(57)【要約】【課題】ホログラフィックデータストレージシステムの動作を最適化する較正機構を有するホログラフィックデータストレージメディア、ならびに任意のホログラフィックデータストレージシステムによる最適なホログラフィック記録、読み取り、または情報の検索の較正機構を含むホログラフィックメディアで動作するホログラフィックデータストレージシステムを提供する。【解決手段】較正機構は、メディア上またはメディア内に位置する、例えば、表面レリーフ格子、ホログラフィック記録、振幅変更領域、または磁気領域、またはこれらの組み合わせで表されてもよい。メディア領域（３０２）に沿ったこの較正機構の１つ以上は、メディア情報およびフォーマット情報を有するメディア較正機構であり、領域（３０１）に沿ったその他の較正機構は光学的機械的にＨＤＳＳ光学系を配列するシステム較正機構である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィックデータストレージシステムにおいて用いられるホログラフィックデータ格納用メディアであって、
前記メディアで最適に動作するようホログラフィックデータストレージシステムを配列する１つ以上の機構を備えるメディア。
【請求項２】
２つの基板と、
前記基板間にある、ホログラフィックデータを記録可能な感光性材料をさらに備える、請求項１に記載のメディア。
【請求項３】
前記機構の１つ以上は表面レリーフ格子を表す、請求項１に記載のメディア。
【請求項４】
前記機構の１つ以上はホログラフィック記録を表す、請求項１に記載のメディア。
【請求項５】
前記配向する機構は第１の機構を表し、前記メディアは、このメディアに関する情報をエンコードする光振幅変更領域および磁気領域の少なくともいずれか１つを表す第２の機構を１つ以上さらに備える、請求項１に記載のメディア。
【請求項６】
前記第１の機構は前記第２の機構により格納された情報に従って前記メディア上に位置する、請求項５に記載のメディア。
【請求項７】
前記機構は前記メディア上の所定の位置におかれる、請求項１に記載のメディア。
【請求項８】
ホログラフィックデータストレージメディアを用いるホログラフィックデータストレージ用のシステムであって、
メディア上のホログラフィックデータの読み取り、書き込み、読み書きのうちいずれか１つを行う光学系と、
メディア上の機構を読み取り、前記読み取られた機構に従って前記メディアで最適に動作するよう前記光学系を配列する手段とを備えるシステム。
【請求項９】
前記機構は表面レリーフ格子およびホログラフィック記録の少なくともいずれか１つを表す、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記機構はメディアに関する情報をエンコードする光振幅変更領域および磁気領域の少なくともいずれか１つを表す、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光学系は、さらに
メディア内の１つ以上の次元で参照ビームを導く手段を含み、
前記読み取りおよび配向手段は前記導く手段の次元を前記機構に配列する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光学系は、さらに
前記メディアから読み取られたホログラム記録を受信する検出器を含み、
前記読み取りおよび配向手段は前記読み取られたホログラフィック機構の１つ以上を前記検出器に対して配列する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記光学系に、前記メディア上のホログラフィック記録を表す較正機構の書き込みと前記１つ以上の機構の読み取りを可能とし、前記システムを動作するパラメータを判定する手段をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記機構読み取りおよび前記光学系配向手段は、メディアの感光性材料のメディア体積収縮およびポリメリゼーション効果に起因するメディアの変化の原因である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記読み取りおよび配向手段は書き込みおよび／または読み取りイベントに先立って、またはこの間、動作可能である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
ホログラフィックデータストレージメディアを用いるホログラフィックデータストレージ用のシステムであって、
メディア上のホログラフィックデータの読み取り、書き込み、読み書きのうちいずれか１つを行う光学系と、
１つ以上のその他のホログラフィックデータストレージシステムが前記メディアで最適に動作するよう、その前記光学系の配列用の十分な情報を格納するホログラフィック記録を表す機構をメディア上に形成する手段を備えるシステム。
【請求項１７】
ホログラフィックデータ格納用メディアであって、前記メディアの面上または前記メディアの内部にホログラフィックデータストレージシステムを前記メディアで最適に動作するよう較正する１つ以上の較正機構を備えるメディア。
【請求項１８】
前記較正機構はメディア特性に関する情報を有する、請求項１７に記載のメディア。
【請求項１９】
前記較正機構はメディアフォーマットに関する情報を有する、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２０】
前記較正機構はホログラフィックデータストレージシステムの前記メディアへの光機械的な配列用の情報を有する、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２１】
前記較正機構の少なくともいずれか１つは前記メディア上または内部に位置し、１つ以上のその他の前記較正機構の少なくとも位置に関する情報を有している、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２２】
前記較正機構の少なくともいずれか１つは前記メディア上または内部に位置し、１つ以上のその他の前記較正機構の少なくとも特性に関する情報を有している、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２３】
前記較正機構は体積ホログラムである、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２４】
前記較正機構は表面レリーフ格子である、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２５】
前記較正機構は磁気的に変調された領域のものである、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２６】
前記較正機構は光学的反射領域または透過振幅変調領域のものである、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２７】
前記較正機構は、工場ホログラフィックデータストレージシステムおよびユーザホログラフィックデータストレージシステムのいずれか１つによって実行される記録プロセスを通じてホログラフィックメディアに組み込まれる、請求項１７に記載のメディア。
【請求項２８】
ホログラフィックデータストレージメディアを用いるホログラフィックデータストレージ用のシステムであって、
前記メディア上または内部の較正機構を読み取る手段を備え、
前記較正機構は、前記システムにより前記ホログラフィックデータストレージシステムを最適化して前記ホログラフィックメディアで動作するよう用いられるシステム。
【請求項２９】
前記読み取られた較正機構の１つ以上はメディア特性に関する情報を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記読み取られた較正機構の１つ以上はメディアフォーマットに関する情報を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記読み取られた較正機構の１つ以上は前記メディアの前記ホログラフィックデータストレージシステムへの光機械的な配列に用いられる、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記読み取られた較正機構の１つ以上は、前記メディア上または内部に位置し、前記読み取り手段が読み取り対象のその他の前記較正機構の位置を特定することを可能にする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記読み取られた較正機構の１つ以上は、前記メディア上または内部に位置し、前記読み取り手段が読み取り対象のその他の前記較正機構の特性を判定することを可能にする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
前記読み取られた較正機構の１つ以上は体積ホログラムである、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３５】
前記読み取られた較正機構の１つ以上は表面レリーフ格子である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記読み取られた較正機構の１つ以上は磁気的に変調された領域を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３７】
前記読み取られた較正機構の１つ以上は光学的反射領域または透過振幅変調領域を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３８】
前記読み取り手段は、前記システムの動作を最適化するために、前記較正機構の読み取りにより測定された自由度に対して少なくともシステム自由度を較正する手段をさらに有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３９】
前記読み取り手段は、前記ホログラフィックシステムの動作を最適化する、読み取り参照ビームの角度を較正する手段をさらに有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記読み取り手段は、前記ホログラフィックシステムの動作を最適化する、検出アレーの位置または検出アレーに対するホログラフ的に再構成された画像の位置を較正する手段をさらに有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４１】
前記読み取り手段は、前記ホログラフィックシステムの動作を最適化する、検出アレーの統合期間を較正する手段をさらに有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４２】
前記読み取り手段は、前記ホログラフィックシステムの動作を可能とする、前記ホログラフィックシステム内のメディアの位置を移動する手段をさらに有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４３】
ホログラフィックデータストレージメディアを用いるホログラフィックデータストレージ用のシステムであって、
前記メディア上または内部に少なくとも較正機構を書き込む手段を備え、
前記較正機構は、少なくとも前記システムにより、前記ホログラフィックデータストレージシステムを最適化して前記ホログラフィックメディアで動作するよう用いられるシステム。
【請求項４４】
ホログラフィックデータストレージメディアを用いるホログラフィックデータストレージ用のシステムであって、
前記メディア上または内部にも較正機構を書き込む手段を備え、
前記較正機構は、その他の前記システムの少なくとも１つにより、前記ホログラフィックデータストレージシステムを最適化して前記ホログラフィックメディアで動作するよう用いられるシステム。
【請求項４５】
前記書き込む手段は前記ホログラフィックメディアの空き容量を測定する手段をさらに有する、請求項４３または４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記書き込む手段は前記ホログラフィックメディアの体積収縮を測定する手段をさらに有する、請求項４３または４４に記載のシステム。
【請求項４７】
前記書き込む手段は、前記ホログラフィックメディアへの少なくとも体積ホログラムの最適な書き込みのための露光エネルギー吸収量を計算する手段をさらに有する、請求項４３または４４に記載のシステム。
【請求項４８】
ホログラフィックメディアであって、前記メディアの目次を表すデータを格納する領域を備えるホログラフィックメディア。
【請求項４９】
前記領域は前記データのホログラフィック記録に適切な材料を含む、請求項４８に記載のメディア。
【請求項５０】
前記領域は前記データを光ピックアップで記録可能とする材料を含む、請求項４８に記載のメディア。
【請求項５１】
前記材料は、ＣＤ光記録手段およびＤＶＤ光記録手段のいずれか１つにより記録可能な位相変化材料である、請求項５０に記載のメディア。
【請求項５２】
ホログラフィックデータストレージシステムであって、記録のための材料を含むホログラフィックメディアにＴＯＣデータを記録可能なＣＤ光ピックアップまたはＤＶＤ光ピックアップを備えるシステム。
【請求項５３】
ホログラフィックデータの読み取り、書き込み、読み書きのうちいずれか１つを行う光学系を用いたホログラフィックデータストレージシステムの方法であって、
１つ以上の較正機構をホログラフィックデータストレージメディアから読み取るステップと、
読み取られた較正機構に従って前記メディアで最適に動作するよう、ホログラフィックデータストレージシステムの光学系を配列するステップとを備える方法。
【請求項５４】
前記較正機構は表面レリーフ格子およびホログラフィック記録の少なくともいずれか１つを表す、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記較正機構はメディアに関する情報をエンコードする光振幅変更領域および磁気領域の少なくともいずれか１つを表す、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記読み取るステップは、
メディア内の参照ビームを前記較正機構で導くステップと、
較正機構から反射されたホログラフィックデータを検出するステップとをさらに含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記配列するステップは、
前記較正機構からの前記検出されたホログラフィックデータからの前記較正機構からの前記ホログラフィックデータを最適に受信するために参照ビームを配列するステップをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記メディア上のホログラフィック記録を表す較正機構を書き込むステップと、
前記書き込まれた較正機構を読み取ってホログラフィックデータストレージシステムを動作するためのパラメータを判定するステップとをさらに備える、請求項５３に記載の方法。
【請求項５９】
前記読み取り配列ステップ手段は、メディアの感光性材料のメディア体積収縮およびポリメリゼーション効果に起因するメディアの変化の原因である、請求項５３に記載の方法。
【請求項６０】
前記配列ステップは、ホログラフィックデータの書き込みまたは読み取りに先立って、またはこの間、動作可能である、請求項５３に記載の方法。
【請求項６１】
ホログラフィックデータストレージメディアを用いるホログラフィックデータストレージ用の装置であって、
参照ビームを発する光源と、
前記参照ビームを前記メディアへ導き、ホログラフィックデータを表す前記メディアからの戻り光を作り出し、前記参照ビームをメディアに配する１つ以上のビーム誘導装置を有する読み取り光学と、
メディアからの前記戻り光を検出して前記ホログラフィックデータを与える検出器と、
複数の較正機構を有する前記メディアと、
前記ビーム誘導装置の配置を制御して、参照ビームにより照射されると較正機構が前記較正機構に関連するホログラフィックデータを表す戻り光を前記検出器に対して発するまで、前記ビーム誘導装置を配列し前記較正機構のそれぞれを読み取る参照ビームを導く制御部であって、参照ビームのその後の位置づけ用の前記読み取り光学を配列するための前記制御部によって用いられる較正機構それぞれについて前記ビーム誘導装置の配列された位置に従って参照ビームの位置を格納するメモリを有する制御部とを備える装置。
【請求項６２】
前記読み取り光学および前記書き込み光学に対して１つ以上の前記メディアを位置づけるための回転または移動ステージを有する、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記光源からの前記ビームを前記参照ビームと対象ビームに分離する光学系と、
前記読み取り光学からの前記参照ビームとともに前記対象ビームを用いてホログラフィックデータを前記メディアに書き込む書き込み光学であって、書き込まれるデータに従って前記対象ビームを変調する変調器と、前記制御部が前記読み取り光学を用いてメディアからホログラフィックデータを読み取るときに前記対象ビームをブロックするシャッターとを有する前記書き込み光学とをさらに備え、
前記制御部は、前記シャッターを制御し前記メディアにデータが書き込まれるべきときにデータを前記変調器に与える、請求項６１に記載の装置。
【請求項６４】
前記制御部は、前記書き込み光学および読み取り光学を用いて複数のホログラムをメディアに書き込み、前記読み取り光学および検出器を用いて前記複数のホログラムを読み取って、前記メディアのストレージ容量およびホログラフィックデータの書き込みに光源から必要とされるエネルギーのうち少なくともいずれか１つを判定する、請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
前記光源、読み取り光学、書き込み光学、および検出器は、メディアを受け入れ可能な共通のハウジングに配される、請求項６３に記載の装置。
【請求項６６】
前記複数の較正機構は第１の較正機構を表し、前記メディアは１つ以上の前記第１の較正機構の位置を特定するための情報を少なくとも格納する第２の較正機構を有し、前記装置は前記第２の較正機構を読み取る読み取り器をさらに備える、請求項６１に記載の装置。
【請求項６７】
前記メディアは、前記メディア上にあらかじめ記録されたホログラフィックデータの目次を記録する１つ以上のホログラムを格納する少なくとも１つの領域を有し、前記制御部は前記読み取り光学と検出器とを用いて前記メディアの目次を記録する前記ホログラムを読み取る、請求項６１に記載の装置。
【請求項６８】
前記メディアは、前記メディア上にあらかじめ格納されたホログラフィックデータの目次を記録する１つ以上のホログラムを格納する少なくとも１つの領域を有し、前記制御部は前記書き込み光学と読み取り光学とを用いて目次を更新する別のホログラムを書き込み、前記メディアに書き込まれた後ホログラフィックデータに反映する、請求項６３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックデータストレージメディアの較正機構を用いてホログラフィックデータストレージシステムを較正するシステム、方法、および装置に関し、特に、ホログラフィックデータストレージシステムの動作を最適化する較正機構を有するホログラフィックデータストレージメディア、ならびにかかる較正機構を用いるホログラフィックデータストレージのシステム、方法、および装置に関する。本発明は、各ホログラフィックデータストレージシステムがホログラフィックメディアを用いてホログラフィックデータの読み書きに最適な動作を行えるように、いくつかのホログラフィックデータストレージシステムにインストールすると、ホログラフィックメディアの配列と解析を可能とするために有益である。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックデータストレージシステム（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｄａｔａ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｓｙｓｔｅｍ：ＨＤＳＳ）は、ホログラフィック格子またはホログラムの読み書き用のフォトポリマー材料など、適切なホログラフィックデータストレージメディアで動作する。例えば、ホログラフィックメディアとして意図されたフォトポリマー材料は、Ｃｏｌｏｒａｄｏ州ＬｏｎｇｍｏｎｔのＩｎＰｈａｓｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社やＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ州ＭａｙｎａｒｄのＡｐｒｉｌｉｓ、Ｉｎｃ．社により販売され、市場に出回っている。他のデータ格納システム同様、ＨＤＳＳの光学的および機械的配列が維持されることが、システムのパフォーマンスの最適化に決定的な意味を持つ。ＨＤＳＳでは、配列が要求される光機械的サブシステムが多数存在する。このようなサブシステムには、例えば、書き込み光学、読み取り光学、参照ビーム光学、レーザー・ビーム成形光学および実装、ならびに検出器実装がある。かかるＨＤＳＳは、例えば米国特許第５，６２１，５４９号に記載されている。ページに基づくＨＤＳＳでは光機械系は複雑なものとなり得るが、これはストレージ容量を大きくするために、撮像が２次元空間光変調（ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）アレーを介して適度にＮＡが高い（０．３〜０．７）光学システムを有する２次元検出アレーに行われるからである。ＣＤやＤＶＤ用の光学システムと異なり、ＨＤＳＳでは、メディアが使用条件や環境条件によって物理的に変化するため、ホログラフィックメディアに機械的かつ光学的に配列しなければならない。磁気ハードディスクなどの固定型データストレージメディアと異なり、あるＨＤＳＳに書き込まれたメディアが他のＨＤＳＳに読み込まれる必要があるとき、位置決め誤差が発生することが多い。異なるＨＤＳＳドライブ間で光学および機械学的に絶対的な配列を確保することは困難であり、したがって読み書きイベントの前に各ドライブを較正することが望ましい。
【０００３】
ホログラフィックメディアによっては、ディスク間で完全なメディア状態を確保することが難しいことがある。ホログラフィックメディアが時間とともに重大な物理的および化学的変化を起こしやすい場合、これらの変化は記録前後のメディアの品質に影響を与える可能性がある。物理的変化は、例えば、ホログラフィック回折格子の形成が記録メディア内でのポリマー鎖の形成に依存するフォトポリマー記録メディアで起こりやすい。ポリマー鎖の形成は、光または熱エネルギーによって開始することができる。データストレージに適切なホログラフィック回折格子を記録するために、ＨＤＳＳドライブが任意のメディアに発生した記録前ポリメリゼーションの量を測定し明らかにすることができることが望ましい。ＨＤＳＳドライブが発生した記録前ポリメリゼーションの量を測定できれば、記録されたホログラフィック格子の品質を確保するために最適なドライブ状態を設定することが望ましい。ＨＤＳＳドライブパラメーターには、例えば露光エネルギー吸収量、対象ビームと参照ビームの入射角、光学系に対するメディア位置など、任意のメディアに最適化される必要があるものもある。
【０００４】
ホログラフィックメディアにおける記録前ポリメリゼーションの程度の測定に加えて、フォトポリマーメディアの体積収縮の程度を測定することも望ましい。フォトポリマーメディアにおける体積収縮は、通常、ポリメリゼーション中に生じたポリマー鎖と高分子化していないモノマーメディアとの間の体積の差によって引き起こされる。フォトポリマーＨＤＳＳメディアにおける体積収縮については、Ｄ．Ａ．Ｗａｌｄｍａｎ、Ｈ．−Ｙ．Ｓ．Ｌｉ、およびＭ．Ｇ．Ｈｏｒｎｅｒによる“Ｖｏｌｕｍｅ  ｓｈｒｉｎｋａｇｅ  ｉｎ  ｓｌａｎｔ  ｆｒｉｎｇｅ  ｇｒａｔｉｎｇｓ  ｏｆ  ａ  ｃａｔｉｏｎｉｃ  ｒｉｎｇ−ｏｐｅｎｉｎｇ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ”Ｊ．ｏｆ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌ．４１，４９７−５１４（１９９７）に詳細に説明されている。フォトポリマーメディアにおける体積収縮は、任意のホログラムの記録に用いられた元々の参照ビームがもはやホログラフィック材料内に格納されているホログラムの読み取り参照ビームとブラッグ一致しないという、ブラッグの不一致につながる。収縮のため、参照ビームの平面入射角をホログラフィック格子にブラッグ一致するように調整し、ホログラフィックリードバックの間、最大の回折効率を実現することが望ましい。参照ビームの入射角の変化の結果、検出面上の再構成されたデータページ画像に空間変位が起こる。したがって、ＨＤＳＳが、最大回折効率を実現するために、ホログラフィックメディアにおける体積収縮を測定し、必要な参照ビーム角のシフトを明らかにすることができることが望ましい。さらに、検出面上の再構成された画像の空間変位を明らかにし対応することもまた望ましい。
【０００５】
米国特許第５，８３８，６５０号は、ＳＬＭの少なくとも１つの領域の使用と、ＨＤＳＳの画像品質の監視と制御にとってあるＨＤＳＳの一致する検出アレーを使用することを記載している。ページ表示には、ページ画像表示、ページ識別情報、およびピクセル登録キーなどの情報が含まれる。このようなページ表示は、その他のＨＤＳＳではなく、そのようなページ表示マークを含むデータページを元々格納していたＨＤＳＳに調整することにより画像品質を向上することができる。この特許において、較正は監視されているページ表示を元々記録したシステムのパラメータの調整に限定される。したがって、工場レベルで、または工場外で、較正機構を読み取るＨＤＳＳとは異なる他のＨＤＳＳによって、較正機構を記録させることが望ましく、さらに、画像品質の較正に限定されないメディアの較正とドライブのパラメータを提供することが望ましい。
【０００６】
米国特許第５，９２０，５３６号は、画像配列のページ表示マークの使用を記載する。ピクセル登録キーは監視され、画像ピクセルと検出ピクセルの間にずれが検出されると、検出器またはデータページ画像のいずれかが移動される。この特許は検出器の移動を開示しているが、データページ画像はずれの補正のためにシフトされることがない。さらに、米国特許第５，９８２，５１３号は、データページのピクセル化された画像が検出アレーのピクセルに対して配列するように入射参照ビームを傾ける方法を記載する。しかしながら、米国特許第５，９２０，５３６号および第５，９８２，５１３号のいずれも、ホログラフィックメディアの較正機構を用いた配列を提供していない。
【０００７】
米国特許第６，６２５，１００号は、ホログラフィックメディア上のデータストレージ位置の物理的位置を決定する目的で、ホログラフィックメディア上の光学的に検出可能なパターンの使用を記載している。このパターンは、メディアのＨＤＳＳの光学的および機械的配列パラメータの較正というよりは、メディア上のデータストレージ位置を追跡するために使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の特徴は、ホログラフィックデータストレージシステムの動作を最適化する較正機構を有するホログラフィックデータストレージメディア、ならびに任意のホログラフィックデータストレージシステムによる最適なホログラフィック記録、読み取り、または情報の検索の較正機構を含むホログラフィックメディアで動作するホログラフィックデータストレージシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
簡単に説明すると、本発明は、上記メディアでのＨＤＳＳの動作の最適化を可能とする十分な情報を有する較正機構を少なくとも有するホログラフィックデータストレージメディアを具体化する。第１実施形態において、かかる較正機構はホログラフィックメディアの感光性材料にホログラフ的に記録されたホログラムであり、それ自体はホログラフィックメディアに含まれる１つ以上の材料内の屈折変調の指標を介して記録される。第２実施形態において、かかる較正機構はホログラフィックメディアの１つ以上の外面および／または内面に沿った表面レリーフ機構である。第３実施形態において、かかる較正機構は透過率または反射率の異なる領域であり、この領域が入射光学ビームにより照射されるときに与えられた信号の振幅の変化の情報を格納する領域である。第４実施形態においては、かかる較正機構は情報を磁気的にメディア上に格納する。第５実施形態において、ホログラフィックメディアのこのような較正機構は、それぞれ前記第１、第２、第３、第４実施形態の表面レリーフ、体積ホログラフィー、磁気、振幅機構のいずれの組み合わせからなってもよい。
【００１０】
上記の実施形態の全てにおいて、かかる較正機構のうち１つ以上の機構は、メディアの特性に関する情報を含んでもよい。このような特性はメディアの厚み、メディアの空き容量、メディア感度、必要露光スケジュール、メディア製造日、または体積収縮の程度を含んでよいが、これに限定されない。較正機構はメディアフォーマット特性に関する情報を含んでもよい。メディアフォーマット特性は、例えば、データフィールドの位置、目次の位置およびフォーマット、その他の較正機構の位置、またはセクタ情報を含んでもよい。メディアに関する情報を含む較正機構およびその形式を、本明細書でメディア較正機構と呼ぶ。ホログラフィックメディアの一部である較正機構も、ホログラフィックメディアが最適に読み書きすることができるように、ＨＤＳＳが光機械的にそのシステムを較正することを可能にする情報を含んでもよい。光機械的な較正配列は、（角度および方位角多重化の例について）参照ビームの適切な入射角、適切なメディア位置、または検出アレーに対するホログラフ的に再構成された画像の配列を含んでもよい。光機械的配列をＨＤＳＳに行わせるように働くこのような較正機構を、本明細書においてシステム較正機構と呼ぶ。その他の較正機構は、本明細書では、性能較正機構と呼ぶ。性能較正機構は、実際にユーザデータが書き込まれる前に、ホログラフィックメディアにＨＤＳＳにより書き込まれ読み取られる。書き込まれた性能較正機構を読み取ることにより、ＨＤＳＳは感度や利用可能なダイナミックレンジなどのメディアに特徴的な性能を確定することができる。このようにして、ＨＤＳＳは、多重化されたホログラムの書き込みに必要な露光スケジュールやホログラフィックメディアの空き容量を変化させるかもしれないホログラフィックメディアのあらゆる経年劣化を考慮に入れることができる。
【００１１】
上述の実施形態全てにおいて、かかる較正機構はメディア上または内の所定の位置にあってもよい。この位置は、較正機構を見つけて読み出すための異なる本発明のホログラフィックシステムを可能とする。較正機構は、同時に、または代わりに、例えば、透過率または反射率が異なり入射光学ビームにより照射されるときに与えられた信号の振幅の変化の情報を表す領域を含む、他の較正機構に関連するメディア上または内にあってもよい。かかる較正機構を発見し読み出す機構は、磁気的であって、磁気ヘッドの読み取りデバイスによって読み取り可能であってもよい。その性質が光学的、磁気的、いずれの場合も、較正機構は較正するメディアに関する情報、または前記メディアで用いるホログラフィックシステムの最適化をあわせて可能とするその他の較正機構の位置あるいは特性に関する情報を含むことができる。
【００１２】
メディアの寿命中の異なるステージで記録されたホログラフィックメディアは較正機構を含むことが望ましい。例えば、較正機構は、ホログラフィックメディアが製造されたときに書き込まれてもよく、その直後でホログラフィックメディアがユーザのＨＤＳＳで使用される前であってもよい。ホログラフィックメディアの寿命におけるこのステージを工場レベルと呼び、このとき記録された較正機構はメディア較正機構およびシステム較正機構であることが好ましい。例えば、工場レベルで記録されたシステム較正機構は、ユーザのＨＤＳＳが製造中に機構を記録するために用いられる所定の標準の配列パラメータの組に対して配列するようにするためのものである。工場で記録された較正機構に加えて、エンドユーザがメディアにデータが記録される前にホログラフィックメディアに性能較正機構を記録することが必要となり得る。これにより、適切に装備されたＨＤＳＳがメディアの特性を判断することができる。このメディアの特性には、例えば、メディアの空き容量、体積収縮の程度、または記録に適切な露光エネルギー吸収量が含まれてもよい。本発明は、工場レベルまたは例えばエンドユーザシステムなどの別のシステムにおいて記録される較正機構を含むホログラフィック記録メディアを提供する。
【００１３】
本発明はさらに、ホログラフィックデータストレージメディアがＨＤＳＳにあるとき、その較正機構から、情報を読み取るシステム、方法、および装置を提供する。ＨＤＳＳはＨＤＳＳの前記メディアでの最適動作を保障するＨＤＳＳのパラメータを最適化する情報に応じて動作する。したがって、あるＨＤＳＳで書き込まれたホログラフィックデータストレージメディアは別のＨＤＳＳで読み取ることができ、これにより、リムーバブルホログラフィックメディアを２つ以上の異なるホログラフィック光ドライブで入れ替えることが可能となる。
【００１４】
好ましい実施形態において、本発明のＨＤＳＳはホログラフィック格子または回折格子のメディア較正機構を読み取り利用する。ＨＤＳＳは、回折較正機構を読み取り利用するために、通常はデータの読み取り、書き込み、または検索に用いられる主ホログラフィック光・機械・電子システムを用いてもよい。また、ＨＤＳＳは、読み取り、書き込み、または検索システムに加えて、もう１つシステムを含んでもよく、この追加システムは回折較正機構の読み取りに用いられる。
【００１５】
さらに、ＨＤＳＳは、読み取り／書き込みホログラフィックシステムとは別に、振幅変更機構など、メディアの非ホログラフィックまたは非格子較正機構を読み取る光・機械・電子システムを備えてもよい。独立した、ユーザデータの読み取り／書き込みシステムに比べて低い複雑さおよびゆるい許容誤差のいずれか一方を選択的に有するシステムを有することにより、ＨＤＳＳは多種多様なホログラフィックメディアに対応するようプログラム可能となる。複雑性の低いシステムは、低い解像度の較正機構、好ましくはメディア較正機構を読み取るよう意図されている。独立した光学系をメディアの磁気較正機構を読み取る磁気ピックアップシステムに置き換える、もしくはこれと組み合わせてもよい。ＨＤＳＳの動作は、例えば、まずＨＤＳＳがシステムホログラフィック較正機構の位置を見つける振幅変更機構などのメディアの非ホログラフィック較正機構もしくは格子較正機構を読み取るというものでもよい。
【００１６】
ＨＤＳＳは、メディア較正機構を読み取り、そのメディアについての情報、例えばメディア特性またはメディアフォーマットを得る。メディア特性情報は、例えば、次の１つ以上を含んでもよい。感光層の厚み、メディア製造日、メディア製造ロット、メディア感度および露光予定、およびメディアのメーカーなど。フォーマット情報は、例えば、次の１つ以上を含んでもよい。トラックピッチ、読み書き用の参照ビーム配向、およびその他の較正機構の位置など。
【００１７】
ＨＤＳＳがこのようなメディア情報およびフォーマッティング情報をメディア較正機構から読み取ると、それに応じて光機械系を調整し、その位置がメディア較正機構に記録もしくはＨＤＳＳのメモリに（例えばファームウェアやソフトウェアを介して）格納されているシステム較正機構の読み取りを開始する。システム較正機構は、ＨＤＳＳがメディア上の較正エリアまたは領域の１つの上にそのホログラフィック読み取りヘッドを配列し、フォーカス、横方向配列、および参照ビームの配向などを、システム較正機構からの信号強度（すなわちＳＮＲ）がピークに達するまで光機械的な配列を微調整することを可能にする。かかるシステム較正機構は、ドライブ間のわずかな製造誤差およびドライブおよび／または媒体の熱変化の補償を可能にする。
【００１８】
本発明は、また、メディアの特性に関する情報を動的に提供するメディア上のホログラフィック性能較正機構を、ＨＤＳＳ動作パラメータがホログラフィックデータ書き込みに最適に調整可能なように、書き込みまたは読み書き可能なＨＤＳＳを提供する。このようなパラメータには、例えば、レーザ出力または書き込みエネルギー吸収量などがある。
【００１９】
先に述べたとおり、較正機構は工場レベルで書き込まれてもよい。メディアへの伝達と工場レベルのシステム較正機構は表面レリーフ構造および／または体積ホログラフィック機構を備えることによって実現される。かかる表面レリーフ較正機構は、ホログラフィックメディア製造プロセスのステージの１つ以上の間に、直接ホログラフィックメディアの表面に形成されてもよいが、振幅較正機構はシルクスクリーンやフォトリソグラフィ、さらには感圧材料および不透明性または反射率の異なる材料の領域の積層体の使用によって工場レベルで記録されてもよい。製造時にメディアに記録されたホログラフィック較正機構は、良好に較正されたホログラフィック工場ＨＤＳＳによって記録されることができる。工場ＨＤＳＳは、ホログラフィック較正機構を、そのフィールドのＨＤＳＳが前記機構を読み取れるように、較正された参照ビーム入射角と対象ビーム入射角および露光強度によって記録される。ホログラフィック較正機構は、ホログラフィックメディアで必要とされる複数のホログラフィック較正機構それぞれを個別に記録する光ピックアップによって順次記録されることができる。ホログラフィック較正機構は、フィールドにおいて使用されているＨＤＳＳがホログラフィックメディアをホログラフィック較正機構で読み取ることができるように、工場レベルで記録されフォーマットされる。例えば、フォーマットは、エンドユーザのＨＤＳＳが、適切な配向とビーム形状の参照ビームで、ホログラフィックメディア上の特定の位置で工場レベルで記録された較正データを読み取ることができるようなものであってもよい。
【００２０】
本発明は、また、エンドユーザにより動作するＨＤＳＳドライブでホログラフィックメディアに記録される較正機構を提供する。公知のフォーマットの較正機構は、ユーザデータが書き込まれる前にホログラフィックメディアに書き込まれる。ホログラフィック較正機構は、ディスクなどのメディア上の公知の位置で公知のデータが記録される。このエンドユーザによって記録される較正機構は、メディア特性の測定に用いられてもよい。エンドユーザ較正機構が示すメディア特性は、記録前ポリメリゼーションの程度、体積収縮の程度、書き込みに必要なエネルギー吸収量、およびストレージの空き容量を含んでもよいが、これに限定されない。
【００２１】
かかる較正機構からの信号に応答するシステムの例はＨＤＳＳを１つ以上の較正機構上のメディアに配列する。このシステムは、次のＨＤＳＳの自由度のうち少なくとも１つを最適化する。対象ビーム入射角および参照ビーム入射角、光学系に対するメディア位置、検出配列、またはＳＬＭ配列が、ノイズに対するホログラム信号が最適化されるまでローカル領域でスキャンされる。システム較正機構からの信号が最適化されると、ＨＤＳＳのメモリのルックアップテーブルなど、メディアを配列するためにＨＤＳＳ自由度の適切な設定が記録される。この自由度は、いったんルックアップテーブルに格納されると、データ書き込みイベントの最適ドライブ設定の座標リストとして用いることができる。
【００２２】
較正されると、メディア較正機構を読み取り用いるシステム較正機構を配列するＨＤＳＳシステムは、さらに、各書き込みイベントに先立って、追加の較正機構、例えば性能較正機構を記録し、読み返すことができてもよい。ホログラフィックメディアの性能較正機構を記録し読み返すことによって、ＨＤＳＳは、例えばホログラフィック記録メディアの感光性や利用可能なダイナミックレンジ、およびメディア体積収縮率などの、メディアパラメータを決定することができる最適な較正機構読み返しの条件は、必ずしもメディア状態にア・プリオリなものではない。例えば、フォトポリマーメディアにおける記録前の熱または光ポリメリゼーションの程度は未知であることもある。したがって、ＨＤＳＳの最適な読み返しパラメータは、読み返しの相互作用によって決定される。この相互作用において、読み返しパラメータそれぞれは、所定のＳＮＲ許容誤差でノイズ比に対する最適な読み返し信号を与えるように調整されるまで各読み返しパラメータが個別に最適化される。読み返しパラメータが決定され、各性能較正機構が読み返され評価されると、メディアの記録前状態が決定され、これによってかかる最適化されたパラメータがメディアの感光性および利用可能なダイナミックレンジを示すこととなる。メディアの感光性および利用可能なダイナミックレンジは、メディア上にホログラフィックデータを記録する最適な状態とメディア上のストレージ容量の判定に用いられてもよい。
本発明の以上の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の説明よりあきらかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照すると、較正機構を有するホログラフィックデータストレージメディア４がホログラフィックデータストレージシステム（ＨＤＳＳ）３０内に示されている。ＨＤＳＳは、ホログラフィックメディア４をＨＤＳＳに挿入可能な開口部２を有するハウジング２８を有する。図１の例では、メディア４はディスクの形式である。開口部２は、かかるメディア４が敏感である光に光密であってもなくてもよい。図示していないが、ホログラフィックメディアはカートリッジ内に内包されていてもよく、部分的、もしくは完全にカートリッジから取り除かれて開口部へ挿入されてもよい。例えば、このようなカートリッジとカートリッジからリムーバブルなメディアで動作するＨＤＳＳは、２００３年１０月１４日に出願された米国特許仮出願第６０／５１０，９１４号に優先権を有する、共に２００４年１０月１４日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０４／３３９２１号および米国特許出願第１０／９６５，５７０号に示されている。図を簡略化するために、カートリッジ、カートリッジに関連するシャッターおよびシャッター構造、ならびにカートリッジ装着部（または挿入されたホログラフィックメディアに対応し、ホログラフィックメディアがＨＤＳＳ内のメディアで作動するのに必要な構造に配列し一致することを保証するその他の可動付属品）は示されていない。メディア４は、メディア４を回転モータ５に取り付けられた回転スピンドル６に連結するための、ハブ、中央開口部、またはその他の取り付けメカニズムを有してもよい。このようにして、メディアは軸９を中心として矢印９ａによって示される方向に回転可能となる。回転モータ５とスピンドル６は、回転モータを方向付け、よってホログラフィックメディア４を双方向矢印１０ａで示されるｚ方向に方向付ける直線ステージ１０に取り付けられている、書き込み光モジュール１３および読み取り光モジュール１１の固定光学系にわたる回転ステージを示す。回転モータ５の回転運動および直線ステージ１０の直線移動によって、ホログラフィックメディア４の環状部分のより多くの部分がアクセス可能となる。図１に示された幾何形状は、固定の書き込みモジュールおよび読み取りモジュールを有するＨＤＳＳ内のホログラフィックメディアの例である。しかしながら、ホログラフィックメディア４は、任意に、読み書き用モジュールがメディア上を移動する間に回転してもよく、またはホログラフィックメディアは静止し、光モジュールのみが物理的に移動するか、少なくとも適切な読み取りおよび／あるいは書き込みビームを表面に対して方向付けてもよく、または光学系が静止してホログラフィックメディアが図１に示す径および接線方向ではなくｘ−ｙ移動ステージによって作動させられてもよい。本発明は、書き込み専用または読み書き用のホログラフィックメディアを用いる上述のＨＤＳＳシステムまたはその他のＨＤＳＳシステムで具体化されてもよい。
【００２４】
ＨＤＳＳ３０は、書き込み光モジュール１３および読み取り光モジュール１１がホログラフィックメディア４の対抗する側面に位置する透過性のホログラフィック幾何形状を有している。書き込みおよび読み取りモジュールは、一般に、それぞれ、多数の光素子１４および１２からなる。図１に示すＨＤＳＳの例では、光源１５からの光が、ビームスプリッタ１６を介して、２つのビーム、参照ビーム１０８と対象ビーム１０９に分離される。光源１５は、メディア４が敏感である波長の光で動作するレーザ光源であってもよい。対象ビーム１０９は、好ましくは、ビーム成形光学系１８によって空間光変調器（ＳＬＭ）１９にあたる光の強度が均一となるように成形されたビームである。ＳＬＭ１９から反射された光１００は、書き込み光モジュール１３を介してホログラフィックメディア４に伝達される。参照ビーム１０８は、ビームスプリッタ１６から参照光学系１７を通過し、これは参照ビームを適切に成形し、角度および／またはｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ多重化用に、ホログラフィックメディアに対して異なる入射角で掃引されることを可能する。このような多重化の場合にホログラフィックメディア４に入射することができる、異なる位置１０１および位置１０２に導かれた参照ビーム１０８の例を図１に示す。参照光学系１７は、さらに、スペックル法やシフト多重化などのその他の多重化方法を可能としてもよい。参照光学系１７は、システムに用いられる多重化に従って１つ以上の角度寸法に沿った位置にビームを導くビーム誘導メカニズムを有する。このようなビーム誘導メカニズムは、入射する参照ビームをメディア４の方へ導く１つ以上の可動ミラーを有してもよい。可動ミラーはビーム誘導装置の一例を表し、レンズやプリズム、光学モジュレータなど、可動光素子などのその他のビーム誘導装置を用いることもできる。対象ビームとの関連での参照ビームの幾何形状の詳細な図を図２に示し、後で詳細に説明する。
【００２５】
ホログラフィックメディア４からデータを読み取るために、対象ビーム１０９は、理想的には、ホログラフィックメディアに照射しない。図１には示されていないが、対象ビームのブロックは、対象ビームの経路上のビームスプリッタ１６の後、またはこれと合わせて、光機械的システムにより実現することができる。このような光機械的システムの例として、機械的シャッター、ＥＯまたはＡＯシャッターまたは偏向器、または偏光ビームスプリッタであってもよい、ビームスプリッタ１６とあわせての偏光回転装置の使用などがある。ホログラフィックメディア４に格納されたデータを読み取るとき、参照ビーム１０８は、書き込みプロセスの間用いられる参照ビームの配向に一致する一連の参照ビーム配向および波面でメディア４のホログラフィック面を照射する。記録プロセスで用いられる参照ビームに一致する任意の参照ビームがメディアを照射するとき、格納されたホログラムは読み取られ、このホログラムからの回折光１０７が読み取りモジュール１１によって取り込まれ、２次元電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）アレーなどの検出器１０３に撮像される。読み書きに加えて、ホログラフィック光学系は、また、メディア上のホログラフィック記録データの位置を特定する検索動作を備えることができる。検索プロセスは、読み取りプロセスと類似であるが、メディアは、データを有するホログラムが読み取られるまで、そのデータを検索する参照ビームで走査される。
【００２６】
ＨＤＳＳの読み書き双方のサイクルにおいて、サーボシステム７はメディアをトラックするために用いられる。サーボシステム７は、ホログラフィックメディア４の位置をトラックするのに用いられることができ、またホログラフィックメディア面などの情報を得るために用いることもできる。一例として、サーボシステムは光学的であり、光源を有する。この光源は、ホログラフィックメディアが敏感な波長を含まないスペクトルバンド幅のものであることが好ましく、反射マークからアドレス情報を得る光学ビーム８をメディア４の表面からサーボシステムの検出器に反射する（ディスクメディアの径方向および角度の位置をエンコードする）。反射型システムとして描かれているが、光学サーボシステムは反射型に限らず、透過型または反射型と透過型の組み合わせで動作してもよい。反射型光学サーボシステム７の例として、ＣＤまたはＤＶＤピックアップヘッドの使用がある。ＣＤまたはＤＶＤディスクに見られるのと同じサイズのピットや溝を有することにより、かかるピットと溝をアドレス情報でエンコードし、読み取られたデータを解釈する電子機器（および／またはソフトウェア）を有するＣＤまたはＤＶＤドライブで用いられるのと同じ光ピックアップヘッドを用いることができる。
【００２７】
独立した読み取りシステム１０４をＨＤＳＳに組み込み、メディア４上の較正機構のいくつかを読み取ってもよい。このような読み取りシステムは、読み取られている較正機構の解像度がメディアディスクのシステム較正機構の解像度より低いときに好ましく、このような低い解像度較正機構がメディアおよびフォーマットに関する情報を含んでいることが好ましい（例えばメディア較正機構）。メディア情報は、好ましくは、感光層の厚み、製造日、感度、露光吸収スケジュールなどの情報を含む。フォーマット情報は、例えば、サーボシステム７によりトラックされるディスクの径方向および環状方向の位置に対する、メディア４上のシステム較正機構の位置や、このようなシステム較正機構の読み取りに必要とされる参照ビーム設定のような情報を含んでもよい。一例では、読み取りシステム１０４は、ホログラフィックメディア４を光学ビーム１０５で探査してホログラフィックメディア上の較正機構を読み取る光源を含む。別の実施形態では、読み取りシステム１０４は、ホログラフィックメディア上の較正機構を機械的に読み取る磁気ヘッドを含む。
【００２８】
ＨＤＳＳの光機械システムはダイナミック制御を必要とし、ケーブル（例：電気または光）を介して、１つ以上の制御部１０６に接続される。ＨＤＳＳの制御部１０６は、多数のタスクを行うことができ、これらのタスクには、ＳＬＭ１９が表示するデータのタイミング制御、光源１５の出力レベル変調、検出器１０３から受信するデータのデコード、ホログラフィックメディア４のトラッキングのためのサーボ７制御、ＨＤＳＳの多重化構造用の参照ビーム１０８の波面および配向のタイミング制御（例：可動ミラーまたはその他の用いられるビーム誘導装置に連結されたモータを介して）、およびホログラフィックメディア上の較正機構を読み取る読み取りシステム１０４の制御が含まれるが、これに限らない。制御部１０６は、また、これらの各種光機械システムに、１１０で示される接続を介して電力を供給することができる。ＨＤＳＳ内部制御部１０６は、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ系のデバイスをあらわしてもよく、これらは、接続１１１を介して外部制御部１１２に接続される。この外部制御部は、パーソナルコンピュータ、ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ  ｌｉｂｒａｒｙのデータ格納システム、あるいはコンピュータサーバなど、各種の制御部であってよいが、これに限らない。
【００２９】
図２に、メディア４のホログラフィックメディア面２０の一部に沿った参照ビームと対象ビームの露光幾何形状を示す。通常、断面２１および円錐境界光線２２によって示される対象ビームの円錐は、ホログラフィックメディア４のローカルな表面法線２３に対して角θＳをなすキャリア平面波２４にそって伝搬する。参照ビームは、ローカルな表面法線に対して角θＲをなすキャリア平面波２６上を伝搬し、そのｘ−ｙ面（ホログラフィックメディアのローカル面の配向を規定する面）上にある突出部２５がｙ軸に対して角φＲをなす。参照ビーム自体は、角θＲおよびφＲで規定されるキャリア平面波に沿って伝播するのであれば、平面波、集束ビーム、または発散ビームなど、どのような形態のコヒーレントビームでもよい。角φのこのような規定により、対象ビームのｘ−ｙ面への投影は、ｙ軸に対する角をφＳ＝１８０°とする。参照ビームは平面波でなくともよいが、例えばＧ．Ｂａｒｂａｓｔａｔｈｉｓ、Ｍ．Ｌｅｖｉｎｅ、およびＤ．Ｐｓａｌｔｉｓによる“Ｓｈｉｆｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｗａｖｅｓ”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３５（１４）２４０３−２４１７（１９９６）に記載されるように、ホログラムのシフト多重化に用いられるような集束または発散参照ビームであってもよい。角度多重化については、ホログラフィックメディアに格納された以前のホログラムのブラッグ選択性よりも大きな値によって、対象ビームおよび参照ビームの一方もしくは両方の角θが露光の間に変化する。角度多重化については、例えばＨ．Ｓ．ＬｉおよびＤ．Ｐｓａｌｔｉｓによる“Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｋｓ”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３３（１７），３７６４−３７７４（１９９４）に記載される。θはホログラフィック面のローカルな表面法線に対して規定されるため、ホログラフィックメディアを持ち上げたり傾けたりすることにより角度多重化の目的を達することもできる。ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃまたは方位角多重化の場合には、例えば米国特許第５，４８３，３６５号を参照のこと。この特許ではφの配向は、メディア、参照ビーム、またはｚ軸を中心に回転する対象ビームの組み合わせによって変更される。
【００３０】
図３に、ＨＤＳＳ３０で用いることのできる較正機構を有するホログラフィックメディア４の例を示す。ホログラフィックメディア４の上から見た図では、メディアは外径３００と内径３０４を有するディスクの形状をしている。内径３０４の内部には、回転モータ５のスピンドル６にメディアを挿入するためのハブとなる穴があってもよい。ユーザデータは、ディスクの多数のセクタ３０３に書き込まれる。各セクタは、図に示すとおり、ホログラフィックメディアの環状領域の山形の楔部となっている。ホログラフィックメディアの斜線部領域はホログラフィックメディアに配された複数のシステム較正機構を表す。ホログラフィックメディアの黒く塗りつぶされた領域３０７は、ホログラフィックメディアに性能較正機構を記録することのできる複数の空き領域である。後で特に図７を参照して述べるように、性能較正機構はユーザＨＤＳＳによって記録され、感光性やユーザＨＤＳＳがユーザデータの記録セッションを開始する前に利用可能なデータ容量など、現在のメディアのパラメータを判定するために用いられる。この例では、ユーザデータの各セクタにシステム較正機構の領域が１つと性能較正機構の領域が１つある。領域３０２はメディア較正機構を含み、ディスクの中央に向かって位置を特定され、領域３０５は回転モータの物理的レイアウトと摩擦を起こす可能性があるため通常は較正機構またはデータに用いられないディスクの中央環状部である。メディア情報とフォーマット情報を提供するメディア較正機構は、それぞれ、工場レベルでホログラフィックメディアに統合され、システム較正機構は工場ＨＤＳＳまたはユーザレベルＨＤＳＳにより記録されることができる。水平の線の入った環状領域３０６は、目次（ＴＯＣ）セクタを示す。ＴＯＣセクタには、ホログラフィックメディアに格納されるデータを判定するためにＨＤＳＳによって必要とされる情報がある。このようなＴＯＣ情報は、例えば、物理セクタまたはメモリ位置、すなわちユーザが記録したメディアディスク４上に格納された多重化ホログラムのアドレス指定するために必要な参照ビーム設定での物理スペース（例：ディスクの径方向および角度方向位置）、記録されたユーザデータのファイル名および種類およびディレクトリ構造、および新たなユーザデータを格納するために利用可能なメモリ位置を含んでもよい。ＴＯＣセクタは、優先的には複数回読み書きができるホログラフィックメディアの領域であり、これによってホログラフィックメディアが複数の読み書きセッションを有することができるようにする。また、ＴＯＣセクタは、記録可能なＣＤまたはＤＶＤに組み込まれたものに類似の位相変化メディアを含む領域であってもよい。このような位相変化メディアは、ＣＤまたはＤＶＤプレーヤーのものに類似の読み書きヘッドを含む適切に装備されたＨＤＳＳがＴＯＣ情報を記録し、同一または同等の装備を備えるＨＤＳＳによって読み取ることができるようにする。
【００３１】
メディア４は、感光性材料をはさんだ上部基板と下部基板とからなってよい。この感光性材料は、この材料の量の分のホログラフィック記録に適切である。これらの基板はガラスまたはプラスチック材料であってもよい。メディアの全面がこのような基板材料からなり、これによってかかる感光性材料をすっぽり中に包んでもよい。例えば、このようなホログラフィックデータストレージメディアはＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ州ＭａｙｎａｒｄのＡｐｒｉｌｉｓ，Ｉｎｃ．社により販売されており、本明細書に記載のディスク、カード、またはその他の形状など、異なるフォーマットであってもよい。
【００３２】
ホログラフィックメディア４に組み込み可能な較正機構には少なくとも４つのタイプがあり、これは表面レリーフ格子機構、振幅機構、磁気機構、およびホログラフィック記録機構である。表面レリーフ格子機構またはホログラフィック機構は参照ビームの角度をメディアに揃えるために用いることができる。振幅および磁気機構は、優先的にメディア情報とフォーマット情報のエンコードを行う。ホログラフィック機構または表面レリーフ格子は、検出器上の読み取りデータページの配列に用いられてもよい。ホログラフィックメディアのシステム較正機構は好ましくはホログラフィック機構からなるが、表面レリーフ、ボリュームホログラフィ、磁気および／または振幅機構の組み合わせも用いることができる。以下に、それぞれのタイプの較正機構について説明を加える。
【００３３】
図４Ａに、表面レリーフ格子を組み込んだ較正機構を含むホログラフィックメディア４の断面図を示す。このような格子較正機構は、多重化された共同の場所に置かれた複数のホログラム用の角度またはｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ法を組み込んだＨＤＳＳの参照ビームの配向の角度θおよびφを較正するために用いることができる。図４Ａに示す例では、ホログラフィックメディア４は、感光性材料４０２の層を挟んだ上部基板４００および下部基板４０１からなる。上部基板の上面４０３には、格子周期Λの一連の格子溝４０４が形成され、格子ベクトルＫがｙ軸に沿うように配向する（例：Ｋ＝２π／Λｙ）。上部基板４００の上には、溝を傷から保護するコーティング４０５が存在する。このようなホログラフィックメディア構成の例は、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ州ＭａｙｎａｒｄのＡｐｒｉｌｉ，Ｉｎｃ．社により販売されているタイプＡ材料である。感光層および下部および上部基板材料は、例えば、屈折率が１．５８のポリカーボネート材料であってもよい。コーティング層４０５は、例えば屈折率が１．４６の別の有機材料であってもよく、これにより、コーティング層とポリカーボネート層との間に屈折が起こり検出可能となるに十分な屈折率の差を生じさせることができる。任意で、反射回折光の出力を向上させるために格子溝は金属（例えばＡｌ）でコートされてもよい。優先的には、格子は、Ｌｉｔｔｒｏｗ構造で動作するように設計され、このような格子は特定の角度の入射光を受け入れて光源に直接反射する。図４Ａに示すように、ホログラフィックメディア４の表面法線４０７に対して角θ１で入射する光４０６は、入射ビーム４０６に対して逆に伝播する反射回折順序４０８を有する。格子機構は、入射角θ２で伝播する第２入射ビーム４０９を与え、第２入射ビーム４０９に対して逆に伝播する回折順序４１０に反射させてもよい。Ｌｉｔｔｒｏｗ条件は以下のように表現される。
【００３４】
Ｓｉｎθｉ＝ｍλ／２ｎｉΛ            （１）
ここで、θｉはホログラフィックメディアの表面法線に対する入射光の入射角であり、ｍは回折順序であり、λは入射光の自由空間波長であり、ｎｉはホログラフィックメディアの外部の媒体の屈折率（通常は空気であり、したがってｎｉ＝１）、Λは較正機構の格子溝の格子周期である。複数の格子をそれぞれ較正を必要とする、異なる入射角用の別の較正機構として用いてもよいし、複数入射角で動作する単一の格子を設けてもよい。例として、λ＝４０５ｎｍ、Λ＝１９００ｎｍ、およびｎｉ＝１の場合を考える。この場合、ｍ＝３およびｍ＝４それぞれについてＬｉｔｔｒｏｗ条件を満たす角θ１およびθ２は３９．７５°および５８．５０°である。ｙ軸に沿った格子ベクトルＫを有する格子は、１つ以上の角θを較正することができ、最大でφ＝０°および１８０°の角度を較正することができる（すなわち、ｘ−ｙ面に投影される伝播ベクトルがｙまたは−ｙ方向の要素を有するがｘ軸要素を有しない入射光）。ｐ個のファイ角を較正するには（このいずれの角度もファイの１８０°回転により互いに関係しないものとする）、入射光のφＰ方向に方向が対応するように格子ベクトルＫＰを有するｐ個の格子が必要となる。簡略化した例では、交差格子を設けることができ、ここで２つの格子ベクトルが互いに９０°で配向する（例えば、一方がｙ方向、他方がｘ方向）。例えば、このパラグラフの最初で述べたように一方向において格子周期は１９００ｎｍであってもよく、これに直行する方向では、３７．４１°および５４．１０°に配向した参照ビームを較正できるように格子周期は２０００ｎｍであってもよい。この２つの格子は互いに９０°配向である必要はなく、互いに任意の角度に設定することができ、２つ以上の格子（この全てが異なる格子周期を有してもよいし、有しなくてもよい）の配向を形成することができる。例えば、このような格子の形成は、Ｍ．Ｃ．Ｈｕｔｌｅｙ“Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｐｈｏｔｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”Ｏｐｔ．Ｅｎｇｉｎ．，１５，１９０−１９６（１９７６）に記載されており、ここでは交差格子は、ホログラフ的にフォトレジストで形成される。このフォトレジスト構造は、Ｈ．Ｐ．Ｈｅｒｚｉｇ編“Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ：Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”（Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ，Ｉｎｃ．Ｂｒｉｓｔｏｌ，ＰＡ，１９９７）に記載されるように、別のエッチングまたは複製プロセスにより、別のメディアに転移可能である。
【００３５】
表面レリーフ較正機構は、ホログラフィックメディアの１つ以上の外面および／または内面に形成されてもよい。ホログラフィックメディアの内面に沿った表面レリーフ較正機構の場合、入射光学ビームの透過、反射および／または回折変化を通して表面レリーフ機構を検出可能なように、内面のインターフェースで十分な屈折率差が要求される。この表面レリーフ較正機構の好ましい実施形態においては、機構はホログラフィックメディアの表面に複製される。例えば、２つのプラスチック基板（例えば、ポリカーボネート基板）に挟まれた感光性メディアからなるホログラフィックメディアでは、較正機構は基板を形成するのと同じ形成プロセスでプラスチック基板の表面に直接形成されてもよい。表面レリーフ較正機構は直接形成されてもよいが、好ましくは、較正機構の形成に用いられるマスターを形成してする。この形成は、フォトリソグラフィ、ｅビームリソグラフィ、レーザライティング、ウェット水性エッチング、ドライエッチング、および電鋳法によって行われてもよい。表面レリーフ機構を形成するための前記製造プロセスは、例として考えられるべきであり、この機構を形成するためにその他の方法を用いてもよい。
【００３６】
図４Ｂに、較正機構が振幅機構を有することを除いては図４Ａに類似のホログラフィックメディア４の断面図を示す。振幅機構を読み取るための読み取りシステム１０４は、入射光学ビーム４２２をホログラフィックメディア４に発する光源を有し、このビームは優先的には表面に対して法線である角度であるが、非法線入射光を用いてもよい。入射光学ビーム４２２は、ホログラフィックメディアの上部基板４００の上面４０３にパターン化された反射マーク４２１で反射する。クリア機構４２０に比較した振幅機構のｙ方向の長さ変化は、光学系１０４に統合された検出器に入射する反射信号のタイミングによって検出され、ホログラフィックメディア４は少なくともｙ方向の要素を含む方向に移動する。振幅機構のｙ方向の長さ変化は、その相対的間隔同様、メディア較正機構の一部として要求される情報のコード化に用いることができ、図３との関連で既に述べたように、メディア４の機構３０２として位置が特定されてもよい。エンコード体系は、読み取りシステム１０４の検出器から制御部１０６に与えられるシリアルデータ用に用意されてもよい。例えば、ＲＬＬ（ｒｕｎ−ｌｅｎｇｔｈ−ｌｉｍｉｔｅｄ）エンコードを用いることができ（例：ＣＤおよびＤＶＤで用いられているようなもの）、あるいはＵＰＣラベルに用いられているものに類似のバーコードタイプのエンコードを用いることもでき、あるいはその他のデータエンコード体系を用いてもよい。読み取りシステム１０４は光源１０４ａと、光源からのメディア４へ光を成形および／またはフォーカスさせる光学系１０４ｂとを有し、メディアから戻る光を同じ光学系または異なる光学系によって成形および／またはフォーカスさせ、読み取りシステム１０４内の検出器１０４ｄに導く。読み取りシステム１０４のビームスプリッタ１０４ｃは、光源１０４ａからのビームを光学系１０４ｂへ通過させ、受光した戻り光を検出器１０４ｄに導く。振幅較正機構は、シルクスクリーニング、フォトリソグラフィ、または感圧材料と不透明性の異なる領域を有する積層体の使用など、各種の技術を用いて製造することができる。
【００３７】
例として、読み取りシステム１０４は、６５５ｎｍ半導体光源１０４ａからの、口径の大きい（ＮＡ＝０．１０）対物レンズ１０４ｂで反射マーク４２１を含むメディア表面にフォーカスされた、光学ビームを用いることができる。フォーカスのスポットサイズはおよそ直径８μｍであり、ガウスビームを通じて、スポットが１３μｍを超える前に伝播は約±１００μｍのデフォーカスエラーを有する。反射マークはクリア領域４２０または反射領域４２１の最短の長さは１５μｍでもよいコードを有することができる。照射の際、反射マークはシステム１０４の光検出器１０４ｄで検出可能なコードをあらわす反射光を戻す。振幅較正機構の読み取りにこのような口径の大きい光学系を用いることにより、ゆるい光機械的許容誤差がホログラフィックメディアがＨＤＳＳに挿入されるとすぐに読み取り可能であることを保証する。
【００３８】
磁気較正機構は、磁気的に情報をエンコードされたフォーマットでホログラフィックメディア４に格納することができる。しかしながら、振幅変更機構がメディア材料に形成可能であるのに対して、磁気記録可能な材料はメディア表面、例えば、メディアの感光性材料を挟む基板の１つ以上の表面や、そこに塗布されたコーティング上などに取り付けられる。磁気機構は、読み取りシステム１０４が磁気読み取りヘッドを有する磁気ピックアップシステムを有するように、ＩＤバッジやクレジットカードの磁気ストリップに類似のものであってもよい。磁気ストリップは、クレジットカードやＩＤバッジの磁気ストリップがエンコードされるのと類似の方法で、メディア情報およびフォーマッティング情報がエンコードされる。磁気ピックアップシステムはＨＤＳＳに配され、メディア４がＨＤＳＳに挿入されると磁気ピックアップシステムが磁気的にエンコードされた領域から磁気機構を読み取り、エンコードされたデータを表す電気信号をＨＤＳＳの制御部１０６に与え、制御部によってデコードされる。このストリップをメディア基板の表面に取り付ける手段は、クレジットカードに用いられているものに類似のものであってもよく、またはこのストリップは粘着性の物質で取り付けられてもよい。
【００３９】
図４Ｃに、ホログラフィックな較正機構の例を示す。この例では、ＨＤＳＳは平面波角および方位角多重化を用いて共同の場所に置かれたホログラムを多重化し、読み取り光モジュール１１の光軸はｚ軸として規定されるホログラフィックメディア４の表面法線に一致する。参照ビーム１０１は較正機構４３２に角度θＲ（表面法線ｚに対して測定して）およびφＲ（参照ビームの伝播ベクトルがｙ軸に対して作るｘ−ｙ面投影４３０の角度）で入射する。較正機構からの回折光１０７は、読み取り光モジュール１１の光素子１２によって撮像され、これにより生じる較正または配列ページと呼ばれる画像４３１は、明るいピクセルと暗いピクセルからなるが、検出アレー１０３に投影される。この例では、ホログラフィック較正機構には図１に示すものに類似のＨＤＳＳでホログラフィックデータが記録され、較正機構は、ホログラフィック較正機構がシステム較正機構であれば、優先的に工場レベルで記録される。これらのホログラフィック較正機構は、一般に、複数のホログラムを格納し、そのそれぞれは特定のθＲおよびφＲ配向で参照ビームによって読み取られるよう構成され、複数の配向の参照ビームを較正機構を読み取るＨＤＳＳの光機械的配列の較正に用いることができる。このように、これらの較正機構はシステム較正機構である。このようなホログラフィックシステム較正機構の１つ以上が、既知の２次元位置（ｘ，ｙ）のピクセルまたはＨＤＳＳの検出アレーのピクセル位置に配列したマークを有するデータページを用意することもでき、および／またはメディア中のホログラフィック較正機構のオリジナルの記録パラメータを記載するホログラフィックデータを有してもよい。
【００４０】
ホログラフ的に記録された較正機構はホログラフィックメディアに記録され、これはホログラフィックメディアに含まれる１つ以上の材料の屈折変調指数を介して記録される。ホログラフィック較正機構が記録されるメディア４の材料の位置は、ホログラフィックメディアがエンドユーザのために格納することを目的とするデータ（ユーザデータと呼ぶ）の記録および／または再生に用いられるものと同じであっても違っていてもよい。ホログラフィック較正機構は、ホログラフィック機構に遭遇する際に反射および／または透過において回折される入射光学ビームの使用により検出される。入射光学ビームは、ユーザデータの記録および／または再生に用いられる光源からの光学ビームと同じであっても違っていてもよい。好ましい実施形態においては、ホログラフィック較正機構は、ユーザデータの記録および／または再生に用いられるものと同じ光学系によって読み取られてもよく、この方法においては、光学系用の光機械的配列設定についての直接フィードバックを得ることができる。
【００４１】
システム較正機構に記録された較正ページ４３１の例を図４Ｄに示す。この例において、較正ページ４３１は４つの位置４５０を有しており、ここに配列マークがおかれる。これらの配列マークは、ピクセル４５１の組からなり、その構成は較正ページを読み取るＨＤＳＳに（メディア較正機構の読み取りまたはＨＤＳＳのファームウェアメモリあるいはソフトウェアメモリに格納されたデータを通して）知られており、光のないピクセル４５２と光のあるピクセル４５３とがある。この例では、単純な十字形を配列マークとして用いるが、複数のマークや異なるマークの形式を用いてもよい。検出器１０３ピクセルに対するピクセル４５４の小さな領域の拡大を見ると、較正ページピクセル、例えば４５６は、検出器ピクセル、例えば４５５に対して適切に登録されておらず、一般にｘ方向のΔｘおよびｙ方向のΔｙにずれている。較正ページの配列マークは、ＨＤＳＳの光機械系の配列に用いることができる。較正ページは、優先的には、較正ページヘッダと呼ばれるページ４５７の領域を有する。較正ページヘッダは、較正ホログラムの特性を示すピクセル４５８の組へのデータ格納に特化されている。ヘッダに記録されている較正ホログラムの特性は、例えば、一連の較正ホログラム内のホログラムのアドレス、記録参照ビームの入射角、予想メディア体積収縮量、または較正ホログラムの記録に用いられるエネルギー吸収量を含んでよい。ＨＤＳＳの例は平面角および方位角多重化を目的としており、メディア４上のホログラムの「アドレス」という語には４つの要素があり、サーボシステム７からの情報をトラックすることによって判定可能なディスク上における径等級および角度等級での物理的位置、ならびに角度θおよびφである。物理的位置は、回転モータ５および直線移動ステージ１０ならびに／またはこれらのモータやステージに信号を送信する制御部１０６のソフトウェアのエンコーダの機械的位置に応じてもよい。角度θおよびφは、参照ビームのビーム誘導メカニズムにより、制御部１０６から受信される信号に従って、そのような物理的位置に設定される。しかしながら、メディアカードのｘ−ｙ直交次元などディスクのフォーマットによっては、制御部１０６からの信号に従った、かかる次元に沿っての移動を制御する移動ステージを用いて、その他の物理アドレス指定を用いることもできる。
【００４２】
較正機構は、ホログラフィックメディアの寿命の異なるステージにおいて、メディア４に書き込むことができる。例えば、較正機構は、ホログラフィックメディアが製造されたとき、またはその直後に書き込まれてもよいが、ホログラフィックメディアがエンドユーザによって使われる直前に記録されてもよい。ホログラフィックメディア寿命のこのステージは工場レベルと呼ばれる。表面レリーフ較正機構の場合、既に述べたように、較正機構はホログラフィックメディア製造プロセスの１つ以上のステージの間にホログラフィックメディアの表面に直接形成されてもよい。振幅較正機構の場合は、この機構はシルクスクリーニング、フォトリソグラフィ、さらには感圧材料および不透明性または反射率の異なる材料の領域の積層体の使用などによって工場レベルで記録されてもよい。また較正機構がホログラフィックである別の例では、このような機構はホログラフィックメディア４に含まれる１つ以上の適切な感光性材料にホログラフ的に記録される。製造時にメディア４に記録されるホログラフィック較正機構は、良好に較正されたホログラフィック工場ＨＤＳＳによって記録することができる。工場ＨＤＳＳは、このフィールドのＨＤＳＳが機構を読み取ることができるように、較正された参照ビーム入射角および対象ビーム入射角ならびに露光強度でホログラフィック較正機構を記録する。例えば、ホログラフィック較正機構は、ホログラフィックメディアが必要とする複数のホログラフィック較正機構それぞれを個別に記録する光ピックアップにより、順次記録することができる。好ましい実施形態においては、一群の機構はホログラフィック複製と呼ばれるものによって平行して記録される。これによって、ホログラフィックメディア用のホログラフィック較正機構を全て記録するために必要とされる露光の数を減らすことができる。このようなホログラフィック複製は、Ｄａｎｉｅｌ  Ｈ．Ｒａｇｕｉｎ、Ｄａｖｉｄ  Ａ．Ｗａｌｄｍａｎ、Ｍ．Ｇｌｅｎｎ  Ｈｏｒｎｅｒ、およびＧｅｏｒｇｅ  Ｂａｒｂａｓｔａｔｈｉｓが発明した２００３年１２月３０日出願の米国特許仮出願６０／５３３，２９６号に優先権を持つ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４４０１７号に記載されており、この仮出願は参照により本明細書に組み込まれている。好ましい実施形態においては、１つ以上のホログラフィックメディアに必要とされるホログラフィック較正機構を記録するために、１つの露光が必要とされる。
【００４３】
フォーマットは、ホログラフィックメディア上の特定の位置および適切な配向およびビーム形状の参照ビームで情報がプログラムされた、適切に埋め込まれたファームウェアまたはソフトウェアドライバを有するＨＤＳＳであって、このＨＤＳＳが工場レベルで記録された較正データを読み取れるようなものであってもよい。また、あるいはこのようなドライバからの情報に加えて、図３に示すように、例えばディスクメディアの内部トラックに位置する例えば振幅または磁気較正機構などの低解像度の較正機構が、システムに挿入されたホログラフィックメディアのフォーマットを判定するためにＨＤＳＳによって読み取られる。これらの機構はメディア較正機構であり、ホログラフィックドライブがシステム較正機構のホログラフィックメディア上の位置を判定することのできるフォーマット情報を与える。加えて、メディア較正機構はシステム較正機構の特性に関する情報を含んでもよく、ＨＤＳＳが適切にシステム較正機構を読み取ることを可能にする。このようなメディア較正機構に含まれることのできる特性は、例えば、システム較正機構を読み取るために必要な最小限の参照ビーム設定を含んでもよい。
【００４４】
メディアおよびシステム較正機構を用いるシステムの動作の例を図５に示す。ＨＤＳＳ３０は、工場で記録された較正機構を用いて、ホログラフィックデータストレージシステムまたはドライブを較正するよう動作することが示される。較正動作の開始に先立って、較正機構を有するホログラフィックメディア４がＨＤＳＳのドライブに挿入され、例えばメディア４を回転させる回転モータ５にチャックで連結されたスピンドル６などのドライブメカニズムによってメディアは係合される。回転するディスクメディアについて説明するが、その他の実施形態では、メディアカードやＨＤＳＳがＨＤＳＳの読み書きヘッドに対してメディアを移動させる手段を有する場合には任意のホログラフィックメディアフォーマットなど、静止したメディアフォーマットを含んでもよい。較正シーケンスは、まず、メディアが機械的に安定状態にあることを確実にするために、回転メディアを回転させることから始まる（ステップ５００）。例えば、メディアのハブはメディアチャックに適切に係合していないかもしれない。このような場合には、メディアの回転がシステムを機械的に安定させる助けとなることがある。次に、ＨＤＳＳは、メディア較正機構を読み取り（ステップ５０１）、ホログラフィックメディア上のシステム較正機構の位置と特性を判定する。
【００４５】
メディア較正機構を読み取るために、個別の読み取りシステム１０４がフォーマットおよびメディア情報を詳述するメディア較正機構を読み取る。個別の読み取りシステムが光機械的読み取りシステムである場合には、フォーマットおよびメディア情報を詳述するメディア較正機構を読み取るために、光学ビーム１０５が生成してホログラフィックメディア４を特定の領域で検査する。図１に示すように、個別の読み取りシステム１０４は反射で動作し、そのため、較正マークから反射された光は読み取りシステム１０４に含まれる検出器、例えばＰＩＮフォトダイオードによって読み取られ、これは光を制御部１０６が受信する電気信号に変換する。このような信号は、制御部によりデコードされると、先に述べたとおり、メディアおよびフォーマット情報となる。エンコードされたメディア較正機構が格納される領域は、ディスクが最初に挿入されたとき、あるいは回転させられたときに読み取りシステム１０４がその領域に導かれるようにディスク上のいずれの所定の領域に沿ってあってもよい。したがって、各メディアディスクは、エンコードされた情報を格納する領域とほぼ同じエリアをディスクに有する。例えば、図３のメディアディスク４における領域３０２は、工場レベルでこのような情報がディスクにエンコードされる。任意で、読み取りシステム１０４は回転および／または移動ステージ上にあってもよく、制御部１０６が、読み取りシステム１０４をメディアおよびフォーマット情報をエンコードする領域に導く信号を、このステージに送信可能なように、メディアに対して移動可能である。既に述べたとおり、読み取りシステム１０４は、任意で、メディアおよびフォーマット情報が磁気的にエンコードされた直線状または環状のストリップなどの領域を読み取るために同様に配される磁気ピックアップヘッドを組み込むことができ、または、異なるタイプのメディアを読み取ることができるように光機械的および磁気読み取りシステムの両方を用いてもよい。
【００４６】
ＨＤＳＳがこのようなメディアおよびフォーマッティング情報をメディア較正機構から読むと、ホログラフィックメディア上のシステム較正機構の読み取り準備として、これに応じてその光機械系を調整することができる。例えば、メディア較正機構を読み取ることにより（または任意でＨＤＳＳの内部ファームウェアまたはソフトウェアに格納されたデータを介して）、ＨＤＳＳは、メディアが、例えばそれぞれ角度および方位角多重化された２００個の共同の場所に置かれたシステム較正ホログラムを含むシステム較正機構を含むことを判定することができる。さらに、この例では、ＨＤＳＳは、多重化ホログラフィックシステム較正機構を読み取るために４つの方位角φｊ＝０°、６０°、１２０°、および１８０°があることを判定し、角φｊそれぞれについて５０個のシータ角θｉが０．５°の間隔で４０°〜６４．５°に配置されていることを判定する。さらに、メディア較正機構またはＨＤＳＳのファームウェアあるいはソフトウェアに格納されたデータを通じて、ＨＤＳＳは、ホログラフィックメディア上の、ＨＤＳＳが参照ビームを工場レベルで設定されたスタンダードに較正するために用いることができるシステム較正機構が置かれている位置を判定することができる。
【００４７】
次のステップ（ステップ５０３）は、ＨＤＳＳがそのホログラフィックデータの読み取りおよび／または書き込み用光学系を、ＨＤＳＳがユーザデータを読み取りおよび／または書き込みするホログラフィックメディアのセクタに最も近いシステム較正機構に配列するためのものである。この配列ステップは、モータ５および／またはステージ１０を介してのメディアの移動（および／または静止状態でなければＨＤＳＳの光学系の移動）の組み合わせにより実現される。ＨＤＳＳは、サーボシステム７およびホログラフィックメディアから読み取られたアドレス指定機構の使用により、システム較正機構のアドレス（すなわち、ディスクの径方向および角度方向の位置に関連したメディア上の物理的位置またはスペース）を見つけることができる。このアドレス指定機構は、米国特許第６，６２５，１００号に記載されるようなものであってよい。したがって、メディア４は読み取りモジュール１１の光学系がメディアに入射する参照ビームに応じて回折光をメディアから検出することができる位置に配される。別の実施形態において、不透明なマーキングを基板上に有するメディア上の絶対位置の測定に物体検知センサが用いられる。この実施形態において、較正機構はホログラフィックメディア上の不透明なマーキングからの既知の相対転移位置に配される。相対転移位置は、例えば、メディアおよび／または光ヘッドの移動軸全てのエンコーダを用いて測定することができる。
【００４８】
ＨＤＳＳの光学系が所望のシステム較正機構上に配列されると、ＨＤＳＳはシステム較正機構に格納されたホログラムを読み取る必要がある。この例では、ホログラムは角度および方位角多重化されている考え、したがってシステム較正機構の読み取りに必要である参照ビームは、メディア較正機構および／またはＨＤＳＳソフトウェアあるいはファームウェアによって与えられるように、既知の角θｉおよび方位角φｊの参照ビーム１０１配向である（図４Ｃ参照）。このような方位角多重化（ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃとも呼ばれる）は、先に参照した米国特許第５，４８３，３６５号に記載されるようなものであってもよく、角度多重化は先に参照したＬｉらによる文献にあるものであってもよい。図３に示すメディアの場合、システム較正機構は、領域３０１に沿って異なるディスクセクタに格納されてもよいが、システム較正機構はメディアのその他のエリアに格納されてもよい。
【００４９】
好ましい方法においては、ＨＤＳＳはまず、システムの光機械系を、任意のシステム較正機構に格納された一連のホログラムのうち最初に格納されたホログラムのアドレスを指定するよう配向する。平面角およびｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ多重化の場合については、この最初のホログラムは、θ１およびφ１で配向した参照ビームで格納される。較正ホログラムのいずれか１つを個別にアドレス指定するためには、ホログラムを記録する参照ビームと同一の参照ビームを与える必要がある。好ましい実施形態において、ホログラフィックドライブは、面内の参照ビームの入射角を変更する（平面角多重化として知られる）ことにより多重化を実現し、また面外の参照ビームの入射角を変更する（ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃまたは方位角多重化として知られる）ことにより多重化を実現する。ドライブ対ドライブの機械的許容誤差により、熱効果、特定のＨＤＳＳに装着されたホログラフィックメディアの持ち上げや傾き、ＨＤＳＳ参照ビームの角度や方位角設定は、工場でシステム較正機構の記録用いられる絶対入射参照ビームとは異なることがある。したがって、ＨＤＳＳは、角度範囲θおよびφで入射ビーム角を走査して所望のシステム較正ホログラムの角度位置を発見しなければならない（ステップ５０４）。入射角が走査される必要のある範囲は、ドライブ対ドライブおよびメディア対メディア可変性に加えてドライブ／メディアシステムの許容誤差に直接に関している。平面角および方位角多重化が用いられる場合には、角θでの較正ホログラムの回折効率を最大とするために、まず入射参照ビーム平面角を最小方位角度φで走査しなければならない。システム較正ホログラムにより生じた光の回折強度は、ドライブ検出アレー１０３にあたる強度が最大に達するまで平面角θが調整されるように、検出アレー１０３において測定される（検出器で受けた全ピクセルの値を平均化するなど）。読み取りビーム角θを最適化する間、ドライブは任意のホログラムについてピーク回折光のθ位置を判定する（ステップ５０５）。読み返しの間にホログラムから回折されたビームの強度は、ブラッグ条件を満たすために読み取り参照ビームの平面角の能力によって判定される。入射参照ビーム平面角が角度範囲にわたって掃引されると、ホログラムから回折されたビームの強度は参照ビームの入射平面角に対する関係ｓｉｎｃ２に従う。ＨＤＳＳは、参照ビーム平面角を調整して回折光を最大化するよう機能し、これによりブラッグ条件を満たす。適切なブラッグ一致を行うシステムの例では、参照ビームの平面角を走査し、複数のデータポイントにおける平面角に対する回折光強度の曲線を記録するプロセスを用いることができる。このシステムは、その後、ｓｉｎｃ２曲線からの派生物を計算することができ、回折効率の最大値を示す微分関数のゼロ切片を導くことができる。ＨＤＳＳは、それから、参照ビームを適切な入射角に導いて回折出力を最大化することができる。当業者には、その他の検出アレー上の回折光の最適化方法が実現可能であろう。Ｋｏｇｅｌｎｉｋによる“Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｆｏｒ  Ｔｈｉｃｋ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ”Ｔｈｅ  Ｂｅｌｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，４８，２９０９−２９４７（１９６９）において、密集体積ホログラム用のブラッグ条件に関する説明を参照することができる。
【００５０】
任意で、ステップ５０４に先立って、制御部１０６によりそのメモリから、検出アレー１０３の統合期間を検出アレーに入射する光に対して高感度を備えるに十分長く、かつステップ５０５において均一で弱い光のピーク検出を可能とする時間値に設定することができる。ステップ５０５でピークが見られない場合は、制御部はメモリ１０６に格納された所定の大きなステップサイズ（例：１０ミリ秒）により統合期間を長くし、ステップ５０４〜５０５が繰り返される。この所定の統合期間のステップサイズによる減少数は、ＨＤＳＳがエラー条件を検出する前の設定された回数（例：３回）に制限されてもよい。
【００５１】
平面角θが最適回折効率に調整されると、次に、参照ビームのｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ入射角φを、ホログラフィック的に再構成されたデータページを較正ホログラムから検出アレーへ適切に配列するよう、最適化することが必要になる（ステップ５０６）。ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ入射角の最適化は、一実施形態において、ホログラフ的に再構成された画像の端を検出することによって実現できる。再構成された画像の端は、画像境界に沿ったピクセルの選択された行を獲得することにより検出することができる。各行において画像が最初に検出される列は、いくつかの行について得られ、比較される。画像の端は、画像端部検出用の通常のアルゴリズムを用いて検出することが可能である。例えば、Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｒ．Ｃａｓｔｌｅｍａｎ著“Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ，Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ  Ｃｌｉｆｆｓ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，０７６３２）１９９６，ｐａｇｅ  ２９９に記載されるような端部検出用のハール変換を用いる方法を用いてもよいし、その他の端部検出方法を用いてもよい。システムが画像はｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角度オフセットによってオフセットされていると判定する場合、システムはｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ入射角を再構成された画像がドライブ検出アレーに中心をおくまで調整することができる。例えば、図６にピクセルかされた検出アレー６０１上のデータページ画像の配列のシーケンスを示す。検出アレー６０１は、検出器１０３であってもよい。φのｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角が増加すると、データページ画像は半径ｆｓｉｎθの円の弧をあらわす軌跡６０５に沿って検出アレー上を移動する。ここで、ｆは読み取りモジュールの焦点距離でありθは参照ビームの入射の平面角である。ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角φがホログラムが記録されたときのｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角６０２に等しくなると、画像は適切に配列されるようになる。ＨＤＳＳは、画像が検出アレーに入ると画像の端部を検出する能力を有しており、これに応じて上述したようにｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角を調整して画像を検出アレーの中心におく。しかしながら、ほとんどの場合、単一のピクセル内にｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ配列を実現することが必要となる。この場合、ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角は、較正機構のＢＥＲ（ビット誤り率）をモニタリングしている間に最適化される。好ましい実施形態においては、較正機構は同じく製造時にＨＤＳＳのメモリ（またはメモリ要素）に格納されるデータセットを有し、このデータセットは較正機構のＢＥＲ確認用である。一実施形態におけるメモリ要素は、プログラム可能なメモリデバイスである。ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ配列の回転は、ＨＤＳＳのメモリに格納されている許容誤差閾値以下までＢＥＲを減少方向に導くような方法で調整される。単一のピクセル内での配列に加えて、もしくは代替的に、図４Ｄとの関連で既に述べた配列マークをΔｘおよび／またはΔｙを得るために用いてもよく、これらは（回転モータ５および／またはステージ１０を介して）参照ビーム１０８あるいはメディア４、または（ｘ，ｙ移動ステージおよび／またはｚ移動ステージ上などにおいて）可動であれば光学系１２あるいは検出器１０３の１つ以上により移動させられる。
【００５２】
任意で、ステップ５０５でピークを見つけた後かつステップ５０６でのｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ入射角の最適化に先だって（または後）に、検出アレー１０３の統合期間をデータのホログラフィック読み取り用に最適化してもよい。例えば、制御部１０６は、平均したときに最小（平均）グレーレベル値を有するはずである読み取りページの既知のピクセルのセット（例：１０×１０ピクセル）の値を読み取ってもよい（例：８ビットピクセル値においては、この平均は１２８である）。測定された平均グレーレベルが最小値よりも大きいまたは小さい場合は、統合期間は、小さなステップサイズ（例：１ミリ秒）によって測定平均値が±４％などの最小値の所定の許容誤差内に収まるまで、それぞれ短縮もしくは延長される。検出アレー１０３は、その後メディアからのホログラフィックデータを読み取るために、この判定された統合時間に設定される。
【００５３】
最初に読み取られたシステム較正ホログラムが、例えば上記の方法によって再構成され検出アレー（すなわち検出器１０３）に配列されると、読み返されているシステム較正ホログラムが一連の多重化されたシステム較正ホログラムの第１のホログラムであることを確認することが必要になる（ステップ５０７）。一実施形態において、較正ホログラムの識別は、システム較正ホログラムデータページ（例：図４Ｄのデータヘッダ４５７）に記録されたデータヘッダセクションを読み取ることにより実現することができる。ホログラフィックメディア上の同じ物理空間で多重化された各システム較正ホログラムには、最初のが付されたシステム較正ホログラムがみつかると、θおよびφにおける既知の相対シフトにより順次読み出されるように付される。システム較正データページ４３１のヘッダ領域４５７は、読み返しの間、データページの特性を判定するために読み取ることができる。各較正ホログラムにおいて、データヘッダは、このホログラムを、較正ホログラムが記録された参照ビーム入射角値などの較正ホログラムの特性の識別とともに含む。したがって、読み取りが一連の較正ホログラムの第１のホログラムに対応しない場合、ＨＤＳＳは、この一連の較正ホログラムの第１のホログラムを見つけるために、参照ビームおよび／またはｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃビームの入射角を変更しなければならない。メディア較正機構から読み取られたならびに／またはＨＤＳＳファームウェアおよび／あるいはソフトウェアに含まれるフォーマッティングデータから実際に読み取られる較正ホログラムを知ることにより、ＨＤＳＳは、要求される第１のシステム較正ホログラムを読み出すために、ＨＤＳＳの参照ビームに要求される角度近傍において必要とされるθおよびφにおける相対シフト判定し除外することができる（ステップ５０８）。このとき、次の較正ホログラムを適切に読み取るために参照ビームのｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃおよび平面入射角を再最適化することが必要となる（ステップ５０４）。ホログラムが読み返されデータページヘッダが分析されると、一連の較正ホログラムの第１ホログラムがみつかったのかどうかが明らかになる。一連の較正ホログラムの第１ホログラムがみつからなければ、一連のシステム較正ホログラムの第１ホログラムの位置が特定されるまで、ドライブは参照ビーム入射角のオフセットを続けることができる。
【００５４】
同じ一連のホログラムのいくつかの較正ホログラムについて参照ビーム入射角を読み取ると、較正機構の記録に用いられたエンコーダに相対的な内部ドライブ参照ビームエンコーダを較正することができる。この例では、ＨＤＳＳは、参照ビーム設定（例：平面角および方位角多重化についてのθおよびφ）に加えて、ＲＡＭにあるドライブルックアップテーブル（ＬＵＴ）のシステム較正ホログラムの読み取りに必要な読み取りシステム較正ホログラムのヘッダデータを格納する（ステップ５０９）。例えば、ＬＵＴに格納された値は、大量のホログラムの中のホログラム、ホログラムが記録されたと推定される平面およびｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角、ホログラムが光学的に読み戻された平面およびｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ角、ディスク上のホログラム平方向および角度方向アドレス位置、ならびにホログラムの記録に用いられた露光吸収量および時間を含んでもよい。工場較正機構の読み取りから得られる較正シーケンスＬＵＴの例を表１に示す。
【００５５】
【表１】
2007534016.tif 000003
【００５６】
一連のホログラムの第１の較正ホログラムの位置が特定されると、ドライブは、全ての較正ホログラムが読み取られシステム較正ルックアップテーブル（ＬＵＴ）が完全にアセンブルされるまで、一連の較正ホログラムの次のホログラムの読み取りを続ける（ステップ５１０〜５１６）。ステップ５１０〜５１６は上述したのと類似のステップであり、θおよびφを一連の較正ホログラムの次のホログラムのアドレスにシフトし（ステップ５０８）、θをシステム較正ホログラムの位置を特定し読み取るアドレスで走査し（ステップ５０４〜５０５）、読み取られたデータページを配列し（ステップ５０６）、ＬＵＴに値を格納する（ステップ５０９）。一連のホログラムが読み取られると、ＬＵＴは完成する。表１において、ａ．ｕ．は適切な位置での任意の単位を示す。一連のホログラム中の予想されるホログラムのは、先に読み取られたメディア較正ホログラムからの、またはＨＤＳＳのファームウェアまたはソフトウェアのメモリからの値である。システム較正ＬＵＴは、その一貫性がチェックされる（ステップ５１７）。矛盾したシステム較正ＬＵＴは、例えば１つ以上のシステム較正ホログラムが同じ位置に記録されていたり、一連のホログラムのうち隣接するシステム較正ホログラム間の（θおよび／またはφにおける）角度分離がメディア較正機構またはＨＤＳＳのファームウェアあるいはソフトウェアのメモリから読み取られた許容誤差範囲から外れたりするためにおこることがある。較正ＬＵＴに何らかの矛盾がみつかった場合、全ての較正機構を再読み取りすることにより較正ＬＵＴを再コンパイルする必要がある。この較正は、有効なＬＵＴが構築されるまで、Ｘ回行うことができる（ステップ５１９）。ここでＸはＨＤＳＳのメモリに格納された値である。例えば、Ｘは３またはその他の値に等しくてもよい。有効なＬＵＴが構築できない場合、ＨＤＳＳは、例えば、「不良ディスク」エラーをユーザに表示してもよい（ステップ５２０）。ＬＵＴが有効と判定された場合には較正は完了し（ステップ５１８）、ＬＵＴは、ＨＤＳＳにより用いられて格納されたホログラフィックデータページの読み取りおよびホログラフィックデータページの書き込みのための角θ、φを決定することができ、図７との関連で以下に説明するように各書き込みイベント前の書き込み前動作で用いられることができる。表１では、正確に２１個のホログラフィックシステム較正機構が読み取られることを示しているが、ホログラフィック機構の数はこの数より多くても少なくてもよい。さらに、上記のシステム較正手続きはホログラフィック機構を用いて説明されているが、代替的に、表面レリーフ格子機構を同様に走査してＬＵＴを形成するための角度寸法に関する情報を与えてもよい。
【００５７】
フォトポリマー記録メディアを用いるＨＤＳＳシステムにおいて、システム較正ホログラムの回折効率を最適化する平面参照ビーム入射角は、必ずしも較正ホログラムの記録に用いられた参照ビームの平面入射角である必要はない。これは、Ｗａｌｄｍａｎらによる文献で先に参照したように、フォトポリマーメディアには普通に見られる体積収縮による影響である。フォトポリマーメディアにおける体積収縮の影響は、ホログラフィック記録格子の変形である。フォトポリマーメディアは体積収縮を最小限にすることを目的としてもよいが、頑丈なＨＤＳＳの設計では体積収縮の存在する中での最適なホログラム読み返し能力を有する必要がある。体積収縮はホログラム手段格子ベクトルの回転につながる。ホログラムが回転する格子ベクトルに適切にブラッグ一致するためには、読み取られた参照ビームの平面入射角がホログラムの記録中に用いられた参照ビーム入射角からオフセットしなければならない。システム較正ホログラムの読み戻しの場合には、回折効率の最適化は収縮により記録参照ビーム角からオフセットする参照ビーム平面入射角について起こる。システム較正ホログラムが読み取りに最適化されると、データページヘッダ、例えば、予想参照ビーム角シフトから読み取ることが可能となり、フォトポリマーメディアの体積収縮の主な原因となる内部ドライブ座標を較正する。一実施形態において、収縮による予想参照角シフトは、例えば表１に示すように、ドライブＬＵＴに記録されてもよい。
【００５８】
参照ビーム平面入射角調整の結果は、ホログラム再生中の検出アレー上に再構成されたデータページ画像の空間的な転移である。ステップ５０６の一部としてのφの配列に加えて、データページの読み取りの間の転移はステップ５０６で補償される。好ましい実施形態において、検出アレー（すなわち検出器１０３）は通常のデータページサイズに隣接する追加の行と列を有している。例えば、１０００ピクセルの行と１０００ピクセルの列を含むデータページは、例えば、１０２４ピクセルの行と１０２４ピクセルの列を有する検出アレーに撮像されてもよい。これにより、画像は行列方向にプラスマイナス１２ピクセルの最大範囲に転移させることが可能となる。このアレー検出器は、値の範囲を通して画像を取り込む関心の領域を移動しスケールする能力を有していなければならない。ピクセル化された検出器の関心の領域を体積収縮に対する補償により引き起こされた画像シフトに従って移動することにより、転移したデータページ画像をピクセル化された検出アレーの関心の領域に配列することが可能となる。このようなデータページの転移の較正の後、行オフセット値および列オフセット値がＨＤＳＳのメモリに格納され、各記録されたホログラムをメディアから読み出すときに用いられる。
【００５９】
ＨＤＳＳが図５のフローチャートに説明されたシステム較正手続きを行うと、ＨＤＳＳは読み書きイベントを行う準備ができる。好ましい実施形態において、ＨＤＳＳはまずホログラフィックメディア４の目次（ＴＯＣ）領域と指示されたセクションにアドレス指定を行う。ディスクメディア４のＴＯＣセクションは、ホログラフィックメディア上のあらかじめ指定された位置、例えばディスクメディア４の最も内部にあるトラックにあってもよい。図３に、ホログラフィックディスクメディアの最も内部領域に位置するＴＯＣ領域３０２を有するホログラフィックディスク４の例を示す。ＨＤＳＳは、ホログラフィックメディアのＴＯＣセクションに位置してもよい情報を読み取るために、ホログラフィックメディアおよび／または読み／書き光学を配置する。ディスクのＴＯＣ領域は、あらかじめ読み取られたメディア較正機構、またはＨＤＳＳのファームウェアまたはソフトウェアのメモリからの情報を用いて見つけられてもよい。ＴＯＣ領域は、ホログラフ的に記録された情報を含んでもよく、これによりＨＤＳＳがホログラフィックユーザデータの読み書きに用いるのと同じ読み取り／書き込みヘッド（例：光学モジュール１３および１１）を用いて読み書きする。また、ＴＯＣ領域は、記録可能なＣＤまたはＤＶＤに組み込まれているものに類似の位相変化メディア（追記型またはｗｒｉｔｅ−ｍａｎｙ）の領域であってもよい。ＨＤＳＳは、その場合、ＣＤまたはＤＶＤ型の光ピックアップヘッドを配してこのようなＣＤまたはＤＶＤ互換データを読み取る。ＣＤまたはＤＶＤ型の光ピックアップは、書き込み光モジュール１３あるいは読み取り光モジュール１１、サーボシステム７、または別の読み取りシステム１０４に組み込むことができる。
【００６０】
好ましい実施形態において、ＴＯＣ領域は、以前の書き込みセッションでホログラフィックメディアに記録されたホログラムを含む。ＴＯＣホログラムは、以前の記録セッションメディアに書き込まれたデータの位置や特性を記載した情報を含む。このようなＴＯＣホログラムに含まれる情報は、例えば、あらかじめディスクに記録されたホログラムの位置、記録されたデータのファイルまたはディレクトリ構造、または以前の書き込みの際に観察されたメディア状態（例：ストレージ容量、メディア感度、または体積収縮の程度）を含んでもよい。ＨＤＳＳがＴＯＣホログラムを読み取るメディアおよび／または光学系を配すると、ＨＤＳＳはホログラフィックメディアの第１のＴＯＣ位置のホログラムの読み取りを試みることができる。ＴＯＣホログラムを読み取るための適正なドライブの自由度は、あらかじめ記載されたメディア較正機構を読み取ることにより得られる位置情報に加えて、工場較正機構からの最初のドライブ較正間に得られたＬＵＴから再現することができる。これには全てのＴＯＣホログラムがＨＤＳＳ較正の間に得られたＬＵＴに従って記録されている必要がある。最初のＴＯＣホログラムが読み取られると、各その後のＴＯＣホログラムの位置が特定され、読み取られる。一連の記録されたＴＯＣホログラム中の各ＴＯＣホログラムの位置は、ＴＯＣ領域に記録された（または記録される）次のＴＯＣホログラムのアドレス（θおよび／またはφにおける径方向ならびに角度方向の位置および径方向および角度方向分離）があらかじめ読み取られたＴＯＣホログラムに格納された情報であるため、判定可能である。一例では、ＴＯＣホログラムの読み取りにおいて次の予想位置にＴＯＣホログラムが見つからない場合、ＨＤＳＳは全てのＴＯＣホログラムを読み取っている。２つ目の例において、ホログラフィックメディアが消去可能である場合、ＴＯＣホログラム読み取りの際にファイルの終わりを示す特定のデータページまたはデータビットの集まりが読み取られたならば、ＨＤＳＳは全てのＴＯＣホログラムを読み取っている。各ＴＯＣホログラムは、記録された各ＴＯＣホログラムの順序を識別するためのデータページまたはその他の固有の識別子を含んでよく、これによりＨＤＳＳは、見逃したかもしれないいずれのＴＯＣホログラムでも判定し走査することができる（ステップ５０４〜５１２で行われるのと類似）。ディスクにあらかじめメディアに書き込んだコンテンツを有していた場合、一連のＴＯＣの第１のホログラムはこのディスクの履歴で最初の書き込みイベントを記載する情報を含む。ＴＯＣ領域の最初のアドレスにホログラムが格納されていない場合、このディスクであらかじめ行われた書き込みイベントは存在しないことを明らかに示すものとなる。したがって、ＴＯＣホログラムは、ホログラフィックディスクのコンテンツを示す複数の情報を含むことができる。ＨＤＳＳは、制御部１０６を介して、ユーザまたはホストコンピュータ１１２（図１）に以前のデータコンテンツがあることを、またはメディアに記録されたデータコンテンツがないことを通知することができる。このとき、ＨＤＳＳの動作中、ユーザは、ＴＯＣホログラムによって識別された、あらかじめ��録されたデータの読み取りを選択することができる。または、代替的に、ユーザは、ＨＤＳＳに挿入されたメディア４に新しいデータを記録する書き込みシーケンスを開始することを選択することができる。
【００６１】
ユーザがメディアにデータを記録することを望む場合、ＨＤＳＳは図７に示す性能較正シーケンスを行うことができる。以下に説明する性能較正シーケンスは、感度またはダイナミックレンジがメディアの寿命にわたって、例えば温度や湿度ストレスによって生じるように、かなり変化するホログラフィックメディアに必要となると信じられている。好ましい実施形態において、性能較正シーケンスは、ホログラフィック較正機構が、工場ＨＤＳＳではなく、エンドユーザによって操作されるＨＤＳＳドライブを用いて記録される必要がある。これらの較正機構は性能較正機構であって、各機構に複数の性能較正ホログラムがあり、各ホログラムはシステム較正ホログラムと同一のフォーマットを有するが（例えば図４Ｄ参照）、書き込みイベントに先立ってメディアの特性を確定するためにユーザＨＤＳＳドライブで書き込まれ読み戻されるので性能較正機構と呼ばれる。製造されてからの時間、温度履歴、湿度履歴などの環境要因によりほとんど変化しないメディアについては、これらの較正機構は必要なく、ＨＤＳＳはメディア較正機構に格納された情報を読み取ることによりメディアの特性を判定することができる。しかしながら、時間とともに変化するホログラフィックメディアについては、ＨＤＳＳはメディア較正機構を読み取り、その後性能較正機構の書き込みおよび読み戻しによってメディアの反応をテストするようプログラムされてもよい。性能較正機構の書き込みおよびその後の読み取りは、多くのメディアの特性を示すことができ、これらの特性は、例えば、空きデータ容量、メディア感光性、およびメディア体積収縮の程度などを含むことができる。ＨＤＳＳは、性能較正機構の記録および読み取りの結果を用いて、ユーザにメディアの空き容量などのメディア特性を知らせることができる。もしくは、性能較正機構の記録および読み取りの結果は、例えば、露光エネルギー吸収量またはホログラムシータおよびファイのアドレスを含むデータ記録用の適切な記録パラメータの判定に用いることができる。
【００６２】
書き込み前シーケンス（ステップ７０１）をはじめるために、ＨＤＳＳはホログラム書き込みに利用可能な最初のスペースを見つける必要がある。好ましい実施形態において、ホログラフィックメディア４は、セクタ３０３分割され（図３）、各セクタは性能較正ホログラムの記録用の領域３０７を含む。別の実施形態では、ホログラフィックの領域を分割するセクタ表示を用いる必要はない。最初に利用可能なディスクセクタまたはアドレスの位置は、最後のＴＯＣ記録は利用可能なセクタまたはアドレスに関する情報を有しているため、ＴＯＣホログラムを読み取ることによって得ることができる。任意で、ＴＯＣホログラムから読み取られた情報のメモリに、アドレス（ディスクに沿ったトラックまたはセクタに相対的な物理的径方向および角度方向位置）、記録される角度θおよびφ、および露光時間（すなわち連続する共同の場所に置かれたホログラムそれぞれが異なるレーザ露光吸収で記録されるときのレーザ出力量）についてＴＯＣ情報によって判定されるような、メディア内のどこにホログラムがエンコードされているかについてのマップを生成することもできる。ＨＤＳＳは、ホログラフィックメディア上の利用可能なアドレスを有する最初のセクタの位置を特定する。メディアおよび／または読み／書き光学が利用可能な最初のセクタの性能較正エリアに配されると（ステップ７０２）、ＨＤＳＳは、性能較正ホログラムのシーケンスを記録する（ステップ７０３）。このシーケンスは、好ましくは、システム較正から読み返された一連のホログラムと同一でありシステム較正ＬＵＴに説明されたものである。性能較正ホログラムのそれぞれはＨＤＳＳによって記録され読み取られる（ステップ７０４）。読み取られたシーケンスは、検出アレーに再構成された較正画像に配列するように、参照ビームのシータ角およびファイ角などのドライブパラメータの最適化を必要とする。この最適化は、ステップ５０４〜５０６（図５）に示す画像を検出器に配列するためのものと類似のものである。各性能較正ホログラムを読み出す際に、ＨＤＳＳはいくつかの各ホログラムの特性に関する統計値を記録してもよい。例えば、ドライブは例えば以下の表２に示すような別のＬＵＴの性能統計値を格納してもよい。ＬＵＴに格納する性能機構は、例えば、各ホログラムの回折効率、各ホログラムのＢＥＲおよび／またはＳＮＲ、メディアの感光性、記録された性能機構ホログラムと読み返された性能機構ホログラムとの間に観察される参照ビームシフト（体積収縮を示す）を含んでもよい。各性能較正ホログラムの回折効率（η）は、ホログラムから回折された総光量（Ｉｄｉｆｆ）およびホログラムの読み取りに用いられた参照ビーム入射光（Ｉｒｅｆ）の比較により判定されてもよい。回折効率の計算は次のとおりである。
【００６３】
η＝Ｉｄｉｆｆ／Ｉｒｅｆ              （２）
ＩｄｉｆｆおよびＩｒｅｆは、少量の入射光および回折光をそれぞれ回折効率を計算する適切な検出器に連結する、較正されたフォトダイオードおよびこれに関連する光学系により得ることもできる。また、回折効率を判定するために、フォトダイオードと検出アレー１０３があわせて用いられてもよい。回折効率が判定されると、ＨＤＳＳは、記録中のメディアの感光性を判定することができる。感光性は以下の式で表される。
【００６４】
感光性＝η１／２／Ｉｄｔ  （ｃｍ／Ｊ）          （３）
ここで、ηは回折効率であり、Ｉはホログラムの記録に用いられる平均総光強度（例：対象ビームの強度プラス参照ビームの強度）であり（参照ビーム光プラス対象ビーム光）、ｄは記録層の厚みであり、ｔはホログラムの記録に用いられる露光時間である。ＨＤＳＳは、例えば先に読み取られたメディア較正機構によって、記録層の厚みを得ることができる。
【００６５】
感光性と回折効率を除くと、これらの性能機構は、先に説明したシステム較正ホログラムと同じ方法で判定される。ＨＤＳＳは、その後、性能統計値を用いてメディアが記録に適切であるかどうかを判定する（ステップ７０５）。その後、ＨＤＳＳは、一連のデータホログラムの書き込みに必要なメディアの空き容量とエネルギー吸収量を判定してもよい（露光スケジュールと呼ばれる）（ステップ７０６）。ユーザは、この図１の光源１５からのエネルギー吸収量に関連する空き容量と予想記録時間を通知されてもよい（ステップ７０７）。
【００６６】
【表２】
2007534016.tif 000004
【００６７】
フォトポリマー記録のホログラフィーにおける露光スケジュールを決定する方法として、Ｐｕ  Ａ、Ｃｕｒｔｉｓ  Ｋ、およびＰｓａｌｔｉｓ  Ｄによる“Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｓｃｈｅｄｕｌｅ  Ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ  Ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｆｉｌｍｓ”Ｏｐｔ  Ｅｎｇ，３５（１０），２８２４−２８２９（１９９６）などに記載される方法を用いてもよい。このようにして、ＨＤＳＳはセクタに追加された記録前ポリメリゼーションの量をダイナミックに測定し明らかにする。ここで、データはこのような記録の質を確保するために記録される。例えばＧ．Ｊ．Ｓｔｅｃｋｍａｎらによる“Ｓｔｏｒａｇｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  ｓｈｉｆｔ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｍｅｍｏｒｙ”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ，４０，３３８７−３３９４、２００１に記載されるように、追加のデータストレージの空き容量を判定することもできる。
【００６８】
ＨＤＳＳが性能較正機構を記録し、この較正機構を読み取り、メディアの性能統計値を得、適切な露光スケジュールと空き容量を判定すると、ＨＤＳＳはユーザデータをホログラフィックメディアに書き込む書き込みイベントを行うことができる。
【００６９】
各書き込みイベントまたは複数の書き込みイベントの書き込みセッションの後、ＨＤＳＳは、ディスクのトラックに相対的なディスク上のアドレス（物理スペース）、記録されたときのθ角およびφ角、露光時間、記録の日時と時間、ファイル名、サイズ、エンコード形式、未使用のアドレス、または記録されたデータのタイトルもしくは他の派生するデータなど、ホログラムに関する情報を有する新しいＴＯＣホログラムをメディアのＴＯＣ領域に書き込む。既に述べたように、書き込まれることになる各ＴＯＣホログラムのアドレスは、メディア較正機構により読み取られたアドレスで見つかってもよいし、ＨＤＳＳのファームウェアまたはソフトウェアのメモリから見つかってもよい。したがって、このようなＴＯＣホログラムは、ディスクが最初にＨＤＳＳにインストールされたとき、ＨＤＳＳにより読み取られ、そのメディアディスクに既に記録されている情報を与えることができる。
【００７０】
先に述べた説明から、メディア情報とフォーマット情報、光機械的配列較正を得、メディアの性能特性を判定する、ＨＤＳＳによって用いられる各種の較正機構を含むホログラフィックデータストレージメディア、およびかかる構成機構を有するメディアを用いたホログラフィックデータストレージ用のシステム、方法、装置を提供することが明らかとなろう。例示した説明は全体として例示的なものとしてとらえるべきであり、本発明の範囲を制限するものとしてとらえるべきではない。本発明の範囲での変形、修正、および拡張は、当業者には間違いなく明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ホログラフィックデータストレージシステムにおける本発明のシステムの模式的ブロック図である。
【図２】ホログラフィックメディア、ならびに多重化された共同の場所に置かれたホログラフィックデータの前記メディアへの記録に用いられる対象ビームおよび参照ビームの配向を示す、光学図である。
【図３】図１のシステムにおいて用いることのできるディスクフォーマットのメディア上に較正機構を有する本発明のホログラフィックメディアの例の平面図である。
【図４Ａ】表面レリーフ較正機構の例を示す本発明のホログラフィックメディアの断面図である。
【図４Ｂ】振幅較正機構の例を示す本発明のホログラフィックメディアの部分断面図である。
【図４Ｃ】ホログラフィック較正機構とかかる機構を読み取る読み取り光モジュールを含む本発明のホログラフィックメディアの部分３次元斜視図である。
【図４Ｄ】図１のシステムの図４Ｃのホログラフィック較正機構から読み取ることのできるようなシステム較正ページの例の２次元斜視図である。
【図５】較正機構の列を図１のシステムのホログラフィックメディアから読み取るプロセスのフローチャートである。
【図６】ホログラフ的に格納されたデータが図１のシステムで読み取られるときの検出アレー上のホログラフィックデータページのｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃな配列を示す。
【図７】図１のシステムの性能較正機構を読み書きするプロセスのフローチャートである。
【図１】
2007534016.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2007534016.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2007534016.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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