JP2009110638A - ホログラフィック記録媒体へのデータの記録およびホログラフィック記録媒体上のデータの読み出しのための装置 - Google Patents
ホログラフィック記録媒体へのデータの記録およびホログラフィック記録媒体上のデータの読み出しのための装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】構成が簡単で高速に記録再生できるホログラフィック装置を提供する。
【解決手段】記録すべきデータでの空間変調によってエンコードされた物体ビーム2を生成するための手段と、データの多重化をもたらすべく所定の設定に従って空間的に変調された参照ビーム1を生成するための手段とを備えており、前記参照ビームを生成するための手段が、参照ビームに異なる変調の設定をそれぞれ導入する一連の回折光学素子が備えられている光学記録媒体11Bを有しているホログラフィック記録装置。同じ種類の光学記録媒体11Aを使用して、読み出しビーム1bを生成して空間的に変調する記録されたデータを読み出すための装置。第1のホログラフィック記録媒体9Aを第2のホログラフィック媒体9Bへと複製するための装置Rであって、上述の読み出し装置を上述の記録装置に組み合わせて有している装置R。
【選択図】図11b
【解決手段】記録すべきデータでの空間変調によってエンコードされた物体ビーム2を生成するための手段と、データの多重化をもたらすべく所定の設定に従って空間的に変調された参照ビーム1を生成するための手段とを備えており、前記参照ビームを生成するための手段が、参照ビームに異なる変調の設定をそれぞれ導入する一連の回折光学素子が備えられている光学記録媒体11Bを有しているホログラフィック記録装置。同じ種類の光学記録媒体11Aを使用して、読み出しビーム1bを生成して空間的に変調する記録されたデータを読み出すための装置。第1のホログラフィック記録媒体9Aを第2のホログラフィック媒体9Bへと複製するための装置Rであって、上述の読み出し装置を上述の記録装置に組み合わせて有している装置R。
【選択図】図11b
Description
本発明は、ホログラフィック記録媒体へとデータを記録するための装置、および該データを読み出すための装置に関する。さらに、本発明は、ホログラフィックデータ記録媒体を複製するための装置に関する。
ホログラフィックメモリが、次世代の大容量記録媒体を形成する可能性を秘めるものとして、真剣に検討されている。実際、ホログラフィックメモリは、いくつかの重要な利点を提供する。
・第1に、データの記録が、従来からの光ディスク記録媒体(CD、DVD、HD‐DVD、およびBluRay)のように表面においてのみ行われるのではなく、体積にて行われるため、記録密度がきわめて高い。さらに、多重化技術が、1つの同じホログラフィック体積中に複数のデータブロックを記録すること、およびそれらを個々に読み出すことを可能にする。したがって、ホログラフィック式の光ディスクは、近い将来には、2層式のBluRayディスクの50Gb(ギガバイト)に対し、1000Gbを超える容量を達成できると考えられる。
・次に、データの読み出し速度がきわめて高い。実際、従来からの光学記録媒体の場合には、データが、ディスクの表面上で光のスポットを移動させることによって、ビットごとに読み出される。ホログラフィックメモリの場合には、体積読み取りによって、同時に取得することができるデータのブロックまたは「ページ」をエンコードしてなる一連の波面が生成される。予想される読み取り速度は、BluRayフォーマットの72Mbit/s(メガビット/秒)に比べ、1000Mbit/s程度である。
・第1に、データの記録が、従来からの光ディスク記録媒体(CD、DVD、HD‐DVD、およびBluRay)のように表面においてのみ行われるのではなく、体積にて行われるため、記録密度がきわめて高い。さらに、多重化技術が、1つの同じホログラフィック体積中に複数のデータブロックを記録すること、およびそれらを個々に読み出すことを可能にする。したがって、ホログラフィック式の光ディスクは、近い将来には、2層式のBluRayディスクの50Gb(ギガバイト)に対し、1000Gbを超える容量を達成できると考えられる。
・次に、データの読み出し速度がきわめて高い。実際、従来からの光学記録媒体の場合には、データが、ディスクの表面上で光のスポットを移動させることによって、ビットごとに読み出される。ホログラフィックメモリの場合には、体積読み取りによって、同時に取得することができるデータのブロックまたは「ページ」をエンコードしてなる一連の波面が生成される。予想される読み取り速度は、BluRayフォーマットの72Mbit/s(メガビット/秒)に比べ、1000Mbit/s程度である。
ホログラフィックデータ記録技術の概要を、この分野における主要な製造業者のサイト(www.aprilisinc.comおよびwww.inphase‐technologies.comなどに見つけることができる)。
原則として、ホログラムを生成するためには、物体ビームおよび参照ビームと呼ばれる相互にコヒーレントな(同じレーザ源から導出される)2つの光ビームが、感光材料の内部で重ね合わせられる。ビームが重なり合うとき、干渉像またはパターンが生成され、感光体積内に保存される。ホログラムを読み出すためには、ホログラムを参照ビーム(または、その共益複素)と同一な読み出しビームで照射する必要がある。この読み出しビームのホログラムによる回折が、物体ビームの復元を生成する。
ホログラフィの理論は、J.W.Goodmanによる書籍「Introduction to Fourier Optics(第1版、McGraw‐Hill Book Company)」のチャプター8に説明されている。
情報をホログラムに記録するためには、その情報を物体ビームの(位相および/または振幅変調の)空間変調のかたちに符号化し、次いで既知の特性を有する参照ビームを使用すれば充分である。物体ビームを再生することで、符号化されたすべてのデータを同時に読み出すことができることを、理解できるであろう。
物体ビームの空間変調は、それ自身は公知のやり方で、液晶を備える空間光変調器(SLM)(この形式のSLMについての言及を、製造業者であるDisplayTechのウェブサイト「www.displaytech.com」に見つけることができる)、あるいはマイクロミラーを備えるSLM(例えば、Texas Instrumentsが開発したDLP micro‐mirror matrix:www.dlp.com)によって生成することができる。
高い記録密度が、多重化技法のおかげで達成される。実際に、1つの同じ感光体積に、異なる物体ビームおよび参照ビームによって記録される複数の別個のホログラムを重ね合わせることができる。この感光体積が、ホログラムの記録に使用された参照ビームのうちの1つと同一な読み出しビームによって照射されるとき、対応する物体ビームのみが再生される(ただし、残りのホログラムによって引き起こされるバックグラウンドノイズによって影響されている)。この特徴ゆえ、ホログラフィックメモリは、このような高い記録密度を達成することができる。
いくつかのホログラフィック多重化技術が、従来技術から知られている。とりわけ、位相コーディングおよび角度コーディングが注目される。
位相コーディング技法は、例えば、S.Yasudaらによる記事「Coaxial holographic data storage without recording the dc components」(Opt.Lett.2006 31(17) pp 2607〜2609)に記載されており、あるいは参考文献、すなわちZ Karpatiらの「Comparison of coaxial holographic storage arrangements from the M number consumption point of view」(Jpn.J.Appl Phys 46(2007)3845〜3849)にも記載されている。位相コーディング技法は、互いに実質的に直交する変調の設定に従って空間的に位相変調された参照ビーム(したがって、読み出しビーム)を使用することからなる。
位相コーディングの直交性が、参照ビームによって符号化されたホログラムと、この同じ参照ビームに対応する読み出しビームのその他のホログラムによる回折との間の読み出しクロストークの回避を可能にする。参照ビームmの位相成分を指して[ψ1 m、ψ2 m、ψ3 m、・・・ ψn m](ψ=0またはπ)を使用すると、直交の条件を、C.Denzらの「Potentialities and limitations of hologram multiplexing by using the phase‐encoding technique」(Appl.Opt.31(1992)pp.5700〜5705)に記載された以下の関係
この関係は、2つの参照ビームが異なる場合、それらが弱め合いの干渉を生じることを表わしている。
参照ビームおよび読み出しビームの空間変調は、液晶またはマイクロミラーを備える空間光変調器(SLM)によって得られる。これらの装置は高価であり、それらの存在は、データ書き込みシステム(少なくとも初期においては、プロフェッショナルまたはセミプロフェッショナル向けの設備にとどまってよい)においては許容可能であるかもしれないが、一般大衆向けの読み出しシステムにおいては、とても許容できるものではない。さらに、SLMの動作周波数の低さ(数百ヘルツ)が、データの書き込みおよび読み出し速度を強く制限している。
角度コーディング技法は、例えば、米国特許第6,700,686号から知られている。角度コーディング技法は、異なる角度に従って感光材料へと入射する参照ビーム(したがって、読み出しビーム)を使用することからなる。これを行うために、データ記録および/または読み出し装置は、枢動ミラーと、音響光変調器と、平行移動の様相で移動するレンズとを備える光学システムを使用することができる。いずれの場合も、結果は、比較的複雑(したがって、高価)かつ低速なシステムである。例えば、参照/読み出しビームの方向を決定するために枢動ミラーが使用される場合、その動きを微細に制御しなければならない。
角度多重化を、すべての変調の設定が光ビームの別個の直線位相シフトを導入する位相多重化の特別な場合と考えることができる点に、注目できる。
他の多重化および逆多重化技法も、同様の欠点を呈する。比較的複雑かつ高価な設備が必要であり、読み出し速度に関して、ホログラフィック記録の潜在能力を最適に利用することが不可能である。
さらに、「ホログラフィックディスク」の複製が、低速であって高価である。実際、種々の世代の光ディスクの製造を可能にしてきたプレスまたは成型の技法が、データがもはや表面にではなく、体積に記録されるため、ホログラフィックメモリには当てはまらない。すなわち、プレスでは媒体の深さにアクセスすることは不可能である。
これらすべての欠点が、ホログラフィックデータ記録の商業的浸透を、大幅に遅らせている。
本発明の1つの目的は、従来技術によって引き起こされる問題の少なくとも一部を解消することにある。
この目的を達成するため、本発明は、一連の回折光学素子を生み出す構造化の構成を呈している光学記録媒体形式の物体によって、参照ビームおよび/または読み出しビームをコーディングすることに拠っており、前記回折光学素子のそれぞれが、前記ビームに異なる変調の設定を導入する。したがって、この物体を動かすことで、回折光学素子を走査することによって、参照ビームまたは読み出しビームの波面を順次かつ反復可能に変更することができる。好ましくは、この物体が、参照ビームの経路において回転できるディスクである。この物体を低コストで大量に製造できるようにするために、光学記録の分野において一般的に使用されている複製技法を使用することができる。
このような物体(以下では、「コーディングディスク」と呼ぶ)を、多重化および逆多重化のために使用することで、簡潔な構造を有し、コストが低減されてなり、しかしながらきわめて高い速度(データレート)で動作することができるホログラフィック媒体へのデータの書き込みおよびホログラフィック媒体のデータの読み出しのための装置を製造することが可能になる。本発明による読み出し装置および書き込み装置を組み合わせて使用することで、「ホログラフィックディスク」を経済的に成立する条件で複製できるようになる。
より具体的には、本発明の目的は、複数のデータ記録領域を備えているホログラフィック記録媒体にデータを記録するための装置であって、
・相互にコヒーレントである参照ビームと呼ばれる第1の光ビームおよび物体ビームと呼ばれる第2の光ビームを生成するための手段、
・前記物体ビームを空間的に変調して、記録すべきデータのブロックを表わしている変調を導入するための手段、
・異なる変調の設定をそれぞれ導入する一連の回折光学素子が備えられている光学記録媒体と、前記回折光学素子を参照ビームの経路へと順次にもたらすべく前記光学記録媒体を変位させるための第1のアクチュエータとを備えており、前記参照ビームを所定のやり方で空間的に変調する手段、
・空間的に変調された物体ビームおよび参照ビームを、前記ホログラフィック記録媒体のデータ記録領域において重ね合わせ、得られる干渉像を該データ記録領域に記録するための光学系、および
・物体ビームおよび参照ビームを空間的に変調するための前記手段に同期し、前記データ記録領域を前記ビームの重ね合わせおよび干渉の領域へと順次にもたらす第2のアクチュエータ
を備えており、
前記物体ビームおよび参照ビームを空間的に変調するための前記手段が、参照ビームの異なる変調の設定にそれぞれ関連付けられている複数のデータブロックを、多重化させて前記データ記録領域に記録するように同期させられ、
前記ホログラフィック記録媒体が、軸を中心として回転の様相で動かすことができ、かつ該軸に垂直に平行移動の様相で動かすことができるディスクであり、前記データ記録領域が、中心が前記軸に一致する複数の円形の同心またはらせんのトラックにて配置されている装置である。
・相互にコヒーレントである参照ビームと呼ばれる第1の光ビームおよび物体ビームと呼ばれる第2の光ビームを生成するための手段、
・前記物体ビームを空間的に変調して、記録すべきデータのブロックを表わしている変調を導入するための手段、
・異なる変調の設定をそれぞれ導入する一連の回折光学素子が備えられている光学記録媒体と、前記回折光学素子を参照ビームの経路へと順次にもたらすべく前記光学記録媒体を変位させるための第1のアクチュエータとを備えており、前記参照ビームを所定のやり方で空間的に変調する手段、
・空間的に変調された物体ビームおよび参照ビームを、前記ホログラフィック記録媒体のデータ記録領域において重ね合わせ、得られる干渉像を該データ記録領域に記録するための光学系、および
・物体ビームおよび参照ビームを空間的に変調するための前記手段に同期し、前記データ記録領域を前記ビームの重ね合わせおよび干渉の領域へと順次にもたらす第2のアクチュエータ
を備えており、
前記物体ビームおよび参照ビームを空間的に変調するための前記手段が、参照ビームの異なる変調の設定にそれぞれ関連付けられている複数のデータブロックを、多重化させて前記データ記録領域に記録するように同期させられ、
前記ホログラフィック記録媒体が、軸を中心として回転の様相で動かすことができ、かつ該軸に垂直に平行移動の様相で動かすことができるディスクであり、前記データ記録領域が、中心が前記軸に一致する複数の円形の同心またはらせんのトラックにて配置されている装置である。
とくには、当該装置において、前記光学記録媒体が、軸を中心として回転の様相で動かすために適したディスクであってよく、中心が前記軸に一致する複数の同心の円形のトラックを備えており、該トラックのそれぞれが、1つの同じ一連の回折光学素子を含んでおり、
当該装置が、
・複数の物体ビームを生成して空間的に変調するための手段、
・それぞれ光学記録媒体のトラックのうちの1つを横切って空間的に変調されるように案内される同数の参照ビームを生成するための手段、および
・それぞれの物体ビームを、前記ホログラフィック記録媒体の異なるトラックに属するデータ記録領域において参照ビームと重ね合わせ、得られる干渉像を該データ記録領域に記録するための複数の光学系
をさらに備えることで、
ホログラフィック記録媒体の複数のトラックについて前記データの記録を並列に実行する。
当該装置が、
・複数の物体ビームを生成して空間的に変調するための手段、
・それぞれ光学記録媒体のトラックのうちの1つを横切って空間的に変調されるように案内される同数の参照ビームを生成するための手段、および
・それぞれの物体ビームを、前記ホログラフィック記録媒体の異なるトラックに属するデータ記録領域において参照ビームと重ね合わせ、得られる干渉像を該データ記録領域に記録するための複数の光学系
をさらに備えることで、
ホログラフィック記録媒体の複数のトラックについて前記データの記録を並列に実行する。
本発明の別の目的は、複数のデータ記録領域を備えているホログラフィック記録媒体に記録されたデータを読み出すための装置であって、
・読み出しビームと呼ばれるコヒーレントな光ビームを生成するための手段、
・前記読み出しビームを所定のやり方で空間的に変調する手段、
・空間的に変調された読み出しビームを前記ホログラフィック記録媒体のデータ記録領域へと導き、該領域によって回折させられた光を集める光学系、および
・読み出しビームを空間的に変調する前記手段に同期し、前記領域を前記ビームの経路へと順次にもたらす第2のアクチュエータ
を備えており、
前記読み出しビームを空間的に変調する前記手段が、前記データ記録領域に記録された複数のデータブロックであって、該データブロックを逆多重化すべく、それぞれが読み出しビームの異なる変調の設定を使用して読み出される複数のデータブロックを読み出すように構成されており、
前記読み出しビームを空間的に変調する前記手段が、前記異なる変調の設定の1つをそれぞれ導入する一連の回折光学素子が備えられている光学記録媒体と、前記回折光学素子を前記読み出しビームの経路へと順次にもたらすべく前記光学記録媒体を変位させるための第1のアクチュエータとを備えており、
前記ホログラフィック記録媒体が、軸を中心として回転の様相で動かすことができ、かつ該軸に垂直に平行移動の様相で動かすことができるディスクであり、前記データ記録領域が、中心が前記軸に一致する複数の円形の同心またはらせんのトラックにて配置されている装置である。
・読み出しビームと呼ばれるコヒーレントな光ビームを生成するための手段、
・前記読み出しビームを所定のやり方で空間的に変調する手段、
・空間的に変調された読み出しビームを前記ホログラフィック記録媒体のデータ記録領域へと導き、該領域によって回折させられた光を集める光学系、および
・読み出しビームを空間的に変調する前記手段に同期し、前記領域を前記ビームの経路へと順次にもたらす第2のアクチュエータ
を備えており、
前記読み出しビームを空間的に変調する前記手段が、前記データ記録領域に記録された複数のデータブロックであって、該データブロックを逆多重化すべく、それぞれが読み出しビームの異なる変調の設定を使用して読み出される複数のデータブロックを読み出すように構成されており、
前記読み出しビームを空間的に変調する前記手段が、前記異なる変調の設定の1つをそれぞれ導入する一連の回折光学素子が備えられている光学記録媒体と、前記回折光学素子を前記読み出しビームの経路へと順次にもたらすべく前記光学記録媒体を変位させるための第1のアクチュエータとを備えており、
前記ホログラフィック記録媒体が、軸を中心として回転の様相で動かすことができ、かつ該軸に垂直に平行移動の様相で動かすことができるディスクであり、前記データ記録領域が、中心が前記軸に一致する複数の円形の同心またはらせんのトラックにて配置されている装置である。
やはり、当該装置において、前記光学記録媒体が、軸を中心として回転の様相で動かすために適したディスクであってよく、中心が前記軸に一致する複数の同心の円形のトラックを備えており、該トラックのそれぞれが、1つの同じ一連の回折光学素子を含んでおり、
当該装置が、
・それぞれ光学記録媒体のトラックのうちの1つを横切って空間的に変調されるように案内される複数の読み出しビームを生成するための手段、および
・空間的に変調されたそれぞれの読み出しビームを、前記ホログラフィック記録媒体の異なるトラックに属するデータ記録領域へと案内し、各領域によって回折させられた光を収集するための複数の光学系
をさらに備えることで、
ホログラフィック記録媒体の複数のトラックについて前記データの読み出しを並列に実行する。
当該装置が、
・それぞれ光学記録媒体のトラックのうちの1つを横切って空間的に変調されるように案内される複数の読み出しビームを生成するための手段、および
・空間的に変調されたそれぞれの読み出しビームを、前記ホログラフィック記録媒体の異なるトラックに属するデータ記録領域へと案内し、各領域によって回折させられた光を収集するための複数の光学系
をさらに備えることで、
ホログラフィック記録媒体の複数のトラックについて前記データの読み出しを並列に実行する。
本発明のさらなる目的は、第1のホログラフィック記録媒体を第2のホログラフィック媒体へと複製するための装置であって、
前記第2のホログラフィック媒体へとデータを記録するための上述のとおりの装置を備えており、該装置において、物体ビームを生成して空間的に変調する手段が、前記第1のホログラフィック記録媒体を読み出すための上述のとおりの装置を含んでいる装置である。
前記第2のホログラフィック媒体へとデータを記録するための上述のとおりの装置を備えており、該装置において、物体ビームを生成して空間的に変調する手段が、前記第1のホログラフィック記録媒体を読み出すための上述のとおりの装置を含んでいる装置である。
本発明の他の特徴、詳細、および利点が、あくまで例として提示される添付の図面を参照して与えられる説明を検討することから、明らかになるであろう。
図1aおよび1bは、すでに上述したホログラムの書き込みおよび読み出しの基本原理を示している。2つのビームが、感光材料3において重ね合わせられている。参照番号1で指し示されている第1のビームが、参照ビームと呼ばれ、参照番号2で指し示されている第2のビームが、物体ビームと呼ばれる。それぞれのビームは、空間内で伝搬されるフィールドによって特徴付けられる。ビームが重なり合う場所で、干渉の複合システムが生成される。それらの干渉が、ホログラム4を形成すべくホログラフィック媒体3の体積に記録される。
読み取りのために、このホログラムが、その伝搬の場が記録ビーム1(または、その共益複素(ただし、以下では、この第2の場合は考えない))の伝搬の場と同一である参照読み取りビーム1bによって照射される。この場合、ホログラムが参照ビームを回折させて新規なビーム2bを形成し、このビーム2bの伝搬の場は、第1の近似として、物体ビーム2の伝搬の場と同一である。
図2が、やはり上述した原理であるが、参照ビームの角度多重化を実行するために従来技術において使用される原理を記載している。レーザビームが、2つのサブビーム1および2へと分割される。物体ビーム2が、空間光変調器6(SLM)へと入射し、空間光変調器6が、物体ビーム2の波面を記録すべきデータに従ってエンコードする。このSLMは、Texas Instruments(DLP Technology)によって市販されている形式のマイクロミラーのマトリクスを備えることができる。それぞれのマイクロミラーが、波面の一部を反射させ、あるいは反射させないことで、記録すべきデータの値0または1を波面へと符号化することができる。この物体ビームが、波面のフーリエ変換を媒体中に取り出すために、とりわけ構成f‐f(SLMが、光学系の物体焦点にある)にて、光学系を使用してホログラフィック媒体9におおむね合焦させられる。
ビーム1が、参照を構成する。通常は、可動ミラー7が、多重化をもたらすために、ビーム1の角度の変更を可能にする。この場合には、ビーム1に与えられる角度のいかんにかかわらずホログラフィック媒体9におけるビーム1および2の重なり合いを保つために、光学系8が使用される。
角度の変更について、他にも技術的解決策が存在しており、その典型は、音響光変調器を使用すること、またはレンズを変位させることである。
例として、上述の米国特許第6,700,686号明細書が、角度多重化の考え方による実施の形態をさらに詳しく説明している。
図3が、参照ビーム1の位相コーディングを実行するために、従来技術において一般的に使用される原理を説明している。先の場合と同様に、レーザビームが、2つのサブビームへと分割される。物体ビームが、波面を符号化するために、SLM6へと向けられる。
同様に、参照ビーム1も、SLM6と同一であってよく、あるいは同一でなくてもよい第2のSLM10へと向けられる。変調器10の目的は、参照波面の特性(振幅および/または位相、通常は複素振幅)を、順次かつ反復的に変化させることにある。1つの光学系へと組み合わせることができる2つの合焦光学系が、重なり合いの領域にビームを合焦させる。
SLM10は、マイクロミラーマトリクス式であってよく、あるいは液晶セルのマトリクスであってよい。
おそらくは、参照ビームのコーディングおよび物体ビームのコーディングを、Z.Karpatiらが彼らの刊行物「Comparison of coaxial holographic storage arrangements from the M number consumption point of view」(Jpn.J.Appl Phys 46(2007)3845〜3849)において実証しているように、同じSLMから得ることができる。
いずれの場合も、ビームの重ね合わせの領域は、記録媒体9へと堆積させられた感光材料3の層に位置している。この媒体が、ホログラム書き込み領域を順送りするために回転させられる。
図4が、本発明による角度コーディングの原理を示している。典型例においては、2つのビーム1および2が、現時点においてホログラフィック記録にとって最適な技術的解決策であると思われる共直線な曝露を優先するために、横並びに配置されている。
参照ビームが、ディスク11の構造化領域12を通過する。この領域は、回折格子を含んでおり、入射ビームを2つの角度αおよびψによって偏向させる効果を有している。
波面が記録すべきデータによってすでに符号化済みである物体ビーム2は、ディスクの構造化されていない領域12’を通過し、したがって偏向を受けることがない。
光学系13が、ビーム1および2をホログラム4へと感光媒体3の重なり合い領域に向かって集中させるべく、ビーム1および2を集めるために使用される。この良好な重なり合いを保証するために、さまざまな技法が存在しうる。図は、二重アセンブリ2f‐2fおよびf‐fを使用する技法を示している。構造化された領域12が、光軸上で、光学系13の2つの焦点距離2fに等しい距離に位置している。したがって、この領域から得られるすべてのビームは、光軸上で光学系13から距離2fにおいて、構造化された領域の像に収束する。
物体ビームは、システムの光軸と平行であるため、物体ビームをホログラム3へと合焦させようと望む場合、光学系13と同じ光軸を有するが、2倍の焦点距離のレンズ14を使用しなければならない。このレンズは、成型技法によって、図に示されているように、前者のインサートとして製作することが可能である。
フーリエ変換の構成が通常は好ましいため、物体波面を符号化したSLMは、その像がレンズ14の焦点距離の領域15に位置するよう、光学系(図示されていない)によって中継される。
ディスクが回転を開始すると、ビーム1に、異なる角度αおよびψによる順次の偏向が加えられるが、物体ビームおよび参照ビームの重なり合いは、ホログラム4に位置したままである。
好ましい使用法によれば、光学系13が、参照ビームの0次の回折をフィルタ処理できるようにする不透明領域13’をさらに備えることができる。
図5が、本発明による位相コーディングの原理を示している。
ビーム1が、回折光学素子12が実装されているディスクの構造化された領域を通過する一方で、ビーム2は、ディスクの自由領域12’を通過する。この事例は、光学素子12が参照ビーム1の伝搬の方向を実質的に変化させない位相変調を導入し、したがって2つのビーム1および2が平行なままであるため、先の事例よりも簡潔である。したがって、合焦光学系16は、光学系と感光媒体との間の距離に等しいただ1つの焦点距離を有する。フーリエ変換の構成が通常は好ましいため、光学ディスクも、光学系16から焦点距離にあり、先の事例のように、物体を符号化するSLMが、中継光学系(図示されていない)によってディスク上に画像化される。このため、ホログラムは、SLMおよび構造化された領域12の2つのフーリエ変換の間の干渉を記録する。
参照ビームの空間変調を、振幅によって行うことも可能である。より一般的には、振幅および位相の両方を変調することができ、その場合、複素振幅変調という用語が当てはまる。
好ましい実施の形態によれば、コーディングディスク11およびホログラフィック媒体9が、類似の材料および形状(とりわけ、基材の厚さおよび材料)を使用して製作される。このため、熱膨張の現象において、参照ビームのコーディングの変動が、ホログラムが受ける変動に従う。当然ながら、これは、従来技術のように参照ビームの変調がSLMによって生み出される場合には、不可能である。
簡単な例として、ピッチがΛgratingである回折格子によって生成される角度コーディングを考える。参照ビーム1の1次の回折角度は、単純に以下の回折格子の式によって与えられる(格子への法線入射を仮定)。
温度の変化が、干渉のピッチについて、係数ρによる膨脹に反映される場合、ホログラムの再生に必要とされる相互の角度α’は、
参照ビームをコーディングするための回折格子も、係数ρによる膨脹にさらされ、回折される角度はα’’になる。
α’=α’’
図4および5は、ホログラムの書き込みの原理を示しているが、読み取りについては、ホログラフィック媒体の下方で読み出しビームによって再生される物体ビームを省いて、これらの図を考えれば充分である。
図4および5は、一緒に伝搬できる共直線のビーム、すなわち同じ方向に伝搬して、1つの同じ側からホログラフィック記録媒体9へと入射するビームによる書き込みの原理を示している。本発明の原理は、ビーム1および2が反対方向に伝搬して、2つの反対向きの側においてホログラフィック記録媒体9へと入射する反対向きの伝搬の構成など、他の書き込み/読み出しの構成にも当てはまる。
データの多重化が、位相モードまたは角度モードのどちらで行われても、伝搬の形態が、同じ方向の伝搬または反対方向の伝搬のどちらであっても、ホログラム記録用のビームをパルス状にすることが好都合であり、より詳しくは、2つの回折光学素子12の間の変わり目においてレーザをオフにすることが好都合である。これにより、所与の物体コーディングにおいて、2つの参照パターンの間の重なり合いを回避することができる。有用なビームが2つのコーディング領域を隔てている境界に触れるとき、ビームが切断され、物体コーディングが更新される。有用なビームが次の領域を完全に貫くとき、レーザが点灯される。
レーザの点灯の継続時間は、主として、ホログラフィック材料の感度に依存する。材料の感度が高いほど、パルスを短くすることができる。パルスが短いほど、ホログラフィックディスクを高速で回転させることができる。
以下に、典型的な実施の形態を示すが、これらの実施の形態は、決して本発明の全体的な性質を限定するものではない。
図6aは、同方向伝搬の方法に従って動作してディスク状のホログラフィック記録媒体9(ホログラフィックディスク)へとデータを記録するための装置Eを示している。この装置においては、レーザダイオードなどの光源Sによって生成される入射レーザビームが、分割キューブによって2つのサブビームへと分割される。物体ビーム2が、そのサイズをSLM6のサイズに合わせるように、望遠鏡によって整えられる。空間変調器によって反射させられた後、物体ビーム2は、SLMをコーディングディスク11に結合させる対物レンズによって再び整えられる。
参照ビーム1も、ホログラフィックディスク9に向かって案内され、ビームをディスク上に収束させるため、およびホログラフィック媒体9上のビームのサイズを調節するために、光学系が使用される。コーディングディスクを通過した後で、参照ビームは、2つの角度方向αおよびψのうちの少なくとも一方に偏向させられている(図4を参照)。
収集光学系13が、図4によって示されているように、ビーム1および2を重なり合い領域に収束させることができるようにする。
コーディングディスク11が、アクチュエータ(図示されていない)によって軸Zを中心にして迅速に回転させられ、したがって中心が前記軸Zに一致する円形のトラックに沿って配置されている回折光学素子12が、参照ビーム1の経路を横切って通過する。
ディスク11上に存在する構造22によって、検出システム17が、ホログラフィックディスク9へのデータの書き込みを同期させることができる。この検出システムについては、後述する。検出システムは、以下の図においては、簡単化のために省略されている。
ホログラフィックディスク9が、1つの同じデータ記録領域5においてホログラムを多重化できるよう、第1のアクチュエータ(図示されていない)によって軸Z’を中心にしてゆっくりと回転させられる。したがって、ディスク9は、ディスク11上のそれぞれのコーディングシーケンスについて、これらの体積のピッチに相当する角度値だけ回転する。好ましい例においては、ディスク9が、ディスク11のそれぞれの完全な回転において、この基本的な角度値だけ回転する。
さらに、ホログラフィックディスク9は、データ記録領域5の絶縁がディスクの利用可能な表面をすべて覆うように、第2のアクチュエータ(やはり図示されていない)によって、回転軸Z’に垂直な方向の平行移動によっても駆動される。さらに具体的には、記録領域5が、その中心が前記軸に一致している複数の同心の円またはらせん状のトラック50、51、52に配置されている。
ホログラフィック記録媒体9が、必ずしもディスクの形態である必要はなく、ディスクの形態が、単に好ましい実施の形態であることに注目できる。
図6bは、ビーム1および2がホログラフィックディスク9へとホログラフィックディスク9の2つの反対向きの面に入射する反対方向伝搬の露光の場合について、先の配置構成にきわめてよく似た配置構成を示している。先の事例と異なり、これら2つのビームが、2つの別個の光学系13’、14によってディスク9のデータ記録領域へと合焦されている。
図7aおよび7bは、それぞれ図6aおよび6bの記録装置、すなわち書き込み装置に対応するデータ読み出しのための装置Lを示している。
図7aにおいては、読み出しビーム1bに、すでに述べたとおりディスク11によって角度コーディングが加えられている。ここでは、同方向伝搬の書き込みの事例が当てはまり、したがって再生された物体ビーム2bは、読み出しビーム1bと同じ方向に伝搬する。このビーム2bが、光学系18、19によって集められ、次いで、データの読み取りを実行するマトリクス検出器20に結合させるべく整えられる。
やはり同期システム17が、マトリクス検出器を読み取りコーディングに同期させるために使用される。
図7aは、読み出しヘッドがSLM6をも備える旨を示しているが、SLM6は使用されないままである。実際には、このやり方で、1つの同じ光学ヘッドを、データの書き込みおよびデータの読み取りに、分け隔てなく使用することができる。
図7bは、反対方向伝搬モードで書き込まれたホログラムの読み取りの事例を示している。したがって、再生された物体ビーム2bが、読み出しビーム1bとは逆の方向に伝搬する。読み出しの配置構成は、図6aの配置構成にきわめてよく似ている。
マトリクス検出器20’が、データを検出するために使用される。検出器20’は、図7aにも存在している。したがって、この書き込み/読み取りヘッドによれば、同方向伝搬および反対方向伝搬の両モードで書き込まれたホログラムを読み出すことが可能になる。
さらに、本発明は、ホログラフィックデータ記録媒体の複製という問題に対する技術的解決策も提供する。
上述のように、従来からの光ディスクの成功に大いに貢献してきたプレスによる複製技法を使用することができない点が、ホログラフィックディスクをホログラムが1つずつ複製される走査によって複製することの検討を促している。図8aおよび8bに示されるように、走査による複製システムRは、主として、元のホログラフィックディスク9Aを読み出す読み出し装置Lと、読み出したデータを無地の媒体9Bへと書き込む記録装置Eとを備えている。好都合なことには、読み出し装置Lおよび記録装置Eが、光学的に結合されており、すなわち読み取り器Lが、マトリクス検出器20、20’を有しておらず、その出力において、再生した光ビーム2b/2(書き込むべきデータですでに変調済みであり、物体ビームとして機能する)を書き込み装置Eへと供給する。したがって、書き込み装置EがSLM6を必要としない。
データの読み取りおよび書き込みの速度は、この技法を現実的なものとするための主たる鍵である。したがって、ホログラムを可能な限り素早く走査できることが必須である。今や、構造化されたディスク11による参照ビームの順次コーディングが、実際に、ホログラフィックディスク9のきわめて高速な走査を可能にしている。
コーディングディスク11が、サイズが630μmである構造化領域12を回転軸Zから30mmの距離に配置して呈する場合、300個の領域が存在する。ディスクが毎分5000回転(5000rpm)で回転する場合、可能なコーディング周波数は25kHzである。600μmというホログラフィック体積のサイズを有するホログラフィックディスクは、およそ23,000個の利用可能な体積を含んでいる。それぞれの体積が300個のホログラムを含む場合、ディスクの全体を読み取るために、参照ビームについて互いに続く7106個のコーディングを有することができる必要がある。
ディスクの回転によって可能にされるコーディング周波数において、ディスクを複製するためには、4.6分を必要とする。したがって、これは、プレスに要する数秒からはほど遠いが、この時間は、SLMによって参照ビームをコーディングする場合よりも好都合である。実際に、従来からのSLMのコーディング周波数は、数百Hzであり、Texas InstrumentsのDLP製品の場合には、数kHzへと高めることが可能である。回転ディスクによるコーディングの場合には、コーディング周波数がディスクの回転速度に依存し、したがってはるかに高速になりうる。
製造時間をさらに短縮するために、一度に複数のホログラムを、同じモーメントにある異なる体積において露光することが、好都合でありうる。このように、複製のために回転ディスクを使用することで、商業的に好都合な技術的解決策を可能にすることができる。
図8aは、同方向伝搬モードで書き込まれた親ホログラフィックディスク9Aを、やはり同方向伝搬モードで書き込まれる複製ディスク9Bへと複製する事例を示している。このために、2つのコーディングディスク11Aおよび11Bが使用される。2つのディスクは、同期していなければならない。図に示されている2つのビーム1Aおよび1Bは、同じレーザから由来している。
図8bは、反対方向伝搬モードで書き込まれた親ホログラフィックディスク9Aを、同方向伝搬モードで書き込まれる複製ホログラフィックディスク9Bへと複製するための構成を示している。この構成は、先の構成よりも小型であるという利点を有しており、したがって、2つのディスク11Aおよび11Bを、それらの回転の同期を機械的に保証するために、ただ1つの部品へと組み合わせることを想像できる。
当然ながら、他の構成を考えることができる。
図9は、位相符号化のホログラフィックディスクへとデータを書き込む事例を示している。この構成は、先の事例よりも簡潔であり、とくには参照ビームおよび物体ビームを集めるための光学系が独特である。したがって、同方向伝搬の書き込みの場合のみが示されている。
図10が、位相コーディングの場合について、反対方向伝搬モードで書き込まれたホログラフィックディスクの読み出しを説明している。同方向伝搬の事例は説明しないが、単純にこれまでの図から導き出すことができる。
再び図9および10を比較すると、1つの同じ光学ヘッドを、データの書き込みおよびデータの読み取りの両方に使用できることが示されている。
図11aは、位相コーディングの場合について、反対方向伝搬モードで書き込まれた親ディスク9Aの同方向伝搬モードで書き込まれる複製ディスクへの複製を説明している。
図11bは、先の図を複数複製の事例について繰り返している。見て取ることができるとおり、2つの参照レーザビームが、それぞれがコーディングディスク11Aおよび11Bの構造化領域に対応する複数のサブビームへと分割されている。ホログラフィックディスクが、コーディングディスクの構造化領域を隔てている距離だけ、書き込みの際に水平方向に動かされる。
この場合において、ディスク11Aおよび11Bは、先のディスク11よりも複雑であり、よりかさばっている。とくに、ディスク11Aおよび11Bが、中心が前記軸に一致する複数の同心な円形のトラック120、121、122を備え、それらトラックのそれぞれが、1つの同じ一連の回折光学素子12を含んでいる必要がある。しかしながら、これは、複製設備が通常は技術的に重厚であるため、いかなる問題も引き起こさない。その性能は、実際のところコンパクトさに関係するのではなく、ビットレートに関係する。例として、10個の並列な複製ヘッドによれば、先の例の複製時間は、約30秒へと変化する。
書き込みヘッドの間の妥当な間隔が3mmであると想定すると、11個の書き込みヘッドを、36mm(半径60mmのディスク上の書き込み領域の幅)の総変位をカバーするために使用することができる
当然ながら、複数ヘッドのシステムは、複製の文脈において使用できるだけでなく、きわめて迅速なデータの書き込みまたは読み出しが望まれるたびに使用することができる。
当然ながら、複数ヘッドのシステムは、複製の文脈において使用できるだけでなく、きわめて迅速なデータの書き込みまたは読み出しが望まれるたびに使用することができる。
図12は、ディスク11上のマークを検出するためのシステムを示している。光源21が、一連の反射キューブおよびレンズによってディスク11へと合焦させられている。ディスクは、ディスクの表面でのビームの反射を変化させるマーキングまたは構造化22を備えている。この反射ビームが、光ダイオード23によって検出される。マーキング22が、回転時のディスクの角度座標の特定を可能にする(矢印が、ディスクの回転によって生成されるパターンの移動を示している)。例として、マーキング22は、反射帯および透明帯の交互パターンであり、その周期が、ディスク上のスポットの位置を特徴付けている。
図13は、本発明のコーディングディスク11の好ましい実施の形態を示している。露光レーザスポットの基材に対するらせん運動にもとづいている。
コーディングディスク11へと変換されるべき基材26が、速度Vrotで回転する。ビーム24が、速度Vtransで平行移動によって駆動される書き込みヘッド25によって整えられる。Vtransの方向は、半径方向であって、回転Vrotの軸に対して直角である。基材がレーザスポットによって露光され、感光層27に変性された領域が、ピッチΛで隔てられたトラックの形態で生成される。ピッチの値によって、所与の回転速度におけるVtransの値が定まる。
らせん運動の場合には、スポットが、線速度Vlinと呼ばれる速度で基材の上方を移動するが、その近似表現は、
Rは、回転の中心に対するスポットの半径であって、単位はmmであり、Vlinの単位はm/sである。
一定の線速度を維持し、したがって材料27からの一様な応答を維持するために、Vrotの値を、スポットの位置に従って変化させなければならない。同じことが、Vtransにも当てはまる。
詳しくは、回転の速度を、スポットが回転の中心に近付くにつれて高めなければならない。この速度は、値Vrotmaxによって限界付けられているため、所与の線速度においてピッチを維持することは、最小半径Rminを強いる。
基材26の減らされた領域において、らせんは、平行線の連続のように見える。したがって、ディスクの半径方向のピッチdrおよびスポットの移動の線速度の方向のdθの直交格子を近似することが可能である。
書き込み分解能は、drおよびdθについて可能な最小の値によって与えられる。
線分解能dθは、高周波において変調されるレーザの能力によって定まる。レーザの最大変調周波数をflとする。
半径方向領域における分解能は、平行移動の精度によって与えられる。数ナノメートル程度の精度が、現時点において、とりわけ精密光学のルールを使用することによって可能である。半径方向の分解能が、らせんのピッチを定め、したがって露光時間を定める。したがって、この時間を短くするために、drについて可能な限り高い値を使用することが不可欠である。
このように、この構造化技法は、従来からのSLM技法に比べて高い精度を提供する。100nmの格子の上に辺が600μmの領域を構造化することで、6000×6000の素子でのサンプリングが可能になる。その結果、これは、1500×1500ピクセル程度である現行のSLMの定義を軽く上回っている。
ひとたび材料27が露光されると、ディスクの製造プロセスは、従来からのリソグラフィック処理工程に従う。
樹脂の場合、後者が現像され、次いでニッケルの厚い層28が、電気形成によって成長させられる。次いで、この層が取り外され、次いでプラスチック材料、例えばポリカーボネート29の射出成型によって元のディスクを複製するために使用される(図14a〜14d)。図14eが、複製の結果、すなわち地形学的な構造化領域を呈するディスクを示している。
このように、コーディングディスク11を、きわめて迅速かつ費用対効果に優れた成型方法によって、大きなシリーズにて製造することができる。したがって、コーディングディスク11は、コーディングディスク11によって置き換えられるSLM、枢動ミラー、または音響光変調器と異なり、コーディングディスク11を取り入れてなる読み出しおよび書き込み装置のコストに無視できない効果を有している低コストな装置である。
図17aおよび17bが、コーディングディスク11の別の製造方法を示している。レーザによって露光されたときに劣化する特性を有する材料の層30が使用される。酸化白金PtOxが、合焦されたレーザビームの熱の影響のもとで白金および気体の酸素へと分解される材料の例である。気体が脱けることによって、表面が劣化する。したがって、基材を、データの角度多重化を実現するために、回折格子を製造するための振幅マスクとして使用することができる。劣化させられた表面領域31が、実質的に、入射ビームを回折させて、吸収領域と同様の効果を生み出す。したがって、それは(真の)振幅コーディングあるが、従来技術においては、それは通常は、この場合でさえも、「位相コーディング」と称される。
表面のレーザ劣化が、元のディスク(「マスター」)の表面に、数十ナノメートルの振幅を有する浮き彫りを生み出す。次いで、そのような元のディスクを、図14a〜14eの成型方法によってきわめて迅速かつ大きなシリーズで複製することができる。
図15が、角度多重化を生み出すための回折格子式の一連の回折光学素子12A、12B、12Cの例を示している。3つの連続する領域が、とりわけ格子ピッチΛiおよび参照軸に対する角度Ψiによって特徴付けられている。これらの領域の上方を走査されるレーザビームが、出力において角度符号化されることを、容易に見て取ることができる。
図16が、位相コーディング式の一連の回折光学素子12D、12E、12Fの例を示している。ディスク11の表面が、位相の変化のマップの生成を可能にする「地形学的」な領域を備えている。ここで、主たるパラメータは、浮き彫りの高さhである。最適な位相シフトのために、位相の変化は、πに近くなければならない。位相シフトは、単純に
405nmの波長において、1.5の材料指数について、最小厚さは135nmである。これらの値は、エッチングおよび複製の技法によって達成可能である。これらの技法は、hについて良好な精度をもたらす。
マイクロミラーにもとづく競合の位相シフト技法は、このように小さい厚さの変化の製造、およびこれらの値の良好な精度の保証に、多大な困難を伴う。したがって、複製されたコーディングディスクによる技術的解決策は、位相コーディングによる多重化にとってきわめて魅力的である。
材料が比較的長い露光時間を必要とする場合、ディスクの回転が、角度コーディングの場合ならびに位相および/または振幅コーディング(「複素振幅」)の場合の両者において、問題を引き起こす可能性がある。この場合、書き込み段階において、図16に示したような二次元に構造化されたパターンにおけるスポットの移動が、パターンの寸法に比べて無視できなければならない。そうでない場合、干渉像が混ざり合う可能性がある。同じ問題は、一次元のパターンの場合にも生じるが、ディスクの半径方向に限られない(図15)。
この現象を避けるため、ディスクの半径方向の一次元のコーディングパターンを使用することが好都合であると考えられ、その例が、図16bに示されている。このコーディングは、二次元ではなくて、一次元であるが、これがそのコーディングの潜在能力を大きく制限するわけではない。実際には、コーディングの数は、(数百程度の)ホログラフィックの用途においては限られたままであり、一次元のコーディングが充分以上である。
半径方向の一次元の構造化を、角度コーディングのためにも使用することができる。この場合、データは、角度αに従ってのみ多重化される(図4を参照)。
図18に示されているように、角度コーディングの場合には、それぞれの回折光学素子を、ディスクの角度方向に連続して配置され、書き込みまたは読み出しビームとほぼ同じサイズを有しているセクション121、122、123、124へと分解し、各セクションの構造化の向きをディスクの回転の影響を相殺するように選択することによって、ホログラムの混ざり合いを回避しつつ、2つの角度αおよびΨに従ってデータを多重化することが可能である。例として、630μmという半径方向の寸法を有しており、ディスクの中心から30cmに位置しており、直径30μmのビームによって走査される回折素子12を考えた場合、ディスクの回転によって引き起こされる角度変化は、1.2°である。この素子が、30μmの21個のセクションへと分けられた場合、変化はわずかに3分25秒(または、0.057°)である。コーディングビームを、恒久的に点灯させたままにすることができ、あるいはセクションの中心に対応してのみ点灯させることができ、これはホログラムの混ざり合いをさらに少なくする。
ディスクの回転の影響を相殺するために変化する向きを有するセクションへと分割することは、位相コーディング(より一般的には、複素振幅コーディング)へも適用可能である。
ホログラフィック材料がきわめて敏感であって、短い書き込みパルスを容認できる場合には、図16に示されているような二次元のコーディングの仕組み12Gを、受け入れることができる。1000rpmで回転しており、30mmの半径に位置する300個のコーディングパターンを有しているディスクを例とした場合、1つの領域から別の領域までの移行の時間は、200μsである。200MHzでの変調が可能な光源は、5ns程度のパルスを供給する。このパルスの最中に、レーザスポットは、2つのコーディング領域の間の距離の1/40,000に相当する変位を実行し、すなわち無視できる距離の比である。
Claims (28)
- 複数のデータ記録領域(5)を備えているホログラフィック記録媒体(9)にデータを記録するための装置(E)であって、
・相互にコヒーレントである参照ビームと呼ばれる第1の光ビーム(1)および物体ビームと呼ばれる第2の光ビーム(2)を生成するための手段(S)と、
・前記物体ビームを空間的に変調して、記録すべきデータのブロックを表わしている変調を導入するための手段(6)と、
・異なる変調の設定をそれぞれ導入する一連の回折光学素子(12)が備えられている光学記録媒体(11)と、前記回折光学素子を参照ビーム(1)の経路へと順次にもたらすべく前記光学記録媒体を変位させるための第1のアクチュエータとを備えており、前記参照ビーム(1)を所定の方法で空間的に変調する手段(11)と、
・空間的に変調された物体ビームおよび参照ビームを、前記ホログラフィック記録媒体(9)のデータ記録領域(5)に重ね合わせ、得られる干渉像(4)を前記ホログラフィック記録媒体(9)のデータ記録領域(5)に記録するための光学系(13、13’、14、16、18)と、
・物体ビームおよび参照ビームを空間的に変調するための前記手段(11)に同期し、前記データ記録領域を前記ビームの重ね合わせおよび干渉の領域へと順次にもたらす第2のアクチュエータと
を備えており、
前記物体ビームおよび参照ビームを空間的に変調するための前記手段(6、11)が、参照ビームの異なる変調の設定にそれぞれ関連付けられている複数のデータブロックを、多重化させて前記データ記録領域(5)に記録するように同期させられ、
前記ホログラフィック記録媒体(9A)が、軸(Z’)を中心として回転の様相で動かすことができ、かつ当該軸に垂直に平行移動の様相で動かすことができるディスクであり、前記データ記録領域(5)が、中心が前記軸に一致する複数の円形の同心またはらせんのトラック(50、51、52)にて配置されている、装置。 - 前記光学記録媒体(11A)が、軸(Z)を中心として回転の様相で動かすことができるディスクであり、中心が前記軸に一致する複数の同心の円形のトラック(120、121、122)を備えており、当該トラックのそれぞれが、1つの同じ一連の回折光学素子(12)を含んでおり、
当該装置が、
・複数の物体ビーム(2)を生成して空間的に変調するための手段(L)と、
・それぞれ光学記録媒体(11A、11B)のトラック(120、121、122)のうちの1つを横切って空間的に変調されるように案内される同数の参照ビーム(1)を生成するための手段(S)と、
・それぞれの物体ビームを、前記ホログラフィック記録媒体(9A)の異なるトラック(50、51、52)に属するデータ記録領域(5)において参照ビームと重ね合わせ、得られる干渉像(4)を該データ記録領域(5)に記録するための複数の光学系(13)と、をさらに備えることで、
ホログラフィック記録媒体の複数のトラック(50、51、52)について前記データの記録を並列に実行する、請求項1に記載の装置。 - 前記参照ビーム(1)の変調を導入する回折光学素子(12)のそれぞれが、前記記録領域(5)において前記データブロックの角度多重化を生み出すために、異なる角度(α、ψ)によって前記ビーム(1)を偏向させるための回折格子(12A、12B、12C)である、請求項1または2に記載の装置。
- 前記参照ビーム(1)の変調を導入する回折光学素子(12D、12E、12F)のそれぞれが、前記記録領域において前記データブロックの位相および/または振幅多重化を生み出すために、前記ビームの伝搬方向を実質的に変えることなく、互いに実質的に直交する設定である複素振幅の変調を前記ビームに導入するように構成されている、請求項1から3のいずれかに記載の装置。
- 前記物体ビームおよび参照ビームが、前記回折光学素子の変わり目においてオフとなるよう、前記光学記録媒体(11)の変位に同期させられたパルス状のビームである、請求項1から4のいずれかに記載の装置。
- 前記光学記録媒体(11)が、軸(Z)を中心にして回転の様相で動かすことができるディスクであり、前記回折光学素子(12)が、前記軸を中心にして環状に配置されている請求項1から5のいずれかに記載の装置。
- 前記光学記録媒体(11)が、物体ビームの空間変調の手段を該光学記録媒体(11)の回転運動に同期させるための構造化の処置(22)を備えている、請求項6に記載の装置。
- 前記回折光学素子(12G)によって導入される変調の設定が、光学記録媒体の回転の方向の一次元である、請求項6または7に記載の装置。
- 前記回折光学素子(12)のそれぞれが、複数の連続するセクション(121、122、123、124)へとさらに分割されており、当該セクションの向きが、前記光学記録媒体の回転の影響を相殺するように変化している、請求項6または7に記載の装置。
- 前記物体ビームおよび参照ビームが、前記ホログラフィック記録媒体へと、前記ホログラフィック記録媒体の1つの同じ面に入射する請求項1から9のいずれかに記載の装置。
- 前記物体ビームおよび参照ビームが、前記ホログラフィック記録媒体へと、前記ホログラフィック記録媒体の2つの反対向きの面に入射する請求項1から9のいずれかに記載の装置。
- 前記ホログラフィック記録媒体(9)および前記回折光学素子を保持している光学記録媒体(11)が、実質的に同一の熱膨張係数を呈する請求項1から11のいずれかに記載の装置。
- 前記回折光学素子を保持している前記光学記録媒体(11)が、成型法によるプラスチック材料(29)にて製造されている請求項1から12のいずれかに記載の装置。
- 複数のデータ記録領域(5)を備えているホログラフィック記録媒体に記録されたデータを読み出すための装置(L)であって、
・読み出しビーム(1b)と呼ばれるコヒーレントな光ビームを生成するための手段(S)と、
・前記読み出しビームを所定のやり方で空間的に変調する手段(11)と、
・空間的に変調された読み出しビームを前記ホログラフィック記録媒体(9)のデータ記録領域(5)へと導き、該領域によって回折させられた光を集める光学系(18、19)と、
・読み出しビーム(1b)を空間的に変調する前記手段(11)に同期し、前記領域を前記ビームの経路へと順次にもたらす第2のアクチュエータと、
を備えており、
前記読み出しビームを空間的に変調する前記手段(11)が、前記データ記録領域(5)に記録された複数のデータブロックであって、当該データブロックを逆多重化すべく、それぞれが読み出しビーム(1b)の異なる変調の設定を使用して読み出される複数のデータブロックを読み出すように構成されており、
前記読み出しビームを空間的に変調する前記手段が、前記異なる変調の設定の1つをそれぞれ導入する一連の回折光学素子(12)が備えられている光学記録媒体(11)と、前記回折光学素子を前記読み出しビームの経路へと順次にもたらすべく前記光学記録媒体を変位させるための第1のアクチュエータと、を備えており、
前記ホログラフィック記録媒体(9)が、軸(Z’)を中心として回転の様相で動かすことができ、かつ当該軸に垂直に平行移動の様相で動かすことができるディスクであり、前記データ記録領域(5)が、中心が前記軸(Z’)に一致する複数の円形の同心またはらせんのトラック(50、51、52)にて配置されている、装置。 - 前記光学記録媒体(11B)が、軸(Z)を中心として回転の様相で動かすことができるディスクであり、中心が前記軸に一致する複数の同心の円形のトラック(120、121、122)を備えており、当該トラックのそれぞれが、1つの同じ一連の回折光学素子(12)を含んでおり、
当該装置が、
・それぞれ光学記録媒体(11B)のトラック(120、121、122)のうちの1つを横切って空間的に変調されるように案内される複数の読み出しビーム(1)を生成するための手段(S)と、
・空間的に変調されたそれぞれの読み出しビームを、前記ホログラフィック記録媒体(9B)の異なるトラック(50、51、52)に属するデータ記録領域(5)へと案内し、各領域によって回折させられた光を収集するための複数の光学系(19)と
をさらに備えることで、
ホログラフィック記録媒体の複数のトラックについて前記データの読み出しを並列に実行する、請求項14に記載の装置。 - 読み出しビームの変調を導入する回折光学素子のそれぞれが、前記記録領域(5)上に角度多重化されたデータブロックの逆多重化をもたらすために、異なる角度で前記ビームを偏向させる回折格子(12A、12B、12C)である、請求項14または15に記載の装置。
- 読み出しビーム(1b)の変調を導入する回折光学素子(12D、12E、12F)のそれぞれが、前記記録領域(5)上に位相および/または振幅多重化されたデータブロックを逆多重化するために、前記ビームの伝搬の方向を実質的に変えることなく、互いに実質的に直交する設定である複素振幅の変調を前記ビームに導入するように構成されている、請求項14または15に記載の装置。
- 前記光学記録媒体が、軸(Z)を中心にして回転の様相で動かすことができるディスク(11)であり、前記回折光学素子(12)が、前記軸を中心にして環状に配置されている、請求項14から17のいずれかに記載の装置。
- 前記回折光学素子によって導入される変調の設定が、光学記録媒体の回転の方向の一次元である、請求項18に記載の装置。
- 前記回折光学素子(12)のそれぞれが、複数の連続するセクション(121、122、123、124)へとさらに分割されており、該セクションの向きが、前記光学記録媒体の回転の影響を相殺するように変化している、請求項18に記載の装置。
- 前記読み出しビーム(1b)が、前記回折光学素子の変わり目においてオフとなるよう、前記光学記録媒体(11)の変位に同期させられたパルス状のビームである請求項14から20のいずれかに記載の装置。
- 前記読み出しビーム(1b)が、前記または各データ記録領域(5)によって前方に回折させられる、請求項14から21のいずれかに記載の装置。
- 前記読み出しビーム(1b)が、前記または各データ記録領域(5)によって後方に回折させられる、請求項14から22のいずれかに記載の装置。
- 前記ホログラフィック記録媒体(9)および前記回折光学素子(12)を保持している光学記録媒体(11)が、実質的に同一の熱膨張係数を呈する、請求項14から23のいずれか一項に記載の装置。
- 前記回折光学素子を保持している前記光学記録媒体(11)が、成型法によるプラスチック材料(29)にて製造されている、請求項14から24のいずれかに記載の装置。
- 前記または各データ記録領域(5)によって回折させられた前記または各読み出しビーム(1b)からの光を検出するための少なくとも1つのマトリクス検出器(20、20’)、をさらに備えている、請求項14から25のいずれかに記載の装置。
- 前記光学記録媒体(11)が、マトリクス検出器(20、20’)を該光学記録媒体(11)の回転運動に同期させるための構造化の処置(22)を備えている請求項19に従属するときの請求項26に記載の装置。
- 第1のホログラフィック記録媒体(9A)を第2のホログラフィック媒体(9B)へと複製するための装置(R)であって、
前記第2のホログラフィック媒体(9B)へとデータを記録するための請求項1から13のいずれかに記載の装置(E)を備えており、
当該装置(E)において、物体ビームを生成して空間的に変調する手段が、前記第1のホログラフィック記録媒体(9A)を読み出すための請求項14から27のいずれかに記載の装置(L)を含んでいる、装置(R)。
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