(57)【要約】一実施形態において、ホログラフィ・データ記憶媒体（６０）は基板（６１、６２）、ホログラフィ記録材料（６３）、および媒体（６０）上の光検知可能な追跡パターン（６４）を含む。基板は第一（６１）および第二（６２）の基板部を備えていてよい。ホログラフィ記録材料（６３）は感光性重合体であってよく、媒体（６０）はホログラフィ記録材料（６３）が第一（６１）および第二（６２）の基板部の間に挟まれたサンドイッチ構造をなしていてよい。光検知可能な追跡パターン（６４）は少なくとも１個の基板部上で複製できる。あるいは、光検知可能な追跡パターン（６４）はホログラフィ記録材料（６３）内のホログラフィ回折格子として記録できる。追跡パターン（６４）により、ホログラフィ媒体（６０）上のホログラフィ・ビットマップの位置をμｍの何分の一かに特定可能にする。
2004524573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、ホログラフィ記録材料と、追跡手段とからなるホログラフィ・データ記憶媒体であって、追跡手段は、前記ホログラフィ・データ記憶媒体上のホログラフィ・データのページ位置を追跡するホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項２】
前記追跡手段が、前記ホログラフィ・データ記憶媒体上に光検知可能なパターンを含む、請求項１に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項３】
前記光検知可能なパターンが、前記基板の表面上に複製されたパターンを含む、請求項２に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項４】
前記追跡手段が、回折格子周期の１サイクルを備えるとともに前記回折格子周期が段階的に変化する回折格子パターンを含む、請求項２に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項５】
前記追跡手段が、少なくとも２個の回折格子パターンのビート周波数により規定される、請求項２に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項６】
前記追跡手段が、前記ホログラフィ記録材料に保存されたホログラフィ回折格子を具備する、請求項１に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項７】
少なくとも１個のレーザービームを生成するレーザーと、
前記レーザービームが通過する光素子と、
前記レーザービームの少なくとも一部の中へデータを符号化するデータ符号化器と、
光検知可能な追跡パターンを含み、少なくとも１個のホログラムを保存するホログラフィ記録媒体と、
前記ホログラムを検知するデータ検知器と、
前記光検知可能な追跡パターンにより回折された光を検知する追跡検知器とを具備する、ホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項８】
前記データ符号化器が空間光変調器を具備し、前記データ検知器がカメラを具備する、請求項７に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項９】
光検知可能な前記追跡パターンが、前記ホログラフィ記録媒体の表面上に複製されたパターンを含む、請求項７に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１０】
光検知可能な前記追跡パターンが、回折格子周期のサイクルを有する前記ホログラフィ記録媒体上のパターン、および回折格子周期が段階的に変化する前記ホログラフィ記録媒体上の回折格子パターンの一方を含む、請求項９に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１１】
光検知可能な前記追跡パターンが、前記ホログラフィ記録媒体上の少なくとも２個の回折格子パターンのビート周波数により規定されている、請求項９に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１２】
光検知可能な前記追跡パターンが、前記ホログラフィ記録媒体に保存されたホログラフィ回折格子を含む、請求項７に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、ホログラフィ・データ記憶媒体に関する。
【０００２】
（背景技術）
情報を記憶するために多くの異なる種類のデータ記憶媒体が開発されてきた。従来の媒体として、例えば、２〜３例を挙げると、磁気媒体、光媒体、機械的媒体が挙げられる。データ記憶媒体の新規開発や改良に際して、データ記憶密度を増大させることが究極の目標である。
【０００３】
従来の媒体では、個々のビットは媒体表面上で区別可能な機械的、光学的または磁気的変化として記憶される。このため、媒体の表面積がデータ密度に対する物理的制約となる恐れがある。
【０００４】
ホログラフィ・データ記憶媒体は従来の媒体よりも高い記憶密度を提供できる。ホログラフィ媒体においてデータを媒体の表面ではなく、媒体の全体積にわたって記憶できる。さらに、シフト多重化と呼ばれる処理を通じてデータを同じ媒体体積内で重ね合わせることができる。これらの理由により、理論的なホログラフィ記憶密度は１立方センチメートル当り数１０テラビットに達する。
【０００５】
ホログラフィ・データ記憶媒体において、情報の全ページを感光材料内に光学干渉パターンとして保存可能である。これは光学材料内で２本の干渉性レーザービームを交差させることにより可能である。物体波(object beam)と呼ばれる第一のレーザービームは保存したい情報を含み、参照波(reference beam)と呼ばれる第二のビームは物体波と干渉することにより光学材料内にホログラムとして保存可能な干渉パターンを生成する。保存されたホログラムが後で参照波だけで照らされた場合、参照波の一部がホログラムにより回折される。さらに、回折光は元の物体波を再構成する。このように、記録されたホログラムを参照波で照射することにより、物体波内に符号化されているデータが再生成されて、カメラ等のデータ検知器により検知可能である。
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、ホログラフィ媒体上のホログラフィ・ビットマップ位置を追跡する技術、同技術を実装するホログラフィ媒体、および同技術を実装したホログラフィ・データ記憶装置システムに関する。
【０００７】
例示する実施形態において、ホログラフィ・データ記憶媒体は、基板、ホログラフィ記録材料、および前記媒体上に光検知可能な追跡パターンを含む。基板は、ホログラフィ記録材料をサンドウィッチ構造的に挟む第一の基板部と第二の基板部を含んでいてよい。基板はガラス、セラミック、アクリル、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、またはアモルフォスポリオレフィン等の熱可塑性材料から形成可能である。ホログラフィ記録材料は感光性重合体を含んでいてよい。
【０００８】
光検知可能な追跡パターンは、基板上に光検知可能なパターンを含んでいてよい。あるいは、光検知可能な追跡パターンは、ホログラフィ記録材料に保存されているホログラフィ回折格子を含んでいてよい。ホログラフィ回折格子は例えば、ホログラフィ記録材料に事前記録されていてもよい。いくつかの実施形態において、光検知可能な追跡パターンは、基板上の１個以上の光検知可能なパターンと、ホログラフィ材料に保存されている１個以上のホログラフィ回折格子との組合せを含んでいてよい。光検知可能な追跡パターンは例えば、指定された物理的周期を有する回折格子を規定できる。
【０００９】
光検知可能な追跡パターンが基板上に光検知可能なパターンを含んでいる場合、パターンは複製(replicate)可能、すなわちスタンピング、マスタリング、エンボス加工、エッチング、アブレーション等が可能である。パターンの回折格子周期が段階的に変化しても、または周期的に変化してもよい。あるいは、パターンは少なくとも２個の回折格子周期のビート周波数により規定されてもよい。同様に、光検知可能な追跡パターンがホログラフィ記録材料に保存されているホログラフィ回折格子を含む場合、追跡パターンは、回折格子周期が段階的または周期的に変化するホログラフィ回折格子を含んでいても、あるいは少なくとも２個の回折格子周期のビート周波数により規定されていてもよい。ホログラフィ追跡パターンは、ホログラフィ記録材料内に光学的に書き込み可能である。
【００１０】
いくつかの実施形態において、ホログラフィ・データ記憶システムは少なくとも１個のレーザービームを発生するレーザー、およびレーザービームが通過する光素子を含む。システムはさらに、レーザービームの少なくとも一部の中へデータを符号化するデータ符号化器、および少なくとも１個のホログラムを保存するホログラフィ記録媒体を含んでいてよい。ホログラフィ記録媒体は、光検知可能な追跡パターンを含んでいてよい。システムはまた、ホログラムを検知するデータ検知器、および光検知可能な追跡パターンにより回折された光を検知する追跡検知器を含んでいてよい。データ符号化器は空間光変調器、データ検知器はカメラであってよい。記録媒体は、他の構成素子に相対的に回転するディスク状の媒体、あるいは、例えばｘｙ座標系内で他の構成素子に相対的に移動するカード状の媒体であってよい。
【００１１】
追跡検知器は、位置感応型検知器、区分化検知器、２素子光検知器等を含んでいてよい。ホログラフィ・データ記憶システムの一部を形成するホログラフィ媒体は上述の特徴を１個以上含んでいてよい。
【００１２】
他の実施形態において、ホログラフィ媒体上の位置を決定する方法は、光を用いてホログラフィ媒体を探査して、回折された光を検知することを含む。回折光の回折角を用いて媒体上の位置を示すことができる。例えば、回折角は、媒体の探査に用いた光の波長、および光学的にサンプリングされた回折格子の周期に依存する場合がある。そのように測定された回折角を用いて媒体上の特定の位置を示すことができる。媒体はディスク状のホログラフィ媒体、またはカード状のホログラフィ媒体であってよい。光を用いるホログラフィ媒体の探査は、プローブビームによるディスクの探査、あるいはホログラフィ参照波によるディスクの探査を含んでいてよい。いずれの場合も、ビームはディスク全体にわたり半径方向または接線方向に移動する。このようにして、回折光の特定の回折角により規定されたトラックの位置を高精度に特定できる。
【００１３】
これらおよび他の実施形態について、添付図面および以下の説明を通じてさらに詳しく述べる。明細書、図面および特許請求の範囲により、他の特徴、目的、効果が明らかになる。
【００１４】
（詳細な説明）
図１に、ホログラフィ記録の従来の光学的構成を示す。以下に詳述するように、図１の構成または他の光学的構成は、本発明に基づく追跡技術を利用できる。図１に示すように、レーザー１０から発生されたレーザー光はビームスプリッタ１４により２個の成分に分けられる。これら２個の成分は一般に、ほぼ同じ輝度を有し、空間的フィルタリングにより光波面誤差を完全に除去できる。
【００１５】
第一の成分はビームスプリッタ１４から出発して、物体経路を辿る。この「物体波」は次いで物体波光素子１８Ａ〜１８Ｅおよび空間光変調器（ＳＬＭ）２０等のデータ符号化器を通過できる。例えば、レンズ１８Ａがレーザー光を拡大し、レンズ１８Ｂがレーザー光を調整して光子がＳＬＭ２０に入光した際に実質的に平行に進行するようにできる。
【００１６】
ＳＬＭ２０は物体波の中のデータを、例えばホログラフィ・ビットマップ（またはピクセル配列）の形式で符号化できる。例えば図２に、１０×１０ビットピクセル配列の例の拡大図を示す。符号化された物体波はホログラフィ記録媒体平面２１を照射する前にレンズ１８Ｃ、１８Ｄ、および１８Ｅを通過できる。この従来の「４Ｆ」構成において、レンズ１８ＣはＳＬＭ２０から１焦点距離、フーリエ変換平面２４Ａから１焦点距離の位置に配置されている。レンズ１８Ｄはフーリエ変換平面２４Ａから１焦点距離、画像平面２２Ａから１焦点距離の位置に配置されている。レンズ１８Ｅは画像平面２２Ａから１焦点距離、フーリエ変換平面２４Ｂから１焦点距離の位置に配置されている。
【００１７】
第二の成分はビームスプリッタ１４から出発して、参照経路を辿る。この「参照波」は、レンズ２６や鏡２８等の参照波光素子により屈折されるか、または反射される場合がある。参照波は媒体平面２１を照射し、物体波と干渉して媒体２５上にホログラムを生成する。一例として、媒体２５はディスク状媒体またはカード状媒体の形式であってよい。
【００１８】
記録密度を増大させるために、媒体２５は通常フーリエ変換平面の一つに近接して配置されている。このシステムを用いて、物体経路および参照経路の両方を同時に照射することにより、ＳＬＭ２０により物体波内へ符号化されたデータが媒体２５に記録される。
【００１９】
ホログラムが媒体２５に保存された後で、ホログラムに符号化されているデータをシステムが読み出すことが可能である。データを読み出すために、参照波だけに媒体２５上のホログラムを照射することが許される。媒体２５に保存されたホログラムから光が回折されて物体波、すなわち元の符号化された物体波と実質的に等しいビームを再構成または「再生成」する。この再生成された物体波はレンズ１８Ｆを通過し、物体波内に符号化されているビットマップを再構成して画像平面２２Ｂで閲覧可能にする。従って、カメラ３０等のデータ検知器を画像平面２２Ｂに配置してホログラム内に符号化されているデータを読むことができる。
【００２０】
ＳＬＭ２０により符号化されたホログラフィ・ビットマップは、ホログラフィ・データの１「ページ」を含む。例えば、ページは、ホログラフィ媒体の特定の位置にホログラムとして保存された２値情報の配列であってよい。一例として、典型的なホログラフィ・データのページは、媒体の表面積１平方ミリメートルに保存された１０００ビット×１０００ビットピクセル配列であってよいが、本発明の範囲はこれに限定されない。しかし、ホログラフィ・データは媒体の体積全体にわたり保存されるため、シフト多重化と呼ばれる処理により、記録処理において一連のページを重ね合わせることができる。
【００２１】
ホログラフィ・データページのあるタイプのシフト多重化では、一連のページが媒体周囲でずらされた位置に記憶される。シフト距離は通常、一方向（トラック長方向）での記録領域よりもはるかに小さく、他の方向（トラック幅方向）での記録領域と実質的に等しい。例えば、図３は、一連のページが媒体３２に保存される仕方を示す。説明目的のために媒体３２の一部３３を拡大している。図に示すように、データ３４の一連のページがトラック長方向３６に重ね合わされている。一連のページの後続ページ３８もまたトラック長方向３６に重なり合っているが、トラック幅方向３９ではページは重ならない。データの各ページは、例えば、媒体の表面積約１平方ミリメートルをそれぞれ覆うことができる。例えばトラック長方向の長さは約１０μｍ、一方トラック幅方向の長さは約１ミリメートルでよい。
【００２２】
時に相関多重化とも呼ばれる別のタイプのシフト多重化では、一連のページがトラック幅方向とトラック長方向の両方における記録処理で重ね合わされる。
【００２３】
ホログラフィ媒体にホログラフィ・データページが記録された後で、各ページの読み出しには、ホログラフィ記録システムの光学機器がホログラフィ・ページを数分の１μｍの何分の一かに、例えば約０．３μｍに位置を特定または「狙い撃ち」する必要がある。従来の光データ記憶ディスクのトラック幅寸法は１μｍ程度であり、絶えず動いている媒体用にサブμｍレベルの追跡精度を必要とする。対照的に、ホログラフィ・データ記憶媒体上のトラックやページの位置は比較的まばらであり、ホログラフィ・ディスクの場合、ホログラフィ・ディスクは従来の光ディスクに比べ回転が大幅に遅い。これらの理由により、ホログラフィ媒体でサブμｍレベルの追跡で高い精度を得るのは極めて困難である。
【００２４】
従来、ホログラフィ記録追跡システムは記録／読み出しシステムにおける精度符号化器フィードバックおよび「固定式」媒体に依存していた。媒体が「固定式」と呼ばれる理由は、媒体表面を冗漫かつ試行錯誤的に探索しなければ媒体をシステムから取り外して再読み込み不可能な、追跡システムの制約があったためである。しかし、取り外し可能な媒体機能を有するホログラフィ・データ記憶システムが大いに望まれており、従って高精度の符号化器の機能が媒体上に実装されている必要がある。
【００２５】
以下に本発明のいくつかの実施形態について述べる。実施形態によりホログラフィ・システムがホログラフィ媒体上のトラック位置を正確に特定可能になる。実施形態は、媒体の任意の所望の方向、例えばディスク状媒体の接線方向または半径方向にトラックやページの位置を相応に規定すべく適合されている。これらの実施形態を実装しているシステムの精度が高いため、ホログラフィ媒体上のトラックの位置をサブμｍレベル以下の精度で特定可能にする。さらに、媒体の動作が速くない場合でも、サブμｍの精度が維持できる。さらに、これらの実施形態を実装しているシステムにおいて媒体は取り外し可能である。
【００２６】
図４Ａと図４Ｂに、本発明の実施形態に基づくホログラフィ・データ記憶媒体の例を示す。図４Ａと図４Ｂの両方とも、サンドウィッチ構造をなす媒体を示す。例えば、媒体６０、７０は、第一の基板部６１、７１および第二の基板部６２、７２を有する基板を含む。ホログラフィ記録材料６３、７３は、各基板部の間に挟まれた感光性重合体を含んでいてよい。
【００２７】
図４Ａにおいて、少なくとも１個の基板部（例えば６２）が物理的表面変化６４を含む。物理的表面変化６４は基板部６２上で複製（模写）、すなわちマスタリング、エンボス加工、スタンピング、エッチング、アブレーション等が可能である。物理的表面変化６４は光検知可能であってよい。言い換えれば、物理的表面変化６４は媒体６０を探査する光に対し、透過回折または反射回折を通じて光学的に影響を与えることができる。例えば、プローブビーム６５が媒体６０を探査して、物理的表面変化６４によりプローブビーム６５の少なくとも一部を回折させる場合がある。このように、媒体がプローブビーム６５から探査された際に、回折光６６と非回折光６７の両方が媒体６０から発光可能である。
【００２８】
図４Ｂにおいて、ホログラフィ記録材料７３は干渉パターンを用いて事前記録されている。干渉パターンは、データ符号化されたビットマップ・ホログラムに加えてホログラフィ記録材料に保存されているホログラフィ回折格子であってよい。干渉パターンは光検知可能である。例えば、干渉パターンは図４Ａの実施形態の場合と同様の仕方で光に光学的に作用することができる。プローブビーム７５が媒体７０を探査して、回折光７６と非回折光７７の両方を媒体７０から発生させることができる。しかし、干渉パターンが（図４Ａに示すように基板ではなく）ホログラフィ記録材料７３に保存されているため、媒体７０のデータ記憶容量が低下する恐れがある。
【００２９】
図４Ａと図４Ｂにおいて、回折光６６、７６、および非回折光６７、７７が検知されてプローブビームの位置を正確に特定できる。例えば、以下に詳述するように、媒体６０の物理的表面変化６４、または媒体７０の干渉パターンのいずれかを適合させて、プローブビーム６５、７５の位置を規定すべく光を回折させるようにできる。一例として、輝度、相対輝度、回折角、相対回折角、または輝度や回折光６６、７６と非回折光６７、７７の間の回折角の任意の組合せを検知してプローブビーム６５、６６の位置を正確に特定できる。いくつかの実施形態において、回折されない光は皆無ないしごく少量であるが、光６７、７７により規定される非回折光路は回折光６６、７６の回折角を規定する基準を与える。
【００３０】
ホログラフィ媒体に光追跡方法を適用した場合に生じる問題の一つはノイズに関するものである。ホログラフィ・データ記憶システムは、例えば媒体に保存されたホログラフィ・ビットマップの検知に用いるデータ検知器を備えている場合がある。しかし、データ検知器から見た場合、追跡パターンにより回折された光はノイズに寄与する恐れがある。このように、媒体がプローブビームまたは参照波のどちらを回折すべく適合されていても、データデータ符号化ビットマップ・ホログラムの検知に用いるデータ検知器が追跡パターンにより回折された光を集光することがないよう、光の回折角が十分大きいことが必要である。
【００３１】
読み出しが光追跡素子から悪影響を一切受けないよう、追跡目的で回折された光を読み出し目的で回折された光から遠方へ回折すべく媒体を適合させることができる。さらに、非回折光が読み出し集光機器に悪影響を与えないようにシステムを構成できる。一般に、追跡ビーム方向、レンズやカメラ等の読み出し集光機器の位置、および追跡パターンにより規定される回折角等のシステム設計変数はすべて、追跡光が読み出し集光機器の方を向くか否かに影響し得る。これらの設計変数を考慮しつつ、光追跡パターンの利用により読み出しが悪影響を受けないようにシステム全体を構成する必要がある。
【００３２】
１個以上の実施形態が、異なる回折格子周期の帯域間遷移位置の検知に基づいている。回折格子は媒体上で任意の所望の方向に記録されて、その方向に沿うトラック位置を規定できる。ここでも、正確な遷移位置は、（図４Ａに示す）物理的表面変化または（図４Ｂに示す）ホログラフィ干渉パターンのいずれかにより光学的に規定可能である。プローブビームを用いて媒体を探査して回折光および／または非回折光を検知することにより、遷移位置を検知して正確に特定できる。あるいは、参照波を用いて媒体を探査して光学的表面変化またはホログラフィ干渉パターンのいずれかに従って回折する光を検知することにより、遷移位置を検知して正確に特定できる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、媒体は、段階的に光を回折させてトラック位置を規定すべく適合されている。追跡目的のために、段階的変化を例えばトラック幅方向またはトラック長方向に事前記録できる。この段階的変化は、ホログラフィ・システムの参照波を用いて検知できる。しかし、別個のプローブビーム、すなわち物体波および参照波とは別のものを実装する方が有利であろう。例えば、図４Ａに関連する実施形態において、記録材料６３がプローブビームに感応しない波長を有するプローブビームを選択できる。一例として、記録材料６３が５３２ナノメートルの感光剤（例えば「緑色感光剤」）である場合、６８０ナノメートルのプローブビームレーザーを用いてもよい。さらに、別個のプローブビームの光点サイズを変えて最適な追跡信号を生成できる。
【００３４】
図５は、プローブビーム８２により探査される媒体８０を示す。区分化光検知器８４または（図６にＰＳＤ８５として示す）位置感応型検知器等の検知器が、回折光８６を検知すべく配置されている。ある回折格子周期と別の回折格子周期の間の遷移領域をプローブビーム８２が走査するにつれて、回折光は回折角をシフトさせる。例えば、多素子検知器の隣接区分からの信号を比較することにより、トラック位置を遷移箇所において正確に特定できる。指定された周期の回折格子パターンを、媒体の半径方向、接線方向またはその両方にわたって記録できる。
【００３５】
異なるトラック位置は、（図５に示すような）区分化検知器配列を用いて個別に検知することも、あるいは異なるトラック位置は位置感応型検知器（ＰＳＤ）（図６参照）によりアナログ目標電圧と比較することも可能である。（図５に示すような）区分化検知器の場合、回折格子周期は、隣接段階からの回折変位が検知平面内で間隔を置いた一定距離であるように選択できる。言い換えれば、回折格子は検知器の構成に応じて変化するように選択できる。
【００３６】
ホログラフィ・ディスク上の位置は、光検知器配列における異なる光検知器信号のステータスにより決定できる。例えば、信号レベルが高い個別素子（Ｍ）は光素子がトラックＮとＮ＋１の間にあることを示す。２個の隣接する検知器（例えばＭおよびＭ＋１）間のバランスがとれた信号レベルは、光学システムが正確にトラックＮ上に沿っていることを示す。ＰＳＤの場合、モニターされた位置電圧は段階的に変化する。
【００３７】
図７は、トラック位置の関数としてグラフ化されたＰＳＤ信号レベルのグラフの例を示す。図に示すように、信号レベルは段階的に増やせる。しかし、回折格子周期遷移に対応する位置におけるステップ間で、信号レベルは線型または実質的に線型に、急速に立ち上がる。一連の段階間で定義された点列は、半径方向の位置決めサーボ用の目標、あるいは接線方向の位置決めサーボの目標を規定できる。例えば、一連のステップ間の中間点を用いてもよい。その場合、ＭとＭ＋１の値の中間にあるＰＳＤ信号強度は、トラックＮの半径方向の位置決めに対応するであろう。同様に、ＭとＭ−１の値の中間にあるＰＳＤ信号強度はトラックＮ−１の目標半径方向の位置決めに対応していてよく、以下同様である。
【００３８】
他の実施形態において、媒体は、トラックの位置を規定すべく光を回折し、周期的に変化するピッチを有する回折格子を含んでいてよい。回折格子周期の周期的変化、例えばノコギリ刃関数は、例えば図４Ａに示すように、ホログラフィ媒体の基板上で複製可能である。あるいは、周期が周期的に変化する回折格子は、例えば図４Ｂに示すように、ホログラフィ記録媒体のホログラフィ記録材料内に保存された干渉パターンであってよい。
【００３９】
上述の実施形態における周期的変化の技術は、1以上の回折角の検知に基づいている。例えばトラック位置は、特定の回折角または２個の回折角からの光の輝度の比により検知できる。例えば最大または最小回折角がトラック位置を規定しても、あるいは最大・最小回折角の間の中間点がトラック位置を規定してもよい。
【００４０】
他のいくつかの実施形態と同様に、トラック位置を正確に特定するために（図６に示す）ＰＳＤまたは（図５に示す）区分化光検知器を実装できる。例えば、ディスク状のホログラフィ媒体の場合、回折格子周期の周期的な変化は接線方向（すなわちディスク状媒体のトラック幅方向に直交）、半径方向（すなわちディスク状媒体のトラック長方向に直交）、またはその両方で事前記録できる。例えば、回折格子周期の約１ミリメートルのサイクルを、ホログラフィ・ディスク半径全体にわたり事前記録することができる。
【００４１】
ここでも、他の実施形態と同様に、回折格子周期の変化はホログラフィ・システム用の参照波を用いて（回折角を介して）検知できる。あるいは、別個のプローブビームを用いてもよい。別個のプローブビームは、感光性重合体記録材料がプローブビームで感光しない波長を有するように選択できる。さらに、プローブビームの光点サイズを変化させて最適化できる。
【００４２】
プローブビームは媒体９４全体にわたり走査が可能であり、走査中に、検知器により検知された回折角が媒体上で回折格子の周期に従って変化する場合がある。例えば、図８に、媒体９４のトラック幅方向にわたり周期的に反復する回折格子が事前記録されている媒体９４の半径方向を横切ってプローブビーム９２が移動するにつれて、回折ビーム９０の回折角が回転する様子を示す。図９に、媒体９４上のトラック位置を正確に特定する目的で回折光を検知すべく実装された２素子光検知器の形式で検知器９６を示す。
【００４３】
回折格子周期の実施形態のサイクルにおいて回折光は、媒体上でどのトラック位置が正確に指示されているかを独自に規程しなくてよい。むしろ、回折光は単にトラック位置を特定するだけでよい。どのトラック位置が特定されたのかを決定するために、走査処理において識別済みのトラック位置の個数を数える記憶装置をシステムが実装していてよい。例えば、プローブビームは、媒体の半径方向を走査してもよい。円盤状媒体の場合、プローブビームは媒体の内径または外径から出発して、遭遇するトラック位置を把握しつつ媒体の半径方向に走査してもよい。あるいは、媒体がトラック幅方向と直交する回折格子により事前記録されている場合、プローブビームは媒体の接線方向に走査してもよい。
【００４４】
プローブビームが回折格子周期のサイクルにわたって走査した際に光が回折されるにつれて、（図８に示すように）回折光は規定された範囲の回折角を通って回転する。任意の特定の回折角を用いてトラック位置を規定できる。例えば、最大角または最小角を用いてもよい。図９に示すように、簡単な２素子光検知器９６を媒体９４およびプローブビーム９２に相対的に規定された位置に配置することにより、２素子光検知器９６の各素子により等しい量の回折光が検知された場合にトラック位置が規定される。一例として、図９の光検知器は最大および最小回折角の間の中間点に配置されているが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００４５】
さらに別の実施形態において媒体は、光を回折してトラック位置を規定するビート周波数回折格子を含んでいてよい。ここでも、ビート回折格子はホログラフィ媒体の基板上で例えば図４Ａに示すように複製できる。また、ビート回折格子は例えば図４Ｂに示すように、ホログラフィ記録媒体のホログラフィ記録材料に保存された干渉パターンであってよい。さらに、表面変化と干渉パターンの組合せにより媒体上にビート回折格子が規定されていてよい。
【００４６】
ビート周波数の実施形態において、少なくとも２個の回折格子周波数がホログラフィ媒体に重ね合わされている。回折格子周波数は、それらの「ビート周波数」、すなわち回折格子周波数の位相同期の間の空間周波数が所望のデータトラックピッチに等しくなるように選択されている。図１０は、２個の類似周波数振動およびそれらのビート周波数を付加して描いたグラフである。この例の２個の成分は０、９、１８、および２７では同位相であり加算的に干渉する。逆に、この例の２個の成分は４．５、１３．５および２２．５では逆位相であり相殺的に干渉する。
【００４７】
例えば、約１ミリメートル離れた３０個の回折格子同期点のケースは以下を必要とする。
（Ａ）  ｍΛ１＝（ｍ＋１）Λ２≒１０００μｍ
（ここに、Λ１、Λ２は成分の回折格子周期である。）
上式から次式を得る。
（Ｂ）  ｍ（Λ１−Λ２）＝Λ２
回折格子周期において設定された１０ナノメートルも差分を仮定すれば、（Ｂ）から次式を得る。
ｍ（１０［ｎｍ］）＝Λ２、
ｍ（１０［ｎｍ］）（ｍ＋１）≒１０００μｍ＝１,０００,０００ｎｍ
従って、
ｍ＝３１６  ｍ＋１＝３１７
Λ１＝３．１７μｍ  Λ２＝３．１６μｍ
これらの２種の周期（３、１６μｍ、３．１７μｍ)回折格子により回折格子は以下のビート周波数を持つことになる。
ｍΛ１＝（ｍ＋１）Λ２＝１００１．７２μｍ≒１ｍｍ
【００４８】
ビート周波数回折格子が媒体に組み込まれていることにより、トラック位置が変わるにつれて回折効率が（回折格子ビート周波数の周期性を伴い）変動する。図１１に、ビート周波数回折格子の６サイクルに対する１次および２次回折輝度を示す。
【００４９】
ここでも他の実施形態と同様に、ホログラフィ・システム用の参照波を用いてビート周波数を（回折角により）検知できる。あるいは、別個のプローブビームを用いてもよい。別個のプローブビームは、感光性重合体記録材料がプローブビームに感応しない波長を有するように選択できる。さらに、プローブビームの光点サイズを変化させて最適化できる。実装方式に応じて、プローブビームは半径方向または接線方向に媒体全体にわたって走査可能であり、これに伴ない検知器により検知された回折角は媒体上のビート周波数に従って変化し得る。
【００５０】
追跡方法のいくつかの実装方式において、光点サイズが集束した状態で集束したプローブビームを実装可能である。位置合わせのズレ（mis-registration）に対する追跡感度により、プローブビームおよび光点サイズがどの程度集束している必要があるかが決定される。実際は、２個の隣接領域からの１次回折の立体角射影は重なり合って互いに干渉するかもしれない。従って、干渉を考慮に入れてシステムを適合させてもよい。例えば、回折格子遷移を検知すべく干渉平面に検知器を配置してもよい。
【００５１】
図１２に、追跡技術を実装するのに適したシステム１００を示す。システム１００は、レーザー光１０４を生成する少なくとも１個のレーザー１０２を含む。レーザー光１０４は光素子１０６を通過する。例えば、光素子１０６は１個以上のスプリッタ、レンズ、および鏡を含んでいてよい。レーザー光１０４内のデータを符号化すべく、ＳＬＭ１０８等のデータ符号化器が光素子内に配置されていてよい。一例として、光素子１０６は図１に示す光学的構成に従っているが、この点で本発明の範囲が限定されるものではない。媒体１１０は、ホログラフィ・ビットマップを用いて書込み可能な場所に配置されている。カメラ等のデータ検知器１１２が配置されていて、媒体１１０上でデータ符号化ビットマップを検知する。ＰＳＤ、区分化検知器配列、２素子光検知器等の追跡検知器１１４が配置されていて、システム１００が媒体１１０上のトラック位置を正確に特定できるように媒体１１０から回折された光を検知する。
【００５２】
本システムにおいて、少なくとも１個のレーザー１０２を記録／読み出しヘッド（図示せず）に搭載できる。追加のレーザー（図示せず）もまた記録／読み出し（ヘッド）に搭載可能できる。例えば、追跡検知器１１４から提供された追跡情報を用いて記録／読み出しヘッドの配置を制御できる。このようにして、媒体１１０上のホログラムを読み書きすべく、レーザー１０２を適切に配置できる。
【００５３】
本発明の各種の実施形態について述べてきた。例えば、ホログラフィ・データ記憶媒体用の多くの異なる追跡技術について述べてきた。これらの技術を実装して取り外し可能なホログラフィ媒体を実現できる。さらに、これらの技術を実装したシステムは、ホログラフィ媒体上のホログラフィ・ページの位置をμｍの何分の一かに特定できる。ホログラフィ媒体は、ホログラフィ・ディスク、非ディスク状ホログラフィ媒体、あるいはホログラフィ・テープを備えたホログラフィ・データ記憶カートリッジ等、任意のホログラフィ媒体であってよい。例えば、媒体が非ディスク状媒体またはホログラフィ・テープを有するカートリッジである場合、追跡目的に用いられる回折格子は、水平および垂直方向等の規定された媒体の方向にわたって事前記録されていることにより、それらの方向でのトラック位置を規定できる。これらおよび他の実施形態は以下の請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ホログラフィ記録の従来の光学的構成を示す図である。
【図２】ホログラフィ媒体上にホログラムとして保存可能な１０×１０ビットピクセル配列例の拡大図である。
【図３】一連のページまたはピクセル配列がホログラフィ・データ記憶媒体の上に保存される仕方を示す図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に基づくホログラフィ・データ記憶媒体の例を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に基づくホログラフィ・データ記憶媒体の例を示す図である。
【図５】区分化光検知器により回折光が検知される仕方を示す図である。
【図６】位置感応型検知器により回折光が検知される仕方を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に基づいてトラック位置の関数として表わした信号強度のグラフである。
【図８】回折ビームが本発明の実施形態に基づいて回転する仕方を示す図である。
【図９】回折光が２素子光検知器により検知される仕方を示す図である。
【図１０】２個の類似した周波数発振とそれらのビート周波数の付加を示すグラフである。
【図１１】ビート周波数回折格子の６周期について１次および２次の回折輝度を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に基づく追跡技術の実装に適したシステムのブロック図である。
【図１】
2004524573.tif 000003
【図５】
2004524573.tif 000004
【図６】
2004524573.tif 000005
【図７】
2004524573.tif 000006
【図８】
2004524573.tif 000007
【図９】
2004524573.tif 000008
【図１２】
2004524573.tif 000009
【国際公開パンフレット】
2004524573.tif 000010
2004524573.tif 000011
2004524573.tif 000012
2004524573.tif 000013
2004524573.tif 000014
2004524573.tif 000015
2004524573.tif 000016
2004524573.tif 000017
2004524573.tif 000018
2004524573.tif 000019
2004524573.tif 000020
2004524573.tif 000021
2004524573.tif 000022
2004524573.tif 000023
2004524573.tif 000024
2004524573.tif 000025
2004524573.tif 000026
2004524573.tif 000027
2004524573.tif 000028
2004524573.tif 000029
2004524573.tif 000030
2004524573.tif 000031
2004524573.tif 000032
2004524573.tif 000033
2004524573.tif 000034
2004524573.tif 000035
2004524573.tif 000036
2004524573.tif 000037
2004524573.tif 000038
2004524573.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月5日(2003.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、ホログラフィ記録材料と、光検知可能な追跡パターンとを具備するホログラフィ・データ記憶媒体であって、前記追跡パターンは前記ホログラフィ・データ記憶媒体の表面上に形成されているホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項２】
前記基板の表面上に形成された光検知可能な前記追跡パターンが前記ホログラフィ・データ記憶媒体の表面上にある、請求項１に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項３】
光検知可能な前記追跡パターンが、前記基板の表面上に複製されたパターンを含む、請求項１に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項４】
光検知可能な前記追跡パターンが、回折格子周期の１サイクルを備えるとともに前記回折格子周期が段階的に変化する回折格子パターンを含む、請求項１に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項５】
光検知可能な前記追跡パターンが、前記基板の表面上で複製された少なくとも２個の回折格子パターンのビート周波数を規定する、請求項１に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項６】
前記基板が、前記ホログラフィ記録材料をサンドウィッチ構造状に挟む第一の基板部と第二の基板部とを具備し、光検知可能な前記追跡パターンが前記２つの基板部の一方の表面上に形成される、請求項１に記載のホログラフィ・データ記憶媒体。
【請求項７】
少なくとも１個のレーザービームを生成するレーザーと、
前記レーザービームが通過する光素子と、
前記レーザービームの少なくとも一部の中へデータを符号化するデータ符号化器と、
少なくとも１個のホログラムを保存するホログラフィ記録媒体であって、基板と、ホログラフィ記録材料と、前記基板の表面上に形成された光検知可能な追跡パターンとを具備するホログラフィ記録媒体と、
前記ホログラムを検知するデータ検知器と、
光検知可能な前記追跡パターンにより回折された光を検知する追跡検知器とを具備する、ホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項８】
前記データ符号化器が空間光変調器を具備し、前記データ検知器がカメラを具備する、請求項７に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項９】
前記光検知可能な追跡パターンが、前記ホログラフィ記録媒体の表面上に複製されたパターンを含む、請求項７に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１０】
前記光検知可能な追跡パターンが、回折格子周期のサイクルを有する前記基板の表面上のパターン、および、回折格子周期が段階的に変化する前記基板の表面上の回折格子パターンの一方を含む、請求項９に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１１】
前記光検知可能な追跡パターンが、前記基板の表面上の少なくとも２個の回折格子パターンのビート周波数により規定されている、請求項９に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１２】
前記基板が、前記ホログラフィ記録材料をサンドウィッチ構造状に挟む第一の基板部と第二の基板部とを具備し、前記光検知可能な追跡パターンが、前記２つの基板部の一方の表面上に形成される、請求項７に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１３】
さらに、前記追跡検知器により検知される光を生成するプローブビームを含む、請求項７に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１４】
さらに、前記データ検知器により検知されたホログラムを再構成するため前記ホログラフィ記録媒体を探査する参照波を含む、請求項１３に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【請求項１５】
前記プローブビームが、前記ホログラフィ記録材料が前記プローブビームに感応しない波長を有する、請求項１３に記載のホログラフィ・データ記憶システム。
【国際調査報告】
2004524573.tif 000040
2004524573.tif 000041
2004524573.tif 000042