(57)【要約】  データページをホログラフィック記憶媒体に密に記録しおよび／またはそこからデータページを読み取るためのモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムが提供される。さらに、モノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムを使用して、このようなデータ記憶および／またはデータ復元を行うための方法が提供される。その上、上記装置またはシステムを使用して、データを記録するための、または記録されたデータを読み取るためのホログラフィック記憶媒体を備える物品が提供される。
2010508617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィック記録装置またはシステムであって、
参照光を生成するための参照光源と、
信号光を生成するための信号光源と、
前記信号光および前記参照光がホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
前記対物レンズを移動させ、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体に対して前記参照光の角度を変化させるための対物レンズ移動手段とを備えており、前記参照光および前記信号光が、前記対物レンズを通過した後に、１つ以上のデータページを前記ホログラフィック記憶媒体に記録するように干渉する
ホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項２】
前記参照光源が、前記ホログラフィック記憶媒体に記録された前記１つ以上のデータページを復元するための再生時参照光を生成できる請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項３】
前記参照光源および前記信号光源が、前記参照光と前記信号光とを生成するように平行光ビームが通過する偏光ビームスプリッタを備える請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４】
前記偏光ビームスプリッタにポリトピックフィルタをさらに備える請求項３に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項５】
参照光用レンズと前記対物レンズとの間に配置された空間光変調器をさらに備え、該空間光変調器がチャネルを有し、前記参照光が前記参照光用レンズを通過した後および通過する前に前記チャネルを通過する請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項６】
前記対物レンズが少なくとも約０．６５の開口数を有する請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項７】
前記対物レンズが少なくとも約０．８５の開口数を有する請求項６に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項８】
前記参照光用レンズと前記対物レンズとの間に配置されたミラーをさらに備え、前記参照光が前記参照光用レンズを通過する任意の位置に変化させるように前記ミラーを回転または旋回させることができる請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項９】
前記ホログラフィック記憶媒体は、記録材料層と、１つ以上のデータページを前記ホログラフィック記憶媒体に記録する間に光を吸収するための、前記記録材料層の背面にある吸収層とを備える請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項１０】
ポリトピックフィルタをさらに備える請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項１１】
前記ホログラフィック記憶媒体にあるマークを読み取って、前記ホログラフィック記憶媒体の位置を特定するためのサーボシステムをさらに備える請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項１２】
１つ以上のデータページが前記ホログラフィック記憶媒体に記録された後に、前記ホログラフィック記憶媒体をポストキュアするためのキュアシステムをさらに備える請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項１３】
前記対物レンズ移動手段が、前記対物レンズを前記ホログラフィック記憶媒体の表面に対して平行に機械的に移動させる請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項１４】
前記対物レンズが光軸を有し、前記対物レンズ移動手段が、前記対物レンズを前記光軸に対して平行に機械的に移動させて、前記対物レンズの焦点を合わせることができる請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項１５】
前記参照光の波長は可変であり、該波長が温度変化を補償するように変化できる請求項１に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項１６】
方法であって、
（ａ）同じ対物レンズを通過している両方の信号光および参照光を用いて、１つ以上のデータページをホログラフィック記憶媒体に記録するステップと、
（ｂ）前記対物レンズを移動させ、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体への前記参照光の入射角度を変化させるステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
ステップ（ａ）が、複数のデータページをポリトピック多重化するステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
（ｃ）位相共役読み出しを用いて、前記１つ以上のデータページの選択されたデータページを読み取るステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（ｂ）が、前記対物レンズを前記参照光の光軸に対して直交して移動させるステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
ステップ（ｂ）が、前記対物レンズを前記参照光の前記光軸に対して平行に移動させ、これにより、発散または収束する参照光を生成するステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
ステップ（ｂ）が、前記ホログラフィック記憶媒体の傾きを補正するステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
（ｄ）前記対物レンズのディザリングを調整して、前記ホログラフィック記憶媒体の温度変化を補償するステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
（ｅ）前記参照光および／または前記信号光の波長を調整して、前記ホログラフィック記憶媒体の温度変化を補償するステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
ホログラフィック記録装置またはシステムであって、
参照光を生成するための参照光源と、
信号光を生成するための信号光源と、
前記信号光および前記参照光がホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
前記参照光が通過する参照光用レンズと、
前記参照光用レンズを移動させ、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体に対して前記参照光の角度を変化させる参照光用レンズ移動手段とを備えており、前記参照光および前記信号光が、前記対物レンズを通過した後に、１つ以上のデータページを前記ホログラフィック記憶媒体に記録するように干渉するホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項２５】
前記参照光源が、前記ホログラフィック記憶媒体に記録された前記１つ以上のデータページを復元するための再生時参照光を生成できる請求項２４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項２６】
前記参照光源が、前記ホログラフィック記憶媒体に記録された前記１つ以上のデータページを復元するための再生時参照光を生成できる請求項２４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項２７】
前記参照光源および前記信号光源が、前記参照光と前記信号光とを生成するように平行光ビームが通過する偏光ビームスプリッタを備える請求項２４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項２８】
前記参照光用レンズと前記対物レンズとの間に配置された空間光変調器をさらに備え、該空間光変調器がチャネルを有し、前記参照光が前記参照光用レンズを通過した後および通過する前に前記チャネルを通過する請求項２４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項２９】
前記対物レンズが少なくとも約０．６５の開口数を有する請求項２４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項３０】
前記対物レンズが少なくとも約０．８５の開口数の大きさを有する請求項２９に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項３１】
前記参照光用レンズと前記対物レンズとの間に配置されたミラーをさらに備え、前記参照光が前記参照光用レンズを通過する任意の位置に変化させるように前記ミラーを回転または旋回させることができる請求項２４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項３２】
方法であって、
（ａ）参照光用レンズを介して参照光を透過するステップと、
（ｂ）参照光および信号光が同じ対物レンズを通過した後に、前記参照光と前記信号光とを干渉させることによって、１つ以上のデータページをホログラフィック記憶媒体に記録するステップと、
（ｃ）前記対物レンズに対して前記参照光用レンズを移動させ、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体への前記参照光の入射角度を変化させるステップと、
を含む方法。
【請求項３３】
ステップ（ａ）が、複数のデータページを前記ホログラフィック記憶媒体にポリトピック角度多重化するステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
（ｄ）位相共役読み出しを用いて、前記記録された１つ以上のデータページの選択されたデータページを読み取るステップをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
ステップ（ｃ）が、前記参照光用レンズを前記参照光の光軸に対して直交して移動させるステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
ステップ（ｃ）が、前記参照光用レンズを前記参照光の前記光軸に対して平行に移動させ、これにより、発散または収束する参照光を生成するステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
ステップ（ｃ）が、前記ホログラフィック記憶媒体の傾きを補正するステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
（ｅ）前記参照光用レンズのディザリングを調整して、前記ホログラフィック記憶媒体の温度変化を補償するステップをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
（ｆ）前記参照光および／または前記信号光の波長を調整して、前記ホログラフィック記憶媒体の温度変化を補償するステップをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
ホログラフィック記録装置またはシステムであって、
ホログラフィック記憶媒体の一方の側に配置された対物レンズと、
前記ホログラフィック記憶媒体の反対側に配置された反射装置と、
位相共役光学系と、
再生時参照光が前記ホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
再生時参照光を生成するための再生時参照光源とを備えており、前記再生時参照光は、再生時参照光経路に沿って導かれ、前記対物レンズ、前記ホログラフィック記憶媒体を経由し、そして前記反射装置によって、前記ホログラフィック記憶媒体を介して前記位相共役光学系に導かれ、前記位相共役光学系が前記再生時参照光から位相共役ビームを生成し、該位相共役ビームが、前記ホログラフィック記憶媒体に記憶された１つ以上のデータページから再生光を生成するホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４１】
前記位相共役光学系が前記ホログラフィック記憶媒体の前記一方の側に配置される請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４２】
前記反射装置が前記ホログラフィック記憶媒体に取り付けられる請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４３】
前記反射装置が前記ホログラフィック記憶媒体の一部である請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４４】
前記対物レンズを移動させ、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体に対して前記再生時参照光の角度を変化させるための対物レンズ移動手段をさらに備える請求項４０に記載のホログラフィック記憶システム。
【請求項４５】
前記再生時参照光が前記対物レンズを通過する前に通過する再生時参照光レンズと、
前記再生時参照光レンズを移動させ、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体に対して前記再生時参照光の角度を変化させるための再生時参照光レンズ移動手段と、
をさらに備える請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４６】
前記位相共役光学系がコーナーキューブを備える請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４７】
前記位相共役光学系がコーナーキューブアレイを備える請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４８】
前記位相共役光学系が、制御可能なＥＯ結晶を含む請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項４９】
前記位相共役光学系が、制御可能なブレーズ格子を備える請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項５０】
前記位相共役光学系がチャープ格子を備える請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項５１】
前記再生光を検出するための検出器をさらに備える請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項５２】
データページが前記ホログラフィック記憶媒体に記録されている最中、前記反射装置により、参照光が、前記再生時参照光経路に沿って前記ホログラフィック記憶媒体に戻される事無く、前記ホログラフィック記憶媒体を通過することが可能になる請求項４０に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項５３】
データページが前記ホログラフィック記憶媒体に記録されている最中、前記反射装置により、前記記録参照光が前記反射装置を通過することが可能になる請求項５２に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項５４】
データページが前記ホログラフィック記憶媒体に記録されている最中、前記反射装置が前記記録参照光を吸収する請求項５２に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項５５】
方法であって、
（ａ）再生時参照光経路に沿って再生時参照光を透過するステップであって、前記再生時参照光が、（ｉ）１つ以上のデータページを記憶したホログラフィック記憶媒体の入射面に入射する前に対物レンズを通過し、（ｉｉ）前記ホログラフィック記憶媒体を通過し、（ｉｉｉ）位相共役ビームを生成するために、前記ホログラフィック記憶媒体の反対側にある反射装置によって前記ホログラフィック記憶媒体を戻って位相共役光学系に導かれるステップと、
（ｂ）前記ホログラフィック記憶媒体を介して前記位相共役ビームを導き、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体に記録された前記１つ以上のデータページの選択されたデータページを復元するように、前記位相共役光学系を制御するステップと、
を含む方法。
【請求項５６】
前記反射装置が前記ホログラフィック記憶媒体に取り付けられる請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記対物レンズを移動させ、これにより、前記ホログラフィック記憶媒体の前記入射面に対して前記再生時参照光の角度を変化させるさらなるステップを含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記再生時参照光が前記対物レンズを通過する前に再生時参照光レンズを通過し、該再生時参照光レンズが、前記ホログラフィック記憶媒体に対して前記再生時参照光の角度を変化させるように移動する請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記位相共役光学系がコーナーキューブを備える請求項５５に記載の方法。
【請求項６０】
前記位相共役光学系がコーナーキューブアレイを備える請求項５５に記載の方法。
【請求項６１】
前記位相共役光学系が、制御可能なＥＯ結晶を含む請求項５５に記載の方法。
【請求項６２】
前記位相共役光学系が、制御可能なブレーズ格子を備える請求項５５に記載の方法。
【請求項６３】
前記ホログラフィック記憶媒体に入射する前に前記対物レンズを通過する両方の信号光および参照光を用いて、前記１つ以上のデータページを前記ホログラフィック記憶媒体に記憶するステップをさらに含む請求項５５に記載の方法。
【請求項６４】
ホログラフィック記憶復元装置またはシステムであって、
ホログラフィック記憶媒体の記録材料層の一方の側に配置された対物レンズと、
前記記録材料層の反対側に配置された位相共役光学系と、
再生時参照光が前記ホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
再生時参照光を生成するための再生時参照光源であって、前記再生時参照光が、前記位相共役光学系に向かって前記対物レンズを通過して前記記録材料層を通過する再生時参照光経路に沿って導かれ、前記位相共役光学系が前記再生時参照光から位相共役ビームを生成し、該位相共役ビームが、前記記録材料層に記憶された１つ以上のデータページから再生光を生成するために、前記ホログラフィック記憶媒体を介して導かれる再生時参照光源と、
を備えるホログラフィック記憶復元装置またはシステム。
【請求項６５】
前記位相共役光学系が前記ホログラフィック記憶媒体に取り付けられる請求項６４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項６６】
前記位相共役光学系が、前記記録材料層に隣接する前記ホログラフィック記憶媒体に取り付けられる請求項６４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項６７】
前記位相共役光学系は、データページが前記記録材料層に記憶されている場合に参照光を吸収するように、またはデータページが前記記録材料層から復元されている場合に前記再生時参照光が前記記録材料層を通過することを可能にするように制御できる可変層と、前記通過した再生時参照光を前記記録材料層に向かって導いて、前記再生光を生成するように制御できる格子とを備える請求項６４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項６８】
前記再生時参照光を前記対物レンズに向かって通過させるための第１の透明な空間を第１の側に有し、該第１の側と反対側の第２の側に第２の透明な空間を有する空間光変調器をさらに備え、前記位相共役光学系が、前記再生時参照光を前記ホログラフィック記憶媒体に向かって導くために、前記第２の透明な空間に隣接して配置された反射装置を備える請求項６４に記載のホログラフィック記録装置またはシステム。
【請求項６９】
方法であって、
（ａ）再生時参照光経路に沿って再生時参照光を透過するステップであって、前記再生時参照光が、（ｉ）１つ以上のデータページを記憶したホログラフィック記憶媒体の記録材料層の第１の側に入射し、（ｉｉ）前記記録材料層の前記第１の側の反対側に配置された位相共役光学系に向かって前記記録材料層を通過するステップと、
（ｂ）位相共役ビームを生成して前記記録材料層に向かって導き、これにより、前記記録材料層に記憶された前記１つ以上のデータページの選択されたデータページを復元するように、前記位相共役光学系を制御するステップと、
を含む方法。
【請求項７０】
前記位相共役光学系が前記ホログラフィック記憶媒体に取り付けられる請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記位相共役光学系が、前記記録材料層に隣接する前記ホログラフィック記憶媒体に取り付けられる請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記位相共役光学系は、データページが前記記録材料層に記憶されている場合に参照光を吸収するように、またはデータページが前記記録材料層から復元されている場合に前記再生時参照光が前記記録材料層を通過することを可能にするように制御できる可変層と、前記通過した再生時参照光を前記記録材料層に向かって導いて、前記再生光を生成するように制御できる格子とを備える請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
ホログラフィック記憶媒体を備える物品であって、前記ホログラフィック記憶媒体が、
１つ以上のデータページを記録するための記録材料層と、
１つ以上のデータページが前記記録材料層に記録されている場合に光ビームを吸収し、そして前記記録材料層に記録された１つ以上のデータページが前記記録材料層から復元されている場合に光ビームが通過することを可能にする、前記記録材料層の下にある可変ビーム透過層と、
前記可変層を通過した光ビームを反射し、これにより位相共役ビームを生成するための、前記可変層の下にある反射層と、
を備える物品。
【請求項７４】
前記可変層が位相変化媒体を備える請求項７３に記載の物品。
【請求項７５】
前記可変層がエレクトロクロミック材料またはフォトクロミック材料を含む請求項７４に記載の物品。
【請求項７６】
前記可変層が、前記光ビームの偏光に応じてビーム透過特性を変化させる請求項７４に記載の物品。
【請求項７７】
前記反射層が、前記光ビームの偏光に応じて反射率特性を変化させる請求項７６に記載の物品。
【請求項７８】
前記反射層が、前記可変層を通過した光ビームを再帰反射し、これにより位相共役ビームを生成する格子層を備える請求項７３に記載の物品。
【請求項７９】
前記反射層がホログラフィック格子を備える請求項７８に記載の物品。
【請求項８０】
前記格子層が、金属被覆された表面リリーフ格子を備える請求項７８に記載の物品。
【請求項８１】
前記格子層がブレーズ格子を備える請求項７８に記載の物品。
【請求項８２】
前記ホログラフィック記憶媒体がディスクを備え、前記格子層が格子を備え、該格子が、ホログラフィックドライブ装置の光学ヘッドに整列されるようにディスクを中心に変化する回折構造である請求項７８に記載の物品。
【請求項８３】
前記格子が、前記ディスクを中心とするブックサイズの周囲の断片状の格子を備え、該断片状の格子がブック位置毎に角度を別個に変化させる請求項８２に記載の物品。
【請求項８４】
前記ホログラフィック記憶媒体が、さらに、前記記録材料層の上に配置された上側基板と、前記格子層の下に配置された下側基板とを備える請求項７３に記載の物品。
【請求項８５】
前記格子層が前記下側基板に形成される請求項８４に記載の物品。
【請求項８６】
サーボパターンが、前記ホログラフィック記憶媒体に対してホログラフィックドライブ装置の光学ヘッドを配置するために、前記上側基板および前記下側基板の少なくとも一方に形成される請求項８４に記載の物品。
【請求項８７】
ホログラフィック記憶媒体を備える物品であって、前記ホログラフィック記憶媒体が、
１つ以上のデータページを記録するための記録材料層と、
１つ以上のデータページが前記記録材料層に記録されている場合に光ビームを通過させ、そして前記記録材料層に記録された１つ以上のデータページが前記記録材料層から復元されている場合に光ビームを反射し、これにより位相共役ビームを生成する、前記記録材料層の下にある可変ビーム反射層と、
を備える物品。
【請求項８８】
可変層が、前記格子に存在する１つ以上の構成要素の重合により反射率を変化させて、前記光ビームを通過させるかまたは再帰反射する格子を備える請求項８７に記載の物品。
【請求項８９】
前記可変層が、前記光ビームの偏光に応じて反射率特性を変化させる請求項８７に記載の物品。
【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を記録し（記憶し）および／または読み取る（復元する）ためのホログラフィックデータ記録装置、システム、物品および方法に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、以下の同時係属中の米国特許出願を参照する。第１の出願は、２００６年１１月１日に出願された米国特許仮出願第６０／８５５，７５４号明細書、表題「モノキュラーホログラフィックデータ記憶システムの構成」（ＭＯＮＯＣＵＬＡＲ  ＨＯＬＯＧＲＡＰＨＩＣ  ＤＡＴＡ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ）である。第２の出願は、２００６年１２月４日に出願された米国特許仮出願第６０／８７２，４７２号明細書、表題「ホログラフィックデータ記憶用の位相共役読み出しジオメトリ」（ＰＨＡＳＥ  ＣＯＮＪＵＧＡＴＥ  ＲＥＡＤＯＵＴ  ＧＥＯＭＥＴＲＩＥＳ  ＦＯＲ  ＨＯＬＯＧＲＡＰＨＩＣ  ＤＡＴＡ  ＳＴＯＲＡＧＥ）である。上記出願の開示および内容全体が参照により本明細書に援用される。
【０００３】
共同研究の同意に関する宣誓
ここで、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７１（ｇ）（１）に従い、本明細書に記載しかつそこで請求する本発明が、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１０３（ｃ）（３）に規定されているような共同研究の同意に従って作成されたことと、本発明を作成した日付よりも前から効力を有していることと、株式会社日立製作所（Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）およびインフェイズテクノロジーズ社（ＩｎＰｈａｓｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）によってまたはそれらの会社の代理として、共同研究の同意の範囲内で保証された活動により得られたものであることを開示する。
【背景技術】
【０００４】
ホログラフィックデータ記憶において、多重化されたデータページをホログラフィック記憶媒体の同じ位置に記録するために用いられる多くの方法が存在する。同じ位置への多数の情報ページの多重化は、このような可能な大きな実際のビット密度（１．６Ｔｂ／ｉｎ２以上）をホログラフィックデータ記憶に与えるものである。多重ジオメトリを選択した場合、非常に複雑になり、サイズ、コスト、複雑さ、温度等の外部環境に対する堅牢性等といった多くのことを考慮しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，１０３，４５４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４８２，５５１号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６５０，４４７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，７４３，５５２号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７６５，０６１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，７８０，５４６号明細書
【特許文献７】米国特許出願第２００３／０２０６３２０号明細書
【特許文献８】米国特許出願第２００４／００２７６２５号明細書
【特許文献９】米国特許第６，７２１，０７６号明細書
【特許文献１０】米国特許第７，０９２，１３３号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，９０９，５２９号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，９９５，８８２号明細書
【特許文献１３】米国特許仮出願第６０／９０７，４４５号明細書、表題「非ＦＴ面のポリトピックフィルタ」（ＮＯＮ−ＦＴ  ＰＬＡＮＥ  ＰＯＬＹＴＯＰＩＣ  ＦＩＬＴＥＲＳ）
【特許文献１４】米国特許第６，３４８，９８３号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００６／０２７９８２３号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００７／０１２７１００号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００６／０２８１０２１号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「５００Ｇｂ／ｉｎ２の高速ホログラフィックデータ記憶」（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｔ  ５００Ｇｂ／ｉｎ２）の２００〜２０ページ
【非特許文献２】「ホログラフィックデータ記憶用の離軸球面波による多重方法」（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｗｉｔｈ  Ｎｏｎ−Ｃｏａｘｉａｌ  Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｗａｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ）Ｔｈ−Ｉ−２８
【非特許文献３】「ホログラフィック記憶用の温度補償方式」（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｓｔｒａｔｅｇｙ  ｆｏｒ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｓｔｏｒａｇｅ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
民生用製品では、安価なシステムを製造する際に、サイズが非常に重要な要因であり得る。さらに、ホログラフィックシステムのレンズ素子の数を低減することがサイズの縮小に重要であり得る。その上、空間光変調器およびカメラを小型化することがサイズの縮小に重要であり得る。なおさらに、システムの全高／サイズを決定する際に、ホログラフィック記憶媒体からの読み取りおよびそこへの書き込みを行うために使用されるレンズのサイズが重要であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広範な態様によれば、信号光および参照光がホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する単一の対物レンズ（モノキュラー構成）を利用し、角度多重とポリトピック多重とを組み合わせることが可能であり、そして位相共役再構成と複数のホログラムの読み出しとを利用するホログラフィックデータ記録装置またはシステムが提供される。これらの装置またはシステムのモノキュラー構成により、データページをホログラフィック記憶媒体により密に記録しまたそこからデータページを読み取ることが提供される。さらに、本発明の他の広範な態様によれば、上記装置またはシステムを使用して、データ記憶および／またはデータ復元を行うための方法が提供される。その上、本発明の他の広範な態様によれば、上記装置またはシステムを使用して、データを記録するための、または記録されたデータを読み取るためのホログラフィック記憶媒体を備える物品が提供される。
【０００９】
添付図面を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】移動する参照光用レンズを使用して角度多重ビームを生成するモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示した概略図である。
【図２】図１の装置またはシステムの参照光のディザリングを示した概略図である。
【図３】図１の装置またはシステムに使用可能なＳＬＭの矩形断面図である。
【図４】図１の装置またはシステムに使用可能な代替のＳＬＭの円形断面図である。
【図５】移動する対物レンズを使用して角度多重ビームを生成するモノキュラーホログラフィック記録装置およびシステムにおけるデータ記憶を示した概略図である。
【図６】図５の装置またはシステムの対物レンズを移動させることによる参照光のディザリングを示した概略図である。
【図７】図５の装置およびシステムに使用可能なＳＬＭの円形断面図である。
【図８】参照光と信号光との最小の重なりを有するホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示した概略図である。
【図９】同じ幅を有する参照光と信号光との重なりを示すホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示した概略図である。
【図１０】参照光が信号光よりも広い場合の参照光と信号光との重なりを示すホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示した概略図である。
【図１１】より広い参照光と信号光の内側部分および外側部分との重複領域を示す本発明の一実施形態によるホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示した概略図である。
【図１２】対物レンズが末端位置にある場合の信号光および参照光の角度空間図である。
【図１３】信号光、および格子ベクトルを示す参照光の角度空間図である。
【図１４】信号光、および図１３の格子ベクトルとは異なる角度の格子ベクトルを示す参照光の角度空間図である。
【図１５】入射光ビームに対するコーナーキューブの効果の概略図である。
【図１６】図１５のコーナーキューブの位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置およびシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図１７】図１５のコーナーキューブの異なる位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置およびシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図１８】コーナーキューブアレイの位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置およびシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図１９】他の位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図２０】図１９の装置またはシステムに使用される空間光変調器（ＳＬＭ）の平面図である。
【図２１】本発明の一実施形態による電気光学（ＥＯ）結晶装置または結晶系の概略図である。
【図２２】図２１のＥＯ結晶装置または結晶系を使用する本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図２３】本発明の一実施形態による回折装置またはシステムの概略図である。
【図２４】図２３の回折装置またはシステムを使用する本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図２５】本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示した概略図である。
【図２６】図２５と同じまたは同様の装置またはシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図２７】本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示した概略図である。
【図２８】図２７と同じまたは同様の装置またはシステムによるデータ復元を示した概略図である。
【図２９】本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶およびデータ復元の両方を示した概略図である。
【図３０】本発明の一実施形態による種々の構成要素を概略的に示したモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムの実施形態の記録（書き込み）形態の構成図である。
【図３１】図３０の装置またはシステムの読み取り（復元）形態の構成図である。
【図３２】図３０の装置またはシステムについて、標準的な理論的ブラッグ角度選択性と比較したホログラムのブラッグ選択性の走査図である。
【図３３】図３０の装置またはシステムの参照光用レンズを移動させることによって多重化された１３個のホログラムの信号対雑音比（ＳＮＲ）および相対強度のグラフである。
【図３４】復元データページの画像図である。
【図３５】図３４の復元データページのＳＮＲマップである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を説明する前に複数の用語を規定することが有利であるのでそのようにする。以下の規定が本出願全体にわたって用いられることを理解されたい。
【００１２】
用語の規定
用語の規定が、一般に用いられる用語の意味から逸脱した場合、本出願人は、具体的に指示しない限り、以下に示す規定を用いることを意図する。
【００１３】
本発明では、「コヒーレント光ビーム」という用語は、特定の（例えば一定の）位相関係を有する波を含む例えばレーザビーム等の光ビームを指す。コヒーレント光ビームは、光ビームの方向に対して垂直なラインの各ポイントにおける全ての電磁波の位相が同じである光とも呼ばれ得る。
【００１４】
本発明では、「コーナーキューブ」または「コーナーリフレクタ」という用語は、互いに垂直な３つの反射面を有するキューブ状の部分を有する光学装置を指す。このような光学装置は、例えば図１５に示したように、任意の入射角度のビームをコーナーキューブの内部で３回反射した後に入射ビームに対して平行方向に反射する。
【００１５】
本発明では、「信号光」という用語は、データ信号を含むビームを指す。例えば、信号光は、ホログラフィック記憶媒体に対する参照光の衝突に応じて生成されたビーム（この場合、その生成されたビームはデータを含む）に加えて、空間光変調器（ＳＬＭ）等の変調器によって変調されているビームを含むことが可能である。信号光の変調は、振幅、位相、または振幅と位相とのある組み合わせであり得る。ＳＬＭは反射性または透過性であり得る。信号光を２値状態にまたは複数の状態に変調することが可能である。
【００１６】
本発明では、「データ変調ビーム」という用語は、空間光変調器（ＳＬＭ）等の変調器によって変調されている信号光を指す。信号光の変調は、振幅、位相、または振幅と位相とのある組み合わせであり得る。ＳＬＭは反射性または透過性であり得る。信号光を２値状態にまたは複数の状態に変調することが可能である。
【００１７】
本発明では、「データ変調器」という用語は、信号ビームからデータを１次元または２次元で光学的に表示できる任意の装置を指す。
【００１８】
本発明では、「データページ」または「ページ」という用語は、ホログラフィに関連して使用されるようなデータページという従来の意味を指す。例えば、データページは、ホログラフィック記憶媒体に記録すべきであるかまたはそれに記録される１つ以上の画像等のデータ（すなわち２次元組立データ）のページであり得る。
【００１９】
本発明では、「検出器」という用語は、あるものを検出できる任意の種類の装置を指す。例えば、模範的な検出器は、光の存在または強度を検出できる装置、例えば、カメラまたはクワッドセルの相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサまたはアレイ、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ等を含むことが可能である。
【００２０】
本発明の目的では、「ディスク」という用語は、ディスク状のホログラフィック記憶媒体を指す。
【００２１】
本発明では、「ディザリング」という用語は、例えばレンズ、ミラー、反射層等の物体を前後に移動させることを指す。
【００２２】
本発明では、「ホログラフィック格子」、「ホログラフ」または「ホログラム」（集合的かつ交換可能に「ホログラム」と以後呼ぶことにする）という用語は、信号ビームと参照光とが互いに干渉した場合に形成される干渉縞を指す従来の意味に用いられる。デジタルデータがページで記録された場合、例えば空間光変調器等のデータ変調器によって、信号ビームを符号化することが可能である。
【００２３】
本発明では、「記憶媒体」という用語は、情報を記憶できる任意の構成要素、材料等、例えばホログラフィック記憶媒体等を指す。
【００２４】
本発明では、「ホログラフィック記憶媒体」という用語は、媒体に刻まれる屈折率を変化させる１つ以上のパターンとして１つ以上のホログラムを（例えばビットで、線形アレイでまたはページで）記録および記憶できる少なくとも１つの構成要素、材料、層等を有する媒体を指す。本明細書に有用なホログラフィック媒体の例は、２０００年８月１５日に交付された（特許文献１）（ダール（Ｄｈａｒ）ら）、２００２年１１月１９日に交付された（特許文献２）（ダール（Ｄｈａｒ）ら）、２００３年１１月１８日に交付された（特許文献３）（カーティス（Ｃｕｒｔｉｓ）ら）、２００４年６月１日に交付された（特許文献４）（セッハチャヤノン（Ｓｅｔｔｈａｃｈａｙａｎｏｎ）ら）、２００４年７月２０日に交付された（特許文献５）（ダール（Ｄｈａｒ）ら）、２００４年８月２４日に交付された（特許文献６）（トレントラー（Ｔｒｅｎｔｌｅｒ）ら）、２００３年１１月６日に公開された（特許文献７）（コール（Ｃｏｌｅ）ら）、および２００４年２月１２日に公開された（特許文献８）（トレントラー（Ｔｒｅｎｔｌｅｒ）ら）に記載されているホログラフィック媒体を含むが、それらに限定されない。これらの内容および開示全体が参照により本明細書に援用される。本発明のホログラフィック記憶媒体は、透明ホログラフィック記憶媒体、反射層等の複数の構成要素または層を含むホログラフィック記憶媒体、偏光によって反射を制御し得るような反射層および偏光層を含むホログラフィック記憶媒体、光ビームを通過させ、吸収し、反射し、それらに対して透過性であり得る等の可変ビーム透過層、光ビームを反射するための格子層、基板、サーボマークを有する基板等を含むホログラフィック記憶媒体を含む任意の種類のホログラフィック記憶媒体であり得る。
【００２５】
本発明では、「上面」という用語は、空気とホログラフィック記憶媒体との界面として作用するホログラフィック記憶媒体の表面を指す。
【００２６】
本発明では、「ホログラフィック記録」という用語は、ホログラムをホログラフィック記憶媒体に記録する動作を指す。ホログラフィック記録は、ビット記憶（すなわち１ビットのデータの記録）を行うことが可能であるか、１次元線形アレイのデータ（すなわち、１ｘＮアレイ、ここで、Ｎは複数の線形データビットである）の記憶を行うことが可能であるか、またはページデータの２次元記憶を行うことが可能である。
【００２７】
本発明では、「多重」という用語は、パラメータの組み合わせ、例えばポリトピック角度多重を含む角度、波長、位相コード、シフト、相関、ペリストロフィック等を含むが、それらに限定されない１つまたは複数の記録パラメータを変化させることによって、同じ容量またはほぼ同じ容量のホログラフィック記憶媒体に複数のホログラムを記録、記憶すること等を指す。例えば、角度多重は、複数のホログラムを同じ容量で記憶するために、記録中に参照光の平面波またはほぼ平面波の角度を変化させることを含む。それぞれのホログラムを記録、記憶する等のために用いられる１つまたは複数の同じ記録パラメータを用いることによって、記録、記憶等される多重ホログラムを読み取り、読み出し、再構成し、復元すること等が可能である。
【００２８】
本発明では、「光源」という用語は、単一波長または複数の波長を有する電磁放射源を指す。光源は、レーザ、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）等からのものであり得る。
【００２９】
本発明では、「モード」という用語は、光源によって生成される波長光を指す。
【００３０】
本発明では、「シングルモード」という用語は、光源によって生成される単一波長の光を指す。例えば、シングルモードレーザは主要単一波長を生成する。
【００３１】
本発明では、「マルチモード」という用語は、光源によって生成される複数の波長の光を指す。例えば、マルチモードレーザは、大きなパワーを有する複数の波長の光を生成する。
【００３２】
本発明では、「光学的操作サブシステム」という用語は、光を特定の方向に導くことができる任意の装置、または装置の組み合わせを指す。模範的な光学的操作サブシステムは、ミラー（例えばガルボミラー）、ミラー、レンズおよび／または他の装置の組み合わせ等を含むことが可能である。
【００３３】
本発明では、「部分反射面」という用語は、光の一部を反射できると同時に他の部分が表面を通過することを可能にする物体の任意の表面を指す。
【００３４】
本発明では、「平面波」という用語は、一定の周波数の波の波面（一定の位相面）が、実質的にまたはほぼ平行な一定の振幅面であり、波の方向に対して垂直であり、そして局所空間領域に存在する一定の周波数の波を指す。模範的な平面波は、レーザポインタ等用のレーザビームに関連するような平行光を含むことが可能である。
【００３５】
本発明では、「プロセッサ」という用語は、例えば、命令を実行でき、ロジックを実装でき、値を算出して記憶等できる装置を指す。模範的なプロセッサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、中央処理装置、マイクロプロセッサ、例えば、インテル社およびＡＭＤ社等から商業的に入手可能なマイクロプロセッサ等を含むことが可能である。
【００３６】
本発明では、「データの読み取り」という用語は、ホログラフィック記憶媒体に記憶されたホログラフィックデータを読み出すか、復元するかまたは再構成することを指す。
【００３７】
本発明では、「データの記録」という用語は、ホログラフィックデータをホログラフィック記憶媒体に記憶するかまたは書き込むことを指す。
【００３８】
本発明では、「記録光」という用語は、情報、データ等をホログラフィック記憶媒体に記録するために使用される光源を指す。
【００３９】
本発明では、光ビームを指す場合の「位相共役」という用語は、第２の光ビームの正確なまたは非常に類似するレプリカであるが、第２の光ビームの逆方向に正確にまたは非常に類似して伝播する光ビームを指す。
【００４０】
本発明では、「位相共役光学系」という用語は、ホログラフィック記録装置またはシステムの参照光（データ復元のために用いられる場合には「再生時参照光」とも呼ばれる）を参照（再構成）ビーム経路に沿って後方に逆方向に反射する（導く）任意の装置を指す。位相共役光学系の例は、例えば図２８と図２９等に示したように、コーナーキューブ、コーナーキューブアレイ、制御される電気光学（ＥＯ）結晶、制御されるブレーズ格子、ホログラフィック格子、表面リリーフ構造、および可変層と格子（ホログラフィック格子または表面リリーフ構造）との組み合わせを含むことが可能である。
【００４１】
本発明では、「復元ビーム再生光」という用語は、位相共役光学系によって提供される参照（再構成）ビームにより生成されるビームを指す。参照（再構成）ビームの位相共役により、検出器（例えばカメラ）によってデータページとして復元されるように元のデータビームの光路に沿って後方に伝播するデータビームの位相共役が再構成される。復元ビーム再生光は、ホログラフィック記憶媒体に記憶されたデータページのホログラムから回折する位相共役参照（再構成）ビームによって生成される。例えば、角度多重ホログラムにより、所定の角度では、あるデータページがブラッグ整合され、位相共役参照（再構成）ビームが回折して復元ビーム再生光を生成する。位相共役参照（再構成）ビームは、正確な当該角度および波長（ブラッグ状態）で用いられるので、所望のデータページは、データビームが生成された場合に後方に伝播する位相共役ビームとして再構成される。位相共役特性により、ホログラムの記録中に復元ビーム再生光が導入されていることが可能である収差を元に戻すことと、より高品質のデータページを検出器で生成することが可能になる。このことは、ホログラムおよび参照（再構成）ビームが、元の参照ビーム参照光の位相共役、および同様の光学系に対する相対位置の誤差内にある場合に行われる。いくつかの光学設計では、これらの誤差は、位相共役参照（再構成）平面波において複数の波の収差であり、ホログラムおよび光学系の相対位置において数十ミクロンであり得る。さらに、参照（再構成）ビームは、従来のホログラムからブラッグ整合し得るが、光学系から伝播する（すなわち検出器／ＳＬＭには戻らない）。
【００４２】
本発明では、「参照光」という用語は、データによって変調されない光ビームを指す。模範的な参照光は、データをホログラフィック記憶媒体に記録するかまたはそこからデータを読み取る間に用いられる、データなしのレーザビームを含む。いくつかの実施形態では、参照光は、ホログラムを記録するために用いられる元の参照光、ホログラフィック記憶媒体からデータを復元するために用いられる場合の再生時参照光、または元の参照（再構成）ビームの位相共役を指し得る。
【００４３】
本発明では、「屈折率プロファイル」という用語は、ホログラフィック記憶媒体に記録された屈折率パターンの３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）マッピングを指す。
【００４４】
本発明では、材料の「ダイナミックレンジ」または「Ｍ＃」という用語は、材料（例えば、記録材料層、ホログラフィック記憶媒体等）の所定の位置において、特定の回折効率のホログラムをいくつ多重化できるかという従来の基準を指し、材料の屈折率変化、材料の厚さ、波長光、光学的ジオメトリ等に関連する。
【００４５】
本発明では、「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語は、例えば、光ビームの空間強度および／または位相プロファイルを変調することによって情報を光ビームに記憶する装置を指す。
【００４６】
本発明では、「空間光強度」という用語は、所定の容積の空間内の変化する光強度の光強度分布または光強度パターンを指す。
【００４７】
本発明では、「ブック」または「スタック」という用語は、特定の角度範囲にわたる一群の角度多重ホログラムを指す。ブックは一群の角度多重ホログラムであり、これらの一群の角度多重ホログラムは、全てがホログラフィック記憶媒体の１つの位置にあるか、または互いに僅かにシフトするか、または他の群のホログラムからシフトすることが可能である。
【００４８】
本発明では、「ショートスタック」という用語は、ブックのアドレス領域内のサブ群のホログラムを指す。例えば、ブックは、角度１〜５００を含む一組のアドレスと考えることが可能である。さらに、この角度範囲は、ショートスタック＃１が角度１〜１００を含み、ショートスタック＃２が角度１０１〜２００を含む等のように、「ショートスタック」に分割することが可能である。
【００４９】
本発明では、「合成ブック」という用語は、ブックのショートスタックの少なくともいくつかが同じ空間位置を占めないブックを指す。実際に、そのブックは、ショートスタックを異なる空間位置に配置することによって、光学的に生じた歪みを「消す」のに有用であり得る。合成ブックにおいて、ショートスタックの空間位置は、互いに部分的に重なることが可能であるが、同じ位置における複数の記録による非理想的な媒体形成を軽減する程度に空間的に十分に異なり得る。
【００５０】
本発明では、「ビームブロック」という用語は、例えば入射光ビーム等の光を吸収できる任意の装置を指す。
【００５１】
本発明では、「波長板」という用語は、光の偏光を変化させるために使用可能な任意の装置を指す。波長板は時にリターダとも呼ばれ、本明細書では、用語を交換可能に用いることが可能である。模範的な波長板は、例えば、線形に偏光された光を円形に、また円形に偏光された光を線形に変化させ得る光ビームに、１／４波長位相シフトを生じさせるために使用可能なλ／４波長板（ＱＷＰ）を含む。さらに、例えば、λ／４波長板を２回通過する光ビームは光の直線偏光で９０度回転することが可能である。
【００５２】
本発明では、「装置」という用語は、器具、機構、機器、機械等を指し得る。
【００５３】
本発明では、「ホログラフィック記録装置またはシステム」という用語は、ホログラフィックデータを記録し得るか（記憶し得るか）、ホログラフィックデータを読み取り得るか（復元し得るか）、またはホログラフィックデータを記録し（記憶し）および読み取り得る（復元し得る）装置またはシステムを指す。
【００５４】
発明の詳細な説明
ホログラフィックデータ記憶では、多重化されたデータページをホログラフィック記憶媒体の同じ位置に記録するために用い得る多くの方法が存在する。例えば、２００４年４月１３日に交付された（特許文献９）（キング（Ｋｉｎｇ）ら）（角度多重）を参照されたい。この開示および内容全体が参照により本明細書に援用される。これらの方法では、より高い容量、それと同時に、より速い転送速度を実現するために、データを読み出すための位相共役ジオメトリを用いたポリトピック角度多重を用いることが可能である。例えば、２００６年８月１５日に交付された（特許文献１０）（アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）ら）、ＳＭＰＴＥモーションイメージングジャーナル（ＳＭＰＴＥ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ）のケン・アンダーソン（Ｋｅｎ  Ａｎｄｅｒｓｏｎ）らによる（非特許文献１）（２００６年５月／６月）を参照されたい。これらの文献の内容および開示全体が参照により本明細書に援用される。ポリトピック角度多重等の多くの多重化技術では、２つのビーム経路、すなわち、物体（信号）ビーム経路と参照光経路とを用いることが可能である。しかし、レンズが縮小したときに、これらの光学系の動作距離は非常に短くなり、これらのビームをホログラフィック記憶媒体に中継することが困難になる場合がある。レンズが小さくなったときに、焦点距離が縮小したとき等に、種々の構成要素がホログラフィック記憶媒体にできるだけ近接したときに、信号光経路レンズおよび参照光経路レンズの両方が、空間的に干渉する。
【００５５】
ホログラフィック記憶構成のこの動作距離の問題に対処する１つの方法は、２つの記録ビーム、すなわち信号光および参照光に対して、単一レンズを使用することである。このことにより、単一レンズをホログラフィック記憶媒体に対して平行に配置することが可能になり、これにより、動作距離の問題が著しく改善され、したがって、レンズのサイズがなおさらに縮小することが可能になる。データ光（記録対象）と参照光を取り入れて、単一レンズを介して、それらの組み合わせを、ホログラフィック記憶媒体上または媒体中に合焦させるためのホログラフィック記憶構成が提案されている。これらのシステムの大部分には、相関多重（複雑な参照光）またはシフト多重（球面参照光）が用いられる。例えば、２００５年６月２１日に交付された（特許文献１１）（カーティス（Ｃｕｒｔｉｓ））（相関多重）、ＩＳＯＭのナガサカ・ユキコ（Ｙｕｋｉｋｏ  Ｎａｇａｓａｋａ）らによる（非特許文献２）（２００６年）（シフト多重）、および２００６年２月７日に交付された（特許文献１２）（ホリマイ（Ｈｏｒｉｍａｉ））（シフト多重）を参照されたい。相関多重およびシフト多重は、転送速度、散乱、雑音、および環境効果（例えば温度によるホログラフィック記憶媒体の膨張）においていくつかの欠点を有する可能性がある。さらに、これらの方法のいくつかには、平面波でないおよび／または角度多重に不適切な参照光が用いられる。
【００５６】
また、多重時においてページとページの記録中にホログラフィック記憶媒体を動かすため適度な転送速度を実現しようとしても、しばしば過度に速度が遅くなる。さらに、信号光が用い得る実現可能な開口数（ＮＡ）が制限され、したがって、実現可能な密度が、より低い値に制限される。その上、角度多重ホログラムによって、温度補償および装置間互換を行うことが可能である一方で、シフト多重方式では、温度補償および装置間互換が非常に困難で有り、さらには実現した報告も無い。
【００５７】
角度多重は、ページ間の高速書き込みおよび読み取りを実現するために、高速機構を利用できる、例えば、ミラーを機械的に回転できるかまたはレンズをシフトできる利点および利益を有する。しかし、１つの対物レンズを介した両方のビームの透過による角度多重を用いる従来の試みには、高密度・高速転送のために必要な大容量の２次元データページを用いておらず、また該大容量の２次元データページを扱うための高い開口数（ＮＡ）の光学系も用いてなかった。つまり高密度・高速転送を実現しうる角度多重およびポリトピック多重と単一レンズ設計とを組み合わせる技術、ならびに位相共役光を用いた再生機構をも組み合わせる技術に関しては明らかでない。
【００５８】
本発明は、角度多重、または従来の角度多重の利点および利益をなお保持しつつ、単一レンズ設計の利点および利益を提供する記録密度を増加させるための組み合わされた角度多重およびポリトピック多重、またはポリトピック角度多重の新規かつ明らかでない方法を提供する。本発明には、より小さな光学系およびより簡単かつより速い機械的機構を使用して多重を実現する極めて簡単な構成の角度多重またはポリトピック角度多重を実現するために用い得る技術が用いられる。この構成には、信号光および参照光の両方をホログラフィック記憶媒体に集光するために、ホログラフィック記憶媒体により近接する単一の対物レンズが利用され、例えば、レンズの焦点距離は約１〜約７ｍｍ、例えば約１〜約４ｍｍの範囲であり、レンズからホログラフィック記憶媒体の表面までの動作距離は約５００〜約３０００ミクロンの範囲である。このようにして、角度多重の利益と単一レンズ構成の簡単さとを組み合わせることが可能である。この構成技術は以後「モノキュラー構成」と呼ぶことにする。位相共役を用いることによって、より高ＮＡのレンズを使用することが可能であり、したがって、はるかに高い記録密度を実現することが可能である。モノキュラー構成では、参照光は、対物レンズ（「物体レンズ」または「記憶レンズ」とも交換可能に呼ばれる）の部分を信号光と共有する。対物レンズを介した参照光の入射角度は、対物レンズの光軸からの集光ビームの距離ｈに関連する。
【００５９】
モノキュラー構成では、距離ｈは、異なる複数の経路に変化させることが可能であり、したがって、ホログラフィック記憶媒体の内部で参照光の角度が変化する。ｈを変化させるために用いられる１つの方法は、例えば、以下により詳細に説明する図１と図２の装置またはシステムに示したように、所望の角度変化面の方向に前後にディザリングする参照光用レンズによって、ｈを形成することである。このディザリングは、例えば、ＤＶＤまたはＣＤの対物レンズ用アクチュエータによって非常に速く行うことが可能である。このことにより焦点位置が変化し、一方、光軸は固定されたままである。この角度を変化させ得る第２の方法は、対物レンズの光軸をディザリングしつつ焦点を固定したままにすることによってｈを変化させることである（例えば、以下により詳細に説明する図５と図６参照）。このことは、対物レンズのディザリングにより信号光の角度も変化するが、このことは、問題とならず、そして信号光が常時移動しているので、信号光の相関雑音の発生を軽減するという観点から、ある利点および利益を実際に提供し得ることが確認された。さらに、ガルボミラーまたはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭS）のミラーを使用して、参照光用レンズに入射する参照光の角度を変化させることが可能であり得る。
【００６０】
本発明の一実施形態によれば、ホログラフィック記録装置またはシステムであって、
参照光を生成するための参照光源と、
信号光を生成するための信号光源と、
信号光および参照光がホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
対物レンズを移動させ、これにより、ホログラフィック記憶媒体に対して参照光の角度を変化させるための対物レンズ移動手段であって、参照光および信号光が、対物レンズを通過した後に、１つ以上のデータページをホログラフィック記憶媒体に記録するように干渉する対物レンズ移動手段と、
を備えるホログラフィック記録装置またはシステムが提供される。
【００６１】
本発明の他の実施形態によれば、ホログラフィック記録装置またはシステムであって、
参照光を生成するための参照光源と、
信号光を生成するための信号光源と、
信号光および参照光がホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
参照光が通過する参照光用レンズと、
参照光用レンズを移動させ、これにより、ホログラフィック記憶媒体に対して参照光の角度を変化させるための参照光用レンズ移動手段であって、参照光および信号光が、対物レンズを通過した後に、１つ以上のデータページをホログラフィック記憶媒体に記録するように干渉する参照光用レンズ移動手段と、
を備えるホログラフィック記録装置またはシステムが提供される。
【００６２】
本発明の他の実施形態によれば、方法であって、
（ａ）参照光用レンズを介して参照光を透過するステップと、
（ｂ）参照光および信号光が同じ対物レンズを通過した後に、集光された参照光と信号光とを干渉させることによって、１つ以上のデータページをホログラフィック記憶媒体に記録するステップと、
（ｃ）対物レンズに対して参照光用レンズを移動させ、これにより、ホログラフィック記憶媒体に対して参照光の入射角度を変化させるステップと、
を含む方法が提供される。
【００６３】
本発明の他の実施形態によれば、ホログラフィック記録装置またはシステムであって、
ホログラフィック記憶媒体の一方の側に配置された対物レンズと、
ホログラフィック記憶媒体の反対側に配置された反射装置と、
位相共役光学系と、
再生時参照光がホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
再生時参照光を生成するための再生時参照光源であって、再生時参照光が、ホログラフィック記憶媒体を介して、対物レンズを通過する再生時参照光経路に沿って導かれ、そして反射装置により、ホログラフィック記憶媒体を介して後方に位相共役光学系に導かれ、位相共役光学系が再生時参照光から位相共役ビームを生成し、位相共役ビームが、ホログラフィック記憶媒体に記憶された１つ以上のデータページから再生光を生成するために、ホログラフィック記憶媒体を介して導かれる再生時参照光源と、
を備えるホログラフィック記録装置またはシステムが提供される。
【００６４】
本発明の他の実施形態によれば、方法であって、
（ａ）再生時参照光経路に沿って再生時参照光を透過するステップであって、その再生時参照光が、（ｉ）１つ以上のデータページを記憶したホログラフィック記憶媒体の第１の側に入射する前に対物レンズを通過し、（ｉｉ）ホログラフィック記憶媒体を通過し、（ｉｉｉ）位相共役ビームを生成するために、ホログラフィック記憶媒体の反対側にある反射装置により、ホログラフィック記憶媒体を介して後方に、ホログラフィック記憶媒体の第１の側の反対側に配置された位相共役光学系に向かって導かれるステップと、
（ｂ）ホログラフィック記憶媒体を介して位相共役ビームを導き、これにより、ホログラフィック記憶媒体に記憶された１つ以上のデータページの選択されたデータページを復元するように、位相共役光学系を制御するステップと、
を含む方法が提供される。
【００６５】
本発明の他の実施形態によれば、ホログラフィック記録装置またはシステムであって、
ホログラフィック記憶媒体の記録材料層の一方の側に配置された対物レンズと、
記録材料層の反対側に配置された位相共役光学系と、
再生時参照光がホログラフィック記憶媒体に入射する前に通過する対物レンズと、
再生時参照光を生成するための再生時参照光源であって、再生時参照光が、位相共役光学系に向かって対物レンズを通過して記録材料層を通過する再生時参照光経路に沿って導かれ、位相共役光学系が再生時参照光から位相共役ビームを生成し、位相共役ビームが、記録材料層に記憶された１つ以上のデータページから再生光を生成するために、ホログラフィック記憶媒体を介して導かれる再生時参照光源と、
を備えるホログラフィック記録装置またはシステムが提供される。
【００６６】
本発明の他の実施形態によれば、方法であって、
（ａ）再生時参照光経路に沿って再生時参照光を透過するステップであって、その再生時参照光が、（ｉ）１つ以上のデータページを記憶したホログラフィック記憶媒体の記録材料層の第１の側に入射し、（ｉｉ）記録材料層の第１の側の反対側に配置された位相共役光学系に向かって記録材料層を通過するステップと、
（ｂ）位相共役ビームを生成して記録材料層に向かって導き、これにより、記録材料層に記憶された１つ以上のデータページの選択されたデータページを復元するように、位相共役光学系を制御するステップと、
を含む方法が提供される。
【００６７】
本発明の他の実施形態によれば、ホログラフィック記憶媒体を備える物品であって、前記ホログラフィック記憶媒体が、
１つ以上のデータページを記録するための記録材料層と、
１つ以上のデータページが記録材料層に記録されている場合に光を吸収し、そして記録材料層に記録された１つ以上のデータページが記録材料層から復元されている場合に光ビームが通過することを可能にする、記録材料層の下にある可変ビーム透過層と、
可変層を通過した光ビームを反射し、これにより位相共役ビームを生成するための、可変層の下にある反射層と、
を備える物品が提供される。
【００６８】
本発明の他の実施形態によれば、ホログラフィック記憶媒体を備える物品であって、前記ホログラフィック記憶媒体が、
１つ以上のデータページを記録するための記録材料層と、
１つ以上のデータページが記録材料層に記録されている場合に光ビームを通過させ、そして記録材料層に記録された１つ以上のデータページが記録材料層から復元されている場合に光ビームを反射し、これにより位相共役ビームを生成する、記録材料層の下にある可変ビーム反射層と、
を備える物品が提供される。
【００６９】
例えば、図１と図２は、本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム１０２を示している（データ記憶を例示しているが、データ復元のために使用することも可能である）。装置またはシステム１０２は、参照光１０４と、内側画素波面１０６（内側信号光部１０６と以後呼ぶことにする）および外側画素波面１０７（外側信号光部１０７と以後呼ぶことにする）によって示した信号光と、対物レンズ１０８（「物体レンズ」または「記憶レンズ」とも交換可能に呼ばれ得る）と、ホログラフィック記憶媒体１１０とを含む。対物レンズ１０８とホログラフィック記憶媒体１１０との間には空隙１１４がある。参照光用レンズ１２２は対物レンズ１０８の後側焦点面で参照光１０４を集光する。参照光用レンズ１２２は光軸１２４を有する。参照光用レンズ１２２は、ホログラフィック記憶媒体１１０の上面１２８に対して平行に、双頭矢印１２６で示した方向に移動する。内側信号光部１０６と外側信号光部１０７とが対物レンズ１０８により曲げられて、曲げられた内側信号光部１３２と曲げられた外側信号光部１３４とをそれぞれ生成し、これらの信号光部１３２と１３４が、平面波としてホログラフィック記憶媒体１１０に中継され、略菱形の領域１３６で重なる。さらに、ホログラフィック記憶システム１０２は、ＳＬＭ１４２と、カメラ１４４と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４６と、ＰＢＳ１４６にあるポリトピックフィルタコーティング１４８とを含む。ＳＬＭ１４２およびＰＢＳ１４６は、参照光用レンズ１２２と対物レンズ１０８との間に配置されるものとして図１に示されている。ホログラフィック記憶媒体１１０は下側基板１５２と記録材料１５４と上側基板１５６とを含む。対物レンズ１０８はＳＬＭ１４２から信号光部１０６と１０７のフーリエ変換を受ける。ポリトピックフィルタコーティング１４８はＰＢＳ１４６にあるものとして図１に示されているが、コーティング１４８は、対物レンズ１０８にまたはその部分に、あるいはカメラ１４４および／またはＳＬＭ１４２にあってもよい。さらに、標準的なリレーレンズおよび開口を使用しないコーティング１４８用のまたはポリトピックフィルタ用の適切な材料については、２００７年４月２日に出願された（特許文献１３）を参照されたい。この開示および内容全体が参照により本明細書に援用される。矢印１２６で示したように参照光用レンズ１２２を移動させることによって、参照光１０４がディザリングされて、ディザリング参照光１６２を生成し、この参照光１６２は、対物レンズ１０８を通過した後に、曲げられたディザリング参照光１６４（破線で図示）になり、データの多重記憶（および復元）のために用いることが可能である。曲げられたディザリングビーム１６４は、平面波としてホログラフィック記憶媒体１１０に中継され、より大きな領域１６６（重複領域１３６を含む）において、曲げられた信号光部１３２と１３４に重なって干渉して、ホログラム（例えばデータページ）を生成し、これらのホログラムがホログラフィック記憶媒体１１０の記録材料１５４に記録される。曲げられた内側信号光部１３２はホログラフィック記憶媒体１１０で入射角度１７４を有する。曲げられたディザリング参照光１６４はホログラフィック記憶媒体１１０で入射角度１８４を有する。参照光用レンズ１２２の光軸１２４は対物レンズ１０８の光軸１７８からの距離１８８である（すなわち、距離１８８は上記距離ｈに対応する）。矢印１９６は光ビームの方向を示しており、この光ビームは、ＰＢＳ１４６に入射し、ＳＬＭ１４２全体を照射して、１０６と１０７によって示した部分を含む信号光を生成する。
【００７０】
図１と図２に示したモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムにより、信号光および参照光が同じ対物レンズを共有することが可能になることによって、ホログラフィック光学ヘッドのサイズを最小化することが可能になる。図１と図２の装置またはシステムでは、参照光は、ＳＬＭと同じ面に参照光を集光することによって生成されるが、ＳＬＭ画素の所定の位置から僅かにずれる。集光された参照光は、ホログラフィック記憶媒体で、より大きな対物レンズによって平面波に変換される。１次元で同様の機構により、ＤＶＤレンズアクチュエータに対して対物レンズをディザリングすることによって、焦点位置のシフトがホログラフィック記憶媒体で角度変化に変換される。高い開口数（ＮＡ）の対物レンズ（例えば、４ｍｍの焦点距離を有する少なくとも約０．８５の開口数）を使用すると、参照光の約２５度の角度変化まで、約１ｍｍの範囲のレンズシフトが生じ得る。非常に高い開口数を用いることによって、より高い密度およびより速い転送速度にすることが可能である（すなわち画素が多くなる）。ホログラフィック記憶媒体の参照光のサイズは、ディザリングレンズの開口数によって決定されることが可能であり、異なるビームサイズを提供するように容易に修正されることが可能である。この技術の追加の利益は、ページへのまたはそこからのレンズの僅かなずれによって、ブラッグ劣化補正を容易に行い得ることである。
【００７１】
このモノキュラー構成により、ホログラフィック記録装置またはシステムの配置または構成を著しく簡略化することが可能であるが、優れた位相共役のために、対物レンズがその外縁で、高品質の平面波を生成できるようにすることが必要となり得る。さらに、参照光と信号光とが完全に重ならない場合があり、このことにより、ホログラムの信号対雑音比（ＳＮＲ）に、ある劣化を生じさせる可能性がある。ホログラフィック記憶媒体の最良の重なりおよび最小限の無駄に対して、参照光のサイズを最適化する必要があり得る。そのサイズは、参照光の焦点（参照光用レンズに関連する）の参照光のＮＡによって決定される。
【００７２】
図３は、図１の装置またはシステムに使用可能なＳＬＭ３０２の矩形断面図を示している。ＳＬＭ３０２は、参照光の焦点を通過させるためのチャネル３０４を有する吸収性または不透過性の（例えば反射する）表面３０８を含み、３０６は、データを表示するために使用されるＳＬＭ３０２の部分を示している。図４は、対物レンズを十分に通過し得る部分（すなわち円形視野）のみが用いられる代替のＳＬＭ４０２の円形断面図を示している。ＳＬＭ４０２は、参照光の焦点を通過させるためのチャネル４０４を有する吸収性または不透過性の（例えば反射する）表面４０８を含み、４０６は、データを表示するために使用されるＳＬＭ４０２の部分を示している。
【００７３】
図５と図６に示したように、参照光の焦点を同じ位置に維持し、対物レンズをディザリングすることによって、第２のモノキュラー法を実現し得る。このことにより、例えば図１と図２の実施形態に示したような先の構成と同じ参照光の角度偏差が形成される。しかし、図５と図６の実施形態の場合、対物レンズの位置に基づいて信号光の角度も変化する。全体の結果は同じまたは同様であり、したがって、多重動作を対物レンズに完全に与える。この動作は、ＣＤまたはＤＶＤの対物レンズに必要な動作と同じまたは同様である。
【００７４】
図５と図６は、本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム５０２を示している（データ記憶を例示しているが、データ復元のために使用することも可能である）。装置またはシステム５０２は、参照光５０４と、内側画素波面５０６（内側信号光部５０６と以後呼ぶことにする）および外側画素波面５０７（外側信号光部５０７と以後呼ぶことにする）によって示した信号光と、対物レンズ５０８と、ホログラフィック記憶媒体５１０とを含む。対物レンズ５０８とホログラフィック記憶媒体５１０との間には空隙５１４がある。参照光用レンズ５２２は対物レンズ５０８の後側焦点面で参照光５０４を集光する。参照光用レンズ５２２は光軸５２４を有する。対物レンズ５０８は、双頭矢印５２６で示したように、ホログラフィック記憶媒体５１０の上面５２８に対して平行方向に移動する。内側信号光部５０６と外側信号光部５０７とが対物レンズ１０８により曲げられて、曲げられた内側信号光部５３２と曲げられた外側信号光部５３４とをそれぞれ生成し、これらの信号光部５３２と５３４が、平面波としてホログラフィック記憶媒体５１０に中継され、略菱形の領域５３６で重なる。さらに、ホログラフィック記憶システム５０２は、ＳＬＭ５４２と、カメラ５４４と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５４６と、ＰＢＳ５４２にあるポリトピックフィルタコーティング５４８とを含む。ＳＬＭ５４２およびＰＢＳ５４６は、参照光用レンズ５２２と対物レンズ５０８との間に配置されるものとして図１に示されている。ホログラフィック記憶媒体５１０は下側基板５５２と記録材料５５４と上側基板５５６とを含む。対物レンズ５０８はＳＬＭ５４２から信号光部５０６と５０７のフーリエ変換を受ける。ポリトピックフィルタコーティング５４８はＰＢＳ５４６にあるものとして図５に示されているが、コーティング５４３は、対物レンズ５０８にまたはその部分に、あるいはカメラ５４４および／またはＳＬＭ５４２にあってもよい。さらに、標準的なリレーレンズおよび開口を使用しないコーティング５４８用のまたはポリトピックフィルタ用の適切な材料については、２００７年４月２日に出願された（特許文献１３）を参照されたい。この開示および内容全体が参照により本明細書に援用される。矢印５２６で示したように対物レンズ５０８を移動させることによって、参照光５０４がディザリングされて、ディザリング参照光５６２を生成し、この参照光５６２は、対物レンズ５０８を通過した後に、曲げられたディザリング参照光５６４（破線で図示）になり、データの多重記憶（および復元）のために用いられる。曲げられたディザリング参照光５６４は、平面波としてホログラフィック記憶媒体５１０に中継され、より大きな領域５６６（重複領域５３６を含む）において、曲げられた信号光部５３２と５３４に重なって干渉する。曲げられたディザリング参照光５６４はホログラフィック記憶媒体５１０で入射角度５７４を有する。参照光用レンズ５２２の光軸５２４は対物レンズ５０８の光軸５７８からの距離５８８である（すなわち、距離５８８は上記距離ｈに対応する）。矢印５９６は光ビームの方向を示しており、この光ビームは、ＰＢＳ５４６に入射し、ＳＬＭ５４２全体を照射して、５０６と５０７によって示した部分を含む信号光を生成する。
【００７５】
さらに、図５と図６に示した実施形態により、ホログラフィック装置またはシステムの配置または構成が簡略化される一方で、対物レンズの複雑さが僅かに増大する。この場合、再構成された画像（データ）が、記録された部分とは異なるレンズの部分を介した伝播によって異常にならないように、最小量の位置感度が対物レンズに存在すべく、対物レンズを構成することが必要となり得る。
【００７６】
図７は、対物レンズを十分に通過し得る部分（すなわち円形視野）のみが用いられる、図５の装置またはシステムに使用可能なＳＬＭ７０２の円形断面図である。ＳＬＭ７０２は、参照光の焦点を通過させるためのチャネル７０４を有する吸収性または不透過性の（例えば反射する）表面７０８を含み、７０６は、データを表示するために使用されるＳＬＭ７０２の部分を示している。
【００７７】
データと参照光との重なりは、ホログラフィックデータ記憶システムの性能にとって重要であり得る。不適切な重なりは、回折効率および広範囲のブラッグ選択性の損失、したがって密度／容量の損失を生じさせる場合がある。図８は、信号光（外側画素）および参照光のサイズが同じである場合のこのビームの重なりを示している。図８は、参照光８０４と、信号光８０６（ＳＬＭ８４２の最も外側の画素波面として図示）と、対物レンズ８０８と、ホログラフィック記憶媒体８１０とを含むモノキュラーホログラフィック記憶システム８０２（データ記憶を例示）の一部を示している。対物レンズ８０８とホログラフィック記憶媒体８１０との間には空隙８１４がある。参照光８０４および信号光８０６は、平面波８３０と８３２としてホログラフィック記憶媒体８１０に中継され、領域８３４で重なって干渉して、ホログラム（例えばデータページ）を生成し、これらのホログラムがホログラフィック記憶媒体８１０の記録材料８５４に記録される。さらに、ホログラフィック記憶システム８０２はＳＬＭ８４２と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８４６とを含む。ホログラフィック記憶媒体８１０は下側基板８５２と記録材料８５４と上側基板８５６とを含む。対物レンズ８０８は光軸８７８を有する。対物レンズ８０８はＳＬＭ８４２から信号光８０６のフーリエ変換を受ける。ポリトピックフィルタは対物レンズ８０８に、カメラ８４４および／またはＳＬＭ８４２に、あるいはＰＢＳ８４６にあってもよい。
【００７８】
図８において、参照光は、信号光を構成する最も遠い画素に完全に重ねようとしても、過度に小さくなっている可能性がある。この画素は、信号光の画素と参照光との最悪の場合の重なりを示すために用いられる。参照光により近接する信号光の画素はより良い重なりを有する。より良いビームの重なりは、参照光を広くすることによって実現することが可能であるが、このことは、ＳＬＭのサイズ、参照光の位置、レンズの性能等の多くのシステムパラメータに影響を与える場合がある。参照光サイズを最適化し、結果として得られる効果を向上させるには、完全なビームの重なりを起点として、そこから後方に作用させることが最も容易である。
【００７９】
例えば、図９は、信号光と参照光とのより小さな重なりを有する図８と同様のホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を概略的に示している。図９は、参照光９０４と信号光９０６とホログラフィック記憶媒体９１０とを示している。参照光９０４および信号光９０６は同じ直径を有するものとして示されている。ホログラフィック記憶媒体９１０は下側基板９２２と記録材料９２４と上側基板９２６と上面９２８とを含む。参照光９０４および信号光９０６は記録材料９２４の記録領域９３２で重なって互いに干渉する。参照光９０４は光軸９３４を有し、信号光９０６は光軸９３６を有する。
【００８０】
これに対して、図１０は、より広範囲の（より広い）参照光とのより大きなビームの重なりを有するホログラフィック記録装置またはシステムによるデータ記憶を示している。図１０は、参照光１００４と信号光１００６とホログラフィック記憶媒体１０１０とを示している。参照光１００４は、信号光９０６よりも大きな直径を有する。（参照光１００４の直径に影響を与える要因は、参照レンズの開口数、対物レンズの焦点距離、または参照光経路のビーム発散等を含み得る。）ホログラフィック記憶媒体１０１０は下側基板１０２２と記録材料１０２４と上側基板１０２６と上面１０２８とを含む。参照光１００４および信号光１００６は記録材料１０２４の重複記録領域１０３２で重なって互いに干渉する。参照光１００４は光軸１０３４を有し、信号光１００６は光軸１０３６を有する。
【００８１】
図９と図１０において、Ｄは、ホログラフィック記録媒体の上面における参照光および信号光の光軸間の距離であり、Ｒは、記録材料の上面に平行な面における参照光の光軸から参照光の縁部までの距離であり、そしてαは、記録材料の頂部から、参照光および信号光の光軸が交差する面までの距離である。図１０と図９とを比較することによって理解できるように、参照光１００４は参照光９０４よりも広いので、重複記録領域１０３２は重複記録領域９３２よりも大きい。さらに、図１０から理解できるように、参照光１００４および信号光１００６は、下側基板１０２２および上側基板１０２６の重複非記録領域１０４２と１０４４でそれぞれさらに重なる。
【００８２】
参照光の必要な半径が確認されたら、このより大きなサイズが、ＳＬＭのサイズと、ＳＬＭに対する参照光の位置とにどのような影響を与えるかを決定することが重要である。主な効果は、焦点位置が、常に、平面波である参照光用のＳＬＭ面にあるときに、参照光の角度帯域幅（角度帯域幅がどのくらい速く拡大したか）を決定する場合に、参照光サイズを考慮する必要があり得ることに由来するものである。この効果は図１１に示してある。
【００８３】
図１１は、本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム１１０２によるデータ記憶を示している。装置またはシステム１１０２は、内側画素波面１１０４（内側信号光部１１０４と以後呼ぶことにする）および外側画素波面１１０６（外側信号光部１１０６と以後呼ぶことにする）によって示した信号光と、対物レンズ１１０８と、ホログラフィック記憶媒体１１１０と、広い参照光１１１２とを含む。対物レンズ１１０８とホログラフィック記憶媒体１１１０との間には空隙１１１４がある。ホログラフィック記憶媒体は上面１１２８を含む。内側信号光部１１０４と外側信号光部１１０６とが対物レンズ１１０８により曲げられて、曲げられた内側信号光部１１３２と曲げられた外側信号光部１１３４とをそれぞれ生成し、これらの信号光部１１３２と１１３４が、平面波としてホログラフィック記憶媒体１１１０に中継され、略菱形の領域１１３６で重なる。広い参照光１１１２が対物レンズ１１０８により曲げられて、曲げられた広い参照光１１３８を生成し、このビーム１１３８が、平面波としてホログラフィック記憶媒体１１１０に中継され、略Ｘ字状の領域１１４０において、曲げられた信号光部１１３２と１１３４に重なって干渉する。さらに、ホログラフィック記録装置またはシステム１１０２はＳＬＭ１１４２と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１４６とを含む。ホログラフィック記憶媒体１１１０は下側基板１１５２と記録材料１１５４と上側基板１１５６とを含む。対物レンズ１１０８はＳＬＭ１１４２から信号光部１１０４と１１０６のフーリエ変換を受ける。ポリトピックフィルタは対物レンズ１１０８に、カメラ１１４４および／またはＳＬＭ１１４２に、あるいはＰＢＳ１１４６にあってもよい。双頭矢印１１７２は対物レンズ１１０８の幅を示している。双頭矢印１１７４は、上面１１２８に対して平行な面における対物レンズ１１０２の縁部から、広い参照光１１１２が対物レンズ１１１０に入射する点までの距離を示している。対物レンズ１１０２は光軸１１７８を有する。
【００８４】
本発明の一実施形態では、対物レンズ（例えば図１１のレンズ１１０８）の幅は、約５ｍｍであり、例えば、約１〜約２０ｍｍの範囲であり得る。参照光サイズ、角度多重領域および信号光サイズ（画素数）にはトレードオフが存在し得る。このことは、約０．６５以上の開口数等の非常に高いＮＡのレンズ、例えば、参照光について、非常に大きなデータページ（例えば、２５６ｘ２５６画素よりも大きなデータページサイズ、例を挙げると１２００ｘ６００画素のデータページサイズ）および大きな角度掃引を可能にするので有利な約０．８５以上の開口数を有するＮＡのレンズでも、対物レンズの帯域幅が制限されることによるものである。さらに、これらの非常に高いＮＡのレンズは、システム間のより高い互換性を可能にし得るブルーレイ（商標）ディスク製品（以下に説明する）に用いられるのと同じＮＡを有する。
【００８５】
図１２、図１３および図１４は、対物レンズまたはその上流の参照光用レンズのモノキュラーディザリングにより、あるいは例えばミラーの傾きを変化させて参照光用レンズへの入射角度を変化させることにより、ホログラフィック記憶媒体における信号光および参照光の角度がどのように変化するかを示している。図１２は、対物レンズが末端位置にある場合の信号光および参照光の角度空間図である。ホログラフィック記憶媒体の表面１２１８に対して、領域１２１２には参照光の角度が示されており、領域１２１４には信号光の角度が示されている。領域１２２２はデッドスペースを示している。角度１２３２は、ホログラフィック記憶媒体の表面１２１８の面に対して垂直な軸１２４０に対する信号光の最小角度を示している。
【００８６】
図１３は、信号光、および格子ベクトルを示す参照光の角度空間図である。参照光ベクトルは矢印１３１２で示されており、領域１３１４には、ホログラフィック記憶媒体の表面１３１８に対する種々の信号光の格子角度が示されている。ホログラフィック格子ベクトルは、信号光１３１４において、参照光１３１２と全ての平面波成分（画素毎に１つ）との間の矢印１３２０で示されている。さらに、ホログラフィック記憶媒体の表面１３１８の面に対して垂直な軸１３４０が示されている。
【００８７】
図１４は、信号光、および図１３の格子ベクトルとは異なる角度の格子ベクトルを示す参照光の角度空間図である。参照光ベクトルは矢印１４１２で示されており、領域１４１４には、ホログラフィック記憶媒体の表面１４１８に対する種々の信号光の格子角度が示されている。ホログラフィック格子ベクトルは、信号光１４１４において、参照光１４１２と全ての平面波成分（画素毎に１つ）との間の矢印１４２０で示されている。格子ベクトル１４２０のこれらのスペクトルが、異なる参照角度位置について、図１３に示されているスペクトルとは異なることに留意されたい。したがって、ブラッグ選択性はこれらの２つのホログラムを区別する。参照光の角度範囲は角度掃引１４２４によって示されている。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態では、レンズ（すなわち、参照光用レンズ、対物レンズ、またはそれらの両方）をディザリングすることに加えて、参照光用レンズまたは対物レンズを対物レンズの光軸に対して平行方向（一般に「集光方向」と呼ばれる）に移動させることが可能であり、これにより、ページの焦点、倍率、シフト、他のシステムまたは媒体の変化等を補正するために使用可能なホログラフィック記憶媒体において、発散または収束する参照光が生成される。
【００８９】
他の実施形態では、半径方向または接線方向へのホログラフィック記憶媒体の傾きを補正するように、ホログラフィック記憶媒体の上面で参照光の角度を変化させ得る。参照光用レンズおよび／または対物レンズの移動は、ホログラフィック記憶媒体に対して平行方向に、また対物レンズの光軸と多重方向とに対して直交する方向にあり得る。さらに、参照光用レンズまたは対物レンズを一方向に移動させることが可能であり、ホログラフィック記憶媒体を異なる方向に移動させることが可能である。対物レンズの光軸に対して平行なまたはそれに対して垂直な面の参照光の角度変化を用いて、ホログラフィック記憶媒体の傾き、ホログラフィック記憶媒体への傾き、またはホログラフィック記憶媒体に対するホログラフィックドライブ装置の傾き誤差を補正することが可能である。
【００９０】
本発明のさらに他の実施形態では、参照光の角度および波長の変化を用いて、温度変化を補償することが可能である。２００２年２月１９日に交付された（特許文献１４）（カーティス（Ｃｕｒｔｉｓ）ら）と、ＯＤＳ２００６のアラン・ホスキンズ（Ａｌａｎ  Ｈｏｓｋｉｎｓ）らによる論文（非特許文献３）（２００６年４月２３日〜３６日）とを参照されたい。これらの特許文献および論文の内容および開示全体が参照により本明細書に援用される。
【００９１】
さらに、本発明の一実施形態では、上記のように、データが記憶されるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムからデータを読み取る（復元する）ための１つ以上の方法が提供される。
【００９２】
消費者製品では、サイズは、市場において、ならびに安価なデータ記録装置またはシステム、および／またはデータ復元装置またはシステムの製造において非常に重要な要因であり得る。したがって、コンパクトな光学系を実現するために、例えば、データ復元用の位相共役読み出しジオメトリを用いることにより、ホログラフィックドライブコンポーネントおよびエレクトロニクスの大部分がホログラフィック記憶媒体の同じ側に共に保持されることが望ましいかもしれない。位相共役読み出しジオメトリは、ホログラフィック記憶媒体の裏面にガルボミラーを使用して、データ復元用の参照（再構成）ビームを折り曲げることを必要とし得る。例えば、２００６年１２月１４日に公開された（特許文献１５）（ライリー（Ｒｉｌｅｙ）ら）を参照されたい。この内容および開示全体が参照により本明細書に援用される。このガルボミラーは回転するので、ホログラムを角度多重化するために用いられる異なる平面波を再帰反射（位相共役）することが可能である。
【００９３】
本発明のホログラフィック記録装置またはシステムの実施形態には、２００６年１２月１４日に公開された（特許文献１５）（ライリー（Ｒｉｌｅｙ）ら）に記載されているようなデータ復元用の参照光を折り曲げるためのホログラフィック記憶媒体の裏面のガルボミラーを必要とする位相共役ジオメトリが用いられ得る。しかし、位相共役ガルボミラーを必要とするこれらの位相共役ジオメトリは、コンパクトな光学系の実現の妨げとなるかまたはそのことを困難にする場合がある。このため、本発明のいくつかの実施形態は、装置またはシステムの光学系をよりコンパクトにする他の位相共役読み出しジオメトリに関する。
【００９４】
よりコンパクトな光学系を提供し得るデータ復元用の位相共役ジオメトリを必要とする本発明のモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムの実施形態が図１６〜図２９に示されており、またそれらを以下に説明する。これらの種々の実施形態の対物レンズは、ホログラフィック記憶媒体に入射する参照光の角度を変化させるために、例えば、図１〜図７のデータ記録装置またはシステムにおいて、上記の種々の方法で移動させる（例えばディザリングする）ことが可能である。さらに、図１６〜図２９には図示していないが、以下に説明するように、これらの装置またはシステムの各々は、ホログラフィック記憶媒体に入射する参照光の角度を変化させるように移動させ得る（例えばディザリングし得る）参照光用レンズを含むことが可能である。その上、図面を簡略化するために、空間光変調器、ビームスプリッタ、検出器アレイ、参照光生成システム、信号光生成システム、保存／消去システム、追加のレンズ、追加のミラー、レーザ源、コリメータ等のような従来の多くのデータ記録装置／システムおよびデータ復元装置／システムの形状は、図１６〜図２８の装置またはシステムには示されていないが、例えば図２９の装置またはシステムに示されているように、これらの装置またはシステムの部分であり得る。さらに、参照光用レンズへの参照光の入射角度を変化させることによって、あるいはミラーまたはＭＥＭのリフレクタ等を回転または移動させることによって、参照光の角度を変化させることが可能である。
【００９５】
データ復元用の位相共役ジオメトリを用いる本発明のホログラフィック記録装置またはシステムの一実施形態では、位相共役のためにコーナーキューブを使用し得る。コーナーキューブは、互いに垂直な３つの反射面を有するキューブ状の部分を有する光学装置である。このような光学装置は、図１５に示したように、任意の入射角度のビームをコーナーキューブの内部で３回反射した後に入射ビームに対して平行方向に反射する（導く）能力を有する。図１５は、入射ビーム１５１２に対して平行な反射された（導かれた）ビーム１５２２としてコーナーキューブ１５２０から出射する前に、コーナーキューブ１５２０の３つの壁部１５１４、１５１６および１５１８から反射する入射ビーム１５１２を示している。コーナーキューブ１５２０は中心点１５３２と光軸１５３４とを有する。
【００９６】
図１６は、コーナーキューブ（図１５のコーナーキューブのような）の位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム１６０２によるデータ復元を示している（しかし、ここで、装置またはシステム１６０２は、復元されるデータを記憶するために使用することも可能である）。ホログラフィック記録装置またはシステム１６０２は、参照光１６１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、代表的な部分の再生光１６１４（再生光全体が、記憶されたデータの全てを再構成できる）、対物レンズ１６１６、ホログラフィック記憶媒体１６１８、反射層１６２０およびコーナーキューブ１６２２を含む。対物レンズ１６１６とホログラフィック記憶媒体１６１８との間には空隙１６３２がある。ホログラフィック記憶媒体１６１８は下側基板１６３４と記録材料１６３６と上側基板１６３８と上面１６４０とを含む。ホログラフィック記録装置またはシステム１６０２により、記録材料１６３６に記憶されたデータページ１６５２が再生光１６１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。コーナーキューブ１６２２は中心１６６２と光軸１６６４とを有する。図１６には、単一のデータページ１６５２のみが復元されるものとして示されているが、図１６のホログラフィック記録装置またはシステム１６０２を使用して、ホログラフィック記憶媒体１６１８の記録材料１６３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。
【００９７】
図１６のホログラフィック記録装置またはシステムでは、ホログラフィック記憶媒体１６１８の前面に、そしてそこに配置されたコーナーキューブ１６２２に向かって、参照（再構成）ビーム１６１２を反射する（導く）ために、ミラーまたは反射層（反射層１６２０）を記憶媒体の裏面に、記憶媒体の内部に、あるいはホログラフィックドライブ装置の記憶媒体の裏面の下に配置し得る。この位相共役ジオメトリにおいて、反射層１６２０とコーナーキューブ１６２２とによって反射された（導かれた）参照（再構成）ビームにより、読み出しが行われる。角度多重のために参照（再構成）ビームの角度を変化させた際に参照（再構成）ビーム１６１２の旋回点は、コーナーキューブ１６２２の中心に設置される。反射層１６２０から導かれた参照（再構成）ビームがコーナーキューブ１６２２の中心を照射することによって、参照（再構成）ビームが任意の変位なしに後方に逆方向に反射される（導かれる）。すなわち、図１６に示されているこの光学配置または光学構成は位相共役を実現し得る。図１６は、単一画素の再構成を示しているが、一度に複数のビットをページで記憶しまた読み出すことを網羅することが可能である。図１６に示したコーナーキューブ１６２２等を使用する位相共役読み出しジオメトリを提供するために、一度に１３０〜１４０万ビットを記録および復元するホログラフィックデータ記録装置またはシステム（上記文献に記載されているような）を適合させるかまたは変更することが可能である。
【００９８】
図１７は、コーナーキューブ（図１５のコーナーキューブのような）の異なる位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム１７０２によるデータ復元を示している（しかし、ここで、装置またはシステム１７０２は、復元されるデータを記憶するために使用することも可能である）。ホログラフィック記録装置またはシステム１７０２は、参照光１７１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、代表的な部分の再生光１７１４、対物レンズ１７１６、ホログラフィック記憶媒体１７１８、反射層１７２０およびコーナーキューブ１７２２を含む。対物レンズ１７１６とホログラフィック記憶媒体１７１８との間には空隙１７３２がある。ホログラフィック記憶媒体１７１８は下側基板１７３４と記録材料１７３６と上側基板１７３８と上面１７４０とを含む。ホログラフィック記録装置またはシステム１７０２により、記録材料１７３６に記憶されたデータページ１７５２が再生光１７１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。コーナーキューブ１７２２は中心１７６２を有する。コーナーキューブ１７２２の移動は双頭矢印１７７２と破線１７７４とで示されている。図１６には、単一のデータページ１７５２のみが復元されるものとして示されているが、図１７のホログラフィック記録装置またはシステムを使用して、ホログラフィック記憶媒体１７１８の記録材料１７３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。
【００９９】
図１６の装置またはシステムと同様に、図１７の装置またはシステムにおいて、ミラーまたは反射層およびコーナーキューブ１７６２によって反射された（導かれた）参照（再構成）ビームにより、読み出しを行い得る。しかし、角度多重のために参照（再構成）ビームの角度を変化させた場合に参照（再構成）ビームの旋回点は、必ずしもコーナーキューブ１７６２の中心にあるとは限らない。この場合、コーナーキューブ１７６２によって反射された（導かれた）参照（再構成）ビームの角度は変化しない。また、参照光の角度が変化するとその位置が移動する。参照（再構成）ビームのこのような移動を回避するために、ミラーまたは反射層によって反射された（導かれた）参照（再構成）ビームがコーナーキューブ１７６２の中心を常に照射するように、コーナーキューブ１７６２の位置を（破線１７７４で示した位置への移動によって示したように）制御することが可能である。
【０１００】
図１８は、コーナーキューブアレイの位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム１８０２によるデータ復元を示している（しかし、ここで、装置またはシステム１８０２は、復元されるデータを記憶するために使用することも可能である）。ホログラフィック記録装置またはシステム１８０２は、参照光１８１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、代表的な部分の再生光１８１４、対物レンズ１８１６、ホログラフィック記憶媒体１８１８、反射層１８２０およびコーナーキューブアレイ１８２２を含む。対物レンズ１８１６とホログラフィック記憶媒体１８１８との間には空隙１８３２がある。ホログラフィック記憶媒体１８１８は下側基板１８３４と記録材料１８３６と上側基板１８３８と上面１８４０とを含む。ホログラフィック記録装置またはシステム１８０２により、記録材料１８３６に記憶されたデータページ１８５２が再生光１８１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。例えば、コーナーキューブアレイ１８２２は３つのコーナーキューブ１８５４、１８５６および１８５８を含むことが可能であり、それらの各々がそれぞれの中心１８６２、１８６４および１８６６を有する。図１８には、単一のデータページ１８５２のみが復元されるものとして示されているが、図１８のホログラフィック記録装置またはシステム１８０２を使用して、ホログラフィック記憶媒体１８１８の記録材料１８３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。図１８に示した１８２２のようなアレイに、追加のより小さなコーナーキューブを使用することも可能である。複数のより小さなコーナーキューブを有する１８２２のようなコーナーキューブアレイにより、１つの大きなコーナーキューブに対してコーナーキューブシステムのサイズが小さくなる。
【０１０１】
図１７の装置またはシステムと同様に、図１８の装置またはシステムにおいて、ミラーまたは反射層およびコーナーキューブアレイ１８２２によって反射された（導かれた）参照（再構成）ビームにより、読み出しが行われる。さらに、角度多重のために参照（再構成）ビームの角度を変化させた際に参照（再構成）ビームの旋回点は、必ずしもコーナーキューブアレイ１８２２の中心にあるとは限らない。その上、コーナーキューブによる参照（再構成）ビームの反射（案内）によるビームシフト量はコーナーキューブのサイズに比例する。コーナーキューブアレイ１８２２は、複数のより小さなキューブアレイ（例えば１８５４、１８５６および１８５８）（それらの各々は、再構成されたビームサイズよりも小さくてもよい）を備えるので、位相共役を実現し得るように、参照（再構成）ビームのこのビームシフトを抑制することが可能であり得る。さらに、このビームシフトは、アレイの移動（図１７に示した１７６２のようなより大きなコーナーキューブでは必要とされ得るような）なしに、１８２２のようなマイクロコーナーキューブアレイによって抑制することが可能である。
【０１０２】
さらに、図１６、図１７および図１８の装置またはシステムでは、光学構成要素を、ホログラフィック記憶媒体の対物レンズと同じ側に配置することが可能である。光学構成要素のこの配置または構成によれば、光学系およびエレクトロニクスの大部分がホログラフィック記憶媒体の同じ側に存在し得るので、ホログラフィックドライブ装置の高さを低くすることが可能であり得る。代わりに、上記の位相共役光学構成要素を媒体の反対側に配置してもよい。この代替構成では、図１６、図１７および図１８に示したように、ミラーまたは反射層を媒体の裏面に配置する必要がない。
【０１０３】
図１９は、他の位相共役ジオメトリを用いる本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム１９０２によるデータ復元を示している（しかし、ここで、装置またはシステム１９０２は、復元されるデータを記憶するために使用することも可能である）。ホログラフィック記録装置またはシステム１９０２は、参照光１９１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、代表的な部分の再生光１９１４、対物レンズ１９１６、ホログラフィック記憶媒体１９１８、反射層１９２０、ＳＬＭ１９２２およびミラー１９２４を含む。対物レンズ１９１６とホログラフィック記憶媒体１９１８との間には空隙１９３２がある。ホログラフィック記憶媒体１９１８は下側基板１９３４と記録材料１９３６と上側基板１９３８と上面１９４０とを含む。ホログラフィック記録装置またはシステム１９０２により、記録材料１９３６に記憶されたデータページ１９５２が再生光１９１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。反射層１９２０は下側基板１９３４に取り付けられる。ミラー１９２４は、透明な空間１９２６の上方のＳＬＭ１９２２に取り付けられ、このＳＬＭ１９２２は、参照（再構成）ビーム１９１２の通過を可能にするために他の透明な空間を有する。対物レンズ１９１６は光軸１９６２を有する。図１９には、単一のデータページ１９５２のみが復元されるものとして示されているが、図１９のホログラフィック記録装置またはシステム１９０２を使用して、ホログラフィック記憶媒体１９１８の記録材料１９３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。さらに、ホログラフィック記憶媒体１９１８には、反射層１９２０からの反射効果の記録および除去または低減中にホログラムの透過に対するホログラムの記録を制限し得る吸収層、偏光層または可変ビーム透過層を含む他の層が含まれ得る。さらに、反射層１９２０は記録層１９３６の背面にあるだけで済む。
【０１０４】
図２０は、装置またはシステム１９０２に使用可能な図１９に示したＳＬＭ１９２２の平面図である。ＳＬＭ１９０２は、略Ｈ字状の領域として示されているデータ画素の部分２０１２を含む。参照（再構成）ビーム１９１２を導入するために用いられる透明な空間１９２８は、矩形領域としてＳＬＭ１９２２の一方の側に示されている。ミラー１９２４は、ＳＬＭ１９２２の反対側に矩形領域として示されている透明な空間１９２６の上方にありそれに隣接するより小さな形態の（黒色の）矩形領域として示されている。
【０１０５】
図１９の装置またはシステム１９０２によるデータ復元中、参照（再構成）ビーム１９１２は、ＳＬＭ１９２２に設けられた透明な空間１９２８を介してＳＬＭ１９２２と同じ面に集光される。参照（再構成）ビーム１９１２は、透明な空間１９２８を通過した後に、対物レンズ１９１６を通過して曲げられて、ホログラフィック記憶媒体１９１８に入り（入射し）、ここで、媒体１９１８の裏面の反射層１９２０によって反射された（導かれた）後に対物レンズ１９１６を再び通過する。反射された（導かれた）参照（再構成）ビーム１９１２は、図１９に示したように、対物レンズ１９１６により、透明な空間１９２６に向かって後方にＳＬＭ１９２２と同じ面に集光される。ミラー１９２４は、この焦点面の透明な空間１９２６の上方に配置される。次に、参照（再構成）ビーム１９１２は、ミラー１９２４により後方に反射され（導かれ）、同じ経路に沿って、しかし逆方向に移動する。再生光１９１４を提供するために、ミラー１９２４から、次に、反射層１９２０から位相共役波として反射された（導かれた）この参照（再構成）ビーム１９１２により、ホログラフィック記憶媒体１９１８の記録材料１９３６からのデータページ１９５２の読み出しが行われる。
【０１０６】
本発明のホログラフィック記録装置またはシステムの他の実施形態では、電気光学結晶（ＥＯ結晶）を位相共役光学装置または光学系として使用し得る。ＥＯ結晶を通過する光ビームは、ＥＯ結晶への電圧印加によって偏光される（導かれる）が、この理由は、注入された電子がＥＯ結晶の内部で屈折率のグラデーションを形成するからである。ＥＯ結晶への印加電圧を制御することによって、復元プロセス中に参照（再構成）ビームの角度が変化したとしても、ＥＯ結晶に入射する各参照（再構成）ビームの入射角度は、以下の図２１に示したように、ＥＯ結晶の一端に取り付けられたミラーに対して常に垂直であるべきである。ＥＯ結晶の使用は、ガルボミラーと同様の概念であるが、ＥＯ結晶を使用する代わりに、音響光学（ＡＯ）セルを使用すれば、ガルボミラーよりもコンパクトな光学構成要素を提供することが可能である。
【０１０７】
図２１は、本発明のホログラフィック記録装置またはシステムの実施形態に有用なＥＯ結晶装置または結晶系２１０２を示している。ＥＯ結晶系２１０２は、ＥＯ結晶２１１６の端部２１１４に配置されたミラー２１１２を含む。双頭矢印２１２６で示した異なる角度を有する参照（再構成）ビーム２１２２と２１２４がＥＯ結晶２１１６に入射することが示されている。参照（再構成）ビーム２１２２と２１２４が、矢印２１４２で示したように表面２１３２に入射した場合に、参照（再構成）ビーム２１２２と２１２４の各々がミラー２１１２の表面２１３２に対して垂直であるように、外部電圧源２１２８がＥＯ結晶２１１６に印加される。各参照（再構成）ビーム（すなわち２１２２または２１２４）は、ミラー２１１２によって反射された後、同じ経路を介して、しかし逆方向に入射するように移動する。すなわち、ＥＯ結晶装置または結晶系２１０２は位相共役光学系として機能する。説明目的のために、２つの参照（再構成）ビーム２１２２と２１２４が図２１のＥＯ結晶装置または結晶系２１０２に入射することが示されている。動作時、一般に、１つのみの参照（再構成）ビームがＥＯ結晶装置または結晶系２１０２に一度入射する。
【０１０８】
図２２は、図２１のＥＯ結晶系２１０２を含む本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム２２０２によるデータ復元を示している（しかし、ここで、装置またはシステム２２０２は、復元されるデータを記憶するために使用することも可能である）。さらに、ホログラフィック記録装置またはシステム２２０２は、参照光２２１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、代表的な部分の再生光２２１４、対物レンズ２２１６、ホログラフィック記憶媒体２２１８および反射層２２２０を含む。対物レンズ２２１６とホログラフィック記憶媒体２２１８との間には空隙２２３２がある。ホログラフィック記憶媒体２２１８は下側基板２２３４と記録材料２２３６と上側基板２２３８と上面２２４０とを含む。ホログラフィック記録装置またはシステム２２０２により、記録材料２２３６に記憶されたデータページ２２５２が再生光２２１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。破線矢印２２９２は、ホログラフィック記憶媒体２２１８に取り付けられる反射層２２２０の代替位置を示している。図２２には、単一のデータページ１６５２のみが復元されるものとして示されているが、図２２のホログラフィック記録装置またはシステム２２０２を使用して、ホログラフィック記憶媒体２２１８の記録材料２２３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。
【０１０９】
図２２では、位相共役ＥＯ結晶装置または結晶系２１０２は、ホログラフィック記憶媒体２２１８の他の光学構成要素（例えば対物レンズ２２１６）と同じ側に配置される。この配置または構成を用いて、ホログラフィックドライブ装置の高さを低くすることが可能であるが、この理由は、ほとんど全ての光学系およびエレクトロニクスが媒体２２１８の同じ側に存在し得るからである。代わりに、位相共役光学ＥＯ結晶装置または結晶系２１０２を、ホログラフィック記憶媒体２２１８の対物レンズ２２１６の反対側に配置してもよい。この場合、参照（再構成）ビーム経路を媒体２２１８に向かって折り曲げるために、反射層２２２０は媒体２２１８の背面になくてもよい。
【０１１０】
格子による光の回折角度は光の波長と格子周期とによって決定される。したがって、本発明のホログラフィック記録装置またはシステムの一実施形態では、ブレーズ格子等の回折素子を位相共役光学装置または光学系として使用することが可能である。図２３は、本発明の一実施形態による回折装置またはシステム２３０２を示している。回折装置またはシステム２３０２は、調整可能なブレーズ格子２３１２と、その側面２３１６に取り付けられたミラー２３１４とを含む。回折装置またはシステム２３０２は、２つの状態２３２２と２３２４に示されている。状態２３２２では、ブレーズ格子２３１２は、参照（再構成）ビーム２３３４をミラー２３１４の表面２３３６に対して垂直にする第１の周期（鋸歯形状２３３２として概略的に図示）を有する。状態２３２４では、ブレーズ格子２３１２は、参照（再構成）ビーム２３４４をミラー２３１４の鏡面２３３６に対して垂直にする第２の周期（鋸歯形状としてまた矢印２３４２で図示）を有する。矢印２３４６は、参照（再構成）ビーム２３３４と参照（再構成）ビーム２３４４との間の角度の変化を示している。矢印２３５２と２３５４は、参照（再構成）ビーム２３３４と２３４４がブレーズ格子２３１２に入射した場合に異なる角度を有する参照（再構成）ビーム２３３４と２３４４の両方が、ブレーズ格子２３１２により鏡面２３３６に対してどのように垂直になるかを示している。
【０１１１】
一実施形態では、ブレーズ格子２３１２は液晶素子であり得る。電圧印加によって、液晶分子の配列を制御することが可能である。結果として、格子周期を変化させ得る。参照（再構成）ビームの角度がデータ復元プロセス中に変化したとしても、入射する参照（再構成）ビームが常に再帰反射されるように、格子周期を制御することが可能である。ここで、参照（再構成）ビームは、ミラー２３１４によって反射された（導かれた）後に、同じ経路に沿って、しかし逆方向に移動する。すなわち、図２３の回折システム２３０２は位相共役光学装置または光学系として機能する。
【０１１２】
図２４は、図２３の回折装置またはシステム２３０２を含む本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム２４０２によるデータ復元を示している（しかし、ここで、装置またはシステム２４０２は、復元されるデータを記憶するために使用することも可能である）。さらに、ホログラフィック記録装置またはシステム２４０２は、参照光２４１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、代表的な部分の再生光２４１４、対物レンズ２４１６、ホログラフィック記憶媒体２４１８および反射層２４２０を含む。対物レンズ２４１６とホログラフィック記憶媒体２４１８との間には空隙２４３２がある。ホログラフィック記憶媒体２４１８は下側基板２４３４と記録材料２４３６と上側基板２４３８と上面２４４０とを含む。ホログラフィック記録装置またはシステム２４０２により、記録材料２４３６に記憶されたデータページ２４５２が再生光２４１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。破線矢印２４９２は、ホログラフィック記憶媒体２４１８に取り付けられる反射層２４２０の代替位置を示している。図２４には、単一のデータページ２４５２のみが復元されるものとして示されているが、図２４のホログラフィック記録装置またはシステム２４０２を使用して、ホログラフィック記憶媒体２４１８の記録材料２４３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。
【０１１３】
図２４では、回折装置またはシステム２３０２は、ホログラフィック記憶媒体２４１８の他の光学構成要素（例えば対物レンズ２４１６）と同じ側に配置される。この配置または構成を用いて、ホログラフィックドライブ装置の高さを低くすることが可能であるが、この理由は、ほとんど全ての光学系およびエレクトロニクスがホログラフィック記憶媒体２４１８の同じ側に存在し得るからである。代わりに、回折装置またはシステム２３０２を、媒体２４１８の対物レンズ２４１６の反対側に配置してもよい。この場合、参照（再構成）ビーム経路を媒体２４１８に向かって折り曲げるために、反射層２４２０は媒体２４１８の背面になくてもよい。さらに、ホログラフィック記憶媒体２４１８には、調整可能な格子が存在し得る。
【０１１４】
本発明のいくつかの実施形態では、データ情報の記録中に反射層の反射率をできるだけ低くすることが望ましいかもしれない。データ記憶中に参照光の反射を抑制することが望ましいかもしれないが、この理由は、反射層によって反射された参照光がホログラフィック記憶媒体を介して再び移動し、これにより、媒体で「無駄なホログラム」が生じるからである。さらに、この反射によって生じる可能性があるこの「無駄なホログラム」により、媒体のダイナミックレンジの損失が生じる場合がある。他方、ホログラフィック記憶媒体からのデータの復元中、位相共役読み出しを効果的に実現する程度に反射層の反射率を十分に高くすることが望ましい。図２５は、データ記憶中に反射層の反射率を低く維持する効果を示している。図２６は、データ復元中に反射層の反射率を高くする効果を示している。図２５と図２６のホログラフィック記録装置またはシステムは、データ記憶およびデータ復元用の単一のホログラフィック記録装置またはシステムとして認識することが可能であるが、この理由は、図２５と図２６のホログラフィック記録装置またはシステムが、同じ可変反射層を含み、多くの同じ特徴を共有するからである。
【０１１５】
図２５は、本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィックデータ記録装置またはシステム２５０２によるデータ記憶を示している。ホログラフィックデータ記録装置またはシステム２５０２は、参照光２５１２、代表的な部分の信号光２５１４、対物レンズ２５１６、ホログラフィック記憶媒体２５１８および反射層２５２０を含む。対物レンズ２５１６とホログラフィック記憶媒体２５１８との間には空隙２５３２がある。ホログラフィック記憶媒体２５１８は下側基板２５３４と記録材料２５３６と上側基板２５３８と上面２５４０とを含む。参照光２５１２と信号光２５１４とが重なって干渉した場合にデータページ２５５２を記録材料２５３６に記憶するホログラフィックデータ記録装置またはシステム２５０２が示されている。データ記憶中、反射層２５２０は、低い反射率を有し、したがって、参照光２５１２が反射層２５２０を通過することを可能にする。破線矢印２５９２は、ホログラフィック記憶媒体２５１８に取り付けられる反射層２５２０の代替位置を示している。
【０１１６】
図２６は、図２５のモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムと同じまたは同様であるが、本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム２６０２によるデータ復元を示している。ホログラフィック記録装置またはシステム２６０２は、参照光２６１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、代表的な部分の再生光２６１４、対物レンズ２６１６、ホログラフィック記憶媒体２６１８、反射層２６２０および位相共役光学系２６２２を含む。ホログラフィック記録装置またはシステム２６０２により、記録材料２６３６に記憶されたデータページ２６５２が再生光２６１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。データ復元中、反射層２６２０は、より高い反射率に修正、変更、変化等されており、これにより、参照光２６１２が位相共役光学系２６２２に向かって反射される（導かれる）。位相共役光学系２６２２は、参照（再構成）ビーム２６１２をその経路に沿って後方に逆方向に反射する（導く）。図２６には、単一のデータページ２６５２のみが復元されるものとして示されているが、図２６のホログラフィック記録装置またはシステム２６０２を使用して、ホログラフィック記憶媒体２５１８の記録材料２６３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。破線矢印２５９２は、ホログラフィック記憶媒体２２１８に取り付けられる反射層２５２０の代替位置を示している。
【０１１７】
図２６のホログラフィック記録装置またはシステム２６０２に使用される位相共役光学系２６２２は、例えば図１５〜図２４の上記位相共役光学系を含む任意の適切な位相共役光学系であり得る。反射層２６２０の反射率を制御するために、エレクトロクロミック媒体またはフォトクロミック媒体が反射層２６２０として使用されることが可能であり、そして反射層２６２０の反射率が、電圧印加または露光等の外部要因によって制御されることが可能である。
【０１１８】
図２５と図２６のホログラフィック記録装置またはシステムの一形態では、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）層を反射層として使用し得る。参照光の偏光状態が、記録（書き込み）プロセス中にｐ偏光状態に切り換えられた場合、参照光の大部分は反射層を通過し、ほとんど反射しない。参照（再構成）ビームの偏光状態が、読み取り（復元）プロセス中にｓ偏光状態に切り換えられた場合、参照（再構成）ビームの大部分は、ＰＢＳ層によって反射されることが可能であり、このようにして、位相共役読み出しを効果的に実現することが可能である。
【０１１９】
反射層を使用する上記全ての実施形態では、反射層は、ホログラフィック記憶媒体の一部であり得るか（例えば図１９に図示）、または媒体とは別個であり得る（例えば図２５と図２６に図示）。反射層は、ホログラフィック記憶媒体の一部であっても媒体とは別個であっても、全ての場合において、上記のように反射性（データ復元中）であるかまたは透過性（データ記憶中）であり得る固定反射層または可変ビーム反射層であることが可能である。
【０１２０】
図２７と図２８には、ホログラフィックデータ記録装置またはシステムの他の実施形態が示されている。図２７は、本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム２７０２によるデータ記憶を示している。ホログラフィック記録装置またはシステム２７０２は、参照光２７１２と、代表的な部分の信号光２７１４と、対物レンズ２７１６と、ホログラフィック記憶媒体２７１８とを含む。対物レンズ２７１６とホログラフィック記憶媒体２７１８との間には空隙２７３２がある。ホログラフィック記憶媒体２７１８は、下側基板２７３４、記録材料２７３６、その上に配置された上側基板２７３８、上面２７４０、記録材料２７３６の下に配置された可変ビーム透過層２７４２、および可変層２７４０の下に配置された格子層２７４４を含む。格子層２７４４の下には下側基板２７３４が配置される。上側基板２７４０は下側基板２７３４よりもはるかに薄くてもよい。例えば、下側基板２７３４の厚さは約１ｍｍであってもよく、一方、上側基板２７４０の厚さは約１００〜約５００ミクロンの範囲であってもよい。参照光２７１２と信号光２７１４とが重なって干渉した場合にデータページ２７５２を記録材料２７３６に記憶するホログラフィック記録装置またはシステム２７０２が示されている。データ記憶中、可変層２７４２は参照光２７１２および／または信号光２７１４を部分的にまたは完全に吸収する。さらに、可変層２７４２および格子層２７４４は、記録（データ復元）中に透明になり得る。双頭矢印２７８８は、対物レンズ２７１６をどのように移動させ得るかを示している。対物レンズ２７１６は光軸２７９０を有する。また、装置またはシステム２７０２は、対物レンズ２７１６、参照光用レンズ（図示せず）を移動させることによって、あるいはミラーを使用して参照光を回転または移動させて、参照光用レンズへの参照光の入射角度を変化させることによって、多重化を行うことが可能である。
【０１２１】
図２８は、図２７のモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステムと同じまたは同様であるが、本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム２８０２によるデータ復元を示している。ホログラフィック記録装置またはシステム２８０２は、参照光２８１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）と、代表的な部分の再生光２８１４と、対物レンズ２８１６と、ホログラフィック記憶媒体２８１８とを含む。ホログラフィック記憶媒体２８１８は、下側基板２６３４、記録材料２８３６、その上に配置された上側基板２８３８、上面２８４０、記録材料２８３６の下に配置された可変ビーム透過層２８４２、および可変層２８４０の下に配置された格子層２８４４を含む。格子層２８４４の下には下側基板２８３４が配置される。上側基板２８４０は下側基板２８３４よりもはるかに薄くてもよい。例えば、下側基板２８３４の厚さは約１ｍｍであってもよく、一方、上側基板２８４０の厚さは約１００〜約５００ミクロンの範囲であってもよい。ホログラフィック記録装置またはシステム２８０２により、記録材料２８３６に記憶されたデータページ２８５２が再生光２８１４として復元される（読み取られる）ことが可能になる。データ復元中、可変層２８４２は修正、変更等されており、参照（再構成）ビーム２８１２が、可変層２８４２を通過し、格子層２８４４により参照（再構成）ビーム２８１２の元の経路に沿って後方に逆方向に反射される（導かれる）ことを可能にする。対物レンズ２８１６は光軸２８９０を有する。図２８には、単一のデータページ２８５２のみが復元されるものとして示されているが、図２８のホログラフィック装置またはシステム２８０２を使用して、ホログラフィック記憶媒体２８１８の記録材料２８３６に記憶されたデータページの全てを復元してもよい。
【０１２２】
図２７と図２８の装置またはシステムによるデータ記憶中に、参照光から光を吸収するように、可変ビーム透過層を制御することが可能である。データ復元中、参照（再構成）ビームがホログラフィック記憶媒体に導入され、可変層が参照（再構成）ビームを許容し、例えば、可変層が透明になり得る。次に、参照（再構成）ビームは、ホログラフィック記憶媒体内に形成される格子層、例えば薄い回折格子に当たる。所定の角度のこの格子が参照（再構成）ビームを再帰反射し、このようにして、検出器（例えばカメラ）によって最終的に検出されるホログラフィック記憶媒体からデータページを復元するための参照（再構成）ビームの位相共役が生成される。位相変化媒体は、可変ビーム透過層のために使用可能なものの一例である。任意のエレクトロクロミック材料またはフォトクロミック材料を可変層用の位相変化媒体として使用することが可能であり、このことには、上記偏光技術を用いて、可変層および／または格子層（あるいは図１９に示した反射層１９２０等の反射層）に応じてそれらのビーム透過特性を変化させることが含まれる。例えば、データ書き込み（記録）中、可変層によって吸収されるかあるいは格子層（または反射層）からのより低い反射率を有する参照光の１つの偏光を用いることが可能であり、データは、可変層に対してより透過性であるかあるいは格子層（または反射層）からのより高い反射率を有する参照（再構成）ビームの異なる偏光を用いて読み出される（復元される）。さらに、可変層および／または格子層（あるいは反射層）は、それらの中に存在する１つ以上の構成要素の重合または他の化学変化を用いて、可変層の屈折率特性または透過特性、あるいは格子層（または反射層）の反射特性を変化させることが可能である。
【０１２３】
図２７と図２８のホログラフィック記録装置またはシステムでは、上記のように、信号光および参照光は、同じ対物レンズを介して導入され、ホログラムは、対物レンズをディザリングするかまたは参照光の角度を変化させることによってホログラフィック記憶媒体に多重化される。例えば、振幅または位相またはそれらの両方を変調してデータを符号化する空間光変調器（ＳＬＭ）（図２７と図２８には図示せず）を使用して、信号ビームがデータにより変調され、このようにして信号光が生成される。参照光は、対物レンズによって準平面波に生成され、ホログラフィック記憶媒体で信号光に干渉して、角度多重により当該特定のデータページ（ホログラム）を記録する。ホログラフィック記憶媒体において、追加のホログラムが記録されないか、または迷光が材料の記録能力（Ｍ＃）を無駄にしないように、可変層は記録中に光を吸収することが好ましい。いくつかの実施形態では、可変層を省略することが可能であるが、実現可能な容量のある損失を伴う。代わりに、記録中に格子層および可変層を透明にしてもよい。
【０１２４】
図２７と図２８のホログラフィック記録装置またはシステムに使用されるホログラフィック記憶媒体の格子層の格子は、参照（再構成）ビームによって用いられる掃引角度の中心角度を再帰反射するように構成される。記録（データ記憶）中、可変ビーム透過層により格子が隠蔽される。格子が基板（例えば下側基板）に形成されることが可能であり、例えば、刻印可能な形状がホログラフィック記憶媒体の基板に形成される。ディスク状のホログラフィック記憶媒体が格子の下に達したときに、格子がホログラフィックドライブ装置の光学ヘッドに対して正確に整列されるように、格子は、ディスク状のホログラフィック記憶媒体を中心に変化する回折構造であり得る。このような格子構造の製造はより簡単であり、コストを低減することが可能である。さらに、屈折率コントラストは、カバー層（可変層であり得る）によって十分に大きくなっており、このようにして、高い回折効率が維持される。その上、薄いポリマー層に格子を記録し得る。格子は、１つまたは複数のホログラフィック格子、あるいは金属被覆された表面リリーフ格子であり得る。さらに、格子は、回折次数を最小限に抑えるために、上記のようなブレーズ格子であり得る。格子は、ホログラフィック記憶媒体上に連続して配設されるか、またはブック位置、例えば、ブック位置毎に角度を別個に変化させる、ディスクを中心とするブックサイズの周囲の断片状の格子にほぼ対応する特定の領域のために形成されることが可能である。
【０１２５】
固定格子には、再帰反射を行う１つのみの角度が存在する。しかし、多重ホログラムの中心角度が例えば３５度である場合、ホログラムは法線から３０度、３１度、３２度、３３度、３４度、３５度、３６度、３７度、３８度、３９度および４０度で記録される。例えば、３５度で再帰反射するように、格子を形成してもよい。次に、３４度で記録されるホログラムを読み取るために、入射角度が３６度になるように、参照（再構成）ビームを変化させる（すなわちレンズを移動させる）ことが可能である。このことにより、格子からの反射が３４度になり、このようにして、３４度で記録されたホログラムが読み取られる。したがって、参照（再構成）ビームの入射角度を変化させることによって、記録された全てのホログラムを読み取ることが可能である。再帰反射角度は波長によって変化するが、温度補償のために生じやすい波長変化は比較的小さいので、角度走査範囲を比較的ほんの小さく増大させるだけで、このような波長／温度変化の効果に対応することが可能である。
【０１２６】
格子の厚さが走査範囲を制限する場合、広いスイープ範囲のために複数の格子を用い得る。さらに、上記のように、可変格子は常に再帰反射されるべく用いられ得る。ブレーズ格子が同様に用いられ得る。ディスク状のホログラフィック記憶媒体全体を構成するように、格子を小さな直線部分に分割することが可能である。このことにより、データページのブック毎に、より高い波面品質が提供され得る。これらの部分はブックの位置にも関連し得る。この方法の利点は、はるかに簡単かつより安価な固定格子を用いることである。さらに、電圧または光を用いることによって反射しないように隠蔽され得る格子を有することが可能であり得る。このことにより、可変層の除去または格子への可変層の組み込みが可能になる。ブックスタックを記憶して位置決めするための方法のより詳細な説明については、２００７年６月７日に公開された（特許文献１６）（ウィルソン（Ｗｉｌｓｏｎ）ら）を参照されたい。この内容および開示全体が参照により本明細書に援用される。
【０１２７】
格子は、上記装置およびシステムにおいて、ある変位が可能であるので望ましい記録材料層に近接するものとして示されている。変位が生じても、格子は、記録材料層から遠方側の（すなわち光学系から離れた）ホログラフィック記憶媒体の基板または他の箇所に存在し得る。さらに、格子は、ホログラフィック記憶媒体ではなく、ホログラフィックドライブ装置に存在し得ることが可能である。媒体がディスクである場合、再帰反射角度を光学ヘッドに整合させ得るように、格子がディスクの半径を移動するので、格子方向が変化し得る。多重方向がディスクの半径方向（すなわちディスクの半径に沿った方向）またはディスクのθ方向（すなわちディスク中心の方向）であるように、再帰反射角度を整合させることが可能である。個別のミラーが、角度多重ホログラムのスタック（ブック）のサイズであるかそれよりも小さい場合、格子を傾斜ミラーアレイに置き換え得る。さらに、格子をチャープして（すなわち周期を頻繁に変化させることによって）、より高次の回折を最小限に抑えることが可能である。ミラーを傾斜させて、上記格子と同じ再帰反射を行うことも可能である。
【０１２８】
図２９は、データ記憶またはデータ復元のために使用可能な本発明の一実施形態によるモノキュラーホログラフィック記録装置またはシステム２９０２を示している。ホログラフィック記録装置またはシステム２９０２は、参照光２９１２（データ復元のために用いられる場合には再生時参照光とも呼ばれる）、信号光２９１４、対物レンズ２９１６およびホログラフィック記憶媒体２９１８、薄膜ポリトピックフィルタ＋偏光フィルム２９２０（ＰＢＳ、検出器アレイまたはＳＬＭに存在するかあるいは対物レンズ２９１６に組み込み得る）、ＳＬＭ２９２２、ＰＢＳ２９２４、検出器アレイ２９２６、参照（再構成）ビーム生成システム２９２８、信号光生成システム２９３０、および保存／消去システム２９３１を含む。対物レンズ２９１６とホログラフィック記憶媒体２９１８との間には空隙２９３２がある。ホログラフィック記憶媒体２９１８は、下側基板２９３４、記録材料２９３６、上側基板２９３８、上面２９４０、可変層２９４２および格子２９４４を含む。参照光２９１２と信号光２９１４とが重なって干渉した場合にデータページ２９５２を記録材料２９３６に記憶するホログラフィック記録装置またはシステム２９０２が示されている。データ記憶中、可変層２９４２は参照光２９１２および／または信号光２９１４を部分的にまたは完全に吸収する。データ復元中、可変層２９２０を修正し、変更し、変化させること等が可能であり、参照（再構成）ビーム２９１２が、可変層２９２０を通過し、格子２９４４により参照（再構成）ビーム２９１２の元の経路に沿って後方に逆方向に反射される（導かれる）ことを可能にする。参照（再構成）ビーム生成システム２９２８は、参照（再構成）ビーム源２９６２、ＰＢＳ（またはミラー）２９６４、参照（再構成）ビームレンズ２９６６、および参照（再構成）ビーム２９１２の経路にある参照（再構成）ビームレンズ２９６６と対物レンズ２９１６との間に配置されたミラー２９６８を含む。信号光生成システム２９３０は信号光源２９７２と、コリメータ２９７４と、可変リターダ２９７６と、ＰＢＳ２９７８とを含む。双頭矢印２９８８は、参照（再構成）ビーム２９１２と信号光２９１４とをディザリングするために、対物レンズ２９１６をどのように移動させ得るかを示している。対物レンズ２９１６は光軸２９９０を有する。さらに図２９に示したように、参照（再構成）ビームレンズ２９６６を、破線の楕円枠２９９２で示した位置に代わりに配置してもよく、ミラー２９６８は回転または旋回されて、参照（再構成）ビーム２９１２が参照（再構成）ビームレンズ２９９２と対物レンズ２９１６とを通過する任意の位置に変化し、したがって、参照（再構成）ビーム２９１２が対物レンズ２９１６からホログラフィック記憶媒体２９１８に中継される角度を変化させる。
【０１２９】
図２９では、レーザ（図示せず）はコリメートされ、潜在的にシャッタを有するか、または情報（データ）をホログラフィック記憶媒体２９１８に記録するためにパルス化される。参照（再構成）ビーム２９１２および信号光２９１４はＰＢＳ２９２４によって生成される。可変リターダ２９７６は、ビーム２９１２と２９１４の各々に入射するエネルギー量を変化させる。記録について、ホログラフィック記憶媒体２９１８の内部における信号光２９１４の強度と参照光２９１２の強度との適切な比率は約１：１であり得る。値は約１：１〜約１：１０の範囲であることが可能であり、参照光２９１２の強度は、典型的に、平均信号光２９１４の強度よりも高く保持される。読み出し（データ復元）のために、エネルギーの全てが参照（再構成）ビーム２９１２に入射し得る。赤色レーザサーボシステムは、図示したような参照（再構成）ビーム経路にまたは信号光経路に設けることが可能である。赤色レーザは、１つまたは複数の基板２９３４／２９４０のトラックに集光し、サーボシステムに後方に反射して、集光および位置情報を導出することを可能にする。このことは、ＣＤおよびＤＶＤで行われることと同様のことである。赤色レーザは、ブルーセンシティブホログラフィック記憶媒体に影響を与えないので用いることが可能である。他の波長を用いてもよいが、ホログラフィック記憶媒体が影響を受けない波長が望ましい。トラック形状は媒体の記録ブックの縁部に存在し得る。トラック形状は通常のＣＤのマークよりもはるかに大きくてもよいが、この理由は、本発明の位置誤差および焦点誤差がはるかに大きくてもよいからである。ホログラフィック記憶媒体の例は、インフェイズ社から商業的に入手可能な材料（例えば、インフェイズ社のＴａｐｅｓｔｒｙ（商標）ホログラフィック媒体）等のフォトポリマー、あるいはフォトクロマティック材料またはフォトリフラクティブ材料を含み得る。本発明のデータ記録装置またはシステムおよびデータ復元装置またはシステムに使用するための適切なレーザおよびサーボシステムは、従来のＣＤプレーヤおよびＤＶＤプレーヤ等にあるレーザおよびサーボシステムを含んでもよい。
【０１３０】
保存または消去システム（例えば図２９に示したシステム２９３１）を使用し、照明を用いてホログラフィック記憶媒体をプリキュア、ポストキュアまたは消去することが可能である。この照明はシステムによって投射されるものとして図２９に示されているが、２００６年１２月１４日に公開された（特許文献１７）（ライリー（Ｒｉｌｅｙ）ら）に記載されているように、同時により大きな範囲を網羅するために、別個の保存／消去経路を設けてもよい。この開示および内容全体が参照により本明細書に援用される。
【０１３１】
検出器アレイを使用して、書き込みまたは保存中に（例えば漏れ光を用いて）電力使用を監視することが可能である。
【０１３２】
入力偏光の対応する変化と共に、ＳＬＭおよびカメラの位置を切り換え得る。多重のために、対物レンズを移動させ得るか、または参照（再構成）ビーム経路のレンズを移動させ得る。さらに、参照（再構成）ビームミラーを使用して、参照光の光軸に対してミラーの傾きを変化させることにより、角度多重を実現することが可能である。
【０１３３】
本明細書に記載した全てのホログラフィック記憶媒体は、ディスク、カード、フレキシブルテープ媒体等の形態であり得る。ブックを用いて、媒体の円形トラックまたは円形ラインに沿って、ホログラムのブックの記録および読み取りを行うことが可能である。ホログラムの発見を容易にすることを補助するために、サーボマークを媒体の基板に配置して、ディスクの位置の特定を補助することが可能である。使用される媒体構造および光学系は、潜在的に、下位互換装置を形成し得るように構成することが可能である。このことは、ホログラフィックドライブ装置が、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤまたはブルーレイディスク等の他のフォーマットで読み取りおよび書き込みを行うことを意味する。さらに理想的には、ホログラフィックドライブ装置に使用される対物レンズは、ＣＤ、ＤＶＤ、高密度光ディスクのフォーマット（例えばブルーレイ（商標）ディスク）等を読み取り得る。標準的な光学媒体のタイプの従来の光学的読み出しのために、ホログラフィックドライブ装置の他の部分を共有でき得る。モノキュラー構成を用いて記録された従来の光ディスクおよびホログラフィック光ディスクの読み取りおよび書き込みを行う単一のドライブ装置を可能にすることは、顧客に有利である。
【０１３４】
上記で説明および例示した実施形態の反射層は、例示した反射層と同様に光を反射する（導く）ミラーまたは他の反射装置に置き換えることが可能である。
【０１３５】
実施例
実施例Ｉ
ホログラフィックデータを記憶または記録する（書き込む）形態で図３０に概略的に示されているモノキュラーホログラフィック光学データ装置またはシステム３００２の実施形態である。装置またはシステム３００２は、ミラー３００８によりシャッタ３０１０を介して他のミラー３０１２に導かれるコヒーレント光ビーム３００６を提供するレーザ３００４を含む。ミラー３０１２は、光ビーム３００６を空間的にフィルタリングするピンホール３０１６およびレンズ３０１８を含む主な拡大器組立体３０１４と、フィルタリングされた光ビーム３００６を固定直径に拡大してコリメートするレンズ組立体３０２０とに光ビーム３００６を導く。フィルタリングされて拡大された光ビーム３００６は半波長板（ＨＷＰ）３０２２を通過し、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３０２４に入射する。ＰＢＳ３０２４は、光ビーム３００６を、参照光経路３０２８を有する参照光３０２６と、信号光経路３０３２を有する照明信号光３０３０とに分割する。参照光３０２６は、ミラー３０３４によりアイリス３０３６を介して他のミラー３０３８に導かれる。ミラー３０３８は参照光３０２６を他のミラー３０４０に導き、ミラー３０４０は参照光３０２６を参照光用レンズ３０４２に導く。参照光３０２６は、参照光用レンズ３０４２を通過し、ミラー３０４４によって対物レンズ３０４６に導かれる。
【０１３６】
照明信号光３０３０は、シャッタ３０５２を通過し、ミラー３０５４によって他のミラー３０５６に導かれる。ミラー３０５６は、照明信号光３０３０を位相マスク３０５８に導いて、ＳＬＭのフーリエ変換強度分布の均一性を向上させる。次に、位相マスク３０５８の照明信号光３０３０は、１：１のリレーレンズ組立体３０６２と他のＰＢＳ３０６４とを介してＳＬＭ３０６０に結像される。ＳＬＭ３０６０は信号光３０３０を変調して、情報を信号光に符号化する。ＳＬＭ３０６０は、信号光３０３０を変調するために、ドライブエレクトロニクス（図示せず）から符号化情報を受信する。変調された信号光３０３０はＳＬＭ３０６０から反射されて（導かれて）、ＰＢＳ３０６４を再び通過し、このＰＢＳにより、変調された信号光３０３０が、ポリトピックフィルタ３０６８を含む１：１の他のリレーレンズ組立体３０６６を通過するように導かれる。次に、フィルタリングされた信号光３０３０はリレーレンズ組立体３０６６から対物レンズ３０４６に中継される。
【０１３７】
参照光３０２６および信号光３０３０は対物レンズ３０４６を通過して曲げられて、ホログラフィック記憶媒体３０７０に入射する。曲げられた参照光３０２６および信号光３０３０が重なって干渉し、ホログラフィックデータを生成し、このホログラフィックデータがホログラフィック記憶媒体３０７０に記憶される（記録される）。媒体３０７０を通過する曲げられた参照光３０２６および信号光３０３０の残りは位相共役光学組立体３０７４の前方のビームブロック３０７２に達する。ビームブロック３０７２は、ホログラフィック記憶媒体３０７０を通過する曲げられた参照光３０２６および信号光３０３０のいくらかを吸収する。
【０１３８】
システム３００２が読み取り（ホログラフィックデータ復元）形態である場合、図３１に示したように、ＰＢＳ３０２４はコヒーレント光ビーム３００６を、再生時参照光と呼ばれる１つの別個の光ビーム３０２７に集合するように再び導く。再生時参照光３０２７は、元の参照光３０２６（書き込み動作中の図３０にある）が移動する同じ経路３０２８（ここでは、再生時参照光経路３０２９と呼ばれる）に沿って移動して、対物レンズ３０４６に達する。この再生時参照光３０２７は、対物レンズ３０４６により曲げられてホログラフィック記憶媒体３０７０に入射し、位相共役光学組立体３０７４と位相共役ミラー３０７６とに向かって媒体３０７０を通過する。図３１に示した読み取り動作中、再生時参照光３０２７が、位相共役光学組立体３０７４を通過し、次に、１／４波長で再生時参照光３０２７の偏光を回転させる１／４波長板（ＱＷＰ）３０７８を通過することが可能であり、そしてミラー３０７６によって後方に反射される（導かれる）ように、ビームブロック３０７２が経路から移動する。ミラー３０７８から反射された（導かれた）再生時参照光３０２７は１／４波長板３０７８を再び通過し、このようにして、再生時参照光３０２７（再生光３０８０のような）がＰＢＳ３０６４を通過した場合にカメラ３０８４によって検出されるように、他の１／４波長で偏光が変化する。再生時参照光３０２７は、１／４波長板３０７６を通過した後、位相共役光学組立体３０７４を再び通過して媒体３０７０に再び入射する。
【０１３９】
この再生時参照光３０２７は、位相共役光学組立体３０７４を２回通過した後、今や、ホログラフィックデータを媒体３０７０に記録する（書き込む）ために用いられる元の参照光３０２６（図３０にある）の位相共役として媒体３０７０に入射する。この位相共役再生時参照光３０２７は、その元の経路に沿って逆伝播し、当該角度において、媒体３０７０に記録されたホログラムの位相共役（または準位相共役）再構成を生成し、すなわち、再生時参照光３０２７（参照光３０２６の位相共役のような）は、それが媒体３０７０を最初に通過したのと同じ位置でホログラフィック記憶媒体３０７０を介して後方に通過し、再生時参照光３０２７が媒体３０７０を再び通過したときに元の信号光３０３０の位相共役（または準位相共役）を再構成し、そして媒体３０７０に記憶されたデータページのホログラムから回折することによって再生光３０８０を生成する。次に、媒体３０７０からのこの再生光３０８０は、元の信号光経路３０３２に沿って（１：１のリレーレンズ組立体３０６６を介して）後方に逆伝播し、経路３０８２で示したように、ＰＢＳ３０６４によりカメラ３０８４に向かって導かれる。再生光３０８９からの光は、カメラ３０８４によって検出され、信号に変換されて、ドライブエレクトロニクス（図示せず）に伝送される。
【０１４０】
装置またはシステム３００２において、使用される対物（記憶）レンズ３０４６は、信号光３０３０と参照光３０２６との間が１５度の状態で〜１−２度のスイープを許容するハッセルブラッド社のレンズ（Ｆ＃２．０、焦点距離１１０．８ｍｍ）である。レンズ３０４６は角度を変化させるように移動する。実験結果は、１２μｍの画素ピッチを有するＳＬＭ３０６０の１２８０ｘ１０００のデータページを用いて得られ、一方、復元されたホログラムは、７μｍで２２００ｘ１７２６画素のカメラ３０８４を使用して結像される。検出には、インフェイズ社のオーバーサンプリング検出処理が用いられる。位相マスク３０５８は、リレーレンズ組立体３０６２によってＳＬＭ３０６０に結像され、多重化中に移動して、位相関数を変化させることにより高周波数の増加を軽減する。位相マスク３０５８により、データページのフーリエ変換がホログラフィック記憶媒体３０７０の内部で行われることが可能になる。リレーレンズ組立体３０６６（ｆ＝８０ｍｍ）はＳＬＭ３０６０を対物レンズ３０４６の後側焦点面に結像する。リレーレンズ組立体３０６６のレンズ間には、〜５ｍｍの正方形のポリトピックフィルタ３０６８が配置される。ホログラフィック記憶媒体３０７０は、インフェイズ社のＨＤＳ−３０００という厚さ１．５ｍｍのグリーンセンシティブな標準的透明ディスクである。媒体３０７０の記録層の厚さは１．５ｍｍである。用いられるレーザ３００４は１００ｍＷの電力を有する５３２ｎｍのコヒーレントレーザである。インコヒーレント緑色ダイオードアレイは、ホログラフィック露光が記録された後に媒体３０７０をポストキュアするために使用される。媒体３０７０（ディスクのような）は、スピンドルモータによって回転し、ステッパモータによって半径方向に移動して、ディスクの異なる位置へのアクセスを可能にする。参照光３０２６は、それを媒体３０７０で平面波にすることを可能にする参照光用レンズ３０４２によって対物レンズ３０４６に導入される。ホログラムを多重化するために（参照光の角度を変化させることによって）、対物レンズ３０４６または参照光用レンズ３０４２を移動させ得る。媒体３０７０における参照光３０２６の平面波の大きさは約５ｍｍである。信号光３０３０の中心線は媒体３０７０の法線から約２７度であり、参照光３０２６は媒体３０７０の法線から約８．５〜１９．５度である。媒体３０７０とレンズとからの直接反射を除去するように、媒体３０７０が傾斜されるが、改良されたコーティングによって、レンズ系の中心線用の媒体３０７０に対する垂直入射が可能であり得る。
【０１４１】
実験設備において、位相共役光学組立体３０７４およびミラー３０７６のようなレンズおよびミラーを使用することによって、または媒体３０７０の後方に格子を配置することによって、位相共役が実現される。用いられる格子は１ｍｍ当たり３６００本のライン対を有する。このことにより、再帰反射に必要な非常に大きな角度と、媒体３０７０からのより長い距離とが得られる。媒体３０７０のフォトポリマー層からの距離により、読み出しビーム３０８０の望ましくない移動が生じる場合がある。理想的には、格子は、用いられる波長と再生時参照光３０２７の中心角度とに合わせて構成することが可能である。この格子は、移動を最小限に抑えるように媒体３０７０のフォトポリマー層にできるだけ近接して配置することが可能である。さらに、中心角度でない参照光の角度で記憶された他のホログラムを読み出すことが可能である。実施例は、多重ホログラムの中心角度が２０度であり、ホログラムが法線から１８度、１９度、２０度、２１度および２２度で記録される場合のものである。２０度で再帰反射するように格子を形成し得る。１９度で記録されるホログラムを読み取るために、入射角度が２１度になるように、再生時参照光３０２７の角度が変化する（例えば、反射ビームレンズ３０４２を移動させることによって）。このことにより、格子からの反射が１９度になり、このようにして、１９度で記録されたホログラムを読み出すことが可能になる。格子が薄い（例えば表面リリーフホログラムである）限り、運動量は保存され、角度は変化する。このようにして、再生時参照光の入射角度を変化させることにより、この単一固定格子または位相共役レンズミラー対を用いて、ホログラムの全てを読み出すことが可能である。
【０１４２】
実験結果：図３２は、このジオメトリおよび波長について、標準的な理論的ブラッグ角度選択性と比較したホログラムのブラッグ選択性の走査を示している。その関係は、以下の方程式によって算出される。
【数１】
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ここで、ηは回折効率であり、Δθはブラッグ角度であり、Ｌは記録層の厚さであり、ｎは材料の屈折率であり、λはレーザの波長であり、そして他のθは媒体それぞれの内部の参照と信号との間の角度である。実験結果と理論との一致は非常に優れたものである。
【０１４３】
図３３は、参照光用レンズ３０４２を移動させることによって多重化された１３個のホログラムの信号対雑音比（ＳＮＲ）および相対強度のグラフを示している（ここで、ＳＮＲは２０ｌｏｇ＿１０（ｕ１−ｕ０／（ｓ１＋ｓ２）である）。ｕ１は１つ１つの平均値であり、ｓ１は１つ１つのシグマである（シグマの２乗が分散である）。平均ＳＮＲは４ｄＢである。このＳＮＲは、同じレンズ、媒体およびフィルタを使用した標準的な角度多重によって実現されるものに匹敵する。さらに、対物レンズ３０４６を移動させることによって実験が行われ、同様の結果が得られた。これらの実験は、位相共役光学組立体３０７４およびミラー３０７６の代わりに、格子を用いて繰り返され、軸外位相共役用の格子を用いる基本的な実現可能性を示す非常に類似した結果をもたらした。図３４は、再構成されたデータページを示しており、一方、図３５は、この復元データページのＳＮＲマップを示している。このホログラムは、格子を用いて読み出され、４．３ｄＢの平均ＳＮＲを有した。
【０１４４】
本出願に引用した全ての文献、特許、刊行論文および他の材料は参照により本明細書に援用される。
【０１４５】
添付図面を参照して、本発明の複数の実施形態を完全に説明してきたが、種々の変更および修正が当業者には明らかであり得ることを理解されたい。このような変更および修正は、本発明の範囲から逸脱しない限り、添付された特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内に含まれると理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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