(57)【要約】一実施形態において、ホログラフィック・データ記憶媒体は、厚さが約２ｍｍ未満である第一の熱可塑性基板部および厚さが約２ｍｍ未満である第二の熱可塑性基板部を含む。ホログラフィック記録材料は、第一および第二の熱可塑性基板部の間に挟まれてる場合がある。熱可塑性基板部を十分薄くして製造することにより、エッジ・ウェッジ問題を回避することができる。
2004524571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィック・データ記憶媒体であって、
厚さが２ｍｍ未満である第一の熱可塑性基板部と、
厚さが２ｍｍ未満である第二の熱可塑性基板部と、
前記第一および第二の熱可塑性基板部の間にホログラフィック記録材料と、
を含む媒体。
【請求項２】
ホログラフィック・データ記憶システムであって、
少なくとも１本のレーザー光線を生成するレーザーと、
前記レーザー光線が通過する光学素子と、
前記レーザー光線の少なくとも一部においてデータを符号化するデータ符号化器と、
少なくとも１個のホログラムを記憶するホログラフィック記録媒体と、
を含み、前記ホログラフィック記録媒体が、
厚さが１．２ｍｍ未満である第一の熱可塑性基板部と、
厚さが１．２ｍｍ未満である第二の熱可塑性基板部と、
前記第一および第二の熱可塑性基板部の間にホログラフィック記録材料と、
前記ホログラムを検知するデータ検知器と、
を含むシステム。
【請求項３】
前記第一および第二の熱可塑性基板部が、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、アモルファスポリオレフィンのうち少なくとも一つから製造されている、請求項１または２に記載の品目。
【請求項４】
前記ホログラフィック記録材料が感光性樹脂である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項５】
前記媒体が、円盤状またはカード状のいずれか一つである、請求項１または２に記載の品目。
【請求項６】
前記第一および第二の熱可塑性基板部の厚さが１．２ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項７】
前記第一および第二の熱可塑性基板部の厚さが０．６ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項８】
前記第一および第二の熱可塑性基板部は射出成型された基板部である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項９】
前記データ符号化器が空間光変調器を含み、前記データ検知器がカメラを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
第一の基板部および第二の基板部を射出成型して第一および第二の基板の厚さを２．０ｍｍ未満にする工程と、
前記第一および第二の基板部の間に、感光性樹脂を析出させる工程と、
前記第一の基板部を上部基準平面に押し付ける工程と、
前記第二の基板部を下部基準平面に押し付ける工程と、
感光性樹脂を硬化させる工程と、
を含む方法。
【請求項１１】
前記第一および第二の基板の厚さが１．２ｍｍ以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第一および第二の基板の厚さが０．６ｍｍ以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一および第二の基板部の間に感光性樹脂を析出させる工程が、感光性樹脂を、前記基板部の少なくとも１個の内径を通って中心分注することにより前記第一および第二の基板の間に感光性樹脂を射出する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【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・データ記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、磁気媒体、光媒体、機械的媒体などいくつかが挙げられる。新規のデータ記憶媒体または改良されたデータ記憶媒体の開発に際して、データ記憶密度を増大させることが究極の目標である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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】
ホログラフィック・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することができる。ホログラフィック媒体において、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することができる。さらに、シフト多重化と呼ばれるプロセス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。これらの理由から、理論的なホログラフィック記憶密度は１立方センチメートル当り数十テラビットに達することができる。
【０００５】
ホログラフィック・データ記憶媒体において、情報の全ページを感光学材料内に光学干渉パターンとして記憶することができる。これは光学材料内で２本の干渉性レーザー光線を交差させることにより可能である。目標光線と呼ばれる第一のレーザー光線は、記憶したい情報を含み、基準光線と呼ばれる第二のものは目標光線と干渉して、ホログラムとして光学材料に記憶されることができる干渉パターンを生成する。記憶されたホログラムが後で基準光線だけで照らされた場合、基準光線の一部がホログラムにより回折される。さらに、回折光は元の目標光線を復元する。従って、記録されたホログラムを基準光線で照射することにより、目標光線内に符号化されたデータが再現されて、カメラなどのデータ検知器により検知することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ホログラフィック・データ記憶媒体、ホログラフィック・データ記憶システム、およびホログラフィック・データ記憶媒体の製造方法を目的とする。ホログラフィック・データ記憶媒体は、基板の厚さを薄くした熱可塑性基板を含んでいてよい。さらに、いくつかの実施形態において、ホログラフィック・データ記憶媒体は厚さが特定の範囲内にある熱可塑性基板を含む。
【０００７】
一実施形態において、ホログラフィック・データ記憶媒体は、厚さが約２ｍｍ以下である第一の熱可塑性基板部と、厚さが約２ｍｍ以下である第二の熱可塑性基板部と、第一および第二の熱可塑性基板部の間に挟まれたホログラフィック記録材料とを含む。例えば、第一および第二の熱可塑性基板部は以下のうち少なくとも一つ、すなわち、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、およびアモルファスポリオレフィンから製造されていてよい。ホログラフィック記録材料は感光性樹脂から製造することもできる。
【０００８】
ホログラフィック・データ記憶媒体は、例えば円盤状またはカード状であってよい。第一および第二の熱可塑性基板部は射出成型された基板部であってよい。以下に詳述するように、射出成型された熱可塑性基板部に付随するエッジ・ウェッジ現象により、ホログラフィック・データ記憶媒体の製造が困難になる場合がある。エッジ・ウェッジ現象がもたらす問題を克服すべく、本発明は厚さを薄くした基板部を利用する。例えば、第一および第二の熱可塑性基板部は各々の厚さが約２ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下でよく、あるいは約０．６ｍｍ以下でもよい。
【０００９】
基板の最適な厚さは、複屈折率や剛性など、他の可変により決定される下限を有する場合がある。従って、特定の一実施形態において、第一および第二の熱可塑性基板部は各々の厚さは１．３ｍｍ未満かつ０．５ｍｍ超である。最適な熱可塑性基板の厚さの範囲を規定する例として、１．３ｍｍ〜０．５ｍｍが挙げられる。
【００１０】
他の実施形態においては、本発明はホログラフィック・データ記憶システムを含んでいてよい。本システムは、少なくとも１本のレーザー光線を生成するレーザーと、レーザー光線が貫通する光学素子を含んでいてよい。本システムはまた、レーザー光線の少なくとも一部においてデータを符号化する、空間光変調器などのデータ符号化器を含んでいてよい。さらに、本システムは少なくとも１個のホログラムを記憶するホログラフィック記録媒体を含んでいてよい。ホログラフィック記録媒体は例えば、薄い熱可塑性基板部など、上述の１個以上の特徴を含んでいてよい。本システムはまた、カメラなど、ホログラムを検知するデータ検知器を含んでいてよい。
【００１１】
さらに別の実施形態において、本発明はホログラフィック媒体の製造方法を含んでいてよい。本方法は第一の基板部および第二の基板部を射出成型する工程と、第一および第二の基板部の間に感光性樹脂を析出させる工程を含んでいてよい。第一および第二の熱可塑性基板部を射出成型する工程は例えば、基板の厚さが十分に薄い第一および第二の熱可塑性基板部を射出成型する工程を含んでいてよい。感光性樹脂を析出する工程は、第一および第二の基板部の間に感光性樹脂に射出する工程を含んでいてよい。例えば、円盤状の媒体の場合、感光性樹脂は、感光性樹脂を媒体の基板部の内径を通って中心分注することにより射出されてもよい。本方法はまた、第一の基板部を上側基準平面に押し付けて、第二の基板部を下側基準平面に押し付ける工程を含んでいてよい。感光性樹脂は次いで本来の場所で硬化させることができる。
【００１２】
基板の厚さは約２．０ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、または約０．６ｍｍ以下が極めて好適であろう。特に、厚さがこれらの範囲にある基板層は以下に詳述するエッジ・ウェッジ現象の好ましくない影響を最小限に抑えることができる。つまり、エッジ・ウェッジ現象は、熱可塑性材料が射出成型窪みで固化するにつれて段階的に冷却した結果である。段階的冷却は例えば、基板の平均的厚さより厚い基板エッジにおいてカスプが現われる基板を生じる場合がある。
【００１３】
しかし、複屈折率や剛性など、他の要因で厚い基板の方が好適な場合がある。例えば、０．５ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲が、サンドウィッチ構造のホログラフィック媒体用に最適な熱可塑性基板の厚さを定義する場合がある。
【００１４】
これら並びにその他の実施形態のさらなる詳細を添付図面および以下の記述で開示する。他の特徴、目的、および利点は本記述と図面、および請求項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、ホログラフィック記録の光学的構成を示す。図１に示すように、レーザー１０はビームスプリッタ１４により２個のコンポーネントに分解されるレーザー光を生成する。これら２個のコンポーネントは、一般にほぼ等しい輝度を有し、空間的フィルタリングにより光学的波面誤差を排除することができる。
【００１６】
第一のコンポーネントはビームスプリッタ１４から出て目標経路を辿る。この「目標光線」は次いで目標光線用光学素子１８Ａ〜１８Ｅの集合体および空間光変調器（ＳＬＭ）２０などのデータ符号化器を通過することができる。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することにより、光子がＳＬＭ２０に入った際にほぼ平行して飛来するようにできる。
【００１７】
ＳＬＭ２０が例えば、ホログラフィック・ビットマップ（またはピクセル配列）の形式目標光線内にデータを符号化することができる。図２に、例えば１０×１０ビットピクセル配列の例を拡大して示す。符号化された目標光線は、ホログラフィック記録媒体平面２１を照射する前に、レンズ１８Ｃ、１８Ｄ、および１８Ｅを通過してもよい。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焦点距離の位置に置かれている。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焦点距離の位置に置かれている。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焦点距離の位置に置かれている。
【００１８】
第二のコンポーネントはビームスプリッタ１４から出て、基準経路を辿る。この「基準光線」はレンズ２６や鏡２８などの基準光線用光学素子により誘導されてよい。基準光線は、媒体平面２１を照射して、目標光線と干渉して媒体２５上にホログラムを生成する。一例として、媒体２５は円盤状の媒体またはカード状の媒体であってよい。例えば、媒体が円盤状の場合、その円盤はデータの読み出し／書き込みを行なうべくホログラフィック・ディスク・ドライブ内で回転可能である。
【００１９】
記憶密度を増大させるために、記録媒体２５は通常、フーリエ変換平面の近傍に位置している。図１に示すものと同様の光学的構成を用いて、例えば、ＳＬＭ２０により目標光線内に符号化されたデータは、目標および基準経路を同時に照射することにより媒体２５内に記録することができる。
【００２０】
ホログラムが媒体２５に記憶された後で、ホログラム内に符号化されたデータは、例えば、図１に示したものと同様の光学的構成を用いて再び読み出すことができる。データの読み出しの場合、基準光線だけが媒体２５上のホログラムを照射することができる。光は、媒体２５上に記憶されたホログラムから回折して目標光線を、あるいは元の符号化された目標光線とほぼ同等の光線を再構築または「再生成」する。再生成された目標光線はレンズ１８Ｆを通過して、画像平面２２Ｂで観測されるべく、目標光線で符号化されたビットマップの再構成を可能にする。従って、カメラ３０などのデータ検知器を画像平面２２Ｂに配置してホログラムに符号化されたデータを読むことができる。
【００２１】
ＳＬＭ２０により符号化されたホログラフィック・ビットマップはホログラフィック・データの１「ページ」を含む。例えば、ページはホログラフィック媒体の特定の場所にホログラムとして記憶されているバイナリ情報の配列であってよい。例えば、ホログラフィック・データの典型的なページとして、媒体表面積１平方ｍｍに記憶されている１０００ビット×１０００ビットのピクセル配列であってよいが、本発明の範囲はそれに限定されない。しかし、ホログラフィック・データは媒体の体積全体にわたって記憶されているため、シフト多重化と呼ばれるプロセスにより、記録する過程で連続したページを重ねることができる。
【００２２】
ホログラフィック・データページのある種のシフト多重化において、連続ページは媒体の周りに位置をシフトしつつ記録される。シフト距離は通常、一方向（トラック縦断方向）に記録された面積よりはるかに短く、もう一方向（トラック横断方向）に記録された面積にほぼ等しい。例えば図３に、連続ページが媒体３２にどのように記憶されるかを示す。図示するため、媒体３２の一部３３を拡大している。図示するように、データ３４の連続ページがトラック縦断方向３６で重ねられている。連続ページにおける後続ページ３８もトラック縦断方向３６で互いに重なり合うが、トラック横断方向３９におけるページに重なり合うことはない。例えばデータの各々のページは、媒体の表面積の約１平方ｍｍを被覆することができる。例えば、トラック縦断方向は約１０μｍ、一方トラック横断方向は約１ｍｍであってよい。
【００２３】
位相相関多重化とも呼ばれる別のシフト多重化では、連続ページは記録プロセスにおいてトラック横断方向およびトラック縦断方向の両方で重ねられている。
【００２４】
トラックの正確な位置を特定すべく、ホログラフィック・データ記憶システムは１個以上の追跡技術を実装してもよい。例えば、同時係属かつ共同出願の米国特許出願第０９／８１３，０６５号（発明者：ジェイサン・エドワーズ（Ｊａｔｈａｎ  Ｅｄｗａｒｄｓ、名称：「ホログラフィック・データ記憶媒体の追跡技術」、出願日：２００１年３月２０日）に追跡技術の例が記述されている。
【００２５】
図４Ａ、４Ｂにホログラフィック・データ記憶媒体４０の実施形態を例示する。図４Ａは円盤状の媒体４０の平面図を示す。図４Ｂは媒体４０のサンドウィッチ構造を示す断面図である。例えば、媒体４０は、第一の熱可塑性基板部４１および第二の熱可塑性基板部４２を有する基板を含む。ホログラフィック記録材料４３は、各々の基板部４１と４２との間に挟まれた感光性樹脂を含んでいてよい。例えば、基板部４１、４２は以下のうち少なくとも一つ、すなわち、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、あるいはアモルファスポリオレフィンから製造することができる。これらの熱可塑性材料または別の熱可塑性材料のち１種を用いて、例えば射出成型ツールにおける基板部４１、４２を製造することができる。
【００２６】
図５に、光学的品質の高いホログラフィック・データ記憶媒体を製造するシステムを例示する。システム５０は、少なくとも２個の平坦部５１、５２を含んでいてよい。ホログラフィック媒体４０を製造するために、熱可塑性基板部４１、４２を各々の平坦部５１、５２へ押し付けることにより、基板部４１、４２の外面が各々の平坦部５１、５２にほぼ沿うようにできる。例えば、ホログラフィック記録材料４３が基板部の間に射出される場合、真空により力を加えたり、あるいは水圧から力を得てもよい。
【００２７】
ホログラフィック記録材料４３を各々の熱可塑性基板部４１と４２との間に分注してよい。例えば、円盤状媒体の場合、ホログラフィック記録材料４３は感光性樹脂を熱可塑性基板部４１、４２の内径を通して中心分注することによりにより感光性樹脂を射出してよい。中心分注に関して、感光性樹脂材料は放射状に流れて基板部４１と４２との間の窪みを埋める。感光性樹脂材料の流線は円盤状媒体と対称であってよい。上述のように、ホログラフィック記録材料が射出により分注される場合、射出加工もまた熱可塑性基板部４１、４２を各々の平坦部５１、５２へ押し付けてもよい。
【００２８】
例えば、第一および第二の平坦部５１、５２は、上側および下側基準平面を定義すべく配置されていてよい。例えば上述の中心分注法によりホログラフィック記録材料を分注した後で、上側平坦部５１または下側平坦部５２をわずかに調整することにより媒体を製造する間、媒体表面の平行性を維持することができる。光学的品質の高いホログラフィック媒体を得るために、基板部４１、４２は同一の光学的周辺に収まる程度に平行でなければならない。
【００２９】
例えば、干渉計を実装して平行性を測定することができる。あるいは、システム５０を予め機械的に較正して、結果として得られる製品媒体の上面および底面がほぼ平行であることを保証できる。平行性を保証すべくシステムが予め機械的に較正されている場合、上側および下側平坦部５１、５２の位置を慎重に事前規定することにより、結果として得られる製品媒体の上面および底面がほぼ平行であるようにできる。さらに、システムが予め機械的に較正されている場合、平行性監視用の干渉計が不要になる。
【００３０】
ホログラフィック記録材料は、例えば感光性樹脂材料であってよい。媒体が製造された後で、ホログラフィック記録材料の厚さは約１ｍｍとなろう。熱可塑性基板部４２、４３は各々の厚さが約２ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、あるいは約０．６ｍｍ以下でもよい。従って、ホログラフィック記録媒体全体の厚さは、約５ｍｍ以下、約３．４ｍｍ以下、あるいは約２．２ｍｍ以下でもよい。しかし、以下に述べるように各々の基板の厚さの最適範囲は０．５ｍｍ〜１．３ｍｍであろう。
【００３１】
熱可塑性基板部４２、４３は、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、アモルファスポリオレフィンなどの適切な熱可塑性材料を含んでいてよい。さらに、熱可塑性基板部４２、４３は射出成型加工により製造することができる。例えば基板の射出成型は、製造において多くの利点をもたらす。
【００３２】
例えば、射出成型基板は比較的低コストで大量生産することができる。さらに、射出金型を適合させて、光学的に検知可能な表面変化などの付加的特徴を基板に与えることができる。これらの光学的に検知可能な表面変化は、精度追跡および／またはフォーマット済み情報を搭載することができる。例えば、ジェイサン・エドワーズ（Ｊａｔｈａｎ  Ｅｄｗａｒｄｓ）による米国特許出願第０９／８１３，０６５号に、記録済み表面の変化がどのようにホログラフィック媒体に精度追跡特徴を与えるかが記載されている。これら並びに他の理由により、各々の基板部を射出成型で製造するのが極めて好適であろう。
【００３３】
しかし、熱可塑性基板部の射出成型は、別の困難さを伴なう。例えば、射出成型では基板部が「エッジ・ウェッジ」現象を示す恐れがある。「エッジ・ウェッジ」現象は、射出金型内で熱可塑性材料の冷却と固化が生じた結果である。熱可塑性材料が射出金型内で冷却されて固化するにつれて、金型の内側および外側エッジにある熱可塑性材料が、残りの熱可塑性材料とは異なる速度で冷却する場合がある。
【００３４】
段階的冷却は、厚さが不均一な基板を生じる場合がある。例えば、射出成型された円盤状基板のエッジにおける小さいカスプの厚さは平均的な円盤の厚さより厚いかもしれない。このようなカスプの存在は「エッジ・ウェッジ」現象または「エッジ・ウェッジ」問題と呼ばれる。
【００３５】
図６Ａ〜Ｂに、エッジ・ウェッジ現象により生じたカスプ６２が現われた、基板６０を例示する。図６Ａは、基板６０の上面図、図６Ｂは基板６０の外縁の拡大断面図である。図６Ｂに示すように、基板６０の外縁には、最も外側の基板の厚さが平均的な基板の厚さより厚くなるカスプ６２が現われている。さらに、金型工具に熱勾配がある金型窪みの内部の任意の場所でエッジ・ウェッジ現象が起こる可能性がある。例えば、１個以上のエッジ・ウェッジ・カスプが基板６０の内径あるいは近傍でも観察できる。
【００３６】
図７は、エッジ・ウェッジ現象により生じたカスプ７２が現われた基板７０のエッジの拡大断面図である。例えば、図７は、円盤状基板の内側または外側エッジのいずれかに対応していてよい。図示するように、エッジ・ウェッジ現象の程度は、変数ＸおよびＹを用いて測定可能である。変数Ｙを用いて、カスプにおける円盤の最大厚さと円盤の平均厚さの差を測ることができる。変数Ｘを用いて、円盤のエッジと、円盤の厚さがほぼ均等になる円盤上の位置との距離を測定することができる。例えば、変数Ｘは典型的には約１〜２ｍｍであって、変数Ｙのオーダーは数十ミクロンのオーダーであってよい。
【００３７】
実験データから、基板の厚さが厚くなるにつれて、エッジ・ウェッジ現象が増加することがわかっている。例えば、射出成型された基板の厚さが厚くなるにつれて、変数ＸおよびＹは、図７に示すように増加する。言い換えれば、エッジ・ウェッジ現象が原因で生じるカスプのサイズは、基板の厚さが増加するにつれてますます大きくなる。同様に、基板の厚さが薄くなるにつれて、エッジ・ウェッジ現象が減少する。
【００３８】
エッジ・ウェッジ現象は光学的品質の高いホログラフィック媒体の製造に重大な障害を引き起こす。再び図５を参照するに、基板部４１、４２は各々の平坦部５１、５２に押し付けられる。しかし、基板部４１、４２に、例えばエッジ・ウェッジ現象の結果として、カスプが現われた場合、基板部４１、４２のエッジ上にカスプが存在することで、厚さが均一なホログラフィック記録材料が実現できる可能性が損なわれる恐れがある。例えば、基板部４１、４２にカスプが現われた場合、基板部４１、４２の外面が同一の光学的周辺に収まる程度に平行であることを保証するのは特に難しい。
【００３９】
つまり、カスプの存在は光学式品質の高いホログラフィック・データ記憶媒体を製造する能力を損なう恐れがある。例えば、基板部が（図５に示す平坦部５１、５２のように）基準平面に対して均一に押し付けることができない場合、光学式品質の高いホログラフィック・データ記憶ディスク製造技術は効果を発揮できない。さらに、たとえディスク製造が可能であっても、基板部の上にカスプが存在することによりディスクの性能が低下する恐れがある。例えば、媒体製造の間に、ホログラフィック記録材料の厚さをほぼ均一にすべく基板部を十分に平行にできなかった場合、ディスクの記憶密度が低下する恐れがある。
【００４０】
エッジ・ウェッジ現象に関する問題を克服するために、基板部を十分薄く製造することができる。この方法で、エッジ・ウェッジ現象を大幅に削減することができる。特に、射出成型された基板が薄いほど、エッジ・ウェッジ現象により現われるカスプが小さくなる。例えば、再び図７を参照するに、射出成型された基板の厚さが薄くなった場合、変数Ｙを大幅に減らすことができる。特に、基板部の厚さを約２ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、あるいは約０．６ｍｍ以下にもできれば、エッジ・ウェッジ問題の克服に役立つ。
【００４１】
しかし、上述のように複屈折率や媒体剛性など、他の媒体設計変数は、基板を実用的にどこまで薄く製造できるかの限度を示す。一般に、厚い基板ほど堅牢で複屈折率が低い。従って、以下の例で述べるように、高品質のサンドウィッチ構造ホログラフィック・データ記憶媒体向けに、多くの変数が受容可能な範囲に含まれる、基板の厚さの最適な範囲が存在する。
【実施例１】
【００４２】
実験で、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、アモルファスポリオレフィンなどの熱可塑性の材料を射出成型することにより、厚さが２．０ｍｍ、１．２ｍｍ、および０．６ｍｍである、直径１２０ミリの基板および直径１３０ミリの基板が製造される。エッジ・ウェッジは、例えば図７に示すように変数Ｙを測定することにより、各々の基板の厚さについて測定される。ホログラフィック・データ記憶媒体は次いで、厚さが異なる各々の基板および上述の媒体製造技術を用いて製造される。
【００４３】
実験結果によれば、２．０ｍｍ基板には通常、約Ｙ＝２０μｍのエッジ・ウェッジが現われ、１．２ｍｍ基板には通常、約Ｙ＝１０μｍのエッジ・ウェッジが現われ、０．６ｍｍ基板には通常、約Ｙ＝４μｍのエッジ・ウェッジが現われる。この結果から、基板の厚さが薄くなるにつれて、エッジ・ウェッジ現象が減少することがわかる。
【００４４】
各基板の複屈折率（すなわち、材料内の向きに応じた屈折率の変化の尺度）もまた測定される。実験結果から、複屈折率は、２．０および１．２ｍｍ基板の場合は約３０ｎｍであって、０．６ｍｍ基板の場合は約６０ｎｍに増加することがわかる。この結果から、基板の厚さが薄くなるにつれて複屈折率が増大し、特に、基板の厚さがほぼ０．６ｍｍ以下の場合に複屈折率が大幅に増大することがわかる。
【００４５】
上述の実験結果から、サンドウィッチ構造のホログラフィック・データ記憶媒体における基板部のサイズを小さくすることにより実現可能なエッジ・ウェッジの利点が明らかにわかる。厚さが２．０ｍｍ以下である基板部はある種の実装には十分であると思われるが、厚さが１．２ｍｍ以下である基板部に現われるカスプは小さくなる。さらに、厚さが０．６ｍｍ以下である基板部に現われるカスプはさらに小さい。厚さが０．６ｍｍである基板部は受容可能で、しかも自身より厚い基板部に比べてはるかに高い複屈折率を有する。基板部の厚さが、例えば０．５ｍｍよりはるかに薄くなるにつれて、複屈折率は受容できないレベルまで増大する場合がある。
【００４６】
エッジ・ウェッジ問題を克服する以外に、基板が薄いほど、媒体の厚さ全体にも利点をもたらす。基板が薄いほど、例えば個々の媒体の材料コスト合計を削減できる。しかし、基板部の厚さには下限がありて、例えば、基板の複屈折率、剛性、および／または環境保護能力などの他の要因により下限を規定することができる。要約すれば、サンドウィッチ構造のホログラフィック・データ記憶媒体で利用される熱可塑性基板部分の最適な厚さの範囲は約０．５ｍｍ〜１．３ｍｍである。
【００４７】
上述のように、基板部はポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、アモルファスポリオレフィンなどの熱可塑性材料から形成されていてよい。射出成型された基板の場合、いくつかの要因により、どの基板材料が媒体製造に最適であるが決まる。例えば、基板材料は製造加工の間、粘性感光性樹脂を閉じ込めることができなければならない。さらに材料は、精度追跡および／または事前フォーマット情報を格納可能な表面変化、例えばエンボス加工または金型成型された表面変化などを表出可能でなければならない。材料はホログラフィック記録材料をカプセル化して、ホログラフィック記録材料を環境汚染から守る必要がある。さらに、上述のように材料の複屈折率は比較的低くなければならない。複屈折率は一般に、材料の向きに応じた屈折率の変化の尺度である。向きに応じた屈折率の相違が大きいことは、例えばホログラフィック媒体基板材料にとって一般に好ましくない。
【００４８】
さらに、表面反射と固有の光学散乱を可能な限り最小限に抑えるべく、材料を選択すべきである。さらに、媒体には反射防止コーティングが必要であろう。最後に、材料コストも考慮すべきであろう。これらすべての要因を考えると、アモルファスポリオレフィン（ＡＰＯ）と呼ばれる熱可塑性の材料は、ホログラフィック媒体で利用する基板材料として適切であると思われる。上述の設計基準を満たす以外に、ＡＰＯは水蒸気を吸収しない。従って、ＡＰＯをホログラフィック媒体の基板として用いる場合、基板を焼いたり、またはガス抜きすることなく、反射防止コーティングを媒体に適用することができる。
【００４９】
上述のように、最適な厚さの範囲は約０．５ｍｍ〜１．３ｍｍの間である。基板の厚さが０．５ｍｍ未満ならば複屈折率が高過ぎ、基板の厚さが１．３ｍｍを超えればエッジ・ウェッジが問題になるであろう。従って、サンドウィッチ構造のホログラフィック・データ記憶媒体で用いられる熱可塑性基板用途には０．５ミリ〜１．３ｍｍが最適な範囲を表わし、ＡＰＯはこのような基板用途に最適な熱可塑性材料であると思われる。
【００５０】
図８に、ホログラフィック記録媒体の読み出し／書き込みに適したシステム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は光学素子１０６を通過する。例えば、光学素子１０６は１個以上の光線スプリッタ、レンズ、および鏡を含んでいてよい。ＳＬＭ１０８などのデータ符号化器が光学素子内に配置されていて、レーザー光１０４内でデータを符号化することができる。例えば、光学素子１０６は図１に示す光学構成に合致するかもしれないが、本発明の範囲はこれに限定されない。媒体１１０は、ホログラフィック・ビットマップによる書き込みが可能な場所に配置されている。媒体１１０は、例えば薄い基板部を含む、上述の特徴の１個以上を含んでいてよい。各々の基板部は例えば、厚さが約２ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下か、あるいは厚さが約０．６ｍｍ以下でもよい。さらに、各々の基板部は、厚さが約０．５ｍｍ〜１．３ｍｍの最適な範囲に含まれていてよい。
【００５１】
媒体１１０上のデータ符号化されたビットマップを検知すべく、カメラなどのデータ検知器１１２が配置されている。媒体１１０上のトラック位置をシステム１００が正確に特定可能にすべく、ＰＳＤ、分割された検知器配列、２要素光検知器（図示せず）などの追跡検知器が配置されていて、媒体１１０から回折された光を検知することができる。
【００５２】
本システムでは、少なくとも１個のレーザー１０２が記録／読み出しヘッド（図示せず）に搭載されていてよい。追加レーザー（図示せず）もまた、記録／読み出しヘッドに搭載することができる。この方法で、レーザー１０２を適当に配置することにより、媒体１１０に対しホログラムの読み出し／書き込みが行なえる。
【００５３】
本発明の各種の実施形態について述べてきた。例えば、サンドウィッチ構造のホログラフィック・データ記憶媒体について述べてきた。媒体の基板部の厚さは、エッジ・ウェッジ問題を克服するのに十分である。さらに、媒体はホログラフィック・データ記憶システムの一部を構成していてよい。これら並びに他の実施形態は請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ホログラフィック記録の光学的構成を示す図である。
【図２】ホログラムとしてホログラフィック媒体に記憶可能な１０×１０ビットピクセル配列の例の拡大図である。
【図３】連続するページやピクセル配列がどのようにホログラフィック・データ記憶媒体に記憶されるかを示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に基づくホログラフィック・データ記憶媒体を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に基づくホログラフィック・データ記憶媒体を示す図である。
【図５】ホログラフィック・データ記憶媒体を製造するためのシステムの例を示す図である。
【図６Ａ】カスプが現われた基板を示す図である。
【図６Ｂ】カスプが現われた基板を示す図である。
【図７】エッジ・ウェッジ現象により生じたカスプが現われた基板のエッジの拡大断面図である。
【図８】ホログラフィック記録媒体の読み出し／書き込みに適したシステムを示す図である。
【図１】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月18日(2003.9.18)
【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】
ホログラフィック・データ記憶媒体であって、
−厚さが２ｍｍ未満でかつ０．５ｍｍ超である第一の熱可塑性基板部と、
−厚さが２ｍｍ未満でかつ０．５ｍｍ超である第二の熱可塑性基板部と、
−前記第一および第二の熱可塑性基板部の間にホログラフィック記録材料と、
を含む媒体。
【請求項２】
ホログラフィック・データ記憶システムであって、
−少なくとも１本のレーザー光線を生成するレーザーと、
−前記レーザー光線が通過する光学素子と、
−前記レーザー光線の少なくとも一部においてデータを符号化するデータ符号化器と、
−少なくとも１個のホログラムを記憶するホログラフィック記録媒体と、
を含み、前記ホログラフィック記録媒体が、
−厚さが１．２ｍｍ未満でかつ０．５ｍｍ超である第一の熱可塑性基板部と、
−厚さが１．２ｍｍ未満でかつ０．５ｍｍ超である第二の熱可塑性基板部と、
−前記第一および第二の熱可塑性基板部の間にホログラフィック記録材料と、
−前記ホログラムを検知するデータ検知器と、
を含むシステム。
【請求項３】
前記第一および第二の熱可塑性基板部が、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、アモルファスポリオレフィンのうち少なくとも一つから製造されている、請求項１または２に記載の品目。
【請求項４】
前記ホログラフィック記録材料が感光性樹脂である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項５】
前記媒体が、円盤状またはカード状のいずれか一つである、請求項１または２に記載の品目。
【請求項６】
前記第一および第二の熱可塑性基板部の厚さが１．２ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項７】
前記第一および第二の熱可塑性基板部の厚さが０．６ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項８】
前記第一および第二の熱可塑性基板部は射出成型された基板部である、請求項１または２に記載の品目。
【請求項９】
前記データ符号化器が空間光変調器を含み、前記データ検知器がカメラを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
ホログラフィック・データ記憶媒体を製造する方法であって、
−第一の基板部および第二の基板部を射出成型して第一および第二の基板の厚さを２．０ｍｍ未満にする工程と、
−前記第一および第二の基板部の間に、感光性樹脂を含むホログラフィック記録材料を析出させる工程と、
−前記第一の基板部を上部基準平面に押し付ける工程と、
−前記第二の基板部を下部基準平面に押し付ける工程と、
−感光性樹脂を含むホログラフィック記録材料を硬化させる工程と、
を含む方法。
【請求項１１】
前記第一および第二の基板の厚さが１．２ｍｍ以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第一および第二の基板の厚さが０．６ｍｍ以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一および第二の基板部の間に感光性樹脂を析出させる工程が、感光性樹脂を、前記基板部の少なくとも１個の内径を通って中心分注することにより前記第一および第二の基板の間に感光性樹脂を射出する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【国際調査報告】
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