JPH11509954A - 体積ホログラフィ記憶媒体のための位置フィードバックシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ストアされたホログラムが最大の信号対雑音比（ＳＮＲ）で検索できる、光屈折性媒体にホログラフィ記録を行なう方法が開示される。位置フィードバック情報を含む複数のサーボブロックが結晶に記録され、結晶を加熱することにより消去不能とされる。サーボブロックは、波長または角多重化のいずれが適用されるかに応じて、角度または周波数のいずれかの特定的な増分で記録され、各々のサーボブロックは５つのパターンのうち１つにより規定される。次にデータページが、位置フィードバック情報を与えるサーボパターンとともに、各々のデータページを後に再構成することを可能にする位置または波長で記録される。データページおよびサーボブロックを記録する方法は従来のやり方に一致する。さらに、記録システムはまた、位置フィードバック情報に応答し参照ビームの参照角度の角位置を調整してクロストークを減少させることによりＳＮＲを最大とし、記憶容量を向上させる構成要素（たとえばボイスコイルモータ）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 体積ホログラフィ記憶媒体のための位置フィードバックシステム 発明の分野 本発明はホログラフィ記憶システムおよび方法の分野に関する。より特定的に は、本発明は位置フィードバック情報を有する永久ホログラムを含むホログラム の形式の光屈折性媒体に、データを記録し、かつこの媒体からデータを再構成す るための方法に関する。 発明の背景 大ディジタル記憶容量、高速データ転送速度および短いアクセスタイムに対す る、光屈折性媒体における体積ホログラフィ記憶の可能性について、長年にわた り検討が行なわれている。昨今の、材料およびホログラフィ記憶構成要素の開発 により、テラバイトの大きさのデータ記憶容量、秒速１ギガバイトを上回る転送 速度、および１００マイクロ秒未満のランダムアクセスタイムへの期待が実現に 近づきつつある。 光屈折性材料は、その屈折率が光により誘起されて変化するという特性を有す る。ホログラフィ記憶は、像を有する光ビームおよび参照ビームを光屈折性媒体 に伝播させ記録することにより行なうことができる。結果として得られる光干渉 パターンにより、媒体の体積全体にわたり空間屈折率が変調される。ＬｉＮｂＯ₃ （ニオブ酸リチウム）などの光屈折性媒体においては、光励起電子の移動およ び捕獲により発生する内部電界の結果として、電気光学効果により空間屈折率の 格子が発生する。媒体を、屈折率格子を発生させるのに用いた参照ビームと同一 のビームを用いて照射すると、このビームは元の像を有する波面を再生するよう に回折する。 図１に示した典型的なホログラフィ記憶システムでは、光源１１から投射され るコヒーレントな単色性のビームは、ビームスプリッタ１２により物体ビーム２ ４と参照ビーム２２とに分割される。物体ビーム２４は、空間光変調器（ＳＬＭ ）１４を用いて光信号に変換される。物体ビーム２４および参照ビーム２２は、 縮小オプティクス１６および１７を通り、光屈折性結晶１８に収束してこの結晶 を照射し、屈折率格子の形式で記録される、結晶１８において体積に分布する干 渉パターン、さもなければホログラムとして知られているものを発生する。記録 されたホログラムは、同一の参照ビーム２２を用いて結晶１８を照射し、回折し た光信号を、光信号を電気信号に戻すように変換する検出器アレイ１９に撮像す ることによって再生できる。 各々がデータページに対応する複数のホログラムを、たとえば角、波長などの 種々の形式の多重化を用いて結晶１８に書込みおよびストアできる。角多重化を 用いると、各々のホログラムは異なる角度で入射する参照ビームで書込まれる。 この角度は結晶の物理的ジオメトリおよび材料次第で変化する。典型的には、角 度は約５０マイクロラジアンの大きさずつ異なる。この角度は、物体から参照へ の角度を一定に保つ一方で結晶１８を機械的に移動させることにより、または縮 小オプティクス１６および１７を用いて参照ビームの角度を操作して結晶に対す る参照ビームの入射角を変化させることにより、変えることができる。波長多重 化では、各々のホログラムは、各データページに対する光源の波長を変化させる 一方で、参照ビームをある角度で固定して発生される。 ホログラフィ記録の潜在的な利点を阻害するある制限は、記録されたホログラ ムの準安定（非永続）の性質である。一般的には記録の「スタック」と称されて いる、同じ結晶の体積に、ホログラムが順次的であるが時間的空間的に同一の広 がりをもって記録されるとき、以降記録されるホログラムは、先に書込まれたホ ログラムの回折効率を非均一的に減じさせる傾向がある。したがって、「書込み 」プロセスは、多数の書込サイクルにわたり先に記録されたホログラムの強度を 部分的に減じさせて、以前に記録された近隣のホログラムを破壊する。同様に、 ある領域を参照ビームの照射に晒すという「読出し」プロセスにより、記録され たホログラムを構成している電荷の再分配が生じる。これがより永続的なホログ ラムの固定および開発のための技術の開発に繋がっている。たとえば、電子電荷 パターンにより発生するホログラムを、結晶を加熱して、結晶における空間電荷 変化を相殺するイオンの再分配が生じるようにして永久的にすることができる。 その後結晶は冷却され、イオンを捕獲し永久イオン格子を形成して屈折率の変化 かもたらされる。 ホログラフィ記録の潜在的な応用を阻害する他の制限は、結晶の情報密度およ ぴ記憶容量を制限する、ホログラム検索中のクロストークである。読出しのブラ ッグ選択性のため、ストアされた像またはデータページは、記録のスタックの他 の頁から独立して再生できる。上記のように、像を記録するのに用いたのと同じ 参照波長で媒体を照射することにより、検索を行なうことができる。しかしなが ら、ブラッグ選択性により特定的な参照波長に関連する像は確実に最高の効率で 再構成されるが、ブラッグの不整合により、他のストアされた像はそれより低い 効率で歪みを伴って再構成されることがあり得る。この形式のクロストークを避 けるため、ホログラム間の角または波長分離は正確に、ブラッグの整合条件に関 連するｓｉｎｃ関数の０に対応しなければならない。理想的な角度からずれてい る場合、信号対雑音比（ＳＮＲ）が悪化する。その結果、像の最大解像度または システムの記憶容量いずれかが減じられることになる。 多数の方策はこの容量の制限を克服しようと試みている。しかしながら、デー タページ検索中に閉ループ位置フィードバックシステムを利用して、クロストー クの低減および正確な角度の位置決めにより記録された信号のＳＮＲを最大にす るようにしたものはない。さらに、同じ記録領域内で永久および準安定ホログラ ムを組合せた閉ループ位置フィードバックシステムを利用するものはない。以上 のように、クロストークを減少させることにより記録された信号のＳＮＲを最大 にするための位置フィードバックシステムを与え、かつ角および波長多重化双方 に応用可能な、光屈折性媒体にホログラフィ記録を行なう方法が求められている が未だに得られていない。 発明の概要および目的 本発明の包括的な目的は、先行技術の制限および欠点を克服する、光屈折性媒 体にホログラフィ記録を行なう方法を提供することである。 具体的に、本発明の目的は、クロストークを減少させることにより記録された 信号のＳＮＲを最大にする位置フィードバックシステムを備える光屈折性媒体に ホログラフィ記録を行なう方法を提供することである。 本発明の他の目的は、位置フィードバックシステムが角多重化および波長多重 化双方に応用できる、光屈折性媒体にホログラフィ記録を行なう方法を提供する ことである。 本発明のさらに他の目的は、永久および準安定ホログラムを組合せることによ り位置フィードバックシステムを備える光屈折性媒体にホログラフィ記録を行な う方法を提供することである。 本発明の原理に従うと、ホログラフィ記録方法では第１に、ＬｉＮｂＯ₃結晶 などの光屈折性媒体に複数のサーボブロックを記録する。各々のサーボブロック は５つのスポットパターンにより規定される。サーボブロックは、結晶の同じ領 域に、物体および参照ビームで結晶を同時に照射することによって発生する。参 照ビームによる、結晶の面に対する入射角が、参照角度を定める。サーボブロッ クは、結晶にストアされたデータページの再構成中の位置フィードバックをもた らし、データページを最大のＳＮＲで再構成することができる。サーボブロック はさらに、結晶の物理的寸法により定められる、結晶の最小角分離の２分の１の 参照角度増分で記録される。サーボブロックは次に、当業者に周知の方法、たと えば結晶を加熱することにより、消去不能にされる（固定される）。５つのスポ ットの各々が、ホログラムの検索中位置フィードバック情報がデータページとと もに検索できるように、データページと同じ像の空間に記録される。 データページは次に同じ態様で、すなわち結晶を、像を有する物体ビームおよ び参照ビームを用いて同時に照射することにより、結晶の同じ像空間に記録され る。データページは、結晶の最小角間隔の参照角度増分で記録される。データペ ージの検索中、サーボブロックからの位置フィードバック情報が、たとえばボイ スコイルモータといったレフレクタポジショナに伝えられる。ポジショナは、反 射鏡の角度的位置を回転により調整し、参照ビームの参照角度を微調整して、ク ロストークを減少させることにより記録された信号のＳＮＲを最大にする。 図面の簡単な説明 図１は、光屈折性結晶を用いた先行技術による典型的なホログラフィ記録シス テムの概略図である。 図２は、本発明に従うホログラフィ記録方法を達成するためのステップのフロ ーの図である。 図３は、本発明の原理に従うホログラフィ記録方法のための位置フィードバッ クを提供するためのサーボブロックのある実施例を示す。 図４ａ−４ｅは、本発明の原理に従う、図３のサーボブロックの５つのパター ンを示す。 図５は、参照ビームの入射角の関数としてデータページの振幅を示す図である 。 図６は、参照ビームの入射角の関数としてサーボブロックの振幅を示す図であ る。 図７は、入射角の関数として図６の位置関数の相違を示す図である。 図８は、参照ビームの入射角の関数として線形化された位置決め関数を示す図 である。 図９は、参照ビームの入射角の角度の関数としてサーボブロックｓｉｎｃ像強 度を示す。 図１０は、本発明に従う、ホログラムの記録および再構成のためのホログラフ ィ記録システムの概略図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図２は、本発明に従うホログラフィ記録の方法を達成するためのステップのフ ロー図を示している。このステップは、結晶の最小角間隔の決定１００、結晶に サーボブロックを記録すること２００、結晶を加熱してサーボブロックを固定す ること３００、結晶を室温に冷却すること４００、結晶にデータページを記録す ること５００、および記録されたデータページを再構成すること６００を含む。 何らかのホログラムの記録に先立って行なわれる第１のステップ１００は、ク ロストークが最小になるように、光屈折性結晶に別個のホログラフィ記録を定め るのに必要な最小角間隔を決定することである。最小角間隔を決定するための等 式を導く際の詳細は、当業者には周知である。具体的には、その詳細は、本発明 に引用により援用する、１９９５年８月のオプティカルエンジニアリング（Opti cal Engineering）第３４巻第８号の、ジョンＨ．ホン（John H．Hong）他によ る、「体積ホログラフィメモリシステム：技術およびアーキテクチャ（Volume h olographic memory systems: techniques and architectures）」と題された文 献において論じられ説明されている。ホン他は、以下の等式により最小角間隔θ を規定している。 θ＝λｃｏｓθ₀／ｎＬｓｉｎ（θ_r＋θ_o） …（１） 式中、λ＝信号の波長、ｎ＝結晶の屈折率、Ｌ＝結晶の厚み、θ_r＝ｚ軸に関す る参照ビームの入射角、およびθ_o＝ｚ軸に関する物体ビームの入射角である。 θ_rは、縮小オプティクスおよび結晶のジオメトリに基づいて決定される。図４ に示される、θ_o＝０およびθ_rがおよそ３３度である実施例に等式（１）を適用 すると、等式（１）は以下に変形される。 θ＝１．８８λ／ｎＬ …（２） 最小角間隔が決定されると、当業者に周知である従来の態様でサーボブロック を記録することができる。サーボブロックは、図１０に示す好ましいホログラフ ィ記録システム３０を用いて記録される。システム３０は、信号生成光源３１、 信号４３を物体ビーム４４と参照ビーム４２とに分割するビームスプリッタ３２ 、参照角度θ_rを変化させるための２つの自由度を有する回転可能反射鏡３３、 反射鏡３５、物体ビーム４４を変調することにより電気信号を光信号に変換する ためのＳＬＭ３４、縮小レンズ３６および３７、ホログラムを記録するための光 屈折性結晶３８、検出器アレイ３９、ならびにアレイ３９により検出された位置 フィードバック情報に応答して反射鏡３３を回転させるためのボイスコイルモー タ（ＶＣＭ）４１を含む。ＳＬＭ３４は、およそ１．０″×０．８″の観察領域 を有しており、物体ビームを変調するためのおよそ６４０×４８０のピクセル領 域を与えている。検出器アレイ３９は、およそ０．５″×０．４″の観察領域を 有し、ほぼ１１３４×４８６のピクセル領域を与えるたとえば電荷結合素子（Ｃ ＣＤ）といった当業者に周知のいかなるものでもよい。結晶３８はＦｅ−ＬｉＮ ｂＯ₃でディスク形状であり、厚みおよび直径がおよそ２ｍｍおよび７０ｍｍで ある。 従来のホログラフィ記録の慣例に従って、各々のサーボパターンは、ある特定 的な参照角度で、サーボパターンを有する物体ビーム４４を参照ビーム４２とと もに照射して、結晶３８に干渉格子を形成することにより、結晶３８に記録され る。 ある好ましい実施例では、各々のサーボブロックは図３にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄおよ びＥで示される５つのスポットパターンにより規定される。５つのスポット各々 の強度およびそれらの組合せが、参照ビームの角位置を示しており、位置フィー ドバック情報を与える。図３の実施例に示されるように、５つのスポットはデー タ領域の外周に位置しており、データ領域は図３では対称の四辺領域として表わ されている。この実施例では、スポットは図示のように、５つのサーボブロック の各々を規定するスポットの対間の距離を最大にし、検索可能なデータ領域の量 を最適化するように配置される。図３のサーボブロックは、ｘ軸という１つの自 由軸を有する参照ビームとともに示されており、強調してＡｘ、Ｂｘ、Ｃｘ、Ｄ ｘおよびＥｘで表わされている。Ｙ軸で定められる参照ビームは、Ａｙ、Ｂｙ、 Ｃｙ、ＤｙおよびＥｙで強調して示されるであろう。当業者であれば、他の配置 、スポット位置およびスポットの数を含め、５つのパターンの他の変形を用い得 ることを理解するであろう。 １つの自由軸ｘ軸に対するサーボブロックは、図４ａ−４ｅに示されるように 、５つのパターン、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ、Ｃ−Ｄ、Ｄ−ＥおよびＥ−Ａにより定めら れる。各々のパターンは、５つのスポットの変形を定める。たとえば、パターン Ａ−Ｂは影を付けられたスポットＡおよびＢにより定められ、パターンＢ−Ｃは 影を付けられたＢおよびＣにより定められ、パターンＣ−Ｄは影をつけられたス ポットＣおよびＤにより定められ、パターンＤ−Ｅは影をつけられたスポットＤ およびＥにより定められ、パターンＥ−Ａは影をつけられたスポットＥおよびＡ により定められる。影をつけたスポットは増強された像を表わし、影をつけてい ないスポットは増強されていない像を示す。各々のサーボブロックパターンは、 パターン１を−０．７５θで記録することから始め、パターン２は−０．２５θ でというふうに、０．５θの増分で記録される。本明細書中以下で説明するよう に、図４ａ−４ｅに示したサーボブロックの各々は、フィードバック情報を与え 、最大のＳＮＲで各データページを検索することを可能にする。 図６は、サーボブロックの５つのスポット（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）のｓｉｎｃ 関数を、入射角すなわち参照角度θ_rの関数としてグラフで表わしたものである 。このように、参照ビームが角度範囲を通して示されている場合、各々のサーボ ブロックにおける５つのスポット各々の強度は図９に示すように変化する。図９ に示されるように、各々の縦の帯Ｂ１、Ｂ２他は、入射角の関数としての各々の スポットの強度に対応する。さらに、各々の入射角は、サーボブロックの「スナ ップショット」すなわち５つのスポット各々の相対強度をもたらす。たとえば、 ０． ２５θの入射角では、スポットＣの強度が最大であり、一方スポットＢおよびＤ はより強度の小さな像を示すであろう。 光屈折性媒体に記録される何らかのその他の準安定ホログラムのように、サー ボブロックは、結晶に記録されると、以降に行なわれる照射により、時間が経つ につれて消去されるであろう。以降の照射によって消去可能とならないようにす るためにサーボブロックを「固定」するには、ステップ３００で示される従来の 方法に従い、結晶３８が加熱される。典型的には、Ｆｅ−ＬｉＮｂＯ₃結晶がお よそ１５０−２００Ｃに加熱され、結晶の寸法に依存する期間、イオンは移動性 になる。 結晶３８の冷却は、結晶を熱源から迅速に除去し、周囲温度まで空冷すること によって行なわれる（ステップ４００で示される）。冷却速度は一般的には結晶 の熱衝撃耐性に依存する。準安定ホログラムを「固定する」プロセスは、当業者 には周知である。しかしながら、本発明の発明者は、同じ記録領域で永久および 準安定ホログラムを組合せるホログラフィ記録方法は当技術分野では未知のもの であり、本発明を区別する特徴の１つとなるものであると考えている。 なお、媒体にサーボブロックを書込んでいる間、検出器アレイは角度フィード バックメカニズムとしては有用性がない。なぜなら、媒体には何らかの基準符号 化がないからである。ディスクドライブサーボ書込と同様に、正確度の高い測定 システムを用いて、ビーム誘導装置の符号器により、または何らかの他の方法で 物体および参照ビーム双方を観察することにより、角度θを決定できる。 当業者ならば理解するように、サーボブロックに加え、同じ像空間内に像空間 識別子を記録して、さらなる位置フィードバック情報をもたらすようにできる。 各識別子は独自のものであり、各像空間を他の像空間と区別することを可能にす るものである。本明細書でサーボブロックについて述べた技術を用いて、識別子 をサーボブロックまたはデータページと同時に記録することができる。さらに、 本明細書で先に述べた従来の方法を用いて、識別子を固定することもできる。 ステップ５００で示されるように、次にデータページが、サーボブロックの記 録について上記したのと同じ従来の態様で、結晶３８の同じ像空間に記録される 。好ましい実施例では、各データページは、０で始まるθという参照角度の増分 で 記録される。したがって、図５は、入射角の関数として３つの記録されたデータ ページＤ１、Ｄ２およびＤ３の振幅を表わしている。図５および６について同時 に検討すると、サーボブロックスポットＢおよびＣはデータページＤ１に対する 公称位置フィードバック情報を与え、サーボブロックスポットＤおよびＥはデー タページＤ２に対する公称位置フィードバック情報を与え、サーボブロックスポ ットＡおよびＢはデータページＤ３に対する公称位置フィードバック情報を与え ることがわかる。たとえば、θ＝０では、スポットＢおよびＣはおよそ０．８と いう正規化パワーで等しく増強され、スポットＡおよびＤはおよそ０．１という 正規化パワーで等しく増強されており、これは図４ｂのサーボパターンＢ−Ｃで 表わされている。隣接するサーボパターンの関係は、入射角の関数として位置決 め関数の相違を示す図７で最もよく示される。関数Ａ−ＢはサーボブロックＡお よびＢのｓｉｎｃ関数における相違を表わし、関数Ｂ−ＣはサーボブロックＢお よびＣのｓｉｎｃ関数の相違を表わし、以降同様に続く。 図７および８に示されるように、いくつかの位置決め関数は各々の「データペ ージ中心」すなわちデータページがその最高の強度を示す参照角度に存在する。 しかしながら、各データページ中心での最も線形的な位置決め関数は、そのデー タページに対する最も信頼性の高い位置フィードバック情報を与えるだろう。図 ８は入射角θの関数として線形化された位置決め関数を表わしている。したがっ て、−０．２５θと０．２５θの間では、サーボパターン２および３はデータペ ージ１に対するフィードバック情報を与え、０．７５θと１．２５θの間ではサ ーボパターン４および５はデータページ２に対する位置フィードバックを与え、 以降同様てある。各位置決め関数の線形化された部分を利用することにより、本 発明はデータページが正確な態様で追跡されることを可能にする。なお、この実 施例では、サーボブロックは０．５θの増分で記録され、その結果、線形化され た位置決め関数の範囲は０．５θとなる。当業者ならば、サーボブロックを他の 増分で記録することができ、それでもなお最大のＳＮＲでデータページを検索で きることを理解するであろう。しかしながら、増分が０．５θ未満では、線形化 された位置決め関数の範囲は減少する（図８参照）。さらに、増分が０．５θを 上回れば、この範囲は増大するが非線形的な部分を含むことになるであろう。 参照角度θ_rは２つの自由度を有する。すなわち、θ_rは、各々の方向での各々 の増分が同じ像空間内での異なるホログラムに対応するｘ方向およびｙ方向に示 すことができることを指摘しておかねばならない。したがって本明細書で先に述 べたように、ｙ方向に示された参照角度に対応するサーボブロックパターンを、 図３に示される像空間の周囲の垂直の端部に沿い記録することができる。最小角 間隔θが決定されると、書込プロセスが開始され、サーボブロックを書込む順序 は制約を受けない。ここで重要な特徴は、隣接するサーボブロックはほぼ同じ効 率で露出され、０．５θの増分で正確に間隔が空けられることである。 図１に示すシステム１０に対するある改良点として、本発明では上記の位置フ ィードバック情報を取り入れて、参照角度を微調整してクロストークを減少させ ることにより、記録された信号のＳＮＲを最大にする。 データページを再構成する際に（ステップ６００に示す）、参照ビームは結晶 をある特定的な参照角度で照射する。参照角度次第で、データページの部分的な 像およびサーボパターンが検出器アレイ３９で発生する。たとえば、参照ビーム を結晶に入射角０．７５θで伝播させると、クロストークを示す参照角度０およ びθ（図５に示す）で記録されたデータページの部分的な像、ならびにサーボパ ターン３、４および５（図６に示す）の形式のフィードバック情報が再構成され る。図８に従うと、位置決め関数３−４または４−５のいずれかを用いて、デー タページＤ１またはＤ２それぞれを検索できる。位置フィードバック情報がボイ スコイルモータ（ＶＣＭ）４１に伝送されると、ＶＣＭは反射鏡３３を回転させ て参照角度を調整する。結果として、再構成されたデータページが最大の回折効 率および強度に達すると、ＳＮＲが最大になりクロストークが最小になる。その 代わりとして、入射角１．０θで結晶を照射する参照ビームは、データページＤ ２を最大のＳＮＲおよび最小のクロストーク（図５に示す）で再構成し、かつサ ーボパターン１、３、４および５を再構成する。図９に示すように、サーボパタ ーン１および３は同じ強度を示し、サーボパターン４および５も同じ強度を示す であろう。 当業者ならばまた、位置フィードバック情報に応答して参照ビームの入射角を 調整するために、他の手段を応用することができることを理解するであろう。た とえば、ボイスコイルモータまたはステッパモータで結晶を回転させて入射角を 調整できる。 本発明の原理に従うと、サーボブロックもまた波長多重化に応用可能である。 この応用は角多重化について先に述べたものと同様である。具体的には、最小波 長間隔が決定されると、サーボブロックはω／２の間隔で記録され、データペー ジはωの間隔で記録される。最小波長間隔を決定することについての詳細は当業 者には周知である。たとえば、「体積ホログラフィメモリシステム：技術および アーキテクチャ」と題されたホン他の文献では、最小周波数間隔を以下とするこ とを開示している。 ［２πΔｖ／（ｃ／ｎ）］（１＋ｃｏｓθ_r） 式中、ｖ＝光学的振動数、θ_r＝参照角度、およびｎ＝結晶の屈折率である。さ らに、多重化の各タイプすなわち角度および波長多重化に対し別個のサーボブロ ックを記録しなければならない。角および波長多重化の双方は別々にまたは組合 せて用いることができる。 当業者には以下の請求項でより具体的に示された範囲を有する本発明の精神か ら逸脱することなく、多くの変形および修正形が、好ましい実施例についての上 記の説明について検討することにより容易に明らかになるであろう。本明細書に おける説明および開示は単に例示に過ぎず、以下の請求項でより具体的に示され た本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カーペンター，クリストファー・エム アメリカ合衆国、94086 カリフォルニア 州、サニィベイル、エス・フランシス・ 549 (72)発明者 アキン・ジュニア，ウイリアム・アール アメリカ合衆国、95037 カリフォルニア 州、モーガン・ヒル、ブルックビュー・コ ート、1045 (72)発明者 エアリック，リチャード・エム アメリカ合衆国、95070 カリフォルニア 州、サラトウガ、マリラ・ドライブ、 12092

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光屈折性媒体にホログラフィ記録を行なう方法であって、 媒体における像空間内に複数のサーボブロックを記録するステップと、 媒体における像空間内に複数のデータページを記録するステップとを含む、光 屈折性媒体にホログラフィ記録を行なう方法。 ２．各々のサーボブロックは、位置フィードバック情報を与え、かつサーボブロ ック参照ビームおよびサーボブロック物体ビームで媒体を照射して媒体における 電荷の移動を生じさせることにより発生し、各々のサーボブロック参照ビームお よびサーボブロック物体ビームはサーボブロック参照角度で媒体の面に入射し、 サーボブロック参照角度はサーボブロック参照ビームとサーボブロック物体ビー ムとの間の角度を規定する、請求項１に記載の方法。 ３．各々のデータページは、データページ参照ビームおよびデータページ物体ビ ームで媒体を照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより発生する 干渉格子により規定され、各々のデータページ参照ビームおよびデータページ物 体ビームはデータページ参照角度で媒体の面に入射し、データページ参照角度は データページ参照ビームとデータページ物体ビームとの間の角度を規定する、請 求項１に記載の方法。 ４．複数のサーボブロックを、後続する媒体の照射により消去することのできな い複数の永久ホログラムに変換するステップをさらに含む、請求項１に記載の方 法。 ５．複数のサーボブロックを変換するステップはさらに媒体を加熱するステップ を含む、請求項４に記載の方法。 ６．サーボブロックは、実質的に他のデータページからのクロストークなしでデ ータページの１つを再構成するための手段を与える、請求項１に記載の方法。 ７．各々のサーボブロックは媒体における像空間の周縁に位置する、請求項１に 記載の方法。 ８．サーボブロック物体ビームおよびサーボブロック参照ビームは、コヒーレン トな単色性の光源で発生される、請求項２に記載の方法。 ９．データページ物体ビームおよびデータページ参照ビームは、コヒーレントな 単色性の光源で発生される、請求項３に記載の方法。 １０．各々のサーボブロック参照角度は、媒体の最小角間隔のおよそ２分の１だ け離れている、請求項２に記載の方法。 １１．各々のデータページ参照角度は、媒体の最小角間隔だけ離れている、請求 項３に記載の方法。 １２．媒体の複数の像空間の各々内に像空間識別子を記録するステップをさらに 含み、各々の識別子は各像空間を区別するための手段を与える、請求項１に記載 の方法。 １３．像空間識別子を後続の媒体の照射により消去できない永久ホログラムに変 換するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。 １４．光屈折性媒体にホログラフィ記録を行なう方法であって、 媒体に第１のサーボブロックを記録するステップを含み、第１のサーボブロッ クは第１の干渉格子により規定され、第１の格子は媒体を第１の参照ビームおよ び第１の物体ビームで照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより 発生し、第１のサーボブロック参照ビームおよび第１のサーボブロック物体ビー ムは第１のサーボブロック参照角度で媒体の面に入射し、第１のサーボブロック 参照角度は第１のサーボブロック参照ビームと第１のサーボブロック物体ビーム との間の角度を規定し、ホログラフィ記録の方法はさらに、 第２のサーボブロックを媒体に記録するステップを含み、第２のサーボブロッ クは第２の干渉格子により規定され、第２の格子は媒体を第２の参照ビームおよ ひ第２の物体ビームで照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより 発生し、第２のサーボブロック参照ビームおよび第２のサーボブロック物体ビー ムは第２のサーボブロック参照角度で媒体の面に入射し、第２のサーボブロック 参照角度は第２のサーボブロック参照ビームと第２のサーボブロック物体ビーム との間の角度を規定し、ホログラフィ記録の方法はさらに、 第３のサーボブロックを媒体に記録するステップを含み、第３のサーボブロッ クは第３の干渉格子により規定され、第３の格子は媒体を第３の参照ビームおよ ぴ第３の物体ビームで照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより 発生し、第３のサーボブロック参照ビームおよび第３のサーボブロック物体ビー ムは第３のサーボブロック参照角度で媒体の面に入射し、第３のサーボブロック 参照角度は第３のサーボブロック参照ビームと第３のサーボブロック物体ビーム との間の角度を規定し、ホログラフィ記録の方法はさらに、 第４のサーボブロックを媒体に記録するステップを含み、第４のサーボブロッ クは第４の干渉格子により規定され、第４の格子は媒体を第４の参照ビームおよ び第４の物体ビームで照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより 発生し、第４のサーボブロック参照ビームおよび第４のサーボブロック物体ビー ムは第４のサーボブロック参照角度で媒体の面に入射し、第４のサーボブロック 参照角度は第４のサーボブロック参照ビームと第４のサーボブロック物体ビーム との間の角度を規定し、ホログラフィ記録の方法はさらに、 第５のサーボブロックを媒体に記録するステップを含み、第５のサーボブロッ クは第１の干渉格子により規定され、第５のサーボブロックは媒体を第５の参照 ビームおよび第５の物体ビームで照射して媒体における電荷の移動を生じさせる ことにより発生し、第５のサーボブロック参照ビームおよび第５のサーボブロッ ク物体ビームは第５のサーボブロック参照角度で媒体の面に入射し、第５のサー ボブロック参照角度は第５のサーボブロック参照ビームと第５のサーボブロック 物体ビームとの間の角度を規定し、ホログラフィ記録の方法はさらに、 第１のデータページを媒体に記録するステップを含み、第１のデータページは 第１のデータページ干渉格子により規定され、第１のデータページ格子は媒体を 第１のデータページ参照ビームおよび第１のデータページ物体ビームで照射して 媒体における電荷の移動を生じさせることにより発生し、第１のデータページ参 照ビームおよび第１のデータページ物体ビームは第１のデータページ参照角度で 媒体の面に入射し、第１のデータページ参照角度は第１のデータページ参照ビー ムと第１のデータページ物体ビームとの間の角度を規定し、ホログラフィ記録の 方法はさらに、 第２のデータページを媒体に記録するステップを含み、第２のデータページは 第２のデータページ干渉格子により規定され、第２のデータページ格子は媒体を 第２のデータページ参照ビームおよび第２のデータページ物体ビームで照射して 媒体における電荷の移動を生じさせることにより発生し、第２のデータページ参 照ビームおよび第２のデータページ物体ビームは第２のデータページ参照角度で 媒体の面に入射し、第２のデータページ参照角度は第２のデータページ参照ビー ムと第２のデータページ物体ビームとの間の角度を規定し、ホログラフィ記録の 方法はさらに、 第３のデータページを媒体に記録するステップを含み、第３のデータページは 第３のデータページ干渉格子により規定され、第３のデータページ格子は媒体を 第３のデータページ参照ビームおよび第３のデータページ物体ビームで照射して 媒体における電荷の移動を生じさせることにより発生し、第３のデータページ参 照ビームおよび第３のデータページ物体ビームは第３のデータページ参照角度で 媒体の面に入射し、第３のデータページ参照角度は第３のデータページ参照ビー ムと第３のデータページ物体ビームとの間の角度を規定する、光屈折性媒体にホ ログラフィ記録を行なう方法。 １５．各々のサーボブロックを、後続の照射により消去することができないホロ グラムに変換するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。 １６．第２および第３のサーボブロックは第１のデータページの再構成中に位置 フィードバック情報を与える、請求項１４に記載の方法。 １７．第４および第５のサーボブロックは第２のデータページの再構成中に位置 フィードバック情報を与える、請求項１４に記載の方法。 １８．各々のサーボブロックは５つのパターンのうち１つにより規定される、請 求項１４に記載の方法。 １９．５つのパターンの各々は像空間の周縁あたりに記録される、請求項１８に 記載の方法。 ２０．５つのパターンの各々は５つのスポットの配置により規定される、請求項 １８に記載の方法。 ２１．参照ビーム、物体ビーム、データページ参照ビーム、およびデータページ 物体ビームの各々は同じ波長で伝播する、請求項１４に記載の方法。 ２２．隣接するデータページは、結晶の最小角間隔の角間隔で記録される、請求 項１４に記載の方法。 ２３．隣接するサーボブロックは、最小角間隔のおよそ２分の１の角増分で記録 される、請求項１４に記載の方法。 ２４．光屈折性媒体における像空間内に記録されたホログラムを検索するための 方法であって、 複数のサーボブロックを媒体における像空間内に記録するステップを含み、各 々のサーボブロックは、位置フィードバック情報を含み、かつ媒体をサーボブロ ック参照ビームおよびサーボブロック物体ビームで照射して媒体における電荷の 移動を生じさせることにより発生する干渉格子により規定され、各々のサーボブ ロック参照ビームおよびサーボブロック物体ビームはサーボブロック参照角度で 媒体の面に入射し、サーボブロック参照角度はサーボブロック参照ビームとサー ボブロック物体ビームとの間の角度を規定し、ホログラムを検索するための方法 はさらに、 複数のサーボブロックの各々を、後続の照射により消去することのできない、 媒体における空間的に変化する屈折率の永久的なパターンに変換するステップと 、 複数のデータページを媒体における像空間内に記録するステップとを含み、各 々のデータページはデータページ参照ビームおよびデータページ物体ビームで媒 体を照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより発生する干渉格子 により規定され、各々のデータページ参照ビームおよびデータページ物体ビーム はデータページ参照角度で媒体の面に入射し、データページ参照角度はデータペ ージ参照ビームとデータページ物体ビームとの間の角度を規定し、ホログラムを 検索するための方法はさらに、 データページ参照ビームを参照角度で媒体の面に伝播させることにより、デー タページの１つおよび位置フィードバック情報を検出器アレイにおいて再構成す るステップと、 位置フィードバック情報に応答してデータページ参照角度を調整するステップ とを含む、ホログラムを検索するための方法。 ２５．光屈折性媒体にホログラフィ記録を行なう方法であって、 複数のサーボブロックを媒体における像空間内に記録するステップを含み、各 々のサーボブロックは、位置フィードバック情報を与え、かつサーボブロック参 照ビームおよびサーボブロック物体ビームで媒体を照射して媒体における電荷の 移動を生じさせることにより発生する干渉格子により規定され、各々のサーボブ ロック参照ビームおよびサーボブロック物体ビームは媒体の面に入射しかつサー ボブロック参照波長により規定され、ホログラフィ記録の方法はさらに、 複数のデータページを媒体における像空間内に記録するステップを含み、各々 のデータページは、媒体をデータページ参照ビームおよびデータページ物体ビー ムで照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより発生する干渉格子 により規定され、各々のデータページ参照ビームおよびデータページ物体ビーム は媒体の面に入射しかつデータページ参照波長により規定される、光屈折性媒体 にホログラフィ記録を行なう方法。 ２６．各々のサーボブロック参照ビームと各々のサーボブロック物体ビームとの 間で規定されるサーボブロック参照角度は固定されたままである、請求項２４に 記載の方法。 ２７．各々のデータページ参照ビームと各々のデータページ物体ビームとの間で 規定されるデータページ参照角度は固定されたままである、請求項２４に記載の 方法。 ２８．光屈折性媒体における像空間内に位置フィードバック情報とともに記録さ れたホログラムを検索するための装置であって、 光のビームを発生するための手段と、 光のビームを物体ビームと参照ビームとに分割するための手段と、 物体ビームを変調するための空間光変調器と、 媒体の面に入射する物体ビームおよび参照ビームを両ビーム間の参照角度で導 くための光学手段と、 光信号を電気信号に変換するための検出器アレイと、 位置フィードバック情報を受取り位置フィードバック情報に応答して参照角度 を調整するための手段とを含む、ホログラムを検索するための装置。 ２９．光屈折性媒体における複数の像空間内に記録されたホログラムを検索する ための方法であって、 媒体における像空間内に複数のサーボブロックを記録するステップを含み、各 々のサーボブロックは、位置フィードバック情報を含み、かつ媒体をサーボブロ ック参照ビームおよびサーボブロック物体ビームで照射して媒体における電荷の 移動を生じさせることにより発生する干渉格子により規定され、各々のサーボブ ロック参照ビームおよびサーボブロック物体ビームはサーボブロック参照角度で 媒体の面に入射し、サーボブロック参照角度はサーボブロック参照ビームとサー ボブロック物体ビームとの間の角度を規定し、ホログラムを検索するための方法 はさらに、 複数のサーボブロックの各々を、後続の照射によって消去することのできない 、媒体における空間的に変化する屈折率の永久的なパターンに変換するステップ と、 像空間の各々内に像空間識別子を記録するステップとを含み、各々の識別子は 各々の像空間を区別するための手段を与え、ホログラムを検索するための方法は さらに、 媒体における像空間内に複数のデータページを記録するステップを含み、各々 のデータページはデータページ参照ビームおよびデータページ物体ビームで媒体 を照射して媒体における電荷の移動を生じさせることにより発生する干渉格子に より規定され、各々のデータページ参照ビームおよびデータページ物体ビームは データページ参照角度で媒体の面に入射し、データページ参照角度はデータペー ジ参照ビームとデータページ物体ビームとの間の角度を規定し、ホログラムを検 索するための方法はさらに、 データページ参照ビームを参照角度で媒体の面に伝播させることにより、像空 間からのデータページの１つおよび位置フィードバック情報を検出器アレイで再 構成するステップと、 位置フィードバック情報に応答してデータページ参照角度を調整するステップ とを含む、ホログラムを検索するための方法。