光盘和用于光盘的记录/再现方法和设备.pdf

提供一种光盘和用于光盘的记录/再现方法和设备。所述光盘包括光信息存储层，所述光信息存储层包括层格式区域和用户数据区域。层格式区域被划分成布置在不同深度的虚拟层。所述虚拟层包括用于将虚拟层彼此区分的层信息。

1、  一种包括光信息存储层的光盘，包括：
布置在所述光信息存储层中不同深度的虚拟层；
层格式区域；以及
用户数据区域，
其中，虚拟层具有在层格式区域中记录的用于将虚拟层彼此区分的层信息。

2、  如权利要求1所述的光盘，其中，由能够进行全息记录的感光材料形成光信息存储层。

3、  如权利要求1所述的光盘，还包括：多个层格式区域。

4、  如权利要求3所述的光盘，其中，在光盘的最内圆周部分和最外圆周部分设置所述多个层格式区域。

5、  如权利要求1所述的光盘，还包括：布置在层格式区域的最上部分和最下部分的哑层，所述哑层具有指示用户数据将不被记录在与哑层相应的部分记录区域中的信息。

6、  一种用于包括光信息存储层的光盘的记录/再现方法，所述记录/再现方法包括：
将光信息存储层划分成层格式区域和用户数据区域；
将层格式区域和用户数据区域划分成每个都布置在所述光信息存储层中不同深度的虚拟层；以及
在层格式区域中的每个虚拟层中记录用于将虚拟层彼此区分的层信息。

7、  如权利要求6所述的记录/再现方法，其中，根据光盘的偏心执行光信息存储层的划分。

8、  如权利要求6所述的记录/再现方法，其中，划分光信息存储层的步骤包括：将光信息存储层划分成多个层格式区域。

9、  如权利要求6所述的记录/再现方法，还包括：
指定布置在用户数据区域中的部分虚拟层作为记录部分，并且指定布置在层格式区域中的部分虚拟层作为格式部分；以及
通过根据与每个记录部分相应的虚拟层的层信息控制光焦点来将数据记录在记录部分。

10、  如权利要求9所述的记录/再现方法，还包括：通过根据与每个记录部分相应的虚拟层的层信息控制光焦点来再现数据。

11、  如权利要求9所述的记录/再现方法，其中，当将光焦点移动到光信息存储层中的不同深度时，在层格式区域中执行所述移动。

12、  一种用于包括光信息存储层的光盘的记录/再现设备，所述记录/再现设备包括：
全息图记录/再现光学系统，用于将信息记录在光信息存储层中以及用于再现记录的信息；以及
控制单元，用于将光信息存储层划分成层格式区域和用户数据区域，将层格式区域和用户数据区域划分成每个都布置在所述光信息存储层中不同深度的虚拟层，并且控制所述全息图记录/再现光学系统，以使所述全息图记录/再现光学系统在层格式区域中的每个虚拟层中记录用于将虚拟层彼此区分的层信息。

13、  如权利要求12所述的记录/再现设备，其中，全息图记录/再现光学系统通过根据与虚拟层相应的层信息控制光学焦点将数据记录在用户数据区域中的虚拟层中。

14、  如权利要求13所述的记录/再现设备，其中，在每个虚拟层中，全息图记录/再现光学系统通过根据相应虚拟层的层信息控制光学焦点来再现记录的数据。

15、  如权利要求13所述的记录/再现设备，其中，当全息图记录/再现光学系统改变光焦点在光信息存储层中的深度时，在层格式区域中布置所述焦点。

光盘和用于光盘的记录/再现方法和设备
本申请要求于2008年9月10日在韩国知识产权局提交的第10-2008-0089330号韩国专利申请的优先权，该申请全部公开于此以资参考。
技术领域
本发明涉及一种光记录/再现盘、设备和方法。
背景技术
光信息存储介质(以下将称为光盘)的信息存储容量正在不断提高。光盘被分类为致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、高清晰度(HD)DVD、蓝光盘(BD)等。
近来，全息信息存储技术吸引了很多注意。全息光盘对于记录层使用感光材料(诸如感光无机晶体或光致聚合物)，并且以干涉图案的形式在感光材料中存储信息。通过相干激光束(即，参考光束和信号光束)形成干涉图案。与用于记录的参考光束相似的参考光束辐射到全息光盘的干涉图案上，并且产生包括存储的信息的信号光束。
这些全息信息存储技术可被划分为逐页记录/再现信息的体全息和使用单比特微全息图记录/再现信息的微全息。所述体全息可同时处理容量大的信息，但是因为所述体全息使用非常精确的可调谐光学系统，所以很难实现将其商业化为面对普通消费者的信息存储装置。
微全息包括通过引起在全息信息存储介质的焦点上两个聚光的光束之间的干涉形成精细的干涉图案(微全息图)。在存储介质中，可在相同的平面上形成多个干涉图案以形成记录层。在存储介质中，可以以不同深度形成多个记录层，从而在信息存储介质上以三维方式记录信息。
多记录层增加了微全息的存储容量。传统多层光盘(诸如BD)通过使用反射的光强度信号和信号的极性包括从物理上将记录层彼此区分的反射膜，以在期望的记录层中形成光焦点。
与传统多层光盘相比，全息光盘不包括用于区分记录层的反射膜。因此，很难在全息光盘的期望记录层中形成光焦点，并且需要对用于全息光盘的记录/再现方法进行研究。
发明内容
本教导提供一种能够在多个记录层中记录信息的光盘以及用于所述光盘的光盘的记录/再现方法和设备。
本教导提供一种包括具有层格式区域和用户数据区域的光信息存储层的光盘。层格式区域包括排列在厚度方向的多个虚拟层，并且在每个虚拟层中记录用于将多个虚拟层彼此区分的层信息。
根据本教导的各方面，可由能够进行全息记录的感光材料形成光信息存储层。
根据本教导的各方面，可在光盘的最内圆周部分和最外圆周部分设置层格式区域。
根据本教导的各方面，在光信息存储层中不形成反射膜。
根据本教导的各方面，多个虚拟层中与光信息存储层的最上部分和最下部分相应的虚拟层可以是哑层，并且可在哑层中记录指示在从哑层延伸到用户数据区域的行上将不执行记录的信息。
根据本教导的各方面，提供一种用于包括光信息存储层的光盘的记录/再现方法。所述记录/再现方法包括：在光信息存储层中设置层格式区域和用户数据区域，在将数据记录到用户数据区域之前，在光信息存储层的厚度方向中指定多个位置作为层格式区域中的多个虚拟层，并且在所述多个虚拟层的每一个中记录用于区分虚拟层的层信息。
根据本教导的各方面，可根据光盘的偏心设置层格式区域。
根据本教导的各方面，可设置多个层格式区域。
根据本教导的各方面，所述记录/再现方法还可包括：指定从虚拟层延伸到用户数据区域的行上的位置作为多个记录部分，并且通过根据与每个记录部分相应的虚拟层中记录的层信息控制光焦点来将数据记录在所述多个记录部分中。
根据本教导的各方面，所述记录/再现方法还可包括：通过根据与每个记录部分相应的虚拟层中记录的层信息控制光焦点来再现记录部分中记录的数据。
根据本教导的各方面，当在光信息存储层中移动光焦点的深度时，为了在记录部分中记录数据或者再现记录的信息，可在层格式区域中执行所述移动。
根据本教导的各方面，提供一种用于包括光信息存储层的光盘的记录/再现设备。所述记录/再现设备包括：全息图记录/再现光学系统，用于在光信息存储层中记录/再现信息；控制单元，用于将光信息存储层划分成层格式区域和用户数据区域，在将数据记录在用户数据区域之前，将层格式区域和用户数据区域划分成布置在所述光信息存储层中不同深度的虚拟层，并且控制所述全息图记录/再现光学系统在层格式区域中的每个虚拟层中记录用于区分虚拟层的层信息。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图对本发明的示例性实施例进行的描述，本发明的上述和/或其它方面和优点将会变得明显且更加容易理解，其中：
图1示意性示出根据本发明的示例性实施例的全息光盘的结构；
图2示意性示出在图1所示的光盘的光信息存储层中参考光束和信号光束之间的干涉形成的记录标记(全息图)；
图3A至图3D示出根据本发明的示例性实施例的光盘的光信息存储层；
图4A和图4B示出根据本发明的示例性实施例的在信息的记录/再现期间焦点在光盘的记录部分之间的移动；
图5示意性示出根据本发明的示例性实施例的全息记录/再现光学系统的结构；
图6示意性示出图5所示的全息记录/再现光学系统的伺服光学系统中伺服光束的光路；
图7示意性示出图5所示的全息记录/再现光学系统的记录模式下信号光束的光路；以及
图8示意性示出图5所示的全息记录/再现光学系统的记录/再现模式下参考光束的光路。
具体实施方式
现将详细参照本教导的示例性实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述示例性实施例以解释本教导的各方面。
图1示意性示出根据本教导的示例性实施例的全息光盘10的结构，图2示意性示出在光盘10的光信息存储层中参考光束和信号光束之间的干涉形成的记录标记(全息图)。
参照图1，光盘10包括：基底14；基底15；反射膜11，用于反射具有第一波长的第一光束Lr1；反射/透射膜12，用于透射第一光束Lr1并反射具有第二波长的第二光束Lr2；以及光信息存储层13。第一光束Lr1可以是红色，并且可被称为入射伺服光束Lr1或伺服光束Lr1。第二光束Lr2可以是蓝色，并且可被称为反射的伺服光束Lr2或伺服光束Lr2。尽管光信息存储层13可包括多个记录部分，但是光信息存储层13不包括用于从物理上将记录部分彼此区分的反射膜。例如，光信息存储层13可由能够进行全息记录的感光材料制成。
在图1中，Lb1是指在焦点Fb聚焦的参考光束，并且被投射到反射/透射膜12。Lb3是指通过参考光束Lb1的反射形成的参考光束。Lb2是指从反射/透射膜12反射之后在焦点Fb聚焦的信号光束，Lb4指示在通过焦点Fb之后辐射的反射信号光束。
类似于传统的致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)，光盘10直径为例如120mm并在其中心形成一个孔。基底14和15用于保护光信息存储层13和反射膜11。基底14和15可由聚碳酸酯、玻璃等制成。
光信息存储层13可由具有根据辐射到其上的光束的强度改变的折射率的光致聚合物制成。存储层13可与例如具有波长为大约405nm的蓝色光束起反应。当作为蓝色光束的参考光束Lb1和信号光束Lb2彼此相干涉时，如图2所示，在光信息存储层13上形成记录标记。记录标记可被称为微全息图。基底14和15可具有通常与光信息存储层13的折射率相同的折射率。
光信息存储层13具有大于记录标记的高度的厚度d2。例如，光信息存储层13可具有大约为150μm的厚度。在图1中，d1表示基底14的厚度，d3表示反射/透射膜12的最小厚度。
在光信息存储层13中，通过使用信号光束Lb2和参考光束Lb1形成干涉图案而形成的单个记录部分。可以通过改变记录层13中形成干涉图案的深度来形成其它记录部分。
在反射膜11中，可形成岸台、凹槽或凹坑来实现伺服光束的寻轨和聚焦。具体地，通过反射膜11向基底14反射伺服光束Lr1，以形成伺服光束Lr2。
反射/透射膜12是透射红色伺服光束并反射蓝色伺服光束的波长选择性反射膜。反射/透射膜12可以是胆固醇液晶层，以执行圆偏振的光束分离操作。胆固醇液晶层具有选择性反射特性，其中，当液晶的螺旋的旋转方向(右旋或左旋)与圆偏振的光束的方向相同，并且所述光束的波长与液晶的螺距相同级时，液晶仅反射圆偏振的光束分量。
在焦点Fb聚焦反射/透射膜12反射之后的信号光束Lb2，在焦点Fb直接聚焦参考光束Lb1。此时，例如，信号光束Lb2和参考光束Lb1可以分别作为右旋圆偏振的光束和左旋圆偏振的光束投射到光盘10。考虑到这点，例如，反射/透射膜12可反射作为右旋圆偏振的蓝色光束的信号光束Lb2，并且透射与信号光束Lb2正交的作为左旋圆偏振的蓝色光束的参考光束Lb1。
图3A至图3D是根据本教导的示例性实施例的光盘10的光信息存储层13的示图，并且示出在光信息存储层13上记录信息或从光信息存储层13再现信息的处理。在图3A至图3D中，聚焦方向指示光信息存储层13的厚度方向(深度)，径向指示沿光盘10的半径横穿光盘10的轨道的方向(即，寻轨方向)，切向指示沿光盘10的轨道的圆周方向。
在记录/再现方法中，在光信息存储层13中设置层格式区域和用户数据区域。光信息存储层13还被划分成每个都布置在光信息存储层13的不同深度的虚拟层。为了方便，布置在层格式区域中的部分虚拟层可被称为格式部分，布置在用户数据区域的部分虚拟层可被称为记录部分。另外，在每个虚拟层(具体地，在相应格式部分)中记录用于将虚拟层彼此区分的层信息。
图3A示出将层信息记录在层格式区域之前在光信息存储层13中设置层格式区域的示例。尽管在图3A中示出两个层格式区域，但是可以设置任何数量的层格式区域。另外，可根据光盘10的偏差和偏心来确定层格式区域的位置。例如，可在光盘10的最内圆周部分和/或最外圆周部分设置层格式区域。
在光信息存储层13中设置层格式区域，以在光信息存储层13内的不同深度记录层信息。尽管期望在多个记录部分记录信息，但是如果没有提供反射膜(例如，在全息光盘的情况下)，则可能很难控制记录部分的位置。
因此，在本教导的示例性实施例中，采用上述结构，以方便记录部分的定位。换句话说，在层格式区域中，设置虚拟层，并且在每个虚拟层中记录用于区分虚拟层的相对位置(深度)的层信息。
图3B示出在层格式区域中形成哑层(dummy layer)DL1和DL2的示例。在设置虚拟层之前，确定光信息存储层13的最高可记录部分和最低可记录部分。为此，例如，可在光信息存储层13的最高可记录部分和最低可记录部分中设置哑层DL1和DL2。根据光信息存储层13的开始位置和结束位置与光学系统裕度(margin)设置哑层DL1和DL2。哑层DL1和DL2与光信息存储层13的开始位置和结束位置之间的间隔越小，能够形成的记录部分的数量越多，从而增加记录容量。
参照图3C，在哑层DL1和DL2之间在光信息存储层13中设置格式部分IL1-IL4。在格式层IL1-IL4中，记录层信息。为了记录层信息，记录/再现(记录和/或再现)光学系统沿格式部分IL1-IL4执行2光束聚焦控制操作。换句话说，在虚拟层中，通过使用2光束深度聚焦操作在层格式区域中记录层信息，并且基于层之间的串扰来确定关于记录部分之间的距离的信息。
参照图3D，在用户数据区域中，从格式部分IL1-IL4延伸记录部分RL1-RL4。在记录部分RL1-RL4中记录数据之前确定感兴趣的虚拟层中记录的层信息，接着根据记录的层信息通过控制光焦点的位置来记录数据。在从哑层DL1和DL2延伸到用户数据区域的位置不执行记录。为此，可在哑层DL1和DL2中记录信息，以指示将不在用户数据区域的相应位置执行记录。然而，不是必须设置哑层DL1和DL2。可在距离光信息存储层13的开始位置和结束位置的特定距离内设置格式层IL1和格式层IL4的位置，从而可以在用户数据区域的相应位置进行信息记录。
在再现记录位置RL1-RL4中记录的数据之前，读取与感兴趣的记录部分相应的层信息。然后，根据读取的层信息，通过控制光焦点再现记录部分中记录的数据。
图4A和图4B是根据本教导的示例性实施例的用于解释对于光盘10在记录/再现期间焦点在记录部分之间的移动的示图。当光盘10中光焦点的深度改变时，为了在记录部分记录数据或者为了再现记录的数据，在层格式区域中执行光焦点的移动，以防止光信息存储层13的恶化。例如，光信息存储层13可以由感光材料制成，因此，用户数据区域中光焦点的频移可能导致光信息存储层13的恶化。在当前示例性实施例中，除了用户数据区域还提供层格式区域，并且在层格式区域中执行记录部分之间光焦点的移动，从而防止光盘10的用户数据区域的恶化。
图4A示出光焦点的移动，以通过使用记录在格式层IL1-IL4中的层信息在记录部分RL1-RL4记录数据。由于没有在与哑层DL1相应的部分用户数据区域执行记录，因此根据记录在哑层DL1中的信息将光焦点移动到格式层IL1。然后，根据记录在格式层IL1中的层信息在记录部分RL1中记录数据。接着将光焦点移动到下一格式层IL2，所述格式层IL2与记录部分RL2包括在相同的虚拟层中。
其后，读取记录在格式区域IL2中的层信息，并且根据读取的层信息将数据记录在记录部分RL2中。然而，图4A中示出的光焦点的路径仅是说明性的示例。例如，如果仅提供单个层格式区域，则在记录部分RL1中记录之后，可将光焦点移回第一层格式区域，以将光焦点移动到下一格式层IL2并在下一格式层IL2中记录信息。另外，例如，包括在第一虚拟层中的格式信息可用于将焦点引导到第二虚拟层。
图4B示出光焦点的移动路径，用于再现记录部分RL1-RL4中记录的信息。由于在与哑层DL1相应的部分用户数据区域上没有记录数据，因此根据哑层DL1中记录的信息将光焦点移动到格式部分IL1。然后，通过根据格式部分IL1中记录的层信息控制光焦点来再现记录部分RL1中记录的数据。接着在第二层格式区域中将光焦点移动到下一记录部分。其后，读取格式部分IL2中记录的层信息，并且根据读取的信息再现记录部分RL2中记录的数据。然而，图4B示出的光焦点的移动路径仅是说明性的示例。例如，如果仅提供单个层格式区域，则从记录部分RL1再现之后，可将光焦点移回层格式区域，以将光焦点移动到下一格式部分IL2。
根据本教导的示例性实施例的记录/再现设备用于具有光信息存储层的光盘。所述设备包括：全息记录/再现光学系统，用于在光信息存储层中记录信息或者从光信息存储层再现信息；控制单元，用于控制全息记录/再现光学系统。
控制单元将光信息存储层划分为层格式区域和用户数据区域，指定不同深度的光信息存储层作为虚拟层，所述虚拟层包括层格式区域中的格式部分。控制单元控制全息记录/再现光学系统在将数据记录在用户数据区域中的虚拟层之前，在每个格式部分中记录用于将虚拟层彼此区分的层信息。
图5示意性示出全息记录/再现光学系统。例如，全息记录/再现光学系统可执行参照图3A至图4D描述的记录/再现处理。
参照图5，全息记录/再现光学系统包括：伺服光学系统70，形成伺服光束的光路；物镜100，对光束进行聚光以在光盘10上记录信息或从光盘10再现信息；信号光束光学系统50，将信号光束Lb2辐射到光盘10上；以及参考光束光学系统20，在信息记录/再现期间将参考光束Lb1辐射到光盘10上。其后，将分别参照图6至图8描述伺服光学系统70、信号光束光学系统50和参考光束光学系统20的详细结构。
图6示意性示出伺服光学系统70中伺服光束的光路。参照图6，伺服光学系统70可将来自第一光源71的第一光束(即，红色伺服光束Lr1)辐射到光盘10上，并且收集从反射膜11反射的伺服光束Lr2。
第一光源71可发射伺服光束Lr1，例如，所述伺服光束Lr1可具有大约660nm的波长。通过光栅72将伺服光束Lr1分为主光束和2个子光束。伺服光束Lr1(主光束)在透射通过偏振光束分离器73之后通过准直透镜74。
光栅72执行分离，从而主光束量大于子光束量或者与子光束量相同。在图5中没有示出子光束。可构建偏振光束分离器，以在反射伺服光束Lr1的S偏振分量的同时透射伺服光束Lr1的P偏振分量。准直透镜74将从第一光源71发射的伺服光束Lr1转换成平行光束。接着伺服光束Lr1被投射到校正透镜75。校正透镜75可包括聚光透镜76和77。伺服光束Lr1从校正透镜75投射到二向色棱镜40和41，接着镜42将其反射到四分之一波片(quarterwavelength plate，QWP)43。QWP 43将伺服光束Lr1转换成圆偏振的光束，接着投射到物镜100。如图1所示，物镜100在焦点Fr将伺服光束Lr1聚光到反射膜11上。这种反射将伺服光束Lr1转换成伺服光束Lr2，伺服光束Lr2向物镜100投射。
对于从第二光源21发射的第二光束(即，全息记录/再现蓝色光束)以及聚焦到反射膜11上的伺服光束Lr1根据关系(诸如校正透镜75与物镜100之间的光学距离)来优化物镜100。对于伺服光束Lr1，例如，物镜100可作为数值孔径大约为0.63的聚光透镜。
二向色棱镜40可透射接近100％的红色光束(伺服光束)并且反射接近100％的蓝色光束(全息记录/再现光束和参考光束)。二向色棱镜41可透射接近100％的红色光束和接近100％的例如蓝色光束的P偏振分量。二向色棱镜41可反射接近100％的例如蓝色光束的S偏振分量。对于红色光束和蓝色光束，镜42可反射接近100％的红色光束和蓝色光束，QWP 43可将线偏振光束转换成圆偏振光束。
在依次通过物镜100、QWP 43、镜42、二向色棱镜40和41以及校正透镜75之后的反射的伺服光束Lr2被偏振，并且通过准直透镜74被聚光。接着偏振光束分离器73将反射的伺服光束Lr2向第一光学检测器79反射。还可以在偏振光束分离器73和第一光学检测器79之间设置像散透镜(例如，柱面透镜78)，以根据像散方法聚焦伺服光束Lr2。
由于光盘10中可能出现偏差和/或偏心，目标轨道和聚焦位置可能因此改变。因此，伺服光学系统70在与目标轨道相应的焦点聚焦伺服光束Lr1。为此，分别在与光盘10的厚度方向和径向方向相应的聚焦方向和寻轨方向移动伺服光束Lr1。
可经由驱动单元44在聚焦方向和寻轨方向移动伺服光束Lr1。驱动单元包括沿聚焦方向和寻轨方向驱动物镜100的2轴致动器。驱动单元44包括在倾斜径向以及聚焦方向和寻轨方向驱动物镜100的3轴致动器。
物镜100在反射膜11上聚焦伺服光束Lr1，并且第一光学检测器79接收反射的伺服光束Lr2。当第一光学检测器79接收反射的伺服光束Lr2时，反射的伺服光束Lr2反映聚焦和寻轨状态。
尽管没有在图6中示出，但是为了检测聚焦误差信号和寻轨误差信号，第一光学检测器79可包括：具有光束接收区域Ar、Br、Cr和Dr的主光学检测器，用于接收主光束；以及在主光学检测器两侧的具有布置在径向方向的两个光束接收区域(Er，Fr)和(Hr，Gr)的第一副光学检测器和第二副光学检测器，用于接收子光束。
可通过使用主光学检测器检测的信号以像散方法执行聚焦控制。可基于主光学检测器接收的主光束检测信号来通过下面的等式1获得聚焦误差信号FESr。聚焦误差信号FESr输入到控制单元(未示出)，以用于物镜100的聚焦控制。在下面的描述中，为了方便解释，将通过相同的符号表示光学检测器的光束接收区域以及从光束接收区域检测的信号。
FESr＝(Ar+Cr)-(Br+Dr)        (1)
可通过使用第一副光学检测器和第二副光学检测器检测的信号，以差分推挽方法来执行寻轨控制。使用差分推挽方法获得的寻轨误差信号DPPr表示伺服光束Lr1与目标轨道的偏离量，并且可按下述方式获得：
MPPr＝(Ar+Dr)-(Br+Cr)
SPPr1＝Er-Fr
SPPr2＝G1-Hr
DPPr＝MPPr-k(SPPr1+SPPr2)        (2)
其中，k表示增益。
这样，伺服光学系统70将伺服光束Lr1辐射到光盘10的反射膜11上，并且使用反射的伺服光束Lr2进行物镜100的聚焦控制和寻轨控制。
图7示意性示出在图5所示的全息记录/再现光学系统的记录模式下信号光束的光路。图8示意性示出在图5所示的全息记录/再现光学系统的记录/再现模式下参考光束的光路。
参照图7和图8，第二光源21发出波长大约为405nm的第二光束(例如，蓝色光束Lb)。蓝色光束Lb通过准直透镜22，并且被转换成平行光束。平行蓝色光束Lb通过有源半波片26，并且偏振光束分离器27将其反射并透射。在此，蓝色光束的反射部分形成信号光束Lb2，蓝色光束的透射部分形成参考光束Lb1。
有源半波片26是当电流施加其上时作为半波片操作的开/关类型半波片。因此，当电流施加到半波片26时，半波片将入射蓝色光束Lb的偏振方向旋转预定角度，从而偏振光束分离器27反射信号光束Lb2，并且偏振光束分离器27透射参考光束Lb1。
在此，假设有源半波片26在再现模式期间不作为半波片操作，在再现模式期间，不向有源半波片26施加电流。因此，在记录模式期间，蓝色光束Lb(例如，P偏振蓝色光束Lb的全部或大部分)透射通过偏振光束分离器27，并且蓝色光束Lb沿参考光束Lb1的光路传播。
有源半波片26可包括旋转驱动装置，从而偏振方向可旋转预定角度，以调整S偏振光束和P偏振光束的强度分布。偏振光束分离器27将蓝色光束Lb对半划分，以形成参考光束Lb1和信号光束Lb2。划分比率可通过有源半波片26来调整。
电流镜(Galvano mirror)51反射S偏振信号光束Lb2，接着半波片52将S偏振信号光束Lb2转换成P偏振信号光束。在透射通过偏振光束分离器53之后，P偏振信号光束由QWP 54转换成圆偏振光束，接着由镜55反射。QWP片54将反射的信号光束Lb2转换成S偏振光束。在被偏振光束分离器53反射之后，S偏振光束被透射到电流镜56。电流镜51和56根据控制单元(未示出)的控制改变反射光束的角度，并且可以调整信号光束Lb2的光路。
电流镜56反射的信号光束Lb2通过狭缝57，并且被投射到扩束器58。扩束器58可包括可移动透镜59和60。可移动透镜59将信号光束Lb2发散，可移动透镜60将信号光束Lb2收集。接着，信号光束Lb2通过中继透镜61，并且被投射到半波片64，以被转换成P偏振光束。
通过步进电机或压电电机在光轴方向移动可移动透镜59。通过与物镜100的驱动单元44的致动器相似的致动器在光轴方向移动可移动透镜60。与可移动透镜59相比，可以更加精细地控制可移动透镜60。可移动透镜59的移动距离可以大于可移动透镜60的移动距离。
设置中继透镜61以保证物镜100和可移动透镜60之间的间隔。为此，中继透镜61可包括凸透镜62和63。
P偏振信号光束Lb2从半波片64透射，穿过偏振光束分离器38，接着传播到有源半波片46。通过有源半波片46旋转入射的P偏振信号光束Lb2的偏振方向，从而P偏振信号光束Lb2被转换成主要包括S偏振光束分量。P偏振信号光束Lb2可通过有源半波片46被转换成包括大约70％的S偏振光束分量和大约30％的P偏振光束分量。
镜45反射信号光束Lb2，仅有信号光束Lb2的S偏振光束分量传播到镜42，通过QWP 43被转换成圆偏振光束，接着传播到物镜100。物镜100对信号光束Lb2进行聚光，并且通过包括胆固醇液晶层的反射/透射膜12(见图1)反射信号光束Lb2，以形成焦点Fb。物镜100对信号光束Lb2聚光，并且可作为例如具有大约0.4的数值孔径的聚焦透镜操作。
信号光束Lb2通过焦点Fb，并且被辐射回物镜100作为反射的信号光束Lb4。这个反射的信号光束Lb4通过QWP 43被转换成S偏振光束，并且在被镜42、二向色棱镜41和镜45反射之后，传播到有源半波片46。通过有源半波片46转换S偏振的反射信号光束Lb4，以包括例如大约30％的S偏振光束分量和大约70％的P偏振光束分量。通过偏振光束分离器38反射S偏振光束分量。反射的S偏振的反射信号光束Lb4透射通过中继透镜35而到达扩束器32。这个反射的信号光束Lb4通过半波片31被转换成P偏振光束，透射通过偏振光束分离器28，并且通过聚光透镜49被聚光。接着，柱面透镜47产生像散，并且通过第二光学检测器48接收反射的信号光束Lb4。
由于光盘10中可能出现偏差或偏心，目标轨道和聚焦位置可能因此改变。因此，如上所述，使用红色伺服光束和控制单元(未示出)通过伺服光学系统控制聚焦和寻轨。然而，信号光束Lb2可能由于物镜100的移动而偏离参考光束Lb1的焦点Fb。因此，信号光束光学系统50使用第二光学检测器48并且基于信号光束Lb2偏离焦点Fb的量，通过反映反射信号光束Lb4的接收状态，来调整各种光学部件的光学位置。
为了在记录模式下进行信号光束Lb2的聚焦和寻轨控制，第二光学检测器48可包括4个光束接收区域Ab、Bb、Cb和Db，第二光学检测器48使用这4个光束接收区域Ab、Bb、Cb和Db来检测反射信号光束Lb4。信号处理单元(未示出)使用像散方法执行聚焦控制，基于光束接收区域Ab、Bb、Cb和Db的检测信号使用下面的等式3计算聚焦误差信号FESb，并且将聚焦误差信号FESb提供给控制单元。
FESb＝(Ab+Cb)-(Bb+Db)            (3)
聚焦误差信号FESb表示聚焦方向上参考光束Lb1的焦点Fb和信号光束Lb2的焦点之间的差值量。
通过使用推挽信号和寻轨误差信号RPPb执行寻轨控制，通过下面的等式4计算寻轨误差信号RPPb接着将其提供给控制单元。
RPPb＝(Ab+Db)-(Bb+Cb)            (4)
寻轨误差信号RPPb表示寻轨方向上参考光束Lb1的焦点Fb和信号光束Lb2的焦点之间的差值量。
还可通过下面的等式5产生用于切向控制的切向误差信号TPPb。切向控制包括在光盘10的切向方向将信号光束Lb2定位到参考光束Lb1的焦点Fb。
TPPb＝(Ab+Bb)-(Cb+Db)            (5)
切向误差信号TPPb表示光盘10的切向方向上参考光束Lb1的焦点Fb和信号光束Lb2的焦点之间的差值量。
控制单元基于聚焦误差信号FESb产生聚焦驱动信号，并且将聚焦驱动信号提供给例如扩束器58的可移动透镜60，从而对可移动透镜60执行聚焦控制。执行聚焦控制以减少聚焦方向上参考光束Lb1的焦点Fb和信号光束Lb2的焦点之间的差值量。控制单元还基于寻轨误差信号RPPb产生寻轨驱动信号，并且将寻轨驱动信号提供给例如电流镜56，从而对电流镜56执行寻轨控制。寻轨控制用于减少寻轨方向上参考光束Lb1的焦点Fb和信号光束Lb2的焦点之间的差值量。
控制单元还基于切向误差信号TPPb产生切向驱动信号，并且将切向驱动信号提供给例如电流镜51，从而对电流镜51执行切向控制。切向控制用于减少切向方向上参考光束Lb1的焦点Fb和信号光束Lb2的焦点之间的差值量。
这样，信号光束光学系统50将信号光束Lb2辐射到光盘10，从反射/透射膜12(见图1)接收反射信号光束Lb4，并且将接收结果提供给信号处理单元。信号光束光学系统50的控制单元对扩束器58和中继透镜61执行聚焦控制，对电流镜51执行切向控制，并且对电流镜56执行寻轨控制，从而在参考光束Lb1的焦点Fb形成信号光束Lb2的焦点。
参照图8，在参考光束光学系统20中，从第二光源21发出的蓝色光束Lb通过准直透镜22被转换成平行光束。由于穿过有源半波片26，蓝色光束Lb包括S偏振光束分量和P偏振光束分量。偏振光束分离器27反射蓝色光束Lb的S偏振光束分量，并且如上所述蓝色光束Lb的S偏振光束分量用作信号光束Lb2。
蓝色光束Lb的P偏振光束分量透射偏振光束分离器27，并且用作参考光束Lb1。参考光束Lb1传播到偏振光束分离器28。P偏振参考光束Lb1透射通过偏振光束分离器28，通过QWP 29被转换成左旋圆偏振光束，通过镜30被反射，接着通过QWP 29被转换成S偏振光束。然后，S偏振参考光束Lb1被偏振光束分离器28反射，并且向半波片31传播。S偏振参考光束Lb1通过半波片31被转换成P偏振光束，接着传播到扩束器32。
参考光束光学系统20包括活动镜30。镜30可改变参考光束Lb1的光路长度，以匹配信号光束Lb2的光路长度。为此，可驱动信号光束光学系统50的镜55，或者可驱动镜55和镜30。当具有大约几百微米的相干距离的激光二极管用作第二光源21时，如果参考光束Lb1和信号光束Lb2的光路长度之间的差值超过该相干距离，则不能在参考光束Lb1和信号光束Lb2的焦点形成良好的记录标记。为了形成良好的全息图，必须通过控制例如镜30来将光路长度之间的差值调整到相干距离以下。
P偏振参考光束Lb1传播到扩束器32，在扩束器32中，可移动透镜33将光束扩散，接着可移动透镜34将光束重新会聚。接着参考光束Lb1穿过中继透镜35并且传播到偏振光束分离器38。由于这个参考光束Lb1是如上所述的P偏振光束，因此参考光束Lb1透射通过偏振光束分离器38而传播到遮光器39。
扩束器32和中继透镜35可分别以与信号光束光学系统50的扩束器58和中继透镜61基本相同的方式进行操作。遮光器39可在控制单元的控制下阻挡或传播参考光束Lb1。当参考光束Lb1通过遮光器39时，作为P偏振蓝色光束的参考光束Lb1被二向色棱镜40反射并且通过二向色棱镜41。然后，将参考光束Lb1传播到镜42。参考光束Lb1被镜42反射，通过QWP 43被转换成左旋圆偏振光束，接着通过物镜100聚光到光盘10。
根据关系(诸如扩束器32与物镜100之间的光学距离)，物镜100可作为例如具有大约0.65的数值孔径的聚光透镜来操作。在此，用于参考光束Lb1的物镜100的数值孔径比用于信号光束Lb2的物镜100的数值孔径大。这是因为参考光束Lb1通过物镜100被聚光，接着立即被聚焦到焦点Fb，而信号光束Lb2通过物镜100被聚光，接着在被反射/透射膜12(见图1)反射之后被聚焦到焦点Fb。因此，信号光束Lb2的聚焦距离大于参考光束Lb1的聚焦距离。然而，本教导不限于这些特征。
在记录期间，参考光束Lb1的一部分在被反射/透射膜12(见图1)反射之后很难再返回物镜100。反射/透射膜12(见图1)主要仅反射右旋圆偏振光束，因此不反射入射到光盘10的参考光束Lb1。
再现模式下，有源半波片26被关闭，而不作为半波片来操作，从第二光源21发出P偏振蓝色光束Lb，该P偏振蓝色光束Lb通过有源半波片26而不被偏振。在透射通过偏振光束分离器27之后，蓝色光束Lb沿记录模式下使用的参考光束Lb1的光路传播。由于再现模式下使用的蓝色光束Lb与记录模式下使用的参考光束Lb1相同，因此假设蓝色光束Lb是参考光束Lb1。
当再现光盘10的光信息存储层中记录的记录标记(即，全息图)时，将用于再现全息图的参考光束(以下称为再现光束)传播到物镜100。将参考光束Lb1传播到光盘10作为左旋圆偏振光束。全息图反射的再现光束是右旋圆偏振光束，原因是仅其传播方向改变，而电场矢量的旋转方向没有改变。右旋圆偏振再现光束在被QWP 43转换成S偏振光束之后，依次被镜42、二向色棱镜41和镜45反射，接着传播到有源半波片46。
由于有源半波片46在再现期间不作为半波片操作，因此S偏振再现光束通过有源半波片46而不经过偏振。在S偏振再现光束被偏振光束分离器38反射之后，S偏振再现光束传播到中继透镜35。接着S偏振再现光束通过扩束器32被转换成平行光束。在通过半波片31被转换成P偏振光束之后，光束透射通过偏振光束分离器28。得到的P偏振再现光束被聚光透镜49聚光，在此之后，P偏振再现光束通过柱面透镜47，并且被第二光学检测器48接收。从第二光学检测器48检测的再现信号，可确定预定记录部分中记录的记录标记全息图信息。
如下所述执行由记录/再现设备进行的信息记录。伺服光学系统70将伺服光束Lr1辐射到光盘10上，基于从反射膜11反射的伺服光束Lr2的检测结果对物镜100执行聚焦控制和寻轨控制，并且控制伺服光束Lr1的焦点Fr，以跟随目标轨道。
信号光束光学系统50通过控制位置受控的物镜100，将蓝色信号光束Lb2辐射到光盘10并且将信号光束Lb2的焦点定位到目标轨道。通过调整扩束器58的可移动透镜59的位置来调整与焦点Fb相应的目标深度，从而将蓝色信号光束Lb2定位到焦点Fb。
参考光束光学系统20将参考光束Lb1辐射到光盘10上，调整扩束器32的可移动透镜33的位置，并且控制遮光器39以允许参考光束Lb1通过。从而将参考光束Lb1定位到焦点Fb。
在此，通过检测前面的光学检测器25接收的光束来调整第二光源21的记录功率。通过光束分离器23分离第二光源21发出的光束的一部分，并且在所述光束的一部分被聚光器24聚光之后，由前面的光学检测器25接收。
信号光束Lb2可能由于光盘10的偏差和偏心而偏离期望的焦点Fb。考虑到这种可能性，可基于反射信号光束Lb4的检测结果，对电流镜51和电流镜56执行切向控制和寻轨控制，对扩束器58的可移动透镜60执行聚焦控制。
当参考光束Lb1和信号光束Lb2在焦点Fb混合时，移动镜30以将参考光束Lb1和信号光束Lb2的光路长度之间的差值调整到相干距离以下。这样，能够记录良好的记录标记。
当如前面参照图3A至图3D描述的在记录部分中记录信息时，控制单元(未示出)将光信息存储层划分为层格式区域和用户数据区域，指定光信息存储层中的不同深度(厚度方向上)的位置作为虚拟层，并且在将数据记录在用户数据区域之前，控制全息记录/再现光学系统在每个虚拟层中记录层信息。控制单元(未示出)执行控制操作，从而在层格式区域中执行记录部分之间的焦点移动。
如下所述执行由记录/再现设备进行的信息再现。伺服光学系统70将伺服光束Lr1辐射到光盘10上，基于从反射膜11反射的伺服光束Lr2的检测结果对物镜100执行聚焦控制和寻轨控制，并且控制伺服光束Lr1的焦点Fr，以跟随目标轨道。
参考光束光学系统20将参考光束Lb1辐射到光盘10上。位置受控的物镜100对参考光束Lb1进行聚光，并且将参考光束Lb1的焦点Fb定位到目标轨道。另外，扩束器32的可移动透镜33执行粗略控制，可移动透镜34执行精细控制，从而调整参考光束Lb1的焦点Fb的位置。
由于有源半波片26在没有被施加电流时不作为半波片操作，因此从第二光源21发出的蓝色光束Lb的全部或大部分成为参考光束Lb1，从而提高了再现效率。有源半波片26根据遮光器39的操作透射参考光束Lb1使其通过。
将参考光束Lb1被辐射到记录标记，通过该记录标记产生再现光束。第二光学检测器48检测这个再现光束，以获得再现信号。在此，当有源半波片46没有被激活时，能够提高再现光束接收效率。
当再现光盘10的多个记录部分中记录的信息时，全息记录/再现光学系统根据在与记录部分相应的格式层中记录的层信息控制光学聚焦并再现记录部分中记录的信息。控制单元(未示出)执行控制操作，从而在层格式区域中执行记录部分之间的光束移动。
尽管已经显示并描述了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些实施例中进行各种改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。