JP2012142069A - 単一ビットホログラフィック体積記録および読出しにおけるサーボ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】反対方向に伝搬する記録ビームと参照ビームとがディスクの目標データ位置から逸脱した場合においても、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ための方法等を提供する。
【解決手段】ディスクティルティングまたはディスク不完全性のために、いくつかの実施形態では、トラッキングビームがディスクのトラッキング位置に誘導され、トラッキング位置からのトラッキングビームの逸脱は記録、参照ビームのトラッキング、合焦誤りを示すことができる。検出器はそのような誤りに応じて誤り信号を生成することができる。第１のサーボ機械システムはそのような誤りを補償するために第１の光ヘッド（例えば、参照ビームおよびトラッキングビームを伝送する）を作動させることができ、第２のサーボ機械システムは第１のサーボシステムの作動に追従するように第２の光ヘッド（例えば、記録ビームを伝送する）を作動させることができる。
【選択図】図５

Description

本技法は、一般に、ビット単位ホログラフィック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ック記憶システムにおけるサーボ機械構成要素の使用に関する。

コンピューティング能力が進展するにつれて、コンピューティング技術は、とりわけ、民生用ビデオ、データアーカイビング、文書保管、画像作成、および映画制作などの新しい用途分野に参入してきている。これらの用途では、記憶容量を増加させ、データレートを増加させるデータ記憶技法の開発が持続的に推進されている。

データ記憶技術の進展の一例は光記憶システムに関して次第に高度化した記憶容量であろう。例えば、１９８０年代初期に開発されたコンパクトディスクは約６５０〜７００ＭＢのデータ、または約７４〜８０分の２チャネルオーディオプログラムの容量を有する。比較すれば、１９９０年代初期に開発されたデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）フォーマットは約４．７ＧＢ（単層）または８．５ＧＢ（二層）の容量を有する。さらに、より一層高い容量の記憶技法がより高い解像度の映像フォーマットへの要求などの要求の高まりに応えるために開発されている。例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（商標）フォーマットなどの高容量記録フォーマットは、単層ディスクで約２５ＧＢまたは二層ディスクで約５０ＧＢを保持することができる。コンピューティング技術は進展し続けているので、より一層高い容量の記憶媒体が求められる可能性がある。ホログラフィック記憶システムおよびマイクロホログラフィック記憶システムは、容量増加の要求を記憶装置産業において達成することができる開発途上の他の記憶技術の例である。

ホログラフィック記憶は、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生成された３次元干渉パターンの画像であるホログラムの形態のデータ記憶である。ページ単位ホログラフィック技法およびビット単位ホログラフィック技法が共に求められている。ページ単位ホログラフィックデータ記憶では、デジタル符号化データ（例えば、複数のビット）を含む単一ビームが記憶媒体の体積内で参照ビームに重畳され、その結果、その体積内の媒体の屈折率を変調する化学反応がもたらされる。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記憶される。ビット単位ホログラフィまたはマイクロホログラフィックデータ記憶では、すべてのビットが、典型的には２つの反対方向に伝搬する合焦記録ビームによって生成されたマイクロホログラムまたはブラッグ反射グレーティングとして書き込まれる。その後、データは、マイクロホログラムで反射される読出しビームを使用して記録ビームを再構築することによって取り出される。

ビット単位ホログラフィックシステムは、近接配置され層合焦されたマイクロホログラムの記録を可能にし、したがって、従前の光学システムよりも非常に高い記憶容量を提供することができる。しかし、より高い記憶容量ではマイクロホログラムの構成が近接しているために、読出しおよび／または記録ビームが光媒体の所望のマイクロホログラムまた位置への衝突から逸脱する場合、読取りおよび／または複製誤りがもたらされることがある。さらに、より高いデータ転送レートが、一般に、望ましいが、速いレートは速いディスク回転速度に対応し、それが読取りおよび／または複製誤りの確率をさらに高めることがある。誤りを低減したビット単位マイクロホログラフィック読取りおよび／または記録のための技法は有利となる可能性がある。

本技法の一実施形態は複製システムの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。この方法は、ホログラフィックディスクを回転させるステップと、ホログラフィックディスクの参照トラックを追跡して移動測定値を決定するステップと、移動測定値に基づいてホログラフィックディスクの第１の表面の上で第１の光ヘッドを作動させるステップと、ホログラフィックディスクのデータ位置に向けて第１の光ヘッドからの第１のビームを合焦するステップとを含む。この方法は、第１のビームと反対方向に伝搬し重なり合うように第２の光ヘッドからの第２のビームを合焦してホログラフィックディスクのデータ位置にデータを記録するステップと、第１のビームと第２のビームとの間の重なり合いの位置合わせ不良を決定するステップと、重なり合いの位置合わせ不良に基づいてホログラフィックディスクの第２の表面（第１の表面の反対側）の上で第２の光ヘッドを作動させるステップとをさらに含む。

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ためのシステムを提供する。このシステムは少なくとも１つのサーボ機械システムおよび２つの光ヘッドを含む。サーボ機械システムは第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを含む。第１のアクチュエータはホログラフィックディスクの第１の側に対して軸方向および半径方向の１つまたは複数に第１の光ヘッドを作動させるように構成され、第１の光ヘッドはホログラフィックディスクの第１の側からデータ位置に参照ビームを合焦するように構成される。第２のアクチュエータは、第１のアクチュエータの作動に基づいて、ホログラフィックディスクの第２の側（第１の側の反対側）に対して軸方向、半径方向、および接線方向の１つまたは複数に第２の光ヘッドを作動させるように構成され、第２の光ヘッドはホログラフィックディスクの第２の側からデータ位置で参照ビームと干渉するように記録ビームを合焦するように構成される。

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ためのシステムを提供する。このシステムは、ホログラフィックディスクのデータ位置に参照ビームを合焦し、反射がデータ位置への参照ビームの合焦を示すトラッキングビームをホログラフィックディスクの参照トラックに合焦し、参照トラックからのトラッキングビームの反射を受け取るように構成された第１の光ヘッドを含む。このシステムは、データ位置で参照ビームと重なり合い干渉するように信号ビームを合焦するように構成された第２の光ヘッドをさらに含み、信号ビームは参照ビームと反対方向に伝搬している。このシステムは、トラッキングビームの反射に基づいて第１の光ヘッドの光学構成要素を作動させるように構成された第１のサーボ機械システムを含む。さらに、このシステムは、参照ビームおよび信号ビームの１つまたは複数の伝送に基づいて第２の光ヘッドの光学構成要素を作動させるように構成された第２のサーボ機械システムを含む。

これらおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様の符号が同様の部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むとき一層良く理解されるであろう。

実施形態に従った、データトラックを有する光ディスクを示す図である。 実施形態に従った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。 実施形態に従った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。 実施形態に従ったいくつかのタイプのディスクティルティングまたはディスク不完全性の概略側面図である。 実施形態に従った、ホログラフィックディスクに形成された照明スポットへのディスクティルティングの影響を示すグラフである。 実施形態に従ったホログラフィック記録システムの概略図である。 実施形態に従った、ホログラフィック記録システムにおけるフィードフォワード制御システムの関連性の概略図である。

本技法の１つまたは複数の実施形態を以下で説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実施態様のすべての特徴を明細書で説明するわけではない。任意のそのような実際の実施態様の開発において、あらゆる工学または設計計画と同様に、実施態様ごとに変化するシステム関連およびビジネス関連の制約の遵守などの開発者の特定の目標を達成するために多数の実施態様に特有の決定を下さなければならないことが理解されるべきである。さらに、そのような開発上の努力は複雑で時間がかかるが、それにもかかわらず、本開示の利益を受ける当業者にとって設計、製作、および量産の通常の作業であることが理解されるべきである。

ビット単位ホログラフィックデータ記憶システムは、一般に、２つの重なり合い干渉するビームを記録媒体（例えば、ホログラフィックディスク）の内部に放出することによって記録することを含む。データビットは、合焦ビームによって照明されたとき体積光反射器として働くマイクロホログラムと呼ばれる極微の大きさの局所的ホログラフィックパターンの有無によって示される。例えば、図１に示されるホログラフィックディスク１０はデータビットをディスク１０の層にどのように編成することができるかを示す。一般に、ホログラフィックディスク１０は、１つまたは複数のデータの記憶層が透明プラスティック薄膜に埋め込まれた円形で実質的に平坦なディスクである。データ層は、光を反射することができる深さ方向に実質的に局所化された任意の数の材料の変性領域、例えば、ビット単位のホログラフィックデータ記憶で使用されるマイクロホログラムなどを含むことができる。実施形態によっては、データ層は、ディスク１０に衝突する光ビームの照明強度に反応するホログラフィック記録可能材料に埋め込むことができる。例えば、異なる実施形態では、ディスク１０の材料は閾値のある反応性または直線的な反応性とすることができる。データ層は約０．０５μｍから５μｍまでの間の厚さとすることができ、約０．５μｍから２５０μｍまでの間の離隔距離を有することができる。

マイクロホログラムの形態のデータは、一般に、ディスク１０の外側の縁部から内側の限界まで連続した螺旋状トラック１２に記憶することができるが、同心円トラックまたは他の構成を使用することができる。スピンドルホール１４はホログラフィックシステムのスピンドルのまわりに係合するように大きさを合わせることができ、その結果、ディスク１０はデータ記録および／または読取りのために回転することができる。ディスク１０は、リードイン区域、ユーザーデータ区域、およびリードアウト区域などの様々な機能区域をさらに含むことができる。スピンドルの回転は、記録および／または読取りプロセスの間一定線速度また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することができる。さらに、ディスクスピンドル、記録光学系、および／または読取り光学系は平行移動ステージまたはスレッドによってディスクの半径方向に移動し、それにより、光学システムはディスクの半径全体を横切って記録または読取りができるようになる。

マイクロホログラムを複製ディスク１０に記録する一般的なシステムが図２Ａのブロック図で与えられる。ホログラフィックシステム１６は、信号ビーム２０と参照ビーム２２とに分割することができる光源１８を含む。信号ビーム２０は、信号ビーム２０を変調してデータビーム２６をもたらす信号変調回路２４に伝送することができる。実施形態によっては、プロセッサ４０が、複製ディスク１０に記録されるべきデータに基づいて信号変調を制御することができる。さらに、実施形態によっては、信号変調は光源１８で直接行われ、その結果、光源１８から放出される光は複製ディスク１０に記録されるべきデータを含むように直接変調される（例えば、データビーム２６の形態で）。

データビーム２６は別の光学系−サーボ機械システム２８を通過することができ、それは、記録ビーム３０をディスク１０の特定の場所に合焦するように構成された様々な光学およびサーボ機械デバイスを含むことができる。例えば、光学系−サーボ機械システム２８は、ディスク１０の特定のデータ層またはデータトラック１２に記録ビーム３０を合焦することができる。

参照ビーム２２は、同様に、ディスク１０の特定のデータ層またはデータトラック１２に合焦参照ビーム３４を合焦するように設計された様々な光学系−サーボ機械デバイスを含む光学系−サーボ機械システム３２を通過することができ、その結果、合焦参照ビーム３４は記録ビーム３０と重なり合う。マイクロホログラムは、重なり合い反対方向に伝搬する２つの合焦レーザビーム３０および３４によって形成される干渉（例えば、照明スポット）の状態でホログラフィックディスク１０に記録することができる。実施形態によっては、記録されたマイクロホログラムは合焦参照ビーム３４を使用してディスク１０から取り出すことができる。データ反射３６と呼ばれる合焦参照ビーム３４の反射は信号検出３８のための検出器で受け取ることができる。

さらに、図２Ｂで与えられるように、複製システムの１つまたは複数の実施形態は光源１８の直接変調を含む。例えば、光源１８は、光源１８を直接変調するのに好適な変調器２４に結合することができる。変調器２４は、プロセッサ４０で制御することができ、光源１８によって放出される変調信号ビーム２６が複製ディスク１０に記録されるべき情報を含むように光源１８を変調することができる。

読取りおよび複製プロセスの間、複製ディスク１０はホログラフィックシステムのスピンドルを軸として回転することができる。複製ディスク１０に記録される信号ビームは、直接変調する（例えば図２Ａ）か、または好適な信号変調回路２４で変調する（例えば図２Ｂ）ことができる。さらに、信号ビームはマスターディスクのデータによって変調することができ、次に、変調された信号ビームは複製ディスク１０に誘導され、反対方向に伝搬するビームに重ね合わせられ、選択されたトラック１２上にマイクロホログラムを記録する。記録中の複製ディスク１０の回転速度と、複製ディスク１０上に記録されたマイクロホログラムの近接性とが、読取りおよび／または複製誤りの確率を増加させることがある。例えば、合焦レーザビーム３０および３４の一方または両方が誤って位置合わせされ、複製ディスク１０の正確な位置（例えば、データトラック１２および層）に衝突しない場合、データは間違った位置に記録されることがあり、または合焦レーザビーム３０および３４の干渉が形成されず、その結果、データが記録されないことがある。

複製プロセスの正確さおよび精度は、読取りおよび複製システムに対するディスク１０のウォブリングまたはティルティングによって、ホログラフィックディスク１０の不完全性によって、またはディスク１０の位置を予定位置から逸脱させる他の要因によって影響を受けることがある。図３に示されるように、ホログラフィックディスク１０は傾斜するか、揺動するか、または不完全性を有することがあり、そのため、マイクロホログラム記録プロセスの正確さが低下する。例えば、ディスク１０は平坦な表面でなく、そのため、ビームがディスク１０に正確に衝突しないことがある。例えば、ディスク１０が予定位置４２に対して傾斜している場合にも不正確が生じることがある。例えば、ディスク１０は平行でない上部表面と下部表面とを有することがあり、またはディスク１０は完全なディスク４２よりも厚いことがあり、その結果、ディスク１０が複製システムのスピンドルに取り付けられたとき、ディスク１０の位置またはディスク１０の層が予定位置４２から逸脱する。さらに、ディスク１０は、予定位置４２に対してディスク１０の湾曲した形状で示されるように歪められることがある。そのような不正確な位置づけまたは不完全性はマイクロホログラム記録の誤りを複製ディスク１０にもたらすことがある。

図４は、ディスク１０のデータトラック１２の予定位置と実際の位置とを比較するグラフ５０を示す。グラフ５０のｘ軸およびｙ軸は、それぞれディスク１０の半径方向距離および軸方向距離（両方共マイクロメートル単位）を示す。ディスク１０の半径方向中心はｘ＝０μｍとすることができ、一方、ディスクの上部表面および下部表面はｙ＝０μｍからｙ＝−１２００μｍまでであると見込まれる。ｙ＝０μｍで示されるように、ディスク１０の上部表面５２はディスク１０の上部表面の予定位置５４に対して傾斜している。このティルトは、図３で説明したように、読取りおよび／または記録の間のホログラフィック記録システム１６（図２Ａおよび２Ｂ）に対するディスク１０のティルティングまたはウォブリングに起因するか、またはディスク１０の不完全性に起因する可能性がある。ディスクのティルティングまたは不完全性は、ディスク１０の表面５４と読取りまたは書込みヘッドの前面レンズとの間の距離の変化をもたらすことがある。したがって、ディスク表面５４と前面レンズとの間の距離の変化を補償するように調整が行われない場合、複製ディスク１０に衝突する記録ビームは異なるデータ層および／または異なるデータトラック１２に衝突し、それによって間違ったデータが読取りおよび／または記録されるか（例えば、ビームが所望のトラック１２と異なるトラック１２に衝突する場合）、またはデータが全く読取りまたは記録されない（例えば、ビームがいかなるトラック１２にも位置合わせされない場合）ことがある。

例えば、矢印５６は複製ディスク１０に記録されるべき予定データ位置を示す。データ位置はデータ層の所望のトラック１２上にあることができ、ディスク１０の上部表面５４から約−６００μｍと−６０２μｍとの間の範囲にわたることができる。ディスク１０のティルトに起因して、実際の照明スポット５８は予定照明スポット５６から軸方向および半径方向の両方に逸脱することがあり、多分、ディスクティルトまたは不完全性の激しさに応じて間違ったトラック１２に、トラックのないところに、および／または間違ったデータ層に合焦することになる。そのような逸脱は複製ディスク１０に不正確な記録データをもたらし、ホログラフィック記録システムのビット誤り率を増加させることがある。

本実施形態は、ディスク１０を複製する際の誤りを減少させるための合焦および位置合わせ技法を含む。そのような合焦および位置合わせ技法は、複製ディスク１０に記録する間合焦および／または位置合わせ誤りを補正するように光学構成要素を作動させるためのサーボ機械デバイスの使用を含むことができる。図２Ａおよび２Ｂに関して説明したように、サーボ機械デバイスは、複製ディスク１０に記録ビームを伝送する光学構成要素（例えば、光学およびサーボ機械システム２８および３２）に結合することができる。他の実施形態では、異なる複製システムは、複製ディスク１０を複製しながらマスターディスクから同時に読取ることを含むことができる。そのような実施形態は、マスターディスクの正確な読取りのためにマスターディスクリーダの光学構成要素に結合されたサーボ機械デバイスの使用をさらに含むことができる。

図５は、ホログラフィック複製システム６０の１つの例示的構成のより詳細な図を示す。ホログラフィック複製システム６０は、マイクロホログラム記録および／または読取りのための適切な波長（例えば、４０５ｎｍ、５３２ｎｍなど）を有する光源ビーム６４を放出する光源６２を含むことができる。光源６２は光源ビーム６４を伝送することができ、光源ビーム６４は様々な光学デバイス（例えば、ミラー６６）を通り、電気光学的に光源ビーム６４を変調する電気光学変調器（ＥＯＭ）６８で変調されて、複製ディスク１０に書き込まれるべきデータを含む変調ビーム７０が生成される。例えば、そのようなデータは、符号、アドレス、トラッキングデータ、および／または他の補助情報などの事前記録データ、および／またはディスク１０に記録されるべき他のデータを含むことができる。データビーム７０は、レンズ７２、およびデータビーム７０のパワーおよび／または強度を変調するのに好適である空間フィルタ７４などの他の光学要素を通って複製ディスク１０まで複製プロセスの全体にわたり異なる強度で通過することができる。実施形態によっては、データビーム７０をミラー７６などの他の要素で反射させ、その後、偏光ビームスプリッタ７８に伝送することができ、偏光ビームスプリッタ７８により、データビーム７０は、マイクロホログラムを記録するために記録ビーム８０と、向かい合ってディスク１０に衝突することができる反対方向に伝搬する参照ビーム１０４とに分割される。代替として、実施形態によっては、別個の光源を、記録ビーム８０および反対方向に伝搬する参照ビーム１０４の各々に備えることができる。

記録ビーム８０は、ディスク１０の記録の間開かれ、読出しの間閉じられる読取り／書込みシャッタを通して伝送することができる。実施形態によっては、記録ビーム８０は反射され（例えば、ミラー８４によって）、偏光ビームスプリッタ８６およびレンズ９４を通して伝送され、ガルボミラー（ｇａｌｖｏ ｍｉｒｒｏｒ）９６で反射され得る。以下で説明するように、ガルボミラー９６は、サーボシステム１４０で（特に、接線方向追従構成要素１４６で）制御することができ、ディスク１０への記録ビーム８０の衝突に作用するように作動することができる。記録ビーム８０は１／４波長板９８およびレンズ１００を通って光ヘッド１０２まで通過することができる。光ヘッド１０２は、複製ディスク１０の所望のデータ層および所望のデータトラック１２に記録ビーム８０を合焦する光学構成要素を含むことができる。光ヘッド１０２は、さらに、サーボ機械システム１４０に結合することができ、サーボ機械システム１４０は、ディスク１０のティルティングまたはウォブリングおよび／またはディスク１０の不完全性を補償するように光ヘッド１０２の構成要素を調整するサーボ機械構成要素を含むことができる。

参照ビーム１０４は、偏光ビームスプリッタ１０６およびレンズ１１４を通して伝送され、ダイクロイックミラー１１８で反射され得る。次に、参照ビーム１０４は１／４波長板１２０およびレンズ１２２を通って光ヘッド１２４に到達することができる。光ヘッド１２４は、記録ビーム８０が合焦される同じ所望の層およびトラック１２に参照ビーム１０４を合焦する光学構成要素を含むことができ、その結果、参照ビーム１０４と記録ビーム８０とは相乗的に干渉して、ディスク１０の所望位置に照明スポットが形成される。照明スポットはディスク１０にマイクロホログラムを形成することができる。実施形態によっては、光ヘッド１２４は参照ビーム１０４の反射を読取ることができ、反射参照ビームは１／４波長板１２０および様々な他の光学要素を通過し、偏光ビームスプリッタ１０６で反射され得る（１／４波長板１２０を２回通過した後に９０°だけ偏光が回転された後）。反射参照ビームはレンズ１０８およびフィルタ１１０を通過し、共焦点検出器１１２で検出され得る。したがって、参照ビーム１０４は、複製システム６０の記録プロセスでは記録ビーム８０に対して反対方向に伝搬してマイクロホログラムを記録することができ、さらに複製システム６０の読取りプロセスではディスク１０で反射され、検出器１１２で読取られて、マイクロホログラムを読取ることができる。

実施形態によっては、追加の光源１３６がトラッキングビーム１１６を伝送することができ、トラッキングビーム１１６は参照ビーム１０４と共に複製ディスク１０に衝突し、参照ビーム１０４の合焦および位置合わせを追跡することができる。トラッキングビーム１１６は記録および参照ビーム８０および１０４と異なる波長とすることができる。例えば、トラッキングビーム１１６は６５８ｎｍまたは別の好適な波長とすることができる。トラッキングビーム１１６は、ミラー１３４で反射され、偏光ビームスプリッタ１２８およびレンズ１２６を通して伝送され得る。トラッキングビーム１１６は、ダイクロイックミラー１１８から１／４波長板１２０およびレンズ１２２を通り、光ヘッド１２４に至ることができるようにする偏光を有することができる。光ヘッド１２４は、ディスク１０のトラッキング位置にトラッキングビーム１１６を合焦することができる。

トラッキングビーム１１６は、トラッキングビーム１１６および参照ビーム１０４が各々同じ光ヘッド１２４からディスク１０に衝突するのでディスク１０上の参照ビーム１０４の位置を追跡するのに使用することができる。例えば、トラッキングビーム１１６によって目標とされたトラッキング位置は参照ビーム１０４の所望位置（または目標データ位置）に対応することができる。実施形態によっては、トラッキング位置は、ディスク１０の符号化トラッキングデータトラックまたはディスク１０の参照層の特定の溝とすることができる。トラッキングビーム１１６はディスク１０から反射され、１／４波長板１２０を通り、ダイクロイックミラー１１８を通り、偏光ビームスプリッタ１２８で反射され得る（１／４波長板１２０を２回通過した後に９０°だけ偏光が回転された後）。反射トラッキングビームは他の光学要素１３０を通過し、それにより、反射トラッキングビームは４象限検出器１３２に合焦することができる。４象限検出器１３２は反射トラッキングビームの強度および他の属性を測定するように構成することができる。例えば、測定値は、トラッキングビーム１１６が目標トラッキング位置（参照ビーム１０４の目標データ位置への適切な合焦に対応する）に適切に合焦されているかどうかを示すことができる。誤り信号とも呼ばれるそのような測定値は、システム６０に対するディスク１０のティルト、移動、および／または不完全性を示すことができる。

同様に、参照ビーム１０４の伝送を使用して参照ビームと記録ビームとの間の位置合わせ不良を決定することもできる。参照ビーム伝送は１／４波長板９８を通過することができ、他の光学要素により反射または伝送され、偏光ビームスプリッタ８６で反射され得る（１／４波長板９８を２回通過した後に９０°だけ偏光が回転された後）。伝送参照ビームは他の光学要素８８を通過することができ、それにより、伝送参照ビームは４象限検出器９０に合焦することができる。４象限検出器１３２と同様の４象限検出器９０は伝送参照ビームの強度および他の属性を測定するように構成することができる。誤り信号とも呼ばれるそのような測定値は、参照ビームと記録ビームとの間の位置合わせ不良を示すことができる。

実施形態によっては、４象限検出器１３２および９０からの測定値または生成された誤り信号は各々それぞれ閾値値を超える測定値をフィルタ処理することができるフィルタシステム１３８および９２（例えば、低域通過フィルタ）に伝送することができ、それにより、ディスク１０がティルト、移動、および／または不完全性を有しており、それは正確な複製を続けるには補償されなければならないことを示すことができる。誤り信号が閾値を超える場合、フィルタシステム１３８および９２は各々それぞれ反射トラッキングビームおよび伝送参照ビームに基づく誤り信号をサーボ機械システム１４０に供給することができる。サーボシステム１４０は、光ヘッド１２４の光学構成要素を軸方向および半径方向に作動させるように構成された軸方向および半径方向サーボ機械構成要素１４２を含むことができ、その結果、光ヘッド１２４はディスク１０のいかなる移動および／または不完全性も補償して、参照ビーム１０４をディスク１０の所望位置（例えば、データ層およびデータトラック１２）に衝突させることができる。

サーボシステム１４０は、さらに、光ヘッド１２４の構成要素の動作に追従するように光ヘッド１０２の構成要素を作動させるように構成することができる。説明したように、参照ビーム１０４はディスク１０の目標データ位置で記録ビーム８０と干渉してマイクロホログラムを適切に記録する。実施形態によっては、光ヘッド１２４の軸方向および半径方向の動作に追従するように光ヘッド１０２を作動させるためにサーボシステム１４０の追従サーボ機械構成要素１４４を使用することができる。したがって、光ヘッド１２４はディスク１０の表面の上で軸方向および／または半径方向に作動することができ、光ヘッド１０２は、対応して、記録ビーム８０が参照ビーム１０４と反対方向に伝搬して干渉するようにディスク１０の反対側の表面の上で軸方向および／または半径方向および／または接線方向に作動することができ、両方のビーム８０および１０４はディスク１０の目標データ位置に位置合わせされる。実施形態によっては、図６でさらに説明するように、光ヘッド１０２の軸方向および半径方向の動作は、４象限検出器１３２のフィードフォワード合焦およびトラッキングデータに基づくことができる。

サーボシステム１４０は実施形態によっては接線方向追従構成要素１４６を含むこともできる。接線方向追従構成要素１４６は、ディスク１０における記録ビーム８０の衝突に接線方向で作用するようにガルボミラー９６を作動させるように構成されたサーボ機械構成要素を含むことができる。実施形態によっては、光ヘッド１０２を接線方向に作動させると、目標データ位置（例えば、データが記録されるべき特定のデータ層）を光ヘッド１０２に関して接線方向に変化させることがあるディスク１０のウォブリングおよびティルティングまたはディスク１０の不完全性をさらに補償することができる。実施形態によっては、接線方向追従構成要素１４６は４象限検出器１３２からのフィードフォワード情報に基づいて作動することができる。

図６のブロック図は、サーボシステム１４０と４象限検出器１３２および９０の測定値との間のフィードフォワード関係の一例である。軸方向および半径方向作動構成要素１４２（図５からの）は、コントローラ１５０および１つまたは複数のアクチュエータ１５２を含むことができる。コントローラ１５０は光ヘッド１２４の位置決めを制御するのに好適とすることができ、アクチュエータ１５２は光ヘッド１２４を作動させるようにコントローラ１５０で制御することができる。軸方向および半径方向構成要素１４２による光ヘッド１２４の位置決めは４象限検出器１３２で検出される光の強度に影響を与えることができる。複製プロセスの全体にわたって、およびアクチュエータ１５２による動的位置決めの全体にわたって、検出器１３２は、ディスク１０のティルト、ウォブル、および／または不完全性によってもたらされることがある目標データ位置における合焦記録スポットの位置合わせ不良に対応するデータを含むことができる測定値１５４を生成することができる。測定値１５４は、予定位置に対する所望位置（マイクロホログラムを記録するための）の場所を含む任意の情報を含むことができる。測定値１５４はコントローラ１５０に連続的に（すなわち、動的に）フィードバックすることができ、コントローラ１５０は作動のタイプおよび／または量を決定し（例えば、計算によって）、アクチュエータ１５２と通信して、直前に受け取った測定値１５４に応じて光ヘッドの半径方向または軸方向の位置を増減させることができる。

同様に、追従構成要素１４４および１４７はコントローラ１５６および１つまたは複数のアクチュエータ１５８をさらに含むことができる。コントローラ１５６は光ヘッド１０２の位置決めを制御するのに好適とすることができ、アクチュエータ１５８は光ヘッド１０２を作動させるようにコントローラ１５６で制御することができる。追従構成要素１４４および１４７による光ヘッド１０２の位置決めは４象限検出器９０で検出される光の強度に影響を与えることができる。複製プロセスの全体にわたって、およびアクチュエータ１５８による動的位置決めの全体にわたって、検出器９０は、参照ビームの合焦と記録ビームの合焦との間の位置合わせ不良に対応するデータを含むことができる測定値１６０を生成することができる。測定値１６０は、予定位置に対する所望位置（マイクロホログラムを記録するための）の場所を含む任意の情報を含むことができる。測定値１６０はコントローラ１５６に連続的に（すなわち、動的に）フィードバックすることができ、コントローラ１５６は作動を計算し、アクチュエータ１５８と通信して、直前に受け取った測定値１６０に応じて光ヘッド１０２の半径方向または軸方向位置を増減させることができる。

実施形態によっては、コントローラ１５０によって制御された作動は、測定値１６０に基づいてコントローラ１５６によって計算された作動に追加されるようにフィードフォワードする（ブロック１６２）ことができる。そのため、アクチュエータ１５８は、光ヘッド１２４の位置に追従するように光ヘッド１０２の位置を作動させることができ、その結果、記録ビーム８０および参照ビーム１０４はディスク１０の所望位置（例えば、目標データトラック１２およびデータ層）で干渉することができる。

本発明のいくつかの特徴のみを本明細書で図示および説明したが、当業者なら多くの変更および改変を想起するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨内にあるすべてのそのような変更および改変を包含するものであることを理解すべきである。

１０ ホログラフィックディスク、複製ディスク
１２ データトラック
１４ スピンドルホール
１６ ホログラフィックシステム、ホログラフィック記録システム
１８ 光源
２０ 信号ビーム
２２ 参照ビーム
２４ 信号変調回路、変調器
２６ データビーム、変調信号ビーム
２８、３２ サーボ機械システム
３０ 記録ビーム、合焦レーザビーム
３４ 合焦参照ビーム、合焦レーザビーム
３６ データ反射
３８ 信号検出
４０ プロセッサ
４２ 予定位置
４２ 完全なディスク
５０ グラフ
５２ 上部表面
５４ 上部表面の予定位置、ディスク表面
５６ 予定照明スポット
５８ 実際の照明スポット
６０ ホログラフィック複製システム
６２ 光源
６４ 光源ビーム
６６ ミラー
６８ 電気光学変調器
７０ 変調ビーム、データビーム
７２ レンズ
７４ 空間フィルタ
７６ ミラー
７８ 偏光ビームスプリッタ
８０ 記録ビーム
８４ ミラー
８６ 偏光ビームスプリッタ
８８ 光学要素
９０ ４象限検出器
９２ フィルタシステム
９４ レンズ
９６ ガルボミラー
９８ １／４波長板
１００ レンズ
１０２ 光ヘッド
１０４ 参照ビーム
１０６ 偏光ビームスプリッタ
１０８ レンズ
１１０ フィルタ
１１２ 共焦点検出器
１１４ レンズ
１１６ トラッキングビーム
１１８ ダイクロイックミラー
１２０ １／４波長板
１２２ レンズ
１２４ 光ヘッド
１２６ レンズ
１２８ 偏光ビームスプリッタ
１３０ 光学要素
１３２ ４象限検出器
１３４ ミラー
１３６ 光源
１３８ フィルタシステム
１４０ サーボシステム、サーボ機械システム
１４２ 軸方向および半径方向サーボ機械構成要素、軸方向および半径方向作動構成要素
１４４ 追従サーボ機械構成要素
１４６ 接線方向追従構成要素
１５０ コントローラ
１５２、１５６、１５８ アクチュエータ
１５４、１６０ 測定値

Claims (36)

1. 複製システムのホログラフィックディスクにデータを記録する方法であって、
   前記ホログラフィックディスクを回転させるステップと、
   前記ホログラフィックディスクの参照トラックを追跡して移動測定値を決定するステップと、
   前記移動測定値に基づいて前記ホログラフィックディスクの第１の表面の上で第１の光ヘッドを作動させるステップと、
   前記ホログラフィックディスクのデータ位置に向けて前記第１の光ヘッドからの第１のビームを合焦するステップと、
   前記第１のビームと反対方向に伝搬し重なり合うように第２の光ヘッドからの第２のビームを合焦して前記ホログラフィックディスクの前記データ位置にデータを記録するステップと、
   前記第１のビームと前記第２のビームとの間の重なり合いの位置合わせ不良を決定するステップと、
   前記重なり合いの位置合わせ不良に基づいて前記ホログラフィックディスクの第２の表面の上で前記第２の光ヘッドを作動させるステップであり、前記第２の表面が前記第１の表面の反対側である、ステップと
   を含む、方法。
2. 前記ホログラフィックディスクの前記参照トラックを追跡するステップが、
   前記第１の光ヘッドから前記ホログラフィックディスクの前記参照トラックにトラッキングビームを合焦するステップと、
   前記参照トラックからの前記トラッキングビームの反射を検出して前記移動測定値を決定するステップと
   を含む、請求項１記載の方法。
3. 前記重なり合いの位置合わせ不良を決定するステップが、前記複製システムの４象限検出器によって測定される前記ホログラフィックディスクを通る前記第１のビームまたは前記第２のビームの伝送に基づく、請求項１記載の方法。
4. 前記移動測定値が合焦誤りおよびトラッキング誤りの１つまたは複数を含む、請求項１記載の方法。
5. 前記移動測定値が、前記複製システムのスピンドルを軸とした前記ホログラフィックディスクのウォブリング、予定位置に対する前記ホログラフィックディスクのティルト、および前記ホログラフィックディスクの不完全性の１つまたは複数に由来する、請求項１記載の方法。
6. 前記移動測定値を前記複製システムのサーボ機械システムに伝達するステップを含む、請求項１記載の方法。
7. 前記ホログラフィックディスクの前記第１の表面の上で前記第１の光ヘッドを作動させるステップが、前記ホログラフィックディスクの前記表面に対して半径方向および軸方向の１つまたは複数に前記第１の光ヘッドのレンズを平行移動するステップを含む、請求項１記載の方法。
8. 前記データ位置が、データを記録するための前記ホログラフィックディスクのデータ層にデータトラックを含む、請求項１記載の方法。
9. 第２の組の光学構成要素を調整するステップが前記移動測定値にさらに基づく、請求項１記載の方法。
10. 前記ホログラフィックディスクの前記第２の表面の上で前記第２の光ヘッドを作動させるステップが、前記ホログラフィックディスクの前記表面に対して半径方向、軸方向、および接線方向の１つまたは複数に前記第２の光ヘッドのレンズを平行移動するステップを含む、請求項１記載の方法。
11. 前記ホログラフィックディスクの前記表面に対して接線方向に前記複製システムの光学要素を調整して、前記第２のビームの伝送に作用するステップを含む、請求項１記載の方法。
12. 前記光学要素がガルバノミラーを含む、請求項１１記載の方法。
13. 前記第２のビームが、前記ホログラフィックディスクに記録されるべき符号、アドレス、トラッキングデータ、補助情報、および他のデータの１つまたは複数を含む、請求項１記載の方法。
14. 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ためのシステムであって、
    前記ホログラフィックディスクの第１の側に対して軸方向および半径方向の１つまたは複数に第１の光ヘッドを作動させるように構成された第１のアクチュエータと、
    前記ホログラフィックディスクの第２の側に対して軸方向、半径方向、および接線方向の１つまたは複数に第２の光ヘッドを作動させるように構成された第２のアクチュエータであり、前記第２のアクチュエータによる前記第２の光ヘッドの作動が前記第１のアクチュエータによる前記第１の光ヘッドの作動に基づく、第２のアクチュエータと
    を備えるサーボ機械システムを具備し、
    前記第１の光ヘッドが前記ホログラフィックディスクの前記第１の側からデータ位置に第１のビームを合焦するように構成され、
    前記第２の光ヘッドが前記ホログラフィックディスクの前記第２の側から前記データ位置で前記第１のビームと干渉するように第２のビームを合焦するように構成され、前記第２の側が前記第１の側の反対側である、システム。
15. 前記サーボ機械システムが、接線方向および半径方向の１つまたは複数で前記第２のビームの合焦に作用するミラーを作動させるように構成された第３のアクチュエータを含む、請求項１４記載のシステム。
16. 前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、および前記第３のアクチュエータが各々前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、および前記第３のアクチュエータの作動を制御するように構成された１つまたは複数のコントローラに結合される、請求項１５記載のシステム。
17. 前記第１の光ヘッドが前記ホログラフィックディスクの参照トラックにトラッキングビームを合焦するように構成され、前記参照トラックからの前記トラッキングビームの反射が前記ホログラフィックディスクの前記第１のビームの衝突を示す、請求項１４記載のシステム。
18. 前記ホログラフィックディスクの前記第１のビームの合焦位置と前記ホログラフィックディスクのデータ記録のための予定位置との間の逸脱に対応する第１の組の誤り信号を生成するように前記トラッキングビームの反射を検出するように構成された第１の４象限検出器を含み、前記第１のアクチュエータが前記第１の組の誤り信号に基づいて前記第１の光ヘッドを作動させるように構成される、請求項１７記載のシステム。
19. 前記第１のビームの前記合焦位置と前記第２のビームの合焦位置との間の位置合わせ不良に対応する第２の組の誤り信号を生成するように前記第１のビームおよび前記第２のビームの１つまたは複数の伝送を検出するように構成された第２の４象限検出器を含み、前記第２のアクチュエータが前記第２の組の誤り信号に基づいて前記第２の光ヘッドを作動させるようにさらに構成される、請求項１４記載のシステム。
20. ホログラフィックディスクを事前フォーマットするためのシステムであって、
    前記ホログラフィックディスクのデータ位置に第１のビームを合焦し、
    反射が前記データ位置への前記第１のビームの合焦を示すトラッキングビームを前記ホログラフィックディスクの参照トラックに合焦し、
    前記参照トラックからの前記トラッキングビームの前記反射を受け取る
    ように構成された第１の光ヘッドと、
    前記データ位置で前記第１のビームと重なり合い干渉するように第２のビームを合焦するように構成された第２の光ヘッドであり、前記第２のビームが前記第１のビームと反対方向に伝搬している、第２の光ヘッドと、
    前記トラッキングビームの前記反射に基づいて前記第１の光ヘッドの光学構成要素を作動させるように構成された第１のサーボ機械システムと、
    前記ホログラフィックディスクを通る前記第１のビームおよび前記第２のビームの１つまたは複数の伝送に基づいて前記第２の光ヘッドの光学構成要素を作動させるように構成された第２のサーボ機械システムと
    を備える、システム。
21. 前記第１のサーボ機械システムが、前記ホログラフィックディスクのデータ層平面に対して半径方向および軸方向の１つまたは複数に前記第１の光ヘッドの対物レンズを作動させるように構成される、請求項２０記載のシステム。
22. 前記第２のサーボ機械システムが、前記ホログラフィックディスクのデータ層平面に対して半径方向、軸方向、および接線方向の１つまたは複数に前記第２の光ヘッドの対物レンズを作動させるように構成される、請求項２０記載のシステム。
23. 前記ホログラフィックディスクのデータ層平面に対して接線方向および半径方向の１つまたは複数に前記第２のビームの合焦を変更するようにガルバノミラーを作動させるように構成された第３のサーボ機械システムを含む、請求項２０記載のシステム。
24. 前記第１の光ヘッドおよび前記第２の光ヘッドの前記光学構成要素の作動が、前記システムに対して半径方向および接線方向の１つまたは複数に前記光学構成要素をティルティングすることを含む、請求項２０記載のシステム。
25. 前記ホログラフィックディスクの前記第１のビームの合焦位置の合焦誤りおよびトラッキング誤りの１つまたは複数に対応する第１の組の誤り信号を生成するように前記トラッキングビームの前記反射を検出するように構成された第１の検出器を含む、
    請求項２０記載のシステム。
26. 前記第１の検出器が動的に動作し、前記第１の組の誤り信号を前記第１のサーボ機械システムに連続的に伝送し、前記第１のサーボ機械システムが前記第１の組の誤り信号に基づいて前記第１の光ヘッドの光学構成要素を動的に作動させる、請求項２５記載のシステム。
27. 前記ホログラフィックディスクの前記第１のビームの前記合焦と前記第２のビームの前記合焦との間の位置合わせ不良に対応する第２の組の誤り信号を生成するように前記ホログラフィックディスクを通る前記第１のビームの伝送または前記第２のビームの伝送を検出するように構成された第２の検出器を含む、請求項２０記載のシステム。
28. 前記第２の検出器が動的に動作し、前記第２の組の誤り信号を前記第２のサーボ機械システムに連続的に伝送し、前記第２のサーボ機械システムが前記第２の組の誤り信号に基づいて前記第２の光ヘッドの光学構成要素を動的に作動させる、請求項２７記載のシステム。
29. ホログラフィックディスクの予定データ位置からの第１のビームの合焦位置の第１の変位を検出するステップと、
    前記第１の変位を示す第１の組の誤り信号を生成するステップと、
    前記検出された第１の変位を補償するように、前記第１の組の誤り信号に基づいて前記ホログラフィックディスクに対して半径方向および軸方向の１つまたは複数に第１の光学システムの第１の光学構成要素を作動させるステップと、
    ホログラフィックディスクの第２のビームの合焦位置と前記第１のビームの前記合焦位置との間の位置合わせ不良を検出するステップと、
    前記位置合わせ不良に基づいて第２の組の誤り信号を生成するステップと、
    前記検出された位置合わせ不良を補償するように、前記第２の組の誤り信号に基づいて前記ホログラフィックディスクに対して半径方向、軸方向、および接線方向の１つまたは複数に第２の光学システムの第２の光学構成要素を作動させるステップと
    を含む方法。
30. 目標データ位置の変位を検出するステップが、
    ホログラフィック記録システムに対してディスクティルト、ディスク運動、およびディスク不完全性の１つまたは複数を検出するステップと、
    前記検出されたディスクティルト、ディスク運動、またはディスク不完全性に基づいて前記変位を予測するステップと
    を含む、請求項２９記載の方法。
31. 誤り信号が、トラッキング誤り信号、合焦誤り信号、およびティルト誤り信号の１つまたは複数を含む、請求項２９記載の方法。
32. 前記第１の光学構成要素が１つまたは複数のレンズを含む、請求項２９記載の方法。
33. 前記第２の光学構成要素が１つまたは複数のレンズおよびガルボミラーを含む、請求項２９記載の方法。
34. 前記第１の光学構成要素を作動させるステップが１つまたは複数のレンズをティルティングおよび平行移動させるステップの少なくとも一方を含む、請求項２９記載の方法。
35. 前記第２の光学構成要素を作動させるステップが１つまたは複数のレンズおよびミラーをティルティング、平行移動、および回転させるステップの少なくとも１つを含む、請求項２９記載の方法。
36. 前記検出された変位を補償するステップは、記光学構成要素から放出されたビームが前記目標データ位置に位置合わせされるように光学構成要素を平行移動およびティルティングさせるステップの１つまたは複数を含む、請求項２９記載の方法。

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