CN101783149A - 记录/再现方法和全息记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了记录/再现方法和全息记录介质。记录/再现方法通过用作为记录/再现光的信号光和/或参照光通过物镜照射全息记录介质来执行全息图的记录/再现，所述全息记录介质具有记录层，通过信号光与参照光之间的干涉条纹来将信息记录在记录层中，所述记录/再现方法包括以下步骤：设定记录/再现光的焦点位置，使得从全息记录介质的表面到记录/再现光的焦点位置的距离大于从所述表面到记录层的下层侧表面的距离，并用其焦点位置已经被设定的记录/再现光照射包括角度选择反射层的全息记录介质，所述角度选择反射层形成在记录层下方并具有根据光入射角度的选择性光反射/透射特性。

Description

记录/再现方法和全息记录介质

技术领域

本发明涉及对全息记录介质执行再现的再现设备和再现方法，在所述全息记录介质中通过信号光与参照光之间的干涉条纹形成的全息图来执行信息记录。

背景技术

例如，如日本未经审查的专利申请公布No.2007-79438所揭示的，通过形成全息图来执行数据记录的全息记录/再现方法是公知的。在此全息记录/再现方法中，在记录时，产生与记录数据相对应地经历空间光调制(强度调制)的信号光和具有预先设定的预定光强度图案的参照光，并且将参照光照射全息记录介质以在全息介质上形成全息图，从而执行数据记录。

此外，在再现时，参照光照射记录介质。这样，通过用与记录时的参照光相同的参照光(具有与记录时相同的强度图案)照射在记录时通过信号光和参照光的照射形成的全息图，可以获得与记录信号光相对应的衍射光。即，如上所述获得与记录数据相对应的再现图像(再现信号光)。通过用图像传感器(例如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光，使记录数据再现。

此外，作为这种全息记录/再现方法，使用所谓同轴方法，其中参照光和信号光布置在相同光轴上以通过共用的物镜照射全息记录介质。

图21、22A和22B是图示使用共轴方法的全息记录/再现的图。图21示意性地示出了记录方法，图22A和22B示意性地示出了再现方法。

此外，图21、22A和22B示出了使用具有反射膜的反射式全息记录介质100的情况。

首先，在该全息记录/再现系统中，如图21、22A以及22B所示，设置SLM(空间光调制器)101以在记录时产生信号光和参照光，并在并在再现时产生参照光。作为SLM 101，设置强度调制器，该强度调制器对入射光以像素单位执行空间光强度调制。例如可以使用液晶面板作为强度调制器。

在图21所示的记录时，通过SLM 101的强度调制产生信号光和参照光，信号光具有与记录数据对应的强度图案，而参照光具有预定强度图案。在共轴方法中，在信号光和参照光如图21所示处于相同的光轴上的条件下，对入射光执行空间光调制。在此情况下，一般而言，信号光布置在内侧，参照光处于信号光外侧，如图21所示。

由SLM 101产生的信号光和参照光通过物镜102而照射全息记录介质100上。由此，通过信号光与参照光之间的干涉条纹而在全息记录介质100上形成反映了记录数据的全息图。即，通过形成全息图来执行数据的记录。

另一方面，在再现时，如图22A所示，由SLM 101产生参照光(在此情况下，参照光的强度图案与记录时相同)。此外，参照光通过物镜102照射全息记录介质100。

通过用参照光照射全息记录介质100，如图22B所示，获得了与全息记录介质100中形成的全息图相对应的衍射光，从而获得了基于所记录数据的再现图像。在此情况下，如图22B所示，作为来自全息记录介质100的反射光，再现图像通过物镜102导向图像传感器103。

图像传感器103通过以像素单位接收如上所述引导的再现图像，并对于各个像素获得与所接收的光量对应的电信号，来获得与再现图像相关的检测图像。如上所述由图像传感器103检测到的图像信号成为记录数据的读出信号。

另外，由参照图21、22A和22B的说明可以理解，这种全息记录和再现方法中以信号光的单位对记录数据进行记录/再现。即，在这种全息记录和再现方法中，由信号光与参照光之间的一次干涉所形成的一个全息图(称为全息图页)被设定为记录/再现的最小单位。

这里，考虑如下情况：数据以全息图页的单位相继记录在全息记录介质100中。

在过去的光盘系统(例如，CD(紧致盘)或DVD(数字万用盘))中，记录介质制成为盘形，并且通过在驱动记录介质旋转的同时形成标记来记录数据。在此情况下，在记录介质中形成螺旋或同心圆形状的导引槽(轨道)，并且通过在控制光束点位置以跟随轨迹的同时形成标记来在记录介质上的预定位置处记录数据。

此外，在全息记录/再现系统中，考虑采用如下方法：在盘形的全息记录介质100中形成螺旋或同心圆形状的轨道，并通过相继地用信号光和参照光照射被驱动旋转的全息记录介质100，使得沿着轨道形成全息图页。

当采用如上所述在沿着轨道的位置处形成全息图页的方法时，需要执行记录/再现位置的控制，例如用于使光束点跟随轨道的寻轨伺服，或者访问预定地址的控制。

在实际条件下，考虑执行分立的在控制这种记录/再现位置时专用的激光照射。即，这是执行分立的用于全息图的记录/再现的激光的照射(用于信号光和基准光的照射的激光：用于记录/再现的激光)和用于控制全息图的记录/再现位置的激光(用于位置控制的激光)的方法。

为了实现如上所述的执行分立的用于位置控制的激光的照射的方法，全息记录介质100实际具有如图23所示的结构。

如图23所示，在全息记录介质100中，分立地形成其中记录全息图的记录层L4和其中通过基板L3上的凹凸结构记录用于位置控制的地址信息等的位置控制信息记录层。

具体而言，按从上层起的顺序，在全息记录介质100中形成覆盖层L1、反射层L2、基板L3、记录层L4、反射层L5和基板L6。形成在记录层L4下方的反射层L5被设置为使得当再现时照射使用用于记录/再现的激光的参照光并获得与记录层L4中记录的全息图相对应的再现图像时，再现图像作为反射光返回到设备侧。

此外，在基板L3中用导引记录层L4中的全息图的记录/再现位置的轨道形成为螺旋或同心圆形状。例如，通过使用凹坑顺序执行地址信息等的信息记录来形成轨道。

设置形成在基板L3上的反射层L2，以获得与基板L3中记录的信息相关的反射光。

这里，为了利用上述剖视结构适当地记录/再现全息记录介质100中的全息图，诸如信号光或参照光之类的用于全息记录/再现的激光应该透射通过形成在记录层L4上方的反射层L2。

考虑到此，在过去的全息记录/再现系统中，照射利用用于全息记录/再现的激光和用于位置控制的激光得到的具有不同波长的激光分量。例如，具有约405nm的波长λ的蓝紫色激光用作用于全息记录/再现的激光。另一方面，作为用于位置控制的激光，例如，具有约650nm的波长λ的红色激光。

此外，作为形成在记录层L4上方的反射层L2，使用使用于记录/再现的蓝紫色激光透射并使用于位置控制的红色激光反射的具有波长选择性的反射层。

通过采用这种构造，用于记录/再现的激光透射通过反射层L2，使得可以适当地执行全息图的记录/再现，并且用于位置控制的激光由反射层L2反射。由此，被反射的用于位置控制的激光可以合适地返回到设备侧。

图24是以简单方式(主要仅光学系统)图示作为现有技术中的示例的记录/再现设备的构造的图，该设备利用上述结构与全息记录介质100相对应地执行记录/再现。

首先，该记录/再现设备包括第一激光器1、准直透镜2、偏振分束器3、SLM 4、偏振分束器5、中继透镜6、光圈104、中继透镜7、二向色反射镜8、部分衍射元件9、四分之一波片10、物镜102、以及图像传感器103，它们被设置作为用于照射全息图的记录/再现所用的参照光和信号光的光学系统。

第一激光器1例如输出上述具有约405nm波长λ的蓝紫色激光作为用于全息图的记录/再现的激光。从第一激光器1发射的激光通过准直透镜2入射在偏振分束器3上。

偏振分束器3使入射激光中彼此垂直的线偏振光分量中的一个透射并使另一个线偏振光分量反射。在此情况下，偏振分束器3例如被配置为使p偏振光分离透射并使s偏振光分量反射。

因此，入射在偏振分束器3上的激光中的仅s偏振光分量被反射并导引到SLM 4。

SLM 4例如包括作为FLC(强诱电性液晶)的反射式液晶元件，并被配置为以像素单位控制入射光的偏振方向。

SLM 4通过针对各个像素根据来自图中的调制控制部分20的驱动信号将入射光的偏振方向改变90°或者不改变入射光的偏振方向，来执行空间光调制。具体而言，SLM 4被配置为以像素单位根据驱动信号执行偏振方向控制，使得对于驱动信号为ON的相随将偏振方向的角度变化设定为90°并对于驱动信号为OFF的像素将偏振方向的角度变化设定为0°。

如图24所示，从SLM 4出射的光(由SLM 4反射的光)再次入射在偏振分束器3上。

这里，在如图24所示的记录/再现设备中，利用根据入射光的偏振方向使用SLM 4和偏振分束器3的选择透射/反射特性而以像素单位进行的偏振方向控制，来执行以像素单位进行的空间光调制(称为光强度调制或简单地成为强度调制)。

图25A和25B示出了由SLM 4和偏振分束器3的组合实现的强度调制的图像。图25A示意性地示出了ON像素的光的光束状态，图25B示意性地示出了OFF像素的光的光束状态。

因为偏振分束器3如上所述使p偏振光透射并使s偏振光反射，所以s偏振光入射在SLM 4上。

在这种前提下，其偏振方向已经被SLM 4改变了90°的像素的光(驱动信号ON的像素的光)作为p偏振光入射在偏振分束器3上。然后，SLM 4中ON像素的光透射通过偏振分束器3并朝向全息记录介质100导引(图25A)。

另一方面，驱动信号为OFF且其偏振方向未被改变的像素的光作为s偏振光入射在偏振分束器3上。即，SLM 4中OFF像素的光被偏振分束器3反射以朝向全息记录介质100导引(图25B)。

这样，由偏振方向控制式SLM 4和偏振分束器3的组合来形成以像素单位执行光强度调制的强度调制部分。通过这样的强度调制部分，在记录时产生信号光和参照光，并在再现时产生参照光。

已经经历由强度调制部分进行的空间光调制的用于记录/再现的激光入射在偏振分束器5上。偏振分束器5还被配置为使p偏振光透射并使s偏振光反射。因此，从强度调制部分出射的激光(透射通过偏振分束器3的光)透射通过偏振分束器5。

透射通过偏振分束器5的激光入射在中继透镜系统上，在中继透镜系统中，中继透镜6、光圈104和中继透镜7按此顺序布置。如图24所示，中继透镜6使得已经透射通过偏振分束器5的激光束汇聚在预定焦点位置，并且中继透镜7将激光束汇聚成平行光之后转换为散射光。光圈104设置在由中继透镜6产生的焦点位置(傅里叶平面：频率平面)，并被配置为透射仅光轴周围预定范围内的光，并阻挡其他光。

全息记录介质100中记录的全息图页的尺寸由光圈104限制，使得能够提高全息图的记录密度(即，数据记录密度)。

透射通过中继透镜系统的激光入射在二向色反射镜8上。二向色反射镜8被配置为选择性地反射预定波长范围内的光。具体而言，在此情况下，二向色反射镜8被配置为选择性地翻身具有约405nm的波长λ的用于记录/再现的激光的波长范围内的光。

因此，已经通过中继透镜系统入射的用于记录/再现的激光入射在二向色反射镜8上。

由二向色反射镜8反射的用于记录/再现的激光通过部分衍射元件9和四分之一波片10入射在物镜102上。

部分衍射元件9和四分之一波片10被设置为防止在再现时由全息记录介质100反射的参照光(反射参照光)被导引到图像传感器103而成为针对再现光的噪声。

此外，将在下文描述用于抑制反射参照光的部分衍射元件9和四分之一波片10的操作。

物镜102由如图24所示的双轴机构12保持以可在聚焦方向和寻轨方向上移动。将在下文描述的位置控制部分19控制用于驱动物镜102的双轴机构12的操作，从而控制激光的光点位置。

用于记录/再现的激光在被物镜102汇聚之后照射全息记录介质100。

这里，如先前所述，在记录时，利用强度调制部分(SLM 4和偏振分束器3)进行强度调制产生信号光和参照光，并且信号光和参照光照射通过上述路径照射全息记录介质100。由此，通过信号光与参照光之间的干涉条纹在记录层L4中形成反映了记录数据的全息图，因此，实现了数据记录。

此外，在再现时，由强度调制部分产生仅参照光，并且仅参照光通过上述路径照射全息记录介质100。通过这样的参照光的照射，能够获得与记录层L4中形成的全息图相对应的再现图像，作为来自反射层L5的反射光。此再现图像通过物镜102返回到设备侧。

这里，根据的强度调制部分的先前操作，在再现时照射全息记录介质100的参照光(称为前往路径参照光)作为p偏振光入射在部分衍射元件9上。作为将在下文描述的，因为部分衍射元件9被配置为透射前往路径中的全部光束，所以基于p偏振的前往路径参照光透射通过四分之一波片10。透射通过四分之一波片10的基于p偏振的前往路径参照光被转换为沿着预定旋转方向的圆偏振光，并照射全息记录介质100。

照射全息记录介质100的参照光由反射层L5反射并作为参照光被导引到物镜102(返回路径参照光)。在此情况下，通过由反射层L5反射使返回路径参照光的圆偏振光的旋转方向被改变为与预定旋转方向相反的方向。由此，返回路径参照光透射通过四分之一波片10并被转换为s偏振光。

这里，将描述在上述偏振状态之后用于抑制反射参照光的部分衍射元件9和四分之一波片10的操作。

通过在参照光入射的区域(不包括中间部分)中形成具有根据线偏振光的偏振状态的选择性衍射特性(一个线偏振光分量被衍射而另一个线偏振光分量被透射)的偏振选择性衍射元件(例如液晶折射元件)，来获得部分衍射元件9。具体而言，设置在部分衍射元件9中的偏振选择性衍射元件被配置为透射p偏振光并衍射s偏振光。因此，前往路径中的参照光透射通过部分衍射元件9，并且仅返回路径中的参照光被部分衍射元件9衍射(抑制)。

由此，可以防止如下情况：作为返回路径光的反射参照光被检测对对于再现图像的噪声分量，因而S/N比降低。

此外，为清楚起见，部分衍射元件9上信号光入射的区域(再现图像入射在其上的区域)被形成为透射前往路径光和返回路径光两者。例如，该区域由透明材料形成或形成为孔。因此，在记录时的信号光和在再现时的再现光透射通过部分衍射元件9。

如以上到此的说明可以理解，在全息记录/再现系统中，参照光照射记录全息图，并利用衍射现象获得再现图像。但是，在此情况下，衍射效率通常为数个百分比或小于1％。因此，如上所述作为反射光返回到设备侧的参照光与再现图像相比具有极高的强度。即，在检测再现图像时，作为反射光的基准光变为难以忽视的噪声部分。

为此，由部分衍射元件9和四分之一波片10抑制反射参照光，使得S/N比可以显著提高。

如上所述在再现时获得的再现图像透射通过部分衍射元件9。如上所述，透射通过部分衍射元件9的再现图像由二向色反射镜8反射并接着通过中继透镜系统(中继透镜7→光圈104→中继透镜6)入射在偏振分束器5上。如从以上到此的说明也可以理解，因为来自全息记录介质100的反射光通过四分之一波片10转换为s偏振光，所以如上所述入射在偏振分束器5上的再现图像由偏振分束器5反射并接着入射在图像传感器103上。

因此，在再现时，由图像传感器103检测来自全息记录介质100的再现图像，并由图中的数据再现部分21执行数据再现。

此外，用于执行用于位置控制的激光的照射和检测用于位置控制的激光的反射光的光学系统也设置在如图24所示的记录/再现设备中。具体而言，光学系统包括图中的第二激光器14、准直透镜15、偏振分束器16、准直透镜17、以及光电检测器(PD)18。

第二激光器14输出具有约650nm的波长λ的上述红色激光作为用于位置控制的激光。从第二激光器14出射的光通过准直透镜15和偏振分束器16入射在二向色反射镜8上。这里，偏振分束器16也被配置为透射p偏振光并反射s偏振光。

如上所述，二向色反射镜8被配置为选择性地安设用于记录/再现的激光(在此情况下，405nm)。因此，来自第二激光器14的用于位置控制的激光透射通过二向色反射镜8。

与用于记录/再现的激光相似，透射通过二向色反射镜8的用于位置控制的激光通过部分衍射元件9、四分之一波片10和物镜102照射全息记录介质100。

此外，为清楚起见，因为设置了二向色反射镜8，所以用于位置控制的激光和用于记录/再现的激光在相同光轴上混合，并且混合光通过共用的物镜102照射全息记录介质100。即，以此方式，用于位置控制的激光的光束点和用于记录/再现的激光的光束点形成在记录表面的面内方向上的相同位置处。由此，因为执行将在下文描述的基于用于位置控制的激光的位置控制操作，所以将全息图的记录/再现位置控制为位于轨道上。

此外，由将在下文描述的位置控制操作(聚焦伺服控制)控制聚焦方向，使得用于位置控制的激光的焦点位置位于全息记录介质100的反射层L2上(见图24)。

在此情况下，在记录/再现设备中，执行调节，使得用于位置控制的焦点位置和用于记录/再现的激光的焦点位置彼此间隔开预定距离。具体而言，在此情况下，因为用于记录/再现的激光汇聚在紧接着位于记录层L4下方的反射层L5上，所以执行调节，使得用于记录/再现的激光的焦点位置位于相比用于位置控制的激光的焦点位置向深侧(下层侧)偏移从反射层L2的表面到反射层L5的表面的距离(参照图23)。

因此，因为执行了将用于位置控制的激光定位在反射层L2上的聚焦伺服，所以用于记录/再现的激光的焦点位置自动地位于反射层L5上。

在图24中，当用于位置控制的激光照射全息记录介质100时，获得了与反射层L2上的记录信息相对应的反射光。此反射光通过物镜102、四分之一波片10、部分衍射元件9和二向色反射镜8入射在偏振分束器16上。偏振分束器16反射已经如上所述通过二向色反射镜8入射的用于位置控制的激光的反射光(由全息记录介质100反射的用于位置控制的激光也通过四分之一波片10的作用而转换成s偏振光)。由偏振分束器16反射的用于位置控制的激光的反射光照射以通过准直透镜17汇聚在光电检测器18的检测表面上。

光电检测器18接收如上所示照射的用于位置控制的激光的反射光，将反射光转换为电信号，并将电信号转换为位置控制部分19。

位置控制部分19包括通过矩阵运算产生各种为位置控制所需的信号(例如对形成在反射层109上的凹坑序列的再现信号(RF信号)、寻轨误差信号和聚焦误差信号)的矩阵电路，以及控制所需部分(例如双轴机构12)的驱动的驱动控制部分。

虽然未示出，但在记录/再现设备中设置用于执行地址信息的检测或基于在心信号产生时钟的地址检测电路或时钟发生电路。此外，还设置了例如保持全息记录介质100以在寻轨方向(径向)上可移动的滑动驱动部分。

位置控制部分19通过基于地址信息或寻轨误差信号控制双轴机构12和滑动驱动部分来控制用于位置控制的激光的光束点位置。通过这样的光束点位置的控制，用于记录/再现的激光的光束点位置可以移动到所需地址，并可以在轨道上跟随(寻轨伺服控制)。即，通过光束点位置的这种控制来控制全息图的记录/再现位置。

此外，位置控制部分19还通过基于聚焦误差信号控制用于在聚焦方向上驱动物镜102的双轴机构12的操作来执行用于使用于位置控制的激光的焦点位置在反射层L2上跟随的聚焦伺服控制。如先前所述的，因为对这种用于位置控制的激光执行聚焦伺服控制，所以使用于记录/再现的激光的焦点位置在反射层L5上跟随。

发明内容

这里，在采用上述共轴方法的全息记录/再现系统中，对记录介质的偏斜(倾斜)的忍耐度较低。例如，与用于诸如BD(蓝光盘：注册商标)之类的当前高密度光盘的记录/再现系统中的倾斜容许量相比，倾斜容许量变得非常小。因此，在使用共轴方法的全息记录/再现系统中，重要的问题之一是提高在实际应用中的倾斜容许量。

通常，在光盘系统中由倾斜引起的再现信号的劣化主要由于慧形像差。而且在全息记录/再现系统中，由倾斜引起的慧形像差的发生显著地劣化再现信号。

这里，如上所述采用共轴方法的全息记录再现系统中的倾斜容许度小于诸如BD之类的当前光盘系统中的倾斜容纳度的原因在于记录/再现原理区别较大。

首先，将参照图26A和26B描述由倾斜引起的慧形像差的发生。图26A和26B是示意性地图示由倾斜引起的慧形像差的发生的图。图26A示出了在不存在倾斜时入射在全息记录介质100上的用于记录/再现的激光的状况，并且图26B示出了在将全息记录介质100中的覆盖层L1至基板L3、记录层L4和反射层L5示出的情况下、在发生倾斜时入射在全息记录介质100上的用于记录/再现的激光的状况。

首先如图26A所示，当激光入射在介质上时，除了中间光以外的、通过物镜102照射全息记录介质100的激光的角度根据全息记录介质100的折射率改变。在该记录/再现设备中，考虑到当激光入射在介质上时的这种角度改变，执行光学系统的调节以及物镜102与介质设定位置之间的距离的调节等，使得用于记录/再现的激光聚焦在反射层L5上。

如图26A所示，当不存在倾斜时，激光束的截面形状相对于光轴对称。此状态是不具有相差的状态。

另一方面，当在图26A的状态下发生倾斜时，光的形状如图26B所示改变。即，当倾斜发生时，光束的截面形状不对称，并且光束不像图26A那样汇聚在一个点上。由此，发生慧形像差。

由于慧形像差的发生(倾斜)，发生光的相差。即，图中示出了在用于记录/再现的光束中包括最外周部分(两个位置)的光束和中间光的总共三个光束。但是，当发生倾斜时，激光光轴相对于记录介质相对倾斜。因此，对于中间光，也发生入射时的角度改变。此外，当发生倾斜时，根据各最外周部分的光以与图26A所示的情况不同的角度通过介质传播。

由此，与图26A所示的情况相比，在各光中发生相差。

图27是用于比较当发生慧形像差时再现波前的图。图27中的(a)至(c)示出了在用于BD的记录/再现系统的情况下的再现波前，并且图27中的(d)至(f)示出了在全息记录/再现系统中的再现波前。

图27中的(a)和(d)示出了当由于倾斜发生慧形像差时原理光的中间部分中的再现波前。

图27中的(b)和(e)示出了当从RMS(均方根)值变为最小的位置(即，光强度变为最强)的位置观察发生慧形像差时的激光点时的再现波前。

此外，图27中的(c)和(f)示出了当RMS值为0.07λ时(所谓马雷查尔准则(Marechal criterion))的再现波前.

此外，在每个图中，再现波前由利用实线的圆表示，并且由虚线圆表示的面表示相差为零的波前(基准波前)。

这里，如图所示，在BD系统中，从记录介质表面到焦点位置的距离t(即，从记录介质表面到反射表面)是0.1mm。另一方面，在全息系统的情况下，t＝0.7mm。

此外，各记录介质的结构差异引起t的值的差异。在图27中的(a)至(f)所示的模拟中，在BD和全息两者的情况下，覆盖厚度(其被定义为从表面到记录层的距离)被设定为0.1mm。在BD的情况下，因为介质结构类似于“覆盖层→反射层(信息记录层)”，所以t的值被设定为与覆盖层的厚度相同的0.1mm。另一方面，在全息系统的情况下，介质结构类似于“覆盖层(包括反射层L2和基板L3)→记录层→反射层”。这里，因为记录层的厚度被设定为0.6mm，所以t的值对于相同的0.1mm的覆盖厚度变为0.7mm。

此外，物镜的NA和记录介质的折射率n在BD和全息系统两种情况下相同。即，NA＝0.85，并且记录介质的折射率n＝1.55。

首先，将描述BD的情况。

如图27中的(a)所示，在BD的情况下，当TILT＝1.14°时，原理光的中间部分中的再现波前相对于基准波前具有+λ～-λ的相差。

当TILT＝1.14°时，在光强度最大的位置处观察激光点时的再现波前变为如图27中的(b)所示的再现波前。在此情况下，再现波前相对于基准波前具有+0.33λ～-0.33λ的相差。在此情况下，如图所示，RMS值变为0.118λ。

此外，在BD的情况下，如图27中的(c)所示，符合马雷查尔准则(RMS＝0.07λ：光强度成为在没有像差情况下的约80％)的倾斜角TILT变为0.68°。在此情况下，如图所示，再现波前具有+0.20λ～-0.20λ的相差。

图27中的(d)示出了作为全息系统的情况下的再现波前的当TILT＝0.16°时的再现波前。首先，在全息系统的情况下，应该注意，如图所示存在多个再现波前。

这里，在全息记录/再现中，由来自SLM 4中大量像素的光形成参照光。即，来自大量像素的光通过物镜102照射全息记录介质100。通过信号光束(其是相似地来自大量像素的光)中的每个与来自参照光的大量像素的光束的每个之间的干涉形成全息图。

此外，由此也可以理解，在再现时由来自参照光的大量像素的光束中的每个来再现各个像素的记录信号光。即，在全息记录/再现系统中，存在由大量参照光束再现的大量再现图像的波前作为再现波前。

当不发生倾斜且不发生由慧形像差引起的参照光的相差时，大量再现波前是相同的。但是，当由于倾斜发生慧形像差时，在参照光中发生相差，存在由具有不同相位的多个光束再现的多个波前作为再现波前。因此，这些波前并不相同。

在此情况下，如果存在多个具有不同相位的再现图像，则再现光强度被抵消。由此，再现图像的强度显著降低。据此，在全息记录/再现系统中，当由于倾斜发生慧形像差时，光强度的降低变得明显。这是倾斜容许量较窄的原因。

再参照上述附图继续解释。

如图27中的(d)所示，在全息系统的情况下，在TILT＝0.16°时，再现波前相对于基准波前具有±λ(1.0λ)的相差。如图27中的(a)所示，在BD的情况下，在TILT＝1.14°时，相差是±λ。这是因为在BD的情况下t是0.1mm时，在全息的情况下t是0.7mm。

图27中的(e)示出了从RMS值最小的位置观察的情况。在全息系统的情况下，即使从RMS值最小的位置观察，再现波前的相差仍是±λ。在此情况下，RMS变为0.707λ，这是比相同条件下BD情况(图27中的(b))下更大的值。

图27中的(f)示出了在马雷查尔准则时的再现波前。在全息系统的情况下，马雷查尔准则时的倾斜角度TILT小于在BD情况下的倾斜角度，这是因为如上所述在再现时由参照光束之间的相差抵消了强度。在全息的情况下，马雷查尔准则时的倾斜角度是TILT＝±0.016°，这是BD情况下的约1/42。而且，在此情况下，再现波前具有±0.1λ的相差。

从以上解释也可以理解，尤其在采用共轴方法作为全息记录/再现方法时，由于记录/再现原理，当由于倾斜发生慧形像差时(当发生参照光束之间的相差时)再现信号的劣化显著大于当前光盘系统的情况。因此，在利用共轴方法的全息记录/再现系统中，重要的问题是提高实际应用中的倾斜容许量。

上述背景技术的示例在日本未经审查的专利申请公布No.2005-71557和No.2007-58129中揭示。

考虑到以上情况，根据本发明的实施例，提供了一种记录/再现方法，其通过用作为记录/再现光的信号光和/或参照光通过物镜照射全息记录介质来执行全息图的记录/再现，所述全息记录介质具有记录层，通过所述信号光与所述参照光之间的干涉条纹来将信息记录在所述记录层中，所述记录/再现方法包括以下步骤：设定所述记录/再现光的焦点位置，使得从所述全息记录介质的表面到记录/再现光的焦点位置的距离大于从所述表面到所述记录层的下层侧表面的距离，并用其焦点位置已经被设定的所述记录/再现光照射包括角度选择反射层的所述全息记录介质，所述角度选择反射层形成在所述记录层下方并具有根据光入射角度的选择性光反射/透射特性。

此外，根据本发明的另一个实施例，提供了一种全息记录介质，包括：记录层，通过信号光与参照光之间的干涉条纹来将信息记录在所述记录层中；以及角度选择反射层，其形成在所述记录层下方并具有根据光入射角度的选择性光反射/透射特性。

这里，假定物镜的数字孔径是NA，并且从全息记录介质的表面到记录/再现光的焦点位置的距离是t，则慧形像差的发生量W被表达为W∝NA3·t。即，可以通过减小物镜的NA或者通过减小作为从表面到焦点位置的距离的t的值，来抑制慧形像差的发生量W。

如先前参照图23所述，现有技术中的记录/再现光的焦点位置位于记录层的下层侧表面(反射层L5的上层侧表面，即反射表面)上。即，“t”的值是从记录介质表面到记录层的下层侧表面的距离。因此，“t”的值是包括覆盖层和记录层的厚度在内的相对较大的值。此外，根据这一点，在过去的全息记录/再现系统中，由倾斜引起的慧形像差的发生量趋于相对较大。

另一方面，根据本发明的实施例，“t”的值可以小于从记录介质表面到记录层的下层侧表面的距离。因此，可以相比现有技术更显著地抑制由倾斜引起的慧形像差的发生量W。

因此，因为可以抑制由倾斜引起的慧形像差，所以可以增大倾斜余量。

但是，在采用将焦点位置偏移到比现有技术中的情况更上层侧的方法的情况下，因为透射通过记录层的信号光和参照光的光状态与现有技术中的不同，所以在记录层中产生仅一些信号光束与参照光重叠的无用曝光部分(见图7或8)。

无用曝光部分是即使未执行有效信息记录仍消耗介质(记录材料)的部分。当执行多重全息记录时，无用曝光部分使得S/NR降低(S/N比)。即，如从这一点也可以理解的，这样的无用曝光部分降低了全息图的记录密度。

因此，在根据本发明的实施例的全息记录介质中，在采用使焦点位置偏移的方法中，如上所述将角度选择反射层设置在记录层下方。

这里，在通过共用的物镜照射信号光和参照光的共轴方法中，在信号光的介质入射角度与参照光的介质入射角度之间发生差异。由此，如果设置上述角度选择反射层，则根据信号光的入射角度和参照光的入射角度之间的差异，信号光(在再现时的再现光)可以被反射而参照光可以被透射。于是，如果仅参照光可以被选择性地透射，则在通常情况下由反射表面反射并再次透射通过记录层的参照光的分量(反射参照光)可以被抑制。结果，可以抑制上述无用曝光。此外，因为在此情况下仅参照光被透射并且再现光被反射，所以再现操作不会受到不利影响。

如上所述，根据本发明的实施例，在现有技术中位于记录层的下层侧表面(反射层的反射表面)上的记录/再现光的焦点位置被布置为更靠近记录介质表面。因此，可以比现有技术更大程度地抑制当倾斜发生时慧形像差的发生量。结果，可以增大倾斜容许量。

此外，在本发明中，未采用为了抑制慧形像差的发生量而减小物镜的NA的方法。因此，可以在不降低信息记录/再现密度的情况下提高倾斜容许量。

此外，在根据本发明的实施例的全息记录介质中，角度选择反射层设置在记录层下方。因此，可以有效地抑制在采用如上所述的焦点位置偏移方法的情况下的问题，即，记录层中的无用曝光。结果，可以提高记录密度。

附图说明

图1是图示作为过去示例(以及本实施例)的记录/再现设备的构造的图；

图2是图示在空间光调制器中设定的参照光区域、信号光区域以及间隙区域的图；

图3是图示在过去示例(以及本实施例)中设定的用于记录/再现的光的焦点位置的图；

图4是图示在执行与物镜的距离设定值和NA与再现倾斜容许量之间的关系相关的模拟之后的结果的图；

图5A和5B是图示当改变用于记录/再现的光的焦点位置时设定物镜与全息记录介质之间的距离的示例的图；

图6是图示由过去的记录/再现系统在全息记录介质中形成的全息图的形状；

图7是图示在过去示例(以及本实施例)中照射全息记录介质100的信号光和参照光及其返回路径光的状况的图；

图8是图示在过去示例(以及本实施例)中在全息记录介质中形成的全息图的形状的图；

图9是图示在过去示例(以及本实施例)中如何再现记录全息图的图；

图10是图示在过去情况中整个光学系统中的光的行为；

图11是图示在过去示例(以及本实施例)中在记录时用于前往路径光的整个光学系统中光的行为的图；

图12是图示在过去示例(以及本实施例)中在再现时用于返回路径光的整个光学系统中光的行为的图；

图13是图示在过去情况(以及本实施例)中在实际图像表面上前往路径光的位置等于返回路径光的位置的原因的图；

图14是图示对于倾斜容许量、衍射效率和SNR(S/N比)各项的模拟结果的图；

图15是图示作为本实施例的全息记录介质的剖视结构的图；

图16A和16B是图示角度选择反射层的具体光反射/透射特性的图；

图17是图示在本实施例中记录的全息图的图；

图18是图示角度选择反射层的具体构造示例的图；

图19是图示具有如图18所示结构的角度选择反射层的光反射/透射特性的图；

图20是图示光吸收层的具体构造示例的图；

图21是图示基于共轴方法的全息记录方法的图；

图22A和22B是图示基于共轴方法的全息再现方法的图；

图23是示出全息记录介质的结构示例的剖视图；

图24是图示作为过去示例的记录/再现设备的内部构造的图；

图25A和25B是图示由偏振方向控制式空间光调制器和偏振分束器的组合实现的强度调制的图；

图26A和26B是图示慧形像差的发生的图；并且

图27是图示在BD的情况下的再现波前和在全息系统的情况下的再现波前以用于比较的图。

具体实施方式

此后，将描述用于实现本发明的最佳实施方式(此后，称为实施例)。此外，以下述顺序给出描述。

<1.作为过去示例的全息记录/再现系统>

[1-1.记录/再现设备的构造]

[1-2.由倾斜引起的慧形像差的抑制]

(1-2-1.具体的抑制方法)

(1-2-2.具体的用于焦点位置偏移的方法)

(1-2-3.根据焦点位置偏移的光的行为的变化)

[1-3.模拟结果]

[1-4.前述示例的效果的结论]

<2.作为本实施例的全息记录/再现系统>

[2-1.过去示例中的问题]

[2-2.作为本实施例的全息记录介质]

[2-3.层结构的具体示例]

<3.修改方案>

<1.作为过去示例的全息记录/再现系统>

[1-1.记录/再现设备的构造]

图1示出了在描述本发明以前作为由申请人提出的过去示例的记录/再现设备的构造。此外，图1主要示出了记录/再现设备的光学系统的构造。

这里，将在下文描述的作为本实施例的全息记录/再现系统的特征主要在于全息记录介质的结构方面，并且该全息记录/再现设备的构造与如图1所示的相同。

首先，参照图1，全息记录介质100与如图23所示的相同。为清楚起见，在全息记录介质100中从上层侧到下层侧形成覆盖层L1、反射层L2、基板L3、记录层L4、反射层L5、以及基板L6。

此外，假定用于记录/再现的光所入射的表面是上表面，并且位于上表面的相反侧的表面是下表面，本文所指的“上层”和“下层”分别对应于上表面侧和下表面侧。

在此情况下，覆盖层L1由例如塑料或玻璃形成，并被设置为保护形成在覆盖层L1下方的反射层L2。

反射层L2和基板L3被设置为控制全息图的记录/再现位置，并且用于导引全息图在记录层L4中的记录/再现位置的轨道以螺旋或同心圆形状形成在基板L3中。在此情况下，通过利用凹坑序列执行地址信息等的信息记录，来形成轨道。通过例如溅射或气相沉积将反射层L2形成在基板L3的形成有轨道的表面(顶表面)上。

如先前所述，选择具有波长选择性的层作为反射层L2。在此示例中，也照射具有约405nm的波长λ的蓝紫色激光作为用于全息记录/再现的激光，并照射例如约650nm的波长λ的红色激光作为用于位置控制的激光，与上文所述的那些相似。由此，对于反射层L2，使用具有使用于全息记录/再现的蓝紫色激光透射并使用于位置控制的红色激光反射的波长选择性的反射层。

此外，其中可以通过根据照射光的强度分布而改变折射率来记录信息的材料被选择作为记录层L4的材料，并且由用于记录/再现的激光来执行全息图的记录/再现。

此外，设置形成在记录层L4下方的反射层L5的目的在于，当通过再现时参照光的照射来获得与记录层L4中记录的全息图相对应的再现图像时，再现图像作为反射光返回到设备侧。

形成在反射层L5下方的基板L6具有作为保护层的功能，与覆盖层L1相似。因此，基板L6由诸如塑料或玻璃之类的透明材料形成。

再参照图1继续本说明。

在记录/再现设备中，由芯轴电动机(未示出)将全息记录介质100保持为可旋转。在记录/再现设备中，用用于全息图的记录/再现的激光和用于位置控制的激光照射处于保持状态的全息记录介质100。

在图1中，由相同的附图标记表示如图24所示的记录/再现设备中的相同截面。如与图24的比较可见，此示例中的记录/再现设备具有与过去的记录/再现设备几乎相同的构造。此示例中的记录/再现设备通过从作为光源的第一激光器1照射记录/再现光来执行全息图的记录/再现，并还通过从作为光源的第二激光器14照射位置控制光来执行全息图的记录/再现位置的控制(还包括聚焦伺服)。

而且，还在此示例中的记录/再现设备中，采用共轴方法作为全息记录/再现方法。即，信号光和参照光布置在相同轴线上，并且信号光和参照光两者照射设定在预定位置处的全息记录介质，使得通过全息图的形成来执行数据记录。此外，在再现时，通过用参照光照射全息记录介质来获得全息图的再现图像(再现信号光)，由此可以再现记录数据。

在此示例中的记录/再现设备中，设置第一激光器1、准直透镜2、偏振分束器3、SLM 4、偏振分束器5、中继透镜6、中继透镜7、二向色反射镜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作为用于照射用于全息图的记录/再现的参照光和信号光的光学系统。

同样在此情况下，第一激光器1例如输出具有405nm的波长λ的蓝紫色激光作为用于全息图的记录/再现的激光。从第一激光器1发射的激光通过准直透镜2入射在偏振分束器3上。

同样在此情况下，由偏振分束器3和SLM 4形成对入射光执行空间光强度调制的强度调制部分。同样在此情况下，偏振分束器被配置为例如使p偏振光透射并使s偏振光反射。因此，入射在偏振分束器3上的激光中的仅s偏振光分量被反射并被导引到SLM 4。

SLM 4包括例如作为FLC(强诱电性液晶)的反射式液晶元件，并被配置为以像素单位控制入射光的偏振方向。

SLM 4通过针对每个像素根据来自图中调制控制部分20的驱动信号将入射光的偏振方向改变90°或者不改变入射光的偏振方向，来执行空间光调制。具体而言，SLM 4被配置为以像素单位根据驱动信号执行偏振方向控制，使得对于驱动信号为ON的相随将偏振方向的角度变化设定为90°并对于驱动信号为OFF的像素将偏振方向的角度变化设定为0°。

从SLM 4出射的光(由SLM 4反射的光)再次入射在偏振分束器3上。然后，通过SLM 4的ON像素的光(p偏振光)透射通过偏振分束器3，并且通过OFF像素的光(s偏振光)被偏振分束器3反射。结果，实现了SLM 4的以像素单位对入射光执行空间光强度调制(也简称为强度调制)的强度调制部分。

这里，当采用共轴方法时，如图2所示的每个区域被设定在SLM 4中，以将信号光和参照光布置在相同光轴上。

如图2所示，在SLM 4中，在包括中心(与光轴的中心对准)的预定圆范围内的区域被设定为信号光区域A2。此外，环形参照光区域A1被设定在信号光区域A2的外侧，并且在参照光区域A1和信号光区域A2之间具有间隙区域A3。

通过设置信号光区域A2以及参照光区域A1，可以发出信号光及参照光以位于相同光轴上。

此外，设置间隙区域A3作为用于防止在参照光区域A1内产生的参照光漏入信号光区域A2并变为信号光噪音的区域。

清楚起见，因为SLM 4的象素形状为矩形，故严格地讲信号光区域A2并非圆形。类似地，严格地讲参照光区域A1以及间隙区域A3并非环状。因此，信号光区域A2呈大致圆形，并且参照光区域A1以及间隙区域A3分别呈大致环状。

参照图1，调制控制部分20执行SLM 4的驱动控制，使得在记录时产生信号光和参照光，并在再现时仅产生参照光。

具体而言，在记录时，调制控制部分20产生使得SLM 4的信号光区域A2中的像素具有与供应的记录数据对应的ON/OFF图案、使参照光区域A1中的像素具有预先设定的预定ON/OFF图案并将其他像素关断的驱动信号，并将该驱动信号供应到SLM 4。通过由SLM 4基于驱动信号执行空间光调制(偏振方向控制)，获得了被布置为具有相同中心(光轴)的信号光和参照光，作为从偏振分束器3出射的光。

此外，在再现时，调制控制部分20通过使参照光区域A1中的像素具有预定的ON/OFF图案并将其他像素关断的驱动信号，来控制SLM 4的驱动。结果，仅产生参照光。

此外，在记录时，调制控制部分20进行操作，使得针对输入记录数据流的每个预定单位来产生信号光区域A2内的ON/OFF图案，以相继的方式产生其中针对记录数据流的每个预定单位存储数据的信号光。因此，数据以全息图页单位被相继地记录在全息记录介质100中(由信号光与参照光之间的一次干涉可记录的数据单位)。

在由偏振分束器3和SLM 4形成的强度调制部分中已经经历强度调制的激光入射在偏振分束器5上。偏振分束器5也被配置为使p偏振光透射并使s偏振光反射。因此，激光透射通过偏振分束器5。

透射通过偏振分束器5的激光入射在中继透镜系统上，中继透镜6和中继透镜7按此顺序布置在中继透镜系统中。如图所示，中继透镜6使得已经透射通过偏振分束器5的激光束汇聚在预定焦点位置，并且中继透镜7将汇聚为平行光之后的激光束转换为散射光。

透射通过中继透镜系统的激光入射在二向色反射镜8上。二向色反射镜8被配置为选择性地反射预定波长范围内的光。同样在此情况下，二向色反射镜8被配置为选择性地反射具有约405nm的波长λ的用于记录/再现的激光的波长范围内的光。因此，已经通过中继透镜系统入射的用于记录图/再现的激光被二向色反射镜8反射。

由二向色反射镜8反射的用于记录/再现的激光通过部分衍射元件9和四分之一波片10入射在物镜11上。同样在此情况下，通过在参照光所入射的区域中形成具有根据线偏振光的偏振状态的选择衍射特性(一个线偏振光分量被衍射，而另一个线偏振光分量被透射)的偏振选择衍射元件(例如液晶衍射元件)，来获得部分衍射元件9。具体而言，设置在部分衍射元件9中的偏振选择衍射元件被配置为使p偏振光透射并使s偏振光衍射。

此外，四分之一波片10被设定为使得光学参照轴线相对于入射光(在此情况下，p偏振光)的偏振方向轴线倾斜45°，并用作线偏振光/圆偏振光转换元件。

可以通过部分衍射元件9和四分之一波片10来防止由被获得作为来自全息记录介质100的反射光的返回路径参照光(反射参照光)引起的S/N比(S/N)的降低。换言之，作为p偏振光入射的沿前往路径的参照光传输通过部分衍射元件9。此外，在返回路径中的作为s偏振光通过全息记录介质100(反射层L5)、物镜11、和四分之一波片10入射的参照光(反射参照光)被部分衍射元件9衍射(抑制)。

如先前所述，与利用衍射现象获得的全息图的再现图像相比，反射参照光以非常大的强度进行照射。因此，反射参照光变为对抗再现图像的难以忽略的噪声分量。为此，如果将反射参照光导引到图像传感器13，则S/N比降低。可以通过利用部分衍射元件9和四分之一波片10抑制反射参照光，来防止这样的S/N比的降低。

同样在此情况下，部分衍射元件9的信号光所入射在其上的区域(即，再现图像入射在其上的区域)被形成为使得前往路径光和返回路径光两者透射。例如，该区域由透明材料形成或形成为孔。因此，在记录时的信号光可以适当地照射全息记录介质100，并且在再现时的再现图像可以被适当地引导到图像传感器13。

如图所示，物镜11被双轴机构12保持为可在靠近或远离全息记录介质100的方向(聚焦方向)上移动，并可在全息记录介质100的径向(寻轨方向)上移动。将在后文描述的位置控制部分19控制用于驱动物镜11的双轴机构12的操作，从而控制激光的光点位置。

用于记录/再现的激光在被物镜11汇聚之后照射全息记录介质100。

这里，如先前所述，在记录时，通过基于调制控制部分20的控制的强度调制部分(SLM 4和偏振分束器3)的强度调制，来产生信号光和参照光。因此，信号光和参照光通过上述路径照射全息记录介质100。结果，通过信号光与参照光之间的干涉条纹，将反射记录数据的全息图形成在记录层L4中。即，执行数据记录。

此外，在再现时，由强度控制部分基于调制控制部分20的控制而仅产生参照光，并且参照光通过上述路径照射全息记录介质100。通过这样的参照光的照射，可以获得与形成在记录层L4中的全息图相对应的再现图像，作为来自反射层L5的反射光。此再现图像通过物镜11返回到设备侧。

如上所述，在部分衍射元件9中，信号光入射区域是透射区域。因此，已经如上所述由全息记录介质100获得并已经透射通过物镜11和四分之一波片10的再现图像透射通过部分衍射元件9。透射通过部分衍射元件9的再现图像由二向色反射镜8反射，并接着通过如上所述的中继系统(中继透镜7→中继透镜6)入射在偏振分束器5上。因为通过四分之一波片10的功能将来自全息记录介质100的反射光转换为s偏振光，所以如上所述入射在偏振分束器5上的再现光被偏振分束器5反射并接着入射在图像传感器13上。

图像传感器13通过利用CCD(电荷耦合器件)传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器来形成，接收来自全息记录介质100的已经被如上所述导引的再现图像，并将再现图像转换为电信号以从而获得图像信号。如上所述获得的图像信号反映了在记录时被赋予给信号光的ON/OFF图案(即，“0”或“1”的数据图案)。即，由图像传感器13如上所述检测到的图像成为在全息记录介质100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部分21。

数据再现部分21通过针对SLM 4的像素单位中每个值(其包括在来自图像传感器13的图像信号中)的“0”和“1”的数据识别，并在需要时执行记录调制码的解码处理，来再现记录数据。

通过至此描述的构造，实现了利用第一激光器1作为光源基于用于记录/再现的光的照射的、全息图的记录/再现操作。

而且，除了上述用于全息图的记录/再现的光学系统之外，在如图1所示的记录/再现设备中设置了第二激光器14、准直透镜15、偏振分束器16、准直透镜17和光电检测器(PD)18作为光学系统(位置控制光学系统)。

在此位置控制光学系统中，第二激光器14输出上述具有约650nm的波长λ的红色激光，作为用于位置控制的激光。从第二激光器14出射的光通过准直透镜15和偏振分束器16入射在二向色反射镜8上。这里，偏振分束器16也被构造为使p偏振光透射并使s偏振光反射。

如上所述，二向色反射镜8被配置为使选择性地反射用于记录/再现的激光(在此情况下，λ是约405nm)的波长范围内的光。因此，来自第二激光器14的用于位置控制的激光透射通过二向色反射镜8。

与用于记录/再现的激光相似，透射通过二向色反射镜8的用于位置控制的激光通过部分衍射元件9、四分之一波片10和物镜11照射全息记录介质100。

此外，为清楚起见，因为设置了二向色反射镜8，所以用于位置控制的激光和用于记录/再现的激光在相同光轴上混合，并且混合光通过物镜11照射全息记录介质100。即，以此方式，用于位置控制的激光的光束点和用于记录/再现的激光的光束点形成在记录表面的面内方向上的相同位置处。结果，因为执行将在下文描述的基于用于位置控制的激光的位置控制操作，所以全息图的记录/再现位置被控制为成为沿着轨道的位置。

通过这样的用于位置控制的激光的照射，从全息记录介质100获得与反射层L2上的记录信息相对应的反射光。此反射光(称为位置控制信息反射光)通过物镜11、四分之一波片10、部分衍射元件9和二向色反射镜8入射在偏振分束器16上。偏振分束器16反射已经如上所述通过二向色反射镜8入射的用于位置控制的激光的反射光(由全息记录介质100反射的用于位置控制的激光也被四分之一波片10转换为s偏振光)。由偏振分束器16反射的用于位置控制的激光的反射光进行照射，以通过准直透镜17汇聚在光电检测器18的检测表面上。

光电检测器18包括多个光电检测器，接收如上所述通过准直透镜17照射的来自全息记录介质100的位置控制信息反映光，并获得与光接收结果相对应的电信号。结果，对反映了基板L3(其在反射层L2上)上形成的凹凸截形状的反射光信息(反射光信号)进行检测。

因此，位置控制部分19被设置为用于基于由准直透镜17获得的反射光信息来执行与全息图的记录/再现位置相关的各种位置控制，例如聚焦伺服控制、寻轨伺服控制和访问预定地址的控制。

位置控制部分19包括矩阵电路、用于执行伺服操作等的操作电路以及驱动控制部分，矩阵电路通过矩阵运算对于在反射层L5上形成的凹坑序列产生为位置控制所需的各种信号(例如再现信号(RF信号)、寻轨误差信号和聚焦误差信号)的矩阵电路，驱动控制部分控制诸如双轴机构12之类的所需部分的驱动。

虽然未示出，但是还在如图1所示的记录/再现设备中设置了用于基于再现信号来执行对地址信息的检测或时钟的产生的地址检测电路或时钟发生电路。此外，例如还设置将全息记录介质100保持为可在寻轨方向上滑动的滑动驱动部分。

位置控制部分19通过基于地址信息或寻轨误差信号控制双轴机构12和滑动驱动部分，来控制用于位置控制的激光的光束点位置。通过这样的光束点位置的控制，用于记录/再现的激光的光束点位置可以移动到所需地址并可以沿着轨道跟踪位置(寻轨伺服控制)。即，通过这样的光束点位置的控制来控制全息图的记录/再现位置。

此外，位置控制部分19还通过基于聚焦误差信号控制双轴机构12的用于在聚焦方向上驱动物镜11的操作，来执行聚焦伺服控制，以使用于位置控制的激光的聚焦位置在反射层L2上进行跟踪。因此，通过共用的物镜11照射的用于记录/再现的激光的聚焦位置(焦点位置)也维持为预定位置。

[1-2.由倾斜引起的慧形像差的抑制]

(1-2-1.具体的抑制方法)

如已经参照图26A和26B所述的，在光盘系统中，通常由于倾斜的发生而发生慧形像差。具体而言，如已经参照图27所述的，由于记录/再现原理，在采用共轴方法的全息记录/再现系统中，当由于倾斜发生慧形像差时再现信号的劣化显著大于当前光盘系统中的情况。即，基于共轴方法的全息记录/再现系统具有与过去的光盘系统相比而言倾斜容许量变得非常小的问题。

这里，假定成为对记录介质进行照射的激光的输出端的物镜的数字孔径是NA，并且从记录介质的表面到激光的焦点位置的距离是t，则慧形像差的发生量W被表达为W∝NA³·t。即，可以通过减小物镜的NA或者通过减小从记录介质表面到焦点位置的距离t的值，来减小慧形像差的发生量W。

考虑到这一点，申请人首先提出了通过减小值t来抑制由倾斜引起的慧形像差的发生量的方法。

这里，如先前参照图23所述，在现有技术中的记录/再现光的焦点位置位于为全息图的记录层设置的反射层的反射表面(反射层L5的上层侧表面：换言之，记录层L4的下层侧表面)上。即，“t”的值是从全息记录介质100的顶表面到反射层L5的反射表面的距离，并且是包括从覆盖层L1到记录层L4的厚度的相对较大的值。因此，在作为过去示例的全息记录/再现系统中，由倾斜引起的慧形像差的发生量W趋于相对较大。这陈伟使倾斜容许量较窄的主要原因。

考虑到这一点，在此示例中，t的值被设定为小于现有技术中的值。即，t的值被设定为小于现有技术中的“从全息记录介质100的表面到基板L3的反射表面的距离”。具体而言，通过将用于记录/再现的激光的焦点位置偏移到甚至全息记录介质100的表面附近，来将t的值设定为显著地小于现有技术中的值。

图3是图示在此示例中设定的用于记录/再现的激光的焦点位置的图。图3示出了全息记录介质100的剖视结构，还示出了用于位置控制的激光(图中的细实线)和用于记录/再现的激光(图中的粗实线)，两者一起照射全息记录介质100。此外，为了比较，图3还以粗虚线示出了在过去的记录/再现系统情况下的用于记录/再现的激光。

如图3所示，在此示例中，用于记录/再现的激光的焦点位置被设定在基板L3与记录层L4之间的界面上。换言之，焦点位置被设定在记录层L4的上层侧表面上。

在此情况下，可以通过图中表示为“D”的记录层L4的厚度，来减小距离t的值。

这里，假定被界定为从记录介质表面到记录层L4的距离(即，覆盖层L1+反射层L2+基板L3的厚度)的覆盖厚度是0.1mm，并且记录层L4的厚度是0.6mm，则在此示例中距离t的值可以减小为0.1mm，而在几点位置位于反射层L5的反射表面上的过去情况下，距离t的值为0.7mm。

因此，通过将用于记录/再现的激光的焦点位置偏移为比过去更靠近记录介质表面来减小距离t的值，可以有效地抑制由倾斜引起的慧形像差的发生量W。结果，与现有技术相比，可以改善(增大)倾斜容许量。

图4示出了执行与物镜11的NA的设定值以及距离t和再现倾斜容许量之间的关系相关的模拟之后的结果。此外，在图4中，全息记录介质100的折射率n被设定为1.55。

此外，倾斜容许量被表达为符合马雷查尔准则的倾斜角(λ＝0.07)。

此外，虽然倾斜容许量应该使用±来进行表达，但是为了图示的方便在图4中省略了±。

如图4所示的模拟结果清楚可见，同样在基于共轴方法的全息记录/再现系统中，NA和t较大程度地影响了倾斜容许量(慧形像差的发生量W)。此外，图4示出了：随着NA增大和t的值减小，倾斜容许量增大(即，抑制了慧形像差的发生量W)，相反，随着NA的值减小和t的值增大，倾斜容许量减小(即，增大了慧形像差的发生量W)。

此外，如先前参照图27所述，在过去的全息记录/再现系统中NA＝0.85且t＝0.7mm。在图4中，在此情况下的倾斜容许量是±0.016°。另一方面，在t＝0.1mm的此示例中，倾斜容许量是±0.113°。因此，根据如图4所示的模拟结果，可见在此示例中的倾斜容许量比现有技术中的增大为约七倍。

这里，还从图4所示的模拟结果或先前所述的关系表达式W∝NA³·t清楚的是，还可以考虑采用减小物镜11的NA的方法来抑制慧形像差的发生量W。但是，如果使NA较小，牺牲了信息记录/再现密度。通过像此示例那样采用调节焦点位置来减小t的值的方法，可以在不降低信息记录/再现密度的情况下改善倾斜容许量。

此外，最重要的一点在于，如上所述使焦点位置偏移的方法难以用于过去的光盘系统中。即，当在过去的光盘系统(例如DVD(数字万用盘)或BD(蓝光盘：注册商标))中使用于记录/再现的光的焦点位置偏移时，自然难以合适地执行数据记录/再现。但是，在全息记录/再现系统的情况下，由于记录/再现原理，即使用于记录/再现的光的焦点位置偏移，全息图也可以合适地记录在记录层中，并且能够合适地再现如上所述记录的全息图。即，在本发明中，注意到对于这种全息记录/再现系统独特的记录/再现原理，而采用通过使焦点位置偏移来抑制慧形像差的方法。

(1-2-2.具体的用于焦点位置偏移的方法)

可以通过使物镜与全息记录介质之间的距离比现有技术中的情况更大，来实现上述用于记录/再现的激光的焦点位置偏移。

图5A和5B是图示当改变用于记录/再现的光的焦点位置时设定物镜与全息记录介质之间的距离的示例的图。图5A示出了在使用物镜102的过去情况下的示例，图5B示出了在使用物镜11的此示例中的示例。

在每个图中，示出了仅过去情况下的物镜102和此示例中的物镜11、通过物镜102和物镜11照射全息记录介质100的用于记录/再现的激光、全息记录介质100的覆盖层L1至基板L3、记录层L4和反射层L5。

如图5A所示，在过去情况下，物镜102包括从光源侧起相继的透镜LZ1、透镜LZ2、透镜LZ3和透镜LZ4。在此情况下，具有最大曲率的透镜LZ4的厚度(图中的LT)被设定为LT＝4.20mm。

在过去的记录/再现设备中，如使用物镜102的图中所示，通过将从物镜102的出射表面到全息记录介质100的距离LT设定为LT＝1.125mm，使用于记录/再现的激光的焦点位置位于反射层L5上。

另一方面，在如图5B所示的此示例中，物镜11包括从光源侧起相继的与过去情况下的物镜102相似的透镜LZ1、透镜LZ2和透镜LZ3。但是，对于具有与物镜102中的透镜LZ4相等的最大曲率的透镜，使用具有厚度LT＝4.18mm的透镜LZ5，其比厚度LT＝4.20mm减小了0.02mm。

在此示例中，如上所述减小厚度LT的原因在于抑制由于使焦点位置偏移导致的球面像差。

而且，在此示例中，从物镜11的出射表面到全息记录介质100的距离Dst被设定为如图所示的Dst＝1.50mm，其已经比过去情况下的Dst＝1.125mm增大了约0.375mm。

通过如上所述物镜11的构造和对从物镜的出射表面到全息记录介质100的距离Dst的设定，在过去情况下位于反射层L5上的用于记录/再现的激光的焦点位置可以被偏移到记录层L4的上层侧表面(基板L3与记录层L4之间的界面)。具体而言，用于记录/再现的激光的焦点位置可以朝向上层侧偏移0.6mm。

这里，这样的对距离Dst的调节可以通过例如调节以可旋转的方式保持全息记录介质的芯轴电动机的介质保持部分的设定位置来执行。在本实施例的记录/再现设备中，这种介质保持部分的设定位置可以相比过去的记录/再现设备向远离物镜的一侧偏移。结果，如上所述将用于记录/再现的光的焦点位置设定在记录层的上层侧表面上方。

此外，根据此示例中调节距离Dst的方法，不仅使用于记录/再现的激光的焦点位置偏移，而且还相似地使用于位置控制的激光的焦点位置偏移。如先前参照图3所述，在此示例中，需要以与现有技术相同的方式将用于位置控制的激光的焦点位置设定在反射层L2上。即，在如本示例中那样将用于记录/再现的激光的焦点位置设定在记录层L4的上侧侧表面上的情况下，需要将用于位置控制的激光的焦点位置与用于记录/再现的激光的焦点位置之间的距离设定为“记录层L4的上层侧表面-反射层L2的反射表面”的距离。

考虑到这一点，在此示例中，预先调节光学系统(例如，调节准直透镜15的位置)，使得例如当用于位置控制的激光入射在物镜11上时通过改变准直，使用于位置控制的激光的焦点位置与用于记录/再现的激光的焦点位置之间的距离成为“记录层L4的上层侧表面-反射层L2的反射表面”的距离。

此外，可以考虑除了上述方法以外的使用于记录/再现的光的焦点位置偏移的各种方法。例如，可以通过物镜102的设计改变来实现用于记录/再现的光的焦点位置的偏移。在本发明中，使用于记录/再现的光的焦点位置偏移的具体方法不受具体限制，并且可以适当地采用针对实际实施例等进行优化的方法。

(1-2-3.根据焦点位置偏移的光的行为的变化)

这里，在如上所述用于记录/再现的光的焦点位置从反射层L5的反射表面偏移的情况下，光的行为自然变得与现有技术不同。

～所记录的全息图的变化～

由于使焦点位置偏移，在记录层L4中记录的全息图的形状变得与现有技术不同。这一点将参照图6至9进行描述。

这里，将描述对于图6至9共同的部分。

图6至9每个仅示出了物镜11(图6中为物镜102)以及全息记录介质100中的覆盖层L1至基板L3、记录层L4、和反射层L5的反射表面，并还示出了照射全息记录介质100的记录/再现光的状况。

如先前使用图1进行的解释清楚的是，在实践中，从反射层L5的反射表面反射的光(＝返回路径光)返回到前往路径光入射的那一侧。但是，在图6至9中，为了图示的方便，不仅返回路径光而且记录层L4、基板L3至覆盖层L1以及物镜11或物镜102均被示出为以反射表面为边界折返到与前往路径光入射的那一侧相反的一侧。

此外，图6至9中的平面SR表示由中继透镜系统6和7形成的SLM4的实像面(对于物镜的物体面)。此外，图中的平面Sob表示物镜11(在图6中，为物镜102)的光瞳面。

此外，在图6至9中，关于信号光，仅示出了对于总共三个像素的光束，它们是用于在信号光区域A2中的像素中位于与激光光轴一致的中间的一个像素的光束，以及用于另外两个像素的光束。此外，关于参照光，仅示出了与参照光区域A1内位于最外周部分处的两个像素相对应的光束。

首先，将参照图6描述由过去的记录/再现系统在全息记录介质100中形成的全息图的形状。

在过去情况下，用于记录/再现的光的焦点位置被设定在反射表面上。因此，在过去的记录/再现设备中，物镜102的焦距f成为从物镜的光瞳面Sob到反射表面的距离。

在此情况下，如图所示，信号光的每个光束和参照光的每个光束汇聚在反射表面上的一个点处。

在此情况下，信号光和参照光的光束(对于每个像素的光束)一旦如图所示汇聚在实像面SR上，则接着在散射光的状态下入射在物镜102上。然后，已经入射在物镜102上的光束在平行光的状态下入射在全息记录介质100的反射表面上的一个点上。

在用于记录/再现的光的焦点位置位于反射表面上的过去情况下，返回路径光的光路长度等于前往路径光的光路长度。因此，前往路径光和返回路径光每一者均具有以反射表面为中心轴的对称形状。结果，形成在记录层L4中的全息图也形成为如图中粗框线所示的以反射表面为中心轴的对称形状。

此外，为清楚起见，通过信号光和参照光之间的干涉形成全息图。因此，在记录层L4中信号光和参照光彼此重叠的部分中形成全息图。在共轴方法中，信号光和参照光照射记录介质以会聚在一个点处(在此情况下，在反射表面上)。因此，在此情况下形成的全息图的形状成为如图所示的沙漏形状。

此外，在图6中，因为原本返回前往路径光侧的反射光被示出为折返到相反侧，所以全息图的形状被示出为如上所述类似沙漏形状。但是，实际上，图中右半部分的全息图(梯形)被形成为与图中左半部分的全息图重叠。

图7示出了在用于记录/再现的光的焦点位置位于记录层L4的上层侧表面上的此示例中照射全息记录介质100的信号光和参照光以及其返回路径光的状况。

首先，当焦点位置位于记录层L4的上层侧表面上时，物镜11的焦距f变为从光瞳面Sob到记录层L4的上层侧表面的距离，其从图中清楚可见。

此外，在此情况下，在汇聚之后作为散射光的信号光和参照光如图所示照射记录层L4。

因此，在此情况下形成在记录层L4中的全息图的形状横为如图8中的粗框图所示的形状。

图9示出了再现如上所述记录的全息图的状况。

如至此的解释还可以理解，如果参照光照射形成在记录层L4中的全息图，则通过衍射现象输出记录信号光的再现光(再现图像)。图9示出了在再现时照射的参照光(前往路径)、通过参照光的照射获得的再现光、以及从反射表面反射的参照光(反射参照光：返回路径参照光)。此外，图9还示出了在记录时照射的信号光的轨迹。

～返回路径光的光线位置的变化～

这里，如图6和图7至9的之间的比较清楚的是，在焦点位置偏离反射表面的情况下的此示例中，发生前往路径光和返回路径光的位置偏差。

参照图10至12，将确认在过去情况下和此示例中整个光学系统中光的行为。

此外，同样在图10至12中，对于信号光仅代表性地示出用于三个像素的光束，并对于参照光仅代表性地示出用于两个像素的光束。

此外，在图10至12中，示出了整个光绪系统的构造中的仅SLM 4、中继透镜6和7、以及物镜11或102。此外，图10至12还示出了全息记录介质100。此外，各图中的平面Spbs表示偏振分束器5的反射表面，并且平面Sdim表示二向色反射镜8的反射表面。

图10示出了在过去情况下光的行为。此外，因为在过去情况下各光束经过的位置在前往路径和返回路径中相同，所以图是共同的。

如图所示，从SLM 4的各像素出射的光束在散射光的状态下通过平面Spbs(偏振分束器5)入射在中继透镜6上。在此情况下，来自各像素的出射光束的光轴是平行的。

入射在中继透镜6上的像素光束如图所示从散射光转换为平行光，并且除了激光光轴(整个激光通量的光轴)上的光束以外的各光束的光轴被折返到激光光轴侧。因此，在平面SF上，光束在平行光的状态下汇聚在激光光轴上。这里，平面SF是其上作为平行光的像素光束利用物镜汇聚在与焦点表面相似的激光光轴上并且是所谓傅里叶平面(频率平面)的平面。

如上所述汇聚在傅里叶平面SF上的激光光轴上的光束入射在中继透镜7上。但是，在此情况下，从中继透镜6出射的光束(不包括在包括激光光轴的中间中的像素的光束)与傅里叶平面SF上的激光光轴相交。因此，中继透镜6和中继透镜7中各光束的入射位置和出射位置的关系变为以激光光轴为中心对称。

如图所示光束通过中继透镜7被转换为汇聚光，并且光束的光轴变为平行。透射通过中继透镜7的各光束在平面Sdim(二向色反射镜8)上反射，并接着在如图9所示的实像面SR上的各位置处汇聚。在此情况下，透射通过中继透镜7的光束变为如上所述其光轴平行的光束。因此，在实像面SR上，光束的汇聚位置不重叠但变为不同的位置。

此外，在实像面SR之后的光的行为与先前在图6中描述的相同。

这里，图10示出了在平面Spbs上反射并接着被导引到图像传感器13(103)的再现光。再现光被导引到如图所示的图像传感器13的原因在于先前所述的由部分衍射元件9(和四分之一波片10)抑制反射参照光。

此外，为清楚起见，部分衍射元件9设置在实像面SR上或其附近。这是因为部分衍射元件9需要如上所述在信号光的区域和参照光的区域中选择性地使光透射/衍射。如果部分衍射元件9没有布置在获得与SLM 4(图像产生表面)相同图像的位置处，则难以合适地实现选择性的透射/衍射。

此外，在再现时，在与记录时照射的信号光相同的光束位置处获得再现光。即，再现光遵循着与图中信号光相同的位置到达平面Spbs，并接着在此平面Spbs上反射并导引到图像传感器13。在此情况下，从中继透镜6朝向平面Spbs出射的再现光是汇聚光，并且再现光束的光轴平行。因此，光束汇聚在图像传感器13的检测表面上不同的位置处。结果，在图像传感器13的检测表面上获得与实像面SR上的再现图像相同的图像。

图11示出了在此示例中光的行为以及在记录时前往路径光的行为。

在此情况下，从SLM 4到物镜11的光的行为与通常情况下相同。与现有技术的不同点在于用于记录/再现的光的焦点位置(即，透射通过图中物镜11的信号光和参照光的每个的汇聚位置)不位于反射层L5的反射表面上，而是偏移到基板L3和记录层L4之间的界面，如先前图7中所述。

图12示出了在此示例中在再现时返回路径光的行为。

此外，在图12中，在再现时通过物镜11照射全息记录介质100的作为前往路径光的参照光的前往路径光束、和在记录时照射的信号光(无色的光束)两者被示出为以全息记录介质100的反射表面为边界折返到相反侧。

如图7至9所示，在焦点位置从反射表面向上层侧偏移的此示例中，每个光束(除了包括激光光轴的中间的像素的光束以外)在物镜11的光瞳面Sob上的入射位置在前往路径光与返回路径光之间变化。具体而言，返回路径光的入射位置相比前往路径光的入射位置更靠外侧。因此，在此示例中，如图12所示的返回路径光的位置与如图11所示的前往路径光的位置不同。

此外，因为如上所述前往路径光在物镜11的光瞳面Sob上的入射位置与返回路径光在物镜11的光瞳面Sob上的入射位置不同，所以各光束在中继透镜7的光瞳面或者中继透镜6的光瞳面上的入射位置在前往路径光和返回路径光之间变化。因此，由利用中继透镜6和7的中继透镜系统形成的各光束的汇聚面的位置也在前往路径光和返回路径光之间变化。

具体而言，相比前往路径光，如果返回路径光在光瞳面Sob上的入射位置向外侧偏移，则返回路径光在中继透镜7的光瞳面上的入射位置向内侧偏移。因此，返回路径光的汇聚面(称作返回路径共轭面)向前往路径光的汇聚表面偏移，即，相比傅里叶平面SF向更靠近中继透镜7的位置偏移。

这里，应该注意，各光束在实像面SR(与图像传感器13的检测表面相同)上的汇聚位置与如图10或11所示的相同。即，因为各光束在实像面SR上的汇聚位置相同，所以与现有技术相似，可以在再现时由图像传感器13合适地检测再现图像。

这里，参照图13，将描述在实像面SR上前往路径光的位置和返回路径光的位置相同的原因。

此外，与图7至9相似，图13示出了实像面SR、物镜11的光瞳面Sob以及全息记录介质100中的覆盖层L1至基板L3、记录层L4、和反射层L5的反射表面，并还示出了在再现时从全息记录介质100输出的再现光。关于再现光，分别示出了总共三个光束，它们是对于中间的一个像素的光束，以及对于位置最外周部分处的两个像素的光束。此外，图13示出了在记录时作为前往路径光照射的信号光(图中无色的光束：示出了仅总共三个光束，它们是对于中间的一个像素的光束，以及对于位于最外周部分处的两个像素的光束)。此外，与图7至9相似，不仅返回路径光(在此情况下，再现光)而且覆盖层L1至记录层L4被示出为以反射表面为边界折返到相反侧。

这里，关于在记录时照射的信号光，假定位于图中最上侧部分处的光束是a和a，而位于最下侧部分处的光束是b。此外，关于再现光，假定位于最上侧部分处的光束是B，而位于最下侧部分处的光束是A。

此外，在实像面SR上，信号光束中光束a的汇聚位置(焦点位置)被设定为要求蓄压器压力Pa，并且光束b的汇聚位置被设定为Pb。相似地，实像面SR上的再现光束中光束A的汇聚位置被设定为PA，并且光束B的汇聚位置被设定为PB。

此外，在图13中，在不将再现光束中的光束A折返的情况下示出了图中的光束A′。这里，光束A与光束a平行。此外，在共轴方法中，光束a和光束b以相对于光轴相同的入射角度照射全息记录介质100。因此，光束A′成为与光束b平行的光。

这里，通过物镜的特征(凸透镜)，当如上所述平行的两个光束已经透射通过物镜11时，两个光束的汇聚位置在相距焦距f的焦平面(这里，实像面SR)上相同。因此，光束b在实像面SR上的汇聚位置Pb和光束A在实像面SR上的汇聚位置要求PA成为相同。

自然，对于光束a和光束B也满足这样的关系。因此，光束a在实像面SR上的汇聚位置Pa等于光束B在实像面SR上的汇聚位置PB。

通过这样的原理，即使用于记录/再现的光的焦点位置与反射表面偏移，各返回路径光束的汇聚位置和各前往路径光束的汇聚位置变得在实像面SR上相同。

再参照图12继续此说明。

如上所述，在实像面SR上各返回路径光束的汇聚位置和各前往光束的汇聚位置之间的一致意味着，各光束在实像面SR上的汇聚位置与过去情况下的相同。

因此，在再现时在实像面SR上获得的再现图像与过去情况(即，当焦点位置在反射表面上时)下的相同，使得在图像传感器13中能够如通常情况那样检测合适的再现图像。即，因为不会发生由于由焦点位置的偏移引起的前往路径光和返回路径光的位置之间的不一致而导致诸如再现图像的偏移或模糊之类的问题，所以可以合适地执行数据再现。

此外，如从以上解释可以理解的是，同样在采用使焦点位置偏移的方法的情况下，用于将用于记录/再现的光导引到全息记录介质100和将已经从全息记录介质100获得的再现光导引到图像传感器13的光学系统的构造除了物镜11之外与过去情况中的构造相同。因此，不需要改变构造。

[1-3.模拟结果]

图14示出了当已经执行了此示例中的焦点位置偏移时对于倾斜容许量、衍射效率以及SNR(S/N比)各项的模拟结果。

在图14中，不仅示出了当已经执行了此示例中的焦点位置偏移时对于倾斜容许量、衍射效率以及SNR(S/N比)各项的模拟结果，而且还作为比较示出了在其中焦点位置位于反射表面上的过去方法中对于各项的模拟结果。

关于此示例中的方法，图14中示出了在记录层的厚度被设定为600μm的情况和记录层被设定为300μm(其是600μm的一半)的情况两者中的结果。作为对于此模拟设定的具体条件，物镜的NA和用于记录/再现的光的波长λ被设定为NA＝0.85和λ＝0.405μm，其对于过去情况和此示例中的情况相同。

在过去情况中，覆盖厚度(覆盖层L1到基板L3的厚度)是0.1mm，并且记录层L4的厚度是0.6mm，t是0.7mm。另一方面，在此示例中，覆盖厚度是与过去情况相同的0.1mm，但是通过使焦点位置偏移到基板L3与记录层L4之间的界面，t为0.1mm。

首先，过去情况下的倾斜容许量是“±0.016°”，而此示例中的倾斜容许量在记录层L4的厚度是600μm和300μm两者的情况下均为“±0.68°”。因此，与过去情况相比，获得了容许量提高了约40倍的结果。

此外，假定过去情况下的衍射效率是“1”，则当记录层L4的厚度是600μm时的衍射效率是“1/3”，并且当记录层L4的厚度是300μm时的衍射效率是“1/4”。

这里，此示例中的衍射效率趋于小于过去情况下的衍射效率的原因在于所形成的全息图与先前在图6和7中比较的不同。例如，如图6可见，在过去情况下，在记录层L4中信号光和参照光彼此重叠的区域相对较大。但是，在此示例中，例如如图7或8所示，信号光和参照光彼此重叠的区域较小。尤其在反射表面之后的返回路径部分中，信号光和参照光之间重叠的程度较低。这是降低衍射效率的原因。

此外，衍射效率响应于记录层L4的厚度减小而降低的原因在于全息图的厚度也随着记录层L4变薄而减小。

但是，在SNR的比较中，本示例具有与过去情况相同或更高性能。具体而言，在记录层L4的厚度为600μm的情况下本示例中的SNR是“7”，而在过去情况下“SNR”是“6”。此外，当记录层L4的厚度为300μm时，SNR是“6”。因此，获得了与过去情况相近的值。

这里，在过去情况下，如图6所示，信号光和参照光汇聚在反射表面上。此外，如上所述汇聚在反射表面上的光束通过与前往路径相同的光束区域返回。即，在过去情况下，在记录层L4中，在前往路径和返回路径中形成相同的全息图。在此情况的示例中，这些全息图的深度在0至600μm的部分中相同。

另一方面，在焦点位置位于记录层L4的上层侧表面上的本示例中，如图7等可见，信号光和参照光在前往路径→返回路径中连续地传播。因此所记录的全息图的深度可以相比过去情况更大程度地延伸(图6和8的比较)。具体而言，在记录层L4的厚度被设定为600μm的情况下，可以记录具有0至1200μm的深度的全息图。此外，在反射层L2的厚度被设定为300μm的情况下，可以记录具有0至600μm深度的全息图。

在此情况下，在形成在记录层中的全息图中在远离焦点位置的部分中承载了高频信息。因此，当在记录层L4的厚度是600μm的相同条件下进行比较时，在可以形成更深的全息图的本示例中(即，全息图可以形成在进一步远离焦点位置的部分中)，可以记录具有更高频率的信息。此外，当记录层L4的厚度是300μm时，可以与过去情况相似地记录高频信息。

可以记录越多的高频信息，则再现图像可以更清楚。为此，如果记录层厚度的条件相同，则与过去情况下的SNR相比，在本示例中的SNR提高。此外，即使在本示例中的记录层厚度为过去情况下的一边，SNR也可以与过去情况下的SNR相等。

[1-4.前述示例的效果的结论]

如上所述，根据作为前述示例的记录/再现系统，可以通过使用于记录/再现的光的焦点位置偏移使得被定义为“从记录介质表面到用于记录/再现的光的焦点位置的距离”的t的值小于过去的情况，来抑制由倾斜引起的慧形像差的发生量W。

结果，可以提高倾斜容许量。

此外，在前述示例中，未采用减小NA值来抑制由倾斜引起的慧形像差的发生量W的方法。因此，可以在不牺牲信息记录/再现密度的情况下提高倾斜容许量。

此外，在前述示例中，用于记录/再现的光的焦点位置位于基板L3与记录层L4之间的界面(记录层L4的上层侧表面)上。因此，可以在记录层L4中形成信号光和参照光最窄处的高光强度。这在衍射效率方面是有利的。

此外，根据如图14所示的模拟结果，在记录层L4的厚度是300μm的前述示例中的SNR与过去情况下的相同。即，通过如前述示例那样的焦点位置偏移，即使记录层L4的厚度被设定为小于过去情况下的厚度(在此情况下为一半)，也可以抑制再现性能的降低。

如由此可以理解的，根据如前述示例中的方法，记录层L4的厚度可以被设定为小于过去情况下的厚度(根据模拟结果，记录层L4的厚度可以小至过去情况的一半)。如果记录层L4的厚度可以较小，则可以降低记录介质的制造成本。

<2.作为本实施例的全息记录/再现系统>

[2-1.前述示例中的问题]

根据如上所述的前述示例的焦点位置偏移方法，与现有技术相比可以显著提高倾斜容许量。

但是，在采用如前述示例那样的方法的情况下，通过由将焦点位置向上层侧偏移引起的光状态的变化，在记录层L4中产生无用的曝光部分。因此，介质(记录材料)容易被不必要地消耗。

这里，当焦点位置比如图7或8所示的过去情况更向上层侧偏移时，在记录层L4中信号光和参照光彼此重叠使得执行有效信息记录的部分几乎集中于在反射表面上反射之前的前往路径部分。结果，在反射之后的返回路径部分中的大部分中，仅一些信号光束与参照光重叠。即，反射之后的返回路径部分变为无用曝光部分。

无用曝光部分是即使在未执行有效信息记录时仍消耗介质(记录材料)的部分。当执行多重全息图记录时，无用曝光部分使S/N(S/N比)降低。即，如从这一点可以理解，这样的无用曝光部分是降低全息图的记录密度的原因。

[2-2.作为本实施例的全息记录介质]

当采用如前述示例中那样的焦点位置偏移方法时，因为在记录层L4中产生上述无用曝光部分，所以与过去情况相比记录密度趋于降低。

因此，在本实施例中，为了抑制由这样的无用曝光引起的记录密度的降低，使用如图15所示的全息记录介质HM代替过去的全息记录介质100。

此外，如上所述，根据本实施例的记录/再现设备的构造与前述示例中的相同。因此，将省略与根据本实施例的记录/再现设备的构造相关的解释。

如图15所示，本实施例中的全息记录介质HM与过去情况下的全息记录介质100的不同之处在于，反射层L5已经改变为角度选择反射层L7。此外，在基板L6下方形成吸收层L8。

角度选择反射层L7是具有取决于光入射角度而具有选择性的反射/透射特性的反射层。在此情况下，使用具有选择性地使以预定角度以上入射的光透射的特性的角度选择反射层L7。使用这种特性，在共轴方法中，布置在内侧并且其入射角度较小的信号光或再现光可以被反射，而布置在外侧并且其入射角度较大的参照光可以被透射。

图16A和16B是图示角度选择反射层L7的具体特性的图。图16A示出了信号光和参照光入射在全息记录介质HM的反射表面(角度选择反射层L7的上层侧表面)上的状况，而图16B示出了在假定横轴表示光入射角度且纵轴表示反射率的情况下角度选择反射层L7的光反射/透射特性。

这里，针对关于图16A中的反射表面的光的入射角度，位于最外周部分处的信号光束的入射角度被设定为θsig-o，而位于最内周部分处的参照光的入射角度被设定为θref-i。

如图16B所示，角度选择反射层L7具有使其入射角度等于或小于θsig-o的光反射并使其入射角度大于θsig-o的光透射的特性。具体而言，在入射角度等于或小于θsig-o的区域中的反射率，维持最大值(例如，几乎为“1”)。此外，当入射角度变为大于θsig-o时，反射率急剧降低，并且当入射角度达到特定入射角度时，反射率过渡为低反射率状态(理想地，过渡为几乎为“0“)。

图16B示出了当反射率在急剧降低之后达到最小值时的入射角度是θref-i的情况。

因此，因为所使用的角度选择反射层L7具有使入射角度等于或小于θsig-o的光反射并使得入射角度大于θsig-o的光透射的特性，所以参照光透射通过角度选择反射层L7。另一方面，在信号光的光束区域中的光(尤其是在再现时的再现光)如通常情况那样被角度选择反射层L7反射并返回到设备侧。

图17是图示在其中使用形成有角度选择反射层L7的全息记录介质HM的本实施例中在记录层L4中形成的全息图的图。

与图7相似，图17也仅示出了物镜11、覆盖层L1至基板L3、记录层L4和反射表面(在此情况下，角度选择反射层L7的反射表面)，并还示出了信号光和参照光每一者的状况。此外，同样在图17中，不仅返回路径光而且记录层L4、基板L3至覆盖层L1以及物镜11均被示出为以反射表面为边界折返到与前往路径光入射的那一侧相反的一侧。

如上所述，在此情况下，因为参照光透射通过角度选择反射层L7，所以在记录层L4中显著抑制了反射参照光。因此，显著抑制了在返回路径侧的介质消耗。即，显著抑制了无用曝光。例如，如果反射光的反射率是“0”，则在返回路径中不形成全息图。因此，在此情况下形成的全息图具有图中由粗框线所示的形状。

因此，因为抑制了反射参照光并显著抑制了返回路径中的无用曝光，所以在执行多重全息记录的情况下显著抑制了由无用曝光导致的S/N比的降低。结果，可以抑制记录密度的降低。

此外，如果能够如上所述显著抑制反射参照光，则也可以限制抑制在再现时由参照光的照射产生的杂散光。如果抑制了杂散光，则可以提高S/N比。

这里，在本实施例的全息记录介质HM中，如图15所示在基板L6下方设置吸收层L8。吸收层L8是被配置为吸收入射光的光吸收层。通过这样的吸收层L8，可以吸收已经被角度选择反射层L7选择性地透射的参照光。

[2-3.层结构的具体示例]

图18示出了角度选择反射层L7的具体结构示例。

如图18所示，角度选择反射层L7可以实现为多层结构。具体而言，角度选择反射层L7可以实现为SiO₂层(图中有色层)和Al₂O₃层交替层叠的多层结构。

在图18所示的示例中，SiO₂布置为多层结构中的最上层11和最下层13，作为角度选择反射层L7。然后，在最上层11与最下层13之间的中间部分12中，交替地层叠Al₂O₃层和SiO₂层，使得Al₂O₃层紧接着布置在最上层11以下，并且紧接着布置在最下层以上。

在此情况下，中间部分12中的各层的厚度被设定为用于记录/再现的光的波长λ的1/4。此外，最上层11和最下层13中SiO₂层的厚度被设定为中间部分12中各层厚度的1/2，即，λ/8。

此外，在中间部分12中，Al₂O₃层的数量是16，SiO₂层的数量是15，整个多层结构中的总层数是33。此外，Al₂O₃层的折射率是1.76，并且SiO₂层的折射率是1.45。

图19示出了当角度选择反射层L7形成为如图18所示的多层结构时角度选择反射层L7的特性。此外，在图中，由实线表示的特性是对于p偏振光的特性，并且由虚线表示的特性是对于s偏振光的特性。此外在此图中，横轴表示入射角度，且纵轴表示反射率。

根据如图19所示的特性，具有如图18所示结构的角度选择反射层L7可以选择性地使入射角度为约27°以上的大部分光束透射。

这里，如图16A所示的、位于最外周部分处的信号光束的入射角度θsig-o和位于最内周部分处的参照光束的入射角度θref-i由SLM 4的信号光区域A2的半径(称为“rs”)、参照光区域A1到最内周的半径(称为“rr-i”)、参照光区域A1到最外周的半径(称为“rr-o”)、物镜11的NA、以及记录介质的折射率(覆盖层L1到记录层L4的折射率)确定。

例如，关于信号光和参照光的尺寸，设定rs＝2.3mm、rr-i＝2.8mm、rr-o＝3.2mm、并且n＝1.5。

在此情况下，假定NA是0.85、物镜11的焦距f是3.765mm(rr-o/NA)。因此，入射角度是θsig-o＝24.0°并且θref-i＝29.7°。

当在记录/再现设备侧设定这样的条件时，具有如图18所示的多层结构的角度选择反射层L7可以合适地允许参照光透射通过。

此外，根据当设定rs、rr-i、rr-o和n的上述值时的计算，假定NA是0.75、角度f是4.267mm，入射角度θsig-o是25.9°，并且入射角度θref-i是21.1°。

此外，假定NA是0.65、焦距f是4.923mm，则入射角度θsig-o是22.3°，并且入射角度θref-i是18.1°。

角度选择反射层L7优选地被形成为具有以下特性，即仅选择性地透射根据如上所述的NA或信号光和参照光的尺寸以及由折射率n确定的入射角度θsig-o和θref-i的值的参照光。具体而言，优选地，角度选择反射层L7具有在如图16B或19所示的其中反射率急剧降低的区域位于入射角度θsig-o与入射角度θref-i之间的特性。

例如，在如图18所示的多层结构的情况下，可以通过设定形成各层的材料(折射率)或者设定各层的厚度，来调节反射/透射的边界角度。此外，可以通过层叠层的数量来调节反射率的降低角度(在图16B或19中反射率急剧降低的部分中反射率相对于入射角度的降低率)。

此外，为清楚起见，如图18所示的结构仅是示例，并且当然角度选择反射层L7也可以由其他结构实现。

图20示出了如图15所示的吸收层L8的具体结构示例。

如图20所示，吸收层L8可以由例如其中Cr层夹在Cr₂O₃层之间的结构来实现。

根据如上所述的本实施例，在采用作为前述示例的焦点位置偏移的方法的情况下，使用其中角度选择反射层L7形成在记录层L4下方的全息记录介质HM。因此，因为可以由角度选择反射层L7抑制照射记录层L4的反射参照光，所以可以有效地抑制对记录层L4的无用曝光。结果，可以提高记录密度。

此外，因为可以如上所述抑制反射参照光，所以也可以抑制由在再现时的参照光的照射产生的杂散光。结果，可以提高S/N比。这里，可以通过S/N比的提高来提高记录密度。因此，根据本实施例，也可以在抑制这种杂散光方面提高记录密度。

此外，在本实施例中，因为设置了吸收层L8，所以可以防止透射通过角度选择反射层L7的光泄漏到记录介质外部。结果，可以防止泄漏光对全息图的记录/再现的不良作用。

<3.修改方案>

虽然已经描述了本发明的各实施例，但是本发明不限于至此描述的具体示例。

例如，以上解释基于用于记录/再现的光的焦点位置被设定在从全息记录介质HM的表面到基板L3的反射表面。但是，根据对于慧形像差的关系表达式“W∝NA³·t”，无需多言，为了抑制由倾斜引起的慧形像差，焦点位置可以设定在位于物镜11侧而不是记录介质表面的位置(即，t值为负的位置)处。

此外，从以上关系表达式，也无需多言的是，考虑到抑制慧形像差，t＝0是最佳的。

在任意情况下，在本发明中，通过使记录介质表面与用于记录/再现的光的焦点位置之间的距离|t|小于记录介质表面与记录层的下层侧表面之间的距离(即，现有技术中该表面与焦点位置之间的距离)，可以比现有技术更佳地抑制由倾斜引起的慧形像差。结果，可以增大倾斜容许量。

此外，全息记录介质HM的结构不限于如图15所示的那样。

例如，与位置控制信息相关的记录层可以设置在全息图的记录层L4以下。具体而言，如图15所示的一对反射层L2和基板L3可以形成在角度选择反射层L7以下。在此情况下，因为基板L6形成在基板L3以下，可以去除L6。

例如，当采用这样的结构时，由角度选择反射层L7反射大部分用于位置控制的光。但是例如，如果外周部分中的光束通过角度选择反射层L7，则用于位置控制的光到达反射层L2。因此，可以获得反映了位置控制信息的光。此外，为清楚起见，当采用这样的结构时，不需要使反射层L2具有波长选择性。

在任意情况下，在本发明中，角度选择反射层设置在全息图的记录层以下。因此，因为可以由角度选择反射层选择性地使参照光透射，所以可以抑制无用曝光。此外，通过在信号光的光束区域中使光反射，可以在再现时使再现光适当地返回到设备侧。

此外，在至此的解释中，为了避免解释的复杂，对信号光和参照光进行空间光调制。但是，为了提高记录/再现性能，可以对记录时的信号光和参照光以及再现时的参照光赋予诸如二进制随机相位图案(包括相同数量的“π”和“0”)的随机相位图案。这样的相位图案的赋予可以例如通过设置所谓相位遮罩的光学元件来实现，相位遮罩利用凹凸的截面形状通过在入射时赋予光路长度差异来执行相位调制。

此外，在至此的解释中，已经解释了通过偏振方向控制式空间光调制器和偏振分束器的组合来实现用于产生信号光和参照光的强度调制的情况。但是，用于实现强度调制的构造不限于此。例如，可以利用能够由其自身执行强度调制的空间光调制器(例如DMD(数字微镜器件：注册商标)或如图21或图22A和22B所述的透射式液晶面板的SLM 101)来实现强度调制。

本申请包含与2009年1月16日递交给日本专利局的的日本在先专利申请JP 2009-007845所揭示的主题，其全文通过引用结合于此。

本领域的技术人员应该理解，只要各种修改、组合、子组合和替换落在所附权利要求及其等同方案的范围内，就可以根据设计要求和其他因素进行这些修改、组合、子组合和替换。

Claims (5)

1.一种记录/再现方法，其通过利用经物镜作为记录/再现光的信号光和/或参照光来照射全息记录介质来执行全息图的记录/再现，所述全息记录介质具有记录层，通过所述信号光与所述参照光之间的干涉条纹来将信息记录在所述记录层中，所述记录/再现方法包括以下步骤：

设定所述记录/再现光的焦点位置，使得从所述全息记录介质的表面到所述记录/再现光的所述焦点位置的距离大于从所述表面到所述记录层的下层侧表面的距离，并利用其焦点位置已经被设定的所述记录/再现光照射包括角度选择反射层的所述全息记录介质，所述角度选择反射层形成在所述记录层下方并具有取决于光入射角度的选择性光反射/透射特性。

2.一种全息记录介质，包括：

记录层，通过信号光与参照光之间的干涉条纹来将信息记录在所述记录层中；以及

角度选择反射层，其形成在所述记录层下方并具有取决于光入射角度的选择性光反射/透射特性。

3.根据权利要求2所述的全息记录介质，

其中，所述角度选择反射层被配置为使以预定入射角度或更大入射角度入射的光透射。

4.根据权利要求2所述的全息记录介质，

其中，所述角度选择反射层形成为多层结构。

5.根据权利要求2所述的全息记录介质，还包括：

光吸收层，其形成在所述角度选择反射层下方。

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