TWI327724B - Data storage devices and methods - Google Patents

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TWI327724B
TWI327724B TW095109026A TW95109026A TWI327724B TW I327724 B TWI327724 B TW I327724B TW 095109026 A TW095109026 A TW 095109026A TW 95109026 A TW95109026 A TW 95109026A TW I327724 B TWI327724 B TW I327724B
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Brian L Lawrence
Marc Dubois
Pingfan P Wu
Joseph L Sinolenski
Xiaolei Shi
Eugene P Boden
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Gen Electric
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Description

1327724 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於資料儲存系統及方法— 之，係關於基於光學之資料儲存系統及方法，及全t = 儲存系統及方法。 及全息貝料 【先前技術】 已知資料儲存系統及方法為吾 铽I# m σ人所而體積全息記錄系 -，先一般使用兩個會聚於一感光 先王心媒體内之逆傳播雷射或 ==形成—干涉圖案。此干涉圖案導致該全息媒體之折 射率的改㉞或調變。當根據待編碼之資料調變該等光束中 2-者時’所得干涉圖案將調變資料編碼為強度與相位二 者。稍後，應未調變光束或參照光束之再次引入，可㈣ 2記錄之強度及相位資訊’藉此將經編碼之資料恢復為反 射。 習知之"基於頁面"全息記憶體在2維陣列或”頁面”上將資 料平行寫入全息媒體中。 需要提供-種相對簡單、廉價且穩固的全息記憶體系 統。進而’需要位元導向之全息記憶體系統。 【發明内容】 資料健存裝置包括：_塑料基板，其具有複數個沿複 數個垂直堆棧、橫向延伸之層中之軌道而配置的體積；及 複數個微型全息圖，每一包含於該等體積中之一者中；其 中，微型全息圖在每一該等體積中之存在或不存在可指示 所儲存之資料之一對應部分。 109597-990309.doc 1327724 本發明之一態樣係關於一種資料儲存裝置，其包含：一 塑料基板，其具有複數個沿複數個垂直堆棧、橫向延伸之 層中之轨道而配置的體積；及複數個微型全息圖，其每一 者包含於該等體積中之一對應體積中；其中，一微型全息 圖於該等體積中之每一者中的存在或不存在可指示儲存^ 料之一對應部分。 mm之光 於一實施例中，該基板可為一直徑大約12〇 碟。
於一實施例中該基板可包含一熱塑性塑料。該熱塑性塑 料可具有—非線性函數特徵。該非線性函數純可為一臨 限值函數特徵。該基板可進一步包含一熱觸媒。 於-實施例巾，該基板包含—染料。該染料可為一反飽 和吸收劑染料。 於一些實施例中，該基板可包含一聚氧化乙稀/聚苯乙 稀嵌段共聚物、一聚碳酸醋/聚酉旨嵌段共聚物、-含有聚 合物之鄰石肖基二苯乙烯、鄰石肖基二笨乙稀及聚甲基丙婦酸 甲酯、聚碳酸酯。 於一實施财，該微型全息圖大體為圓形。於另-實施 例中’該微型全息圖為扁形。 於-實施例令，該基板係一具有—中心之光碟，該等層 中之至少-層朝著該光碟中心而螺旋，且該等層中之至少 一其它層自該光碟中心而螺旋。 於一實施例中，該等層中各_ 之母一者皆具有一起點及一終 點’且該等起點中之至少— 者大體上與該等终點中之至少 109597-990309.doc 1327724 一者垂直對準》 於一實施例中，該資料儲存裝置進—步包含在該基板中 之第二複數個微型全息圖及循轨資訊之指示。該資料指示 及該第二複數個微型全息圖可各具有—轴，且該資料指示 微型全息圖之該軸不同於該第二複數個微型全息圖之該 轴。-與該第二複數個微型全息圖中一給定者的軸相關聯 之角可指示其在該基板中之位置。 . 本發明之另一態樣係關於一種用以儲存資料之方法，其 包含：提供-具有複數個體積之塑料基板，其中該複數個 體積沿複數個垂直堆棧、橫向延伸之層中的軌道而配置； 及在該基板中形成複數個微型全息圖；其中，該等微型全 息圖之每-者大體上包含於該等體積中之—對應體積中， 且一微型全息圖於該等體積中之每—者中的存在或不存在 可指示該資料之一對應部分。 於一實施例中，該等微型全息圖係依據該資料而選擇性 地形成。 於-實施例中’該用以儲存f料之方法進_步包含依據 該資料而選擇性地擦除該等微型全息圖中之所選出之微型 全息圖。 於一實施例中，該形成包含干涉兩個逆傳播光束。於一 貫施例中，該用以儲存資料之方法可進_步包含聚焦該等 光束中之一者。該等光束中之一者可為發散的。於一實施 例中’該用以儲存資料之方法可進一步包含反射該等光束 中之-者以提供該等光束之另—光束。於—實施例中該 109597-990309.doc 1327724 用以儲存資料之方法進―步包含依據該資料而選擇性地模 糊該等光束中之至少一者。 、 於一實施例中，該用以儲存資料之方法包含形成第二複 數個具有一與該複數個全息圖之反射方向不同之反射方向 的全息圖。S亥第二複數個全息圖可界定該等軌道。 於一實施例中，該用以儲存資料之方法進一步包含以— 給定間隔形成第二複數個微型全息圖，其中該間隔指示其 在該基板内之位置。 於一實施例中，該用以儲存資料之方法進一步包含形成 第一複數個微型全息圖，其中該第二複數個微型全息圖中 之至少一者與該複數個微型全息圖甲之至少一者共同位於 該等體積中之一共同體積中。 於一實施例中，該用以儲存資料之方法進一步包含經由 一第二塑料基板泛光照射該等微型全息圖。該照射於該第 二塑料基板中可引致折射率改變之一圖案。於一實施例 中，該用以儲存資料之方法可進一步包含經由一第三塑料 基板泛光照射該第二塑料基板。該經由—第三塑料某板昭 射該第二塑料基板可將該複數個微型全息圖複製於該第= 基板中。該泛光照射可使用雷射束。該等雷射束可具有— 對應於該等微型全息圖之中心波長。該中心波長可大約為 532 nm ° 【實施方式】 應瞭解，為了清楚理解本發明，本發明之圖式及說明已 被簡化以說明相關元件’同時為清楚起見去掉了其它許多 109597-990309.doc -9- 丄以/ /24 王心方法及系統中已知的元件。然而，因為該等元件 在《玄技術中已為吾人所熟知，且因為其不會有助於更佳地 瞭解本發明，所以本文未提供對該等^件之論述。本文之 揭不内谷係針對熟習此項技術者已知的所有變化及修改。 體積光儲存系統具有滿足高容量資料儲存之需求的潛 能1將數位資訊儲存於單—（或至多兩個）反射層中的傳 統光碟儲存格式諸如緊密光碟（CD)及數位化通用光碟 (〜、）格式所不同’根據本發明之_態樣，數位内容作為 疋域折射率改變而儲存為配置於儲存媒體中之垂直堆機、 橫向走向之軌道中的複數個體積中。該等執道之每一者可 定義一對應之橫向（例如徑向）走向之層。 根據本發明之—態樣，可將單—位元或若干組位元之資 2編碼為單個微型全息圖，其中每-微型全息圖大體上包 =^體積巾之—對應體積巾H施射，媒體採 = 熱塑性光碟的形式，且展現—或多個非線性函 數特徵。該非線性函數特徵可實施為—折射率改變 所經受能量諸如入射光強度 在此實施例中，藉由在=1熱量的非線性函數。 m… 定體積内產生干涉條 ，次了選擇性地將-或多個位元之資料作 折射率調變編碼於彼體積中。因此，三維:：、"之 之折射率改變矩陣可用以錯存資料。 n且感光 ::本發明之一態樣，非線性函數特 應條件，低於其折射率不合私也眘新 思立閾月匕響 羊不會發生貫質改變而高於其將引致 109597-990309.doc •10- 1327724 k 折射率之可量測改變。以此方式，所選體積可藉由沖射傳 送能量小於該臨限之光束而讀取或恢復，且可藉由使用傳 送sbl尚於該臨限之光束而寫入或擦除。因此，可建立密 集的體積矩陣，其每一者可具有或不具有—大體上含於其 、 +之微型全息圖。該等微型全息圖之每-者經實施為具有 • 不同折射率之子區域的交替圖案，其中該等子區域對應於 用以寫入微型全息圖之逆傳播光束之干涉條紋。當折射率 • 調變作為距一目標體積（諸如，一經編碼之位元中心）之距 離的函數而迅速衰減時，可更密集地壓縮體積。 . 根據本發明之一態樣，一特定體積中之折射率改變可由 • 定域加熱圖案引致—對應於穿過該體積之逆傳播雷射束之 干涉條紋。在一實施例中，折射率改變係由熱塑性媒體之 非晶態與晶態之間的密度差異所導致。可藉由在其干涉條 、’-文處熱激活一媒體之目標體積之子體積來於該目標體積中 選擇性地引致一狀態至其它狀態之轉變。或者，可藉由媒 •體之目標體積之子體積内的化學變化引致折射率改變，諸 如，發生在位於該目標體積内之染料或染料内之其他觸媒 中的化學變化。亦可使用熱激活而選擇性地引致此種化學 . 變化。 • 利用一非線性響應媒體之組態很適合用以提供位元導向 的（相對於基於頁面的）微型全息媒體及使用單一緊密聚焦 光束'聚焦、輕微聚焦或非聚焦之反射光束之系統。此種 組態提供的優點包括：改良的對記錄光學裝置之失準的容 及更簡單、更廉價之微型全息系統。因此，—具有很 109597-990309.doc 1327724 小曲率或無曲率之反射元件可用於根據本發明之—態樣之 微型全息系統中。資料記錄光碟之一表面可用作一反射元 件（具有或不具有反射塗層）。 舉例而言，具有較低曲率特徵之注射模壓熱塑性媒體可 模壓為媒體表面’且可經金屬化並用於產生反射以及用於 循軌。根據本發明之一態樣，熱塑性媒體可經模壓以將輕 :彎曲之元件併入一光碟，其於是可用於產生具有高功率 捃度之反射。此等特徵可很適合於循軌如dvd上之凹槽。 進-步，-或多個元件可用以校正經反射之光束。舉例而 言，可用一曲面鏡產生一準直光束，且可用一液晶單元偏 移由於進人不同層所產生之路徑長度差異。或可將一充當 ’兀射兀件之王息層置於媒體—表面附近，以提供對光束之 校正。可用一外部鏡面或光碟表面產生反射。 根據本發明之一態樣，於不同層讀出之資料可係不同。 因為反射在不同層具有不同像差，所以像差可用於一聚焦 過程中之層索引。光碟背面的設計可用以提供對—反射光 束之更佳控制以便增加有效格柵強度。多層塗層及/或表 面結構(類似於顯示膜結構)係適用。根據本發明之一能 樣’吸收斜入射光束且反射垂直光束之設計亦可用以減小 雜讯並控制微型全息圖之定向。進一步，微型全息圖之格 栅強度對不同層不必相同。功率排程可用於不同層之記 錄。 根據本發明之—態樣，可實現使用-聚焦光束及一平面 波光束將微型全息圖記錄於—臨限材料中。雖，然該方法可 109597-990309.doc -12· 1327724 • 利用兩個輸入光束，但是在各層微型全息圖之定向及強度 保持良好控制及均勻的同時，其對準要求不如習知之方法 嚴格。且讀出訊號亦可得到更精確的預測。 單一位元全息術 單一位元微型全息術對光學資料儲存呈現出優於其它全 . 息技術之若干優點。現參看圖1，展示了使用逆傳播光束 於一媒體内形成全息圖之一例示性組態10〇。在其中，兩 φ 個逆傳播光束110、120相干涉而在記錄媒體13〇之一體積 140中產生干涉條紋從而導致微型全息記錄。干涉的完成 ' 係藉由將光束110、120以近繞射限制（nearly_diffracti〇n_ limited)之直徑（諸如，大約！微米（μπι)或更小）聚焦於記錄 媒體140内之目標體積（例如所要的位置）^對光束1丨〇使用 一習知之透鏡115且對光束12〇使用透鏡125可聚焦光束 110、120。雖然展示了簡單的透鏡，但當然可使用複合透 鏡格式。 • 圖2展不使用逆傳播光束於一全息圖支持媒體内形成全 息圖之一替代組態200。在組態2〇〇中，透鏡125已由曲面 鏡220代替，以使得光束110之聚焦反射120與光束11〇本身 相干涉。組態100、200要求透鏡115與125或透鏡115與鏡 ，面220彼此間之向精度對準。因此，利用如此組態之微型 全息§己錄系統受限於穩定、無振動之環境，諸如，併入習 知而精度疋位平臺之環境。 根據本發明之一態樣，聚焦、輕微聚焦或非聚焦之反射 光束（相對於逆傳播之聚焦光束）可用於記錄。圖3展示使用 109597-990309.doc 13 逆傳播光束於一媒體内形成全息圖之一替代組態300。組 感3〇〇使用光束110自鏡面320之非聚焦之逆傳播反射310。 在該所說明之實施例中，鏡面32〇採取大體為平面鏡之形 式。 圖4展示使用逆傳播光束於一媒體内形成全息圖之一替 代組態400。組態400使用光束11〇自鏡面420之輕微聚焦之 逆傳播反射410。組態400說明之實施例亦包括光徑長度校 正疋件425，舉例而言’其可採取液晶單元、玻璃楔、或 楔對之形式。 圖5展示使用逆傳播光束於一媒體内形成全息圖之另一 替代組態500。類似於組態3〇〇(圖3)，組態5〇〇使用大體為 平面之反射表面。然而’組態5〇〇使用媒體1 3〇本身之一部 分520以提供光束110之反射51(^部分52〇可採取的形式有 媒體130之反射性（如金屬塗覆之）後表面、媒體13〇内一反 射層、或一或多個於媒體130中大體上形成一反射面之全 息圖’其中所有均為非限制性實例。 在組態300、400及500中，光束11〇在目標體積或區域中 具有比光束310、410、510更小之光點尺寸及更大之功率 密度，從而該微型全息圖之尺度將由該較小之光點尺度所 驅動。兩個光束之間的功率密度之差異的潛在缺點係干涉 圖案中所彳于的矩形脈衝4DC分量。此種矩形脈衝或dc分 置將消耗材料130之記錄能力（動態範圍）相當大的一部分， 其中材料130將展現折射率隨著所經受之曝光強度之線性 改變。 109597-990309.doc 14 12Λ θ展示所、’.呈又之來自逆傳播光束之光強度隨著位置變 藉匕形成干涉條紋。如圖7中所示，在線性響應材料 中’其中折射率相對於n〇隨著所經受之光強度大體上線性 改變，因此（相對）非聚焦之光束可消耗一比對應於所要全 心圖的目標體積大得多之體積中之動態範圍，藉此減小其 匕體積及微型全息圖之可能的反射率。在逆傳播光束同樣 處於正入射方向（例如參見圖1及2)的媒體之整個深度上， 亦要消耗動態範圍。 根據本發明之一態樣，藉由使用一種對所經受功率密度 展現非線性響應之記錄材料，可減輕在全息圖形成期間對 所作用體積而非目標體積巾的動態範圍之消耗。換言之， 一種展現非線性記錄特性之媒體與微型全息方法結合使 用。使用該材料之非線性記錄特性有助於對光強度呈非線 I·生（例如，正方形的、立方體的、或臨限類型的）之記錄， 使得記錄幾乎僅在高於某一光強度時發生。材料之該非線 性記錄特徵將減小或消除對非定址之體積中的動態範圍之 消耗，且有助於減小微型全息圖之尺度及因此目標體積之 尺寸。 圖10A-B及11A-B說明一線性記錄媒體之記錄特徵，而 圖10C-D及1 lC-D說明臨限類型之非線性記錄媒體的記錄 特徵。更具體而言’圖10A_1〇D展示了，使兩個聚焦之逆 傳播光束（如圖1及2中所示）相干涉可產生光強度之調變， 其中位置0(在-0.5與0.5間之中心）對應於兩個聚焦光束沿媒 體厚度之焦點。在呈現線性記錄特性之媒體的狀況下，將 109597-990309.doc 15 1327724 產生如圖10B中所展+ _ 展之折射率調變，其遵從圖1〇Α中所 展示之強度概貌。雖然折射率調變最終可在位置0附近最 大化仁°月'主思其幾乎延伸於材料之整個厚度上且不僅限 於（例如）圖1 0B中之位朁#描 (才K座標）值，使得所得之微型全息 圖並非大體上含於該媒體 4*— ^ 琛體内一特定體積内，其中多個體積 被一個堆棧於另一個上。另_ 另方面，在展現非線性或臨限 特性之記錄媒體（臨限铬株虽- ”牛展不於圖10D)中，記錄1〇1〇幾 乎僅發生於達到臨限條件1〇2〇 之體積中，以便所得之微型 王’。圖大體上3於一特定體積内’其中多個體積被一個堆 機於另-個上。圖10D展示引致微型全息圖之干涉條紋延 伸大約3 μη^類似特徵展現於微型全息圖之橫向維度中， 如在圖11 A-11D中說明。如拉屮％ 如猎此s兒明，藉由使用臨限類型 之非線性材料可減輕對一媒體 鄉篮之非目；f示體積之動態範圍的 無故消耗。 雖然為瞭解釋之目的論述了臨限類型之非線性材料，但 應瞭解對第—位近似值，在線性響應材料中折射率調變之 振幅隨光強度線性地變化（參見圖1〇A_1〇B、iia_iib)。因 此’即使可證實-種具有記錄臨限之材料尤其合符需要， 但-種對曝光展現出非線性光響應之材料，其中折射率調 變之振幅如同（例如）大於一功率的功率（或若干功率之組 合）般變化，該材料仍將顯著減輕對其它所作用體積中之 動態範圍的消耗。 ' 再返回至臨限類型之非線性材料，且再參看圖1〇^〇及 11C-D，在該狀況下，一臨限響應媒體幾乎僅當入射能量 109597-990309.doc -16- 1327724 密度或功率密度1015高於臨限1020時，藉由經受光引致之 折射率改變1 〇 10來運作。低於臨限i 〇2〇，媒體幾乎不經受 折射率之改變。用於記錄之逆傳播光束中之一者例如一反 射光束’可為聚焦（圖丨及”、輕微聚焦（圖4)或甚至非聚焦 (圖3及5)。儘管如此，使用該臨限響應材料仍然具有減小 聚焦容限要求的效果。另一優點係反射裝置可併入媒體中
(諸如一光碟）’類似於當前表面技術光儲存裝置，如圖5中 所說明。 現亦參看圖8及9，相對於較大的基於頁面之全息圖，其 使用較小之微型全息圖，圖式提供了改良的對溫度波動及 角度失準的系統容限。圖8說明作為記錄與讀取溫度間差 異之函數的一全息圖的預期布拉格去諧卜么，其中[係全 息圖之長度）。#照線810對應於一微型纟息圖之預期效 能，而參照線820對瘅於^ 7應於基於頁面之全息圖之預期效 月&。圖9說明作為角度改變之篇赵沾入$门
17甘又支之函數的全息圖的預期布拉格 (〇C/，其中以系全息圖之長度）。參照線910對應於一 而參照920對應於—基於頁面之 微型全息圖之預期效能， 全息圖之預期效能。 僅舉非限雜之進—步_ 1近繞射_之尺寸聚隹 的入射光束可藉由㈣聚焦或根本不聚焦 : 反射光束相對於逆傳播、聚焦之入射光束而…使付 微經聚焦）。反射元件可位於— .“、伞…、（或輕 言，可採取平面鏡、或輕 ;面上’且舉例而 反射之間發生某種失準， 右聚焦先束與 則干涉圖案將由聚焦光束的位置 I09597-990309.doc 1327724 驅動， 竭具有相對較大之曲率。當 I UJ 時，大曲率將產生較小的功 驅動，其t反射光束之相位波前 聚焦光點相對於反射光束移動時 率密度變化。 非線性響應材料之實例1
月間甚至有時在其之後要求特殊處理。亦需要消除此等缺 點。 根據本發明之一態樣，折射率調變係由曝光至光束所引 致之聚合物相變材料被用作全息資料儲存媒體。在一實施 例中，由熱引致材料之非晶質與晶質組份之間的定域改變 而導致折射率的可偵測改變。此可提供使用小能量而引致 之在較大折射率調變。此種材料亦可提供臨限條件，其 中低於一臨限之光學曝光能量對材料之折射率影響較小或 幾乎無影響，而高於該臨限之光學曝光能量將導致可積測 之折射率改變。 更特定言之’可致相變之聚合物材料可在一注射模壓、 環境穩定之熱塑性基板中提供較大之折射率改變 (Δη>0.01)，具有良好的敏感性（S>50〇或更大cm/j)。此 外，此種材料亦提供使用一大體為臨限響應之記錄過程之 可能’使得一相同波長之雷射既能用於讀亦能用於寫，同 109597-990309.doc 18- 1327724 時防止環境光曝光實質降級儲存資料。在-實施例中，可 福測之折射率改變對應於共聚物熱塑性基板之一個組份= 非晶態與晶態之間的折射率i。此種基板的製備可藉由將 共聚物溫度提昇至熔化溫度（Tm)之上並迅速冷卻、或淬滅 該材料以引致該材料之先前晶質組份冷卻於非晶態。 現亦參看圖14A及14B，光束於材料之目標體積内相干 涉，作為此處能量吸收之結果而局部加熱其對應於干涉條 紋之子體積。一旦將局部溫度提高至臨界溫度之上，例如 玻璃態化溫度（Tg)(圖14A)之上，則材料之晶質組份即熔化 並隨後冷卻至非晶態，從而導致相對於材料中其它晶態體 積之折射率差異。该臨界溫度或者可大約為奈米晶嘴 (nano-domain)組份材料的熔化溫度（Tmp不管如何若入 射光束之能量不足以將材料之溫度提昇至臨界溫度之上， 則大體上不發生改變。此展示於圖14B中，其中一高於臨 界值Fcriti光通量將引起一導致全息圖的寫入之相變，小 於該臨界值Fcrit之光通量幾乎不引起該改變―因此適於讀 取記錄之全息圖從而恢復記錄之資料。 為了進一步解釋之非限制性目的’由Fcjm=LxpXCpXAT 給定臨界值’其中L係微型全息圖之長度或深度；p係材料 密度；cp係材料之比熱，且係所經受之溫度改變（即Tg-T。’其中Tg係玻璃態化溫度，T。係材料之周圍溫度）。如一 貫例’其中使用密度為1.2 g/cm3、比熱為1.2 J/(K.g)之聚 碳酸酯，微型全息圖之長度為5xl〇·4 cm，溫度改變為 125t： (K)，FCRIT=90 mj/cm2。翻譯為能量術語，到達臨界 109597-990309.doc -19- 1327724 通量 Few所需之能量（Ecrit)為 Ecr丨t=FcritXA=FcritX ， 其中A係全息圖之橫向面積，w。係光束腰。提供所需 之焦點處能量Ef為4=·^^ ’其中e-aL係傳輸， c^c^+aNLF，α。係材料之線性吸收，aNL係材料之非線性吸 收，F係最大的入射光通量，L係微型全息圖之長度。傳送 至材料/提供焦點處之所需能量Ef的入射能量Ein為 w ’其中e-«L係傳輸，a=a〇+aNLF，a。係材料之 線性吸收，aNL係材料之非線性吸收，F係最大的入射光通 1，L係微型全息圖之長度，D係材料之深度（或長度）（例 如媒體光碟之厚度）。現亦參看圖blbC，假設光束腰w。 為0.6xl〇-4 cm，全息圖之橫向區域八為5 65x1〇-9 cm2。仍 假設微型全息圖之深度1為5?(1〇·4 cm，材料（例如整個媒體 光碟）之深度D為1 mm，則入射能量Ein與a之間的預測關係 展示於圖15 A中。進一步假設材料之線性吸收a。為〇. 〇 18 1/Cm，材料之非線性吸收aNL為1000 cm/J(且材料長度仍為 1 cm)，則傳輸與通量之間的預測關係展示於圖丨5B中。使 用该等相同假設，光束腰與距離之間的預測關係、及標準 化吸枚與距離之間的預測關係展示於圖丨5 c中。 一貫地，如圖16A及16B中所示，可預期，由於其中的 奈米晶疇之晶質聚合物之形成或破壞，此種共聚物材料媒 體之逆傳播光束曝光將以對應於逆傳播光束干涉條紋之固 疋折射率調變的形式寫入微型全息圖。即，相變/分離機 制基於遠小於正使用之光之波長的晶體奈米晶疇的形成或 109597-990309.doc •20· 1327724 破壞來產生折射率調變。使用兩個逆傳播光束來預測圖 16B之值，每一光束具有一入射光，單一光束功率 為75 mW，α=20 cm·1，曝光時間（T)為i ms。形成微型全 息圖的—所導致的預測折射率改變（Δη=0·4)屐示於圖16c 中。由圖中可見，實施為一系列對應於逆傳播光束干涉條 紋之折射率改變的微型全息圖幾乎僅當定域加熱超過一臨 限條件（例如，溫度超過150。〇時發生，從而導致一臨限記 錄條件產生。 舉非限制性實例而言，適用之聚合物包括顯示部分結晶 性之均聚物、包含非晶質及晶質聚合物之均聚物的混合 物、及各種包括無規及嵌段共聚物之共聚物組合物、以及 具有或不具有均聚物之共聚物的混合物。僅舉非限制性實 例，該材料適於儲存大約3微米深的全息圖。材料之線性 吸收可高’使材料不透明且限制敏感性。 回應吸光染料的熱引致反應非常適合將折射率改變機制 與光反應機制分離，且可啟用可能很大的敏感性。根據本 毛月之恶樣’熱引致之過程可為光引致之折射率改變提 供非線性響應機制。此機制（或臨限條件）使得相同波長之 光束能夠分別以低功率與高功率用於資料的讀取與記錄。 此特徵亦防止環境光大大降級儲存資料。具有反飽和吸收 (RSA)特性之染料係有用的，其中吸收係通量之函數且隨 著通量之增大而增大。因此，吸收在光束焦點處最高其 意謂背景線性吸收較小，最終產生幾乎透明之材料。僅舉 非限制性實例，該等染料之實例包括卟啉及酞菁。 109597-990309.doc •21 - 1327724 此外’非晶質/晶質共聚物很適合在注射模壓熱塑性基 板（諸如光碟）中提供所要特性。熱塑性塑料之使用使得能 夠將資料記錄於穩定的基板中而無大量的後處理要求，以 便由單一共聚物材料本身提供折射率改變、敏感性、穩定 性、及固定性"。且大於習知光聚合物之折射率調變經由 選擇共聚物組份而成為可能。材料之敏感性可取決於所使 用之柒料的吸光特性。在熟知反飽和吸收染料之狀況下， 比S知全息光聚合物高2_3倍之敏感性係可達成的。臨限 條件亦提供以相同波長讀取及寫入資料的能力且在資料記 錄後需要很少或不需要後處理。此與光聚合物相反，後者 在貝料A錄之後通常要求整個基板曝光以使得系統充分固 化。取終，共聚物基板在資料記錄之前可處於熱塑性狀 悲，與光聚合物之類似凝膠之狀態形成對比。與光聚合物 相比，此有利地簡化媒體之物理結構，因為熱塑性狀態之 材料可自身注射模壓且不必包含於（例如）一容器或載體 内0 因此，根據本發明之—態樣，非晶質/晶質共聚物可用 以支持光引致之相變及所導致之折射率調變。線性吸收染 料可結合非晶質/晶質相變材料使用，以將光能轉換為溫 度增加。反飽和吸收染料可用以有效產生溫度增加。經由 對折射率改變致能臨限條件之染料及相變/分離材料，可 將光激活與折射率改變誘因相分離。 進步解釋，由於共聚物之性質，在某些嵌段共聚物租 合物中，單個聚合物相位自發地分離為規則有序之晶嘴的 I09597-990309.doc •22- 1327724 結構，該等結構的生長並非如聚合物混合物般肉眼可見。 Sakurai, TRIP，卷3，1995年，90頁及隨後等等論述了此 現象。組成共聚物之單個聚合物視溫度而定可呈現非晶質 及/或晶質特性。單個聚合物之重量比可傾向於指示該等 分離之微相形成球形、圓柱形或是薄片形。可使用一共聚 物系統，其中以單個區段的玻璃態化溫度（Tg)及熔化溫度 (Tm)之上的溫度短暫（或長時間）加熱後，兩相均係非晶 質。冷卻至較低溫度時，該等相中之一者將結晶，同時保 持原始微相之形狀。此現象之一實例見Hung等人在 Macromolecules 34，2001年，6649頁及隨後等等所報告的 聚（氧化乙烯）/聚苯乙烯嵌段共聚物。根據本發明之一態 樣，例如可以75%/25%之比率使用聚氧化乙烯/聚苯乙烯嵌 段共聚物。 舉例而言，光化學穩定且熱穩定之染料，諸如酞菁染料 (如銅酿菁、錯醜菁、辞酜菁、銦酞菁、銦四丁基献菁、 鎵酞菁、鈷酞菁、鉑酞菁、鎳酞菁）、四-4-磺酸根基苯基 卟啉根基-銅（Π)或四-4-磺酸根基苯基卟啉根基-辞（11)可添 加至該共聚物並注射模壓為120毫米直徑之光碟。模壓使 共聚物之溫度提高至聚苯乙烯之玻璃態化溫度（Tg)及聚（氧 化乙烯）之熔化溫度（Tm)之上，從而產生具有微相分離之 非晶質材料。將該光碟冷卻（例如淬滅）至約-30°C將導致聚 (氧化乙炸）相位在整個材料中結晶。當晶質區域之晶嘴尺 寸足夠小諸如小於一百奈米（如<1〇〇 nm)時，光將不會被 媒體分散，且媒體甚至在厚基板中亦將保持透明。藉由在 109597-990309.doc -23 - 叫7724 光碟之特定區域（例如，在目標體積中）使2個雷射束（或一 光束及其反射）相干涉，可將資料記錄至該材料中。 虽曝光於一或多個記錄光束（例如高功率雷射束）後，染 料在干涉條紋處吸收強光，即刻將光碟之對應體積或區域 中的溫度提高至聚（氧化乙烯）相位之熔化溫度（Tm)之上的 點。此將導致該區域大體上變成非晶質，在周圍材料中 產生不同於晶疇之折射率。接著曝光於低能量雷射束係為 了讀取所記錄之微型全息圖及恢復對應之資料，因為微型 王心圖反射在該材料中不會導致任何實質改變，其中使用 不會將聚合物加熱至單個聚合物之以或Tm之上的雷射功 率。因此，可提供長時期大體穩定及對大量讀取大體穩定 的非線性光響應（諸如，臨限響應）全息資料儲存媒體。 雖然球形、圓柱形及薄片形係常見結構，但亦可形成其 它排列且工作良好。可替代使用多種嵌段共聚物包括聚碳 酸知/聚知肷段共聚物，且允許晶疇之形成溫度及共聚物 遭破壞之溫度可不同。用以吸收輻射並產生熱量之染料採 取反飽和吸收劑之形式時，可很好的控制對加熱發生區域 的精確疋位。微型全息圖之橫向擴展可顯著小於聚焦雷射 束之腰部的直經。因此，藉由使用根據本發明之—態樣的 非線3己錄媒體，可限制或消,除記錄微型全息圖以外之記 錄材料之動態範圍的消耗、並因此增加每__微型m 反射率從而增加資料儲存容量。 臨限材料亦可呈現比線性材料對記錄更敏感之額外優 勢。此優勢可轉化為-微型全息系統更高的可達成之記錄 109597-990309.doc -24 - 1327724 資料傳輸率。進而，得自媒體之臨限特徵的逐步之折射率 調變可用來產生比使用線性材料時反射更小之微型全自 圖。然而，反射率對資料儲存應用可保持足夠高。現亦來 看圖12,其預期反射率將隨著折射率調變之增加而增加。 亦預期熱擴散不應呈現不當問題。亦考慮了全息圖形成期 間之熱擴散·’且預期溫度圖案將遵從逆傳播光束之干涉條 紋，意即曝光圖案。為了維持折射率圖案中的干涉條咬， 可將熱擴散實質上限制於達到相變溫度之干涉條紋之間的 區域。圖u中之曲線1210對應於線性響應材料，且圖12中 之曲線㈣對應於臨限響應材料。現亦參看圖i3A及 13B，其展示了預期的作為位置之函數的溫度上升概貌。 因此可預期:自目標體積沒漏至周圍體積之熱㈣不應將 周圍體積提尚至臨限溫度1〇2〇。 非線性材料實例2 根據另-組態’聚合物基質中之有機染料可用以支持折 射率改變Cn)以影響全息資料财，#中有機染料呈有相 對於聚合物基質較大的共振增強折射率。在此種狀況下， 漂白特定區域(或目標體積)中的染料可用以為全息術產生 折射率梯度。可藉由在媒體内干涉光 。丁^尤采以漂白特定區域來 寫入資料。然@，在干涉光穿過整個媒體（即使僅有特定 區域將被漂白）且存在對漂白㈣之線性響應（即使光束強 度在聚焦區域最高’且在該處產生最大漂白）的情況下， 整個受沖射媒體中將漂白相對低層之染料。因I將資料 寫入多個層中後’線性記錄媒體中將會發生非所需之額外 109597-990309.doc •25· 1327724 漂白。此最終可限制能夠寫入媒體之資料層數，又反過來 限制了線性記錄媒體之總體儲存容量。 另一擔憂源自認識到記錄媒體需要具有較高量子效率 (QE)以便其敏感性適合於商業應用。qe指碰撞光反應元 件之光子的百分數’其中該光反應元件將產生一電子電洞 對’ QE係對襄置之敏感性的量測。具有高qe之材料通常 易於發生對儲存全息圖、從而對資料之快速漂白，即使使 用較低功率之讀取雷射時。—貫地，在線性響應媒體中， 為料貫質上變成不可讀之前僅可有限次數地讀取。 根據本發明之一態樣，使用非線性光響應媒體可解決此 等缺點。再者，基於熱塑性塑料而非光聚合物之材料溶液 可用於全息系統中以提供資料儲存及擷取。此在製程、處 里及儲存以及與多種全息技術之相容性方面可證實係有 優勢的。 進-步解釋，熱塑性材料中之窄帶吸收染料可用於全息 光學資料儲存。咸信硬質聚合物網路將延遲某些光化學： 應之里子效率（QE)。因&，根據本發明之—態樣，聚人物 網路之定域加熱（諸如加熱至熱塑性塑料之Tg的附近:以 上的溫度)有利於增加材料之定域QE(諸如增加>100):此 :可用於全息光學資料儲存之方式直接增強了材料之 敏感性。此外，其提供一選通過程、或稱臨限過程 媒體之離㈣化區域中之染料分子將進行快於周圍非: =光化學反應·又反過來有助f之許多虛❹曰上 的寫入而不顯著影響其它層 曰上 層換言之，其使得能夠讀寫而 109597-990309.doc 26. 1327724 不致造成其它體積之顯著漂白。 現參看圖1 7A-17C ’含有鄰硝基二苯乙烯（〇_硝基二苯乙 烯）之聚合物基質可用於全息資料儲存。導致鄰硝基二苯 乙烯被漂白的光化學反應已為吾人所熟知，且在（例 如）Splitter and Calvin，JOC，1955 年，卷 20及 1086-1115 頁 中有所論述。稍後，McCulloch使用此類別化合物，藉由 將染料漂白以形成包層材料，來於薄膜應用中產生波導 (參見 Macromolecules，1994 年，卷 27，1697-1702 頁）。
McCulloch報告了 一特定〇-硝基二苯乙烯之qE在聚甲基丙 烯酸曱酯（PMMA)基質中為0.000404。但他指出，一稀己 烧溶液中之相同染料於相同漂白波長處具有〇.丨丨之QE。 McCulloch進一步推測此差異歸因於自薄聚合物薄膜至己 烧溶液之行進中最大λ的藍位移。其可能與遷移率效應相 關’因為硬質聚合物中之〇-硝基二苯乙烯之穩定構形由於 初始之周環反應而不能被恰當對準。圖丨7Α說明之資料指 示於25°C與160。(：時利用1〇〇 mW、532 nm之雷射進行漂 白。增強可歸因於增加之遷移率或歸因於更高溫度所造成 的僅僅更快的反應動力學，或歸因於兩者之組合。與圖 17A—致’圖17B展示所論述之基質的增強QE預期在約 65°C以上。因此，在一實施例中，將0_硝基二苯乙烯染料 與聚碳酸酯基質結合使用，以提供與PMMA材料相當之效 能’儘管QE可能更高一點。 然而，應瞭解本發明不僅限於此類別染料。相反，本發 明企圖使用任何在室溫或室溫附近固體聚合物基質中具有 109597-990309.doc -27- 1327724 足夠低之QE、且加熱時將顯示QE之增加（諸如QE之指數增 加）的光敏性染料材料》此可提供一非線性記錄機制。應 瞭解’只要QE顯著增強，加熱不必將溫度提高至玻璃態 化溫度（Tg)之上或其可將其提高至大大高於Tg。在所含染 料大體分佈一致之聚合物基質的特定區域内，此種光敏性 染料之QE可增強。在聚碳酸酯基質之狀況下，藉由將含 有光敏性染料的聚碳酸酯基質加熱至其Tg之上，可達成漂 白率之增加。漂白率之增加約為>1〇〇倍。 視需要’除將光反應性染料添加至如〇_硝基二苯乙烯之 聚碳酸酯基質外，亦可將熱穩定且光化學穩定之第二染料 添加至該基質充當吸光劑，以在逆傳播雷射束之焦點處之 干涉條紋產生定域加熱。焦點處的染料濃度、雷射功率及 時間可用以將預期溫度調節至（例如）基質之Tg附近或以上 的所要區間。在此實施例中，用於光致漂白之光的第一及 第二波長同時聚焦於基質之粗略相同之區域中。因為材料 之加熱區域中的敏感性將比周圍硬質冷聚合物區域（參見 圖17A)大(例如)100倍左右，所以可使用功率相對較低的 對周圍區域之漂白影響顯然更小的光束將資訊快速記錄於 :目標加熱體積中。因& ’先前記錄之區域或尚未記錄資 :之區域將經受最少之漂白，從而緩和該處多餘之動離範 圍消耗並允許更多層資料作為整體被寫人媒體。同樣 由用以加熱特定區域以便寫 曰 率虛心介〜長，於相對較低功 ，。 ’、可減少在續出期間無意的染料漂白。戍者， 光之單一波長、或一段波長範圍可用於加熱及漂白：從而 晰 _.doc ·28_ 1327724 僅用光之一波長（或一段波長範圍）代替兩個不同波長。 儘管有許多種染料適合充當熱穩定且光化學穩定之染料 以達成定域加熱之目的，但表現為非線性之染料可證實係 尤其適合的。該類別染料熟知為反飽和吸收劑（RSA)，亦 熟知為激發態吸收劑，尤其有吸引力。該等染料包括多種 ' 金屬醜青及芙染料’其在自染料其它強吸收分離良好之光 谱之一部分中具有非常弱之吸收性，但當光強度超過一臨 φ 限位準時將形成較強短暫的三重態-三重態（triplet-triplet) 吸收。對應於使用延伸二甲胺基二硝基二苯乙烯的非限制 性貫例之資料展示於圖1 7 C申。與此一致的，可預期，一 旦併入二甲胺基二硝基二苯乙烯之媒體中逆傳播光束之干 涉條紋處的光強度超過該臨限位準，則染料即於焦點處強 烈吸收且可將材料之對應體積快速加熱至高溫。因此，根 據本發明之一態樣’使用熱選通事件以使相對低之能量能 夠將資料寫入一媒體的目標體積中（因此展現增加之敏感 • 性）’同時將該媒體其它體積中之不需要的曝光引致之反 應降至最低。 循轨及聚焦 ' 在一實施例中，微型全息圖沿複數個垂直堆棧層中之徑 . 向延伸之螺旋執道而儲存於體積媒體中，其中該媒體採取 旋轉之的形式（例如參見圖28及3〇)。一光學系統將一光束 聚焦至媒體之特定目標體積中，以偵測微型全息圖在該等 體積處之存在或不存在，以便恢復或讀出先前儲存之資料 或在該處產生干涉條紋以產生· 一微型全息圖。因此，精確 109597-990309.doc -29- 1327724 疋位目標體積以便資料寫入及恢復光束照射係重要的。 在一實轭例中，一沖射光束之反射的空間特徵用以精確 定位含有微型全息圖陣列之媒體的所選體積。若一目標體 積（例如微型全息圖）偏離焦點或偏離轨道，則反射影像不 同於以預測方式位於焦點上及位於轨道上之微型全息圖之 反射。此又反過來可被監視且用以控制致動器以精確定位 特定體積。舉例而言，來自離焦微型全息圖的反射之大小 不同於在焦點上的微型全息圖的反射之大小。此外，來自 失準之微型全息圖之反射與來自恰當對準之微型全息圖相 比較被伸長了，例如，實際上更加橢圓。 進一步解釋，在上文所論述之材料系統中（不同於習知 之CD及DVD技術）’ 一非金屬化層用以反射入射之讀取光 束。如圖18中所示，含於媒體182〇中之微型全息圖181〇將 讀取光束1830反射至位於一或多個光學元件（例如透 鏡）1 850周圍之環形偵測器丨84〇。光學元件丨8 5 〇將光束 1830^焦至一對應於微型全息圖丨81〇之目標體積中_·使得 微型全息圖1 810產生一入射至光學元件丨85〇及環形偵測器 184〇上之反射。在該所說明之實施例中，光學元件185〇將 該反射傳達至一資料恢復偵測器（未圖示）。應瞭解，雖然 僅說明了單一微型全息圖181〇，但實際上媒體182〇預期含 有一組位於多個位置（例如，χ、γ座標或沿軌道）及許多層 (例如’ Ζ座標或深度平面或虛擬平面）的微型全息圖。使 用致動器，可將光學元件1850選擇性地定位至不同的對應 於微型全息圖中所選出之微型全息圖的目標體積。 109597-990309.doc •30· 1327724 若微型全息圖1810位於讀取光束1830之焦點處，則讀取 雷射束1830被反射，從而在光學元件185〇處產生反射訊 號，其被傳達至資料恢復偵測器。舉例而言，資料恢復债 測器可採取經定位以偵測光束丨8 3 〇反射之光電二極體的形 式。若焦點處不存在微型全息圖18 1 〇，則資料恢復债測器 不產生對應訊號。在一數位資料系統中，可將偵測到之訊 號解釋為” 1"而將不存在偵測到之訊號解釋為，,〇"，或反之 亦可。現亦參看圖19A-19C，其展示了對應於一位於焦點 上、位於轨道上之圓形微型全息圖之模擬反射資料，其使 用之邊取光束具有.入射波長為、雷射光點尺寸 0/2 = 0.5 μιη、左圓偏振、共焦光束參數2/2=2 5 μηι、及遠 場半繞射角θ/2 = 11_55。（場）或θ/2=8·17。（功率）。 現亦參看圖20 ’為了使讀出雷射束由微型全息圖正確地 反射，雷射束應經正確地聚焦且橫向聚合於該微型全息 圖。在圖20中，可看到一入射光束具有波前2〇1〇，其在其 中央部分2030中垂直於傳播光軸2020。微型全息圖幾乎僅 反射具有與某一方向相匹配之波向量（意即k向量）之光。諸 在圖20中所示的經聚焦之高斯光束，係許多具有多個波向 置之子波的重疊。該波向量之最大角由聚焦物鏡之數值孔 控判定。因此’並非所有波向量均被微型全息圖反射—以 便微型全息圖如一僅反射具有某些波向量之入射光的濾波 器般作用。當遠離焦點時，僅入射光之中央部分與微型全 息圖重疊。因此，僅該中央部分被反射。在此情形下，反 射效率之改變將減小。 109597.990309.doc 31 1327724 當聚焦光束未與一軌道中之微型全息圖恰當對準時，沿 垂直於執道之方向的波向量在沿轨道之方向上不具有如此 強之反射。在該狀況下，光束於近場中在垂直於之軌道之 方向上伸長’而光束於遠場中在此方向上被擠壓。因此， 獨立的循執全息圖得以提供。 圖2 1A-2 1C展示對應於對圖19A-1 9C之圓形微型全息圖 之模擬的近場分佈（ζ=-2 μιη)。圖21人說明於\=丫=〇及2=〇.〇1 處被發射至一媒體中的資料恢復光束。圖21Β說明由χ=〇.5 之移動所導致之離軌條件之反射。圖21C說明由ζ= 1 ·〇 1之 移動所導致之對焦或離焦條件之反射。因此，在偏焦條件 下’光束效率降低，而在離軌條件下，反射被空間上扭 曲。現亦參看圖22A-22C，其展示了分別對應於圖21Α-21C之近％分佈的达場分佈。圖22Α展示在x=y=〇及ζ=〇.〇 1 處被至一媒體中的資料恢復光束於X及γ方向上提供類似 之遠場發散角（全部），在所說明之狀況中X及γ方向上均為 11·88°。圖22Β展示由χ=0.5之移動所引起之離軌條件反射 於X及Υ上導致不同的遠場分佈角，在所說明之狀況中，χ 方向上為4.6。且Υ方向上為6_6。。最後，圖22C展示由 Ζ-1 · 01之移動所導致之對焦或偏焦條件之反射將於X及Υ方 向上導致類似之遠場發散角（全部），在所說明之狀況中， X與Υ方向上均為9.94。。因此，微型全息圖充當k_空間濾 波器’以便遠場光點在離轨條件下將為橢圓，且遠場光對 於偏焦之條件將為更小。 應瞭解微型全息圖不必為圓形。舉例而言，可使用扁形 I09597-990309.doc •32, 1327724 微型全息圖。現亦參看23 A-23C ’其展示了對應於一位於 焦點上、位於軌道上之扁形微型全息圖之模擬，其使用之 s賣取光束具有：入射波長為0.5 μηι、雷射光點尺寸d/2=0.5 μπι、左圓偏振、瑞利範圍ζ/2=2·5 μπι、及遠場半繞射角為 0/2-11.5 5。（場）或0/2 = 8.17。（功率）--類似於圖19八_19〇；之 模擬。圖24A-24C展示對應於圖23A-23C之扁形微型全息 圖之模擬的近場分佈（ζ=-2 μηι)。圖24Α說明在x=y=〇及 ζ=0·01處將資料恢復光束發射至一媒體中。圖24b說明由 χ=0·5之移動所導致之離軌條件之反射。圖24(：說明由 z=1.01之移動所導致之對焦或離焦條件之反射。因此，在 偏焦條件下’光束效率降低，而在離軌條件下，反射被空 間上扭曲。現亦參看圖25A_25C，其展示了分別對應於圖 24A-24C之近場分佈的遠場分佈。圖25A展示在x=y=〇& z=0.01處被發射至一媒體中的資料恢復光束依據微型全息 圖之扁形形狀而提供遠場分散’在所說明之狀態中，X方 向上為8.23。且丫方向上為6.17。。圖258展示由乂=0.5之移動 所導致之離執條件反射導致了 X與γ上不同的遠場分佈 角，在所說明之狀態中，X方向上為4.33。且Y方向上為 5.〇8°。最後’圖25C展示由z=i.(Hi移動所導致之偏焦或 離焦條件之反射導致了 X及γ方向上不同的遠場分散角（全 部）’在所說明之狀況中’ X方向上為588。且γ方向上為 5.00〇 〇 因此’扁形微型全息圖亦充當k_空間濾波器，且當扁形 微型全息圖導致橢圓形遠場光點之空間概貌時，在離軌之 109597-990309.doc -33- 1327724 且遠場先點對於偏焦條件將為 條件下伸長之方向可不同 更小。 本發明的進一步論述將與圓形微型全息圖相關，以便達 到僅解釋而非限制性的目的。可光束形狀在離執方向上之 變化、以及光束空間強度可使用四極㈣器來加以判定， 諸如圖26中所示。因此，力—Φ- ^ ... U此在—實施例中，微型全息圖反射 之空間概貌用以判定讀出光束是否在焦點上及/或在軌道 上。舉例而言’此訊號亦可用來分離兩種光束情形：離隹 與離軌，並將-反饋訊號提供至—驅㈣服器以校正雷: 光學頭之位置。舉例而t，—或多個將微型全息圖反:轉 換為電訊號之偵測器可用以偵測微型全息圖之反射影像的 改變-從而可用以為光學元件定位致動器提供聚焦及循軌 反饋。多種光偵測器可用以價測微型全息圖反射。舉一實 例而言，可用一或多個光電二極體以習知方式偵測來自微 型全息圖之反射。光電二極體之製造及使用已為—般熟悉 有關技術者熟知。由該等偵測器所提供之資訊用以在光學 系統中執行致動器之即時控制以便保持焦點並留在正破的 資料軌道上。 因此’此㈣服控❹統主要可處理偏焦條件之雷射束 可發生的兩種情形：第-情形為雷射束未聚焦於正確層上 時第一 ’丨月形為雷射束與待讀取之微型全息圖橫向失準 時；同時亦經組態以在存在雜訊源的情況下最優化循軌及 聚焦效能。估算技術’諸如卡爾曼濾波，可用以推論該系 統之過去、纟則或未來狀態之最佳估算以減小即時錯誤且 109597-990309.doc •34· 丄327724 減小讀寫錯誤。 圖26A-26D展示一偵測器組態或陣列（圖26A)及多種用於 姜Ί疋系統疋否在焦點上或在執道上之偵測條件（圖26β· 26D)。在一實施例中，四象限偵測器陣列26〇〇可用以判定 光學系統是否為偏焦或離執。偵測器陣列26〇〇之每一象限 之偵測器2600Α、2600Β、2600C、2600D產生與反射至其 上的能量數量成比例之電壓。偵測器陣列26〇〇併入諸多光 電一極體，其中每一者對應於該等象限之一者，舉例而 δ，呈現為四極偵測器之形態。在所說明之實施例中，偵 測器陣列2600將回應在大於聚焦光學裝置（例如透鏡262〇) 之區域上傳播之光能，其中該聚焦光學裝置用以將光束遞 送至（例如，聚焦）體積儲存媒體中及將反射遞送出體積儲 存媒體。舉例而言，四極偵測器26〇〇可位於用以沖射及接 收來自目標體積之反射的物鏡後面，以偵測光束形狀之變 化。在圓形微型全息圖之狀況下，若偵測到之光束形狀係 橢圓的，則可推斷光束偏離軌道，以使得離軌方向為橢圓 光束之短軸。若偵測到之光束小於預期（具有數值更小之 孔徑），但本質上變化係對稱的，則可推斷該光束偏焦。 該等偵測到的來自體積媒體之反射之讀取光束的空間概貌 改變被用作用以驅動聚焦及/或循軌控制之反饋。視需 要，可在物鏡周圍使用一更小之透鏡陣列以聚焦扭曲之反 射訊號。此外，反射光束之傳播角之改變亦可用於指示失 準之方向。 象限環形偵測器2600A-2600D所產生之訊號總量由〇(表 109597-990309.doc •35· 1327724 示若系統在焦點上，如圖26B中所示，則聚焦光點將為 圓形、尺寸最小、且產生最小量之訊號amin。其中 a>amin ’如26C中所示，光束光點可判定為離焦。透鏡 2620可疋位於偵測器陣列2600之中心以傳送讀出光束並將 其聚焦至微型全息圖上。可最小化a之習知反饋控制機制 可用以維持微型全息圖之焦點。現亦參看圖26D，若感應 咨頭正作偏離軌道之移動，則可偵測到一非對稱圖案。當 在執道上時，所有四個象限偵測器26〇〇a、26〇〇b、 2600C、2600D接收相等之能量’使得㈣⑽⑽+刚⑽^ (1800A+1800C)=0。因此，條件指示離執條件。進一步 舉例，若感應器頭偏離執道且變量p(相對象限之間的差異） 變付正值量更大或負值量更大，則反射訊號被伸長。習知 反饋控制機制可結合一循軌伺服器使用，以藉由最小化β 之絕對值而減小循軌誤差。在一實施例中，可建立一時間 基準，以便在合適之時間對α&β取樣。可使用一鎖相迴路 (PLL)建立此基準並形成一取樣之循執及聚焦控制系統。 亦可使用來自光碟轉速及當前讀取頭位置之資訊為系統產 生一主時間基準Τ。 可對誤差來源進行補償，諸如一偏心之光碟、光碟翹曲 及/或資料缺失。卡爾曼濾波器可用以解釋誤差來源，並 基於過去資訊預測記錄之微型全息圖的未來路徑。亦可估 算螺旋路徑軌線之正常前進並將其轉送至循軌伺服器。此 資訊有利於增強循軌及聚焦伺服器之效能及減小循執及聚 焦伺服器之誤差。圖27展示適於實施聚焦及循轨控制之伺 109597-990309.doc •36· 1327724 服系統2700的方塊圖。 。系統2700包括聚焦及軌道路徑估算
(τ)、媒體之旋轉速度、 思收益么/ζυ使用伺服器定時脈衝 聚焦誤差值（ε)(期望軌道路徑與實 . 際軌道路徑之間的差異）、及當前觸針（例如讀取頭）位置， ' 以於媒體旋轉時提供估算之聚焦軌線。執道路徑卡爾曼濾 波器2720使用伺服器定時脈衝（τ)、媒體之旋轉速度、軌道 φ 誤差值（ε)、及當前觸針位置，以提供估算之軌道執線。系 統2700亦包括全息圖偵測；邊緣偵測；提供伺服器定時脈 衝（τ)之鎖相迴路（PLL)2730，該鎖相迴路應偵測到之總訊 號α而提供伺服器定時脈衝〇)，其中該α為直接與馬達之速 度及當前觸針位置相關的馬達時序訊號。併入了（例如）差 動放大器之習知調節電路2740回應於象限偵測器26〇〇Α、 26008、2600(2、26000(圖26八）而提供總訊號01以及前述訊 號β。 回應於來自聚焦路徑卡爾曼濾波器2710之估算聚焦軌 線、以及词服器定時脈衝（τ)、總訊號a、及來自習知之層 及轨道搜尋邏輯（未圖示）之層搜尋指令，聚焦伺服器2750 控制聚焦致動器2760。回應於來自軌道路徑卡爾曼渡波器 2720之估算軌道執線、以及伺服器定時脈衝（1)、訊號ρ、 及來自習知層及軌道搜尋邏輯（未圖示）之執道搜尋指令， 循軌伺服器2770控制循軌致動器2780。實質上，致動器 2760、2780回應於相應的來自習知層及軌道搜尋邏輯（未 圖示）的層及軌道搜尋指令，將讀取及/或寫入光束定位且 109597-990309.doc -37· 1327724 聚焦至媒體中之頭之目標體積中。 因此’揭示了一種在空間儲存媒體中聚焦及循軌微型全 息圖之方法。為取樣之循軌及聚焦而產生一主系統時序基 準。誤差訊號之產生係基於由離軌條件所導致之微型全息 圖反射不對稱及/或由偏焦條件所導致之擴展。使用卡爾 曼濾波器為微型全息圖估算並校正循軌控制伺服器中之循 軌路徑誤差。卡爾曼濾波器可用以為微型全息圖校正聚焦 控制伺服器中之聚焦路徑誤差。若資料基於不同層或若干 層間之改變，則可使用伺服器控制。 應瞭解’本文所描述之循執及聚焦系統及方法不僅限於 使用非線性及/或臨限響應材料之體積儲存系統及方法， 而對一般的體積儲存系統及方法具有廣泛適用性，包括使 用線性響應材料之體積儲存系統及方法，諸如美國專利公 告20050136333所描述，其整個揭示内容以引用的方式倂 入本文。 使用資料指示微型全息圖以便循執的可旋轉體積儲存光 碟的格式化 如本文陳述’微型全息圖可儲存於使用多個垂直層之旋 轉光碟中且沿每一層之螺旋軌道儲存。資料儲存媒體之格 式可對系統效能及成本具有非常大的影響。舉例而言，相 鄰層中微型全息圖之相鄰層的過於接近可在微型全息圖之 間導致串擾。此問題隨著光碟中層數目之增加而加劇。 圖28展示一種格式2800，其藉由將資料於兩個徑向上螺 旋地儲存於一媒體（諸如可旋轉之光碟）上來克服不同層之 109597-990309.doc -38- U27724 間資料的不連續。舉例而言，將微型全息圖以向内旋轉之 螺旋儲存於一個層2810上。在此層281〇之末端，藉由聚焦 至螺奴反向旋轉之光碟中的另一層282〇上，資料以最小的 中斷繼續。相鄰層（例如2830)可繼續改換起始位置及方 向。以此方式，消除了感應器頭回到前一螺旋2810開始之 位置將花費的時間。當然’若需要始於與前一螺旋相同之 起點，貧料可提前儲存並當偵測器移回至起點時以所需系 統速率進行讀取。或者，不同之層組合可具有一個起始位 2及/或前進方向，而其它層組合具有另一起始位置及/或 前進方向。藉由在前進方向相同之螺旋之間提供了分隔， 相鄰層中之螺旋反向亦可減小層間的串擾量。 、現亦參看至圖29,藉由改變每一螺旋之定相或起點，可 進步減小串擾。圖29展示一種格式29〇〇，其包括多個潜 在的微型全息圖軌道起點/終點㈣A_29㈣。應㈣^ 雖然展不了八⑻個軌道起點/終點，但可使用任何合適之 數目’更大或更小。根據本發明之—態樣，可交替每一層 或起點/終點。藉由改變不同層上資料螺旋之終點 可:小層間的串擾。意即，舉例而言，當第一層始於點 A且向内螺旋至點291〇H時’下—層可始於點2贿且 向外螺旋至點2910D，繼而該下— 層於此點開始向内螺 紅。U，可使用其它特定之起點/終點分組。 因此，微型全息圖可以不 ^ ^ 上奴轉方向不同的螺旋轨 道而儲存於若干層中，以便 下-螺旋(例如下一層之㈣所c測"頭移動至 ，-）所*的時間。在偵測器頭自 I09597-990309.doc •39· 1327724 一層移至另一層之時間間隔中，可使用一或多個資料纪广 體維持流至使用者或系統之穩定資料流。當偵測器頭^至 下一螺旋層時，可讀出儲存於此記憶體中之來自前—資料 層之資料。藉由反轉相鄰或不同層上之螺旋可減小層間之 串擾。亦可藉由改變每一層之相位或起點及改變不同層上 資料螺旋之終點來減小層間之串擾。可將待連續讀出之不 同層上之起點與終點相間隔’以便避免在聚焦於下—連續 資料層所需時間期間資料的不必要或延長之中斷。 在一實施例中，將扁形微型全息圖用作體積資料儲存系 統之格式。換言之，提供自循軌之微型全息圖。有利地， 使用扁形微型全息圖將允許微型全息圖尺寸至少在一個忾 向尺度上小於恢復雷射光點之尺寸。為了循軌之目的，= 用扁形微型全息圖以藉由偵測反射形狀來判定執道方位。 可使用一基於反射光之差分訊號增加系統之穩固性。 現亦參看圖30,在單一位元之全息儲存媒體中，藉由以 與資料全息圖相同之週期結構局部地調變折射率，^寫入 格式微型全息圖。微型全息圖產生—讀取雷射束之部^ 射。當無微型全息圖時，讀取雷射將穿過局部區域。藉由 偵測反射光，一驅動可吝4 - 勒态了產生指不該内容為1或是〇之訊 號。在所說明之圖30之狀況下，一位元 伍凡大體為圓形微型全 息圖3010，具有由寫入雷射井 勺、田耵尤點尺寸決定的尺寸。 型全息圖寫入過程遵從雷射之 為锨 问所工間概貌，所以微型全 息位元在空間概貌上亦為高斯的。高斯概貌傾向於在光束 腰(或光點直徑)外部具有大量能量。為了減小來自相鄰位 I09597-990309.doc -40· 1327724 . 兀（微型全息圖1、2、3、4及5)之干涉，位元間隔（兩個位 元之間的距離dt)可能須為雷射之光點大小的三倍。因此， —層上之内容密度可實際比（：：)或1)¥1)上之内容密度小得 夕。關於圓形格式之另一可能的缺點與循軌相關聯，其中 —媒體光碟在方向3020上旋轉。仍參看圖3〇，其期望在讀 • 取位兀1後雷射移至位元2。然而，因為微型全息圖位元i 係對稱的，所以驅動器不具有額外資訊以指示包括位元j • 及2之軌道303〇之方向。因此，驅動器可導致雷射無意漂 移至另一軌道3040、3050，例如位元4或5。 現亦參看圖31，為了輔助校正潛在的軌道失準，可使微 型全息圖之光點形狀成為非圓形、或非對稱的，以便雷射 碩可判定軌道方位。為了在至少一橫向尺度上具有小於讀 取雷射光點尺寸311〇之位元間隔，沿軌道313〇、314〇、 31 50形成具有高反射率之扁形微型全息圖312〇。值得注 意，相反，單一層之格式（諸如CD及DVD)使用扁形位元， • 其將產生可導致相對低反射率之區域的干涉。為了寫入如 圖31所示之格式，視在一局部體積中是否需要反射而定， 沿軌道（例如3 130)旋轉媒體光碟且打開及關掉寫入雷射。 . 換言之，在曝光期間媒體較雷射光點提前，從而曝露媒體 一伸長部分。經由將該寫入雷射打開之時長及提前或旋轉 之速度，扁形微型全息圖亦控制長度被寫入。此有利地用 來消除當一光點一光點寫入時對迅速脈衝寫入雷射的需 要。當讀取雷射聚焦於扁形微型全息圖上時，圓形高斯雷 射光點沿執道方位比垂直於軌道方位具有更強之反射。微 109597-990309.doc -41 - 1327724 型全息圖反射之訊號不再是完全圓形的（例如參見圖25A-25C)，且可用—偵測器諸如象限偵測器以判定反射光束 之^/狀及因此軌道方向—其接著用作一有助於將雷射頭保 持於軌道上之反饋。為增加系統之敏感性，亦可併入習知 之CD/DVD格式方法’諸如藉由使用基於反射之差分訊 號。 因此，在一實施例中，沿媒體内之軌道為體積資料儲存 物理格式提供扁形微型全息圖。該等格式微型全息圖自身 可’為碼賓料，或額外資料可選地記錄於不同位置處、或位 於同一位置但記錄角度及/或波長不同於主要的資料指示 微型王息圖。記錄媒體提供一非線性光學響應（意即臨限 響應）時，可進一步減小扁形標誌之寬度（短邊），從而進一 步增加層容量。 應瞭解，本文所描述之格式化系統及方法不僅限於使用 非線性及/或臨限響應材料之體積儲存系統及方法，而對 般體積儲存系統及方法具有廣泛適用性，包括使用線性 響應材料之體積儲存系統及方法，諸如美國專利公告 20050136333所描述，其整個揭示内容以引用的方式倂入 本文。 使用獨立全息組件之可旋轉體積光碟的格式化 作為自循軌之資料指示微型全息圖的替代或補充，可於 媒體中併入獨立循軌元件。無需為使雷射光點維持聚焦至 正確層及將雷射頭保持於正確軌道上而主動聚焦，可證實 將微米或次微米尺寸之特徵儲存於媒體光碟内於商業上而 109597-990309.doc •42· 1327724 言係不實用的，至少部分由於物理限制，包括但不僅限於 表面粗糙及劃痕。 單一層儲存格式（例如CD、DVD)使用一用於聚焦之反射 f·生非對稱光束、及用於循執之三光束機制。然而，體積儲 存媒體在媒體中資料記錄位準處並不包括一高反射性層。 在可記錄或可重寫之CD及DVD格式中，執道或凹槽係預 先形成，因此寫入數位内容時雷射頭跟隨該執道。美國公 開之專利申清案2001/0030934及2004/0009406、及美國專 利第6,512,606號中之每一者的整個揭示内容以引用的方式 倂入本文正如其全文陳述於此一樣，其提出在單一位元全 息媒體内預形成軌道’以使雷射頭在内容寫入過程中可跟 隨该軌道。在讀取過程期間雷射頭亦跟隨此執道。 在一實施例中，執道預格式化及/或偏軸之微型全息圖 用以編碼循軌資料（例如，深度及半徑位置資訊）。更特定 &之’在將微型全息位元儲存於體積儲存媒體内之前，將 編碼有偏轴之微型全息格柵的轨道預錄於媒體中之各種深 度及位置處。此類循軌微型全息圖可經定向以產生偏離一 沖射雷射束之法線的反射。定向角可相關於循軌微型全息 圖深度及半徑，使得循轨微型全息圖用作檢核點。在一讀 取或寫入過程中，循軌微型全息圖將入射光反射離開光學 法線軸’其可使用（例如）獨立偵測器偵測到。基於對有 角、偏轴之反射的偵測來判定光碟中當前位置之聚焦深度 及半徑。因此可使用預形成之微型全息圖將一關於光學頭 位置之反饋訊號提供至驅動器。 109597-990309.doc -43- 1327724 精確疋位台及一寫入雷射適於寫入全息媒體内之軌道。 每執道可螺旋經由媒體内部之各半徑及/或深度。當 然，亦可使用其它組態，包括圓形或大體上同心之軌道。 數位位元係藉由沿每一軌道形成微型全息圖來寫入。舉例 而5 ’藉由聚焦高功率雷射以局部地交替媒體之折射率可 形成一執道。該局部折射率調變將自入射聚焦光產生部分 反射至循軌偵測器，並提供關於該轨道之資訊。反之，軌 道可寫入全息照相原片中並光學複寫至媒體裝置（例如光 碟）中’如本文論述。 圖32展示一採取光碟形態之媒體32〇〇可經旋轉以使寫入 或讀取頭跟隨預安排之軌道。大體上相鄰於媒體之雷射頭 將光束3210聚焦至局部區域以便於媒體中軌道之寫入。光 束3210垂直於媒體。所形成之微型全息圖用以將執道位置 編碼為偏轴角。自媒體另一側沖射之第二雷射束322〇照射 與雷射束3210相同之體積。光束322〇自光碟之垂直軸偏 軸。該等兩個光束3210、3220相干涉而形成一自媒體法線 偏軸之微型全息圖3230。此偏軸角可用以編碼軌道之物理 或邏輯位置，意即深度或半徑。如相關技術之—般熟悉者 將瞭解，微型全息圖3230之偏軸角φ取決於光束322〇之偏 軸角Φ，其中光束3210垂直於媒體3200。因此，藉由改變 沖射光束3220之角，可對所形成之全息圖的位置進行編 碼。 光束3210可採取連續波長之形式以寫入一連續軌道，或 被脈衝。被脈衝時，脈衝重複率將決定在内容寫入及/或 109597-990309.doc •44- 1327724 讀取期間查核軌道位置的頻繁程度。作為其替代或補充， « 可使用充滿變化之重複率或脈衝數之微型全息圖補充或代 替角度相關性’以編碼執道位置資訊。然而，若使用微型 全息圖寫入光束之脈衝以便脈衝重複率或脈衝之數目指示 . 執道位置’則可能需要讀出一個以上之循軌微型全息圖以 • 判定有用之位置資訊。 再回到使用角相關性的情況，在内容寫入及讀取過程期 φ 間’預形成之偏轴微型全息圖3230偏軸地反射垂直於媒體 之入射雷射束3210, ’以提供關於軌道之資訊。可視需要編 碼其它資訊，諸如版權資訊。在該狀況下，可調變偏軸光 束以編碼該其它資料，且位於一指示媒體内位置之角度 處。現亦參看圖33，當將垂直於媒體軸之入射光束321〇，聚 焦至一局部預寫之循軌微型全息圖323〇時，循轨微型全息 圖3230部分地將光反射為光束3310，其具有與微型全息圖 記錄過程中所用之第二雷射束（例如圖3之2光束322〇)類似 • 的方向及空間概貌。可用一偏轴感應器或一組感應器偵測 有角度之反射光束3310並判定入射光束3210'之聚焦光點的 位置。 因此，可將執道及/或其它資訊編碼於預形成之偏軸微 型全息圖中。當偏軸角度光束用作編碼器時，光學驅動器 可藉由讀取單一循軌微型全息圖來判定經聚焦之入射光束 的位置。所收集之資訊可用於聚焦及循軌，例如，被提供 至類似於圖27所示之聚焦/循執系統。舉例而言，可用偏 軸訊號判定入射光是否在適當深度，及是否正使用適+透 109597-990309.doc -45- 1327724 鏡校正與深度相關聯之球面像差。 在一實施例中，一或多個微型全息圖可包括偏軸及/或 偏心之組件。,見亦參看圖34A，一全息繞射單元（諸如相位 光罩或格柵）將一入射光束分割為用於寫入/讀取之主光束 341〇及至少一個用於循軌之偏軸光束342〇。偏軸光束342〇 之傳播角Θ與媒體3400中一偏軸、偏心之循軌微型全息圖 3430—致，從而反射光束沿入射之偏軸光束342〇之方向向 回傳播。在此情形下，可不需要除物鏡外之額外聚集光學 裝置。然而，微型全息圖3430之偏軸角0係固定的，且微 型全息圖脈衝重複率或脈衝數調變之使用對標示軌道位置 可能係必須的。 圖32-34A說明一偏軸之微型全息圖。或者，資料微型全 息圖可格式化有兩個偏轴之微型全息圖，每一側一個。在 圖34B中展示3個重疊之微型全息圖的寫入。由參照光束 3440及資料束3450寫入微型全息圖資料，該資料束沿與該 參照光束相同之軸逆傳播。可藉由相同參照光束344〇與偏 軸之寫入光束3460、3470之間的干涉寫入兩個偏軸微型全 息圖。 在讀取過程（圖34C)中’參照光束3440,充當讀取光束。 該％•二個微型全息圖已儲存於一個位置中。因此參照光束 3440'將於三個方向被繞射：自資料微型全息圖之後反射 3482、及自兩個偏轴微型全息圖之侧反射3484、3486。當 由兩個側反射形成之平面垂直於微型全息圖資料軌道之方 向時，該等兩個側反射作為循執之指示符。 109597-990309.doc -46- 1327724 應瞭解本文所描述之循軌及聚隹系 系統及方法不僅限於使 用非線性及/或臨限響應材料之體稽 償储存系統及方法，而 對一般體積儲存系統及方法具有廣泛洎 增之適用性，包括使用線 性響應材料之體積儲存系統及方法， 次諸如美國專利公告 20050136333所描述，其整個揭示内交 鬥办U引用的方式倂入 本文。 m蹿m體分批複寫
光學複寫很適於在-支持媒體中對記錄為微型全色圖之 較大數位資訊體積進行分佈。相對於基於頁面之：·、方 法，使用微型全息方法進行光學複寫之工業過程顯得^乎 需要。使用線性材料之光學複寫的—個問題係光學複寫系 統中任何不需要之反射將產生一不需要之全息圖。因為高 功率雷射通常牵涉於光學複寫中，所以彼等不需要之全息 圖可顯著干擾資料指示及/或格式化之全息圖。又，記錄 於線性材料中之全息圖的強度將與記錄雷射束之功率密度 比：成正：。對於非常不同於…比率，4息圖將較弱且 大里動態範圍（材料之記錄能力）將不合需要地被消耗。再 次，此可藉由使用非線性光學響應媒體來解決。 現參看圖35、36及37，其展示了適用於非線性光學響應 媒體之光學複寫技術的實施例。圖35說明一用於預備一主 媒體之系統，圖36說明一用於預備一共軛主媒體之系統， 圖37說明一用於預備一複本媒體之系統，例如用於分佈。 首先參看圖35，其展示了用於記錄一主媒體3510之系統 3500。在所說明之實施例中，主媒體35 10採取光學非線性 109597-990309.doc -47· 1327724 響應材料模壓光碟之形式，諸如本文描述之形式。藉由一 一形成一組微型全息圖3520來記錄主全息媒體35 10。系統 3500包括光學耦接至光束分裂器3552之雷射3550。雷射 3550可採取532 nm、100 mW CW、單一縱向模式、内腔加 倍、二極體泵送固態Nd:YAG雷射的形式，其中光束分裂 器3552採取（例如）一偏振立方光束分裂器之形式。聚焦光 學裝置3532、3542用以將經分裂之光東3530、3540聚焦至 媒體3510内之共同體積’其中該等兩個光束逆傳播、相干 涉並形成條紋圖案’引致微型全息圖之形成，如上文論 述。舉例而言，聚焦光學裝置3532、3542可採取高數值孔 徑之非球面透鏡的形式。用一遮光板3554使光束353〇選擇 性地通過到達媒體3510，以編碼資料及/或促進微型全息 圖3 520之有序形成。舉例而言，遮光板3554可採取窗口時 間約為2.5 ms之機械、電光或聲光之遮光板的形式。 為了使微型全息圖能夠形成於特定目標體積中，聚焦光 學裝置3532、3542經致動以選擇性地聚焦至距旋轉媒體 (例如光碟）3510中心不同半徑處。即，其橫向地平移距旋 轉媒體（例如光碟）3510—中心不同半徑處的聚焦區域。媒 體3510由一精確定位台3556支持，其可旋轉媒體並允許聚 焦光束3530、3540於媒體3510中不同垂直層處垂直對準。 角度定位係藉由選擇性地在適當時間打開遮光板3554來控 制。舉例而言，可用一步進馬達或空氣軸承心轴旋轉媒體 3510，從而可在各個對應於旋轉媒體351〇不同角位之時間 處選擇性地開啟及關閉遮光板。 109597-990309.doc •48· 1327724 現參看圖36,其展示了系統3600之方塊圖。系統36〇〇包 括一光源3610。光源3610可採取532 nm、90 W、1 kHz脈 衝重複率之Nd:YAG雷射的形式，諸如市售之c〇herent Evolution mode丨90。源361〇經由共軛主媒體362〇照射主媒 體3510。在所說明之實施例中，共軛主媒體362〇採取一光 學線性響應材料模壓光碟的形式，諸如美國專利公告 20050136333中所描述之主媒體，其整個揭示内容以引用 的方式倂入本文。藉由經共軛主媒體362〇將主媒體351〇迅 速曝光於源3610之發射3615，來自主媒體351〇之反射與直 接來自源3610之發射相干涉並於共軛主媒體362〇中形成條 紋圖案。形成於共扼主媒體3620中之全息圖案不等同於主 媒體3510之全息圖案，而是指示來自其的反射。根據本發 明之一態樣，整個主媒體與共軛主媒體35 1〇、362〇的對可 同時進行閃光、或分批曝光。或者，發射3615可機械地掃 描主媒體/共軛主媒體對，如橫向箭頭36 18所指示。 圖3 7展示一系統3 700。與系統3 600 —樣，系統3 7〇〇包括 一光源3710。源3710可採取532 nm、90 W、1 kHz脈衝重 複率之Nd:YAG雷射的形式，諸如市售之c〇herent Evolution model 90。源3710經由分佈媒體372〇照射共軛主 媒體3620。在所說明之實施例中，媒體372〇與主媒體351〇 及共軛主媒體3620 —樣，採取一光學非線性響應材料模壓 光碟之形式，諸如本文所描述之媒體。更特定言之，源 3710經由分佈媒體3720發出發射371 5且發射至共輛主媒體 3620中。其中對應於來自微型全息圖陣列352〇(圖35、36) 109597-990309.doc • 49· 1327724 之反射的折射率改變將產生反射。比等反射又橫穿分佈媒 體3720,其中其與逆傳播發射3715干涉並形成指示—微型 全息圖陣列3730之干涉條紋圖案。若光發射3715及發射 3615在方向及波長上大體上相同，則陣列373〇對應於陣列 3520(圖35、36)，從而將主媒體3510複製為分佈媒體 3 720。整個共軛主媒體與分佈媒體362〇、372〇的對可同時 進行閃光、或分批曝光。或者，發射3715可機械地掃描共 軛主媒體/分佈媒體對’如橫向箭頭37丨8所指示。 應瞭解，系統3500、3600、及3700僅為實例，且配置中 之若干變化將導致類似之結果。此外，主媒體、共扼主媒 體、及分佈媒體不必由相同材料製成，且可由線性及非線 性材料之組合製成。或者，其可全部由（例如）臨限響應材 料形成。 現亦參看圖38 ’在一不同之實施例3 800中，最終創建分 佈媒體38 10所依據之主媒體可採取一具有縫隙、或空穴、 或至少大體透明之區域的帶體的形式。或者，最終創建分 佈媒體3810所依據之主媒體可採取一具有二維像素陣列或 二維縫隙陣列之空間光調變器的形式。無論哪一方式，系 統3800將包括一雷射3820，其可採取532 nm、q切換、高 功率（例如90 W、1 kHz脈衝重複率）之Nd:YAG雷射的形 式’諸如市售之Coherent Evolution model 90。將雷射 3820 光學耦接至一光束分裂器3830 ’其中該光束分裂器可採取 (例如）一偏振立方光束分裂器的形式。因此光束分裂器 3830將產生第一及第二光束384〇、385〇，其在媒體381〇之 109597-990309.doc •50· 1327724 特定體積内逆傳播，該逆傳播之方式適於形成一組指示儲 存資料之微型全息圖3815，如本文論述。更特定言之，將 光束3840經由調節光學裝置3845傳達至媒體381〇中。將光 束3850經由調節光學裝置3855傳達至媒體3810中。 調節光學裝置3845、3 855可採取適於將雷射束轉換為一 系列聚焦光點、或二維陣列聚焦光點之微型透鏡陣列的形 式。當透鏡具有高數值孔徑時，密集壓縮的實現可藉由以 足夠小以致曝光可產生一交錯陣列的增量來移動媒體。因 此調節光學裝置3845、3855將逆傳播光束3840、385〇於媒 體3810之單一層内聚焦為一個聚焦點二維陣列。根據本發 明之一態樣，此組點對應於一組記錄於整個層中之數位值 〇或1。因此，藉由啟動雷射385〇 ’在媒體381〇之單一層中 形成一微型全息圖陣列之光點的干涉條紋可將一層全為數 位值0或1的層記錄於該單一層中。當媒體採取光學非線性 響應材料光碟之形式時此尤其有用的，如本文已描述。 根據本發明之一態樣’可使用帶形或空間光調變器3860 提供記錄於媒體3810之單一層中之不同資料。帶形或空間 光調變器3 860可包括一系列縫隙或空穴、或一縫隙或空穴 的陣列。縫隙之存在或不存在可對應於相應數位資料的數 位狀態。意即，視一相應資料狀態而定，缺少縫隙之區域 將根據要不要記錄一微型全息圖而選擇性地阻擋光束 3840 ° 無論哪一狀況下，一層資料均一次記錄且僅記錄於記錄 媒體之一個區域中。可使用（例如）定位台387〇若干次推進 •5卜 I09597-990309.doc 1327724 或旋轉媒體3810以記錄整個層。亦可使用（例如）定位台 3870上下移動媒體以記錄其它層。 因此，可使用對主媒體之泛光照射以記錄—中間或共軛 主媒體。亦可使用對主媒體或共軛主媒體之泛光照射以於 一分佈媒體中記錄貧料。帶形或空間光調變器可用作記錄 分佈媒體之主媒體。且記錄之全息圖的繞射效率（強度）可 獨立於記錄雷射束功率密度之比率。 如陳述’全息媒體光碟可記錄有指示資料狀態之微型全 心圖之陣列。Θ等p車列可在由光學非線性或臨限響應記錄 材料製錢媒體之幾乎全部體積中傳播。在—實施例中， 藉由擦除或不擦除微型全息圖中之某些微型全息圖，可將 特定資料（例如交替狀能之杳社、a ^ 心之貝枓）記錄於預格式化之媒體 中。藉由使用具有足夠聚隹能旦„ π "、、此里的早一光束以使得微型全 息圖之體積高於臨限條件（你丨如 來1干（例如，加熱至接近一子聚合物 基質之Tg) ’可實現擦除。 更特定言之，可藉由捧除痞 傺陈次不擦除預錄或預格式化之微 型全息圖中之所選微型全自_ — 心圖，來實現將資料記錄至一預 格式化之媒體（例如，一指千留 和不早—資料狀態之微型全息圖 陣列，例如在一光學非線性經 警應材料内全為0或全為1) 中。微型全息圖的有效擦除可M丄 祭除了藉由將一或多個雷射束聚焦 於其上。當光束傳送之能量起 1超過寫入臨限強度時，如上文 論述，微型全息圖將被擦除。 ,，於第一處形成目標微 型全息圖同樣需要滿足該臨限 條件。光束可發自一習知之 109597-990309.doc •52· 1327724 • 二極體雷射，類似於通常用於CD及DVD技術中之二極體 . j射圖39展不一系統39〇〇 ,其中藉由聚焦於預提供之微 ^王息圖上一預格式化之陣列中並選擇性地擦除對應於待 . 寫位元之微型全息圖，單一雷射束可記錄資料。 更特定言之，雷射束3910由聚焦光學裝置392〇聚焦至媒 . 體3930中含有一預形成之微型全息圖（未圖示）的目標體積 3940。擦除目標全息圖之實際機制可類似於用以於第一處 • 形成該目標全息圖之機制。舉例而言，預形成之微型全息 2的擦除可#由用|-人射光束導致該體積元件之任何: 則未觉影響之部分（意即原始條紋之間的區域）經受一折射 率改變，以致干涉圖案毀損__從而產生一具有連續折射率 之區域。此外，雷射不必為單一縱向模式的，因為不需要 干涉，使得一微型全息資料裝置之讀取及記錄雷射具有簡 單的優勢且可能相對廉價。 視需要，可將一序列號光學地記錄於媒體中。舉例而
• 言，此序列號可用以循軌可記錄媒體的所有權以便利版權 保護。該序列號可以一種便於其光學偵測的方式加以光學 記錄。可在使用空間光調變器進行資料複寫之前 '大體I 與其同時、或在其之後，將序列號光學地記錄於媒體中之 預定位置。 微型全息資料儲存組態之此種預格式化非線性記錄格式 可有助於實現低成本之微型全息記錄系統。藉由媒體單一 側上之光學裝置，亦可使用簡化之光學頭。此外一非單 一縱向模式之雷射可用於記錄資料。同時，因為僅使用= 109597-990309.doc -53- 1327724 一尤朿，所以亦可實現微型全息系統之振動容許記錄系 統。 應瞭解，本文所描述之預格式化系統及方法不僅限於使 用非線性及/或臨限響應材料之體積儲存系統及方法，而 對一般體積儲存系統及方法具有廣泛適用性，包括使用線 性響應材料之體積儲存系統及方法，諸如美國專利公告 20050136333所描述，其整個揭示内容以引用的方式倂入 本文。 恢復微型全息圖儲存之資料 圖40展不一系統4〇〇〇。系統4〇〇〇適於偵測一微型全息圖 於一媒體（諸如一旋轉光碟媒體）内一特定位置處之存在或 不存在。系統4000目標為使用本文所述循執及聚焦機制選 擇體積。在所說明之實施例中，一雷射束4〇丨〇由聚焦光學 裝置4020聚焦而經由光束分裂器4〇5〇沖射媒體光碟4〇4〇内 一目標體積4030。光束4010可發自一習知之雷射二極體， 諸如CD及DVD播放器中所用之雷射二極體。舉例而言， 此種雷射可採取基於（}&八3或（^1((1之二極體雷射之形式。舉 例而。光束刀裂盗可採取一偏振立方光束分裂器之 形式。舉例而言，聚焦光學裝置4020可採取高數值孔徑之 聚焦物鏡之形式。當然，其它組態係可能的。 無'^細節如何，當目標體積4030中存在一微型全息圖 時光束4010經由光學裝置4020向回反射至光束分裂器 4050光束分裂器4050將該反射重新定向至一偵測器 4060其偵測反射之存在或不存在。偵測器4060可採取一 109597-990309.doc 1327724 由一象限偵測器包圍之光電二極體的形式，諸如市售之 Hamamatsu Si Pin photodiode model S6795 〇 應瞭解，本文所描述之資料恢復系統及方法不僅限於使 用非線性及/或臨限響應材料之體積儲存系統及方法而 對-般體積儲存系統及方法具有廣泛適用十生，包括使用線 性響應材料之體積儲存系統及方法，諸如美國專利公告 20050136333所描述，其整個揭示内容以弓丨用的方式併入 本文。 收入保護 對娱樂及軟體卫業而言，預錄光學媒體的盜版、甚至偶 然複製係經濟損失之顯著來源。具有高速（諸如，高達177 Mbps)資料傳送率之可記錄媒體的可獲得性使得複製含有 授權音樂或正片電影之CD或_相當容易。在軟體工業 中’内容提供者常使用產品激活碼以試圖減少軟體之盜 版…、'而，光碟上之產品激活碼及資料並非唯一聯繫的， 且軟體之若干複本可被安裝於大量機戈 法«到多個複本或防止同時使用。 “有辦 在習知之預錄光學媒體例如CD或DVD中，通 過程期間將對應資料衝壓至媒體來複寫㈣内 :上2可用以將來自單一主媒體之資料複製於數萬光 =額外^有地限制了唯—地識別單個光碟之能力。為提 :了-“及過程以緊隨模壓過程之後標示每-光碟已進 錄於St然而’此等過程通常要求個人將新資料記 、碟上或自其擦除資料以標示光碟。舉例而 109597-990309.doc •55· 1327724 =1已嘗试使用-高功率雷 ”栌千"土地 ^ J田艇動is讀出之方式 不'、先碟。j而，光碟上 之光點，因此該等^、s a 小於雷射聚焦所至 讀。 、不不i吊大於貢料且不易被驅動器解 此外，用以分佈預錄内容 ^ <九學資料儲存裝置 (诸如DVD)通常具有〇銪县 曰足约取多兩個全長之電影正片的容 置。内容提供者常使用該容 的 觀看格式，例如傳統之4.3格' ° ^容之兩種不同 格式相結合。之（3格式取新電視模式上風行之Μ =而言’根據本發明之單一位元微型全息系統可用以 寸：光，上提供多個(諸如，多達大於5。個)獨 幻Γ 施例中，每一光碟標示有個別唯一識 別唬、或一大體上唯—之增 唬，其肷於資料中且可由全 W驅動器讀出。全息資料可以一 本 予万式進仃複寫這一事 2此有所促進。唯一地識別每一較大容量之光碟的能力 使得-種新的商務模式能夠用於投送内容，舉例而言苴中 母-光碟可含有大量按各種類目(諸如，類型、導演、男 主角或女主角）分類之電影正片。 在如此-實施例中，消費者可藉由諸如購買獲得一預錄 光碟。該成本可與提供使用者對一内容正片如電影正片之 存取的媒體相當。根據本發明之一態樣，消費者可隨後藉 由遠如購買來激活包含於光碟上之附加内容，諸如附加電 影正片。此之完成可藉由-内容提供者發佈與編碼於一特 定光碟、或離散光碟組上之識別號相關聯的單個存取碼。 109597-990309.doc •56- 1327724 光碟序列號不可複製時，存取碼不適合賦能觀看另一串列 化方式不同之光碟上的盜版内容。 . 此外，舉例而言’可鼓勵消費者（例如藉由恢復資料並 將其再複製於另一類似媒體光碟中）複製光碟，並基於嵌 . 入預格式化、可記錄光碟上的序列號而接收其自己的存取 . 碼。以此方式，可實際鼓勵使用者對使用者的内容分佈， 同時保存了内容所有者之收入流。 φ 在一實施例中，藉由注射模壓空白光碟並隨後將資料經 由光學複寫（例如閃光曝光）轉移至光碟，可複製單一位元 之微型全息資料以便大量發佈，如本文所論述。在待複製 資料之初始曝光期間，光碟上之若干位置可故意保持空 白。隨後該等位置根據識別號經由額外光學曝光來加以記 錄，其中舉例而言，每一識別號對每個使用一空間光調變 器之光碟或光碟組係唯-的。該等位置亦可用於識別空 白、預格式化光碟上之號。 • 基於預期之儲存要求及儲存容量，僅舉非限制性實例而 言，一習知CD大小的包含内容的微型全息光碟可包含多 達50個標準清晰度之全長電影正片、或1〇個高清晰度剛 . 之王長電〜。内谷分類的方式可有任何數目種。舉例而 • f，=容提供者可將電影以―給^序列置於—光碟上，或 ，疋S肖或女主角之電景》、或屬於相同類型之電影。 當預備零售時，可於光碟包裝上或包裝内指示光碟之序列 號。當一消費者購買光碟時，包農可包括一存取碼，里中 當播放光碟時將提示使用者輪入之該存取碼。存取碼對應 109597-990309.doc •57· 於相關聯之串列化氺 個、W 以賦能使用者觀看光碟上的一 1放=個特定的正片(或離散正片組)。或者，光碟之 二：r有硬體/軟體以使得其能夠與-使用權限相 日錢用權限將-激活鍵供至該播放H以回應序列 號，^能該播放器之識別符及當前獲許之存取的級別。 或二:如何’驅動器或讀出裝置可包括記憶體(諸如固態 1 ^己憶體裝置）以當輸入存取碼時將其儲存，因此隨 後觀看該正片將不需要重新輸入該數字。 使用者可經由一電腦網路（諸如網際網路）或經由電話（例 如經由一免費電話）聯絡内容提供者或其代理，以獲得對 -於光碟上所含之其它正片的附加激活碼。或者，諸如告 使用，試圖選擇數位内容後，播放器可提示使用者判定使 用者是否希望購買附加内容。當使用者輸人另—激活碼、 或由(例如)使用權限提供該碼時，播放器可對照光碟之序 \檢查β亥數子’僅當該碼與序列號對應或相關聯時允許 播放正片因此，—存取碼係為—特定光碟之不可複製的 相號而加密’使得雖然對應於光碟上之正片的資料可被 、复製仁允°午存取彼正片之存取碼對原始光碟係特定的， 不能播放其它光碟上之複本。 根據本發明之一態樣，可將内容本身複製至（例如）一預 格式化之空白媒體光碟上。内容提供者甚至可鼓勵消費者 將光碟之複本提供給其它消費者，以允許下游複本使用者 對光碟之内容進行有限存取。每一（預格式化及預錄之）光 碟可具有唯一、或大體上唯一之識別符。序列號在複製期 109597-990309.doc -58 - U27724 . 間將不轉移。類似於原始媒體之使用者’原始媒體複本之 .使用者可聯絡内容提供者或代理，且請求對應於複本媒體 光碟序列號、或自其衍生之存取碼。以此方式，内容得以 傳播的同時管理了對應之數位權限。 根據本發明之一態樣，一微型全息複寫系統因此可提供 . 以一種可由微型全息驅動器讀出之方式對每一光碟進行唯 —串列化的能力。舉例而言，藉由干涉兩個逆傳播雷射束 φ 可將微型全息圖記錄於媒體光碟之保留區中。媒體光碟可 含有多個内容，諸如電影正片或其它内容，其可藉由（諸 如）購買而獨立獲得。 硬體及/或軟體可用以比較光碟上之存取碼及序列號， 以瞭解其是否相賴。一記憶體可用以儲存存取碼，因此 未來觀看該内容不需要重新輸入該碼。可提供一種購買新 碼以獲得對光碟上之附加内容進行存取的商業模式。可提 供如下預串列化之可記錄光碟，其上内容可複製且對其可 鲁 使用新存取碼以存取該複製内容。 使用含有微型全息圖之光碟、及具有唯一序列號之讀 取驅動器、及一種在獲得媒體後能購買内容之商務模式， .可提供若干優點。舉例而言，藉由便利對已包含於使用者 . 之光碟上的額外内容的購買，可產生收入。經由包含内容 且可記錄之光碟的序列編號及禁止序列號之複製，可增強 對數位權限之保護。經由使用者對包含内容之光碟進行複 製及繼而對此等光碟之授權，可提供内容發佈之途徑。在 單一光碟上可提供多個電影正片、專輯、或其它内容，且 109597-990309.doc -59- 丄 W7724 可獨立地激活。 應瞭解本文所描述之收入模式不僅限於使用非線性及/ 或臨限響應材料之體積儲存系統及方法，而對一般體積儲 存系統及方法具有廣泛適用性，包括使用線性響應材料之 體積儲存系統及方法’諸如美國專利公告20050136333所 描述’其整個揭示内容以引用的方式倂入本文。 沾習此項技術者將顯而易見，在不背離本發明之精神或 範臂的情況下’可對本發明之裝置及過程進行修改及變 化。本發明將覆蓋本發明之此類修改及變化，包括其所有 均等物® 【圖式簡單說明】 圖1說明一種使用逆傳播光束在一媒體内形成一全息圖 之組態； 圖2說明使用逆傳播光束在一媒體内形成一全息圖之一 種替代組態； 圖3說明使用逆傳播光束在一媒體内形成一全息圖之一 種替代組態； 圖4說明使用逆傳播光束在一媒體内形成一全息圖之一 種替代組態； 圖5說明使用逆傳播光束在一媒體内形成一全息圖之一 種替代組態； 圖6說明一光強度圖案； 圖7說明對應於圖6之強度圖案之一線性媒體中之折射率 調變； 109597-990309.doc •60- 1327724 圖8說明一全息圖之預期布拉格去諧 錄、讀取溫度間之差的函數； 圖9說明一全息圖之預期布拉格去諧 度改變之函數； 圖1〇A_1GB說明在—大體為線性之光學響應媒體中一光 強度及對應折射率之改變； 圖10C-10D說明在一大體為非線 沒之光學響應之媒體中 一光強度及對應折射率之改變；
圖11A-11B說明在一大體為線性之光學響應之媒體中一 光強度及對應折射率之改變； 圖11C-11D說明在一大體為非線性 冰丨王 < 尤學響應之媒體中 一光強度及對應折射率之改變； 圖12說明一預期微型全息圖反射座 〜久射羊為折射率調變的函 數；
其繞射效率為記 其繞射效率為角 圖13A及13B說明在不同時間預期溫度上升概貌為位置 的函數； 圖14八及丨43說明預期之折射率改變作為上升溫度的函 數’以及對應之微型全息圖讀、寫模式； 圖15A-15CU兒明將材料溫度提昇至臨界溫度所需之光束 入射光束能量作為相應光通量之函數與標準化線性吸收之 間的預期關係、使用反飽和吸收劑時光束腰與距離之間的 關係、及使用反飽和吸收劑時傳輸與能通量之間的關係； 圖16A及16B說明一媒體内預期之逆傳播光束曝光，及 對應之溫度增加； 109597-990309.doc ^27724 圖16C說明對應於圖16A及16B之溫度增加的預期折射率 改變； 圖17A說明在25°C及160eC處鄰硝基二笨乙烯之標準化傳 輪為時間之函數； 圖17B說明鄰硝基二苯乙烯之量子效率之改變作為溫度 之函數； 圖1 7C說明在25°C及1 60eC處二甲胺基二硝基二苯乙稀之 °及收率為波長之函數； 圖18說明一循軌及聚焦偵測器組態； 圖19A-19C說明一模擬之折射率概貌之等值線； 圖20說明照射全息記錄媒體一區域之入射雷射束的橫截 面； 圖21A-21C說明對應於對圖19A-19C之圓形微型全息圖 之模擬的近場分怖（ζ=-2 μηι); 圖22A-22C說明分別對應於圖21A-21C之近場分佈的遠 場分佈； 圖23 A-23C說明一模擬之折射率概貌之等值線； 圖24A-24C說明對應於圖23A-23C之圓形微型全息圖之 模擬的近場分佈； 圖25A-25C說明分別對應於圖24A_24C之近場分佈的遠 場分佈； 圖26A-26D說明循軌及聚焦偵測器之組態及例示性威測 狀況； 圖27說明一聚焦及循軌伺服系統； 109597-990309.doc -62- 1327724 圖說月具有父替方向之螺旋軌道之格式化； 圖29說明多種開始'終點之軌道； 圖〇說8月包括大體為81形之微型全息圖之格式化； 圖31 °兄明包括伸長之微型全息圖之格式化； 圖32說明-偏軸微型全息圖之記錄； 圖33說明-偏軸微型全息圖之反射； 圖34A-34C說明偏軸微型全息圖之記錄及讀取；
圖3 5說明一用於預備一主微型全息媒體之組態； 圖36說明一用於自一主微型全息媒體預備一共軛主微型 全息媒體之組態； 圖37說明一用於自一共軛主微型全息媒體預備—分佈微 犁全息媒體之組態； 圖38說明一用於自一主微型全息媒體預備一分佈微型全 息媒體之組態； 圖39說明藉由改變一預格式化之微型全息圖陣列而對次 料進行的記錄；及
圖40說明一用於讀取一基於微型全息圖陣列之記.隐體$ 置之組態。 【主要元件符號說明】 1、2、3、4、5 微型全息圖 100 組態 110 光束 115 透鏡 120 光束 109597-990309.doc •63· 1327724 125 透鏡 130 記錄媒體 140 體積 200 組態 220 鏡面 300 組態 310 反射 320 鏡面 400 組態 410 反射 420 鏡面 425 光徑長度校正元件 500 組態 510 反射 520 媒體本身之一部分 810 參照線 820 參照線 910 參照線 920 參照線 1010 折射率改變/記錄 1015 入射能量密度或功率密度 1020 臨限溫度 1210 曲線 1220 曲線 109597-990309.doc -64- 1327724
1810 1820 1830 1840 1850 2010 2020 2030 2600 2600A、2600B、 2600C 、 2600D 2620 2700 2710 ' 2720 2730 2740 2750 2760 2770 2780 2800 2810 、 2820 、 2830 2900 微型全息圖 媒體 光束 環形偵測器 光學元件 波前 傳播光軸 中央部分 偵測器陣列 偵測器 透鏡 伺服系統 聚焦及轨道路徑估算器、聚 焦路徑卡爾曼濾波器 鎖相迴路 調節電路 聚焦伺服器 聚焦致動器 循軌伺服器 循軌致動器 格式 層 格式 109597-990309.doc 65- 1327724 2910A、2910B、 起點/終點 2910C、2910D、2910E、
2910F 、 2910G 、 2910H 3010 圓形微型全息圖 3020 方向 3030 ' 3040 ' 3050 軌道 3110 雷射光點尺寸 3120 扁形微型全息圖 3130 、 3140 、 3150 軌道 3200 媒體 3210 入射雷射束 3210， 入射雷射束 3220 第二雷射束 3230 微型全息圖 3310 反射光束 3400 媒體 3410 主光束 3420 偏軸光束 3430 微型全息圖 3440 參照光束 3440' 參照光束 3450 資料束 3460 寫光束 3470 寫入光束 109597-990309.doc -66- 1327724
3482 後反射 3484 側反射 3486 側反射 3500 系統 3510 主媒體 3520 微型全息圖陣列 3530 光束 3532 聚焦光學裝置 3540 光束 3542 聚焦光學裝置 3550 雷射 3552 光束分裂器 3554 遮光板 3556 精確定位台 3600 系統 3610 光源 3615 發射 3618 橫向箭頭 3620 共輛主媒體 3700 糸統 3710 光源 3715 發射 3718 橫向箭頭 3720 分佈媒體 109597-990309.doc -67- 1327724 3730 微型全息圖陣列 3800 實施例 3810 分佈媒體 3815 微型全息圖陣列 3820 雷射 3830 光束分裂器 3840 第一光束 3845 調節光學裝置 3850 第二光束 3855 調節光學裝置 3860 帶形或空間光調變器 3870 定位台 3900 系統 3910 雷射束 3920 聚焦光學裝置 3930 媒體 3940 目標體積 4000 系統 4010 雷射束 4020 聚焦光學裝置 4030 目標體積 4040 媒體光碟 4050 光束分裂器 4060 偵測器 109597-990309.doc -68 -

Claims (1)

1327724 第095109026號專利申請案 娜12,10} 中文申請專利範圍替換本(98年12月） 革为日修正替換頁 十、申請專利範圍： ---J ’ · 丨.一種資料儲存裝置，其包含： - 一模壓非光聚合物塑料基板，其具有複數個沿複數個 垂直堆棧、橫向延伸之層中之軌道而配置的體積；及 . 複數個微型全息圖，其每一者包含於該等體積中之一 對應體積中；
2. 甲，一微型全息圖於該等體積中之每一者中的存在 或不存在可指示儲存資料之一對應部分。 如請求項1之裝置，其中該基板係一直徑大約12〇 mm之 光碟。 3. 如睛求項1之裝置 4. 如請求項3之裝置 數特徵。 其中該基板包含一熱塑性塑料。 其中該熱塑性塑料具有一非線性函 5.如請求項4之裝置，其中該非線性函數特徵係-臨限值 函數特徵。 7 士社忐項3之裝置’其中該基板進一步包含-熱觸媒。 〇月·'項1之裝置，其中該基板包含一染料。 8·=請求項7之裝置，其中該染料係—反餘和吸收劑染 料0 9.如請求項1之裝置 乙烯嵌段共聚物。 其中該基板包含—聚氧化乙烯/聚笨 10. 如請求項1 段共聚物。 11. 如請求項1 之裝置， 之裝置， 其中該基板包含—聚碳酸酯/聚酯嵌 其中該基板包含一含有聚合物之鄰 109597-981210.doc 1327724 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 年月日修正替換頁 硝基二笨乙烯。 1--- 如請求項1之裝置，其中該基板包含鄰硝基二笨乙烯及 聚曱基丙稀酸曱酿。 如請求項1之裝置’其中該基板包含聚碳酸酯。 如請求項1之裝置，其中該微型全息圖大體為圓形。 如請求項1之裝置，其中該微型全息圖為扁形。 如請求項1之裝置’其中該基板係一具有—中心之光 碟’該等層中之至少一層朝著該光碟中心而螺旋，且該 等層中之至少一其它層自該光碟中心而螺旋。 如請求項1之裝置，其中該等層中之每一者皆具有一起 點及終點，且該荨起點中之至少一者大體上與該等終 點中之至少一者垂直對準。 如喷求項1之裝置，其進一步包含在該基板中之第二複 數個微型全息圖及循軌資訊之指示。 如请求項18之裝置，其中該資料指示及該第二複數個微 型全息圖各具有一軸，且該資料指示微型全息圖之該軸 不同於該第二複數個微型全息圖之該軸。 如凊求項19之裝置，其中一與該第二複數個微型全息圖 中一給定者的軸相關聯之角可指示其在該基板中之位 置。 一種用以儲存資料之方法，其包含： 提供一具有複數個體積之塑料基板，其中該複數個體 積沿複數個垂直堆棧、橫向延伸之層中的軌道而配置；及 使用對於實質上單一波長光學能量之單一曝光，而在 109597-981210.doc 1327724 (9m正替換頁 該基板中形成複數個微型全息圖； 其中，該等微型全息圖之每一者大體上包含於該等體 積中之一對應體積中，且一微型全息圖於該等體積中之 每一者中的存在或不存在可指示該資料之一對應部分。 22. 如請求項21之方法，其中該等微型全息圖係依據該資料 而選擇性地形成。 23. 如請求項21之方法，其進一步包含依據該資料而選擇性 地擦除該等微型全息圖中之所選出之微型全息圖。 24. 如請求項21之方法，其中該形成包含干涉兩個逆傳播光 束。 25. 如請求項24之方法，其進一步包含聚焦該等光束中之一 者0 26. 如請求項25之方法，其中該等光束中之一者係發散的。 27. 如請求項25之方法，其進一步包含反射該等光束中之一 者以k供該等光束之另·一光束。 28. 如凊求項24之方法，其進一步包含依據該資料而選擇性 地模糊該等光束中之至少一者。 29.如請求項21之方法，其進一步包含形成第二複數個具有 一與該複數個全息圖之反射方向不同之反射方向的全息 圖。 3 0.如請求項29之方法，其中該第二複數個全息圖界定該等 軌道。 31.如請求項21之方法，其進一步包含以一給定間隔形成第 二複數個微型全息圖，其中該間隔指示其在該基板内之 109597-981210.doc 1327724 WWW 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 位置。 如請求項21之方法，其進一步包含形成第二複數個微型 全息圖’其中該第二複數個微型全息圖中之至少一者與 該複數個微型全息圖中之至少一者共同位於該等體積中 之一共同體積中。 如請求項21之方法，其進一步包含經由一第二塑料基板 泛光照射該等微型全息圖。 如請求項33之方法，其中該照射於該第二塑料基板中引 致折射率改變之—圖案。 如請求項34之方法，其進一步包含經由一第三塑料基板 泛光照射該第二塑料基板。 如請求項35之方法，其中該經由一第三塑料基板照射該 第二塑料基板將該複數個微型全息圖複製於該第三基板 中〇 如請求項36之方法，其中該泛光照射使用雷射束。 如請求項37之方法，其中該等雷射束具有一對應於該等 微型全息圖之中心波長。 如請求項38之方法，其中該中心波長大約為532 nm。 一種資料儲存裝置，包含： 一塑料基板’其具有複數個沿複數個垂直堆棧、橫向 延伸之層中之軌道而配置的體積； 複數個微型全息圖，每一微型全息圖係包含於該等體 積當中之一對應體積中； 其中’該等體積當中每一體積内之一微型全息圖之存 109597-981210.doc 1327724 (¾1¾1¾修正替換頁 在或不存在係指示所儲存資料之一對應部分， 其中該基板係包含—熱塑性塑料，該熱塑性塑料具有 —非線性臨限函數特徵。 41 ‘ 一種儲存資料之方法，包含： 提t、塑料基板，其具有複數個沿複數個垂直堆棧、 •i'向延伸之層中之軌道而配置的體積；及 於該基板内形成複數個微型全息圖， 其中該等微型全息圖當中之每一者實質上係包含於該 等體積中之一對應體積中，以及該等體積當中每一體積 内之一微型全息圖之存在或不存在係指示該資料之一對 應部分； 該方法進一步包含經由一第二塑料基板來泛光照射該 等微型全息圖’其中該照射係於該第二塑料基板中引致 折射率改變之一圖案， 該方法進一步包含經由一第三塑料基板來泛光照射該 第二塑料基板。 109597-981210.doc 1327724 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1)圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 100 組態 110 光束 115 透鏡 120 光束 125 透鏡 130 記錄媒體 140 體積 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 109597-990309.doc
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