檢測從全息信息存儲介質600反射的信號光L2。還可在第四偏 振分光器415和第二光檢測器520之間包括用于將反射的信號光L2的光斑適當地會聚在 第二光檢測器520上的第一檢測透鏡515。由于伺服光系統的每個組件與參照圖1描述的組件相似，所以在此將不描述伺服 光系統。圖11示出了在圖10中示出的全息信息記錄和/或再現設備中裝載的反射全息 信息存儲介質。參照圖11，全息信息存儲介質600是反射存儲介質并具有順序層疊的基底 610、反射層620、間隔層630、記錄層640、伺服層650和覆蓋層660的結構。根據當前實施例的全息信息存儲介質600具有與參照圖2描述的全息信息存儲介 質300不同的反射層620的特性以及不同的伺服層650的位置。伺服層650的位置不限于
18如參照圖2描述的在反射層620上方的位置，并可根據其它方面位于另一位置。反射層620包括普通反射膜材料。此外，與圖2中示出的全息信息存儲介質300 的反射層340不同，當作為圓偏振光的入射光從反射層620反射時，圓偏振光的偏振方向改 變。將參照圖12至圖14描述記錄模式下、伺服過程中和再現模式下的偏振態。現在將參照圖12描述入射到全息信息存儲介質600的信號光L12和參考光Lll的 偏振態。參照圖12，具有相同線偏振的參考光Lll和信號光L12入射到四分之一波片495。 例如，參考光Lll和信號光L12以P偏振態入射到四分之一波片495。在參考光Lll和信號 光L12穿過四分之一波片495時，參考光Lll和信號光L12的偏振態變為右旋圓偏振R。當具有右旋圓偏振R的信號光L12從反射層620反射時，信號光L12被轉換為左 旋圓偏振L。具有左旋圓偏振L的反射的信號光L2聚焦在信息平面665上。然而，具有右 旋圓偏振R的參考光Lll在穿過覆蓋層660之后立即直接聚焦在信息平面665上。由于在 信息平面665中相遇的反射的信號光L2和參考光Lll沿相反方向移動并具有相反的圓偏 振方向，所以在信息平面665中發生干涉。這種干涉使得信息被記錄在包含感光材料的記 錄層640上。從反射層620反射的信號光L2在焦點F形成干涉條紋并經由覆蓋層660繼續前 進至全息信息存儲介質600的外部。由于反射的信號光L2保持左旋圓偏振態L，所以反射 的信號光L2在穿過四分之一波片495之后被轉換為S偏振光。參照回圖10，S偏振的反射的信號光L2穿過第四偏振轉換器485。由于位于光通 量的中心區域的反射的信號光L2即使被反射也保持其狀態，所以反射的信號光L2在穿過 第四偏振轉換器485的第二偏振轉換區485a之后被偏振轉換為P偏振光。因此，反射的信 號光L2保持不變地穿過第二偏振分光器480并沿參考光Lll的光路反向移動。即，反射的 信號光L2在穿過第四偏振轉換器485的第二偏振轉換區485a、第二偏振分光器480、第一 反射鏡440、第一聚焦控制單元435、第三偏振分光器430、第三偏振轉換器425的第一偏振 轉換區425a以及第一準直透鏡420之后入射到第四偏振分光器415。在這種情況下，由于 反射的信號光L2被第三偏振轉換器425的第一偏振轉換區425a偏振轉換為S偏振光，所 以反射的信號光L2從第四偏振分光器415反射并被引導到第二光檢測器520。如上所述， 在記錄模式下被第二光檢測器520檢測的反射信號光L2上的信息可用于聚焦伺服，從而通 過控制第一聚焦控制單元435和第二聚焦控制單元450來將參考光Lll和信號光L12聚焦 在全息信息存儲介質600中的信息平面665上。現在將參照圖13描述根據當前實施例的全息信息記錄和/或再現設備的伺服信 息檢測。圖13示出了入射到圖11中示出的全息信息存儲介質600上的伺服光L3和L4。 在圖13中，由于全息信息存儲介質600的每個層與圖11中示出的層相似，所以在此將不描 述這些層。參照圖13，單方向偏振光(例如，P偏振的伺服光L3)在穿過四分之一波片495和 物鏡500之后入射到全息信息存儲介質600。伺服光L3被四分之一波片495從P偏振光轉 換為左旋圓偏振光。入射到全息信息存儲介質600的伺服光L3從伺服層650反射。在這 種情況下，由于伺服光L3的偏振矢量選擇方向不變而光的移動方向與初始方向相反，所以 左旋圓偏振光被轉換為右旋圓偏振光。反射的伺服光L4被四分之一波片495轉換為S偏 振光并沿伺服光L3的光路反向移動。參照回圖10，反射的伺服光L4穿過第二偏振分光器
19480和波長選擇分光器465而不改變光路，穿過伺服光聚焦控制單元550和第二準直透鏡 545，從伺服光偏振分光器540并被第二光檢測器560檢測。檢測的伺服信息被光學頭400 利用以在記錄或再現模式下執行尋軌。現在將參照圖14描述根據當前實施例的全息信息記錄和/或再現設備的再現模 式。圖14示出了入射到圖11中示出的全息信息存儲介質600的再現光L5和L6的偏振態。參照圖14，為了再現，將具有與參考光Lll的偏振方向相同的偏振方向的再現光 L5照射到全息信息存儲介質600。在這種情況下，由于第三偏振轉換器425和第四偏振轉 換器485不執行偏振轉換操作，所以再現光L5以與參考光Lll的偏振方向相同的偏振方向 (例如，P偏振方向)被引導到全息信息存儲介質600。再現光L5的P偏振被四分之一波 片495轉換為右旋圓偏振R，并經由物鏡500入射到全息信息存儲介質600。聚焦在信息平 面665上的再現光L5從具有形成在信息平面665上的干涉條紋上的信息的信息平面665 反射。即，以右旋圓偏振態入射的再現光L5由于干涉條紋而從記錄有信息的信息平面665 被衍射(即，反射)，并被引導到物鏡500。由于只有從信息平面665反射的再現光L6的方 位改變而電場矢量的旋轉方向未改變，所以反射的再現光L6變為左旋圓偏振態。具有左旋 圓偏振L的反射的再現光L6被四分之一波片495轉換為S偏振光，從第二偏振分光器480 反射，穿過第三反射鏡475、第二偏振轉換器470、第一偏振分光器460、第一反射鏡440和 第一聚焦控制單元435，并被引導到第三偏振分光器430。如上所述，從全息信息存儲介質 600反射的再現光L6從第三偏振分光器430反射并被第一光檢測器510檢測。已經參照如上所述的實施例描述了根據本發明的各方面的全息信息記錄和/或 再現設備。在上述實施例中，雖然參考光和再現光具有P偏振光且信號光具有S偏振光，但 是應該理解的是，本發明的各方面不限于此，根據其它方面，偏振態可以相反。此外，在上述 實施例中，雖然全息信息記錄和/或再現設備執行記錄和再現，但是本發明的各方面可僅 用于記錄或僅用于再現。此外，在上述實施例中，雖然伺服光的波長與用于記錄和再現的光 的波長不同，但是本發明的各方面不限于此。例如，本發明的其它方面甚至可以應用從用于 記錄或再現的光提取的伺服信息和伺服誤差信號。如上所述，根據本發明的各方面，通過使信號光和參考光入射在全息信息存儲介 質的單側上，可降低光學系統的復雜度，并可提高光學系統的效率。雖然已經示出并描述了本發明的一些實施例，但是本領域技術人員應該理解，在 不脫離本發明的原理和精神的情況下，可以在實施例中進行改變，本發明的范圍在權利要 求書及其等同物中限定。
20
權利要求
一種用于將信息記錄到全息信息存儲介質和/或從全息信息存儲介質再現信息的全息信息記錄和/或再現設備，所述全息信息記錄和/或再現設備包括第一光源單元，在記錄模式下發射參考光和信號光，參考光和信號光均是線偏振光并彼此正交；第一光路引導單元，引導由第一光源單元發射的參考光和信號光，使得參考光和信號光在經過不同的光路之后在第一交叉點彼此相交；第二光路引導單元，包括第一偏振轉換器，位于參考光或信號光的在第一交叉點之前的光路上；第一偏振分光器，位于參考光和信號光的第一交叉點處；至少一個第一光路轉換器，引導參考光和/或信號光，使得參考光和信號光在第一交叉點之后的第二交叉點再次相交；第二偏振轉換器，位于信號光的穿過第一偏振分光器之后且在第二交叉點之前的光路上；第二偏振分光器，位于第二交叉點處，以使參考光和信號光的光路結合；物鏡單元，將穿過第二偏振分光器的參考光和信號光照射到全息信息存儲介質的單側上。
2.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一偏振轉換器位于信號 光的在第一交叉點之前的光路上，并將信號光的偏振方向轉換為正交方向。
3.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一偏振轉換器是半波片。
4.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第二偏振轉換器在記錄模 式下將信號光的偏振方向轉換為正交方向并在再現模式下傳送再現光而不進行偏振轉換。
5.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第二偏振轉換器是有源半 波片。
6.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一偏振轉換器、第二偏 振轉換器、第一偏振分光器、第二偏振分光器、所述至少一個第一光路轉換器和/或第二偏 振轉換器結合為一體。
7.如權利要求6所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中 第一偏振分光器和第二偏振分光器是立方偏振分光器；所述至少一個第一光路轉換器包括轉換信號光的光路的第一立方棱鏡和轉換參考光 的光路的第二立方棱鏡。
8.如權利要求7所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中 第一偏振分光器和第一立方棱鏡結合為一體；第二偏振分光器和第二立方棱鏡結合為一體； 第二偏振轉換器位于第一立方棱鏡和第二偏振分光器之間。
9.如權利要求8所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中 第二偏振轉換器是有源半波片；第二光路引導單元還包括具有與第二偏振轉換器的厚度相同的厚度且位于第一偏振 分光器和第二立方棱鏡之間的透明片；第一偏振分光器、第二偏振分光器、第一立方棱鏡、第二立方棱鏡、第二偏振轉換器和 透明片結合為一體。
10.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括2第一聚焦控制單元，位于參考光的在第一光源單元和物鏡單元之間的光路上，以控制 照射到全息信息存儲介質上的參考光的聚焦深度；第二聚焦控制單元，位于信號光的在第一光源單元和物鏡單元之間的光路上，以控制 照射到全息信息存儲介質上的信號光的聚焦深度。
11.如權利要求10所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一聚焦控制單元和第 二聚焦控制單元是有源中繼透鏡，在所述第一聚焦控制單元和第二聚焦控制單元中，至少 一個透鏡沿光軸方向被驅動。
12.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括伺服光學系 統，以讀取記錄在全息信息存儲介質上的伺服信息。
13.如權利要求12所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，伺服光學系統包括第二光源單元，發射作為線偏振光且具有與第一光源的光的波長不同的波長的伺服光；伺服光偏振分光器，將由第二光源單元發射的伺服光和從全息信息存儲介質反射的伺 服光分離至不同的光路；伺服光檢測器，檢測從全息信息存儲介質反射并被伺服光偏振分光器分離的伺服光。
14.如權利要求13所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中所述至少一個第一光路轉換器包括波長選擇分光器，以使參考光或信號光的在第一偏 振分光器之后的光路以及由第二光源單元發射的伺服光的光路結合；第二偏振分光器具有波長選擇性，從而透射或反射伺服光。
15.如權利要求13所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，伺服光學系統還包括伺 服光聚焦控制單元，以控制伺服光在全息信息存儲介質中的聚焦深度。
16.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，物鏡單元對于信號光的 數值孔徑和對于參考光的數值孔徑相同。
17.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，物鏡單元對于信號光的 數值孔徑小于物鏡單元對于參考光的數值孔徑。
18.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，信息在焦點上記錄為單 比特。
19.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，物鏡單元包括四分之一波片，將參考光和信號光偏振轉換為彼此正交偏振；物鏡，通過直接將參考光聚焦在全息信息存儲介質的焦點上、從全息信息存儲介質的 反射層反射信號光而不進行偏振轉換以及將反射的信號光聚焦在參考光的焦點上，來使信 息通過沿全息信息存儲介質的深度方向圍繞焦點形成的干涉條紋記錄。
20.如權利要求19所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一光源單元包括第一光源，發射光；第三偏振轉換器，根據記錄模式或再現模式來對發射的光進行偏振轉換。
21.如權利要求20所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第三偏振轉換器在記錄 模式下將發射的光偏振轉換為彼此正交的兩個線性偏振分量，并在再現模式下將發射的光 偏振轉換為與參考光的偏振方向相同的偏振方向。
22.如權利要求20所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中第一光源發射具有與參考光的偏振方向相同的偏振方向的光； 第三偏振轉換器在記錄模式下將發射的光偏振轉換為具有兩個正交線偏振分量，并在 再現模式下透射入射的光而不進行偏振轉換。
23.如權利要求22所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第三偏振轉換器是有源 半波片。
24.如權利要求19所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一光路引導單元包括第三偏振分光器，分離信號光和參考光；至少一個第二光路轉換器，將分離的信號光和參考光引導為彼此相交。
25.如權利要求19所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括檢測在再現 模式下從全息信息存儲介質反射的再現光的第一光檢測器。
26.如權利要求25所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一光路引導單元包括第三偏振分光器，在記錄模式下分離信號光和參考光，在再現模式下將從全息信息存 儲介質反射的再現光沿參考光的光路反射至第一光檢測器；至少一個第二光路轉換器，在記錄模式下將分離的信號光和參考光引導為彼此相交， 在再現模式下將從全息信息存儲介質反射的再現光沿參考光的光路反向移動至第三偏振 分光器。
27.如權利要求25所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第二偏振轉換器在記錄 模式下偏振轉換從全息信息存儲介質反射的信號光，從而反射的信號光包括一部分，所述 一部分具有在相同的光路上的參考光的偏振分量，并使得反射的信號光沿參考光的光路反 向移動，以被第一光檢測器檢測。
28.如權利要求1所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，物鏡單元包括 第四偏振轉換器，將參考光和信號光偏振轉換為沿相同的偏振方向的線偏振光； 四分之一波片，將參考光和信號光偏振轉換為相同方向的圓偏振光；物鏡，通過直接將參考光聚焦在全息信息存儲介質的焦點上、從全息信息存儲介質的 反射層反射信號光并偏振轉換以及將反射的信號光聚焦在參考光的焦點上，來使信息通過 沿全息信息存儲介質的深度方向圍繞焦點形成的干涉條紋記錄。
29.如權利要求28所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一光源單元包括 第一光源，發射光；第三偏振轉換器，根據記錄模式或再現模式對發射的光進行偏振轉換。
30.如權利要求28所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第三偏振轉換器在記錄 模式下將發射的光偏振轉換為彼此正交的兩個線性偏振分量，并在再現模式下將發射的光 偏振轉換為具有與參考光的偏振相同的偏振。
31.如權利要求29所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中 第一光源發射具有與參考光的偏振相同的偏振的光；第三偏振轉換器在記錄模式下將所述發射的光偏振轉換為具有兩個彼此正交的線偏 振分量，并在再現模式下傳送所述發射的光而不進行偏振轉換。
32.如權利要求31所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中4第三偏振轉換器包括無論記錄模式或再現模式下始終傳送所述發射的光而不進行偏 振轉換的第一透明區和在記錄模式下偏振轉換發射的光的第一偏振轉換區，第四偏振轉換器包括分別與第一透明區和第一偏振轉換區對應的第二透明區和第二 偏振轉換區，第二透明區無論記錄模式或再現模式下始終傳送入射的光而不進行偏振轉 換，第二偏振轉換區在記錄模式下偏振轉換所述發射的光。
33.如權利要求29所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括 第四偏振分光器，位于第一光源和第三偏振轉換器之間；第二光檢測器，位于第四偏振分光器的一側，其中，從全息信息存儲介質反射的信號 光通過第四偏振轉換器被偏振轉換為具有與在相同的光路上的參考光的偏振光的方向相 同的方向，沿參考光路的光路反向移動，被第三偏振轉換器偏振轉換，被第四偏振分光器分 離，并被第二光檢測器檢測。
34.如權利要求28所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括在再現模式 下檢測從全息信息存儲介質反射的再現光的第一光檢測器。
35.如權利要求34所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一光路引導單元包括第三偏振分光器，在記錄模式下分離信號光和參考光，在再現模式下將從全息信息存 儲介質反射的再現光沿參考光的光路反射至第一光檢測器；至少一個第二光路轉換器，在記錄模式下將分離的信號光和參考光引導為彼此相交， 在再現模式下引導從全息信息存儲介質反射的再現光沿參考光的光路反向移動至第三偏 振分光器。
36.一種用于將信息記錄到全息信息存儲介質和/或從全息信息存儲介質再現信息的 全息信息記錄和/或再現設備，所述全息信息記錄和/或再現設備包括第一光源單元，在記錄模式下發射參考光和信號光，參考光和信號光均是線偏振光并 彼此正交；第一光路引導單元，引導由第一光源單元發射的參考光和信號光，使得參考光和信號 光在穿過不同的光路之后在第一交叉點彼此相交；第二光路引導單元，引導參考光和/或信號光，使得參考光和信號光在穿過不同的光 路之后在第一交叉點之后的第二交叉點再次相交；物鏡單元，將穿過第二偏振分光器的參考光和信號光照射到全息信息存儲介質的單側上。
37.如權利要求36所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第二光路弓I導單元包括 位于信號光的在第一交叉點之前的光路上的第一偏振轉換器，以將信號光的偏振轉換為正 交方向。
38.如權利要求37所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第二光路弓I導單元包括 第二偏振轉換器，以在記錄模式下將信號光的偏振方向轉換為正交方向，并在再現模式下 傳送再現光而不進行偏振轉換。
39.如權利要求36所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括第一聚焦控制單元，位于參考光的在第一光源單元和物鏡單元之間的光路上，以控制 照射到全息信息存儲介質上的參考光的聚焦深度；第二聚焦控制單元，位于信號光的在第一光源單元和物鏡單元之間的光路上，以控制 照射到全息信息存儲介質上的信號光的聚焦深度。
40.如權利要求36所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括伺服光學系 統，以讀取記錄在全息信息存儲介質上的伺服信息。
41.如權利要求40所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，伺服光學系統包括 第二光源單元，發射作為線偏振光且具有與第一光源的光的波長不同的波長的伺服光；伺服光偏振分光器，將由第二光源單元發射的伺服光和從全息信息存儲介質反射的伺 服光分離至不同的光路；伺服光檢測器，檢測從全息信息存儲介質反射并被伺服光偏振分光器分離的伺服光。
42.如權利要求36所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，物鏡單元包括 四分之一波片，將參考光和信號光偏振轉換為彼此正交地偏振；物鏡，通過直接將參考光聚焦在全息信息存儲介質的焦點上、從全息信息存儲介質的 反射層反射信號光而不進行偏振轉換以及將反射的信號光聚焦在參考光的焦點上，來使信 息通過沿全息信息存儲介質的深度方向圍繞焦點形成的干涉條紋記錄。
43.如權利要求42所述的全息信息記錄和/或再現設備，其中，第一光源單元包括 第一光源，發射光；第三偏振轉換器，根據記錄模式或再現模式來對所述發射的光進行偏振轉換。
44.如權利要求42所述的全息信息記錄和/或再現設備，所述設備還包括第一光檢測 器，以檢測在再現模式下從全息信息存儲介質反射的再現光。
45.一種用于將信息記錄到全息信息存儲介質和/或從全息信息存儲介質再現信息的 全息信息記錄和/或再現設備，所述全息信息記錄和/或再現設備包括第一光路引導單元，引導均為線偏振光并彼此正交的參考光和信號光，使得參考光和 信號光在穿過不同的光路之后在第一交叉點彼此相交；第二光路引導單元，引導參考光和/或信號光，使得參考光和信號光在穿過不同的光 路之后在第一交叉點之后的第二交叉點再次相交；物鏡單元，將穿過第二偏振分光器的參考光和信號光照射到全息信息存儲介質的單側上。
46.一種將信息記錄到全息信息存儲介質的方法，該方法包括以下步驟 發射均為線偏振并彼此正交的參考光和信號光；引導發射的參考光和發射的信號光，使得參考光和信號光在穿過不同的光路之后在第 一交叉點彼此相交；使參考光和信號光的光路結合；將參考光和信號光照射到全息信息存儲介質的單側上。
全文摘要
一種全息信息記錄和/或再現設備，所述全息信息記錄和/或再現設備包括光源單元，發射參考光和信號光；第一光路引導單元，引導所述光彼此相交；第二光路引導單元，具有位于參考光或信號光之一的光路上的第一偏振轉換器、位于參考光和信號光的交叉點的第一偏振分光器、引導參考光和信號光以使得參考光和信號光在再次彼此相交的光路轉換器、位于信號光的與參考光相交之前的光路上的第二偏振轉換器、使參考光和信號光的光路聯合的第二偏振分光器；物鏡單元，將參考光和信號光照射到全息信息存儲介質的一側上。
文檔編號G11B7/0065GK101911188SQ200880123077
公開日2010年12月8日 申請日期2008年11月3日 優先權日2007年12月28日
發明者崔多惠, 裴在喆, 鄭澤成, 金泰敬 申請人:三星電子株式會社