(57)【要約】【課題】ホログラフィ記憶システムにおいてディスクに対するトラッキング制御を向上させた技法を提供すること。【解決手段】ホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層上にデータビームを当てるステップと、ホログラフィ式データ記憶ディスクのトラッキング素子上にトラッキングビームを当てるステップと、トラッキング素子からのトラッキングビームの反射を検出するステップと、トラッキングビームを基準としてデータビームの位置を調和させるステップと、を含むホログラフィ式データ記憶ディスクのデュアルビーム検出システムを動作させるシステム及び方法である。【選択図】図４
2012514282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィ式データ記憶ディスク向けのデュアルビーム検出システムを動作させる方法であって、
第１組の光学系を通過させてデータビームをホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層に至らせるステップと、
第２組の光学系を通過させてトラッキングビームをホログラフィ式データ記憶ディスクに至らせるステップと、
前記トラッキングビームの反射を検出するステップと、
前記第１組の光学系の位置決めを前記第２組の光学系と同期させるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記トラッキングビームは第２組の光学系の中をホログラフィ式データ記憶ディスク上のトラッキング素子まで通過させている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記トラッキング素子はホログラフィ式データ記憶ディスク上に溝を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
反射トラッキングビームの検出と相応する信号をデュアルビーム検出システムのサーボ制御ループに供給するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記同期ステップはデュアルビーム検出システム内の１対のアクチュエータを同期させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記同期ステップは、データビームをデータ層上にかつトラッキングビームをトラッキング層上に集束させる第１のレンズの作動を、データ層深度選択器として機能する第２のレンズの作動と同期させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記同期ステップはデュアルビーム検出システム内の１対のレンズの動きを同期させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記同期ステップはデータ層上へのデータビームの集束をホログラフィ式データ記憶ディスクのトラッキング素子上へのトラッキングビームの集束を同期させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ホログラフィ式データ記憶ディスクのデュアルビーム検出システムを動作させる方法であって、
ホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層上にデータビームを当てるステップと、
ホログラフィ式データ記憶ディスクのトラッキング素子上にトラッキングビームを当てるステップと、
前記トラッキング素子からのトラッキングビームの反射を検出するステップと、
トラッキングビームを基準としてデータビームの位置を調和させるステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
トラッキングビームをトラッキング素子上にロックするステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記トラッキング素子はホログラフィ式データ記憶ディスクのサーボ面を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記トラッキング素子はホログラフィ式データ記憶ディスク上に溝を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記調和ステップは、トラッキングビームを基準としてデータビームの位置を固定するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
トラッキング素子上にトラッキングビームを当てる前記ステップはホログラフィ式データ記憶ディスクの１つまたは複数の方向でのブレに対応するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
トラッキングを基準としてデータビームの位置を調和させる前記ステップは、ディスク位置の確率的変化に追随するためのデュアルビーム検出システムの光取り込み素子の軸方向及び半径方向の移動を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
トラッキングを基準としてデータビームの位置を調和させる前記ステップは第１のレンズのアクチュエータを第２のレンズのアクチュエータと同期させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
トラッキングを基準としてデータビームの位置を調和させる前記ステップはトラッキングビーム用の第１のレンズアセンブリとデータビーム用の第２のレンズアセンブリとを利用するステップを含み、かつ該第１のレンズ及び第２のレンズは同じアクチュエータ上に装着されている、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記アクチュエータは、トラッキングエラー信号、集束エラー信号または傾斜エラー信号、あるいはこれらの任意の組み合わせによって駆動させている、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
トラッキングを基準としてデータビームの位置を調和させる前記ステップは分散用素子中にトラッキングビームまたはデータビームあるいはこれら両者を通過させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
トラッキングビームを基準としてデータビームの位置を調和させる前記ステップは、レンズ及び分散用素子の中にトラッキングビーム及びデータビームを通過させるステップを含み、該分散用素子はトラッキングビームの集束距離を異なるデータビームの集束距離を生じさせるように分散性を導入している、請求項９に記載の方法。
【請求項２１】
ホログラフィ式データ記憶ディスクのデュアルビーム検出システムであって、
ホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層上に当たるように第１の波長でデータビームを提供するように構成された第１の光学的励起デバイスと、
ホログラフィ式データ記憶ディスクのサーボ面に当たるように第２の波長でトラッキングビームを提供するように構成された第２の光学的励起デバイスと、
トラッキングビームを基準としてデータビームの位置を調和させるように構成された光学アセンブリと、
を備える検出システム。
【請求項２２】
前記光学アセンブリは、
ホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層にデータビームを集束させるように構成された第１のレンズと、
ホログラフィ式データ記憶ディスクのサーボ面上にトラッキングビームを集束させるように構成された第２のレンズと、
前記第１のレンズの動きを前記第２のレンズの動きと同期させるように構成されたアクチュエータ機構と、
を備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記アクチュエータ機構は第１のレンズ用の第１のアクチュエータと第２のレンズ用の第２のアクチュエータとを備えると共に、サーボ制御ループによって該第１のアクチュエータを該第２のアクチュエータと同期させている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記アクチュエータ機構は１つのアクチュエータを備え、かつ前記第１のレンズ及び第２のレンズが該アクチュエータ上に装着されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記サーボ面は溝を備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記光学アセンブリは、
ホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層上にデータビームを集束させかつホログラフィ式データ記憶ディスクのサーボ面上にトラッキングビームを集束させるように構成されている、前記第１の波長を第２の波長と異なるようにしたレンズと、
データビームまたはトラッキングビームの集束距離を変化させるように構成された分散用素子と、
を備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記分散用素子の分散特性がチューニング可能である、請求項２６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技法は全般的にはホログラフィ式データ記憶技法に関する。より具体的には本技法は、ホログラフィ式データ記憶媒体またはディスク上でのデュアルビームによる記録及び読み取りのための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ処理パワーが進歩したため、コンピュータ処理テクノロジーには、例えば民生用ビデオ、データアーカイブ、ドキュメント記憶、撮像、映画制作などの新たな利用分野が拓かれている。これらの用途によって、記憶容量を増大させたデータ記憶技法の開発に対する継続的な後押しが提供されている。さらに、記憶容量の増大は例えばゲーム用途など開発者の初期の予測を超えた先まで進んだテクノロジーの開発をも可能にしかつ促進している。
【０００３】
光学式記憶システムの記憶容量の漸進的な高まりは、データ記憶テクノロジーの開発のよい例を提供する。１９８０代初めに開発されたコンパクトディスク（すなわち、ＣＤ）フォーマットは、概ね６５０〜７００ＭＢ分のデータ、すなわち２チャンネルのオーディオプログラムの概ね７４〜８０分相当の容量を有している。これと比べて１９９０代初めに開発されたディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）フォーマットは、概ね４．７ＧＢ（単一層）または８．５ＧＢ（デュアル層）の容量を有している。ＤＶＤの記憶容量はより大きくなったので、旧来のビデオ分解能（例えば、ＰＡＬでは約７２０（ｈ）×５７６（ｖ）画素、またＮＴＳＣでは約７２０（ｈ）×４８０（ｖ）画素）において長編映画を保存するのに十分な容量である。
【０００４】
しかし、高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）（１０８０ｐでは約１９２０（ｈ）×１０８０（ｖ）画素）などより高分解能のビデオフォーマットがより一般的になってきたので、これらの分解能で記録された長編映画の保持を可能にする記憶フォーマットが望ましいものとなっている。このことが、単一層ディスクでは約２５ＧＢを、またデュアル層ディスクでは５０ＧＢを保持することが可能なＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（商標）フォーマットなどの大容量記録フォーマットの開発を促進している。ビデオ表示の分解能やその他のテクノロジーの開発が続いているため、さらにより大容量の記憶媒体がより重要となろう。記憶産業における将来的な容量要件を達成するのに十分な開発中の記憶テクノロジーの１つは、ホログラフィ式記憶に基づくものである。
【０００５】
ホログラフィ式記憶は、感光性の記憶媒体内で２つの光ビームを交差させることによって生成される３次元干渉パターンの像であるホログラムの形態をしたデータ記憶である。ページベースのホログラフィ技法とビット式ホログラフィ技法の両方が追求されている。ページベースのホログラフィデータ記憶では、ディジタル式でエンコードしたデータを包含する信号ビームが、例えば記憶媒体ボリューム内部の媒体の屈折率を変化または変調するような化学変化を生じさせるように記憶媒体ボリューム内で参照ビーム上に重ね合わせられる。この変調は、当該信号から強度と位相の両方の情報を記録する役割をする。したがって各ビットは一般に、干渉パターンの一部として保存される。このホログラムは後で、記憶媒体を参照ビームのみに曝露させることによって取り出すことが可能であり、この参照ビームは、保存されたホログラフィデータと相互作用しホログラフィ像の保存に使用した初期信号ビームに比例した再構成信号ビームを生成する。
【０００６】
ビット式ホログラフィまたはマイクロホログラフィデータ記憶ではそのすべてのビットが、２つの対向伝播する集束性の記録ビームによって生成されるのが典型的であるような１つのマイクロホログラム（すなわち、ブラッグ反射グレーティング）として書き込まれる。次いでこのデータは、記録ビームを再構成するためにマイクロホログラムから反射するような読み取りビームを用いることによって取り出される。したがってマイクロホログラフィデータ記憶は、ページ式ホログラフィ記憶と比べて目下のテクノロジーにより類似している。しかし、ＤＶＤやＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｋ（商標）フォーマットで使用し得る２つのデータ記憶層と異なり、ホログラフィ式ディスクは５０または１００のデータ記憶層を有することがあり、これによってテラバイト（ＴＢ）単位で計測し得るようなデータ記憶容量を提供することができる。さらに、ページベースのホログラフィデータ記憶に関しては、各マイクロホログラムがその信号からの位相情報を包含している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第２００８／０６８９５９  Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ホログラフィ記憶システムは従来の光学式システムと比べてはるかに大きな記憶容量を提供することができるが、該システムは複数のデータ層が存在するためトラッキング制御の不首尾の影響を受けやすいことがある。したがって、ディスクに対するトラッキング制御を向上させた技法があると有利となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、第１組の光学系を通過させてデータビームをホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層に至らせるステップと、第２組の光学系を通過させてトラッキングビームをホログラフィ式データ記憶ディスクに至らせるステップと、トラッキングビームの反射を検出するステップと、第１組の光学系の位置決めを第２組の光学系と同期させるステップと、を含んだホログラフィ式データ記憶ディスク向けのデュアルビーム検出システムを動作させる方法に関する。
【００１０】
本発明の一態様は、ホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層上にデータビームを当てるステップと、ホログラフィ式データ記憶ディスクのトラッキング素子上にトラッキングビームを当てるステップと、トラッキング素子からのトラッキングビームの反射を検出するステップと、トラッキングビームを基準としてデータビームの位置を調和させるステップと、を含んだホログラフィ式データ記憶ディスクのデュアルビーム検出システムを動作させる方法に関する。
【００１１】
本発明の一態様は、ホログラフィ式データ記憶ディスクのデュアルビーム検出システムを含む。本システムは、ホログラフィ式データ記憶ディスクのデータ層上に当てるように第１の波長でデータビームを提供するように構成された第１の光学的励起デバイスと、ホログラフィ式データ記憶ディスクのサーボ面上に当てるように第２の波長でトラッキングビームを提供するように構成された第２の光学的励起デバイスと、トラッキングビームを基準としてデータビームの位置を調和させるように構成された光学アセンブリと、を含む。
【００１２】
本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本技法の実施形態による光学ディスク読み取り機の概要図である。
【図２】本技法の実施形態による光学ディスクの上面図である。
【図３】多層式光学データ記憶媒体用の検出ヘッドの概要図である。
【図３Ａ】多層式光学データ記憶媒体用の検出ヘッドの概要図である。
【図４】本技法の一実施形態による多層式光学データ記憶媒体用の検出ヘッドの概要図である。
【図５】本技法の一実施形態による多層式光学データ記憶媒体用の検出ヘッドの概要図である。
【図６】本技法の一実施形態による多層式光学データ記憶媒体用の検出ヘッドの簡略概要図である。
【図７】本技法の一実施形態による図４に関連して検討したような同期アクチュエータを利用する図３及び３Ａの検出ヘッドの概要図である。
【図７Ａ】本技法の一実施形態による図４に関連して検討したような同期アクチュエータを利用する図３及び３Ａの検出ヘッドの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本技法は、ホログラフィ式データ記憶システム内でデータ層とトラッキング層を一致させることを目的とする。単一ビットホログラフィ式データ記憶は、データを複数の仮想データ層に記録する。マイクログレーティングのこれらの仮想層に対する初期記録は、記録ビームが媒体内の基準点に対して精細に位置決めされること並びにディスクのブレ、振動、その他に由来して起こり得る変動から全体として無関係となることによる恩恵が得られる。書き込み及び読み取りビームの位置を塊内の同じボリュームに対してリンクさせる方式は、ＣＤ−ＲやＤＶＤディスク内にある溝と同様の溝など表面レリーフ形体を使用することになる。溝付き層上に集束させた（通常は、データビームと異なる波長をもつ）トラッキングビームによって、フィードバックサーボループを介して目標及びビームのディスク上の位置をロックするのに利用可能な集束及びトラッキングエラー信号を生成することが可能である。ホログラフィ式データ記憶に関する様々な態様を検討するには、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする米国特許第７，３８８，６９５号を参照されたい。
【００１５】
ここで図面を見ると図１は、光学記憶ディスク１２からデータを読み取るために使用し得る光学読取り機システム１０である。光学式データディスク１２上に保存されたデータは、光学式データディスク１２上に読み取りビーム１６を投射する一連の光学素子１４によって読み取られる。光学素子１４によって光学式データディスク１２から反射ビーム１８が取り込まれる。光学素子１４は、励起ビームを発生させ、これらのビームを光学式データディスク１２上に集束させ、かつ光学式データディスク１２から戻されて来る反射１８を検出するように設計された任意の数の異なる素子を備えることがある。光学素子１４は、光学ドライブ電子回路パッケージ２２との結合２０を介して制御される。光学ドライブ電子回路パッケージ２２は、１つまたは複数のレーザーシステム向けの電源などのユニット、検出器からの電子信号を検出するための検出電子回路、検出した信号をディジタル信号に変換するためのアナログ対ディジタル変換器、並びに光学式データディスク１２上に保存されたビット値を検出器信号が実際にどの時点でレジスタリングするかを予測するビット予測器などの別のユニットを含むことがある。
【００１６】
光学式データディスク１２上への光学素子１４の位置決めは、光学式データディスク１２の表面の上で光学素子を前後に移動させるように構成した機械式アクチュエータ２６を有するトラッキングサーボ２４によって制御を受ける。光学ドライブ電子回路２２及びトラッキングサーボ２４は、プロセッサ２８によって制御する。本技法に従った幾つかの実施形態ではプロセッサ２８は、光学素子１４により受け取られプロセッサ２８に戻すように供給し得るサンプリング情報に基づいて光学素子１４の位置を決定可能とすることがある。光学素子１４の位置は、反射１８の増強及び／または増幅、あるいは反射１８の干渉の低減が得られるように決定されることがある。幾つかの実施形態ではそのトラッキングサーボ２４または光学ドライブ電子回路２２は、光学素子１４が受け取ったサンプリング情報に基づいて光学素子１４の位置を決定可能とさせることがある。
【００１７】
プロセッサ２８はさらに、スピンドルモータ３４にパワー３２を提供するモータ制御器３０を制御している。スピンドルモータ３４は、光学式データディスク１２の回転速度を制御するスピンドル３６に結合されている。光学素子１４が光学式データディスク１２の外部エッジからスピンドル３６に近づくように動くに連れて、光学式データディスクの回転速度をプロセッサ２８によって増大させることがある。このことは、光学式データディスク１２からのデータのデータレートを、光学素子１４が外側エッジにあるときも光学素子が内側エッジにあるときと本質的に同じに保つために実行されることがある。ディスクの最大回転速度は、毎分約５００回転（ｒｐｍ）、１０００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、５０００ｒｐｍ、１０，０００ｒｐｍ、あるいはこれを超える速度とすることがある。
【００１８】
プロセッサ２８は、ランダムアクセスメモリすなわちＲＡＭ３８及び読出し専用メモリすなわちＲＯＭ４０に接続されている。ＲＯＭ４０は、トラッキングサーボ２４、光学ドライブ電子回路２２及びモータ制御器３０のプロセッサ２８による制御を可能とさせるプログラムを包含している。さらにＲＯＭ４０は、ＲＡＭ３８（ただし、これに限らない）内に保存しておいた光学ドライブ電子回路２２からのデータのプロセッサ２８による解析を可能とさせるプログラムも包含している。本明細書でさらに詳細に検討しているように、ＲＡＭ３８内に保存されたデータに対するこうした解析には例えば、復調、デコードあるいは光学式データディスク１２からの情報を別のユニットで使用し得るようなデータストリームの形に変換するのに必要な別の機能を含むことがある。
【００１９】
光学読取り機システム１０が民生用電子デバイスなどの市販のユニットであれば、プロセッサ２８によるアクセス及びユーザによる制御を可能とさせるための制御子を有することがある。こうした制御子は、キーボード、プログラム選択スイッチその他などのパネル制御子４２の形態をとることがある。さらに、プロセッサ２８に対する制御を遠隔の受信器４４によって実行することがある。遠隔受信器４４は遠隔制御４８から制御信号４６を受け取るように構成されることがある。制御信号４６は、赤外線ビーム、音響信号または無線信号（ただし、これらに限らない）の形態をとることがある。
【００２０】
プロセッサ２８がデータストリームを生成するためにＲＡＭ３８内に保存されたデータを解析し終えた後、このデータストリームはプロセッサ２８によって他のユニットに提供されることがある。例えばデータはネットワークインタフェース５０を介してディジタルデータストリームとして、外部ネットワーク上に配置されたコンピュータその他のデバイスなどの外部のディジタルユニットに提供されることがある。別法としてプロセッサ２８は、高品位マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）あるいはＵＳＢポートなどのその他の高速インタフェース（ただし、これらに限らない）などの民生用電子回路ディジタルインタフェース５２にこのディジタルデータストリームを提供することがある。プロセッサ２８はさらに、ディジタル対アナログ信号プロセッサ５４などの別に接続したインタフェースユニットを有することがある。ディジタル対アナログ信号プロセッサ５４はプロセッサ２８に対して、テレビジョン上のアナログ入力信号に対するものや増幅システムに入力される音響信号に対するものなど別のタイプのデバイスに対する出力のためのアナログ信号を提供させることが可能である。
【００２１】
読み取り機１０は、図２に示すようなデータを包含する光学式データディスク１２の読み取りのために使用されることがある。光学式データディスク１２は、１つまたは複数のデータ記憶層が透明な保護コーティング内に埋め込まれた平坦で丸いディスクであるのが一般的である。保護コーティングは、ポリカーボネート、ポリアクリレートその他など透明なプラスチックとすることがある。ホログラフ媒体の場合では、データマークホログラムを生成するように記録光に応答して能動的に変化するようにそのディスク材料を機能させることがある。データ層は、ビット単位のホログラフィ式データ記憶で用いられるマイクロホログラムなどの光を反射し得る任意の数の表面、あるいはピット／ランドを備えた反射表面を含むことがある。光ディスク１２は、ディスクをその軸の周りに回転させ得るようにスピンドル穴５６を備えたスピンドル３６（図１参照）上に装着されている。各層上においてデータは、ディスク１２の外側エッジから内側限界までの連続した渦巻き状トラック５８内で読み取られるのが一般的であるが、円形のトラックや別の構成が用いられることもある。
【００２２】
図３及び３Ａは、例示的なデュアルビーム検出ヘッドシステム６０を表している。光源６２は、偏向ビーム分割器６６及び深度選択用光学系６８を通過する読み取りビーム６４を第１の波長で放出する。読み取りビーム６４は、ダイクロイックミラー７０で反射され、４分の１波長プレート７２及びレンズ７４を通ってディスク１２内のマイクロホログラム７６に導かれる。マイクロホログラム７６から反射されたデータビーム７８は、レンズ７８、４分の１波長プレート７２、ダイクロイックミラー７０及び深度選択用光学系６８を通って戻される。マイクロホログラム７６のデータが読み取られる場合には反射ビーム７８は次いで、偏向ビーム分割器６６、収集用光学系８０及び検出器８２を通過する。
【００２３】
さらに光源８４は、ビーム分割器８８及び深度選択用光学系９０を通過するトラッキングビーム８６を第２の波長で放出する。トラッキングビーム８６は、ダイクロイックミラー７０、４分の１波長プレート７２及びレンズ７４を通過してディスク１２に至る。図示した実施形態ではトラッキングビーム８６は、反射層、トラック、溝その他を有することがあるディスク１２で（例えば、ディスクの底部またはその近傍で）反射している。反射されたトラッキングビーム９２は、レンズ７４、４分の１波長プレート７２、ダイクロイックミラー７０、収集用光学系９０、ビーム分割器８８及び収集用光学系９４を通過して検出器９６に至る。
【００２４】
ビーム位置のトラッキングに使用される溝付き基準面を備えたボリュメトリック記憶媒体では、ビームを確実に媒体ボリューム内に位置決めするのに１層の溝付きトラッキング層で十分であるのが一般的である。しかし、複数の層の記録を可能にするためには、記録とトラッキングのビーム焦点を互いに深度を分離させるべきである。溝付き層上に集束されるとトラッキングビームは、ディスク及び表面並びに読み取られるトラックを基準としたビームの反復可能位置の維持（ディスクランアウトによる影響を受けないのが一般的）を容易にするトラッキング及び集束エラー信号を生成する。記録／読み出しビームは、記録メディア塊内の仮想データ層上に集束させるべきである。読み取り／書き込みビームのトラックからの偏差を低減するためには、トラッキングと記録／読み出しの両ビームについて同じ対物レンズを利用することが有利なスキームとなる。他方これにより、ビームのうちの少なくとも一方は未コリメートとさせることになる。
【００２５】
しかし困ったことに、対物レンズが唯一の可動部である場合は、媒体（ディスク）がその元の位置のまわりでブレるとこの２つの焦点の相対的位置が変化することがある。換言すると、ある深度（層）にビームを集束させるためのレンズと媒体間の作用距離がディスク位置と独立となるのはコリメートされたビームの場合だけであるのが一般的である。要約すると、コリメートされたビームと未コリメートのビームで使用される単一レンズによる集束用サーボでは、ランダムな（反復不可能な）軸方向ランアウト及び／または傾斜が存在すると、焦点の相対的位置が互いに対して確実に固定状態にならないことがある。ビームスポットの深度を分離するための異なる方式が有利となり得る。
【００２６】
溝付きパターンの表面を用いて対物レンズの集束及びトラッキング（軸方向及び半径方向のアクチュエータ移動）を制御することによって有利な設計では、トラッキングビーム（例えば、赤色）を溝付き表面上に集束させかつ記録／読み出しビーム（例えば、緑色／青色）を媒体塊（ディスク）内の仮想データ層上に集束させるようにこれらの焦点の深度位置を分離させるような対物レンズを設けている。単一素子の対物レンズの場合では、一方のコリメートビームだけが使用可能であるのが典型的であり、もう一方は異なる深度に集束させるように発散性／収れん性とさせるべきである（ただし、この素子が材料特性に由来してまたは設計によって分散性が極めて大きい場合を除く）。より一般的なケースでは、トラッキングとデータの両ビームを異なる発散円錐角をもつように収れん性と発散性のいずれとすることもある。
【００２７】
読み取り／書き込みビームの所望のデータ層及びトラック上への位置決めは、ディスクの表面（または、特殊なサーボ面）にある溝上にトラッキングビームをロックすることによって達成可能であり、一方読み取り／書き込みビームの位置はトラッキングビーム（したがって、ディスク）に対して固定である。ディスクが回転しておりブレ及びランアウトが発生しているときに媒体ボリューム内でデータを決定性に書き込み及び読み取りするためにはそのサーボシステムは、トラッキングビーム焦点を溝付き層のトラック上に維持し、かつ読み取り／書き込みビームをこのトラッキングビームに対して固定とすべきである。これには、ディスク位置の確率的変化に追随するような光取り込み素子（レンズ）の軸方向及び半径方向の動きが不可欠である。コリメートされたビームの場合、このことは取り込みレンズとディスクの間の距離が一定であること、すなわち取り込みレンズがディスクの動きに追随することを含意する。発散性または収れん性のビームを同じ対物レンズによって集束させると、ディスクのブレに追従するようにレンズが動き回るに連れて集束点とレンズの間の距離が変動する。
【００２８】
一実現形態においてデータビームがコリメートされておりかつ未コリメートのビームが集束に使用される場合にそのサーボループは、集束エラー信号（ＦＥＳ）をヌルにするようにレンズを移動させることによってトラッキングビームの集束点が媒体の溝付きトラッキング層上に維持されることになる。しかし対物レンズの共役面はレンズから有限の距離にあるため、ディスクとレンズの間の距離も変化することになる。このためコリメートされたデータビームによる焦点はディスクの材料に対してシフトすることがある。別の実現形態ではそのトラッキングビームは、サーボループによりトラッキングビーム焦点がトラッキング層上に維持されかつレンズとディスクの間の距離が固定に保たれるようにコリメートされる。同時に、対物レンズと静止光学系の残りとの間の距離が変化すると、データビーム焦点の深度が変動することになる。
【００２９】
本技法は、媒体塊内での固定深度への軸方向ランアウトを低減させた記録ビームの位置決めを容易にし得るようなスキームを利用する。以下で検討するが一実施形態では、２つの光学素子を搬送する２つの同期アクチュエータを利用する。別の実施形態はトラッキングとデータビームに関して、トラッキング／集束エラー信号によって駆動される同じアクチュエータ上に装着した２つの異なるレンズを利用する。さらに別の実施形態はセグメント型の光学系とフレネルタイプの光学系を利用し、系に分散性（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を導入すると共に、データとトラッキングビームの波長で目標の異なる実効集束距離を生成している。実現形態に記載した素子は両ビームに関する光行差補正の機能を担っており、静止型とすることも適応型とすることも可能である。予備光学系モデル化によって、２つの波長系（例えば、５３２ｎｍデータ及び６７０ｎｍのトラッキングビーム）、すなわち単一ビットホログラフ／３Ｄ媒体内での２色マスター／スレーブトラッキングに関して比較的容易に実現可能であることが分かる。
【００３０】
図４は、第１のレンズ１１６及び第２のレンズ１１８用の同期式アクチュエータ１１２及び１１４を有するデュアルビーム検出システム１１０を表している。この第２のレンズ１１８、ダイクロイックビーム分割器１２２及び第１のレンズ１１６を通過してデータビーム１２０がディスク１２内のデータ層（１２６）に至る。ビーム分割器１２２及び第１のレンズ１１６を通過してトラッキングビーム１２４がディスク１２内のトラッキング溝付き層に至る。もちろん、システム１１０内に追加の光学系を含むこともある。データビーム１２０とトラッキングビーム１２４は波長が異なるのが典型的である。図示した実施形態では、レンズ１１６及び１１８の対の移動をディスク１２と同期させることがある。この例では、ビーム１２０と１２４の両方を最初にコリメートした状態で使用することが可能である。第１のレンズ１１６は、ビーム１２０と１２４により共有されている対物レンズである。
【００３１】
トラッキングビーム１２０は、ディスクのトラッキング溝付き層上に集束させかつここから反射させている。集束及びトラッキングエラー信号は、溝付き表面から反射されたトラッキングビームを用いて生成され、ディスク１２のブレを補償するように第１のレンズ１１６の位置を調整するサーボに供給されることがある。データビーム１２４は、ディスク１２内の異なる深度（この例では、レンズ１１６のより近く）で収集を受けるために、第２のレンズ１１８を通過してダイクロイックビーム分割器１２２に至ると共に、収れん性の線束となって第１のレンズ１１６に入る。ビームのうちの一方（この例では、データビーム１２４）はレンズ１１６と１１８の両方を通過して入り、またもう一方のビーム（例えば、トラッキングビーム１２０）は２つのレンズ１１６と１１８の間で（ダイクロイックビーム分割器１２２その他を介して）系に入り典型的には対物レンズ１１６のみを通過する。したがって、２つのビーム１２０及び１２４の焦点が異なる深度にあると有利である。しかしディスク１２が回転してブレが生じると、基準ビームの深度に対するデータビーム焦点の深度が変動することがある。このために、読み取り中のデータ層１２６内のマイクロホログラム７６からの集束データビーム１２４の（深度方向または横方向での）偏差を生じることになる。この偏差は、第２のレンズ１１８を動かして（適正なスケール変換によって）第１のレンズ１１６の動きに追随することによって補償することが可能である。
【００３２】
以上のことに鑑みて、未コリメートのビームを包含した光学系の同期した動きによってディスクの動きが「脱結合」される。第１レンズ１１６と第２のレンズ１１８の両方がトラッキングビーム１２０及びデータビーム１２４に対する光行差補償用の光学系の役割をすることがある。第２のレンズ１１８並びに可能な追加的な適応用光学素子に、ディスク１２内の異なるデータ層１２６に対処するための作用深度選択器の役割をさせることもある。ここでは一例としてビーム深度補償のみを使用したが、データビームとトラッキングビームの集束位置間の対応する偏差を補償するために半径方向及び／または接線方向における同様のランアウト補償を実現させることもある。
【００３３】
別の実施形態による図５は、２つのレンズ１４２及び１４４を単一アクチュエータ１４６内に組み入れて有するデュアルビーム検出システム１４０を表している。システム１４０は、トラッキングビーム１４８とデータビーム１５０の両方のためのコリメート動作を容易にさせている。この例では、離散レンズやレンズアセンブリの対１４２と１４４をそれぞれトラッキングビーム１４８とデータ（読み取り／書き込み）ビーム１５０の波長／深度向けに設計することがあり、この場合もレンズ１４２及び１４４は共通のアクチュエータ１４６上に装着させている。図示した実施形態では、トラッキングビーム１４８はレンズ１４２を通過してディスク１２上のガイド溝に至る。データビーム１５０はレンズアセンブリ１４４を通過してディスク１２のデータ層１２６に至る。データビーム１５０の集束に利用されるレンズアセンブリ１４４は、参照番号１５２で示した調節可能な任意の集束長を有し、これにより異なるデータ層１２６がアクセス可能となるように設計されることがある。もちろん一般に、例えば光行差を静的または動的に補償するような追加の光学系を含めることがある。ディスク１２が回転して望ましくないブレが生じるとアクチュエータ１４６は、データビーム１５０によるデータ層及びビットに対する正確なアクセスを容易にする基準溝に正確に追随するようにトラッキングとデータの両光学系（１４２と１４４）に関する位置を同じ方式で調整する。アクチュエータの可動部に対して、追加のディスク傾斜検出及びフィードバックを適用することも可能である。
【００３４】
さらに別の実施形態として図６は、分散用素子１６２を有するデュアルビーム検出システム１６０を表している。この例では分散用素子１６２（例えば、色素分布プロフィールを有する色素ドープしたプレート）は、ある波長のビームの集束距離を波長の異なる別のビームに大きな影響を及ぼすことなく変更するように構成されている。単一素子１６２は、フレネル位相プレートなどの構造型設計のため、あるいはビームのうちの一方１６４または１６６に対して透明であるが互いに共振性に相互作用する不均一分布の色素または液晶などの分散用素子のために、大きな分散性を示すことがある。図示した実施形態ではトラッキングビーム１６４は、分散用素子１６２及びレンズ１６８を通過してディスク１２上のトラッキングまたはガイド素子に至る。データビーム１６６はビーム分割器１７０から反射され、分散用素子１６２及びレンズ１６８を通過してディスク１２上のデータ層１２６に至る。アクチュエータ１７２はシステム１６０の位置決めを容易にする。
【００３５】
全体として分散用素子１６２は、トラッキングビーム１６４（例えば、赤色波長）対データビーム１６６（例えば、緑色または青色波長）に関して極めて異なる屈折率を提供することがある。実際に素子１６２は、大きな色調分離を提供することができる。記載した分散特性をレンズ１６８に組み入れることがある。さらに分散用素子の分散特性は、エレクトロクロミック効果を介するなどによりチューニング可能とし得る。最後に、図６のこの例もまた、例えば図４に関連して言及したものと同様な追加的な光学系及びアクチュエータを含むことがある。こうした追加の光学系は例えば、異なるデータ層の選択並びにデータビームとトラッキングビームの間の残留ランアウト差の補償を容易にすることがある。
【００３６】
図７及び７Ａは、図３及び３Ａの検出ヘッドが図４に関連して検討したような同期アクチュエータを利用しているところを表している。同期アクチュエータ１８２及び１８４を有するデュアルビーム検出システム１８０を表している。制御スキームのブロック図も図示している。この例では反射されたトラッキングビーム９２を読み取る検出器９６は、トラッキングエラー、集束エラー及び傾斜エラーに関する信号を制御器１８６に供給する。制御器１８６は、対物アクチュエータドライバ１８８に対して、またさらには深度／傾斜補正信号発生器１９０に対して制御信号を提供する。対物アクチュエータドライバ１８８はアクチュエータ１８２を制御しており、また深度／傾斜補正信号発生器１９０はアクチュエータ１８４を制御している。共有される対物レンズ７４は、図６に関連して記載したような分散性ビーム分離を組み入れることがある。
【００３７】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって添付の特許請求の範囲が、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  光学読取り機システム
１２  光学記憶ディスク
１４  光学素子
１６  読み取りビーム
１８  反射ビーム
２０  結合
２２  光学ドライブ電子回路パッケージ
２４  トラッキングサーボ
２６  機械式アクチュエータ
２８  プロセッサ
３０  モータ制御器
３４  スピンドルモータ
３６  スピンドル
３８  ランダムアクセスメモリ
４０  読出し専用メモリ
４２  パネル制御子
４４  遠隔受信器
４６  制御信号
４８  遠隔制御
５０  ネットワークインタフェース
５２  民生用電子回路ディジタルインタフェース
５４  ディジタル対アナログ信号プロセッサ
５６  スピンドル穴
５８  連続渦巻き状トラック
６０  デュアルビーム検出ヘッドシステム
６２  光源
６４  読み取りビーム
６６  偏向ビーム分割器
６８  深度選択用光学系
７０  ダイクロイックミラー
７２  ４分１の波長プレート
７４  レンズ
７６  マイクロホログラム
７８  反射ビーム
８０  収集用光学系
８２  検出器
８４  光源
８６  トラッキングビーム
８８  ビーム分割器
９０  深度選択用光学系
９２  反射トラッキングビーム
９４  収集用光学系
９６  検出器
１１０  デュアルビーム検出システム
１１２  同期式アクチュエータ
１１４  同期式アクチュエータ
１１６  第１のレンズ
１１８  第２のレンズ
１２０  データビーム
１２２  ダイクロイックビーム分割器
１２４  トラッキングビーム
１２６  データ層
１４０  デュアルビーム検出システム
１４２  レンズ
１４４  レンズ
１４６  単一アクチュエータ
１４８  トラッキングビーム
１５０  データビーム
１５２  集束長
１６０  デュアルビーム検出システム
１６２  分散用素子
１６４  トラッキングビーム
１６６  データビーム
１６８  レンズ
１７０  ビーム分割器
１７２  アクチュエータ
１８０  デュアルビーム検出システム
１８２  同期アクチュエータ
１８４  同期アクチュエータ
１８６  制御器
１８８  アクチュエータドライバ
１９０  深度／傾斜補正信号発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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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７Ａ】
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【国際調査報告】
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