專利名稱：全息圖記錄和再現裝置及記錄全息圖的方法
技術領域：
本發明涉及全息圖記錄和再現裝置及記錄全息圖的方法。
背景技術：
近年來，全息圖記錄和再現裝置作為數據存儲裝置已經引起了注意。為了記錄全息圖，從自單個光源輸出的激光產生參考光和數據光。在該情況下，基于所記錄的數據來調制數據光。以參考光和數據光來照射全息圖記錄介質。參考光和數據光在全息圖記錄介質中彼此干涉以形成全息圖(衍射光柵
(diffraction grating ))。在全息圖記錄介質中記錄全息圖。所記錄的全息圖包括大量信息。為了從全息圖記錄介質再現所記錄的信息，以參考光照射全息圖以保證產生再現光(衍射光)。由具有二維排列的光接收元件的成像器接收再現光。然后，對再現光執行信號處理以再現所記錄的數據。
在上述情況中，由具有光學元件的光學單元產生數據光和參考光，并由光學單元接收再現光。某個光學單元具有數據光和參考光通過的公共光程。也就是說，某個光學單元具有共軸干涉系統(參考日本專利公開No.2003-178484)。另外，另 一光學單元具有數據光通過的光程和參考光通過的光程。這兩個光程彼此不同。也就是說，光學單元具有雙光束干涉系統。作為適于產生光束和用于全息圖記錄和再現裝置中的光源，提出了涉及發射藍光束的外部諧振腔激光器(external cavity laser)的技術(參考日本專利公開No.2006-177995 )。另外，提出了用于在全息圖記錄介質移動的條件下記錄全息圖的技術(參考日本專利公開No. 2007- 178780)。此外，已經報告了當使用外部諧振腔半導體激光時獲得的記錄和再現特性(參考"T. Tanaka， K.Takahashi， K. Sato, R. Kasegawa， M. Toishi， K. Watanabe， D. Samuels， 和M. Takeya ， " Littrow-type external-cavity blue laser for holographic datastorage" ， Appl.Opt. 46， 3583 - 3592 ( 2007 )，，)
發明內容
還沒有關于在外部諧振腔半導體激光用于全息圖記錄和再現裝置中的情況下，怎樣控制外部諧振腔半導體激光以維持從形成的全息圖產生的再現光的高衍射效率的全面研究。
本發明提供了用于控制從外部諧振腔半導體激光輸出的光束以改進衍射效率的全息圖記錄和再現裝置和以改進的衍射效率記錄全息圖的方法。
根據本發明實施例的全息圖記錄和再現裝置包括具有適于發射用于產生數據光和參考光的光束的激光二極管的外部諧振腔激光器，其中以數據光和參考光照射全息圖記錄介質；用于檢測由激光二極管發射的光束的量的光電二極管；用于向激光二極管提供電流的激光器驅動電路；和激光二極管控制器，其用于控制激光器驅動電路，以保證通過在預定時間段上關于時間將光束的檢測強度積分所獲得的值等于預定記錄能量。
根據本發明實施例的用于記錄全息圖的方法包括步驟依靠包括在外部諧振腔激光器中的激光二極管，發射用于產生照射全息圖記錄介質的數據光和參考光的光束；依靠光電二極管檢測由激光二極管發射的光束的量；依靠激光器驅動電路向激光二極管提供電流；和依靠激光二極管控制器，控制激
分所獲得的值等于預定記錄能量。
根據本發明的實施例，激光二極管控制器控制激光器驅動電路以保證在預定時間段上關于時間對光束的檢測強度積分所獲得的值等于預定記錄能量。因此，在全息圖記錄介質中記錄全息圖的時間長度可以是預定值。另夕卜，施加到全息圖記錄介質的記錄能量的量可以是預定值。
根據本發明的實施例，在預定時間段中記錄全息圖，且預定記錄能量被施加到全息圖記錄介質。結果，可以維持從所形成的全息圖產生的再現光的高衍射效率。
圖1是示出具有共軸干涉系統且被包括在全息圖記錄和再現裝置中的光學單元的示意圖2是示出全息圖盤的結構的示意圖3是示出全息圖記錄和再現裝置的示意圖4是示出快門的打開和關閉狀態與檢流計鏡(galvanometer mirror)的擺角(swing angle )之間的關系的圖5是示出根據本發明實施例的用在記錄激光器中的外部諧振腔激光器的配置的圖6A到圖6C是每個都示出記錄激光器的振蕩波長譜的圖；圖7是示出由于模式跳躍(mode hop )而從記錄激光器輸出的光束的輸出功率的變化的示意圖8是顯示由于模式跳躍而產生的光功率的變化的示波器的屏幕的畫
面；
圖9是示出根據本實施例的記錄激光器的配置的圖IO是根據本實施例的記錄激光器的控制的流程圖；和
圖11是根據本實施例的另一記錄激光器的控制的流程圖。
具體實施例方式
以下描述用于執行本發明的最佳模式(實施例)。以如下次序提供描述。(1 )在全息圖記錄和再現裝置中包括的共軸干涉系統。(2)全息圖盤的結構。(3)全息圖盤中光束的動作。(4)全息圖記錄和再現裝置。(5)檢流計鏡的操作與快門的打開和關閉的同步。(6)外部諧振腔激光器。(7)根據本發明實施例的記錄激光器。(8)根據本實施例的用于控制記錄激光器的方法。
用于以下描述中的術語"全息圖記錄和再現裝置"包括三個含義。第一含義是在全息圖盤中記錄全息圖的全息圖記錄裝置。第二含義是從記錄在全息圖盤中的全息圖再現信息的全息圖再現裝置。第三含義是在全息圖盤中記錄全息圖和再現在全息圖盤中記錄的全息圖的全息圖記錄和再現裝置。
(在全息圖記錄和再現裝置中包括的共軸干涉系統)圖1是示出作為在全息圖記錄和再現裝置中包括的共軸干涉系統的光學單元50的示意圖。光學單元50具有用于在全息圖盤1中記錄和從全息圖盤1再現全息數據的記錄/再現光學系統(藍色激光器系統)。全息圖盤1是全息圖記錄介質。光學單元50還具有伺服光學系統(紅色激光器系統)。伺服光學系統指定全息圖盤1的區域，以在全息圖盤1的所述區域中記錄全息圖，并在所指定的區域中定位光束。另外，伺服光學系統指定全息圖盤1的區域，以從全息圖盤1的所述區域中再現全息圖，并在所指定的區域中定位光束。藍色激光器系統是包括適于透射或反射藍色激光束(藍色光束)的光學部件的光學系統。藍色光束用于記錄和再現全息圖。記錄激光器由附圖標記
7表示。從記錄激光器7輸出藍色光束。紅色激光器系統是包括適于透射或反射紅色激光束(紅色光束)的光學部件的光學系統。紅色光束用于伺服操作。從伺服激光器4輸出紅色光束。記錄激光器7具有對本實施例特定的特性配置，且在之后詳細描述。
光學部件的一部分適于透射或反射藍色光束和紅色光束兩者。透射或反
射藍色光束和紅色光束兩者的光學部件是二向色棱鏡(dichroic prism ) 6、入/4板(l/4波長板)18和物鏡3。藍色光束和紅色光束通過單個光程或在單個光程中反射。因此，可以依靠紅色光束執行伺服操作(定位操作)，同時可以依靠藍色光束在全息圖盤1中記錄和從全息圖盤1再現全息圖。全息圖盤1具有記錄層32 (參考圖2)。記錄層32的光學特性不由紅色光束改變。因此，全息圖盤1的記錄和再現特性不受伺服操作影響。
伺服光學系統具有以下光學部件，且由每一光學部件用下列方式透射或反射紅色光束。從伺服激光器4輸出的紅色光束由光柵5劃分為三個光束。這三個光束通過光束分離器15并被二向色棱鏡6反射。這三個光束然后入射在物鏡3上。物鏡3聚焦光束，從而以所聚焦的光束照射全息圖盤1。在該'情況下，祠服光學系統進行操作，以將光束聚焦在全息圖盤1的預定區域上。之后描述伺服光學系統。
記錄/再現光學系統(藍色激光器系統)具有以下光學部件，且由每一光學部件用下列方式透射或反射藍色光束。從記錄激光器7輸出的藍色光束通過隔離器8、快門9等，且入射在檢流計鏡10上。檢流計鏡10掃描藍色光束。所掃描的藍色光束被偏振光束分離器(PBS) 12反射，并入射在空間調制器1]上。空間調制器11調制入射的藍色光束以產生數據光和參考光。數據光和參考光通過PBS 12。然后，數據光和參考光通過中繼透鏡16、偏振光束分離器(PBS) 14和中繼透鏡17,并入射在二向色棱鏡6上。
二向色棱鏡6具有在其上形成以反射紅色光束和透射藍色光束的光學薄膜。因此，藍色光束通過分色4竟6 (dichroic mirror )。藍色光束通過人/4 ^^反18并由物鏡3聚焦。然后以藍色光束照射全息圖盤1。數據光和參考光在記錄層32中彼此干涉(參考圖2)以保證將全息圖記錄在記錄層32中。(全息圖盤的結構) 圖2是示出全息圖盤1的結構的示意圖。全息圖盤1具有層壓的防反射
膜30、塑料基底31、記錄層32、間隙層33、波長選擇薄膜34、間隙層35 和塑料基底36。塑料基底31具有0.6毫米的厚度。作為典型實例，記錄層 32具有0.6毫米的厚度。作為典型實例，間隙層33具有0.1毫米的厚度。作 為典型實例，間隙層35具有0.1毫米的厚度。在間隙層35和塑料基底36之 間的界面上提供尋址凹槽、軌道凹槽等。在其上提供尋址凹槽、軌道凹槽等 的界面上提供鋁反射薄膜。鋁反射薄膜、尋址凹槽和軌道凹槽構成界面，且 統一由附圖標記37表示，如圖2所示。
(全息圖盤中光束的動作)
圖2所示的伺服光束38示意地指示單個紅色光束。以來自物鏡3的紅色 光束照射全息圖盤1。伺服光束38通過防反射膜30、塑料基底31、記錄層 32和間隙層33。伺服光束38然后到達波長選擇薄膜34。波長選擇薄膜34 根據光束波長而透射或反射光束。波長選擇薄膜34透射紅色光束。因此，作 為紅色光束的伺服光束38通過波長選擇薄膜34。伺服光束38然后通過間隙 層35并在界面37 (由鋁反射薄膜、軌道凹槽和尋址凹槽構成)上反射。在 該情況下，基于在界面37 (由鋁反射薄膜、軌道凹槽和尋址凹槽構成)上形 成的尋址和軌道凹槽的形狀調制伺服光束38，并檢索伺服信息。
在界面37 (由鋁反射薄膜、軌道凹槽和尋址凹槽構成)上反射的伺服光 束38通過間隙層35、波長選擇薄膜34、間隙層33、記錄層32、塑料基底 31和防反射膜30,并到達物鏡3。來自物鏡3的伺服光束38被二向色棱鏡6 反射，被光束分離器15反射，并入射在光檢測器(PD) 19上。光檢測器19 獲得與從比如數字多用途盤之類的光盤檢測到的伺服誤差信號類似的伺服誤 差信號。例如，可以通過象散(astigmatic)方法獲得聚焦誤差信號，并通過 推挽(push-pull)方法獲得軌道誤差。
圖2所示的記錄光束39示意地指示單個藍色光束。記錄光束39是來自 物鏡3的藍色光束并包括數據光和參考光。以記錄光束39照射全息圖盤1。 記錄光束39然后通過防反射膜30和塑料基底31并到達記錄層32。數據光 和參 光在記錄層32中彼此干涉以形成干涉條紋(interference fringe )。記錄 干涉條紋作為全息圖。為了再現全息圖，參考光以與記錄光束39相同的路徑行進，且如圖2 所示以參考光照射全息圖盤1。參考光然后通過防反射膜30和塑料基底31 并到達記錄層32。以參考光照射在記錄層32中記錄的全息圖，以保證產生 再現光(衍射光)。因為再現光是藍色光束，所以由波長選擇薄膜34反射再 現光，并檢索在全息圖中記錄的信息。
被波長選擇薄膜34反射的再現光通過間隙層35、波長選擇薄膜34、間 隙層33、記錄層32、塑料基底31和防反射膜30并到達物鏡3。來自物鏡3 的再現光被偏振光束分離器14反射，并入射到用作成像裝置的互補金屬氧化 物半導體(CMOS )成像器13上。可以通過處理由CMOS成像器13接收到 的再現光的圖像來讀取在全息圖中記錄的信息。
(全息圖記錄和再現裝置)
圖3是示出全息圖記錄和再現裝置的示意圖。全息圖記錄和再現裝置具 有主軸馬達20、饋電馬達21、光檢測器信號處理電路22、伺服控制器23、 地址解碼時序發生器24、主機控制器25和成像器信號處理器29。伺服控制 器23控制全息圖記錄和再現裝置的伺服系統。主機控制器25發送信號到伺 服控制器23并從伺服控制器23接收信號。主機控制器25發送指令到伺服控 制器23。另外，主機控制器25發送信號到地址解碼時序發生器24并從地址 解碼時序發生器24接收信號。此外，主機控制器25發送信號到光學單元50 并從光學單元50接收信號。
全息圖盤1具有圓盤形狀且被安裝在主軸馬達20的旋轉軸上。伺服控制 器23控制主軸馬達20的旋轉。結果，由伺服控制器23控制全息圖盤1的旋 轉。伺服控制器23驅動伺服致動器2，從而在聚焦方向和跟蹤方向上移動物 鏡3。另外，伺服控制器23在跟蹤方向上移動饋電馬達21，以在未由物鏡3 的移動而覆蓋的范圍中執行跟蹤伺服操作。
成像器信號處理器29處理由光學單元50接收到的再現光，并再現在再 現光中包括的數據。成像器信號處理器29發送數據到主機控制器25。在光 學單元50中包括的光檢測器19接收紅色光束并產生PD信號26。光檢測器 19發送PD信號到PD信號處理電^各22。 PD信號處理電S各22處理PD信號 26。由紅色光束檢索的一條信息是軌道再現信號28。 PD信號處理電路22發 送軌道再現信號28到地址解碼時序發生器24。地址解碼時序發生器24然后
8從所接收到的軌道再現信號28解碼地址信息，以指定以紅色光束照射的界面 37的區域。指定以紅色光束照射的界面37的區域指定了以藍色光束照射的 記錄層32的區域。PD信號處理電路22向伺服控制器23提供伺服誤差信號 27。伺服誤差信號27是由紅色光束檢索的另一條信息。
地址解碼時序發生器24將已解碼的地址信息發送到主才幾控制器25。主 機控制器25接收地址信息并輸出地址信息到伺服控制器23。伺服控制器23 接收地址信息。伺服控制器23然后基于地址信息控制每個致動器，以將紅色 和藍色光束定向到記錄層32的所指定的區域。主機控制器25發送記錄和再 現數據到光學單元50并從光學單元50接收記錄和再現數據，以執行記錄操 作和再現操作。主機控制器25從光學單元50接收激光功率信息(參考圖9 ), 并輸出激光控制信息(參考圖9)和ON/OFF信號(參考圖9)到光學單元 50。
全息圖記錄和再現裝置的配置和操作的概述如上所述。以下詳細描述根 據實施例的全息圖記錄和再現裝置的主要部分。
(檢流計鏡的操作與快門的打開和關閉的同步)
全息數據的記錄不同于數據在普通光盤上的記錄。為了記錄全息數據， 使用頁面記錄方法。在頁面記錄方法中， 一次記錄具有恒定量的數據。檢流 計鏡IO掃描藍色光束以在全息圖盤1依靠主軸馬達20連續旋轉的條件下， 照射全息圖盤1的某個區域一段特定的時間。該技術在日本專利公開No. 2007-178780中進行了描述。
僅在通過檢流計鏡10的藍色光束的掃描期間，快門9打開以從隔離器S 向檢流計鏡IO透射藍色光束。在掃描終止之后且在檢流計鏡IO返回到檢流 計鏡IO執行下一掃描的位置之前，快門9關閉以防止藍色光束到達檢流計鏡 10。在該情況下，伺服控制器23控制快門9以保證快門9關閉。
圖4示出快門9的打開狀態(其中藍色光束通過快門9)和關閉狀態(其 中藍色光束不通過快門9)與壽企流計鏡10的擺角的關系。
以下面方式在全息圖盤1的記錄層32中記錄全息圖。空間調制器11顯 示其中由空間調制器11反射的藍色光束由數據光和參考光表示的圖形 (pattem)。主機控制器25控制空間調制器11以保證空間調制器11顯示該圖 形。為了再現全息圖，空間調制器11顯示其中由空間調制器11反射的藍色
光束僅由參考光表示的圖形。主機控制器25控制空間調制器11以保證空間 調制器ll顯示該圖形。如上所述，當以參考光照射全息圖盤1時，從所記錄 的全息圖產生再現光，且其入射在CMOS成像器13上。在該情況下，如圖4 所示，以與在記錄期間執行的同步操作相同的方式，同步地控制檢流計鏡IO 和快門9。
(外部諧振腔激光器)
圖5是示出根據本實施例的用在記錄激光器7中的外部諧振腔激光器57 的配置的圖。作為外部諧振腔激光器57,使用利特羅(Littrow)外部諧振腔 激光器。外部諧振腔激光器57包括激光二極管40、準直透鏡41和反射衍射 光柵42。激光二極管40發射藍色光束。由激光二極管40發射的藍色光束由 準直透鏡41轉換為平行光。平行光然后入射到反射衍射光4冊42上。當平行 光由反射衍射光柵42反射時，平行光被分離為零級光(zero order light)44和原 初光(primary light)43。被反射衍射光柵42反射和衍射的原初光43再次通過 準直透鏡41，并返回到激光二極管40，如由圖5所示的箭頭指示的那樣。由 于該返回的光束，在反射衍射光柵42和激光二極管40之間形成諧振腔。激 光二極管40以基于光在反射衍射光柵42上的入射角而確定的波長振蕩。零 級光44以與在普通鏡上的反射類似的方式反射，并由反射衍射光柵42衍射。 然后從外部諧振腔激光器57輸出零級光44作為用于記錄或再現全息圖的光 束。
圖6A到圖6C是每個示出構成記錄激光器7的一部分的外部諧振腔激光 器57的振蕩波長譜的圖。由外部諧振腔激光器57發射的光束的振蕩波長譜 指示激光二極管40在多數情況下以實質上單一波長振蕩。但是，激光二極管 40的振蕩模式根據提供給外部諧振腔激光器57的激光二^l管40的電流的值 與激光二極管40的環境溫度而改變。圖6A示出在激光二^f及管40以多個波 長振蕩的情況下的振蕩模式。圖6B示出在激光二極管40以單個波長振蕩的 情況下的振蕩模式。圖6C示出在激光二極管40以包括兩個峰值波長的多個 波長振蕩的情況下的振蕩模式。激光二極管40可以根據提供給激光二極管 40的電流的值和激光二極管40的環境溫度，以如圖6A到圖6C所示的任意 振蕩模式振蕩。模式跳躍意味著在圖6A所示的振蕩模式中的三個波長的任200910168323.0
圖7是示意地示出從記錄激光器7輸出的光束的輸出功率的變化的曲線 圖。沿著曲線圖的縱坐標軸繪出輸出功率，同時沿著曲線圖的橫坐標軸繪出 時間。實驗已經確認從外部諧振腔激光器57輸出的零級光的光功率改變多達 近似百分之7。光功率的百分之7的變化引起全息圖的記錄的不足曝光或過 度曝光。圖8是顯示光功率的變化的示波器的屏幕的畫面。如圖8所示，光 功率的變化發生在極短的時間，例如，l微秒或更小。難以依靠控制電路抑 制光功率的變化。
(根據本實施例的記錄激光器)
圖9是示出根據本實施例的記錄激光器7的配置的圖。圖9所示的記錄 激光器7包括利特羅外部諧振腔激光器57 (如圖5所示)、光束分離器51、 光電二極管52、激光功率監控放大器53、模擬-數字(AD)轉換器56、數字 -模擬(DA)轉換器58和激光器驅動電路55。激光器驅動電路55向作為一 種類型的激光二極管的外部諧振腔激光器57提供電流。主機控制器25用作 用于控制激光器驅動電路55的激光二極管控制器。依靠模擬信號驅動激光器 驅動電路55。因為主機控制器25輸出數字信號，所以主機控制器25經由 DA轉換器58控制激光器驅動電路55。
從外部諧振腔激光器57輸出的光束(零級光)44由光束分離器51劃分 為兩個光束。這兩個光束之一直線傳播并用于記錄全息圖。這兩個光束中的 另一個被光束分離器51反射并入射到光電二極管52上。光電二極管52然后 向激光功率監控放大器53輸出其量與在光電二極管52上入射的光束的量成 比例的電流。也就是說，光電二極管52 4企測由激光二極管發射的光束的量。 激光功率監控放大器53將電流轉換為電壓。從激光功率監控放大器53輸出 的電壓與由光電二極管52檢測到的光束的功率成比例，并與用于記錄全息圖 的光束的功率成比例。
AD轉換器56將從激光功率監控放大器53輸出的電壓的模擬值轉換為 數字值，并輸出該數字值到主機控制器25。主機控制器25基于從AD轉換器 56接收到的激光功率信息和其他信息(例如，關于由溫度傳感器(沒有示出) 檢測到的環境溫度的信息)來執行計算，并向DA轉換器58輸出適于記錄和再現全息圖的激光控制信息。主機控制器25輸出ON/OFF信號到激光器驅動 電路55，以命令激光器驅動電路55向外部諧振腔激光器57提供激光器驅動 信號和停止提供激光器驅動信號，并由此控制外部諧振腔^t光器57以保證外 部諧振腔激光器57輸出光束和停止輸出光束。如上所述，紅色光束用于伺服 操作。因此，即使當外部諧振腔激光器57停止輸出光束時也維持伺服操作。 當在外部諧振腔激光器57輸出光束的條件下快門9關閉時，藍色光束不到達 全息圖盤l。即使在該情況下，也維持伺服操作。
(根據本實施例的用于控制記錄激光器的方法)
如上所述，將藍色光束劃分為基于所記錄的數據調制的參考光和數據光。 以參考光和數據光照射全息圖盤1。參考光和數據光在記錄層32中彼此干涉 以形成干涉條紋。記錄干涉條紋作為全息圖。作為記錄層32，使用感光單體 (monomer )。單體被轉換為聚合體(polymer)以形成全息圖。通過僅以參考 光照射全息圖來再現所記錄的全息圖。基于所記錄的全息圖的質量確定的衍 射效率越高，再現光的信號電平就越大。
基于以其照射全息圖盤1的用于全息圖的記錄的光束的能量(記錄能量) 確定衍射效率。記錄能量由用于記錄的激光功率(也就是記錄光的量)關于 時間的積分表示。因此需要控制記錄能量以保證衍射效率最佳或最大。當衍 射效率最大時的記錄能量的值被稱為最佳記錄能量值。
最佳記錄能量值根據具有在介質中形成的記錄層32的該介質的性質而 改變。但是，可以通過指定介質的類型和溫度來指定最佳記錄能量值。另夕卜， 最佳記錄能量值由通過關于時間對記錄光的強度積分所獲得的值(積分的量) 來表示。可以通過設置所積分的強度的量為預先指定的值來獲得最佳記錄能 量值。以下兩個方法用于向記錄層32提供最佳記錄能量。
第一方法
對在記錄開始之后使用的記錄光的強度積分。當光的所積分的強度的量 到達預設程度(與最佳記錄能量對應)時，記錄停止。 第二方法
記錄時間(以參考光和數據光照射記錄層32的時間)^皮認為是作為恒定 預設值的預定時間段。控制用于記錄的藍色光束的功率以保證光的所積分的 強度的量在記錄終止時達到預定記錄能量(被稱為最佳記錄能量)。最佳記錄
12能量是恒定預設值。
以第一方法控制記錄時間，同時以第二方法控制記錄光的量(其是藍色 光束的功率)。為了在以恒定速率旋轉的全息圖盤中記錄全息圖，優選地使快 門的打開和關閉、4企流計鏡、以及全息圖盤的旋轉同步。乂人同步的角度來看， 第二方法比第一方法更合適。以下描述使用第二方法的情況。
建立以下公式(1)和(2),其中Ew是剩余記錄能量；Tw是剩余曝光 時間；Pw是記錄功率(光束的功率)；且Ts是控制間隔(采樣時間(周期))。 <formula>formula see original document page 13</formula>符號Ew-l指示在先前采樣時的剩余記錄能量，而符號Pw-l指示在先前 采樣時的記錄功率。 <formula>formula see original document page 13</formula>符號Tw-l指示在先前采樣時的剩余曝光時間。
作為表示對于當前采樣周期設置的記錄能量的公式，建立以下公式(3)。 也就是說，當在剩余曝光時間中以由公式(3 )表示的記錄能量記錄全息圖時， 記錄可以在預定時間段中終止，且可以將預定記錄能量提供給全息圖盤1。
<formula>formula see original document page 13</formula>
當由公式(3 )表示的光束的功率用以表示用于當前采樣周期和剩余釆樣 周期的記錄功率時，可以修改記錄功率。以這種方式，可以以最大4汙射效率 記錄全息圖。
圖10是根據本實施例的記錄激光器的控制的流程圖。
在步驟ST100，主機控制器25將導致所使用的記錄介質(全息圖盤1的
記錄層32)的最大衍射效率的記錄能量(最佳記錄能量)-沒置為剩余記錄能
量Ew的初始4直。
通過預先進行的實驗獲得最佳記錄能量值。
在步驟ST101，主機控制器25將以光束照射所使用的記錄介質(全息圖 盤1的記錄層32)的預定時間段設置為剩余曝光時間Tw的初始值。基于主 軸馬達20的旋轉速率和在記錄全息圖的時間之間的間隔來確定預定時間段。
在步驟ST102,主機控制器25控制ON/OFF信號，以保證記錄激光器7輸出光束。
在步驟ST103,主機控制器25計算公式(3)以獲得記錄功率Pw。
在步驟ST104，主機控制器25基于在步驟ST103獲得的計算結果發送 激光控制信號到DA轉換器58,并設置記錄功率P.w。
在步驟ST105,主機控制器25確定(Tw-Ts)的值是否等于或小于零。 當主機控制器25確定(Tw - Ts)的值等于或小于零時(或當在步驟ST105 答案是Yes時)，圖10所示的處理進行到步驟ST108。當主機控制器25確定 (Tw-Ts)的值大于零時(或當在步驟ST105答案是No時)，圖IO所示的 進行到步驟ST106。
在步驟ST106,主機控制器25計算剩余記錄能量Ew。當圖IO所示的處 理通過步驟ST106時，從在步驟ST100設置的初始值減去剩余記錄能量Ew。 然后處理進行到步驟ST107。
在步驟ST107，主機控制器25計算剩余曝光時間Tw。當圖10所示的處 理通過步驟ST107時，從在步驟ST101中設置的初始值減去剩余曝光時間 Tw。然后處理進行到步驟ST103。
在步驟ST108,主機控制器25關閉記錄激光器7,從而防止以從記錄激 光器7輸出的光束照射全息圖盤1。然后終止處理。可以通過在步驟ST102 打開記錄激光器7來開始以藍色光束照射記錄層32。可以通過在步驟ST108 關閉記錄激光器來停止以藍色光束照射記錄層32。因此，在圖10所示的處 理中可以在沒有快門9的情況下控制記錄時間。
在主機控制器25中提供計時器(沒有示出)等。設置計時器等以保證執 行步驟ST103到ST107的循環的時間間隔等于采樣時間Ts。采樣時間Ts充 分地小于記錄全息圖所需的時間。當對于每個采樣時間Ts發生計時器中斷時， 主機控制器25可以在步驟ST103執行計算處理，而不使用計時器等。在當首 先執行步驟ST103時的時間和當執行步驟ST108時的時間之間的時間長度等 于作為預定時間段的記錄時間(在全息圖盤1中記錄全息圖的時間)。例如， 設置記錄時間等于快門9處于打開狀態的時間(如圖4所示)。
圖11是根據本實施例的另一記錄激光器的控制的流程圖。在圖11所示 的流程圖中，執行步驟ST1021代替圖10所示的流程圖的步驟ST102，且執 行步驟ST1081代替圖10所示的流程圖的步驟ST108。圖11所示的其它步驟 與如圖10所示的相同，且因此下面不進行描述。在步驟ST1021，打開快門9。這造成以藍色光束照射記錄層32的事實。 在步驟ST1081，關閉快門9。這造成停止以藍色光束照射記錄層32的事實。 在普通全息圖記錄中，記錄幾百個頁面數據片段(全息圖)或更多。在該情 況下， 一個頁面數據片段形成一個全息圖。如圖ll的流程圖所示，打開記錄 激光器7以開始記錄，且對于每個頁面打開和關閉快門9以記錄全息圖。在 終止用于記錄全息圖的一系列操:作之后，關閉記錄激光器7。
如上所述的控制總結如下。對于每個采樣時間Ts計算剩余記錄能量值和 剩余曝光時間。基于所計算的剩余記錄能量值和所計算的剩余記錄時間確定 記錄功率，且以所確定的記錄功率執行記錄。因此，可以以預定記錄時間才丸 行最佳記錄。
通常，當如上所述調整激光功率時，圖6A到圖6C所示的三種振蕩模式 中的任意一種可以在外部諧振腔激光器57中發生。圖6A所示的振蕩模式被 稱為單振蕩模式。圖6B所示的振蕩模式被稱為三振蕩模式。圖6C所示的振 蕩模式被稱為六振蕩模式。在根據本實施例的激光控制方法中，在固定記錄 時間的同時調整激光功率。因此，可能發生三種振蕩模式(單振蕩模式、三 振蕩模式和六振蕩模式)中的任意一種。
當使用共軸干涉方法時，可以以三種振蕩模式中的任意 一種良好地記錄 全息圖。當使用雙光束干涉方法時，可以以單振蕩模式和三振蕩模式記錄全 息圖。但是，上述文獻(用于全息數據存儲器的利特羅型外部諧振腔藍色激 光器)描述了當使用雙光束干涉方法時可能不以六振蕩模式記錄全息圖。根 據在本說明書中描述的和由本發明者進行的實驗的結果，當在利特羅外部諧 振腔激光器57中包括的激光二極管40的基片(chip)的長度大于等于1毫米并 使用雙光束干涉方法時，可以以六振蕩模式在具有1.5毫米的厚度的記錄層 中記錄全息圖。
可以使用根據本實施例的激光控制方法而無論用于記錄全息數據的方法 如何，所述記錄全息數據的方法包括使用共軸干涉方法的記錄方法和使用雙 光束干涉方法的記錄方法。
在根據本實施例的激光控制方法中，即使當需要指定記錄全息圖所需的 時間時(例如，即使當激光控制與主軸馬達20的旋轉的角速度同步時)，所 形成的全息圖的衍射效率也很高。該特征對于在盤型全息圖介質旋轉的條件 下記錄全息圖的全息圖記錄和再現裝置是有效的。在根據本實施例的激光控制方法中，從記錄激光器輸出的光束的功率改 變。從記錄激光器輸出的光束的所積分的強度的量顯著地影響全息圖的形成。
因為光束的輸出功率對于采樣時間Ts改變，所以光束的輸出功率的改變略微
地影響全息圖的形成。當為了改變光束的輸出功率而改變提供給激光二極管
的電流的值時，激光二極管在圖6A到圖6C所示的振蕩模式的任意兩個之間 容易地變換。在該情況下，當使用共軸干涉方法時，可以獲得高衍射效率。 即使當使用雙光束干涉方法時，也可以通過控制激光二極管的基片的長度來 獲得高衍射效率。
本實施例描述了全息圖記錄介質是全息圖盤。在根據本實施例的激光控 制方法中，可以使用具有正方形形狀的全息圖記錄介質。
本申請包括與于2008年8月27日在日本專利局提交的日本優先權專利 申請JP 2008-217739中公開的主題相關的主題，將其全部內容通過引用完全
包4舌于此。
本發明不限于上述實施例且可以在本發明的技術概念的范圍內以多種方
式修改。
權利要求
1.一種全息圖記錄和再現裝置，包括外部諧振腔激光器，具有適于發射用于產生照射全息圖記錄介質的數據光和參考光的光束的激光二極管；光電二極管，檢測由激光二極管發射的光束的量；激光器驅動電路，向激光二極管提供電流；和激光二極管控制器，其控制激光器驅動電路以保證通過在預定時間段上關于時間對光束的檢測強度積分所獲得的值等于預定記錄能量的值。
2. 如權利要求1所述的全息圖記錄和再現裝置，其中 激光二極管控制器將預定記錄能量設置為剩余記錄能量的初始值；將預定時間段設置為剩余曝光時間的初始值；通過對于每個釆樣時間將剩余記錄 能量除以剩余曝光時間來計算記錄功率，以向激光二極管提供與所計算的記 錄功率對應的電流；將通過從剩余記錄能量減去通過關于采樣時間對光束的 強度積分所獲得的值而獲得的值設置為剩余記錄能量的新值；將通過從剩余 曝光時間減去采樣時間所獲得的值設置為剩余曝光時間的新值，和當剩余曝光時間變為零或更小時，停止以數據光和參考光照射全息圖記 錄介質。
3. 如權利要求2所述的全息圖記錄和再現裝置，其中 激光二極管的基片的長度大于等于1毫米，且被設置為允許激光二極管發射藍色光束。
4. 一種用于記錄全息圖的方法，包括步驟依靠在外部諧振腔激光器中包括的激光二極管，發射用于產生照射全息 圖記錄介質的數據光和參考光的光束；依靠光電二極管檢測由激光二極管發射的光束的量；依靠激光器驅動電路向激光二極管提供電流；和依靠激光二極管控制器，控制激光器驅動電路以保證通過在預定時間段 上關于時間對光束的檢測強度積分所獲得的值等于預定記錄能量。
全文摘要
公開了全息圖記錄和再現裝置及記錄全息圖的方法。全息圖記錄和再現裝置控制從外部諧振腔半導體激光輸出的光束以改進衍射效率。全息圖記錄和再現裝置包括外部諧振腔激光器、光電二極管、激光器驅動電路和激光二極管控制器。外部諧振腔激光器具有適于發射用于產生照射全息圖記錄介質的數據光和參考光的光束的激光二極管。光電二極管檢測從外部諧振腔激光器輸出的光束的量。激光器驅動電路向外部諧振腔激光器提供電流。激光二極管控制器控制激光器驅動電路，以保證通過在預定時間段上關于時間對光束的檢測強度積分所獲得的值等于預定記錄能量。
文檔編號G11B7/0065GK101661760SQ20091016832
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月27日 優先權日2008年8月27日
發明者岡田均, 武田崇宏, 田中富士 申請人:索尼株式會社