光照射设备和控制方法

专利名称：光照射设备和控制方法
技术领域：
本发明具体地涉及将光照射在全息图记录介质上的光照射设备、包括用于调节物 镜和中继镜(relay lens)之间的距离的机构的光照射设备并且还涉及用于控制物镜和中 继镜之间的距离为常数的控制方法。
背景技术：
例如，如日本未审查专利申请公布No. 2007-79438所公开的，利用全息图格式来 执行数据的记录的全息图记录/再现方法已经被投入实际使用。利用该全息图记录/再现 方法，在记录时，生成信号光和参考光，其中，根据要被记录的数据的空间光强度调制(强 度调制)被施加到信号光，预定的光强度模式被施加到参考光，并且信号光和参考光被照 射在全息图记录介质上，由此在记录介质上形成全息图，以执行数据记录。并且，在再现时，参考光被照射在记录介质上。由此，与记录时的相同(具有与记 录时的相同的强度模式)的参考光被照射在记录时根据信号光和参考光的照射所形成的 全息图上，由此获得与记录信号光分量对应的衍射光。就是说，获得与如此记录的数据相对 应的再现图像(再现光)。如此获得的在再现光例如通过图像传感器，诸如CXD (电荷耦合 器件)传感器、CMOS (互补金属氧化物半导体)传感器等检测，由此再现记录信息。并且，作为这样的全息图记录/再现方法，已经使用了所谓的同轴方法，其中，参 考光和信号光被置于同一光轴上，并且经由相同的物镜照射在全息图记录介质上。在此，对于全息图记录/再现方法，信号光由零数据和按作为光强度模式施加的 光的开/光模式二维地排列的数据构成。就是说，信号光承载记录数据的信息的多个位值。 利用该全息图记录/再现方法，可以被排列在信号光中的数据的多个位值的单位被认为是 记录/再现的最小单位。利用信号光和参考光之间的一次干涉被记录的全息图被称为“全 息图页”，其中，如上所述的多个数据位被包括在该“全息图页”中。利用全息图记录/再现系统，以上述全息图页为单位，数据被顺序地记录。目前， 对于利用上述具体的同轴方法的系统，可以想到一种结构，其在旋转驱动盘状记录介质诸 如光盘系统(诸如根据相关技术的CD(紧凑盘)或DVD(数字多功能盘)等)的同时，在这 样的全息图页为单位执行数据记录。在此情况下，相对于盘状全息图记录介质以螺旋或同心的方式预先形成轨道 (track)，并且在对轨道进行循迹(tracing)的同时，顺序地执行根据信号光/参考光的照 射的全息图的形成，由此沿轨道形成全息图页。在利用在沿着轨道的位置处由此来形成全息图页的技术的情况下，必须执行记录 /再现位置的控制，诸如用于将束斑在轨道上循迹的循轨伺服，或者对预定地址的访问控制等等。目前，还已经想到在执行这样的记录/再现位置的控制时单独地照射专用激光 束。就是说，这是单独地照射用于记录/再现全息图的激光束(用于照射信号光/参考光 的激光束；用于记录/再现的激光束)和用于控制全息图的记录/再现位置的激光束(用于位置控制的激光束)的技术。为了应付这样的单独照射用于位置控制的激光束的技术，全息图记录介质被构造 成具有例如诸如图22所示的横截面构造。对于图22所示的全息图记录介质HM，单独地形成在其中执行全息图记录的记录 层Ll和处于基材L6上的具有不平坦的横截面构造的位置控制信息记录层，其中，在位置控 制信息记录层中记录用于位置控制的地址信息等。具体地，对于全息图记录介质HM，形成有覆盖层Li、记录层L2、反射膜L3、中间层 L4、反射膜L5和基材L6。设置形成在记录层L2的下层的反射膜L3，其中，在再现时，根据 用于记录/再现的激光束的参考光被照射在该反射膜L3上，并且当获得了与记录在记录层 L2上的全息图相对应的再现图像时，将其作为反射光返回到设备侧。并且，对于基材L6，以螺旋或同心的方式形成用于引导记录层L2上的全息图的记 录/再现位置的轨道。例如，通过执行由凹点行等实现的诸如地址信息的信息记录，来形成 轨道。形成在基材L6的上层上的反射膜L5被设置来获取关于记录在基材L6上的信息 的反射光。注意，中间层L4被设置为粘接材料，例如树脂或类似物。在此，为了针对具有诸如如上所述的横截面构造的全息图记录介质HM执行基于 用于位置控制的激光束的反射光的适当的位置控制，用于位置控制的激光束到达远至不均 勻的横截面形状被提供于其的反射膜L5。就是说，从该方面来看，用于位置控制的激光束必 须透过形成在较之反射膜L5更上层上的反射膜L3。另一方面，为了将再现的对应于记录在记录层L2上的全息图的图像作为反射光 返回到设备侧，反射膜L3必须反射用于记录/再现的激光束。考虑到上述这些方面，并且因此，具有与用于记录/再现全息图的激光束不同波 长的激光束被用作用于位置控制的激光束。例如，波长λ =大约405nm的蓝-紫色激光束 被用作用于记录/再现全息图的激光束，而另一方面，例如，波长λ =大约650nm的红色激 光束被用作用于位置控制的激光束。于是，具有反射用于记录/再现的蓝-紫色激光束、透射用于位置控制的红色激光 束的的波长选择性的反射膜被用作形成在记录层L2和在此执行了位置控制信息的记录的 反射膜L5之间的反射膜L3。根据这样的构造，在记录/再现时，用于位置控制的激光束到达反射膜L5，在设备 侧，用于位置控制的反射光信息被适当地检测，并且记录在记录层L2上的全息图的再现图 像也被适当地检测。图23是示意性地示出了作为相关技术的实例的记录/再现设备的构造的视图，所 述记录/再现设备用于对于具有上述构造(主要只是针对光学系统)的全息图记录介质HM 执行记录/再现。首相，对于该记录/再现设备，照射用于全息图的记录/再现的信号光和参考光的 光学系统具有第一激光器1、准直透镜2、偏振分束器3、SLM4、偏振分束器5、中继镜6、中继 镜7、二向色镜8、部分衍射元件9、四分之一波片10、物镜102和图像传感器13。第一激光器1例如输出上述的波长λ =大约405nm的蓝-紫色激光束用作用于 记录/再现全息图的激光束。从第一激光器1发射的激光束经由准直透镜2输入到偏振分束器3。偏振分束器3透射线性偏振光分量中的与各个输入激光束垂直的线性偏振光分 量，并且反射其它的线性偏振光分量。例如，在本例中，偏振分束器3被构造成透射ρ-偏振 光分量，并且反射S-偏振光分量。因此，对于输入到偏振分束器3的激光束，只有S-偏振 光分量被反射，从而被导向SLM 4。SLM 4被构造成例如包括充当FLC (铁电液晶)的反射型液晶元件，并且被构造成 以像素为单位对于入射光控制极化方向。此SLM 4对于各个像素执行空间光调制，从而根据来自图中的调制控制单元101 的驱动信号，将入射光的极化方向改变90度，或不改变入射光的极化方向。具体地，SLM 4被构造成根据驱动信号以像素为单位执行极化方向控制，从而对于驱动信号被开通的像 素，偏振方向的角度变化为90度，对于驱动信号被关闭的像素，偏振方向的角度变化为0度。如图所示，来自SLM 4的发射光(SLM 4处反射的光)被再次输入到偏振分束器3。 在此，图23中所示的记录/再现设备通过SLM 4以像素为单位执行偏振方向控制，并且根 据入射光的偏振方向利用偏振分束器3的选择性透射/反射性质，以像素为单位执行空间 光强度调制(光强度调制，或简称为“强度调制”)。图24A和24B示出了由上述的SLM 4和偏振分束器3之间的组合实现的强度调制 的示意图。图24A示意性地示出了驱动信号开通的像素的光，图24B示意性地示出了驱动 信号关闭的像素的光。如上所述的，偏振分束器3透射ρ-偏振光，并反射S-偏振光，结果，S-偏振光被 输入到SLM 4。根据此前提，偏振方向被SLM 4改变90度的像素的光(驱动信号被开通的像素的 光)采用P-偏振光被输入到偏振分束器3。因此，在SLM 4处驱动信号被开通的像素的光 透过偏振分束器3，并且被导向全息图记录介质HM侧(图24A)。另一方面，驱动信号被关闭的像素的、偏振方向没有改变的光采用S-偏振光被输 入到偏振分束器3。就是说，在SLM 4处驱动信号被关闭的像素的光在偏振分束器3处被反 射，并且被导向全息图记录介质HM侧(图24B)。因此，构造来以像素为单位进行光强度调制的强度调制单元由偏振方向控制型 SLM 4和偏振分束器3之间的组合构成。根据这样的强度调制单元，在记录时产生信号光和 参考光，在再现时产生参考光。经过强度调制单元的空间光调制的用于记录/再现的激光束被输入到偏振分束 器5。此偏振分束器5也被构造成透射ρ-偏振光并反射S-偏振光，因此，从强度调制单元 发射的激光束(透过偏振分束器3的光)透过偏振分束器5。透过偏振分束器5的激光束被输入到中继镜系统，其中，中继镜6和中继镜7被顺 序地布置在中继镜系统中。如图所示，透过偏振分束器5的激光束的光通量由中继镜6会 聚在预定的聚焦位置上，并且在会聚之后为漫射光的激光束通量由中继镜7转化为平行光
束ο通过中继镜系统的激光束被输入到二向色镜8。二向色镜8被构造成根据预定波 长带选择性地反射光。具体地，本例被构造成根据大约405nm的波长λ选择性地反射用于记录/再现的激光束的波长带的光。因此，经由中继镜系统输入的用于记录/再现的激光 束在二向色镜8处被反射。在二向色镜8处被反射的用于记录/再现的激光束经由部分衍射元件9和四分之 一波片10输入到物镜102。部分衍射元件9和四分之一波片10被设置来防止在再现时在 全息图记录介质HM处反射的参考光(反射参考光)被导向图像传感器13而成为再现光中 的噪声。注意，下面将描述部分衍射元件9和四分之一波片10进行的反射参考光的抑制操作。物镜102由图中所示的聚焦致动器12以可在聚焦方向(朝向/离开全息图记录 介质HM的方向)上移动的方式保持。后文描述的位置控制单元19控制由聚焦致动器12 进行的物镜102的驱动操作，由此执行激光束的聚焦伺服控制。注意，虽然在图中省略了，但是例如通过控制构造来在循轨方向上驱动整个光学 系统的循轨驱动单元等，可以执行激光束的循轨方向(全息图记录介质HM的径向)的控 制。用于记录/再现的激光束被照射在全息图记录介质HM上，从而由物镜102会聚。 在此，如上所述，在记录时，通过由强度调制单元(SLM 4和偏振分束器3)进行的强度调制 产生信号光和参考光，并且采用如上所述的途径将信号光和参考光照射在全息图记录介质 HM上。因此，利用信号光和参考光之间的干涉图案反映记录数据的全息图被形成在记录层 L2上，并实现了数据记录。并且，在再现时，强度调制单元只产生参考光，并且利用上述的途径将参考光照射 在全息图记录介质HM上。于是，参考光被照射，由此，获得对应于形成在记录层L2上的全息 图的再现图像，作为来自反射膜L3的反射光。该再现图像经由物镜102被返回到设备侧。在此，在再现时照射在全息图记录介质HM上的参考光(称为“发送参考光”)根据 前面的强度调制单元的操作利用P-偏振光被输入到部分衍射元件9。如后文将描述的，部 分衍射元件9被构造成透射全部出程光，因此，利用ρ-偏振光的发送参考光通过四分之一 波片10。于是，经过四分之一波片10的利用ρ-偏振光的发送参考光被转化为沿预定旋转 方向的圆偏振光，并被照射在全息图记录介质HM上。照射在全息图记录介质HM上的参考光在反射膜L3处被反射，并且被导向物镜102 作为反射参考光(发送参考光)。此时，由于反射膜L3的反射，返回途中的参考光的圆偏振 光旋转方向被转化为与预定旋转方向相反的旋转方向，因此，返回途中的参考光通过经过 四分之一波片10被转化为S-偏振光。现在，基于这样的偏振状态的转变，将描述由部分衍射元件9和四分之一波片10 进行的反射参考光的抑制操作。部分衍射元件9由具有对应于线性偏振光的偏振状态的选择性衍射性能(线性偏 振光分量之一被衍射，其它线性偏振光分量被透射)的偏振光选择衍射元件构成，所述偏 振光选择衍射元件形成有参考光在此被输入的区域(除了中心部分之外的区域)，例如所 述偏振光选择衍射元件诸如为液晶元件或类似物。具体地，在此例中，包含在部分衍射元件 9中的偏振光选择衍射元件被构造成透射P-偏振光而衍射S-偏振光。因此，发送参考光透 过部分衍射元件9，并且在部分衍射元件9处，回程路径中的仅仅参考光被衍射(抑制)。结果，防止了将作为回程光的反射参考光作为对于再现图像的噪声分量被检测以及S/N比劣化的情形。注意，部分衍射元件9的信号光在此被输入的区域(再现图像在此被输入的区域) 由例如透明材料来构造，或者由孔部分来构造，从而透射出程光和回程光两者。因此，在记 录时的信号光和在再现时的再现图像被设置成透过部分衍射元件9。现在，如可从上面的描述理解的，对于全息图记录/再现系统，参考光被照射在记 录全息图上，并且利用衍射现象来获得再现图像，但是这时的衍射效率通常小于百分之几 到百分之一。因此，诸如如上所述将作为反射光被返回到设备侧的参考光相对于再现图像 具有大的强度。就是说，作为反射光的参考光成为对于再现图像的检测来说不可忽略的噪 声分量。因此，由部分衍射元件9和四分之一波片10来实现反射参考光的抑制，并由此实 现S/N比的大的提高。诸如如上所述在再现时获得的再现图像透过部分衍射元件9。透过部分衍射元件 9的再现图像在二向色镜8处被照射，然后经由上述的中继镜系统(中继镜7和中继镜6) 被输入到偏振分束器5。如可从上面的描述理解的，来自全息图记录介质HM的反射光经由 四分之一波片10转化为S-偏振光，因此，这样输入到偏振分束器5的再现图像在偏振分束 器5处被反射，并且输入到图像传感器13。因此，在再现时，来自全息图记录介质HM的再现图像由图像传感器13检测，因此， 执行图中的数据再现单元21所进行的数据再现。并且，对于图23中所示的记录/再现设备，设置有用于执行用于位置控制的激光 束的照射以及用于位置控制的激光束的反射光的检测的光学系统。具体地，此光学系统由 图23中所示的第二激光器14、准直透镜15、偏振分束器16、会聚透镜17和光检测器(PD) 18 构成。第二激光器14输出用于位置控制的具有约650nm的波长λ的上述的红色激光 束。来自第二激光器14的发射光依次经由准直透镜15以及偏振分束器16输入到二向色 镜8。在此，偏振分束器16也被构造为透射ρ-偏振光而反射S-偏振光。如上所述，二向色镜8被构造成选择性地反射用于记录/再现的激光束(在本例 中405nm)并相应地透射来自第二激光器14的用于位置控制的激光束。透过二向色镜8的用于位置控制的激光束以与用于记录/再现的激光束相同的方 式，依次经过部分衍射元件9、四分之一波片10和物镜102照射在全息图记录介质HM上。注意，设置二向色镜8，因此用于位置控制的激光束和用于记录/再现的激光束被 合成在同一光轴上，并且该合成光经由共用的物镜102照射在全息图记录介质HM上。就是 说，构建了如下的布置用于位置控制的激光束的光斑和用于记录/再现的激光束的光斑 被形成在沿记录表面内的方向上的同一位置上，结果，基于如下所述的用于位置控制的激 光束的位置控制操作被执行，并且相应地，全息图的记录/再现位置被控制为位于轨道上。并且，对于聚焦方向，根据如下所述的位置控制操作(聚焦伺服控制)，用于位置 控制的激光束的聚焦位置被控制为位于全息图记录介质HM的反射膜L5上(参见图22)。此时，对于记录/再现设备，执行调节，使得用于位置控制的激光束的聚焦位置与 用于记录/再现的激光束的聚焦位置分开预定距离。具体地，在本例中，用于记录/再现的 激光束会聚在反射膜L3中、紧邻记录层L2下方，并且因此，执行调节，使得用于记录/再现 的激光束的聚焦位置位于用于位置控制的激光束的聚焦位置的前方相距从反射膜L5表面到反射膜L3表面的距离处(参见图22)。于是，构建了如下的布置当执行聚焦伺服时，在用于位置控制的激光束的聚焦位 置处于反射膜L5上的情况下，用于记录/再现的激光束的聚焦位置被自动地设定在反射膜 L3上方。在图23中，响应于被照射在全息图记录介质HM上的用于位置控制的激光束，获得 对应于反射膜L5上的记录信息的反射光。此反射光依次经由物镜102、四分之一波片10、 部分衍射元件9和二向色镜8输入到偏振分束器16。于是，偏振分束器16反射经由二向 色镜8输入到其的用于位置控制的激光束的反射光(在全息图记录介质HM处反射的用于 位置控制的激光束通过四分之一波片10的操作也被转换为S-偏振光)。在偏振分束器16 处反射的用于位置控制的激光束的反射光经由会聚透镜17照射在光检测器18的检测表面 上，从而进行会聚。光检测器18接收如上所述照射的用于位置控制的激光束的反射光，将其转换为 电信号，并且将该电信号供应到位置控制单元19。位置控制单元19被构造成包括矩阵电路，其用于通过矩阵运算生成用于位置控 制的各种信号，诸如关于形成在反射膜L5上的凹点行的再现信号(RF信号)、循轨错误信 号、聚焦错误信号等等；计算电路，其用于生成伺服信号；以及驱动控制单元，其用于驱动 和控制各个被使用的单元，诸如聚焦致动器12、上述的循轨驱动单元等等。虽然在附图中省略了，但是对于记录/再现设备，设置了地址检测电路和时钟发 生电路，其用于基于上述的再现信号，执行地址信息的检测和时钟的生成。位置控制单元19基于地址信息和循轨错误信号控制循轨驱动单元，从而控制用 于位置控制的激光束的光斑位置。根据这样的光斑位置的控制，用于记录/再现的激光束 的光斑位置可以被移动到预定地址，或者可以在轨道上跟随(循轨伺服控制)等。就是说， 对于全息图的记录/再现位置的控制被执行。并且，位置控制单元19基于聚焦错误信号控制由聚焦致动器12进行的物镜102 沿聚焦方向上的驱动操作，从而执行用于使得用于位置控制的激光束的聚焦位置在反射膜 L5上跟随的聚焦伺服控制。如上所述，针对这样的用于位置控制的激光束的聚焦伺服控制 被执行，并且因此，用于记录/再现的激光束的聚焦位置在反射膜L3上跟随。在此，执行如上所述的聚焦伺服控制，并且因此，在物镜102的沿聚焦方向的位置 改变以跟随全息图记录介质HM的面颤动等的同时，中继镜7和物镜102之间的距离连续改 变。对于全息图记录/再现系统，在中继镜7和物镜102之间的距离由此通过聚焦伺 服控制来改变时，记录/再现全息图的操作不容易执行，因为1)参考光不容易在与记录/ 再现时相同的条件下被照射以及2)在再现图像上产生模糊，这是被广泛认识到的事实。这点将参考图25和26进行描述。图25示出了对于从SLM 4的各个像素发射的 光，光学系统的光行为。注意，在图25中，对于结合SLM 4的空间光调制产生的信号光，仅 仅示出了光束的三个像素值，而对于参考光，仅仅示出了光束的两个像素值。并且，在图25中，仅仅抽出并示出了整个光学系统的构造中的SLM4、中继镜6和7 以及物镜102。并且，在此图中，还一同示出了全息图记录介质HM。并且，图中的平坦表面Spbs表示偏振分束器5的反射表面，并且平坦表面Sdim表示二向色镜8的反射表面。并且，图中的傅立叶表面(频率平坦表面)SF是中继镜6的焦 点表面，并且称为耦合到物镜102的焦点表面的表面。并且，图中的实像表面SR是物镜102 的物表面，并且被耦合到SLM 4的调制表面(图像生成表面)。图像传感器13的光接收表 面被耦合到实像表面SR。在此，我们是在假设在光学系统设计时图25中所示的物镜102和中继镜7的位置 分别是理想位置的情况下讨论的。注意，在根据图23中所示的相关技术的记录/再现设备 的情况下，对于出程和回程，各个光束通过的位置是相同的，并且因此，一副图被用于示出 两种情形。如图25所示，从SLM 4的各个像素发射的光束经由平坦表面Spbs (偏振分束器5) 以漫射光的状态输入到中继镜6。此时，来自各个像素的发射光束处于各个光轴平行的状 态。输入到中继镜6的各个像素的光束被从漫射光转换成平行光(如图所示)，并且除 激光束轴(整个激光束通量的光轴)上的光束之外的各个光束的光轴向激光轴侧弯曲。由 此，利用傅立叶表面SF，各个光束以平行光状态会聚在激光束轴上。如上所述会聚在傅立叶表面SF的激光束轴上的各个光束被输入到中继镜7，但是 此时，从中继镜6发射的各个光束(除了包含激光束轴的中心像素的光束之外)与傅立叶 表面SF上的激光束轴相交。因此，中继镜6和中继镜7之间的各个光束的输入/输出位置 关系呈现以激光束轴为中心的轴对称关系。各个光束通过如图所述通过中继镜7被转换成会聚光，并且各个光束的光轴变得 平行。通过中继镜7的各个光束在平坦表面Sdim(二向色镜8)处被反射，并且在实像表面 SR上的对应位置上会聚。此时，经过中继镜7的各个光束处于如下状态各个光轴如上所述 处于平行，并且因此，各个光束的会聚位置在实像表面SR上不重叠，并且变为不同的位置。如图所示在实像表面SR上会聚的各个光束以漫射光状态(此时各个光束的光轴 处于平行状态)输入到物镜102。输入到物镜102的各个光束处于如图所示的平行状态。 利用反射表面(反射膜L3表面)充当图中的物镜102的会聚表面，在这样的平行光状态下 的各个光束会聚在激光束轴上。注意，如可由此理解的，物镜102的焦点表面和上述的傅立 叶表面SF具有耦合关系。在此，图25示出了在平坦表面Spbs处反射并且被导向图像传感器13的再现光 的各个光束(再现时在信号光区域A2内获得的再现图像的各个光束)，但是再现光如图所 示地被单独地导向图像传感器13的原因是因为再现的参考光被如上所述的部分衍射元件 9 (和四分之一波片10)抑制。注意，再现光的各个光束通过与图中的信号光的各个光束相同的位置到达平坦表 面Spbs，并且在该平坦表面Spbs处被反射并被导向图像传感器13。此时，从中继镜6发射到平坦表面Spbs侧的再现光的各个光束处于会聚光的状 态，并且也处于各个光轴平行的状态，且在图像传感器13的检测表面上的单独位置处会 聚。因此，在图像传感器13的检测表面上获得与实像表面SR上的再现图像相同的图像。图26示出了在反射表面和物镜102处于理想位置的状态下信号光和参考光的各 个光束的情况(图26中的(a))，以及作为对比方式在物镜102被驱动偏离反射表面的理想 位置时各个光束的情况(图26中的(b))。
注意，在这些图中，作为图25中所示的实像表面SR上以及随后的出程光的各个光 束用实线表示。图中的虚线表示在反射表面处被反射的各个光束的情况(为了方便起见， 图中仅仅是参考光)。首先，如图26中的(a)所示，在反射表面和物镜102都处于理想位置的状态下，如 图25所示，从物镜102发射的各个光束处于平行光状态，并且因此，在反射表面处被反射的 各个光束也以平行光状态返回到物镜102。因此，如图25所示，在与记录时的信号光的各个光束相同的光束区域中获得再现 图像的各个光束。让我们讨论从图26的(a)所示的状态，反射表面由于面颤动等沿离开物镜102的 方向移动ΔΖ，同时，物镜102由聚焦伺服控制朝向反射表面驱动ΔΖ。响应于此，从实像表面SR到物镜102的距离分开ΔΖ，如图26中的(b)所示，并且 因此，输入到物镜102的各个光束的宽度被扩大。因此，输入到物镜102的各个光束的宽度被从图26中的(a)的理想状态扩大，并 且因此，从物镜102发射的各个光束不处于平行光状态，而是如图所示的会聚光状态。在此，图26中的(b)作为示例示出了反射表面沿离开物镜102的方向移动的情 形，但是相反地，在反射表面沿朝向物镜102的方向移动的情形中，物镜102被驱动以向光 源侧移动，并且输入到物镜102的各个光束的宽度变得小于图26中的(a)的情形。就是说， 在此情况下，相反地，从物镜102发射的各个光束处于漫射光状态。如可从上述描述理解的，响应于物镜102被聚焦伺服驱动以跟随反射表面的操 作，从物镜102发射的信号光和参考光的各个光束的状态连续变化。因此，参考光不容易在 记录时/再现时以相同的条件照射，并且因此，不容易适当地记录全息图。并且，响应于从物镜102发射的各个光束不是平行光状态(如上所述)，作为回程 光的各个光束的聚焦位置对于实像表面SR是不同的，并且因此，在再现时，在图像传感器 13处接收的图像上也发生模糊。就是说，如图26中的(b)所示，在反射表面沿离开物镜102的方向移动并且来自 物镜102的发射光变为会聚光的情况下，对于回程路径，从反射表面输入到物镜102的各个 光束的宽度窄于图26中的(a)的情形，结果，作为从物镜102发射的回程光的各个光束聚 焦在实像表面SR的前方。并且，如可由此理解的，相反地，在反射表面朝向物镜102移动的情况下，作为从 物镜102发射的回程光的各个光束聚焦在实像表面SR的更后方。并且如上所述，实像表面SR(出程路径的实像表面)和图像传感器13的光接收表 面具有耦合关系，并且因此，在图像传感器13上同样发生相同的聚焦位置偏离，由此，发生 再现图像的模糊。为了解决这样的问题，根据相关技术的记录/再现设备具有用于保持由聚焦伺服 连续位移的物镜102和中继镜7之间的距离恒定的构造。具体地，这由中继镜驱动单元103、 位置传感器104、位置传感器105和中继镜位置控制单元106构成，如图23所示。利用根据相关技术的记录/再现设备，物镜102和中继镜7的位置分别由位置传 感器104和105来检测，并且执行控制，使得距离物镜102和中继镜7中的每一个的理想位 置的位置(移动距离)变得相同。
具体地，中继镜位置控制单元106从由位置传感器104检测的物镜102的位置信 息获得物镜102的运动量(移动量△ Z 以理想位置作为参考具有士性)，并且控制中继镜 驱动单元103，使得中继镜7移动，直至从由位置传感器105检测的位置信息获得的中继镜 7的运动量(移动量)变为上述的移动量ΔΖ。由此，物镜102和中继镜7之间的距离可以 保持恒定。在物镜102和中继镜7之间的距离保持恒定的情况下，从充当中继镜7发射的各 个光束的会聚点的实像表面SR到物镜102的距离可以保持恒定。就是说，实像表面SR和 物镜102之间的距离可以被设为图26中的(a)所示的距离，从而是恒定的，并且来自物镜 102的发射光可以变为恒定的平行光。结果，即使在物镜102根据聚焦伺服位移的情况下， 也可以适当地执行记录/再现。

发明内容
然而，对于根据相关技术的记录/再现设备，为了保持物镜102和中继镜7之间的 距离恒定，使用了如下技术如上所述将位置传感器分别设置到物镜102和中继镜7，并且 在监控中继镜7的运动的同时，执行用于监控物镜102的运动并且将中继镜7移动对应于 物镜102的移动量的量的控制。利用这样的根据相关技术的控制技术，不得不设置用于检测物镜102和中继镜7 的位置的位置传感器104和105，这相应地导致设备制造成本提高。并且，这样的根据相关技术的控制技术是所谓的开放控制，对于位置传感器的参 考定位和安装精度等要求高的精度，因此，该点也导致设备制造成本提高。业已发现，期望提供一种具有如下构造的光照射设备。根据本发明的实施方式，一种光照射设备，包括聚焦伺服控制单元，聚焦伺服控制 单元包括光源，其配置来将光照射在全息图记录介质上，所述全息图记录介质具有记录 层，其中，信息利用信号光和参考光之间的干涉图案记录在所述记录层；空间光调制单元， 其配置来对来自所述光源的光进行空间光调制，以执行所述信号光和/或所述参考光的生 成，以及在远离来自所述光源的光的在输入表面内的光轴的位置处执行记号光的生成；以 及光照射单元，其配置来经由中继镜系统和物镜将由所述空间光调制单元进行了空间光调 制的光照射在所述全息图记录介质上，所述聚焦伺服控制单元被配置来执行聚焦伺服控 制，使得经由所述物镜被照射的光的理想聚焦位置被设定为满足所述理想聚焦位置和所述 全息图记录介质表面之间的距离小于从所述表面到所述记录层的下层侧面的距离这一条 件，并且经由所述物镜被照射的光的聚焦位置恒定地处于所述理想聚焦位置；所述光照射 设备还包括物镜/中继镜距离调整单元，其配置来调整所述物镜和构成所述中继器系统 的多个中继镜中更靠近所述物镜布置的中继镜之间的在光轴上的距离；光接收单元，其配 置来经由所述全息图记录介质接收所述记号光；以及恒定距离控制单元，其配置来基于所 述记号光的理想光接收位置和所述光接收单元的所述记号光的实际光接收位置之间的误 差，控制所述物镜/中继镜距离调整单元。利用上述构造，将经由物镜照射的光的理想聚焦位置被设为使得所述理想聚焦位 置和所述全息图记录介质表面之间的距离小于从所述表面到所述记录层的下层侧面的距 离。就是说，对于本发明，全息图的在记录/再现光的理想聚焦位置被设定为移位到处于较之记录层的下层侧面(根据的相关技术的理想聚焦位置(在反射型记录介质的情况下，在 反射表面上))更前方侧(物镜侧)的位置。因此，利用其中全息图的记录/再现光的聚焦位置被移位到较之根据相关技术的 位置更前方侧的系统，随着物镜和中继镜之间的距离从理想距离改变，在光接收表面上检 测的图像(不包括光轴上的图像)的位置被从理想光接收位置移位。具体地，当物镜和中 继镜之间的距离大于理想距离时，在光接收表面上检测的图像的位置较之理想光接收位置 移向外侧，相反地，当物镜和中继镜之间的距离小于理想距离时，在光接收表面上检测的图 像的位置较之理想光接收位置移向内侧(此点将在后面描述)。本发明利用了这点，并且对于其实施方式，如上所述地，在远离光轴的位置上生成 记号光，并且基于记号光的理想光接收位置和记号光的实际光接收位置之间的误差，控制 物镜/中继镜距离调整单元。因此，可以进行控制，使得物镜和中继镜之间的距离被恒定地保持在理想距离。如上所述，根据上述构造，可以进行控制，其中，全息图的记录/再现光的理想聚 焦位置被移位到较之根据相关技术的理想聚焦位置更前方侧，然后在远离光轴的位置上生 成记号光，并且基于记号光的理想光接收位置和记号光的实际光接收位置之间的误差，控 制物镜和中继镜之间的距离，从而可以进行控制，使得物镜和中继镜之间的距离被恒定保 持在理想距离。因此，根据上述构造，对于物镜和中继镜之间的距离的与理想距离的误差量可以 以光学方式被检测，因此，可以省略用于检测物镜和中继镜中的每一个的位置的位置传感 器，所述位置传感器对于利用相关技术进行控制而使得物镜和中继镜之间的距离保持恒定 而言是不可缺少的。就是说，可以实现设备制造成本的降低。并且，根据上述构造，利用推拉信号(其幅值改变的信号，在作为参考的理想距离 时，幅值为“0”)可以获得表示物镜和中继镜之间的距离与理想距离的误差的误差信号。并且，根据上述构造，可以利用闭环控制执行物镜和中继镜之间的恒定距离控制， 由此可以相应地执行高精度控制。


图1是示出了用于实施方式的全息图记录介质的构造实例的剖视构造图；图2是示出了根据实施方式的光照射设备的内部构造的视图；图3是用于描述对于空间光调制器设定的参考光区域、信号光区域和间隙区域中 的各个区域的视图；图4是用于描述由实施方式设定的记录/再现光的聚焦位置(理想聚焦位置)的 视图；图5A和5B是用于描述在改变在记录/再现光的聚焦位置时物镜和全息图记录介 质之间的分离距离的设置实例的视图；图6是用于描述由根据相关技术的记录/再现系统形成在全息图记录介质上的全 息图的形状的视图；图7是示出了在本实施 式的情况下照射在全息图记录介质上的信号光、参考光 及其回程光的光束的情况的视图8是用于描述在本实施方式的情况下形成在全息图记录介质上的全息图的形 状的视图；图9示出了在本实施方式的情况下记录的全息图被再现的情形；图10是示出了在本实施方式的情况下在记录时对于出程光的光学系统整体上的 光行为的视图；图11是示出了在本实施方式的情况下在再现时对于回程光的光学系统整体上的 光行为的视图；图12是用于描述为什么在本实施方式的情况下出程光和回程光的各个光束的位 置在实像表面上匹配的原因的视图；图13是示出了记号光的生成实例的视图；图14A和14B是用于描述记号光的行为根据物镜和中继镜之间的距离的改变而改 变的视图；图15是利用平行于光接收表面的表面表示形成在光接收表面的记号光的照射斑 的情况的平面图；图16是利用垂直于光接收表面的表面表示输入到光接收表面的记号光的情况的 视图；图17A和17B是用于描述记号光的光接收位置的检测方法的视图；图18是示出了在物镜和中继镜被布置在相应的理想位置上的情况下出程光的行 为的视图；图19是示出了在中继镜由恒定距离控制根据物镜从理想位置的位移而被位移的 情况下出程光的行为的视图；图20是示出了根据实施方式的光照射设备中包含的恒定距离控制单元的内部构 造的视图；图21A和21B是用于描述针对记号光的生成的修改的视图；图22是示出了全息图记录介质的构造实例的剖视图；图23是示出了作为相关技术的实例的记录/再现设备的内部构造的视图；图24A和24B是用于描述由偏振方向控制型空间光调制器和偏振分束器的组合实 现的强度调制的视图；图25是示出了在相关技术的情况下光学系统整体上的光行为的视图；以及图26是示出了在反射表面和物镜被布置在理想位置上的状态下信号光和参考光 的各个光束的情况以及作为对比方式的在物镜跟随反射表面的离开理想位置的位移而被 驱动时各个光束的情况的视图。
具体实施例方式下面将描述实施本发明的实施方式(此后称为“实施方式”)。将以如下次序进行 说明。1.全息图记录/再现系统的构造1-1记录介质的构造1-2记录/再现设备的构造
1-3聚焦位置的移位1-4跟随聚焦位置移位的光行为的改变1-5作为实施方式的物镜和中继镜之间的恒定距离控制1-6用于实现实施方式的恒定距离控制的构造1-7 结论2.修改1.全息图记录/再现系统的构造1-1.记录介质的构造图1是根据本实施方式的全息图记录介质HM的剖视构造图。如可从图1和前面 讨论的图22之间的比较理解的，用于本实施方式的全息图记录介质HM具有与根据相关技 术的全息图记录介质HM相同的横截面结构。为了确认，将描述形成在全息图记录介质HM上的各个层。首先，各个层的排列顺 序是从上层一侧到下层一侧为覆盖层Li、记录层L2、反射膜L3、中间层L4、反射膜L5和基 材L6。注意，对于在此提到的“上层，，和“下层”，用于记录/再现的光被输入到其的表面 为上表面，与该上表面相反一侧的表面为下表面，上表面侧为上层，下表面侧为下层。在本例中的覆盖层Ll由例如塑料、玻璃或类似物构造，并且被设置用于保护形成 在其下层的记录层L2。并且，对于记录层L2，作为其材料，可以选择能够通过根据照射光的强度分布发生 折射率变化而记录信息的材料，例如光敏聚合物或类似物，并且执行由后述的用于记录/ 再现的激光束进行的全息图的记录/再现。并且，当在再现时根据参考光的照射获得对应于记录在记录层L2中的全息图的 再现图像时，反射膜L3被设置来将其作为反射光返回到设备侧。作为此反射膜L3，以与图 22中的反射膜L3相同的方式，选择具有波长选择性的膜。如还在后面所述的，利用本实施 方式，作为用于记录/再现全息图的激光束，照射波长λ为大约405nm的蓝-紫色激光束， 并且作为用于位置控制的激光束是λ为大约650nm的红色激光束。对此，具有波长选择性 的反射膜被用作反射膜L3，其反射用于记录/再现的蓝-紫色激光束，并且透射用于位置控 制的红色激光束。并且，基材L6和反射膜L5被设置在基材L6上，以控制全息图的记录/再现位置， 并且以螺旋或同心方式形成用于引导记录层L2的全息图的记录/再现位置的轨道。例如， 在本例中，轨道也由记录信息(诸如地址信息等等)的凹点行形成。反射膜L5例如通过溅 射、气相沉积等被形成在基材L6的上述轨道被形成于此的面(表面)上。注意，只要该反 射膜L5被构造成反射位置控制光，其不必具有特定的波长选择性。形成在反射膜L5和上述的反射膜L3之间的中间层L4例如为粘接材料，例如树脂 或类似物。1-2记录/再现设备的构造图2是示出了作为对于上述的全息图记录介质HM执行全息图的记录/再现的实 施方式的光照射设备的内部构造的视图。现在，对于本实施方式，举例说明了如下的实例根据本发明的光照射设备被应用于执行全息图的记录和再现两者的记录/再现设备。图2主要示出了根据本实施方式的记 录/再现设备的光学系统的构造。在图2中，全息图记录介质HM被支持，以由图中省略的心轴电机以旋转方式驱动。 利用记录/再现设备，用于记录/再现全息图的激光束和用于位置控制的激光束被照射在 处于这样的支持状态下的全息图记录介质HM上。在图2中，与图23中所示的记录/再现设备的相同的位置用相同的参考标号表 示。如通过与图23的比较可以理解的，根据本实施方式的记录/再现设备具有与根据相关 技术的记录/再现设备大致相同的构造，通过利用第一激光器1作为光源照射记录/再现 光执行全息图的记录/再现，并且通过利用第二激光器14作为光源照射位置控制光(还包 括聚焦伺服)执行全息图的记录/再现的控制。根据本实施方式的记录/再现设备也使用同轴方法作为全息图记录/再现方法。 具体地，信号光和参考光被置于相同的轴上，并且都被照射在设置在预定位置的全息图记 录介质上，由此根据全息图的形成来执行数据记录，并且在再现时，参考光被照射在全息图 记录介质上，由此获得全息图的再现图像(再现信号光)，以执行记录数据的再现。对于根据本实施方式的记录/再现设备，作为照射用于全息图的记录/再现的信 号光和参考光的光学系统，设置有第一激光器1、准直透镜2、偏振分束器3、SLM 4、偏振分 束器5、中继镜6、中继镜7、二向色镜8、部分衍射元件9、四分之一波片10、物镜11和图像 传感器13。在本例中，第一激光器1例如输出上述的波长λ =大约405nm的蓝-紫色激光束 用作用于记录/再现全息图的激光束。从第一激光器1发射的激光束经由准直透镜2输入 到偏振分束器3。在本例中，对入射光进行空间光强度调制的强度调制单元由偏振分束器3和SLM 4形成。本例中的偏振分束器也被构造成例如透射ρ-偏振光，并且反射S-偏振光。因此， 对于输入到偏振分束器3的激光束，只有S-偏振光分量被反射，并被导向SLM 4。SLM 4被构造成例如包括充当FLC (铁电液晶)的反射型液晶元件，并且被构造成 以像素为单位对于入射光控制极化方向。此SLM 4执行空间光调制，从而根据来自图中的调制控制单元20的驱动信号，对 于各个像素将入射光的极化方向改变90度，或不改变入射光的极化方向。具体地，进行设 置，其中根据驱动信号执行以像素为单位的极化方向控制，从而对于驱动信号被开通的像 素，偏振方向的角度变化为90度，对于驱动信号被关闭的像素，偏振方向的角度变化为0度。来自SLM 4的发射光(SLM 4处反射的光)被再次输入到偏振分束器3，并且由此， 通过了 SLM 4的驱动信号被开通的像素的光(P-偏振光)透过偏振分束器3，通过了 SLM 4 的驱动信号被关闭的像素的光(s-偏振光)在偏振分束器3处被反射，并且结果，实现了在 SLM 4以像素为单位对入射光进行空间光强度调制(也称为“强度调制”)的强度调制单元。现在，在使用同轴方法的情况下，对于SLM 4，为了将信号光和参考光布置在相同 的光轴上，设置了如图3所示的多个区域。如图3所示，对于SLM 4，包括中心(与光轴中心 相同)的预定范围内的圆形区域被设为信号光区域A2。环形参考光区域Al被隔着间隙区域A3而设在信号光区域A2的外侧。根据信号光区域A2和参考光区域Al的设置，可以照 射信号光和参考光，从而将其设置在同一光轴上。并且，间隙区域A3被确定为用于防止在参考光区域Al中产生的参考光泄露到信 号光区域A2中并成为信号光噪声的区域。因此，间隙区域A3基本上是用于屏蔽入射光的 非透射区域。注意，因为SLM 4的像素形状是矩形的，因此信号光区域A2不是严格意义上的圆 形。类似地，参考光区域Al和间隙区域A3不是严格意义上的环形。就此而言，信号光区域 A2是大致圆形的区域，并且参考光区域Al和间隙区域A3是大致环形的区域。在图2中，调制控制单元20执行对于SLM 4的驱动控制，从而在记录时产生信号 光和参考光，在再现时只产生参考光。具体地，在记录时，调制控制单元20产生驱动信号，所述驱动信号将SLM 4的信号 光区域A2中的像素设成对应于所供应的记录数据的开/关模式，并且将参考光区域Al中 的像素设成预定的开/关模式，关断所有其它像素，并且调制控制单元20将该驱动信号供 应到SLM 4。通过SLM 4基于此驱动信号执行空间光调制(偏振方向控制)，并且因此，获 得被布置成具有相同的中心(同轴)的信号光和参考光，作为来偏振分束器3的发射光。并且，在再现时，调制控制单元20通过驱动信号驱动和控制SLM4，所述驱动信号 用于将参考光区域Al中的像素设为预定的开/关模式，并且关断所有其它像素，于是，只产 生参考光。根据本实施方式的记录/再现设备在记录全息图时和在再现全息图时都产生用 于获得物镜11和中继镜7之间的距离误差的记号光。这样的记号光的产生利用调制控制 单元20对SLM 4的驱动控制来实现，但是该点将在后面再次进行描述。注意，在记录时，调制控制单元20操作使得对于输入的信号数据串中的每一个预 定单位产生信号光区域A2中的开/关模式，并且因此，以顺序的方式产生其中对于记录数 据串的每一个预定单位的数据被存储的信号光。由此，对于全息图记录介质HM，顺序地执行 以全息图页为单位(由信号光和参考光之间的一次干涉可记录的数据单位)的数据记录。在通过由偏振分束器3和SLM 4构成的强度调制单元经过强度调制的激光束被输 入到偏振分束器5。此偏振分束器5也被构造成透射ρ-偏振光并反射S-偏振光，因此，上 述激光束透过偏振分束器5。透过偏振分束器5的激光束被输入到中继镜系统，其中，中继镜6和中继镜7被顺 序地布置在中继镜系统中。如图所示，透过偏振分束器5的激光束的光通量由中继镜6会 聚在预定的聚焦位置上，并且在会聚之后为漫射光的激光束通量由中继镜7转化为平行光 束。如图所示，在构成中继镜系统的中继镜6和7中，对于更靠近物镜11布置的中继镜7 设置中继镜驱动单元22。此中继镜驱动单元22基于后面所述的恒定距离控制单元23的控制，沿平行于激 光束的光轴的方向(图中的双箭头的方向)驱动以可移动方式被支持的中继镜7。通过中继镜系统的激光束被输入到二向色镜8。二向色镜8被构造成选择性地反 射由预定波长带构成的光。在本例中，二向色镜8被构造成选择性地反射用于记录/再现 的激光束的波长λ =大约405nm的波长带的光，因此，经由中继镜系统输入的用于记录/ 再现的激光束在二向色镜8处被反射。
在二向色镜8处被反射的用于记录/再现的激光束顺序地经由部分衍射元件9和 四分之一波片10输入到物镜11。在本例中，部分衍射元件9由偏振光选择衍射元件构成， 所述偏振光选择衍射元件具有对应于线性偏振光的偏振状态的选择性衍射性能(线性偏 振光分量之一被衍射，其它线性偏振光分量被透射)，形成有参考光被输入的区域，所述偏 振光选择衍射元件诸如为液晶元件或类似物。具体地，在此例中，包含在部分衍射元件9中 的偏振光选择衍射元件被构造成透射P-偏振光而衍射S-偏振光。并且，四分之一波片10被布置成处于对于入射光(在本例中，P-偏振光)的偏振 方向轴，其光学参考轴倾斜45度的状态，并且用作线性偏振光/圆形偏振光转换元件。通过部分衍射元件9和四分之一波片10，实现了对于由作为来自全息图记录介质 HM的反射光而获得的回程参考光(反射参考光)导致的S/N比劣化的防止。就是说，以 P-偏振光输入的出程参考光透过部分衍射元件9。并且，依次经由全息图记录介质HM(反 射膜L3)、物镜11和四分之一波片10以S-偏振光输入的回程参考光(反射参考光)在部 分衍射元件9处被衍射(抑制)。如上所述，与采用衍射现象获得的全息图的再现图像相比，反射参考光是强度太 强的光。因此，反射参考光变为对于再现图像而言不可忽略的噪声分量，并且如果其被导向 图像传感器13，则导致过度的S/N比劣化。通过部分衍射元件9和四分之一波片10来执行 对反射参考光的抑制，从而可以有效地防止这样的S/N比劣化。注意，在本例中，部分衍射元件9的信号光在此被输入的区域(再现图像在此被输 入的区域)由例如透明材料来构造，或者由孔部分来构造，从而透射出程光和返回光两者。 就是说，构造如下的布置在记录时信号光被适当地照射在全息图记录介质HM上，并且在 再现时再现图像被适当地导向图像传感器13。并且，在本例中，为了允许图像传感器13接收如后面所述的在间隙区域A3内产生 的记号光，部分衍射元件9被构造成通过也由透明材料或孔部分构成的处于信号光在此被 输入的区域和参考光在此被输入的区域之间的区域透射记号光的出程光和回程光两者。物镜11由图中所示的聚焦致动器12以可在朝向/离开全息图记录介质HM的方 向(聚焦方向)上移动的方式保持。后文描述的位置控制单元19控制由聚焦致动器12进 行的物镜11的驱动操作，由此执行激光束的聚焦伺服控制。注意，虽然在图中省略了，但是例如通过控制构造来在循轨方向上驱动整个光学 系统的循轨驱动单元等，可以执行激光束的循轨方向(全息图记录介质HM的径向)的控 制。现在，本发明主要涉及激光束的聚焦方向上的控制，因此，对于用于循轨方向上的 位置控制的具体构造不应有特定限制，可以使用各种不同构造。用于记录/再现的激光束被照射在全息图记录介质HM上，从而由物镜11会聚。在 此，如上所述，在记录时，基于来自调制控制单元20的控制由强度调制单元(SLM 4和偏振 分束器3)的强度调制产生信号光和参考光。随后，采用如上所述的途径将信号光和参考光 照射在全息图记录介质HM上。由此，利用信号光和参考光之间的干涉图案反映记录数据的 全息图被形成在记录层L2上。就是说，执行了数据记录。并且，在再现时，基于调制控制单元20的控制，强度调制单元产生参考光，并且利 用上述的途径将参考光照射在全息图记录介质HM上。于是，参考光被照射，由此，作为来自反射膜L3的反射光，获得对应于形成在记录层L2上的全息图的再现图像。该再现图像经 由物镜11被返回到设备侧。如上所述，对于部分衍射元件9，信号光的入射区域被确定为透射区域。因此，如上 所述从全息图记录介质HM获得的并且依次通过了物镜11和四分之一波片10的再现图像 透过此部分衍射元件9。通过了部分衍射元件9的再现图像在二向色镜8处被反射，然后经 由上述的中继镜系统(依次为中继镜7和中继镜6)输入到偏振分束器5。来自全息图记录 介质HM的反射光由四分之一波片10的操作被转换成S-偏振光，并且因此，这样输入偏振 分束器5的再现图像在此偏振分束器5处被反射，并被输入到图像传感器13。图像传感器13例如为CXD (电荷耦合器件)传感器或CMOS (互补金属氧化物半导 体)传感器等，接收来自全息图记录介质HM的如上所述被导向的再现光，并且将再现光转 换成电信号，从而获得图像信号。如上所述获得的图像信号是反映记录时的信号光的开/ 关模式(即，‘‘0〃和〃 1〃的数据模式)的信号。就是说，由图像传感器13如上所述地 检测的图像信号成为全息图记录介质HM中记录的数据的读出信号。作为由图像传感器13获得的读出信号的图像信号被供应到数据再现单元21。数 据再现单元21对于包含在来自图像传感器13的图像信号中的SLM 4的每一个像素单位值 执行"0"和"1"的数据识别，并且在必要时执行对记录调制代码的解调制处理，再现记 录数据。并且，在本实施方式的情形中，由图像传感器13获得读出信号也被供应到恒定距 离控制单元23。恒定距离控制单元23基于读出信号通过中继镜驱动单元22控制中继镜7 的驱动操作，由此执行控制，使得物镜11和中继镜7之间的距离恒定在预定的理想距离。注意，后面将再描述通过恒定距离控制单元23实现恒定距离控制的具体技术及 其内部构造。并且，对于图2中所示的记录/再现设备，除了上述用于记录/再现全息图的光学 系统之外，作为用于执行全息图的记录/再现控制的光学系统(位置控制光学系统)，还设 置第二激光器14、准直透镜15、偏振分束器16、会聚透镜17和光检测器(PD) 18构成。利用该位置控制光学系统，第二激光器14输出具有波长λ =约650nm的上述的 红色激光束，作为用于位置控制的激光束。来自第二激光器14的发射光依次经由准直透镜 15以及偏振分束器16输入到二向色镜8。在此，偏振分束器16也被构造为透射ρ-偏振光 而反射S-偏振光。如上所述，二向色镜8被构造成选择性地反射用于记录/再现的波长带的光(在 本例中λ =约405nm)并相应地透射来自第二激光器14的用于位置控制的激光束。透过二向色镜8的用于位置控制的激光束以与用于记录/再现的激光束相同的方 式，依次经过部分衍射元件9、四分之一波片10和物镜11照射在全息图记录介质HM上。注意，设置二向色镜8，因此用于位置控制的激光束和用于记录/再现的激光束被 合成在同一光轴上，并且该合成光经由共用的物镜11照射在全息图记录介质HM上。就是 说，构建了如下的布置用于位置控制的激光束的光斑和用于记录/再现的激光束的光斑 被形成在平行于记录表面的方向上的同一位置上，结果，基于如下所述的用于位置控制的 激光束的位置控制操作被执行，并且相应地，控制被执行，使得全息图的记录/再现位置为 位于轨道上的位置。
并且，在本例中，用于记录/再现的激光束和用于位置控制的激光束之间的波长 差被设为约250nm。这样的充分的波长差被设置，因此，对于用于位置控制的激光束，对于全 息图记录介质HM的记录层L2的敏感性实际上不存在。与这样的用于位置控制的激光束的照射一起，从全息图记录介质HM获得对应于 反射膜L5上的记录信息的反射光。此反射光(称为“位置控制信息反映光”)依次经由物 镜11、四分之一波片10、部分衍射元件9和二向色镜8被输入到偏振分束器16。于是，偏 振分束器16反射经由二向色镜8输入的用于位置控制的激光束的反射光(在全息图记录 介质HM处反射的用于位置控制的激光束通过四分之一波片10的操作也被转换为S-偏振 光)。在偏振分束器16处反射的用于位置控制的激光束的反射光经由会聚透镜17照射在 光检测器18的检测表面上，从而进行会聚。光检测器18包括多个光接收元件，接收经由会聚透镜17照射的来自全息图记录 介质HM的位置控制信息反映光，并且获得对应于光接收结果的电信号。就是说，形成在基 材L6上(反射膜L5上)的不平坦横截面形状被反映到其上的反射光信息(反射光信号) 被检测。因此，位置控制单元19被设置作为用于基于在光检测器18处获得的反射光信息 执行与全息图的记录/再现位置的相关的各种位置控制(诸如聚焦伺服控制、循轨伺服控 制、对预定地址的访问控制等)的结构。位置控制单元19被构造成包括矩阵电路，其用于通过矩阵运算生成用于位置控 制的各种信号，诸如关于形成在反射膜L5上的凹点行的再现信号(RF信号)、循轨错误信 号、聚焦错误信号等等；计算电路，其用于执行伺服计算等；以及驱动控制单元，其用于驱 动和控制各个被使用的单元，诸如聚焦致动器12、上述的循轨驱动单元等等。虽然在附图中省略了，但是对于图2所示的记录/再现设备，设置了用于基于上述 的再现信号检测地址信息的地址检测电路和用于产生时钟的时钟发生电路。位置控制单元19基于地址信息和循轨错误信号控制循轨驱动单元，从而执行对 于用于位置控制的激光束的光斑位置的控制。根据这样的光斑位置的控制，用于记录/再 现的激光束的光斑位置可以被移动到预定地址，或者可以沿轨道跟随到某个位置(循轨伺 服控制)等。就是说，对于全息图的记录/再现位置的控制被执行。并且，位置控制单元19基于聚焦错误信号控制由聚焦致动器12进行的物镜11沿 聚焦方向上的驱动操作，从而还执行用于使得用于位置控制的激光束的聚焦位置在反射膜 L5上跟随的聚焦伺服控制。由此，将经由共用的物镜11照射的用于记录/再现的激光束的 聚焦位置也保持在预定位置。1-3聚焦位置的移位现在，对于根据本实施方式的记录/再现设备，让我们讨论如下情况利用第一激 光器1作为光源的用于记录/再现全息图的激光束由物镜11得到的聚焦位置(在系统设 计中设定的理想聚焦位置)被从作为此前被设定的聚焦位置的反射膜L3的反射表面移位， 并且，更具体地，移位到较之反射表面更前方(物镜11侧)。更具体地，用于记录/再现的 激光束的聚焦位置被移位到全息图记录介质HM的表面附近。图4以用于描述由本实施方式设定的用于记录/再现的激光束的聚焦位置的视 图，示出了被照射在全息图记录介质HM上的用于位置控制的激光束(图中的细实线)和用于记录/再现的激光束(图中的粗实线)，同时还示出了全息图记录介质HM的横截面构造。 注意，图4还利用粗虚线示出了作为比较的根据相关技术的记录/再现系统的情形中用于 记录/再现的激光束。如图4所示，对于本实施方式，用于记录/再现的激光束的聚焦位置假设被设定在 覆盖层Ll和记录层L2之间的界面上。换句话说，记录层L2的上层侧面被设定在聚焦位置 上。在此情况下，与根据相关技术设定的用于记录/再现的激光束的理想聚焦位置的移位 量等于记录层L2的厚度，在图中由“D”表示。这样的用于记录/再现的激光束的理想聚焦位置的移位可以通过较之相关技术 增大物镜和全息图记录介质之间的分离距离来实现。图5A和5B是用于描述在改变在记录/再现光的理想聚焦位置时物镜和全息图记 录介质之间的分离距离的设置实例的视图，其中，图5A示出了利用物镜102的根据相关技 术的情形的实例，图5B示出了利用物镜11的本实施方式的情形的实例。上述图中的每一幅仅仅抽出和示出了根据相关技术的物镜102或根据本实施例 的物镜11、经由这些物镜照射在全息图记录介质上的用于记录/再现的激光束以及全息记 录介质的覆盖层Li、记录层L2和反射膜L3。如图5A所示，在根据相关技术的情形中，物镜102被构造成从光源侧开始依次包 括透镜LZ1、透镜LZ2、透镜LZ3和透镜LZ4。此时，对于具有最大曲率的透镜LZ4，其厚度 (图中的Dst)假设为Dst = 1. 125mm。对于根据相关技术的记录/再现设备，这样的物镜102被使用，从该物镜102的发 射表面到全息图记录介质(表面)的分离距离LT如图所示被设定为LT = 4. 20mm,因此用 于记录/再现的激光束的理想聚焦位置被设定为在反射膜L3上。另一方面，在图5B中，在本实施方式的情况下，对于物镜11，与根据相关技术的物 镜102相同的是，物镜11从光源侧开始依次包括透镜LZl、透镜LZ2、透镜LZ3，但是对于与 物镜102的透镜LZ4相当的具有最大曲率的透镜，使用透镜LZ5，其LT为4. 18mm，较之LT =4. 20mm 减小 0. 02mm。对于本实施例，厚度LT被这样减小的原因是因为实现了对于由聚焦位置的移位 导致的球光行差的抑制。在本实施方式的情况下，从物镜11的发射表面到全息图记录介质HM的距离Dst 被从根据图示的相关技术的Dst = 1. 125mm增大到Dst = 1. 50，增大了 0. 375_。根据上述物镜11的构造，以及从物镜发射表面到全息图记录介质的分离距离Dst 的设置，被设定在反射膜L3上的根据相关技术的用于记录/再现的激光束的理想聚焦位置 可以被移位到记录层L2的上层侧的面(覆盖层Ll和记录层L2之间的界面)。具体地，用于 记录/再现的激光束的理想聚焦位置可以较之根据相关技术的位置向上层侧移位0. 6mm。在此，分离距离Dst的这样的调整可以利用心轴电机介质支持单元的安装位置的 调整来执行，其中，所述心轴电机介质支持单元用于支持全息图记录介质，以使得全息图记 录介质被旋转驱动。对于根据本实施方式的记录/再现设备，这样的介质支持单元的安装 位置被较之根据相关技术的记录/再现设备的情形向更远离物镜的一侧偏移。因此，记录 /再现光的理想聚焦位置被设定到较之如上所述的记录层L2的下层侧的一面更上的一侧。注意，根据如这样的本实施例的分离距离Dst调整技术，不仅用于记录/再现的激光束的理想聚焦位置被移位，并且对于用于位置控制的激光束，理想聚焦位置也被类似地 移位。如参考图4所述的，在本实施例的情形中，用于位置控制的激光束的理想聚焦位置必 须被设置到反射膜L5的上方，根据相关技术的技术也是这样的。就是说，如本实施例在用 于记录/再现的激光束的理想聚焦位置被设定到记录层L2的上层侧面的情况下，用于位置 控制的激光束的理想聚焦位置和用于记录/再现的激光束的理想聚焦位置之间的分离距 离必须等于记录层L2的上层侧面和反射膜L5(L7)的反射表面之间的距离。对于本实施方式，此点被考虑，光学系统被预先调整，使得通过在用于位置控制的 激光束输入到物镜11等时改变准直(例如，准直透镜15的位置的调整等)，用于位置控制 的激光束的理想聚焦位置和用于记录/再现的激光束的理想聚焦位置之间的分离距离等 于记录层L2的上层侧面和反射膜L5(L7)的反射表面之间的距离。注意，对于用于移位记录/再现光的理想聚焦位置的技术，除了上面例举的技术 之外，还可以想到各种其它技术。例如，这可以通过物镜102的设计修改来实现。对于本发 明，用于移位记录/再现光的理想聚焦位置的具体技术不限于特定的技术，并且应使用根 据实际实施方式确定为最佳的技术。1-4跟随聚焦位置移位的光行为的改变现在，在记录/再现光的理想聚焦位置被从反射膜L3的反射表面上移位的情况 下，肯定地说，光的行为不同于根据相关技术的行为。被记录的全息图的变化由于理想聚焦位置被移位，在记录层L2中记录的全息图的形状不同于根据相关 技术的形状。这点将参考图6-9进行描述。现在，将描述图6-9的共有部分。图6-9都仅仅抽出和示出了物镜11 (在图6的 情况下物镜102)、覆盖层Li、记录层L2以及反射膜L3的反射表面，并且还示出了照射在全 息图记录介质HM上的记录/再现光的光束的情况。如从上述对图1的描述可理解的，在实际中，在反射膜L3的反射表面处反射的光 (=回程光)返回到出程光在此被输入的一侧，但是为了图6-9中的绘图方便，对于回程光， 记录层L2、覆盖层Ll和物镜11或102也通过以反射表面为界翻折到与出程光在此被输入 的一侧相反一侧的方式示出。并且，图6-9中的平坦表面SR表示由中继镜系统(中继镜6和7)形成的SLM 4 的实像表面(物镜的物表面)。并且，图中的平坦表面Sob表示物镜11(图6中物镜102) 的光瞳表面。并且，在图6-9中，对于信号光，在信号光区域A2内的像素中，仅仅抽出和示出了 与光轴相同的光束的中心一个像素值和光束的其它两个光束值总共三个光束的像素值。并 且，对于参考光，仅仅抽出和示出了分别布置在参考区域Al内的最外周部分中的光束的两 个像素值。首先，将参考图6描述根据相关技术的记录/再现系统形成在全息图记录介质HM 上的全息图的形状。在根据相关技术的情形中，记录/再现光的聚焦位置被设定在反射膜L3的反射表 面上。注意，对于根据相关技术的记录/再现设备，物镜102的焦长被设定为从物镜的光瞳 表面Sob到反射表面的距离。
在此情况下，信号光的各个光束和参考光的各个光束会聚在反射表面上的一个点 上，如图所示。此时，信号光和参考光的各个光束(用于各像素的光束)通过图2所示的中继镜 6和7会聚在图中所示的实像表面SR上，然后以漫射光状态输入到物镜102。随后，输入到 物镜102的各个光束以平行光状态会聚在全息图记录介质HM的反射表面上的一点中。在根据其中记录/再现光的聚焦位置被设定在反射表面上方的相关技术的情形 中，回程光和出程光的光路长度是相等的，因此，如图所示，出程光和回程光的各个光束具 有以反射表面为中心轴的对称形状，据此，将形成在记录层L2上的全息图也被形成为以反 射表面为中心轴的对称形状，诸如图中的粗线框所包围的。注意，全息图由信号光和参考光之间的干涉来形成。因此，全息图形成在记录层L2 中信号光和参考光交叠的部分。对于同轴方法，信号光/参考光的光通量被照射在记录介 质上，从而会聚在一点(在此情况下在反射表面上)中，因此，在此情况下形成的全息图的 形状是如图所示的沙漏形状。注意，图6以通过将原本返回到回程光侧的反射光翻折到相反侧的方式示出了反 射光，因此，全息图的形状变为如图所示的沙漏，但是实际上，图中的右半侧的全息图(梯 形形状)被形成为与图中的左半侧的全息图重叠。图7示出了在记录/再现光的聚焦位置为记录层L2的上层侧面的本实施例的情 况下，照射在全息图记录介质HM上的信号光和参考光及其回程光的光束的情形。首先，在聚焦位置被设定在记录层L2的上层侧面的情况下，如可从图理解的，物 镜U的聚焦长度为从光瞳表面Sob到记录层L2的上层侧面的距离。如图所示，在此情况下，作为会聚后的漫射光的信号光和参考光被照射在记录层 L2上。因此，在此情况下，形成在记录层L2内的全息图的形状变为如图8中以粗线框示出 的形状。图9示出了其中这样记录的全息图被再现的情形。如从上面的描述可理解的，参考光被照射在形成在记录层L2上的全息图上，并且 根据衍射现象，与记录信号光相对应的再现光(再现图像)被输出。图9示出了在再现时 照射的参考光(出程)、根据参考光的照射获得的再现光以及在反射表面上反射的参考光 (反射参考光；回程参考光)的各个光束。并且，此图还一同示出了在记录时照射的信号光 的各个光束的轨迹。回程光的光束位置的变化现在，如通过比较图6与图7-9可清楚看到的，在聚焦位置被从反射表面上移位的 本实施例的情况下，在出程光和回程光之间的各个光束的位置中导致偏差。下面将参考图25以及图10-12确认作为整个光学系统的根据相关技术的情形中 的光行为和本实施例情形中的光行为。注意，图10-12也代表性地分别仅仅示出了对于信号光的光束的三个像素值和对 于参考的光束的两个像素值。并且，图10-12抽出和示出了整个光学系统的构造中的仅仅SLM 4、中继镜6和7 和物镜11。并且，这些视图也示出了全息图记录介质HM。注意，各个视图中的平坦表面Spbs 表示偏振分束器5的反射表面，并且平坦表面Sdim表示二向色镜8的反射表面。首先，如上面参考图25所示的，在根据相关技术的情形中，出程路径和回程路径在各个光束通过的位置中是相同的。注意，在如图25所示的根据相关技术的情形中，从SLM 4的各个像素发射的光束 经由平坦表面Spbs (偏振分束器5)以漫射光状态输入到中继镜6。此时，对于来自像素的 发射光束，相应的光束处于平行状态。如图25所示，输入到中继镜6的各个像素的光束从漫射光转换为平行光，并且除 上述的激光束轴(整个激光束通量的光轴)上的光束之外的各个光束的光轴向激光轴侧弯 曲。由此，利用平坦表面SF，各个光束以平行光状态会聚在激光束轴上。在此，与物镜102 得到的焦点表面相同，平坦表面SF是根据平行光的各个像素的光束会聚在激光束轴上的 表面，并且被称为傅立叶表面(频率平坦表面)。如上所述，这样会聚在傅立叶表面SF的激光束轴上的各个光束被输入到中继镜 7，但是此时，从中继镜6发射的各个光束(不包括包含激光束轴的中心像素的光束)与傅 立叶表面SF上的激光束轴相交。因此，中继镜6和中继镜7之间的各个光束的输入/输出 位置关系呈现以激光束轴为中心的轴对称关系。各个光束如图所述通过中继镜7被转换成会聚光，并且各个光束的光轴变得平 行。通过中继镜7的各个光束在平坦表面Sdim(二向色镜8)处被反射，并且在图6中所示 的实像表面SR上的对应位置上会聚。此时，对于经过中继镜7的光束，相应的光轴处于平 行状态，并且因此，各个光束的会聚位置在实像表面SR上不重叠，并且变为不同的位置。注 意，在实像表面SR之后的光的行为如上在图6中所描述的。在此，如上所述的，图25示出了在平坦表面Spbs处反射并且被导向图像传感器13 的再现光的各个光束，但是再现光如图所示地被单独地导向图像传感器13的原因是因为 再现的参考光被如上所述的部分衍射元件9 (和四分之一波片10)抑制。注意，部分衍射元件9被设置到实像表面SR或其附近。这是因为部分衍射元件9 必须如上所述在信号光的区域和在参考光的区域之间选择性地透射/衍射光，并且因此， 除非部分衍射元件9被布置在获得与SLM 4(图像生成表面)相同的图像的位置上，否则不 容易获得适当选择的透射/衍射操作。并且，在再现时，在与记录时照射的信号光的各个光束位置相同的光束位置获得 再现光。就是说，再现光的各个光束采取与图中的信号光的各个光束相同的位置，到达平坦 表面Spbs，并且在此平坦表面Spbs被反射并导向图像传感器13。此时，如图所示，从中继 镜6发射到平坦表面Spbs侧的再现光的各个光束处于会聚状态，并且相应的光轴处于平行 状态，且这些光束会聚在图像传感器13的检测表面上的单独位置处。因此，在图像传感器 13的检测表面上获得与实像表面SR上的再现图像相同的图像。图10示出了作为本实施例情形中的光的行为，对于在记录时出程光的光的行为。在此情况下，从SLM 4到物镜11的光的行为与根据相关技术的行为相同。与根据 相关技术的行为不同之处在于，如上图7所述的，记录/再现光的聚焦位置(即图中通过物 镜11的信号光/参考光的各个光束的会聚位置)不是在反射膜L3的反射表面上，而是被 移位到覆盖层Ll和记录层L2之间的界面上。图11示出了在本实施例的情形中再现时回程光的光的行为。注意，图11示出了 作为在再现时从物镜11照射在全息图记录介质HM上的出程光的参考光的出程光和通过以 全息图记录介质HM的反射表面为界翻折到相反侧的在记录时照射的信号光(无色光束)的出程光。如图7-9所示的，在其中聚焦位置被从反射表面上移位到上层侧的本实施例的情 形中，各个光束到物镜11的光瞳表面Sob的入射位置(不包括包含激光束轴的中心像素的 光束)在出程光和回程光之间不同。具体地，回程光的输入位置较之出程光的输入位置向 外移位。因此，在本实施例的情形中，对于图11所示的返回路径光和图10中所示的出程光， 光束的位置不匹配。并且，到物镜11的光瞳表面Sob的输入位置在出程光和回程光之间不同，因此，丢 与中继镜7的光瞳表面和中继镜6的光瞳表面，各个光束的输入位置在出程光和回程光之 间不同。据此，有中继镜6和7构成的中继镜系统形成的各个光束的会聚表面的位置在出 程光和回程光之间也是不同的。具体地，如上所述，在回程光的各个光束的到光瞳表面Sob的输入位置被向外侧 移位的情况下，各个光束的到中继镜7的光瞳表面的输入位置较之出程光的输入位置被向 内移位，因此，回程光的会聚表面(称为“回程耦合表面SC”)被移位到出程光的会聚表面， 即，较之傅立叶表面SF更靠近中继镜7的位置。但是，值得注意的是，在实像表面SR上各个光束的会聚位置与图25或图10的情 形是相同的(图像传感器13的检测表面是相同的)。就是说，光束的会聚位置在实像表面 SR上是匹配的，因此，在再现时可以以与相关技术相同的方式由图像传感器13适当地检测 再现图像。现在，将参考图12描述出程光/回程光的光束的位置在实像表面SR上匹配的原 因。注意，与上述的图7-9相同的方式，图12抽出和示出了实像表面SR、物镜11的光瞳表 面Sob以及覆盖层Li、记录层L2和反射膜L3的反射表面，并且还示出了在再现时从全息图 记录介质HM输出的再现光的各个光束。对于再现光的光束，作为代表示出了中心像素和分 布位于最外围的两个像素的总共三个光束。并且，图12示出了作为出程光的记录时照射的 信号光的各个光束(对应于图中的无色光束，类似地，中心像素和最外围两个像素的总共 三个像素值的光束)，并且与上述的图7-9相同地，回程光(在此情况下，再现光)通过以反 射表面作为边界被翻折到相反一侧的方式示出，并且覆盖层Ll和记录层L2也以这样的方 式示出。现在，让我们讨论对于在记录时照射的信号光的各个光束，位于图中的最上部分 的光束为a，位于最下部分的光束为b。并且，对于再现光的各个光束，位于最上部分的光束 为B，位于最下部分的光束为A。并且，在实像表面SR上，信号光中的光束a的会聚位置(聚焦位置)被认为是Pa， 光束b的会聚位置被认为是Pb，并且类似地，在再现光中的光束A的实像表面SR上的会聚 位置被认为是PA，光束B的会聚位置被认为是PB。在图12中，图中的光束A’被示为没有翻折的再现光中的光束A。在此，光束A是 平行于光束a的光。并且，对于同轴方法，光束a和b以光轴为界以相同的入射角度照射在 全息图记录介质HM上。因此，光束A，是平行于光b的光。现在，根据物镜11 (凸透镜)的性质，当这样的平行的两束光通过物镜11时，对于 距离焦长f的焦点表面(在此，实像表面SR)，这两束光的会聚位置是匹配的。就是说，光 束b的在实像表面SR上的会聚位置Pb和光束A的在实像表面SR上的会聚位置PA是匹配的。并且，这样的关系对于光束a和B也成立，因此，光束a的在实像表面SR上的会聚 位置Pa和光束B的在实像表面SR上的会聚位置PB也是匹配的。根据这样的原理，即使在记录/再现光的理想聚焦位置被从反射表面上移位的情 况下，对于实像表面SR，回程光的各个光束的会聚位置被布置成与出程光的各个光束的会 聚位置相同。现在回到图11进行说明。如上所述，对于实像表面SR，回程光的各个光束的会聚 位置被布置成与出程光的各个光束的会聚位置相同，这意味着，对于实像表面SR，各个光的 聚集位置与相关技术中的相同。因此，在再现时在实像表面SR上获得的再现图像与根据相关技术的情形(S卩，反 射表面被作为聚焦位置的情形)中的相同，因此，即使对于具有与实像表面SR的耦合关系 的图像传感器13的光接收表面，也可以根据相关技术检测合适的再现图像。就是说，不会 由于由理想聚焦位置的移位导致的出程光/回程光的光束位置的不符而发生诸如再现图 像的偏离或模糊之类的故障，因此，可以执行合适的数据再现。注意，如可从上面的描述理解的，即使在采用移位聚焦位置的技术的情形中，作为 用于将记录/再现光导向全息图记录介质HM并且将从全息图记录介质HM获得的再现光导 向图像传感器13的光学系统的构造，除了物镜11之外，不必修改根据相关技术的构造。并且，应该注意，上述的描述基于如下的前提物镜11和中继镜7之间的距离被保 持为系统设计时的理想距离。1-5作为实施方式的物镜和中继镜之间的恒定距离控制如参考图26所述的，对于全息图记录/再现系统，在作为对于全息图记录介质HM 的记录/再现光的输出端的物镜和用于形成对于物镜的物表面的中继镜(中继镜7)之间 的距离被从理想距离改变的情况下，在记录/再现时不容易照射相同的参考光，并且对于 回程路径，由于从物镜发射的各个光束的聚焦位置不同于实像表面SR，因而发生再现图像 的模糊，因此，不容易执行合适的记录/再现。因此，对于根据本实施方式的记录/再现设备，设置图2中所示的中继镜驱动单元 22和恒定距离控制单元23，并且中继镜7被移动，从而跟随根据聚焦伺服控制从理想位置 移位的物镜11，由此执行控制，使得物镜11和中继镜7之间的距离恒定。记号光的生成现在，如上参考图4、5A和5B所述的，对于根据其中聚焦位置被移位到较之根据相 关技术的位置更前侧的本实施例的记录/再现设备，可以通过利用来自全息图记录介质HM 的反射光，以光学方式检测由于诸如图10-12中所述的光行为的变化导致的物镜11和中继 镜7之间的距离偏离理想距离的误差。具体地，对于其中输入到图像传感器13的各个光束的聚焦位置如图11所示被从 平坦表面Spbs移位(诸如本实施例)的系统，对于中心部分以外的光束提供一定角度。就 是说，对于图25所示的根据相关技术的光学系统，对于出程路径/回程路径，光束采用相同 的位置，因此，输入到图像传感器13的光束的光轴处于平行状态，但是对于其中聚焦位置 被移位的本实施例，如图11所述地导致光的行为的变化，因此，在输入到图像传感器13的 光束中，仅仅包含激光束轴的中心像素的光束以与根据相关技术的情形相同的方式以0度入射角输入，另一方面，其它区域的光束以一定的入射角度输入。据此，在物镜11和中继镜7之间的距离被从上述理想距离移位的情况下，在输入 到图像传感器13的光中，除了中心光束之外的光束的入射角发生改变，结果，导致这些光 束的光接收位置发生偏差。就是说，利用这样的光接收位置的偏差，可以以光学方式检测物 镜11和中继镜7之间的距离与上述理想位置的误差。对于本实施方式，如图13所示的记号光被产生，作为用于基于这样的光接收位置 偏差来检测物镜11和中继镜7之间的距离误差的光。图13示出了设置在SLM 4处的多个 区域(A1-A3)，但是上述记号光在SLM 4的调制表面的预定区域中产生。具体地，对于本实 施方式，记号光在间隙区域A3内产生，所述间隙区域A3是参考光区域Al和信号光区域A2 之间的边界区域。而且，对于本实施方式，两个记号光，记号光Ml和记号光M2被产生作为 记号光。这些记号光Ml和M2在以激光束轴作为参考形成轴对称的相应位置上产生。注意，图13用白色示出了参考光区域Al和信号光区域A2，但是这并不意味着这些 区域Al和A2都是打开(透射)的，并且如可从图2中的描述理解的，信号光区域A2是在 记录时被连续地提供根据记录数据的打开/关闭图案的区域，并且在再现时整个区域被关 闭，而参考光区域Al是在记录时被提供预定打开/关闭图案并且在再现时被提供与在记录 时相同的打开/关闭图案的区域。注意，在只产生记号光Ml和M2的情形中，区域Al和A2都被关闭。并且，对于本 实施方式，例如，让我们讨论记号光Ml和M2的尺寸被设定为4像素X4像素。在此，记号光的尺寸越大，检测的容易性更有利。但是，尺寸越大，有助于产生越多 的杂散光，因此，可能导致记录/再现性能的劣化。记号光的尺寸应该考虑这样的折衷关 系，根据实际光学系统的构造等按需要设定为最佳尺寸。如上所述，在本例中的记号光Ml和M2在远离激光束轴的位置上产生。因此，这些 记号光Ml和M2可以被合适地用于基于上述的光接收位置偏差，检测物镜11和中继镜7之 间的距离误差。根据物镜和中继镜之间的距离的变化的记号光的行为的变化现在，在物镜11和中继镜7之间的距离从上述的理想距离改变的情况下，将对于 记号光的光学系统的行为如何变化进行描述。图14A和14B是用于描述记号光的行为根据 物镜和中继镜之间的距离的改变而改变的视图，其中，图14A示出了在物镜和中继镜之间 的距离是理想距离的情况下记号光的行为，图14B示出了物镜和中继镜之间的距离从理想 距离改变+ Δ Z的情况下记号光的行为。注意，与上述的图7-9相同，图14Α和14Β分别都抽出和示出了实像表面SR、物镜 11的光瞳表面Sob、全息图记录介质HM的记录层L2和反射膜L3的反射表面，并且还示出 了记号光Ml和M2的各个光束。在本例中，回程光(本例中，各个记号光)以如下方式示出 以反射表面为界，翻折到相反一侧，记录层L2、平坦表面Sob和实像表面SR也这样示出。现在，在包括图14A和14B的下面的描述中，对于上述的表示在平行于激光束轴的 方向上的位置变化量的“ ΔΖ”，“+ΔΖ”表示沿远离第一激光器1的方向的位置改变，所述第 一激光器1是记录/再现光的光源，并且“_ Δ Ζ”表示朝向第一激光器1的方向上的位置改 变。首先，在物镜11和中继镜7之间的距离等于理想距离的状态下，记号光Ml和Μ2的行为如图14A所示。现在，记号光Ml的出程光的实像表面SR上的焦点被认为是PM1，诸 如图中所示的。类似地，记号光M2的出程光的实像表面SR上的焦点被认为是PM2。注意，在聚焦位置被移位的本实施例的情况下，如上面的图12所描述的，回程路 程中的输入到物镜11 (图中的平坦表面Sob)的光束的光轴、回程路径中从物镜11照射在 全息图记录介质HM上的光束的光轴被设定为平行，因此，重要的是，回程路径中从物镜11 发射的各个光束的会聚点与出程路径中的实像表面SR上的各个会聚点相同。图14A示出了回程路径中从物镜11发射的记号光Ml的会聚点与实像表面SR的 记号光M2的会聚点PM2相同，并且同时，示出了在回程路径中从物镜11发射的记号光M2 的会聚点与实像表面SR的记号光Ml的会聚点PMl相同。如果我们从图14A所示的状态讨论，反射表面移动+ Δ Z，并且响应于此，物镜11根 据聚焦伺服控制也被驱动+ Δ Ζ，记号光Ml和Μ2的各个光束的行为如图14Β所示地改变。首先，响应于反射表面和物镜11被移位+ΔΖ，对于出程路径，如图所示，实像表面 SR和物镜11的光瞳表面Sob之间的间距被从作为理想值的"f “扩大了 +ΔΖ。据此，对于回程路径，与图中由点划线示出的物镜11的光瞳表面Sob距离焦 长〃 f 〃的位置不是与实像表面SR重叠的位置，而从与光瞳表面Sob相距焦长〃 f 〃的位 置进一步前进ΔΖ(-ΔΖ)的位置是与实像表面SR重叠的位置。现在，如图14Α所示，在回程路径中从全息图记录介质HM输入到物镜11的记号光 Ml和Μ2的各个光束会聚在与实像表面SR上的回程光的各个光束的会聚点相同的位置(在 面内方向上的位置)上，所述实像表面SR处于与光瞳表面Sob相距焦长f的位置上。就是说，在采用了记号光Ml和M2的光轴的轨迹时，在回程路径中从物镜11发射 的记号光Ml的光轴在与图中的点划线的平坦表面(与光瞳表面Sob相距焦长f)上的实像 表面SR中的回程路径的会聚点PM2相同的面内方向位置相交，并且记号光M2的光轴在与 图中的点划线的平坦表面(与光瞳表面Sob相距焦长f)上的实像表面SR中的回程路径的 会聚点PMl相同的面内方向位置相交。据此，对于上述的实像表面(其为从以点划线示出的距离光瞳表面Sob焦长f的 平坦表面进一步远离Δ Z的位置)，回程记号光Ml的光轴位置不同于出程光的会聚点ΡΜ2， 并且变为从该会聚点ΡΜ2进一步处于内侧(朝向激光束轴的方向)的位置。类似地，回程 记号光Μ2的光轴位置也不同于会聚点ΡΜ1，并且变为从该会聚点PMl进一步处于内侧的位置。因此，根据反射表面和物镜11沿正方向的移位(沿远离光源的方向的移位)，回程 路径中从物镜11发射的记号光Ml和Μ2通过实像表面SR的位置不同于实像表面SR上在 回程路径中记号光Ml和Μ2会聚的位置，并且向内侧方向移位。并且，另一方面，随着反射表面和物镜11移位+ Δ Ζ，响应于实像表面SR和物镜11 的光瞳表面Sob之间的间距如上所述地在出程路径中扩大+ΔΖ，如图中所示的以漫射光状 态输入到物镜11 (光瞳表面Sob)的各个光束的宽度比图14A中的情形扩大更多。因此，根据出程路径中的到物镜11的入射光束的宽度从图14A所示的理想状态扩 大，来自物镜11的发射光束不变为平行光，而是变为会聚光状态。就是说，由此，作为回程 路径中的从全息图记录介质HM的反射光的输入到物镜11(光瞳表面Sob)的各个光束不是 变为平行光，而是变为会聚状态。
现在，如图14A所示，在回程路径中从全息图记录介质HM输入到物镜11的各个光 束被布置成通过此物镜11变为会聚光。由此，如上所述变为会聚光状态的到物镜11 (光瞳 表面Sob)的入射光束聚焦在较之距离光瞳表面Sob为焦长f的位置更前方一侧，并且具体 地，会聚在较之距离光瞳表面Sob为焦长f的平坦表面(图中以点划线示出的平坦表面) 更向前ΔΖ的一侧的平坦表面(图中以虚线示出的平坦表面)上。结果，响应于反射表面和物镜11从理想位置移位+ Δ Z，在回程路径中从物镜11发 射的记号光Ml和Μ2的会聚表面(焦点表面)较之实像表面SR向前侧前进Δ Ζ,并且用作 回程光的记号光Ml和Μ2的对于实像表面SR的入射位置(光轴的位置)较之相应的出程 路径中的实像表面SR上会聚点PMl和ΡΜ2被移位到更内侧。并且，虽然将省略对于附图的描述，但是响应于反射表面和物镜11反向地移 位-ΔΖ，将出现与上述相反的现象。具体地，在发生-ΔΖ的移位的情况下，在出程路径中实 像表面SR和物镜11的光瞳表面Sob之间的距离变为f_ Δ Ζ，并且由此，在回程路径中光瞳 表面Sob和实像表面SR之间的距离变为f-ΔΖ，因此，用作回程光的记号光Ml和Μ2的对 于实像表面SR的入射位置(光轴的位置)较之相应的出程路径中的实像表面SR上会聚点 PMl和ΡΜ2被移位到更外侧。并且，在此情况下，在出程路径中输入到物镜11的记号光Ml和Μ2的宽度变窄，因 此，从物镜11再次经由反射表面输入到物镜11的各个光束处于漫射光状态，因此，在回程 路径中从物镜11发射的记号光Ml和Μ2的会聚表面处于较之实像表面SR深2 Δ Z的位置 处；换句话说，距离实像表面SR为-2 Δ Z的位置。现在，如可从上面的描述理解的，对于图2所示的根据本实施方式的记录/再现设 备，光学系统被设计成在实像表面SR和图像传感器13的光接收表面之间具有耦合关系。因 此，即使在图像传感器13的光接收表面上，也类似地导致上述的对于实像表面SR的回程光 的会聚表面的变化(聚焦方向)以及入射位置的变化(面内方向)。就是说，即使在图像传感器13的光接收表面上，响应于反射表面和物镜11之间的 + Δ Z的移位，记号光Ml和Μ2的光接收位置(光轴位置)较之理想光接收位置移位到更内 侧，并且这些光束的会聚表面较之光接收表面向更前侧前进2 Δ Ζ。并且，相反地，响应于反 射表面和物镜11之间的-ΔΖ的移位，记号光Ml和Μ2的光接收位置(光轴位置)较之理 想光接收位置移位到更外侧，并且这些光束的会聚表面处于较之光接收表面距离2 Δ Z的 更深侧。在图15和16中编辑了响应于从反射表面和物镜11的理想位置的移位，对于图像 传感器13的光接收表面记号光Ml和Μ2的入射状态的变化的情形。图15是利用平行于光接收表面的表面表示形成在光接收表面的记号光Ml和Μ2 的照射斑ml和m2的情况的平面图，并且图16是利用垂直于光接收表面的表面表示输入到 光接收表面的记号光Ml和M2的情况横截面图。在图15和图16，各个(a)都示出了物镜11从理想位置移位+ Δ Z的情形，各个(b) 都示出了物镜11处于理想位置的情形(物镜11和中中继镜7之间的距离是理想距离的情 形)，各个(c)都示出了物镜11从理想位置移位-Δ Z的情形。注意，图15仅仅抽出和示出了光接收表面的信号光区域A2，以及其邻近的光被输 入的区域。
并且，图16不仅示出了记号光Ml和M2的光束，而且示出了包含激光束轴的中心 光束。首先，如图16中的(b)所示，在物镜11和中继镜7之间的距离等于理想距离的情况 下，记号光Ml和M2的光束的会聚表面等于光接收表面，因此，如图15的(b)所示，在这些 束斑ml和m2上不发生图像模糊。并且，在图16中的(a)和(c)中每一个所示的物镜11和中继镜7之间的距离不 等于理想距离的情况下，记号光Ml和M2的光束的会聚表面不等于光接收表面，因此，如分 别在图15的(a)和(c)中所示的，在束斑ml和m2上发生图像模糊，并且其尺寸较之图15 的(b)中的理想状态扩大。如可从上面的描述理解的，在物镜11被沿正方向移位的情况下，如图15的(a)中 所示，记号光Ml的照射斑ml (也被称为“光接收区域ml”)和记号光M2的照射斑m2 (也被 称为“光接收区域m2”)分别较之图15的(b)中的理想状态情形向更内侧移位等于物镜11 的移位量的量，并且在物镜11被沿负方向移位的情况下，如图15的(c)中所示，记号光Ml 的照射斑ml和记号光M2的照射斑m2分别较之理想状态情形向更外侧移位等于物镜11的 移位量的量。基于记号光接收结果的物镜和中继镜之间的距离的检测如可从上述描述理解的，对于其中理想聚焦位置被移位的系统，当随着聚焦伺服 控制，在物镜11和中继镜7之间的距离和理想距离之间产生误差，在记号光的理想光接收 位置和实际光接收位置之间也产生误差。就是说，由此，获得记号光的理想光接收位置和实 际光接收位置之间的误差，从而可以检测物镜11和中继镜7之间的距离与理想距离的误差。在此，对于本实施方式，利用记号光Ml和M2的光接收位置之间的距离作为参考， 检测记号光的理想光接收位置和实际光接收位置之间的误差。具体地，计算对于实际生成和照射的记号光Ml和M2的光接收位置之间的距离 (被称为“光接收位置之间的距离D_dtc”)，并且该光接收位置之间的距离D_dtc之间的实 际距离和在物镜11处于理想位置的情况下记号光Ml和M2的光接收位置之间的距离(光 接收位置之间的理想距离D_id)之间的差值被获得作为表示物镜11和中继镜7之间的距 离与理想距离的误差的值。在此情况下，根据〃 D_id-D_dtc"，计算物镜11和中继镜7之间的距离与理想距 离的误差。由此，响应于物镜11的+ Δ Z移位获得正的误差信号，并且响应于- Δ Z移位获 得负的误差信号。现在，值得注意是，在物镜11从理想位置移位的情况下，不仅记号光Ml和M2的照 射斑ml和m2被从理想位置移位，而且在其图像中发生模糊。在考虑此点的同时，对于本实施方式，获得距离D_dtc和D_id的值作为记号光Ml 和M2的光接受区域的中心位置(光轴位置)之间的距离。因此，在获得被定义为光接受区域的中心位置之间的距离的光接收之间的距离0_ dtc时，无需多言，记号光Ml和M2的光接受区域ml和m2的中心位置必需被检测。图17A和17B是用于描述这样的用于检测记号光中心的光接收位置的技术的视 图。首先，图17A示意性地示出了图像传感器13的光接收表面上的实际记号光接收区域和 记号中心光接收位置，与理想记号中心光接收位置之间的关系。在图17A中，光接收表面被表示为二维平坦表面，其中，理想记号中心光接收位置的坐标(x，y)为(0，0)。如图中所示， 水平轴是χ方向上的像素数量，垂直轴是y方向上的像素数量。注意，理想记号中心光接收位置表示在物镜11处于理想位置的状态下记号光中 心被接收的位置。这样的理想记号中心光接收位置根据记号光的发生位置来确定，并且可 以作为已知信息。对于本实施方式，通过所谓的相关检测方法，执行记号光中心的光接收位置的检 测。具体地，使用具有与将被检测的记号光相同的图案(在本例中，其中4X4像素被全开 的固定图案)模板(图像)，计算在移动该模板时在各个移动位置处检测图像与该模板之间 的相关值，并且最高相关性位置被作为实际记号中心光接收位置。在本例中的相关计算利用对于将被检测的记号光在图像传感器13上的理想记号 中心光接收位置作为记号搜索参考位置，通过以此搜索参考位置为中心移动上述模板来执 行的。具体地，对于本实施方式，分别计算在以记号搜索参考位置(理想记号中心光接 收位置)为中心沿X轴方向和y轴方向移动上述模板时在各个移动位置处检测图像与该模 板之间的相关值。就是说，根据这样的在各个方向上的相关值的计算，获得在X轴方向上的 相关值的峰值位置，以及在y轴方向上的相关值的峰值位置，并且由在X轴方向上的峰值位 置和在y轴方向上的峰值位置确定的坐标(x，y)被作为将被检测的记号光的记号中心光接 收位置的检测结果。图17B示出了其中当以理想记号中心光接收位置(记号搜索参考位置)为坐标 (0,0)沿χ轴方向和y轴方向移动图17A所示的模板时在各个移动位置处的相关值的计算 结果被作图时的结果。如从图17B可清楚地看到的，当以搜索参考位置为参考沿χ轴方向和y轴方向移 动模板时，在X轴方向上的相关值的峰值位置等于实际记号中心光接收位置的X坐标，在y 轴方向上的相关值的峰值位置等于实际记号中心光接收位置的y坐标。因此，如上所述获得在χ轴方向上的峰值位置和在y轴方向上的峰值位置，从而由 峰值位置确定的坐标(X，y)可以作为将被检测的记号光的记号中心光接收位置的检测结^ O注意，对于图17A和17B中的实例，举例说明了以像素为单位获得了在χ轴方向上 和在y轴方向上的相关值的峰值位置的情形，但是根据记号光的尺寸和图像传感器13的过 采样率之间的关系，可以不以像素为单位获得所述峰值位置。在此情况下，基于在χ轴方向 上的各个移动位置的相关值的计算结果以及在y轴方向上的各个移动位置的相关值的计 算结果，通过插值计算，将以小于像素单位为单位获得每一个峰值位置。如上所讨论的，可以检测记号光Ml和M2中的每一个的记号中心光接收位置。因 此，确定对于记号光Ml和M2中的每一个的记号中心光接收位置，从而通过获得其分离距离 可以获得光接收位置之间的距离D_dtc的值。还如上所讨论的，对于本实施方式，对于针对预定记号光Ml和M2的光接受位置之 间的理想距离D_id以及由此获得的光接收位置之间的距离D_dtc，计算〃 D_id-D_dtc"， 由此，响应于物镜11的+ Δ Z移位，可以获得正的误差信号，响应于_ Δ Z移位，可以获得负 的误差信号。
对于本实施方式，基于这样计算的误差信号，控制由中继镜驱动单元22对中继镜 7的驱动操作。现在，如可从上面的描述理解的，如上所述计算的误差信号表示物镜11和中继镜 7之间的距离从理想距离的改变方向和改变量，并且还是在物镜11和中继镜7之间的距离 等同理想距离的情况下其幅值变为"0"的信号。因此，中继镜驱动单元22被控制来移位中继镜7，从而将误差信号设为〃 0〃，由 此物镜11和中继镜7之间的距离可以被恒定地保持在理想距离。现在，将参考图18和19进行描述，以确认当根据这样的物镜11和中继镜7之间 的恒定距离控制中继镜7在光轴上的位置从理想位置改变时，光的行为。图18示出了在物镜11和中继镜7处于相应的理想位置上的情况下光的行为，并 且图19示出了在中继镜响应于物镜11被从其理想位置移位+Δ Z而被从其理想位置移位 + ΔΖ的情况下，光的行为。注意，图18和19示出了对于具有以激光束轴为参考的轴对称位 置关系的两个光束，在出程路径中从傅立叶表面SF到物镜11的会聚表面的光的行为。首先，在中继镜7处于理想位置的状态中，对于从中继镜7发射的出程光的光束， 相应的光轴处于平行状态，如图18所示。另一方面，当中继镜7被从理想位置移位+ΔΖ时，回程路径中的光束(不包括中 心像素的光束)的入射位置被移向外侧，并且由此，从中继镜7发射的光束的光轴不是平行 的，并且向激光束轴侧(内侧)倾斜。因此，当到中继镜7的光束的入射位置被向外侧移位时，从中继镜7发射的光束的 光轴向内侧倾斜，因此，如可通过比较图18和19理解的，实像表面SR上的光束的入射位置 变为几乎相同的位置。并且，此时，物镜11和中继镜7之间的距离通过物镜11和中继镜7 之间的恒定距离控制等于理想距离，因此，在聚焦方向上，光束的会聚表面也等于实像表面 SR。现在，如上所述，物镜11和中继镜7之间的距离等于理想距离意味着实像表面SR 和物镜11的光瞳表面Sob之间的距离为〃 f〃。在此状态下，出程路径中的实像表面SR上 的光束的入射位置是与如上所述的理想状态时的基本相同的位置，并且光束的会聚表面等 于实像表面SR意味着获得与图14A中所示的理想状态基本相同的状态。如可由此理解的，在这样的情况下，还可以获得与理想状态中的基本相同的图像， 作为形成在实像表面SR上的回程光的图像，结果，可以以与理想状态中的相同的方式执行 耦合到实像表面SR上的图像传感器13的光接收表面上的再现图像的检测。注意，由于中继镜7从理想位置移位导致的各个光束(不包括中心像素的光束) 的到中继镜7的入射位置的变化，以及从中继镜7的发射光的光轴的倾斜，极其细微，并且 不影响全息图的记录/再现。就是说，如可由此理解的，同样在其中理想聚焦位置也移位的本实施例的情形中， 即使在中继镜7由于物镜11和中继镜7之间的恒定距离控制而被从理想位置移位的情况 下，也可以以与根据相关技术的情形相同的方式，适当地执行全息图的记录/再现。1-6用于实现实施方式的恒定距离控制的构造下面，将参考图2及图20描述用于实现作为如上所述的实施方式的物镜和中继镜 之间的恒定距离控制的构造。
首先，根据本实施方式的记录/再现设备，执行用于生成记号光Ml和M2的空间光 调制。具体地，图2所示的调制控制单元20执行驱动控制，用于将被设定到图13所示的间 隙区域A3内的预定位置的记号光Ml的生成位置和记号光M2的生成位置的各个像素打开。 具体地，在记录时，生成SLM 4的所有有效像素的打开/关闭图案，其包括上述的信号光区 域A2内的根据记录数据的打开/关闭图案、参考光区域Al的预定打开/关闭图案以及用 于打开间隙区域A3内记号光Ml和M2的生成位置(在此例中，4X4像素)并且关闭其它剩 余所有的像素(包括参考光区域Al的外侧区域)的图案。随后，根据由此生成的SLM 4的 所有有效像素的打开/关闭图案，驱动和控制SLM 4的每一个像素。并且，在再现时，参考光区域Al的内部被设定为与记录时的相同的打开/关闭图 案，并且产生SLM 4的所有有效像素的打开/关闭图案，其打开记号光Ml和M2的生成位置 的像素，并且关闭除了参考光区域Al和记号光Ml和M2的生成位置以外的所有其它像素， 于是，根据这样的打开/关闭图案，驱动和控制SLM 4的每一个像素。现在，可以在除了记录/再现全息图页期间之外的时间执行利用记号光Ml和M2 的物镜11和中继镜7之间的恒定距离控制。在此情况下，调制控制单元20不应执行用于 生成信号光和参考光的驱动控制，而是执行用于仅仅生成记号光Ml和M2的驱动控制。图20示出了图2所示的恒定距离控制单元23的内部构造。注意，图20不仅示出 了恒定距离控制单元23的内部构造，而且示出了图2所示的图像传感器13。如图所示，恒定距离控制单元23包括记号位置检测单元25、记号间距离计算单元 26、误差信号生成单元27、误差消除信号生成单元28以及驱动器29。如图所示，来自图像传感器13的读出信号(图像信号)被输入到记号位置检测单 元25。记号位置检测单元25通过图17A和17B所述的相关检测方法执行记号光Ml和M2 中的每一个的记号中心光接收位置的检测。在此情况下，对于记号位置检测单元25，关于 每一个记号光的理想记号中心位置(图17A和17B中的记号搜索参考位置)的信息以及关 于记号光Ml和M2的模板(在本例中，4X4像素被全部打开的共用图案)被设定。记号位 置检测单元25基于来自图像传感器13的读出信号、记号光Ml和M2中的每一个的理想记 号中心位置的信息以及上述的模板，对于记号光Ml和M2中的每一个，通过上述的图17A和 17B中的技术，执行记号中心光接收位置的检测。记号间距离计算单元26基于由记号位置检测单元25检测的每一个记号中心光接 收位置的信息，计算关于记号光Ml和M2的光接收位置之间的距离D_dtc。误差信号生成单元27基于由记号间距离计算单元26计算的光接收位置之间的距 离D_dtc的值，生成表示物镜11和中继镜7之间的距离与理想距离的误差的误差信号。具 体地，利用该误差信号生成单元27，表示理想状态下的记号光Ml和M2的光接收位置之间 的距离的光接收位置之间的理想距离D_id的值被设定，并且误差信号生成单元27通过执 行〃 D_id-D_dtc〃的计算，生成上述的误差信号。误差消除信号生成单元28基于由误差信号生成单元27生成的误差信号，生成误 差消除信号。如上所述，响应于物镜11的+ ΔΖ移位，由"D_id-D_dtc"的计算获得正的误 差信号，响应于-ΔΖ移位，由"D_id_D_dtc"的计算获得负的误差信号，于是，误差消除信 号生成单元28反向误差信号的正负，然后生成其中误差信号的绝对值被根据需要调整以获得误差信号值=0的信号，作为误差消除信号。驱动器29基于由误差消除信号生成单元28生成的误差消除信号，通过图中的驱 动信号Drl驱动和控制图2中所示的中继镜驱动单元22。在本例中，中继镜驱动单元22被构造来响应于基于正的误差消除信号的驱动信 号Drl，沿正方向驱动中继镜7，并且响应于基于负的误差消除信号的驱动信号Drl，沿负方 向驱动中继镜7。根据这样的构造，中继镜7的位置被控制，以将由误差信号生成单元27计算的误 差信号的值设为"0"。就是说，物镜11和中继镜7之间的距离于是可以被恒定地保持在 理想距离。1-7 结论如上所述，对于本实施方式，全息图的记录/再现光的理想聚焦位置被移位到较 之根据相关技术的位置更前方侧的位置，并且因此，在物镜11和中继镜7之间的距离和其 理想距离之间发生误差的情况下，误差被布置来在输入到图像传感器13的各个光束(不包 括中心光束)的光接收位置和其理想光接收位置之间产生。基于此，对于本实施方式，记号 光在远离激光束轴的预定位置处生成，并且基于对于记号光的理想光接收位置和实际光接 收位置之间的误差，来调整物镜11和中继镜7之间的距离。由此，可以执行控制，从而将物 镜11和中继镜7之间的距离恒定地保持在上述理想距离。根据本实施方式，物镜11和中继镜7之间的距离与理想距离的误差可以以光学 方式被检测，因此，可以省略相关技术使用的位置传感器，所述位置传感器用于检测物镜11 和中继镜7之间的距离，以进行控制，使得物镜11和中继镜7 (图23中104和105)之间的 距离保持恒定。就是说，与相关技术相比，可以实现设备制造成本的降低。并且，根据本实施方式，利用推拉信号(其幅值改变的信号，在作为参考的理想距 离时，幅值为“0”)可以获得表示物镜11和中继镜7之间的距离与理想距离的误差的误差 信号。并且，根据本实施方式，可以利用闭环控制执行物镜11和中继镜7之间的恒定距 离控制，由此可以执行高精度控制。并且，对于本实施方式，记号光在间隙区域A3内生成，于是，即使在既没有信号光 也没有再现光的状态下，也可以执行物镜11和中继镜7之间的恒定距离控制，S卩，不管当时 是否是记录时间或再现时间，都可以执行物镜11和中继镜7之间的恒定距离控制。并且，记号光在间隙区域A3内生成，从而物镜11和中继镜7之间的恒定距离控制 可以在不牺牲记录容量的情况下执行。并且同时，可以以常规方式获得由部分衍射元件9 进行的反射参考光的抑制效果。并且，对于本实施方式，两个记号光被生成，其理想光接收位置之间的距离与光接 收位置之间的实际距离之间的差被计算，以获得上述误差信号。因此，例如，即使在由于光学系统的性质而发生图像的旋转或移位等的情况下，也 可以保证上述误差信号的精度，结果，可以实现物镜11和中继镜7之间的恒定距离控制的 精度的提高。并且，对于本实施方式，基于如上所述的对于记号光Ml和M2 (其在具有以激光束 轴为参考的轴对称关系的相应位置上生成)的记号光接收位置之间的距离，执行误差信号的生成，因此，可以进一步提高上述的对于图像的旋转、移位等的可容忍性。2.修改虽然已经描述了本发明的实施方式，但是本发明不应被限于到目前为止所描述的 具体实施例。例如，对于上面的描述，举例说明了如下情形全息图的记录/再现光的聚焦 位置(理想聚焦位置)被设定到记录层L2的上层侧面，全息图的记录/再现光的理想聚焦 位置应被设定到较之根据相关技术的位置至少更前方侧(物镜11侧)，即较之记录层L2的 下层侧面更前方侧的位置，并且例如，可以被设定到较之全息图记录介质HM的表面甚至更 前方侧的位置。对于本发明，上述的理想聚焦位置应被设定，使得该理想聚焦位置和全息图记录 介质表面之间的距离小于从上述表面到记录层的下侧面的距离。并且，利用上述描述，举例说明了两个记号光被生成的情形，但是可以生成一个记 号光。在此情况下，误差信号应该被计算为对于此单个记号光的理想光接收位置和实际光 接收位置之间的误差。但是，如利用上述实施方式举例说明的，无需多言，就如上所述的对于图像的旋 转、移位等的可容忍性而言，如下情形是更有利的使用用于基于对于两个记号光的光接收 位置之间的理想距离和光接收位置之间的实际距离获得误差信号的技术。并且，利用实施方式，举例说明了两个记号光在构成以激光束轴为参考的轴对称 的位置上被生成的情形，但是记号光的生成位置和生成数量不限于此，例如，可以实现如图 2IA和2IB所示的修改。图21A示出了其中两个记号光在构成以激光束轴为参考的线对称的相应位置上 被生成的实例。具体地，在本例中，与记号光Ml —起，在相对于记号光Ml的生成位置构成 关于激光束轴的线对称的位置上生成记号光M3。并且，图21B示出了其中两组记号光被生成的实例，其中，所述两组记号光的生成 位置具有以激光束轴为参考的轴对称关系。具体地，在本例中，与上述的记号光Ml、M2和 M3 一起，在相对于记号光M3的生成位置构成以激光束轴为参考的轴对称的位置上还生成 记号光M4.现在，例如，在如图21B中的修改的处于不同对角线上的总共四个记号光[M1，M2] 和[Ml，M2]的情形中，可以获得对于记号光Ml和M2之间和记号光M3和M4之间这两组的 光接收位置之间的距离。而且，记号光Ml和M2之间的距离和记号光M3和M4之间的距离 是相等距离，因此，相同的值可以用作这些记号光中的每一组的光接收位置之间的理想距 离D_id的值。因此，在获得两组或更多组的光接收位置之间的距离并且其中每一组的光接收 位置之间的理想距离的值可以共用的情况下，计算两组光接收位置之间的距离的平均值， 并且此平均值和光接收位置之间的共用理想距离D_id之间的差可以被生成来作为误差信号。如果使用其中利用两组或更多组光接收位置之间的距离的平均值与光接收位置 之间的理想距离0」(1之间的差计算误差信号的这样的技术，可以进一步提高上述的对于 图像的旋转、移位等的可容忍性。注意，作为两组光接收位置之间的距离被如上所述地获得并且两组光接收位置之间的距离具有相等距离的组合，可以想到除了如图21B的生成四个记号光的情形之外的其 它情形。例如，在图21B中的记号光M4被省略的情况下，可以对于[M1，M3]和[M2，M3]中 的每一组计算光接收位置之间的距离，并且这两组光接收位置之间的距离也是等距离，因 此，光接收位置之间的理想距离D_id的值可以被共用。或者，通过如下可以获得相同效果独立地对于每一组记号光执行光接收位置之 间的距离的计算以及基于光接收位置之间的理想距离的误差信号的计算，并且计算这些误 差信号的平均值，而不计算如上所述的关于光接收位置之间的距离的平均值。注意，此技术也可以适用于其中对于每一组记号光光接收位置之间的距离不是等 距离的情形。并且，利用上述描述，已经举例说明了其中记号光的生成位置被设定在间隙区域 A3内的情形，但是，记号光应该在远离输入到空间光调制单元的光的光轴的位置上生成，并 且其生成位置不应特定地限于间隙区域A3内。并且，对于上述描述，所谓的固定图案被设为记号光的图案(其中，所有像素全部 打开)，但是对于记号光设定的空间光调制图案不限于这样的固定图案，也可以使用其它图案。并且，利用上述描述，已经举例说明了其中用于接收记号光的光接收单元由用于 接收全息图的再现图像的图像传感器13来共用，但是用于检测记号光的光接收单元可以 独立于图像传感器13来设置。并且，利用上述描述，举例说明了其中物镜11和中继镜7之间的距离的调整通过 驱动中继镜7来执行的构造，但是物镜11和中继镜7之间的距离的调整可以通过沿朝向或 远离物镜11的方向(聚焦方向)驱动全息图记录介质HM来实现。注意，在此情况下，无需 多言，用于沿聚焦方向驱动全息图记录介质HM的驱动单元被设置。或者，物镜11和中继镜7之间的距离的调整可以通过沿聚焦方向驱动整个光学系 统来实现。就是说，在此情况下，无需多言，设置用于沿聚焦方向驱动图2中所示的整个光 学系统(图2中的至少全息图记录介质HM、位置控制单元19、调制控制单元20、数据再现单 元21以及除恒定距离控制单元23之外的部分)的驱动单元。并且，利用上述描述，已经举例说明了其中本发明被应用于对于反射型全息图记 录介质HM执行记录/再现的情形的情形，但是本发明也可以适当地应用于对于没有反射膜 的透射型全息图记录介质执行记录/再现的情形。在此，对于这样的透射型全息图记录介质，同样地，根据相关技术的记录/再现光 的理想聚焦位置被布置层等于记录层的下层侧面。因此，在使用透射型全息图记录介质的 情况下，同样地，如上所述，全息图的记录/再现光的理想聚焦位置被设定到较之记录层的 下层侧面更前方侧的位置，从而可以以光学方式检测物镜和中继镜之间的距离与理想距离 之间的误差。并且，利用上述描述，已经举例说明了其中本发明被应用于对于全息图记录介质 执行记录和再现两者的情形的情形，但是本发明也可以适当地应用于仅仅执行记录的情形 或仅仅执行再现的情形。在仅仅执行记录的情形中，光照射设备中所包含的空间光调制单元应当被构造成 生成记号光，并且还生成信号光和参考光两者。另一方面，在仅仅执行再现的情形中，空间光调制单元应当被构造成生成记号光和参考光。并且，利用上述描述，已经举例说明了其中利用偏振方向控制型空间关调制器 和偏振分束器的组合实现用于生成记号光和信号光或参考光的强度调制的情形，但是 用于实现强度调制的结构不限于此。例如，可以采用如下的结构使用能够根据驱动信 号调制入射光的光强度的独立式透射型液晶面板，或者使用独立式空间光调制器，诸如 DMD(DigitalMicromirror Device)等。本发明包含与2009年3月27日递交日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-078995的公开内容相关的主题，上述在先申请的全部内容通过引用被包含于此。本领域技术人员应该理解，根据设计需要和其它因素可以进行各种修改、组合、子 组合和变化，只要其处于所附权利要求或其等同含义的范围内。
权利要求
一种光照射设备，包括聚焦伺服控制单元，其包括光源，其配置来将光照射在全息图记录介质上，所述全息图记录介质具有记录层，其中，信息利用信号光和参考光之间的干涉图案记录在所述记录层，空间光调制单元，其配置来对来自所述光源的光进行空间光调制，以执行所述信号光和/或所述参考光的生成，以及在远离来自所述光源的光的在输入表面内的光轴的位置处执行记号光的生成，以及光照射单元，其配置来经由中继镜系统和物镜将由所述空间光调制单元进行了空间光调制的光照射在所述全息图记录介质上，所述聚焦伺服控制单元被配置来执行聚焦伺服控制，使得经由所述物镜被照射的光的理想聚焦位置被设定为满足所述理想聚焦位置和所述全息图记录介质表面之间的距离小于从所述表面到所述记录层的下层侧面的距离这一条件，并且经由所述物镜被照射的光的聚焦位置恒定地处于所述理想聚焦位置；物镜/中继镜距离调整单元，其配置来调整所述物镜和构成所述中继器系统的多个中继镜中更靠近所述物镜布置的中继镜之间的在光轴上的距离；光接收单元，其配置来经由所述全息图记录介质接收所述记号光；以及恒定距离控制单元，其配置来基于所述记号光的理想光接收位置和所述光接收单元的所述记号光的实际光接收位置之间的误差，控制所述物镜/中继镜距离调整单元。
2.如权利要求1所述的光照射设备，其中，所述空间光调制单元在远离来自所述光源 的光的所述光轴的两个部分处生成所述记号光；并且其中，所述恒定距离控制单元计算所述记号光的预定光接收位置之间的理想距离 与所述光接收单元的所述记号光的实际光接收位置之间的距离之间的误差，并且基于所计 算的误差信息，控制所述物镜/中继镜距离调整单元。
3.如权利要求1所述的光照射设备，其中，在所述信号光的生成区域和所述参考光的 生成区域之间设置间隙区域，以分离所述信号光的生成区域和所述参考光的生成区域；并且其中，所述空间光调制单元在所述间隙区域内生成所述记号光。
4.如权利要求2所述的光照射设备，其中，所述空间光调制单元在两个部分处生成所 述记号光，所述两个部分以来自所述光源的光的光轴为参考具有轴对称关系。
5.如权利要求2所述的光照射设备，其中，所述空间光调制单元生成所述记号光，以获 得至少两组记号光，所述至少两组记号光的生成位置距离来自所述光源的光的光轴的距离 相等；并且其中，所述恒定距离控制单元基于所述光接收单元对于所述记号光的光接收结 果，对于所述生成位置之间的距离是相等距离的各组记号光计算记号光接收位置之间的距 离，然后计算其平均值，并且还计算对于所述两组记号光中的每一组共同确定的记号光接 收位置之间的理想距离的值与所述平均值之间的误差，并且基于该误差的值控制所述物镜 /中继镜距离调整单元。
6.如权利要求5所述的光照射设备，其中，所述空间光调制单元生成两组记号光，所述 两组记号光的生成位置以来自所述光源的光的光轴为参考具有轴对称关系；并且其中，所述恒定距离控制单元基于所述光接收单元对于所述记号光的光接收结果，对于构成所述轴对称的各组记号光计算记号光接收位置之间的距离，然后计算其平均 值，并且还计算对于所述两组记号光中的每一组共同确定的记号光接收位置之间的理想距 离的值与所述平均值之间的误差，并且基于该误差的值控制所述物镜/中继镜距离调整单元。
7.如权利要求1所述的光照射设备，其中，所述物镜/中继镜距离调整单元配置来沿平 行于所述光轴方向驱动构成所述中继镜系统的多个中继镜中的更靠近所述物镜布置的中继镜。
8.如权利要求1所述的光照射设备，其中，所述物镜/中继镜距离调整单元配置来沿朝 向或远离所述物镜方向驱动所述全息图记录介质。
9.如权利要求1所述的光照射设备，其中，所述物镜/中继镜距离调整单元配置来沿朝 向或远离所述全息图记录介质方向驱动整个光学系统。
10.如权利要求1所述的光照射设备，其中，经由所述物镜被照射的光的聚焦位置被设 定为邻近所述全息图记录介质的表面。
11.如权利要求1所述的光照射设备，其中，所述理想聚焦位置被设定到所述记录层的 上层侧面。
12.如权利要求1所述的光照射设备，其中，所述理想聚焦位置根据所述物镜和所述全 息图记录介质之间的分离距离的调整，被设定到处于较之所述记录层的下层侧面更上方的 层侧面的位置。
13. 一种用于光照射设备的控制方法，所述光照射设备包括 聚焦伺服控制单元，其包括光源，其配置来将光照射在全息图记录介质上，所述全息图记录介质具有记录层，其 中，信息利用信号光和参考光之间的干涉图案记录在所述记录层，空间光调制单元，其配置来对来自所述光源的光进行空间光调制，以执行所述信号光 和/或所述参考光的生成，以及在远离来自所述光源的光的在输入表面内的光轴的位置处 执行记号光的生成，以及光照射单元，其配置来经由中继镜系统和物镜将由所述空间光调制单元进行了空间光 调制的光照射在所述全息图记录介质上，所述聚焦伺服控制单元被配置来执行聚焦伺服控制，使得经由所述物镜被照射的光的 理想聚焦位置被设定为满足所述理想聚焦位置和所述全息图记录介质表面之间的距离小 于从所述表面到所述记录层的下层侧面的距离这一条件，并且经由所述物镜被照射的光的 聚焦位置恒定地处于所述理想聚焦位置；物镜/中继镜距离调整单元，其配置来调整所述物镜和构成所述中继器系统的多个中 继镜中更靠近所述物镜布置的中继镜之间的在光轴上的距离； 所述方法包括如下步骤 经由所述全息图记录介质接收所述记号光；以及基于所述记号光的理想光接收位置和在所述接收中所述记号光的实际光接收位置之 间的误差，控制所述物镜/中继镜距离调整单元，其中，执行控制，以将所述物镜和所述中继镜之间的距离设为恒定。
全文摘要
本发明涉及光照射设备和控制方法。该光照射设备包括聚焦伺服控制单元，其包括光源、空间光调制单元以及光照射单元，所述聚焦伺服控制单元用于聚焦伺服控制，使得经由所述物镜的光的理想聚焦位置被设定使得理想聚焦位置和所述全息图记录介质表面之间的距离小于从所述表面到所述记录层的下层侧面的距离，并且经由所述物镜的光的聚焦位置恒定地处于理想聚焦位置；物镜/中继镜距离调整单元，用于调整所述物镜和靠近物镜的中继镜之间的距离；光接收单元，用于接收记号光；以及恒定距离控制单元，用于基于记号光的理想位置和记号光的实际光接收位置之间的误差，控制物镜/中继镜距离调整单元。
文档编号G11B7/125GK101916571SQ20101013837
公开日2010年12月15日 申请日期2010年3月22日 优先权日2009年3月27日
发明者冈本好喜, 山川明郎, 德山一龙, 田中健二, 高崎浩司 申请人:索尼公司