(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラムを保存するホログラフィック層と、ホログラムの読み取り及び／又は記録を行う光ビームをホログラフィックストレージ媒体に対して位置決めするトラック構造を伴うサーボ層とを有するホログラフィックストレージ媒体において、
前記トラック構造は、２つ又はそれ以上のトラックの群を含むマルチトラック構造であり、前記トラックの群内の前記トラックはそれぞれトラックピッチを有し、隣り合う前記トラックの群は、前記トラックピッチよりも大きな幅を有するミラー領域で分けられていることを特徴とするホログラフィックストレージ媒体。
【請求項２】
前記２つ又はそれ以上のトラックの群が、ランドで分けられた２つ又はそれ以上の溝、又は溝で分けられた２つ又はそれ以上のランドを含むことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックストレージ媒体。
【請求項３】
前記トラック構造が、らせん状の又は同心円状のトラックの群を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラフィックストレージ媒体。
【請求項４】
前記トラックの群のピッチが隣接するホログラム間の距離に適応されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のホログラフィックストレージ媒体。
【請求項５】
サーボマークが、前記トラックの群の中心トラックに配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のホログラフィックストレージ媒体。
【請求項６】
アドレス情報が、前記トラックの群のトラックに配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のホログラフィックストレージ媒体。
【請求項７】
アドレス情報が、前記トラックの群の１つ又はそれ以上の外側のトラックに配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のホログラフィックストレージ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックストレージ媒体に関し、及び更に具体的には、レーザビームを半径方向、軸方向及び接線方向に正確に位置決めする改良されたサーボ構成を伴うホログラフィックストレージ媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学記憶媒体の容量を増大するための１つの考え方は、ホログラフィックデータストレージを使用することである。この場合、従来の光学記憶媒体のようにたった数層ではなく、ホログラフィックストレージ媒体の全容量が情報を保存するために使用される。ホログラフィックデータストレージでは、デジタルデータは２つのコヒーレントレーザビームの重なりにより作り出される干渉縞を記録することにより保存され、その際１つのビームは空間光変調器により変調され、及びデータページ形状で記録される情報を運ぶ。ホログラフィックデータストレージの１つの利点は、例えば２つのビーム間の角度を変更することにより又はシフト多重化を使用することなどにより、複数のデータを同じ媒体に保存できることである。
【０００３】
ホログラフィックストレージ媒体へのデータ記憶は、安定した位置でホログラムを書き込む又は読み取ることを可能にするために、集束、トラック及び接線方向に関して非常に正確なサーボコンセプトを必要とする。ホログラフィックディスクに対して、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）に似たサーボフォーマットがサーボ機能のために使用できる。例えば、ＥＰ１３１０９５２ではＨｏｒｉｍａｉ氏らが、ＤＶＤに似た基板をホログラフィックディスク媒体下部の案内構造として有するという考えを開示している。この場合、サーボ光ビームは、ホログラフィックビーム、つまりホログラフィックの記録又は読み取りのために使用される光ビームと同一の対物レンズを用いてホログラフィックディスク媒体上に集束される。ホログラフィックビーム及びサーボビームが互いに対して相対的に固定されると、サーボビームはホログラフィック記録に使用されるビームに対する参照として動作できる。サーボビームは案内構造上に集束され、一方でホログラフィックビームは選択されたホログラフィック記録工程に対して適切に集束される。
【０００４】
ＤＶＤサーボフォーマットを用いて、各トラックは０．７４μｍの距離で２つの隣接するトラックを有する。この溝とランドの変更の繰り返しが回折効果を引き起こし、それが読み取り動作及び書き込み動作を混乱させる。さらに、最近のホログラフィックストレージシステムの光学設計は、情報がデータページとして保存されるときに、１つのホログラムから次のホログラムまで少なくとも１０μｍの最小距離を必要とする。これは、ホログラフィックディスクの各回転後に、複数のトラックを越えるトラックジャンプが起きねばならないことを意味する。このことが実際の連続的な記録を不可能とし、及びホログラムのアドレス指定を複雑にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、改良されたサーボ構成を伴うホログラフィックストレージ媒体を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、本目的は、ホログラムを保存するホログラフィック層及びホログラムを読み取る及び／又は記録する光ビームをホログラフィックストレージ媒体に対して位置決めするトラック構造を伴うサーボ層を有するホログラフィックストレージ媒体により達成され、その際トラック構造は２つ又はそれ以上のトラック群を含む。
【０００７】
新規のサーボ層構成は、ホログラフィック記録のためにストレージ媒体上のレーザスポットの集束、トラック及び接線の位置決めを支持する及び改良する。接線方向の位置決めは、トラック方向の位置決めとして理解される。トラック構造は、従来通りらせん状又は同心円状であるが、ＤＶＤフォーマットがトラック群を使用することが異なる。トラック群は好ましくはミラー領域で分けられる。１つのトラック群は、２つ又はそれ以上、好ましくは２つ又は３つのトラックを含む。そのトラックは、好ましくはランドで分けられた溝から成る、又は溝で分けられたランドから成る。２つの可能性の間の変更は、単なる信号の極性変化を意味する。１つのトラック群とその次の群との間の距離、つまりトラック構造のピッチは、ＤＶＤフォーマットのような１つのトラックの幅ではなく、ホログラフィック媒体の要求に従って及びホログラフィックストレージ媒体上で達成される最終容量に従って画定される。好ましくは、ピッチは隣接するホログラム間の距離に適応される。現在のやり方では、この距離は約１０μｍである。
【０００８】
サーボ層構成により、各トラックが回折効果を増大するにつれてサーボトラックの数を最小に削減すること及び既知のトラッキング方法を用いて信頼性のあるトラッキングを可能にすることとの間の妥協点が得られる。サーボ層構成は、サーボグラフィックストレージ媒体の全構成から独立している。
【０００９】
更なるサーボマーク及びアドレス指定スキームは、レーザスポットの接線方向の信頼性のある位置決めを可能にするために使用される。サーボマークは好ましくは、トラック群の中心のランド又は溝に配置される。アドレス情報は、同様にトラック群の中心のランド又は溝に配置される、又はトラック群の１つ又はそれ以上の外側のランド又は溝に配置される。
【００１０】
本発明の更なる実施例によると、ＤＶＤサーボフォーマットに関連する課題を克服するために、適応されたトラックピッチを伴うらせん状のトラックが使用される。トラックのピッチは、好ましくは約１０μｍである。この解決策はいくつかの既知のトラッキング方法、例えば差動プッシュプルトラッキングに対して適用できないが、サーボ層における最小数のトラック及び従って混乱を最小限にした回折効果が達成される。低い回転速度では、トラックに含まれるアドレス情報及びサーボマークはトラッキングエラー信号と比較してもはや高周波数範囲ではない。従って、トラッキングエラー信号は、この適応された信号処理により補正される情報により重ね合わされる。
【００１１】
この解決策は、サーボ層がホログラム層の上に配置されるときに特に有利である。
【００１２】
よりよい理解のために、本発明は図面を参照し、以下の記述でさらに詳細に説明される。本発明はこの例示的な実施形態に限定されず、及び特定の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく適切に組み合わされる及び／又は改良されることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ホログラフィックデータストレージでは、デジタルデータは２つのコヒーレントレーザビームの重ね合わせにより作り出される干渉縞を記録することにより保存される。ホログラフィックストレージシステムに使用されるホログラフィックピックアップ１の例示的なセットアップが図１に示されている。コヒーレント光の光源、例えばレーザダイオード２は光ビーム３を放ち、それはコリメータレンズ４により平行にされる。光ビーム３はその後２つの別々の光ビーム７、８に分けられる。例示では、光ビーム３の分割は第１のビームスプリッタ５を使用して達成される。しかし、この目的のために別の光学部品を使用することも同様に可能である。空間光変調器（ＳＬＭ）６は、２つのビームのうちの１つ、いわゆる「目的ビーム」７を変調して、２次元のデータ縞を印加する。目的ビーム７及び更なるビーム、いわゆる「参照ビーム」８の両方が、対物レンズ９によりホログラフィックストレージ媒体１０、例えばホログラフィックディスク上に集束される。目的ビーム７と参照ビーム８の交点で干渉縞が現れ、それがホログラフィックストレージ媒体１０の感光層に記録される。
【００１４】
保存されたデータは参照ビーム８だけを用いて記録されたホログラムを照射することによりホログラフィックストレージ媒体１０から読み出される。参照ビーム８はホログラム構造により回折され、及び元の目的ビーム７のコピー、つまり再構成された目的ビーム１１を作り出す。この再構成された目的ビーム１１は対物レンズ９により平行にされ及び第２のビームスプリッタ１２により２次元のアレイ検出器１３、例えばＣＣＤアレイ上に方向付けられる。アレイ検出器１３により、記録されたデータの再構成が可能となる。
【００１５】
ホログラフィックストレージ媒体１０に対する目的ビーム７及び参照ビーム８の位置決めを単純にするために、ホログラフィックストレージ媒体１０にサーボ層が提供される。ホログラフィックピックアップ１は、サーボ光ビーム１５を生成する更なる光源１４を含む。サーボ光ビーム１５は、更なるコリメータレンズ１６により平行にされ、及び第３のビームスプリッタ１８により、目的ビーム７及び参照ビーム８のビーム路に結合される。サーボ光ビーム１５はその後対物レンズ９によりサーボ層上に集束される。サーボ層により反射された光ビームは再び対物レンズ９により平行にされ、及び第３のビームスプリッタ１８と第４のビームスプリッタ１９により検出器２１に向かって方向付けられる。レンズ２０は、反射した光ビームを検出器２１上に集束する。サーボ光ビーム１５は、好ましくは、目的ビーム７及び参照ビーム８とは異なる波長を有する。この場合、波長選択型ビームスプリッタが第３のビームスプリッタ１８として使用できる。好ましくは、サーボ光ビーム１５はその上、第４のビームスプリッタを偏光選択型ビームスプリッタとして実行することを可能にする直線偏光した光ビームである。その後サーボ光ビーム１５の路は、反射したサーボ光ビーム１５の偏光方向を、光源１４により放たれたサーボ光ビーム１５の偏光方向に対して９０度回転させる４分の１波長板１７を含む。
【００１６】
上述のように、サーボ光ビーム１５は、ホログラフィック記録に使用される光ビーム７、８と同一の対物レンズ９を用いてホログラフィックストレージ媒体１０上に集束される。ホログラフィック光ビーム７、８及びサーボ光ビーム１５は互いに対して相対的に固定されているので、サーボ光ビーム１５はホログラフィック記録に使用される光ビーム７、８に対する参照として動作する。それらの異なる波長及び異なる平行のために、ホログラフィック光ビーム７、８及びサーボ光ビーム１５は異なる焦点を有する。
【００１７】
図２では、ホログラフィックストレージ媒体１０の上面が示されている。ホログラフィックストレージ媒体１０はトラック構造４０を有する。重なったホログラム２２がシフト多重化を使用してホログラフィックストレージ媒体１０上に記録される。図から理解できるように、トラック構造４０は好ましくは半径方向、軸方向及び接線方向の位置制御が可能である。ホログラフィックストレージ媒体１０に対するホログラフィックビーム７、８の位置の軸方向及び半径方向の調節は、対物レンズ９を適宜移動させるアクチュエータ（図示せず）により達成される。接線方向の調節に関しては、例えばステッパ又は圧電モータといった正確なスピンドルモータ、又は、ホログラフィックストレージ媒体１０又はホログラフィックビーム７、８を接線方向に移動させるという任意の別の種類の機械的な考え方が使用される。
【００１８】
サーボ機能に対して、ＤＶＤの標準的なトラックフォーマットがしばしば使用される。ＤＶＤ３０の層構成が図３に概略的に示されている。カバー層３１はＤＶＤ層３２の上に配置される。ＤＶＤ層３２は、溝ＧとランドＬを伴うトラック構造３３を有する。ＤＶＤの再生に対して、６３５ｎｍと６５０ｎｍの間の波長を伴うレーザビーム３４が、対物レンズ３５を用いてトラック上に集束される。対物レンズ３５は、矢印で示されるように、半径方向及び軸方向に移動できる。接線方向の位置決めは可能ではない。各トラックは０．７４μｍの距離で２つの直接隣り合うトラックを有する。
【００１９】
本発明によるホログラフィックストレージ媒体１０の概略的な３次元図が図４に示されている。ホログラフィックストレージ媒体１０は、ホログラフィック層４２とサーボ層４４を有する。サーボ光ビーム１５は対物レンズ９によりサーボ層４４のトラック構造（案内構造）４０上に集束され、一方でホログラフィック光ビーム７、８は選択されたホログラフィック記録工程に対して適切にホログラフィック層４２に集束される。全ての光ビーム７、８、１５は基本的に円形断面を有する。サーボ層４４は基板４５の上に配置され、及びサーボ光ビーム１５の波長に対して透過的である中間層４３によりホログラフィック層４２と分けられる。中間層４３は、ホログラフィック光ビーム７、８の波長を反射する又は透過する。後者の場合、サーボ層４４はサーボ光ビーム１５の波長とホログラフィック光ビーム７、８の波長の両方を反射することが必要である。中間層４３は、平面的な表面を得るためにサーボ層４４のトラック構造４０をいっぱいにし、及びホログラフィック層４２とサーボ層４４の間の距離を増大する。ホログラフィック層４２の上に配置されているのは、ホログラフィック層４２を保護するカバー層４１である。適応された中間層４３で分けられたホログラフィック層４２の上にサーボ層４４を配置することも同様に可能である。しかしこの場合、サーボ層４４に起因するホログラフィック光ビーム７、８の歪曲が、例えばホログラフィック層４２とサーボ層４４の間の距離を増大させることにより補正されなければならず、それによりホログラフィック光ビーム７、８はサーボ層４４を通過するときに比較的大きい径を有する。サーボ層４４のトラック構造４０は、らせん状の２つのトラックの一群、この例示ではランド４９で分けられる２つの溝４８を使用する。同心円状のトラック群を使用することも同様に可能である。トラック構造のピッチは、隣接するホログラム間の距離に適応される。２つの隣接するトラック群の間に配置されるのはミラー領域４７である。トラック群のランド４９は複数のサーボマーク４６を含む。好ましくは、トラック位相の深さは、適切なサーボ信号を得るためにサーボ光ビーム１５の波長に対してπ／４を超えない。
【００２０】
図４の例示では、トラック構造４０はらせん状の２つのトラックの一群、つまりランド４９で分けられる２つの溝４８を使用する。図５は、このトラック構造及び２つの更なるトラック構造の詳細図を表している。最も単純なトラック構造は図５ａ）に示されている。このトラック構造４０は、ＤＶＤフォーマットよりかなり大きい傾斜角／回転、つまり大きいトラックピッチを伴う単一の溝４８を使用する。従って、大きいミラー領域４７がトラック間に配置される。このトラック構造４０は、サーボ層４４の溝４８の数が最小化され、それが回折効果を最小に削減するという利点を有する。しかし、こうしたトラック構造４０を用いて、全ての既知のトラッキング技術が使用できるわけではない。
【００２１】
図５ｂ）は、図４の例示と同一のトラック構造４０を示している。トラック構造４０は、２重トラックを伴うらせん、つまりランド４９で分けられた２つの溝４８を使用する。この構造は、具体的には差動プッシュプルトラッキングに有用である、というのは、このトラッキング方法に対しては副ビームが溝４８及びさらにランド４９に適応されねばならないからである。図５ｃ）は、３重のトラック、つまり２つのランド４９で分けられた３つの溝４８を使用する同様のトラック構造４０を示している。どちらの場合も、全ての既知のトラッキングエラー生成方法が使用できる。同時に、大きいミラー領域４７が隣接するトラック群の間に得られる。従って、光学読み取り及び書き込み動作における回折効果の影響が大いに削減される。溝が多数のトラック構造の更なる利点は、ホログラフィックストレージ媒体１０の非常に低い回転速度で明らかとなる。非常に低い回転速度では、アドレス情報及びサーボマーク４６はもはや非常に高い周波数範囲ではない。最悪の場合、生成されたトラッキングエラー信号はこの情報に重ね合わされ、及び安定した半径方向の位置決めは、溝が単一のトラック構造ではもはや確実ではない。
【００２２】
異なる型のサーボ層を伴うアドレス情報の使用が、図６から図８に示されている。３つの図全てにおいて、中心ビーム５１及び２つの副ビーム５２が、差動プッシュプルトラッキング又は３ビームトラッキングの場合のようにトラッキングに使用され、その際副ビーム５２は中心ビーム５１により走査される中心のランド４９の隣の溝４８の中間、すなわち溝４８の中央を打つように調節される。副ビーム５２と中心ビーム５１間の距離の調節は、更なるグレーチングを用いて行われる。他のトラッキング方法も同様にサーボフォーマットを使って用いられる。
【００２３】
図６では、ダブルトラック４０が使用され、その際サーボマーク４６とアドレス情報５０は中心のランド４９上に配置される。トラッキングサーボ用のトラッキングエラー信号を生成する副ビーム５２は、溝４８とそれに加えてランド４９もヒットする。中心ビーム５１は、中心のランド４９をヒットする。この場合、サーボ信号の生成はサーボマーク４６及びアドレス情報５０に影響されない。
【００２４】
図７では、トリプルトラック４０が使用され、その際サーボマーク４６及びアドレス情報５０は中心の溝４８に配置される。副ビーム５２は溝４８とそれに加えて外側のランド４９もヒットする。中心ビーム５１は、中心の溝４９をヒットする。この場合もやはりサーボ信号の生成はサーボマーク４６とアドレス情報５０に影響されない。
【００２５】
図８は、トリプルトラック４０を伴うサーボ層４４を示し、その際、サーボマーク４６は中心の溝４８に配置され、一方でアドレス情報５０は外側の溝４８のうちの１つ又はその両方に配置される。この場合、アドレス情報は副ビーム５２のうちの１つ又はその両方により読み取られる。
【００２６】
サーボマーク４６とアドレス情報５０はサーボ光ビーム１５、及び従ってホログラフィック光ビーム７、８のホログラフィックストレージ媒体１０に対する接線方向の位置決めに使用される。接線方向の位置決めは、各ホログラムの読み取り及び書き込みの間にレーザスポットがホログラフィックストレージ媒体１０の明確な位置になければならないために必要である。これは、レーザスポットがホログラフィックストレージ媒体１０上のサーボマーク４６に、３つの方向全てについていかなければならないことを意味する。アドレス情報５０とサーボマーク４６から生成される接線方向のエラー信号を送る特定の信号処理が使用される。スピンドルモータ又はレーザスポットを接線方向に移動させるシステムのどちらかが、ホログラフィックストレージ媒体１０上のレーザスポットを制御するためにこの接線方向のエラー信号を使用する。
【００２７】
本発明はホログラフィックストレージ媒体に関して記述されてきたが、軸方向、半径方向及び接線方向においてかなりの高精度が必要である他の型のサーボ位置決めシステムにも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ホログラフィックストレージシステムに使用されるホログラフィックピックアップを概略的に表している。
【図２】シフト多重化されたホログラムを伴うホログラフィックストレージ媒体を表している。
【図３】デジタル多用途ディスクの概略的な断面図を示している。
【図４】本発明によるホログラフィックストレージ媒体の概略的な３次元図を示している。
【図５】ホログラフィックストレージ媒体の３つの異なる型のサーボトラックを表している。
【図６】ホログラフィックストレージ媒体の第１の型のサーボ層の上面図を示している。
【図７】ホログラフィックストレージ媒体の第２の型のサーボ層の上面図を示している。
【図８】ホログラフィックストレージ媒体の第３の型のサーボ層の上面図を示している。
【００２９】
１  ホログラフィックピックアップ
２  レーザダイオード
３  光ビーム
４  コリメータレンズ
５  第１のビームスプリッタ
６  空間光変調器
７  目的ビーム
８  参照ビーム
９  対物レンズ
１０  ホログラフィックストレージ媒体
１１  目的ビーム
１２  第２のビームスプリッタ
１３  アレイ検出器
１４  光源
１５  サーボ光ビーム
１６  コリメータレンズ
１７  ４分の１波長板
１８  第３のビームスプリッタ
１９  第４のビームスプリッタ
２０  レンズ
２１  検出器
２２  重なったホログラム
３０  ＤＶＤ
３１  カバー層
３２  ＤＶＤ層
３３  トラック構造
３４  レーザビーム
３５  対物レンズ
４０  トラック構造
４１  カバー層
４２  ホログラフィック層
４３  中間層
４４  サーボ層
４５  基板
４６  サーボマーク
４７  ミラー領域
４８  溝
４９  ランド
５０  アドレス情報
５１  中心ビーム
５２  副ビーム
Ｇ  溝
Ｌ  ランド
【図１】
0004729516.tif 000002
【図２】
0004729516.tif 000003
【図３】
0004729516.tif 000004
【図４】
0004729516.tif 000005
【図５】
0004729516.tif 000006
【図６】
0004729516.tif 000007
【図７】
0004729516.tif 000008
【図８】
0004729516.tif 000009