(57)【要約】【課題】マイクロ・ホログラムによる光ディスクへの記憶を単純に又は効率よく行なう。【解決手段】平行な対向伝播光ビーム（３０、３４）は重なり合って、データ層においてホログラム・ディスク（１０）の多数のデータ・トラック（１２）にわたる干渉パターンを形成する。ディスク（１０）を回転させると、多数のデータ・トラック（１２）にわたるマイクロ・ホログラム（６８）の平行記録が可能になり、このようにして記録時間を短縮する。照射パターンは、照射スポット及び非照射領域を含むことができ、各々の照射スポットがデータ層平面の相対的に小さい部分をカバーし得るようにして、記録されるマイクロ・ホログラム（１２）の深さ広がりの制御を可能にする。平行な信号ビーム（６０）のデータはマスタ・ホログラム・ディスク（４６）から取り出されてもよいし、平行な信号ビーム（６０）として変調（２４）されていてもよい。【選択図】図２（Ａ）
2012089228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム・ディスク（１０）にデータ（６８）を記録する方法であって、
前記ホログラム・ディスク（１０）の第一の面へ向けて複数の信号ビーム（６０）を放出するステップと、
前記ホログラム・ディスク（１０）の第二の面へ向けて複数の参照ビーム（６６）を放出するステップであって、前記複数の信号ビーム（６０）における各々の信号ビームが、前記複数の参照ビーム（６６）における対応する参照ビームと実質的に重なり合うように放出するステップと
を備えており、前記第一の面及び前記第二の面は前記ディスク（１０）の両面に位置する、方法。
【請求項２】
前記複数の信号ビーム（６０）における各々の信号ビームの前記複数の参照ビーム（６６）における各々の対応する参照ビームとの前記実質的な重なり合いは、前記ホログラム・ディスク（１０）にマイクロ・ホログラム（６８）を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の信号ビーム（６０）における各々の信号ビームの前記複数の参照ビーム（６６）における各々の対応する参照ビームとの前記実質的な重なり合いは、前記ホログラム・ディスク（１０）の近似的に一つのデータ層に限定される干渉パターンを生ずる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の信号ビーム（６０）における各々の信号ビームの前記複数の参照ビーム（６６）における各々の対応する参照ビームとの前記実質的な重なり合いは、前記ホログラム・ディスク（１０）の多数のデータ層に複数の干渉パターンの一つの干渉パターンを生ずる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の信号ビーム（６０）における各々の信号ビームの前記複数の参照ビーム（６６）における各々の対応する参照ビームとの前記実質的な重なり合いは、前記ホログラム・ディスク（１０）の複数のデータ・トラック（１２）にわたってマイクロ・ホログラム（６８）を記録することを生ずる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
各々の信号ビームの各々の対応する参照ビーム（６６）との前記実質的な重なり合い（６０）により、前記ホログラム・ディスク（１０）のデータ・トラック（１２）において、該データ・トラック（１２）に沿って、マイクロ・ホログラム（６８）を記録するように前記ホログラム・ディスク（１０）を回転させるステップを含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の信号ビーム（６０）を発生するように複数の光源ビーム（２０）を変調するステップを含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
複数の光源ビーム（２０）を変調する前記ステップは、マスタ・ディスク（４６）へ向けて前記複数の光源ビーム（２０）を放出することを含んでおり、前記複数の信号ビーム（６０）は、前記マスタ・ディスク（４６）からの前記複数の光源ビーム（２０）の反射光（６２）又は透過光を含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の光源ビーム（２０）を変調する前記ステップは、前記複数の光源ビーム（２０）の１又は複数についてパワーを変化させることを含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の光源ビーム（２０）の１又は複数について前記パワーを変調する前記ステップは、前記光源（１８）の１又は複数についての直接電流変調（２４）を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の手法は一般的には、ビット形式のホログラム・データ記憶手法に関する。さらに具体的には、これらの手法は、光ディスクでの平行複製の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
演算処理能力が高まるにつれて、計算機技術は特に消費者向け動画、データ保管、文書記憶、撮影及び映像製作のような新たな応用分野に進出するようになった。これらの応用は、記憶容量を拡大すると共にデータ速度を高めたデータ記憶手法を開発する不断の推進力を提供している。
【０００３】
データ記憶技術における展開の一例として、光記憶システムについて記憶容量が次第に高まっていることが挙げられる。例えば、１９８０年代初頭に開発されたコンパクト・ディスクは、約６５０ＭＢ〜７００ＭＢのデータ又は約７４分〜８０分の２チャネル音声プログラムに相当する容量を有する。比較して、１９９０年代初頭に開発されたディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）形式は、約４．７ＧＢ（単層）又は８．５ＧＢ（二層）の容量を有する。さらに、より高分解能のビデオ・フォーマットへの要求のように増大し続ける要求に応えるために、一層大容量の記憶手法が開発されている。例えば、ブルーレイ・ディスク（商標）形式のような大容量記録形式は、単層ディスクでは約２５ＧＢ又は二層ディスクでは５０ＧＢを収録することが可能である。計算機技術が発展を続けるにつれてさらに一層大きい容量の記憶媒体が望まれると考えられる。ホログラム記憶システム及びマイクロ・ホログラム記憶システムが、ストレージ業界において増大した容量要件を達成し得る他の発展しつつある記憶技術の例となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ホログラム記憶は、感光性記憶媒体において２本の光ビームの交差によって生成される三次元干渉パターンの像であるホログラムの形態でデータを記憶するものである。ページ方式ホログラム手法及びビット形式ホログラム手法の両方が研究されている。ページ方式ホログラム・データ記憶では、ディジタル符号化されたデータ（例えば複数のビット）を含む信号ビームが、記憶媒体の容積の内部の参照ビームに重ね合わされて、容積の内部の媒体の屈折率を変調する化学反応を生ずる。従って、各々のビットは一般的には、干渉パターンの一部として記憶される。ビット形式ホログラム又はマイクロ・ホログラム・データ記憶では、一つ一つのビットをマイクロ・ホログラムすなわち２本の対向伝播型集束記録用ビームによって典型的に生成されるブラッグ反射格子として書き込む。次いで、データは、読み取り用ビームを用いてマイクロ・ホログラムに反射させ、記録用ビームを再構成することにより取り出される。
【０００５】
ホログラム記憶システムは、従来の光システムよりも遥かに大きい記憶容量を提供する。しかしながら、部分的にはマイクロ・ホログラムの物理的な寸法が小さく、記憶媒体（例えば光ディスク）のトラックの間隔及び／又は層の間隔が密であることから、正確で効率のよいマイクロ・ホログラム記録のために２本の対向伝播ビームは動的に重ね合わされる。マイクロ・ホログラムによる光ディスクへの記憶を行なうさらに単純な又はさらに効率のよい手法が得られると有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の手法の一実施形態は、ホログラム・ディスクにデータを記録する方法を提供する。この方法は、ホログラム・ディスクの第一の面へ向けて複数の信号ビームを放出するステップと、ホログラム・ディスクの第二の面へ向けて複数の参照ビームを放出するステップとを含んでおり、複数の平行な信号ビームにおける各々の信号ビームが複数の参照ビームにおける対応する参照ビームと実質的に重なり合うようにする。第一の面及び第二の面はディスクの両面に位置する。
【０００７】
もう一つの実施形態は、ホログラム・ディスクにマイクロ・ホログラムを記録するシステムを提供する。このシステムは、ホログラム・ディスクの第一の面へ向けて複数の信号ビームを平行に伝達するように構成されている１又は複数の信号ヘッドと、ホログラム・ディスクの第二の面へ向けて複数の参照ビームを平行に伝達するように構成されている１又は複数の参照ヘッドとを含んでいる。第一の面は第二の面の裏側に位置する。
【０００８】
もう一つの実施形態は、ホログラム・ディスクにマイクロ・ホログラムを予備書き込み（pre-populating）する方法を提供する。この方法は、ホログラム・ディスクの第一のトラックに第一の照射スポットを形成するように第一の対の対向伝播ビームによってホログラム・ディスクを照射するステップと、ホログラム・ディスクの第二のトラックに第二の照射スポットを形成するように、第一の対の対向伝播ビームの照射と平行に第二の対の対向伝播ビームによってホログラム・ディスクを照射するステップとを含んでいる。
【０００９】
さらにもう一つの実施形態は、記録可能なホログラム物質の実質的に平坦なスラブを含む基材と、基材に形成されている複数のデータ層と、複数のデータ層の各々に設けられた複数の平行なデータ・トラックとを含むホログラム・ディスクを提供する。このホログラム・ディスクは、重なり合った対向伝播ビームによって生成される干渉パターンによる照射の結果として形成される複数のマイクロ・ホログラムを記憶するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明のこれらの特徴、観点及び利点、並びに他の特徴、観点及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むとさらに十分に理解されよう。図面全体にわたり、類似の参照符号は類似の部材を表わす。
【図１】各実施形態によるデータ・トラックを有する光ディスクを示す図である。
【図２（Ａ）】一実施形態によるマイクロ・ホログラム複製システムのブロック図である。
【図２（Ｂ）】一実施形態によるマイクロ・ホログラム複製システムのブロック図である。
【図３（Ａ）】一実施形態による単一ビーム複製手法及び多重平行ビーム複製手法を比較する概略図である。
【図３（Ｂ）】一実施形態による単一ビーム複製手法及び多重平行ビーム複製手法を比較する概略図である。
【図４】各実施形態によるホログラム・ディスクの多数のトラックに平行に記録を行なうマルチ・ヘッド・システムの概略図である。
【図５】各実施形態によるホログラム・ディスクの多数のトラックに平行に記録を行なうように多数のビームを送波する単一ヘッドの概略図である。
【図６】各実施形態による反射式マスタ変調を利用したマイクロ・ホログラム複製システムの概略図である。
【図７】各実施形態による空間光変調器を用いたマイクロ・ホログラム複製システムの概略図である。
【図８】各実施形態による光源直接変調を用いたマイクロ・ホログラム複製システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の手法の１又は複数の実施形態について説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を掲げる試みにおいて、本明細書では実際の具現化形態の全ての特徴を記載する訳ではない。任意のかかる実際の具現化形態の開発時には、あらゆる工学プロジェクト又は設計プロジェクトと同様に、具現化形態毎に異なり得るシステム関連の制約及び業務関連の制約に対する遵守のような開発者の特定の目標を達成するために、多数の特定具現化形態向け決定を下さなければならないことを認められたい。また、かかる開発の試みは複雑であり時間も掛かるが、それでも本開示の利益を享受する当業者にとっては設計、製造及び製品化の通常業務的な作業であることを認められたい。
【００１２】
ビット形式ホログラム・データ記憶システムは典型的には、記録媒体（例えばホログラム・ディスク）の内部に２本の重なり合った干渉ビームを放出することにより記録を行なうことを含んでいる。データ・ビットは、集束したビームによって照射されると容積を有する光反射体として作用するマイクロ・ホログラムと呼ばれる微視的寸法の局在するホログラム・パターンの有無によって表現される。例えば、図１に示すホログラム・ディスク１０は、データ・ビットがディスク１０の一つの層に如何に構成され得るかを表わしている。一般的には、ホログラム・ディスク１０は実質的に平坦な正円形の円板であって、１又は複数のデータ記憶層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、ビット形式ホログラム・データ記憶に用いられるマイクロ・ホログラムのように、光を反射し得る深さに実質的に局在する任意の数の変性材料領域を含み得る。幾つかの実施形態では、データ層は、ディスク１０に入射する光ビームのパワー（例えば照射強度）に応答するホログラム記録可能な材料に埋め込まれ得る。例えば、様々な実施形態において、ディスク１０の材料は閾値応答型であっても線形応答型であってもよい。データ層は、厚みが約．０５μｍから５μｍの間にあってよく、距離が約．５μｍから２５０μｍの間にあってよい。
【００１３】
マイクロ・ホログラムの形態にあるデータは一般的には、ディスク１０の外縁から内側の限界までの逐次的な渦形トラック１２に記憶され得るが、同心円状のトラック又は他の構成を用いてもよい。スピンドル孔１４がホログラム・システムのスピンドルに嵌合する寸法を有し、ディスク１０がデータの記録及び／又は読み取りのために回転され得るようになっている。
【００１４】
マイクロ・ホログラムをホログラム・ディスク１０に記録する一般的なシステムを図２（Ａ）のブロック図に掲げる。ホログラム・システム１６は、信号ビーム２０及び参照ビーム２２に分割され得る光の光源１８を含んでいる。後述するように、幾つかの実施形態では、光源１８（単一の光源であっても多数の単モード偏光光源であってもよい）は、ディスク１０の平行なトラック１２に記録される多数の近平行光ビームを放出することができる。これらの多数の光源ビームはまた、多数の信号ビーム２０及び多数の参照ビーム２２に分割され得る。信号ビーム２０は、ディスク１０に記録されるデータに従って変調され得る（ブロック２４）。幾つかの実施形態では、プロセッサ４０が信号ビーム２０の変調（ブロック２４）を制御し得る。変調された信号ビーム２６は、様々な光学装置及びサーボ機械装置を含んでおりディスク１０の特定の位置に集束信号ビーム３０を集束させるように構成され得る光学系及びサーボ機械システム２８を通過し得る。例えば、光学系及びサーボ機械システム２８は、ディスク１０の特定のデータ層又はデータ・トラック１２に集束信号ビーム３０を集束させることができる。
【００１５】
参照ビーム２２も、ディスク１０の特定のデータ層又はデータ・トラック１２に集束参照ビーム３４を集束させるように設計されている様々な光学系及びサーボ機械装置を含む光学系及びサーボ機械システム３２を通過することができ、集束参照ビーム３４が集束信号ビーム３４に重なり合うようにする。マイクロ・ホログラムは、これら２本の重なり合った対向伝播集束レーザ・ビーム３０及び３４によって形成される干渉パターンを成す照射スポットにおいてホログラム・ディスク１０に記録され得る。幾つかの実施形態では、記録されたマイクロ・ホログラムは、集束参照ビーム３４を用いてディスク１０から取り出され得る。データ反射３６と呼ばれる集束参照ビーム３４の反射を検出器において受光して、信号検出３８を行なうことができる。
【００１６】
多数のマイクロ・ホログラムから成るストリームが、スピンドル孔１４に配置されたスピンドルを中心としてディスク１０を回転させつつ重なり合った対向伝播集束ビームを所望のトラックに保つことにより、ディスク１０のトラック１２に記録され得る。一般的には、対向伝播ビームの一定角度の重なりが保たれて、マイクロ・ホログラムがホログラム・ディスク１０の適当なトラック１２及び／又は層に正確に記録されることを保証する。光学系及びサーボ機械システム２８及び３２を用いて、マイクロ・ホログラムの記録工程時にディスク回転に従って動的に所望の重なり合いを保つことができる。
【００１７】
かかる光学系及びサーボ機械構成要素２８及び３２は、ホログラム・ディスク１０を記録する末端利用者装置の複雑さを増す場合がある。本発明の手法は、単一ビーム露光を用いる末端利用者装置によってディスク１０が書き換えられ且つ／又は消去され得るようにホログラム・ディスク１０を予備フォーマットし且つ／又はマイクロ・ホログラムによって予備書き込みする方法及びシステムを提供する。ホログラム・ディスクを予備書き込みするとは、ホログラム・ディスク１０の製造工程時のマイクロ・ホログラム予備記録を指し得る。予備書き込み工程時に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わし得る。予備記録されたマイクロ・ホログラムは後に、重なり合った対向伝播ビームではなく単一ビームを用いて書き換えられ且つ／又は消去され得る。従って、末端利用者システムは、予備書き込みされたホログラム・ディスクにデータを記録するために重なり合った対向伝播レーザ・ビームを保つ必要がない。代わりに、単一面のビーム（１又は複数）を用いる末端利用者システムを用いて、予備書き込みされたホログラム・ディスクに対してマイクロ・ホログラムを書き換え且つ／又は消去することによりデータを記録することができる。
【００１８】
ホログラム・ディスクに予備書き込みするために対向伝播ビームによってマイクロ・ホログラムを記録すると、末端利用者装置のマイクロ・ホログラム書き換えの複雑さを小さくすることができる一方で、ディスクを予備書き込みする工程も本発明の手法に従って改善され得る。上述のように、ホログラム・ディスク１０に予備書き込みするときに、ディスク１０はホログラム・システムにおいて、ディスク１０に向けられる重なり合った対向伝播ビームがディスク１０の選択されるトラック１２及び／又は層にマイクロ・ホログラムを記録し得るように回転される。ディスク１０の回転速度は、部分的にはディスク材料の機械的強度によって限定されて、マイクロ・ホログラムが記録され得る速度（転送速度と呼ぶ）を限定する。例えば、ブルーレイ・ディスク（商標）の典型的なディスク回転速度から、単一チャネル・システムでは１２倍ＢＤ速度において約４３０Ｍｂｉｔ／秒の転送速度が得られる。この転送速度では、ディスクのデータ層当たりの記録時間は約５００秒となる。
【００１９】
１又は複数の実施形態では、平行マイクロ・ホログラム記録手法を用いてホログラム・ディスク１０について転送速度を高め、記録時間を短縮することができる。例えば、平行マイクロ・ホログラム記録は、ホログラム・ディスクに多数のビームを向けて、ディスク１０の１よりも多いトラック１２を照射することを含み得る。ビームとは、同じ一組の光学要素を介して実質的に同じ方向に伝播する光の集合を指すことができ、異なる光源から発する光を含み得る。また、多数のビームは反対の方向からもディスク１０の１よりも多いトラック１２に向けられることができ（すなわち対向伝播ビーム）、多数の重なり合った対向伝播ビームが多数の照射スポットから成る干渉パターンを生成して、ディスク１０の平行なトラック１２に多数の記録されたマイクロ・ホログラムを生じ得るようにする。さらに、幾つかの実施形態では、重なり合ったビームは、データ層平面に関して相対的に小さい面積を有する集束スポットにおいて干渉することができる。干渉パターンを成す集束照射スポットは、非照射領域によって分離され得る。データ層における照射面積を限定することにより、記録されるマイクロ・ホログラムの深さ広がりを所望の寸法に限定し且つ／又は所望のデータ層に限定することができる（例えば約．０５μｍから５μｍの間）。
【００２０】
さらに、図２（Ｂ）に掲げるように、複製システムの１又は複数の実施形態が平行チャネル光源１８の直接変調を含んでいる。例えば、平行チャネル光源１８は、当該平行チャネル光源１８を直接変調するのに適した変調器２４に結合され得る。変調器２４はプロセッサ４０によって制御されて、平行チャネル光源１８によって放出される変調された信号ビーム２６がレプリカ・ディスク１０に記録される情報を含むように当該平行チャネル光源１８を変調することができる。この実施形態の詳細は図８に関して後にあらためて議論する。
【００２１】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の二つの概略図は、マイクロ・ホログラムを平行に記録することに対する二つの異なるアプローチを比較している。単一ビームを用いた広照射野アプローチ４２は、単一ビーム４４を用いてマスタ・ディスク４６の相対的に広い照射野（例えば多数のデータ・トラック１２に跨がる）を照射することを含んでいる。マスタ・ディスク４６は、レプリカ・ディスク１０に複製されるべきデータを含むことができ、単一ビーム４４によって多数のデータ・トラック１２に跨がることにより多数のデータ・トラック１２のデータを同時に複製することを可能にし得る。マスタ・ディスク４６を透過し又はマスタ・ディスク４６から反射した変調されたビーム４８は、図３（Ａ）ではレンズとして表わされている光学的結像系５０を透過することができ、光学的結像系５０は、反射光４８を集束させて、集束した反射光５２をレプリカ・ディスク１０に照射することができる。また、単一の広照射野参照ビーム５４が、集束した反射光５２と当該参照ビーム５４とが対向伝播し干渉し合ってホログラム・パターン５６を形成し得るように、レプリカ・ディスク１０の裏面に向けられ得る。レプリカ・ディスク１０は、縦線Ｌ0、Ｌ1、Ｌ2によって表わされているような多数のデータ層を有し得る。
【００２２】
しかしながら、単一ビーム４４及び５４の拡大型照射野は一般的には、レプリカ・ディスク１０に記録されるホログラムの深さ広がりを増大させる。増大した深さ広がり特性とは、ディスク１０のさらに大きい厚みを通して広がり得る（単一ビーム４４及び５４の方向に）と共に１よりも多い層を通して広がり得るホログラムの増大した寸法を指し得る。例えば、単一ビーム４４及び５４を両方とも層Ｌ1に向けることができるが、記録用光の強度は実質的に高く、かかるページ方式の広照射野システムに典型的に用いられる線形の材料が広い照射野に対して相対的に感度が高くなって、隣接する層Ｌ0及びＬ2の材料も単一ビーム４４及び５４による影響を受けるようになる場合がある。このように、ホログラム記録の深さ広がりが拡大されると、一つのホログラム・パターンを記録することにより１よりも多いデータ層を消費し得るため、ホログラム・ディスク１０のデータ容量を制限し又は減少させる場合がある。
【００２３】
本発明の手法の一実施形態が、多重平行ビーム・アプローチ５８として示されている。単一ビーム・アプローチ４２のように単一ビームによって相対的に広い照射野を照射するのではなく、多重ビーム・アプローチ５８は、多数の対向伝播ビームによってホログラム・ディスク１０を照射することを含んでいる。一実施形態では、多数の信号ビーム６０がマスタ・ディスク４６に向けられる。各々のビームが一つのトラック１２に集束されて、マスタ・ディスク４６からの透過光６２（又は異なるシステム設計に依存して反射光）が、図３（Ｂ）ではレンズとして表わされている光学的結像系５０を透過し、これによりレプリカ・ディスク１０に透過光６２を結像することができる。
【００２４】
また、多数の参照ビーム６６がディスク１０の裏面に向けられ得る。幾つかの実施形態では、参照ビーム６６及び信号ビーム６０は、共通の平行チャネル光源１８（図２（Ａ）及び図２（Ｂ））から分割されてもよいし、また幾つかの実施形態では、多数の参照ビーム６６（従って多数の信号ビーム６０）は異なる単モード偏光光源から伝達されてもよい。平行な参照ビーム６６及び透過像６４は対向伝播して干渉し合い、ディスク１０のデータ層（例えばデータ層Ｌ1）に干渉パターンを形成することができる。干渉パターンは、非照射領域によって分離されている多数の照射スポットを含み得る（例えば、各々のスポットが平行ビーム・チャネルにおける一対の対向伝播ビームの干渉に対応し得る）。干渉スポットの各々が、データ層Ｌ1にマイクロ・ホログラム６８を形成し得る。データ層Ｌ1のデータ層平面の小部分のみが全データ層平面の面積に関して照射される（単一ビーム・アプローチ４２での広い領域ではなく）ので、照射パターンのビーム・スポット（又はマイクロ・ホログラム６８）の各々が単一のデータ層Ｌ1の範囲内に相対的に集束されて、ディスク１０のデータ容量を潜在的に増大させることができる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、平行マイクロ・ホログラム記録のために多数の平行ビームを用いる場合に、図４に示すように多数の光学ヘッドを利用することができる。光学ヘッド７０は単一ビームを放出することができ、複製システム１６（例えば図２（Ａ）及び２（Ｂ））における多数の光学ヘッド７０は、多数のビーム６０が多数のトラック１２を平行に照射するようにビーム６０をディスク１０のデータ・トラック１２に各々入射させるように構成され得る。幾つかの実施形態では、各々の光学ヘッドが、ビーム６０をトラック１２に集束させるように構成されている別個の光学系を有し得る。さらに、付加的な光学ヘッドの組を、各々の光学ヘッド７０から放出される平行ビーム６０が対向伝播してディスク１２の一つの層のデータ・トラック１２において干渉し合うように反対方向からディスク１０に入射するように構成することができる。
【００２６】
図５に示すもう一つの実施形態では、多数の平行ビームを用いた平行マイクロ・ホログラム記録が、一組の光学系から多数の光ビーム６０を平行に伝達する光学ヘッド７２を利用することができる。一実施形態では、単一の光学ヘッド７２からの多数の信号ビーム６０は個々のファイバから成るバンドルを通して伝達されることができ、かかるファイバのバンドルは、各々のビームが光学ヘッド７２から出てディスク１０の多数のトラック１２に入射するように伝達されるときに不連続となるように光のビームを伝達するのに適している。平行な信号ビーム６０の対向伝播は、ディスク１０の裏面に設けられたもう一つの光学ヘッド７４から対向伝播ビーム６６を伝達することにより達成されてもよいし、多数のビームを多数の信号ビーム６０及び多数の参照ビーム６６に分割する（図２（Ａ）及び２（Ｂ）に関して議論されているように）ことにより達成されてもよい。
【００２７】
本発明の手法の各実施形態は、様々なシステム構成を含み得る。対向伝播ビームを用いた平行マイクロ・ホログラム記録が可能な様々なホログラム複製システム構成の例を図６〜図８に掲げる。図６〜図８に示す各実施形態は、図１〜図５において上述した各実施形態のさらに詳細な図面であり得る。
【００２８】
図６は、マスタ・ディスクから取り出されたデータを複製するように構成されている平行マイクロ・ホログラム記録のホログラム複製システムを示す概略図である。上述のように、マスタ・ディスク４６及びレプリカ・ディスク１０は各々、多数のデータ層（例えば図３と同様にＬ0、Ｌ1及びＬ2等）を有することができ、各々のデータ層が多数のデータ・トラック１２（図１と同様）を有することができる。マスタ・ディスク４６及びレプリカ・ディスク１０は、複製システム８０のスピンドル１０６によってスピンドル孔１４の周りで回転させられ得る。マスタ・ディスク４６の回転によって、マイクロ・ホログラムの形態にあるデータを多数のデータ・トラック１２から平行に取り出すことが可能になり、回転するレプリカ・ディスク１０の多数のデータ・トラック１２に平行に記録することが可能になる。
【００２９】
複製システム８０は、平行チャネル光源８２から平行な光ビームを放出することができる。例えば、光源８２は、約４０５ｎｍの波長を有する平行光源ビーム８８を伝達することができる。幾つかの実施形態では、異なる波長の光を用いてもよいし、また幾つかの実施形態では、光源８２は多数の波長において変調された強度を有するビームを伝達してもよい。光源８２は平行光源ビーム８８を、レンズ８４、及び平行光源ビーム８８の各々の偏光を回転させ得る二分の一波長板８６のような様々な光学装置を通して伝達することができる。多数の光源ビーム８８の一部が偏光ビーム・スプリッタ９０を通して伝達されて、多数の信号ビーム９２となる。多数の光源ビーム８８の一部はまた、四分の一波長板１７２及び鏡１７４へ向かうように偏光ビーム・スプリッタ９０によって９０°反射されることができる。鏡１７４は、当該鏡を前後に移動させることができる移動台に載置され得る。平行光源ビーム８８の各部分が四分の一波長板１７２を通過して鏡１７４によって反射され、二回目に四分の一波長板１７２を通過すると、ビーム８８は偏光が９０°回転されて、偏光ビーム・スプリッタ９０を通して伝達されて参照ビーム１１０となる。
【００３０】
平行信号ビーム９２は、記録時には開かれて読み出し時には閉じられ得るシャッタ９６を通過することができる。平行信号ビームは第二の偏光ビーム・スプリッタ９８に伝播され、第二の偏光ビーム・スプリッタ９８は信号ビーム９２を鏡９４によって反射させてマスタ・ディスク４６へ向けて通過させることができる。信号ビーム９２は先ず、第二の四分の一波長板１００を通過し、マスタ・ディスク４６に平行信号ビーム９２を集束させるのに適した様々な光学要素を含み得る光学的、機械的、及び電子的なシステム１０２を通過することができる。集束した信号ビーム１０４はマスタ・ディスク４６の多数のトラック１２に入射することができる。
【００３１】
マスタ・ディスク４６のデータ（例えばマイクロ・ホログラムの形態にある）はビーム１０４の各部分を反射することができ、これらの部分がマスタ・ディスク４６の入射されたトラック１２のデータを表わす。反射した信号ビーム１０８は光学ヘッド１０２及び四分の一波長板１００を通して伝達されて、鏡９４によって反射され、偏光ビーム・スプリッタ９８まで伝達され得る。平行ビームが偏光ビーム・スプリッタ９８を最後に通過して以後は、反射した信号ビーム１０８は偏光について９０°回転させられている（四分の一波長板１００を２回通過した後に）ので、反射した信号ビーム１０８は偏光ビーム・スプリッタ９８によって第三の偏光ビーム・スプリッタ１１２まで反射されることができ、スプリッタ１１２は、反射した信号ビーム１０８を９０°反射する。平行なデータ・ビーム１１４は様々な光学要素を通過してレプリカ・ディスク１０へ向かうことができる。例えば、一実施形態では、反射した信号ビーム１０８は、透過時に当該ビーム１０８の配向を変化させる一次元逆反射体１１６を通過し得る。この信号ビーム１０８は、鏡１１８によって反射されて、四分の一波長板１２０及び光学ヘッド１２２（例えばレンズ、又は他の光学的、電子的、及び機械的な構成要素）を通り、集束した平行信号ビーム１２４をレプリカ・ディスク１０に入射させることができる。
【００３２】
一実施形態では、前に分割されている平行参照ビーム１１０をレプリカ・ディスク１０の裏面に向けることができる。平行参照ビーム１１０は、様々な要素（例えばダイクロイック・フィルタ１３４及び鏡１３８）によって反射されて、四分の一波長板１４０、及びビームを集束させて伝達するための他の光学的構成要素を含み得る光学ヘッド１４２を通過することができ、集束した参照ビーム１４４が集束した平行信号ビーム１２４の反対側からレプリカ・ディスク１０に入射し得るようにする。ビーム１２４及び１４４は対向伝播することができ、レプリカ・ディスク１０の多数の平行なトラックにわたって実質的に重なり合うことができる。ビーム１２４及び１４４は類似したパワー（例えば類似した強度分布）を有していてよく、干渉パターンを生成して、多数の平行なトラック１２にわたってマイクロ・ホログラムを記録することができる。さらに、同時に記録されるマイクロ・ホログラムを、レプリカ・ディスク１０の１又は多数のデータ層に収録することができる。
【００３３】
ホログラム複製システム８０は、光学ヘッド１０２、１２２、及び１４２の位置をディスク４６及び１０に関して保つのに適した様々なサーボ機械構成要素を有し得る。例えば、システム８０は、マスタ・ディスク４６に集束した信号ビーム１０４を放出する光学ヘッド１０２の位置を制御するサーボ機械装置１４８を含み得る。サーボ機械装置１４８は誤り感知帰還を用いて、例えば集束した信号ビーム１０４が集束を外していないか、意図しないデータ・トラック１２に集束していないか、又は意図しないデータ層に記録されていないか等を決定することができる。誤りは、標本抽出器１１４を用いて反射した信号ビーム１０８を標本抽出することにより検出され得る。標本抽出されたビームは様々な光学装置１４６を通過した後にサーボ機械装置１４８に伝達され得る。サーボ機械装置１４８が誤りを検出した場合には、光学ヘッド１０２の位置が調節され得る。同様に、システム８０は、集束した信号ビーム１２４をレプリカ・ディスク１０に伝達する光学ヘッド１２２の位置を制御するサーボ機械装置１３０を含み得る。サーボ機械装置１３０が誤りを検出した場合には、光学ヘッド１２２の位置が調節され得る。
【００３４】
さらに、システム８０は、光学ヘッド１４２の位置を制御するための各装置を含み得る。例えば、システム８０は、光学ヘッド１４２を通じてレプリカ・ディスク１０に向けられるようにビーム１５６を伝達する光源１５０を含み得る。ビーム１５６は、当該ビーム１５６の経路を集束させて方向付けるレンズ１５２、二分の一波長板１５４、鏡１５８、及び偏光ビーム・スプリッタ１６０のような光学装置を通過し得る。ディスク１０からのビーム１５６の反射は、他の光学装置１６６を通してサーボ機械装置１６８まで向けられ得る。ビーム１５６は平行参照ビーム１１０と同じ光学ヘッド１４２から放出されるので、ビーム１５６の反射は、光学ヘッド１４２が適当なデータ・トラック１２及び／又はデータ層に集束されているか否かを示すことができる。さらに、光源１５０は、ビーム１５６の反射が参照ビーム１１０から識別可能となり得るように異なる波長（例えば６５０ｎｍ）を有するビームを放出することができる。
【００３５】
図６において議論されるシステム８０は、マスタ・ディスク４６を用いてデータをレプリカ・ディスク１０に複製することを含んでいるが、幾つかの実施形態では、マイクロ・ホログラムを、平行信号ビームの空間光変調を用いてレプリカ・ディスク１０に記録することができる。図７に示すように、システム１８０は、マスタ・ディスク４６を用いるシステム８０と類似した構成を含んでいる。しかしながら、マスタ・ディスク４６のビーム反射を用いてマイクロ・ホログラムをレプリカ・ディスク１０に記録するのではなく、システム１８０は、光源８２によって放出される平行光源ビーム８８を直接変調する空間光変調器１７３を含んでいる。空間光変調器１７３は、プロセッサ４０（図１と同様）によって制御されて平行光源ビーム８８を変調することができ、変調された平行ビーム１７６がレプリカ・ディスク１０に向けられて参照ビーム１１０と重なり合い、ディスク１０の平行トラック１２にマイクロ・ホログラムによって表わされる適当なデータを記録し得るようにしている。例えば、空間光変調器１７３は、平行な各光源ビーム８８を同時に変調するのに適した電気光学式空間光変調器又は磁気光学式空間光変調器のような多要素光変調器であってよい。空間光変調器１７３は、異なる強度においてレプリカ・ディスク１０にスポットを照射するために平行信号ビーム９２の各々についてパワー及び／又は強度を変調するのに適当であり得る。照射スポットの異なる強度は、符号化されたデータ、データ・アドレス、及び／又は他の補助情報のようなデータを表わし得る。
【００３６】
幾つかの実施形態では、図８に示すシステム１８２でのように、変調電子回路１８４が光源８２に含まれていてもよい。このようにすると、光源８２から伝達される光源ビーム８８は、ディスク１０の複数の平行なトラック１２にわたって適当なデータを記録するように既に変調されている。幾つかの実施形態についての光源ビーム８８の変調は時間多重化強度変調を含むことができ、変調された信号ビーム９２のパワーが、レプリカ・ディスク１０の複数のデータ・トラック１２にわたって異なるパワー（例えば異なる強度）を有する複数の照射スポットを形成し得るようにする。
【００３７】
発明の幾つかの特徴のみを本書で図示して説明したが、当業者には多くの改変及び変形が想到されよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の真意に含まれるような全ての改変及び変形を網羅するものと理解されたい。
【符号の説明】
【００３８】
１０：ホログラム・ディスク
１２：データ・トラック
１４：スピンドル孔
１６：複製システム
１８：光源
２０：信号ビーム
２２：参照ビーム
２４：信号変調
２６：変調された信号ビーム
２８：光学系及びサーボ・システム
３０：集束した信号ビーム
３２：光学系及びサーボ・システム
３４：集束した参照ビーム
３６：検出されたビーム
３８：信号検出
４０：プロセッサ
４２：単一ビーム・アプローチ
４４：単一ビーム
４６：マスタ・ディスク
４８：反射光
５０：光学的結像系
５２：集束した反射
５４：単一参照ビーム
５６：マイクロ・ホログラム
５８：多重平行ビーム・アプローチ
６０：平行ビーム
６２：反射光
６４：集束した反射
６６：平行参照ビーム
６８：マイクロ・ホログラム
７０：光学ヘッド
７２、７４：多数のビームを伝達する光学ヘッド
８０：ホログラム複製システム
８２：平行チャネル光源
８４：レンズ
８６：二分の一波長板
８８：平行光源ビーム
９０：偏光ビーム・スプリッタ
９２：平行信号ビーム
９４：鏡
９６：シャッタ
９８：偏光ビーム・スプリッタ
１００：四分の一波長板
１０２：光学ヘッド
１０４：集束した平行信号ビーム
１０６：スピンドル
１０８：反射した平行ビーム
１１０：平行参照ビーム
１１２：偏光ビーム・スプリッタ
１１４：標本抽出器
１１６：一次元*逆反射装置
１１８：鏡
１２０：四分の一波長板
１２２：光学ヘッド
１２４：集束した平行信号ビーム
１２８：光学的構成要素
１３０：サーボ機械装置
１３２：偏光ビーム・スプリッタ
１３４：ダイクロイック
１３８：鏡
１４０：四分の一波長板
１４２：光学ヘッド
１４４：集束した平行参照ビーム
１４６：光学的構成要素
１４８：サーボ機械装置
１５０：光源
１５２：レンズ
１５４：二分の一波長板
１５６：サーボ・ビーム
１５８：鏡
１６０：偏光ビーム・スプリッタ
１６６：光学的構成要素
１６８：サーボ機械装置
１７０：カメラ
１７２：レンズ
１７４：空間光変調器
１７６：変調された平行信号ビーム
【図１】
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【図２（Ａ）】
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【図２（Ｂ）】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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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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