全息光盘变轨方法及变轨装置与流程

本发明属于全息光存储技术领域，具体涉及全息光盘变轨方法及变轨装置。

背景技术：

全息光盘与传统光盘在光盘旋转的同时，均需要使得光学头沿径向移动以变换轨道，从而保证光学头能够覆盖整个光盘，进行信息读写操作。在传统的全息光盘中，由于其光路比较简单，且器件比较少，在读写过程中可以将整个光学机构一起带动移动，以实现读写不同轨道的信息。但是全息光盘是将绿光或蓝光激光器发出的光经过第一透镜后到达第一反射镜，再经第一反射镜反射后到达空间光调制器，再经空间光调制器调制成读写光束，且到达偏振分光棱镜(pbs)，再经偏振分光棱镜后经第一中继透镜后到达第二反射镜，并经第二反射镜反射后依次经过第二中继透镜和双色分光镜(dbs，dichroicbeamsplitter)，然后读写光束经四分之一波片(qwp)到达第四反射镜后，经物镜到达全息光盘进行信息刻录；由此可见全息光盘的光学系统要比传统光盘的复杂许多，所以在光学头变轨的时候，无法将整个光学系统一起进行移动，导致难以进行全息光盘的变轨操作。

技术实现要素：

本发明提供全息光盘变轨方法及变轨装置，目的是解决现有技术中所存在的由于全息光盘的光学系统要比传统光盘的复杂许多，所以在光学头变轨的时候，无法将整个光学系统一起进行移动，导致难以进行全息光盘的变轨操作的问题；以实现驱动尽量少的光学部件来实现变轨读写信息，减少系统的复杂性及简化机械控制，保证全息光盘的光学系统稳定成像。

本发明的技术方案如下：

本发明的全息光盘变轨方法，包括如下步骤：

将信号光和参考光构成的读写光依次经过第一中继透镜、第一中继透镜和第二中继透镜之间的反射组件、以及包括第二中继透镜的信息读写组件；

将所述信息读写组件沿着全息光盘的径向方向往复移动，同时将所述反射组件沿着所述读写光的入射方向往复移动；

在移动所述信息读写组件和所述反射组件过程中，使得所述读写光的光路方向不变，且使得所述读写光在第一中继透镜与第二中继透镜之间的光程不变。

进一步的，将所述读写光通过同轴的所述信号光和所述参考光构成。

进一步的，将红光激光器发出的伺服光配合伺服机构，使得物镜与全息光盘之间的距离和位置保持恒定，所述伺服机构用于安装物镜或全息光盘；将所述信息读写组件沿着全息光盘的径向方向往复移动时，同时将所述反射组件沿着所述读写光和伺服光的入射方向往复移动。

进一步的，将所述伺服机构包括柱面透镜和探测器，将所述柱面透镜和所述探测器与物镜和全息光盘同光轴；通过所述伺服光经过所述柱面透镜后在探测器上成像，使得所述伺服光经过所述柱面透镜后在所述探测器上所成像为圆形或椭圆形光斑，依据所述光斑的形状和中心位置对物镜与全息光盘的位置及二者之间的距离通过伺服机构进行伺服调整，使得所述伺服光经过所述柱面透镜后在所述探测器上所成像为圆形光斑且位于中心位置，以实现物镜与全息光盘之间的位置及二者之间的距离恒定。

进一步的，将所述读写光入射到所述反射组件内的入射方向设置为纵向，将所述信息读写组件沿着全息光盘的径向方向往复移动的同时，将所述反射组件沿着所述读写光的入射方向纵向往复移动，使得所述信息读写组件的移动方向与所述反射组件的移动方向之间的夹角为45°。

进一步的，将所述读写光入射到所述反射组件内的入射方向设置为纵向时，将所述信号光经过偏振分光棱镜后，入射到位于偏振分光棱镜纵向后方的双色分光镜，并依次通过双色分光镜、第一个中继透镜后，经反射镜反射到第二中继透镜，再经四分之一波片和第四反射镜反射进物镜后，所述信号光和所述参考光在全息光盘中相遇产生干涉，所产生的纵向的读写光为所述入射组件的入射光。

进一步的，将全息光盘设置于所述信息读写组件的下方，将信息读写组件从全息光盘的边缘到全息光盘的中心处往复移动；或者，将全息光盘设置于所述信息读写组件的上方，将信息读写组件从全息光盘的中心到全息光盘的边缘处往复移动。

本发明的全息光盘变轨装置，用于实现上述任一项所述的全息光盘变轨方法，包括沿着所述信号光传播方向依次设置的偏振分光棱镜、双色分光镜、第一中继透镜、位于第一中继透镜和第二中继透镜之间的反射组件、第二中继透镜、以及包括第二中继透镜的信息读写组件；所述信息读写组件安装在第一移动轨道上，第一移动轨道的方向为全息光盘的径向方向；所述反射组件安装在第二移动轨道上，第二移动轨道的方向为所述读写光的入射方向。

进一步的，双色分光镜位于偏振分光棱镜纵向后方或前方，所述读写光入射到所述反射组件内的入射方向为纵向，所述反射组件包括一个第二反射镜，所述读写光入射到所述反射组件后的出射光为横向，且入射到所述信息读写组件；第二移动轨道为纵向，第一移动轨道与第二移动轨道之间的夹角为45°。

进一步的，所述反射组件和所述信息读写组件之间连接有伸缩连动杆。

进一步的，第一移动轨道内的移动滑块上、及第二移动轨道上分别通过连接点连接连动带的两端；第二移动轨道上的移动滑块上安装有转轮，连动带绕设在转轮上。

进一步的，所述全息光盘变轨装置包括伺服机构，所述伺服机构包括红光激光器，红光激光器发出的伺服光经过偏光分束棱镜反射后，依次经过第三透镜，再入射到双色分光镜，再经双色分光镜反射后，经四分之一波片到达第四反射镜后，经物镜到达全息光盘。

进一步的，信息读写组件包括沿着光线传播方向依次设置的第二中继透镜、四分之一波片、第四反射镜和物镜。

本发明的有益效果如下：

本发明的全息光盘变轨方法及变轨装置，其全息光盘变轨方法，通过将所述信息读写组件沿着全息光盘的径向方向往复移动，同时将所述反射组件沿着所述读写光的入射方向往复移动，且在移动所述信息读写组件和所述反射组件过程中，使得所述读写光的光路方向不变，且使得所述读写光在第一中继透镜与第二中继透镜之间的光程不变，能够既保证全息光盘的光学系统稳定成像，又能够尽量减少所需要驱动的光学部件的数量，从而实现变轨读写信息；其能够减小系统的复杂性及简化机械控制，保证全息光盘的光学系统稳定成像。其全息光盘变轨装置，通过双轨道联动结构，实现全息存储读写装置的小型化，其结构合理，易于实现，提高实用性。

附图说明

图1为传统的全息光盘读写装置的结构示意图。

图2为本发明的全息光盘变轨方法的流程图。

图3为本发明的全息光盘变轨装置的一个实施例的结构示意图。

图4为本发明的全息光盘变轨装置的图3所示实施例的双轨道联动结构示意图。

图5为本发明的全息光盘变轨装置的双轨道联动结构另一实施例的结构示意图。

图6为本发明的全息光盘变轨装置的图3所示实施例的运动状态示意图。

图7为本发明的全息光盘变轨装置的另一实施例的运动状态示意图。

图中，1为绿光或蓝光激光器，2为第一透镜，3为第一反射镜，4为空间光调制器，5为偏振分光棱镜，6为光阑，7为第二透镜，8为cmos相机，9为第一中继透镜，10为第二反射镜，11为第二中继透镜，12为双色分光镜，13为红光激光器，14为偏光分束镜，15为第三透镜，16为第三反射镜，17为四分之一波片，18为第四反射镜，19为物镜，20为全息光盘，21为探测器，22为第一移动轨道，23为第二移动轨道，24为伸缩连动杆，25为移动滑块，26为连动带，27为连接点，28为转轮，29为柱面透镜。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

实施例1：

如图2所示，全息光盘变轨方法，包括如下步骤：

将信号光和参考光构成的读写光依次经过第一中继透镜9、第一中继透镜9和第二中继透镜11之间的反射组件、以及包括第二中继透镜11的信息读写组件；

将所述信息读写组件沿着全息光盘20的径向方向往复移动，同时将所述反射组件沿着所述读写光的入射方向往复移动；

在移动所述信息读写组件和所述反射组件过程中，使得所述读写光的光路方向不变，且使得所述读写光在第一中继透镜9与第二中继透镜11之间的光程不变。

实施例2：

如图3、图6和图7所示，实施例1的全息光盘变轨方法，还可以具体地，将所述读写光通过同轴的所述信号光和所述参考光构成。

如图3、图6和图7所示，还可以具体的，将红光激光器13发出的伺服光配合伺服机构，使得物镜19与全息光盘20之间的距离和位置保持恒定，所述伺服机构用于安装物镜19或全息光盘20；将所述信息读写组件沿着全息光盘20的径向方向往复移动时，同时将所述反射组件沿着所述读写光和伺服光的入射方向往复移动。

如图3、图6和图7所示，还可以具体的，将所述伺服机构包括柱面透镜29和探测器21，将所述柱面透镜29和所述探测器21与物镜19和全息光盘20同光轴；通过所述伺服光经过所述柱面透镜29后在探测器21上成像，使得所述伺服光经过所述柱面透镜29后在所述探测器21上所成像为圆形或椭圆形光斑，依据所述光斑的形状和中心位置对物镜19与全息光盘20的位置及二者之间的距离通过伺服机构进行伺服调整，使得所述伺服光经过所述柱面透镜29后在所述探测器21上所成像为圆形光斑且位于中心位置，以实现物镜19与全息光盘20之间的位置及二者之间的距离恒定。

如图3、图4和图6所示，还可以具体的，将所述读写光入射到所述反射组件内的入射方向设置为纵向，将所述信息读写组件沿着全息光盘20的径向方向往复移动的同时，将所述反射组件沿着所述读写光的入射方向纵向往复移动；使得所述信息读写组件的移动方向与所述反射组件的移动方向之间的夹角为45°。

还可以更加具体地，将所述读写光入射到所述反射组件内的入射方向设置为纵向时，将所述信号光经过偏振分光棱镜5后，入射到位于偏振分光棱镜5纵向后方的双色分光镜12，并依次通过双色分光镜12、第一个中继透镜9后，经反射镜10反射到第二中继透镜11，再经四分之一波片17和第四反射镜18反射进物镜19后，所述信号光和所述参考光在全息光盘20中相遇产生干涉，所产生的纵向的读写光为所述入射组件的入射光。

实施例3：

实施例1或实施例2中任一项所述的全息光盘变轨方法，还可以具体地，将全息光盘20设置于所述信息读写组件的下方，将信息读写组件从全息光盘20的边缘到全息光盘20的中心处往复移动；或者，将全息光盘20设置于所述信息读写组件的上方，将信息读写组件从全息光盘20的中心到全息光盘20的边缘处往复移动。

实施例4：

如图4，全息光盘变轨装置，用于实现实施例1至实施例3中任一项所述的全息光盘变轨方法，包括沿着所述信号光传播方向依次设置的偏振分光棱镜5、双色分光镜12、第一中继透镜9、位于第一中继透镜9和第二中继透镜11之间的反射组件、第二中继透镜11、以及包括第二中继透镜11的信息读写组件；所述信息读写组件安装在第一移动轨道22上，第一移动轨道22的方向为全息光盘20的径向方向；所述反射组件安装在第二移动轨道23上，第二移动轨道23的方向为所述读写光的入射方向。

实施例5：

如图3、图4、图6和图7所示，实施例4所述的全息光盘变轨装置，可以进一步的，双色分光镜12位于偏振分光棱镜5纵向后方或前方，所述读写光入射到所述反射组件内的入射方向为纵向，所述反射组件包括一个第二反射镜10，所述读写光入射到所述反射组件后的出射光为横向，且入射到所述信息读写组件；第二移动轨道23为纵向，第一移动轨道22与第二移动轨道23之间的夹角为45°。

实施例6：

实施例4至实施例5中任一项所述的全息光盘变轨装置，可以进一步的，所述反射组件和所述信息读写组件之间连接有联动机构，所述联动机构可以为伸缩连动杆24。即所述反射组件和所述信息读写组件之间连接有伸缩连动杆24。

如图5所示，可以进一步的，第一移动轨道22内的移动滑块25上、及第二移动轨道23上分别通过连接点27连接连动带26的两端；第二移动轨道23上的移动滑块25上安装有转轮28，连动带26绕设在转轮28上。

如图3、图6和图7所示，可以进一步的，所述全息光盘变轨装置包括伺服机构，所述伺服机构包括红光激光器13，红光激光器13发出的伺服光经过偏光分束棱镜14反射后，依次经过第三透镜15，再入射到双色分光镜12，再经双色分光镜12反射后，经四分之一波片17到达第四反射镜18后，经物镜19到达全息光盘20。

还可以进一步的，信息读写组件包括沿着光线传播方向依次设置的第二中继透镜11、四分之一波片17、第四反射镜18和物镜19。

上述实施例的全息光盘变轨方法及变轨装置，所述读写光的光路方向不变，是指所述读写光的光路形状结构不变，即所述读写光的光路方向恒定，也就是指所述读写光的光路形状结构恒定。所述读写光在第一中继透镜9与第二中继透镜11之间的光程不变，是指所述读写光在第一中继透镜9与第二中继透镜11之间的光程恒定，即该光程值恒定。

上述实施例的全息光盘变轨方法及变轨装置，还可以更为具体地，将信号光和参考光相遇产生干涉的读写光依次经过第一中继透镜9、第一中继透镜9和第二中继透镜11之间的反射组件、以及包括第二中继透镜11的信息读写组件时，将信号光和参考光构成同轴结构。即将参考光设置为环绕在信号光外部的环形光束。可以进一步地，将参考光设置为环绕在信号光外部的圆环形光束。优选为将参考光和信号光的光轴设置为重合。

上述实施例的全息光盘变轨方法及变轨装置，还可以更为具体地，将所述信息读写组件的移动方向与所述反射组件的移动方向之间的夹角为45°时，使得所述信息读写组件在所述反射组件移动方向上的分速度与所述反射组件的移动速度相同。

上述实施例的全息光盘变轨方法及变轨装置，还可以更为具体地，将所述信息读写组件安装在第一移动轨道22上，将第一移动轨道22的方向设置为全息光盘20的径向方向；将所述反射组件安装在第二移动轨道23上，将第二移动轨道23的方向设置为所述读写光的入射方向，使得第一移动轨道22和第二移动轨道23构成双轨道联动结构。

上述实施例的全息光盘变轨方法及变轨装置，适用于全息光盘读写操作中的光学头的变轨应用。其通过双轨道移动结构，能够保证第一中继透镜9和第二中继透镜11这两个平移透镜间的光学距离保持不变；当反射组件中的第二反射镜10沿光路入射方向移动时，在其反射方向上的所述信息读写组件中的光学器件沿45°角方向移动。第一移动轨道22和第二移动轨道23这两个轨道之间的移动速度可以由伸缩连动杆24联动，以保证反射组件和信息读写组件二者在反射组件的第二反射镜10光路入射方向上的移动速度相同。伸缩连动杆24在第一移动轨道22和第二移动轨道23这两个轨道之间能够伸缩运动，例如伸缩连动杆24包括伸缩杆和伸缩管，伸缩杆的一端伸入到伸缩管的一端内，伸缩杆的另一端和伸缩管的另一端分别与反射组件、信息读写组件连接。另外，第一移动轨道22和第二移动轨道23可以分别包括移动轨道底座，移动轨道底座上可以安装有移动滑块25，则反射组件和信息读写组件可以分别安装在移动滑块25上。伸缩杆的另一端和伸缩管的另一端可以分别与移动滑块25连接。

上述实施例的全息光盘变轨方法及变轨装置，伸缩连动杆24也可以为液压杆或弹簧拉杆，则液压杆或弹簧拉杆的两端分别与反射组件、信息读写组件连接，例如液压杆或弹簧拉杆的两端分别与安装反射组件、信息读写组件的移动滑块25连接。

上述实施例的全息光盘变轨方法及变轨装置，其反射组件和信息读写组件与其他部件的关系可以是：绿光或蓝光激光器1发出的信号光经过第一透镜2后到达第一反射镜3，再经第一反射镜3反射后到达空间光调制器4，再经空间光调制器4到达偏振分光棱镜5，再经偏振分光棱镜5后经双色分光镜12、第一中继透镜9后依次到达反射组件和信息读写组件；经红光激光器13发出的参考光经过偏光分束镜14反射后，经过第三透镜15，并经第三透镜15入射到双色分光镜12，再经双色分光镜12反射后，与经过双色分光镜12的信号光相遇，读写光经反射组件和信息读写组件到达全息光盘20进行信息刻录；偏光分束镜14的透射光路上设置有接收伺服光用的探测器21。全息光盘20由伺服转动机构带动旋转。

如图1所示，绿光或蓝光激光器1发出的光经过第一透镜2后到达第一反射镜3，再经第一反射镜3反射后到达空间光调制器4，再经空间光调制器4调制成读写光束，且到达偏振分光棱镜pbs5，再经偏振分光棱镜5后经第一中继透镜9后到达第二反射镜10，并经第二反射镜10反射后依次经过第二中继透镜11和双色分光镜dbs，dichroicbeamsplitter12，然后读写光束经四分之一波片qwp17到达第四反射镜18后，经物镜19到达全息光盘20进行信息刻录；红光激光器13发出的伺服光经过偏光分束镜14反射后，依次经过第三透镜15和第三反射镜16，并经第三反射镜16反射到双色分光镜12，再经双色分光镜12反射后，经四分之一波片qwp17到达第四反射镜18后，经物镜19到达全息光盘20，伺服光用于配合伺服机构，使得物镜19与全息光盘20的位置和二者之间的距离保持恒定。所述伺服机构可以用于安装物镜19或全息光盘20，所述伺服机构可以包括柱面透镜29和探测器21，柱面透镜29和探测器21与物镜19同光轴，通过伺服光经过柱面透镜29后在探测器21上成像的情况，例如通过伺服光经过柱面透镜29后在探测器21上所成像为圆形光斑或椭圆形光斑，对物镜19与全息光盘20的位置和二者之间的距离通过伺服机构进行伺服调整，以保持伺服光经过柱面透镜29后在探测器21上所成像为圆形光斑且位于中心位置，以实现物镜19与全息光盘20的位置和二者之间的距离保持恒定。探测器21可以为四分相光电探测器。

需要说明的是，图3中的实线箭头所示为反射组件的移动方向，即第二反射镜10的移动方向，即为读写光的入射到反射组件的入射方向；虚线箭头为信息读写组件的移动方向，即第二中继透镜11、四分之一波片17、第四反射镜18和物镜19的移动方向。图4中的虚线箭头为信息读写组件的往复移动方向，即为全息光盘20的径向方向，实线箭头为反射组件的往复移动方向，即为读写光的入射到反射组件的入射方向。图5中的虚线箭头为信息读写组件的往复移动方向，即为全息光盘20的径向方向，也即第二中继透镜11、四分之一波片17、第四反射镜18和物镜19的移动方向；实线箭头为反射组件的移动方向，即读写光的入射到反射组件的入射方向，也即第二反射镜10的移动方向。图6中的实线箭头所示为反射组件的移动方向，即读写光的入射到反射组件的入射方向，也即两个第二反射镜10的移动方向。

在另一个具体实施例中，还可以如图5所示，所述联动机构包括连动带26，即第一移动轨道22内的移动滑块25上、及第二移动轨道23上分别通过连接点27连接连动带26的两端；第二移动轨道23上的移动滑块25上安装有转轮28，连动带26绕设在转轮28上；这样，第一移动轨道22内的移动滑块25通过其上的连接点27带动连动带26移动时，连动带26能够通过转轮28带动第二移动轨道23上的移动滑块25同步移动，从而保证分别安装在两个移动滑块25上的反射组件和信息读写组件移动的同步性。图5中的箭头所示为移动滑块25的往复移动方向。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。