(57)【要約】【課題】【解決手段】  本発明は、少なくとも２つの多重化されたホログラムを記録する方法および装置に関する。物体ビームおよび参照ビームはコヒーレント光源によって生成される。物体ビームまたは参照ビームを、非球面反射面の少なくとも一部分から反射させて、物体ビームと参照ビームとを交差させることにより、記録媒体内の選択された記憶位置における物体ビームと参照ビームとの交差によって画定される平面に干渉パターンを形成する。選択された記憶位置において記憶媒体に入射する参照ビームの一部、および選択された記憶位置で記憶媒体に入射する物体ビームの一部のうちの少なくとも一方は、記憶媒体に入射する物体ビームの一部と参照ビームの一部の各光学軸によって形成される平面内に位置する軸を中心として選択された方位角度だけ回転する。この場合、光学軸は、記録媒体内の物体ビームと参照ビームとの交差によって画定される平面を通過し、また記憶媒体に入射する、物体ビームの一部および参照ビームの一部の光路間の角度は維持される。
2006517304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重化された少なくとも２つのホログラムを記録する方法であって、
コヒーレントな光源により発生する物体ビームまたは参照ビームを第１非球面反射面の少なくとも一部分から反射させて、物体ビームと参照ビームとを交差させることにより、記録媒体内の選択された記憶位置において前記物体ビームと参照ビームとの交差によって画定される平面に干渉パターンを生成して、前記選択された記憶位置に第１ホログラムを記録するステップと、
前記選択された記憶位置において記憶媒体に入射する参照ビームの一部と、前記選択された記憶位置において記憶媒体に入射する物体ビームの一部とのうちの少なくとも一方を、記憶媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部の各光学軸により形成される平面内に位置する軸を中心として、選択された方位角だけ回転させるステップとを含み、
前記軸が、記録媒体内の物体ビームと参照ビームとの交差によって画定された平面を通過しており、
前記記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部の光学経路間の角度が維持されて、方位角多重化された少なくとも２つのホログラムを記録する方法。
【請求項２】
請求項１において、さらに、
選択された記憶位置において記憶媒体に入射する参照ビームの一部、もしくは前記選択された記憶位置において記憶媒体に入射する物体ビームの一部、またはそれらの組合せを、記憶媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部の各光学軸により形成される平面に直交する軸を中心として、選択された平面角だけ回転させるステップを含み、
前記軸が、平面角によって多重化された少なくとも２つのホログラムが記録されるように、記録媒体内の物体ビームと参照ビームとの交差によって画定された平面を通過する方法。
【請求項３】
請求項２において、複数の方位角多重化ホログラムおよび平面角多重化ホログラムが記録される方法。
【請求項４】
請求項３において、参照ビームは非球面反射面の少なくとも一部分から反射される方法。
【請求項５】
請求項４において、前記非球面反射面の少なくとも一部分は、楕円形反射面の一部分である方法。
【請求項６】
請求項４において、前記非球面反射面は、平面ミラーのグループで構成される分割された表面である方法。
【請求項７】
請求項５において、さらに、参照ビームを少なくとも１つの追加の反射面から反射させることによって、参照ビームを前記楕円形反射面に導くステップを含む方法。
【請求項８】
請求項７において、さらに、
前記楕円形反射面の一部分および前記追加の反射面のうちの一方または両方を、一連の選択された角度で第１軸を中心として少なくとも部分的に回転させることによって、前記選択された記憶位置において記録媒体に入射する参照ビームの一部を、前記記憶位置において記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部間の角度を維持しながら、前記記憶位置において記録媒体に入射する前記物体ビーム一部の光学軸によって形成される軸に対して、一連の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）で回転させるステップを含む方法。
【請求項９】
請求項８において、さらに、
前記楕円形反射面の一部分および前記追加の反射面のうちの一方または両方を、一連の選択された角度で、前記第１軸と直交する第２軸を中心として少なくとも部分的に回転させることによって、記録媒体内の選択された記憶位置に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部間の角度を、一連の平面多重化角度｛θｉ｝（ｉは整数）で変化させるステップ含む方法。
【請求項１０】
請求項７において、
前記楕円形反射面の一部分および前記追加の反射面のうちの一方または両方を、一連の選択された角度で、第１軸に対して少なくとも部分的に回転させることによって、記憶位置において記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部間の角度を、一連の平面多重化角度｛θｉ｝（ｉは整数）で変化させるステップと、
選択された平面多重化角度θｉのそれぞれについて、前記楕円形反射面の一部分および前記追加の反射面のうちの一方または両方を、一連の選択された角度で、前記第１軸と直交する第２軸を中心として少なくとも部分的に回転させることによって、前記選択された記憶位置において記録媒体に入射する前記参照ビームの一部を、前記記憶位置において記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部間の角度を維持しながら、前記記憶位置において記録媒体に入射する前記物体ビームの一部の光学軸によって形成される軸を中心として、一連の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）で回転させるステップを含む方法。
【請求項１１】
請求項１０において、前記追加の反射面を、前記第１および第２軸に対して少なくとも部分的に回転させる方法。
【請求項１２】
請求項１１において、前記追加の反射面は平面ミラーである方法。
【請求項１３】
請求項１１において、前記追加の反射面は湾曲した反射面である方法。
【請求項１４】
請求項１１において、前記追加の反射面は非球面である方法。
【請求項１５】
請求項１１において、前記追加の反射面および記録媒体が、（ａ）記録媒体の表面と平行で、（ｂ）前記楕円形反射面と交差する面から見て同じ側に配置されている方法。
【請求項１６】
請求項１５において、前記追加の反射面に入射する参照ビームの一部は、前記楕円形反射面の２つの焦点によって形成される軸と同軸である方法。
【請求項１７】
請求項１５において、前記追加の反射面に入射する参照ビームの一部は、前記楕円形反射面の２つの焦点によって形成される軸と同軸でない方法。
【請求項１８】
請求項１１において、前記追加の反射面および記録媒体は互いに、（ａ）記録媒体の表面と平行で、（ｂ）前記楕円形反射面と交差する面の異なる側に配置されている方法。
【請求項１９】
請求項１１において、参照ビームを導くステップは、さらに、
前記追加の反射面から反射された参照ビームを第２の追加の反射面に導くステップと、
前記参照ビームを前記第２の追加の反射面から反射させるステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
請求項１１において、参照ビームを導くステップは、さらに、
前記楕円形反射面から反射された参照ビームを第２非球面反射面に導くステップと、
前記参照ビームを前記第２非球面反射面から反射させるステップと、
を含む方法。
【請求項２１】
光記録媒体に方位角多重化されたホログラムを記録する方法であって、
（ａ）一連の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）をあらかじめ決定するステップと、
（ｂ）前記一連の方位角多重化角度｛φｊ｝から角度｛φａ｝（ａは整数）を選択するステップと、
（ｃ）互いにコヒーレントである物体ビームおよび参照ビームを、前記光記録媒体上の選択されたトラックに沿って位置している選択されたデータ記憶位置に導くステップと、を含み、
前記参照ビームは非球面ミラーの少なくとも一部分から反射され、
前記記録媒体に入射する参照ビームの一部は、前記記録媒体に入射する物体ビームの一部の光学軸によって形成される軸に対して、方位角φａを有しており、
さらに、
（ｄ）複数の選択されたデータ記憶位置のそれぞれについてステップ（ｃ）を繰り返すことによって、前記光記録媒体の前記選択されたトラックに沿って位置する選択された記憶位置に複数のホログラムを記録するステップと、
（ｅ）別の整数ａについてステップ（ｃ）〜（ｄ）を繰り返し、後続のホログラムを、先に記録された複数のホログラムによって利用された各記憶位置を使用して前記選択されたトラックに記録するステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
請求項２１において、さらに、前記光記録媒体上の異なるトラックを選択して、ステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すことを含む方法。
【請求項２３】
請求項２１において、トラックに沿った前記データ記憶位置は重なり合っておらず、ほぼ接触している方法。
【請求項２４】
請求項２１において、前記光記録媒体はディスクまたはカードである方法。
【請求項２５】
請求項２１において、前記非球面ミラーの少なくとも一部分は楕円形ミラーの一部分である方法。
【請求項２６】
請求項２１において、さらに、参照ビームを少なくとも１つの追加の反射面から反射させるステップを含む方法。
【請求項２７】
光記録媒体上に方位角および角度によって多重化されたホログラムを記録する方法であって、
（ａ）一連の平面多重化角度｛θｉ｝（ｉは整数）をあらかじめ決定するステップと、
（ｂ）一連の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）をあらかじめ決定するステップと、
（ｃ）前記一連の平面多重化角度｛θｉ｝および一連の方位角多重化角度｛φｊ｝からそれぞれθａおよびφｂを独立に選択して、角度の組（θａ、φｂ）（ａおよびｂは整数）を選択するステップと、
（ｄ）互いにコヒーレントである物体ビームおよび参照ビームを、前記光記録媒体上の選択されたトラックに沿って位置しているデータ記憶位置に導くステップと、
を含み、
前記参照ビームは非球面ミラーの少なくとも一部分から反射され、
前記記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部間の角度がθａであり、
前記記録媒体に入射する前記参照ビームの一部は、前記記録媒体に入射する前記物体ビームの一部の光学軸によって形成される軸に対して、方位角φｂを有する、方法。
【請求項２８】
請求項２７において、さらに、
（ｅ）選択されたトラックに沿って位置する複数のデータ記憶位置についてステップ（ｄ）を繰り返し、複数のホログラムのそれぞれを、光記録媒体上の選択されたトラックに沿った記憶位置に記録するステップと、
（ｆ）別の整数ａおよびｂについてステップ（ｃ）〜（ｅ）を繰り返し、後続のホログラムを、先に記録された複数のホログラムによって利用された各記憶位置を使用して、前記選択されたトラックに沿って記録するステップと、
を含む方法。
【請求項２９】
請求項２７において、さらに、
（ｅ）選択されたトラック上の同一記憶位置において別の整数ａおよびｂについてステップ（ｄ）を繰り返し、複数のホログラムのそれぞれを光記録媒体上の選択されたトラック上の同一記憶位置に記録するステップと、
（ｆ）前記選択されたトラックに沿って位置する別の記憶位置について、ステップ（ｃ）〜（ｅ）を繰り返すステップと、
を含む方法。
【請求項３０】
請求項２７において、さらに、前記光記録媒体上の別のトラックを選択してステップ（ａ）〜（ｆ）を繰り返すステップを含む方法。
【請求項３１】
請求項２７において、トラックに沿った前記データ記憶位置は重なり合っておらず、ほぼ接触している方法。
【請求項３２】
請求項２７において、前記光記録媒体がディスクまたはカードである方法。
【請求項３３】
請求項２７において、前記非球面ミラーの少なくとも一部分は楕円形ミラーの一部分である方法。
【請求項３４】
請求項２７において、さらに、参照ビームを少なくとも１つの追加の反射面から反射させるステップを含む方法。
【請求項３５】
請求項３４において、前記追加の反射面は、第１軸に対して少なくとも部分的に回転可能であり、第２軸に対しても少なくとも部分的に回転可能である方法。
【請求項３６】
請求項３５において、
前記追加の反射面を、選択された一連の角度で前記第１軸を中心として少なくとも部分的に回転させることによって、記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部間の角度を、一連の平面多重化角度｛θｉ｝で変化させるステップと、
前記追加の反射面を、選択された一連の角度で前記第１軸と直交する前記第２軸を中心として少なくとも部分的に回転させることによって、記録媒体に入射する前記参照ビームの一部を、記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部間の角度を維持しながら、記録媒体に入射する前記物体ビームの一部の光学軸によって形成される軸に対して一連の方位角多重化角度｛φｊ｝で回転させるステップと、
を含む方法。
【請求項３７】
請求項３５において、前記追加の反射面を前記第１および第２軸に対して少なくとも部分的に回転させる方法。
【請求項３８】
請求項３７において、前記追加の反射面は平面ミラーである方法。
【請求項３９】
請求項３７において、前記追加の反射面は湾曲した反射面である方法。
【請求項４０】
請求項３７において、前記追加の反射面は非球面の表面である方法。
【請求項４１】
請求項３６において、前記追加の反射面および記録媒体は、（ａ）記録媒体の表面と平行で、（ｂ）前記楕円形反射面と交差する面から見て同じ側に配置されている方法。
【請求項４２】
請求項４１において、前記追加の反射面に入射する前記参照ビームの一部は、前記楕円形反射面の２つの焦点によって形成される軸と同軸である方法。
【請求項４３】
請求項４１において、前記追加の反射面に入射する前記参照ビームの一部は、前記楕円形反射面の２つの焦点によって形成される軸と同軸でない方法。
【請求項４４】
請求項３６において、前記追加の反射面および記録媒体は互いに、（ａ）記録媒体の表面と平行で、（ｂ）前記楕円形反射面と交差する面から見て異なる側に配置されている方法。
【請求項４５】
請求項３６において、参照ビームを導くステップは、さらに、
前記追加の反射面から反射された参照ビームを第２の追加の反射面に導くステップと、
前記参照ビームを前記第２の追加の反射面から反射させるステップと、
を含む方法。
【請求項４６】
請求項３６において、参照ビームを導くステップは、さらに、
前記楕円形反射面から反射された参照ビームを第２非球面反射面に導くステップと、
前記参照ビームを前記第２非球面反射面から反射させるステップと、
を含む方法。
【請求項４７】
方位角および角度多重化され、光記録媒体に記録されたホログラムを読み出す方法であって、
（ａ）光記録媒体内の記録された記憶位置のうち、選択されたトラックに沿って位置する選択された記憶位置に記録された少なくとも１つの多重化ホログラムをあらかじめ選択するステップと、
（ｂ）前記選択された多重化ホログラムの記録に使用される複数の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）の少なくとも１つをあらかじめ決定するステップと、
（ｃ）前記一連の方位角多重化角度｛φｊ｝から角度｛φａ｝（ａは整数）を選択するステップと、
（ｄ）参照ビームを前記選択されたデータ記憶位置に導くステップと、
を含み、
前記参照ビームは非球面ミラーの少なくとも一部分から反射され、
前記記録媒体に入射する参照ビームの一部は、前記選択された多重化ホログラムの記録に使用された物体ビームの光学軸によって形成される軸に対して方位角φａを有しており、
選択された多重化ホログラムの再生は、再生光学系によって、多重化ホログラムからの回折パターンを検出器に伝達することを含み、
さらに、
（ｅ）別の整数ａについて、少なくとも１つの選択されたトラックに沿ったデータ記憶位置にすでに記録されている複数の選択された多重化ホログラムに対して、他の選択された多重化ホログラムを読み出すのに必要なステップと同様にステップ（ｄ）を繰り返すことにより、前記光記録媒体のトラックに沿う選択された記憶位置に位置している複数の選択された多重化ホログラムを読み出すステップと、
を含む方法。
【請求項４８】
方位角および角度で多重化され、光記録媒体に記録されたホログラムを読み出す方法であって、
（ａ）光記録媒体内の記録された記憶位置のうち、選択されたトラックに沿って位置する選択された記憶位置に記録された少なくとも１つの多重化ホログラムをあらかじめ選択するステップと、
（ｂ）前記選択された多重化ホログラムの記録に使用される複数の平面多重化角度｛θｉ｝（ｉは整数）のうちの少なくとも１つをあらかじめ決定するステップと、
（ｃ）前記選択された多重化ホログラムの記録に使用される複数の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）のうちの少なくとも１つをあらかじめ決定するステップと、
（ｄ）前記一連の平面多重化角度｛θｉ｝および前記一連の方位角多重化角度｛φｊ｝からそれぞれθａおよびφｂを選択して、角度の組（θａ、φｂ）（ａおよびｂは整数）を選択するステップと、
（ｅ）参照ビームを前記選択されたデータ記憶位置に導くステップと、
を含み、
前記参照ビームは、非球面ミラーの少なくとも一部分から反射され、
記録媒体に入射する物体ビームの一部と記録媒体に入射する参照ビームの一部との間の角度はθａであり、
記録媒体に入射する参照ビームの一部は、前記選択された多重化ホログラムの記録に使用された物体ビームの光学軸によって形成される軸に対して、方位角φｂを有しており、
選択された多重化ホログラムの再生は、再生光学系によって多重化ホログラムからの回折パターンを検出器に伝達することを含み、
さらに、
（ｆ）異なる整数ａおよびｂについて、少なくとも１つの選択されたトラックに沿ったデータ記憶位置にすでに記録されている複数の選択された多重化ホログラムに対して、他の選択された多重化ホログラムを読み出すのに必要なステップと同様にステップ（ｅ）を繰り返し、前記光記録媒体のトラックに沿う選択された記憶位置に位置している複数の選択された多重化ホログラムを読み出すステップと、
を含む方法。
【請求項４９】
ホログラフィックによって記憶される情報を記録する装置であって、
記録媒体と、
非球面反射面の少なくとも一部分と、
少なくとも１つの追加の反射面と、
前記非球面反射面の少なくとも一部分または前記少なくとも１つの追加の反射面のうちの少なくとも一方を、第１軸を中心として回転させ、さらに前記第１軸とは別の直交する第２軸を中心として回転させる駆動機構と、
互いにコヒーレントである物体ビームおよび参照ビームを、それぞれの光学経路に沿って案内する手段と、
を備え、
物体ビームまたは参照ビームが、前記非球面反射面の少なくとも一部分から反射され、前記記録媒体内の記憶位置において、物体ビームおよび参照ビームが互いに交差して干渉パターンを形成する装置。
【請求項５０】
請求項４９において、前記非球面反射面の少なくとも一部分は楕円形反射面の一部分である装置。
【請求項５１】
請求項５０において、前記少なくとも１つの追加の反射面は、前記第１および第２軸を中心として別々に回転させることができる装置。
【請求項５２】
請求項５１において、前記追加の反射面を回転させる前記駆動機構は２次元ガルバノメータである装置。
【請求項５３】
請求項５１において、前記追加の反射面を回転させる前記駆動機構はＭＥＭＳ装置である装置。
【請求項５４】
請求項５１において、前記追加の反射面を回転させる前記駆動機構は、別個に制御される２つの１次元ガルバノメータを備えている装置。
【請求項５５】
請求項５１において、前記追加の反射面を回転させる前記駆動機構は、回転駆動機構に取り付けられた１次元ガルバノメータである装置。
【請求項５６】
請求項５１において、前記楕円形反射面の第１焦点が前記少なくとも１つの追加の反射面に位置しており、前記楕円形反射面の第２焦点が前記記録媒体の表面または内部に位置している装置。
【請求項５７】
請求項５６において、
物体ビームまたは参照ビームが、物体ビームまたは参照ビームを前記追加の反射面から反射させることによって前記楕円形反射面に導かれ、
前記追加の反射面は少なくとも１つの軸を中心として回転して、前記物体ビームまたは参照ビームを、前記楕円形反射面上で少なくとも約４５°の範囲の方位角の円弧にわたって偏向できる装置。
【請求項５８】
請求項５７において、
前記追加の反射面は少なくとも１つの軸を中心として回転して、前記物体ビームまたは参照ビームを、前記楕円形反射面上で少なくとも約９０°の範囲の方位角の円弧にわたって偏向できる装置。
【請求項５９】
請求項５７において、
前記追加の反射面は少なくとも１つの軸を中心として回転して、前記物体ビームまたは参照ビームを、前記楕円形反射面上で少なくとも約９０°以上で１８０°以下の範囲の方位角の円弧にわたって偏向できる装置。
【請求項６０】
請求項５７において、
前記追加の反射面は少なくとも１つの軸を中心として回転して、前記物体ビームまたは参照ビームを、前記楕円形反射面上で少なくとも約９０°以上で２７０°以下の範囲の方位角の円弧にわたって偏向できる装置。
【請求項６１】
請求項５７において、
前記追加の反射面は少なくとも１つの軸を中心として回転して、前記物体ビームまたは参照ビームを、前記楕円形反射面上の少なくとも約９０°以上で３６０°以下の範囲の方位角の円弧にわたって偏向できる装置。
【請求項６２】
請求項５７において、
前記追加の反射面は少なくとも１つの軸を中心として回転して、前記物体ビームまたは参照ビームを、前記楕円形反射面上で少なくとも約１８０°以上で３６０°以下の範囲の方位角の円弧にわたって偏向できる装置。
【請求項６３】
請求項５７において、前記追加の反射面は平面ミラーである装置。
【請求項６４】
請求項５７において、前記追加の反射面は湾曲した反射面である装置。
【請求項６５】
請求項５７において、前記追加の反射面は非球面の表面である装置。
【請求項６６】
請求項５７において、前記追加の反射面および前記記録媒体は互いに、（ａ）前記記録媒体の表面と平行で、（ｂ）前記楕円形反射面と交差する面から見て同じ側に配置されている装置。
【請求項６７】
請求項６６において、前記平面ミラーに入射する参照ビームの一部は、前記楕円形反射面の２つの焦点によって形成される軸と同軸である装置。
【請求項６８】
請求項６６において、前記平面ミラーに入射する参照ビームの一部は、前記楕円形反射面の２つの焦点によって形成される軸と同軸でない装置。
【請求項６９】
請求項５７において、前記追加の反射面および前記記録媒体は互いに、（ａ）前記記録媒体の表面と平行で、（ｂ）前記第１楕円形反射面と交差する面の異なる側に配置されている装置。
【請求項７０】
請求項５７において、さらに、第２の追加の反射面を有し、前記追加の反射面から反射された参照ビームは前記第２の追加の反射面に導かれる装置。
【請求項７１】
請求項５７において、さらに、第２非球面反射面を有し、前記楕円形反射面から反射された参照ビームは前記第２非球面反射面に導かれる装置。
【請求項７２】
ホログラフィックによって記憶される情報の読出しおよび／または書込みの装置であって、
ホログラムとして先に記録された情報を含む光記録媒体と、
非球面反射面の少なくとも一部分と、
少なくとも１つの追加の反射面と、
選択された少なくとも１つのホログラムを再生する再生光学系と、
前記選択された再生ホログラムを検出する検出器と、
前記非球面反射面の少なくとも一部分または前記少なくとも１つの追加の反射面のうちの少なくとも一方を、第１軸および前記第１軸とは別の直交する第２軸を中心として回転させる駆動機構と、
参照ビームを、参照ビームの光学経路に沿って案内する手段と、
備え、
前記参照ビームは、前記非球面反射面の少なくとも一部分から反射され、前記記録媒体内の選択された少なくとも１つの記憶位置に入射する装置。
【請求項７３】
請求項７２において、前記選択された多重化ホログラムの再生は、再生用光学系によって、前記選択された多重化ホログラムからの回折パターンを検出器に伝達することを含んでいる装置。
【請求項７４】
請求項７２において、さらに、
互いにコヒーレントである物体ビームおよび参照ビームを、それぞれの光学経路に沿って案内する手段を含んでいる装置。
【請求項７５】
請求項７４において、物体ビームまたは参照ビームが、前記非球面反射面の少なくとも一部分から反射され、前記記録媒体内の記憶位置において、物体ビームと参照ビームとが交差して干渉パターンを形成する装置。
【請求項７６】
光記録媒体を備える情報記憶装置であって、
前記媒体が複数のトラックを含み、
前記トラックのそれぞれが、複数のデータ記憶位置を有し、
前記記憶位置のそれぞれは、ホログラフによって記録された複数の画像を記憶し、
ホログラフによって記録されて各記憶位置に記憶される画像は、平面角多重化および／または方位角多重化されており、
前記データ記憶位置は、重なり合っておらず、ほぼ接触している情報記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００３年１月２１日付の米国特許仮出願第６０／４４１，１２２号の優先権を主張する。この仮出願は参照により本明細書に引用したものとする。
【背景技術】
【０００２】
体積ホログラムの重要な用途の１つはデジタル・データ記憶にある。体積ホログラムの３次元性は、ホログラムとしてのビットの記録が記憶媒体の体積全体にわたって広がり、体積ホログラムを大容量デジタル・データ記憶用途に適したものにすることを意味している。ビットのグループは、ページと呼ばれるビットの２次元アレイとして、符号化および復号できる。角度、空間角、シフト、波長、位相コード、および関連の方法などのさまざまな多重化方法を用いて、同一体積内または部分的に重なる体積内の同一部分に複数のページが記憶される。
【０００３】
適度な厚さの記録媒体にデータ・ページ・ホログラムを記録する、ペリストロフィック方式または方位角方式の多重化を使用することは、利用可能な角度幅を拡大するのに有効な方法である（ＣｕｒｔｉｓらのＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９巻、１３号、９９３〜９９４頁（１９９４年）を参照されたい）。この方法においては、選択されたホログラムの再生像のみが検出器画像平面上に画像化される一方で、選択されなかったすべてのホログラムの再生像を完全に検出器の視野の外に回転させることができる。このようにして、再生ホログラムが、画像平面において空間的に分離される。通常は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ検出器が使用される。
【０００４】
フーリエ平面ホログラムにおける空間分離のために必要とされる回転ｄφは、近似的に、式（１）によって与えられる（ＣｕｒｔｉｓらのＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９巻、１３号、９９３頁（１９９４年）を参照されたい）。
2006517304.tif 000003
ここで、Ｎは検出器の辺当たりの画素数であり、δは画素ピッチであり、Ｆはレンズの焦点距離であり、θｒｅｆおよびθｏｂｊは、それぞれ記録媒体の表面の法線に対する参照ビームおよび物体ビームの入射角である。像平面ホログラムについては、空間分離のために必要とされる回転ｄφはかなり小さく、式（２）によって与えられる（ＣｕｒｔｉｓらのＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９巻、１３号、９９３頁（１９９４年）を参照されたい）。
2006517304.tif 000004
ここで、λは結像光の波長であり、δは画像内の最高空間周波数である。
【０００５】
一般に、いずれのホログラフィック・データ記憶システムにも３種類のノイズ、すなわちページ間ノイズ、ページ内ノイズ、および記録媒体からの散乱光によるノイズが存在する。ページ間ノイズは、異なるデータ・ページが読み出される間に、データ・ページからの光が回折されるときに生じる。ページ内ノイズは、ある画素からの光が、読み出されている同一データ・ページの別の画素の強度に影響を与えることに起因する。ページ内ノイズには、通常の回折および収差の影響が含まれるが、スペックル多重化に固有のゴースト再生など、他の要因も含まれる。ページ間およびページ内ノイズの性質および量は、データ・ページの記録および再生に使用される多重化方法および画像化システムに依存する。
【０００６】
角度多重化においては、参照ビームの所定位置において読み出されるページを決定するメカニズムは、ブラッグ・ミスマッチ（Bragg mismatch）である。したがって、所定のホログラムの平面波などの参照ビームの入射角度は、同一媒体中で多重化される他のホログラムの参照ビームの入射角度から、ブラッグ角選択性（Bragg angle selectivity）Δθよりも大きく離れていなければならない。この量Δθは、格子ベクトルの方向（すなわち、ホログラムを形成する干渉縞の方向および間隔）、およびホログラフィック媒体の厚さによって決まる。したがって、同一データ・ページ内のそれぞれの画素は、それらがホログラム上のわずかに異なる干渉縞パターンに相当するため、異なるΔθを有している。異なるデータ・ページが読み出されるとき、別のデータ・ページからの画素は異なる量でブラッグ・ミスマッチしている。したがって、ある１つのデータ・ページのすべての画素を、別のデータ・ページのブラッグ・ヌル（Bragg null）に配置することは不可能である。これにより、ページ間クロストーク・ノイズが発生する（回折および収差による角度多重化の場合は、ページ内ノイズ）。ただし、再生ホログラムが、方位角多重化を使用して画像平面内で空間的に分離される場合、ページ間クロストークの程度は、角度多重化において観測されるページ間クロストークよりも軽減される。多数のホログラムを多重化する場合に一般的である非減衰の参照ビーム近似においては、方位角多重化されたホログラムの一部からの同時回折が生じる。しかし、これは信号の損失がわずかであるため、個々のいずれのホログラムの信号対雑音比（ＳＮＲ）にも影響を与えない。ホログラフィックによって記録される画像の記憶密度を一定に保つと同時に、記録画像間のクロストークを低減する１つの方法は、より厚さの厚い記録媒体を使用し、ホログラムを角度多重化または平面多重化によって記録することである。ただし、厚さによって体積散乱が大きくなるため、その材料について得られるダイナミック・レンジが低下する。
【０００７】
情報密度を高める魅力的な方法は、角度多重化と方位角多重化を組み合わせることである。この組み合わせは、入射物体（信号）ビームおよび参照ビーム間の角度として定義される特定のビーム間角度における記録において、ブラッグ平面を約１８０°にわたって徐々に回転させることによって得られる。この方法は、光学系の最大角度幅を得るのに特に有効である。この方法により、角度多重化によるブラッグ選択性を、特定のビーム間角度についてのブラッグ平面回転と組み合わせることができる。さらに、この方式の組み合わせ多重化により制約要因が変化するため、情報記憶密度を、角度幅によって制限される情報記憶密度から記録媒体のダイナミック・レンジによって制限される情報記憶密度まで増加させることができる。最後に、この組み合わせ多重化方法は、さらに、記録媒体の移動により空間多重化と組み合わせることができる。
【０００８】
以上説明した方位角多重化、または角度多重化と方位角多重化の組み合わせの実施例は、物体ビームの光学軸を中心とする記録材料の回転、物体ビームおよび参照ビームの回転、または参照ビームが物体ビームの周囲に同心に配置されている物体ビームおよび参照ビームについての同軸式画像化形態の一部である参照ビームの回転を利用する。後者の実施例は、物体ビームに対する内側領域と参照ビームに対する外側環状領域とを備えるレンズ系を有する。通常、これらの実施例においては、参照ビームを放射するレンズの開口数（ＮＡ）は、物体ビームを放射するレンズの開口数の約２倍である。これらの実施例は技術的に複雑であって、製造が困難であり、したがってコストが高く大量生産に適していない。
【０００９】
したがって、高い記録密度を達成し、かつ大量生産のホログラフィック・ドライブにおける使用に適する、光学ピックアップ・ヘッドなどの読出し／書込み複合多重化装置に関して、小型で、技術的に簡単で安価な設計の必要性が存在する。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、多重化デジタル・ページ方式のホログラムを記録および読み出す方法および装置に関する。
【００１１】
１つの実施形態において、本発明は多重化された少なくとも２つのホログラムを記録する方法である。この方法は、物体ビームまたは参照ビームを第１非球面反射面の少なくとも一部分から反射させるステップ、ならびに選択された記憶位置で記録媒体に入射する参照ビームの一部と選択された記憶位置で記録媒体に入射する物体ビームの一部のうちの少なくとも一方を、記録媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部の光路間の角度を維持しつつ、記憶媒体に入射する、前記物体ビームの一部および前記参照ビームの一部の各光学軸によって形成される平面内に位置する軸を中心として、選択された方位角だけ回転させるステップを有している。回転の軸は、記録媒体における物体ビームと参照ビームとの交差によって画定される平面を通過する。物体ビームおよび参照ビームは、コヒーレントな光源によって生成できる。物体ビームと参照ビームとが交差し、記録媒体内の選択された記憶位置において物体ビームと参照ビームとの交差によって画定される平面に干渉パターンが形成され、これにより選択された記憶位置に第１ホログラムが記録され、前記回転の後に選択された記憶位置に第２ホログラムが記録される。
【００１２】
別の実施形態においては、本発明は、方位角で多重化されたホログラムを光記録媒体に記録する方法であって、（ａ）一連の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）をあらかじめ決定するステップ、（ｂ）前記一連の方位角多重化角度｛φｊ｝から角度φａ（ａは整数）を選択するステップ、（ｃ）互いにコヒーレントである物体ビームおよび参照ビームを、光記録媒体上の選択されたトラックに沿って位置している選択されたデータ記憶位置に導くステップ、（ｄ）選択された複数のデータ記憶位置のそれぞれについてステップ（ｃ）を繰り返すことによって、前記光記録媒体の前記選択されたトラックに沿って位置する選択された記憶位置に複数のホログラムを記録するステップ、および（ｅ）別の整数ａの角度φについてステップ（ｃ）〜（ｄ）を繰り返し、後続のホログラムを、先に記録された複数のホログラムによって利用された各記憶位置を使用して前記選択されたトラックに記録するステップを含んでいる。参照ビームは、非球面ミラーの少なくとも一部分から反射される。この方法の動作の際に、記録媒体に入射する参照ビームの一部は、記録媒体に入射する物体ビームの一部の光学軸によって形成される軸に対して、方位角φａを有している。
【００１３】
別の実施形態においては、本発明は、方位角および角度によって多重化されたホログラムを光記録媒体に記録する方法であって、（ａ）一連の平面多重化角度｛θｉ｝（ｉは整数）をあらかじめ決定するステップ、（ｂ）一連の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）をあらかじめ決定するステップ、（ｃ）前記一連の平面多重化角度｛θｉ｝および前記一連の方位角多重化角度｛φｊ｝からそれぞれθａおよびφｂを独立に選択して、角度の組（θａ、φｂ）（ａおよびｂは整数）を選択するステップ、および（ｄ）互いにコヒーレントである物体ビームおよび参照ビームを、光記録媒体上の選択されたトラックに沿って位置しているデータ記憶位置に導くステップを有している。この方法の動作の際、参照ビームは非球面ミラーの少なくとも一部分から反射され、記録媒体に入射する物体ビームおよび参照ビームの一部の間の角度はθａであり、前記記録媒体に入射する参照ビームの一部は、記録媒体に入射する物体ビームの一部の光学軸によって形成される軸に対して、方位角φｂを有している。さらにこの方法は、（ｅ）選択されたトラックに沿って位置する複数のデータ記憶位置についてステップ（ｄ）を繰り返し、複数のホログラムのそれぞれを、光記録媒体上の選択されたトラックに沿った記憶位置に記録するステップ、および（ｆ）異なる整数ａおよびｂについてステップ（ｃ）〜（ｅ）を繰り返し、後続のホログラムを、先に記録された複数のホログラムによって利用された各記憶位置を使用して、前記選択されたトラックに沿って記録するステップを含んでいる。
【００１４】
別の実施形態においては、本発明は、方位角および角度多重化され、光記録媒体に記録されたホログラムを読み出す方法であって、（ａ）光記録媒体内の記録された記憶位置のうち、選択されたトラックに沿って位置する選択された記憶位置に記録された少なくとも１つの多重化ホログラムをあらかじめ選択するステップ、（ｂ）前記選択された多重化ホログラムを記録するのに使用される複数の平面多重化角度｛θｉ｝（ｉは整数）のうちの少なくとも１つをあらかじめ決定するステップ、（ｃ）前記選択された多重化ホログラムを記録するのに使用される複数の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）のうちの少なくとも１つをあらかじめ決定するステップ、（ｄ）前記一連の平面多重化角度｛θｉ｝および前記一連の方位角多重化角度｛φｊ｝からそれぞれθａおよびφｂを選択して、角度の組（θａ、φｂ）（ａおよびｂは整数）を選択するステップ、（ｅ）参照ビームを、前記選択されたデータ記憶位置に導くステップ、および（ｆ）異なる整数ａおよびｂについて、少なくとも１つの選択されたトラックに沿ったデータ記憶位置に先に記録されている複数の選択された多重化ホログラムに対して、他の選択された多重化ホログラムの読出しに必要とされるのと同様にステップ（ｅ）を繰り返すことにより、前記光記録媒体のトラックに沿う選択された記憶位置に位置している複数の選択された多重化ホログラムを読み出すステップ含んでいる。この方法を実行する際、参照ビームは非球面ミラーの少なくとも一部分から反射され、選択された記億位置において記録媒体に入射する参照ビームの一部と前記選択された記億位置において記録媒体に入射する物体ビームの一部との間の角度はθａであり、記録媒体に入射する参照ビームの前記一部は、前記選択された多重化ホログラムを記録するのに使用された物体ビームの光学軸によって形成される軸に対して方位角φｂを有しており、選択された多重化ホログラムの再生は、再生光学系により多重化ホログラムからの回折パターンを検出器に伝達することを含む。
【００１５】
別の実施形態においては、本発明は、ホログラフィックにより記憶される情報を記録する装置であって、この装置は、記録媒体と、非球面反射面の少なくとも一部分と、少なくとも１つの追加の反射面と、前記非球面反射面の少なくとも一部分または前記少なくとも１つの追加の反射面のうちの少なくとも一方を、第１軸および第１軸とは別の直交する第２軸を中心として回転させる駆動機構と、互いにコヒーレントである物体ビームおよび参照ビームを、それぞれの光学経路に沿って案内する手段とを有している。物体ビームまたは参照ビームは、非球面反射面の少なくとも一部分から反射され、記録媒体内の記憶位置において、物体ビームおよび参照ビームが互いに交差して干渉パターンを形成する。
【００１６】
別の実施形態においては、本発明は、光記録媒体に記録された方位角および角度多重化ホログラムを読み出す方法である。この方法は、（ａ）光記録媒体内の記録された記憶位置のうち、選択されたトラックに沿う選択された記憶位置に記録された少なくとも１つの多重化ホログラムをあらかじめ選択するステップ、（ｂ）前記選択された多重化ホログラムの記録に使用される複数の方位角多重化角度｛φｊ｝（ｊは整数）の少なくとも１つをあらかじめ決定するステップ、（ｃ）前記一連の方位角多重化角度｛φｊ｝から角度｛φａ｝（ａは整数）を選択するステップ、および（ｄ）参照ビームを、前記選択されたデータ記憶位置に導くステップを有する。参照ビームは非球面ミラーの少なくとも一部分で反射される。記録媒体に入射する参照ビームの一部は、前記選択された多重化ホログラムを記録するのに使用された物体ビームの光学軸によって形成される軸に対して方位角φｂを有している。選択された多重化ホログラムの再生は、再生光学系により多重化ホログラムからの回折パターンを検出器に伝達することを含む。さらにこのステップは、別の整数ａについて、少なくとも１つの選択されたトラックに沿うデータ記憶位置に先に記録されている複数の選択された多重化ホログラムに対して、他の選択された多重化ホログラムの読出しに必要とされるのと同様にステップ（ｄ）を繰り返すことにより、前記光記録媒体のトラックに沿う選択された記憶位置に位置している複数の選択された多重化ホログラムを読み出すことを含んでいる。
【００１７】
別の実施形態においては、本発明は、ホログラフィックにより記憶される情報の読出しおよび／または書込みの装置であって、この装置は、ホログラムとして先に書き込まれた情報を含む光記録媒体と、非球面反射面の少なくとも一部分と、少なくとも１つの追加の反射面と、選択された少なくとも１つのホログラムを再生する再生光学系と、前記選択された再生ホログラムを検出する検出器と、前記非球面反射面の少なくとも一部分または前記少なくとも１つの追加の反射面のうちの少なくとも一方を、第１軸および第１軸とは別の直交する第２軸を中心として回転させる駆動機構と、参照ビームを参照ビームの光学経路に沿って案内する手段とを有する。参照ビームは前記非球面反射面の少なくとも一部分から反射され、前記記録媒体内の選択された少なくとも１つの記憶位置に入射する。
【００１８】
別の実施形態においては、本発明は光記録媒体を有する情報記憶装置である。記録媒体は複数のトラックを含み、各トラックは複数のデータ記憶位置を有し、各記憶位置はホログラフによって記録された複数の画像を記憶している。ホログラフによって記録されて各記憶位置に記憶される画像は、平面角多重化および方位角多重化されており、データ記憶位置は重ならず、ほぼ接触している。
【００１９】
本発明の方法および装置は、有利には、ディスクまたはカードなどのホログラフィック媒体に書き込みを行ない、および／またはディスクまたはカードなどのホログラフィック媒体から読み出しを行なうホログラフィック・ドライブ・システムのための小型設計された光ピックアップ・ヘッドに組み込むことができる。詳細には、好ましい実施形態においては、本発明の装置は、方位角多重化された複数の画像を、最大約９０°、好ましくは約１８０°、より好ましくは２７０°、さらに好ましくは３６０°の円弧を合計した角度の範囲にわたって、角度的に分離して記録するように動作する。このようにして、本発明は、平面角多重化によって得られる多重化数以上に多重化数を増やすことができる。
【００２０】
本発明の方法および装置は、有利には、光学アセンブリが光ドライブに一体化されているシステムにおいて、再生ホログラムの信号対雑音比（ＳＮＲ）へのページ間クロストークの影響を低減する。これは、生のビット誤り率（ＢＥＲ）の改善、エラー訂正コード手段によって訂正される前の再生ホログラムに記録されたエラーの数の改善、および特定のユーザ情報密度について必要とされるエラー訂正コードの実行に要求されるオーバヘッドなど、データ・オーバヘッド量の縮小という効果を有する。
【００２１】
さらに、本発明の方法および装置は、物体ビームの領域と、この物体ビームの領域を同軸に囲む参照ビーム用の高開口数を有する環状の外側領域とを含むレンズ系を必要とすることなく、物体ビームおよび参照ビームについて同軸型の画像化形態の使用を可能にする。
【００２２】
本発明はさらに、光重合記録媒体における多重化記録の照射時間のスケジュールに関しても好都合である。好ましくは、トラックに沿って通過するごとに、全記録について、1つのみの、つまり互いに異なる照射時間を使用する。さらに、記録された各ホログラムは、好ましくは、同一場所への記録の各記憶位置に対応するデータ・シリンダの直径全体にわたって、均一な記録感度を有することができる。これに比べ、シフト多重化または空間多重化においては、記録に使用されるトラックに沿って進行するスポット径の前縁とこのスポットの後縁との間に現れる、記録感度のグレー階調が発生する。
【００２３】
本発明の前述およびその他の目的、特徴および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明においては、非球面の反射体を使用して、参照ビームまたは物体ビームをコヒーレント光源から記録媒体内の記憶位置に導く。
【００２５】
参照ビームおよび物体ビームの光を生成するコヒーレント光源が設けられる。空間光変調器（ＳＬＭ）などのパターン・エンコーダを設けて、物体ビームに１または複数のデータ・パターンを与える。ＳＬＭは、液晶表示器、変形可能なミラー、光磁気デバイス等である。
【００２６】
さらに、物体ビーム光学系が設けられ、パターン・エンコーダを使用して生成した物体ビームを媒体内の選択された記憶位置に導く。記録の際には、物体ビームと参照ビームとが交差し、前記記憶位置において実質的に重なる。記録媒体内の選択された位置において互いにコヒーレントである参照ビームと物体ビームがこのように交差することによって、干渉パターンが形成され、交差面が画定される。
【００２７】
制御システムを備えることにより、参照ビーム光学系が参照ビームを、物体ビーム光学系が物体ビームを、どちらもコヒーレントな光源から記録媒体内の複数の記憶位置に導き、ビームが回転して方位角多重化を実現できるようにしている。さらに、非球面反射体を利用して、平面角多重化を独立して実現し、あるいはより好ましくは方位角多重化と平面角多重化の組み合わせを実現できる。好ましい実施形態においては、この非球面の反射体は、楕円反射体素子である。
【００２８】
例えば、回転または平行移動できる記録媒体を備えることにより、複数の記憶位置にアクセスできる。書込みの際、記録媒体内で、変調された（パターン符号化された）物体ビームが参照ビームと干渉し、干渉パターンが生成される。この干渉パターンは変調された物体ビームの情報を含む。記録媒体は、例えば、ディスクまたはカードであってもよく、あるいは他の適切な形状要素であってもよい。
【００２９】
さらに制御システムを備えることにより、コヒーレントな光源からの照射、媒体の移動、パターンの符号化、物体ビームの位置決めおよび位置合わせ、参照ビームの選択、位置決めおよび位置合わせ、偏光方向の変更、データ・ページ検出器のフレーム・レート、データ・ページ・ホログラムの書き込み、再生されたデータ・ページの読み出し、ならびにホログラフィック・ドライブ装置の動作において必要な他の事象のタイミングを同期化する。
【００３０】
記録されたホログラフィック画像の読出しを実行するため、さらに検出器を備えることにより、制御システムが参照ビームについて所望の方向を選択したとき、再生ホログラムが読出し光学系によって、この検出器上に画像化される。
【００３１】
本発明の実施形態は、１つまたは複数の非球面反射面を使用できる。本明細書において、用語「非球面反射面」は、表面の形状が球面ではない反射面を意味する。非球面ミラーの球面からの偏りは小さくてもよく、あるいは大きくてもよく、「サグ」として測定することができる。円錐曲線表面（例えば、楕円、放物線、または双曲線）である非球面の場合について、表面のサグは
2006517304.tif 000005
と表すことができ、ここで、ｃは曲率であって１／Ｒに等しく、Ｒは曲率の基礎円半径であり、ｒは動径座標であって座標の原点は光学軸にあり、ｋは円錐定数である。楕円形表面の場合には、ｋは０〜−１の範囲をとることができる。
【００３２】
非球面表面は、例えば２つの焦点を有する楕円形表面である。このような表面は、それ自体の焦点の１つを通過する光を、他方の焦点の方向に偏向できる。有利には、この特性により、平面角多重化に使用される任意の角度θに対し、任意の方位角φが選択可能になる。これに限られるわけではないが、このような非球面反射面の実施形態の非限定の例は、軸上に中心を有する凹状の楕円形反射体素子である。
【００３３】
本発明の１つの実施形態は、透過型ホログラム記録形態について図１Ａに示されている。
【００３４】
図１を参照すると、光源（レーザ）からのレーザ・ビーム１がビーム・スプリッタＢＳに導かれ、そこで物体ビーム２と参照ビーム３に分割される。
【００３５】
物体ビーム２は、ミラーＭ２で案内され、ビーム整形光学系Ｌ２によってビーム拡大、平行化、およびサイズ調節がなされ、ミラーＭ３によって空間光モジュレータＳＬＭを通って偏光素子Ｌ４まで案内され、偏光素子Ｌ４において、偏光が参照ビーム３の偏光と一致するように制御される。ビーム整形光学系Ｌ３を通過後、物体ビーム２は記録媒体４に導かれる。
【００３６】
参照ビーム３は、ビーム整形光学系Ｌ１によって偏光、ビーム拡大、平行化、およびサイズ調節がなされ、次いで、軸上に中心を有する凹状の楕円形反射体素子Ｍ４（断面で図示されている）の焦点のうちの近い方に位置している第１ミラーＭ１上の位置で、第１ミラーＭ１から反射される。ここで図１Ｂを参照すると、ミラーＭ１は、駆動機構５を使用することによって、第１軸ｘを中心として、所定の角度αの範囲にわたって回転または傾斜させることができ、これとは独立に、軸ｘと直交する第２軸ｙを中心として、所定の角度βの範囲にわたって回転または傾斜させることができる。したがって、ミラーＭ１の各回転または傾斜位置において、楕円形ミラーＭ４からの参照ビームの反射経路３ａ、３ｂ、３ｃ、…、３ｎが生成され、各経路は、物体ビーム２と交差する反射体Ｍ４の第２焦点（記憶位置（図２において符号６が付されている）において記録媒体４の表面または表面の近傍に位置している）で交差する。
【００３７】
１つの実施形態においては、駆動機構は２次元ガルバノメータであって、互いに直交する２つの軸を中心として参照ビームの方向を変更するように動作する。本明細書において、用語「ガルバノメータ」は、専用に作られ、あるいは市場でケンブリッジ・テクノロジ社（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．）（マサチューセッツ州ケンブリッジ）およびジーエスアイ・ルモニクス社（ＧＳＩ  Ｌｕｍｏｎｉｃｓ）（マサチューセッツ州ベッドフォード）などの販売元から入手できるガルバノメータ光学スキャナを指す。これらのガルバノメータ光学スキャナは、永久磁石モータの原理で動作し、すなわち、永久磁石とワイヤ・コイルを通って流れる電流によって発生する磁界とが相互作用して、一対の軸受によって吊られているアクチュエータのロータにトルクと力を発生させる。ロータは光学ミラーに取り付けられ、このようにして、ワイヤ・コイルを通って流れる電流を制御することによって、ロータに加わる力を制御してミラーの回転を制御できる。
【００３８】
別の実施形態においては、２Ｄガルバノメータの代わりに、ルーセント／アギア社（Ｌｕｃｅｎｔ／Ａｇｅｒｅ）によってウェーブスプリッタ（ＷａｖｅＳｐｌｉｔｔｅｒ）自由空間光学スイッチ製品の主要部品として開発されているものなど、２次元ＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）反射面を用いることができる。
【００３９】
別の実施形態においては、参照ビーム３を導く駆動機構は、独立して制御される２つの１次元ガルバノメータであり、互いに直交する２つの軸を中心として参照ビーム３を偏向するように動作する。さらに別の実施形態においては、参照ビーム３を導く駆動機構は別の回転駆動機構に取り付けられた１次元ガルバノメータであり、この場合、駆動機構は、１次元ガルバノメータによって与えられる回転軸と直交する軸を中心として参照ビームの方向を変えるように動作する。別の実施形態においては、駆動機構は直線駆動ねじまたはステップ・モータとすることができる。
【００４０】
図１Ｂを参照すると、ミラーＭ１の第１回転軸ｘは、例えば、記録媒体の表面とほぼ平行であってもよい。角度は、例えば約＋／−５°から＋／−２０°以上の範囲で徐々に増加させることができる。さらに、Ｍ１を駆動機構によって第１軸と直交する第２軸を中心として、独立に回転させることができる。これに限られるわけではないが、図１Ａに示した非限定の例では、さらに第２軸ｙを、物体ビーム光学系Ｌ３の光学軸７と同一線上に整列させている。好ましい実施形態においては、Ｍ１を両方の軸のそれぞれを中心として独立して傾けることによって、回転させることができる。
【００４１】
記録された方位角多重化画像は、０°〜３６０°の間の任意の角度であり、例えば総計で少なくとも約９０°となり、好ましくは少なくとも約１８０°に、より好ましくは少なくとも約２７０°に、さらに好ましくは少なくとも約３６０°になる方位角に対応した位置を占めることができる。図１Ａを参照すると、軸ｙを中心とするミラーＭ１の回転によって参照ビーム３を凹状の楕円形反射体Ｍ４の内表面の方向に向けることで、各平面多重角θ（軸ｘを中心としてミラーＭ１を回転させて制御される）において、参照ビーム３ａ、３ｂ、…、３ｎにより、Ｍ４の表面上を、好ましくは少なくとも約πラジアンの円弧を描いて掃引できるようにする。
【００４２】
本発明では、参照ビームを平面ビーム、発散ビームまたは集束ビームとしてもよい。本発明はさらに、反射型ホログラムの読出しおよび書込みに使用することも可能である。反射ホログラムの記録および読出しを達成するため、楕円反射面の配置は、反射データ・ページ・ホログラムの記録および読出しに関して望まれるとおり、物体ビームおよび参照ビームが互いに反対の方向から媒体に入射するように配置される。
【００４３】
図１Ａはまた、水平偏光された光の方向（矢印８ａ〜８ｄ）を参照ビーム３の経路に沿って示しており、さらに物体ビーム２については矢印９で示している。本発明は、参照ビームおよび物体ビームの水平偏光の方向がホログラフィック記録のために最適に整列され、これにより、透過における各ホログラフィック記録動作について実質的にｓ偏光が達成されることを意図している。偏光素子Ｌ４（例えば位相差板または電気光学結晶などの光学素子であってよい）を備えることにより、Ｍ１の回転によって得られる回転と一致するようにＬ４を物体ビーム２の光学軸を中心として回転させることによって、参照ビーム３および物体ビーム２の整列したｓ偏光の光の生成が達成される。位相差板は、物体ビーム２の光学軸（図１Ａにおいては、光学軸７と一致する）に対して直角を向いている。
【００４４】
１つの実施形態においては、本発明は、方位角および角度多重化されたホログラムを、光記録媒体に記録する方法である。好ましい実施形態においては、図２に示すとおり、記憶位置６は、トラック１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…に沿ってほぼ接触した領域である。この実施形態においては、ほぼ接触している記憶位置６、または重ならず、接触していない記憶位置６を使用して、所定のトラック（例えば、トラック１０ａ）に沿った第１通過の間に、ホログラムを記録する。これら記録されたホログラムのそれぞれは、平面多重化角度θおよび方位角多重化角度φについて、同一組み合わせを有することができ、あるいはそれぞれが異なっていてもよく、あるいは一部が異なっていてもよい。
【００４５】
同一トラックに沿った第２通過の間に、第１通過において記録が行なわれた記憶位置のそれぞれと同じ位置に記録を行なうため、θとφについて、このトラックに沿った第１通過において使用された第１の組み合わせと異なる別の組み合わせが使用される。この第２の角度の組み合わせを使用して、トラック上の記憶位置に第２の「層」を記録する。１つの実施形態においては、記録媒体の角速度がレーザ照射の繰返し速度に比べて速い場合、トラックに記録される記憶位置の第１の組は、記憶位置の直径の整数倍まで間隔を空けることができる。この実施形態においては、このトラックに沿った第２の後続の通過において、このトラックに沿った第２の後続の通過において記録が行なわれる記憶位置が、先の通過における隙間の空白領域に位置するように、記録を実行できる。１つのトラックについて隙間の空白記憶位置のすべてが埋め尽くされたとき、このトラックに沿った後続の通過の間に、それら記憶位置と同一場所への多重化を実行して、第２、第３、…、第ｍの層を記録できる。同様に、第２、第３、…、第ｍの層を記録するため、同一場所への多重化を、最初に記録された記憶位置において、トラックに沿った後続の通過の際に実行できる。いずれの場合においても、トラックの各記憶位置における後続の同一場所へのそれぞれの記録（それぞれの層）の記録時間について、同一照射スケジュールを使用することができる。この方法は、シフト多重化における記録条件と異なり、記憶位置の全直径がほぼ同一記録感度を示すため、好都合である。さらに、記憶位置に記録される第１、第２、第３、…、第ｍの層のそれぞれについて、照射時間が異なっていてもよいが、１つの記録層についての照射時間は、トラックの記憶位置への各記録動作について同一でなければならない。1つの実施形態においては、サーボ方法のタイミング要件は、例えば、物体ビームの光学軸および参照ビームの角度が基準角度または基準平面に対して整列させられ、また媒体内の選択された記憶位置上のヘッドの位置に対して照射動作の時間が決定され、さらに照射時間および角度の組み合わせ（θ、φ）が、トラックに沿った各記憶位置に同一層が記録されるまでは、トラックに沿った各通過について同一である、ことが望ましい。
【００４６】
図２は、ディスク媒体にトラック１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…などのグループで配置された記録データの記憶位置の配置についての１つの実施形態の概略図を示している。このようなトラックは、例えば同心、渦巻き、または他の適切な構成に配置して、データ記憶位置６のそれぞれが、同一位置に多重化されたＭ個のホログラムで構成される接触領域を形成するようにできる。
【００４７】
米国特許第５，４８１，５２３号に記載されているようなガントリ式の構成を、フーリエ変換読み書きレンズ対を有する光学ヘッドを動かすのに利用して、半径の異なる複数のトラックに沿った記憶位置配置にアクセスできる。この米国特許出願は、参照により本明細書に引用したものとする。米国特許第５，５６６，３８７号に記載されているダイアモンド状に詰め込まれた配置など、記憶位置の他の配置も考えることができる。この米国特許出願は参照により本明細書に引用したものとする。
【００４８】
さらに、回転スイングアーム・アクチュエータ式機構を使用して、データ記憶位置の特定の配置を、異なる半径位置にある記憶位置へのアクセスに適するようにできる。図２の点線１１ａおよび１１ｂは、異なる半径位置にある記憶位置にアクセスするためにスイングアーム装置によってなされる掃引運動の方向を概略的に示している。
【００４９】
一方、選択された記憶位置が、第１データ記憶位置の直径の数分の１に等しい距離だけシフトされた場合、新たな方位角φを選択するＭ１の回転または傾斜が、空間多重化と方位角多重化を組み合わせたシフト−方位角多重化を実現する。
【００５０】
図１Ｂを参照すると、ミラーＭ１が、特定のデータ記憶位置６（図２）における先の記録動作におけるミラーＭ１の位置に対して傾斜し、新しい角度αを選択し、次いで同一データ記憶位置６に記録する場合、同一平面の相互作用において平面角（ここでは、ビーム間角度も）θ（図１Ａ参照）が変更され、同一位置への平面角多重化が達成される。
【００５１】
一方、選択された記憶位置が、第１データ記憶位置の直径の数分の１に等しい距離だけシフトされた場合、平面多重化角度θを変化させるＭ１の回転または傾斜が、空間多重化と平面角多重化を組み合わせたシフト−平面角多重化を実現する。
【００５２】
図３は、本発明の装置の別の実施形態を示している。この構成においては、レーザ光源（図示されていない）からの平行ビーム１が、ビーム・スプリッタＢＳ２で分割されている。
【００５３】
図３を参照すると、物体ビーム２がミラーＭ１２で導かれ、次に光学素子Ｌ５で偏向され、ここでビーム整形光学系によってビーム拡大、平行化、およびサイズ調節がおこなわれ、空間光モジュレータＳＬＭ（図示されていない）を通って偏光素子（図示されていない）まで案内され、偏光素子において、その偏光が参照ビーム３の偏光と一致するように制御される。次に、物体ビーム２は記録媒体４に導かれる。
【００５４】
参照ビーム３は、物体ビーム２と重なるようビームのサイズを変更する機能を実行する参照ビームの光学素子Ｌ１１によって、整形および平行化される。ミラー１２により、参照ビーム３は記録媒体４の表面とほぼ平行な経路に偏向され、次いで、ミラー１３によって、中心合わせされた凹状の楕円形反射面Ｍ１４の中心軸１４に沿うように偏向され、反射面Ｍ１４の上部の孔１５を通って導かれる。
【００５５】
参照ビーム３がビーム・スプリッタ素子ＢＳ２に入射した後、参照ビーム３を例えば偏光、平行化、または整形できる他の光学配置、あるいは任意の組み合わせも考えられる。
【００５６】
図３を参照すると、参照ビーム３は回転する追加の反射面Ｍ１１から反射される。Ｍ１１が楕円形の反射面Ｍ１４の第１焦点Ｆ１に位置するのに対し、Ｍ１４の第２焦点は記録媒体４の表面または内部に位置する。直交する２つの直交軸を中心とする回転によってＭ１１を制御して、方位角φおよび平面角θを選択する方法は、図１Ａおよび１Ｂを参照してすでに説明した方法と同様である。図３に示した実施形態においては、Ｍ１１が参照ビーム３の方向を凹状の（反射ビーム３ａを生成する）楕円形反射体Ｍ１４の内表面の方に偏向し、各平面多重角θ（軸ｘを中心としてミラーＭ１１を回転させることによって制御される：図１Ｂ参照）について、偏向された参照ビーム３ａによって、好ましくは少なくとも約πラジアンの円弧をＭ１４の表面に描くように掃引する。このようにして、Ｍ１１の方位角位置または平面角位置のそれぞれが、Ｍ１４から反射される参照ビーム経路を生成し、この経路が、物体ビーム２の交差と一致する記憶位置（図２において符号６が付されている）において記録媒体４の表面と交差する。
【００５７】
図４Ａには、本発明の装置および方法のさらに別の実施形態が示されている。詳細には、図４Ａの実施形態では、楕円形反射面の２つの焦点に位置する素子、すなわち追加の反射面１０９および記録媒体１１６が互いに、（ａ）記録媒体１１６の表面と平行であり、（ｂ）楕円形反射面１１５と交差する面の異なる側に位置しているのに対し、図１Ａおよび３の実施形態では、反射面Ｍ１および記録媒体４は、そのような面から見て同じ側に位置している点で、図４Ａの実施形態は図１Ａおよび３の実施形態と異なっている。
【００５８】
図４Ａは、本発明の１つの実施形態を示しており、ホログラフィック・データ記憶システム（ＨＤＳＳ）が非球面反射体１１５を組み込んでおり、この反射体は、ガルバノメータ制御されるミラー１０９からの光学ビーム（参照ビーム１１３）を導いて、参照ビーム１１３が、ホログラフィック媒体１１６の所定の記憶位置１１８において物体ビーム１２５と一致するようにする。図４Ａを参照すると、例えばレーザなどの高度にコヒーレントな（すなわち、媒体面１１７において干渉縞が生成される）光源１００が、プログラム可能な偏光回転体１２６に入射する偏光ビーム１０１を放射する。この偏光回転体１２６は入射偏光を回転させ、偏光ビーム・スプリッタ１０２を使用して光ビーム１０１を２つのビーム１０３および１０４に分割し、前記ビーム１０３および１０４間の出力の比が所定の設定値になるように作動する。図４Ａの例では、ビーム１０４は参照ビームと呼ばれ、ビーム１０３は物体ビームと呼ばれる。図示のとおり、参照ビーム１０４は、平面フォールド・ミラー１０５に入射し、さらにプログラム可能な第２偏光回転体１０６に入射する。一方で、物体ビームの経路にはプログラム可能な第３の偏光回転体１１９が存在する。好ましくは、偏光回転体１０６および１１９を利用して、媒体面１１７において互いに干渉する参照ビームおよび物体ビームの偏光の方向がほぼ共直線となるようにし、得られるコヒーレント干渉の縞の視認性が最大となるようにする。
【００５９】
図４Ａに概略的に示したＨＤＳＳは、平面角多重化および方位角多重化の両者を実現できるものである。ただし、平面角多重化のみを使用する場合は、プログラム可能な偏光回転体１０６を取り除き、所定の位置に偏光回転体１１９だけを配置して、参照ビームと物体ビームとが媒体面１１７において共直線の偏光ベクトルを有するようにすることにより、前記参照ビームおよび物体ビームによって生成される干渉場の縞の最大の視認性を実現できる。
【００６０】
プログラム可能な偏光回転体は、例えば、回転台に取り付けられた位相差板であってよく、あるいは入射偏光を回転させる液晶セルであってよい。いずれの場合にも、前記プログラム可能な偏光回転体は、通信および電力ケーブル１２７を介してプログラム可能な偏光回転体に接続されたコントローラ１２８を使用して駆動される。
【００６１】
参照ビームは、偏光回転体１０６の後で、オプションで光学システム１０７によって整形され、これにより、特定のガルバノメータ制御の反射面および非球面反射体に適するように、波面形状の調整、強度プロファイルの調整、および／またはビームの拡大縮小を行う。次いで、参照ビームは平面フォールド・ミラー１０８によって偏向され、２Ｄガルバノメータ制御のミラー１０９に入射する。２次元ガルバノメータ制御のミラーは、矢印１１１によって示されているとおりｙ‐ｚ平面内の軸１１０を中心として回転でき、さらに矢印１１２によって示されているとおりｙ‐ｚ平面外でも回転できる。２次元ガルバノメータ制御のミラー１０９は、参照ビームを反射する平面ミラー面を有することもできるが、通常は、非球面または他の適切な曲面の反射面を有している。１つの例においては、ガルバノメータ制御のミラー表面は特定の非球面性を有するように設計され、これにより、媒体面１１７における参照ビームの面積（footprint）が、ＨＤＳＳの設計上の動作範囲にあるすべての参照ビーム角度についてほぼ一定に保たれるようにしている。
【００６２】
参照ビームは、ガルバノメータ制御ミラーで反射されたのち、非球面反射体１１５に入射する。図４Ａは、例として、ガルバノメータ制御ミラーを、ｘ軸を中心として２つの異なる位置に回転させたとき、２つの参照ビーム１１３および１１４を異なる時間において生成できることを示しており、このとき、前記参照ビームは軸１２９に対してそれぞれ角度α１およびα２で伝播し、またｙ‐ｚ平面内にのみ位置している。参照ビームを特定の角度で反射するのに必要となる回転の設定は、通信ケーブル１２７を介してガルバノメータ制御ミラーと通信するコントローラ１２８によって制御される。非球面反射体１１５からの反射時に、全参照ビームは、所定の媒体面１１７において選択された記憶位置１１８内に入るように、ホログラフィック媒体１１６に入射する。２つの参照ビーム１１３および１１４はそれぞれ、物体ビームの光学軸１２９と平面多重化角度θ１およびθ２を形成する。
【００６３】
記憶位置１１８における媒体面１１７およびガルバノメータ制御ミラー１０９は、非球面ミラー１１５の２つの焦点を形成する。このような非球面ミラーは、ほぼ楕円形であり、媒体面における参照ビームの面積を均一にするために、一定の非球面となっている。楕円の円錐定数を変化させることによって、ガルバノメータ制御される角度の大きさを、ホログラフィック媒体における角度に変化させる手段を実現している。したがって、このような構成によって、ガルバノメータ制御ミラーにおける参照ビームの比較的小さい光学偏向（例えば、α＝８°）で、大容量ホログラフィック記憶に必要な大きなビーム間角度（例えば、θ＝６０°）を実現できる。
【００６４】
物体ビームの経路において、物体ビーム１０３はビーム整形光学系１２０によって整形され、これにより、生成されるビームは正確なビーム寸法、強度分布、および／または波面分布を有するようになる。図示のとおり、物体ビームは平面フォールド・ミラー１２１によって反射され、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）１２２に入射する。入射物体ビームの偏光は、光ビームが画素化された空間光変調器（ＳＬＭ）１２３上で反射されるようにされる。一例として、ＳＬＭ１２３は、５１２×５１２画素の強誘電体液晶表示装置である。一実施形態においては、ＳＬＭは、「オン」の画素について偏光を回転させるが、「オフ」の画素の偏光は回転させない。このようにして、ＳＬＭで反射されＰＢＳを通過するビームは、光を有しあるいは光を有していない一連の画素で変調される。
【００６５】
ＰＢＳの後に、物体ビームは、先に説明した偏光回転体１１９および書込み光学系１２４に入射する。大容量かつ低いビット誤り率（ＢＥＲ）のＨＤＳＳのため、書込み光学系１２４は、好ましくは回折がなく、あるいは回折がほとんどない高開口数（例えば、０．３〜０．５）の対物レンズとして設計された光学素子の集合から構成されており、ＳＬＭ空間情報の高品質なフーリエ変換を生成できる。ホログラフィック媒体１１６の位置は、システムが記録を行うように設計された媒体面１１７が、物体ビームと参照ビームが干渉する位置であるように配置される。これは、書込み光学系１２４の焦点面に一致するか、あるいは極わずかにフーリエ変換面からずれている。
【００６６】
図４Ａに示されているとおり、ガルバノメータ制御ミラーを、ｘ軸を中心として回転させることによって、反射される参照ビームは、ｙ‐ｚ平面内に保たれる。したがって、異なる参照ビームの向きについて、ビーム間角度（平面角多重化角度）θのみが変化する。このようにして、ＨＤＳＳは、平面波多重化ホログラムを記録することができ、あるいは先に記録した平面波多重化ホログラムを読み取ることができ、この場合、各ホログラムはコントローラ１２８およびケーブル１２７を介してＳＬＭによって表示された異なる画素化データ・ページからの情報を含んでいる。
【００６７】
図４Ａに示したシステムは、ＨＤＳＳの実際の光学系の断面である。非球面反射体１１５は、書込み光学系１２４およびビーム・スプリッタ１２２を包むように製作される。このようにして、ＨＤＳＳは、図４Ｂの詳細な説明から明らかなとおり、ホログラムの方位角多重化を実現できる。
【００６８】
図４Ｂには、図４Ａの非球面反射体１１５、ガルバノメータ制御ミラー１０９、および媒体記録面１１７の概略斜視図が示されている。ミラー１０９がｘ軸を中心として特定の角度まで回転すると、図４Ａに示した参照ビーム１１３が生成される。参照ビーム１１３は点１５１で非球面反射体１１５と交差している。
【００６９】
あるいは、ガルバノメータ制御のミラーを、ｘ軸およびｘ軸と平行でない軸の両方を中心として回転させることにより、非球面反射体１１５上の点１５２で反射する反射参照ビーム１５０を生成できる。ミラー１０９の運動を制御して、参照ビーム１５２を非球面ミラー１１５で反射させると、参照ビーム１５２は、ｚ軸に対して参照ビーム１１３と同一角度θ１で媒体面１１７と交差するが、ｚ軸を中心として角度φだけ回転する。このようにすることで、２つの参照ビーム１１３および１５０が同一記憶位置１１８で媒体面と交差するが、両者は方位角だけが相違しており、これによってホログラムの平面方位角多重化が可能になる。参照ビームが別の位置で非球面ミラーと交差するようにミラー１０９を回転させることで、平面角および方位角の両者で多重化されたホログラムを読み出しおよび書き込みできる。
【００７０】
本発明のＨＤＳＳは、本明細書で開示される発明の単なる説明例に過ぎないと考えるべきであり、当業者であれば多数の変形形態を考案できる。1つの例においては、図４Ａの２次元ガルバノメータ制御ミラー１０９およびフォールド・ミラー１０８を、図４Ｃに示す光学機械システムと置き換えることができる。
【００７１】
図４Ｃは、第１ガルバノメータ制御ミラーへの入射光が、第１ガルバノメータ制御ミラーの回転軸に直交する軸を中心として回転する第２ガルバノメータ制御ミラーから画像化され、これにより、必要とされる互いに直交する２つの運動方向が可能となる。
【００７２】
図４Ｃに示した実施形態においては、２次元ガルバノメータによって制御されるミラー１０９は、１次元ガルバノメータによって制御されるミラー２３３と置き換えられており、その反射ミラー面は、ケーブル１２７を介して制御され、（矢印２３４によって示すように）ｘ軸を中心として回転する。さらに、固定フォールド・ミラー１０８は第２１次元ガルバノメータ制御ミラー２３１によって置き換えられており、その反射ミラー面は、ｙ‐ｚ平面内に位置する軸を中心として回転する（この例においては、この回転軸は、ｘ‐ｙ平面内に位置してｙ軸およびｚ軸の両者に対して４５°の向きにある軸である）。２つのガルバノメータ制御ミラー２３１および２３３の間には、好ましくは４Ｆ画像化システムである、画像化システムが存在する。これにより、ガルバノメータ制御ミラー２３１上の参照ビーム１０４のビーム面積部（footprint）を、ガルバノメータ制御のミラー２３３の反射面上に画像化できる。このようにして、２つの１次元ガルバノメータ制御ミラーを用いて、ホログラフィックの平面多重化、方位角多重化、または平面および方位角多重化の目的に対して、ｘ‐ｚ平面およびｙ‐ｚ平面のいずれかまたは両者に対してゼロでない角度で伝播する参照ビーム（図示されていない）を生成できる。
【００７３】
さらに別の実施形態においては、ガルバノメータ制御ミラー１０９を、それぞれがｚ軸を中心として個々に回転できる２つの光学くさび（図示されていない）で置き換えることにより、参照ビームを２次元で位置決めできる。別の実施形態（図示されていない）においては、ミラー１０９は、追加的にｘ軸を中心として回転する１次元ガルバノメータ制御ミラーと置き換えることもできる。
【００７４】
図４Ａおよび４Ｂに示した実施形態の別の例では、図１Ａおよび３に示したミラーＭ４と同様の環状の反射体を使用している。
【００７５】
図５Ａに概略的に示した本発明の別の実施形態においては、第２の追加の反射面Ｍ３５を使用して、回転ミラーＭ３４から反射された参照ビームを楕円形のミラーＭ３６の方に偏向する。図５Ｃは、楕円形ミラーＭ３６の３次元形状を示している。
【００７６】
図５Ａに示すように、レーザ光源からのビーム１は、ミラーＭ３１で偏向される。位相差板ＷＰ３１によってその偏光が調節された後、ビーム１は、偏光ビーム・スプリッタＰＢＳ１によって分割される。次に、物体ビーム２は、シャッタを通って導かれる。装置を使用して先に記録されたホログラムを読み出すとき、このシャッタを用いて物体ビーム２を遮断する。次に、物体ビーム２は、ビーム整形用の光学素子Ｌ３２を通って別の偏光ビーム・スプリッタＰＢＳ２の方向に偏向され、この偏光ビーム・スプリッタＰＢＳ２で、エンコードのため反射式空間光変調器（ＳＬＭ）の方に最初に偏向される。ＳＬＭから、物体ビームは第２位相差板ＷＰ３２を通過し、位相差板ＷＰ３２において物体ビームの偏光が参照ビーム３の偏光と一致するようにされる。次に、物体ビームは反射面Ｍ３８に達し、レンズ系２０を通過してミラー３７に達した後、記録媒体に入射する。
【００７７】
ＰＢＳ１からの参照ビーム３は、ミラー３２によって偏向されてビーム整形光学素子Ｌ３１を通過し、追加の反射面Ｍ３４に達する。この例では、反射面Ｍ３４は、２つの軸を中心として別々に回転できる平面ミラーである。ミラーＭ３４から反射するとき、参照ビーム３は、直交する２つの軸ｘおよびｙを中心として別々に回転できるミラーＭ３４の制御により、選択された角度で偏向される（可動反射面Ｍ３４の制御方法については、例えば図１Ａおよび１ＢのミラーＭ１を参照してすでに説明済みであり、さらに図５Ｂにも示されている）。偏向された参照ビームの１つ（３ａまたは３ｂ等）は、第２の追加の反射面Ｍ３５の方に導かれる。Ｍ３５は、参照ビームを楕円形ミラーＭ３６の方向に偏向する。Ｍ３６から反射するとき、参照ビームは記録媒体の方向に偏向される。
【００７８】
図５Ａに示した装置を用いて読み出しを行うとき、シャッタは物体ビーム２を遮断し、一方で、参照ビーム３は前述のとおり伝播する。参照ビームが記録媒体４に入射したとき、再生された物体ビーム２’（破線で示されている）が生成される。ミラーＭ３９は、再生された物体ビーム２’を、レンズ系２０の光学特性と一致する光学特性のレンズ系２１を通して導く。レンズ系２１を通過したのち、再生物体ビーム２’は、ミラーＭ３１０によって検出器に導かれ、デコードされる。
【００７９】
図５Ａに示した実施形態は、回転ミラーにおける偏向角度が、媒体における最終的な参照ビーム角度を達成するために拡大される点で、好都合である。図５Ａに示した非限定の例においては、ミラーＭ３４が、当初の位置からｘ軸を中心としてｘ°の機械的角度で傾けられた場合、追加の反射面Ｍ３５における参照ビーム（図５Ａでは符号３ｂが付されている）の入射の（光学的）角度は、２ｘ°の角度で変化する。この結果、回転ミラーＭ３４は大きく移動する必要がなく、したがってデータ・ページ・ホログラムの多重化を実行するのに必要とされる角度位置の間を、より高速で移動できる。
【００８０】
光学角度が拡大されるため、０°から少なくとも約１８０°までのφの範囲における方位角（φ）多重化を、Ｍ３４のミラー面の比較的小さな（例えば、±１０°）機械的角度の運動αおよびβ（図５Ｂ参照）によって達成できる。例えば２次元ガルバノメータによって制御されているミラーを、独立した２つの軸ｘおよびｙを中心として部分的にのみ回転（傾斜）すればよいようにすることで、必要とされるすべての角度に対応するためのアクセス時間を短縮できる。
【００８１】
例えば、φ＝０°の画像への対応状態からφ＝１８０°の画像に対応するため、回転ミラーＭ３４を２０°（β＝−１０°〜＋１０°までの回転）回転させる必要がある場合、直径３ｍｍの１次元ガルバノメータは、この回転動作を８８０μｓｅｃで達成できる（ケンブリッジ・テクノロジ社６２１０型では９９％達成）。この速度は、１８０°の角度掃引全体にわたって回転する段階で必要とされる時間に比べてかなり高速である。この実施形態において、記録動作速度を制限して記録動作間の時間の増加を抑制するには、方位角記録条件を選択することが必要とされる。
【００８２】
さらに、楕円形ミラーをさらに大きい角倍率を備えるように設計して、φ＝０〜１８０°の方位角範囲がわずか１０°のミラーの運動に相当するようにし、これにより、方位角多重化における書込みおよび読出しについて、さらに高速なアクセス時間を可能にできる。
【００８３】
平面角多重化の速度は、平面多重化角度θを選択するための傾斜運動の増分が、ブラッグ選択性のためにきわめて小さいため、常にかなり高速である。
【００８４】
楕円形ミラーが媒体面の近くに位置している場合、その寸法を著しく縮小することができる。楕円形ミラーの形状は、必要とされる角倍率によって決定される。達成される最大の機械的角度がθｍ＿ｍａｘであり、最小の参照ビーム角度がθＲ＿ｍｉｎである場合、楕円形ミラーの楕円率は、
2006517304.tif 000006
によって与えられる。
【００８５】
図６には、第２追加反射面を使用して所望の角倍率を達成する本発明の方法および装置の別の実施形態を示している。可動ミラーＭ３４が楕円形反射面の焦点の一方またはその近傍に位置している図５Ａの実施形態と異なり、図６の可動ミラー１０９は、楕円形反射面１１５の焦点の１つには位置しておらず、楕円形反射面１１５から第２追加反射面１８３における反射点までの参照ビームの光路長に、１１５から媒体１１８上の選択された記憶位置までの長さを加えた合計が、楕円形反射面１１５の（図６のように）長軸または短軸のいずれかと等しくなるように位置している。
【００８６】
図６は、非球面反射体１１５および２次元ガルバノメータ制御ミラー系１０９が、光機械構成の小型化の目的のために、フォールド・ミラー１８３を組み込みできる方法についての３Ｄの概略図である。この特定の例については、フォールド・ミラー１８３は、ｘ軸を中心として傾けられ、ｙ軸を中心として傾けられることはない平面ミラーである。一般に、フォールド・ミラーは非球面であってもよく、媒体面１１７における入射角度の関数として参照ビームのビーム面積を維持するのに利用することもできる。図６には、例として、偏向された４つの参照ビーム（１１３、１８０、１８１、および１８２）が、ガルバノメータ制御ミラー１０９から放射されるものとして示されている。これらの参照ビームは、図６では、前記ガルバノメータ制御ミラーの４つの異なる方向に、このガルバノメータ制御ミラーの表面から反射している。参照ビーム１１３および１８０は、ｘ軸を中心として回転するガルバノメータ制御ミラーによって生成され、フォールド・ミラー１８３への入射の前および後ではｘ‐ｙ平面内にある。これらの参照ビームはそれぞれ、点１８４および１８６においてフォールド・ミラーで反射され、次いで、点１５１および１９１において非球面ミラーで反射される。参照ビーム１８１および１８２は、ｚ軸を中心として回転する２Ｄガルバノメータ制御ミラー１０９によって生成され、これらのビームはそれぞれ、点１８８および１８９においてフォールド・ミラー１８３と交差して、非球面ミラー１１５方向に反射され、さらに、点１９０および１９２において非球面ミラー１１５で反射された後、同一記憶位置１１８において媒体面１１７と交差する。参照ビーム１８１および１８２は、フォールド・ミラー１８３で反射されると、ｘ‐ｚ平面内にあり、平面角多重化のために動作する参照ビームとなるが、記憶位置１１８から見ると、参照ビーム１１３および１８０から離れた９０°方位角で伝播する。
【００８７】
さらに小型のホログラフィック・データ記憶システム（ＨＤＳＳ）については、フォールド・ミラー１８３は可能な限り媒体面１１７に近いことが望ましい。しかし、２Ｄガルバノメータ制御ミラーで反射されるすべての参照ビームが、非球面ミラー１１５の外側で通過し、フォールド・ミラー１８３で反射されるとは限らない。したがって、特定の場合においては、非球面ミラー１１５に、図６で符号１９３で示すような切り欠きが必要である。このような切り欠きは、非球面ミラーの全表面が利用されるわけではないため、ＨＤＳＳの性能を低下させることはない。
【００８８】
方位角多重化されたホログラムは、方位角多重化されたホログラム間に最小の方位角が維持されることを必要とする。この最小角度は、ケイ・カーチス（Ｋ．Ｃｕｒｔｉｓ）らの「ペリストロフィック多重化を使用したホログラフィック記憶方法（Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｕｓｉｎｇ  ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）」、オプティックス・レターズ（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、１９巻、１３号、９９３〜９９４頁（１９９４年）を参照すると、物体ビーム・レンズ（図４Ａの１２４を参照）に高い開口数を有するＨＤＳＳにおいては、４５°〜９０°の範囲にできる。したがって、（偏向された参照ビームの非球面ミラー１１５との交点を１８０°の円弧にわたって掃引できるよう）半環状の非球面ミラーが用いられているが、必要とされる参照ビームは、この非球面ミラーの特定の方位角部分のみで反射される。このように、ＨＤＳＳは、切り欠き１９３によって損なわれる非球面ミラーの方位角部分が、方位角多重化の手順において使用されない方位角部分であるように、設計することができる。
【００８９】
当業者であれば、図６に示した設計について他の変形形態を想像できるが、そのような変形形態も、本明細書の開示に包含されるものである。例えば、すでに述べたように、記録時において非球面ミラー１１５の特定の方位角分割のみが使用される。したがって、非球面反射体１１５は、必ずしもｚ軸を中心とした回転による単一面でなくてもよく、それぞれが例えば単一の方位角多重化角度φについて動作する別個の反射体から構成されてもよい。各反射体は、方位角方向に曲面である必要は必ずしもなく、したがって反射する参照ビームにパワーを供給する必要がないため、有利である。
【００９０】
図７には、角倍率、または異なるθの値における参照ビームの断面積の相違を補正する手段、および／またはビーム・フォールディング（beam folding）を達成する追加の非球面反射面を使用する本発明の方法および装置の別の実施形態が示されている。図７の実施形態は、複数の楕円形反射面の２つの部分を使用している。この２つの楕円形反射面は、１つの焦点（図７において符号２０４が付されている）を共有している。結果として、第２楕円形反射面２００から反射された参照ビームが、第２楕円形反射面１１５に導かれる。楕円形反射面１１５はビームを記録媒体１１６の方向に偏向する。
【００９１】
図７は、ホログラフィック・データ記憶システム（ＨＤＳＳ）のガルバノメータ制御式非球面ミラー系の２次元断面図である。２Ｄガルバノメータによって制御されるミラーは、位置２０３に配置される。例えば参照ビーム２０１および２０２等、この位置２０３から放射された参照ビームは、第２非球面反射体２００で反射される。第２非球面反射体２００は、例えば図４Ａに示したミラーのような実質的に楕円形ミラーであってよい。
【００９２】
図７に示した実施形態においては、追加の楕円形反射面の焦点は、位置２０３および２０４にある（楕円の全体は点線２０５によって描かれる輪郭で広がる）。第１非球面ミラー１１５も同様に実質的に楕円形であってよく、焦点の一方が、第２楕円形反射面の一方の焦点２０４に一致し、他方の焦点が、ホログラフィック媒体１１６の記憶位置１１８に一致する。
【００９３】
２つの非球面ミラーの楕円率は、位置２０３に配置された２Ｄガルバノメータ制御ミラー（または、オプションで同様の電気機械光学システム）の角運動が、媒体面１１７における必要な入射角度を得るのに充分であるように、優先的に考慮される。
【００９４】
本発明を好ましい実施形態により図示し、説明してきたが、当業者には、添付の特許請求項に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形状および細部の各種の変更が可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１Ａ】楕円形反射面を使用して方位角多重化および角度多重化を組み合わせる本発明の１つの実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した実施形態に使用される可動反射面の概略図である。
【図２】ディスク上にトラックとして配置された記録データの記憶位置の概略図である。
【図３】楕円形反射面を使用して方位角多重化および角度多重化を組み合わせる本発明の別の実施形態の概略図である。
【図４Ａ】楕円形反射面を使用して方位角多重化および角度多重化を組み合わせる本発明のさらに別の実施形態の概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した実施形態において使用される楕円形ミラーの斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示した実施形態の１つの実施例によって使用される光学機械システムの概略図である。
【図５Ａ】楕円形反射面を使用して方位角多重化および角度多重化を組み合わせている本発明のさらに別の実施形態の概略図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した実施形態によって使用される可動反射面の概略図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示した実施形態において使用される楕円形ミラーの斜視図である。
【図６】楕円形反射面を使用して方位角多重化および角度多重化を組み合わせる本発明のさらに別の実施形態の概略図である。
【図７】楕円形反射面および追加の楕円形反射面を使用して方位角多重化および角度多重化を組み合わせる本発明のさらに別の実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００９６】
２   物体ビーム
３   参照ビーム
４   記録媒体
５   駆動機構
Ｍ２，Ｍ３  ミラー
Ｍ４ 楕円形反射体
Ｌ２，Ｌ３  ビーム整形光学系
Ｌ４ 偏向素子
１００      コヒーレント光源
１０９      追加の反射面
１２９      光学軸
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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