(57)【要約】      （修正有）【課題】トラッキング用基準層を設けたマイクロホログラフィックディスクの記録深さを計算する方法を提供する。【解決手段】第１の波長を有する放射トラッキングビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第１の外部電圧を印加するステップであって、基準層は部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む第１の外部電圧を印加するステップと、放射記録ビームが基準層上で収束するように、対物レンズと結合された前記１つ以上のアクチュエータに第２の外部電圧を印加するステップであって、記録ビームは、トラッキングビームの前記第１の波長と異なる第２の波長を有する、第２の外部電圧を印加するステップと、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算するステップと、前記差に基づいて電圧−距離較正曲線を用いてレンズシフト距離を計算する。【選択図】図５
2012113807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィックディスクの記録深さを計算する方法であって、
第１の波長を有する放射トラッキングビームが前記ディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第１の外部電圧を印加するステップであって、前記基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む、第１の外部電圧を印加するステップと、
放射記録ビームが前記ディスクの前記基準層上で収束するように、前記対物レンズと結合された前記１つ以上のアクチュエータに第２の外部電圧を印加するステップであって、前記記録ビームは、前記トラッキングビームの前記第１の波長と異なる第２の波長を有する、第２の外部電圧を印加するステップと、
前記第１の外部電圧と前記第２の外部電圧との差を演算するステップと、
前記差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算するステップであって、前記レンズシフト距離は、前記放射トラッキングビーム及び前記放射記録ビームがそれぞれ前記基準層上で収束するような、前記対物レンズの距離のシフトを含む、レンズシフト距離を計算するステップと、
前記レンズシフト距離に基づいて前記記録深さを計算するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記電圧−距離較正曲線は、対物ミクロメータによって得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記記録深さを計算する前記ステップは、前記ホログラフィックディスク内で使用されている材料の屈折率を考慮することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ホログラフィックディスクの記録深さを計算するシステムであって、
第１の波長を有する放射トラッキングビームを放射するように構成されたトラッキングレーザ源と、
対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータであって、前記対物レンズは、第１の外部電圧が前記アクチュエータに印加されると、第１の波長を有する前記放射トラッキングビームを前記ディスクの基準層上で収束させるように構成され、前記基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む、１つ以上のアクチュエータと、
第２の外部電圧が前記アクチュエータに印加されることによって前記ディスクの前記基準層上で収束する放射記録ビームを放射するように構成された記録レーザ源であって、前記放射記録ビームは、前記放射トラッキングビームの前記第１の波長と異なる第２の波長を有する、記録レーザ源と、
処理サブシステムであって、
前記第１の外部電圧と前記第２の外部電圧との差を演算するステップと、
前記差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算するステップであって、前記レンズシフト距離は、前記放射トラッキングビーム及び前記放射記録ビームがそれぞれ前記基準層上で収束するような、前記対物レンズの距離のシフトを含む、レンズシフト距離を計算するステップと、
前記レンズシフト距離に基づいて前記記録深さを計算するステップと、を行うように構成された処理サブシステムと、
を備えるシステム。
【請求項５】
前記ディスクの前記記録深さを調節するように構成された記録深さ調節光学サブシステムを更に備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記記録深さ調節光学サブシステムは、複数のレンズを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記記録深さ調節光学サブシステムは、前記トラッキングビームの光路又は前記記録ビームの光路のいずれかと結合されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記ダイクロイックコーティングは、酸化物及び窒化物から成る複数の誘電体層を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記メタライズドコーティングは、アルミニウム又は金又は銀又はこれらの混合合金のいずれかを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記トラッキングレーザ源の前記第１の波長は、約４００ｎｍから約８００ｎｍの範囲の波長を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１１】
前記記録レーザ源の前記第２の波長は、約３７５ｎｍから約６５０ｎｍの範囲の波長を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１２】
前記基準層は、前記放射トラッキングビームを最大約１００％反射し、前記放射記録ビームを最大約１％反射する、請求項４に記載のシステム。
【請求項１３】
ホログラフィックディスクに特定の深さでデータを正確に記録するための制御システムであって、
放射トラッキングビームを放射するように構成されたトラッキングレーザ源と、
対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータであって、前記対物レンズは、第１の外部電圧が前記アクチュエータに印加されると、前記放射トラッキングビームを前記ディスクの基準層上で収束させるように構成され、前記基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む、１つ以上のアクチュエータと、
第２の外部電圧が前記アクチュエータに印加されることによって前記ディスクの前記基準層上で収束する放射記録ビームを放射するように構成された記録レーザ源であって、前記放射記録ビームは、前記放射トラッキングビームの波長と異なる第２の波長を有する、記録レーザ源と、
複数の光学素子を備え、前記放射記録ビームの前記記録深さを変更するように構成された記録深さ調節光学サブシステムと、
処理サブシステムであって、
前記第１の外部電圧と前記第２の外部電圧との差を演算するステップと、
前記差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算するステップであって、前記レンズシフト距離は、前記放射トラッキングビーム及び前記放射記録ビームがそれぞれ前記基準層上で収束するような、前記対物レンズの距離のシフトを含む、レンズシフト距離を計算するステップと、
前記レンズシフト距離に基づいて前記記録深さを計算するステップと、
現在の記録深さを所定の記録深さと比較するステップと、
前記現在の記録深さが前記所定の深さと等しくなるように、前記記録深さ調節光学サブシステムの前記複数の光学素子を調節するステップと、を行うように構成された処理サブシステムと、
を備える制御システム。
【請求項１４】
前記記録深さ調節光学サブシステムの前記複数の光学素子を調節する前記ステップは、複数のレンズのうちの１つ以上を、ビーム伝搬方向に平行移動させることを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ダイクロイックコーティングは、酸化物及び窒化物から成る複数の誘電体層を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記メタライズドコーティングは、アルミニウム又は金又は銀又はこれらの混合合金のいずれかを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記トラッキングレーザ源の前記第１の波長は、約４００ｎｍから約８００ｎｍの範囲の波長を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記記録レーザ源の前記第２の波長は、約３７５ｎｍから約６５０ｎｍの範囲の波長を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記基準層は、前記放射トラッキングビームを最大約１００％反射し、前記放射記録ビームを最大約１％反射する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
ホログラフィックディスクの記録深さを制御する方法であって、
第１の波長を有する放射トラッキングビームが前記ディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第１の外部電圧を印加するステップであって、前記基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む、第１の外部電圧を印加するステップと、
放射記録ビームが前記ディスクの前記基準層上で収束するように、前記対物レンズと結合された前記１つ以上のアクチュエータに第２の外部電圧を印加するステップであって、前記記録ビームは、前記トラッキングビームの前記第１の波長と異なる第２の波長を有する、第２の外部電圧を印加するステップと、
前記第１の外部電圧と前記第２の外部電圧との差を演算するステップと、
前記差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算するステップであって、前記レンズシフト距離は、前記放射トラッキングビーム及び前記放射記録ビームが前記基準層上でそれぞれ収束するような、前記対物レンズの距離のシフトを含む、レンズシフト距離を計算するステップと、
前記レンズシフト距離に基づいて前記記録深さを計算するステップと、
現在の記録深さを所定の記録深さと比較するステップと、
前記現在の記録深さが前記所定の深さと等しくなるように、記録深さ調節光学サブシステムの複数の光学素子を調節するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術は、主に、ビット単位のホログラフィックデータ記憶技術に関する。具体的に、本技術は、ホログラフィックディスクにおける並列複製の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの能力が進歩したことで、コンピュータ技術は、民生用ビデオ、データアーカイブ、文書保管、イメージング、映画制作等をはじめとする、新しい応用領域に入ってきた。これらの応用が、データ記憶技術の発達への絶え間ない推進力となり、記憶容量及びデータレートの増加をもたらしている。
【０００３】
データ記憶技術の発達の一例が、光記憶システムにおける記憶容量の漸進的増加であろう。例えば、１９８０年代初期に開発されたコンパクトディスクの容量は、データであれば６５０〜７００ＭＢ前後であり、２チャネルオーディオプログラムであれば７４〜８０分前後である。これに対し、１９９０年代初期に開発されたデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）フォーマットの容量は、４．７ＧＢ前後（単層）又は８．５ＧＢ前後（二重層）である。更に、より高解像度のビデオフォーマットの要求のような、増大し続ける要求を満たすために、更なる大容量記憶技術が開発されている。例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（商標）フォーマットのような大容量記録フォーマットは、単層ディスクに約２５ＧＢ、二重層ディスクに約５０ＧＢを保持することが可能である。コンピューティング技術が発達し続けるにつれて、更なる大容量の記憶媒体が必要とされるであろう。例えば、記憶装置産業において容量増加の要求に応え得る他の記憶技術の開発例として、ホログラフィック記憶システム及びマイクロホログラフィック記憶システムがある。
【０００４】
ホログラフィック記憶装置は、ホログラム形式のデータの記憶装置であり、ホログラムは、感光性記憶媒体において２つの光ビームの交差によって形成される３次元干渉パターンの画像である。ページベースのホログラフィック技術及びビット単位のホログラフィック技術の両方が追究されてきた。ページベースのホログラフィックデータ記憶装置では、記憶媒体の体積内で、デジタルエンコードされたデータ（例えば、複数のビット）を収容する信号ビームを基準ビームに重ねることによって化学反応が引き起こされ、これによって、その体積内の媒体の屈折率が変調される。したがって、各ビットは、概ね、干渉パターンの一部として記憶される。ビット単位のホログラフィ又はマイクロホログラフィックデータ記憶装置では、各ビットが、典型的には２つの逆伝搬収束記録ビームによって生成されるマイクロホログラム（ブラッグ反射グレーティング）として書き込まれる。このデータは、読み出しビームをマイクロホログラムに反射させて記録ビームを再構築することにより、取り出される。
【０００５】
ビット単位のホログラフィックシステムは、より間隔の狭い層収束マイクロホログラムの記録を可能にして、従来の光システムより格段に大きな記憶容量を提供することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７４５３７８７号明細書
【発明の概要】
【０００７】
しかし、現時点では、ホログラフィックディスクの精密な所望の深さ／層にホログラムを記録する、正確な技術が存在しない。そこで、そのような記録技術が必要である。
【０００８】
本発明の一実施形態によると、ホログラフィックディスクの記録深さを計算する方法を提供する。本方法は、第１の波長を有する放射トラッキングビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第１の外部電圧を印加するステップであって、この基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含むステップを含む。本方法は更に、放射記録ビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第２の外部電圧を印加するステップであって、この記録ビームは、トラッキングビームの第１の波長と異なる第２の波長を有するステップを含む。本方法は更に、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算するステップを含む。本方法は更に、この差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算するステップであって、このレンズシフト距離は、放射トラッキングビーム及び放射記録ビームがそれぞれ基準層上で収束するような、対物レンズの距離のシフトを意味するステップを含む。本方法は更に、レンズシフト距離に基づいて記録深さを計算するステップを含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態によると、ホログラフィックディスクの記録深さを計算するシステムを提供する。本システムは、放射トラッキングビームを放射するように構成されたトラッキングレーザ源を含む。本システムは更に、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータであって、この対物レンズは、第１の外部電圧がアクチュエータに印加されると、第１の波長を有する放射トラッキングビームをディスクの基準層上で収束させるように構成され、この基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む、１つ以上のアクチュエータを含む。本システムは更に、第２の外部電圧が前記アクチュエータに印加されることによってディスクの基準層上で収束する放射記録ビームを放射するように構成された記録レーザ源であって、この放射記録ビームは、放射トラッキングビームの第１の波長と異なる第２の波長を有する、記録レーザ源を含む。本システムは更に、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算するように構成された処理サブシステムを含む。処理サブシステムは更に、この差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算する。このレンズシフト距離は、放射トラッキングビーム及び放射記録ビームがそれぞれ基準層上で収束するような、対物レンズの距離のシフトを意味する。処理サブシステムは更に、このレンズシフト距離に基づいて、記録深さを計算する。
【００１０】
本発明の別の実施形態によると、ホログラフィックディスクにデータを正確に記録するための制御システムを提供する。本制御システムは、放射トラッキングビームを放射するトラッキングレーザ源を含む。本制御システムは更に、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータであって、この対物レンズは、第１の外部電圧がアクチュエータに印加されると、放射トラッキングビームをディスクの基準層上で収束させ、この基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む、１つ以上のアクチュエータを含む。本制御システムは更に、第２の外部電圧がアクチュエータに印加されることによってディスクの基準層上で収束する放射記録ビームを放射するように構成された記録レーザ源であって、この放射記録ビームは、放射トラッキングビームの第１の波長と異なる第２の波長を有する、記録レーザ源を含む。本制御システムは更に、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算する処理サブシステムを含む。処理サブシステムは更に、この差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算する。このレンズシフト距離は、放射トラッキングビーム及び放射記録ビームがそれぞれ基準層上で収束するような、対物レンズの距離のシフトを含む。処理サブシステムは更に、このレンズシフト距離に基づいて、記録深さを計算する。処理サブシステムは更に、現在の記録深さを、所定の記録深さと比較する。処理サブシステムは更に、現在の記録深さが所定の深さと等しくなるように、トラッキングビーム又は記録ビームのいずれかと光学的に結合された記録深さ調節光学サブシステムにおいて、複数の光学素子を調節する。
【００１１】
本発明の別の実施形態によると、ホログラフィックディスクの記録深さを制御する方法を提供する。本方法は、第１の波長を有する放射トラッキングビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第１の外部電圧を印加するステップであって、この基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含むステップを含む。本方法は更に、放射記録ビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第２の外部電圧を印加するステップであって、この記録ビームは、トラッキングビームの第１の波長と異なる第２の波長を有するステップを含む。本方法は更に、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算するステップを含む。本方法は更に、この差に基づいて、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算するステップであって、このレンズシフト距離は、放射トラッキングビーム及び放射記録ビームがそれぞれ基準層上で収束するような、対物レンズの距離のシフトを意味するステップを含む。本方法は更に、レンズシフト距離に基づいて、現在の記録深さを計算するステップを含む。本方法は更に、現在の記録深さを所定の記録深さと比較するステップを含む。本方法は更に、現在の記録深さが所定の深さと等しくなるように、トラッキングビーム又は記録ビームのいずれかと光学的に結合された記録深さ調節光学サブシステムにおいて、複数の光学素子を調節するステップを含む。
【００１２】
全図面を通じて同様の符号で同様のパーツを示す添付図面を参照しながら下記の説明を読めば、本発明のこれら及びその他の特徴、態様、及び利点の理解が深まるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態によるホログラフィックデータ記憶ディスクの一例の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるマイクロホログラフィック記録システムの一例のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による別の例示的マイクロホログラフィック記録システムのブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による、ホログラフィックディスクの２波長記録システムの概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、図４の記録システムに基づく記録深さ測定技術の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による、図５の測定技術を用いてホログラフィックディスクにデータを正確に記録するための制御システムの概略図である。
【図７】本発明の一実施形態による、ホログラフィックディスクの記録深さを計算する方法の各ステップを表すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による、ホログラフィックディスクの記録深さを制御する方法の各ステップを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下で詳細に説明するように、本発明の実施形態は、精密な記録のためのシステム及び方法を含む。本システム及び方法は、ディスク内のホログラムの記録深さを正確に測定可能な測定技術を含む。本システムは、放射トラッキングビーム及び放射記録ビームを異なる２つの波長で用いることと、複数の光学素子を用いることにより、精密な記録を達成する。
【００１５】
以下では、本発明の技術の１つ以上の実施形態を記載する。これらの実施形態の記載を簡潔にするために、本明細書では、実際の実装の全ての機能を記載するわけではない。そのような、いかなる実際の実装の開発においても、どのような開発プロジェクトや設計プロジェクトにおいてもそうであるように、開発者の個々の目標を達成するためには、実装ごとに異なる可能性のある、システム関連及びビジネス関連の制約に従うこと等、実装ごとに様々な決定を行わなければならないことを理解されたい。更に、そのような開発作業は、複雑であり、時間のかかるものであるにもかかわらず、当業者にとっては、決まり切った設計、製作、及び製造上の作業であり、本開示は、そのような当業者に恩恵をもたらすことを理解されたい。
【００１６】
ビット単位のホログラフィックデータ記憶システムは、典型的には、重なり合い、干渉し合う２つのビームを記録媒体（例えば、ホログラフィックディスク）内に放射することによって記録を行うことを伴う。各データビットは、マイクロホログラムとよばれる、微視的サイズの局在ホログラフィックパターンの有無によって表現される。マイクロホログラムは、収束ビームを照射されると、容積光反射器として動作する。例えば、図１に示すホログラフィックディスク１０は、ディスク１０の層内にデータビットを配列できる様子を表している。一般に、ホログラフィックディスク１０は、円形の、ほぼ平坦なディスクであって、１つ以上のデータ記憶層１１が、透明なプラスチックフィルムに埋め込まれている。これらのデータ層は、深さ方向にほぼ局在化していて光を反射することが可能な材料から成る、任意の数の変性領域を含むことが可能であり、これらは、例えば、ビット単位のホログラフィックデータ記憶装置に用いられるマイクロホログラムである。幾つかの実施形態では、データ層を、ディスク１０にあたる光ビームの照射強度に対して応答性があるホログラフィック記録可能材料に埋め込むことがある。例えば、様々な実施形態において、ディスク１０の材料は、閾値応答性であっても、線形応答性であってもよい。データ層は、厚さが約０．０５μｍから５μｍの範囲、間隔が約０．５μｍから２５０μｍの範囲であってよい。基準層１３は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティング或いはその両方を含んでおり、図４〜６において参照される。
【００１７】
マイクロホログラム１５の形式のデータは、一般に、ディスク１０の外側エッジから内側限界にかけての情報領域に、順次式螺旋状トラック１２の形で記憶可能であるが、同心の円形又は螺旋状のトラック、又は他の構成を用いてもよい。ディスク１０がデータの記録及び／又は読み出しのために回転可能であるように、スピンドル穴１４は、ホログラフィックシステムのスピンドル周囲と嵌合するように寸法決め可能である。スピンドルの回転は、記録及び／又は読み出し処理の間、一定線速度又は一定角速度を維持するように、フィードバックシステムによって制御可能である。更に、ディスクスピンドル、記録用光学素子、及び／又は読み出し用光学素子を、平行移動台又はスライダにより、ディスクの半径方向に動かすことにより、光学システムでディスクの半径全体にわたって記録又は読み出しを行うことが可能になる。
【００１８】
図２は、マイクロホログラムをホログラフィックディスク１０に記録する一般的なシステムのブロック図である。ホログラフィックシステム１６は光源１８を含み、光源１８は信号ビーム２０と基準ビーム２２とに分離される。幾つかの実施形態では、光源１８（単一光源であっても、複数の単一モード偏光光源であってもよい）は、複数のほぼ平行な光ビームをディスク１０の平行トラック１２に放射して、記録を行う。この複数の光源ビームも、複数の信号ビーム２０と複数の基準ビーム２２とに分離される。信号ビーム２０は、データに応じて変調されて（ブロック２４）ディスク１０に記録される。幾つかの実施形態では、処理装置４０が信号ビーム２０の変調（ブロック２４）を制御する。変調済み信号ビーム２６は、光学／サーボ機械システム２８を通過する。光学／サーボ機械システム２８は、収束信号ビーム３０をディスク１０の特定の場所で収束させるように構成された各種の光学サーボ機械素子群を含む。例えば、光学／サーボ機械システム２８は、収束信号ビーム３０を、ディスク１０の特定のデータ層又はデータトラック１２で収束させる。
【００１９】
基準信号ビーム２２も、光学／サーボ機械システム３２を通過する。光学／サーボ機械システム３２は、収束基準ビーム３４が収束信号ビーム３０と重なるように、収束基準ビーム３４をディスク１０の特定のデータ層又はデータトラック１２で収束させるように設計された各種の光学サーボ機械素子群を含む。マイクロホログラムは、ホログラフィックディスク１０の、重なり合う２つの逆伝搬収束レーザビーム３０及び３４によって形成される干渉パターンの照射スポットに記録される。幾つかの実施形態では、収束基準ビーム３４を用いて、ディスク１０から記録済みマイクロホログラムを取り出す。収束基準ビーム３４の反射（データ反射３６と称する）を、検出器３８で受信して信号検出を行う。
【００２０】
ディスク１０を、スピンドル穴１４を通して配置されたスピンドルを中心として回転させながら、重なり合う逆伝搬収束ビームを所望のトラックに保持することにより、ディスク１０のトラック１２に、複数のマイクロホログラムのストリームを記録する。一般に、ホログラフィックディスク１０の適切なトラック１２及び／又は層に複数のマイクロホログラムが正確に記録されるように、逆伝搬収束ビームのある程度の重なりを維持する。光学／サーボ機械システム２８及び３２を利用することにより、マイクロホログラムの記録プロセスの間は、所望の重なりが、ディスク回転に対して動的に維持される。
【００２１】
このような光学／サーボ機械素子群２８及び３２により、ホログラフィックディスク１０への記録を行うエンドユーザ装置の複雑さが増す可能性がある。本発明の技術によって提供される方法及びシステムを用いて、ホログラムディスク１０をマイクロホログラムで事前フォーマットすること、及び／又はホログラムディスク１０にマイクロホログラムを事前移入することにより、エンドユーザ装置は、ディスク１０に対する単一ビーム露光だけで修正及び／又は消去を行うことができる。ホログラフィックディスクの事前移入を行うことは、ホログラフィックディスク１０の製造工程においてマイクロホログラムを事前記録することを意味すると考えてよい。事前移入工程において記録されるマイクロホログラムは、コード、アドレス、トラッキングデータ、及び／又は他の補助情報を表すものであり得る。事前記録されたマイクロホログラムは、その後、重なり合う逆伝搬ビームではなく単一ビームにより、修正及び／又は消去可能である。このようにして、エンドユーザシステムは、重なり合う逆伝搬レーザビームを維持しなくても、事前移入済みホログラフィックディスクにデータを記録可能である。即ち、１つ以上の単一ビームを用いるエンドユーザシステムを用いて、事前移入済みホログラフィックディスク上のマイクロホログラムを修正又は消去することにより、データを記録可能である。
【００２２】
逆伝搬ビームを用いてマイクロホログラムを記録することによってホログラフィックディスクの事前移入を行うことにより、エンドユーザ装置にとってのマイクロホログラムの修正の複雑さを低減できるが、本発明の技術によっても、ディスクの事前移入の工程を改善することが可能である。前述のように、ホログラフィックディスク１０の事前移入を行う場合は、ディスク１０に向けた、重なり合う逆伝搬ビームによって、ディスク１０の選択されたトラック１２及び／又は層にマイクロホログラムを記録できるように、ホログラフィックシステム内でディスク１０を回転させる。ディスク１０の回転速度には、ディスク材料の機械的強度等による限界があり、これによって、マイクロホログラムを記録できる速度（転送レートと称する）が制限される。例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（商標）の典型的なディスク回転速度では、単一チャネルシステムの転送レートが、１２ｘ  ＢＤレートで約４３０メガビット毎秒になる。この転送レートでは、ディスクのデータ層あたりの記録時間が約５００秒である。
【００２３】
１つ以上の実施形態では、並列マイクロホログラム記録技術により、転送レートを高め、ホログラフィックディスク１０の記録時間を短縮可能である。例えば、並列マイクロホログラム記録では、複数のビームをホログラフィックディスクに向けて、ディスク１０の複数のトラック１２を照射可能である。ビームは、同じ光学素子群内をほぼ同じ方向に伝搬する光の集合体を意味し、複数の異なる光源から発せられた光を含み得る。また、逆方向から複数のビーム（即ち、逆伝搬ビーム）をディスク１０の複数のトラック１２に向けることにより、重なり合う複数の逆伝搬ビームが複数の照射スポットから成る干渉パターンを形成し、その結果、ディスク１０の平行トラック１２に複数のマイクロホログラムが記録されるようにしてもよい。更に、幾つかの実施形態では、データ層面に対して面積が比較的小さい収束スポットにおいて、重なり合うビーム同士が干渉する可能性がある。これらの、干渉パターンの収束照射スポットは、非照射領域によって分離可能である。データ層上の照射面積を制限することにより、記録されるマイクロホログラムの深さ方向の広がりを、所望のサイズに制限すること、及び／又は所望の（例えば、約０．０５μｍから５μｍの範囲の）データ層に制限することが可能である。
【００２４】
更に、図３に示すように、複製システムの１つ以上の実施形態では、平行チャネル光源１８を直接変調する。例えば、平行チャネル光源１８を、平行チャネル光源１８を直接変調することに適した変調器２４と結合する。変調器２４は、処理装置４０によって制御可能であり、平行チャネル光源１８を変調することにより、平行チャネル光源１８から発せられる変調済み信号ビーム２６に、複製ディスク１０に記録すべき情報を含めることができる。
【００２５】
図４は、本発明の一実施形態による、ホログラフィックディスク１０（図１）の２波長記録システム７０の概略図である。トラッキングレーザ源７４が、第１の波長を有する放射トラッキングビーム７６を放射する。特定の実施形態では、第１の波長の範囲が約４００ｎｍから約８００ｎｍである。トラッキングビーム７６は、光学サブシステム７８（記録深さ調節光学サブシステムと称する）に入射する。一実施形態では、記録深さ調節光学サブシステムは、複数のレンズを含む。調節されたトラッキングビーム８０は、対物レンズ８２に入射する。対物レンズ８２は、ビーム８０がディスク１０の基準層８６上で収束するように、ビーム伝搬方向８３に平行移動する。一実施形態では、この基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む。ダイクロイックコーティングの非限定的な例として、酸化物及び窒化物から成る複数の誘電体層がある。別の実施形態では、メタライズドコーティングが、アルミニウム又は金又は銀又はこれらの合金のうちのいずれかを含む。別の実施形態では、この基準層は、放射トラッキングビームを最大約１００％反射し、放射記録ビームを最大約１％反射する。同様に、第１の波長と異なる第２の波長を有する記録レーザ源９２が、放射記録ビーム９６を放射し、放射記録ビーム９６は更に、これに限定されないが、光軸１０２に対して特定の角度で配置されたダイクロイックミラー９８等の光学素子に入射する。特定の実施形態では、第２の波長の範囲が約３７５ｎｍから約６５０ｎｍである。ダイクロイックミラー９８は、入射した記録ビーム９６を反射して、これを反射記録ビーム１０４とする。対物レンズ８２は、反射記録ビーム１０４を、ディスク１０の所望の記録深さ７２に入射するように収束させる。
【００２６】
図５は、図４の記録システム７０に基づく記録深さ測定システム１１０の概略図である。対物レンズ８２（図４）には、１つ以上のアクチュエータ１１２が結合されている。第１の外部電圧がアクチュエータ１１２に印加されると、対物レンズ８２がビーム伝搬方向８３に平行移動し、それによって、トラッキングビーム８０（図４）がディスク１０の基準層８６上で収束する。そのような、トラッキングビームを収束させる第１の外部電圧１２１は、処理サブシステム１２２によって記録される。同様に、第２の外部電圧１２３がアクチュエータ１１２に印加されると、対物レンズ８２が動き、それによって、記録ビーム９６（図４）がディスク１０の基準層８６上で収束する。そのような、記録ビーム９６を収束させる第２の外部電圧もまた、処理サブシステム１２２によって記録される。処理サブシステム１２２は更に、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算し、この差に基づき、電圧−距離較正曲線を用いてレンズシフト距離を計算する。本明細書で用いる「レンズシフト距離」とは、放射トラッキングビーム８０及び放射記録ビーム９６をそれぞれディスク１０の基準層８６上で収束させる、対物レンズ８２の距離のシフトを意味する。次に、処理サブシステムは、このレンズシフト距離に基づいて、記録深さ１２８を計算する。
【００２７】
図６は、ホログラフィックディスク１０（図１）に特定の深さ１４４でデータを正確に記録するための制御システム１４０の概略図である。制御システム１４０は、図４及び５の記録システムに対するフィードバック制御システムとして動作する処理サブシステム１２２（図５）を含む。処理サブシステムは、図５で上述された記録深さの計算を行った後、その現在の記録深さ１４４を、所定の記録深さ１４６と比較する。所望の記録深さが達成されていない場合は、現在の記録深さが所定の深さと等しくなるように、記録深さ調節光学サブシステム７８内の複数の光学素子を、ビーム伝搬方向８３において調節する。
【００２８】
図７は、ホログラフィックディスクの記録深さを計算する方法の各ステップを表すフローチャートである。本方法は、まず、ステップ１５２で、第１の波長を有する放射トラッキングビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第１の外部電圧を印加する。この基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む。ステップ１５４で、放射記録ビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第２の外部電圧を印加する。この記録ビームは、トラッキングビームの第１の波長と異なる第２の波長を有する。更に、ステップ１５６で、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算する。この差に基づいて、ステップ１５８で、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算する。このレンズシフト距離は、放射トラッキングビーム及び放射記録ビームがそれぞれ収束する、対物レンズの距離のシフトとして定義される。特定の実施形態では、電圧−距離較正曲線は、対物ミクロメータによって得られる。更に、ステップ１６２で、レンズシフト距離に基づいて、記録深さを計算する。特定の実施形態では、記録深さは、ホログラフィックディスクに使用されている材料の屈折率を考慮して計算される。
【００２９】
図８は、ホログラフィックディスクの記録深さを制御する方法の各ステップを表すフローチャートである。本方法は、まず、ステップ１７２で、第１の波長を有する放射トラッキングビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第１の外部電圧を印加する。この基準層は、部分的ダイクロイックコーティング又は部分的メタライズドコーティングの少なくとも一方を含む。ステップ１７４で、放射記録ビームがディスクの基準層上で収束するように、対物レンズと結合された１つ以上のアクチュエータに第２の外部電圧を印加する。この記録ビームは、トラッキングビームの第１の波長と異なる第２の波長を有する。ステップ１７６で、第１の外部電圧と第２の外部電圧との差を演算する。この差に基づいて、ステップ１７８で、電圧−距離較正曲線を用いて、レンズシフト距離を計算する。レンズシフト距離は、放射トラッキングビーム及び放射記録ビームがそれぞれ基準層上で収束する、対物レンズの距離のシフトを意味する。ステップ１７９で、レンズシフト距離に基づいて、現在の記録深さを計算する。ステップ１８０で、現在の記録深さを所定の記録深さと比較する。ステップ１８２で、現在の記録深さが所定の深さと等しくなるように、トラッキングビーム又は記録ビームのいずれかと光学的に結合された記録深さ調節光学サブシステムにおいて、複数の光学素子を調節する。
【００３０】
このように、上述の、ホログラフィックディスクに精密な記録を行うシステム及び方法の各種実施形態は、データを記録するディスクの深さ／層を識別する、便利で効率的な手段を達成する方法を提供する。また、本技術により、ディスクが回転していない場合でも、望ましい深さ／層にデータを精密に記録することができる。本技術は更に、既存のホログラフィック記録システムを用いることにより、コスト効率的な精密記録手段となる。
【００３１】
上記のような目的又は利点の全てを特定の実施形態に従って達成する必要はないことを理解されたい。したがって、例えば、当業者には明らかなように、本明細書に記載のシステム及び技術を、本明細書に教示されている或る利点又は一連の利点が達成又は最適化されるように実施又は実行することができ、その際、本明細書に教示又は示唆されているその他の目的又は利点を達成する必要はない。
【００３２】
また、当業者には明らかなように、様々な特徴を異なる実施形態において置換可能である。同様に、記載されている様々な特徴並びに各特徴のその他既知の等価物を組み合わせたり適合させたりして、本開示に従った更なるシステム及び技術を当業者が構築することができる。
【００３３】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳説したが、本発明がこうした開示の実施形態に限定されないことは、明らかであろう。むしろ、本発明を改変して、上述しなかった変形、変更、置換、又は等価の構造を幾つでも組み込むことができるが、これらも本発明の範囲及び概念に含まれる。また、本発明の様々な実施形態を記述したが、本発明の態様には、記述した実施形態の一部を含むのみでもよいことを理解されたい。したがって、本発明が上記の記述によって限定されるとみなすべきではなく、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００３４】
新規であるとしてクレームされ、特許法による保護を受けようとする事項は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2012113807000001.pdf