TWI355657B - Recording apparatus and phase modulation device - Google Patents

Description

1355657 ， 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關力至少能夠關於全像記錄媒體進行記錄的記 - 錄裝置及可較佳地用於記錄裝置中之相位調變5!件。 • 【絲浦】 ^ 在全像記錄/播放系統中，特定言之在光學儲存領域中 之全像記錄/播放系統中，使用空間光調變器（spaciaMight m〇dulator，SLM)(諸如液晶面板或數位微鏡器件 • Micr〇mirror Device，DMD)用作光強度調變，其中將可藉 以獲得位元1(例如，光強度=高）及位元〇(例如，光強度= 低）之圖案配置的強度調變施加至信號光。 此時，在SLM中，根據所記錄資料接收光強度調變之信 號光形成於中心部分處，且如圖2所示形成經透射以形成 繞信號光之圓的參考光。根據所記錄資料而調變的信號光 輻射至具有參考光之全像記錄媒體，因此，信號光與參考 光之干擾條紋作為資料記錄於全像記錄媒體中。 鲁 在播放資料時，僅參考光產生於SLM中且輻射至全像記 錄媒體，從而獲得根據干擾條紋之繞射光。根據繞射光之 影像聚焦在諸如電荷耦合器件（CCD，Charge c〇upied DeVlce)感應器或互補金氧半導體（CM〇s，…^ Oxide Semiconductor)感應器之影像感應器上以執行影像 • 偵測。基於以此方式偵測之影像資料獲得播放資料。 扣號光及參考光輻射在相同光軸上之全像記錄/播放系 統稱為同軸系統（或共線系統）。 122616.doc 1355657 在相關技術中，如π>_Α_2006·107663(專利文獻1}中所描 述，當應用該同軸系統時，#由相位光罩之相位調變進一 步給予至在SLM中空間光調變所施加至之其實像側。 藉由相位光罩之相位調變關於信號光及參考光兩者而執 行。對參考光執行相位調變之原因在於如專利文獻i所述 致=在全像記錄媒體中之多個記錄n藉由使用包括 特定相位結構之參考光所記錄之信號光（資料）在播放時可 僅藉由輻射具有相同相位結構之參考光來讀丨。因此，應 用上文所述，在記錄時，資料分別藉由使用具有不同相位 、、口構之參考光而s己錄，且在播放時，多個所記錄資料可藉 由選擇性地輻射具有此等相位結構的參考光來選擇性地讀 出° 此外，將相位調變給予至信號光之原因在於執行干擾控 制及關於全像記錄媒體中之信號光而抑制DC分量以增加 記錄密度。 專利文獻1中描述之發明意欲藉由允許給予至信號光之 相位結構及給予至參考光之相位結構分別為不同圖案來分 別對信號光及參考光執行最佳相位調變。 【發明内容】 在相關技術中，當藉由相位光罩對如上文所述已接收 SLM調變之光執行相位調變時，以如專利文獻^所述允 許信號光及參考光兩者之相位結構為離散相位結構為前 提，執行相位調變。亦即，如圖5中所示，例如，以在 SLM之像素单（中給出在兩個值"Q"與”i"之間變化的相位 ΐ S '> 122616.doc 1355657 結構為前提，執行相位調變。 關於參考光，難以恰當地執行資料之記錄/播放，除非 相位結構如上所述在記錄及播放時㈣，因此，難以獲得 記錄與播放之間的相容性，除非相位結構在每一記錄/播 放間及在各別裝置之間在像素單元中彼此對應。 根據上文，應用離散相位結構作為參考光之相位結構為 必要的中如上文所述在像素單元中相位在兩個值之間 變化。 然而，使信號光之相位結構為離散結構（其中像素單元 中之對應為必要的）並不總為必要的’只要相位結構可執 行干擾控制及對信號光中之D C分量之抑制即可。 在應用離散相位結構時，在相位光罩圖案與SLM之各別 像素之間的位置對應性自先前確定之位置對應性即使偏離 極少的情況下，信號光可能會劣化，因此，有必要允許相 位光罩圖案與SLM之各別像素之間的位置相關精確地對 應。 因此’在應用離散相位結構的情況下，當形成相位光罩 圖案時有必要確保像素尺寸位準之相對較高位置精確度， 其將導致良率（yield)劣化及製造效率降低等。 本發明解決上文提出的問題及與相關技術記錄裝置相關 聯之其他問題。 根據本發明之一實施例，提供一關於一全像記錄媒體執 行至少記錄之記錄裝置，其首先包括一發光構件，該發光 構件用於關於設定於一指定位置處的全像記錄媒體發射待 122616.doc 輻射之光。 亦匕括空間光調變構件，其經組態以能夠藉由 H 象素單疋中之入射光執行光強度調變而產生待輻射至該 全像記錄媒體之參考光及信號光。 ' 置亦匕括相位調變構件，其用於對來自該空間光 調變構件之轄射光執行相位調變，其中給予離散相位結構 ，考光的相位光罩圖案形成於來自該空間光調變構件之 1考光所入射至之參考光區域處’且給予連續相位結構至 k號光之相位光罩圖案形成於信號光所入射至之信號光區 域處。 該裝置進-步包括-光學系統，該光學系統經組態以關 於全像記錄媒體將自發光構件發射之光引導通過該空間調 變構件及該相位調變構件。 根據本發明之一實施例，用於給予離散相位結構之相位 光罩圖案形成於如之前在相位調變構件（相位調變器件）中 的用於對信號光及參考光執行相位調變的參考光區域處， 藉此允許在每一記錄/播放間及在裝置之間的參考光的相 位結構彼此對應，結果，可確保在每一記錄/播放間及在 裝置之間的相容性。 此外，用於給予連續相位結構之相位光罩圖案形成於信 號光區域處，藉此當應用離散結構時，甚至當所形成之相 位光罩圖案與空間光調變構件之各別像素之間的位置關係 偏離預定位置關係時，防止信號光之品質劣化。 根據本發明之一實施例，可如之前藉由在參考光區域處 122616.doc 1355657 形成用於給予離散相位結構的相位光罩圖案來確保在每一 記錄/播放間及在裝置之間的相容性。此外，用於給予連 續相位結構之相位光罩圖案形成於信號光區域處，藉此設 定相位光罩圖案而無需考慮相位光罩圖案與空間光調變構 件之各別像素之間的位置關係。 在同轴系統的情，由以任何相纟結構調變之信號光 記錄的資料可恰當地播放，只要僅參考光在相同相位結構 中調楚即可。因此，根據本發明之一實施例（其中如上文 所述不必考慮相位光罩圖案與用於防止信號光之品質劣化 的各別像素之間的位置關係），在信號光區域中之相位光 罩圖案可自由地設定，只要實現初始目的（例如，干擾控 制、L號光中之DC分量的抑制等）即可。 根據本發明之一實施例，製造在相位調變構件（器件）中 之信號光區域處之相位光罩圖案的自由度可增加，且因為 像素單τό中之定位如上文所述變成不必要的，&可減輕製 造精確度，且亦可簡化相位光罩之製造過程。 【實施方式】 下文中，將解釋執行本發明之最佳模式（下文中稱為實 施例）。 圖1為展示作為本發明之實施例之記錄裝置之實施例的 記錄/播放裝置1之内部組態的方塊圖。在圖丨中，僅主要 選取及展示記錄/播放裝置！中之光學系統之組態，而省略 其他部分。 首先’在該實施例中，應用所謂的同軸系統作為全像記 122616.doc -10- j^657 錄/播放系統’其中信號光9及參考光8排列在同一軸上且 其同時輻射至全像記錄媒體5以藉由干擾條紋執行資料記 錄，且在播放時僅參考光8輻射至全像記錄媒體5以藉由干 擾條紋執行所記錄資料之播放。 作為上述系統之組態，首先，記錄/播放裝置丨具備圖式 中所示之雷射二極體LD。雷射二極體LD為光源，其用於 獲侍用於記錄/播放之雷射光，輸出具有一指定類型的波 長的雷射光作為在此情況下的所謂單一模式雷射。 '來自雷射二極體LD之輻射光藉由透過準直透鏡2而轉換 成平订光以導引至空間光調變器（SLM)3。SLM 3包括（例 如）透射性液晶面板。 在實施例中’由SLM 3執行空間光調變的光藉由中繼透 鏡RL-1、RL_2入射至配置在SLM 3之實像表面處的相位光 罩4處，在相位光罩4中執行指定相位調變。由相位光罩4 執行相位調變的光透過接物鏡〇L_m射至設定於指定位 置處的全像記錄媒體5。 在屺錄時，根據記錄資料之調變如隨後所述在3中 執仃’且接收該調變之平行光進—步在相位光罩4中進行 相位調變’接著’透過接物魏]成為會聚光，且收集於 王像§己錄媒體5中。 在播放時，來自雷射二極體⑶之光藉由上述過程輕射 至全像記錄媒體5 ’藉此如隨後所述根據所記錄資料獲得 繞射光。使繞射光通過接物鏡〇L_2成為平行光，接著，聚 焦在諸如m合ϋ件（CCD)感應器或互補金氧半導體 122616.doc 11 1355657 (CMOS)感應器之影像感應器6上。 圖2為用於解釋藉由圖丨中所示之記錄/播放裝置丨在全像 記錄媒體5中記錄資料的方法的方塊圖。在圖式中，示意 性地展示圖1中所示之SLM 3、接物鏡〇1^及全像記錄媒 體5之外觀、自準直透鏡2輻射且入射至SLm 3之平行光（入 射光7)、由SLM 3調變之後獲得之光及自接物鏡οι」輻射 至全像記錄媒體5之光。 如圖2中所示，在此情況下之記錄方法中，首先在SLM 中對來自準直透鏡2之入射光7執行強度調變，其用於將 上述參考光8及基於所記錄資料形成資料陣列"〇"及"1 ”之光 (下文知為k號光9)g己置於同心圓上。強度經調變之光藉由 接物鏡OL-1收集於全像記錄媒體5上，且藉此形成之參考 光8及L號光9之干擾條紋作為資料記錄於全像記錄媒體$ 圖3為用於解釋藉由記錄/播放裝置1播放全像記錄媒體 之資料的方法的方塊圖。在圖3中，示意性地展示圖i中戶, 丁之SLM 3、接物鏡沉·1及全像記錄媒體5、接物鏡0L 2、、影像感應器6之外觀、自準直透鏡2輻射且入射至SLM: =平订光（人射光7)、由SLM 3調變之後獲得之光、自接物 輻射至王像5己錄媒體5之光、自全像記錄媒體5發射 ==由自接物鏡0L_2入射之參考光的繞射而輸出 心所5己錄影像1 1。 射光中在播放時，在SLM 3中對來自準直透鏡2之入 仃強度調變，使得僅輸出一參考光8圖案，且光收 122616.doc -12- 13^5657 ::::記錄媒體5上。此時’所收集光根據記錄於全像 媒體5中之資料圖案而藉由干擾條紋繞射，且輸出以 便透過全像記錄媒體5。亦即，繞射光如圖式中所示具有 反.射所記錄資料之 6㈣…:▲ 料基於影像感應器 匕括於切光中之強度調變圖案的結果而播放。 a 如先則圖1中所示’根據_實施例之記錄/播放襄置1具 備用於關於來自SLM 3之輻射光執行相位調變的相位光罩 4。為之前提供之相同目的提供相位光罩4以對信號光9及 參考光8兩者執行相位調變。 ▲對自SLM 3輕射之參考光8執行相位調變之原因在於致 能全像記錄媒體5中之多個記錄。如先前所述，藉由使用 包括特定相位結構之參考光8而記錄之信號光9(資料）在播 放時可僅藉由輻射具有相同相位結構之參考光8來讀出。 因此’應用上文所述’在記錄時，資料分別藉由使用具有 不同相位結構之參考光8記錄’且在播放時’多個所記錄 資料可藉由選擇性地輕射具有此等相位結構的參考光 選擇性地讀出。 此外，對信號光9執行相位調變之原因在於控制干擾及 關於信號光9抑制DC分量，以增加全像記錄媒體5中之 錄密度。 然而，如先前專利文獻1中所示，在相關技術中當使 用相位光罩對如上文所述由SLM 3調變之光1〇執行相位調 變時，將離散相位結構給予至信號光9及參考光8兩者。亦 即，亦如隨後在圖5中所示，以在SLM 3之像素單元中給出 122616.doc -13· 1355657 在（例如）兩個值”0”與”1"之間變化的相 行相位調變。 關於參考光8 ’難以恰當地執行資料之記 錄/播放，除非相位結構在記錄與播放時相同，因此，難 以獲得記錄與播放之間的相容性，除非相位結構在每一記 錄/播放間及在各別裝置之間在像素單元中彼此對應。 因此，有必、要如1文所述應用像素單元中之離散相位結

構作為參考光8之相位結構。當應用離散結構時’相位光 罩圖案可如在前例專利文獻丨中描述以高位置精確度而形 成0

位結構為前提，執 如先前所述 而，使信號光9之相位結構為離散結構並不總為必要 的，只要相位結構可執行干擾控制及信號光9中之DC分量 之抑制即可。在應用離散相位結構作為信號光9之相位結 構之情況下，當相位光罩4之相位光罩圖案與SLM 3之各別 像素之間的位置對應性即使偏離極少時，信號光9劣化， 因此’有必要允許相位光罩4之相位光罩圖案與Slm 3之各 別像素之間的位置關係精確地對應。 考慮到上文所述，當應用離散相位結構時，在製造用於 ^號光9之相位光罩4之相位光罩圖案時有必要確保像素尺 寸位準之相對較高位置精確度，且存在對招致良率之劣化 及製造效率之降低的擔心。 在實施例中’關於來自SLM 3之參考光8所輻射至之參 考光區域’形成相位光罩4之相位光罩圖案以便如之前而 獲得離散相位結構，且關於信號光9所輻射至之信號光區 1226l6.doc -14- 1355657 域，形成相位光罩圖案以便獲得連續相位結構。 首先，參看圖4，將解釋相位光罩4中之參考力區域及信 號光區域。圖4為展示相位光罩4之平面圖。如圖彳中所 示，將在相位光罩4中來自SLM 3之參考光8所輻射至之區 域指不為參考光區域A_^類似地，將來自slm 3之信號 光9所輻射至之區域指示為信號光區域A_2。 如上文所述，形成參考光區域A-1之相位光罩圖案，使 得在圖5中展示之離散相位結構作為相位結構之三維透視 圖而給出。具體而言，例如，給出如圖式中展示之在兩個 值” 〇 ”與” 1 "之間之相位變化。 舉例而言，相位在諸如”0”與” i ”之兩個值之間變化的相 位結構在說明書中稱為，•離散相位結構,·。 應用該離散結構使得像素單元中之位置精確度能夠保持 相對較尚。亦即，可以此方式確保較高位置精確度，藉此 如上文所述以高精確度確保在每一記錄/播放間及在裝置 之間的參考光8的同一性，其穩定化對相容性的確保。 另一方面，形成信號光區域A_2之相位光罩圖案，使得 在圖6中展示之連續相位結構作為相位結構之三維透視圖 給出。亦即，如圖式中所示，給出相位並非在兩個值之間 變化而為連續變化的相位結構。 不同於兩值變化的前例離散相位結構的相位變化為連續 的相位結構在說明書中稱為"連續相位結構，，。 施加連續相位結構來防止信號光9之品質劣化，諸如在 之前離散相位結構之情況下，即使當在信號光區域A_2中 122616.doc -15· 1355657 形成之相位光罩圖案與SLM 3之各別像素之間的位置關係 偏離先前確定之位置關係時仍發生的品質劣化。 根據該實施例之相位光罩4，在每一記錄/播放間及在裝 置之間的相容性如之前由如上文所述之參考光8之離散相 位結構確保時’在不考慮關於SLM 3之各別像素的位置對 應性的情況下，信號光區域Α·2之相位光罩圖案可由传號 光9之連續相位結構設定。

在如上文所述之同軸系統的情況下，由具有任何相位釺 構之信號光9記錄的給定資料可恰當地播放，只要僅來考 光8在相同相位結構中調變即可。根據不必如上文所述考 慮關於用於防止信號光9之品質劣化的各別像素的位置對 應性的實施例，信號光區域Α_2之相位光罩圖案可自由地 。又疋，只要達成初始目的（例如，干擾控制、信號光9中之 DC分量的抑制等）即可。

因此，根據該實施例，製造在相位光罩4中之信號光區 域A-2之相位光罩圖案的自由度可增加且因為像素單2 中之疋位如上文所述為不必要的，故可減輕製造精確度， 且可簡化相位光罩4之製造過程。此外，由於製造過程之 該簡化，可減少相位光罩4之製造成本。 將描述製造用於給予信號光9連續結構的相位光罩4的方 法的實例。首先’將抗蝕劑塗佈於具有透明度之指定材料 (諸如玻璃)上’接著’藉由使用灰階(暗或亮)之紫外光執 行塊體曝露。其後’移除經曝露之部分，且藉由蝕刻將相 位光罩圖案形成於指定材料中。 122616.doc

16· 1355657 如自以上解釋可見，關於根據該實施例之相位光罩4中 之參考光區域A-1，關於在SLM 透射參考光8之區域的 位置對應性對應於先前在像素單元中確定的位置關係為必 要的。在此點上，在易於確保像素單元中之位置精確度的 態樣中，較佳提供相位光罩4以定位及固定於81^^3處，而 非將相位光罩4提供為遠離SLM 3。 即使在如圖！中所示將SLM 3與相位光罩4提供為遠離彼 此的情況下’ f調整光學放大倍率及位置關係使得在相位 光罩4上的關於在SLM 3中透射參考光8之區域的位置對應 性對應於先前確定之位置關係時，其仍為無關緊要的。 本發明之實施例已如上文加以解釋，且本發明並不限於 以上實施例。 舉例而言，在實施例中，解釋了記錄/播放裝置丨應用對 應於透射性全像記錄媒體5之組態的情況，然而，該裝置 應用對應於具有反射性薄膜之反射性全像記錄媒體之組態 亦為較佳的。在此情況下，組態不同於已在先前圖丨中展 示之組態，其中使經過SLM 3進入相位光罩4之參考光8及 仏諕光9入射至偏振分束器，且透過偏振分束器之光通過 接物鏡輻射至反射性全像記錄媒體以執行記錄。在播放 時，藉由類似於上述之過程根據由輻射至反射性全像記錄 媒體的參考光8獲得之反射光的繞射光入射至在記錄時共 用的接物鏡。經由接物鏡獲得之平行光的反射光由偏振分 束器反射以將反射光導引至影像感應器6之側邊。 在本發明之實施例中，解釋了記錄裝置組態為亦可播放 122616.doc •17- 1355657 全像記錄媒體的記錄/播放裝置的情況，然而，將該裝置 組態為僅用於記錄之裝置亦為較佳的。在此情況下，可省 略諸如接物鏡0L-2、影像感應器6等用於播放的組態。 在先前圖4中，解釋了將二㈣機相位結構作為給予至 參考光8之相位結構，然而，應用另一結構（若其為離散相 位結構）作為給予至參考光8之相位結構亦為可能的。 熟習此項技術者應瞭解，各種修改、組合、子組合及更 改可視設計要求及其他因素而發生，只要其在隨附申請專 利範圍或其均等物之範嘴内即可。 【圖式簡單說明】 圖1為展示根據一實施例之記錄裝置之相關部分的組態 的方塊圖； '' Μ 圖2為用於解釋全像記錄媒體中之記錄方法的方塊圖； 圖3為用於解釋自全像記錄媒體之播放方法的方塊圖； 圖4為展示相位光罩之平面圖； 圖5為用於解釋離散相位結構之視圖；及 圖ό為用於解釋連續相位結構之視圖。 【主要元件符號說明】 1 記錄/播放裝置 2 準直透鏡 3 空間光調變器（SLM) 4 相位光罩 5 全像記錄媒體 6 影像感應器 122616.doc 1355657 7 入射光 8 參考光 9 信號光 10 光 11 影像 A-l 參考光區域 A-2 信號光區域 LD 雷射二極體 OL-1 接物鏡 OL-2 接物鏡 RL-1 中繼透鏡 RL-2 中繼透鏡 122616.doc -19-

Claims (1)

1355657 第096136914號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年7月） 十、申请專利範圍： 碎7月/&修正替換頁 1. 一種關於一全像記錄媒體執行至少記錄並 包含： V 八 一發光構件，其用於關於設定於一指定位置處的該全 像記錄媒體發射待輻射之光； 一空間光調變構件，其經組態以藉由對像素單元中之 入射光執行光強度調變而產生待輻射至該全像記錄媒體 之參考光及信號光； # 一相位調變構件，其用於對來自該空間光調變構件之 輻射光執行相位調變，該相位調變構件包含一光學元 件’其具有-第一相位光罩圖案及一第二相位光罩圖 案，給予一離散相位結構至該參考光的該第一相位光罩 圖案形成於來自該空間光調變構件之該參考光所入射至 之該光學元件的一參考光區域處，且給予一連續相位結 構至該信號光之該第二相位光罩圖案形成於該信號光所 φ 入射至之該光學元件的一信號光區域處；及 一光學系統，其經組態以關於該全像記錄媒體將自該 發光構件發射之光引導通過該空間調變構件及該相位調 變構件。 2. 一種用於一記錄裝置之相位調變器件，其包括一空間光 調變構件，該空間光調變構件經組態以藉由對該像素單 元中之至少入射光執行光強度調變而產生待輻射至一全 像記錄媒體之參考光及信號光，且該相位調變器件關於 該全像記錄媒體執行至少記錄，該相位調變器件在該記 122616-1000706.doc 1355657 ，〇〇^Λ月U修正替換頁 錄裝置中對來自該空間調變構件之韓射光執行相位調變 且包含-具有-第-相位光罩圖案及—第二相位光罩圖 案的光學元件， 其中該第一相位光罩圖案形成於來自該空間光調變構 件之該參考光所入射至之該光學元件的一參考光區域處 且提供一離散相位結構至該參考光，及 其中該第二相位光罩圖案形成於該信號光所入射至之 該光學元件的一信號光區域處且提供—連續相位結構至 該參考光。 3. 一種關於一全像記錄媒體執行至少記錄之記錄裝置，其 包含： 一發光部分，其關於設定於一指定位置處的該全像記 錄媒體發射待輻射之光； 一空間光調變部分，其經組態以藉由對像素單元中之 入射光執行光強度調變而產生待輻射至該全像記錄媒體 之參考光及信號光； 一相位調變部分’其對來自該空間光調變部分之輻射 光執行相位調變，該相位調變部分包含一光學元件，其 具有一第一相位光罩圖案及一第二相位光罩圖案，給予 一離散相位結構至該參考光的該第一相位光罩圖案形成 於來自該空間光調變部分之該參考光所入射至之該光學 元件的一參考光區域處’且給予一連續相位結構至該信 號光之该第二相位光罩圖案形成於該信號光所入射至之 該光學元件的一信號光區域處；及 122616Ί 000706.doc -2- 1355657 /卯年勹月A依 一光學系統，其經組態以關於該全像記錄媒體將自該 發光部分發射之光引導通過該空間調變部分及該相位調 變部分。

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