JP2023001090A - ホログラフィック記憶光路システム及びそのビーム校正方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ホログラフィック記憶光路システム及びそのビーム校正方法を提供する。【解決手段】光路システムは、記憶媒体６、記録ユニット、イメージングユニット５及びサーボユニット３を含む。記録ユニットは、移動可能なフーリエレンズを含み、該フーリエレンズの移動により、信号光スポットと参照光スポットの位置及び照射角度を調整する。サーボユニットは、サーボ光スポットの水平及び垂直方向の位置を調整して、サーボ光スポットを信号光と参照光に最適な相対位置に位置させる校正レンズ５０を含む。ビーム校正方法は、データホログラムの記録前に、記憶媒体のトラック上の校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムの書き込みを行うことと、データホログラムの再生前に、校正ホログラムを利用し、校正レンズ及び第２のフーリエレンズの調整によりホログラムの再生信号対雑音比を最適化してから、データホログラムの再生を行うことと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、光学記憶の技術分野に関し、より具体的には、ホログラフィック記憶光路システム及びそのビーム校正方法に関する。
ホログラフィック光記憶は、光波の干渉を利用してデータページ情報をホログラムの形式で感光媒体に記録し、従来の光記憶技術に比べて記憶容量が大きく、データ伝送速度が高く、アドレス指定時間が短いなどの利点を有する。ホログラフィック光記憶技術において、レーザビームは、参照光と信号光の２つのビームに分けられ、信号光は、空間光変調器により透過又は反射された後にデータページ情報を載せ、参照光と記憶媒体の感光材料層で干渉し、かつ露光してホログラムを形成し、情報の記録を実現する。
ホログラフィック記憶媒体の内部にアドレス層が設置され、その上に環状又はスパイラル状の溝又はリッジ状のトラックが分布し、サーボ光感知システムを利用して環状溝又はリッジを検出することにより、正確な位置決めを実現し、さらに迅速かつ便利なデータアクセス及び記憶を実現する。ホログラフィック光記憶光路システムにサーボ光路を設置することにより、データの記憶及び検索効率を効果的に向上させることができる。
ホログラムを読み取る場合に、記録時と同じ参照光で照射してこそ、ホログラフィック材料に記憶されたホログラムを再生することができ、記憶媒体に変形が発生する場合、再生参照光の照射位置及び角度を調整して、その波数ベクトルがホログラムのブラッグ整合条件を満たす必要があり、それにより信号光を効果的に再生する。また、データが書き込まれたホログラムディスクに対して同一のホログラフィック光ドライブ又は他のホログラフィック光ドライブでデータの読み取りを行う場合、データの完全な読み取りを実現することができることを保証するために、サーボ光ビーム及び参照光ビームを校正しなければならない。したがって、効果的な校正システムを確立し、サーボ光ビーム及び参照光ビームを校正することにより、光ヘッドが高速移動中にホログラムにおけるデータを完全に読み取ることができることは、非常に必要である。
他の会社により設計された従来のホログラフィック光記憶システムは、軸外及び同軸ホログラフィック技術のいずれを使用する場合でも、そのサーボ光路システムにいずれも校正メカニズムがないため、完全なデータの読み取り難度が大きく、かつ異なる装置の間に互換性が乏しい。
本発明は、上記従来の技術の少なくとも１つの欠点（不足）を克服し、ホログラフィック記憶光路システム及びそのビーム校正方法を提供することを目的とする。
一態様において、本発明に係るホログラフィック記憶光路システムは、記憶媒体、記録ユニット、イメージングユニット及びサーボユニットを含む。
前記記憶媒体は、アドレス層及び記録層を含み、前記アドレス層は、複数のトラックで構成され、トラックに複数のデータホログラフィック位置マーク及び校正ホログラフィック位置マークが設置され、データを記録するホログラム、光路を校正する校正ホログラムをそれぞれ位置決めする。
前記データホログラフィック位置マークと校正ホログラフィック位置マークは、それぞれトラックの異なる領域に位置する。
前記記録ユニットは、信号光と参照光を生成し、それぞれを一定の角度で記憶媒体に照射させ、記憶媒体の記録層で干渉露光させてホログラムを生成する。前記記録ユニットは、信号光光路、参照光光路、及び信号光と参照光のビームを調整するリレーレンズ群を含む。前記リレーレンズ群は、固定された第１のフーリエレンズ及び移動可能な第２のフーリエレンズを含み、第２のフーリエレンズを移動させることにより信号光と参照光の照射位置及び角度を調整する。
前記イメージングユニットは、参照光の回折により得られた再生信号光をデータページ画像に変換して収集し、イメージングのための第４のフーリエレンズ、及びデータページ画像、即ちホログラム再生画像を収集し、かつ回折効率及び信号対雑音比を分析する画像センサを含む。
前記サーボユニットは、光ヘッドが記憶媒体に対して移動する間に、記憶媒体との距離が一定であることを確保し、かつ信号光と参照光がトラックに沿って移動することを保証し、同時に、サーボユニットは、さらに、記録又は再生の位置を正確に位置決めすることができ、サーボレーザ、ビーム分割モジュール、校正レンズ及び信号検出モジュールを含む。前記サーボレーザは、サーボ光を生成する。前記ビーム分割モジュールは、サーボレーザから記憶媒体に入射したサーボ光ビームを透過させ、かつ記憶媒体から戻ったサーボ光ビームを信号検出モジュールに反射する。前記校正レンズは、サーボ光スポットの水平及び垂直方向の位置を調整する。前記信号検出モジュールは、記憶媒体から戻ったサーボ光を検出し分析して、サーボ信号を取得する。
本発明は、校正レンズを移動させることにより、サーボ光スポットの位置を校正し、第２のフーリエレンズを移動させることにより、参照光と信号光の照射位置及び角度を調整する。記録過程において、校正レンズ及び第２のフーリエレンズが初期位置に移動し、このときにサーボ光は、アドレス層に収束され、同時に参照光と信号光との干渉領域は、記憶媒体を効果的にカバーする。読み取り過程において、第２のフーリエレンズを移動させることにより、参照光の照射位置及び角度を調整して、ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が極大値に達し、かつ校正レンズによりサーボ光スポットを校正することにより、ホログラフィック位置マークに位置させる。このように、サーボ光スポットがホログラフィック位置マークに位置する場合、再生参照光は、常に最適な信号対雑音比で記録されたデータページ情報を再生することができる。
サーボレーザから出射されたレーザを効果的に利用してサーボ信号を生成するために、サーボ光光路においてビーム分割モジュールを使用してサーボ光の偏光状態及び進行経路を調整制御する。好ましくは、前記ビーム分割モジュールは、第１の半波長板、第１の偏光ビームスプリッタ及び１／４λ波長板を含み、前記第１の半波長板は、サーボレーザから発したサーボ光をｐ偏光のサーボ光に調整し、ｐ偏光のサーボ光は、第１の偏光ビームスプリッタを完全に透過することができ、前記１／４λ波長板は、第１の偏光ビームスプリッタから透過したｐ偏光のサーボ光を円偏光のサーボ光に調整し、かつ記憶媒体から反射された円偏光のサーボ光をｓ偏光のサーボ光に調整し、ｓ偏光のサーボ光は、第１の偏光ビームスプリッタにより前記信号検出モジュールに完全に反射され、かつ検出分析され、前記信号検出モジュールは、好ましくは、光検出器である。
前記記録ユニットは、光源モジュール、信号ロードモジュール及び光ヘッドモジュールを含む。前記光源モジュールは、信号光と参照光を出力する。前記信号ロードモジュールは、空間光変調器における情報を信号光にロードする。前記光ヘッドモジュールは、信号光、参照光、及びサーボ光を、一定の角度で記憶媒体に入射させ、信号光と参照光が記憶媒体で干渉露光してホログラムを生成する。
光ヘッドモジュールは、ダイクロイックミラーを含み、ダイクロイックミラーは、サーボ光を反射し、読み書き光を透過させることにより、サーボ光と読み書き光を合波する。
前記光源モジュールは、１つの光路を含み、前記信号ロードモジュールは、１つの光路又は２つの光路を含み、前記光ヘッドモジュールは、１つの光路又は２つの光路を含む。
前記信号ロードモジュールが１つの光路を含む場合、信号光光路と参照光光路は、該光路で重ね合わせられ、かつリレーレンズ群を共用し、第２のフーリエレンズを移動させることにより、信号光と参照光の照射位置及び角度を同時に調整することができる。前記信号ロードモジュールが２つの光路を含む場合、信号光光路と参照光光路は、それぞれ独立したリレーレンズ群を含み、信号光光路における第２のフーリエレンズを移動させることにより、信号光の照射位置及び角度を個別に調整することができ、参照光光路における第２のフーリエレンズを移動させることにより、参照光の照射位置及び角度を個別に調整することができる。
前記光ヘッドモジュールが１つの光路を含む場合、信号光光路、参照光光路及びサーボ光光路は、１つの対物レンズを共用し、かつ記憶媒体の表面に垂直な方向で記憶媒体に照射する。前記光ヘッドモジュールが第１の光路及び第２の光路を含む場合、第１の光路は、サーボ光光路と部分的に重ね合わせられる。第１の光路に参照光が通過するときに前記参照光光路になり、即ち参照光光路とサーボ光光路は、部分的に重ね合わせられる。このとき、参照光及びサーボ光は、１つの対物レンズを共用し、該対物レンズを介して記憶媒体の表面に垂直な方向で記憶媒体に照射する。別の好ましい実施形態によれば、第１の光路に信号光が通過し、このとき、第１の光路は、信号光光路であり、即ち信号光光路とサーボ光光路は、部分的に重ね合わせられる。このとき、信号光とサーボ光は、１つの対物レンズを共用し、該対物レンズを介してそれぞれ記憶媒体の表面に垂直な方向で記憶媒体に入射する。
本発明は、さらにビーム校正方法を提供し、データホログラムを記録する前に、記憶媒体のトラック上の校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムの書き込みを行う。データホログラムを再生する前に、校正ホログラムを利用し、ホログラフィック記憶光路システムにおける校正レンズ及び第２のフーリエレンズを調整することにより、サーボ光スポットが校正ホログラフィック位置マークに位置することを確保し、参照光ビームの照射位置及び角度を変更してホログラムの再生信号対雑音比を最適化してから、データホログラムの再生を行う。
本発明は、画像センサによりホログラムの回折効率及び信号対雑音比を検出し、ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が極大値に達する場合、参照光ビームが最適に調整されると見なす。
前記校正ホログラム及びデータホログラムの書き込み方法は、具体的には、
校正レンズと第２のフーリエレンズを初期位置に移動させることにより、サーボ光スポットをアドレス層に合焦した後、参照光と信号光が干渉露光して生成したホログラムを記憶媒体の記録層に効果的に位置させるステップＳ１１と、
校正レンズと第２のフーリエレンズを固定し、記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを校正ホログラフィック位置マークに位置させ、前記校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムの記録を行うステップＳ１２と、
記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを別の校正ホログラフィック位置マークに位置させ、該校正ホログラフィック位置マークで次の校正ホログラムを記録するステップＳ１３と、
ステップＳ１３を複数回繰り返し、複数の校正ホログラムの記録に成功することを保証するステップＳ１４と、
記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットをデータホログラフィック位置マークに位置させ、該データホログラフィック位置マークでデータホログラムを記録するステップＳ１５と、
記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを別のデータホログラフィック位置マークに位置させ、該データホログラフィック位置マークで次のデータホログラムを記録するステップＳ１６と、
ステップＳ１６を繰り返し、ディスク全体のデータホログラムの記録を行うステップＳ１７と、を含み、
ステップＳ１１における校正レンズ５０及び第２のフーリエレンズ２０２の初期位置の決定方法は、光路シミュレーション設計によりサーボ光スポットが記憶媒体６のトラックの位置する平面（即ちアドレス層）にあること、及び参照光と信号光の干渉領域が記憶媒体６を効果的にカバーすることができることを確保し、このとき、校正レンズ５０と第２のフーリエレンズ２０２の位置が初期位置であることである。
データホログラムを再生する前に、記憶媒体、校正レンズ及び第２のフーリエレンズを移動させて読取り位置及び参照光ビームの校正を行う方法及びデータホログラムの読み取り方法は、具体的には、
記憶媒体を移動させることにより、光ヘッドを校正ホログラフィック位置マークの近傍に移動させ、校正レンズの位置を固定するステップＳ２１と、
参照光の波長を調整し、かつ第２のフーリエレンズ及び記憶媒体の位置を微調整し、校正ホログラフィック位置マークでの校正ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が最適となる場合、第２のフーリエレンズの位置及び参照光の波長を固定するステップＳ２２と、
校正レンズの位置を移動させることにより、サーボ光スポットを校正ホログラフィック位置マークに位置させ、校正レンズの位置を固定するステップＳ２３と、
記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを次の校正ホログラフィック位置マークに位置させ、かつ該校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムを再生するステップＳ２４と、
ステップＳ２４を複数回繰り返し、第２のフーリエレンズ、校正レンズを固定した後、複数の校正ホログラムの再生信号対雑音比が最高の信号対雑音比要求に達することを確保するステップＳ２５と、
記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットをデータホログラフィック位置マークに位置させ、かつ該データホログラフィック位置マークでデータホログラムを再生するステップＳ２６と、
ステップＳ２６を繰り返し、ディスク全体のデータホログラムの再生を行うステップＳ２７と、を含む。
光検出器によりトラックロック誤差信号及び接線方向プッシュプル信号を検出し、サーボ光スポットの位置を検出し、サーボ光スポットが校正ホログラフィック位置マーク又はデータホログラフィック位置マークの真ん中に位置する場合、トラックロック誤差信号及び接線方向プッシュプル信号は、いずれも正負の極大値の間のゼロ値に位置する。
前記トラックロック誤差信号は、サーボ光スポットがトラックから外れる状況を検出し、サーボ光スポットがトラックの中線に位置する場合、トラックロック誤差信号は０であり、サーボ光スポットがトラックから徐々に外れる場合、トラックロック誤差信号は、徐々に極大値又は極小値になり、サーボ光スポットがトラックから完全に外れる場合、トラックロック誤差信号は０になる。
前記接線方向プッシュプル信号は、トラックのホログラフィック位置マークを検出し、前記ホログラフィック位置マークが切り欠きであり、サーボ光スポットが切り欠きの真ん中に位置する場合、接線方向プッシュプル信号は０であり、サーボ光スポットが切り欠きから徐々に外れる場合、接線方向プッシュプル信号は、徐々に極大値又は極小値になり、サーボ光スポットが切り欠きから完全に外れる場合、接線方向プッシュプル信号は０になる。
従来技術に比べて、本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
本発明に記載のホログラフィック記憶光路システムにサーボユニットが設置され、サーボユニットにより記憶媒体上のアドレスに対してアドレス指定及び位置決めを行い、ホログラムを記憶媒体の指定位置に記憶する。読み取り過程において、第２のフーリエレンズを移動させることにより、参照光の照射位置及び角度を調整し、かつ波長及び記憶媒体の移動を結合することにより、ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が極大値に達することができる。回折効率及び信号対雑音比を最大値に最適化した後、サーボユニットにおける校正レンズによりサーボ光スポットの水平位置及び垂直位置を調整することにより、サーボ光がホログラフィック位置マークを改めてロックすることができ、それにより記憶媒体全体に、サーボ光スポットがホログラフィック位置マークに位置するとき、参照光は、データページ情報を完全に再生することができる。本発明に記載の校正方法により、媒体に収縮又は膨張が発生しても、その中のデータを正確に読み取ることができる。同時に異なる装置の間の、ホログラムに記憶されたデータを読み取る互換性を向上させる。
本発明の一実施形態に係るホログラフィック記憶光路システムである。 サーボ光スポットと参照光スポットの収束概略図である。 本発明の他の実施形態に係るホログラフィック記憶光路システムである。 はサーボ光スポットと信号光スポットの収束概略図である。 本発明の他の実施形態に係るホログラフィック記憶光路システムである。 本発明の他の実施形態に係るホログラフィック記憶光路システムである。 記憶媒体の概略構成図である。 データホログラム記録時の位置決め校正のフローチャートである。 データホログラム読み取り時の位置決め校正のフローチャートである。 トラックロック誤差信号及び接線方向プッシュプル信号がサーボ光スポットの位置に応じて変化する概略図である。
本発明の図面は、例示的な説明のみに用いられるが、本発明を限定するものとして理解されるべきでない。以下の実施例をよりよく説明するために、図面のいくつかの部材は、省略、拡大又は縮小されてもよく、実際の製品のサイズを表すものではなく、図面におけるいくつかの周知の構造及びその説明が省略されてもよいことは、当業者であれば理解できるであろう。
図１は、ホログラフィック記憶光路システムを示す。本実施形態におけるホログラフィック記憶光路システムは、記憶媒体６、記録ユニット、イメージングユニット５及びサーボユニット３を含む。
上記記録ユニットは、信号光６２と参照光６１を生成し、それぞれを一定の角度で記憶媒体６に入射させ、記憶媒体６の記録層１２０で干渉露光してホログラムを生成する。上記記録ユニットは、信号光光路、参照光光路及びリレーレンズ群を含む。上記リレーレンズ群は、固定された第１のフーリエレンズ２０１及び移動可能な第２のフーリエレンズ２０２を含み、第２のフーリエレンズ２０２を移動させることにより信号光と参照光の照射位置及び角度を調整する。
上記イメージングユニット５は、カメラ１３０を含み、上記カメラ１３０は、再生データページを収集し、かつ再生データページの回折効率及び信号対雑音比を監視し、回折効率及び信号対雑音比が低い場合、それらが極大値に達するように、第２のフーリエレンズ２０２及び記憶媒体６の位置を調整する。参照光により再生されたデータページの周波数領域ライトフィールドを空間領域ライトフィールドに変換してイメージングするために、カメラ１３０の前に第４のフーリエレンズ１０３を設置し、周波数領域ライトフィールドに逆フーリエ変換を行い、かつ空間領域画像をカメラの画像センサのターゲット面に投影する。
上記サーボユニット３は、サーボレーザ１０、ビーム分割モジュール、移動可能な校正レンズ５０及び信号検出モジュール４０を含む。上記サーボレーザ１０は、サーボ光７０を生成し、上記ビーム分割モジュールは、レーザから記憶媒体６に入射したサーボ光７０を透過させ、かつ記憶媒体から戻ったサーボ光７０を信号検出モジュール４０に反射し、上記校正レンズ５０は、サーボ光スポットの水平及び垂直方向の位置を調整する。上記信号検出モジュール４０は、記憶媒体６から戻ったサーボ光を検出し分析して、サーボ信号を取得する。
図２又は図４に示すように、本実施形態は、校正レンズ５０を移動させることにより、サーボ光スポットをアドレス層、即ち基板１１２の内表面に位置させる。記録過程において、第２のフーリエレンズ２０２及び記憶媒体６を初期位置に移動させて、参照光６１と信号光６２との干渉領域が記憶媒体を効果的にカバーすることを保証する。読み取り過程において、第２のフーリエレンズ２０２及び記憶媒体６を移動させることにより、参照光６１の照射位置及び角度を調整して、ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が極大値に達し、かつ校正レンズ５０によりサーボ光スポットを校正することにより、ホログラフィック位置マークに位置させる。このように、サーボ光スポットがホログラフィック位置マークに位置する場合、再生参照光は、常に最適な信号対雑音比で記録されたデータページ情報を再生することができる。
本実施形態において、サーボユニット３のビーム分割モジュールは、具体的には、第１の半波長板１６４、第１の偏光ビームスプリッタ１７３及び１／４λ波長板２１を含み、上記第１の半波長板１６４は、サーボレーザ１０から発したサーボ光７０をｐ偏光のサーボ光７０に調整し、ｐ偏光のサーボ光７０は、第１の偏光ビームスプリッタ１７３を完全に透過することができる。上記１／４λ波長板２１は、第１の偏光ビームスプリッタから透過したｐ偏光のサーボ光を円偏光のサーボ光７０に調整し、かつ記憶媒体から反射された円偏光のサーボ光をｓ偏光のサーボ光７０に調整し、ｓ偏光のサーボ光７０は、第１の偏光ビームスプリッタ１７３により上記光検出器４０に完全に反射され、かつ検出分析される。
本実施形態に記載の記録ユニットは、光源モジュール１と、信号ロードモジュール２と、光ヘッドモジュール４とを含む。
上記光源モジュール１は、信号光６２と参照光６１を出力する。上記信号ロードモジュール２は、空間光変調器１９０におけるデータ情報を信号光６２にロードする。上記光ヘッドモジュール４は、信号光６２、参照光６１、及びサーボ光７０を、一定の角度で記憶媒体６に入射させ、信号光と参照光が記憶媒体６で干渉露光してホログラムを生成する。
好ましくは、上記信号ロードモジュール２は、１つの光路を含み、信号光光路６２と参照光光路６１は、リレーレンズ群を共用し、第２のフーリエレンズを移動させることにより信号光と参照光の照射位置及び角度を同時に調整することができる。
本実施形態において、上記光ヘッドモジュール４は、２つの光路を含み、第３の偏光ビームスプリッタ１７２は、ｐ偏光方向の参照光６１を上記第１の光路へ透過させ、ｓ偏光方向の信号光を上記第２の光路に反射させる。ｐ偏光方向の参照光は、第２の半波長板１６３を通過した後にｓ偏光方向の参照光になる。第１の光路は、ダイクロイックミラー８０を含み、ダイクロイックミラーは、サーボ光７０を反射し、参照光６１を透過させることにより、サーボ光と参照光を合波する。第１の光路において、参照光とサーボ光は、１つの対物レンズ１０１を共用し、該対物レンズを通過した後に記憶媒体に垂直に照射する。第２の光路において、ｓ偏光方向の信号光は、上記第３のフーリエレンズ１０２により周波数領域に変換され、記憶媒体の表面と一定の夾角をなして記憶媒体６に入射する。
記憶媒体６に入射した同じｓ偏光方向を有する信号光と参照光は、記憶媒体６の記録層１２０におけるサーボユニット３により位置決めされた記録位置で干渉露光してホログラムを形成し、情報の記録を完了する。
再生時に、空間光変調器１９０に入力信号がなく、参照光のみが記憶媒体６における情報を記録するホログラムに照射し、得られた回折光は、元の信号光が記憶媒体を通過した後の伝播方向に沿って伝播し続け、イメージングユニット５は、再生されたデータ情報を収集する。
図３は、別の実施形態を提供し、該実施形態において、上記信号ロードモジュール２は、１つの光路を含み、信号光光路６２と参照光光路６１は、リレーレンズ群を共用し、第２のフーリエレンズを移動させることにより信号光と参照光の照射位置及び角度を同時に調整することができる。
上記光ヘッドモジュール４は、２つの光路を含み、第３の半波長板１６２を除去すると、第３の偏光ビームスプリッタ１７２は、ｐ偏光方向の信号光を上記第１の光路へ透過させ、ｓ偏光方向の参照光を上記第２の光路に反射する。第１の光路は、ダイクロイックミラー８０を含み、ダイクロイックミラーは、サーボ光７０を反射し、信号光６２を透過させることにより、サーボ光と信号光を合波する。第１の光路において、信号光は、第２の半波長板１６３を通過した後にｓ偏光に変換され、信号光とサーボ光は、同一の第３フーリエレンズ１０２を通過した後に記憶媒体の表面に垂直に入射する。第２の光路において、ｓ偏光方向の参照光は、上記第１の対物レンズ１０１により参照光スポットに収束されて記憶媒体の水平面と一定の夾角をなして記憶媒体６に入射する。
記憶媒体６に入射した同じｓ偏光方向を有する信号光スポットと参照光スポットは、記憶媒体の記録層１２０におけるサーボユニットにより位置決めされた記録位置で干渉露光してホログラムを形成し、情報の記録を完了する。
再生時に、空間光変調器１９０に入力信号がなく、参照光のみが記憶媒体における情報を記録するホログラムに照射し、得られた回折光は、元の信号光が記憶媒体を通過した後の伝播方向に沿って伝播し続け、イメージングユニット５は、再生されたデータ情報を収集する。
本実施形態におけるサーボユニット及びイメージングユニットは、図１の実施形態におけるサーボ光路及びイメージングユニットと同じであり、ここでは説明を省略する。
図５は、別の実施形態を提供し、該実施形態において、上記光源モジュール１は、１つの光路を含み、信号光光路と参照光光路が重ね合わせられる。上記信号ロードモジュール２は、２つの光路を含み、信号光光路６２と参照光光路６１は、それぞれ独立したリレーレンズ群を有し、第２のフーリエレンズ２０２、第２のフーリエレンズ２０４をそれぞれ移動させて、信号光６２と参照光６１の照射位置及び角度をそれぞれ調整することができる。
上記光ヘッドモジュール４は、２つの光路を含み、第１の光路は、ダイクロイックミラー８０を含み、ダイクロイックミラーは、サーボ光７０を反射し、参照光６１を透過させることにより、サーボ光と参照光を合波する。第１の光路において、参照光光路とサーボ光路は、１つの対物レンズ１０１を共用し、該対物レンズを通過した後に記憶媒体の表面に垂直な方向で記憶媒体に照射する。第２の光路において、信号光は、上記第３のフーリエレンズ１０２により信号光スポットに収束されて記憶媒体の水平面と一定の夾角をなして記憶媒体６に入射する。
記憶媒体６に入射した同じｐ偏光方向を有する信号光スポットと参照光スポットは、記憶媒体の記録層１２０におけるサーボユニットにより位置決めされた記録位置で干渉露光してホログラムを形成し、情報の記録を完了する。
再生時に、空間光変調器１９０に入力信号がなく、参照光のみが記憶媒体における情報を記録するホログラムに照射し、得られた回折光は、元の信号光が記憶媒体を通過した後の伝播方向に沿って伝播し続け、イメージングユニット５は、再生されたデータ情報を収集する。
本実施形態におけるサーボユニット及びイメージングユニットは、図１の実施形態におけるサーボ光路及びイメージングユニットと同じであり、ここでは説明を省略する。
図６は、別の実施形態を提供し、該実施形態において、上記光源モジュール１は、１つの光路を含み、信号光光路と参照光光路が重ね合わせられる。上記信号ロードモジュール２は、１つの光路を含み、信号光光路６２と参照光光路６１は、リレーレンズ群を共用し、第２のフーリエレンズ２０２を移動させることにより信号光６２と参照光６１の照射位置及び角度を同時に調整することができる。
上記光ヘッドモジュール４は、１つの光路を含み、光ヘッドモジュールは、ダイクロイックミラー８０を含み、ダイクロイックミラーは、サーボ光７０を反射し、参照光６１又は信号光６２を透過させることにより、サーボ光と参照光と信号光を合波する。信号光光路、参照光光路及びサーボ光光路は、１つの対物レンズを共用し、該対物レンズを通過した後に記憶媒体の表面に垂直な方向で記憶媒体に照射する。
記憶媒体６に入射した同じｐ偏光方向を有する信号光スポットと参照光スポットは、記憶媒体の記録層１２０におけるサーボユニットにより位置決めされた記録位置で干渉露光してホログラムを形成し、情報の記録を完了する。
再生時に、空間光変調器１９０に入力信号がなく、参照光のみが記憶媒体における情報を記録するホログラムに照射し、得られた回折光は、元の信号光の方向に沿って元の経路に戻り、信号ロードモジュールにおける第２の偏光ビームスプリッタ１７１によりイメージングユニット５に反射され、イメージングユニットは、再生されたデータ情報を収集する。
本実施形態におけるサーボユニットは、図１の実施形態におけるサーボユニットと同じであり、ここでは説明しない。
上記実施形態における記憶媒体は、光ディスクであり、図７に示すように、順次積層して設置された第１の基板１１１、記録層１２０及び第２の基板１１２を含み、上記第２の基板１１２において、記録層１２０に近い表面に、凹凸構造のアドレス層１１３が刻まれる。アドレス層１１３の凹凸構造には複数のトラックが形成され、凹凸構造には、サーボ光が記録位置及び再生位置を位置決めするデータホログラフィック位置マーク１１４、校正ホログラフィック位置マーク１１４及び開始マークが設置される。上記データホログラフィック位置マーク及び校正ホログラフィック位置マークは、いずれもトラック上の１つの切り欠きである。上記データホログラフィック位置マークと校正ホログラフィック位置マークは、それぞれトラックの異なる領域に位置する。
データの読み取り過程において、上記実施形態におけるホログラフィック記憶光路システムは、以下の方法によりサーボ光スポット、参照光スポット及び信号光スポットの相対位置の校正を実現する。
図８に示すとおり、ホログラムを記録する前に、校正ホログラム及びデータホログラムの書き込みを行う。上述した書き込み方法は、
校正レンズ５０と第２のフーリエレンズ２０２を初期位置に移動させることにより、サーボ光スポットをアドレス層１１３に合焦した後、参照光６１と信号光６２が干渉露光して生成したホログラムを記憶媒体の記録層１２０に効果的に位置させるステップＳ１１と、
校正レンズ５０と第２のフーリエレンズ２０２を固定し、記憶媒体６を移動させることにより、サーボ光スポットを校正ホログラフィック位置マークに位置させ、上記校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムの記録を行うステップＳ１２と、
記憶媒体６を移動させることにより、サーボ光スポットを別の校正ホログラフィック位置マークに位置させ、該校正ホログラフィック位置マークで次の校正ホログラムを記録するステップＳ１３と、
ステップＳ１３を複数回繰り返し、複数の校正ホログラムの記録に成功することを保証するステップＳ１４と、
記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットをデータホログラフィック位置マークに位置させ、該データホログラフィック位置マークでデータホログラムを記録するステップＳ１５と、
記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを別のデータホログラフィック位置マークに位置させ、該データホログラフィック位置マークで次のデータホログラムを記録するステップＳ１６と、
ステップＳ１６を繰り返し、ディスク全体のデータホログラムの記録を行うステップＳ１７と、を含む。
ステップＳ１１における校正レンズ５０及び第２のフーリエレンズ２０２の初期位置の決定方法は、光路シミュレーション設計によりサーボ光スポットが記憶媒体６のトラックの位置する平面（即ちアドレス層）にあること、及び参照光と信号光の干渉領域が記憶媒体６を効果的にカバーすることができることを確保し、このとき、校正レンズ５０と第２のフーリエレンズ２０２の位置が初期位置であることである。
図９に示すとおり、データホログラムを再生する前に、記憶媒体６、校正レンズ５０及び第２のフーリエレンズ２０２を移動させて読取り位置及び参照光ビームの校正を行う方法及びデータホログラムの読み取り方法は、具体的には、
記憶媒体６を移動させることにより、光ヘッド４を校正ホログラフィック位置マークの近傍に移動させ、校正レンズ５０の位置を固定するステップＳ２１と、
参照光６１の波長を調整し、かつ第２のフーリエレンズ２０２及び記憶媒体６の位置を微調整し、校正ホログラフィック位置マークでの校正ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が最適となる場合、第２のフーリエレンズ２０２及び記憶媒体の位置及び参照光６１の波長を固定するステップＳ２２と、
校正レンズ５０の位置を移動させることにより、サーボ光スポットを校正ホログラフィック位置マークに位置させ、校正レンズ５０の位置を固定するステップＳ２３と、
記憶媒体６を移動させることにより、サーボ光スポットを次の校正ホログラフィック位置マークに位置させ、かつ該校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムを再生するステップＳ２４と、
ステップＳ２４を複数回繰り返し、第２のフーリエレンズ２０２、校正レンズ５０を固定した後、複数の校正ホログラムの再生信号対雑音比が最高の信号対雑音比要求に達することを確保するステップＳ２５と、
記憶媒体６を移動させることにより、サーボ光スポットをデータホログラフィック位置マークに位置させ、かつ該データホログラフィック位置マークでデータホログラムを再生するステップＳ２６と、
ステップＳ２６を繰り返し、ディスク全体のデータホログラムの再生を行うステップＳ２７と、を含む。
図１０に示すとおり、光検出器によりトラックロック誤差信号及び接線方向プッシュプル信号を検出し、サーボ光スポットの位置を検出し、サーボ光スポットが校正ホログラフィック位置マーク又はデータホログラフィック位置マークの真ん中に位置する場合、トラックロック誤差信号及び接線方向プッシュプル信号は、いずれも正負の極大値の間のゼロ値に位置する。
上記トラックロック誤差信号は、サーボ光スポットがトラックから外れる状況を検出し、サーボ光スポットがトラックの中線に位置する場合、トラックロック誤差信号は０であり、サーボ光スポットがトラックから徐々に外れる場合、トラックロック誤差信号は、徐々に極大値又は極小値になり、サーボ光スポットがトラックから完全に外れる場合、トラックロック誤差信号は０になる。
上記接線方向プッシュプル信号は、トラックのホログラフィック位置マークを検出し、上記ホログラフィック位置マークが切り欠きであり、サーボ光スポットが切り欠きの真ん中に位置する場合、接線方向プッシュプル信号は０であり、サーボ光スポットが切り欠きから徐々に外れる場合、接線方向プッシュプル信号は、徐々に極大値又は極小値になり、サーボ光スポットが切り欠きから完全に外れる場合、接線方向プッシュプル信号は０になる。
明らかに、本発明の上記実施形態は、本発明の技術手段を明確に説明するための例に過ぎず、本発明の具体的な実施形態を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲の精神及び原則の範囲内で行われたいかなる修正、同等の代替、改良などは、本発明の特許請求の範囲の保護の範囲に含まれるべきである。

Claims (17)

  1. アドレス層及び記録層を含む記憶媒体であって、前記アドレス層は、複数のトラックで構成され、トラックに複数のデータホログラフィック位置マーク及び校正ホログラフィック位置マークが設置され、データを記録するデータホログラム、光路を校正する校正ホログラムをそれぞれ位置決めする記憶媒体と、
    信号光と参照光を生成し、それぞれを一定の角度で記憶媒体に照射させ、記憶媒体の記録層で干渉露光してホログラムを生成し、信号光光路、参照光光路、及び信号光と参照光を調整するリレーレンズ群を含む記録ユニットであって、前記リレーレンズ群は、固定された第１のフーリエレンズ及び移動可能な第２のフーリエレンズを含み、第２のフーリエレンズを移動させることにより信号光と参照光の照射位置及び角度を調整する記録ユニットと、
    参照光の回折により得られた再生信号光をデータページ画像に変換して収集し、イメージングのための第４のフーリエレンズ、及びデータページ画像を収集し、かつ回折効率及び信号対雑音比を分析する画像センサを含むイメージングユニットと、
    記録ユニットの光ヘッドが記憶媒体に対して移動する間に、記憶媒体との距離が一定であることを確保し、かつ信号光と参照光がトラックに沿って移動することを保証し、同時に記録又は再生の位置を正確に位置決めすることができ、サーボレーザ、ビーム分割モジュール、校正レンズ及び信号検出モジュールを含むサーボユニットであって、前記サーボレーザは、サーボ光を生成し、前記ビーム分割モジュールは、サーボレーザから記憶媒体に入射したサーボ光ビームを透過させ、かつ記憶媒体から戻ったサーボ光ビームを信号検出モジュールに反射し、前記校正レンズは、サーボ光スポットの水平及び垂直方向の位置を調整し、前記信号検出モジュールは、記憶媒体から戻ったサーボ光を検出し分析して、サーボ信号を取得するサーボユニットと、
    を含むことを特徴とする、ホログラフィック記憶光路システム。
  2. 前記ビーム分割モジュールは、半波長板、偏光ビームスプリッタ及び１／４λ波長板を含み、前記半波長板は、サーボレーザから発したサーボ光をｐ偏光方向のサーボ光に調整し、前記偏光ビームスプリッタは、ｐ偏光方向のサーボ光を透過させ、前記１／４λ波長板は、偏光ビームスプリッタから透過したｐ偏光方向のサーボ光を円偏光のサーボ光に調整し、かつ記憶媒体から反射された円偏光のサーボ光をｓ偏光方向のサーボ光に調整し、前記偏光ビームスプリッタは、ｓ偏光方向のサーボ光を信号検出モジュールに反射し、前記信号検出モジュールは、反射されたｓ偏光方向のサーボ光を検出し分析することを特徴とする、請求項１に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  3. 前記記録ユニットは、
    信号光と参照光を出力する光源モジュールと、
    空間光変調器における情報を信号光にロードする信号ロードモジュールと、
    信号光、参照光、及びサーボ光を、一定の角度で記憶媒体に入射させ、信号光と参照光が記憶媒体で干渉露光してホログラムを生成する光ヘッドモジュールと、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  4. 信号ロードモジュールは、１つの光路を含み、信号光光路と参照光光路が該光路で重ね合わせられ、かつリレーレンズ群を共用することを特徴とする、請求項３に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  5. 信号ロードモジュールは、２つの光路を含み、それぞれ信号光光路と参照光光路に対応し、かつそれぞれ独立したリレーレンズ群を有することを特徴とする、請求項３に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  6. 前記光ヘッドモジュールは、ダイクロイックミラーを含み、ダイクロイックミラーは、サーボ光を反射し、読み書き光を透過させることにより、サーボ光と読み書き光を合波することを特徴とする、請求項３に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  7. 前記光ヘッドモジュールは、第１の光路及び第２の光路を含み、第１の光路に参照光が通過して参照光光路になり、参照光光路は、サーボ光光路と少なくとも部分的に重ね合わせられ、参照光とサーボ光は、同じ対物レンズを通過した後に記憶媒体に垂直に照射することを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  8. 前記光ヘッドモジュールは、第１の光路及び第２の光路を含み、第１の光路に信号光が通過して信号光光路になり、信号光光路は、サーボ光光路と少なくとも部分的に重ね合わせられ、信号光とサーボ光は、同じ対物レンズを通過した後に前記記憶媒体に垂直に照射することを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  9. 前記光ヘッドモジュールは、１つの光路を含み、信号光光路と参照光光路は、該光路で重ね合わせられ、該光路において信号光、参照光及びサーボ光は、共に同じ対物レンズを通過した後に記憶媒体に垂直に照射することを特徴とする、請求項６に記載のホログラフィック記憶光路システム。
  10. 請求項１～９のいずれか１項に記載のホログラフィック記憶光路システムに適用されるビーム校正方法であって、
    データホログラムを記録する前に、記憶媒体のトラック上の校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムの書き込みを行うステップＳ１と、
    データホログラムを再生する前に、校正ホログラムを利用し、ホログラフィック記憶光路システムにおける第２のフーリエレンズを調整することにより、参照光ビームの照射位置及び角度を変更して、ホログラムの再生信号対雑音比を最適化することを保証し、同時に校正レンズを調整することによりサーボ光スポットが校正ホログラフィック位置マークに位置することを確保してから、データホログラムの再生を行うステップＳ２と、を含むことを特徴とする、ビーム校正方法。
  11. 画像センサによりホログラムの回折効率及び信号対雑音比を検出し、ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が極大値に達する場合、参照光ビームが最適に調整されると見なすことを特徴とする、請求項１０に記載のビーム校正方法。
  12. 前記校正ホログラム及びデータホログラムの書き込み方法は、
    校正レンズと第２のフーリエレンズを初期位置に移動させることにより、サーボ光スポットをアドレス層に合焦した後、参照光と信号光が干渉露光して生成したホログラムを記憶媒体の記録層に効果的に位置させるステップＳ１１と、
    校正レンズと第２のフーリエレンズを固定し、記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを校正ホログラフィック位置マークに位置させ、前記校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムの記録を行うステップＳ１２と、
    記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを別の校正ホログラフィック位置マークに位置させ、該校正ホログラフィック位置マークで次の校正ホログラムを記録するステップＳ１３と、
    ステップＳ１３を複数回繰り返し、複数の校正ホログラムの記録に成功することを保証するステップＳ１４と、
    記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットをデータホログラフィック位置マークに位置させ、該データホログラフィック位置マークでデータホログラムを記録するステップＳ１５と、
    記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを別のデータホログラフィック位置マークに位置させ、該データホログラフィック位置マークで次のデータホログラムを記録するステップＳ１６と、
    ステップＳ１６を繰り返し、ディスク全体のデータホログラムの記録を行うステップＳ１７と、を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のビーム校正方法。
  13. 前記ステップＳ１１における校正レンズ５０及び第２のフーリエレンズ２０２の初期位置の決定方法は、光路シミュレーション設計によりサーボ光スポットが記憶媒体６のトラックの位置する平面にあること、及び参照光と信号光の干渉領域が記憶媒体６を効果的にカバーすることができることを確保し、このとき、校正レンズ５０と第２のフーリエレンズ２０２の位置が初期位置であることであることを特徴とする、請求項１２に記載のビーム校正方法。
  14. データホログラムを再生する前に、記憶媒体、校正レンズ及び第２のフーリエレンズを移動させてサーボ光ビーム及び参照光ビームの校正を行うステップは、
    記憶媒体を移動させることにより、光ヘッドを校正ホログラフィック位置マークの近傍に移動させ、校正レンズの位置を固定するステップＳ２１と、
    参照光の波長を調整し、かつ第２のフーリエレンズ及び記憶媒体の位置を微調整し、校正ホログラフィック位置マークでの校正ホログラムの回折効率及び信号対雑音比が最適となる場合、第２のフーリエレンズの位置及び参照光の波長を固定するステップＳ２２と、
    校正レンズの位置を移動させることにより、サーボ光スポットを校正ホログラフィック位置マークに位置させ、校正レンズの位置を固定するステップＳ２３と、
    記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットを次の校正ホログラフィック位置マークに位置させ、かつ該校正ホログラフィック位置マークで校正ホログラムを再生するステップＳ２４と、
    ステップＳ２４を複数回繰り返し、第２のフーリエレンズ、校正レンズを固定した後、複数の校正ホログラムの再生信号対雑音比が最高の信号対雑音比要求に達することを確保するステップＳ２５と、
    記憶媒体を移動させることにより、サーボ光スポットをデータホログラフィック位置マークに位置させ、かつ該データホログラフィック位置マークでデータホログラムを再生するステップＳ２６と、
    ステップＳ２６を繰り返し、ディスク全体のデータホログラムの再生を行うステップＳ２７と、を含むことを特徴とする、請求項１３に記載のビーム校正方法。
  15. 光検出器によりトラックロック誤差信号及び接線方向プッシュプル信号を検出し、サーボ光スポットの位置を検出し、サーボ光スポットが校正ホログラフィック位置マーク又はデータホログラフィック位置マークの真ん中に位置する場合、トラックロック誤差信号及び接線方向プッシュプル信号は、いずれも正負の極大値の間のゼロ値に位置することを特徴とする、請求項１１～１４のいずれか１項に記載のビーム校正方法。
  16. 前記トラックロック誤差信号は、サーボ光スポットがトラックから外れる状況を検出し、サーボ光スポットがトラックの中線に位置する場合、トラックロック誤差信号は０であり、サーボ光スポットがトラックから徐々に外れる場合、トラックロック誤差信号は、徐々に極大値又は極小値になり、サーボ光スポットがトラックから完全に外れる場合、トラックロック誤差信号は０になることを特徴とする、請求項１５に記載のビーム校正方法。
  17. 前記接線方向プッシュプル信号は、トラックのホログラフィック位置マークを検出し、前記ホログラフィック位置マークが切り欠きであり、サーボ光スポットが切り欠きの真ん中に位置する場合、接線方向プッシュプル信号は０であり、サーボ光スポットが切り欠きから徐々に外れる場合、接線方向プッシュプル信号は、徐々に極大値又は極小値になり、サーボ光スポットが切り欠きから完全に外れる場合、接線方向プッシュプル信号は０になることを特徴とする、請求項１５に記載のビーム校正方法。
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