CN101740048B - 再现设备和再现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及再现设备和再现方法。再现设备包括：波长可调谐光源，其输出光而使得波长可变，所述光照射全息记录介质，信息通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而被记录在全息记录介质中；光学系统，其利用基于从波长可调谐光源发射的光产生的参考光通过物镜照射全息记录介质，并且包含倍数改变部分，所述倍数改变部分改变入射在物镜上的参考光的放大倍数；温度检测部分，其检测全息记录介质的温度；控制部分，其在响应于由温度检测部分检测所述温度的结果而设定参考光的放大倍数和波长可调谐光源的波长时，执行控制，使得参考光的放大倍数和波长可调谐光源的波长满足条件[Δm＝Δλ/λw]。

Description

再现设备和再现方法

技术领域

本发明涉及再现设备以及用于对其中通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而记录信息的全息记录介质执行再现的再现方法。

背景技术

例如，日本未审查专利申请公布No.2007-200385所公开的，通过由信号光和参考光束之间的干涉条纹形成全息图而执行数据记录的全息记录/再现方法是已知的。在此全息记录/再现方法中，在此全息记录/再现方法中，在记录时，经过对应于记录数据的空间光调制(例如，光强度调制)的信号光和不同于该信号光的参考光照射全息记录介质，并且在记录介质中形成信号光和参考光之间的干涉条纹(全息图)，由此执行数据记录。

而且，在再现时，参考光照射记录介质。通过参考光的照射，得到对应于如上所述形成的干涉条纹的衍射光。就是说，如上所述获得对应于记录数据的再现图像(再现信号光)。通过利用图像传感器，诸如CCD(电荷耦合器件)传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器，检测如上所述获得的再现图像来再现记录数据。

图22，23A和23B是用于说明全息记录/再现方法的视图。图22示意性地示出了记录方法，图23A和23B示意性地示出了再现方法。

图22，23A和23B示出了当采用通过将信号光和参考光置于同一光轴上来执行记录的所谓同轴方法时的记录/再现方法。

而且，图22，23A和23B示出了使用具有反射膜的反射全息记录介质100的情形。

首先，如图22，23A和23B所示，在使用同轴方法的全息记录/再现中，用于产生处于同一光轴上的信号光和参考光的SLM(空间光调制器)101被提供。强度调制器被提供作为SLM 101，所述强度调制器以像素单元对于入射光执行空间光强度调制(被称为光强度调制或简称为强度调制)。作为强度调制器，例如可以使用液晶板。

首先，在图22所示的记录时，通过SLM 101的强度调制产生具有对应于记录数据的强度模式的信号光和具有预先设定的预定强度模式的参考光。通常，在同轴方法中，如图22所示，信号光被置于内侧，参考光被置于外侧。

由SLM 101产生的信号光和参考光通过物镜102照射全息记录介质100。结果，通过信号光和参考光之间的干涉条纹，在全息记录介质100中形成反映记录数据的全息图。就是说，数据记录通过形成全息图来执行。

另一方面，在再现时，如图23A所示，由SLM 101产生参考光(在此情况下，参考光的强度模式与记录时的相同)。此外，参考光通过物镜102照射全息记录介质100。

如图23B所示，通过将参考光照射到全息记录介质100上，获得对应于全息记录介质100中形成的全息图的衍射光，并且相应地获得基于记录数据的再现图像。在此情形中，再现图像作为从全息记录介质100反射的光通过物镜100被引导到图像传感器103，如图23B所示。

图像传感器103通过接收如上所述以像素单元引导的再现图像，并且对于每一个像素获取对应于所接收的光的量的电信号，获得关于再现图像的检测图像。由图像传感器103如上所述检测的图像信号成为记录数据的取出信号。

而且，如从图22、23A和23B的说明还可理解的是，在全息记录/再现方法中，记录数据以信号光为单位被记录/再现。就是说，在全息记录/再现方法中，由信号光和参考光之间的一次干涉形成的一个全息图(称为一个全息图页)被设定为记录/再现的最小单位。

在此，在全息记录时，由于记录光的照射等发生介质的温度变化。结果，例如，在由光聚合物为代表的全息记录材料中发生体积变化或折射率变化。具体地，对于体积变化，如果在记录材料由于记录时的升温而已经膨胀的条件下形成全息图，则当记录材料在记录之后收缩时所形成的全息图也相应地收缩。如上所述，在再现时，通过照射与执行记录时的相同的参考光来再现全息图。因此，如果全息图如上所述较之记录时的全息图收缩，记录时的信号光和参考光的入射角度之间的关系和再现时全息图(其中记录了信号光的全息图)的角度和参考光的入射角度之间的关系发生变化。因此，衍射效率被降低，并且获得足够量的再现信号光变得极其困难。结果，SN比(S/N)显著降低。

因此，在全息记录/再现方法中，记录和再现时介质的温度变化对于SN比具有很大影响。因此，为了实现适当的记录/再现操作，需要补偿由上述的温度变化引起的衍射效率的降低。

对于在这样的全息记录/再现方法中的温度补偿，已经提出了各种方法，例如在日本未审查专利申请公布No.2006-349831，2007-200394和2007-240820中提出的方法。

日本未审查专利申请公布No.2006-349831，2007-200394和2007-240820提出如下方法：1)将在再现时照射记录介质的参考光的波长从设定的记录波长响应于从记录时间点的温度改变而改变；2)通过响应于从记录时间点的温度改变而改变再现时的参考光的放大倍数，来改变参考光入射角度的分布；以及3)响应于从记录时间点的温度改变而改变参考光的放大倍数和波长两者(相当于方法1)和2)的组合)。

由此，通过响应于从记录时间点的温度改变而改变参考光的入射角度的分布或波长，可以有效地补偿由温度变化导致的衍射效率的降低。

而且，当考虑下面的观点时，可以理解通过如上所述地改变参考光的波长或者入射角度可以提高衍射效率这一点。就是说，入射在衍射光栅的光的波长λ和入射角sinθ这些项被包括在基于所谓的Bragg定律的Bragg衍射条件(Bragg条件)2d sinθ＝nλ中。

发明内容

例如，如在日本未审查专利申请公布No.2006-349831或2007-240820中所公开的，为了提高衍射效率，更有效的是改变参考光的波长和放大倍数两者，而不是仅仅改变参考光的波长或放大倍数。

该申请人对改变参考光的波长和参考光的放大倍数两者的方法进行了实验，以有效地提高SN比。在此实验中，响应于温度变化设定的波长和放大倍数的值的组合被调节，使得衍射效率可以被最大程度地提高。

但是，作为实验的结果，没有实现S/N比的有效提高。

该申请人进行了进一步实验和数值分析。结果，该申请人发现如上所述的SN比没有提高的原因是再现图像中的图像模糊。

在此，该申请人针对利用同轴方法的全息记录/再现系统进行了实验。但是，当采用同轴方法时，参考光内的各个光束(用于每一个像素的光束)以不同的角度照射承载1比特信息的信号光(用于一个像素的光)的一个点，从而通过干涉条纹形成全息图，而不像所谓两光束方法(其中参考光的照射采用不同于信号光的光轴来进行)的情形。换句话说，一个像素的再现图像是由许多衍射光栅矢量衍射的衍射光束的叠加。因此，在同轴方法中，当再现时的参考光的入射条件相对于记录时的条件发生变化时，可能引起如下现象：对于由许多衍射光栅矢量衍射的一个像素的衍射信号光束的发射角度可能改变。结果，衍射信号光束不能适当地聚焦在一个像素位置上，这导致再现图像中的图像模糊。

因为此图像模糊充当对于其它位(像素)的串扰分量，结果SN比显著降低。

由于再现图像的图像模糊的发生，即使如上所述通过调节参考光的波长或放大倍数执行温度补偿，使得衍射效率被最大程度地提高，SN比也不会因此而被有效提高。

就是说，如还可由此理解的，在使用同轴方法的温度补偿中，为了提高S/N比，重要的不仅仅是提高衍射效率，而且要有效地防止再现图像中的模糊。

考虑到上面的情况，期望在采用通过调节参考光的放大倍数(入射角度)或波长而补偿由温度变化导致的衍射效率的降低的技术被采用的情况下，通过防止再现图像中的模糊，有效地提高SN比(S/N)。

根据本发明的实施方式，光照射装置被如下构造。

就是说，该光照射装置包括波长可调谐光源，其输出光而使得波长可变，所述光照射全息记录介质，信息通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而被记录在所述全息记录介质中。

此外，该光照射装置包括光学系统，其利用基于从所述波长可调谐光源发射的光产生的所述参考光通过物镜照射所述全息记录介质，并且包含倍数改变部分，所述倍数改变部分改变入射在所述物镜上的所述参考光的放大倍数。

此外，该光照射装置包括温度检测部分，其检测所述全息记录介质的温度。

此外，该光照射装置包括控制部分，其在响应于由所述温度检测部分检测所述温度的结果而设定所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长时，执行控制，使得所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长满足条件：

$\mathrm{\Δm}=\frac{\mathrm{\Δ\λ}}{{\mathrm{\λ}}_W}$

其中，λ_W是记录波长，Δm是所述参考光相对于记录时的放大倍数变化，Δλ是所述波长可调谐光源相对于记录波长的波长变化。

根据本发明的所述实施方式，满足上式的条件的参考光的放大倍数和波长被设定，并且再现被执行。因此，如将从随后的说明显见的，在优选地仅仅考虑垂直方向(与记录表面面内方向正交的方向)上的体积变化(因为由温度改变导致的记录材料在记录表面面内方向上的体积变化小到可忽略不计)的情况下，可以防止再现图像中的图像模糊。

此外，根据本发明的另一个实施方式，再现设备被如下构造。

就是说，该再现设备包括波长可调谐光源，其输出光而使得波长可变，所述光照射全息记录介质，信息通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而被记录在所述全息记录介质中。

此外，该再现设备包括光学系统，其利用基于从所述波长可调谐光源发射的光产生的所述参考光通过物镜照射所述全息记录介质，并且包含倍数改变部分，所述倍数改变部分改变入射在所述物镜上的所述参考光的放大倍数。

此外，该再现设备包括温度检测部分，其检测所述全息记录介质的温度。

此外，该再现设备包括控制部分，其在响应于由所述温度检测部分检测所述温度的结果而设定所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长时，执行控制，使得所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长满足条件：

$1+\mathrm{\Δm}=\frac{1}{(1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\ΔT}+{\mathrm{\σ}}_X)}(1+\frac{\mathrm{\Δ\λ}}{{\mathrm{\λ}}_W})$

其中，λ_W是记录波长，Δm是所述参考光相对于记录时的放大倍数变化，Δλ是所述波长可调谐光源相对于记录波长的波长变化，σ_X是因所述全息记录介质的记录材料的单体的聚合而在记录表面面内方向上的记录材料收缩率，C_TEX是所述记录材料的线膨胀系数，ΔT是相对于记录时的温度变化。

根据本发明的实施方式，满足上式的条件的参考光的放大倍数和波长被设定，并且再现被执行。因此，如将从随后的说明显见的，根据本发明的所述实施方式，在不仅考虑沿垂直方向而且考虑沿记录表面面内方向上记录材料由温度变化导致的体积变化的情况下，可以防止再现图像中的图像模糊。

根据本发明的实施方式，当采用通过改变参考光的放大倍数和波长来补偿由温度变化导致的衍射效率的降低的方法时，可以防止再现图像中的图像模糊的发生。因此，可以通过提高衍射效率和防止图像模糊两方面来提高SN比。结果，可以增大全息记录/再现系统的可操作温度范围。

附图说明

图1是示出了根据第一实施方式的记录/再现设备的内部构造的框图；

图2是示出了用于该实施方式的全息记录介质的剖视结构的视图；

图3是示出了在SLM(空间光调制器)中设定的信号光区域、参考光区域和间隙区域的视图；

图4是示出了调节值表的数据结构的示例的视图；

图5A和5B是示出了放大倍数调节部分的视图；

图6是示出了利用SLM的空间光调制的参考光的放大倍数调节的视图；

图7A和7B是示意性地示出了在参考光的放大/缩小时照射全息记录介质的光束的状态的视图；

图8A和8B是示意性地示出了再现时的介质温度已经相对于记录时的温度改变的状态的视图；

图9是示出了在全息记录过程中波矢与衍射光栅矢量之间的关系的视图；

图10A和10B是示出了在K空间上Bragg衍射的选择性的视图；

图11是示意性地示出了全息图随着温度升高而膨胀并且光栅矢量随着该膨胀而减小的状态的视图；

图12是示出了在K空间上Bragg失配的视图，其中Bragg失配仅仅在全息记录之后记录材料的平均折射率减小时发生；

图13是示出了在K空间上全息图的再现时的状态的视图；

图14是示意性地示出了在正常再现时(在没有图像模糊时)在K空间上参考光(以及参考光区域)、光栅矢量和经衍射的信号光(以及信号光区域)之间的关系的视图；

图15是示意性地示出了在经衍射的信号光的发射角度偏离时(在存在图像模糊时)在K空间上参考光(以及参考光区域)、光栅矢量和经衍射的信号光(以及信号光区域)之间的关系的视图；

图16是示出了在K空间上防止了图像模糊的经温度补偿的图像的视图；

图17是示出了在当温度变化ΔT为+5℃时的温度补偿时关于衍射效率-温度变化特性的计算结果的视图；

图18是示出了关于衍射效率对温度变化的变化特性的实验结果的视图；

图19是示出了在记录时将被执行来实现本实施方式的温度补偿方法的处理过程的流程图；

图20是示出了在再现时将被执行来实现本实施方式的温度补偿方法的处理过程的流程图；

图21是示出了根据第二实施方式的记录/再现设备的内部构造的框图；

图22是示出了基于同轴方法的全息记录/再现方法(在记录时)的视图；以及

图23A和23B是示出了基于同轴方法的全息记录/再现方法(在再现时)的视图。

具体实施方式

下面将描述实施本发明的最佳方式(此后称为实施方式)。

此外，将以如下次序进行说明。

<第一实施方式>

[1.全息记录/再现系统的构造]

[2.用于防止图像模糊的条件表达式的推导]

<2-1.说明概要>

<2-2.全息介质的温度依赖性>

<2-2-1.物理性质响应于温度变化的变化>

<2-2-2.Bragg失配导致的衍射效率的降低>

<2-2-3.页衍射效率的最大化和均等化>

<2-2-4.同轴方法中的图像模糊>

<2-3.基于理论分析的条件表达式的推导>

[3.用于衍射效率的提高和均等化的再现条件的推导]

[4.防止了图像模糊的经温度补偿的图像]

[5.确定用于实现防止了图像模糊的温度补偿的放大倍数和波长的方法]

[6.模拟和实验结果]

[7.实施方式中的温度补偿处理的具体实例]

[8.结论]

<第二实施方式>

<修改>

<第一实施方式>

[1.全息记录/再现系统的构造]

图1是示出了根据本发明的实施方式的记录/再现设备的内部构造的框图。

图1中所示的记录/再现设备被构造来执行利用同轴方法的全息图的记录和再现。在同轴方法中，信号光和参考光被置于同一光轴上，并且照射设置在预定位置上的全息记录介质，从而通过形成全息图来记录数据，或者在再现时参考光照射全息记录介质，从而再现作为全息图记录的数据。

此外，图1中所示的记录/再现设备被构造来执行对应于没有反射膜的透射全息记录介质HM的记录/再现。

在此，将参考图2描述全息记录介质HM的剖视结构。

如图2所示，覆盖层L1、记录层L2和基材L3以从上层侧到下层侧的次序形成在全息记录介质HM中。

并且，为了清楚起见，假设用于记录/再现的光入射在其上的表面为上表面，位于上表面的相反一侧的表面为下表面，在此所提到的“上层”和“下层”分别对应于上表面侧和下表面侧。

覆盖层L1由透明树脂(诸如玻璃或聚碳酸酯)形成，并且被设置来保护记录层L2。作为记录层L2的材料，选择如下的记录材料(所谓的全息记录材料)：其折射率由于单体通过光的照射发生的聚合而改变，从而形成对应于照射光的强度分布的全息图，所述记录材料例如是光致聚合物。

此外，基材L3是例如由聚碳酸酯或玻璃形成的透明基材。

此外，图2所示的全息记录介质HM的结构仅仅是示例，并且本发明不限于此。例如，可以根据实际实施方式适当地添加必要的构造，如在覆盖层L1的上层上设置AR(抗反射)涂层。

回到图1继续进行说明。

首先，在此例的记录/再现设备中，可调谐激光器1被提供作为用于全息图的记录/再现的光源。

作为可调谐激光器1，使用具有如下构造的激光器：通过旋转一组偏振分束器和衍射光栅(用于引导从激光二极管发射的光)而同时保持位置关系，来改变输出光的波长，所述激光器例如在日本未审查专利申请公布No.2007-240820中公开的可调谐激光光源。在此情况下，激光的中心波长(激光二极管的波长)为约405nm，并且该波长可以通过波长调谐机构在偏离中心波长5到10nm的范围内改变。

可调谐激光器1的波长设置的控制由控制部分15执行，控制部分15将在后面进行描述。

此外，可调谐激光器1的构造不限于上述的构造，并且当然也可以采用通过其它方法改变波长的构造。

从可调谐激光器1发射的光通过准直透镜2变为平行光，然后入射在SLM(空间光调制器)3上。

SLM 3例如由透射液晶板形成，并且响应于来自图1中的调制控制部分13的驱动信号，在像素单元中对入射光执行空间光强度调制(也简称为强度调制)。

在本实施方式中，同轴方法被用作全息记录/再现方法。当采用同轴方法时，图3中所示的每一个区域被设定在SLM 3中，以便将信号光和参考光设置在同一光轴上。

如图3所示，在SLM 3中，包括中心(与激光的光轴匹配)的预定圆形范围内的区域被设为信号光区域A2。此外，环形参考光区域A1被隔着中间的间隙区域A3而设在信号光区域A2的外侧。

通过设定信号区域A2和参考光区域A1，可以将信号光和参考光设置在同一光轴上，以执行照射。

间隙区域A3被设为用于防止在参考光区域A1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。

需要清楚，信号光区域A2不是严格意义上的圆形，因为SLM 3的像素形状是矩形的。类似地，参考光区域A1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具有大致圆形形状，并且参考光区域A1和间隙区域A3分别具有大致环形形状。

回到图1，调制控制部分13执行SLM 3的驱动控制，从而在记录时产生信号光和参考光，在再现时产生参考光。

具体地，在记录时，调制控制部分13产生驱动信号，所述驱动信号使得SLM 3的信号光区域A2中的像素具有对应于所供应的记录数据的开/关模式，并且使得参考光区域A1中的像素具有预先设定的预定开/关模式，关断其它像素，并且调制控制部分13将该驱动信号供应到SLM 3。通过SLM 3的基于驱动信号的强度调制，获得围绕激光的光轴设置的信号光和参考光，作为来自SLM 3的发射光。

并且，在再现时，调制控制部分13通过驱动信号控制SLM 3的驱动，所述驱动信号使得参考光区域A1中的像素具有预定的开/关模式，并且关断其它像素。结果，仅仅获得参考光作为来自SLM 3的发射光。

此外，在记录时，调制控制部分13操作使得对于输入信号数据流中的每一个预定单元产生信号光区域中的开/关模式，并且因此，以顺序的方式产生其中对于记录数据流的每一个预定单元来存储数据的信号光。由此，数据按全息图页单位(由信号光和参考光之间的一次干涉可记录的数据单位)被顺序地记录在全息图记录介质HM中。

此外，调制控制部分13的操作由控制部分15控制。

从SLM 3发射的激光被引导到中继透镜系统，其中，中继透镜4、光圈5以及中继透镜6依次设置在所述中继透镜系统中，如图1所示。如图1所示，中继透镜4使得来自SLM 3的激光会聚在预定的焦点位置上，中继透镜6将作为会聚后的发散光的激光转换成平行光。光圈5被设置在由中继透镜4产生的焦点位置(傅立叶面：频率平面)，并且被构造成仅仅允许围绕光轴的预定范围内的光通过并阻挡其它光。全息记录介质HM中记录的全息图页的大小由光圈5限制，从而可以提高全息图的记录密度(就是说，数据记录密度)。

透射穿过中继透镜系统的激光入射在放大倍数调节部分9上，其中，透镜7和8依次设置在所述放大倍数调节部分9中，如图1所示。透镜7使得从中继透镜系统入射的激光会聚在所需的焦点位置上，镜头8将作为会聚后的发散光的激光转换成平行光。

放大倍数调节部分9被构造来基于控制部分15的控制而放大/缩小入射光的尺寸(直径)，控制部分15将在后面描述。

透射穿过放大倍数调节部分9的激光通过物镜10照射全息记录介质HM。

在此情况下，由物镜10形成的焦点被控制为位于全息记录介质HM中的记录层L2和基材L3之间的界面上。虽然没有示出，但是用于物镜10的聚焦伺服控制的构造被设置在如图1所示的记录/再现设备中。聚焦伺服控制可以利用在当前的诸如CD(紧致盘)或DVD(数字多功能盘)的光盘系统中采用的各种方法来执行。

在此，在记录时，基于调制控制部分13的控制，产生根据记录数据进行了光强度调制的信号光和具有预定强度模式的参考光。如上所述所产生的信号光和参考光沿光路通过物镜10照射全息记录介质HM。结果，反映记录数据的全息图由信号光和参考光之间的干涉条纹形成在全息记录介质HM的记录层L2中。就是说，数据记录被执行。

而且，为了清楚起见，在同轴方法中，记录层L2被形成为对于记录波长足够厚，从而执行体全息记录。所谓的厚全息图被记录。

另一方面，在再现时，如上所述仅仅产生参考光，并且参考光沿光路通过物镜10照射全息记录介质HM(记录层L2)。通过参考光的照射，获得对应于形成在记录层L2中的全息图的衍射光。就是说，获得对应于全息记录介质HM中记录的数据的再现图像(再现光)。

如上所述通过参考光的照射获得的再现光透射穿过全息记录介质HM，然后作为发散光入射在会聚透镜11上，如图1所示。再现光由会聚透镜11变为平行光，然后入射在图像传感器12上，如图1所示。

图像传感器12包括诸如CCD(电荷耦合器件)传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器之类的成像器件，接收来自全息记录介质HM的如上所述入射(成像)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反映记录时的信号光的开/关模式(即，″0″和″1″的数据模式)。就是说，由图像传感器12如上所述地检测的图像信号等同于在全息记录介质HM中记录的数据的读出信号。

数据再现部分14通过执行对于包含在由图像传感器12检测的图像信号中的SLM 3的像素单位的每一个值的″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。就是说，再现数据被获取。

此外，用于执行记录/再现设备的总体控制的控制部分15被设置在图1所示的记录/再现设备中。

例如，控制部分15是包含CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机访问存储器)等的微型计算机。例如，控制部分15通过根据存储在ROM中的程序执行各种计算处理和控制处理，来执行对记录/再现设备的总体控制。

存储器16和温度传感器17被连接到控制部分15，如图1所示。

温度传感器17检测装载在记录/再现设备中的全息记录介质HM的温度。例如，温度传感器17具有如下构造：以电阻值的形式检测温度的热敏电阻被设置在靠近所装载的全息记录介质HM的部分中。

除了包括这样的热敏电阻的构造外，也可以采用其它构造作为温度传感器17。例如，可以使用可商购的基于热摄像术的温度检测器。

在存储器16中存储调节值表16a，如图1所示。

图4示出了调节值表16a的数据结构的实例。

如图4所示，对于温度变化的每一个值，响应于该温度变化而设定的一组放大倍数变化值和波长变化值被存储在调节值表16a中。

控制部分15执行对透镜驱动部分9(或者调制控制部分13)的控制和对可调谐激光器1的控制，使得在再现时，基于温度传感器17的全息记录介质HM的温度检测结果和调节值表16a的信息，参考光放大倍数和波长被响应于相对于记录时间点的温度变化(ΔT)而调节。就是说，用于温度补偿的控制处理被执行。

此外，作为由控制部分15实现的实施方式的具体温度补偿处理的细节和被存储在调节值表16a中的值的细节将在后面描述。

～关于放大倍数的调节～

图5A和5B示出了图1中所示的放大倍数调节部分9的内部构造。图5A示出了激光被放大时的状态，图5B示出了激光被缩小时的状态。

如图5A和5B所示，形成图1中所示的透镜7的一组固定透镜7a和可移动透镜7b和形成图1中所示的透镜8的一组固定透镜8a和可移动透镜8b被设置在放大倍数调节部分9中。此外，透镜驱动部分9a被设置，所述透镜驱动部分9a沿平行于激光光轴的方向驱动可移动透镜7b和可移动透镜8b。

虽然为了便于图示而没有示出透镜驱动部分9a的详细构造，但是透镜驱动部分9a具有：透镜驱动机构，其保持可移动透镜7b和可移动透镜8b，从而能够在平行于激光光轴的方向上移动；以及驱动部分，其例如利用电动机给予透镜驱动机构用于移动可移动透镜7b和可移动透镜8b的驱动力。通过基于图1所示的控制部分15的控制，使得驱动部分给予透镜驱动机构驱动力，可移动透镜7b和可移动透镜8b根据控制部分15的控制被沿预定方向驱动，并且根据控制部分15的控制被驱动预定的驱动量。

具体地，在图5A所示的放大时，透镜驱动部分9a根据控制部分15的控制将可移动透镜7b和可移动透镜8b向光源侧(变得远离全息记录介质HM的一侧)驱动。结果，如图5A所示，发射光的尺寸较之入射光的尺寸(在此情况下，直径)被增大。

另一方面，在图5B所示的缩小时，透镜驱动部分9a根据控制部分15的控制将可移动透镜7b和可移动透镜8b向与放大时相反的一侧(变得靠近全息记录介质HM的一侧)驱动。结果，发射光的尺寸较之入射光的尺寸(在此情况下，直径)被缩小。

以这样的方式，放大倍数调节部分9被构造成能够改变入射激光的尺寸的放大倍率(也称放大倍数)。

如还可从上面的说明所理解的，对放大倍数调节部分9设置放大倍数的控制由控制部分15执行。具体地，当控制部分15响应于参考光放大倍数变化(Δm)的值(将在后面描述)控制利用透镜驱动部分9a驱动可移动透镜7b和可移动透镜8b的方向和驱动量时，设置放大倍数的控制被执行。

在此，参考光的放大倍数的调节可以通过放大倍数调节部分9来执行，或者可以通过改变由SLM 3产生的参考光的尺寸来执行。

图6示出了一个图像。如图6所示，例如，通过在SLM 3中对入射光执行强度调制使得参考光区域A1增大，可以增大参考光的尺寸。相反，通过对入射光执行强度调制使得参考光区域A1缩小，可以缩小参考光的尺寸。

如还可由此所理解的，参考光的放大倍数也可以通过SLM 3的空间光调制来调节。

当通过SLM 3的空间光调制来调节参考光的放大倍数时，控制部分15执行放大倍数设置控制。具体地，控制部分15命令调制控制部分13在SLM 3中执行强度调制，用于根据响应于参考光放大倍数变化的值(将在后面描述)而将建立的参考光区域A1的尺寸来产生参考光。通过由调制控制部分13响应于该命令执行SLM 3的驱动控制，实现了利用SLM 3的空间光调制进行参考光的放大倍数调节。

而且，为了清楚起见，优选的是，利用SLM 3的空间光调制和放大倍数调节部分9中的至少一者执行参考光的放大倍数调节。

在此，为了清楚起见，将参考图7A-8B描述参考光的放大倍数调节所进行的操作。

图7A和7B示意性地示出了在参考光放大时(图7A)和缩小时(图7B)通过图1所示的物镜10照射全息记录介质HM的光束的状态。

如从图7A和7B显见的，当参考光尺寸通过放大倍数调节被放大/缩小时，通过物镜10照射全息记录介质HM的参考光的入射角度θref发生变化。具体地，在图7A中所示的放大时，参考光的入射角度θref变大。相反，在图7B中所示的缩小时，参考光的入射角度θref变小。

而且，为了清楚起见，开/关(照明/不照明)模式以像素单元被赋予参考光。也就是说，参考光可以被认为是一组针对每个像素的光束。

在图1所示的记录/再现设备中，物镜10被形成为凸透镜，其使得作为平行光束入射的光束会聚在光轴上的一点上。根据这样的假设，参考光内用于每一个像素的各个光束(也就是说，从位于最外周部分的光束到位于在内周部分的光束)如上所述具有不同的NA(数值孔径)。具体地，位于外周侧的光束的数值孔径值大(入射角度θref大)，位于内周侧的光束的数值孔径值大(入射角度θref小)。

如果如上所述地通过执行放大倍数调节来放大/缩小参考光的尺寸，参考光内用于每一个像素的各个光束的入射角度θref变大/缩小。

而且，在本说明书中，“参考光的入射角度”是指参考光内对于每一个像素的光束的入射角度。在图7A和7B中，代表性地示出了位于最外周的像素的光束的入射角度θref，以便于说明。

图8A和8B示意性地示出了再现时的介质温度(全息记录介质HM的温度)相对于记录时的温度发生了变化的状态。而且，图8A和8B各自示意性地示出了再现时全息记录介质HM(具体地，记录层L2)的状态和记录层L2中形成(记录)的全息图(图8A和8B中的对角线阴影部分)的状态。

图8A示出了当记录时的温度高于再现时的温度时(就是说，当温度在再现时降低时)的状态，图8B示出了当记录时的温度低于再现时的温度时(就是说，当温度在再现时升高时)的状态。

此外，虽然为了精确描述全息图响应于记录层L2的体积变化的变化，需要示出每一个像素的变化，但是在此为了便于图示并且为了简化说明，全息图的变化以页为单位被概略地示出。

如图8A所示，当记录时的温度较高时，全息图的角度往往在再现时变大。

当在记录时温度较高时，记录时记录层L2类似于图8B中所示地膨胀。结果，全息图以与图8B中所示的相同的形状被形成。当温度下降从而使得记录层L2从此状态收缩时，记录层L2和形成在记录层L2中的全息图的状态变得与图8A中所示的状态类似。当将此与图8B中所示的情形相比较时，可以理解到全息图的角度变大。

在此，上面的说明基于如下的前提：记录层L2的膨胀/收缩响应于温度的升高/降低而仅仅在垂直方向(与平行于记录表面的方向正交的方向：平行于照射全息记录介质HM的激光的光轴的方向)上发生。

仅仅考虑垂直方向上的膨胀/收缩的原因在于：如图2所示，全息记录介质HM被形成为记录层L2被夹在基材之间的形状。就是说，根据这样的结构，作为记录层L2的全息记录材料的沿平行于记录表面的方向(也称为记录表面面内方向)的膨胀/收缩的力被基材(覆盖层L1或基材L3)抑制。特别是当具有较低热膨胀系数(线膨胀系数)的材料，诸如玻璃基材，被选择作为覆盖层L1或基材L3时，可以预见记录层L2在记录表面面内方向上的膨胀/收缩几乎不会发生。

因此，因为记录层L2的膨胀/收缩主要在垂直方向上发生，所以在膨胀和收缩时所形成的全息图的宽度都几乎不会改变。因此，可以认为仅仅是全息图的角度随着温度变化如上所述地发生变化。

另一方面，如图8B所示当记录时的温度较低时，全息图的角度在再现时往往变小。就是说，当记录时温度较低时，记录时记录层L2类似于图8A中所示地收缩。结果，全息图以与图8A中所示的相同的形状被形成。当温度升高从而使得记录层L2从此状态膨胀时，如上所述主要在垂直方向上发生膨胀。因此，所形成的全息图的宽度几乎不变，并且所形成的全息图仅仅在垂直方向上膨胀。结果，如由与图8A的比较可见的，当在再现时温度升高时，全息图的角度往往变小。

如果记录时的介质温度不同于再现时的介质温度，则再现时的全息图的角度变得与记录时的全息图的角度不同。

在此，全息图由在记录时以一定入射角度θsig入射的信号光和以一定入射角度θref入射的参考光之间的干涉来形成。因此，当如上所述，温度相对于记录时的温度改变且全息图的角度相对于记录时的角度变化时，如果参考光的照射以与执行记录时相同的入射角度θref执行，则难以适当地再现全息图。

因此，当发生温度变化时，照射参考光的入射角度θref被响应于全息图的改变了的角度而改变。具体地，当图8A中所示的记录时的温度高于再现时的温度时(当在再现时温度降低时)，参考光的入射角度θref被调节以随着全息图的角度变大而变大。就是说，执行调节，从而使得放大倍数增大。

另一方面，当图8B中所示的记录时的温度低于再现时的温度时(当在再现时温度升高时)，执行调节，从而使得参考光的入射角度θref随着全息图的角度变小而变小，以减小放大倍数。

[2.用于防止图像模糊的条件表达式的推导]

<2-1.说明概要>

如前面指出的，当采用同轴方法作为全息记录/再现方法时，许多衍射光栅矢量用于一个信号像素的记录/再现。因此，当每一个衍射光的角度发生变化时，再现图像变模糊。结果，SN比(S/N)显著降低。由此可见，在利用同轴方法的温度补偿中，不仅要提高衍射效率，而且防止图像模糊也是重要的。

下面，首先将描述由介质的温度变化引起的物理性质的变化以及对记录/再现的影响，然后将描述关于图像模糊如何发生的机制以及图像模糊不会发生的再现条件的推导。

<2-2.全息介质的温度依赖性>

<2-2-1.物理性质响应于温度变化的变化>

～体积变化～

例如，在以光致聚合物作为代表的全息记录材料的情况下，热膨胀是基本各向同性的。但是，当该全息记录材料被实际用作全息记录介质的记录层时，由于全息记录材料被夹在具有不同的线膨胀系数的保护基材(例如，图2中所示的覆盖层L1和基材L3)之间的结构，体积变化不是各向同性而是各向异性的。

如前所述，在使用具有小的线膨胀系数的保护基材(诸如玻璃)的介质中，由温度变化引起的体积变化主要在垂直方向上(全息图厚度方向；此后也被表示为z方向)。厚度变化主要由记录材料本身的膨胀和收缩确定，并且被表示为[表达式1]

ΔL_T＝C_TEZΔTL₀…[表达式1]

在此，C_TEZ是记录材料的线膨胀系数，ΔT是温度变化(在记录时和再现时的介质温度之间的差)，L₀是记录层的厚度。

另一方面，当记录层被夹在具有较大线膨胀系数的基材材料(诸如聚碳酸酯基材)之间时，体积变化根据基材的热膨胀和收缩还发生在记录表面面内方向(与垂直方向正交的方向；此后也表示为x方向)。假设被光照射的面积是W₀，在x方向上的温度膨胀/收缩被表示为[表达式2]。

ΔW_T＝C_TEXΔTW₀…[表达式2]

C_TEX是保护基材的线膨胀系数。

而且，除了由温度变化导致的体积变化之外，还发生由记录时单体的聚合反应导致的收缩。在此影响下记录材料的体积变化被表示为[表达式3]和[表达式4]。

ΔL_S＝σ_ZL₀…[表达式3]

ΔW_S＝σ_XW₀…[表达式4]

在[表达式3]和[表达式4]中，σ_X和σ_Z分别是聚合引起的沿x和z方向的记录材料收缩率(σ_X，σ_Z＜0)。在此情况下，包括由温度变化和聚合导致的收缩的全息图体积变化被表示为[表达式5]和[表达式6]。

ΔL＝ΔL_T+ΔL_S

    ＝(C_TEZΔT+σ_Z)L₀…[表达式5]

ΔW＝ΔW_T+ΔW_S

    ＝(C_TEXΔT+σ_X)W₀…[表达式6]

～折射率的变化～

接着，将考虑再现时平均折射率的改变。再现时记录材料的折射率n_R也是温度变化ΔT的函数。因为当温度变化小时，折射率的温度梯度v(＝dn/dT)的值近似为常数，所以再现时的折射率n_R可以被近似为[表达式7]的直线。

n_R(ΔT)＝n_W+vΔT+Δn_Poly…[表达式7]

在典型的光致聚合物材料中，v＜0，并且折射率n_R随着温度升高而降低。[表达式7]的第三项的Δn_Poly是在记录之后由聚合反应导致的平均折射率变化。

<2-2-2.Bragg失配导致的衍射效率的降低>

当发生体积变化或折射率变化时，因为衍射效率被大大地降低，所以即使在记录之后通过照射与执行记录时的相同的参考光来执行再现，也难以适当地执行数据再现。通常，这样现象被解释为因为在厚全息图中的Bragg衍射的选择性(关于这点，参见H.J.Coufal，D.Psaltis和G.T.Sincerbox，eds.，Holographic Data Storage，Vol.76 of Springer Series in OpticalSciences(Springer-Verlag，Berlin，2000))。

在此，作为最简单的示例，首先将描述两个平面波(信号光和参考光)被入射在全息记录材料上的单次记录。

图9是示出了在全息记录过程中波矢与衍射光栅矢量之间的关系的视图。图9示意性地示出了全息记录介质HM以及在记录时照射全息记录介质HM的信号光和参考光(两者都是对于一个像素的光束)。此外，图9示出了x和z方向之间的关系。

如图9所示，由无限平面波之间的两个光束干涉导致的记录材料的折射率调制产生具有单一空间频率的衍射光栅(这是最基本的全息图)。规定折射率光栅间距和方位角方向的衍射光栅矢量(光栅矢量)由[表达式8]定义。

K_g＝k_sig-k_ref…[表达式8]

在此，图9中所示的k_sig和k_ref是分别表示信号光和参考光的波矢，并且|k_sig|＝|k_ref|＝k_W＝2πn_W/λ_W(λ_W为记录波长)。

例如，如图10所示，光栅矢量和波矢可以被认为位于K空间上半径为|k|＝k_W的球(Ewald sphere)上。光栅矢量K_g的方向指向体积光栅的方向的法向，并且光栅矢量K_g的长度与光栅间距Λ具有如表示为[表达式9]的倒数关系。

$\left|K_g\right|=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&Lambda;}}$ …[表达式9]

这源于如下的事实：作为光栅矢量的尺寸的空间频率与全息图折射率调制的真实空间位置为Fourier变换对。

下面将考虑全息图再现。实际全息图的空间频率分布不是光栅矢量空间上的delta函数，而是表现出有限弥散(不确定性)，即使Bragg条件没有被完全满足，也产生衍射光。当将此考虑在内时，再现参考光(再现时的参考光)的波矢k_read和衍射信号光(再现的光)的波矢k_dif之间的关系变得类似于[表达式10]。

k_dif＝k_read+K′_g+Δk…[表达式10]

在此，k_read和k_dif是Ewald球上的矢量，满足|k|＝k_R＝2πn_R/λ_R(λ_R是再现波长)。有限弥散Δk被称为“Bragg失配量”，并且是表示相对于Bragg条件的角偏离或位置偏离的程度的参数。K′_g是再现时的全息图的光栅矢量。|Δk|＝0的情形，就是说[表达式11]，被称为Bragg条件(布拉格条件)。

K′_g＝k_dif-k_read…[表达式11]

根据[表达式8]和[表达式11]，当全息图处于与在执行记录时相同的状态(K_g＝K′_g)并且利用相同的参考光执行再现(k_ref＝k_read)时，Bragg条件变为k_sig＝k_dif。因此，在与执行记录时的相同的方向上产生衍射光。这是正常体全息图的再现原理。

根据Kogelnik耦合波理论(参见H.W.Kogelnik，″Coupled wave theoryfor thick hologram gratings″，Bell Syst.Tech.J.，Vol.48，pp.2909-2947(1969))，通过假设仅仅是全息图厚度方向(z方向)具有宽度L₀的有限开口而记录表面面内方向(x方向)具有无限弥散(就是说，Δk仅仅具有k_z方向分量)，由两光束之间的干涉记录的全息图的衍射效率η可以被描述为如下简单的表达式。

$\mathrm{\&eta;}={\mathrm{\&eta;}}_0\sin c^2\left(\frac{\mathrm{\&Delta;}{k}_z{L}_0}{2}\right)$ …[表达式12]

在此，η₀是记录时的衍射效率，Δk_Z是k_Z方向上的失配量，在此(|Δk|＝Δk_Z)。此外，[表达式12]中的sinc函数由[表达式13]定义。

$\sin c\left(x\right)\&equiv;\left(\frac{\sin \left(\mathrm{\&pi;x}\right)}{\mathrm{\&pi;x}}\right)$ …[表达式13]

图10A和10B示出了在K空间上Bragg衍射的选择性。图10A示出了记录时信号光和参考光的波矢和光栅矢量之间的关系，图10B示出了再现时衍射信号光和参考光的波矢和光栅矢量之间的关系。

当衍射光k_dif精确位于Ewald球的表面上时，Δk_Z＝0。在此情况下，衍射效率变得最大。在水平轴上具有相位失配量(角度和波长的偏移量)(如图10A和10B所示)的sinc函数被称为Bragg选择性。

当在全息记录之后发生记录材料的体积变化时，光栅间距和方向都发生变化。此变化对应于光栅矢量的放大/缩小，并且可以以[表达式14]、[表达式15]和[表达式16]来表示。

L₀+ΔL_T＝L₀(1+C_TEZΔT+σ_Z)…[表达式14]

W₀+ΔW_T＝W₀(1+C_TEXΔT+σ_X)…[表达式15]

${k^{\&prime;}}_g=\left(\begin{array}{c}\frac{K_{\mathrm{gZ}}}{1+C_{\mathrm{TEZ}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_Z}\\ \frac{K_{\mathrm{gX}}}{1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X}\end{array}\right)$ …[表达式16]

在此，K_gZ和K_gX分别是光栅矢量的k_Z分量和k_X分量。

图11示意性地示出了全息图随温度升高膨胀而光栅矢量随该膨胀而减小的状态。

如图11所示，当仅仅在垂直方向发生由温度变化导致的膨胀/收缩时，在光栅矢量的变化中，仅仅厚度方向的分量减小。当发生温度变化时，K_g≠K′_g。因此，当与执行记录时的相同的参考光照射被执行时，不可避免地不满足Bragg条件。

此外，表示折射率的温度弥散的[表达式7]成为再现时的Bragg失配(也就是说，衍射效率降低)的原因。在此情况下，光栅矢量K_g本身不改变，但是再现参考光k_read和衍射信号光k_dif的长度和方向改变。

图12示出了在K空间上当在全息记录之后仅仅记录材料的平均折射率减小时发生的Bragg失配。如果仅仅是记录材料的折射率改变，则在改变之前和改变之后的外入射角之间满足由[表达式17]和[表达式18]表示的Snell定律。

SinΘ_sig＝n_Wsinθ_sig＝n_Rsin(θ_sig+Δθ_sig)…[表达式17]

SinΘ_ref＝n_Wsinθ_ref＝n_Rsin(θ_ref+Δθ_ref)…[表达式18]

在此，[表达式17]和[表达式18]中的Θ_sig和Θ_ref分别表示信号光的外入射角和参考光的外入射角。而且，θ_sig+Δθ_sig和θ_ref+Δθ_ref分别是衍射信号光的内角和再现参考光的内角(在图12中，信号光角度为负)。

[表达式17]和[表达式18]之间的关系意味着再现参考光的和衍射信号光的波矢的k_z方向分量随着平均折射率的增大(减小)而增大(减小)。另一方面，因为此情形是基于不发生体积变化而仅仅发生折射率变化这一假设，所以光栅矢量K_g不改变。

结果，如图12所示地产生失配量Δk_Z，并且衍射效率降低。

<2-2-3.页衍射效率的最大化和均等化>

上面所描述的由温度变化导致的全息图的物理性质的变化可以通过响应于温度变化适当地调节参考光的入射角度或波长来得到补偿。

在此，应该注意，在实际的全息图记录中，大量的光栅矢量要被同时补偿。

图13是表示在K空间上全息图再现时的状态的视图。图13示意性地示出了在K空间上参考光(和参考光区域)、光栅矢量以及衍射信号光(和信号光区域)之间的关系。

因为将被补偿的信号是如图13中示出为衍射信号光的以宽角度散播的数据页，所以必须调节参考光的入射条件，使得整个页的衍射效率变得最大和相等。

但是，在使用入射角度或波长中的仅仅一者进行的正常校正中，衍射效率在页内变化(出现再现图像的明暗现象)。结果，难以使得再现图像的光量分布均匀(例如，参见在前面描述的日本未审查专利申请公布No.2006-349831或2007-240820)。为了实现参考光的优化入射条件，有效的是改变参考光的入射角度和波长两者。

<2-2-4.同轴方法中的图像模糊>

此外，尤其在使用同轴方法的温度补偿中，不仅衍射效率的改善和均等化是重要的，而且使得再现光(衍射信号光)的发射角度即使在补偿之后也不改变亦是重要的，以防止图像模糊的产生。

例如，当采用信号光和参考光不被置于同一光轴上的所谓双光束方法时，温度补偿时的再现光的发射角度响应于入射条件可能稍微偏离，但是基本上这不会影响SN比，因为再现图像仅仅水平移位。

另一方面，在同轴方法中，如也可从前面的说明所能理解的，因为使用具有宽角度谱的参考光，所以一个信号像素的再现图像是由许多光栅矢量衍射的衍射光的叠加。为此，当仅仅考虑衍射效率而执行补偿并且衍射信号光束的发射角度因此变得不同时，衍射光束不被会聚在一个像素上。因此，再现图像变模糊。

下面将参考图14和15描述图像模糊的图像。图14示意性地示出了在正常再现时(当衍射信号光的发射角度没有偏离时：当没有图像模糊时)在K空间上参考光(和参考光区域)、光栅矢量以及衍射信号光(和信号光区域)之间的关系。图15示意性地示出了当衍射信号光的发射角度偏离时(当出现图像模糊时)在K空间上参考光(和参考光区域)、光栅矢量以及衍射信号光(和信号光区域)之间的关系。此外，图14和15还示出了衍射信号光的强度分布。

如从图14和15显见的，在同轴方法中，来自许多光栅矢量的衍射光束对一个像素的信号再现有贡献。因此，如果衍射信号光的发射角度偏离，则再现图像不可避免地变得模糊。

如上所述，当发生这样的图像模糊时，发生与其它像素(数据)的串扰。结果，SN比明显下降。因此，当在同轴方法中执行温度补偿时，有必要设定不会发生图像模糊的再现条件。

<2-3.基于理论分析的条件表达式的推导>

接着，用于防止图像模糊发生的再现条件被推导。为了简单起见，在下面的说明中波矢空间被限制为(k_Z，k_X)的二维平面(虽然三维偏差也是可能的，但是作为结果得到的条件表达式是相同的，因为同轴方法中的光学系统是关于z轴旋转对称的)。

首先，信号光和参考光的波矢的分量k_Z和k_X被分别表示为[表达式19]和[表达式20]。

$k_{\mathrm{sig}}=\left(\begin{array}{c}{k}_{\mathrm{sigZ}}\\ k_{\mathrm{sigX}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{k}_W\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}\\ k_W\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}\end{array}\right)$ …[表达式19]

$k_{\mathrm{ref}}=\left(\begin{array}{c}{k}_W\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}\\ k_W\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}\end{array}\right)$ …[表达式20]

由这些分量之间的干涉记录的全息图的光栅矢量从[表达式8]变为如[表达式21]。

$K_g=k_W\left(\begin{array}{c}\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}\\ \sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}\end{array}\right)$ …[表达式21]

因此，由温度变化导致的膨胀/收缩之后的光栅矢量从[表达式16]变为如[表达式22]。

${K^{\&prime;}}_g=k_W\left(\begin{array}{c}\frac{\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}}{1+C_{\mathrm{TEZ}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_Z}\\ \frac{\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}}{1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X}\end{array}\right)$ …[表达式22]

如前所述，在温度补偿中，有效的是对于再现参考光k_read调节入射角度和光波长两者。在此情况下，当考虑波长调节量(波长变化)和[表达式17]中的温度弥散导致的影响时，再现参考光k_read被表示为[表达式23]。

$k_{\mathrm{read}}=k_R\left(\begin{array}{c}\cos ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})\\ \sin ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})\end{array}\right)$ …[表达式23]

$=\frac{2\mathrm{\&pi;}(n_W+\mathrm{v\&Delta;T}+\mathrm{\&Delta;}{n}_{\mathrm{poly}})}{{\mathrm{\&lambda;}}_W+\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}\left(\begin{array}{c}\cos ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})\\ \sin ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})\end{array}\right)$

在此，为了清楚起见，再次描述作为再现参考光的波矢k_read、衍射信号光的波矢kdif、光栅矢量K′_g和Bragg失配量Δk的关系表达式的[表达式10]。

k_dif＝k_read+K′_g+Δk…[表达式10]

在此情况下，Δk由[表达式24]表示。

$\mathrm{\&Delta;k}=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{k}_Z\\ 0\end{array}\right)$ …[表达式24]

为了防止图像模糊，优选的是将衍射光的发射角度设定为在任意记录光角度θ_sig和θ_ref下恒定。现在将考虑如下情形：在温度补偿之前和之后保存k_X分量，该分量确定记录时的照射信号光k_sig和衍射信号光k_dif的发射角度(就是说，实际图像面上的位置)。

当将[表达式19]中的k_sig的k_X分量与[表达式10]中的kdif(＝k_read+K′_g+Δk)的k_X分量进行比较时，得到[表达式25]。

$k_W\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}=k_R\sin ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})+\frac{k_W}{1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X}(\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})$ [表达式25]

在此，将考虑如下情形：主要通过改变参考光的放大倍数来执行对于温度变化的补偿。首先，参考光的放大倍数被定义如下：

$m=1+\mathrm{\&Delta;m}$

$\&equiv;\frac{\sin ({\mathrm{\&Theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Theta;}}_{\mathrm{ref}})}{\sin {\mathrm{\&Theta;}}_{\mathrm{ref}}}=\frac{n_R\sin ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})}{n_W\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}}$ …[表达式26]

并且，为了清楚起见，参考光的放大倍数变化Δm表示相对于记录时的参考光放大倍数的变化量。

如果利用[表达式26]改写[表达式25]，则获得[表达式27]的关系式。

$\frac{(1+\mathrm{\&Delta;m})\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W+\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}=\frac{\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+(C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X)\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W(1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X)}$ …[表达式27]

对于[表达式27]的右侧的第二项，在大多数情况下满足sinθ_ref＞＞(C_TEXΔT+σ_X)sinθ_sig的关系。因此，当(C_TEXΔT+σ_X)sinθ_sig被忽略时，得到放大倍数变化Δm和波长变化Δλ之间的关系表达式[表达式28]。

$1+\mathrm{\&Delta;m}=\frac{1}{(1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X)}(1+\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W})$ …[表达式28]

此外，每一个变化幅度具有10^-3或更小的数量级。因此，因为变化幅度远小于1，所以[表达式28]可以被近似为[表达式29]。

$\mathrm{\&Delta;m}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W}+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X=0$ …[表达式29]

在基于[表达式28]和[表达式29]的条件表达式中，不包括记录时的入射角度依赖性。因此，只要其被满足，即使在参考光的放大倍数或波长变化时，也可以获得没有图像模糊的清晰再现图像。

在此，尤其是在考虑仅仅在垂直方向上发生由温度变化导致的体积变化时，例如当具有较小的线膨胀系数的材料(例如玻璃)被用作保护基材时，与记录材料的沿x方向的膨胀/收缩(C_TEXΔT)或者基材的热膨胀(σ_X)有关的项可以被忽略。因此，在此情况下，上面的条件表达式可以被写为[表达式30]。

$\mathrm{\&Delta;m}=\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W}$ …[表达式30]

根据[表达式30]，当仅仅在垂直方向上发生由温度变化导致的体积变化时，例如当波长被调节而缩短1％时，优选的是响应于波长减小也将放大倍数减小1％(如果中心波长被设定为400nm，则Δλ＝-4nm并且Δm＝-0.01)。

此外，应该注意，在用于防止图像模糊的条件表达式([表达式28]、[表达式29]和[表达式30])中不包括折射率项。这是因为即使折射率如图12所示地变化，波矢也不变化，并且信号光和参考光的k_X根据Snell定律被保存。

[3.用于衍射效率的提高和均等化的再现条件的推导]

下面，在图像模糊防止条件被满足之后，推导用于将衍射效率恢复到与执行记录时相同的水平(就是说，将衍射效率恢复到当没有温度变化时的水平)的温度补偿条件。回到[表达式10]，比较两侧的k_Z分量。

在此，如果假设满足-π/2＜θ_sig＜π/2和-π/2＜θ_ref＜π/2的透射全息图并且使用|k_dif|²＝k_R ²，则获得[表达式31]。

$\sqrt{k_R^2-{\{k_R\sin ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})+\frac{k_W(\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})}{1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X}\}}^2}$ …[表达式31]

$=k_R\cos ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})+\frac{k_W(\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})}{1+C_{\mathrm{TEZ}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_Z}+\mathrm{\&Delta;}{k}_Z$

当利用[表达式26]对其进行整理并且求解Δk_Z时，得到[表达式32]。

$\mathrm{\&Delta;}{k}_Z=-\frac{k_W}{A_Z}(\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}-\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})+\frac{k_W}{B_X}(\sqrt{C_{\mathrm{\&Delta;n}}-B_X^2{\sin }^2{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}}-\sqrt{C_{\mathrm{\&Delta;n}}-B_X^2{\sin }^2{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}})\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$

[表达式32]

在此，变量A_Z、B_X和C_Δn是ΔT的线性函数，分别由[表达式33]、[表达式34]和[表达式35]表示。

A_Z＝1+C_TEZΔT+σ_Z…[表达式33]

B_X＝(1+Δm)(1+C_TEXΔT+σ_X)…[表达式34]

$C_{\mathrm{\&Delta;n}}=1+\frac{\mathrm{v\&Delta;T}+\mathrm{\&Delta;}{n}_{\mathrm{poly}}}{n_W}$ …[表达式35]

变量A_Z表示Z方向上的体积变化，变量B_X表示x方向上的由放大率和体积变化执行的校正，C_Δn表示折射率变化的影响。通过适当地平衡这些变量使得等价于Bragg条件的Δk_Z＝0被满足，可以恢复由于温度改变而减小的衍射效率。

但是，因为在[表达式32]中存在信号光入射角度θ_sig依赖性，所以只要温度变化，就有Δk_Z≠0。在此情况下，不仅仅整体上衍射效率减低，而且在输出数据页中光量的分布由于角度依赖性而变得不均匀。

理想地，最期望的是对于整个数据页，即任意θ_sig，设定满足Δk_Z＝0的再现条件。

此外，为了清楚起见，虽然在[表达式34]中也包括了与记录表面面内方向上的体积变化相关的项C_TEXΔT或σ_X，但是当假设仅仅在垂直方向上发生体积变化时，也可以省略这些项。

[4.防止了图像模糊的经温度补偿的图像]

在此，当考虑K空间上的光栅矢量时，可以更直观地理解[表达式32]的条件。

图16是示出了在K空间上防止了图像模糊的经温度补偿的图像的视图。图16示出了当记录材料由于温度升高而在z方向上膨胀时的经温度补偿的图像，并且还示出了在K空间上由参考光k_ref、再现参考光k_read、衍射信号光k_dif以及多个记录时的光栅矢量画出的轨迹(图16中的大曲线)的关系。

此外，图16中的多个光栅矢量示出了由一个参考光和多个信号光束记录的每一个全息图的光栅矢量。

在图16中，由一个参考光和多个信号光束记录的一组多个光栅矢量(就是说，一个全息图)画出的轨迹被示出。当在z方向上发生膨胀时，由该组多个光栅矢量画出的轨迹沿k_Z方向减小。结果，作为沿Ewald球的初始球面的表面被变换成椭圆表面。

因此，通过如图16所示适当地调节放大倍数和波长(Δλ＜0，Δm＜0)，可以使得全息图轨迹的椭圆表面的曲率和Ewald球表面的曲率相等，同时保持衍射信号光的k_X分量(图16中的多个水平虚线)。因此，即使温度改变，也可以防止图像模糊，并且通过使得在所有的衍射信号光角度上几乎满足Δk_Z＝0，可以恢复整个数据页的衍射效率。

[5.确定用于实现防止了图像模糊的温度补偿的放大倍数和波长的方法]

到现在为止进行的上述说明基于如下的假设：主要通过调节参考光的放大倍数来提高衍射效率。因此，对于[表达式32]中的变量B_X，如[表达式34]所示地包括参考光的放大倍数变化Δm。

因此，当假设主要通过调节参考光的放大倍数来实现衍射效率的提高时，为了设定来实现用于防止图像模糊的温度补偿的值而确定放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的组合时，执行如下的方法：首先基于[表达式32]到[表达式35]对于每一个温度变化(ΔT)计算用于提高(提高和均等化)衍射效率的参考光的放大倍数变化Δm的值，然后对于每一个温度变化根据参考光放大倍数变化Δm的值，计算满足用于防止图像模糊的条件(诸如[表达式28]或[表达式30])的波长变化Δλ的值。就是说，可以对于每一个温度变化ΔT相应地确定用于实现温度补偿以防止图像模糊的参考光放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的组合。

另一方面，可以主要使用波长变化Δλ实现衍射效率的提高。在此情况下，[表达式32]中的变量B_X由[表达式36]来替换。

$B_X=(1+\mathrm{\&Delta;m})(1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X)=1+\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W}$ …[表达式36]

此外，[表达式36]是基于[表达式28]的。

然后，使用[表达式36]或[表达式32]、[表达式33]和[表达式35]，对于每一个温度变化ΔT计算用于提高衍射效率的波长变化Δλ，再根据波长变化Δλ计算满足[表达式28]或[表达式30]的条件的参考光放大倍数变化Δm的值。结果，可以获得用于实现温度补偿的放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的每一个组合以防止图像模糊。

例如，利用上述方法中的一种方法，可以确定要对于每一个温度变化ΔT设定的放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的每一个组合，以实现用于防止图像模糊的温度补偿。

例如，对于每一个温度变化ΔT如上所述地被确定的放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的值被存储在图1所示的调节值表16a中。

但是，确定放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的值的上述方法仅仅是示例。例如，在另一种方法中，执行用于实际导致温度变化的实验，首先查找用于抵抗温度变化而使得衍射效率提高和均等化的放大倍数变化Δm(或波长变化Δλ)值，然后根据作为查找的结果而获得的每一个温度变化ΔT的值，计算满足图像模糊防止条件[表达式28]或[表达式30]的波长变化Δλ(或放大倍数变化Δm)的值。由此，可以确定将被存储在调节值表16a中的Δm和Δλ的值。

在本发明中，可以采用任何方法，只要对于每一个温度变化被调节的参考光的放大倍数和波长的值满足[表达式28]或[表达式30]中示出的图像模糊防止条件。由此，可以防止在温度补偿时发生的图像模糊。

换句话说，在本发明中，对于确定用于提高衍射效率的放大倍数或波长的方法没有具体限制。但是，对于图像模糊的防止，需要确定参考光放大倍数和波长的组合，使得前面提出的图像模糊防止条件被满足。

而且，例如，当通过实验确定对于每一个温度变化的值时，通过根据利用[表达式32]到[表达式35](或用[表达式36]代替[表达式34])的计算来计算对应于数据页的中心的sinθ_sig＝0处的优化温度补偿条件，容易获得对于整个页的粗略估计。

[6.模拟和实验结果]

接着，作为参考，图17示出了当温度变化ΔT为+5℃时关于在温度补偿时的衍射效率-温度变化特性的计算结果。

此外，用于获得图17中所示的计算结果的参数如下：

·记录波长λ_W＝407nm

·折射率：n_W＝1.50

·全息图有效厚度L₀＝850μm

·信号光NA：0＜sinθ_sig＜0.30

·参考光NA：sinθ_ref＝0.48

·线膨胀系数：

C_TEZ＝7.5*10^-4K^-1

C_TEX＝5.0*10^-6K^-1

·折射率的温度依赖性v：dn/dT＝-2.5*10^-4K^-1

·波长变化Δλ：-1.6nm

·放大倍数变化Δm：-0.004。

通过使用[表达式28]和[表达式32]到[表达式35]的方法，确定放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的值，使得当ΔT为+5℃时衍射效率可以被最大程度地提高。根据图17所示的结果，可以确认如所期望的，当ΔT为+5℃时衍射效率变得最大。在此情况下，衍射效率为1.0.

此计算结果也表明了通过本实施方式的温度补偿方法，衍射效率被适当地提高。

此外，图18示出了关于衍射效率对应于温度变化的变化特性的实验结果。

在图18中，横轴表示温度变化ΔT，竖轴表示衍射效率(归一化的衍射效率)，并且在该图中由黑色圆圈的图线示出了当进行本实施方式的温度补偿时的温度-衍射效率特性。此外，图18中的黑色矩形的图线示出了用于比较的当没有进行温度补偿时的温度-衍射效率特性。

对于进行了温度补偿的情形，示出了在0℃到17℃的温度变化ΔT范围内的特性。而且，对于没有进行温度补偿的情形，示出了在0℃到17℃的温度变化ΔT范围内的特性。

此外，用于获得图18中所示的实验结果的条件如下：

·记录介质：光致聚合物(厚度600μm)

·记录波长λ_W＝407nm

·物镜NA：0.55。

此外，在此实验中，记录时的温度为28.4℃。此外，对于此例中的温度补偿，对于每一个1.0℃的温度升高，使得波长变化Δλ和放大倍数变化Δm分别变化-0.3nm和-0.08。

在图18中，当不进行温度补偿时，能将衍射效率维持到80％或更高的温度范围为最大到ΔT＝3.0℃的范围。另一方面，当进行本实施方式的温度补偿时，直到ΔT＝13℃的范围，衍射效率都可以被维持到80％或更高。根据此实验结果，可以理解与不执行温度补偿的现有技术相比，本实施方式的温度补偿实现了至少4倍或更多倍的温度耐受性的提高。

此外，当执行温度补偿时，在等于或大于ΔT＝14℃的范围中衍射效率被减小到80％或更小。但是，这并不表示此实施例中的温度补偿的限度，这样的衍射效率的减小是由于中继透镜系统(例如图1中的4，6，7和8)或者物镜10和会聚透镜11导致的色差。换句话说，例如，通过透镜设计变化来抑制这些部分中的色差，可以进一步提高温度耐受性。

[7.实施方式中的温度补偿处理的具体实例]

下面将描述记录/再现设备将执行来实现作为本实施方式的上述温度补偿的处理。

首先，如前所述，假定通过计算或实验获得的值预先被存储在图1(图4)中示出的调节值表16a中，作为对于每一个温度变化(ΔT)设定的放大倍数变化(Δm)和波长变化(Δλ)的值。从前面的说明还可以理解，对于每一个温度变化ΔT存储的Δm和Δλ的设定满足用于防止图像模糊的条件表达式([表达式28]和[表达式30])。

在这样的假设下，现在将描述图1中所示的控制部分15执行的作为实施方式的温度补偿处理的细节。

图19是示出了在记录时控制部分15执行的处理过程的流程图。

此外，例如，控制部分15基于存储在内部ROM中的程序执行图19所示的处理操作(和将在后面描述的图20中的处理操作)。

参考图19，首先在步骤S101中执行用于获取温度检测值的处理。就是说，基于从图1中所示的温度传感器17输入的检测信号，获取表示全息记录介质HM的温度的温度检测值。

在此，步骤S101的处理是用于获取关于记录时的全息记录介质HM的温度信息的处理。步骤S101的处理可以与在全息记录介质HM上的数据记录的开始时刻同时执行，或者可以在数据记录期间的任意时刻执行。优选的是，步骤S101的温度获取处理至少在数据记录的开始和结束之间执行。

然后，在步骤S102中，执行等待直至数据记录结束的处理。

当数据记录结束时，过程进行到步骤S103。在步骤S103中，执行用于记录所获取的温度检测值(记录时的温度信息)从而匹配记录部分的处理。就是说，调制控制部分13被控制，使得记录时的温度信息和在全息记录介质HM上的记录部分(其中已经通过当前的数据记录处理(在步骤S102中被确认已经结束的数据记录处理)执行了数据记录)的信息被记录在全息记录介质HM中，从而彼此匹配。具体地，记录时的温度信息和记录部分的信息被提供给调制控制部分13，并且调制控制部分13被命令执行驱动控制，以使得SLM 3产生用于记录记录时的温度信息以及在全息记录介质HM中的记录部分的信息的信号光，使其彼此匹配。

在执行步骤S103的处理之后，记录时的处理操作结束。

图20是示出了在再现时控制部分15执行的处理过程的流程图。

参考图20，首先在步骤S201中执行用于读取在将被再现的部分的记录时的温度信息的处理。

在此，记录时的温度信息是一种管理信息，诸如TOC(内容表)信息，而不是所谓的用户数据。通常，在用于记录介质的记录/再现设备中，管理信息在记录介质被装载时被读取，并且该管理信息被存储在设备内的存储器中。在此情况下，在装载时的管理信息读取处理等同于步骤S201的读取处理。

或者，也可以采用如下方法：在期望部分的数据再现时，以顺序方式读取与将被从全息记录介质HM再现的部分有关的记录时的温度信息。

在任何情形中，控制部分15执行控制，使得对于全息记录介质HM的预定部分(至少记录了记录时的温度信息的部分)的再现操作被执行，并且通过输入在数据再现部分14中获得的再现数据，获取再现时的温度信息。

然后，在步骤S202中，执行用于获取温度检测值的处理。就是说，基于从温度传感器17输入的检测信号，获取表示全息记录介质HM的温度的温度检测值(就是说，在此情况下再现时的温度信息)。

然后，在步骤S203中，执行用于根据所获取的温度检测值(再现时的温度信息)和记录时的温度信息计算温度变化(ΔT)的处理。温度变化ΔT表示当执行再现时相对于记录时的温度变化。因此，在步骤S203中，通过执行基于“记录时的温度-再现时的温度”的计算，计算温度变化ΔT的值。

接着，在步骤S204中，执行用于从调节值表获取关于对应于温度变化的放大倍数变化(Δm)和波长变化(Δλ)的信息的处理。

就是说，从调节值表16a获取被存储以匹配在步骤S203中计算的温度变化值的放大倍数变化的值和波长变化的值。

在步骤S205中，执行用于基于所获取的关于放大倍数变化和波长变化的信息而设定参考光放大倍数和波长的控制。

就是说，对于参考光的放大倍数，放大倍数调节部分9(透镜驱动部分9a)被控制，使得可移动透镜7b和8b被仅仅以对应于在步骤S204中获取的放大倍数变化的驱动方向和驱动量驱动。

此外，对于波长，可调谐激光器1被控制，使得激光的波长移动在步骤S204中获取的波长变化量。

在执行步骤S205的处理之后，与该实施方式的温度补偿相关的处理结束。

此外，如上所述，参考光的放大倍数也可以通过SLM 3的空间光调制来调节。在此情况下，控制部分15命令调制控制部分13在SLM 3中执行强度调制，用于根据响应于在步骤S204中获取的参考光放大倍数变化的值将建立的参考光区域A1的尺寸来产生参考光。

或者，参考光的放大倍数调节也可以利用放大倍数调节部分9和SLM3的空间光调制两者来执行。在此情况下，控制部分15将关于参考光区域A1的尺寸的指令提供给调制控制部分13并且将关于透镜驱动量的指令提供给透镜驱动部分9a，使得对应于在步骤S204中获取的放大倍数变化的参考光放大倍数被设定。

[8.结论]

如上所述，在本实施方式中，当采用通过调节参考光的放大倍数和波长来补偿由温度变化导致的衍射效率的降低(和不均等)的方法时，通过调节参考光的放大倍数和波长(响应于执行再现时相对于记录时的温度变化而被调节)从而满足在[表达式28]或[表达式30]中给出的条件表达式，可以防止图像模糊的发生。也就是说，根据诸如本实施方式的温度补偿方法，可以补偿由温度变化导致的衍射效率的降低，而不会在再现图像中产生图像模糊。

结果，因为可以通过衍射效率和防止图像模糊两方面来提高SN比，所以与采用仅仅涉及提高衍射效率的现有温度补偿方法的情形相比，SN比可以被大大地提高。

因此，根据本实施方式，全息记录/再现系统的可操作温度范围可以被增大。

此外，在本实施方式中，记录时的温度信息被记录在全息记录介质HM中，以匹配记录部分的信息。当执行再现时，被再现的部分的记录时的温度信息被获取，并且基于记录时的温度信息计算出温度变化。

因此，可以对于每一个记录部分执行温度补偿处理。结果，例如，与利用与其它记录部分共用的记录时的温度信息对每一个记录部分执行温度补偿处理的情形相比，可以实现更精确的温度补偿。

<第二实施方式>

下面将描述第二实施方式。

在第二实施方式中，执行利用色差透镜的温度补偿。

现在，假设存在具有负轴向色差的物镜，其对于任意焦距f和波长λ满足[表达式37]。

(f+Δf)(λ_W+Δλ)＝fλ_W…[表达式37]

通过展开和整理[表达式37]，得到[表达式38]。

$1+\mathrm{\&Delta;m}=1-\frac{\mathrm{\&Delta;f}}{f}=1+\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W}$ …[表达式38]

在此，可以看到[表达式38]等价于[表达式30]。

据此，当使用具有基于[表达式37]的轴向色差的物镜时，参考光的放大倍数(参考光的入射角度θ_ref)由物镜随着波长调节而被自动校正，使得[表达式30]的关系被满足。就是说，通过使用满足[表达式37]的色差物镜，即使不设置诸如放大倍数调节部分9的调节机构，也可以类似于第一实施方式的情形地实现用于防止图像模糊的温度补偿。

此外，为了清楚起见，[表达式30]是如上所述基于记录层L2的体积变化仅仅在垂直方向上发生的假设而被满足的条件表达式。就是说，由此还可以理解的，第二实施方式是基于记录层L2的体积变化仅仅在垂直方向上发生的假设来实现的。

图21是示出了第二实施方式的记录/再现设备的内部构造的框图。而且，与根据第一实施方式的记录/再现设备中的相同的部分在图21中由相同的参考标号表示，并且对其的说明将被省略。因此，下面将仅仅主要描述不同点。

首先，在根据第二实施方式的记录/再现设备中，没有设置在根据第一实施方式的记录/再现设备中设置的放大倍数调节部分9。

此外，色差透镜20可以被设置来代替物镜10，色差透镜21可以被设置在代替会聚透镜11。

作为色差透镜20和21，可以使用满足[表达式37]的具有负轴向色差的透镜。

此外，在此情况下，调节值表16b被存储在存储器中，代替调节值表16a。在此情况下，如也可从前面的说明理解的，优选的是，对于波长执行温度补偿中的主动调节操作。因此，在调节值表16b中，对于每一个温度变化，存储被对应于温度变化而设定的波长变化值。

此外，作为确定对于每一个温度变化(ΔT)而被设定以提高和均等化衍射效率的波长变化(Δλ)的方法，优选的是采用与在第一实施方式中所描述的方法(利用[表达式32]、[表达式33]、[表达式36]和[表达式35]的方法或基于实验的查找)相同的方法。由这样的确定方法对于每一个温度变化所确定的波长变化的值被存储在调节值表16b中。

同样，在根据第二实施方式的记录/再现设备中，用于温度补偿操作的控制处理由控制部分15来控制。

同样，在此情况下，控制部分15在记录时执行的处理操作与图19所描述的相同。

另一方面，在再现时，在此例中的控制部分15执行与图20中所示的步骤S201-S203相同的处理，但是在步骤S204中执行用于从调节值表16b仅仅获取关于对应于计算出的温度变化的波长变化的信息。然后，在步骤S205中，基于所获取的关于波长变化的信息仅仅执行对于可调谐激光器1的波长设定控制。

根据第二实施方式，当仅仅在垂直方向上发生记录材料的体积变化时，由温度变化导致的衍射效率的降低和不均等可以被补偿，而不会在再现图像中产生图像模糊。就是说，在第二实施方式中，与采用现有温度补偿方法的情形相比，SN比也可以被大大地提高。结果，全息记录/再现系统的可操作温度范围可以被增大。

<修改>

虽然已经描述了本发明的实施方式，但是本发明不限于前面所述的具体实施例。

例如，虽然在前面的说明中列举了预先存储对应于温度变化而设定的放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的值作为设备侧中的调节值表16a和16b的方法，但是放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的值可以通过具有温度变化ΔT的值作为变量的函数依次计算。就是说，在此情况下，在记录/再现设备中，在存储器16等中预先存储如下的函数作为上述函数：所存储的函数被设置来用ΔT作为变量，例如基于前面提到的[表达式32]到[表达式35](或用[表达式36]代替[表达式34])或[表达式28](或[表达式29]和[表达式30])计算用于图像模糊防止和衍射效率提高和均等化的Δm和Δλ的值。而且，在此情况下在再现时，控制部分15基于计算出的温度变化ΔT和该函数，依次计算Δm和Δλ的值。

因此在采用这样的方法时不必存储调节值表，所以可以相应地减小存储器容量。

此外，为了清楚起见，当采用预先存储设定的Δm和Δλ(或仅仅Δλ)的值(如调节值表16a和16b)的方法时，可以减小调节期间的计算处理的负担。

此外，虽然在上述说明中列举了如下情形：对于透射全息记录介质HM执行记录/再现并且在全息记录介质中仅仅记录透射全息图，但是本发明也可以适当地应用于反射全息图被记录的情形。

在反射全息图(-π/2＜θ_sig＜π/2and-π/2＜θ_ref＜3π/2)的情况下，[表达式32]中的符号变为[表达式39]。

$\mathrm{\&Delta;}{k}_Z=-\frac{k_W}{A_Z}(\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}+\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}})+\frac{k_W}{B_X}(\sqrt{C_{\mathrm{\&Delta;n}}-B_X^2{\sin }^2{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{sig}}}+\sqrt{C_{\mathrm{\&Delta;n}}-B_X^2{\sin }^2{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ref}}})$

…[表达式39]

在反射全息图的情况下，优选的是根据[表达式39]来计算满足Δk_Z＝0(或满足与Δk_Z＝0非常接近的条件)的放大倍数变化Δm(或波长变化Δλ)。

此外，为了清楚起见，在此情况中，仅仅是当通过计算获得用于衍射效率的提高和均等化的Δm(或Δλ)的优化值时使用的方法是不同的。但是，在对于每一个温度变化ΔT设定的Δm和Δλ之间的关系满足图像模糊防止条件(诸如[表达式28]或[表达式30])这一点上，或者在温度补偿处理的细节上，与前面所述的那些相同。

此外，上面的说明是基于如下的假设进行的：通过设定放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的一个组合可以提高整个数据页的衍射效率。但是，例如，当物镜的NA较大并且记录材料的体积变化也较大时，理论上难以利用放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的一个组合来完全均等化整个数据页的衍射效率。

在这样的情况下，可以采用如下的方法：将一个页分成多个区域，以在各个区域中优化的再现条件执行再现，并且各个区域的再现数据被连接以恢复整个页的数据。作为一个极其简单的实例，可以是如下的方法：执行两次再现，就是说，执行基于用于提高页的中间部分的光学强度的放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的组合的再现和基于用于提高页的周边部分的光学强度的放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的组合的再现，用于一个全息图页的再现，然后再现数据被连接以获得整个页的再现数据。

在此情况下，理所当然的是，使得对于各个区域的再现设定的放大倍数变化Δm和波长变化Δλ的值满足先前提出的图像模糊防止条件，使得图像模糊的发生被防止。

而且，在前面的说明中已经列举了如下的情形：控制部分15执行用于基于关于放大倍数或波长的变化(Δm，Δλ)的信息设定放大倍数和波长的控制。但是，不容置疑的是，也可以基于放大倍数m或波长λ来执行设定放大倍数和波长的控制。在此情况下，在确定为温度补偿而设定m和λ的值时，优选的是，在各个表达式中，用m-1替换Δm，用λ-1替换Δλ。此外，存储在调节值表16a(或16b)中的调节值变为放大倍数m和波长λ。

此外，虽然在前面的说明中列举了利用透射液晶板执行用于产生信号光或参考光的强度调制的情形，但是，也可以利用其它结构执行空间光强度调制。例如，可以采用如下结构：由执行入射光的偏振方向控制的反射液晶器件(诸如FLC(铁电液晶))和偏振分束器的组合执行强度调制，或者利用DMD(Digital Micromirror Device：注册商标)执行强度调制。执行强度调制以产生信号光和参考光的结构不限于实施方式中列举的那些。

此外，虽然在前面的说明中列举了本发明被应用于能够执行记录和再现两者的记录/再现设备，但是本发明也可以被适当地应用于不具有记录功能的只再现式设备(再现设备)。

本发明包含与2008年11月20日递交日本专利局的日本在先专利申请JP 2008-296570和2009年1月19日递交日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-008845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。

Claims (6)

1.一种再现设备，包括：

波长可调谐光源，其输出光而使得波长可变，所述光照射全息记录介质，信息通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而被记录在所述全息记录介质中；

光学系统，其利用基于从所述波长可调谐光源发射的光产生的所述参考光通过物镜照射所述全息记录介质，并且包含倍数改变部分，所述倍数改变部分改变入射在所述物镜上的所述参考光的放大倍数；

温度检测部分，其检测所述全息记录介质的温度；以及

控制部分，其在响应于由所述温度检测部分检测温度的结果而设定所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长时，执行控制，使得所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长满足条件：

$\mathrm{\&Delta;m}=\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W}$

其中，λ_W是记录波长，Δm是所述参考光相对于记录时的放大倍数变化，Δλ是所述波长可调谐光源相对于记录波长的波长变化。

2.如权利要求1所述的再现设备，还包括存储部分，所述存储部分存储表信息，其中，满足所述条件的调节值的组合被存储在所述表信息中，作为被对应于再现时所述全息记录介质相对于记录时的温度的温度变化而设定的、对于所述放大倍数和所述波长的调节值的组合，

其中，关于在全息记录时检测的所述全息记录介质的温度的信息被记录在所述全息记录介质中，作为记录时的温度信息，

其中，所述控制部分基于从所述全息记录介质再现的记录时的温度信息和从由所述温度检测部分检测的再现时的温度信息计算的温度变化，获取与根据所述表信息计算出的温度变化对应的对于所述放大倍数和所述波长的调节值，并且所述控制部分基于所获取的调节值执行用于设定所述倍数改变部分的倍数的控制和用于设定所述波长可调谐光源的波长的控制。

3.如权利要求2所述的再现设备，

其中，在所述全息记录介质中，对于各个记录部分记录所述记录时的温度信息，

其中，所述控制部分根据针对再现部分的、从所述全息记录介质再现的记录时的温度信息和由所述温度检测部分检测的再现时的温度信息，来计算所述温度变化。

4.一种再现方法，包括如下步骤：

检测全息记录介质的温度，其中，信息通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而被记录在所述全息记录介质中；以及

当响应于检测所述温度的温度检测结果而设定所述参考光的放大倍数和波长时，设定所述参考光的放大倍数和波长满足条件：

$\mathrm{\&Delta;m}=\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W}$

其中，λ_W是记录波长，Δm是所述参考光相对于记录时的放大倍数变化，Δλ是所述参考光相对于记录波长的波长变化。

5.一种再现设备，包括：

波长可调谐光源，其输出光而使得波长可变，所述光照射全息记录介质，信息通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而被记录在所述全息记录介质中；

光学系统，其利用基于从所述波长可调谐光源发射的光产生的所述参考光通过物镜照射所述全息记录介质，并且包含倍数改变部分，所述倍数改变部分改变入射在所述物镜上的所述参考光的放大倍数；

温度检测部分，其检测所述全息记录介质的温度；以及

控制部分，其在响应于由所述温度检测部分检测所述温度的结果而设定所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长时，执行控制，使得所述参考光的放大倍数和所述波长可调谐光源的波长满足条件：

$1+\mathrm{\&Delta;m}=\frac{1}{(1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X)}(1+\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W})$

其中，λ_W是记录波长，Δm是所述参考光相对于记录时的放大倍数变化，Δλ是所述波长可调谐光源相对于记录波长的波长变化，σ_X是因所述全息记录介质的记录材料的单体的聚合而在记录表面面内方向上的记录材料收缩率，C_TEX是所述记录材料的线膨胀系数，ΔT是相对于记录时的温度变化。

6.一种再现方法，包括如下步骤：

检测全息记录介质的温度，其中，信息通过利用信号光和参考光之间的干涉条纹形成全息图而被记录在所述全息记录介质中；以及

当响应于检测所述温度的温度检测结果而设定所述参考光的放大倍数和波长时，设定所述参考光的放大倍数和波长满足条件：

$1+\mathrm{\&Delta;m}=\frac{1}{(1+C_{\mathrm{TEX}}\mathrm{\&Delta;T}+{\mathrm{\&sigma;}}_X)}(1+\frac{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}{{\mathrm{\&lambda;}}_W})$

其中，λ_W是记录波长，Δm是所述参考光相对于记录时的放大倍数变化，Δλ是所述参考光相对于记录波长的波长变化，σ_X是因所述全息记录介质的记录材料的单体的聚合而在记录表面面内方向上的记录材料收缩率，C_TEX是所述记录材料的线膨胀系数，ΔT是相对于记录时的温度变化。

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