光信息记录装置与方法、光信息再现装置与方法以及 光信息记录再现装置与方法 【技术领域】
本发明涉及利用全息照相术将信息记录于光信息记录介质的光信息记录装置与方法，利用全息照相术从光信息记录介质再现光信息的光信息再现装置与方法，以及在利用全息照相术将信息记录于信息记录介质的同时，从光信息记录介质再现信息的光信息记录再现装置与方法。背景技术
利用全息照相术在记录介质中记录信息的全息照相记录的一般方法是，通过让包含图像信息的光和参考光在记录介质的内部叠加，将该时产生的干涉图形写入记录介质。再现被记录的信息时，通过向该记录介质照射参考光，通过由干涉图形产生的衍射再现图像信息。
近年来，用于超高密度光记录的体全息照相术，尤其是数字体全息照相术在实际领域得到了开发、应用，引人注目。所谓体全息照相术，就是主动利用记录介质的厚度方向来三维地记录干涉图形的记入方式，其特征在于衍射效率因厚度的增加而提高，可以利用多重记录实现增大记录容量地意图。所谓数字体全息照相术，就是虽然采用和体全息照相术相同的记录介质和记录方式，而记录的图像信息是限定于双值的数字图形的、面向计算机的全息照相记录方式。在数字体全息照相术中，例如模拟的绘画那样的图像信息，一旦数字化后就展开为二维数字图形信息，作为图像信息进行记录。再现时，对读出该数字图形信息进行译码，还原成原来的图像信息加以显示。由此，即使再现时信号噪声比(以下称SN比)多少有些下降，也能通过或进行微分检出，或给双值数据编码进行改错，极其逼真地再现原来的信息。
在利用全息照相术进行信息的记录与再现的传统的光信息记录再现方法中，基于要记录的信息来空间调制光的强度，从而产生信息光，再将该信息光和记录用参考光的干涉图形记录在记录介质中，这样就将信息记录下来。在将如此记录的信息再现时，用再现用参考光照射记录介质。而且，该再现用参考光因干涉图形而被衍射，产生对应于信息光的再现光。该再现光是跟信息光一样的光强度被空间调制的光。
在传统的光信息记录再现方法中，将再现用参考光入射到检出再现光的光检出器时，存在再现信息的SN比恶化的问题。因此，传统的光信息记录再现方法中，为了再现时能将再现光和再现用参照光进行空间分离，记录时往往让信息光和记录用参考光相互构成预定的角度入射到记录介质。这样，再现时产生的再现光，在和再现用参考光成预定角度的方向行进，因此，再现光和再现用参考光能够被空间分离。
但是，如上所述，记录时让信息光和记录用参考光相互构成预定的角度入射到记录介质，再现时将再现光和再现用参考光进行空间分离的场合，存在造成记录再现用光学系统大型化的问题。发明内容
本发明的目的在于提供：可在利用全息照相术进行信息的记录或再现的同时，使记录或再现用光学系统的结构小型化，且可使再现信息的SN比提高的光信息记录装置与方法、光信息再现装置与方法，以及光信息记录再现装置与方法。
本发明的光信息记录装置，是用以对包含用全息照相术记录信息的信息记录层的光信息记录介质进行信息记录的光信息记录装置，其中包括：
通过基于记录的信息来空间调制光相位，产生信息光的信息光产生部分；
产生记录用参考光的记录用参考光产生部分；以及
为了通过信息光和记录用参考光的干涉形成的干涉图形来记录信息，用信息光产生部分产生的信息光和记录用参考光产生部分产生的记录用参考光照射信息记录层的记录光学系统。
本发明的光信息记录装置中，通过光的相位被基于记录信息作了空间调制的信息光和记录用参考光，在光信息记录介质的信息记录层中记录信息。
本发明的光信息记录装置中，记录光学系统可以从信息记录层的同一侧面进行信息光与记录用参考光的照射，以同轴地配置信息光与记录用参考光。
并且，本发明的光信息记录装置中，信息光产生部分可以将调制后的光的相位设定在两个值中的任一个上，也可以设定在三个以上的值中的任一个上。
并且，本发明的光信息记录装置中，记录用参考光产生部分也可以产生相位被空间调制的记录用参考光。这时，信息光产生部分也可以按照根据记录的信息和记录用参考光相位的调制图形确定的相位的调制图形对光相位进行空间调制。
并且，本发明的光信息记录装置也可以进一步设置收纳了信息光产生部分、记录用参考光产生部分与记录光学系统的、上浮于光信息记录介质面的浮上型光学头本体。
本发明的光信息记录方法，是将信息记录在设有利用全息照相术记录信息的信息记录层的光信息记录介质中的光信息记录方法，其中包括：
通过基于要记录的信息对光相位进行空间调制来产生信息光的步骤；
产生记录用参考光的步骤；以及
将信息光和记录用参考光照射到信息记录层，通过由于信息光和记录用参考光在信息记录层中的干涉而产生的干涉图形进行信息记录的记录步骤。
本发明的光信息记录方法中，通过基于要记录信息对光相位进行空间调制的信息光和记录用参考光，在光信息记录介质的信息记录层中记录信息。
本发明的光信息记录方法的记录步骤中，可以在信息记录层的同一侧面进行信息光与记录用参考光的照射，以同轴地配置信息光与记录用参考光。
并且，本发明的光信息记录方法的信息光产生步骤中，可以将调制后的光的相位设定在两个值中的任一个值上，也可以设定在三个以上的值中的任一个值。
并且，本发明的光信息记录方法的记录用参考光产生步骤中，也可以产生相位经空间调制的记录用参考光。这时，信息光产生步骤也可以按照根据要记录信息和记录用参考光的相位调制图形确定相位的调制图形，进行光相位的空间调制。
本发明的光信息再现装置是利用全息照相术，从包括通过基于要记录的信息对光相位作了空间调制的信息光和记录用参考光的干涉形成的干涉图形来记录信息的信息记录层的光信息记录介质再现信息的光信息再现装置，其中包括：
产生再现用参考光的再现用参考光产生部分；
用再现用参考光产生部分产生的再现用参考光照射信息记录层的同时，收集通过再现用参考光的照射从信息记录层发生的再现光，该再现光和再现用参考光叠加而产生合成光的再现光学系统；以及
将由再现光学系统产生的合成光检出的检出部分。
本发明的光信息再现装置中，用再现用参考光照射光信息记录介质的信息记录层，由此，从信息记录层发生再现光。该再现光是其光相位对应于被记录的信息被空间调制的光。该再现光和再现用参考光叠加产生合成光。该合成光是其强度对应于被记录的信息被空间调制的光。通过将该合成光检出，使信息被再现。
本发明的光信息再现装置中，再现光学系统可以在信息记录层的同一侧面进行再现用参考光的照射和再现光的收集，以同轴地配置再现用参考光与再现光。
并且，本发明的光信息再现装置中，再现用参考光产生部分可以产生相位被空间调制的再现用参考光。
并且，本发明的光信息再现装置还可以包括再现用参考光产生部分、记录再现光学系统与检出部分，设有上浮于光信息记录介质面的浮上型光学头本体。
本发明的光信息再现方法是利用全息照相术，从包含通过基于要记录的信息对光相位作了空间调制的信息光和记录用参考光的干涉形成干涉图形记录了信息的信息记录层的光信息记录介质再现信息的光信息再现方法，该方法包括如下步骤：
产生再现用参考光的步骤；
在将再现用参考光照射信息记录层的同时，收集通过照射再现用参考光从信息记录层发生的再现光，该再现光和再现用参考光叠加而产生合成光的再现步骤；以及
将合成光检出的步骤。
本发明的光信息再现方法中，用再现用参考光照射光信息记录介质的信息记录层，由此，从信息记录层发生再现光。该再现光是对应于记录的信息对光相位作了空间调制的光。该再现光和再现用参考光叠加产生合成光。该合成光是对应于记录的信息对强度作了空间调制的光。通过将该合成光检出来再现信息。
本发明的光信息再现方法的再现步骤中，可以在信息记录层的同一侧面进行再现用参考光的照射和再现光的收集，以同轴地配置再现用参考光与再现光。
并且，本发明的光信息再现方法的产生再现用参考光的步骤中，也可以产生相位被空间调制的再现用参考光。
本发明的光信息记录再现装置，是对包含利用全息照相术记录信息的信息记录层的光信息记录介质记录信息的同时，从光信息记录介质再现信息的光信息记录再现装置，其中包括：
通过基于要记录的信息对光相位进行空间调制来产生信息光的信息光产生部分；
产生记录用参考光的记录用参考光产生部分；
产生再现用参考光的再现用参考光产生部分；
信息记录时，用信息光产生部分产生的信息光和记录用参考光产生部分产生的记录用参考光照射信息记录层，以通过信息光和记录用参考光在信息记录层的干涉形成的干涉图形来记录信息，信息再现时，用再现用参考光产生部分产生的再现用参考光照射信息记录层的同时，收集通过照射再现用参考光从信息记录层发生的再现光，让该再现光和再现用参考光叠加产生合成光的记录再现光学系统；以及
将通过记录再现光学系统产生的合成光检出的检出部分。
本发明的光信息记录再现装置中，信息记录时，通过光相位基于要记录的信息作了空间调制的信息光和记录用参考光，在光信息记录媒体的信息记录层记录信息。并且，信息再现时，用再现用参考光对光信息记录介质的信息记录层进行照射，由此，从信息记录层发生再现光。该再现光是对应已记录的信息对光相位作了空间调制的光。该再现光和再现用参考光叠加产生合成光。该合成光是其强度对应于被记录的信息被空间调制的光。通过检出该合成光，信息得以再现。
本发明的光信息记录再现装置的记录再现光学系统中，可以在信息记录层的同一侧面进行信息光、记录用参考光与再现用参考光的照射和再现光的收集，以同轴地配置信息光、记录用参照光、再现用参考光与再现光。这时，信息光产生部分、记录用参考光产生部分、再现用参照光产生部分，分别产生偏振方向相同的线偏振光的信息光、记录用参考光，再现用参考光；记录再现光学系统可以设有：将信息光与记录用参考光从第一线偏振光变换到圆偏振光，照射信息记录层，同时将从信息记录层发生的再现光从圆偏振光变换到相对于第一线偏振光的偏振方向正交的第二线偏振光的四分之一波片；根据偏振方向的不同，将通过四分之一波片前的信息光、记录用参考光与再现用参考光的光路和通过四分之一波片后来自光信息记录介质返回光的光路分离的偏振光分离光学元件。
并且，本发明的光信息记录再现装置中，记录用参考光产生部分也可以产生相位被空间调制的记录用参考光，再现用参考光产生部分也可以产生相位被空间调制的再现用参考光。这时，信息光产生部分可以按照基于要记录信息和记录用参考光相位的调制图形确定的相位调制图形进行光相位的空间调制。
并且，本发明的光信息记录再现装置可以进一步装入：信息光产生部分，记录用参考光产生部分，再现用参考光产生部分，以及记录再现光学系统与检出部分；并设置上浮于光信息记录介质面的浮上型光学头本体。
本发明的光信息记录再现方法是利用全息照相术，在对包含记录信息的信息记录层的光信息记录介质进行信息记录的同时，从光信息记录介质再现信息的光信息记录再现方法，其中包括：
通过基于要记录的信息进行光相位的空间调制来产生信息光的步骤；
产生记录用参考光的步骤；
将信息光和记录用参考光照射到信息记录层，通过信息光和记录用参考光在信息记录层的干涉形成的干涉图形来记录信息的记录步骤；
产生再现用参考光的步骤；
在对信息记录层照射再现用参考光的同时，收集通过照射再现用参考光从信息记录层发生的再现光，该再现光和再现用参考光叠加而产生合成光的再现步骤；以及
将合成光检出的步骤。
本发明的光信息记录再现方法中，信息记录时，通过其光相位基于要记录信息被空间调制的信息光和记录用参考光，在光信息记录媒体的信息记录层中记录信息。并且，信息再现时，对光信息记录介质的信息记录层照射再现用参考光，由此，从信息记录层发生再现光。该再现光是与记录的信息相对应的、光相位被空间调制的光。该再现光和再现用参考光叠加而产生合成光。该合成光是与记录的信息相对应的、强度被空间调制的光。通过检出该合成光，信息得以再现。
本发明的光信息记录再现方法中，可以在信息记录层的同一侧面进行信息光、记录用参考光与再现用参考光的照射和再现光的收集，以同轴地配置信息光、记录用参考光、再现用参考光与再现光。
并且，本发明的光信息记录再现方法中，记录用参考光产生步骤也可以产生相位被空间调制的记录用参考光，再现用参考光产生步骤也可以产生相位被空间调制的再现用参考光。这时，也可以在产生信息光的步骤中，按照基于要记录信息和记录用参考光的相位调制图形确定的相位调制图形，进行光相位的空间调制。
本发明其他的目的、特征与效益，将在以下的说明中得到充分阐述。附图说明
图1是本发明实施例1的光信息记录再现装置中的信息记录原理的说明图。
图2是本发明实施例1的光信息记录再现装置中的信息再现原理的说明图。
图3是详细说明本发明实施例1的光信息记录再现装置中的信息再现原理的波形图。
图4是表示本发明实施例1的光信息记录再现装置中的光学头的截面图。
图5是表示本发明实施例1的光信息记录再现装置中的光学头的透视图。
图6是表示本发明实施例1的光信息记录再现装置的外观的平面图。
图7是用以说明本发明实施例1中一例跟踪错误信息的产生方法和跟踪伺服的方法的说明图。
图8是用以说明本发明实施例1中一例跟踪错误信息的产生方法和跟踪伺服的方法的说明图。
图9是表示本发明实施例1中的光相位空间调制器的主要部分的截面图。
图10是本发明实施例1中的光相位空间调制器及其外围电路的说明图。
图11是图9所示的光相位空间调制器中的薄膜线圈的平面图。
图12是表示一维磁性光子晶体的结构的说明图。
图13是用以说明图9所示的光相位空间调制器的作用的说明图。
图14是表示本发明实施例1中另一例光相位空间调制器的结构的截面图。
图15是用以说明图14所示的光相位空间调制器的作用的说明图。
图16是用以说明图14所示的光相位空间调制器的作用的说明图。
图17是说明本发明实施例2的光信息记录再现装置的信息记录原理的说明图。
图18是说明本发明实施例2的光信息记录再现装置的信息再现原理的说明图。
图19是详细说明本发明实施例2的光信息记录再现装置中的信息再现原理的波形图。
图20是表示本发明实施例3的光信息记录再现装置中的光学头的截面图。
图21是用以说明本发明实施例3中一例聚焦错误信息的产生方法的说明图。本发明的最佳实施例
以下，参照附图就本发明的实施方式进行详细说明。
[实施例1]
图1是本发明实施例1的光信息记录再现装置中的信息记录原理的说明图。
首先，参照图1，本实施例中采用的光信息记录介质的结构进行说明。本实施例中的光信息记录介质1包含由聚碳酸酯等形成的圆板状的透明衬底2，以及在该透明衬底2中的光的入、出射侧的相对侧，从透明衬底2开始依次设置的信息记录层3、气隙层4与反射膜5。信息记录层3是利用全息照相术记录信息的记录层，采用光被照射时其折射率，介电常数，反射率等光学特性随光的强度而变化的全息光学材料形成。作为全息光学材料，例如有杜邦(Dupont)公司出品的光聚合物(photopolymers)HRF-600(品名)，阿普里而斯(Aprils)公司出品的光聚合物ULSH-500(品名)等。反射膜5，例如，可由铝来形成。再有，光信息记录介质1中，也可以不设气隙层4，让信息记录层3和反射膜5相邻接。
接着，就本实施例的光信息记录再现装置中的信息记录原理，即本实施例的光信息记录方法进行说明。本实施例中，先产生信息光和记录用参考光，然后将信息光和记录用参考光照射在光信息记录介质1的信息记录层3上，通过信息光和记录用参考光在信息记录层3的干涉形成干涉图形进行信息的记录。信息光基于要记录的信息对光相位作空间调制而产生。
以下，参照图1，就本实施例的光信息记录方法作详细说明。再有，图1表示本实施例的光信息记录再现装置中一例记录再现光学系统中的一部分。该例中的记录再现光学系统中设有：与光信息记录介质1的透明衬底2侧相对的物镜11；以及在该物镜11中的与光信息记录介质1相对的一侧，从物镜11侧开始依次设置的分束器12与光相位空间调制器13。分束器12中设有半反射面12a，其法线方向相对于物镜11的光轴方向成45°倾斜。图1所示的记录再现光学系统还设有光检出器14，设置在从光信息记录介质1返回的返回光经分束器12的半反射面12a反射的方向上。光相位空间调制器13上有格子状排列的大量像素，通过选择各像素的出射光相位，就可以实现对光相位的空间调制。并且，光检出器14上有格子状排列的大量像素，可以检测出各像素上的感光强度。
在图1的示例中，通过光相位空间调制器13产生信息光和记录用参考光。向光相位空间调制器13入射相位与强度恒定的相干的平行光。信息记录时，光相位空间调制器13，在位于其一侧的一半区域13A，通过基于要记录信息选择每个像素的出射光相位，产生光相位被空间调制的信息光，而在另一侧的一半区域13B中产生全部像素的出射光相位相同的记录用参考光。
在光相位空间调制器13的区域13A中，将各像素调制后的光相位设定在相对预定的基准相位的相位差为+π/2(弧度)的第一相位和相对基准相位的相位差为-π/2(弧度)的第二相位中的任一个相位上。第一相位和第二相位之间的相位差为π(弧度)。再有，也可以在光相位空间调制器13的区域13A中，将各像素调制后的光相位设定在三个以上的值中的任一个值上。并且，在光相位空间调制器13的区域13B中，全部像素的出射光相位被设定在相对预定的基准相位的相位差为+π/2(弧度)的第一相位上。再有，也可以在光相位空间调制器13的区域13B中，将全部像素的出射光相位设定在第二相位上，也可以设定在跟第一相位与第二相位均不相同的固定相位上。
图1中，示出了光相位空间调制器13的入射光、光相位空间调制器1 3的出射光、光信息记录介质1被照射前物镜11的入射光以及分束器12的半反射面12a上反射的来自光信息记录介质1的返回光的相位与强度。再有，图1中，第一相位用符号＂+＂表示，第二相位用符号＂-＂表示。并且，图1中，强度的最大值用＂1＂表示，强度的最小值用＂0＂表示。
图1所示的例中，信息记录时，相位与强度一定的相干的平行光21入射到光相位空间调制器13上。入射至光相位空间调制器13的光中通过区域13A的光，其相位基于要记录的信息被空间调制而成为信息光22A。再有，信息光22A中，第一相位的像素和第二相位的像素之间的分界处强度局部地降低。另一方面，入射至光相位空间调制器13的光中通过区域13B的光，相位未被空间调制而成为记录用参考光22B。该等信息光22A与记录用参考光22B入射至分束器12，其一部分通过半反射面12a，并进而通过物镜11而成为会聚的信息光23A与会聚的记录用参考光23B，照射到光信息记录介质1上。信息光23A与记录用参考光23B，通过信息记录层3，在气隙层4和反射膜5的分界面上会聚成最小直径，然后被反射膜5反射。经反射膜5反射后的信息光24A与记录用参考光24B，成为扩散光，再次通过信息记录层3。
信息记录层3中，经反射膜5反射前的信息光23A和经反射膜5反射后的记录用参考光24B相干涉而形成干涉图形的同时，经反射膜5反射后的信息光24A和经反射膜5反射前的记录用参考光23B相干涉而形成干涉图形。然后，这些干涉图形在信息记录层3内被立体地记录。
经反射膜5反射后的信息光24A和记录用参考光24B，从光信息记录介质1出射，通过物镜11成为平行光的信息光25A和记录用参考光25B。该等光25A、25B，入射至分束器12，其一部分经半反射面12a反射，由光检出器14感光。
接着，说明本实施例的光信息记录再现装置中的信息再现的原理，即本实施例的光信息再现方法。本实施例中，产生再现用参考光，用该再现用参考光照射光信息记录介质1的信息记录层3，同时收集通过照射再现用参考光而在信息记录层3上发生的再现光，该再现光和再现用参考光叠加而产生合成光，该合成光被检出。
以下，参照图2就本实施例的光信息再现方法作详细说明。图2是表示本实施例的光信息记录再现装置中的信息再现原理的说明图。再有，和图1一样，图2表示本实施例的光信息记录再现装置中一例记录再现光学系统的一部分。
并且，图2示出了光相位空间调制器1 3的入射光、光相位空间调制器13的出射光、照射光信息记录介质1前的物镜11的入射光、以及经分束器12的半反射面12a反射的、来自光信息记录介质1的返回光相位与强度。图2中的相位与强度的表示方法跟图1的相同。
图2的示例中，信息再现时，，相位与强度一定的相干平行光31入射至光相位空间调制器13。信息再现时，光相位空间调制器13，将全部像素的出射光相位设定于相对预定的基准相位的相位差为+π/2(弧度)的第一相位上，产生再现用参考光32。将该再现用参考光32入射至分束器12，其一部分通过半反射面12a，进而通过物镜11会聚而成为再现用参考光33，照射至光信息记录介质1。再现用参考光33，通过信息记录层3，在气隙层4和反射膜5的分界面上会聚成最小直径，再由反射膜5反射。经反射膜5反射后的再现用参考光成为扩散光，再次通过信息记录层3。
在信息记录层3中，通过经反射膜5反射前的再现用参考光33，发生在反射膜5相对侧行进的再现光，同时，通过经反射膜5反射后的再现用参考光，发生在反射膜5侧行进的再现光。在反射膜5的对侧行进的再现光，保持原样从光信息记录介质1出射，在反射膜5侧行进的再现光，经反射膜5反射后，从光信息记录介质1出射。
这样，在再现时，来自光信息记录介质1的返回光34中含有再现光和经反射膜5反射后的再现用参考光。返回光34经物镜11而成为平行的返回光35，入射至分束器12，其一部分被半反射面12a反射，由光检出器14感光。入射至光检出器14的返回光35，含有再现光36和经反射膜5反射后的再现用参考光37。再现光36是光相位对应于信息记录层3中记录的信息被空间调制的光。图2中，为方便起见，分别表示了再现光36和再现用参考光37的相位与强度。但是，实际上，再现光36和再现用参考光37相互叠加而形成合成光，该合成光由光检出器14感光。合成光是其强度对应于记录的信息被空间调制的光。从而，由光检出器14检出合成光强度的二维图形，使信息得以再现。
如图1与图2所示，本实施例的光信息记录再现装置中，信息光、记录用参考光与再现用参考光的照射和再现光的收集在信息记录层3的同一侧面进行，以同轴地配置信息光、记录用参考光、再现用参考光与再现光。再有，图1中，照射至信息记录层3的信息光23A和记录用参考光23B，成为半圆形状截面的光束，但由于它们各构成截面为圆形的光束的一半，因此是同轴光束。
现参照图3，就上述再现光36、再现用参考光37与合成光作详细说明。图3中，(a)是再现光36的强度，(b)是再现光36的相位，(c)是再现用参考光37的强度，(d)是再现用参考光37的相位，(e)是合成光的强度。图3给出的是，关于将信息光的各像素的相位设定于相对基准相位的相位差为+π/2(弧度)的第一相位和相对基准相位的相位差为-π/2(弧度)的第二相位中的任一相位的示例。因此，在图3所示的例中，再现光36的各像素的相位跟信息光一样，成为第一相位和第二相位中的任一个。并且，再现用参考光37的各像素的相位全部成为第一相位。这里，将再现光36的强度和再现用参考光37的强度设为相等，如图3(e)所示，再现光36的相位成为第一相位的像素中，合成光的强度比再现光36的强度与再现用参考光37的强度大，在再现光36的相位成为第二相位的像素中，原理上合成光的强度应为零。
接着，就再现光相位和合成光的强度之间的关系作详细说明，涉及记录时信息光相位被设定于两个值中的任一个的场合和信息光相位被设定于三个以上的值中的任一个的场合。
所谓合成光，就是再现光和再现用参考光这两个光波叠加的产物。因此，设再现光的振幅与再现用参考光的振幅均设为a0，再现光和再现用参考光之间的相位差设为δ，则合成光的强度I由下式(1)表示。
I＝2a02+2a02cosδ
＝2a02(1+cosδ)
＝4a02cos2(δ/2) …(1)
由于再现用参考光的相位固定，并不取决于任何像素，从上式可知，合成光的强度I随再现光的相位而变化。并且，如信息光的相位被设于例如在+π/2(弧度)至-π/2(弧度)的范围内的n(n是2以上的整数)个值中的任一个值，则合成光的强度I也成为n个值中的任一个值。
这样，本实施例的光信息记录方法中，通过检出再现光和再现用参考光叠加而产生的合成光的强度的二维图形，可以再现通过由光相位基于要记录的信息被空间调制的信息光和记录用参考光之间的干涉形成的干涉图形记录在信息记录层3中的信息。
接着，就本实施例的光信息记录再现装置的结构进行说明。再有，本实施例的光信息记录再现装置，包含本实施例的光信息记录装置和本实施例的光信息再现装置。
图4是表示本实施例的光信息记录再现装置中的光学头的截面图。如图4所示，本实施例中，使用含有位置确定信息的光信息记录介质1。即，本实施例的光信息记录介质1中，如图4所示，在气隙层4和反射膜5的分界面上，在半径方向线状延伸的多个地址伺服区6以预定的角度间隔设置。相邻的地址伺服区6之间的扇形区间成为数据区7。地址伺服区6中，通过抽样伺服方式进行跟踪伺服用的信息和地址信息，预先通过凸痕等记录下来。再有，如后述，本实施例中不进行聚焦伺服。
如图4所示，本实施例的光信息记录再现装置包括光学头40，设置在光信息记录介质1的透明衬底2的对侧。该光学头40包含后述的各部件，其浮上型光学头本体41位于光信息记录介质1的上方。该光学头本体41内的底部上，经由支承台42固定有半导体激光器43，同时还固定有反射型的光相位空间调制器44和光检出器45。光检出器45的感光面上，装有微透镜阵列46。并且，在光学头本体41内的光相位空间调制器44与光检出器45的上方，设有棱镜块48。棱镜块48的半导体激光器43侧的端部的近傍，设有准直透镜47。并且，光学头本体41对着光信息记录介质1的面上形成开口部，该开口部位置设有物镜50。该物镜50和棱镜块48之间设有四分之一波片49。
光相位空间调制器44包含格子状排列的大量像素，通过将各像素上的出射光的相位设定在相差π(弧度)的两个值中的任一个值上，实现对光相位的空间调制。光相位空间调制器44还使出射光的偏振方向相对入射光的偏振方向偏转90°。
光检出器45含有格子状排列的大量像素，可以检出各像素的感光强度。并且，微透镜阵列46包含对着光检出器45的各像素感光面设置的多个微透镜。
作为光检出器45，可以采用CCD型固体摄像元件或MOS型固体摄像元件。并且，作为光检出器45，也可以采用MOS型固体摄像元件和信号处理电路在一个芯片上集成的智能光敏元件(例如，参照文献“O plus E，1996年9月，No.202，第93～99页”。)。由于该智能光敏元件传送速率高，具有高速运算机能，采用该智能光敏元件可以高速地实施再现，例如，能够以G位/秒数量级的传送速率进行再现。
棱镜块48包含偏振光分束器面48a和反射面48b。偏振光分束器面48a和反射面48b中，偏振光分束器面48a靠近准直透镜47设置。偏振光分束器面48a和反射面48b相互平行地设置，它们的法线方向均相对于准直透镜47的光轴方向倾斜45°。
光相位空间调制器44设置在偏振光分束器面48a的下方，光检出器45设置在反射面48b的下方。并且，四分之一波片49和物镜50，设置在偏振光分束器面48a的上方。再有，准直透镜47与物镜50可以是全息透镜。
棱镜块48对应于本发明中的偏振光分离光学元件。也就是，棱镜块48的偏振光分束器面48a，如后文所详述，因偏振方向不同，将通过四分之一波片49前的信息光、记录用参考光与再现用参考光的光路和通过四分之一波片49后从光信息记录介质1返回的返回光的光路分离。
图5是表示本实施例的光信息记录再现装置中的光学头的透视图。如图5所示，浮上型光学头本体41的对着光信息记录介质1的面上设有两个突出的导轨部51。导轨部51上对着光信息记录介质1侧的面为空气支承面。在导轨部51中的空气流入侧的端部的近傍设置斜面部52，这样使端部侧附近更加偏离光信息记录介质1。光学头本体41，通过从斜面部52流入的空气，在空气支承面和光信息记录介质1之间形成微小空隙，浮在光信息记录介质1的上方。物镜50设在两个导轨部51之间。光学头本体41浮上时，空气支承面和光信息记录介质1之间的空隙稳定于约为0.05μm。从而，本实施例的光学头40中，由于光学头本体41浮上时，物镜50和光信息记录介质1之间的距离大致保持一定，不需要进行聚焦的伺服随动。
图6是表示本实施例的光信息记录再现装置的外观平面图。如图6所示，光信息记录再现装置中设有：装上了光信息记录介质1的转轴54，以及使该转轴54旋转的转轴马达(未作图示)。光信息记录再现装置中还设有：其顶端在横跨光信息记录介质1的纹道的方向移动的滑动架55，以及驱动该滑动架55的音圈马达56。光学头40装在滑动架55的顶端。光信息记录再现装置中，通过滑动架55与音圈马达56，光学头40在横跨光信息记录介质1的纹道的方向移动，进行纹道的变换与跟踪伺服。
接着，就信息记录时的光学头40的作用进行说明。半导体激光器43发出相干的S偏振光。再有，S偏振光指偏振方向垂直于入射面(图4的纸面)的线偏振光，后述的P偏振光指偏振方向平行于入射面的线偏振光。
从半导体激光器43发出的S偏振的激光，经过准直透镜47而成为平行光，入射到棱镜块48的偏振光分束器面48a，经该偏振光分束器面48a反射后，入射至光相位空间调制器44。光相位空间调制器44的出射光，在位于一侧的半个区域中，成为光相位基于要记录的信息被空间调制的信息光，在另一侧的半个区域中，成为全部像素的出射光相位相同的记录用参考光。并且，光相位空间调制器44的出射光成为偏振方向被偏转90°的P偏振光。
由于作为光相位空间调制器44的出射光的信息光与记录用参考光是P偏振光，透过棱镜块48的偏振光分束器面48a，通过四分之一波片49后成为圆偏振光。该信息光与记录用参考光，经物镜50会聚后照射至光信息记录介质1。该信息光与记录用参考光，通过信息记录层3，在气隙层4和反射膜5的分界面上会聚成最小直径，再由反射膜5反射。经反射膜5反射后的信息光与记录用参考光成为扩散光，再次通过信息记录层3。如半导体激光器43的输出被设定为记录用的高输出功率，则如图1说明的那样，在信息记录层3上记录下由信息光和记录用参考光的干涉而形成的干涉图形。
从光信息记录介质1返回的返回光，通过物镜50后成为平行光，经四分之一波片49后成为S偏振光。该返回光，经棱镜块48的偏振光分束器面48a反射，再经反射面48b反射，经由微透镜阵列46而入射至光检出器45。
再有，在信息记录时，来自物镜50的光束通过光信息记录介质1的地址伺服区6的期间，半导体激光器43的输出，设定为再现用的低输出功率，同时光相位空间调制器44不作光相位调制，出射全部像素相位一致的光。基于此时的光检出器45的输出，可以获得地址信息与跟踪错误信息。
接着，就信息再现时光学头40的作用进行说明。信息再现时，半导体激光器43的输出，设定于再现用的低输出功率。从半导体激光器43出射的S偏振的激光，通过准直透镜47而成为平行光，入射至棱镜块48的偏振光分束器面48a，再由该偏振光分束器面48a反射，入射至光相位空间调制器44。光相位空间调制器44的出射光，成为全部像素的出射光相位一致的再现用参考光。并且，光相位空间调制器44的出射光，成为偏振方向被偏转90°的P偏振光。
作为光相位空间调制器44的出射光的再现用参考光，由于是P偏振光，透过棱镜块48的偏振光分束器面48a，并通过四分之一波片49后成为圆偏振光。该再现用参考光，经物镜50会聚后照射至光信息记录介质1。该再现用参考光，通过信息记录层3，在气隙层4和反射膜5的分界面上会聚成最小直径，再经反射膜5反射。经反射膜5反射后的再现用参考光成为扩散光，再次通过信息记录层3。如图2所示，通过再现用参考光，从信息记录层3产生再现光。
来自光信息记录介质1的返回光包含再现光和再现用参考光。该返回光，经物镜50而成为平行光，通过四分之一波片49后就成为S偏振光。该返回光，经棱镜块48的偏振光分束器面48a反射，再经反射面48b反射，然后通过微透镜阵列46入射至光检出器45。基于该光检出器45的输出，光信息记录介质1中记录的信息得以再现。
再有，信息再现时，来自物镜50的光束通过光信息记录介质1的地址伺服区6的期间，可以基于光检出器45的输出，获得地址信息与跟踪错误信息。
接着参照图7与图8，就本实施例中的跟踪错误信息的产生方法和跟踪伺服的方法之一例进行说明。该例中，在光信息记录介质1的地址伺服区6，作为用于跟踪伺服的位置确定信息，如图7(a)所示，光束82沿纹道80的行进方向，依次形成两个凹坑81A、一个凹坑81B与一个凹坑81C。两个凹坑81A位于图7中符号A所示的、将纹道80夹于中间的对称位置。凹坑81B位于图7中符号B所示的、偏离纹道80的侧面位置。凹坑81C位于图中符号C所示的、偏离纹道80的凹坑81B的对侧的位置。
如图7(a)所示，光束82在纹道80上准确行进的场合，光束82通过各位置A、B、C时光检出器45的总感光量，如图7(b)所示。即，通过位置A时的感光量最大，通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量相等，且比通过位置A时的感光量小。
另一方面，如图8(a)所示，光束82相对纹道80偏向凹坑81C行进的场合，光束82通过各位置A、B、C时光检出器45的总感光量，如图(b)所示。也就是，通过位置A时的感光量最大，通过位置C时的感光量较大，而通过位置B时的感光量最小。通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量之差的绝对值，随光束82偏离纹道80的程度而增大。
再有，未作图示，光束82相对纹道80偏向凹坑81B行进的场合，通过位置A时的感光量最大，通过位置B时的感光量较大，而通过位置C时的感光量最小。通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量之差的绝对值，随光束82偏离纹道80的程度而增大。
从上述可知，根据通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量之差，可以获知光束82偏离纹道80的方向与大小。从而，可以用通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量之差作为跟踪错误信号。凹坑81A作为检测通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量的定时基准。
本例中的跟踪伺服，具体按照以下方式进行。首先，检出光检出器45的总感光量最初达到峰值时的定时，即通过位置A时的定时。接着，以通过位置A时的定时为基准，预测通过位置B时的定时和通过位置C时的定时。接着，以预测的各定时，检出通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量。最后，检出通过位置B时的感光量和通过位置C时的感光量之差，作为跟踪错误信号。而且，基于跟踪错误信号驱动音圈马达56进行跟踪伺服，以使光束82始终跟踪纹道80。再有，光束82通过数据区7时，不进行跟踪伺服，保持当前的通过地址伺服区6时的状态。
再有，本实施例中的跟踪错误信息的产生方法和跟踪伺服的方法，并不限于上述的方法，例如也可以采用推挽法。这时，预先在地址伺服区6形成沿纹道方向的一列凹坑，作为用于跟踪伺服的位置确定信息，检出光检出器45的感光面中的入射光的形状的变化，产生跟踪错误信息。
接着，参照图9与第10图，就本实施例中的光相位空间调制器44的结构之一例进行说明。本例中的光相位空间调制器44是一种利用磁光效应的器件。图9是表示本例中的光相位空间调制器44的主要部分的截面图，图10是表示本例中的光相位空间调制器44及其外围电路的说明图。
如图9与图10所示，本例中的光相位空间调制器44中设有：由光磁材料构成的包含多个像素的磁化设定层111，各像素被分别独立设定磁化方向，通过磁光效应使入射光发生对应于磁化方向的偏振方向的旋转；多个对应该磁化设定层111的各像素设置的薄膜线圈112，作为产生用以独立设定各像素磁化方向的磁场的磁场发生元件；以及设于磁化设定层111和薄膜线圈112之间的、将入射光反射的反射层113。
磁化设定层111中，在邻接像素的分界处设有抑止磁畴壁移动的磁畴壁移动抑止部111b。磁畴壁移动抑止部111b，可以是如图9所示的突起。
图9与第10图中，符号111a0表示磁化方向朝下的像素(以下也称为：闭像素。)，符号111a1表示磁化方向朝上的像素(以下也称为：开像素)。
图11是表示薄膜线圈112的平面图。图11中，符号111A表示一个像素的区域。
图9与图10中，磁化设定层111的上侧面成为光的入射面。磁化设定层111，至少对使用的光具有透光性。所设置的薄膜线圈112，隔着反射层113跟磁化设定层111中的光的入射面的相对的面邻接。
反射层113具有导电性。各薄膜线圈112的一端，例如内侧端，跟反射层113连接。各薄膜线圈112的另一端，例如外侧端，跟各端子114连接。上述结构就是，由反射层113同时作为跟薄膜线圈112通电的两个导电通路中的一个通路，由端子114同时作为跟薄膜线圈112通电的两个的导电通路中的另一通路。
光相位空间调制器44中，在薄膜线圈112的与磁化设定层111相对的一侧还设有形成磁路120的一部分的、由软磁性材料构成的磁路形成部115，该磁路对应于由薄膜线圈112发生的磁场。在薄膜线圈112、端子114与磁路形成部115的周围，形成绝缘层116。
光相位空间调制器44中，邻接磁化设定层111的与薄膜线圈112相对的侧面还设有形成磁路120的另一部分的、由软磁性材料构成的软磁性层117，该磁路对应于由薄膜线圈112发生的磁场。软磁性层117至少对使用的光具有透光性。
如图10所示，各薄膜线圈112分别通过端子114、反射层113以及与它们连接的布线，跟各薄膜线圈112独立通电的驱动部102连接。驱动部102，例如以纳秒数量级的周期，向薄膜线圈112供给正或负的脉冲状的电流。并且，驱动部102由控制部103控制。
磁化设定层111具有大的矫顽力Hc、-Hc。而且，磁化设定层111，已被正方向磁化时，如施加绝对值超过Hc的负磁场，则磁化的方向反转；已被负方向磁化时，如施加绝对值超过Hc的正磁场，则磁化的方向反转。薄膜线圈112，产生绝对值超过Hc的正或负的磁场。与此形成对比，软磁性层117的矫顽力极小，在软磁性层117中，通过弱小的施加磁场就容易使磁化的方向反转。磁路形成部115的特性也跟软磁性层117相同。
作为磁化设定层111的材料，可以采用具有磁光效应的光磁材料，特别是最好采用磁性柘榴石薄膜或一维磁性光子晶体。
作为磁性柘榴石薄膜的代表，有稀土类铁系柘榴石薄膜。磁性柘榴石薄膜的制作方法，例如，在钆镓柘榴石(GGG)等的衬底上，通过液相外延生长法(LPE法)或溅镀法形成单晶的磁性柘榴石薄膜。
图12是表示一维磁性光子晶体的结构的说明图。该一维磁性光子晶体130具有在磁性体层131的两侧面形成介质多层膜的结构。至于磁性体层131的材料，可为稀土类铁柘榴石或铋置换稀土类铁柘榴石等。介质多层膜，例如，由SiO2膜132和Ta2O5膜133交互层叠而构成。一维磁性光子晶体130的层结构，具有所用光波长数量级的空间周期。在该一维磁性光子晶体130中，可以获得大的法拉第旋转角。
再有，本例中的光相位空间调制器44，全部结构部件可在单个芯片上形成，也可以在多个部分分开形成后将多个部分组合。将光相位空间调制器44分为多个部分形成的场合，例如，也可以将从软磁性层117至反射层113的部分和其余部分分开形成。并且，本例中的光相位空间调制器44的结构部件，可以全部用半导体制造工艺进行制造。
接着，参照图13，就本例中的光相位空间调制器44的作用进行说明。本例中的光相位空间调制器44中，根据调制信息有选择地向薄膜线圈112供给正或负的脉冲电流，结果，薄膜线圈112对磁化设定层111的各像素独立地施加磁场。根据简单的计算，通过将峰值为40mA左右的脉冲电流供给薄膜线圈112，可以使薄膜线圈112的中心部发生100 Oe左右的脉冲状磁场，通过该磁场可以使各像素中的磁化反转。
如在各像素中施加跟该时刻之前的磁化方向反向的磁场，则会产生跟施加磁场同方向磁化的磁区，并将该磁区扩大。该磁区的扩大，在磁畴壁到达磁畴壁移动抑止部111b时停止。结果，一个像素全部在施加磁场的方向被磁化。这样，通过薄膜线圈112对磁化设定层111的各像素独立地施加磁场，磁化设定层111的各像素的磁化方向被独立地设定。
从软磁性层117侧入射至光相位空间调制器44的光，在通过软磁性层117后通过磁化设定层111。通过该磁化设定层111的光中，因法拉第效应产生与磁化设定层111的各像素中的磁化方向对应的偏振方向的旋转，即法拉第旋转。例如，如通过磁化方向朝上的开像素111a1的光的偏振方向被旋转+θF，则通过磁化方向朝下的闭像素111a0的光的偏振方向被旋转-θF。
通过磁化设定层111的光经反射层113反射，再次通过磁化设定层111和软磁性层117，然后从光相位空间调制器44出射。经反射层113反射后通过磁化设定层111的光，跟到达反射层113前通过磁化设定层111时的情况相同，因法拉第效应产生与磁化设定层111各像素中的磁化的方向对应的偏振方向的旋转。从而，如上所述，如通过开像素111a1的光的偏振方向被旋转+θF；通过闭像素111a0的光的偏振方向被旋转-θF，则两次反复通过开像素111a1后从光相位空间调制器44出射的光的偏振方向被旋转+2θF，两次反复通过闭像素111a0后从光相位空间调制器44出射的光的偏振方向被旋转-2θF。
光相位空间调制器44中，磁化设定层111中，反复两次通过开像素111a1的光的偏振方向的旋转角度+2θF设为90°，将反复两次通过闭像素111a0的光的偏振方向的旋转角度-2θF设为-90°。
如图13所示，从半导体激光器43出射，经棱镜块48的偏振光分束器面48a反射的S偏振光入射至光相位空间调制器44。该光通过光相位空间调制器44的磁化设定层111，经反射层113反射后再次通过磁化设定层111，然后返回棱镜块48。这里，反复两次通过开像素111a1的光，偏振方向被旋转90°而成为P偏振光；反复两次通过闭像素111a0的光，偏振方向被旋转-90°而成为P偏振光(图13中用符号P′表示。)。因此，来自光相位空间调制器44的返回光全部透过偏振光分束器面48a。
虽然来自光相位空间调制器44的返回光均为P偏振光，但通过开像素111a1的光和通过闭像素111a0的光之间相差相位π(弧度)。因此，本例中的光相位空间调制器44，可以相对入射光的偏振方向使出射光的偏振方向旋转90°，并可通过将各像素中出射光的相位设定在相差π(弧度)两个不同值中的任一个值上，对光相位作空间调制。
本例中的光相位空间调制器44，通过由薄膜线圈112独立设定磁化设定层111各像素中的磁化方向，使入射至磁化设定层111的光发生与各像素中的磁化方向对应的偏振方向的旋转，即对入射至磁化设定层111的光作空间调制。磁化设定层111中各像素的磁化方向的变换，可以在数纳秒左右完成。而且，本例中的光相位空间调制器44中，各像素中设有薄膜线圈112，各像素中的磁化方向可以独立设定，因此能够同时进行全部像素的磁化方向的设定。从而，本例中的光相位空间调制器44中，光相位空间调制器44的整体响应时间，跟像素单位的响应时间一样，可达到数纳秒左右，从而可以获得极大的动作速度。
并且，本例中的光相位空间调制器44，具有无机械驱动部分的简单结构，并且不含液晶那样的流体，因此可靠性较高。并且，本例中的光相位空间调制器44，由于结构简单，能采用半导体制造工艺进行批量生产，从而可使制造成本降低。
并且，本例中的光相位空间调制器44中，反射层113同时作为给薄膜线圈112通电的两个导电通路中的一个通路，从而可以简化结构。
并且，本例中的光相位空间调制器44中，磁化设定层111的像素内中的材料的状态与磁化的状态能够达到均匀。并且，本例的光相位空间调制器44中，像素状态变换用的薄膜线圈112被这样设置，隔着反射层113与磁化设定层111的光入射面的对侧面邻接，因此，薄膜线圈112不会对被调制的光造成影响。由于这些因素，依据本例中的光相位空间调制器44，可以防止调制信息以外的原因造成的出射光不均匀。
并且，本例中的光相位空间调制器44，在光的通路中未设置透明电极，因此不会有因光的散乱造成的特性恶化，这对像素的微细化特别有利。
并且，依据本例中的相位空间调制器44，通过薄膜线圈112产生用以设定磁化设定层111的各像素中的磁化方向的磁场，可以减小使像素中的磁化反转的电流。
并且，本例中的光相位空间调制器44中，由于设有形成与薄膜线圈112产生的磁场对应的磁路120的一部分的软磁性层117和磁路形成部115，可以有效地集中磁束。结果，本例中的光相位空间调制器44中，薄膜线圈112产生的磁动势可被有效用于像素中的磁化设定。
并且，本例中的光相位空间调制器44中，如不驱动薄膜线圈112，磁化设定层111的各像素中的磁化状态保持不变，因此可通过光相位空间调制器44来保持调制信息。
上述的光相位空间调制器44，可以将各像素中的出射光相位设定在两个值的任一个值上，但是本实施例的光信息记录再现装置中，也可以不采用该光相位空间调制器44，而代之以将各像素中出射光的相位设定于三个以上的值中的任一值上的装置。
图14所示是可将各像素中出射光相位设于三个以上的值中的任一个值的光相位空间调制器的结构之一例。该光相位空间调制器144中，设有相互对向设置的两片玻璃衬底151、152。在玻璃衬底151、152的相对的面上，分别形成透明电极153、154。玻璃衬底151、152，由垫片155构成预定的间隔。在由玻璃衬底151、152与垫片155形成的空间中封入液晶，形成液晶层157。并且，在玻璃衬底152的液晶层157侧的面上，形成许多斜向突出的柱状的定向部156。该定向部156，例如可以通过在玻璃衬底152上从斜向进行蒸镀物质的蒸镀来形成。液晶层157内的液晶分子157a这样取向，其长轴方向沿着定向部156的长度方向即玻璃衬底152上的倾斜方向。再有，液晶分子157a设为介质各向异性为正的液晶分子。并且，玻璃衬底152外侧的面上形成有反射膜158。
接着，参照图15与图16，就图14中的光相位空间调制器144的作用进行说明。光从玻璃衬底151侧入射至光相位空间调制器144，通过玻璃衬底151、液晶层157、玻璃衬底152，经反射膜158反射，再次通过玻璃衬底152、液晶层157、玻璃衬底151后出射。透明电极153、154，可以在各像素中独立在透明电极153、154之间施加电压。
如图15所示，透明电极153、154之间不加电压V的状态，液晶分子157a的长轴方向在相对于玻璃衬底151、152倾斜的方向取向。与此形成对比，如图16所示，如在透明电极153、154之间施加使液晶分子157a的取向改变的足够大的电压V，至少一部分液晶分子157a发生这样的取向改变：其长轴方向接近垂直于玻璃衬底151、152方向。这时，越靠近未形成定向部156的玻璃衬底151的液晶分子157a，其取向越容易发生改变。并且，取向发生变化的液晶分子157a的数量与取向改变量随电压V的增大而增加。
如液晶分子157a的取向发生变化，入射光的偏振方向和液晶分子157a的长轴方向构成的角度就有变化。就液晶分子157a而言，通过光的偏振方向跟液晶分子157a的长轴方向平行时的折射率不同于垂直时的折射率。因此，通过施加了电压V状态的液晶层157的光，跟通过没有施加电压V的状态的液晶层157的光有相位差。在电压V的预定范围内，电压V越大，相位差就越大。并且，电压V恒定时，液晶层157的厚度越大，相位差也越大。因此，如果设定液晶层157的厚度和电压V的最大值，使得反复两次通过液晶层157时的相位差的最大值成为π(弧度)，就可以通过控制电压V，将相位差在0～π(弧度)的范围内任意设定。
通过上述作用，光相位空间调制器144可将各像素中的出射光相位设定在三个以上的值中的任一个值上。
再有，由于光相位空间调制器144不使光的偏振方向发生旋转，用光相位空间调制器144取代了光相位空间调制器44的场合，图4中的棱镜块48的偏振光分束器面48a变成半反射面。或者也可以这样，在棱镜块48和光相位空间调制器144之间设置四分之一波片，使来自棱镜块48的S偏振光经由四分之一波片变换成圆偏振光后入射至光相位空间调制器144，来自光相位空间调制器144的圆偏振光经过四分之一波片变换成P偏振光，然后透过偏振光分束器面48a。
作为能够将各像素中的出射光相位设定在三个以上的值中的任一个值上的光相位空间调制器，并不限于上述使用液晶的光相位空间调制器144，例如，也可以采用这样的结构：使用微镜器件(micro-mirror device)，使各像素中的反射面位置相对于入射光的行进方向进行调整。
如以上说明的那样，本实施例中，信息记录时，将其光相位基于要记录的信息被空间调制的信息光和记录用参考光照射到光信息记录介质1的信息记录层3，通过信息光和记录用参考光的干涉形成干涉图形，在信息记录层3中记录信息。并且，信息再现时，用再现用参考光照射信息记录层3，由此从信息记录层3发生的再现光和再现用参考光叠加而产生合成光，检出该合成光后信息即得以再现。
因此，依据本实施例，信息再现时无需将再现光和再现用参考光分离。所以，信息记录时，也没有必要使信息光和记录用参考光相互构成预定的角度入射到记录介质中。实际上，本实施例中，信息光、记录用参考光与再现用参考光的照射和再现光的收集在信息记录层3的同一侧面进行，以同轴地配置信息光、记录用参考光、再现用参考光与再现光。因此，依据本实施例，可以用小规模的结构实现记录与再现用的光学系统。
并且，传统的再现方法中，再现光和再现用参考光被分离，而由于被检出的只是再现光，就存在这样的问题：如再现用参考光也入射至检出再现光用的光检出器，再现信息的SN比就会恶化。与此形成对比，本实施例中，用再现光和再现用参考光和进行信息的再现，不会因再现用参考光使再现信息的SN比恶化。因此，依据本实施例，再现信息的SN比可以得到改善。
并且，本实施例的光信息记录再现装置中，光学头40设有包含记录再现光学系统的浮上型光学头本体41。因此，依据本实施例，记录再现光学系统的物镜50和光信息记录介质1之间的距离大致保持一定，所以不需要进行聚焦伺服。
并且，本实施例的光信息记录再现装置中，信息光相位设定于两个值中的任一个值的场合，信息光与再现光在每个像素中保持1位信息。在信息光相位设定于三个以上的值中的任一个值的场合，信息光与再现光可在每个像素中保持多位的信息。例如，信息光相位设定于8个值的任一个值的场合，信息光与再现光可在每个像素中保持3位信息。并且，信息光与再现光中，也可以让多个像素表示一个数据。例如，将信息光相位设于8个值的任一个值，如用4个像素表示一个数据，则该4个像素就可以表示12位的数据。
[实施例2]
接着，就本发明的实施例2的光信息记录再现装置进行说明。本实施例的装置，可利用相位被空间调制的记录用参考光与再现用参考光，进行采用相位编码多重方式的多重记录和将被多重记录的信息再现。本实施例的光信息记录再现装置的结构，跟实施例1的相同。
以下，参照图17说明本实施例的光信息记录再现装置中的信息记录的原理，即本实施例的光信息记录方法。再有，图17示出了本实施例的光信息记录再现装置中的记录再生光学系统之一例中的一部分。图17所示的光学系统的结构跟图1中的相同。图17中示出：光相位空间调制器13的入射光，光相位空间调制器13的出射光，被照射到光信息记录介质1前物镜11的入射光，以及经分束器12的半反射面12a反射的来自光信息记录介质1的返回光的相位与强度。图17中的光相位与强度的表示方法和图1相同。
信息记录时，相位与强度一定的相干的平行光21入射至光相位空间调制器13。光相位空间调制器13一侧的半个区域13A，通过基于要记录信息在各像素中从两个值或三个以上的值中选择出射光相位，产生相位被空间调制的信息光22A。这里，为简化说明，假定由区域13A进行光相位的空间调制，将各像素中出射光相位设定在相对预定的基准相位的相位差为+π/2(弧度)的第一相位和相对基准相位的相位差为-π/2(弧度)的第二相位中的任一个上。另一方面，光相位空间调制器13中的另一半区域13B，通过在各像素中在两个或三个以上的值中选择出射光相位，产生相位被空间调制的记录用参考光22B。这里，为简化说明，假定由区域13B进行光相位的空间调制，将各像素中出射光相位设定在基准相位、第一相位和第二相位之中的任一个相位上。
信息光22A与记录用参考光22B入射至分束器12，其一部分通过半反射面12a，进而通过物镜11成为会聚的信息光23A与会聚的记录用参考光23B，然后照射在光信息记录介质1上。信息光23A与记录用参考光23B，通过信息记录层3，在气隙层4和反射膜5的分界面上会聚成最小直径，然后由反射膜5反射。经反射膜5反射后的信息光24A与记录用参考光24B成为扩散光，再次通过信息记录层3。
信息记录层3中，经反射膜5反射前的信息光23A和经反射膜5反射后的记录用参考光24B相干涉而形成干涉图形，同时经反对膜5反射后的信息光24A和经反射膜5反射前的记录用参考光23B相干涉而形成干涉图形。这些干涉图形在信息记录层3内被立体地记录。
经反射膜5反射后的信息光24A和记录用参考光24B，从光信息记录介质1出射，通过物镜11而成为平行的信息光25A和记录用参考光25B。该等光25A、25B入射至分束器12，其一部分在半反射面12a被反射后，被光检出器14感光。
接着，参照图18，就本实施例的光信息记录再现装置中的信息再现的原理，即本实施例的光信息再现方法进行说明。图18跟图17一样，示出了本实施例的光信息记录再现装置中的记录再现光学系统之一例中的一部分。并且，图18示出了光相位空间调制器13的入射光，光相位空间调制器13的出射光，照射信息记录介质1前物镜11的入射光，以及经分束器12的半反射面12a反射的来自光信息记录介质1的返回光的相位与强度。图18中的相位与强度的表示方法，跟图17的相同。
信息再现时，相位与强度一定的相干平行光31入射至光相位空间调制器13。光相位空间调制器13中的一半区域13B，通过在各像素中从两个或三个以上的值中选择出射光相位，产生以与记录用参考光22B相同的调制图形对相位作空间调制后的再现用参考光32B1。另一方面，光相位空间调制器13中的一半区域13A，通过各像素中在两个或三个以上的值中选择出射光相位，产生对相位作空间调制后的再现用参考光32B2，其调制图形与再现用参考光32B1的调制图形以照射记录用参考光与再现用参考光的信息记录层3的光学系统的光轴位置为中心成点对称。
该等再现用参考光32B1、32B2入射至分束器12，其一部分通过半反射面12a，进而通过物镜11成为会聚的再现用参照光33B1、33B2，照射到光信息记录介质1上。再现用参考光33B1、33B2，通过信息记录层3，在气隙层4和反射膜5的分界面上会聚成最小直径，由反射膜5反射。经反射膜5反射后的再现用参考光成为扩散光，再次通过信息记录层3。
信息记录层3中，通过经反射膜5反射前的再现用参考光33B2，发生在反射膜5侧的对侧行进的再现光，同时通过经反射膜5反射后的再现用参考光33B2发生在反射膜5侧行进的再现光。在与反射膜5侧的对侧行进的再现光，保持原样从光信息记录介质1出射，而在反射膜5侧行进的再现光，经反射膜5反射后从光信息记录介质1出射。这些再现光共同以符号34A1表示。
并且，信息记录层3中，通过反射膜5反射前的再现用参考光33B1，发生在反射膜5侧的对侧行进的再现光，同时通过经反射膜5反射后的再现用参考光33B1，发生在反射膜5侧行进的再现光。在反射膜5的对侧行进的再现光，保持原样从光信息记录介质1出射，而在反射膜5侧行进的再现光，经反射膜5反射后从光信息记录介质1出射。这些再现光共同以符号34A2表示。
另一方面，再现用参考光33B1经反射膜5反射后，成为和再现光34A1同向行进的再现用参考光34B1。并且，再现用参考光33B2经反射膜5反射后，成为和再现光34A2同向行进的再现用参考光34B2。
该等再现光34A1、34A2与再现用参考光34B1、34B2，经过物镜11后成为作为平行光的再现光35A1、35A2与再现用参考光35B1、35B2，入射至分束器12，其一部分经半反射面12a反射后由光检出器14感光。
再现光35A1、35A2，均为与记录时的信息光一样其相位被空间调制的光。但是，再现光35A1、35A2的相位调制图形相互成点对称。
再现光35A1和再现用参考光35B1叠加而产生合成光入射至光检出器14的一半区域。再现光35A2和再现用参考光35B2叠加而产生的合成光入射至光检出器14的另一半区域。这两种合成光均为其强度对应于记录信息被空间调制的光。但是，两种合成光的强度的调制图形相互成点对称。因此，在光检出器14中，检出两种合成光中的任一种强度的二维图形就可将信息再现。这里，以检出再现光35A1和再现用参考光35B1叠加而产生的合成光的强度的二维图形来再现信息为例进行说明。
接着，参照图19，就上述再现光、再现用参考光与合成光进行详细说明。图19中：(a)是再现光的强度，(b)是再现光相位，(c)是再现用参考光的强度，(d)是再现用参考光相位，(e)是合成光的强度。图19给出的示例表示，信息光的各像素的相位设定在第一相位和第二相位中的任一个相位上，记录用参考光与再现用参考光的各像素的相位设定于基准相位、第一相位与第二相位中的任一个相位时的情况。这时，再现光的各像素的相位，跟信息光一样，成为第一相位和第二相位中的任一个。从而，再现光和再现用参考光之间的相位差，成为0、±π/2(弧度)，±π(弧度)的任一个。这里，如设再现光的强度和再现用参考光的强度相等，则如图19的(e)所示，合成光的强度，在再现光和再现用参考光的相位差成为零的像素中成为最大，在再现光和再现用参考光的相位差为±π(弧度)的像素中原理上为零，在再现光和再现用参考光的相位差成为±π/2(弧度)的像素中为相位差成为零的像素中的强度的1/2。在图19的(e)中，相位差成为±π(弧度)的像素中的强度用＂0＂表示，相位差成为±π/2(弧度)的像素中的强度用＂1＂表示，相位差成为零的像素中的强度用＂2＂表示。
图17至图19的示例中，合成光的各像素的强度有三个值。例如，如图19图的(e)所示，可以让强度＂0＂对应于2位的数据＂00＂，强度＂1＂对应于2位的数据＂01＂，强度＂2＂对应于2位的数据＂10＂。这样，图17至图19的示例，跟图1至图3的示例所示的合成光的各像素的强度为两个值的情况相比，尽管再现光的强度与相位相同，却可以使合成光持有的信息量增加，结果，可以使光信息记录介质1的记录密度得到提高。
设再现光和再现用参考光的相位差为δ，合成光的强度I用前面的式(1)表示。由式(1)可知，合成光的强度I对应于再现光和再现用参考光的相位差发生变化。从而，如再现光和再现用参考光的相位差的绝对值，也就是信息光和再现用参考光的相位差的绝对值，设为例如从0到π(弧度)的范围内的n(n是2以上的整数)个值，则合成光的强度I也成为n个值。
如本实施例所示，用相位被空间调制的信息光和相位被空间调制的记录用参考光将信息记录于光信息记录介质1的信息记录层3中时，基于要记录的信息和记录该信息时用的记录用参考光相位的调制图形，确定信息光相位的调制图形。参照图19就此作详细说明。由于记录于信息记录层3的信息基于合成光的强度图形得以再现，要记录的信息被变换成如图19的(e)所示的所要合成光的强度图形的数据。记录用参考光相位的调制图形，跟图19的(d)所示的再现用参考光相位的调制图形相同。信息光的相位调制图形，通过用图19的(e)所示的所要合成光的强度图形的数据和图19的(d)所示的再现用参考光与记录用参考光相位的调制图形的数据进行相位运算加以确定，以成为跟图19的(b)所示的所要再现光的相位调制图形相同或点对称的调制图形。
如上所述，也可以如图19的(d)所示的那样，用具有跟记录用参考光同相位的调制图形的再现用参考光照射用相位的调制图形被确定的信息光和记录用参考光记录了信息的信息记录层3。这种场合，可以获得具有图19的(e)所示的强度图形的合成光。基于该合成光的强度图形，信息记录层3中记录的信息得以再现。
记录用参考光与再现用参考光相位的调制图形，也可以基于用户个人固有的信息来制作。作为个人固有的信息，有密码编号、指纹、声纹、虹膜的图形等。这种场合，只有将信息记录于光信息记录介质1的特定的个人，能够将该信息再现。
如以上说明，依据本实施例，由于采用相位被空间调制的记录用参考光与再现用参考光，能够以相位编码多重方式进行多重记录，并将这样多重记录的信息加以再现。
本实施例中的其他结构、作用与效应，跟实施例1的相同。
[实施例3]
接着，就本发明的实施例3的光信息记录再现装置进行说明。图20是表示本实施例的光信息记录再现装置中的光学头的截面图。本实施例的光信息记录再现装置中，取代实施例1中的光学头40而设有光学头60。该光学头60中设有：装有记录再现光学系统的光学头本体61；以及可使光学头本体61分别在垂直于光信息记录介质1的方向和横跨光信息记录介质1中的纹道的方向在预定的范围内移动的执行机构62。本实施例中的记录再现光学系统的结构，跟实施例1的相同。
本实施例中，在来自物镜50的光束通过光信息记录介质1的地址伺服区6的期间，基于光检出器45的输出，获得地址信息、跟踪错误信息与聚焦伺服信息。本实施例中的跟踪错误信息的产生方法，跟实施例1的相同。
接着，参照图21图，就本实施例中的聚焦错误信息的产生方法之一例进行说明。图21是表示光检出器45的感光面中的入射光的轮廓的说明图。本例中的聚焦错误信息的产生方法，如下所述，基于光检出器45的感光面中的入射光轮廓的大小来产生聚焦错误信息。首先，来自物镜50的光束，在光信息记录介质1中的气隙层4和反射膜5的分界面上会聚成最小直径的对焦状态时，光检出器45的感光面上的入射光的轮廓成为图21中的符号70所示的轮廓。来自物镜50的光束成为最小直径的位置从气隙层4和反射膜5的分界面向近侧偏移时，光检出器45的感光面中的入射光的轮廓变小而成为图21中符号71所示的直径。相反地，来自物镜50的光束成为最小直径的位置从气隙层4和反射膜5的分界面向里侧偏移时，光检出器45的感光面中的入射光的轮廓变大而成为图21中符号72所示的直径。因此，以对焦状态为基准，检出与光检出器45的感光面中的入射光的轮廓直径的变化对应的信号，就可以获得聚焦错误信号。具体而言，例如，可以以对焦状态为基准，基于与光检出器45的感光面中的亮部对应的像素的增减数来产生聚焦错误信号。
本实施例中，由执行机构62进行使光束始终处于对焦状态的聚焦伺服，也就是基于聚焦错误信号在对光信息记录介质1的垂直方向上调整光学头本体61的位置。并且，执行机构62基于跟踪错误信号调整光学头本体61在横跨纹道方向的位置，进行跟踪伺服，以使光束始终跟踪纹道。再有，光束通过数据区7时，不进行聚焦伺服和跟踪伺服，保持该时刻之前通过地址伺服区6时的状态。
本实施例中的其他结构、作用与效应跟实施例1或实施例2的相同。
再有，本发明不以上述各实施例为限，而可作各种各样的变更。例如，上述各实施例中，在光信息记录介质1中的地址伺服区6预先用凸痕记录地址信息等，但也可以不预先设置凸痕而用以下的方法记录地址信息等。这时，作为光信息记录介质1，采用无气隙层4的、信息记录层3和反射膜5邻接的结构。而且，在该光信息记录介质1的地址伺服区6中，在接近信息记录层3的反射膜5的部分有选择地照射高输出功率的激光，通过使该部分的折射率有选择地变化进行地址信息等的记录，对记录介质进行格式化。
如以上说明的那样，本发明的光信息记录装置或其方法中，通过其光相位基于要记录的信息被空间调制的信息光和记录用参考光，在光信息记录介质的信息记录层中进行信息记录。由此，依据本发明，信息再现时，将再现用参考光照射在信息记录层中，将由此从信息记录层发生的再现光和再现用参考光叠加而产生合成光，然后检出该合成光就可使信息得以再现。因此，依据本发明，信息再现时无需将再现光和再现用参考光分离，信息记录时也无需将信息光和记录用参考光相互构成预定的角度入射记录介质。因此，依据本发明，可利用全息照相术进行信息记录，并且可使记录用的光学系统的结构小型化。并且，依据本发明，信息再现时能够利用再现光和再现用参考光进行信息的再现，因此，消除了通过再现用参考光再现的信息的SN比恶化的问题，可以改善再现信息的SN比。
并且，本发明的光信息记录装置或其方法中，信息光与记录用参考光的照射可以在信息记录层的同一侧面进行，以同轴地配置信息光与记录用参考光。这种情况下，记录用的光学系统可采用更小的结构。
并且，本发明的光信息记录装置或其方法中，可以采用相位被空间调制的记录用参考光。这种情况下，可采用相位编码多重方式进行多重记录。
并且，本发明的光信息记录装置中设有信息光产生部分、记录用参考光产生部分与记录再现光学系统，可以采用上浮于光信息记录介质面的浮上型光学头本体。这种情况下，不需要进行聚焦伺服。
并且，本发明的光信息再现装置或其方法中，对通过光相位基于要记录的信息被空间调制的信息光和记录用参考光的干涉形成的干涉图形记录了信息的信息记录层，用再现用参考光进行照射，收集由此从信息记录层发生的再现光，将该再现光和再现用参考光叠加而产生合成光，然后将该合成光检出。因此，本发明中，无需将再现光和再现用参考光分离。因此，依据本发明，可利用全息照相术进行信息的再现，并可以使再现用的光学系统的结构小型化。并且，依据本发明，由于通过再现光和再现用参考光进行信息的再现，因此，消除了通过再现用参考光再现信息时的SN比恶化的问题，从而可改善再现信息的SN比。
并且，本发明的光信息再现装置或其方法中，可以在信息记录层的同一侧面进行再现用参考光的照射和再现光的收集，以同轴地配置再现用参考光与再现光。这种情况下，再现用的光学系统可以采用更小的结构。
并且，本发明的光信息再现装置或其方法中，也可以采用相位被空间调制的再现用参考光。这种情况下，能够以相位编码多重方式进行多重记录信息的再现。
并且，本发明的光信息再现装置包含再现用参考光产生部分、记录再现光学系统与检出部分，可以采用上浮于光信息记录介质面的浮上型光学头本体。这种情况下，不需要进行聚焦伺服。
并且，本发明的光信息记录再现装置或其方法中，信息记录时，通过光相位基于要记录的信息空间调制的信息光和记录用参考光，在光信息记录介质的信息记录层中进行信息记录，信息再现时，对信息记录层照射再现用参考光，收集由此从信息记录层发生的再现光，该再现光和再现用参考光叠加而产生合成光，然后将该合成光检出。因此，本发明中，不需要将再现光和再现用参考光分离，信息记录时也无必要使信息光和记录用参考光相互构成预定的角度入射到记录介质中。因此，依据本发明，可以利用全息照相术进行信息的记录与再现，并可使记录与再现用的光学系统的结构小型化。并且，依据本发明，由于信息再现时用再现光和再现用参考光进行信息的再现，消除了通过再现用参考光再现的信息的SN比恶化的问题，可以改善再现信息的SN比。
并且，本发明的光信息记录再现装置或其方法中，可以在信息记录层的同一侧面进行信息光、记录用参考光与再现用参考光的照射和再现光的收集，以同轴地配置信息光、记录用参考光、再现用参考光与再现光。这种情况下，记录与再现用的光学系统可以采用更小的结构。
并且，本发明的光信息记录再现装置或其方法中，也可以采用相位被空间调制的记录用参考光与再现用参考光。这种情况下，能够进行相位编码多重方式的多重记录并将这样被多重记录的信息再现。
并且，本发明的光信息记录再现装置包括：信息光产生部分，记录用参考光产生部分，再现用参考光产生部分，以及记录再现光学系统与检出部分；也可以设有上浮于光信息记录介质面的浮上型光学头本体。这种情况下，不需要进行聚焦伺服。
通过以上的说明，阐述了本发明可以有各种各样可加以实施的实施方式与变形例。因此，只要在与以下权利要求书对等的范围内，即使对于上述的最佳实施例以外的实施方式，本发明也能加以实施。