ホログラフィック複製システムの複数スポットの位置合わせのためのサーボシステム
【課題】複数の逆伝搬光ビームを用いた、ホログラフィックディスクの複数のデータトラックへのマイクロホログラムの記録を制御する方法及びシステムを提供する。
【解決手段】ホログラフィックディスクが不完全であるか、又は記録過程中にディスクが移動すると、信号ビームがターゲットデータトラックからずれることがある。実施形態によっては、トラッキングビームをディスクの基準層に導く。基準層のターゲット溝からの基準ビームのずれは、トラッキング誤差を示すことがある。検出器で、トラッキングビームの反射を検出し、検出されたトラッキング誤差に応答して誤差信号を生成することが可能である。サーボ機械素子で、逆伝搬光ビームを発する１つ以上の光学素子を作動させる（例えば、半径方向、接線方向、又は軸方向へ平行移動、回転、及び／又は傾斜させる）ことにより、トラッキング誤差を補償することができる。
【解決手段】ホログラフィックディスクが不完全であるか、又は記録過程中にディスクが移動すると、信号ビームがターゲットデータトラックからずれることがある。実施形態によっては、トラッキングビームをディスクの基準層に導く。基準層のターゲット溝からの基準ビームのずれは、トラッキング誤差を示すことがある。検出器で、トラッキングビームの反射を検出し、検出されたトラッキング誤差に応答して誤差信号を生成することが可能である。サーボ機械素子で、逆伝搬光ビームを発する１つ以上の光学素子を作動させる（例えば、半径方向、接線方向、又は軸方向へ平行移動、回転、及び／又は傾斜させる）ことにより、トラッキング誤差を補償することができる。
【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。本発明の技術は、特に、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年代初頭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年代初頭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要求の増加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生じ、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により、より狭い間隔での層収束マイクロホログラム記録が可能になり、従来の光システムよりも格段に大きな記憶容量を備えることが可能である。しかし、ビット単位のホログラフィックシステムの帯域幅は、単一通信チャネルの転送レートと、ホログラフィック記憶ディスクの回転速度とによって制限される。例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ（商標）システムの１２ｘ ＢＤレートでの典型的なディスク回転速度では、単一チャネル転送が約４３０メガビット毎秒で行われる。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は、約５００秒である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７４５３６１１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
ビット単位のマイクロホログラフィックシステムの転送レートを増やす技術があれば、有利であろう。
【０００８】
本発明の技術の一実施形態は、ホログラフィックディスクにデータを記録する方法を提供する。本方法は、第１の光学素子群からホログラフィックディスクの第１の側に向かう複数の信号ビームを発するステップと、第２の光学素子群からホログラフィックディスクの第２の側に向かう複数の基準ビームを発するステップと、複数の信号ビームのスポットがホログラフィックディスクのターゲット層にある複数のターゲットデータトラックに整合しているかどうかを判定するステップと、を含む。本方法は更に、ホログラフィックディスクの記録中に複数の照射スポットを形成するように、複数の基準ビーム中の各基準ビームが、複数の信号ビーム中の対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定するステップと、複数の照射スポットが複数のターゲットデータトラックに整合していないと判定された場合に、第１の光学素子群及び第２の光学素子群のうちの一方又は両方を調節するステップと、を含む。
【０００９】
別の実施形態は、ホログラフィック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。本システムは、２つの光学系を含む。第１の光学系は、ホログラフィックディスクの第１の側から、複数のターゲットデータ層で複数の信号ビームを収束させるように構成されている。第１の光学系は更に、第１の光学系の第１の光学素子群を作動させて、複数の信号ビームのそれぞれを複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックと位置合わせするように構成された第１のサーボ機械素子群と結合されている。第２の光学系は、ホログラフィックディスクの第２の側（反対側）から、複数の基準ビームをターゲットデータ層に向けて伝送するように構成されている。第２の光学系は、１つ以上のターゲットデータ層の複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックに干渉パターンが形成されるように、複数の基準ビームのそれぞれを、複数の信号ビームのそれぞれの信号ビームと位置合わせするように作動されるべく構成された第２の光学素子群を含む。
【００１０】
別の実施形態は、ホログラフィックディスクを事前フォーマットするシステムを提供する。本システムは、ホログラフィックディスクの複数のデータトラックに複数の信号ビームを当てるように構成され、且つ、ホログラフィックディスクの基準層にある、複数のデータトラックに対応するターゲット溝にトラッキングビームを当てるように構成された、第１の光学ヘッドを含む。本システムは更に、複数のデータトラックに複数の基準ビームを当てることにより、複数の信号ビームと複数の基準ビームとをデータ層内で干渉させて、複数の照射スポットを含む干渉パターンを形成するように構成された、第２の光学ヘッドを含む。トラッキングビームの、ホログラフィックディスクからの反射を検出するように構成され、且つ、トラッキングビームのこの反射が、トラッキングビームがターゲット溝で収束していないことを示している場合に、第１の誤差信号群を発するように構成されたトラッキング検出器を含む。本システムは更に、複数の信号ビームの伝送又は複数の基準ビームの伝送のうちの一方又は両方を検出するように構成され、且つ、複数の基準ビームが複数の信号ビームのそれぞれの信号ビームに整合していない場合に、第２の誤差信号群を発するように構成された、第２の検出器群を含む。更に、本システムは、第１の光学ヘッド及び第２の光学ヘッドと結合され、トラッキング検出器及び第２の検出器群のうちの一方又は両方から誤差信号群を受信するように構成され、且つ、誤差信号群に対する応答として、第１の光学ヘッド及び第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させるように構成された、１つ以上のサーボ機械素子を含む。
【００１１】
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】
【００１２】
【図１】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２Ａ】実施形態による、マイクロホログラフィック複製システムのブロック図である。
【図２Ｂ】実施形態による、マイクロホログラフィック複製システムのブロック図である。
【図３Ａ】実施形態による、単一ビームによる複製技術と複数並列ビームによる複製技術とを比較した概略図である。
【図３Ｂ】実施形態による、単一ビームによる複製技術と複数並列ビームによる複製技術とを比較した概略図である。
【図４】実施形態による、ホログラフィックディスクの複数のトラックに並列記録を行うマルチヘッドシステムの概略図である。
【図５】実施形態による、複数のビームを伝送してホログラフィックディスクの複数のトラックに並列記録を行う単一ヘッドの概略図である。
【図６】実施形態による、ホログラフィックディスクの複数のデータ層、複数のデータトラック、及び基準層を表す概略図である。
【図７】実施形態による、ホログラフィックディスクに入射する複数の信号ビーム、複数の逆伝搬基準ビーム、及びトラッキングビームの概略側面図である。
【図８】実施形態による、ホログラフィックディスクの、エンコード済みマークが付いたトラックを有する並列データトラックの半径方向を示す図である。
【図９Ａ】実施形態による、ホログラフィックディスクのデータトラック及び照射スポットアレイの半径方向を示す図である。
【図９Ｂ】実施形態による、ホログラフィックディスクのデータトラック及び照射スポットアレイの半径方向を示す図である。
【図１０】実施形態に従って補償可能な、数種類のディスクの不完全性を示す概略側面図である。
【図１１】実施形態による、ホログラフィックディスクに形成される照射スポットに対するディスクの傾斜の影響を表すグラフである。
【図１２】実施形態による、ホログラフィック記録システムの概略図である。
【図１３】実施形態による、ホログラフィック記録システムにおいて検出される強度分布を示す図である。
【図１４】実施形態による、ホログラフィック記録システムの傾斜制御システムの概略図である。
【図１５】実施形態による、ホログラフィック記録システムで使用可能な半径方向及び接線方向の傾斜作動を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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る記録を伴う。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あるが、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。実施形態によっては、データ層は、ディスク１０に当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可能である。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よく、或いは、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の範囲であってよく、間隔が約０．５μｍから２５０μｍの範囲であってよい。
【００１５】
マイクロホログラムの形式のデータは、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トラック、又は他の構成を用いることも可能である。この、ディスクの情報領域は、様々な機能領域を更に含むことが可能であり、例えば、図８で詳細に示すように、リードイン領域、ユーザデータ領域、及びリードアウト領域を含むことが可能である。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を、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、記録系光学素子、及び／又は読み出し系光学素子を、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、光学系が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。
【００１６】
図２Ａ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を含んでおり、光源１８は信号ビーム２０と基準ビーム２２とに分けられる。後述するように、実施形態によっては、光源１８（単一光源であっても、複数のシングル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放射して、ディスク１０の平行トラック１２に記録させる。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とに分けられる。信号ビーム２０は、データに従って変調されて（ブロック２４）ディスク１０に記録される。実施形態によっては、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、光学サーボ機械系２８を通過する。光学サーボ機械系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、光学サーボ機械系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。
【００１７】
基準信号ビーム２２も、光学サーボ機械系３２を通過する。光学サーボ機械系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。実施形態によっては、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、検出器で受信して信号検出３８を行う。
【００１８】
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。光学サーボ機械系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過程の間は、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。
【００１９】
このような光学サーボ機械素子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た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ことが可能である。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／又は消去することが可能である。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することが可能である。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、データを記録することが可能である。
【００２０】
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減らすことが可能であるが、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、単一チャネシステムルの転送レートが、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当たりの記録時間は、約５００秒である。
【００２１】
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の記録時間を短縮することが可能である。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を照射することが可能である。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むことが可能である。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することも可能である。更に、実施形態によっては、データ層面に比べ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、所望の寸法に制限すること、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。
【００２２】
更に、図２Ｂ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可能である。この実施形態の更なる詳細については、図８に関して後述する。
【００２３】
図３Ａ及び３Ｂの概略図は、複数のマイクロホログラムを並列記録するための２つの異なる方式を比較したものである。図３Ａは、単一ビーム方式４２を用いた広視野照射を示しており、単一ビーム４４を用いて、マスタディスク４６の（例えば、複数のデータトラック１２に跨る）比較的広い領域を照射している。マスタディスク４６は、複製ディスク１０に複製されるデータを収容しており、単一ビーム４４が複数のデータトラック１２に跨ることにより、複数のデータトラック１２にあるデータを同時に複製することが可能である。マスタディスク４６を透過した信号ビーム４８（又は、システム設計によっては、反射した信号ビーム）は、図３Ａにおいてレンズとして表されている光学結像系５０を透過する。光学結像系５０は、信号ビーム４８を収束させ、その収束ビーム５２を複製ディスク１０に向かわせる。更に、単一広視野基準ビーム５４を複製ディスク１０の反対側に向けて、収束信号ビーム５２と基準ビーム５４とが逆伝搬及び干渉してホログラムパターン５６を形成するようにする。複製ディスク１０は、垂直線Ｌ0、Ｌ1、及びＬ2で表される複数のデータ層７６を有する。
【００２４】
しかし、通常は、単一ビーム４４及び５４の照射の視野を広げると、複製ディスク１０中の記録済みホログラムの深さ方向の広がりが増えることになる。深さ方向の広がり特性が増えることは、ホログラムの寸法が大きくなることを意味し、この場合、ホログラムの寸法は、（単一ビーム４４及び５４の方向に）ディスク１０のより大きな厚みに跨って大きくなる場合があり、且つ、複数の層に跨って大きくなる場合がある。例えば、単一ビーム４４及び５４を両方とも層Ｌ1に向けることが可能であるが、このようなページベースの広視野照射系に典型的に使用される線形材料は、広視野照射に比較的敏感である可能性があり、隣接層Ｌ0及びＬ2の材料も単一ビーム４４及び５４の作用を受ける可能性がある。したがって、ホログラム記録における深さ方向の広がりの増加によって、ホログラフィックディスク１０のデータ容量が制限されたり、減少したりする可能性がある。これは、１つのホログラフィックパターンの記録に複数のデータ層が必要になる場合があるからである。
【００２５】
本発明の技術の一実施形態を、複数平行ビーム方式５８において提供する。単一ビーム方式４２の場合は、単一ビームで比較的広視野を照射するが、複数ビーム方式５８の場合は、それと異なり、ホログラフィックディスク１０に複数の逆伝搬ビームを当てる。一実施形態では、複数の信号ビーム６０をマスタディスク４６に向ける。各ビームは１つのトラック１２で収束し、マスタディスク４６からの透過物６２（又は、システム設計によっては、反射物）は、図３Ｂにおいてレンズとして表されている光学結像系５０を透過する。光学結像系５０は、透過物６２を複製ディスク１０に結像させる。
【００２６】
更に、複製の基準ビーム６６を、ディスク１０の反対側に向ける。実施形態によっては、基準ビーム６６と信号ビーム６０とを、共通の平行チャネル光源１８から分け（図２Ａ及び２Ｂ）、実施形態によっては、複数の基準ビーム６６（と、これに伴って、複数の信号ビーム６０）を、複数の異なるシングルモード偏光光源から送出する。更に別の実施形態では、複数の信号ビーム及び複数の基準ビームを両方とも変調する。平行基準ビーム６６及び信号ビーム６４は、逆伝搬及び干渉して、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。この干渉パターンは、非照射領域によって分離された複数の照射スポットを含む（例えば、各スポットは、平行ビームチャネル中の一対の逆伝搬ビームの干渉に対応する）。各干渉スポットは、データ層Ｌ1にマイクロホログラム６８を形成する。（単一ビーム方式４２において広い領域が照射されるのと異なり）データ層Ｌ1のデータ層面のうち、照射されるのは、データ層面全体の面積に比べて、ごく僅かの部分であるため、照射パターン内の各ビームスポット（又はマイクロホログラム６８）は、比較的データ層Ｌ1内のみに収束することが可能であり、これによって、ディスク１０のデータ容量を潜在的に増やすことが可能である。
【００２７】
実施形態によっては、複数の平行ビームを用いて並列マイクロホログラム記録を行う場合に、図４に示すような複数の光学ヘッドを利用可能である。光学ヘッド７０は、単一ビームを発することが可能であり、複製システム１６（例えば、図２Ａ）内の複数の光学ヘッド７０を、それぞれがディスク１０のデータトラック１２にビーム６０を当てるように配置して、複数のビーム６０が複数のトラック１２を並列照射するようにすることが可能である。実施形態によっては、各光学ヘッドが、ビーム６０をトラック１２で収束させるように構成された個別の光学素子を有する。更に、ディスク１０に反対方向からビームを当てるように追加の光学ヘッド群を構成して、各光学ヘッド７０から発せられた平行ビーム６０が逆伝搬してディスク１０の１つの層のデータトラック１２で干渉するようにすることが可能である。
【００２８】
図５に示した別の実施形態では、複数の平行ビームを用いて並列マイクロホログラム記録を行う場合に、一群の光学素子から複数の光ビーム６０を平行伝送する光ヘッド７２が利用可能である。一実施形態では、単一光学ヘッド７２から複数の信号ビーム６０を、光ビーム伝送に適した個別ファイバの束を通して伝送して、各ビームが、光学ヘッド７２からディスク１０の複数トラック１２に伝送される際に各ビームが離散的であるようにすることが可能である。逆伝搬平行信号ビーム６０は、ディスク１０の反対側にある別の光学ヘッド７４から逆伝搬ビーム６６を伝送することにより、又は、（図２Ａ及び２Ｂに関して説明したように）複数のビームを複数の信号ビーム６０と複数の基準ビーム６６とに分けることにより、達成可能である。
【００２９】
ホログラフィックディスク１０における並列事前記録及び／又は並列データ記録の技術は、記録過程全体を通して、ディスク１０のデータトラック１２を事前フォーマットするにあたり、データ層７６に向けられた複数の照射スポットのそれぞれが位置合わせされるように、ホログラフィック記録システムを構成することを含む。データトラックのピッチは、ＣＤディスクの場合は約１．６μｍ、ＤＶＤの場合は約０．７４μｍ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（商標）の場合は約０．３μｍであるため、複数のデータトラック１２に跨る複数の照射スポットが正確であるように制御するための十分な精度が得られている。
【００３０】
１つ以上の実施形態では、収束及び位置合わせの技術を用いて、照射スポットを、適切なデータトラック１２及び／又はデータ層７６に対して保持することが可能である。実施形態によっては、図６に示すように、各ディスク１０が、各層７６のデータトラック１２の位置に対応する螺旋溝を有する１つ以上の基準層７８を含む。これらの溝は更に、固定周波数の、又は変調されたウォブルのような、エンコードされた特徴又は変調マークを含むことが可能である。これらのエンコードされた特徴又は変調マークは、データトラックのアドレス情報を与えたり、ディスク回転速度を測定してディスクスピンドル速度を制御するためのマークとして機能したりする。図７に示すように、記録過程において、トラッキングビーム８６を、複数の信号ビーム８４とともにディスク１０に向けることが可能である。複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２を、データ焦平面８８に沿って収束させて照射スポット６８を形成することが可能になる。データ焦平面８８は、例えば、１つ以上のデータ層７６である。トラッキングビーム８６は、基準層７８に対応するトラッキング焦平面９０で収束させる。例えば、実施形態によっては、複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２によって記録が行われている複数のトラック１２のうちの中央データトラック１２に対応する、基準層７８のターゲット溝に、トラッキングビーム８６を収束させることが可能である。別の実施形態では、トラッキングビーム８６に複数のビームを含めることも可能であり、信号ビーム８４及び基準ビーム９２によって記録が行われている複数のデータトラック１２に対応する、基準層７８の複数の溝に、トラッキングビーム８６を収束させることが可能である。
【００３１】
照射スポットを、適切なデータトラック１２及び／又はデータ層７６に対して保持する別の実施形態では、図８に示すように、エンコードされた位置合わせトラックを含めることが可能である。実施形態によっては、複製ディスク１０は、各データ層７６において、エンコードされた位置合わせトラック９４を、他のデータトラック１２と平行に含む。エンコードされた位置合わせトラック９４には、各エンコードされた位置合わせトラック９４を囲むデータトラック１２を識別するデータ及び／又は他の変調マーク（ウォブル等）がエンコードされている。ディスク１２の情報領域は更に、１つ以上の機能領域を含むことが可能であり、例えば、リードイン領域、ユーザデータ、及び／又はリードアウト領域を含む。例えば、図８に示すように、点線の輪郭で示したリードイン領域９３及びリードアウト領域９５は、初期化過程において信号ビーム及び基準ビームとターゲットデータ層７６の複数のターゲットデータトラック１２とを位置合わせするために用いる特徴及び情報を含むことが可能である。このような特徴は、例えば、基準層７８にある１つ以上の溝であってよい。初期化過程は、複数の信号ビーム８４を、基準層７８で収束させることと、基準層７８にある２つ以上のターゲット溝からの、複数の信号ビーム８４の反射又は透過を解析することと、を含んでよい。
【００３２】
実施形態によっては、各エンコードされた位置合わせトラック９４を、そのエンコードされた位置合わせトラック９４のいずれかの側にあるデータトラック１２に対応させることが可能である。他の実施形態では、データトラック１２及びエンコードされた位置合わせトラック９４の様々な構成をデータ層７６に含めることが可能である。例えば、様々な実施形態において、各位置合わせトラック９４を、いずれかの側にある２つ以上のデータトラック１２、又は一方の側にある１つ以上のデータトラック１２等に対応させることが可能である。更に別の実施形態では、位置合わせトラック９４は、変調されたデータトラックであってよい。各エンコードされた位置合わせトラック９４により、ディスク１０の各層７６にある１つ以上のデータトラック１２を識別することが可能であるため、複数のビームの１つと、エンコードされた位置合わせトラック９４とを位置合わせすることにより、他のビームと、エンコードされた位置合わせトラック９４に対応するデータトラック１２とが位置合わせされることになる。例えば、１つ以上のビームを、データ層の、複数のデータトラック１２及び少なくとも１つのエンコードされた位置合わせトラック９４を含む複数のトラックに当てることが可能である。エンコードされた位置合わせトラック９４に対するビームの反射を検出器で検出することが可能であり、１つのビームと、エンコードされた位置合わせトラック９４とが正確に位置合わせされていれば、複数のビームと、エンコードされた位置合わせトラック９４に対応する複数のデータトラック１２とが正確に位置合わせされることになる。したがって、エンコードされたアライメントトラック９４を含むディスク１０の構成により、複製過程におけるビームのトラッキング及び／又は位置合わせが可能になる。
【００３３】
更に、実施形態によっては、図９Ａに示すように、隣接する平行信号ビーム又は平行基準ビーム同士の間隔を、記録中の隣接するデータトラック１２のピッチに従って維持することにより、複数の照射スポットを、複数のターゲットデータトラック１２において、半径方向に位置合わせすることが可能である。実施形態によっては、複数のターゲットデータトラック１２において複数の照射スポット９６の位置合わせを維持することは、複数の信号ビーム同士及び基準ビーム同士の間隔を調節することを含むことが可能である。他の実施形態では、図９Ｂに示すように、複数の信号ビーム同士及び基準ビーム同士の間隔を固定することが可能である。固定されたビーム同士の間隔がデータトラック１２のピッチより大きい場合は、複数の信号ビーム及び／又は複数の基準ビームの配列を傾斜させて、複数のターゲットデータトラックに対する照射スポットの位置合わせを維持することが可能である。より具体的には、照射スポット配列９８（例えば、複数の照射スポットで形成された線）の方向が、ディスクの半径方向１００に対して角度θをなすようにする。この角度θは、焦点位置がディスクの中心から端部へ（又は端部から中心へ）動くにつれて変化する。複数の照射スポットの方向の変化は、複数のターゲットデータトラックに対する複数の照射スポットの位置合わせが維持されるように光学サーボ系を調節することにより、達成可能であり、これについては更なる詳細を後述する。
【００３４】
収束及び位置合わせの技術には、作動技術及びサーボ機械技術が含まれる。サーボ機械技術により、ディスクの不完全性に起因するマイクロホログラム記録の不正確さを減らすことが可能である。図１０に示すように、ホログラフィックディスク１０には、不完全性が幾つか含まれる場合があり、これによって、マイクロホログラム記録過程での精度が低下する場合がある。例えば、ディスク１０の表面が平坦でないために、ビームがディスク１０に正確に当たらない場合がある。
【００３５】
更に、不正確になり得る原因として、例えば、ディスク１０が本来の位置１０２に対して傾斜している場合や、ディスク１０自体が欠陥品である場合も考えられる。例えば、ディスク１０の上面と底面が平行でない場合や、ディスク１０が本来のディスク１０より厚い場合があり、それによって、ディスク１０を記録システムのスピンドルに装着した際に、ディスク１０の位置、又はディスク１０の層７６の位置が、本来の位置１０２からずれる場合がある。更に、ディスク１０が反っている場合がある。即ち、ディスク１０が本来の位置１０２に対して湾曲した形状になっている場合がある。このような不正確な位置決めや不完全性が、マイクロホログラム記録の誤差の原因になる場合がある。
【００３６】
例えば、図１１に示すグラフ１０４は、ディスク１０のデータ層７６及びデータトラック１２の本来の位置と実際の位置とを比較したものである。グラフ１０４のｘ軸及びｙ軸は、ディスク１０の照射領域の半径方向及び軸方向の距離（マイクロメートル単位）を、それぞれ示している。照射領域の半径方向の中心をｘ＝０μｍとしており、ディスクの上面及び底面が、本来、ｙ＝０μｍからｙ＝−１２００μｍまでにかけてあるとしている。ｙ＝０μｍのところに示しているように、ディスク１０の上面１０８が、ディスク１０の上面の本来の位置１０６に対して傾斜している。この傾斜は、ディスクの不完全性によるものか、ホログラフィック記録システム１６（図１）に対するディスクの傾斜によるものと考えられる。この傾斜を補償する調節を行わない場合、データ焦平面８８に不正確な照射スポットが形成される可能性がある。例えば、矢印１１０は、データ焦平面８８に沿った本来の照射スポットを表している。これらのスポットは、ディスク１０の上面１０６から約−６００〜ー６０２μｍの範囲に広がる。ディスク１０の傾斜に起因して、実際の照射スポット１１２は、本来の照射スポット１１０から軸方向にも半径方向にもずれており、結果として、ディスクの傾斜又は不完全性の深刻度に応じて、正しくないトラック１２や正しくない層に照射スポットが形成される可能性がある。このように照射スポットがずれて形成されると、ディスク１０にマイクロホログラムが不正確に事前フォーマット又は事前記録されてしまう可能性がある。
【００３７】
事前記録の不正確さを低減するために、１つ以上の実施形態のホログラフィック記憶システム１０では、サーボ機械素子群を用いた傾斜作動により、ディスク１０の動き、不正確な位置決め、及び／又は不完全性を補償する。図１２は、複数の逆伝搬ビーム８４及び９２を用いて複数のデータトラック１２への記録を行うマイクロホログラム記録のためのホログラフィック複製システム１１４の一実施形態を示す概略図である。このような作動は、例えば、様々な光学素子を軸方向、接線方向、及び／又は半径方向に傾斜させることや、それらの光学素子をディスク１０に近づけたり、ディスク１０から遠ざけたりすることを含む。実施形態によっては、サーボ機械素子群は、光学素子群を最大自由度５（例えば、軸方向、接線方向、及び／又は半径方向の軸に沿う平行移動や、それらの軸を中心とする回転及び／又は傾斜）で移動させるように構成可能であり、更に、光学素子群を２以上の自由度で同時に作動するように構成可能である。１つ以上の実施形態では、光学素子群の作動は、レンズ、ガルボミラー等の１つ以上の光学素子を傾斜、回転、及び／又は平行移動させることを意味する。
【００３８】
複製システム１１４は、複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２をホログラフィックディスク１０に当てて干渉させ、ディスク１０上に照射スポットを形成する。ディスク１０上に形成された照射スポットは、ディスク１０の複数のトラック１２に書き込まれているマイクロホログラムの位置に対応する。例えば、一実施形態では、光源から変調回路１１６に複数のソースビームが伝送され、変調回路１１６は、それらの複数のソースビームを直接変調するか、間接的に変調して、ディスク１０に記録される複数の信号ビーム８４を発するように構成されている。別の実施形態では、ソース光を、マスタディスク上の変調マークを透過させるか、変調マークから反射させることにより、複数の信号ビーム及び／又は複数の基準ビームを発する。更に別の実施形態では、空間光変調器を用いて、複数の信号ビーム及び／又は複数の基準ビームを発する。
【００３９】
複数の信号ビーム８４は、ディスク１０のデータ面で収束する前に、第１の光学系８０を通過する。第１の光学系８０は、レンズ又はフィルタ等の光学素子を含んでおり、更に、第１の光学系８０を通してディスク１０に発せられた複数のソースビーム８６が、ディスク１０の所望のトラック１２及び所望のデータ面で収束して（逆伝搬ビーム９２と干渉することによって）照射スポットを形成するように、第１の光学系８０の様々な光学素子の動きを制御するように構成されたサーボ機械素子群を含む。
【００４０】
実施形態によっては、ホログラフィック記録システム１１４は、複数のデータトラック１２にマイクロホログラムを記録する際に傾斜を補償するトラッキング制御手段を含む。前述のように、ホログラフィックディスク１０は、複製過程の間にぐらつく場合がある。更に、ホログラフィックディスク１０が不完全性又は不均一性を有する場合がある。複製ディスク１０の動き、不完全性、又は不均一さに起因して、図１０に関して前述したように、ディスク１０内の所望のデータトラック１２に対する照射スポットの位置合わせが不完全になる可能性がある。そこで、ディスク１０の事前記録過程又は記録過程の間に、光学素子群の動的作動を様々な自由度で行うことにより、照射スポットと所望のデータトラック１２との間の位置合わせのそのような不完全性を補償することが可能である。例えば、複数の信号ビーム８４をそれぞれのターゲットデータトラック１２に対して保持することは、第１の光学系８０のレンズをディスク１０に対して前後に動かすこと、又は、第１の光学系８０において傾斜しているレンズの点線の輪郭で示したように、レンズを様々な方向に傾斜させることを含む。
【００４１】
トラッキング誤差は、トラッキングビーム８６を複数の信号ビーム８４とともにディスク１０に当てることにより、測定可能である。トラッキングビームは、別の光源１２０から発せられ、システム１１０の構成に応じて、様々な光学素子（例えば、偏光ビームスプリッタ１２２）を通過してから、ディスク１０に当たる。既述のように、トラッキングビーム８６は、複数の信号ビーム８４と位置合わせされてから、ディスク１０に当たる。複数の信号ビーム８４が、マイクロホログラムが書き込まれているデータ層７６に対応する焦平面８８で収束するのに対し、トラッキングビーム８６は、ディスク１０の基準層７８で収束する。基準層７８は、ディスク１０のデータトラック１２の位置に対応する複数の溝を有する。例えば、実施形態によっては、トラッキングビーム８６は、同じ第１の光学系８０を通過し、複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２によって記録が行われている複数のトラック１２のうちの中央トラックに対応する、基準層７８のターゲット溝で収束する。
【００４２】
トラッキングビーム８６の、基準層７８からの反射は、トラッキング検出器１１８で受信される。ディスク１０がぐらついたり傾斜したりすると、トラッキングビーム８６の収束がターゲット溝からずれる場合があり、これは、トラッキング検出器１１８で検出される反射されたトラッキングビーム８６の光強度に影響を及ぼす。所望のデータトラック１２に対する複数の信号ビーム８４の照射は、ターゲット溝に対するトラッキングビーム８６の照射と位置合わせされているため、トラッキングビーム８６がターゲット溝からずれると、これに応じて、複数の信号ビーム８４が焦平面８８（図７）の所望のデータトラック１２からずれる可能性がある。トラッキング検出器１１８は、トラッキングビーム８６の反射の強度を評価してトラッキング誤差を算定する。例えば、トラッキングビーム８６の反射の強度分布を、閾値強度又は既に検出された強度と比較することが可能である。
【００４３】
トラッキング検出器１１８は、トラッキング誤差を算定すると、トラッキング誤差信号を第１の光学系８０に送信する。第１の光学系８０は、このトラッキング誤差信号に基づいて、光学系８０の１つ以上のレンズの傾斜を調節することにより、トラッキング誤差を補償することが可能である。例えば、ディスク１０が軸方向の反時計回りに傾斜した場合は、第１の光学系８０のレンズも、トラッキングビーム８６が基準層７８のターゲット溝に再度当たるまで、軸方向の反時計回りに傾斜することが可能である。複数の信号ビーム８４は、第１の光学系８０の、トラッキングビーム８６の場合と同じ光学素子群を通過するため、複数の信号ビーム８４の、所望のデータトラック１２からのトラッキングずれも修正される。
【００４４】
ホログラフィック記録システム１１４は更に、複数の基準ビーム９２をディスク１０で収束させることに適した様々な素子を含む第２の光学系８２を含む。前述のように、複数の基準ビーム９２は、複数の信号ビーム８４の場合とは反対の側から複製ディスク１０に当たる。複数の基準ビーム９２は、偏光ビームスプリッタ１２４及びガルボミラー１２６のような様々な光学素子を経て第２の光学系８２に伝送され、ディスク１０に当たる。ビーム８４及び９２は、同等の強度分布を有し、ディスク１０のデータ層７６にある複数のトラック１２に複数の照射スポットの干渉パターンを形成してマイクロホログラムを記録する。第２の光学系８２も、第２の光学系８２の各素子（例えば、レンズ、フィルタ等）を様々な自由度で作動するように構成されたサーボ機械素子群を含む。例えば、第２の光学系８２は、各素子を調節して、ディスク１０に対して近づけたり遠ざけたり、軸方向の時計回り又は反時計回りに傾斜させたりして、複数の基準ビーム９２とディスク１０の所望のトラック１２との間の位置合わせの不完全性を調節することが可能である。
【００４５】
実施形態によっては、第１の光学系８０及び／又は第２の光学系８２は、フィードバックループに対する応答として動くことが可能である。伝送された複数の信号ビーム８４は、１つ以上の検出器１２２で受信される。検出器１２２は、伝送された信号ビーム８４の強度を解析して、トラッキング誤差が発生したかどうかを判定することが可能である。検出器１１８及び１２２は、トラッキング、収束、及び／又は傾斜の各誤差信号を発することが可能であり、これらの信号を送信することにより、光学系８０及び８２の各素子を作動させてそのような誤差を補償することが可能である。一実施形態では、収束誤差信号（ＦＥＳ）は、従来の非点収差補正方法から得られ、トラッキング誤差信号は、象限検出器１２２において、変調マークのうちのトラック１２から明らかに外れたプッシュプルトラッキング信号から得られる。実施形態によっては、第２の光学系８２は、第１の光学系８０に基づいて作動される。例えば、第１の光学系８０に送信する誤差信号及び作動信号を、第２の光学系８２にも送信することが可能である。別の実施形態では、第１及び第２の光学系８０及び８２が共通のサーボ機械素子群を共有することにより、第２の光学系８２が第１の光学系８０と一緒に作動する。
【００４６】
実施形態によっては、傾斜誤差信号は、検出器１１８で発することが可能であり、検出器１１８は、図１３に示すように、傾斜によって引き起こされる光分布の変化を検出する。例えば、検出領域１２８は、データ層７６の一領域（例えば、層７６の１つ以上のデータトラック１２）から検出された光に対応する。表示されている各文字Ａ〜Ｄのそれぞれは、それぞれ異なる強度の検出光を表しており、特定の強度パターンによって傾斜が表される。検出器１１８は、検出した強度パターンを解析して、傾斜サーボ誤差を発する。この傾斜誤差信号を用いて第１の光学系８０の光学素子群を調節することにより、検出された傾斜を補償することが可能である。
【００４７】
更に、１つ以上の検出器１２２で発生させた１つ以上の収束誤差信号（ＦＥＳ）を用いて、複数の信号ビーム又は基準ビームとターゲットデータトラック１２との位置合わせ誤差を算定することが可能である。例えば、図１４に示すように、検出器１２２は、複数の信号ビーム８４の伝送及び／又は複数の基準ビーム９２のディスク１０からの反射を検出する象限検出器のアレイを含む。象限検出器１３４及び１３６は、それぞれ、伝送又は反射されたビーム１３０及び１３２の強度を測定し、検出したビームのビーム強度情報を収束誤差発生器（ＦＥＧ）１３８及び１４０に送信する。一実施形態では、当たったビームアレイの各ビームの反射の光強度を検出して、当たったアレイ領域の傾斜を算定することが可能である。例えば、第１のビーム１３０（例えば、複数の信号ビーム８４のうちの１つの透過又は反射）を象限検出器１３４で検出し、ＦＥＧ １３８に伝送する。ＦＥＧ １３８は、第１の収束誤差信号を発生させ、この信号を比較器１４２に送信する。第２のビーム反射１３２を象限検出器１３６で検出し、ＦＥＧ １４０に伝送する。ＦＥＧ １４０は、第２の収束誤差信号を発生させ、この信号を比較器１４２に送信する。比較器１４２は、第１及び第２の収束誤差信号を比較して、ディスク１０の傾斜を判定する。例えば、第１の収束誤差信号が正であって、第２の収束誤差信号が負であるとすると、比較器は、第１のビーム１３０が高い相対強度を有し、第２のビーム１３２が低い相対強度を有すると判定する。これは、第１のビーム１３０が当たったディスク位置が第２のビーム１３２が当たったディスク位置より前方に傾斜するように、ディスク１０が傾斜していることを意味する。比較器１４２は、この比較に基づいて傾斜誤差信号１４４を発生させ、この傾斜誤差信号を傾斜制御装置１４６に送信する。傾斜誤差信号１４４は、ディスク１０の傾斜の推定を含む情報を含んでおり、この傾斜は、ディスク１０の傾斜した点線の輪郭で表されている。応答として、傾斜制御装置１４６は、第１の光学系８０及び／又は第２の光学系８２と結合されたサーボ機械素子群を制御し、様々な光学素子（例えば、レンズ、フィルタ等）を動かしてディスク１０に対して傾斜させる。この傾斜は、第１の光学系８０及び第２の光学系８２のレンズの傾斜した点線の輪郭で表されている。実施形態によっては、同じ傾斜制御装置１４６又は複数の異なる傾斜制御装置１４６及びは１４７を用いて、第１及び第２の光学系８０及び８２の様々な光学素子の作動を制御する。
【００４８】
様々な実施形態では、様々な傾斜制御装置を用いて、複数の信号ビーム８４をディスク１０に当てる第１の光学系８０をはじめとする、様々な光学系を制御することが可能である。実施形態によっては、１つの傾斜制御装置で多数の光学系を制御することが可能である。例えば、１つの傾斜制御装置１４６が第１の光学系８０及び第２の光学系８２の両方のサーボ機械素子群と通信して、両光学系８０及び８２の光学素子群を位置合わせすることが可能である。実施形態によっては、複数の象限検出器で発生させた収束誤差信号を組み合わせて、傾斜サーボ誤差信号を生成することが可能である。例えば、トラッキングビーム８６の強度の検出を、象限検出器で行うことも可能である。
【００４９】
実施形態によっては、２次元の傾斜作動系を用いることが可能である。例えば、図１５に示すように、検出系１２８が、２次元アレイの形で発せられた反射ビームを検出するように配列された複数の象限検出器１３４、１３６、１４８、及び１５０を含む。これらの２次元反射ビームを検出して、ディスク１０の２次元の傾斜を算定することが可能である。例えば、図１４で述べた半径方向の傾斜作動に加えて、１つ以上の実施形態では、反射ビームも象限検出器１４８及び１５０で検出する。象限検出器１４８及び１５０は、ディスク１０の表面から、象限検出器１３４及び１３６とは異なる方向（例えば、緯度又は経度方向）に反射されたビームを測定することが可能である。したがって、象限検出器１４８及び１５０は、接線方向の傾斜作動に適した情報を検出可能である。象限検出器１４８及び１５０は、反射ビームの強度情報を、それぞれ、ＦＥＧ１５２及び１５４に送信し、ＦＥＧ１５２及び１５４は、それぞれ、収束誤差信号を発生させて比較器１５６に送信する。比較器１５６は、受信した収束誤差信号の比較に基づいて、傾斜誤差信号を発生させ、これを接線方向傾斜制御装置１５８に送信する。図１４で述べた半径方向の傾斜制御装置１４６は、光学素子群の半径方向の傾斜を制御するように構成されたサーボ機械素子群を制御するが、接線方向の傾斜制御装置１５８は、光学素子群の接線方向の傾斜を制御するように構成されたサーボ機械素子群を制御する。したがって、ディスク１０の、ビームが当たる部分がホログラフィック読み取り／複製システム１６に対して半径方向又は接線方向に傾斜した場合は、システム１６内の光学素子群を傾斜させることにより、ディスク１０の傾斜を補償することが可能である。
【００５０】
本発明の一部の実施形態についてのみ図示及び説明したが、当業者には多数の修正及び変更が想到されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、こうした修正及び変更も全て、本発明の概念に含まれるものとして包含することを理解されたい。
【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。本発明の技術は、特に、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年代初頭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年代初頭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要求の増加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生じ、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により、より狭い間隔での層収束マイクロホログラム記録が可能になり、従来の光システムよりも格段に大きな記憶容量を備えることが可能である。しかし、ビット単位のホログラフィックシステムの帯域幅は、単一通信チャネルの転送レートと、ホログラフィック記憶ディスクの回転速度とによって制限される。例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ（商標）システムの１２ｘ ＢＤレートでの典型的なディスク回転速度では、単一チャネル転送が約４３０メガビット毎秒で行われる。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は、約５００秒である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７４５３６１１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
ビット単位のマイクロホログラフィックシステムの転送レートを増やす技術があれば、有利であろう。
【０００８】
本発明の技術の一実施形態は、ホログラフィックディスクにデータを記録する方法を提供する。本方法は、第１の光学素子群からホログラフィックディスクの第１の側に向かう複数の信号ビームを発するステップと、第２の光学素子群からホログラフィックディスクの第２の側に向かう複数の基準ビームを発するステップと、複数の信号ビームのスポットがホログラフィックディスクのターゲット層にある複数のターゲットデータトラックに整合しているかどうかを判定するステップと、を含む。本方法は更に、ホログラフィックディスクの記録中に複数の照射スポットを形成するように、複数の基準ビーム中の各基準ビームが、複数の信号ビーム中の対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定するステップと、複数の照射スポットが複数のターゲットデータトラックに整合していないと判定された場合に、第１の光学素子群及び第２の光学素子群のうちの一方又は両方を調節するステップと、を含む。
【０００９】
別の実施形態は、ホログラフィック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。本システムは、２つの光学系を含む。第１の光学系は、ホログラフィックディスクの第１の側から、複数のターゲットデータ層で複数の信号ビームを収束させるように構成されている。第１の光学系は更に、第１の光学系の第１の光学素子群を作動させて、複数の信号ビームのそれぞれを複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックと位置合わせするように構成された第１のサーボ機械素子群と結合されている。第２の光学系は、ホログラフィックディスクの第２の側（反対側）から、複数の基準ビームをターゲットデータ層に向けて伝送するように構成されている。第２の光学系は、１つ以上のターゲットデータ層の複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックに干渉パターンが形成されるように、複数の基準ビームのそれぞれを、複数の信号ビームのそれぞれの信号ビームと位置合わせするように作動されるべく構成された第２の光学素子群を含む。
【００１０】
別の実施形態は、ホログラフィックディスクを事前フォーマットするシステムを提供する。本システムは、ホログラフィックディスクの複数のデータトラックに複数の信号ビームを当てるように構成され、且つ、ホログラフィックディスクの基準層にある、複数のデータトラックに対応するターゲット溝にトラッキングビームを当てるように構成された、第１の光学ヘッドを含む。本システムは更に、複数のデータトラックに複数の基準ビームを当てることにより、複数の信号ビームと複数の基準ビームとをデータ層内で干渉させて、複数の照射スポットを含む干渉パターンを形成するように構成された、第２の光学ヘッドを含む。トラッキングビームの、ホログラフィックディスクからの反射を検出するように構成され、且つ、トラッキングビームのこの反射が、トラッキングビームがターゲット溝で収束していないことを示している場合に、第１の誤差信号群を発するように構成されたトラッキング検出器を含む。本システムは更に、複数の信号ビームの伝送又は複数の基準ビームの伝送のうちの一方又は両方を検出するように構成され、且つ、複数の基準ビームが複数の信号ビームのそれぞれの信号ビームに整合していない場合に、第２の誤差信号群を発するように構成された、第２の検出器群を含む。更に、本システムは、第１の光学ヘッド及び第２の光学ヘッドと結合され、トラッキング検出器及び第２の検出器群のうちの一方又は両方から誤差信号群を受信するように構成され、且つ、誤差信号群に対する応答として、第１の光学ヘッド及び第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させるように構成された、１つ以上のサーボ機械素子を含む。
【００１１】
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】
【００１２】
【図１】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２Ａ】実施形態による、マイクロホログラフィック複製システムのブロック図である。
【図２Ｂ】実施形態による、マイクロホログラフィック複製システムのブロック図である。
【図３Ａ】実施形態による、単一ビームによる複製技術と複数並列ビームによる複製技術とを比較した概略図である。
【図３Ｂ】実施形態による、単一ビームによる複製技術と複数並列ビームによる複製技術とを比較した概略図である。
【図４】実施形態による、ホログラフィックディスクの複数のトラックに並列記録を行うマルチヘッドシステムの概略図である。
【図５】実施形態による、複数のビームを伝送してホログラフィックディスクの複数のトラックに並列記録を行う単一ヘッドの概略図である。
【図６】実施形態による、ホログラフィックディスクの複数のデータ層、複数のデータトラック、及び基準層を表す概略図である。
【図７】実施形態による、ホログラフィックディスクに入射する複数の信号ビーム、複数の逆伝搬基準ビーム、及びトラッキングビームの概略側面図である。
【図８】実施形態による、ホログラフィックディスクの、エンコード済みマークが付いたトラックを有する並列データトラックの半径方向を示す図である。
【図９Ａ】実施形態による、ホログラフィックディスクのデータトラック及び照射スポットアレイの半径方向を示す図である。
【図９Ｂ】実施形態による、ホログラフィックディスクのデータトラック及び照射スポットアレイの半径方向を示す図である。
【図１０】実施形態に従って補償可能な、数種類のディスクの不完全性を示す概略側面図である。
【図１１】実施形態による、ホログラフィックディスクに形成される照射スポットに対するディスクの傾斜の影響を表すグラフである。
【図１２】実施形態による、ホログラフィック記録システムの概略図である。
【図１３】実施形態による、ホログラフィック記録システムにおいて検出される強度分布を示す図である。
【図１４】実施形態による、ホログラフィック記録システムの傾斜制御システムの概略図である。
【図１５】実施形態による、ホログラフィック記録システムで使用可能な半径方向及び接線方向の傾斜作動を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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る記録を伴う。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あるが、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。実施形態によっては、データ層は、ディスク１０に当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可能である。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よく、或いは、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の範囲であってよく、間隔が約０．５μｍから２５０μｍの範囲であってよい。
【００１５】
マイクロホログラムの形式のデータは、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トラック、又は他の構成を用いることも可能である。この、ディスクの情報領域は、様々な機能領域を更に含むことが可能であり、例えば、図８で詳細に示すように、リードイン領域、ユーザデータ領域、及びリードアウト領域を含むことが可能である。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を、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、記録系光学素子、及び／又は読み出し系光学素子を、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、光学系が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。
【００１６】
図２Ａ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を含んでおり、光源１８は信号ビーム２０と基準ビーム２２とに分けられる。後述するように、実施形態によっては、光源１８（単一光源であっても、複数のシングル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放射して、ディスク１０の平行トラック１２に記録させる。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とに分けられる。信号ビーム２０は、データに従って変調されて（ブロック２４）ディスク１０に記録される。実施形態によっては、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、光学サーボ機械系２８を通過する。光学サーボ機械系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、光学サーボ機械系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。
【００１７】
基準信号ビーム２２も、光学サーボ機械系３２を通過する。光学サーボ機械系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。実施形態によっては、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、検出器で受信して信号検出３８を行う。
【００１８】
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。光学サーボ機械系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過程の間は、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。
【００１９】
このような光学サーボ機械素子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た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ことが可能である。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／又は消去することが可能である。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することが可能である。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、データを記録することが可能である。
【００２０】
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減らすことが可能であるが、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、単一チャネシステムルの転送レートが、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当たりの記録時間は、約５００秒である。
【００２１】
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の記録時間を短縮することが可能である。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を照射することが可能である。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むことが可能である。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することも可能である。更に、実施形態によっては、データ層面に比べ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、所望の寸法に制限すること、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。
【００２２】
更に、図２Ｂ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可能である。この実施形態の更なる詳細については、図８に関して後述する。
【００２３】
図３Ａ及び３Ｂの概略図は、複数のマイクロホログラムを並列記録するための２つの異なる方式を比較したものである。図３Ａは、単一ビーム方式４２を用いた広視野照射を示しており、単一ビーム４４を用いて、マスタディスク４６の（例えば、複数のデータトラック１２に跨る）比較的広い領域を照射している。マスタディスク４６は、複製ディスク１０に複製されるデータを収容しており、単一ビーム４４が複数のデータトラック１２に跨ることにより、複数のデータトラック１２にあるデータを同時に複製することが可能である。マスタディスク４６を透過した信号ビーム４８（又は、システム設計によっては、反射した信号ビーム）は、図３Ａにおいてレンズとして表されている光学結像系５０を透過する。光学結像系５０は、信号ビーム４８を収束させ、その収束ビーム５２を複製ディスク１０に向かわせる。更に、単一広視野基準ビーム５４を複製ディスク１０の反対側に向けて、収束信号ビーム５２と基準ビーム５４とが逆伝搬及び干渉してホログラムパターン５６を形成するようにする。複製ディスク１０は、垂直線Ｌ0、Ｌ1、及びＬ2で表される複数のデータ層７６を有する。
【００２４】
しかし、通常は、単一ビーム４４及び５４の照射の視野を広げると、複製ディスク１０中の記録済みホログラムの深さ方向の広がりが増えることになる。深さ方向の広がり特性が増えることは、ホログラムの寸法が大きくなることを意味し、この場合、ホログラムの寸法は、（単一ビーム４４及び５４の方向に）ディスク１０のより大きな厚みに跨って大きくなる場合があり、且つ、複数の層に跨って大きくなる場合がある。例えば、単一ビーム４４及び５４を両方とも層Ｌ1に向けることが可能であるが、このようなページベースの広視野照射系に典型的に使用される線形材料は、広視野照射に比較的敏感である可能性があり、隣接層Ｌ0及びＬ2の材料も単一ビーム４４及び５４の作用を受ける可能性がある。したがって、ホログラム記録における深さ方向の広がりの増加によって、ホログラフィックディスク１０のデータ容量が制限されたり、減少したりする可能性がある。これは、１つのホログラフィックパターンの記録に複数のデータ層が必要になる場合があるからである。
【００２５】
本発明の技術の一実施形態を、複数平行ビーム方式５８において提供する。単一ビーム方式４２の場合は、単一ビームで比較的広視野を照射するが、複数ビーム方式５８の場合は、それと異なり、ホログラフィックディスク１０に複数の逆伝搬ビームを当てる。一実施形態では、複数の信号ビーム６０をマスタディスク４６に向ける。各ビームは１つのトラック１２で収束し、マスタディスク４６からの透過物６２（又は、システム設計によっては、反射物）は、図３Ｂにおいてレンズとして表されている光学結像系５０を透過する。光学結像系５０は、透過物６２を複製ディスク１０に結像させる。
【００２６】
更に、複製の基準ビーム６６を、ディスク１０の反対側に向ける。実施形態によっては、基準ビーム６６と信号ビーム６０とを、共通の平行チャネル光源１８から分け（図２Ａ及び２Ｂ）、実施形態によっては、複数の基準ビーム６６（と、これに伴って、複数の信号ビーム６０）を、複数の異なるシングルモード偏光光源から送出する。更に別の実施形態では、複数の信号ビーム及び複数の基準ビームを両方とも変調する。平行基準ビーム６６及び信号ビーム６４は、逆伝搬及び干渉して、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。この干渉パターンは、非照射領域によって分離された複数の照射スポットを含む（例えば、各スポットは、平行ビームチャネル中の一対の逆伝搬ビームの干渉に対応する）。各干渉スポットは、データ層Ｌ1にマイクロホログラム６８を形成する。（単一ビーム方式４２において広い領域が照射されるのと異なり）データ層Ｌ1のデータ層面のうち、照射されるのは、データ層面全体の面積に比べて、ごく僅かの部分であるため、照射パターン内の各ビームスポット（又はマイクロホログラム６８）は、比較的データ層Ｌ1内のみに収束することが可能であり、これによって、ディスク１０のデータ容量を潜在的に増やすことが可能である。
【００２７】
実施形態によっては、複数の平行ビームを用いて並列マイクロホログラム記録を行う場合に、図４に示すような複数の光学ヘッドを利用可能である。光学ヘッド７０は、単一ビームを発することが可能であり、複製システム１６（例えば、図２Ａ）内の複数の光学ヘッド７０を、それぞれがディスク１０のデータトラック１２にビーム６０を当てるように配置して、複数のビーム６０が複数のトラック１２を並列照射するようにすることが可能である。実施形態によっては、各光学ヘッドが、ビーム６０をトラック１２で収束させるように構成された個別の光学素子を有する。更に、ディスク１０に反対方向からビームを当てるように追加の光学ヘッド群を構成して、各光学ヘッド７０から発せられた平行ビーム６０が逆伝搬してディスク１０の１つの層のデータトラック１２で干渉するようにすることが可能である。
【００２８】
図５に示した別の実施形態では、複数の平行ビームを用いて並列マイクロホログラム記録を行う場合に、一群の光学素子から複数の光ビーム６０を平行伝送する光ヘッド７２が利用可能である。一実施形態では、単一光学ヘッド７２から複数の信号ビーム６０を、光ビーム伝送に適した個別ファイバの束を通して伝送して、各ビームが、光学ヘッド７２からディスク１０の複数トラック１２に伝送される際に各ビームが離散的であるようにすることが可能である。逆伝搬平行信号ビーム６０は、ディスク１０の反対側にある別の光学ヘッド７４から逆伝搬ビーム６６を伝送することにより、又は、（図２Ａ及び２Ｂに関して説明したように）複数のビームを複数の信号ビーム６０と複数の基準ビーム６６とに分けることにより、達成可能である。
【００２９】
ホログラフィックディスク１０における並列事前記録及び／又は並列データ記録の技術は、記録過程全体を通して、ディスク１０のデータトラック１２を事前フォーマットするにあたり、データ層７６に向けられた複数の照射スポットのそれぞれが位置合わせされるように、ホログラフィック記録システムを構成することを含む。データトラックのピッチは、ＣＤディスクの場合は約１．６μｍ、ＤＶＤの場合は約０．７４μｍ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（商標）の場合は約０．３μｍであるため、複数のデータトラック１２に跨る複数の照射スポットが正確であるように制御するための十分な精度が得られている。
【００３０】
１つ以上の実施形態では、収束及び位置合わせの技術を用いて、照射スポットを、適切なデータトラック１２及び／又はデータ層７６に対して保持することが可能である。実施形態によっては、図６に示すように、各ディスク１０が、各層７６のデータトラック１２の位置に対応する螺旋溝を有する１つ以上の基準層７８を含む。これらの溝は更に、固定周波数の、又は変調されたウォブルのような、エンコードされた特徴又は変調マークを含むことが可能である。これらのエンコードされた特徴又は変調マークは、データトラックのアドレス情報を与えたり、ディスク回転速度を測定してディスクスピンドル速度を制御するためのマークとして機能したりする。図７に示すように、記録過程において、トラッキングビーム８６を、複数の信号ビーム８４とともにディスク１０に向けることが可能である。複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２を、データ焦平面８８に沿って収束させて照射スポット６８を形成することが可能になる。データ焦平面８８は、例えば、１つ以上のデータ層７６である。トラッキングビーム８６は、基準層７８に対応するトラッキング焦平面９０で収束させる。例えば、実施形態によっては、複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２によって記録が行われている複数のトラック１２のうちの中央データトラック１２に対応する、基準層７８のターゲット溝に、トラッキングビーム８６を収束させることが可能である。別の実施形態では、トラッキングビーム８６に複数のビームを含めることも可能であり、信号ビーム８４及び基準ビーム９２によって記録が行われている複数のデータトラック１２に対応する、基準層７８の複数の溝に、トラッキングビーム８６を収束させることが可能である。
【００３１】
照射スポットを、適切なデータトラック１２及び／又はデータ層７６に対して保持する別の実施形態では、図８に示すように、エンコードされた位置合わせトラックを含めることが可能である。実施形態によっては、複製ディスク１０は、各データ層７６において、エンコードされた位置合わせトラック９４を、他のデータトラック１２と平行に含む。エンコードされた位置合わせトラック９４には、各エンコードされた位置合わせトラック９４を囲むデータトラック１２を識別するデータ及び／又は他の変調マーク（ウォブル等）がエンコードされている。ディスク１２の情報領域は更に、１つ以上の機能領域を含むことが可能であり、例えば、リードイン領域、ユーザデータ、及び／又はリードアウト領域を含む。例えば、図８に示すように、点線の輪郭で示したリードイン領域９３及びリードアウト領域９５は、初期化過程において信号ビーム及び基準ビームとターゲットデータ層７６の複数のターゲットデータトラック１２とを位置合わせするために用いる特徴及び情報を含むことが可能である。このような特徴は、例えば、基準層７８にある１つ以上の溝であってよい。初期化過程は、複数の信号ビーム８４を、基準層７８で収束させることと、基準層７８にある２つ以上のターゲット溝からの、複数の信号ビーム８４の反射又は透過を解析することと、を含んでよい。
【００３２】
実施形態によっては、各エンコードされた位置合わせトラック９４を、そのエンコードされた位置合わせトラック９４のいずれかの側にあるデータトラック１２に対応させることが可能である。他の実施形態では、データトラック１２及びエンコードされた位置合わせトラック９４の様々な構成をデータ層７６に含めることが可能である。例えば、様々な実施形態において、各位置合わせトラック９４を、いずれかの側にある２つ以上のデータトラック１２、又は一方の側にある１つ以上のデータトラック１２等に対応させることが可能である。更に別の実施形態では、位置合わせトラック９４は、変調されたデータトラックであってよい。各エンコードされた位置合わせトラック９４により、ディスク１０の各層７６にある１つ以上のデータトラック１２を識別することが可能であるため、複数のビームの１つと、エンコードされた位置合わせトラック９４とを位置合わせすることにより、他のビームと、エンコードされた位置合わせトラック９４に対応するデータトラック１２とが位置合わせされることになる。例えば、１つ以上のビームを、データ層の、複数のデータトラック１２及び少なくとも１つのエンコードされた位置合わせトラック９４を含む複数のトラックに当てることが可能である。エンコードされた位置合わせトラック９４に対するビームの反射を検出器で検出することが可能であり、１つのビームと、エンコードされた位置合わせトラック９４とが正確に位置合わせされていれば、複数のビームと、エンコードされた位置合わせトラック９４に対応する複数のデータトラック１２とが正確に位置合わせされることになる。したがって、エンコードされたアライメントトラック９４を含むディスク１０の構成により、複製過程におけるビームのトラッキング及び／又は位置合わせが可能になる。
【００３３】
更に、実施形態によっては、図９Ａに示すように、隣接する平行信号ビーム又は平行基準ビーム同士の間隔を、記録中の隣接するデータトラック１２のピッチに従って維持することにより、複数の照射スポットを、複数のターゲットデータトラック１２において、半径方向に位置合わせすることが可能である。実施形態によっては、複数のターゲットデータトラック１２において複数の照射スポット９６の位置合わせを維持することは、複数の信号ビーム同士及び基準ビーム同士の間隔を調節することを含むことが可能である。他の実施形態では、図９Ｂに示すように、複数の信号ビーム同士及び基準ビーム同士の間隔を固定することが可能である。固定されたビーム同士の間隔がデータトラック１２のピッチより大きい場合は、複数の信号ビーム及び／又は複数の基準ビームの配列を傾斜させて、複数のターゲットデータトラックに対する照射スポットの位置合わせを維持することが可能である。より具体的には、照射スポット配列９８（例えば、複数の照射スポットで形成された線）の方向が、ディスクの半径方向１００に対して角度θをなすようにする。この角度θは、焦点位置がディスクの中心から端部へ（又は端部から中心へ）動くにつれて変化する。複数の照射スポットの方向の変化は、複数のターゲットデータトラックに対する複数の照射スポットの位置合わせが維持されるように光学サーボ系を調節することにより、達成可能であり、これについては更なる詳細を後述する。
【００３４】
収束及び位置合わせの技術には、作動技術及びサーボ機械技術が含まれる。サーボ機械技術により、ディスクの不完全性に起因するマイクロホログラム記録の不正確さを減らすことが可能である。図１０に示すように、ホログラフィックディスク１０には、不完全性が幾つか含まれる場合があり、これによって、マイクロホログラム記録過程での精度が低下する場合がある。例えば、ディスク１０の表面が平坦でないために、ビームがディスク１０に正確に当たらない場合がある。
【００３５】
更に、不正確になり得る原因として、例えば、ディスク１０が本来の位置１０２に対して傾斜している場合や、ディスク１０自体が欠陥品である場合も考えられる。例えば、ディスク１０の上面と底面が平行でない場合や、ディスク１０が本来のディスク１０より厚い場合があり、それによって、ディスク１０を記録システムのスピンドルに装着した際に、ディスク１０の位置、又はディスク１０の層７６の位置が、本来の位置１０２からずれる場合がある。更に、ディスク１０が反っている場合がある。即ち、ディスク１０が本来の位置１０２に対して湾曲した形状になっている場合がある。このような不正確な位置決めや不完全性が、マイクロホログラム記録の誤差の原因になる場合がある。
【００３６】
例えば、図１１に示すグラフ１０４は、ディスク１０のデータ層７６及びデータトラック１２の本来の位置と実際の位置とを比較したものである。グラフ１０４のｘ軸及びｙ軸は、ディスク１０の照射領域の半径方向及び軸方向の距離（マイクロメートル単位）を、それぞれ示している。照射領域の半径方向の中心をｘ＝０μｍとしており、ディスクの上面及び底面が、本来、ｙ＝０μｍからｙ＝−１２００μｍまでにかけてあるとしている。ｙ＝０μｍのところに示しているように、ディスク１０の上面１０８が、ディスク１０の上面の本来の位置１０６に対して傾斜している。この傾斜は、ディスクの不完全性によるものか、ホログラフィック記録システム１６（図１）に対するディスクの傾斜によるものと考えられる。この傾斜を補償する調節を行わない場合、データ焦平面８８に不正確な照射スポットが形成される可能性がある。例えば、矢印１１０は、データ焦平面８８に沿った本来の照射スポットを表している。これらのスポットは、ディスク１０の上面１０６から約−６００〜ー６０２μｍの範囲に広がる。ディスク１０の傾斜に起因して、実際の照射スポット１１２は、本来の照射スポット１１０から軸方向にも半径方向にもずれており、結果として、ディスクの傾斜又は不完全性の深刻度に応じて、正しくないトラック１２や正しくない層に照射スポットが形成される可能性がある。このように照射スポットがずれて形成されると、ディスク１０にマイクロホログラムが不正確に事前フォーマット又は事前記録されてしまう可能性がある。
【００３７】
事前記録の不正確さを低減するために、１つ以上の実施形態のホログラフィック記憶システム１０では、サーボ機械素子群を用いた傾斜作動により、ディスク１０の動き、不正確な位置決め、及び／又は不完全性を補償する。図１２は、複数の逆伝搬ビーム８４及び９２を用いて複数のデータトラック１２への記録を行うマイクロホログラム記録のためのホログラフィック複製システム１１４の一実施形態を示す概略図である。このような作動は、例えば、様々な光学素子を軸方向、接線方向、及び／又は半径方向に傾斜させることや、それらの光学素子をディスク１０に近づけたり、ディスク１０から遠ざけたりすることを含む。実施形態によっては、サーボ機械素子群は、光学素子群を最大自由度５（例えば、軸方向、接線方向、及び／又は半径方向の軸に沿う平行移動や、それらの軸を中心とする回転及び／又は傾斜）で移動させるように構成可能であり、更に、光学素子群を２以上の自由度で同時に作動するように構成可能である。１つ以上の実施形態では、光学素子群の作動は、レンズ、ガルボミラー等の１つ以上の光学素子を傾斜、回転、及び／又は平行移動させることを意味する。
【００３８】
複製システム１１４は、複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２をホログラフィックディスク１０に当てて干渉させ、ディスク１０上に照射スポットを形成する。ディスク１０上に形成された照射スポットは、ディスク１０の複数のトラック１２に書き込まれているマイクロホログラムの位置に対応する。例えば、一実施形態では、光源から変調回路１１６に複数のソースビームが伝送され、変調回路１１６は、それらの複数のソースビームを直接変調するか、間接的に変調して、ディスク１０に記録される複数の信号ビーム８４を発するように構成されている。別の実施形態では、ソース光を、マスタディスク上の変調マークを透過させるか、変調マークから反射させることにより、複数の信号ビーム及び／又は複数の基準ビームを発する。更に別の実施形態では、空間光変調器を用いて、複数の信号ビーム及び／又は複数の基準ビームを発する。
【００３９】
複数の信号ビーム８４は、ディスク１０のデータ面で収束する前に、第１の光学系８０を通過する。第１の光学系８０は、レンズ又はフィルタ等の光学素子を含んでおり、更に、第１の光学系８０を通してディスク１０に発せられた複数のソースビーム８６が、ディスク１０の所望のトラック１２及び所望のデータ面で収束して（逆伝搬ビーム９２と干渉することによって）照射スポットを形成するように、第１の光学系８０の様々な光学素子の動きを制御するように構成されたサーボ機械素子群を含む。
【００４０】
実施形態によっては、ホログラフィック記録システム１１４は、複数のデータトラック１２にマイクロホログラムを記録する際に傾斜を補償するトラッキング制御手段を含む。前述のように、ホログラフィックディスク１０は、複製過程の間にぐらつく場合がある。更に、ホログラフィックディスク１０が不完全性又は不均一性を有する場合がある。複製ディスク１０の動き、不完全性、又は不均一さに起因して、図１０に関して前述したように、ディスク１０内の所望のデータトラック１２に対する照射スポットの位置合わせが不完全になる可能性がある。そこで、ディスク１０の事前記録過程又は記録過程の間に、光学素子群の動的作動を様々な自由度で行うことにより、照射スポットと所望のデータトラック１２との間の位置合わせのそのような不完全性を補償することが可能である。例えば、複数の信号ビーム８４をそれぞれのターゲットデータトラック１２に対して保持することは、第１の光学系８０のレンズをディスク１０に対して前後に動かすこと、又は、第１の光学系８０において傾斜しているレンズの点線の輪郭で示したように、レンズを様々な方向に傾斜させることを含む。
【００４１】
トラッキング誤差は、トラッキングビーム８６を複数の信号ビーム８４とともにディスク１０に当てることにより、測定可能である。トラッキングビームは、別の光源１２０から発せられ、システム１１０の構成に応じて、様々な光学素子（例えば、偏光ビームスプリッタ１２２）を通過してから、ディスク１０に当たる。既述のように、トラッキングビーム８６は、複数の信号ビーム８４と位置合わせされてから、ディスク１０に当たる。複数の信号ビーム８４が、マイクロホログラムが書き込まれているデータ層７６に対応する焦平面８８で収束するのに対し、トラッキングビーム８６は、ディスク１０の基準層７８で収束する。基準層７８は、ディスク１０のデータトラック１２の位置に対応する複数の溝を有する。例えば、実施形態によっては、トラッキングビーム８６は、同じ第１の光学系８０を通過し、複数の信号ビーム８４及び複数の逆伝搬基準ビーム９２によって記録が行われている複数のトラック１２のうちの中央トラックに対応する、基準層７８のターゲット溝で収束する。
【００４２】
トラッキングビーム８６の、基準層７８からの反射は、トラッキング検出器１１８で受信される。ディスク１０がぐらついたり傾斜したりすると、トラッキングビーム８６の収束がターゲット溝からずれる場合があり、これは、トラッキング検出器１１８で検出される反射されたトラッキングビーム８６の光強度に影響を及ぼす。所望のデータトラック１２に対する複数の信号ビーム８４の照射は、ターゲット溝に対するトラッキングビーム８６の照射と位置合わせされているため、トラッキングビーム８６がターゲット溝からずれると、これに応じて、複数の信号ビーム８４が焦平面８８（図７）の所望のデータトラック１２からずれる可能性がある。トラッキング検出器１１８は、トラッキングビーム８６の反射の強度を評価してトラッキング誤差を算定する。例えば、トラッキングビーム８６の反射の強度分布を、閾値強度又は既に検出された強度と比較することが可能である。
【００４３】
トラッキング検出器１１８は、トラッキング誤差を算定すると、トラッキング誤差信号を第１の光学系８０に送信する。第１の光学系８０は、このトラッキング誤差信号に基づいて、光学系８０の１つ以上のレンズの傾斜を調節することにより、トラッキング誤差を補償することが可能である。例えば、ディスク１０が軸方向の反時計回りに傾斜した場合は、第１の光学系８０のレンズも、トラッキングビーム８６が基準層７８のターゲット溝に再度当たるまで、軸方向の反時計回りに傾斜することが可能である。複数の信号ビーム８４は、第１の光学系８０の、トラッキングビーム８６の場合と同じ光学素子群を通過するため、複数の信号ビーム８４の、所望のデータトラック１２からのトラッキングずれも修正される。
【００４４】
ホログラフィック記録システム１１４は更に、複数の基準ビーム９２をディスク１０で収束させることに適した様々な素子を含む第２の光学系８２を含む。前述のように、複数の基準ビーム９２は、複数の信号ビーム８４の場合とは反対の側から複製ディスク１０に当たる。複数の基準ビーム９２は、偏光ビームスプリッタ１２４及びガルボミラー１２６のような様々な光学素子を経て第２の光学系８２に伝送され、ディスク１０に当たる。ビーム８４及び９２は、同等の強度分布を有し、ディスク１０のデータ層７６にある複数のトラック１２に複数の照射スポットの干渉パターンを形成してマイクロホログラムを記録する。第２の光学系８２も、第２の光学系８２の各素子（例えば、レンズ、フィルタ等）を様々な自由度で作動するように構成されたサーボ機械素子群を含む。例えば、第２の光学系８２は、各素子を調節して、ディスク１０に対して近づけたり遠ざけたり、軸方向の時計回り又は反時計回りに傾斜させたりして、複数の基準ビーム９２とディスク１０の所望のトラック１２との間の位置合わせの不完全性を調節することが可能である。
【００４５】
実施形態によっては、第１の光学系８０及び／又は第２の光学系８２は、フィードバックループに対する応答として動くことが可能である。伝送された複数の信号ビーム８４は、１つ以上の検出器１２２で受信される。検出器１２２は、伝送された信号ビーム８４の強度を解析して、トラッキング誤差が発生したかどうかを判定することが可能である。検出器１１８及び１２２は、トラッキング、収束、及び／又は傾斜の各誤差信号を発することが可能であり、これらの信号を送信することにより、光学系８０及び８２の各素子を作動させてそのような誤差を補償することが可能である。一実施形態では、収束誤差信号（ＦＥＳ）は、従来の非点収差補正方法から得られ、トラッキング誤差信号は、象限検出器１２２において、変調マークのうちのトラック１２から明らかに外れたプッシュプルトラッキング信号から得られる。実施形態によっては、第２の光学系８２は、第１の光学系８０に基づいて作動される。例えば、第１の光学系８０に送信する誤差信号及び作動信号を、第２の光学系８２にも送信することが可能である。別の実施形態では、第１及び第２の光学系８０及び８２が共通のサーボ機械素子群を共有することにより、第２の光学系８２が第１の光学系８０と一緒に作動する。
【００４６】
実施形態によっては、傾斜誤差信号は、検出器１１８で発することが可能であり、検出器１１８は、図１３に示すように、傾斜によって引き起こされる光分布の変化を検出する。例えば、検出領域１２８は、データ層７６の一領域（例えば、層７６の１つ以上のデータトラック１２）から検出された光に対応する。表示されている各文字Ａ〜Ｄのそれぞれは、それぞれ異なる強度の検出光を表しており、特定の強度パターンによって傾斜が表される。検出器１１８は、検出した強度パターンを解析して、傾斜サーボ誤差を発する。この傾斜誤差信号を用いて第１の光学系８０の光学素子群を調節することにより、検出された傾斜を補償することが可能である。
【００４７】
更に、１つ以上の検出器１２２で発生させた１つ以上の収束誤差信号（ＦＥＳ）を用いて、複数の信号ビーム又は基準ビームとターゲットデータトラック１２との位置合わせ誤差を算定することが可能である。例えば、図１４に示すように、検出器１２２は、複数の信号ビーム８４の伝送及び／又は複数の基準ビーム９２のディスク１０からの反射を検出する象限検出器のアレイを含む。象限検出器１３４及び１３６は、それぞれ、伝送又は反射されたビーム１３０及び１３２の強度を測定し、検出したビームのビーム強度情報を収束誤差発生器（ＦＥＧ）１３８及び１４０に送信する。一実施形態では、当たったビームアレイの各ビームの反射の光強度を検出して、当たったアレイ領域の傾斜を算定することが可能である。例えば、第１のビーム１３０（例えば、複数の信号ビーム８４のうちの１つの透過又は反射）を象限検出器１３４で検出し、ＦＥＧ １３８に伝送する。ＦＥＧ １３８は、第１の収束誤差信号を発生させ、この信号を比較器１４２に送信する。第２のビーム反射１３２を象限検出器１３６で検出し、ＦＥＧ １４０に伝送する。ＦＥＧ １４０は、第２の収束誤差信号を発生させ、この信号を比較器１４２に送信する。比較器１４２は、第１及び第２の収束誤差信号を比較して、ディスク１０の傾斜を判定する。例えば、第１の収束誤差信号が正であって、第２の収束誤差信号が負であるとすると、比較器は、第１のビーム１３０が高い相対強度を有し、第２のビーム１３２が低い相対強度を有すると判定する。これは、第１のビーム１３０が当たったディスク位置が第２のビーム１３２が当たったディスク位置より前方に傾斜するように、ディスク１０が傾斜していることを意味する。比較器１４２は、この比較に基づいて傾斜誤差信号１４４を発生させ、この傾斜誤差信号を傾斜制御装置１４６に送信する。傾斜誤差信号１４４は、ディスク１０の傾斜の推定を含む情報を含んでおり、この傾斜は、ディスク１０の傾斜した点線の輪郭で表されている。応答として、傾斜制御装置１４６は、第１の光学系８０及び／又は第２の光学系８２と結合されたサーボ機械素子群を制御し、様々な光学素子（例えば、レンズ、フィルタ等）を動かしてディスク１０に対して傾斜させる。この傾斜は、第１の光学系８０及び第２の光学系８２のレンズの傾斜した点線の輪郭で表されている。実施形態によっては、同じ傾斜制御装置１４６又は複数の異なる傾斜制御装置１４６及びは１４７を用いて、第１及び第２の光学系８０及び８２の様々な光学素子の作動を制御する。
【００４８】
様々な実施形態では、様々な傾斜制御装置を用いて、複数の信号ビーム８４をディスク１０に当てる第１の光学系８０をはじめとする、様々な光学系を制御することが可能である。実施形態によっては、１つの傾斜制御装置で多数の光学系を制御することが可能である。例えば、１つの傾斜制御装置１４６が第１の光学系８０及び第２の光学系８２の両方のサーボ機械素子群と通信して、両光学系８０及び８２の光学素子群を位置合わせすることが可能である。実施形態によっては、複数の象限検出器で発生させた収束誤差信号を組み合わせて、傾斜サーボ誤差信号を生成することが可能である。例えば、トラッキングビーム８６の強度の検出を、象限検出器で行うことも可能である。
【００４９】
実施形態によっては、２次元の傾斜作動系を用いることが可能である。例えば、図１５に示すように、検出系１２８が、２次元アレイの形で発せられた反射ビームを検出するように配列された複数の象限検出器１３４、１３６、１４８、及び１５０を含む。これらの２次元反射ビームを検出して、ディスク１０の２次元の傾斜を算定することが可能である。例えば、図１４で述べた半径方向の傾斜作動に加えて、１つ以上の実施形態では、反射ビームも象限検出器１４８及び１５０で検出する。象限検出器１４８及び１５０は、ディスク１０の表面から、象限検出器１３４及び１３６とは異なる方向（例えば、緯度又は経度方向）に反射されたビームを測定することが可能である。したがって、象限検出器１４８及び１５０は、接線方向の傾斜作動に適した情報を検出可能である。象限検出器１４８及び１５０は、反射ビームの強度情報を、それぞれ、ＦＥＧ１５２及び１５４に送信し、ＦＥＧ１５２及び１５４は、それぞれ、収束誤差信号を発生させて比較器１５６に送信する。比較器１５６は、受信した収束誤差信号の比較に基づいて、傾斜誤差信号を発生させ、これを接線方向傾斜制御装置１５８に送信する。図１４で述べた半径方向の傾斜制御装置１４６は、光学素子群の半径方向の傾斜を制御するように構成されたサーボ機械素子群を制御するが、接線方向の傾斜制御装置１５８は、光学素子群の接線方向の傾斜を制御するように構成されたサーボ機械素子群を制御する。したがって、ディスク１０の、ビームが当たる部分がホログラフィック読み取り／複製システム１６に対して半径方向又は接線方向に傾斜した場合は、システム１６内の光学素子群を傾斜させることにより、ディスク１０の傾斜を補償することが可能である。
【００５０】
本発明の一部の実施形態についてのみ図示及び説明したが、当業者には多数の修正及び変更が想到されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、こうした修正及び変更も全て、本発明の概念に含まれるものとして包含することを理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データをホログラフィックディスクに記録する方法であって、
第１の光学素子群から前記ホログラフィックディスクの第１の側に向かう複数の信号ビームを発するステップと、
第２の光学素子群から前記ホログラフィックディスクの第２の側に向かう複数の基準ビームを発するステップと、
前記複数の信号ビームのスポットが前記ホログラフィックディスクのターゲット層にある複数のターゲットデータトラックに整合しているかどうかを判定するステップと、
前記ホログラフィックディスクの記録中に複数の照射スポットを形成するように、前記複数の基準ビーム中の各基準ビームが、前記複数の信号ビーム中の対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定するステップと、
前記複数の信号ビームのうちの１つ以上の信号ビームが、前記ホログラフィックディスクのターゲット層にある前記複数のターゲットデータトラックに整合していないと判定された場合に、前記第１の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節するステップと、
前記複数の基準ビームのうちの１つ以上の基準ビームが、複数の照射スポットを形成するようには前記複数の信号ビーム中の前記対応する信号ビームと実質的に重なり合っていないと判定された場合に、前記第２の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記複数の照射スポットは、前記ホログラフィックディスクのターゲット層にある前記ターゲットデータトラックに形成された複数のマイクロホログラムに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ホログラフィックディスクは、１つ以上の基準溝を含む基準層を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のターゲットデータトラックに対応する、前記基準層内のターゲット溝に向かって、前記第１の光学素子群からトラッキングビームを発するステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の信号ビームスポットが前記複数のターゲットデータトラックに整合しているかどうかを判定する前記ステップは、前記複数の信号ビームを前記ホログラフィックディスクの前記基準層で収束させることと、初期化過程において、前記ホログラフィックディスクの前記基準層の２つ以上のターゲット溝から反射した前記複数の信号ビームの反射を解析することと、を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
複数の照射スポットを形成するように、各基準ビームが、対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定する前記ステップは、前記ディスクを透過した前記信号ビームのうちの２つ以上の信号ビームについて強度分布を解析することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
複数の照射スポットを形成するように、各基準ビームが、対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定する前記ステップは、前記ディスクを透過した前記基準ビームのうちの２つ以上の基準ビームについて強度分布を解析することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の光学素子群の調節に基づいて、前記第２の光学素子群を調節するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の光学素子群を調節する前記ステップは、１つ以上のレンズを接線方向又は半径方向の一方又は両方に傾斜させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の光学素子群及び前記第２の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節する前記ステップは、光学素子を回転させることによって、前記複数の信号ビームの、軸方向、半径方向、及び接線方向のうちの１つ以上の方向の位置変化を達成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の光学素子群及び前記第２の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節する前記ステップは、レンズ群を軸方向、半径方向、及び接線方向のうちの１つ以上の方向に平行移動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の光学素子群を調節する前記ステップは、光学素子を回転させることによって前記複数の信号ビームの配列の向きを回転させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ホログラフィックディスクにマイクロホログラムを記録するシステムであって、
前記ホログラフィックディスクの第１の側から、１つ以上のターゲットデータ層の複数のターゲットデータトラックで複数の信号ビームを収束させるように構成された、第１の光学系であって、前記第１の光学系の第１の光学素子群を作動させて、前記複数の信号ビームのそれぞれを複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックと位置合わせするように構成された第１のサーボ機械素子群と結合された、第１の光学系と、
前記第１の側の反対側である、前記ホログラフィックディスクの第２の側から、複数の基準ビームを前記ターゲットデータ層に向けて伝送するように構成された、第２の光学系であって、前記１つ以上のターゲットデータ層の前記複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックに干渉パターンが形成されるように、前記複数の基準ビームのそれぞれを、前記複数の信号ビームのそれぞれと位置合わせするように作動されるべく構成された第２の光学素子群を備える、第２の光学系と、
を備えるシステム。
【請求項１４】
前記第２の光学系は、第２のサーボ機械素子群を備え、前記第２の光学素子群は、前記第２のサーボ機械素子群によって作動されるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の光学系は、前記複数の信号ビームの、前記ホログラフィックディスクの基準層の２つ以上の溝からの反射を含む反射を受信するように構成された第１の検出器群と結合されており、前記第１の検出器群は、誤差信号を発生させ、前記誤差信号を前記第１の光学系に伝達するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２の光学系は、前記複数の信号ビームのうちの１つ以上の信号ビームの伝送、又は前記複数の基準ビームのうちの１つ以上の基準ビームの伝送を受信するように構成された第２の検出器群と結合されており、前記第２の検出器群は、誤差信号群を発生させ、前記誤差信号群を前記第２の光学系に伝達するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の光学系は、前記第１の光学素子群中の第１のレンズ群を半径方向及び接線方向のうちの一方又は両方の方向に傾斜させることにより、前記第１のレンズ群を作動させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の光学系及び前記第２の光学系のうちの一方又は両方が、光学素子を半径方向及び接線方向のうちの一方又は両方の方向に傾斜させることによって前記光学素子を作動させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の光学系は、前記複数の信号ビームの伝搬の軸に沿って光学素子を回転させることにより、前記光学素子を作動させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の光学系は、前記ホログラフィックディスクの基準層のターゲット溝でトラッキングビームを収束させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の光学系は、前記トラッキングビームの、前記基準層の前記ターゲット溝からの反射を受信するように構成された第３の検出器と結合されている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第３の検出器は、前記トラッキングビームの前記反射を解析し、前記反射解析に基づく誤差信号群を前記第１の光学系に提供するように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の光学系は、前記誤差信号群に対する応答として、前記第１の光学素子群の前記第１のレンズ群を、軸方向、半径方向、及び接線方向のうちの１つ以上の方向に平行移動させるように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
ホログラフィックディスクを事前フォーマットするシステムであって、
前記ホログラフィックディスクの複数のデータトラックに複数の信号ビームを当てるように構成され、且つ、前記ホログラフィックディスクの基準層にある、前記複数のデータトラックに対応するターゲット溝にトラッキングビームを当てるように構成された、第１の光学ヘッドと、
前記複数のデータトラックに複数の基準ビームを当てることにより、前記複数の信号ビームと前記複数の基準ビームとをデータ層内で干渉させて、複数の照射スポットを含む干渉パターンを形成させるように構成された、第２の光学ヘッドと、
前記トラッキングビームの、前記ホログラフィックディスクからの反射を検出するように構成され、且つ、前記トラッキングビームの前記反射が、前記トラッキングビームが前記ターゲット溝で収束していないことを示している場合に、第１の誤差信号群を発するように構成されたトラッキング検出器と、
前記複数の信号ビームの伝送又は前記複数の基準ビームの伝送のうちの一方又は両方の伝送を検出するように構成され、且つ、前記複数の基準ビームが前記複数の信号ビームのそれぞれの信号ビームに整合していない場合に、第２の誤差信号群を発するように構成された、第２の検出器群と、
前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドと結合され、前記トラッキング検出器及び前記第２の検出器群のうちの一方又は両方から前記誤差信号群を受信し、前記誤差信号群に対する応答として、前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させるように構成された、１つ以上のサーボ機械素子と、
を備えるシステム。
【請求項２５】
前記１つ以上のサーボ機械素子は、前記誤差信号群に対する応答として、前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させることにより、記録過程中の前記システムに対する前記ホログラフィックディスクの移動を補償するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記１つ以上のサーボ機械素子は、前記ホログラフィックディスクが不完全であることに対する応答として、前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させるように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記光学素子群の前記作動は、前記１つ以上の光学素子を、前記システムに対して、軸方向、接線方向、又は半径方向のうちの１つ以上の方向に傾斜させること、回転させること、又は平行移動させることのうちの１つ以上を含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２の検出器群は、収束誤差信号群から１つ又は２つの差信号を生成するように構成され、且つ、前記差信号を用いて半径方向又は接線方向の傾斜サーボ誤差信号群を発するように構成された、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２９】
前記トラッキング検出器及び前記第２の検出器群のうちの前記一方又は両方は、前記ホログラフィックディスクの回転速度を示す信号を発するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ホログラフィックディスクを所望の速度で回転させるように構成されたサーボ機械系を備える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３１】
前記サーボ機械系は、前記第１の光学ヘッド、前記第２の光学ヘッド、前記トラッキング検出器、及び前記第２の検出器群のうちの１つ以上に対して前記ホログラフィックディスクを動かすように構成されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記サーボ機械系は、前記第１の光学ヘッド、前記第２の光学ヘッド、前記トラッキング検出器、及び前記第２の検出器群のうちの１つ以上を前記ホログラフィックディスクに対して動かすように構成されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項１】
データをホログラフィックディスクに記録する方法であって、
第１の光学素子群から前記ホログラフィックディスクの第１の側に向かう複数の信号ビームを発するステップと、
第２の光学素子群から前記ホログラフィックディスクの第２の側に向かう複数の基準ビームを発するステップと、
前記複数の信号ビームのスポットが前記ホログラフィックディスクのターゲット層にある複数のターゲットデータトラックに整合しているかどうかを判定するステップと、
前記ホログラフィックディスクの記録中に複数の照射スポットを形成するように、前記複数の基準ビーム中の各基準ビームが、前記複数の信号ビーム中の対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定するステップと、
前記複数の信号ビームのうちの１つ以上の信号ビームが、前記ホログラフィックディスクのターゲット層にある前記複数のターゲットデータトラックに整合していないと判定された場合に、前記第１の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節するステップと、
前記複数の基準ビームのうちの１つ以上の基準ビームが、複数の照射スポットを形成するようには前記複数の信号ビーム中の前記対応する信号ビームと実質的に重なり合っていないと判定された場合に、前記第２の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記複数の照射スポットは、前記ホログラフィックディスクのターゲット層にある前記ターゲットデータトラックに形成された複数のマイクロホログラムに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ホログラフィックディスクは、１つ以上の基準溝を含む基準層を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のターゲットデータトラックに対応する、前記基準層内のターゲット溝に向かって、前記第１の光学素子群からトラッキングビームを発するステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の信号ビームスポットが前記複数のターゲットデータトラックに整合しているかどうかを判定する前記ステップは、前記複数の信号ビームを前記ホログラフィックディスクの前記基準層で収束させることと、初期化過程において、前記ホログラフィックディスクの前記基準層の２つ以上のターゲット溝から反射した前記複数の信号ビームの反射を解析することと、を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
複数の照射スポットを形成するように、各基準ビームが、対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定する前記ステップは、前記ディスクを透過した前記信号ビームのうちの２つ以上の信号ビームについて強度分布を解析することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
複数の照射スポットを形成するように、各基準ビームが、対応する信号ビームと実質的に重なり合っているかどうかを判定する前記ステップは、前記ディスクを透過した前記基準ビームのうちの２つ以上の基準ビームについて強度分布を解析することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の光学素子群の調節に基づいて、前記第２の光学素子群を調節するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の光学素子群を調節する前記ステップは、１つ以上のレンズを接線方向又は半径方向の一方又は両方に傾斜させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の光学素子群及び前記第２の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節する前記ステップは、光学素子を回転させることによって、前記複数の信号ビームの、軸方向、半径方向、及び接線方向のうちの１つ以上の方向の位置変化を達成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の光学素子群及び前記第２の光学素子群のうちの１つ以上の光学素子を調節する前記ステップは、レンズ群を軸方向、半径方向、及び接線方向のうちの１つ以上の方向に平行移動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の光学素子群を調節する前記ステップは、光学素子を回転させることによって前記複数の信号ビームの配列の向きを回転させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ホログラフィックディスクにマイクロホログラムを記録するシステムであって、
前記ホログラフィックディスクの第１の側から、１つ以上のターゲットデータ層の複数のターゲットデータトラックで複数の信号ビームを収束させるように構成された、第１の光学系であって、前記第１の光学系の第１の光学素子群を作動させて、前記複数の信号ビームのそれぞれを複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックと位置合わせするように構成された第１のサーボ機械素子群と結合された、第１の光学系と、
前記第１の側の反対側である、前記ホログラフィックディスクの第２の側から、複数の基準ビームを前記ターゲットデータ層に向けて伝送するように構成された、第２の光学系であって、前記１つ以上のターゲットデータ層の前記複数のターゲットデータトラックのそれぞれのトラックに干渉パターンが形成されるように、前記複数の基準ビームのそれぞれを、前記複数の信号ビームのそれぞれと位置合わせするように作動されるべく構成された第２の光学素子群を備える、第２の光学系と、
を備えるシステム。
【請求項１４】
前記第２の光学系は、第２のサーボ機械素子群を備え、前記第２の光学素子群は、前記第２のサーボ機械素子群によって作動されるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の光学系は、前記複数の信号ビームの、前記ホログラフィックディスクの基準層の２つ以上の溝からの反射を含む反射を受信するように構成された第１の検出器群と結合されており、前記第１の検出器群は、誤差信号を発生させ、前記誤差信号を前記第１の光学系に伝達するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２の光学系は、前記複数の信号ビームのうちの１つ以上の信号ビームの伝送、又は前記複数の基準ビームのうちの１つ以上の基準ビームの伝送を受信するように構成された第２の検出器群と結合されており、前記第２の検出器群は、誤差信号群を発生させ、前記誤差信号群を前記第２の光学系に伝達するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の光学系は、前記第１の光学素子群中の第１のレンズ群を半径方向及び接線方向のうちの一方又は両方の方向に傾斜させることにより、前記第１のレンズ群を作動させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の光学系及び前記第２の光学系のうちの一方又は両方が、光学素子を半径方向及び接線方向のうちの一方又は両方の方向に傾斜させることによって前記光学素子を作動させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の光学系は、前記複数の信号ビームの伝搬の軸に沿って光学素子を回転させることにより、前記光学素子を作動させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の光学系は、前記ホログラフィックディスクの基準層のターゲット溝でトラッキングビームを収束させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の光学系は、前記トラッキングビームの、前記基準層の前記ターゲット溝からの反射を受信するように構成された第３の検出器と結合されている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第３の検出器は、前記トラッキングビームの前記反射を解析し、前記反射解析に基づく誤差信号群を前記第１の光学系に提供するように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の光学系は、前記誤差信号群に対する応答として、前記第１の光学素子群の前記第１のレンズ群を、軸方向、半径方向、及び接線方向のうちの１つ以上の方向に平行移動させるように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
ホログラフィックディスクを事前フォーマットするシステムであって、
前記ホログラフィックディスクの複数のデータトラックに複数の信号ビームを当てるように構成され、且つ、前記ホログラフィックディスクの基準層にある、前記複数のデータトラックに対応するターゲット溝にトラッキングビームを当てるように構成された、第１の光学ヘッドと、
前記複数のデータトラックに複数の基準ビームを当てることにより、前記複数の信号ビームと前記複数の基準ビームとをデータ層内で干渉させて、複数の照射スポットを含む干渉パターンを形成させるように構成された、第２の光学ヘッドと、
前記トラッキングビームの、前記ホログラフィックディスクからの反射を検出するように構成され、且つ、前記トラッキングビームの前記反射が、前記トラッキングビームが前記ターゲット溝で収束していないことを示している場合に、第１の誤差信号群を発するように構成されたトラッキング検出器と、
前記複数の信号ビームの伝送又は前記複数の基準ビームの伝送のうちの一方又は両方の伝送を検出するように構成され、且つ、前記複数の基準ビームが前記複数の信号ビームのそれぞれの信号ビームに整合していない場合に、第２の誤差信号群を発するように構成された、第２の検出器群と、
前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドと結合され、前記トラッキング検出器及び前記第２の検出器群のうちの一方又は両方から前記誤差信号群を受信し、前記誤差信号群に対する応答として、前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させるように構成された、１つ以上のサーボ機械素子と、
を備えるシステム。
【請求項２５】
前記１つ以上のサーボ機械素子は、前記誤差信号群に対する応答として、前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させることにより、記録過程中の前記システムに対する前記ホログラフィックディスクの移動を補償するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記１つ以上のサーボ機械素子は、前記ホログラフィックディスクが不完全であることに対する応答として、前記第１の光学ヘッド及び前記第２の光学ヘッドのうちの一方又は両方にある光学素子を作動させるように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記光学素子群の前記作動は、前記１つ以上の光学素子を、前記システムに対して、軸方向、接線方向、又は半径方向のうちの１つ以上の方向に傾斜させること、回転させること、又は平行移動させることのうちの１つ以上を含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２の検出器群は、収束誤差信号群から１つ又は２つの差信号を生成するように構成され、且つ、前記差信号を用いて半径方向又は接線方向の傾斜サーボ誤差信号群を発するように構成された、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２９】
前記トラッキング検出器及び前記第２の検出器群のうちの前記一方又は両方は、前記ホログラフィックディスクの回転速度を示す信号を発するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ホログラフィックディスクを所望の速度で回転させるように構成されたサーボ機械系を備える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３１】
前記サーボ機械系は、前記第１の光学ヘッド、前記第２の光学ヘッド、前記トラッキング検出器、及び前記第２の検出器群のうちの１つ以上に対して前記ホログラフィックディスクを動かすように構成されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記サーボ機械系は、前記第１の光学ヘッド、前記第２の光学ヘッド、前記トラッキング検出器、及び前記第２の検出器群のうちの１つ以上を前記ホログラフィックディスクに対して動かすように構成されている、請求項３０に記載のシステム。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１０９００８（Ｐ２０１２−１０９００８Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２４８２５３（Ｐ２０１１−２４８２５３）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８２５３（Ｐ２０１１−２４８２５３）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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