JPH06186900A - 光学記録システム用ホログラフィー素子 - Google Patents
光学記録システム用ホログラフィー素子Info
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- JPH06186900A JPH06186900A JP4328378A JP32837892A JPH06186900A JP H06186900 A JPH06186900 A JP H06186900A JP 4328378 A JP4328378 A JP 4328378A JP 32837892 A JP32837892 A JP 32837892A JP H06186900 A JPH06186900 A JP H06186900A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 改良された光学記録及び読み取りシステム
が、光学記憶媒体にデータを記録し光学記憶媒体からデ
ータを読み取る方法を提供することである。 【構成】 光学的に消去／再生を行うシステム。従来の
光学ディスクシステムにおける最低１つの機能を、最低
１つのホログラフィー光学素子（ＨＯＥ）が実行する。
ＨＯＥの機能の具体例は、コリメーション、ビーム成
形、ビーム複合、および焦点調節である。好ましい実施
態様によれば、ボリュームＨＯＥが利用されている。
が、光学記憶媒体にデータを記録し光学記憶媒体からデ
ータを読み取る方法を提供することである。 【構成】 光学的に消去／再生を行うシステム。従来の
光学ディスクシステムにおける最低１つの機能を、最低
１つのホログラフィー光学素子（ＨＯＥ）が実行する。
ＨＯＥの機能の具体例は、コリメーション、ビーム成
形、ビーム複合、および焦点調節である。好ましい実施
態様によれば、ボリュームＨＯＥが利用されている。
Description
【発明の背景】本発明は、光学記録システムとその用途
の分野に関係する。より詳細には、一実施態様におい
て、本発明は、光学ディスクプレイヤー及び／又はホロ
グラフィー光学素子を用いるレコーダー用の種々の改良
された光学記録ヘッドを提供するものである。読み取り
専用、消去可能、及び書き込み一度／読み取り多数（Ｗ
ＯＲＭ：ｗｒｉｔｅ−ｏｎｃｅ／ｒｅａｄ−ｍａｎｙ）
の光学記録媒体が、当業者に周知である。斯かる媒体
は、通常、ディスク（ＣＤ）の形で提供されており、
（コンピュータシステムにおける）データ記憶、オーデ
ィオ記憶、又はビデオ記憶等の広範な用途における大量
のデータを記憶するために用いることができる。現在消
費者に最も馴染深いディスクは、オーディオの用途に用
いられる読み取り専門の光学ディスクである。これらの
デスクは、２進形のオーディオデータを表わすピットを
含む反射面を有する。これらのピット及びそれらがどの
様に機能するかに関する詳細な説明が、ワトキンソン
（Ｗａｔｋｉｎｓｏｎ）の”Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ”、第１３章その他、Ｆｏｃ
ａｌ Ｐｒｅｓｓ社に記述されており、この説明は、あ
らゆる目的で、参照することにより本明細書に組み込ま
れている。一般に、標準的なコンパクトディスクプレイ
ヤーは、レーザービームを基板を通して反射金属に焦点
を合わせ、次いで、反射光を検知することにより作用す
る。ピットは、レーザービームの光路長を、半波長に等
しい量だけ増加させ、それにより、他の（シフトされな
い）ビームと組み合わされると、破壊性の（ｄｅｓｔｒ
ｕｃｔｉｖｅ）干渉を発生させる。斯くして、データの
存在は、反射光の光度の低下という形をとる。したがっ
て、標準的プレイヤーの検知システムは、破壊性の干渉
が発生しない場合に、７０％を越える反射を、データが
存在する場合に、３０％未満の振幅を必要とするよう設
計されている。これらの光度の限界は、焦点パラメータ
と組み合わさって、斯かるプレイヤーで読み取り又は再
生可能なコンパクトディスクおよび他の光学データ記憶
媒体に関する基準を設定する。データを、直接記録する
ことができ、直接読み取りをすることができる媒体が、
異なる形態を有し、幾分異なる原理のもとに作用する。
一例が、米国特許第４，７１９，６１５号（Ｆｅｙｒｅ
ｒ等）に記載されおり、この例は、あらゆる目的で引用
することにより、本明細書に組み込まれている。Ｆｅｙ
ｒｅｒ等が開示した媒体は、加熱されると膨張するゴム
状材料の下部膨張層を含んでいる。この膨張層は、周囲
温度ではガラス状であり加熱されるとゴム伏になる上部
保存層と結合されている。これら二つの層は、硬質の基
板に支持されている。膨張層と保存層とは、異なる波長
の光を吸収するための色素を含んでいる。データは、
「記録」波長のレーザービームからの光の吸収により膨
張層を加熱して膨張層を基板から膨張させ、保存層に延
びる突起、即ち「バンプ（ｂｕｍｐ）」を形成すること
により記録される。このことが行なわれている間、保存
層は、温度がガラス転移温度を越えるため、バンプに順
応して変形することができる。次いで、ビームを停止す
ると、保存層は、バンプが平たくなる前にガラス状態に
まで急速に冷え、それによりバンプを固定する。しかる
後、データの読み取り又は再生が、保存層と空気との間
の部分反射界面に合焦された低光度「読み取り」ビーム
によって行なわれる。読み取りビームがバンプに当ると
反射光の一部が散乱する一方、反射光の他の部分は、非
バンプ領域からの反射光と破壊的に干渉する。その結果
生じた光度の低下が、検知器により登録される。データ
消去のためのバンプ除去は、保存層には吸収されるが膨
張層には吸収されない「消去」波長の第２のレーザービ
ームによって行なわれる。このビームは、保存層だけを
ラバー状態になるまで加熱し、この状態において、保存
層と膨張層の粘弾力が、保存層をもとの平坦な形態に戻
す。書き込み、読み取り、及び消去ビームはいずれも保
存層側に向って媒体に入射し、膨張層に到達する前に保
存層を通過する。様々な改良された光学記録システム及
び媒体が案出されてきた。斯かる改良された記録システ
ム及び媒体のいくつかは、例えば、米国特許第４，８７
９，７０９号及び米国特許出願第２９４，７２３に示さ
れており、これらの例のどちらも、本発明の譲受入に譲
渡され、あらゆる目的で参照することにより、本明細書
に組み込まれている。ここ数年の間に、コンパクトディ
スク、光学データ記憶装置、及びビデオディスク市場の
要望に応えるため数多くの光学ヘッドの設計が紹介され
てきた。各市場には、独自の特徴的要望がある。ＣＤ市
場における重点は、低単価である。低単価は、光路効率
を犠牲にして、部品数を最小限にすることにより、しば
しば実現されている。費用は、やはり光学データ記憶ア
プリケーションにとって重要な問題であるが、効率の良
い光路が、もっと重要なのである。ビデオディスクアプ
リケーション用の光学ヘッドは、短波長のレーザーダイ
オードがないため、その開発がある程度制約を受けてき
た。しかしながら、増大している短波長レーザーダイオ
ードの利用可能性により、光学ヘッド設計のこの分野に
おける関心が復活することが予期される。ガラスからで
きている従来の光学部品は、それらがバッチ式で生産さ
れ、製造過程の間における人間の介在を排除するのはほ
ぼ不可能であるため、一般に高価である。この問題を解
決する一つの方法は、射出成形レンズの利用である。射
出成形レンズは、非常に低コストで製造することができ
るが、それらの機械的及び光学的特性は、通常、それら
に匹敵するガラスの相当品よりも質の低いものである。
射出成形レンズは、幾らかのＣＤ用の光学ヘッドに用い
られてはきたが、メディアに記録することが必要なアプ
リケーションでは敬遠されている。他の一つの方法は、
ホログラフィー光学素子（ＨＯＥ）の利用がある。既存
のＨＯＥアプリケーションは、一般に効率が低く、その
ため、主としてＣＤアプリケーションに用いられいる。
既存のＨＯＥは、複素回折格子としてのみ動作するもの
であった。即ち、光を回折するが、それ以外のことはほ
とんど行なわないのである。先行技術のＨＯＥに用いら
れてきたホログラムの多くは、コンピュータ生成ホログ
ラムであり、表面ホログラムとして実行されている。こ
の種のホログラムは、効率が低い傾向があり、光学読み
取り／書き込みヘッドには望ましくない。また表面ホロ
グラムの場合には、単一のホログラムは、通常、単一の
機能を実行する。以上から、改良された光学媒体記録／
読み取りシステム、及び光学データ記憶媒体にデータを
記録し、光学データ記憶媒体からデータを読み取る方法
が望まれていることがわかる。
の分野に関係する。より詳細には、一実施態様におい
て、本発明は、光学ディスクプレイヤー及び／又はホロ
グラフィー光学素子を用いるレコーダー用の種々の改良
された光学記録ヘッドを提供するものである。読み取り
専用、消去可能、及び書き込み一度／読み取り多数（Ｗ
ＯＲＭ：ｗｒｉｔｅ−ｏｎｃｅ／ｒｅａｄ−ｍａｎｙ）
の光学記録媒体が、当業者に周知である。斯かる媒体
は、通常、ディスク（ＣＤ）の形で提供されており、
（コンピュータシステムにおける）データ記憶、オーデ
ィオ記憶、又はビデオ記憶等の広範な用途における大量
のデータを記憶するために用いることができる。現在消
費者に最も馴染深いディスクは、オーディオの用途に用
いられる読み取り専門の光学ディスクである。これらの
デスクは、２進形のオーディオデータを表わすピットを
含む反射面を有する。これらのピット及びそれらがどの
様に機能するかに関する詳細な説明が、ワトキンソン
（Ｗａｔｋｉｎｓｏｎ）の”Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ”、第１３章その他、Ｆｏｃ
ａｌ Ｐｒｅｓｓ社に記述されており、この説明は、あ
らゆる目的で、参照することにより本明細書に組み込ま
れている。一般に、標準的なコンパクトディスクプレイ
ヤーは、レーザービームを基板を通して反射金属に焦点
を合わせ、次いで、反射光を検知することにより作用す
る。ピットは、レーザービームの光路長を、半波長に等
しい量だけ増加させ、それにより、他の（シフトされな
い）ビームと組み合わされると、破壊性の（ｄｅｓｔｒ
ｕｃｔｉｖｅ）干渉を発生させる。斯くして、データの
存在は、反射光の光度の低下という形をとる。したがっ
て、標準的プレイヤーの検知システムは、破壊性の干渉
が発生しない場合に、７０％を越える反射を、データが
存在する場合に、３０％未満の振幅を必要とするよう設
計されている。これらの光度の限界は、焦点パラメータ
と組み合わさって、斯かるプレイヤーで読み取り又は再
生可能なコンパクトディスクおよび他の光学データ記憶
媒体に関する基準を設定する。データを、直接記録する
ことができ、直接読み取りをすることができる媒体が、
異なる形態を有し、幾分異なる原理のもとに作用する。
一例が、米国特許第４，７１９，６１５号（Ｆｅｙｒｅ
ｒ等）に記載されおり、この例は、あらゆる目的で引用
することにより、本明細書に組み込まれている。Ｆｅｙ
ｒｅｒ等が開示した媒体は、加熱されると膨張するゴム
状材料の下部膨張層を含んでいる。この膨張層は、周囲
温度ではガラス状であり加熱されるとゴム伏になる上部
保存層と結合されている。これら二つの層は、硬質の基
板に支持されている。膨張層と保存層とは、異なる波長
の光を吸収するための色素を含んでいる。データは、
「記録」波長のレーザービームからの光の吸収により膨
張層を加熱して膨張層を基板から膨張させ、保存層に延
びる突起、即ち「バンプ（ｂｕｍｐ）」を形成すること
により記録される。このことが行なわれている間、保存
層は、温度がガラス転移温度を越えるため、バンプに順
応して変形することができる。次いで、ビームを停止す
ると、保存層は、バンプが平たくなる前にガラス状態に
まで急速に冷え、それによりバンプを固定する。しかる
後、データの読み取り又は再生が、保存層と空気との間
の部分反射界面に合焦された低光度「読み取り」ビーム
によって行なわれる。読み取りビームがバンプに当ると
反射光の一部が散乱する一方、反射光の他の部分は、非
バンプ領域からの反射光と破壊的に干渉する。その結果
生じた光度の低下が、検知器により登録される。データ
消去のためのバンプ除去は、保存層には吸収されるが膨
張層には吸収されない「消去」波長の第２のレーザービ
ームによって行なわれる。このビームは、保存層だけを
ラバー状態になるまで加熱し、この状態において、保存
層と膨張層の粘弾力が、保存層をもとの平坦な形態に戻
す。書き込み、読み取り、及び消去ビームはいずれも保
存層側に向って媒体に入射し、膨張層に到達する前に保
存層を通過する。様々な改良された光学記録システム及
び媒体が案出されてきた。斯かる改良された記録システ
ム及び媒体のいくつかは、例えば、米国特許第４，８７
９，７０９号及び米国特許出願第２９４，７２３に示さ
れており、これらの例のどちらも、本発明の譲受入に譲
渡され、あらゆる目的で参照することにより、本明細書
に組み込まれている。ここ数年の間に、コンパクトディ
スク、光学データ記憶装置、及びビデオディスク市場の
要望に応えるため数多くの光学ヘッドの設計が紹介され
てきた。各市場には、独自の特徴的要望がある。ＣＤ市
場における重点は、低単価である。低単価は、光路効率
を犠牲にして、部品数を最小限にすることにより、しば
しば実現されている。費用は、やはり光学データ記憶ア
プリケーションにとって重要な問題であるが、効率の良
い光路が、もっと重要なのである。ビデオディスクアプ
リケーション用の光学ヘッドは、短波長のレーザーダイ
オードがないため、その開発がある程度制約を受けてき
た。しかしながら、増大している短波長レーザーダイオ
ードの利用可能性により、光学ヘッド設計のこの分野に
おける関心が復活することが予期される。ガラスからで
きている従来の光学部品は、それらがバッチ式で生産さ
れ、製造過程の間における人間の介在を排除するのはほ
ぼ不可能であるため、一般に高価である。この問題を解
決する一つの方法は、射出成形レンズの利用である。射
出成形レンズは、非常に低コストで製造することができ
るが、それらの機械的及び光学的特性は、通常、それら
に匹敵するガラスの相当品よりも質の低いものである。
射出成形レンズは、幾らかのＣＤ用の光学ヘッドに用い
られてはきたが、メディアに記録することが必要なアプ
リケーションでは敬遠されている。他の一つの方法は、
ホログラフィー光学素子（ＨＯＥ）の利用がある。既存
のＨＯＥアプリケーションは、一般に効率が低く、その
ため、主としてＣＤアプリケーションに用いられいる。
既存のＨＯＥは、複素回折格子としてのみ動作するもの
であった。即ち、光を回折するが、それ以外のことはほ
とんど行なわないのである。先行技術のＨＯＥに用いら
れてきたホログラムの多くは、コンピュータ生成ホログ
ラムであり、表面ホログラムとして実行されている。こ
の種のホログラムは、効率が低い傾向があり、光学読み
取り／書き込みヘッドには望ましくない。また表面ホロ
グラムの場合には、単一のホログラムは、通常、単一の
機能を実行する。以上から、改良された光学媒体記録／
読み取りシステム、及び光学データ記憶媒体にデータを
記録し、光学データ記憶媒体からデータを読み取る方法
が望まれていることがわかる。
【発明の概要】改良された光学記録及び読み取りシステ
ムが、光学記憶媒体にデータを記録し光学記憶媒体から
データを読み取る方法とともに開示される。この光学記
録／読み取りシステムは、これまでコンパクトディスク
プレイヤーならびにレコーダーで用いられてきた従来の
ミラー、レンズ、ビーム・スプリッター、その他の光学
素子の代りにホログラフ光学素子（ＨＯＥ）を用いてい
る。このＨＯＥは従来の光学素子より安価に製造するこ
とができ、コンパクトディスクユニットに必要な光学素
子数を減らし、従来の光学システムに比べ優れたパフォ
ーマンスを提供することができる。実施態様案の一つと
しては、光学的に記録される高効率のＨＯＥを利用する
ことができる。その他の実施態様としては光学的に記録
されるＨＯＥを用いて、たとえば焦点調節とコリメーシ
ョンといったような多重機能を実現することができる。
ボリューム・ホログラムの最も一般的な形式は、感光素
材から成る厚い（１〜４μｍ、ほとんどの場合使用する
光の波長の数倍）層を埋め込むのに適した基板である。
ボリューム・ホログラムは上記の実施態様に基づいて利
用される。本明細書における「ボリューム・ホログラ
ム」とは、データを妥当なメディア内に三次元形式で記
憶する装置を意味するものである。したがって具体化さ
れる際には、この発明は光学データ記憶システムにおい
て少なくとも１つの光ビームを制御する装置を構成す
る。この装置は、光源；前記光源から光の光線路にある
ボリューム・ホログラフィー光学素子であって、サーボ
誤差信号の生成、焦点誤差信号の生成、トラッキング誤
差信号コリメーションの生成、ビームの成形、波面の補
正、及び少なくとも２つのビームの結合からなる群から
選択された機能を行なうようになっているホログラフィ
ー光学素子；及び移動データ保存媒体からデジタルデー
タを引き出すために、移動データ保存媒体を前記光線路
内で回転させるための手段、とを備えている。本願明細
書と添付図図を参照することにより、この発明の性質と
利点をさらに理解することができる。
ムが、光学記憶媒体にデータを記録し光学記憶媒体から
データを読み取る方法とともに開示される。この光学記
録／読み取りシステムは、これまでコンパクトディスク
プレイヤーならびにレコーダーで用いられてきた従来の
ミラー、レンズ、ビーム・スプリッター、その他の光学
素子の代りにホログラフ光学素子（ＨＯＥ）を用いてい
る。このＨＯＥは従来の光学素子より安価に製造するこ
とができ、コンパクトディスクユニットに必要な光学素
子数を減らし、従来の光学システムに比べ優れたパフォ
ーマンスを提供することができる。実施態様案の一つと
しては、光学的に記録される高効率のＨＯＥを利用する
ことができる。その他の実施態様としては光学的に記録
されるＨＯＥを用いて、たとえば焦点調節とコリメーシ
ョンといったような多重機能を実現することができる。
ボリューム・ホログラムの最も一般的な形式は、感光素
材から成る厚い（１〜４μｍ、ほとんどの場合使用する
光の波長の数倍）層を埋め込むのに適した基板である。
ボリューム・ホログラムは上記の実施態様に基づいて利
用される。本明細書における「ボリューム・ホログラ
ム」とは、データを妥当なメディア内に三次元形式で記
憶する装置を意味するものである。したがって具体化さ
れる際には、この発明は光学データ記憶システムにおい
て少なくとも１つの光ビームを制御する装置を構成す
る。この装置は、光源；前記光源から光の光線路にある
ボリューム・ホログラフィー光学素子であって、サーボ
誤差信号の生成、焦点誤差信号の生成、トラッキング誤
差信号コリメーションの生成、ビームの成形、波面の補
正、及び少なくとも２つのビームの結合からなる群から
選択された機能を行なうようになっているホログラフィ
ー光学素子；及び移動データ保存媒体からデジタルデー
タを引き出すために、移動データ保存媒体を前記光線路
内で回転させるための手段、とを備えている。本願明細
書と添付図図を参照することにより、この発明の性質と
利点をさらに理解することができる。
内容 Ｉ．全般 ＩＩ．ＨＯＥシステムの構成 Ａ．コリメーション及びビーム成形 Ｂ．コリメーション及び合焦 Ｃ．サーボ信号の生成 Ｄ．複合システム ＩＩＩ．ボリュームＨＯＥの製造 ＩＶ．合焦技術 Ｖ．逆ガウスフィルター Ｉ．全般 一般に、光学データ記憶システムのディスク用光学シス
テムは、以下の一以上のものが含まれる。 ‥レーザー源； ‥レーザー源により放射されるビームを成形するビーム
成形光学素子； ‥光学ディスクに向うレーザービームとディスクにより
反射されるリターンビームとを分ける光学素子； ‥ディスク上の小さいスポットにレーザービームの焦点
を合わせる単レンズ又は複合レンズ； ‥焦点及びリターンビームからのトラッキング信号を誘
導するレンズ及びプリズム；及び ‥リターンビームを検知するための感光装置。 図１は、消去可能又はＷＯＲＭデータ記憶媒体にデータ
を記録するのに従来の光学素子を用いた電気光学システ
ムの一例を示している。図１は、本願発明の用途の例示
として提示され、他の典型的な用途は、光学テープ又は
光学カードを含むものである。図１の記録システムは、
デジタルデータ処理回路（３０）を含み、線（３１）に
関するこの回路の出力が、パルス可変光度レーザー（３
２）を制御する。このレーザー（３２）から発するレー
ザービーム（３３）は、レンズ（３４）によってコリメ
ートされた後、ミラー（３５）により反射される。ミラ
ーから反射されたビームは、ビームスプリッタ（３６）
を通じて伝播される。ビームスプリッタ（３６）から発
するレーザービームは、四分の一波長プレート（３７）
を通過し、しかる後、対物レンズ（３８）を通じて伝播
され、この対物レンズは、レーザービームを、運動する
光学データ記憶媒体（３９）に合焦される。この媒体
（３９）から反射されて戻ってくる光は、レンズ（３
８）によって集められ、素子（３７）を通じてビームス
プリッタ（３６）に伝播され、ビームスプリッタ（３
６）は、反射光を光センサ（４０）に伝播する。レーザ
ー（３２）は、高出力レーザー（媒体表面において２〜
１５ｍＷ）であることが好ましく、連続レーザーかパル
スレーザーのいずれかである。レーザービーム（３３）
の波長は、本明細書で「書き込み」又は「記録」波長と
称する波長である。書き込みビームは、光学記録媒体の
基板側から媒体に入射し、透明な基板を通過して保存層
に隣接する膨張層に到達する。膨張層は、レーザー波長
光吸収性であり、吸収によって温度が上昇するが、基板
が堅いために一方向において局部的に膨張することがな
い。そのため、膨張圧が強まり、保存層が広い範囲（ｂ
ｒｏａｄ ｍａｎｎｅｒ）で変形を開始する。その間、
保存層の温度は、膨張層からの熱伝導によって上昇し、
そして、ことによると光の吸収によっても上昇する。保
存層の温度が上昇すると、保存層は、ガラス転移温度に
近付き、入射ビームの光軸周辺に小さな弱い領域が生じ
る。すると、膨張層は、膨張を局部的にするこの弱い領
域に流れ込み、それにより、明瞭な（ｗｅｌｌ−ｄｅｆ
ｉｎｅｄ）膨れ、即ちバンプを生じさせる。そのため、
保存層は変形して膨れの輪郭にならい、反射層及び／又
は保護層に突出する。レーザーを停止すると、それぞれ
の層は冷える。反射層は、保存層から熱を急速に引き出
すヒートシンクとして作用し、保存層はガラス転移温度
未満に冷え、膨張層が、なお膨張状態に留まっている間
に、保存層の剪断弾性率を増加させて変形状態に固定す
る。消去は、主として保存層に吸収される異なる波長の
レーザービームを用いることによって行なわれる。膨張
層も、膨張層に発生する温度上昇がマークを記録するに
は充分大きくなければ、ある程度この波長において吸収
性であってもよい。保存層によるこのビームからの光の
吸収が、保存層をゴム状態まで昇温させる。この時点に
おいて、膨張層の弾性力と保存層の粘弾特性とは、保存
層をもとの形態に戻す。従来の光学素子を用いた電気光
学システムについての詳細が、図２に示されている。書
き込みビームダイオード（４１）と読み取りビームダイ
オード（４３）はどちらも強偏光ビームスプリッタ（５
０）に向いている。書き込みビームダイオード（４１）
は、発する書き込みビーム（４２）がビームスプリッタ
（５０）に関してＳ偏光されるように回転される一方、
読み取りビームダイオード（４３）は、発する読み取り
ビーム（４４）がビームスプリッタ（５０）に関してＰ
偏光されるように回転される。ビームスプリッタ（５
０）自体は、読み取りビーム（４４）の大部分を透過さ
せながら、書き込みビーム（４２）の大部分をｙ軸に沿
って下方に反射するようになっている。その結果、反射
された書き込みビームと透過された読み取りビームが平
行、好ましくは同軸で、記録媒体（４５）に向って送ら
れる複合ビーム（４８）を形成する。強偏光ビームスプ
リッタ（５０）は、少なくとも約９０％の書き込みビー
ム（４２）を反射し、少なくとも約９０％の読み取りビ
ームを透過することが好ましく、また両偏光方向に関し
約９５〜９８％が好ましい。第一のビームスプリッタよ
りも偏光の度合いの少ない第二のビームスプリッタ（５
１）が、第一のビームスプリッタから発する複合ビーム
（４９）の進路に配置されている。第二のビームスプリ
ッタ（５１）は、第一のビームスプリッタ（５０）に関
して９０°回転している結果、ｙ軸から反射された光は
すべてｚ軸に沿って送られる。またその方向の変化によ
り、第二のビームスプリッタ（５１）は、第一のビーム
スプリッタ（５０）を透過した読み取りビーム（４４）
からの光を反射する。しかしながら、第二のビームスプ
リッタ（５１）は、第一のビームスプリッタよりも偏光
の度合が少ないため、読み取りビームからの光のうち約
１０％〜約５０％を透過し、その残りのほとんどを反射
する。好都合な構成においては、書き込みビームの８０
％がｚ軸に沿って反射されて損失（５２）に向い、２０
％がｙ軸に沿って記録媒体に向って透過される。しか
し、書き込みビーム（４２）によって偏光された光は、
少なくとも約８０％が透過されｙ軸に沿って記録媒体に
向って下方に透過され、吸収された分を除き、残りは反
射されて損失（５２）に向うのが好ましい。書き込みビ
ームにとって好ましい値は、８８％の透過と１０％の反
射である。コリメートレンズ（５５）と対物レンズ（５
６）が、複合ビーム（４８）を記録媒体（４５）に、詳
細にはその反射面に合焦する。反射面は、記録媒体によ
り吸収された光より少ない光を反射し、入射複合ビーム
（４８）に重ねられた同じ軸に沿って、第二ビームスプ
リッタ（５１）に向って戻す。読み取りビーム（４４）
に由来する反射ビームの成分は、その偏光により、同じ
パーセンテージで、前述のとおり部分的に反射され、部
分的に吸収される。しかしながら、反射ビーム（４７）
は、ｚ軸に沿って光検出器（４６）に向って送られる。
そのため、上述の具体例では、記録媒体から反射された
読み取りビームの８０％が光検出器に向って送られる。
書き込みビーム（４２）の成分も、少ないものではある
が、記録媒体から反射されたビームに存在する。このビ
ームの大部分は、前述のとおりビームスプリッタ（５
１）を通して透過され、少しの反射された部分（この具
体例では約１０％）は、光検出器に向かって反射され
る。書き込みビーム（４２）は、媒体に記録レスポンス
を引き起こすのに充分な光度のものである。読み取りビ
ーム（４４）は、一般に書き込みビームより光度が低
い。この構成の利点は、比較的少ない割合の書き込みビ
ームが光検出器（４６）に到達することである。この割
合は、適当なフィルターをビーム光路に設置することで
さらに少なくすることができる。回折格子（６５）は読
み取りビーム（４４）の光路に設置され、ビームを３つ
の別個なビーム、すなわちセントラルビームとトラッキ
ングに用いる２つのサイドビーム、に分割する。セント
ラルビームは、書き込みビームと一致して信号トラック
に中心が置かれ、記録されている信号を監視するととも
に、完全には消去されていない既に記録された信号をチ
ェックする。サイドビームは、一部は信号トラックに、
一部は両側に配置される。サイドビームからの反射は、
光検出器により受光され、差動増幅器が、相対光度、し
たがって、サイドビームと信号トラックとのオーバーラ
ップ相対度合を表す信号を生成する。差動増幅器により
駆動されるトラッキングサーボが、対物レンズ（５６）
を移動させて横方向ドリフトを補正し、それにより、セ
ントラルビームが、信号トラックの中心に適当に合焦さ
れることを確実にする。セントラルビームからの反射さ
れた信号は、ｙ軸に沿った垂直合焦制御や、記録された
データと書き込みダイオード（４１）で放射されている
データとの比較を含む様々な制御機能を実現するために
用いられる。このようにして、光検出器（４６）からの
信号は、出力がシステムの種々の調整装置を制御する信
号プロセッサ（６９）によって処理される。これらの調
整装置には、図示の２つの軸のどちらかを中心とする適
切な回転により２方向に沿った対物レンズ（５６）の位
置を制御するサーボ（７０）、本願においては直交する
軸（７２）と（７３）を中心とする回転によって書き込
みビーム（４２）を２つの直交する方向のどちらかに沿
って平行にシフトさせることが可能な屈折媒体のブロッ
クとして図示されているビームシフト装置（７１）、書
き込みレーザーダイオード（４１）にパルス・シーケン
スを提供して適切に変調された出力をもたらし、光学記
憶媒体に必要なバイナリ・データを生成する信号発生器
（７４）などがある。 ＩＩ．ＨＯＥシステムの構成 本願発明の好ましい実施態様によれば、従来の光学素子
の１以上の機能をボリューム・ホログラフィー光学素子
（ＨＯＥ）により行なうことができる。本明細書で用い
られているように、ボリュームＨＯＥは、基板の体積
（ボリューム）内に回折格子を表す三次元干渉パターン
を含むほぼ透明な基板を備えた装置を意味することを意
図している。好ましい実施態様においては、ボリューム
ＨＯＥは、例えば、コヒーレント源からの光と、同じ光
源によって照らされる対象物又はレンズから反射された
光に、フィルムを同時に感光させることにより作ること
ができる。その他、斯かるＨＯＥは、例えば、あらゆる
目的で参照することにより本明細書に組み込まれてい
る”Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ”（１９８３年９月、１１０−
１１３ページ）に記述されているような、定常干渉パタ
ーンの数式を解くために用いられるコンピュータプログ
ラムを用いて作ることもできる。ＨＯＥ、ビーム成形、
コリメーション、合焦、ビーム分割、偏向、又は補正の
他に多重ジャンクションを含む種々の機能のうちのいず
れか一つを実行するように Ａ． コリメーションとビーム成形 レーザーダイオードは、現在光学ディスクの利用に際し
広範に使用されている。レーザーダイオードはガスレー
ザーやその他の固体レーザーに比べエネルギー効率に優
れ、小型で低コストである。ただしレーザーダイオード
が発する放射ビームは発散性であり、楕円形状で非点収
差を示す。こうした非点収差は、非点収差なレーザービ
ームの焦点を小さな点に合わせる時に最も明らかにな
る。この時、レーザービームの焦点はレンズの焦平面の
すぐ前にあるラインに合うと同時に焦平面のすぐ後ろの
ラインにも合ってしまう。こうした欠点を克服しよう
と、Ｐｈｉｌｉｐｓ社やＴｅｌｅｆｕｎｋｅｎ社、Ｒｏ
ｄｅｎｓｔｏｃｋ社、Ｍｅｌｌｅｓ Ｇｒｉｏｔ社など
のメーカーが製造たレーザーペンなど数多くの製品が市
場に登場してきた。これらの製品ではレーザービームを
平行にするため、その前段階の装置にコリメーションレ
ンズを使用してビームを平行にしている。ほとんどの場
合こうしたコリメーションレンズは複合レンズ、すなわ
ち複数のレンズから、あるいは単一の非球面レンズから
作ったレンズである。こうしたビームの楕円性質を補正
するためには前段階装置がビームの中心部分のみを使用
するか、あるいは１つないし２つのプリズムを使用して
ビームを一方向に増幅ないし縮小する方法がある。また
それほど一般的でない方法として入れ子式のアナモルフ
ィックレンズシステムを利用する方法がある。またある
種の等級のレーザーダイオードでは非点収差は無視でき
るほどわずかなものであり、また他の等級のレーザーダ
イオードでは非点収差が充分に大きくシリンダーレンズ
で補正することが可能である。本発明では、こうしたレ
ーザーダイオードの様々な欠点を克服するのにホログラ
フィー技術を利用している。具体的には、本発明は好ま
しい形の実施態様においてボリューム光学ホログラフィ
ーを利用しているのである。いくつかの実施態様におい
ては選択した機能をコンピュータ生成ホログラムで実現
している。この場合、希望する機能を生み出す「干渉パ
ターン」をコンピュータで算出し、そのパターンをフォ
トレジストレイヤーに食刻する。コンピュータが生成す
る「表面」ホログラムではデータは尾根と谷の形で格納
され、「振幅」ホログラムでは特定部分がすでに消去な
いし食刻されている不透明マスクの形でデータが格納さ
れる。ホログラムを光学的に生成するには２つ以上のレ
ーザービームの干渉パターンをホログラフィック・プレ
ートに記録する。ホログラフィック・プレートは基板と
感光層で構成されている。干渉パターンは、透過ないし
反射の空間的変化（振幅ホログラムとも呼ばれる）とし
ても、あるいは感光層の光路長の変化（位相ホログラム
とも呼ばれる）としても記録することができる。光路長
の変化は、感光層の厚みを局部的に変化させる（表面ホ
ログラム）か、あるいは感光層の屈折率を局部的に変化
させるかのいずれかによって実現することができる。つ
まり表面ホログラムとボリューム・ホログラムの違いは
どのようにホログラムを感光させるかによるものであ
る。ボリューム・ホログラムの場合、干渉パターンは感
光層内の三次元パターンである。そして屈折率の変化を
利用するボリューム・ホログラムの効率は１００％まで
可能であるが、透過ないし反射の変化を利用する表面ホ
ログラムの効率はそれよりはるかに劣る。つまりボリュ
ームホログラムの方が好ましいわけである。そしてもと
のレーザービームは、ホログラフィックプレートを作成
した後、適切に選択した読み取りビームでホログラムを
感光することによって再度生成される。記録プロセスで
用いるビームは、それぞれが他の記録ビームを再度生成
することができる。ホログラフィー光学素子を用いて発
散ビームをコリメートするには、コリメートされたビー
ムとホログラフィック・プレートで干渉するようなレー
ザーダイオード・ビームを形成する。そしてホログラフ
ィック・プレートを作成してホログラムを形成する。こ
こでこのホログラムがレーザーダイオードに感光すれ
ば、ホログラフィック・プレートの逆側から発するビー
ムを除き、もとのコリメートされたビームと同じ特性を
有するビームがホログラムから発する。同時にこのビー
ムはもとのコリメートされたビームと同じ方向に伝搬す
る。同様にしてアスペクト比ないし非点収差が補正され
る。記録の際には複数のレーザービームを用いることが
できる。この原則を利用して２つのレーザーダイオード
からのレーザービームを１つのコリメートされたビーム
と複合させることができる。ホログラフィックプレート
に記録している間、２つ以上の半導体レーザーの発散ビ
ームは同数の共線コリメートレーザービームと干渉して
いる。そして同じレーザーダイオードがホログラムを読
み取ると自動的に共線コリメートレーザービームが再生
される。これらのレーザーダイオードの波長は同一であ
る必要はない。図３は光学ディスクシステムにおいてレ
ーザーダイオードからのビームをコリメートするために
用いたＨＯＥを図示したものである。レーザーダイオー
ド（１００）はコリメートされていないビームを生成
し、それがホログラム（１０３）に向う。このホログラ
ムから発するビームは完全にコリメートされており、光
学ディスクからの読み取りや光学ディスクへの書き込
み、光学ディスクからのデータ消去、トラッキングなど
様々な用途に用いることができる。 Ｂ． コリメーションと合焦点 図４は本発明のまた別な実施態様による、光学ディスク
からデータを読み取るためのシステムの全体ブロック図
である。図４に示したシステムは、光学データ記憶ディ
スク（４５）からデータを読み取るためのものであり、
それによって本書の発明を消去可能なＣＤアプリケーシ
ョンにおけるビームの書き込みおよび消去に適用可能で
あることが明らかになる。このシステムには光学ディス
クからの読み取りを行なう読み取りビームの生成に市販
のレーザーダイオード（１００）を用いている。またト
ラッキングや合焦のためにディスクから回帰する信号を
検知し、データ信号を検知するために、市販のフォトダ
イオード（１０２）を用いている。第一のＨＯＥ（１０
３）はレーザーダイオード（１００）双方の光路に設置
されており、レーザーダイオードが生成する発散ビーム
をコリメートし、ビームのアスペクト比を変えて円形状
にしている。さらにＨＯＥ（１する放射の波面補正を行
なうこともできる。ＨＯＥ（１０３）からのコリメート
・ビームは、ビームにとっての対物レンズとして用いら
れている第二のＨＯＥ（１０４）に向う。光はディスク
（４５）で反射され、詳しく前述したようにデータバン
プの存在又は不在により高いないし低い回帰レベルに変
調される。そしてＨＯＥ（１０４）から反射された光は
ＨＯＥ（１０３）に向い、電気信号に変換するためにフ
ォトダイオードに戻る。この電気信号は従来通りの方法
で処理される。ＨＯＥ（１０３）と（１０４）はデータ
検知機能に加え、これを利用してトラッキング信号の生
成に用いられる２ないし３のスポットを形成・検知する
ことができる。２スポットトラッキング法はすでに引用
したＷａｔｋｉｏｎｓｏｎ氏の論文に詳しく説明されて
いる。図５は、本発明のまた別の実施態様を図示したも
のである。この実施態様ではレーザーダイオードとフォ
トダイオードは単一のハウジング（１０６）に収められ
ている。このレーザーダイオード／フォトダイオード・
アセンブリは市販のレーザーダイオードとフォトダイオ
ードから製作することができる。そしてここでも２つの
ＨＯＥを利用する。第一のＨＯＥ（１０３）はビーム成
形と前進ビームのコリメーションのため、そして回帰ビ
ームから焦点誤差信号とトラッキング信号を生成するた
めに用いている。第二のＨＯＥはビームの焦点をディス
ク（４５）に合わせ、２スポット・トラッキング法で用
いる２つの追加ビームを生成するために用いている。た
だしこの第二の実施態様のＨＯＥは第一の案とは異な
り、回帰信号はフォトダイオードがデータを検知できる
ようハウジング（１０６）内に再び焦点が合うようにな
っている。図６はまた別の実施態様を図示したものであ
る。この実施態様では多機能ボリューム・ホログラムＨ
ＯＥ（１０８）１つを使い、このＨＯＥが複合レーザー
ダイオード／フォトダイオード（１０６）からのコリメ
ートされていないビームを受け、ビームの焦点を直接光
学ディスク（４５）に合わせている。そして光学ディス
ク（４５）から反射されたビームはデータ収集のため再
びレーザーダイオード／フォトダイオード（１０６）で
焦点が合うようになっている。もちろんこうした設定の
単純さにより全アセンブリをハウジング（１１０）内に
収めることが可能であり、アセンブリをディスクから見
た焦点方向と横方向とに動かすことができる。 Ｃ． サーボ信号の生成 図７は、本発明のまた別の実施態様を図示したものであ
る。この実施態様で本発明が関係するのは第一第二のレ
ーザーダイオード（１００ａ）（１００ｂ）、そして第
一第二のフォトダイオード（１０２ａ）（１０２ｂ）で
ある。そしてたとえばディスクへの書き込みと消去には
２つのビームが提供される。ＨＯＥ（１０３）はこの２
つのビームの合成、コリメーション、成形を行なう。回
帰の際には合成されたビームは２つのビームに分割さ
れ、サーボ信号生成に必要なビーム操作が行なわれる。
もちろん図５の実施態様と同様、２つのレーザーダイオ
ード、２つのフォトダイオード、あるいは２つのレーザ
ーダイオードと２つのフォトダイオードを複合して単一
ヘッドを作ることも可能である。また、同じく図５に示
したように両ホログラムのすべての機能を単一のボリュ
ーム・ホログラムに複合することもできる。 Ｄ． 合成システム 図８は、本発明の実施態様の一つを示したものであり、
ＨＯＥと従来の光学部品とを組み合せている。図８の実
施態様では従来のコリメーション対物レンズ（１１２
ａ）および（１１２ｂ）を、レーザーダイオード（１０
０ａ）および（１００ｂ）から発する放射の円錐をコリ
メートするために用いている。そして２つのビームはＨ
ＯＥ（１０３）で合成される。もちろんＨＯＥ（１０
３）は前述の実施態様における場合と同様、波面ないし
アスペクト比の補正を行なうこともできる。図９は図８
に示したシステムのもう一つの実施態様を図示したもの
である。図９の実施態様ではＨＯＥ （１０３）はま
ず、レーザーダイオード（１００ａ）および（１００
ｂ）からの２つの発散ビームを複合する機能を実行す
る。そしてＨＯＥ（１０３）から発する２つの共線ビー
ムは単一のコリメーション対物レンズ（１１４）によっ
てコリメートされる。 ＩＩＩ．ボリュームＨＯＥの製造 本明細書で用いるＨＯＥはコリメーションや焦点調節な
ど希望の機能を提供する光学部品を使用して製造してい
る。ただしこれらの光学部品は市販のプレイヤーに通常
用いられている部品よりはるかに高品質なものである。
こうした部品を用いて適切なＨＯＥを製造し、そのＨＯ
Ｅをプ層に用いて希望する機能を「再生」するのであ
る。本発明に従えば、光学システムにおいて従来の光学
素子が実現している機能の多く、あるいはすべてをＨＯ
Ｅによって実現することができる。そこで以下にＨＯＥ
の製造の例を示す。図４に示した実施態様では読み取り
ＨＯＥ（１０４）は入射ビームの焦点をディスク上のス
ポットに合わせている。また図１０はＨＯＥ（１０４）
を形成する方法／装置を図示している。適切な光源（１
２０）から発するコリメートされた光のビームは図の右
側から入ってきている。このビームはビーム・スプリッ
ター（１２４）によって２つのビームに分割される。一
方のビームはミラー（１２６）を経てそれまで感光され
ていないホログラフィック・プレート（１０４）を直接
感光させ、またもう一方のビームはミラー（１２８）で
反射され、ホログラフィック・プレート（１０４）に当
る前に高品質レンズ（１３０）によって焦点調節され
る。ホログラフィック・プレートはこの種の技術に精通
したものにはよく知られている方法によって形成され、
その後にコリメートされた基準ビームによって「読み返
される」。ＨＯＥから発するビームは、レンズ（１３
０） が生成する焦点調節されたビームと同一な開口数
（ないしＦナンバー）で焦点調節される。この目的に適
した非感光ホログラフィック・プレートは様々なメーカ
ーが市販している。図１１はレーザーダイオードと高品
質コリメーション・レンズ（１３１）を利用してコリメ
ーション機能を実現するＨＯＥを製造するための同様な
装置である。図１２はＭａｒｃｈａｎｔ（１９９０年）
に示されたような非点収差補正法に従い、焦点信号を生
成する方法ならびに装置を図示したものである。Ｍａｒ
ｃｈａｎｔ（１９９０年）の論文は本書では様々な目的
で引用を行なう。この図において、平行なビームはビー
ム・スプリッター（１３８）を介しアナモルフィック・
レンズ（１３６）によってある位置（１３２）の水平線
とまた別の位置（１３４）の垂直線に焦点を有する。こ
の非点収差補正ビームは、ビームスプリッター（１３
８）そしてホログラフィック・プレート（１４４）のミ
ラー（１４０）（１４２）からのコリメートされた基準
ビームと干渉する。図１３はＨＯＥをコリメート・ビー
ム（１４６）からの水平および垂直な焦点線を生成する
ために用いた場合に、ＣＤプレイヤー内で「再生」モー
ドにあるＨＯＥを示したものである。図１４はレーザー
ダイオード・ビームのアスペクト比を補正するＨＯＥ用
の記録装置を示したものである。レーザーダイオード
（１０３）が発したビームはビーム・スプリッター（１
３８）によって再び分割されて２つのビームとなる。一
方のビームは直接ホログラフィック・プレート（１４
４）に向い、もう一方のビームはコリメーション・レン
ズ（１４６）によってコリメートされる。そしてこのビ
ームはＭｅｌｌｅｓ Ｇｒｉｏｔ社が製造したｎｏ．０
６６ＰＡモデルのような、あるいはこのビームの断面が
円形になる効果を有するよう特注設計したアナモルフィ
ック倍率システム（１４８）によって処理される。どち
らのビームについてもその入射角は設計者が慎重に設定
しなければならないものであり、一般には同一ではな
い。入射角を決定するのはレーザーダイオードの特性で
ある。図１５は非点収差を補正するボリューム・ホログ
ラムを形成するための記録システムを図示したものであ
る。レーザーダイオード（１０３）からの光はビーム・
スプリッター（１３８）によって分割される。この光ビ
ームの一部は直接ホログラム（１４４）に向う。それ以
外のビームはコリメーション・レンズ（１４６）を通
り、ミラー（１５０）によって反射されアナモルフィッ
ク入れ子式レンズ・システムに到達する。そこでこのビ
ームはミラー（１５４）および（１５６）によって反射
され、ホログラム（１４４）の第一のビームと干渉す
る。これらのビームがＨＯＥに近付く角度は、使用する
光の波長、必要な効率、偏向解消の許容量などによって
変化する。 ＩＶ．焦点調節技術 光学レコーダーにおいて光学メディアは書き込みないし
読み取りを行なう光源の焦点に極めて近接していなけれ
ばならない。したがって焦点制御は光学記録システムを
設計する際の重大な関心事となる。一般にビーム焦点は
光学メディア表面から０．５〜１．０マイクロメートル
内になければならない。ただしこの許容範囲は、市販さ
れている光学メディアにおける不整より一般に数十倍小
さいものである。したがってビーム焦点を保つためには
効率的な制御システムが必要となる。トラッキングおよ
び焦点調節システムについては、Ｍａｒｃｈａｎｔ、”
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”第７章（１９９
０年）に一般的な説明がなされている。この論文は本書
では様々な目的で引用を行なう。一般にビーム焦点の保
持は、アクチュエーターをサーボ電子機器および適切な
光学部品と組み合せて使用し、ビームが焦点からずれた
場合にその大きさと方向を表す誤差信号を生成すること
によって実現される。本発明では焦点補正に従来の１つ
ないし複数の光学素子を用いる代りに、ボリュームＨＯ
Ｅ素子を採用している。この場合メディア表面で反射さ
れたビームがボリュームＨＯＥ（１１）を通過しそこで
ＨＯＥがこの反射ビームの焦点調節を行なうのである。
ＨＯＥを通過するビームの焦点は１つないし複数の感光
素子か光検出器、あるいはより好ましくはフォトダイオ
ードで監視する。光検出器からの出力信号が誤差信号を
生成し、この誤差信号によって光学部品の焦点制御が可
能になるのである。誤差信号は本発明を一つないし複数
具体化することによって生成することができる。一つの
実施態様としては２つのフォトダイオードを採用する。
図１４に示したように収斂光線（２）と（３）は平面
（８）と（１０）に位置する２つの光検出器の間に焦点
を持つ。この焦点（５）は、固体線（１）が示す一定位
置にある光検出器の間になければならない。この状態が
焦点におけるゼロ誤差という値に対応してる。そこで焦
点がどちらかの光検出器の方に移動した場合、その光検
出器ではビームのスポット面積が減少しもう一つの光検
出器ではそれが増加する。これを図１６と１８に図示し
た。ここでは２つのフォトダイオードの位置を点線
（８）と（１０）で再度表示し、固体線（１）で焦平面
を示している。そして円（４）と（６）はフォトダイオ
ード平面におけるビームの相対サイズを示している。ま
た図１７で示したようにレーザービームの焦点が２つの
光検出器の間の距離の丁度真ん中に合っている場合、ビ
ーム・スポット（４）と（６）は同じ面積となる。図１
４に示す実施態様において、適正な焦点板は、光検知装
置の間の距離の半分の位置にある。ただしこれ以外の実
施態様も可能である。たとえば２つの光検出器の間の距
離の３分の１のところに適当なビーム焦平面を置くこと
もできる。図１６と１８は焦点が中心位置から移動する
につれ光検出器におけるビームサイズがどのように変化
するかを示している。特別なある実施態様では光検出器
を、ビームの断面積より小さいフォトダイオードにして
いる。この場合ビームの焦平面が一方のフォトダイオー
ドの方へ移動すると、ビームの面積全体は減少し、より
多くの光エネルギーがフォトダイオードに当ることにな
る。つまりより大きな信号が生成されるのである。反対
に断面積が大きくなると信号は小さくなる。そして一方
のフォトダイオードの信号から他方のフォトダイオード
の信号を引くと焦点誤差信号が生成される。しかしこの
場合フォトダイオードがビームの断面積より小さいため
レーザーダイオードから出るエネルギーの一部は失われ
てしまう。図１５はこの問題を解決する実施態様を示し
たものである。この実施態様で用いるフォトダイオード
は円形のインナー・エレメント（１２）とその周囲を囲
むアウター・エレメント（１４）で構成されている。そ
して光エネルギーすべてを捕えるためアウター・エレメ
ントの寸法はビームの円周（１６）よりはるかに大きく
なっている。ここでビーム（１６）の断面積が小さくな
ると、インナー・ダイオードの信号は大きくなりアウタ
ー・ダイオードの信号は小さくなる。ビームの断面積が
大きくなればこの逆となる。そしてできれば図１４に示
したように２つの素子フォトダイオードは２つの平面
（８）（１０）のそれぞれに設置することが望ましい。
そうすれば一方の平面にあるインナー・フォトダイオー
ドを他方の平面にあるアウター・フォトダイオードに接
続することによって焦点誤差信号が生成され、利用可能
なエネルギーすべてを利用することができるのである。
２つのフォトダイオードを利用する実施態様を図２０に
示した。ここでは第一の光検出器（１８）（最も光学メ
ディアに近接した光検出器）は半透明である。そして光
学メディアからより離れた第二の位置に通常の不透明な
フォトダイオード（２０）を用いる。どちらのフォトダ
イオードもハウジング（２２）を有する円筒形パッケー
ジ内に取り付けることができる。光線の焦点はフォトダ
イオード平面（８）および（１０）の間の焦点（５）に
ある。そして半透明フォトダイオードはエネルギーの約
５０％を吸収し、残りの５０％を第二のフォトダイオー
ドへと透過することが望ましい。吸収されたエネルギー
は位置（８）で光信号に変換され、透過されたエネルギ
ーは位置（１０）で信号を生成する。図２０に示したこ
のシステムは前述の単一素子フォトダイオードと図１９
に示した２素子フォトダイオードのいずれも利用するこ
とができる。この実施態様はこの焦点調節法の利点を完
全に実現するものである。フォトダイオードが点対称で
あることと採用した信号生成技法により、この方法は比
較的アラインメントの失敗に敏感ではない。また同じく
点対称であることを原因としてこの方法はメディア上の
溝が引き起こす漏話（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）に対しても
はるかに敏感ではない。記録に用いられる光学メディア
はしばしばデータを書き込むための埋め込みトラックを
有している（あらかじめ溝を切ったメディア：ｐｒｅ−
ｇｒｏｏｖｅｄ ｍｅｄｉａ）。ほとんどの焦点調節法
は光学収差とアラインメントの失敗によりトラッキング
信号と焦点信号との漏話をある程度被ってしまう。提案
されたこの方法であればそのビルトイン式対称によって
既存の方法よりもかなり優れた成果を挙げることができ
る。図２１には反射されたビームを、異なる焦点を持つ
２つの二次ビーム（２６）（２８）に分割するボリュー
ムＨＯＥ（２５）を用いるまた別の実施態様を示した。
ここでは一方の二次ビームは光検出器平面の前の位置
（３１）に焦点を持ち、他方の二次ビームは同じ光検出
器の後ろの位置（３３）に焦点を持つ。この実施態様で
は前述の実施態様に比べ必要な部品数とアラインメント
手続きが少なくて済む。したがって必要とされる光検出
器は１つだけである。 Ｖ．逆ガウス・フィルター ほとんどの光学記録システムにおいてその光源はレーザ
ーダイオードである。したがってビームの形状はガウス
形状となる。ガウス・ビームはＩ＝Ｉｏ［ｅｘｐ（−ｘ
２／ｒ２）］という数学的関係式によって与えられる光
度分布に従う。この関係式においてＩｏは最大光度、ｘ
はビーム中心線からの距離、ｒは光度が最大光度の１／
ｅである点におけるビーム半径である。つまりビーム光
度はビーム中心の最大光度から指数の二乗で急激に低下
する。ほとんどの光学記録システムにおいてビームの外
周における光度はビームの中心における光度と等しいこ
とが好ましく、中心光度の０．３倍未満であってはなら
ない。そして典型的なガウス・レーザー・ビームでは、
そのビーム・エネルギー全体の約３０％が光度が最大光
度の０．３倍となる外周より外に存在している。その結
果、効率は低いものとなり、半導体レーザーから収集で
きる利用可能エネルギーが約４０％減少している。この
問題を解決するため何度か用いられた方法として、ガウ
ス・ビームの中心光度を減少させる逆ガウス・フィルタ
ーを利用する方法がある。周知のようにこうした装置は
極めて効率が低く、一般にはその効率は５％未満であ
る。本発明ではビーム・スポットを越えたより均一な光
度分布を得るために必要なビーム成形をホログラフィー
光学素子を利用して実現している。この方法の利点は高
効率、単純さ、低コスト、メーカーの負担軽減である。
図２２では逆ガウス・ビーム成形ボリュームＨＯＥを生
成するために用いる一般的な設定を示した。こうしたボ
リュームＨＯＥを生成するためにはレーザーダイオード
からのビームをビーム・スプリッターで分割し２つの二
次ビーム（３６）と（３８）としなければならない。一
方の二次ビーム（３６）はこれまでは開発されていない
ＨＯＥ（４０）の一方の側に直接向い、他方の二次ビー
ム（３８）はガウス分布を再成形する成形光学部品（４
２）を通過してより均一なビームを形成する。再成形さ
れたビームはミラー（４４）によって反射され、未開発
のＨＯＥ（４０）の裏側に向う。この光学システム（４
２）は極めて精密なものでなければならない。なぜなら
完成したＨＯＥの限界は、その光学部品の品質によって
決定されるからである。これまでの説明は例を示すため
のものであり、それによって用途を限定するつもりでは
ないことをおわかりいただきたい。本書の明細を検討す
れば、この種の技術に精通したものにはこの発明の様々
な用途が明らかになるにちがいない。本書は基本的には
光学ディスクからのデータ読み取りに用いられる１つな
いし２つのビームについて例を挙げることによって説明
を行なったものであるが、この発明はそれに限定される
ものではなく、多くの消去可能コンパクト・ディスクで
必要とされるであろう無数のビーム、あるいは異なる波
長を持ったビームについても利用可能である。たとえば
本書で記述したＨＯＥを利用すれば、消去可能光学デー
タ記憶システムにおいて読み取りビームのみならず書き
込みビームや消去ビームをも制御することができるので
ある。またさらに多くの例を挙げれば、本書の発明はデ
ータ記憶アプリケーションや映像記憶アプリケーション
などで用いられている光学記憶メディアと組み合せて利
用可能であることがわかる。したがって本発明の範囲は
上記の説明に関連する範囲ばかりでなく、同等物の全範
囲に付随する申請に関連して決定されるべきものと考え
る。設計されていてもよい。
テムは、以下の一以上のものが含まれる。 ‥レーザー源； ‥レーザー源により放射されるビームを成形するビーム
成形光学素子； ‥光学ディスクに向うレーザービームとディスクにより
反射されるリターンビームとを分ける光学素子； ‥ディスク上の小さいスポットにレーザービームの焦点
を合わせる単レンズ又は複合レンズ； ‥焦点及びリターンビームからのトラッキング信号を誘
導するレンズ及びプリズム；及び ‥リターンビームを検知するための感光装置。 図１は、消去可能又はＷＯＲＭデータ記憶媒体にデータ
を記録するのに従来の光学素子を用いた電気光学システ
ムの一例を示している。図１は、本願発明の用途の例示
として提示され、他の典型的な用途は、光学テープ又は
光学カードを含むものである。図１の記録システムは、
デジタルデータ処理回路（３０）を含み、線（３１）に
関するこの回路の出力が、パルス可変光度レーザー（３
２）を制御する。このレーザー（３２）から発するレー
ザービーム（３３）は、レンズ（３４）によってコリメ
ートされた後、ミラー（３５）により反射される。ミラ
ーから反射されたビームは、ビームスプリッタ（３６）
を通じて伝播される。ビームスプリッタ（３６）から発
するレーザービームは、四分の一波長プレート（３７）
を通過し、しかる後、対物レンズ（３８）を通じて伝播
され、この対物レンズは、レーザービームを、運動する
光学データ記憶媒体（３９）に合焦される。この媒体
（３９）から反射されて戻ってくる光は、レンズ（３
８）によって集められ、素子（３７）を通じてビームス
プリッタ（３６）に伝播され、ビームスプリッタ（３
６）は、反射光を光センサ（４０）に伝播する。レーザ
ー（３２）は、高出力レーザー（媒体表面において２〜
１５ｍＷ）であることが好ましく、連続レーザーかパル
スレーザーのいずれかである。レーザービーム（３３）
の波長は、本明細書で「書き込み」又は「記録」波長と
称する波長である。書き込みビームは、光学記録媒体の
基板側から媒体に入射し、透明な基板を通過して保存層
に隣接する膨張層に到達する。膨張層は、レーザー波長
光吸収性であり、吸収によって温度が上昇するが、基板
が堅いために一方向において局部的に膨張することがな
い。そのため、膨張圧が強まり、保存層が広い範囲（ｂ
ｒｏａｄ ｍａｎｎｅｒ）で変形を開始する。その間、
保存層の温度は、膨張層からの熱伝導によって上昇し、
そして、ことによると光の吸収によっても上昇する。保
存層の温度が上昇すると、保存層は、ガラス転移温度に
近付き、入射ビームの光軸周辺に小さな弱い領域が生じ
る。すると、膨張層は、膨張を局部的にするこの弱い領
域に流れ込み、それにより、明瞭な（ｗｅｌｌ−ｄｅｆ
ｉｎｅｄ）膨れ、即ちバンプを生じさせる。そのため、
保存層は変形して膨れの輪郭にならい、反射層及び／又
は保護層に突出する。レーザーを停止すると、それぞれ
の層は冷える。反射層は、保存層から熱を急速に引き出
すヒートシンクとして作用し、保存層はガラス転移温度
未満に冷え、膨張層が、なお膨張状態に留まっている間
に、保存層の剪断弾性率を増加させて変形状態に固定す
る。消去は、主として保存層に吸収される異なる波長の
レーザービームを用いることによって行なわれる。膨張
層も、膨張層に発生する温度上昇がマークを記録するに
は充分大きくなければ、ある程度この波長において吸収
性であってもよい。保存層によるこのビームからの光の
吸収が、保存層をゴム状態まで昇温させる。この時点に
おいて、膨張層の弾性力と保存層の粘弾特性とは、保存
層をもとの形態に戻す。従来の光学素子を用いた電気光
学システムについての詳細が、図２に示されている。書
き込みビームダイオード（４１）と読み取りビームダイ
オード（４３）はどちらも強偏光ビームスプリッタ（５
０）に向いている。書き込みビームダイオード（４１）
は、発する書き込みビーム（４２）がビームスプリッタ
（５０）に関してＳ偏光されるように回転される一方、
読み取りビームダイオード（４３）は、発する読み取り
ビーム（４４）がビームスプリッタ（５０）に関してＰ
偏光されるように回転される。ビームスプリッタ（５
０）自体は、読み取りビーム（４４）の大部分を透過さ
せながら、書き込みビーム（４２）の大部分をｙ軸に沿
って下方に反射するようになっている。その結果、反射
された書き込みビームと透過された読み取りビームが平
行、好ましくは同軸で、記録媒体（４５）に向って送ら
れる複合ビーム（４８）を形成する。強偏光ビームスプ
リッタ（５０）は、少なくとも約９０％の書き込みビー
ム（４２）を反射し、少なくとも約９０％の読み取りビ
ームを透過することが好ましく、また両偏光方向に関し
約９５〜９８％が好ましい。第一のビームスプリッタよ
りも偏光の度合いの少ない第二のビームスプリッタ（５
１）が、第一のビームスプリッタから発する複合ビーム
（４９）の進路に配置されている。第二のビームスプリ
ッタ（５１）は、第一のビームスプリッタ（５０）に関
して９０°回転している結果、ｙ軸から反射された光は
すべてｚ軸に沿って送られる。またその方向の変化によ
り、第二のビームスプリッタ（５１）は、第一のビーム
スプリッタ（５０）を透過した読み取りビーム（４４）
からの光を反射する。しかしながら、第二のビームスプ
リッタ（５１）は、第一のビームスプリッタよりも偏光
の度合が少ないため、読み取りビームからの光のうち約
１０％〜約５０％を透過し、その残りのほとんどを反射
する。好都合な構成においては、書き込みビームの８０
％がｚ軸に沿って反射されて損失（５２）に向い、２０
％がｙ軸に沿って記録媒体に向って透過される。しか
し、書き込みビーム（４２）によって偏光された光は、
少なくとも約８０％が透過されｙ軸に沿って記録媒体に
向って下方に透過され、吸収された分を除き、残りは反
射されて損失（５２）に向うのが好ましい。書き込みビ
ームにとって好ましい値は、８８％の透過と１０％の反
射である。コリメートレンズ（５５）と対物レンズ（５
６）が、複合ビーム（４８）を記録媒体（４５）に、詳
細にはその反射面に合焦する。反射面は、記録媒体によ
り吸収された光より少ない光を反射し、入射複合ビーム
（４８）に重ねられた同じ軸に沿って、第二ビームスプ
リッタ（５１）に向って戻す。読み取りビーム（４４）
に由来する反射ビームの成分は、その偏光により、同じ
パーセンテージで、前述のとおり部分的に反射され、部
分的に吸収される。しかしながら、反射ビーム（４７）
は、ｚ軸に沿って光検出器（４６）に向って送られる。
そのため、上述の具体例では、記録媒体から反射された
読み取りビームの８０％が光検出器に向って送られる。
書き込みビーム（４２）の成分も、少ないものではある
が、記録媒体から反射されたビームに存在する。このビ
ームの大部分は、前述のとおりビームスプリッタ（５
１）を通して透過され、少しの反射された部分（この具
体例では約１０％）は、光検出器に向かって反射され
る。書き込みビーム（４２）は、媒体に記録レスポンス
を引き起こすのに充分な光度のものである。読み取りビ
ーム（４４）は、一般に書き込みビームより光度が低
い。この構成の利点は、比較的少ない割合の書き込みビ
ームが光検出器（４６）に到達することである。この割
合は、適当なフィルターをビーム光路に設置することで
さらに少なくすることができる。回折格子（６５）は読
み取りビーム（４４）の光路に設置され、ビームを３つ
の別個なビーム、すなわちセントラルビームとトラッキ
ングに用いる２つのサイドビーム、に分割する。セント
ラルビームは、書き込みビームと一致して信号トラック
に中心が置かれ、記録されている信号を監視するととも
に、完全には消去されていない既に記録された信号をチ
ェックする。サイドビームは、一部は信号トラックに、
一部は両側に配置される。サイドビームからの反射は、
光検出器により受光され、差動増幅器が、相対光度、し
たがって、サイドビームと信号トラックとのオーバーラ
ップ相対度合を表す信号を生成する。差動増幅器により
駆動されるトラッキングサーボが、対物レンズ（５６）
を移動させて横方向ドリフトを補正し、それにより、セ
ントラルビームが、信号トラックの中心に適当に合焦さ
れることを確実にする。セントラルビームからの反射さ
れた信号は、ｙ軸に沿った垂直合焦制御や、記録された
データと書き込みダイオード（４１）で放射されている
データとの比較を含む様々な制御機能を実現するために
用いられる。このようにして、光検出器（４６）からの
信号は、出力がシステムの種々の調整装置を制御する信
号プロセッサ（６９）によって処理される。これらの調
整装置には、図示の２つの軸のどちらかを中心とする適
切な回転により２方向に沿った対物レンズ（５６）の位
置を制御するサーボ（７０）、本願においては直交する
軸（７２）と（７３）を中心とする回転によって書き込
みビーム（４２）を２つの直交する方向のどちらかに沿
って平行にシフトさせることが可能な屈折媒体のブロッ
クとして図示されているビームシフト装置（７１）、書
き込みレーザーダイオード（４１）にパルス・シーケン
スを提供して適切に変調された出力をもたらし、光学記
憶媒体に必要なバイナリ・データを生成する信号発生器
（７４）などがある。 ＩＩ．ＨＯＥシステムの構成 本願発明の好ましい実施態様によれば、従来の光学素子
の１以上の機能をボリューム・ホログラフィー光学素子
（ＨＯＥ）により行なうことができる。本明細書で用い
られているように、ボリュームＨＯＥは、基板の体積
（ボリューム）内に回折格子を表す三次元干渉パターン
を含むほぼ透明な基板を備えた装置を意味することを意
図している。好ましい実施態様においては、ボリューム
ＨＯＥは、例えば、コヒーレント源からの光と、同じ光
源によって照らされる対象物又はレンズから反射された
光に、フィルムを同時に感光させることにより作ること
ができる。その他、斯かるＨＯＥは、例えば、あらゆる
目的で参照することにより本明細書に組み込まれてい
る”Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ”（１９８３年９月、１１０−
１１３ページ）に記述されているような、定常干渉パタ
ーンの数式を解くために用いられるコンピュータプログ
ラムを用いて作ることもできる。ＨＯＥ、ビーム成形、
コリメーション、合焦、ビーム分割、偏向、又は補正の
他に多重ジャンクションを含む種々の機能のうちのいず
れか一つを実行するように Ａ． コリメーションとビーム成形 レーザーダイオードは、現在光学ディスクの利用に際し
広範に使用されている。レーザーダイオードはガスレー
ザーやその他の固体レーザーに比べエネルギー効率に優
れ、小型で低コストである。ただしレーザーダイオード
が発する放射ビームは発散性であり、楕円形状で非点収
差を示す。こうした非点収差は、非点収差なレーザービ
ームの焦点を小さな点に合わせる時に最も明らかにな
る。この時、レーザービームの焦点はレンズの焦平面の
すぐ前にあるラインに合うと同時に焦平面のすぐ後ろの
ラインにも合ってしまう。こうした欠点を克服しよう
と、Ｐｈｉｌｉｐｓ社やＴｅｌｅｆｕｎｋｅｎ社、Ｒｏ
ｄｅｎｓｔｏｃｋ社、Ｍｅｌｌｅｓ Ｇｒｉｏｔ社など
のメーカーが製造たレーザーペンなど数多くの製品が市
場に登場してきた。これらの製品ではレーザービームを
平行にするため、その前段階の装置にコリメーションレ
ンズを使用してビームを平行にしている。ほとんどの場
合こうしたコリメーションレンズは複合レンズ、すなわ
ち複数のレンズから、あるいは単一の非球面レンズから
作ったレンズである。こうしたビームの楕円性質を補正
するためには前段階装置がビームの中心部分のみを使用
するか、あるいは１つないし２つのプリズムを使用して
ビームを一方向に増幅ないし縮小する方法がある。また
それほど一般的でない方法として入れ子式のアナモルフ
ィックレンズシステムを利用する方法がある。またある
種の等級のレーザーダイオードでは非点収差は無視でき
るほどわずかなものであり、また他の等級のレーザーダ
イオードでは非点収差が充分に大きくシリンダーレンズ
で補正することが可能である。本発明では、こうしたレ
ーザーダイオードの様々な欠点を克服するのにホログラ
フィー技術を利用している。具体的には、本発明は好ま
しい形の実施態様においてボリューム光学ホログラフィ
ーを利用しているのである。いくつかの実施態様におい
ては選択した機能をコンピュータ生成ホログラムで実現
している。この場合、希望する機能を生み出す「干渉パ
ターン」をコンピュータで算出し、そのパターンをフォ
トレジストレイヤーに食刻する。コンピュータが生成す
る「表面」ホログラムではデータは尾根と谷の形で格納
され、「振幅」ホログラムでは特定部分がすでに消去な
いし食刻されている不透明マスクの形でデータが格納さ
れる。ホログラムを光学的に生成するには２つ以上のレ
ーザービームの干渉パターンをホログラフィック・プレ
ートに記録する。ホログラフィック・プレートは基板と
感光層で構成されている。干渉パターンは、透過ないし
反射の空間的変化（振幅ホログラムとも呼ばれる）とし
ても、あるいは感光層の光路長の変化（位相ホログラム
とも呼ばれる）としても記録することができる。光路長
の変化は、感光層の厚みを局部的に変化させる（表面ホ
ログラム）か、あるいは感光層の屈折率を局部的に変化
させるかのいずれかによって実現することができる。つ
まり表面ホログラムとボリューム・ホログラムの違いは
どのようにホログラムを感光させるかによるものであ
る。ボリューム・ホログラムの場合、干渉パターンは感
光層内の三次元パターンである。そして屈折率の変化を
利用するボリューム・ホログラムの効率は１００％まで
可能であるが、透過ないし反射の変化を利用する表面ホ
ログラムの効率はそれよりはるかに劣る。つまりボリュ
ームホログラムの方が好ましいわけである。そしてもと
のレーザービームは、ホログラフィックプレートを作成
した後、適切に選択した読み取りビームでホログラムを
感光することによって再度生成される。記録プロセスで
用いるビームは、それぞれが他の記録ビームを再度生成
することができる。ホログラフィー光学素子を用いて発
散ビームをコリメートするには、コリメートされたビー
ムとホログラフィック・プレートで干渉するようなレー
ザーダイオード・ビームを形成する。そしてホログラフ
ィック・プレートを作成してホログラムを形成する。こ
こでこのホログラムがレーザーダイオードに感光すれ
ば、ホログラフィック・プレートの逆側から発するビー
ムを除き、もとのコリメートされたビームと同じ特性を
有するビームがホログラムから発する。同時にこのビー
ムはもとのコリメートされたビームと同じ方向に伝搬す
る。同様にしてアスペクト比ないし非点収差が補正され
る。記録の際には複数のレーザービームを用いることが
できる。この原則を利用して２つのレーザーダイオード
からのレーザービームを１つのコリメートされたビーム
と複合させることができる。ホログラフィックプレート
に記録している間、２つ以上の半導体レーザーの発散ビ
ームは同数の共線コリメートレーザービームと干渉して
いる。そして同じレーザーダイオードがホログラムを読
み取ると自動的に共線コリメートレーザービームが再生
される。これらのレーザーダイオードの波長は同一であ
る必要はない。図３は光学ディスクシステムにおいてレ
ーザーダイオードからのビームをコリメートするために
用いたＨＯＥを図示したものである。レーザーダイオー
ド（１００）はコリメートされていないビームを生成
し、それがホログラム（１０３）に向う。このホログラ
ムから発するビームは完全にコリメートされており、光
学ディスクからの読み取りや光学ディスクへの書き込
み、光学ディスクからのデータ消去、トラッキングなど
様々な用途に用いることができる。 Ｂ． コリメーションと合焦点 図４は本発明のまた別な実施態様による、光学ディスク
からデータを読み取るためのシステムの全体ブロック図
である。図４に示したシステムは、光学データ記憶ディ
スク（４５）からデータを読み取るためのものであり、
それによって本書の発明を消去可能なＣＤアプリケーシ
ョンにおけるビームの書き込みおよび消去に適用可能で
あることが明らかになる。このシステムには光学ディス
クからの読み取りを行なう読み取りビームの生成に市販
のレーザーダイオード（１００）を用いている。またト
ラッキングや合焦のためにディスクから回帰する信号を
検知し、データ信号を検知するために、市販のフォトダ
イオード（１０２）を用いている。第一のＨＯＥ（１０
３）はレーザーダイオード（１００）双方の光路に設置
されており、レーザーダイオードが生成する発散ビーム
をコリメートし、ビームのアスペクト比を変えて円形状
にしている。さらにＨＯＥ（１する放射の波面補正を行
なうこともできる。ＨＯＥ（１０３）からのコリメート
・ビームは、ビームにとっての対物レンズとして用いら
れている第二のＨＯＥ（１０４）に向う。光はディスク
（４５）で反射され、詳しく前述したようにデータバン
プの存在又は不在により高いないし低い回帰レベルに変
調される。そしてＨＯＥ（１０４）から反射された光は
ＨＯＥ（１０３）に向い、電気信号に変換するためにフ
ォトダイオードに戻る。この電気信号は従来通りの方法
で処理される。ＨＯＥ（１０３）と（１０４）はデータ
検知機能に加え、これを利用してトラッキング信号の生
成に用いられる２ないし３のスポットを形成・検知する
ことができる。２スポットトラッキング法はすでに引用
したＷａｔｋｉｏｎｓｏｎ氏の論文に詳しく説明されて
いる。図５は、本発明のまた別の実施態様を図示したも
のである。この実施態様ではレーザーダイオードとフォ
トダイオードは単一のハウジング（１０６）に収められ
ている。このレーザーダイオード／フォトダイオード・
アセンブリは市販のレーザーダイオードとフォトダイオ
ードから製作することができる。そしてここでも２つの
ＨＯＥを利用する。第一のＨＯＥ（１０３）はビーム成
形と前進ビームのコリメーションのため、そして回帰ビ
ームから焦点誤差信号とトラッキング信号を生成するた
めに用いている。第二のＨＯＥはビームの焦点をディス
ク（４５）に合わせ、２スポット・トラッキング法で用
いる２つの追加ビームを生成するために用いている。た
だしこの第二の実施態様のＨＯＥは第一の案とは異な
り、回帰信号はフォトダイオードがデータを検知できる
ようハウジング（１０６）内に再び焦点が合うようにな
っている。図６はまた別の実施態様を図示したものであ
る。この実施態様では多機能ボリューム・ホログラムＨ
ＯＥ（１０８）１つを使い、このＨＯＥが複合レーザー
ダイオード／フォトダイオード（１０６）からのコリメ
ートされていないビームを受け、ビームの焦点を直接光
学ディスク（４５）に合わせている。そして光学ディス
ク（４５）から反射されたビームはデータ収集のため再
びレーザーダイオード／フォトダイオード（１０６）で
焦点が合うようになっている。もちろんこうした設定の
単純さにより全アセンブリをハウジング（１１０）内に
収めることが可能であり、アセンブリをディスクから見
た焦点方向と横方向とに動かすことができる。 Ｃ． サーボ信号の生成 図７は、本発明のまた別の実施態様を図示したものであ
る。この実施態様で本発明が関係するのは第一第二のレ
ーザーダイオード（１００ａ）（１００ｂ）、そして第
一第二のフォトダイオード（１０２ａ）（１０２ｂ）で
ある。そしてたとえばディスクへの書き込みと消去には
２つのビームが提供される。ＨＯＥ（１０３）はこの２
つのビームの合成、コリメーション、成形を行なう。回
帰の際には合成されたビームは２つのビームに分割さ
れ、サーボ信号生成に必要なビーム操作が行なわれる。
もちろん図５の実施態様と同様、２つのレーザーダイオ
ード、２つのフォトダイオード、あるいは２つのレーザ
ーダイオードと２つのフォトダイオードを複合して単一
ヘッドを作ることも可能である。また、同じく図５に示
したように両ホログラムのすべての機能を単一のボリュ
ーム・ホログラムに複合することもできる。 Ｄ． 合成システム 図８は、本発明の実施態様の一つを示したものであり、
ＨＯＥと従来の光学部品とを組み合せている。図８の実
施態様では従来のコリメーション対物レンズ（１１２
ａ）および（１１２ｂ）を、レーザーダイオード（１０
０ａ）および（１００ｂ）から発する放射の円錐をコリ
メートするために用いている。そして２つのビームはＨ
ＯＥ（１０３）で合成される。もちろんＨＯＥ（１０
３）は前述の実施態様における場合と同様、波面ないし
アスペクト比の補正を行なうこともできる。図９は図８
に示したシステムのもう一つの実施態様を図示したもの
である。図９の実施態様ではＨＯＥ （１０３）はま
ず、レーザーダイオード（１００ａ）および（１００
ｂ）からの２つの発散ビームを複合する機能を実行す
る。そしてＨＯＥ（１０３）から発する２つの共線ビー
ムは単一のコリメーション対物レンズ（１１４）によっ
てコリメートされる。 ＩＩＩ．ボリュームＨＯＥの製造 本明細書で用いるＨＯＥはコリメーションや焦点調節な
ど希望の機能を提供する光学部品を使用して製造してい
る。ただしこれらの光学部品は市販のプレイヤーに通常
用いられている部品よりはるかに高品質なものである。
こうした部品を用いて適切なＨＯＥを製造し、そのＨＯ
Ｅをプ層に用いて希望する機能を「再生」するのであ
る。本発明に従えば、光学システムにおいて従来の光学
素子が実現している機能の多く、あるいはすべてをＨＯ
Ｅによって実現することができる。そこで以下にＨＯＥ
の製造の例を示す。図４に示した実施態様では読み取り
ＨＯＥ（１０４）は入射ビームの焦点をディスク上のス
ポットに合わせている。また図１０はＨＯＥ（１０４）
を形成する方法／装置を図示している。適切な光源（１
２０）から発するコリメートされた光のビームは図の右
側から入ってきている。このビームはビーム・スプリッ
ター（１２４）によって２つのビームに分割される。一
方のビームはミラー（１２６）を経てそれまで感光され
ていないホログラフィック・プレート（１０４）を直接
感光させ、またもう一方のビームはミラー（１２８）で
反射され、ホログラフィック・プレート（１０４）に当
る前に高品質レンズ（１３０）によって焦点調節され
る。ホログラフィック・プレートはこの種の技術に精通
したものにはよく知られている方法によって形成され、
その後にコリメートされた基準ビームによって「読み返
される」。ＨＯＥから発するビームは、レンズ（１３
０） が生成する焦点調節されたビームと同一な開口数
（ないしＦナンバー）で焦点調節される。この目的に適
した非感光ホログラフィック・プレートは様々なメーカ
ーが市販している。図１１はレーザーダイオードと高品
質コリメーション・レンズ（１３１）を利用してコリメ
ーション機能を実現するＨＯＥを製造するための同様な
装置である。図１２はＭａｒｃｈａｎｔ（１９９０年）
に示されたような非点収差補正法に従い、焦点信号を生
成する方法ならびに装置を図示したものである。Ｍａｒ
ｃｈａｎｔ（１９９０年）の論文は本書では様々な目的
で引用を行なう。この図において、平行なビームはビー
ム・スプリッター（１３８）を介しアナモルフィック・
レンズ（１３６）によってある位置（１３２）の水平線
とまた別の位置（１３４）の垂直線に焦点を有する。こ
の非点収差補正ビームは、ビームスプリッター（１３
８）そしてホログラフィック・プレート（１４４）のミ
ラー（１４０）（１４２）からのコリメートされた基準
ビームと干渉する。図１３はＨＯＥをコリメート・ビー
ム（１４６）からの水平および垂直な焦点線を生成する
ために用いた場合に、ＣＤプレイヤー内で「再生」モー
ドにあるＨＯＥを示したものである。図１４はレーザー
ダイオード・ビームのアスペクト比を補正するＨＯＥ用
の記録装置を示したものである。レーザーダイオード
（１０３）が発したビームはビーム・スプリッター（１
３８）によって再び分割されて２つのビームとなる。一
方のビームは直接ホログラフィック・プレート（１４
４）に向い、もう一方のビームはコリメーション・レン
ズ（１４６）によってコリメートされる。そしてこのビ
ームはＭｅｌｌｅｓ Ｇｒｉｏｔ社が製造したｎｏ．０
６６ＰＡモデルのような、あるいはこのビームの断面が
円形になる効果を有するよう特注設計したアナモルフィ
ック倍率システム（１４８）によって処理される。どち
らのビームについてもその入射角は設計者が慎重に設定
しなければならないものであり、一般には同一ではな
い。入射角を決定するのはレーザーダイオードの特性で
ある。図１５は非点収差を補正するボリューム・ホログ
ラムを形成するための記録システムを図示したものであ
る。レーザーダイオード（１０３）からの光はビーム・
スプリッター（１３８）によって分割される。この光ビ
ームの一部は直接ホログラム（１４４）に向う。それ以
外のビームはコリメーション・レンズ（１４６）を通
り、ミラー（１５０）によって反射されアナモルフィッ
ク入れ子式レンズ・システムに到達する。そこでこのビ
ームはミラー（１５４）および（１５６）によって反射
され、ホログラム（１４４）の第一のビームと干渉す
る。これらのビームがＨＯＥに近付く角度は、使用する
光の波長、必要な効率、偏向解消の許容量などによって
変化する。 ＩＶ．焦点調節技術 光学レコーダーにおいて光学メディアは書き込みないし
読み取りを行なう光源の焦点に極めて近接していなけれ
ばならない。したがって焦点制御は光学記録システムを
設計する際の重大な関心事となる。一般にビーム焦点は
光学メディア表面から０．５〜１．０マイクロメートル
内になければならない。ただしこの許容範囲は、市販さ
れている光学メディアにおける不整より一般に数十倍小
さいものである。したがってビーム焦点を保つためには
効率的な制御システムが必要となる。トラッキングおよ
び焦点調節システムについては、Ｍａｒｃｈａｎｔ、”
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”第７章（１９９
０年）に一般的な説明がなされている。この論文は本書
では様々な目的で引用を行なう。一般にビーム焦点の保
持は、アクチュエーターをサーボ電子機器および適切な
光学部品と組み合せて使用し、ビームが焦点からずれた
場合にその大きさと方向を表す誤差信号を生成すること
によって実現される。本発明では焦点補正に従来の１つ
ないし複数の光学素子を用いる代りに、ボリュームＨＯ
Ｅ素子を採用している。この場合メディア表面で反射さ
れたビームがボリュームＨＯＥ（１１）を通過しそこで
ＨＯＥがこの反射ビームの焦点調節を行なうのである。
ＨＯＥを通過するビームの焦点は１つないし複数の感光
素子か光検出器、あるいはより好ましくはフォトダイオ
ードで監視する。光検出器からの出力信号が誤差信号を
生成し、この誤差信号によって光学部品の焦点制御が可
能になるのである。誤差信号は本発明を一つないし複数
具体化することによって生成することができる。一つの
実施態様としては２つのフォトダイオードを採用する。
図１４に示したように収斂光線（２）と（３）は平面
（８）と（１０）に位置する２つの光検出器の間に焦点
を持つ。この焦点（５）は、固体線（１）が示す一定位
置にある光検出器の間になければならない。この状態が
焦点におけるゼロ誤差という値に対応してる。そこで焦
点がどちらかの光検出器の方に移動した場合、その光検
出器ではビームのスポット面積が減少しもう一つの光検
出器ではそれが増加する。これを図１６と１８に図示し
た。ここでは２つのフォトダイオードの位置を点線
（８）と（１０）で再度表示し、固体線（１）で焦平面
を示している。そして円（４）と（６）はフォトダイオ
ード平面におけるビームの相対サイズを示している。ま
た図１７で示したようにレーザービームの焦点が２つの
光検出器の間の距離の丁度真ん中に合っている場合、ビ
ーム・スポット（４）と（６）は同じ面積となる。図１
４に示す実施態様において、適正な焦点板は、光検知装
置の間の距離の半分の位置にある。ただしこれ以外の実
施態様も可能である。たとえば２つの光検出器の間の距
離の３分の１のところに適当なビーム焦平面を置くこと
もできる。図１６と１８は焦点が中心位置から移動する
につれ光検出器におけるビームサイズがどのように変化
するかを示している。特別なある実施態様では光検出器
を、ビームの断面積より小さいフォトダイオードにして
いる。この場合ビームの焦平面が一方のフォトダイオー
ドの方へ移動すると、ビームの面積全体は減少し、より
多くの光エネルギーがフォトダイオードに当ることにな
る。つまりより大きな信号が生成されるのである。反対
に断面積が大きくなると信号は小さくなる。そして一方
のフォトダイオードの信号から他方のフォトダイオード
の信号を引くと焦点誤差信号が生成される。しかしこの
場合フォトダイオードがビームの断面積より小さいため
レーザーダイオードから出るエネルギーの一部は失われ
てしまう。図１５はこの問題を解決する実施態様を示し
たものである。この実施態様で用いるフォトダイオード
は円形のインナー・エレメント（１２）とその周囲を囲
むアウター・エレメント（１４）で構成されている。そ
して光エネルギーすべてを捕えるためアウター・エレメ
ントの寸法はビームの円周（１６）よりはるかに大きく
なっている。ここでビーム（１６）の断面積が小さくな
ると、インナー・ダイオードの信号は大きくなりアウタ
ー・ダイオードの信号は小さくなる。ビームの断面積が
大きくなればこの逆となる。そしてできれば図１４に示
したように２つの素子フォトダイオードは２つの平面
（８）（１０）のそれぞれに設置することが望ましい。
そうすれば一方の平面にあるインナー・フォトダイオー
ドを他方の平面にあるアウター・フォトダイオードに接
続することによって焦点誤差信号が生成され、利用可能
なエネルギーすべてを利用することができるのである。
２つのフォトダイオードを利用する実施態様を図２０に
示した。ここでは第一の光検出器（１８）（最も光学メ
ディアに近接した光検出器）は半透明である。そして光
学メディアからより離れた第二の位置に通常の不透明な
フォトダイオード（２０）を用いる。どちらのフォトダ
イオードもハウジング（２２）を有する円筒形パッケー
ジ内に取り付けることができる。光線の焦点はフォトダ
イオード平面（８）および（１０）の間の焦点（５）に
ある。そして半透明フォトダイオードはエネルギーの約
５０％を吸収し、残りの５０％を第二のフォトダイオー
ドへと透過することが望ましい。吸収されたエネルギー
は位置（８）で光信号に変換され、透過されたエネルギ
ーは位置（１０）で信号を生成する。図２０に示したこ
のシステムは前述の単一素子フォトダイオードと図１９
に示した２素子フォトダイオードのいずれも利用するこ
とができる。この実施態様はこの焦点調節法の利点を完
全に実現するものである。フォトダイオードが点対称で
あることと採用した信号生成技法により、この方法は比
較的アラインメントの失敗に敏感ではない。また同じく
点対称であることを原因としてこの方法はメディア上の
溝が引き起こす漏話（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）に対しても
はるかに敏感ではない。記録に用いられる光学メディア
はしばしばデータを書き込むための埋め込みトラックを
有している（あらかじめ溝を切ったメディア：ｐｒｅ−
ｇｒｏｏｖｅｄ ｍｅｄｉａ）。ほとんどの焦点調節法
は光学収差とアラインメントの失敗によりトラッキング
信号と焦点信号との漏話をある程度被ってしまう。提案
されたこの方法であればそのビルトイン式対称によって
既存の方法よりもかなり優れた成果を挙げることができ
る。図２１には反射されたビームを、異なる焦点を持つ
２つの二次ビーム（２６）（２８）に分割するボリュー
ムＨＯＥ（２５）を用いるまた別の実施態様を示した。
ここでは一方の二次ビームは光検出器平面の前の位置
（３１）に焦点を持ち、他方の二次ビームは同じ光検出
器の後ろの位置（３３）に焦点を持つ。この実施態様で
は前述の実施態様に比べ必要な部品数とアラインメント
手続きが少なくて済む。したがって必要とされる光検出
器は１つだけである。 Ｖ．逆ガウス・フィルター ほとんどの光学記録システムにおいてその光源はレーザ
ーダイオードである。したがってビームの形状はガウス
形状となる。ガウス・ビームはＩ＝Ｉｏ［ｅｘｐ（−ｘ
２／ｒ２）］という数学的関係式によって与えられる光
度分布に従う。この関係式においてＩｏは最大光度、ｘ
はビーム中心線からの距離、ｒは光度が最大光度の１／
ｅである点におけるビーム半径である。つまりビーム光
度はビーム中心の最大光度から指数の二乗で急激に低下
する。ほとんどの光学記録システムにおいてビームの外
周における光度はビームの中心における光度と等しいこ
とが好ましく、中心光度の０．３倍未満であってはなら
ない。そして典型的なガウス・レーザー・ビームでは、
そのビーム・エネルギー全体の約３０％が光度が最大光
度の０．３倍となる外周より外に存在している。その結
果、効率は低いものとなり、半導体レーザーから収集で
きる利用可能エネルギーが約４０％減少している。この
問題を解決するため何度か用いられた方法として、ガウ
ス・ビームの中心光度を減少させる逆ガウス・フィルタ
ーを利用する方法がある。周知のようにこうした装置は
極めて効率が低く、一般にはその効率は５％未満であ
る。本発明ではビーム・スポットを越えたより均一な光
度分布を得るために必要なビーム成形をホログラフィー
光学素子を利用して実現している。この方法の利点は高
効率、単純さ、低コスト、メーカーの負担軽減である。
図２２では逆ガウス・ビーム成形ボリュームＨＯＥを生
成するために用いる一般的な設定を示した。こうしたボ
リュームＨＯＥを生成するためにはレーザーダイオード
からのビームをビーム・スプリッターで分割し２つの二
次ビーム（３６）と（３８）としなければならない。一
方の二次ビーム（３６）はこれまでは開発されていない
ＨＯＥ（４０）の一方の側に直接向い、他方の二次ビー
ム（３８）はガウス分布を再成形する成形光学部品（４
２）を通過してより均一なビームを形成する。再成形さ
れたビームはミラー（４４）によって反射され、未開発
のＨＯＥ（４０）の裏側に向う。この光学システム（４
２）は極めて精密なものでなければならない。なぜなら
完成したＨＯＥの限界は、その光学部品の品質によって
決定されるからである。これまでの説明は例を示すため
のものであり、それによって用途を限定するつもりでは
ないことをおわかりいただきたい。本書の明細を検討す
れば、この種の技術に精通したものにはこの発明の様々
な用途が明らかになるにちがいない。本書は基本的には
光学ディスクからのデータ読み取りに用いられる１つな
いし２つのビームについて例を挙げることによって説明
を行なったものであるが、この発明はそれに限定される
ものではなく、多くの消去可能コンパクト・ディスクで
必要とされるであろう無数のビーム、あるいは異なる波
長を持ったビームについても利用可能である。たとえば
本書で記述したＨＯＥを利用すれば、消去可能光学デー
タ記憶システムにおいて読み取りビームのみならず書き
込みビームや消去ビームをも制御することができるので
ある。またさらに多くの例を挙げれば、本書の発明はデ
ータ記憶アプリケーションや映像記憶アプリケーション
などで用いられている光学記憶メディアと組み合せて利
用可能であることがわかる。したがって本発明の範囲は
上記の説明に関連する範囲ばかりでなく、同等物の全範
囲に付随する申請に関連して決定されるべきものと考え
る。設計されていてもよい。
図１は消去可能メディアを用いた既知の光学記録／再生
システムの全体ブロック図である。図２は従来の光学記
録／再生システムを詳しく示したものである。図３は本
発明の具体化に基づくコリメーション装置を図示したも
のである。図４は２つのレーザーダイオードから出るビ
ームのコリメーションおよび焦点調節を行なうという本
発明の第１の実施態様を図示したものである。図５は単
一のレーザーダイオードを用いる光学データ読み取りメ
カニズム案を図示したものである。図６はコリメーショ
ンと焦点調節の双方を実行するために用いるＨＯＥの用
法を図示したものである。図７は２つのフォトダイオー
ドと組み合せて２つのレーザーダイオードを用いるとい
う当発明の実施態様を図示したものである。図８は従来
の光学素子とＨＯＥ光学素子の双方を利用する複合シス
テムを図示したものである。図９はまた別の複合システ
ム実施態様である。図１０と１１はコリメーションを行
なうために、本発明の実施態様に基づきボリューム・ホ
ログラムを形成する装置を図示したものである。図１２
と１３は非点収差補正法とＨＯＥの利用、それぞれに従
い焦点信号を生成するために用いるボリュームＨＯＥの
生成を図示したものである。図１４はアスペクト比を補
正するＨＯＥの生成装置を図示したものである。図１５
はレーザーダイオード・ビームにおけるコリメーション
と非点収差補正のためのＨＯＥ生成装置を図示したもの
である。図１６、１７、１８は焦点誤差信号を生成する
原理を図示したものである。図１９は焦点補正システム
を用いる２素子フォトダイオードを図示したものであ
る。図２０は同一ハウジング内の２つのフォトダイオー
ドを用いて焦点誤差信号を生成する装置を図示したもの
である。図２１は焦点補正システムで用いられる光ビー
ムを分割・焦点調節するＨＯＥを図示したものである。
図２２はレーザーダイオードビームにおいてガウス光度
プロフィルを逆転するためのＨＯＥ生成装置を図示した
ものである。
システムの全体ブロック図である。図２は従来の光学記
録／再生システムを詳しく示したものである。図３は本
発明の具体化に基づくコリメーション装置を図示したも
のである。図４は２つのレーザーダイオードから出るビ
ームのコリメーションおよび焦点調節を行なうという本
発明の第１の実施態様を図示したものである。図５は単
一のレーザーダイオードを用いる光学データ読み取りメ
カニズム案を図示したものである。図６はコリメーショ
ンと焦点調節の双方を実行するために用いるＨＯＥの用
法を図示したものである。図７は２つのフォトダイオー
ドと組み合せて２つのレーザーダイオードを用いるとい
う当発明の実施態様を図示したものである。図８は従来
の光学素子とＨＯＥ光学素子の双方を利用する複合シス
テムを図示したものである。図９はまた別の複合システ
ム実施態様である。図１０と１１はコリメーションを行
なうために、本発明の実施態様に基づきボリューム・ホ
ログラムを形成する装置を図示したものである。図１２
と１３は非点収差補正法とＨＯＥの利用、それぞれに従
い焦点信号を生成するために用いるボリュームＨＯＥの
生成を図示したものである。図１４はアスペクト比を補
正するＨＯＥの生成装置を図示したものである。図１５
はレーザーダイオード・ビームにおけるコリメーション
と非点収差補正のためのＨＯＥ生成装置を図示したもの
である。図１６、１７、１８は焦点誤差信号を生成する
原理を図示したものである。図１９は焦点補正システム
を用いる２素子フォトダイオードを図示したものであ
る。図２０は同一ハウジング内の２つのフォトダイオー
ドを用いて焦点誤差信号を生成する装置を図示したもの
である。図２１は焦点補正システムで用いられる光ビー
ムを分割・焦点調節するＨＯＥを図示したものである。
図２２はレーザーダイオードビームにおいてガウス光度
プロフィルを逆転するためのＨＯＥ生成装置を図示した
ものである。
Claims (34)
- 【請求項１】 光学データ保存システムにおいて少なく
とも１つの光ビームを制御するための装置にであって、 ａ）光源、 ｂ）データ保存媒体からデジタルデータを引き出すため
に、前記光源からの光の光線路内において、データ保存
媒体を回転かつ移動させるための手段、 ｃ）前記光学データ保存媒体からの反射光を検知するた
めの手段、とを備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記光源は、レーザーであることを特徴
とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記光源は、レーザーダイオードである
ことを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記ホログラフィー光学素子は、第一の
ホログラフィー光学素子および第二のホログラフィー光
学素子を備え、前記第一のホログラフィー光学素子は、
コリメーション素子であり、前記第二のホログラフィー
光学素子は、合焦素子であることを特徴とする請求項１
記載の装置。 - 【請求項５】 更に、光学データ保存ディスクからの反
射光を受ける光検知素子を備えていることを特徴とする
請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記光源及び前記感光素子は、共通のハ
ウジング内にあることを特徴とする請求項５記載の装
置。 - 【請求項７】 前記光源は、レーザーダイオードであ
り、前記感光素子は、フォトダイオードであることを特
徴とする請求項６記載の装置。 - 【請求項８】 前記ホログラフィー光学素子は、前記群
からの多重機能を行なうことを特徴とする請求項１記載
の装置。 - 【請求項９】 前記光源は、コリメートされていない光
源であり、前記ホログラフィー光学素子は、前記光源か
らの光をコリメートすることを特徴とする請求項１記載
の装置。 - 【請求項１０】 前記ホログラフィー光学素子は、前記
光源からの光を、コリメートし、光学データ保存メディ
アに合焦させることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項１１】 前記光源は、第一及び第二の光源を備
えていることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項１２】 前記第一及び第二の光源がレーザーダ
イオードであることを特徴とする請求項１０記載の装
置。 - 【請求項１３】 前記光源は、コリメートされていない
光源をであり、装置は、前記光源からの光をコリメート
するすためのコリメーションレンズを更に備え、前記ホ
ログラフィー光学素子は、光学データ保存媒体に光を合
焦することを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項１４】 前記ホログラフィー光学素子は、前記
コリメーションレンズと前記光学データ保存媒体との間
にあることを特徴とする請求項１３記載の装置。 - 【請求項１５】 前記コリメーションレンズは、前記ホ
ログラフィー光学素子と前記光学データ保存媒体との間
にあることを特徴とする請求項１３記載の装置。 - 【請求項１６】 更に、前記光学データ保存媒体からの
反射光を検知するための手段を有し、また前記光学デー
タ保存媒体が該反射光を変調させることを特徴とする装
置。 - 【請求項１７】 前記光源は、書き込み波長光源であ
り、前記書き込み波長は、前記光学媒体を、前記書き込
み波長に応答して膨張させ、光学的に検知可能なデータ
バンプを形成することを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項１８】 ａ） 発散光源、及び ｂ） ボリューム・ホログラフィー光学素子（ＨＯＥ）
であって、前記光源からの光をコリメートし、光学デー
タ保存媒体に合焦させるため、前記光源の光路内に位置
しているボリュームＨＯＥ、を備えている光学デジタル
データシステム。 - 【請求項１９】 光学デジタルデータシステムであっ
て、 ａ） 第一及び第二の発散光源、及び ｂ） ボリューム・ホログラフィー光学素子（ＨＯＥ）
であって、前記第一及び第二の光源の間の光路に位置す
るボリュームＨＯＥ、及び ｉ）前記第一及び第二の発散光源からの光を結合させ、
また ｉｉ）前記第一及び第二の光源からの光をコリメートす
るための光学データ保存媒体、を備えていることを特徴
とするシステム。 - 【請求項２０】 前記ＨＯＥは、前記光学データ保存媒
体からのリターンビームもを分割することを特徴とする
請求項１９記載の光学デジタルデータシステム。 - 【請求項２１】 前記ＨＯＥは、前記システム用のサー
ボドローイング信号も生成することを特徴とする請求項
１９記載の光学デジタルデータ保存システム。 - 【請求項２２】 前記光源は、ガウス光度分布を有する
光を発生させることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項２３】 前記ホログラフィー光学素子は、前記
光源からの光を成形し、コリメートすることを特徴とす
る請求項２２記載の装置。 - 【請求項２４】 前記ガウス光度プロフィルをさらに均
一化することにより、前記ホログラフィー光学素子は、
前記光源からの光を成形することを特徴とする請求項２
３記載の装置。 - 【請求項２５】 光学データ保存システムにおいて少な
くとも１つの光ビームを制御するための装置であって、 ａ）光源、 ｂ）データ保存媒体からデジタルデータを引き出すため
に、前記光源からの光の光線路内において、データ保存
媒体を回転かつ移動させるための手段、 ｃ）前記光学データ保存媒体からの反射光を検知するた
めの手段、 ｄ）前記光学データ保存媒体からの反射光の光線路内の
ボリューム・ホログラフィー光学素子、とを備えている
ことを特徴とする装置。 - 【請求項２６】 前記ホログラフィー光学素子は、前記
光源からの光の光線路内にあることを特徴とする請求項
２５記載の装置。 - 【請求項２７】 前記ホログラフィー光学素子は、焦点
誤差信号を生成することを特徴とする請求項２５記載の
装置。 - 【請求項２８】 前記ホログラフィー光学素子は、合焦
素子であることを特徴とする請求項２５記載の装置。 - 【請求項２９】 前記ホログラフィー光学素子は、前記
光学データ保存媒体からの光を二以上の合焦されたビー
ムに分割することを特徴とする請求項２７記載の装置。 - 【請求項３０】 前記光を検知するための手段は、１以
上のフォトダイオードを備えていることを特徴とする請
求項２７記載の装置。 - 【請求項３１】 前記フォトダイオードは、共通の軸に
沿って互いに分離されていることを特徴とする請求項３
０記載の装置。 - 【請求項３２】 前記１以上のフォトダイオードは、２
以上の素子を有し、前記素子の各々は、信号を生成する
ことを特徴とする請求項３０記載の装置。 - 【請求項３３】 前記素子は、内部素子及び外部素子で
あり、前記内部素子は形が円状であり、前記外部素子は
前記内部素子を包囲していることを特徴とする請求項３
２記載の装置。 - 【請求項３４】 逆ガウス・フィルターの製造方法であ
って、 光ビームを、各々ガウス光度分布を有する第１の二次光
ビーム及び第２の二次光ビームとに分割する工程、 前記第１の二次光ビームを、未開発（ｕｎｄｅｖｅｌｏ
ｐｅｄ）ボリューム・ホログラフィー光学素子へ送る工
程、 前記第２の二次光ビームを、成形光学素子へ送り、前記
成形光学素子は、第２の二次光ビームの光度プロフィル
を、もっと均一にする工程、 次いで、前記第２の二次光ビームを、該未開発ホログラ
フィー光学素子へ送る工程、及び 前記未開発ホログラ
フィー光学素子を開発する（ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ）工
程、とを含むことを特徴とする方法。
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