(57)【要約】本発明によるフォトニクスデータストレージシステムは、ストレージ材料、このストレージ材料内に情報を記録するデータ記録／ストレージ装置、及びこのストレージ材料から記録した情報を読み出すアドレス指定／データ読み出し装置を含むことが説明される。フォトニクスデータストレージシステムは干渉記録処理によってストレージ媒体内でデータを符号化する。ストレージ媒体はポリペプチド材料から構成される。ポリペプチド材料はクロムがドープされたコラーゲンの溶液を含み、その溶液中に、α鎖及びβ鎖がα/β比が１より大きいような比率で優勢に現れる。
2004536354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニクスメモリであって、
コヒーレントな参照光ビームとコヒーレントな目的光ビームとの干渉によって生成される光エネルギーの空間的分布に感応性があって、前記光エネルギーの空間的分布を記録するポリペプチドストレージ材料を含むフォトニクスメモリ。
【請求項２】
前記ポリペプチド材料はクロムがドープされたコラーゲンの溶液を含み、その溶液中にα鎖及びβ鎖がα/β比が１より大であるような比率で優勢に現れることを特徴とする請求項１記載のフォトニクスメモリ。
【請求項３】
前記α/β比は約１．２と約２．１との間であることを特徴とする請求項２記載のフォトニクスメモリ。
【請求項４】
前記クロムドーピングは、乾燥ポリペプチドの重量で５％から１０％の量の六価クロム塩を前記ポリペプチド溶液に加えることによって実施されることを特徴とする請求項２記載のフォトニクスメモリ。
【請求項５】
前記ポリペプチド材料の平均分子量が１２０，０００ドルトンと１５０，０００ドルトンとの間であることを特徴とする請求項２記載のフォトニクスメモリ。
【請求項６】
前記ポリペプチド溶液の粘度が約３センチポアズと約４センチポアズとの間であることを特徴とする請求項２記載のフォトニクスメモリ。
【請求項７】
前記ポリペプチド溶液はまた乾燥ポリペプチドの重量で約０．５％の量の硬化剤でドープされることを特徴とする請求項２記載のフォトニクスメモリ。
【請求項８】
前記コラーゲン溶液はフッ化界面活性剤でドープされることを特徴とする請求項２記載のフォトニクスメモリ。
【請求項９】
データがホログラフィック処理によって記録媒体内で符号化され、前記媒体がコラーゲンに基づくポリペプチド材料でできており、前記ポリペプチド材料は水溶性六価クロム塩でドープされており、前記ポリペプチド材料の前記アルファ鎖及びベータ鎖はアルファ/ベータ鎖荷重配分比が１より大きいような比率で優勢に現れることを特徴とするデータストレージシステム。
【請求項１０】
前記ポリペプチド材料は乾燥ポリペプチドの重量で約５％から約１０％の量の前記六価クロム塩でドープされることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項１１】
前記アルファ/ベータ鎖荷重配分比が約１．２と約２．１との間であることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項１２】
前記ポリペプチド材料は約９０ブルームと約３００ブルームとの間のゲル強度を有するゲルであることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項１３】
前記コラーゲンに基づくポリペプチド材料の平均分子量が約１２０，０００ドルトンと約１５０，０００ドルトンの間であることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項１４】
前記ポリペプチド材料は標準方法によって計測されたように約３センチポアズと約４センチポアズとの間の粘度を有するゲルであることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項１５】
前記ポリペプチド材料は乾燥ポリペプチドの重量で約０．５％の量のポリペプチド硬化剤を含むことを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項１６】
前記硬化剤は水溶性クロムIII塩を含むことを特徴とする請求項１５記載のストレージシ
ステム。
【請求項１７】
前記硬化剤はアルミニウム流酸塩を含むことを特徴とする請求項１５記載のストレージシステム。
【請求項１８】
前記ポリペプチド材料は界面活性剤を含むことを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項１９】
前記ポリペプチド材料はフルオロカーボンタイプの界面活性剤であることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項２０】
前記ポリペプチド材料は約２５０ブルームのゲル力を有するゲルであることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項２１】
前記ポリペプチド材料の平均分子量が約１２０，０００ドルトンであることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項２２】
前記ポリペプチド材料は標準方法によって計測されたように約３．５センチポアズの粘度を有するゲルであることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項２３】
前記ポリペプチド材料は曇りのない透明の基板上に相対的に均一の層として蒸着されることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項２４】
接着層が前記記録媒体層と前記曇りのない透明な基板との間に形成され、前記記録媒体を前記曇りのない透明な基板に接着することを特徴とする請求項２３記載のストレージシステム。
【請求項２５】
前記曇りのない透明な基板はガラスプレートであることを特徴とする請求項２３記載のストレージシステム。
【請求項２６】
前記曇りのない透明な基板はプラスチック基板であることを特徴とする請求項２３記載のストレージシステム。
【請求項２７】
前記プラスチック基板はプレスチックシートであることを特徴とする請求項２６記載のストレージシステム。
【請求項２８】
前記プラスチック基板はプレスチックフィルムであることを特徴とする請求項２６記載のストレージシステム。
【請求項２９】
前記記録媒体層は保護基板で覆われていることを特徴とする請求項９記載のストレージシステム。
【請求項３０】
前記保護基板はガラスプレートであることを特徴とする請求項２９記載のストレージシステム。
【請求項３１】
前記保護基板はプラスチックプレートであることを特徴とする請求項２９記載のストレージシステム。
【請求項３２】
前記保護基板は疎水性ニス被覆であることを特徴とする請求項２９記載のストレージシステム。
【請求項３３】
体積ホログラフィックメモリであって、
コヒーレントな光ビームとコヒーレントな目的光ビームとの干渉によって生成された光エネルギーの空間的分布に感応性がある六価クロム塩でドープされており、前記光エネルギーの空間的分布を記録するポリペプチド記録材料を含み、前記ポリペプチド記録材料のアルファ鎖及びベータ鎖はアルファ/ベータ鎖荷重配分比が１より大であるような比率で優勢に現れることを特徴とする体積ホログラフィックメモリ。
【請求項３４】
前記ポリペプチド材料は、乾燥ポリペプチドの重量で５％から１０％の量の六価クロム塩でドープされることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項３５】
前記ポリペプチド記録材料がコラーゲンを基にしたポリペプチドゲルを含み、前記ゲルの粘度が標準方法で計測されたように約３センチポアズと約４センチポアズとの間であることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項３６】
前記アルファ/ベータ鎖荷重配分比が約１．２と約２．１との間であることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項３７】
前記ポリペプチド記録材料が六価クロムの重量で約１０％の負荷を有することを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項３８】
前記コラーゲンに基づくポリペプチドの平均分子量が約１２０，０００ドルトンと約１５０，０００ドルトンとの間であることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項３９】
前記ポリペプチド記録媒体は約９０ブルームと約３００ブルームとの間のゲル強度を有するゲルであることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４０】
前記六価クロムがドープされたポリペプチド材料はポリペプチド硬化剤を含むことを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４１】
前記硬化剤はクロムIII塩を含むことを特徴とする請求項４０記載の体積ホログラフィッ
クメモリ。
【請求項４２】
前記硬化剤はアルミニウム流酸塩を含むことを特徴とする請求項４０記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４３】
前記六価クロムがドープされたポリペプチド材料は界面活性剤を含むことを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４４】
前記ポリペプチド材料はフルオロカーボンタイプの界面活性剤であることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４５】
前記ポリペプチド材料は約２５０ブルームのゲル力を有するゲルであることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４６】
前記ポリペプチド材料の平均分子量は約１２０，０００ドルトンであることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４７】
前記ポリペプチド材料は標準方法によって計測されたように約３．５センチポアズの粘度を有するゲルであることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４８】
前記ポリペプチド材料は曇りのない透明の基板上に相対的に均一の層として蒸着されていることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項４９】
接着層が前記記録媒体層と前記曇りのない透明な基板との間に形成され、前記記録媒体を前記曇りのない透明な基板に接着することを特徴とする請求項４８記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５０】
前記曇りのない透明な基板はガラスプレートであることを特徴とする請求項４８記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５１】
前記曇りのない透明な基板はプラスチック基板であることを特徴とする請求項４８記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５２】
前記プラスチック基板はプラスチックシートであることを特徴とする請求項５１記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５３】
前記プラスチック基板はプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項５１記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５４】
前記記録媒体は保護基板で覆われていることを特徴とする請求項３３記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５５】
前記保護基板はガラスプレートであることを特徴とする請求項５４記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５６】
前記保護基板はプラスチックプレートであることを特徴とする請求項５４記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５７】
前記保護基板は疎水性ニス被覆であることを特徴とする請求項５４記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５８】
前記硬化剤はＣｒIIIであることを特徴とする請求項４０記載の体積ホログラフィックメモリ。
【請求項５９】
基板上のポリペプチドゲル被覆を含むデータストレージ媒体を製造する方法であって、
水中において室温で生物起源のポリペプチドを膨張させてポリペプチド溶液を生成し、前記ポリペプチドのアルファ鎖及びベータ鎖がアルファ/ベータ鎖荷重配分比が１より大であるような比率で優勢に現れるステップと。
前記ポリペプチドが完全に溶解するまで前記ポリペプチド溶液を約４０℃と約６０℃との間の温度へ加熱するステップと、
乾燥ポリペプチドの重量で約５％から約１０％の量の水溶性六価クロムを前記ポリペプチド溶液へ加えて前記ポリペプチドをドープするステップと、
前記ドープされたポリペプチド溶液をろ過するステップと、
前記ドープされたポリペプチド溶液を１５分から６０分の間、約５５℃から約６０℃の間で維持するステップと、
このようにして得られた前記ドープされたポリペプチド溶液を基板上の被覆として蒸着するステップと、
前記蒸着されたドープされたポリペプチド被覆を冷却して凝固させるステップと、
前記蒸着されたドープされたポリペプチド被覆を乾燥させて前記基板上のポリペプチドゲル被覆を含むデータストレージ媒体を得るステップと、
を含む方法。
【請求項６０】
前記基板はガラスプレートであり、前記ドープされたポリペプチド溶液は重力被覆によって前記ガラスプレート上に蒸着されることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６１】
前記基板はプラスチック基板であり、前記ドープされたポリペプチド溶液は前記プラスチック基板上に蒸着されることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６２】
前記基板はプラスチック基板であり、前記ドープされたポリペプチド溶液はドクターブレード押し出し法またはマイヤーバー押し出し法によって前記プラスチック基板上に蒸着されることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６３】
薄い親水性接着剤層が前記基板と前記ドープされたポリペプチド被覆との間に挟まれることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６４】
前記フルオロカーボンタイプの界面活性剤は、六価クロムイオンを前記ポリペプチド溶液に加える前に前記ポリペプチド溶液へ加えられることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６５】
ポリペプチド硬化剤が、前記ドープされたポリペプチド溶液をろ過する前に前記ポリペプチド溶液に加えられることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６６】
前記ポリペプチドゲルは約９０ブルームと約３００ブルームとの間のゲル力を有することを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６７】
前記ポリペプチドゲルは約３センチポアズと約４センチポアズとの間の粘度を有することを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６８】
前記生物起源のポリペプチドは約１２０，０００と１５０，０００ドルトンとの間の平均分子量を有することを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項６９】
前記アルファ/ベータ鎖荷重配分比が約１．２と約２．１との間であることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項７０】
前記ポリペプチドゲルは約２５０ブルームのゲル力を有することを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項７１】
前記生物起源のポリペプチドの平均分子量は約１２０，０００ドルトンであることを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項７２】
前記ポリペプチドゲルは標準方法で計測されたように約３．５センチポアズの粘度を有することを特徴とする請求項５９記載の方法。
【請求項７３】
前記プラスチック基板はプラスチックシートであることを特徴とする請求項６１記載の方法。
【請求項７４】
前記プラスチック基板はプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項６１記載の方法。
【請求項７５】
基板上のポリペプチドゲル被覆を含むデータストレージ媒体を製造する方法であって、
水中において室温で生物起源のポリペプチドを膨張させてポリペプチド溶液を生成し、前記ポリペプチドのアルファ鎖及びベータ鎖がアルファ/ベータ鎖荷重配分比が１より大であるような比率で優勢に現れるステップと。
前記ポリペプチドが完全に溶解するまで前記ポリペプチド溶液を約４０℃と約６０℃との間の温度へ加熱するステップと、
乾燥ポリペプチドの重量で約５％から約１０％の量の水溶性六価クロムを前記ポリペプチド溶液へ加えて前記ポリペプチドをドープするステップと、
前記ドープされたポリペプチド溶液をろ過するステップと、
前記ドープされたポリペプチド溶液を１５分から６０分の間、約５５℃から約６０℃の間で維持するステップと、
このようにして得られた前記ドープされたポリペプチド溶液を２枚の間隔を空けて離れて向かい合っているプレートの間に蒸着して、前記向かい合ったプレートの間の間隔を満たすステップと、
前記蒸着されたドープされたポリペプチド被覆を冷却して凝固させるステップと、
その上に蒸着されている冷却されたドープされたポリペプチド被覆を有する前記他のプレートを残して前記最初のプレートを除去するステップと、
前記蒸着されたドープされたポリペプチド被覆を乾燥させて前記基板上のポリペプチドゲル被覆を含むデータストレージ媒体を得るステップと、
を含む方法。
【請求項７６】
前記他の基板はガラスプレートであることを特徴とする請求項７５記載の方法。
【請求項７７】
前記他の基板はプラスチックプレートであることを特徴とする請求項７５記載の方法。
【請求項７８】
デジタル情報を記録する装置であって、
前記デジタル情報を運ぶ目的光ビームと、
参照ビームと、
ポリペプチド材料でできているストレージ媒体と、を含み、
前記参照光ビームと前記目的光ビームとが交差して、前記ストレージ媒体の厚さ全体にわたって格納される干渉パターンを形成することを特徴とする装置。
【請求項７９】
前記記録媒体は、前記干渉パターンが回折パターンとして形成される体積位相格子を形成することを特徴とする請求項７８記載の装置。
【請求項８０】
前記ポリペプチド材料はフラットシートの形式であって前記フラットシートのプレーンの直交座標（Ｘ，Ｙ）によって画定され、前記目的光ビーム上へ変調されるデジタル情報パケットは前記プレーンのポイントでサブ回折パターンとして符号化されることを特徴とする請求項７８記載の装置。
【請求項８１】
前記参照光ビームの角度方向の変化は１度から４度の可変間隔によって実施されることを特徴とする請求項７８記載の装置。
【請求項８２】
前記ストレージ媒体はフラットシートの形式に形成されて前記フラットシートのプレーンの直交座標（Ｘ，Ｙ）によって画定され、前記目的光の波面を符号化するために少なくとも１５の別個の変化を前記参照光ビームの角度方向になすことを特徴とする請求項７８記載の装置。
【請求項８３】
前記ポリペプチド材料はクロムがドープされたコラーゲンの溶液を含み、その溶液において、α鎖及びβ鎖がα/β比が１より大きいような比率で優勢に現れることを特徴とする請求項７８記載の装置。
【請求項８４】
前記α/β比は約１．２と約２．１との間であることを特徴とする請求項７８記載の装置。
【請求項８５】
前記クロムドーピングは、乾燥ポリペプチドの重量で５％から１０％の量の六価クロム塩を前記ポリペプチド溶液に加えることによって実施されることを特徴とする請求項７８記載の装置。
【請求項８６】
保存されたデジタル情報を読み出す装置であって、
ポリペプチド材料でできておりその中にデジタル情報が保存されるストレージ媒体を含み、前記デジタル情報は複数のパケットとして前記ストレージ媒体の厚さ全体にわたって保存されることを特徴とし、
前記ストレージ媒体中の前記パケットの少なくとも１つにアドレス指定するよう構成されている読み出し光ビームを、
をさらに含む装置。
【請求項８７】
前記読み出しビームは、前記読み出しビームの光パス内に位置する１つ以上の変換ノードによって前記ストレージ媒体上のマトリクスを画定する複数のポイントの１つへ導かれて形成され、前記複数のポイントは１つ以上の初期ストレージ状態と１つ以上の動作パラメータとによって画定されることを特徴とする請求項８６記載の装置。
【請求項８８】
前記初期ストレージ状態の１つは前記マトリクスのサイズであることを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項８９】
前記初期ストレージ状態の１つは前記マトリクス内の前記ポイント数であることを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項９０】
前記初期ストレージ状態の１つは前記ポリペプチド材料の物理的特徴であることを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項９１】
前記ポリペプチド材料の前記物理的特徴は構成分子の選択を含むことを特徴とする請求項９０記載の装置。
【請求項９２】
前記ポリペプチド材料の前記物理的特徴は前記ポリペプチド材料を準備する処理から生じることを特徴とする請求項９０記載の装置。
【請求項９３】
前記ポリペプチド材料を準備する前記処理は前記ポリペプチド材料の波長感応性を決定することを特徴とする請求項９２記載の装置。
【請求項９４】
前記ポリペプチド材料を準備する前記処理は被覆方法を含むことを特徴とする請求項９２記載の装置。
【請求項９５】
前記ポリペプチド材料の前記物理的特徴は記録処理によって決定されることを特徴とする請求項９０記載の装置。
【請求項９６】
前記記録処理は、波長、温度、湿度、及び前記ポリペプチド材料から成る基板の前記物理的特徴といったパラメータのうちの少なくとも１つによって画定されることを特徴とする請求項９５記載の装置。
【請求項９７】
前記ポリペプチド材料の前記物理的特徴は露光後処理を含むことを特徴とする請求項９０記載の装置。
【請求項９８】
前記露光後処理は、浴の物理的特徴及び温度や湿度などの物理的パラメータなどの要因によって画定されることを特徴とする請求項９７記載の装置。
【請求項９９】
前記動作パラメータは前記ストレージ媒体にアクセスするために必要な所望の時間を含むことを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項１００】
前記動作パラメータは使用される活性剤の種類を含むことを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項１０１】
前記動作パラメータは最小化レベルを含むことを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項１０２】
前記動作パラメータは解像度レベルを含むことを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項１０３】
前記ノードは動的レベルから成ることを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項１０４】
前記動的装置は、ミラー、回転コンポーネントと関係付けられたマイクロミラー、音響光学コンポーネント、液晶と関係付けられた回折格子、カーのセル及びポッケルのセルを含む一群から選択されることを特徴とする請求項１０３記載の装置。
【請求項１０５】
前記動的装置の空間における位置決め及びそれらの方向制御がソフトウェアで管理されることを特徴とする請求項１０３記載の装置。
【請求項１０６】
前記ノードに配置されて前記読み出しビームを屈折するコンポーネントが、
使用される超音波波長の周波数による角度方向において公知の方法で前記読み出しビームを回折する２つの音響光学装置と、
前記音響光学装置に関して下流に位置し、前記音響光学装置から発生するビームが最適化された第１の角度で前記格子のアクティブな面にあたり、回折ビームが第２の限界見通し角を発生するように導く回折格子と、
前記格子に関して下流に位置しており前記格子から発生する前記ビームを前記ストレージ媒体上へ導く少なくとも１つの動的角度回折装置と、
を含むことを特徴とする請求項８７記載の装置。
【請求項１０７】
前記ポリペプチド材料はクロムがドープされたコラーゲンの溶液を含み、その溶液中にはα鎖及びβ鎖がα/β比が１より大であるような比率で優勢に現れることを特徴とする請求項８６記載の装置。
【請求項１０８】
前記α/β比は約１．２と約２．１との間であることを特徴とする請求項１０７記載の装置。
【請求項１０９】
前記クロムドーピングは、乾燥ポリペプチドの重量で５％から１０％の量の六価クロム塩を前記ポリペプチド溶液に加えることによって実施されることを特徴とする請求項１０７記載の装置。
【請求項１１０】
ストレージ媒体のマトリクスの複数のポイントの１つに前記マトリクス内の複数の角度の１つでアドレスする装置であって、
レーザビームを生成するレーザと、
前記レーザビームを収束するよう構成された焦点レンズと、
前記焦点を合わせられたレーザを受信して、水平軸の周りに前記収束レーザビームを回転させて前記マトリクスの列の中にある前記複数のポイントの１つへ位置決めする静的ミラーと、
前記静的ミラーから前記収束レーザビームを受信して前記レーザビームのビームサイズを変更する凹面鏡と、
前記凹面鏡から前記レーザビームを受信する第１の回転ミラーと、
前記第１回転ミラーから前記レーザビームを受信する第２の回転ミラーと、
から成り、
前記第１の回転ミラー及び前記第２の回転ミラーが垂直に回転して、前記複数の角度の１つで前記マトリクスの複数のポイントの１つへ前記レーザビームを位置決めすることを特徴とする装置。
【請求項１１１】
前記ストレージ媒体はポリペプチド材料を含み、前記ポリペプチド材料はクロムがドープされたコラーゲンの溶液を含んでおり、その溶液中にα鎖及びβ鎖がα/β比が１より大であるような比率で優勢に現れることを特徴とする請求項１１０記載の装置。
【請求項１１２】
前記α/β比は約１．２と約２．１との間であることを特徴とする請求項１１１記載の装置。
【請求項１１３】
前記クロムドーピングは、乾燥ポリペプチドの重量で５％から１０％の量の六価クロム塩を前記ポリペプチド溶液に加えることによって実施されることを特徴とする請求項１１１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
概して本発明はフォトニクスデータメモリに関する。特に、本発明はフォトニクスデータメモリで使用されるストレージ材料及び該ストレージ材料の製造方法に関する。また、特に、本発明はフォトニクスデータメモリに／から情報の記録／読み出しを行う装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤの大記憶容量及び低コストはさらに大きくさらに安い光記憶媒体へのなお一層大きな需要を生み出した。ホログラフィックメモリが提案され、大容量デジタルストレージ媒体として光ディスクに取って代わってきている。ホログラフィックメモリの高密度及び高速度は、三次元記録及び一度にパケットデータ全体を同時に読み出すことによってもたらされる。ホログラフィックメモリの主な利点はより高い情報密度（１０11ビット以上）、短いランダムアクセス時間（〜１００マイクロ秒以下）、及び高い情報伝送速度（１０9ビット／秒）である。
【０００３】
ホログラフィック記録では、コヒーレント単色光源（例えば、レーザ）からの光ビームが参照ビーム及び目的ビームへ分割される。目的ビームは空間光変調器（ＳＬＭ）を通過して記憶媒体へ到達する。ＳＬＭはバイナリデータを表すマトリクス状のシャッターを形成する。目的ビームはＳＬＭを通過する。ＳＬＭが作用してＳＬＭ上に表示されているバイナリ情報を用いて目的ビームを変調する。次に、変調された目的ビームはアドレス機構によってストレージ媒体上の一点に導かれ、そこで参照ビームと交差してパケットデータを表すホログラムを生成する。
【０００４】
レンズとミラーから成る光システムが用いられて、パケットデータで符号化された光ビームを記憶媒体の特定のアドレス領域へ正確に導く。厚い記憶媒体の容量の最適使用は空間多重及び角度多重によって実現される。空間多重では、一組のパッケージは、プレーンのｘ軸及びｙ軸のビームの方向を変化することによって、空間的に分離され規則正しく並んだサブホログラムのアレーとしてプレーンに形成されたストレージ媒体の中に格納される。各々のサブホログラムは、記憶媒体内に記憶されたそれぞれのパケットのアドレスを表す直交座標を用いて、記憶媒体内の１点で形成される。角度多重では、ストレージ媒体内で参照ビームの照射角度を変化させる間ｘ座標とｙ座標を同じに保つことによって記録がなされる。照射角度を繰り返し値を増加させることによって、複数の情報パケットが同じｘ及びｙ空間位置に一組のサブホログラムとして記録される。
【０００５】
体積（厚い）ホログラムは厚いストレージ媒体を必要とし、通常、コヒーレント光線及び参照ビームの干渉によって生成される光エネルギーの空間的分布に感応性がある材料でできている。ホログラムは吸収または位相またはその両方の変化として媒体に記録されるかもしれない。ストレージ媒体は入射光パターンに反応してその光学的性質において変化を生じなければならない。体積ホログラムでは、多数のパケットデータが重ね合わされて、何れのパケットデータもひずみなしに再構成され得る。体積（厚い）ホログラムはブラッグの法則（即ち、体積位相格子）をそれぞれ満足させるエマルジョンの深さに記録される３次元格子の重ね合わせとして見なされるかもしれない。体積ホログラムにおける格子プレーンは屈折及び／または吸収における変化を生成する。
【０００６】
いくつかの材料が固有の利点を理由として光記憶システムのためのストレージ材料として検討されてきた。これらの利点には自己拡大性能、乾式処理、高安定性、濃いエマルジョン、及び不揮発性ストレージが含まれる。これらの材料も証明された不利を有しており、以下に検討する。
【０００７】
例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)によって形成される結晶などのフォトリフラクティブ結晶が即時に体積位相ホログラムを記録するために用いられてきた。ホログラム形式のデータはこれらの結晶にうまく格納された。レーザビームの強度が変化する時に結晶内の光電子を再分配することに存するストレージ機構は、結晶内の各々の点で局部的な屈折率における変化を生じる。フォトリフラクティブ材料はトラップされた電子を備えた局部的中心を含み、それは光の作用によって伝導帯へと励起され得る。この材料が干渉パターンに露光されると、最大干渉からの電荷はドリフトし、かつ／または拡散し、最小干渉で収集（捕捉）される。空電電荷パターンは空間的に強力な周期的フィールドを生成する。このフィールドはポッケルス効果によって結晶を変形し、ホログラムを生成する屈折率変調を生じる。
【０００８】
しかしながら、これらのフォトリフラクティブ結晶はさまざまな不利益を有する。まず、読み出しビームを局部化することについての大変狭い許容範囲である。これは、使用される固体の結晶性質が与えられると、所望のデータにアドレスすることは数ミリラジアンについてだけ当該角度値に関して角度偏差を許容して、事実超高精度の読み取り装置を使用することが必要となり、結果として製造コストの極めて大きな増加になるからである。この低い許容範囲も技術的可用性の問題に対して発生する。現在のところ、同時に、正確な角度制御を素早い角度制御と組み合わせることができるシステムはない。正確であるが速くないシステムか、または速いが正確でないというシステムのいずれかである。さらに、かかる材料にデータを記録するために必要なエネルギーはほぼ１ワット／ｃｍ2と同程度であり、さらに、それは少なくとも１ｃｍの材料の深さで２倍になり、そのため相対的に大きな寸法の媒体という結果になる。さらにとりわけ、これらの材料は受け入れがたい欠点を有している。即ち、材料に格納されたデータを読み出すことがデータの消去という結果になるとういうことであり、容易に理解できるように、ストレージ媒体として機能をはたすという所望の目的と完全に矛盾する重要なものである。この大きな問題を克服するために、新規な非破壊読み出し方法が実際に提案されており、それは電界及び偏光ビームの両方を使用する。この方法では、ホログラムはデータを格納することよりもデータを消去することにより多くのエネルギーを必要とする。しかしながら、この技術は、使用するにはより複雑化された装置を必要とし、格納された情報に素早くアクセスすることにつながらない。フォトリフラクティブシステムの分野において成された最近の進歩によってもこれらの基本的な問題を十分に解決できなかった。理論上の性質についての物理的制限が依然としてあり、近い将来これらの問題が解決されることは考えられない。最終的に、結晶を大きくすることにおいて直面した問題は、経済的に存立可能な拡大された費用を有する再現性を不可能にする。
【０００９】
フォトポリマー材料も光回折に基づくメモリを形成することができる。用いられた技術は、保存されるべきホログラムを運ぶレーザビームの作用下で光電性モノマーの重合に依存する。重合パターンから生じる光電性種類の濃度勾配は非重合光電性種類を生じ、元の光干渉を屈折率変調へ変換するパターンを拡散させて生成する。適当な読み取りビームを用いてこの率変調を分析すると保存された情報を取り出すことが可能になる。
【００１０】
これらの材料は相対的に大量のデータが保存されることを可能にするということが真実であると同時に、これらの材料は長い期間全く不安定であるという欠点を有している。この不安定な性質は、それらの材料が光及び特に紫外線に晒されることによって変化し得る。光がないとしても、保存されたデータは消去を免れない。物理化学的処理が開発されて保存された情報の安定性を増加させた。しかし、これらのことによって、それらが許容レベルを超えてノイズを著しく増加させるすべての場合における限り、あまり満足できないことがわかる。
【００１１】
さらに、フォトポリマーは材料の厚さを約７〜１０％減少させ、検索または読み出し時のブラッグ角の変化を生じさせる。この変化は読み出しシステムの場所を変更するかまたは読み出しビームの波長を変更することのいずれかで補正されなければならない。ブラッグ角のこの概念は多重化、即ち、同じ体積内にいくつかのホログラムを保存することから生じる。これを行うために、参照レーザビームの入射角は媒体内で情報を保存するフェーズの間補正される。この参照レーザビームは、保存されるべき情報を運び、かつ従来目的ビームと呼ばれたレーザビームとコヒーレントに干渉し、干渉パターンまたはホログラムを形成する。干渉パターンまたはホログラムは屈折率における摂動によって媒体内に保存されるだろう。このように、各々のホログラムは参照ビームの一意的な角度で保存される。同じ体積内に保存された様々なホログラム同士の間の区別はホログラムのコヒーレントな性質に依存し、画定された角度値に対してだけ同じ体積内でそれの同位相の検索を可能にする。それゆえ、保存された情報の検索は読み出しビームの使用を必要とし、その特徴は書き込みまたは保存に使用されたビームに対応する（波長、入射角、及びストレージ材料内での位置）。この読み出しビームは、ビームの特徴に対応する屈折率における摂動による回折を生じさせて、保存される変調ビームを生成する。よって、保存された情報を正確に素早く検索するためにブラッグ角における変化が極めて重要なことが認識される。
【００１２】
上記の２つの技術と平行して、ＰＨＢ（光化学ホールバーニング）と呼ばれる技術も開発されてきた。この技術は量子効果を使用することに依存する。さらに正確には、この技術は、光源の作用に対して晒された材料に対して新規な吸収グラフを生成することから成っている。この励起は材料に現れる種類に依存して異なり、種類は主流の吸収ラインと異なる吸収ラインを有している。もし、このバーニングが十分な期間であるならば、ホールのバーニングは持続されるべきと言える。この特徴を有する材料は有機分子でドープされた無定型固体（ポリマー、無機ガラス、乾膠体）である。イオンがドープされた結晶もこれらの特徴を形成するかもしれない。
【００１３】
「ホールバーニング」効果は基本的には材料が冷却されるときに生成される。この現象は液体ヘリウム（４．２Ｋ）の温度と等しいかまたはそれより低い温度で顕著である。この場合、均一の吸収ラインはとても狭く、無定型媒体の無秩序によって、不均一吸収帯と呼ばれる広帯域にわたって分散された吸収ラインが与えられる。このように、媒体はそのスペクトル感応性が不均一吸収帯の波長に依存する光電性媒体として機能する。次に材料はデータを記録することができる。それはスペクトルのホールバーニングホログラフィーとして用いられ得る。用いられた光源は、ドープされた無定型の材料においていくつかの波長で記録する色素レーザである。記録動作の間、材料は低温保持装置の中の高電圧下に置かれる。多重化されたデータストレージに対するこの技術固有の問題は、記録動作の間中低温を維持する必要性にある。別の問題は色素レーザの波長をどのように正確に制御するかである。したがって、この種の技術は回折メモリのストレージとして当面考えられない。
【００１４】
このように、上記に検討した材料はホログラフィックストレージ媒体として用いられるときに欠点を有する。上記の欠点を避けることに加えて、高回折効率及び低クロストークを有するストレージ材料を開発することが望ましい。
【００１５】
回折効率はストレージ媒体パラメータであって、ホログラム上の読み出しビーム入射の全光に対するデータパケット再構成のために用いられた読み出しビームの光の比率を意味する。よって、高回折効率を有する材料は、パケットを取り出す各々の読み出し動作に対して消費電力が低いだろう。
【００１６】
保存されたデータを読み出す間にクロストークが起こると、所望のデータ及び近接データが同時に読み出されるという結果になる。近接データからの干渉パターンは求められた情報の質に著しく影響を与える。このクロストーク問題は、入射角の関数として各々のホログラムの角度帯域幅、即ち、最大回折効率の中間高さ幅に直接依存し、また入射参照ビームの角度が、読み出されたパケットに含まれる情報の質を低下させることなく変化し得る範囲内の角度帯域であるとして画定される。
【００１７】
一旦、適当なストレージ材料がホログラフィック情報のストレージに対して供給されると、材料はストレージ媒体（例えば、正方形のマトリックス、立方体、ディスク）へ形成され、続いて材料上に情報を記録しかつ材料から情報を読み出すために形成された対応装置に形成される。装置は材料の特性を利用するよう設計されている。例えば、ストレージ材料は情報に対するより高速なアクセスを可能にするかまたは、予期し得る許容範囲内のクロストークを今もなお維持するビームを位置決めすることにおいて正確性がより必要でないかもしれない。制御メカニズムは通常、コンピュータ制御下で光ビームを駆動し、記録フェーズ及び書き込みフェーズの両方の間、記憶媒体に関する特定の位置及び角度に素早く光ビームの焦点を正確に合わせる。要求された許容範囲内でビーム、特にビームの角度、を正確に位置決めするメカニズムを設計することは、ホログラフィックストレージシステムの設計者への明らかな挑戦を提起する。
【発明の目的】
【００１８】
前述を考慮して、本発明の目的はメモリ容量を大幅に増加することと、同時に、アドレス指定速度を最適化すること、即ち、求められた保存情報にアクセスする時間を範囲内に収めること、の両方を可能にする材料を用いたフォトニクスデータストレージシステムを設けることである。
【００１９】
本発明の別の目的は、参照レーザビームを用いて干渉法による符号化によって情報を記録し保存するポリペプチド材料を開発することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、空間多重及び角度多重を用いる干渉パターンによって情報を保存可能なポリペプチド材料を開発することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、角度多重を経て干渉パターンによって情報を保存可能な、最小のクロストークを有するポリペプチド材料を開発することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、高回折効率で角度多重を経て干渉パターンによって情報を保存可能なポリペプチド材料を開発することである。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、ポリペプチド材料において読み出しビームの角度を正確に位置決めするソフトウェアを設けることである。
【００２４】
本発明のまた別の目的は、光パス内で変換ノードを備えたフォトニクスデータストレージシステムを設け、ストレージ材料の性質を考慮した正確さの範囲内でストレージ媒体上へ読み出しビームを導くことである。
【００２５】
他の目的及び利点は以下の開示から明らかになるだろう。
【発明の概要】
【００２６】
上記した目的を達成するために、データが干渉法処理によってストレージ媒体内で符号化されるフォトニクスデータストレージシステムがある。読み出し媒体は、豚肉の皮膚コラーゲン、鶏の脚（骨）コラーゲンなどのコラーゲンに基づく、あるいはコラーゲンから抽出したポリペプチド材料からできている。ポリペプチド材料は、ポリペプチドを元にクロムがドープされたコラーゲンに基づくポリペプチドのゲルから成る。その中でアルファ鎖及びベータ鎖はアルファ/ベータ鎖の荷重定量が１より大であるように様々な部分で優位に現れる。
【００２７】
本発明のさらなる態様において、アルファ/ベータ鎖荷重定量は約１．２と約２．１との間である。
【００２８】
本発明のさらに別の態様において、クロムドーピングは、乾燥ポリペプチド重量で約５％から約１０％、望ましくは１０％の量の水溶液中の六価クロム塩をポリペプチド溶液に加えることによって実行される。六価クロム塩を５％加えることによってポリペプチド溶液（５％ポリペプチド）１００ｍｌにつき約１００ｍｇのクロム添加剤を生じさせる。
【００２９】
本発明のまた別の態様において、ポリペプチド出発材料の平均分子量は約１２０，０００から１５０，０００ドルトンの間であり、望ましくは１２０，０００ドルトンである。
【００３０】
本発明の別の態様によれば、ポリペプチドゲルの粘度は、標準条件下で約３センチポアズと約４センチポアズとの間であり、望ましくは３．５センチポアズである。
【００３１】
本発明のまたさらなる態様において、ポリペプチドは硬化（なめし、キュア）剤でドープされるかまたは処理され得る。硬化が望ましい。
【００３２】
本発明のまたさらなる態様において、硬化剤は、露光前に硬化されるときは水溶性三価クロム塩、または現像の間硬化されるときは硫酸アルミニウムから成る。
【００３３】
本発明の別の態様によれば、コラーゲンを基にしたポリペプチドまたは、コラーゲンから抽出したポリペプチドが、フッ化界面活性剤または過フッ化炭化水素界面活性剤などの界面活性剤でドープされるかまたは処理される。
【００３４】
本発明のまた別の態様において、ポリペプチド材料はストレージ媒体を製造する目的で生成される。ポリペプチドは、通常乾燥した粉状で、コラーゲンなどの生物製剤に由来し、約２から１０時間の間室温で、水、望ましくは純水に溶液和され、少なくとも不完全ポリペプチド溶液を形成する。溶液和の間、ポリペプチドは膨張する。溶液は次に、ポリペプチドが完全に溶解するまで、摂氏約４０から約６０度の間で加熱される。ポリペプチド溶液は次にＣｒVI（六価クロム塩）で、また随意に界面活性剤及び／または硬化剤でドープされる。その後、溶液は１５分から６０分の間、摂氏約５５度から６０度の間の温度で維持される。次に溶液はろ過される。このようにして得られた溶液は、将来の使用のために保存されるかまたはガラス又はプラスチック製の基板上の被膜や層として蒸着される。将来使用するために保存されるとき、溶液は暗所に冷却状態下で保存される。このように蒸着された溶液は次に冷却されかつ乾燥されて、ポリペプチドゲルストレージ媒体を生じる。上記のステップは、ＣｒVIをドープすることをはじめとして暗中で実施される。暗赤色非化学線が使用され得る。完成したストレージ媒体は、摂氏ゼロ度付近の低温で暗中に保存され、その光感応性が維持される。
【００３５】
本発明のまた別の態様において、基板上に溶液を蒸着するに先立って、基板は、ポリペプチドゲルと基板との間をよりよく接着するため薄い親水性粘着層が設けられてもよいし、設けられることが望ましい。粘着層は基板とポリペプチドゲル層との間に挟まれる。
【００３６】
本発明の別の態様によれば、ポリペプチド溶液はガラスまたはプラスチック製の基板上に蒸着される。ガラス基板は重力被覆によって被覆され得る。プラスチック基板は、押しだしコーティングまたはドクターブレード法によってめっきされることが望ましい。フィルム基板はマイヤーバーコーティング法または回転ディッピング法を用いてめっきされ得る。
【００３７】
本発明のまた別の態様において、ポリペプチド溶液は、ガラス及び／またはプラスチックシートなどの２つのシートの間に成形される。シートの１つは、金属、セラミックまたは石であって、平面の滑らかで研磨された表面を有し得る。ポリペプチド溶液はシート同士の間で拡がり、シートの１つの内側表面、即ち向き合っている面は疎水性フィルムまたは被膜で前処理され、ポリペプチド溶液が処理された平面の滑らかで研磨された表面へ接着するのを防ぐ。ポリペプチド溶液はもう１枚のシート、即ち透明シートに接着される。記憶または記録媒体の最終的な厚さはシート同士の間の間隔によって画定され、２つのシートの間に配置された詰め木によって調整され得る。
【００３８】
本発明のまたさらなる態様において、露光された記録媒体は現像され、即ち定着され、定着／硬化され、脱水され、乾燥される。透明なプレートまたはシートは現像された記録媒体の上面に接着され、記録済み媒体を湿気と摩耗から保護する。替わりに、現像された記録媒体の上面または露光面がニスの層または被膜で保護され得る。保護プレートまたはニスがポリペプチドの反射率に近い反射率を有することが望ましい。ニスはドープされたポリペプチドの露光面に接着され、ポリペプチド層と反応しないよう不活性でなければならない。さらに、保護プレートまたはニスは、露光され、記録された記録媒体を読み出すとき用いられる光の波長に光学的に透明でなければならない。ニスは単一層として被覆されるか蒸着され、または読み出しの間光信号を妨げさえしなければ多層として成されるかもしれない。ニスは疎水性であって、親水性でなく、水溶性でないことが望ましい。
【００３９】
露光された記録媒体は摂氏約２０度から約２２度の間の温度で定着剤溶液において現像される。随意で、露光された記録媒体は現像前に硬化され得る。もし硬化が前に実施されていないならば、定着及び硬化が一緒に実施されることが望ましい。コダックブランドの定着剤とコダックブランドの硬化剤の組み合わせ処理が再現可能な結果及び優れた記録媒体を生じるということがわかった。露光された記録媒体は、約４分から約１０分間、定着剤、または定着剤と硬化剤とに置かれる。記録媒体は、現像の間、オレンジブラウンから無色または大変薄い緑色のプレートへと色を変える。硬質ステップは大変重要である。なんとなれば、硬化のはたらきによって現像されたプレートを湿度及び温度の影響から物理的により安定させることができるからである。
【００４０】
通常、ポリペプチドだけが次のＣｒVIでのドープまたは定着前かまたは定着と一緒に一旦硬化されなければならない。ポリペプチドは、定着ステップの間硬化されることが望ましい。
【００４１】
定着され随意で硬化された処理面は水槽で洗浄され、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトンなどの水混和性不活性低沸点有機溶媒を用いて脱水される。脱水は、２５％アルコール、５０％アルコール、７５％アルコール、及び最終的に１００％アルコールの４つの順次の水浴でなどの乾燥機及び乾燥溶媒を用いて増加的に実施されることが望ましい。脱水は撹拌して成されることが望ましい。脱水は撹拌しながら各々のアルコール水槽内に数分つけるだけである。脱水後、露光、硬化、定着、及び洗浄された記録媒体、即ち、記録済み媒体は、上昇した温度で乾燥され、有機溶媒を除去して、プレート、シートまたはフィルムなどの基板上に実装されるポリペプチドゲル記録媒体を生じる。乾燥ステップは真空で実施され得る。
【００４２】
本発明の別の態様において、デジタル情報は、ポリペプチド材料でできたストレージ媒体と交互に呼ばれる、ストレージ媒体に保存される。参照光ビーム及び目的光ビームはポリペプチド材料内で交差し干渉パターンを形成する。干渉パターンはストレージ媒体の厚さの全体にわたって記録される。ストレージ媒体は体積位相格子を形成し、その中に干渉パターンが形成される。
【００４３】
本発明のさらなる態様において、ポリペプチド材料は直交座標（Ｘ，Ｙ）によって画定されるフラットシートの形式である。目的光ビーム上に変調されたデジタル情報のパケットはフラットシートのプレーンのポイントでサブホログラムとして符号化される。
【００４４】
本発明のまた別の態様において、参照光ビームの角度方向の変化は１度から４度の可変間隔によって得られる。
【００４５】
本発明のまた別の態様において、ストレージ媒体は、フラットシートのプレーンの直交座標（Ｘ，Ｙ）によって画定されるフラットシートの形式に形成される。少なくとも１５の別々の変化が参照光ビームの角度方向に作り出され、目的光ビームの波面を符号化する。
【００４６】
本発明の別の態様において、ストレージ媒体の厚さ全体にわたって保存された複数のパケットとしてその中にデジタル情報を保存したポリペプチド材料からできているストレージ媒体を有するシステムがある。読み出し光ビームがストレージ媒体の中のパケットのうち少なくとも１つにアドレス指定するように形成される。
【００４７】
本発明のまた別の態様において、読み出しビームは、複数のポイントのうちの１つへの読み出しビームの光パス内に位置する1つ以上の変換ノードによって導かれ形成される。複数のポイントは１つ以上の初期保存条件または１つ以上の動作パラメータによって決定されるようなストレージ媒体上のマトリクスを画定する。
【００４８】
本発明のまた別の態様において、初期ストレージ条件には、マトリクスの大きさ、マトリクスのポイント数、およびポリペプチド材料の物理的特徴が含まれる。ポリペプチド材料の物理的特徴には構成分子の選択が含まれ、ポリペプチド材料の準備処理から生じる。ポリペプチド材料の準備処理はポリペプチド材料の波長感応性を決定し、被覆方法を含む。ポリペプチド材料の物理的特徴は記録処理によって画定される。記録処理は少なくとも１つの以下のパラメータによって画定される。即ち、波長、温度、湿度、およびポリペプチド材料の基板の物理的特徴である。ポリペプチド材料の物理的特徴には露光後処理がさらに含まれる。露光後処理は浴の物理的特徴及び温度や湿度などの物理的パラメータなどの要因によって画定される。
【００４９】
本発明のまた別の態様において、動作パラメータにはストレージ媒体にアクセスするために必要な所望の時間、用いられる活性剤、微細化レベル、及び分解能レベルが含まれる。
【００５０】
本発明のさらなる態様において、ノードは動的装置から成る。動的装置は、ミラー、回転するコンポーネントと関係するマイクロミラー、音響工学コンポーネント、液晶と関係する回折格子、カーのセル、及びポッケルのセルを含むグループから選択される。動的装置の空間における位置及びそれらの方向制御はソフトウェアによって管理される。
【００５１】
本発明のまた別の態様において、コンポーネントは読み出しビームを屈折させるノードに配置される。コンポーネントは、使用される超音波波長の周波数による角度方向において読み出しビームを、公知の方法で回折する２つの音響光学装置から成る。コンポーネントは回折格子を含み、回折格子は、音響装置に関して下流に位置し、音響装置から生じるビームが、回折ビームが第２の限界見通し角で出現するように最適化されている第１の角度で格子のアクティブな表面にぶつかる様な方法で導かれる。コンポーネントは少なくとも１つの動的角度偏向装置をさらに含み、動的角度偏向装置は格子から出現するビームをストレージ媒体上へ導く格子に関して下流に位置する。
【００５２】
本発明のさらなる目的、利点、及び新規な特徴は、以下の詳細な説明及び発明の実行を含むこの開示から当業者に明らかになるだろう。発明が好適実施例を参照して以下に説明されると同時に、発明がそれ（ら）に限定されないということが理解されるべきである。ここで示唆することにアクセスする通常の技術を有する当業者は、追加の実施、変化形、及び実施例だけでなく、ここで開示され請求され、かつ発明が有効であるであろうことに関する発明の範囲内にある使用の他の分野を妥当とみなすだろう。
【００５３】
本発明のより十分な理解を容易にするために、添付図面が参照される。これらの図面は本発明を制限すると解釈されるべきでなく、模範的であることを目的とする。
【００５４】
本発明によるフォトニクスデータストレージシステムは、記録（ストレージ）材料、このストレージ材料上に情報を記録するデータ記録／ストレージ装置、及びこのストレージ材料から記録された情報を読み出すアドレス指定／データ読み出し装置から成ることが説明される。フォトニクスデータストレージシステムは、先行技術において検討されたこれまでのホログラフィックシステムの限界を克服する。
材料
本発明によるホログラフィシステムは、記録媒体（フォトニクスデータストレージ媒体、記録材料、データストレージ材料、体積ホログラフィックメモリ、データストレージ記録媒体、ストレージ材料、及びポリペプチド記録材料とも呼んでいる）、記録材料上に情報を記録するデータ記録／ストレージ装置、及び記録材料から記録された情報を読み出すアドレス指定／データ読み出し装置から成ることが説明される。
【００５５】
図１５を参照すると、本発明の実施例の１つのステップが説明されている。ポリペプチドの乾燥粉末が蒸留水と混合されて約５％のポリペプチド混合物を生じる。混合物はそのまま置いて水で十分に膨張させられる。次に混合物は水槽内で約５５℃から約６０℃の間の温度に加熱され、ポリペプチドを十分に溶解して溶液にする。５％から１０％の重クロム酸アンモニウム溶液がポリペプチド溶液に加えられ、撹拌されてポリペプチドがドープされる。溶液内のポリペプチドの濃度を維持するために、調整水が加えられて加熱の間の蒸発で失われた水を補給する。ドーピングステップが完了した後で、ドープされたポリペプチド溶液がろ過され、次にペプチドの熱記憶を除去するために約１５分から約６０分の間約５５℃から約６０℃の間の温度へ水槽においてサーモスタットで調温される。サーモスタットで調温したポリペプチド溶液は次に滑らかなガラスまたはプラスチックプレートまたはフィルム上に蒸着される。通常、プレートはクリーンルーム環境内の温かい被覆テーブル上にあって、プレート上にドープされたポリペプチド溶液の滑らかな均一の被覆を形成する。テーブルは次にプレートとポリペプチド溶液を冷却するために冷却され、ドープされたポリペプチド溶液を凝固させる。冷却されたポリペプチド層を有する冷却プレートは次に大気チャンバー内に置かれ、ポリペプチド層から水を除去する。これによって未露光の記録媒体が生じる。記録媒体は次に保存のために冷蔵庫内に置かれるか、またはここで説明したように露光されて情報を記録し得る。露光後、プレートは定着剤を用いて現像され、かつ同時に硬化されることが望ましい。現像後、現像された露光プレートは、少なくとも２つの水槽内で洗われ、次にイソプロピルアルコールが望ましい２５％のアルコール浴、次に５０％のアルコール浴、次に７５％のアルコール浴、最後に引き続いて２つの１００％アルコール浴で脱水され、現像された露光記録媒体から全ての水分を取り除く。脱水された記録媒体は次に全てのアルコールを除去するために約１時間の間約１００℃で乾燥される。脱水された記録媒体の露光された表面は次にガラスまたはプラスチックプレートを接着することによって、またはニスで表面を被覆することによって保護される。ニスが用いられるならば、ニスは紫外線光によって硬化されることが望ましい。
【００５６】
ポリペプチド溶液に重クロム酸アンモニウムを加える段階以降現像までの全ての上記のステップは暗中またはせいぜい赤色の非化学線において成される。現像に先立って、または現像中、または重クロム酸アンモニウムでドーピングした後の、化学放射線または化学線への露光は、記録媒体を露光し、データを記録するその能力を破壊する。
【００５７】
図１６はガラスプレートについての望ましい前処理を示し（いずれのプラスチックプレートも固有の最適処理を有する）、プレートへドープされたポリペプチドの粘度を向上させる。接着剤はポリペプチド０．５グラムを蒸留水（１００ミリリットル）に加えて生成される。ゼラチンが蒸留水の中で膨張される。得られた混合物が４０℃に加熱されてゼラチン溶液を生成する。１０％の重クロム酸アンモニウム１ミリリットルがゼラチン溶液に加えられて撹拌される。クロムミョウバンでドープされた得られるポリペプチド溶液が３０℃でサーモスタット調温される。汚れのないプレートが結果として生じる溶液内に浸漬され、垂直に配置されて無菌チャンバー内で乾燥される。プレートの表面上で乾燥されているゼラチン溶液はドープされたポリペプチドと容易に接着する粘着面を形成する。
ポリペプチド材料
記録媒体として用いるポリペプチド材料は、本発明によれば、クロムがドープされたコラーゲンに基づくポリペプチド溶液を含み、その溶液内で、ポリペプチドを作っているアルファ鎖及びベータ鎖が比率において優勢に現れ、アルファ/ベータ比率が１より大きく、約１．２と約２．１との間であることが有利である。生物起源のポリペプチド材料は基板上に被覆される前に事前処理される。記録媒体は、使用前に画定された温度及び画定された相対湿度で空気中に維持され保存される。
【００５８】
ポリペプチド出発材料は、約１２０，０００ドルトンが望ましい約１２０，０００から約１５０，０００ドルトンの間の平均分子量のものであって、コラーゲンから成る基本材料から得られる。本発明による記録または情報媒体用のポリペプチド材料の製造方法がここでより詳細に以下に説明されるだろう。
【００５９】
この処理は最初、蒸留水が望ましい水中に、室温で約２時間から約１０時間の間、生物起源のポリペプチドを溶液和し膨張させることにある。ポリペプチドは通常、乾燥粉末として市販されている。所望のアルファ鎖のベータ鎖に対する荷重配分比、平均分子量を有し、所望のゲル化力のゲルを形成することができ、上記に説明したような所望の粘度を有するポリペプチドが選択される。このようにして得られた不完全溶液は、ポリペプチドが完全に溶解するまで、約４０℃から約６０℃の温度に加熱される。次にドープ剤、特に六価クロム塩が加えられる。目的はこれらのドープ剤または混和剤を完全に溶解することである。
コラーゲン、加水分解
従来、コラーゲンが、例えばアルカリ性加水分解または酸性加水分解によって水溶性ポリペプチドへ変換されると、変性が生じ、コラーゲンのらせん構造を損失する結果となる。コラーゲンは多くの動物性のものから生成され、動物の骨、皮革、及び腱が利用される。コラーゲンの出所に依存して、コラーゲンの出所からのポリペプチド分子構造のせいで、生じるポリペプチドの材料特徴は僅かに異なるだろう。同じ種類の動物からのコラーゲンでさえ動物の地理的生息環境に依存して変化し得る。さらに、製造プロセスによって、得られるポリペプチドが差異を生じ得る。
【００６０】
コラーゲンから製造されたポリペプチドは市販されており、食品、薬品、化粧品、及び写真フィルム産業において用いられている。現在までに我々が見いだした最も良い結果は豚皮コラーゲン及び家禽の脚のコラーゲンを加水分解することによって生成されるポリペプチドから生じる。かかるポリペプチドは容易に入手可能である。なんとなれば、それらは化粧品工業で使用されているからである。ポリペプチドはいくつかの生産者から得られ、首尾良く本発明で用いられた。南フランスにあるＳＫＷ会社によって製造される豚皮コラーゲンからのポリペプチドは、約１．２と約１．３との間のアルファ鎖のベータ鎖に対する荷重配分比を有しており、大変良く適合することがわかった。我々はアルカリ性加水分解によって製造される約１．５及び約２．０から約２．１のアルファのベータに対する荷重配分比を有する鶏コラーゲン及び七面鳥コラーゲンからのポリペプチドを用いた。
【００６１】
微生物を用いる遺伝子工学によって製造されるポリペプチドが可能であると、ポリペプチドにおけるたいていの差異を排除するであろう一貫性があり標準的なポリペプチドが製造されるだろう。現在のところ、これは、小ロットが調査規模で生成されているが、商業的な量では入手できない。これらのポリペプチドは試験されていない。コラーゲンに基づく市販用ポリペプチド、即ちコラーゲンから抽出されたポリペプチドを、ＳＩＧＭＡ  ＭＥＲＣＫ  ＫＮＯＸ  ＮＩＴＴＡ  ＫＯＮＩＣＡ及びＣＲＯＤＡ  ＣＯＬＬＡＩＤＳの化学カタログにおいても見つけた。これらのポリペプチドは試験されていない。
【００６２】
コラーゲン中の分子は三重らせんと関係するペプチド結合によって連鎖されたアミノ酸から成る。異なる出所からのコラーゲンの分子は、らせん上のアミノ酸配列及びらせん上の各々のアミノ酸の位置によって異なる。アミノ酸はらせん上で何度も繰り返され得る。コラーゲン分子構造はバックボーンの周囲に組織化される。３番目の炭素毎にグリシンによって占められる。コラーゲン分子鎖上で最も普通に見られるアミノ酸はグリシン、プロリン、ヒドロキシプロリン、及びアラニンである。他のアミノ酸の多くが普通コラーゲン分子上で見られるが、これらが最も一般的なアミノ酸である。
【００６３】
コラーゲンは、脂質及びいくつかの無機物を含む多くの他の構成物質を有するので、純粋な物質ではない。これらの不純物のいくつかは加水分解及び水溶性ポリペプチドの分離の後にポリペプチドに引き継がれる。無機物は通常ポリペプチド内の重量で本来なら２％未満、通常１％未満で現れる。
ポリペプチド、加水分解
コラーゲンに基づくいずれのポリペプチドでも本発明で利用され得るが、高純度産業品質のコラーゲンから成るポリペプチドが最も適合し、特にタイプＩコラーゲン（タイプＩコラーゲンは主として哺乳類出所に由来する）、及び鶏の脚及び七面鳥からのコラーゲンが適合することがわかった。
【００６４】
分子量の約半分が約３４，０００と１２５，０００との間である。図１３を参照せよ。上記に述べたように、ポリペプチドはコラーゲンの加水分解によって生成される。図１４は通常の産業プロセスを説明する。加水分解は酸性加水分解またはアルカリ性加水分解のいずれかであり得る。各々のコラーゲンポリペプチドの製造業者は独自の加水分解方法を利用する。彼らは、コラーゲンの負荷、酸またはアルカリの濃度、加水分解に用いられる特定の酸またはアルカリ、加水分解の温度、加水分解の期間などの条件を選択し、水溶性で平均１２０，０００ドルトン前後の分子量を有するポリペプチド生成物を得る。加水分解の条件を変更することによって、製造業者は得られるポリペプチドの平均分子量及び分子量の範囲を増減し得る。他の平均分子量を有する他のポリペプチドを使用することは可能で、ポリペプチドの分子量の範囲はたいてい１００万から２５，０００ドルトン未満であり得るが、１２０，０００から１５０，０００ドルトンの間、望ましくは約１２０，０００ドルトンの平均分子量を有するポリペプチドが本発明において十分に機能することがわかった。
アルファ鎖及びベータ鎖
２つの基本的なポリペプチド成分が加水分解の間得られ、アルファ鎖及びベータ鎖と呼ばれる。別の成分、即ちガンマ鎖も得られるかもしれない。アルファ鎖は約９５，０００の平均分子量を有する成分である。ベータ鎖及びガンマ鎖はそれぞれ、約１９０，０００及び約２８５，０００の平均分子量を有しており、ガンマ成分はトロポコラーゲンと似ている。アルファ鎖は７０，０００ドルトンより大きく、１２５，０００ドルトンより小さい分子量を有するポリペプチドの一部分である。ベータ鎖は１２５，０００ドルトンより大きく、２３０，０００ドルトンより小さい分子量を有するポリペプチドの一部である。ガンマ鎖は２３０，０００より大きいが３４０，０００ドルトンより小さい分子量を有するポリペプチドの一部である。他の残りの成分も加水分解の間に生成される。
【００６５】
本発明の１つの特徴によれば、記録媒体またはストレージメモリを準備するために用いられた材料はポリペプチドに基づいており、その中でアルファ/ベータ鎖の荷重配分比は１より大きく、約１．２と約２．１との間が有利である。それは、係る比率を用いると、干渉効率が増すという事実において示され、この量自体が入射光のエネルギーに対する回折信号のエネルギーの比率として画定される。アルファ鎖及びベータ鎖の１より大きい荷重配分比が本発明の実行に不可欠であるということがわかったが、高分子構成物質が材料にその光子感応性を与えることもわかった。このことに対する理由は、ゲル化またはゲル生成の間、アルファ鎖などの単純ならせんを有する単純ならせんポリペプチド分子（より低い分子量構成物質）に対してよりむしろ３重らせん構造を有する非分離ポリペプチド分子（より高い分子量構成物質）からゲル化することがより簡単であるからであると信ずる。ベータ鎖に対するアルファ鎖の荷重配分比を増すことによって、より低い回折効率を実現できる。
【００６６】
例えば、豚肉コラーゲンから鶏または七面鳥コラーゲンに変更するなど、コラーゲンの出所を変更すると、回折効率の最適比率が変更される。なんとなれば、豚皮の酸性加水分解は１．２から１．３のアルファ鎖のベータ鎖に対する荷重配分比を与え、一方、骨（鶏または七面鳥コラーゲン）の酸性加水分解はアルファ鎖のベータ鎖に対する約１．５の荷重配分比を与えるからである。回折の最適化と異なる関係も存在する。光感応性としてのフォトニクスパラメータはポリペプチド分子の選択に依存する。回折効率の調整（例えば露光時間及び用いられるフォトニクスエネルギーレベルに関する）はポリペプチド分子の出所に同じように依存しない。例えば、豚と鶏及び七面鳥ポリペプチドとの間で（わずかに）異なるだろう。
【００６７】
コラーゲンの酸性加水分解の間、横軸結合は破壊されない。それで、アルファ鎖及びベータ鎖が生成されると、ガンマ鎖も生成される。アルカリ性加水分解において、コラーゲン鎖の間の電子対を共有する架橋は壊され、さらなるアルファ鎖が酸性加水分解において生成され得る。アルファ、ベータ、ガンマ鎖の相対的割合は、コラーゲン及び商業用製造業者によって制御される加水分解プロセスの特質に依存する。アルファ、ベータ、ガンマ鎖の分布に関連する分子量分布がある。図１３を参照せよ。市販のコラーゲン出所からより制御された標準的なポリペプチドを得るために、酵素の温浸を用いることが可能であるかもしれない。我々は現在のところこのルートを研究していない。
【００６８】
コラーゲンからポリペプチドを商業的に準備する間、生産者は、ろ過、遠心分離、及びポリペプチド水溶液の冷却による微分分離による除去によって、高分子荷重成分及び低分子荷重成分にいくらか制御を及ぼすことが可能である。現在のところ、アルファ、ベータ、ガンマ構成物質だけを含むポリペプチドを生成することは不可能である。加水分解温度もアルファ、ベータ及びガンマ鎖の分布に影響する。より低い温度の加水分解がより高い分子荷重部分製造に有利に働き、一方、より高い温度の加水分解がより低い分子荷重部分を増加させてアルファ鎖の生成により有利に働く。
ポリペプチドゲル
記録媒体として本発明に従って用いられたポリペプチド材料は基質上に支持されたゲル形式である。ポリペプチドゲルは、水が溶媒でありポリペプチドが基質である液体を材料とするゾル構成に従う軟質材料の飽和形態である。ゲルは不純物及び欠点を有し得る。欠点はゲル構造から生じ、不純物はコラーゲンに由来する異物から構成され得る。本発明の実施において、これら両方の基準に対して許容範囲が存在する。
【００６９】
適当な状況下で記録されるべきデータを表すホログラムを記録し保存するための材料の能力はこのゲルの質に依存するということが示されてきた。ポリペプチドの粘度及びゲル化力はドープされたポリペプチドの光感応性に影響する。よって、粘度及びゲル化力は本発明の最適な結果に至るために重要である。ポリペプチドの粘度及びゲル化力が高くなればなるほど、エネルギーの露光も高くならなければならない。このポリペプチドのゲル強度は「ブルーム強度」と呼ばれる量によって画定されるかもしれない。この量によってユニット体積毎の水素結合の数を決定することが可能になる。それはポリペプチドゲル化力と直接相関系がある。ポリペプチドのゲル強度は、最適な記録を得るために、約９０と約３００ブルームとの間、より具体的には約２５０ブルームに近くにあることが有利である。ゲル強度はゲル計測器により、ＡＦＮＯＲ  ＮＦ  Ｖ  ５９−００１またはＢＳＩ  ＢＳ７５７（１９７５）標準による方法を用いて測定される。ゲルの性質も、融点、ｐＨ、ゲル中の不純物、分子量分布、平均分子量、及び粘度によって測定されるかもしれない。ゲル強度は、ポリペプチドを界面活性剤、ＣｒVI、硬化剤、可塑剤などでドープする前に計測される。
【００７０】
ポリペプチドの粘度も本発明における重要な基準である。ポリペプチドの粘度は記録媒体の質に含まれる要因を構成する。粘度はポリペプチド材料を作っている分子鎖の長さに直接関係する。我々の早期の研究において、ポリペプチドの粘度は約３センチポアズから約４センチポアズの間で計測された。しかしながら、更に最近の結果は、粘度が標準方法によって計測された３．５センチポアズ前後により近いということを示す。粘度の計測はミリパスカル秒で成された。粘度の計測は、重量で６．６７％の水中のポリペプチド濃度で６０℃で成された。重量で６．６７％のポリペプチド溶液が、ゼラチンをサンプリングし、かつ試験する標準方法によって毛細管粘着ピペットを貫流するために必要な時間が用いられた（ここに「標準方法」という）。粘度の計測はポリペプチドをドープする前である。
【００７１】
ポリペプチドゲルはポリペプチド材料を取り込んで生成され、それは固体の薄片またはパウダー、蒸留水中にポリペプチド材料を混合した形で通常市販されている。ポリペプチドは水中で２から１０時間状態を維持することが可能である。この時間の間、ポリペプチド乾燥材料は水を吸収し、膨張し、少なくとも不完全溶液を形成する。ポリペプチドは次に約４０から約６０℃の間の温度に加熱されてポリペプチド溶液を生成する。ポリペプチド溶液は、乾燥ポリペプチド重量で約５％から約１０％までの濃度で生成される。次にポリペプチド溶液は以下に説明するように六価クロムイオンで処理されドープされる。
ポリペプチドドーピングステージ
すでに述べたように、ポリペプチドは六価クロム塩でドープされる。ポリペプチドは、アンモニア重クロム酸塩、ポタシューム重クロム酸塩などの水溶性塩を用いて、塩重量で５から２０％、望ましくは塩重量で５から１０％を含む水溶性の六価クロム塩で溶液中でドープされる。ピリジン重クロム酸塩も用いられ得る。これは最も光に敏感に反応する重クロム酸塩である。しかしその使用は記録媒体の寿命を減じる。重クロム酸塩溶液は、約５５℃から約６０℃の温度でポリペプチド溶液（ポリペプチド重量で約５％から約１０％）へ注がれる。徐々に増加して追加することもできるが、追加は一度でなされる。得られるドープされた溶液はかき混ぜられる。即ち撹拌される。１０分から１５分の撹拌で十分なことがわかった。六価クロム塩のドーピングは、用いられる乾燥ポリペプチドの重量で約５％から約１５％、望ましくは重量で約１０％の量で成される。六価クロム塩のドーピングは５％未満の量または１０％を越える量で成され得る。六価クロム塩の重量で５％未満でドープされると、ドープされたポリペプチドが、六価クロム塩のより高い負荷でドープされたポリペプチドほど化学線に敏感でない。重量で５％未満の六価クロム塩でドープされると、重量で約５％から約１０％の六価クロム塩でドープしたポリペプチドより記録するために多くのフォトニクスエネルギーが必要となる。ポリペプチドは重量で２５％から２６％までの六価クロム塩でドープされ得る。しかしながら、より大きな負荷によって、ドープされたポリペプチドの表面結晶が発生し得る。２５％から２６％の六価クロム塩の負荷は有効でない。なんとなればポリペプチドは、本発明の記録に対して実質的に役に立たないポリペプチドを生じるクロムイオンを飽和させるからである。ポリペプチドの重量で１５％より大きい六価クロムイオン濃度はポリペプチド層による光吸収の飽和を生じさせる。この結果ノイズが出現する。他の六価クロム塩負荷があり得るが、３０ミクロンの厚さの記録媒体上に被覆されたドープされたポリペプチドに対して、約５％から約１５％の六価クロム塩のドーピングが本発明を実施するためによく適合するということがわかった。最終的にポリペプチドがドープされた溶液は、５％ポリペプチド溶液１００ｍｌにつき六価クロムイオン約１００ｍｇと約２００ｍｇとの間からポリペプチド溶液１００ｍｌにつき六価クロムイオン約２００ｍｇから４００ｍｇまでの濃度を有することが望ましいだろう。ＣｒVIドーピング及び現像中のそれに続く全てのステップは暗中でなされるが、赤色非化学線が用いられ得る。ＣｒVIがドープされたポリペプチドは化学放射線または化学線に敏感に反応する。
【００７２】
潜像、即ち記録媒体のポリペプチドに記録されたホログラフィックデータは、ポリペプチドから六価クロム（Ｃｒ＋６）への電荷（電子）の分子間の移動によるものである。六価クロムはクロムV（Ｃｒ＋５）への還元作用を受ける。同時に、ポリペプチドは酸化される。記録ステップに続く現像ステップの間、クロムV（Ｃｒ＋５）はクロムIII（Ｃｒ＋３）に順に還元される。クロムIIIはペプチド鎖のイオン化したグループによって錯体され、共有性質の安定した結合を生成する。材料の構成マトリクスにおいて還元されずに残っている六価クロムは水性の定着剤及び水を用いて定着及び洗浄ステップの間に除去される。これらのステップは以下により詳しく詳細が説明される。
【００７３】
また本発明の別の有利な特徴によれば、用いられるポリペプチドがドープされた溶液も、乾燥ポリペプチドの重量で約０．５％の量の水溶性のＣｒIIIを使用しているクロムIII水溶液などの硬化剤を用いて、ＣｒVIドーピングに先立ちまたはその後に硬化されるかもしれない。硬化剤はポリペプチドの機構的完全性を改善することを目的としている。硬化はまた記録媒体の光特性に影響する。硬化生成物はポリペプチド分子のイオン化された部分と反応し、共有結合を生成して３次元ネットワークを形成する。硬化は定着の間に成されることが望ましい。
【００７４】
硬化剤は、水溶性のクロムIII、またはアルミニウム塩、コバルト、鉄、プラチナ、チタン、ジルコニウムなどを含むか、またはアルデヒド（ホルムアルデヒド、グリオキサール、グルタルアルデヒド、クロトン及びコハク酸アルデヒド、アクロレイン）、カルボン酸アルデヒド（グリオキシル酸glyoxylics）、重合体アルデヒド（パラアルデヒド）、ケトン（ジアセチル、３ヘキセン２，５ディオン、キノン）、カルボン酸及び炭酸誘導体、スルフォン酸エステル、及びハロゲン化スルホニル基、エポキシド（ブタジエン二酸化物、エチレングリコールトリアジンエステル）、アジリジン、活性オレフィン（ジビニルスルフォン酸塩、ジビニルケトントリアジン）、イソシアン酸塩、カルボジイミド、重合体硬化剤などを備えた金属イオンなどの他のポリペプチド用水溶性硬化剤から成るかもしれない。これらのポリペプチド硬化剤の他の種類は本発明に対して試験されていない。それらの使用には、硬化剤の濃度、処理時間、処理温度などに関するプロセスをいくらか調整する必要があるかもしれない。
【００７５】
ポリペプチドをドープした溶液は過フッ化炭化水素タイプの界面活性剤などの界面活性剤で処理されるかもしれない。かかる界面活性剤の使用は、ポリペプチド溶液の界面張力を減じるのに役立つ。かかる界面活性剤は以下の開発半ばの公式を有するかもしれない。
【００７６】
ＲF＿＿Ｘ
ここで、ＲFは安定したフッ素含有ラジカルを意味し、Ｘは安定化または親水性グループを示す。界面活性剤はドープされたポリペプチド層の表面仕上げを改善し、同時に、基板上への後者の被覆を改善してオートメーション化されるのを可能にする。界面活性剤はポリペプチド溶液中の反応しない材料であって、ポリペプチド溶液の抗張力を減じることによってより良い被覆を設ける。３Ｍ製品：ＣＦ１２９は本発明において使用するのに良く適合することがわかった。ＣＦ１２９の構成は以下のように報告されている。即ち、５１％のフルオロアルキルカルボン酸塩カリウム、３１％の水、１４％のＺ−ブトキシエタノール、４％のエチルアルコールである。我々は十分な界面活性剤を加えて、ポリペプチド溶液各１００ｍｌに対して重量で０．００５％前後の界面活性剤の負荷を与えた。界面活性剤の適正な量が加えられないと、ポリペプチド被覆または得られる層は基板に満足するように接着または付着されないかもしれない。３Ｍ  ＣＦ１２９界面活性剤の上記の量はいつも実質的に満足のいく結果を与えるいうことがわかった。ポリペプチド溶液及びポリペプチドゲル中で溶解し、記録媒体の露光感応性、または露光され現像された記録媒体に保存されたデータの質に悪い影響を与えない界面活性剤などの他の界面活性剤が用いられ得る。露光感応性及び保存された記録の質におけるわずかな低下は許容され得る。界面活性剤は、クロムまたはポリペプチド溶液及びゲルの他の構成物と化学的に反応しないし結合しない。
【００７７】
我々がドーピング処理を行った方法は、最初に界面活性剤を加え、次にポリペプチド溶液を六価クロム水溶液でドープし、最後にこのステージで硬化するときは硬化剤を加えることを含む。この順番は重要でなく、他の順番を追加することも可能である。それについては詳しく調べていない。
【００７８】
グリセロールタイプの可塑剤もポリペプチド溶液に追加される。グリセロールの量は制御されなければならない。なんとなれば、それは低温で変化を生じるからである（光子データ体積出力は低下され、ぼけが５０℃以下で起こる）。我々はポリペプチド溶液に重量で５％のグリセロールが加えられた。それは、ＣｒVIドーピングまたは硬化のいずれが最後であれ、それに続いて最後に加えた。追加の順番は重要でない。我々はグリセロールまたは他の可塑剤を使用せずに本発明を成功裡に行った。
【００７９】
ポリペプチド溶液及びポリペプチドゲル中に溶解しており、記録媒体の露光感応性、または露光され現像された記録媒体中に保存されたデータの質に悪影響を与える可塑剤が用いられ得る。露光感応性及び保存されたデータの質におけるわずかな低下は許容範囲であり得る。可塑剤は化学的に反応しないかまたは、クロムまたはポリペプチド溶液及びゲルの他の構成物質に結合しないことが望ましい。
【００８０】
追加または添加剤による処理の後にこのようして得られた溶液は次にろ過され、ポリペプチドの熱記憶を排除するために約１５分から約６０分の間、約５５℃から６０℃の間の温度でサーモスタット調温される。上記に述べたように、これは化学線のないところでなされる。加熱された溶液は次にろ過される。ろ過は２０から２５マイクロメータの微細孔（フィルタ番号５４１）を有するワットマンろ過紙でなされ得る。加圧ろ過または真空ろ過も所望すれば使用され得るが、重力ろ過が十分満足のいくものであった。
【００８１】
ポリペプチドは有機材料であり、広範な温度範囲にわたってバクテリア及び菌類のための有機食料であり得る。一部のバクテリアは５０℃から６０℃の間の温度でポリペプチドをすぐに襲うということがわかった。バクテリアの攻撃及びポリペプチドの起こり得る加水分解のせいで、より高い温度処理は望ましくない。より低い温度が用いられ得るが、ポリペプチドに対するゾルゲル転換点が４０℃またはそれより低い温度になると、溶液内のすべてのポリペプチドが溶解することが難しくなる。よって、６０℃に近い温度が望ましい。しかしながら、６０℃でのバクテリアの攻撃をできるだけ少なくするために、ポリペプチド溶液がせいぜい約１５分間この温度で維持されるだけということが望ましい。ＣｒVIドーピング及びＣｒIII硬化が抗バクテリア及び抗菌類の特性を有すると考えられる。クリーンルームでは、保存の３日後でさえ室温（２０℃）でバクテリアの攻撃が認められなかった。５０℃前後のより高い温度で、バクテリアの問題は認められなかった。
【００８２】
５５℃から６０℃の温度が、被覆に先立って冷蔵庫内でドープされた溶液を保存することなどの、より低い温度で形成された最後のポリペプチドの会合体を溶解するために必要であると考えられる。ポリペプチドを保存せずに、膨張させることからドープ処理及び被覆ステップでポリペプチド溶液を生成することまでそのまま続けることが望ましい。加水分解によるポリペプチドの生成から始めて被覆ステップへ最後まで進むことがさらに望ましい。
【００８３】
このようにして得られたドープされた溶液は、ガラスまたはプラスチックの基板上へ特に被覆により容易に蒸着される。溶液中の重量で約５％のポリペプチド負荷は満足の行く蒸着結果を与えることがわかった。しかしながら、約３％から約１５％のポリペプチド溶液などの他の負荷が用いられるかもしれない。
【００８４】
しかしながら、基板上にドープされたポリペプチド溶液を蒸着するに先立って、後者が研磨されたガラス板、またはプラスチックプレートまたはフィルムならば、例えば現実には加水分解接着剤などの、薄い接着層で被覆されることが有利であって、接着剤は基板とポリペプチド溶液との間に挟まれる。ガラス基板に関しては、この接着層は水１００ｍｌに０．５ｇのゼラチン及び１０％クロムミョウバン溶液１ｍｌを含む溶液から構成され得る。フロートガラスに必要な接着被覆は見いだされなかった。しかしながら、接着被覆は、研磨されたガラスプレートなどのいくつかのガラスプレートに対して必要であり望ましいだろう。
【００８５】
プラスチック基板、並びに特にポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びポリカーボネート基板に関して、接着剤はセルロースを含む溶液から構成され得る。より正確には、セルロースは硝酸カルボキシメチルセルロース（ＮＣＭＣ）の形式である。メチルビニールエーテル／無水マレイン酸コポリマーの重量で１．５、ＮＣＭＣの重量で０．５、及び２−メトキシエタノールの重量で９８の割合から成る接着溶液が有効に働いた。プラスチックプレートまたはフィルムの表面もプラズマ反応を用いて酸素プラズマまたは化学気相堆積で処理され、粘着性が改善される。
【００８６】
かかる接着層の使用はポリペプチド材料層の基板への接着を促進する。
【００８７】
重力被覆方法が用いられると、ポリペプチド溶液の適当な量が実際に基板に被覆される。乾燥後の被覆の最終的な厚さは溶液の濃度及び蒸着量に依存する。
【００８８】
通常は基板表面の１００平方ｃｍにつきドープされた溶液（重量で５％ポリペプチド）約６．５ｍｌが蒸着され、乾燥後で約３０ミクロンの厚さの被覆または層が生じる。
【００８９】
ポリペプチド記録媒体溶液の層は、医者用ナイフ、ロール、ノズル、その他などの従来の機器を用いて、またはそうでなければ回転によって、効果的に拡げられるかもしれない。ポリペプチド被覆剤は重量で約３％から約１５％の間、望ましくは約５％のポリペプチド負荷を有する。ポリペプチドは十分な量が加えられる（乾燥後約３０から約３５ミクロンの厚さの記録媒体層を生じるために６５０から７００ミクロンの厚さの被覆）。ポリペプチド記録媒体溶液の重量で５％に対する７００ミクロンの厚さは満足がいくものであり、乾燥後に約３３ミクロンの厚さの記録媒体の被覆を生じる。
【００９０】
改善された記録媒体は乾燥後の５００ミクロンの厚さにまで達するドープされたポリペプチド層を有することによって達成され得ると信ずる。３０から３５ミクロンの厚さの層は容易に得ることができるが、現在のところ５００ミクロンに達する厚さを有する均一の被覆を得ることは不可能である。基板上にドープされたポリペプチドの厚い均一な層を達成する問題に加えて、厚い記録媒体内において「イメージ」の乾燥及び現像を均一に成すという問題もある。これら２つの問題の他に、３つめの問題が厚い被覆から生じ、それは被覆の露光された表面の粗さである。３０から３５ミクロンの範囲の厚さの被覆において、クリーンルームで塗布された被覆の表面は、研磨されたガラスプレートの滑らかさを文字通り有する。基板の不規則性、粗さ、物理的な欠点はドープされたポリペプチドの表面に反映する。記録及び記録媒体の読み出しに関して満足のいく結果を得るために、ドープされたポリペプチドの露光された表面（透明なガラス、またはプラスチックプレート、またはニスで保護されている）は滑らかでなければならない。
【００９１】
替わりに、より厚い被覆、即ち＋３５ミクロンに対して成形作業が実施されるかもしれない。この状況で、本発明によるポリペプチド溶液は、２枚のガラス、またはプラスチックシートまたはプレートなどの２枚のシート同士またはプレート同士の間、またはガラスシートまたはプレートとプラスチックシートとの間、または金属プレートとガラスまたはプラスチックシートまたはプレートとの間の挟み込みとして蒸着される。挟み込みの内側に疎水性の被覆またはフィルムで被覆されているシートの１つは、例えばジクロロジメチルシランなどのシランタイプのものである。本発明の目的に対して、プレートはシート及びプレートを意味し、シートはシート及びプレートを意味する。疎水性の被覆またはフィルムはポリペプチド溶液及びポリペプチドゲルがシートに付着するのを防ぐ。
【００９２】
この状況で、最終的な乾燥された被覆の厚さは２つのシートの表面の間に位置する空間または距離によって、かつ溶液の濃度によって決定される。この空間または距離はシート同士の間の詰め木によって固定され得る。詰め木は約５００から約１０００ミクロンの間の厚さを有し得る。
【００９３】
ポリペプチド記録媒体溶液がプレートまたはシートに塗布された後に、被覆されたプレートまたはシートは冷却された被覆テーブル上などで、約２時間の間約１０℃以下の温度で冷却されてゲルを生成する。ポリペプチド記録媒体ゲル被覆を含むプレートまたはシートは被覆テーブルから取り外されて乾燥される。冷却は温度管理された環境において温度管理された被覆テーブルを用いて成され得る。乾燥は乾燥大気チャンバーにおいて成される。約１０℃±０．５℃の乾燥温度が使用される。真空は必要ではないが、真空はより厚い被服に対して特に有効であるだろう。乾燥された記録媒体を備えたシートは、約３℃から５℃の間といった冷温で保存される。これらの同じステップは形成された厚い被覆に対して使用され得る。
【００９４】
本発明による記録媒体上の記録放射は以下の方法で作用する。
【００９５】
すでに述べたように、記録媒体が光に露光されると、六価クロムイオンはクロムVイオン及びクロムIIIイオンへと還元される。後者はポリペプチド鎖と反応し、それとともに共有結合を形成する。これらの結合はポリペプチドの硬化という結果を生じ、これによって記録媒体の露光された領域と未露光の領域との間の硬度差を生成する。露光された記録媒体が現像されると、クロムVからクロムIIIへさらに還元される。第１の還元、即ち光化学反応還元は大変速い。第２の還元、即ち現像還元はゆっくりである。六価クロムをクロムIIIに還元する、光を用いずに記録媒体内でゆっくりと生じさせる暗反応もある。この後者の反応は記録媒体の寿命を限定する。よって、記録媒体は低温で冷蔵庫内に保存されて光感応性を維持することが望ましい。冷蔵（０℃）保存された記録媒体はその寿命を１年より長く保つことがわかった。記録媒体は、記録媒体が最初に乾燥され結氷が防止されるならば、−１８℃の低温で保存され得る。記録媒体は記録する目的のために露光され現像されるまで暗中で保存され、仮にあったとしても、化学線または放射線へ露光だけされることが望ましい。
【００９６】
硬度変調は「現像」処理の間反射率変調を生成する。本発明の記録媒体を記録放射線に露光した後、記録媒体はホログラムの光特性を最適化し露光された記録媒体を安定させるために必要な「現像」ステップを受けることが望ましい。
【００９７】
この「現像」ステップは定着水溶液、水浴、脱水溶液において材料を処理することから基本的に成る。このように、反応しないクロム＋６イオン（ＣｒVI）が除去され、クロム＋５イオン（ＣｒV）がクロム＋３イオンに還元され、ポリペプチドに結合されたクロム＋３イオン（ＣｒIII）だけを残す間、放射されるかまたは露光された材料は、定着水溶液において処理を受ける。現像後、露光された記録媒体は化学放射線または化学線に安定である。
【００９８】
従来の写真（ハロゲン化銀）定着剤が用いられ得る。コダックブランドの定着剤３０００Ａは完全に適合することがわかった。この「定着」ステップの前かその間、長期にわたって記録媒体及びそのイメージの安定性を最適化する目的で、例えば物理化学処理によって、得られるホログラムを硬化することが推奨される。写真露光後の現像／硬化は従来の写真定着剤及びなめし剤または硬化剤で実施され得る。コダックブランドのなめし剤３０００Ｂが大変よく適合することがわかった。露光後の硬化が必要ならば、記録媒体が単一のステップで定着され硬化されることが望ましい。硬化はドーピングステージの間実行され得るが、定着の間硬化することが望ましい。定着剤の体積１に水の体積３の割合で混合して定着溶液の体積で２５％を生じることが便利である。次になめし剤または硬化剤が硬化剤の体積１に定着溶液の体積３５の割合でこの混合物に加えられる。他の容量比率が用いられ得る。
【００９９】
定着ステップ、硬化ステップ及び定着／硬化ステップは約２０℃と約２２℃との間で成される。この範囲外の温度は使用できるが、試験していない。２８℃での定着及び硬化によって帯域幅がより広範になった。定着または定着／硬化は、重クロム酸塩のすべてが除去されるまで続けられる（約３分から約１０分）。未現像の記録媒体は曇りがなく透明であって色はオレンジブラウンである。定着または定着／硬化するとすぐ、それは無色になる。即ち、オレンジブラウン彩色が消える。定着または定着／硬化の時間は約４分から約１０分の間が望ましい。
【０１００】
コダックブランドのなめし剤３０００Ｂの他に他の硬化剤が用いられ得る。各々の硬化剤は露光されたプレート上でその効果を判定するために試験されなければならない。硬化は多くの方法で計測され、以下が含まれる。即ち、融点変更、ポリペプチド被覆の引っかき抵抗性、煮沸に対するポリペプチド被覆の抵抗性などである。最も適当な硬化の算定値も、吸収された水分量から生じるプレート上の被覆の膨張を分析することからもたらされる。ポリペプチド層の膨張は水分で膨張したドープされたポリペプチドと乾燥ポリペプチドとの間の重量の変化を計測することによって判定される。膨張は重量（Ｗ−Ｗｏ）/Ｗｏ％における割合の増加として表される。ここでＷｏは乾燥層の重量を表し、Ｗは膨張した層の重量である。約３００％まで膨張可能なポリペプチドが本発明で有効である。ポリペプチドは、膨張が約１９０から約２１０％の間であるように硬化されることが望ましい。最終生成物のためにこの硬化ステップをうまく制御することが重要である。赤外線バランスも用いられて硬化の程度を判定し得る。
【０１０１】
ドープされたポリペプチドの硬度があまりに低いと、ホログラムによる光散乱が高レベルになる。他方、ドープされたポリペプチドの硬度があまりに高いと、屈折率変調は大いに低下され、所望の目的に反する。なんとなれば、記録媒体における多重化の可能性はこの屈折率変調に直接依存するからである。
【０１０２】
この硬化は、硬化溶剤の濃度及び硬化浴における滞留時間などの材料の準備状況に依存する。硬化の程度は、記録または露光に対して用いられる増加された光エネルギーの量でより重要になる。硬化の程度がより大きくなると、膨張量における減少も大きくなる。増加された硬化も記録媒体の回折効率を減少させ、ブラッグ角をシフトする。
【０１０３】
定着剤及び／または定着剤／硬化剤処理ステップに続いて、記録媒体は一連の少なくとも２つの水浴で洗浄され、記録媒体から余分の定着剤及び硬化剤がもしあればそれらを除去する。洗浄ステップは約２０及び約２２℃の温度の間で実施される。他の温度が洗浄に使用されるかもしれないが、他の洗浄温度を試験していない。各々の洗浄ステップは約３から約４分の間を要し、定着剤及び硬化剤がもしあれば、記録媒体からその除去を促進するために撹拌して処理することが望ましい。洗浄は４分間以上に延長され得るが、少なくとも約３分間することが望ましい。記録媒体が洗浄された後に、脱水ステップの対象となる。
【０１０４】
脱水ステップの間、アルコールまたは他の水混和性低沸騰有機溶媒が記録媒体から水を除去するために用いられて、露光の間生成される干渉縞に対応する高い屈折率変調を有する記録媒体を生じさせる。
【０１０５】
この脱水ステップは徐々に実行されて、材料の全体の厚さにわたって均一であることが確保されければならない。即ち、回折効率の曲線が対称、つまり記録媒体層内で縞の間隔が同一であることが確保されなければならない。アルコールまたは他の水混和性溶液が水を吸収し、水に取って代わる。
【０１０６】
アルコール浴の使用はポリペプチド被覆または層から残留水を除去することを可能にする。この水を徐々に除去する必要性を満たすために、例えば、それぞれ２５％、５０％、７５％及び１００％のアルコールを含む４または５個の一連のアルコール浴において、最初の２つの処理に対して約３分間、及び残り処理に対して約５分間というそれぞれの時間の間、材料を浸漬することが提案される。記録媒体は最後の浴処理において２つの１００％アルコール浴で処理されることが望ましい。脱水は定着及び硬化と同じ温度、即ち約２０℃から約２２℃の間で実施される。他の浴温度も使用され得るが、他の温度は試験していない。
【０１０７】
上げられる水浴温度及び脱水浴温度によって記録媒体層を損傷に対してより敏感に反応させる。水浴の温度が高くなると、ポリペプチドの硬化程度が高くされなければならない。浴温度があまりに高く、ドープされたポリペプチドが十分に硬化されないと、ドープされたポリペプチドは記録媒体の層に乳白色の外見を与えることを招く結果になる。このことは記録媒体上の記録から情報を取り出すことを妨げ得る。
【０１０８】
脱水ステップが完了した後、アルコールはプレートを約１００℃で１時間オーブン内で加熱して記録媒体から除去される。他の温度及び加熱時間が使用できるだろう。温度は制限温度以下で維持されなければならない。この制限温度はポリペプチドが復元される温度である。この復元はポリペプチド結合変化に存する。これらの変化は、この温度を越えて記録のための最適特性を有さないポリペプチドの光子反応の変化を誘起する。アルコール除去ステップは真空化でなされ得る。メタノール、エタノール及びイソプロパノールが大変効果的に用いられ得る。最も良い結果はイソプロパノールで得られることがわかった。メタノールはその毒性ゆえに好まれない。アセトンなどの低沸騰不活性の水混和性有機溶媒も使用され得ると思われる。容易に入手可能でメタノールやアセトンより毒性が少ないのでイソプロパノールが好ましい。メタノール蒸気は大変有毒である。ブタノールが使用され得るが、記録媒体に小さな回折効率を与えることがわかった。
【０１０９】
好適実施例において、記録媒体を製造するのに用いられたポリペプチドは、良い光学的品質を保証するために、ほこり及び金属同様に可能な限りわずかの脂質及び未加水分解のたんぱく質を有することが望ましい。本発明で使用されたポリペプチドの平均光学指数は１．５前後である。約１．４９から約１．５２の範囲の光学指数を有するポリペプチドが使用された。この範囲外の光学指数を有するポリペプチドも使用され得るだろう。ポリペプチド材料は曇りがなく透明である。ポリペプチドの光学密度値は重要であるが決定的でない。低光密度が好ましい。光学密度における変化は回折効率の変化をもたらす。光学密度は露光されたプレートと現像されたプレートとの間でわずかに異なり得る。露光されたイメージに対して可能な限り高い光密度を実現するよう試みられた。プレートの露光された領域の光学密度（ＯＤ）に比較して、未露光領域同士の光学密度の間で最大の可能な差異を実現することも試みられる。
【０１１０】
記録媒体が脱水されて乾燥された後に、記録媒体の露光された面は保護される。ガラスプレートまたはプラスチックプレート上に実装された記録媒体に対して、露光された面はガラスプレート、曇りがなく透明なプラスチックプレート、またはニスの被覆または層で保護され得る。記録媒体がフィルム上に蒸着されると、露光された面はニスの被覆または蒸着で保護される。保護プレートは記録媒体の露光された面に接着される。接着剤及びニスはＵＶ保存処理がなされ得る。保護プレート及びニスは記録媒体を物理的損傷から保護して湿度の変化による影響をできるだけ少なくする。
【０１１１】
露光現像、その他の後の記録媒体は、室温でまたは冷蔵環境で保存され得る。冷蔵環境で保存されるならば、記録媒体は水の凝固点及びポリペプチドの結晶点のいずれが高くても、それを超える温度で保存される。記録媒体が非冷蔵状態で保存されるとき、ポリペプチド層の融点より下の温度で保存される。
【０１１２】
記録は記録媒体が読み出される条件と同じ条件でなされるのが理想的である。約２１℃の温度で４５％から５０％の湿度は記録及び読み出しに対して十分満足できることがわかった。復元可能な結果を保証するために、冷蔵庫から未露光のプレートを取り除いた後に、プレートを室温、即ち、記録が成されるべき温度及び記録の間記録媒体が露光されるのと同じ湿度で維持した。記録ステップの間、記録媒体は温度変化及び湿度変化にさらされるべきでない。同様に、記録された記録媒体が冷蔵状態で保存されると、記録された記録媒体は室温で安定することが可能になる。読み出し条件は記録ステップの間に用いられた湿度及び温度と同じ条件下であることが望ましい。
【０１１３】
保護プレートまたはニスを有する記録された記録媒体は大変安定性があり、悪影響を受けずに化学線または化学放射線及び室温で保存され得る。一旦保護された記録されたプレートは１００℃から−２０℃までの範囲の温度を有する環境において長い期間保存され得る。
【０１１４】
保護ガラスまたはプラスチックプレートは、ドープされたポリペプチドにガラスまたはプラスチックを接着する接着剤を用いて、記録媒体の露光された面に接着される。約１．５６の屈折率を有する接着剤が用いられた。プレート及び接着剤の屈折率はドープされたポリペプチドの屈折率に近いことが望ましい。同様に、保護ニスの屈折率はドープされたポリペプチドの屈折率に近いことが望ましい。プレートは記録媒体の露光された面に慎重に接着され、プレートの接触面とドープされたポリペプチドの露光された面との間にエアギャップまたは気泡がないようにする。
記録フェーズ
記録フェーズには、とりわけ、記録媒体の特徴を選択すること、記録媒体を準備すること、アドレス指定システムのパラメータを計算すること、及び記録媒体上へ情報で変調された光ビームを記録することが含まれる。
データ記録／ストレージシステム
図１は本発明によるストレージ媒体に情報を保存するデータ記録／ストレージ装置４０を示す。レーザ１はコヒーレントな光ビームを発射する。例えば、レーザ１は５１４ｎｍの波長でビームを発射するアルゴンレーザである。記録のための露光時間はシャッター１ａを開閉することによって制御される。レーザ１から放射されるビームはスプリッタ２によって２つのビーム、即ち目的ビーム３及び参照ビーム４へとそれぞれ分けられる。目的ビーム３は空間フィルタ３ｂでろ過され、コリメータレンズ３ｃによって平行にされた後ビームスプリッタ５へ送出される。ビームスプリッタ５は目的ビーム３を記録すべきイメージを表示するディスプレイ６へ導く。ディスプレイ６は、空間光変調器（ＳＬＭ）または液晶光バルブ（ＬＣＬＶ）などの２次元のデータパケットを表示するディスプレイであるかもしれない。
【０１１５】
ディスプレイ６は、例えば、透明及び不透明なピクセルの２次元パターンにおいてデータが符号化される液晶表示スクリーンを含むかもしれない。データはコンピュータ（図示せず）経由で、または他のデジタルデータまたはアナログ起源のものによってディスプレイ６へ入力される。透明及び不透明なピクセルの２次元パターンとしてディスプレイ６のディスプレイスクリーン上に表される複数のビットは、データパケットとして公知である。表示されたパックされたデータはコンピュータプログラム、インターネットなどのソースから抽出される。インターネットストレージアプリケーションにおいて、表示されたパケットはインターネットのパケット同様にフォーマットされるかもしれない。
【０１１６】
目的ビーム３は情報によって変調され、ディスプレイ６（図示あり）からの反射またはディスプレイ６経由の伝送によって記録される。次に変調された目的ビーム３は適当なレンズ７によって縮小され、変調された目的ビーム３の収束点がストレージ媒体８の僅かに向こう側に位置する。
【０１１７】
同時に、参照ビーム４は一組のミラー９、１０で様々な反射を受ける。少なくともミラーの１つは、参照ビーム４が一連のミラー１１に達するまで回転し得る。一連のミラー１１は線形にまたは円弧に沿って分配されており、その方向性は参照ビーム４の入射角を物体ビーム３に関して、またストレージ材料８の領域内において変更するだろう。このように、この機構によって、角度多重は実行される。回折された光イメージ８ａ（図２を参照せよ）、またはより正確には、目的ビーム３が参照ビーム４と干渉して生じるイメージが生成され、ストレージ材料８に保存される。空間多重は材料８を機械的にシフトすることによって実行され、データパケットが材料８の異なった点で記録される。
【０１１８】
当該ストレージ材料８内に情報を格納する目的で可能な最小のサイズで情報を有することを可能にするために、レンズ７は、参照ビーム４で干渉を受けた目的ビーム３の疑似フーリエ変換を実行する。疑似フーリエ変換は、フーリエ変換のプレーン状の生成が、このフーリエ変換を生成したレンズの焦点距離の１％から５％シフトされるというフーリエ変換である。このように、このレンズの出口側で、もはや全体の回折スペクトルはないが、適当なレンズを選択することによって、約１ｍｍ2のスポットサイズを有することを特に可能にする中心点だけがある。疑似フーリエ変換から生じるこの信号含まれる情報は十分であり、全てのケースにおいて保存され順次取り出されるべき情報を表すということが示されるかもしれない。
【０１１９】
図２は、ここでマトリクスとして参照されるフラットシートの形式で構成されるストレージ材料８をより詳細に示す。この例において、マトリクスは１ｃｍ2である。マトリクス上の複数の点の各々はその直線座標（ｘ，ｙ）によって画定される。イメージ形成システム７は目的ビーム３をマトリクスのｘ、ｙポイントの１つで最小サイズを有するイメージ８ａへ縮小する。
【０１２０】
この場合、１ｍｍ2のイメージ８ａは、目的ビーム３をその座標の中心にあるストレージ媒体８上へ焦点を合わせることによって得られる。２つのビーム３、４の間のこの干渉によって、大きさが１ｍｍ2の回折イメージ８ａはマトリクスの座標の中心にあるストレージ材料８に記録される。空間多重は線形座標を順次変更することによって実行される。目的ビーム３は記録媒体８上に焦点を合わせ、個々のイメージ８ａがその座標（ｘ，ｙ）によって画定されるプレーン内の固有の位置に記録される。この空間分割は回折イメージ８ａの１０×１０マトリクスを生じさせる。角度多重はミラー１１によって参照ビーム４の角度を順次変化させることによって実行される。角度多重が用いられ、参照ビームの入射角の１５の別個の変化に対応して、情報８ｂの１５−２０のパケットを生成する。データパケットは、データパケットが記録された同じ角度及び空間位置で参照ビーム４を光らせて復元される。記録材料８によって回折された参照ビーム４の一部は復元される。それはＣＣＤカメラ１２の検出アレーによって検出される。ストレージ媒体８は機械的にシフトされてその座標（ｘ，ｙ）による異なるポイントでデータパケットを保存する。
記録ビームを位置決めする方法
図１は、例えば、マイクロミラー１１などの動的装置を有するデータ記録／ストレージ装置４０を示す。マイクロミラー１１は正確な位置及び角度で参照ビーム４をストレージ媒体８の複数のポイント８ａの１つの上に形成し導く。制御機構は、通常コンピュータ（図示せず）であって、読み出しビームを位置決めするために用いられる。制御機構はアクチュエータに信号を送信し、ストレージ媒体上へビームを位置決めする。
【０１２１】
角度多重では、２つの制約が決定されなければならない。第１の制約は、ストレージ媒体８上で目的レーザビーム３と参照レーザビーム４との間の得られる干渉の衝撃点の座標（Ｘ，Ｙ）について十分な精度で決定されなければならない位置である。第２の制約は、所定の精度の範囲内で決定されなければならないストレージ媒体８のプレーンを有する参照ビームの角度値である。角度が決定されなければならない許容範囲（即ち、精度）は、使用されるストレージ材料の厚さなどの化学的及び物理的特徴などの特徴に依存する。
【０１２２】
これらの制約を管理するために、本発明は、ノードの位置決め、即ち、書き込み装置の構成に含まれる様々な起動部材の位置ポイントによって、レーザビーム、特に参照レーザビーム４の空間位置を変化させる。ノードは、レーザビームが形または方向を変えるポイントである。これらの節点の位置は、書き込み装置が従う場所的制限だけでなく、データが保存される厚さなどの例えば化学的及び物理的特徴などの材料の特徴も考慮してソフトウェアを用いて実施される計算から決定される。
【０１２３】
図３は１ｃｍ2のマトリクス上に情報パケットを記録するために用いられ得るアルゴリズムを示す。
【０１２４】
以下の例において、ストレージ媒体８のマトリクスにおけるポイント数は１０×１０であり、各々のポイントは１５から２０のパケットを含むことができる。言い換えると、初期状態は最初に画定されなければならない。即ち、使用されるべきアクティベータの位置だけでなく種類が決定される関数としての基本パラメータである。これらの初期状態はマトリクスの大きさ、このマトリクスの基本点の大きさ、ストレージ材料の性質及び特に構成分子の選択、材料の準備処理（例えば、波長感応性、被覆方法）、記録処理（例えば、波長、温度、湿度、基板の性質）、及び露光後処理（例えば、浴の性質及び物理的パラメータ：即ち温度、湿度）を含む。
【０１２５】
以下から構成される動作パラメータも考慮に入れる必要がある。即ち、保存された情報にアクセスするために必要な所望の時間、使用されるアクティベータの種類、最小化のレベル、及び解像度のレベルである。
【０１２６】
最小化レベルはアドレス指定システムの大きさをいう。１つの実施例である「大きい」システムは、大きさがセンチメートルの範囲であるいかなるミラーを用いて高品質でどちらかといえば遅い記録をなすために使用可能なセンチメートルミラーで起動されるモーターを使用する。別の可能な実施例である「小さい」システムは、どこで固体ミラーが１ミリメートル前後の表面を有するかをアドレス指定するＭＥＭＯＳ（マイクロオプトエレクトロメカニカルシステム）パッケージを使用する。すべてのアドレスシステムの体積は数リッターから数立方ミリメーターの範囲であり得る。アドレス指定システムの複雑さはＭＥＭＯＳチップまたはいくつかのチップの結合へ転送可能である。ＭＥＭＯＳはマイクロリソグラフィによって製造される固体チップであり、マイクロメカニカルエレクトロニクス及びフォトニクスを含む。
【０１２７】
これらの様々なデータ項目から、特に記録装置及び読み出し装置の両方のより高度な最小化を実現する目的で、システムのサイズを変更することが可能になる。事実、読み出しビームの所定の焦点、データキャリーマトリクス上のその位置、読み出しビームの強度、及びマトリクス上の画定されたポイント（Ｘ，Ｙ）での読み出しビームの入射角の範囲、を維持することが可能になる。これらの角度範囲は初期状態によってそれら自体が決定される。
【０１２８】
ソフトウェアの形式で具体化されたアルゴリズムは読み出しまたは記録装置の規模の変更の場合に初期状態を考慮する。
【０１２９】
図３は本発明によるストレージ媒体上に情報を記録する方法を示す。フローチャートにおいて、「ステップ」はソフトウェアの一連のコンピュータ命令を実行して取られるアクションを示す。「アクション」は光システムによって取られる一連のアクションを示し、特にアクチュエータによって取られるアクションを示す。
【０１３０】
ステップ５１において、用途の広いインタフェースバス（ＧＰＩＢ）が初期化される。ＧＰＩＢバス（図示せず）はコンピュータ（図示せず）にインストールされて書き込みフェーズを管理する。ＧＰＩＢバスの出力と様々なコンポーネント（例えば図１を参照せよ）の入力及びレーザビームを形成し導く他の部との間の接続が有効性を確認される。アドレスもこれらのコンポーネントの各々に割り当てられる。さらに、ＧＰＩＢバスは、各々のコンポーネントに対して別個のアドレスを使用することによって、アクティベータがカスケード状に接続されることを可能にする。
【０１３１】
アクションＡにおいて、全ての接続を確認した後に、コンポーネントの動作及び制御信号の処理手続を示す応答がマイクロコンピュータから送出される。
【０１３２】
ステップ５２において、マトリクス８のｘプレーン及びｙプレーンにおける初期位置が決定される。このステップは全ての座標軸（平行移動軸及び回転軸）に初期位置を適用するよう命令することを目的とする。これらの位置は、第１のポイントが最初にプログラムされたポイントに記録され、第１多重角度がこのポイントに関連するといったような方法で、マトリクス８のストレージシートの位置に対応する。
【０１３３】
アクションＢにおいて、記録状態は正常化される（例えば、振動制御、プログラム内にエラーがないことの確認）。
【０１３４】
ステップ５３において、初期角度が決定される。参照ビームは角度多重手順の開始に対応する所定の初期多重角度値を取る。それはこの初期角度の値に設定される。
【０１３５】
アクションＣにおいて、アクチュエータは多重角度値でレーザビームを導く位置に移動する。
【０１３６】
ステップ５４において、データパケットがコンピュータからディスプレイ６（例えば、ＳＬＭまたはＬＣＬＶ）に送出され、そこでイメージに変換される。データは、最大信号/ノイズ比などのイメージ品質に関係する基準などの基準の最適化に対応する制約に従ってディスプレイ上に形成される。
【０１３７】
アクションＤにおいて、情報パケットのイメージはレーザビーム上へ変調される。
【０１３８】
ステップ５５において、最小遅延時間が決定される。最小遅延時間は品質基準と相容れないノイズレベルの出現を防ぐために必要とされる最小時間である。
【０１３９】
アクションＥにおいて、参照ビーム４及び目的ビーム３はストレージ媒体８内で交差して干渉パターンを生成する。
【０１４０】
ステップ５６において、データパケットの記録が多重角度によって画定されたポイントで生じる。用語「ポイント」は１ｍｍ2の平均断面を有するある複合体体積を意味することが理解されるべきである。記録時間は平均電力及び使用されるレーザ光源の波長、及び受け入れ可能なノイズレベルを有するデータを取り出すための必要な変調程度に依存する。変調程度はデータを保存するのに使用される材料の光感応性の程度に依存する。露光時間は応答曲線から得られる。これらの応答曲線は、光感応性材料に記録されたホログラフィック格子の回折効率の大きさを表す。
【０１４１】
アクションＦにおいて、角度が変更されてマトリクスの同じ点でデータを記録する。
【０１４２】
ステップ５７において、次の角度が選択される。５３−Ｃ−５４−Ｄ−５５−Ｅ−５６−Ｆの手順が繰り返される。
【０１４３】
ステップ５８は、データがマトリクスの同じポイントで複数の角度に対して記録される繰り返しループを示す。プレーン１５における各々の多重された点に対応する角度の最小数は１５であり最大数は２０より大である。
【０１４４】
アクションＧにおいて、同じポイントに対して可能な全ての角度にわたって多重した後に、手順はマトリクスで（Ｘ，Ｙ）位置を単純に変更することによって次のポイントへ移動する。
【０１４５】
ステップ５９において、位置の漸増がある。ポイントの最も良い密度の調整は動作基準に依存する。説明した例において、（Ｘ，Ｙ）マトリクス間隔は１ミリメートルである。
【０１４６】
アクションＨにおいて、マトリクス内の点を記録した後に、レーザビームがこのマトリクスにおける次のラインに移動し、動作ＢからＧが繰り返される。
【０１４７】
実験は、多重角度の数が様々なパラメータに依存するということを示した。もちろん、材料の性質、即ち、材料の回折効率、及びクロストークの影響を制限する能力を含む。
書き込みフェーズに対するフローチャート
図４に示したように、書き込みフェーズは、例えば、ポイントの大きさ、ポイント間隔、多重する角度の数、角度間隔、ポイントＸ，Ｙ密度（垂直及び水平）、ドープされたポリペプチドのスペクトルピークの感応性などの、初期状態の判定をするステップ１１０で開始する。次に、ステップ１１５で、アドレス値のテーブルが決定される。アドレス値はマトリクス８上にレーザビームを位置決めする座標である。アドレス値はあるポイントにおける多重のための角度値及びポイント同士の間のＸ，Ｙ間隔値を参照する。次に、ステップ１１６でストレージ材料の特徴が選択され、これらの特徴から、露光時間１１７、多重角度１１８及び処理後露光１１９などの記録処理パラメータが決定される。データは次にステップ１２０で角度多重によってマトリクス８に保存される。
【０１４８】
ステップ１１６で、記録材料の選択された特徴とは化学薬品の濃度をいう。この濃度は最適回折効率を有することに必要な光子エネルギーの最適レベルを決定することにおいて役割を演じるだろう。ステップ１１７で、与えられた濃度範囲に対して関係する露光時間の範囲がある。ステップ１１８で、選択された材料の厚さ及び化学薬品の濃度は多重の最適角度を決定する。ステップ１１９で、最適結果を効率的に得るために後処理において、関係する処理時間及び温度で適当な浴を使用することが必要である。ステップ１２０で、先行ステップの全てがなされた後に、これらのステップは、多重されて記録されたポイントの特定の角度多重及びマトリクス分布に対して動作する最適データストレージシステムを生じさせるだろう。
材料の許容範囲
回折効率はフォトダイオード３６によって、図９において説明された設定を用いて計測される。ビーム３２はホログラフィック格子３３上に入射され、反射ビーム３４、透過ビーム３５、及びホログラフィック情報を含む回折ビーム３１を生じさせる。回折ビーム３１の強度は入射ビーム３２の角度を変化させることによって計測される。ある角度の回折効率は回折ビーム３１の強度の入射ビーム３２の強度に対する比率に等しい。角度の許容範囲はこのようにして得た様々な値から得られる。角度許容範囲は回折効率の中間高さの幅として画定される。
【０１４９】
我々の取り組みは、出力パケット光強度は与えられた範囲において角度変化をアドレス指定してゆっくりと変化しているだけであるという事実を基にする。即ち、信号は、例えば走査システムのディザリングによって生成されるように角度アドレス指定エラーが存在すると大体同じままであるということである。これは高速アドレス指定装置の使用を可能にする。高速アドレス指定装置は通常、より低速のアドレス指定装置より大きい角度アドレス指定エラーを有する。
【０１５０】
アドレス指定装置に対する角度許容範囲は様々な角度で回折効率を計測することによって評価される。この測定を得るために、試験されるべきストレージプレートはコンピュータによって制御される回転する作業台上に実装される。入射ビームは適当な角度計測システムを通して参照される。出力強度は様々な角度で自動的に計測される。角度変化の段階は１度の１/１０である。
【０１５１】
この方法によって、２/１０度の角度におけるエラーに対して、１％未満の回折効率の変化があるということが証明された。この差異は信号品質レベルに関して影響を及ぼすことにとって重要でない。この信号はＣＣＤカメラに使用され、それは１％のエラーを有する正確さで反応に作動する。
【０１５２】
これは、角度多重する角度ステップが例えば約．００１度であって角度エラーが例えば．００１/２度の角度間隔の半分より大きくないフォトリフラクティブ結晶材料などの他のストレージ媒体に比較され得る。このすぐ前の角度値より上で顕著なノイズが発生する、なんとなれば、同時に読み出されるサブホログラムのいくつかによって生じるクロストークがあるからである。
【０１５３】
本発明において、許容範囲は適当な厚さの選択、屈折率変調、及び化学処理における調整によって制御され得る。従って、分子選択によって与えられたアドレス指定の特異性に使用される材料、及び使用される湿式処理を得ることが可能である。この可能性を表す最適な公式は：
q〜L/d
であり、ここで
ｑは角度帯域幅、
Ｌ格子間隔＝1/2n sin qB、
ｄは厚さ、
ｑＢはブラッグ角、
ｎは材料の屈折率、
である。
読み出しフェーズ
読み出しフェーズはストレージ媒体から信号内容物を抽出することを含む。
【０１５４】
ノードアドレス設計
図５Ａは本発明によるノードアドレス設計を示す。この設計において、レーザビーム上で動作する光学素子を有する複数のノードがあり、レーザビームを形成し、焦点を合わせ、導くなどの機能を実行する。図５Ａはレーザビーム１５ａを発射するレーザ１５を示し、それは次にノード１−６によって経路を定められて変換され、レーザビーム１５ａは次にメモリ装置８上に作用する。レーザ１５から発射されたレーザビーム１５ａはノード１に導かれる。ノード１に位置する光学素子がレーザビーム１５ａをろ過する。ノード１の光学素子は偏光に対してレーザビーム１５ａをさらに調整し、レーザビーム１５ａを平行にし、レーザビーム１５ａの直径の調整を成す。ノード１は動的ノードではない。ノード１は空間的にレーザビーム１５ａをノード２へ経路を定める。
【０１５５】
ノード２の光学素子はノード３上へレーザビーム１５ａの焦点を合わせる。ノード２の位置は、ビームの焦点がノード３のポイント上にあるように、他のノードの位置に基づいて計算される。ノード２は動的ノードではない。
【０１５６】
ノード３は動的ノードである。ノード３の光学素子はレーザビーム１５ａをノード４へ動的に経路を定める。レーザビーム１５aは静的な軸の周りで回転する。レーザビーム１５ａはポイント分離（ポイント同士の間の垂直間隔）から計算されるすべてのステップに従って移動するだろう。
【０１５７】
ノード４の空間内の位置は安定している。ノード４は、ノードから発生するビームが平行であるように計算されるビームのピンぼけをサポートする。これは静的ノードである。
【０１５８】
ノード５は、ノード６へのルーティングが可能であるように配置される１つの軸の周りにレーザビームを回転させる。ノード５は、ビームがノード５の後にノード６にいつも到達するように目標８上にレーザビーム１５ａを送出するためにプログラムされている。ノード５は動的ノードである。
【０１５９】
ノード６はレーザビーム１５aの動的角度位置を実行する。ビーム１５ａは１つの軸の周りで回転し、ビームが常にマトリクス８に到達するようにノード５と同期する。位置決めの精度は他のノードの精度に依存し、１０-2ｍｍが正常である。
【０１６０】
ノード５は１つの軸の周りでレーザビームを角度的に回転させるアクチュエータを含み、軸はレーザビームがノード６に到達するように空間的に位置する。ノード６はアクチュエータを含み、ノード５から生じるレーザビームがノード６に到達するように空間的に位置する１つの軸の周りでレーザビームを角度的に回転させる。ノード６から出力されたレーザビームは、選択された角度及び軸特有位置でストレージ媒体８を構成するマトリクス状のポイントに到達するだろう。メモリのプレーンにおいて、いずれのパケットもメモリプレート上のｘｙ位置及びビームアドレス指定の特有の角度を有する。従って、アドレス指定はノード位置決め（空間的）及び角度選択の結果であって、ｘｙ位置及び多重角度の記録からプログラムされる。ノード５及び６の空間位置と回転軸位置決め及びプログラムされたアクチュエータの角度選択と適当なコンピュータプログラムとコンピュータ制御でミラーの位置決めすることとの組み合わせの結果として、パケットは、メモリプレート８のポイントマトリクス上で位置決めするレーザビームを用いて読み出されるべき選択されたパケットに対応する角度でアドレス指定されるだろう。
【０１６１】
このノードシステムにおける回転角度及び位置は、全てのデータパケットにアクセスできるように構成される。いずれのパケットも、例えばノード内で実行されるマイクロガルバ（galva）作動ミラーを用いて、１ｍｓ未満で到達される。マトリクス８に至った後に、ビーム１５ａはデータの１つのパケットを送る。得られるビームはイメージングレンズ８ｂによって、所望の解像度に用いられる多数のピクセルを有するＣＣＤカメラ８ｃ上に焦点を合わせられる。
読み出しビームを制御する装置
図５Ｂはレーザ１のレーザビーム１５ａの空間パスを、本発明によるストレージ媒体８上の角度αでポイント（ｘ，ｙ）へ導く装置の実施例を示す。レーザビーム１５ａはノード１からノード６の１つ以上のノードに位置する動的または静的装置によって形成され導かれる。通常動的装置は回転コンポーネントと関連するミラーまたはマイクロミラーから構成される。それらはまた、回折格子または他のカーまたはポッケルのセルと関係する音響光学コンポーネントから構成されるかもしれない。本発明が直面する主な問題点の１つは、どのように空間内に動的装置を位置決めするか、結果として、どのようにそれらの方向を制御するかということである。
【０１６２】
図５Ｂはレーザビーム１５ａを位置決めするために使用される図５Ａのアドレスシステムに対する制御メカニズム１００を示す。制御メカニズム１００は信号１０４をアクチュエータ１０２へ送出する。アクチュエータはストレージ媒体８上へビームを位置決めする。読み出しフェーズの間、ノードのアクチュエータ１０２は参照ビーム１５ａを形成し導くマイクロミラーである。
【０１６３】
ソフトウェア１０８の制御下にあるコンピュータ１０６は１つ以上のノードでアクティベータに信号を送出する。ソフトウェア１０８はアクティベータ１０２から接続１０５経由で情報を受け取る。
【０１６４】
レーザビーム１５ａはストレージ媒体８上へノードによって導かれ、そこから所望の解像度に適合された多数のピクセルを有するＣＣＤカメラ８ｃ上へイメージングレンズ８ｂによって焦点を合わせられる。ＣＣＤカメラ８ｃのデジタル出力はコンピュータ１０６によってさらに処理される。
アドレス指定−読み出しシステム
図６Ａは本発明によるストレージ媒体８内に情報を格納するアドレス指定−読み出し装置１４の実施例を示す。この読み出し装置１４は検流計と関係付けられたミラーまたはマイクロミラーを利用する。よって、各々のミラーが所望の方向に方向付けられることを可能にする回転を受けることができる。これらのミラーは、ストレージ媒体８の画定された座標（Ｘ，Ｙ）ポイントに対して波面に角度的に指数をつける目的で、ソフトウェアによって画定されたポイントまたはノードに配置される。マトリクス８の全ての行及び全ての列を走査するために、各々適当な検流計と関連付けられた２つのミラー１９、２０が、図６Ａに説明される種類の実施例に従って凹面鏡１８と関連付けられる。
【０１６５】
図６Ａにおいて、読み出しビーム１５ａは低パワーレーザ１５から発射される。通常読み出しビームは５ｍＷ未満である。レーザ１５はヘリウムネオンまたは半導体タイプのレーザであるかもしれない。読み出しビーム１５ａは最初の回転ミラー１７上へレンズ１６によって焦点を合わせられる。その回転アクセスは水平である。ミラー１７は凹面鏡１８の中央の線に沿って平行な読み出しビームを反射することを目的とする。凹面鏡１８は次に垂直回転軸を有する検流計（図示せず）と関連付けられる回転ミラー１９上へビームを反射する。検流計は、例えば、ジェネラルスキャニング（オプティカルスキャニングプロダクツ部門、マサチューセッツ、０２４７２）からのＶＭ２０００タイプのものである。検流計は高回転速度及び高精度を有することが望ましい。回転角度は１０-4度とほぼ同程度の精度を有する３０度までであるかもしれない。この検流計は約０．３ｍｓの時間で１つの方向から別の方向へ行くことができ、２．５ｋＨｚの周波数帯を越えて動作できる。かかる検流計も第３のミラー２０と組み合わせて使用され、同様に垂直の回転軸を有する。
【０１６６】
図６Ａのアドレス指定読み出し装置１４は図５Ａのノードアドレス指定設計によって構成されており、使用されないノード１、レンズ１６がその中に配置されているノード２、ミラー１７がその中に配置されているノード３、ミラー１８がその中に配置されているノード４、ミラー１９がその中に配置されているノード５、及びミラー２０がその中に配置されているノード６を備える。
【０１６７】
図６Ｂ−６Ｅは図６Ａにおけるノード１６、１７、及び１８の拡大を構成する。図６Ｂにおいて、レーザ１５からのレーザビーム１５ａはレンズ１６によってミラー１７へ導かれる。ミラー１７はレーザビーム１５ａをミラー表面１８に反射する。表面１８で反射されたレーザビームは平行にされた（平行）ビーム１５ｂである。ミラー１７の傾きは別の走査ラインを生成する。図６Ａ−６ＤはオプティカルリサーチアソシエーツからのＣｏｄｅ  Ｖ  ＣＡＤ  ＣＡＭソフトウェアによって動作されるシミュレーションによって与えられた結果である。焦点レンズ１６はノード２に配置される。ノード３にミラーマイクロガルバ１７がある（水平軸周りの回転）。静的凹面鏡１８はノード４にある。図６Ｂは図６Ａの拡大部分である。この部分は図６Ａの光学素子１６、１７、１８に対応する。図６Ｃ−６Ｄ水平軸の周りのマイクロガルバ１７の２つの最大の回転を示す。図６Ｃはミラー１８のポイント１６ａでの第１の回転を示し、マトリクス８の第１のラインを読み出すために成される。図６Ｄはミラー１８のポイント１６ｂでの最後の回転を示し、マトリクス８の最後のラインを読み出すために成される。
【０１６８】
図６Ｆ及び図６Ｇはガルバ１９及びガルバ２０の角度組み合わせの例の一部を示す。図６Ｆは第１のポイントに位置する１つのパケットを読み出すための角度組み合わせを示す。図６Ｇはポイント番号１０に位置する別のパケットを読み出すための角度組み合わせを示す。
【０１６９】
図６Ｂに示したように、ノード２は焦点レンズ１６を含む。焦点レンズ１６の位置が計算されて、レーザ１５から生成されたレーザビーム１５ａによって交差されるその位置的中心を有する。レーザビーム１５ａはレンズプレーンに直交しなければならない。
【０１７０】
図６Ｅを参照すると、光学素子１６及び光学素子１８の光学的特徴は従属的である。レーザビームの大きさは１ｍｍ（直径の大きさ）でなければならず、１つのマトリクスポイント（１ｍｍ2）の大きさに適合する。従って、レンズ１６の焦点距離とミラー１８との間の関係は以下になる。
【０１７１】
【数１】
2004536354.tif 000003
ここで、
Ｓ18-8：ミラー１８とストレージ媒体８との間のレーザビームの大きさ
Ｓ15-16：レーザ１５とレンズ１６との間のレーザビームの大きさ、
ｆ16：レンズ１６の焦点距離、
ｆ18：ミラー１８の焦点距離、
である。
【０１７２】
焦点距離ｆ16及びｆ18はこの関係を満足させなければならず、それらの選択は出力されたレーザ光源ビームの大きさに依存する。レンズ１６とミラー１７との間の距離はｆ16に等しくなければならない。なんとなればレーザビームはミラー１７上に焦点を合わせられるからである。
【０１７３】
光学素子１７（ノード３）は静的であって、水平軸の周りを回転する１つの回転軸を有している。
【０１７４】
ミラー１８の中心はミラー１７の中心から距離ｆ18に位置する。ミラー１８の対称軸はミラー１７の回転軸に直交しなければならない。水平軸交差はミラー１７上に位置するレーザ焦点上になけれなばならない
ミラー１８から来るビームは平行であって直径１ｍｍである。レーザビームはミラー１７をその水平軸の周りに回転させることによってメモリ装置マトリクス８の１つの列を走査する。
【０１７５】
マトリクス記録の間、２つの連続したポイントの間の垂直距離は１ｍｍである。ミラー１７の回転角度が計算されて１つの列におけるいかなるポイントも走査する。関係は以下で示される。
【０１７６】
【数２】
2004536354.tif 000004
ｈ：第１のポイントの垂直座標、
ｄ：読み出されなければならないポイントと第１のポイントとの間の距離、
である。
【０１７７】
１つのポイントにおける全てのパケットを読み出すために、ミラー１９及びミラー２０上で実行される異なる角度の組み合わせが見いだされなければならない。ここで、主な制約はミラー１９及びミラー２０に対して空間位置を安定に保つことである。従って、それらは垂直軸の周りにちょうど１つの回転の可能性を有する。
【０１７８】
ミラー１８から来るレーザビームはミラー１９によって反射され、次にミラー２０によって反射されるだろう。このレーザビームは特定の角度で１つのマトリクスポイントにあたって特定のパケットを読み出す。ミラー１９上に実装されるミラーの大きさは、幅が少なくとも１ｍｍでなければならない。なんとなれば、レーザビームの大きさが１ｍｍだからである。ミラーの垂直の大きさは１１ｍｍの高さで、１０個のポイント（ポイントの大きさ＝１ｍｍ2）を含む列を完全に読み出すことができるようにする。
【０１７９】
ミラー１８から来る全てのレーザビームは、ミラー１９の回転軸である垂直軸に直交しなければならない。ミラー２０の垂直回転軸はミラー１９に平行でなければならない。
【０１８０】
ミラー２０のミラー垂直サイズは１１ｍｍである。ミラーの幅は以下の条件を守らなければならない。即ち、
・マイクロガルバダイナミックの高速を可能にするためにできるだけ小さいこと。
・マトリクスラインにおける全ての点及び全てのパケットに対して走査することができなければならないことである。
【０１８１】
全てのこれらの条件は遵守され、ミラー１９、ミラー２０とマトリクス８との間の距離は可能な限り小さくなければならない。
【０１８２】
ミラー１９、２０及びマトリクス８の最適な大きさ及び位置を見いだすために、シミュレーションを、例えば、オプティカルリサーチアソシエーツからのＣｏｄｅ  Ｖ  ｏｐｔｉｃａｌ  ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアなどのＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアパッケージを用いて行った。ＣＡＤ／ＣＡＭ光シミュレーションの結果はミラー１９、２０及びマトリクス８のそれぞれの位置である。ＣＡＤ／ＣＡＭシミュレーションはミラー１９、２０に対する角度値の組み合わせも与える。これらの角度値はマトリクス記録において用いられる多重角度値及びマトリクス記録におけるポイント数の大きさに対応する（ポイント毎に少なくとも１５のパケットを有する１０×１０のポイント）。
【０１８３】
図６Ａの読み出し装置の実施例の替わりの形式において、それぞれの検流計と関連付けられたミラー１９、２０はドイツの会社であるＩＭＳによって開発されたマイクロミラーの型のマイクロミラー（ＭＥＯＥＭＳ）と置き換えられる。マイクロオプトエレクトロメカニカル（Microoptoelectoromechanical）システム（ＭＯＥＭＳ）は光学コンポーネントを含む電気的コンポーネントと機械的コンポーネントとを組み合わせて物理的に小さなサイズにしたシステムをいう。かかるマイクロミラーは、シリコン基板がカットされてその上に通常は約５０ナノメータの標準的な厚さを有するアルミニウムフィルムである反射フィルムが蒸着されたプレートから成る。このプレートは２つまたは４つのねじれたポイントから支持され、１つまたは２つの方向に回転するミラーを有することが望ましいかどうかによって決まる２つまたは４つの駆動電極によって作動される。偏光の角度は理論的には限定されないが、実際には約６０°である。さらに、ミラー（プレート）と駆動電極との間にある空間は可変のキャパシタを形成する。このように、電圧を適用することはプレート上で作用する静電気トルクを生成し、回転及び／または振動を生じさせる。一方でこれらのマイクロミラーの特別に小さな大きさ、またもう一方でマイクロミラーの動作モードが与えられると、読み出し装置１４の大きさを著しく小さくすることが可能になり、よって超高レベルの統合を実現することが可能になる。
【０１８４】
図７及び８において、本発明による読み出し及びアドレス指定システムの第２の実施例が示され、ミラーが音響光学装置と置き換えられている。音響光学的結晶が、特に圧電性結晶から通常形成されるトランスデューサによって圧力下にあると、光及び、一般的には音響光学的結晶を通過する電磁波長の、回折角度を変える。発生するビームの回折角度の値を変えるためには、よって圧電トランスデューサの動作周波数を変えることが必要な全てとなる。ストレージ媒体８内の読み出しまたはアドレス指定速度は、このようにして大幅に増すことができる。かかる原則を使用するアドレス指定システムを設定する例が図７及び８に示される。
【０１８５】
かかる音響光学材料２１、２２の出口で可能な相対的に小さな回折角度のせいで、２次元的に目印を付けられた格子２３が方向付けられ、ビームの入射角は、（使用された格子に依存する次数１または−１の）回折されたビームが限界見通し角（grazing angle）に近い角度で格子を出ていく（限界見通し角は格子の表面の法線に対して９０°である）。
【０１８６】
このように、図７及び８に示したように、低電力レーザから発射する入射読み出しビーム２０のＯＸ及びＯＹに沿った方向における変化は、２つの音響光学装置２１、２２へこのビームを従わせることによって得られる。これらのコンポーネントの後に、回折角度は目印を付けた格子２３を用いて増加され、次に一連のマイクロミラー２４（図７）または替わりに、マイクロオプトエレクトロメカニカルシステムＭＥＭＯＳ２５（図８）へ反射され、ストレージ媒体８で所望の入射角を得る。
【０１８７】
結果として、音響光学装置に関係する圧電結晶の振動周波数を変更することによって、データキャリーマトリクス８の行及び列の範囲内で大変高速で格子の所望の方向を変更することができるようになる。そのとき制限要因はマトリクス８で読み出しビームの入射角に作用するＭＥＭＯＳまたはマイクロミラーになる。
【０１８８】
前述の観点から、本発明の多くの利点が認められるだろう。最初に、そして一方で使用されるストレージ材料、他方で記録及びアドレス指定手順を考慮に入れると、相対的に小さな物理サイズのエンティティの範囲内でパケットに保存され得る情報量を著しく増加させることが可能になる。
【０１８９】
この結果は低電力の読み出しまたは記録装置を使用することによっても得ることができ、これまでに公知の記録及びストレージ装置のフォーマットと広く互換可能なフォーマットにおいて、システムが最小化されることを可能にするかまたは、後者と比較してサイズが大変小さくなるかもしれない。
【０１９０】
最後に、使用されたコンポーネントのおかげで、かつストレージ材料の特別な選択のおかげで、保存された情報へのアクセスが高速で実行され、高価または使用するのが難しい装置が必要でない。
読み出しビームを位置決めするソフトウェア
図６Ａは動的装置を有するアドレス指定／読み出し装置１４を示す。動的装置は、例えば、記録媒体８の複数のポイント８aの１つの上へ正確な位置及び角度でレーザ１５によって生成された参照ビームを形成し導くマイクロミラー１７−２０である。図５Ｂはビームを位置決めするために使用される制御メカニズム１００を示す。コンピュータ１０６は信号１０４をアクチュエータ１０２に送出し、ストレージ媒体８上へビームを位置決めする。読み出しフェーズの間、アクチュエータ１０２は参照ビーム４を形成し導くマイクロミラー１７−２０である。
【０１９１】
角度多重において、読み出しビームが位置づけられて、対応するアドレス指定角度でストレージ媒体内の画定されたポイント（Ｘ，Ｙ）に含まれるデータパケットにアクセスする。次に走査が成され、ＯＸ軸に沿って媒体内の水平ラインを作る一連のポイント全体を取り出す。この処理はＯＹ軸の値を増加させて繰り返され、ＯＸ軸に沿って新しいラインを走査する。
【０１９２】
読み出し手順は書き込み手順と同様である。手順の中でそれらのいずれも節点の同じ原則を使用する。このように、アクティベータまたは読み出しレーザビームを形成する部分はシステム１００の各々のノード１０２に配置される。読み出し手順は記録手順よりかなり大きな程度の許容範囲で実施される。しかしながら、読み出しに使用されるレーザ光源は記録に使用されるレーザ光源ほど強力である必要がない。結果として、読み出し処理に対して固体タイプの大変コンパクトなレーザ光源を使用することが可能である。
【０１９３】
読み出しビーム１５ａは１つ以上の変換ノード１０２によって導かれ形成される。変換ノード１０２は、１つ以上の初期ストレージ状態及び１つ以上の動作パラメータによって画定されるようなストレージ媒体上のマトリクス８を画定する複数のポイントへの読み出しビーム１５ａの光パス内に位置する。
【０１９４】
初期ストレージ状態には、マトリクスの大きさ、マトリクスのポイント数、及びポリペプチド材料の物理的特徴を含まれる。ポリペプチド材料の物理的特徴は、構成分子の選択及びポリペプチド材料の準備処理からの結果を含む。分子構成の選択ではそこから選択できる数十万の分子がある。ある程度までのタンパク質はポリマーであると考えられ、お互いに関連付けられたモノマーのように構成されている。
【０１９５】
ポリペプチド材料を準備する処理はポリペプチド材料の波長感応性を決定し、被覆方法を含む。ポリペプチド材料の物理的特徴は記録処理によって決定される。記録処理は以下のパラメータの内の少なくとも１つによって画定される。即ち、光波長、温度、湿度、及びポリペプチド材料の基板の物理的特徴である。ポリペプチド材料の物理的特徴には露光後処理がさらに含まれる。露光後処理は浴の物理的特徴及び温度や湿度などの物理的パラメータなどの要因によって画定される。動作パラメータには、ストレージ媒体にアクセスするために必要とされる所望の時間、使用されるアクティベータの種類、最小化レベル、及び解像度レベルが含まれる。
【０１９６】
入射読み出しレーザビーム１５ａがビームの光パス内にある１つ以上の変換アクティベータ１０２によって変調される。アクティベータ１０２は、動的コンポーネントと関係するミラーまたはマイクロミラーから通常構成される動的装置から構成される。それらはまた回折格子またはカーまたはポッケルのセルと関係付けられた音響光学コンポーネントから構成される。本発明が直面する主な問題の１つは、どのように空間内に動的装置を配置するか、結果としてどのようにそれらの方向を制御するかである。
【０１９７】
この目的のために、位置決め及び方向付けの両方に対して、ソフトウェア１０８は本発明に関連して開発されある一定のこれらのデータ項目を統合する。その中に波面の性質及び読み出しビームの衝突点の大きさに関する制限がある。
【０１９８】
このようにこのソフトウェアによって実行された計算の結果によって、アクティベータ１０２の各々の位置を正確に決定することが可能になる。アクティベータ１０２はグループに分割される。即ち、特にレンズ、放物面鏡、読み出された情報を受信するＣＣＤカメラ、及びレーザ光源から成る静止したコンポーネント、及び移動コンポーネント、及び特にミラーまたは同等の部分である。
【０１９９】
本発明の１つの基本的な特徴によれば、使用された材料を考慮すると、読み出し波面の励起または変調に関して必要な許容範囲は相対的に大きい。よって、波面を始動させる装置のように、このように行って、読み出しビームの波面の所望の変調を高速で実施することを可能にし、結果として所望のデータパケットを取り出す、すでに公知のシステムを使用することが可能になる。例えば、記録が角度多重から生じると、画定された座標（Ｘ，Ｙ）ポイントで情報媒体上の読み出しビームの入射角度は１度の約１０分の１、ストレージとストレージ材料を用いてこれまで可能でなかったいくらか、の範囲内の値で変化する。この大きな許容範囲は、符号化されて保存された情報にアクセスする速度を大変著しく増すことができるということを意味する。
【０２００】
図１１及び１２は以下の初期状態を処理するソフトウェア処理から入ってくる情報を取り出す例を示す。
【０２０１】
半導体読み出しレーザ（波長：５３２ｎｍ、ビームサイズ：直径１．５ｍｍ）；
１０×１０ポイントの正方形マトリクス（２つの実施ポイントがＸに沿って及びＹに沿って１ｍｍ離れている）；
各々のポイントは１ｍｍ2の範囲に１５パケット（または複数パケット）から成る；
最初のパケットは１０°の多重角度で記録される；
１５番目のパケットは３８°の多重角度で記録される；
２つの連続する多重角度の間の間隔は２°である。
【０２０２】
図１０は、Ｘ＝１ｍｍでｎ＝１°のポイントに対する読み出しビームの直線座標（ＸＤＥ，ＹＤＥ，ＺＤＥ）及び角度（ＡＤＥ，ＢＤＥ，ＣＤＥ）の計算結果を示す。図１１は様々な度数値に対してコンポーネントを位置決めする値の計算結果を示す。
変換ノードの計算位置
図６Ａにおいて、１つ以上の変換ノード１−６によって方向付けられ形成される読み出しビーム１５ａを含む装置１４が示される。変換ノード１−６は１つ以上の初期ストレージ状態及び１つ以上の動作パラメータによって画定されるようなストレージ媒体８上のマトリクスを画定する複数の点８ａ、８ｂの１つへの読み出しビーム１５ａの光パス内に位置する。
【０２０３】
変換ノード１−６が図６Ａの読み出し装置のノードである場合の例が示される。図６Ａにおいて、変換ノード１−６は変数ＯＢＪ、ＳＴＯ、ＮＯＤＥ５、ＮＯＤＥ６、及びＩＭＧとしてプログラム内に示される。ノードＯＢＪはメモリマトリクス８によって占められる読み出し装置１４の範囲内の位置を表す。ＳＴＯはマトリクス８とミラー２０との間に位置する仮想点である。ＳＴＯは、マトリクス８の読み出されるべき点の大きさへ読み出しレーザビームの断面の大きさを調整する絞りに対応する。この絞りはミラー２０に位置するノードＯＢＪとマトリクス８に位置するノード６との間に仮想的に位置する。ノード６は、検流計上に取り付けられているミラー２０が位置するノードに対応する。ノード５は第２のミラーが別の検流計上に取り付けられるノードに対応する。ＩＭＧノードはイメージ形成のためのノードに対応する。光ＣＡＤソフトウェアはイメージ形成プレーンに関する限り目的フィールドから生じる光線の厳格な追跡に基づく。光ビームが通過しなければならない様々なタイプの面（反射及び回折）はこれらの２つの末端の間にある。この例において、ＩＭＧノードであるこのノードはミラー１８に対応する。即ち、レーザビームを形成する凹面鏡が位置するノードである。
【０２０４】
変換ノード（ＯＢＪ、ＳＴＯ、ＮＯＤＥ５、ＮＯＤＥ６、ＩＭＧ）に対して最適化された位置のシミュレーションは空間及び角度座標の計算された値によって完全に画定される。（ｘ，ｙ，ｚ）軸上のポイントに対する空間座標は変数ＸＤＥ、ＹＤＥ、ＺＤＥによってコンピュータプログラムにおいて画定される。ある空間ポイントに対する一意的な角度座標は変数ＡＤＥ、ＢＤＥ、ＣＤＥによって与えられる。図１１は１ｍｍのポイントで１０度の角度に対する空間及び角度座標のコンピュータのプリントアウトの例を示す。図１２は様々な度数値に対してコンポーネントを位置決めする計算値を示す。
【０２０５】
本発明の特別な実施例によれば、ストレージ材料によって形成されるプレーンの法線に関する参照ビームの角度変化は、１０°と３８°との間の２つの両端の値の間で２°毎に変化する。よって、与えられた（Ｘ，Ｙ）位置に対して異なるイメージを保存する１５のあり得る方法に対応する１５の角度方向が使用される。
【０２０６】
情報を保存するために必要なエネルギー及び特に構成材料に含まれる六価クロムイオンに影響する還元反応に対して必要なエネルギーは、相対的に低く、通常約数ミリジュール／ｃｍ2である。かかるエネルギーに対して、書き込み時間または記録時間も相対的に短く、通常約１０ミリ秒である。
【０２０７】
説明した特定の実施例によれば、レーザビームが２つの上記に画定した両端の値の間で２°ごとに個別の変化を受けると、本発明によるストレージ材料を支持するプレートは、近接する書き込みまたは記録領域に来るまで１ｍｍの平行移動を受ける。記録動作はこの新しい位置に対して繰り返される。参照レーザビームは、ストレージ材料へ新しいパケットを書き込む各々の時間に対応して２°毎の新しい個別の変化を受ける。材料内の全部のラインの最後で、後者は適当な支持プレートシステムによってその初期位置を再開する。その結果として、ＯＹに沿った高さの平行移動を受けてＯＸ等々に沿った次のラインを記録する処理を開始する。
【０２０８】
読み出しフェーズのフローチャート
図１２に示したように、ステップ２１０で、読み出しフェーズはレーザビームのパワーを調整することによって開始される。電力、安定性、干渉性（空間または時間的）などのレーザのパラメータが調整される。用語「レーザを調整する」は、レーザ技術が選択されてその電力、偏光、波長モード構造、モード安定性、及びレーザのサイズ形式がシステムのグローバルデザインに適合することを意味する。
【０２０９】
次にステップ２１５で、ビームが構成されて与えられた多重角度でマトリクス８から情報を読み出す。光学機器構成部分は、ビームが１ｍｍのサイズを有するよう調整される。用語「レーザビーム再成形」は、レーザビームの大きさが１つのポイントの大きさと可能な限り正確に適合するということを意味する。レーザビームの強度はガウスのグラフの前後で可能な限り均一でなければならない。
【０２１０】
ステップ２２０で、アドレス指定システムは、空間的に組織された一群のアクティベータとして構成され、目標とされた点が満足のいく位置的精度において空間角度でレーザビームによって到達されるように直接ビームを処理する。
【０２１１】
ステップ２２５で、アドレス指定システムの寸法はそのサイズを最小化するために決定される。例えば、システムのサイズは、ガルバミラーを使用する中ぐらいのサイズかまたはＭＥＯＭＳを使用する小さなサイズであるだろう。アドレス指定システムの寸法は指向性ビームのサイズに依存する。ＭＥＯＭＳを用いると、それは最小化されるが、モータ起動ミラーを用いると「研究所サイズ」になるだろう。
【０２１２】
次にステップ２３０で、読み出しビームは、正確なポイント及び角度でストレージ媒体８に導かれる。そこで読み出しビームはマトリクス８と相互作用し、そのポイント及び角度で情報を取り出す。処理ステップの後に、レーザビームは与えられた時間で選択された角度を用いてＸＹプレーンにおける選択されたポイントに至るだろう。
【０２１３】
ステップ２３５は、マトリクスメモリから抽出される信号内容の抽出に関係する。
【０２１４】
ステップ２４０で、ストレージ媒体は、例えば防御２４１、ネットワーク２４２、消費者製品２４３、及びコンピュータ２４４などの様々なアプリケーションにおいて使用される。デジタルデータは目標とされたアプリケーションによってそれぞれにパッケージされるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明のよる干渉パターンを記録する装置の略図である。
【図２】ストレージ媒体内に形成されるマトリクス状ポイントの略図である。
【図３】ストレージ媒体上へデータパケットを記録するために用いられるアルゴリズムのフローチャートである。
【図４】本発明による書き込みフェーズのブロック略図である。
【図５Ａ】本発明によるノードアドレス指定設計の略図である。
【図５Ｂ】本発明によるレーザビームの位置を制御する装置を示す。
【図６Ａ】本発明によるストレージ媒体における情報パケットを読み出す装置の略図である。
【図６Ｂ】ストレージ媒体のマトリクスのラインを読み出す装置の斜視図である。
【図６Ｃ】マトリクスの第１のラインを読み出すよう構成されたライン読み出し装置を示す。
【図６Ｄ】マトリクスの最後のラインを読み出すよう構成されたライン読み出し装置を示す。
【図６Ｅ】本発明によるマトリクスのライン読み出し装置の光学素子の間の位置的関係を示す。
【図６Ｆ】ポイント１に位置する１つのパケットを読み出す２つのミラーの角度組み合わせの例を示す。
【図６Ｇ】ポイント１０に位置する1つのパケットを読み出す２つのミラーの角度組み合わせの例を示す。
【図７】本発明によるストレージ媒体内の情報パケットを読み出す別の実施例の略図である。本発明による複数のマイクロミラーを用いる情報パケットを読み出す実施例の略図である。
【図８】本発明によるストレージ媒体内の情報パケットを読み出す別の実施例の斜視図である。本発明によるＭＥＯＭＳを用いる情報パケットを読み出す実施例の略図である。
【図９】ホログラフィック格子の回折効率を計測する装置の略図である。
【図１０】レーザビームがストレージ媒体上で位置づけられる直交座標及び角度の計算された値を示す。
【図１１】直交座標及び角度の関数としてガルバノメータアクチュエータ値の計算を示す。
【図１２】本発明による読み出しフェーズを示すブロック図である。
【図１３】本発明による産業的等級のコラーゲンの分子量分布を示す。
【図１４】本発明によるポリペプチド製品の産業的処理を示す。
【図１５】本発明によるポリペプチド材料の製造方法の各ステップを示す。
【図１６】本発明によるドープされたポリペプチドのプレートへの接着を向上させるためのガラスまたはプラスチックプレートの前処理プロセスを示す。
【図１】
2004536354.tif 000005
【図２】
2004536354.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004536354.tif 000129