TWI529707B - 將資料記錄在一全像碟片中之方法、用於將微型全像圖記錄在一全像碟片上之系統及用於預先格式化一全像碟片之系統 - Google Patents

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Description

將資料記錄在一全像碟片中之方法、用於將微型全像圖記錄在一全像碟片上之系統及用於預先格式化一全像碟片之系統
本發明技術大體上係關於按位元全像資料儲存技術。更具體言之，該等技術係關於用於在全像碟片中平行複製之方法及系統。
隨著計算能力已進階，計算技術已進入新應用領域，諸如用戶視訊、資料歸檔、文件儲存、成像及電影製作。此等應用已繼續推動開發具有增大的儲存容量及增大的資料速率之資料儲存技術。
資料儲存技術開發之一實例可係光學儲存系統之儲存容量漸進地變高。例如，在早期1980年開發的光碟片具有約650百萬位元(MB)至700 MB之一資料容量或約74分鐘至80分鐘之一雙通道音訊節目。相比之下，在早期1990年開發的數位多功能光碟片(DVD)格式具有約4.7十億位元(GB)(單層)或8.5 GB(雙層)之一容量。此外，已開發出甚至更高容量的儲存技術以滿足日益增長的需求，諸如對更高解析度視訊格式之需求。例如，高容量記錄格式(諸如Blu-ray DiscTM格式)可在一單層碟片中保存約25 GB容量或可在一雙層碟片中保存50 GB容量。隨著計算技術繼續開發，可想要具甚至更高容量之儲存媒體。例如，全像儲存系統及微型全像儲存系統係可在儲存工業中達成增大的容量需求之其他開發中的儲存技術。
全像儲存係依全像圖形式之資料儲存，全像圖係藉由使兩個光束在一光敏儲存媒體中交叉所產生的三維干涉圖案之影像。已追求基於頁面之全像技術及按位元全像技術兩者。在基於頁面之全像資料儲存中，在儲存媒體之體積範圍內使含有數位編碼資料(例如，複數個位元)之一信號束疊加在一參考束上，此導致在該體積範圍內調變該媒體之折射率之一化學反應。因此，各位元大體上儲存為干涉圖案之一部分。在按位元全像術或微型全像資料儲存中，每一位元寫入為通常由兩個逆傳播聚焦記錄束所產生的一微型全像圖，或Bragg(布拉格)反射光柵。接著，藉由使用一讀取束而擷取資料以反射出該微型全像圖以重建記錄束。
按位元全像系統可使能記錄緊密隔開且層聚焦的微型全像圖，因此提供比先前光學系統高得多的儲存容量。然而，按位元全像系統之頻寬可受限於一單一通信通道之傳送速率及全像儲存碟片之旋轉速度。例如，在一Blu-rayTM系統中依12倍BD速率之一典型碟片旋轉速度可導致依近似每秒430百萬位元之一單一通道傳送。依此傳送速率，碟片中每一資料層之記錄時間係近似500秒。用於增大按位元微型全像系統之傳送速率之技術可係有利的。
本發明技術之一實施例提供一種將資料記錄在一全像碟片中之方法。該方法包含：自一第一組光學組件朝向該全像碟片之一第一側發射複數個信號束；自一第二組光學組件朝向該全像碟片之一第二側發射複數個參考束；及判定複數個信號束點是否對準該全像碟片之一目標層中之複數個目標資料軌。該方法進一步包含：判定該複數個參考束中之各參考束是否實質上與該複數個信號束中之一對應信號束重疊以在記錄該全像碟片期間形成複數個照明點及當判定該複數個照明點不對準該複數個目標資料軌時調整該第一組光學組件及該第二組光學組件之一或多者。
另一實施例提供一種用於將微型全像圖記錄在一全像碟片上之系統。該系統包含兩個光學系統。第一光學系統經組態以使複數個信號束聚焦於來自該全像碟片之一第一側之複數個目標資料層中。該第一光學系統亦耦合至一第一組伺服機械裝置，該第一組伺服機械裝置經組態以致動該第一光學系統中之一第一組光學組件以使該複數個信號束之各者對準複數個目標資料軌之一各自軌。第二光學系統經組態以自該全像碟片之一第二(相對)側朝向該目標資料層透射複數個參考束。該第二光學系統包括一第二組光學組件，該第二組光學組件經組態以被致動以使該複數個參考束之各者對準該複數個信號束之一各自信號束，以在該一或多個目標資料層中之該複數個目標資料軌之一各自軌中形成干涉圖案。
另一實施例提供一種用於預先格式化一全像碟片之系統。該系統包含一第一光學頭，該第一光學頭經組態以將複數個信號束照射至該全像碟片中之複數個資料軌且經組態以將一循軌束照射至該全像碟片中之一參考層中之一目標凹軌，其中該目標凹軌對應於該複數個資料軌。該系統亦包含一第二光學頭，該第二光學頭經組態以將複數個參考束照射至該複數個資料軌，使得該複數個信號束及該複數個參考束干涉一資料層以形成包括複數個照明點之一干涉圖案。該系統包含一循軌偵測器，該循軌偵測器經組態以偵測自該全像碟片之該循軌束之一反射且經組態以當該循軌束之該反射指示該循軌束不聚焦於該目標凹軌中時產生一第一組誤差信號。該系統亦包含一第二組偵測器，該第二組偵測器經組態以偵測該複數個信號束之一透射或該複數個參考束之一透射之一或多者且經組態以當該複數個參考束不對準該複數個信號束之各自信號束時產生一第二組誤差信號。此外，該系統包含一或多個伺服機械裝置，該一或多個伺服機械裝置耦合至該第一光學頭及該第二光學頭且經組態以自該循軌偵測器及該第二組偵測器之一或多者接收該等誤差信號且經組態以回應於該等誤差信號而致動該第一光學頭及該第二光學頭之一或多者中之光學組件。
當參考隨附圖式讀取下文詳細描述時將變得能更佳地瞭解本發明之此等特徵、態樣及優點以及其他特徵、態樣及優點，其中貫穿圖式相似字元表示相似部件。
下文將描述本發明技術之一或多項實施例。試圖提供此等實施例之一簡明描述，因而在說明書中並未描述一實際實施方案之所有特徵。應明白在任何此實際實施方案之開發中(如在任何工程或設計專案中)，作出眾多實施方案特定決策以達成自一實施方案至另一實施方案可有改變之開發者之特定目標(諸如遵守系統相關及商業相關限制)。此外，應明白此一開發努力可係複雜的及耗時的，然而對受益於本揭示內容之一般技術者而言將係設計、製造及製作之一常規任務。
按位元全像資料儲存系統通常涉及藉由將兩個重疊及干涉束發射至一記錄媒體內(例如，一全像碟片)而記錄。藉由當由一聚焦束照明時作用為體積光反射體之顯微鏡大小局域化全像圖案(稱為微型全像圖)之存在或不存在而表示資料位元。例如，在圖1中圖解說明的全像碟片10表示可如何在該碟片10之一層中組織資料位元。大體上，該全像碟片10係一圓的、實質上呈平面的碟片，其具嵌入一透明塑膠膜中之一或多個資料儲存層。該等資料層可包含可反射光的在深度上實質上局域化之材料之任何數目個修改區域，諸如用於一按位元全像資料儲存之微型全像圖。在一些實施例中，該等資料層可嵌入全像可記錄材料中，該全像可記錄材料回應於照射在該碟片10上之光束之照明強度。例如，在不同實施例中，該碟片10之材料可係臨限值回應的或線性回應的。該等資料層在厚度上可近似0.05微米(μm)至5 μm之間，且可具有近似0.5 μm至250 μm之間的一間隔。
依微型全像圖形式之資料可大體上儲存於自碟片10之外邊緣至一內界限之資訊區域中之一循序螺旋形軌或若干循序螺旋形軌12，然而可使用同心圓形或螺旋形軌或者其他組態。該碟片上之資訊區域可進一步包括不同功能區域(諸如引入(lead-in)區域、使用者資料區域及引出(lead-out)區域)，如將在圖8中進一步描述。一主軸孔14可經調整大小以嚙合一全像系統中之一主軸，使得該碟片10可經旋轉用於資料記錄及/或讀取。可由一回饋系統控制主軸旋轉以在記錄及/或讀取程序期間維持一恆定線速度或一恆定角速度。此外，可藉由一平移台或滑軌而使碟片主軸、記錄光學器件及/或讀取光學器件在該碟片之一徑向方向上移動，以允許光學系統跨該碟片之整個半徑而記錄或讀取。
在圖2A之方塊圖中提供將微型全像圖記錄至一全像碟片10之一大體系統。全像系統16包含一光源18，該光源18可分成一信號束20及一參考束22。如將討論，在一些實施例中，該光源18(其可係一單一光源或多個單模偏光光源)可發射多個幾乎平行光束以記錄在一碟片10之平行軌12上。多個源束亦可分成多個信號束20及多個參考束22。可根據待記錄在該碟片10上之資料而調變(方塊24)該等信號束20。在一些實施例中，一處理器40可控制該等信號束20之調變(方塊24)。經調變之信號束26可行進穿過一光學及伺服機械系統28，該光學及伺服機械系統28可包含多種光學及伺服機械裝置，該光學及伺服機械系統28經組態以使聚焦信號束30聚焦於該碟片10之一特定部位處。例如，該光學及伺服機械系統28可使該等聚焦信號束30聚焦至該碟片10中之一特定資料層或資料軌12。
參考束22亦可行進穿過一光學及伺服機械系統32包含多種光學及伺服機械裝置，該光學及伺服機械系統32經設計以使聚焦參考束34聚焦至碟片10中之特定資料層或資料軌12，使得該等聚焦參考束34與聚焦信號束30重疊。微型全像圖可依由兩個重疊逆傳播聚焦雷射束30及34所形成的一干涉圖案之照明點之形式記錄在該全像碟片10中。在一些實施例中，可使用該等聚焦參考束34而自該碟片10擷取記錄的微型全像圖。可在用於信號偵測38之一偵測器處接收該等聚焦參考束34之反射(稱為資料反射36)。
多個微型全像圖之一串流可藉由將重疊逆傳播聚焦束維持至所要軌同時關於透過主軸孔14所定位的一主軸旋轉碟片10而記錄在該碟片10之一軌12上。大體上，維持逆傳播束之一特定重疊程度以確保微型全像圖精確地記錄在適當軌12及/或該全像碟片10之層中。可利用光學及伺服機械系統28及32以在一微型全像圖記錄程序期間動態地維持一所要重疊與碟片旋轉。
此等光學及伺服機械組件28及32可增加一終端使用者裝置用於記錄一全像碟片10之複雜度。本發明技術提供用於預先格式化及/或預先填入具微型全像圖之一全像碟片10使得可由一終端使用者裝置使用一單一束曝光來修改及/或拭除該碟片10之方法及系統。預先填入一全像碟片可係指在該全像碟片10之一製作程序期間預先記錄微型全像圖。在預先填入程序期間記錄的微型全像圖可表示碼、位址、循軌資料及/或其他輔助資訊。可使用一單一束(而非重疊逆傳播束)來實質上修改及/或拭除預先記錄的微型全像圖。因此，一終端使用者系統無需維持重疊逆傳播雷射束以將資料記錄至一預先填入的全像碟片中。確實，可使用運用一單面束或若干單面束之一終端使用者系統以藉由修改及/或拭除微型全像圖而將資料記錄在該預先填入的全像碟片上。
雖然用逆傳播束記錄微型全像圖以預先填入一全像碟片可降低一終端使用者裝置修改微型全像圖之複雜度，但是亦可根據本發明技術而改良預先填入該碟片之程序。如所討論，當預先填入該全像碟片10時，該碟片10係在全像系統中旋轉使得指向該碟片10之重疊逆傳播束可將微型全像圖記錄在一選擇軌12及/或該碟片10之層上。該碟片10之旋轉速度(其部分受限於碟片材料之機械強度)限制可記錄微型全像圖之速度(稱為傳送速率)。例如，一Blu-ray DiscTM依12倍BD速率之一典型碟片旋轉速度可導致在一單一通道系統中近似每秒430百萬位元之一傳送速率。依此傳送速率，該碟片中每一資料層之記錄時間係近似500秒。
在一或多項實施例中，可使用平行微型全像圖記錄技術以增大傳送速率且減小一全像碟片10之記錄時間。例如，平行微型全像圖記錄可涉及使多個束指向一全像碟片10以照明該碟片10中之一個以上軌12。一束可係指實質上在相同方向上傳播通過相同光學元件組之一光集合，且可包含起源於不同光源之光。多個束亦可自一相反方向(即，逆傳播束)指向該碟片10之一個以上軌12，使得多個重疊逆傳播束可產生多個照明點之一干涉圖案，該多個照明點導致多個微型全像圖記錄在該碟片10之平行軌12中。此外，在一些實施例中，該等重疊束可干涉於一聚焦點，該聚焦點相對於資料層平面具有一相對小區域。可由非照明區域分開干涉圖案之聚焦照明點。藉由限制一資料層上之照明區域，記錄的微型全像圖之深度展開度(depth spread)可限於一所要大小及/或限於在一所要資料層上(例如，近似0.05 μm至5 μm之間)。
此外，如在圖2B中提供，複製系統之一或多項實施例涉及平行通道光源18之直接調變。例如，該平行通道光源18可耦合至一調變器24，該調變器24適於直接調變該平行通道光源18。該調變器24可受控於一處理器40且可調變該平行通道光源18，使得由該平行通道光源18所發射的經調變之信號束26包含待記錄在複製碟片10上之資訊。將關於圖8討論此實施例之進一步細節。
圖3A及圖3B中之示意圖比較平行記錄微型全像圖之兩種不同做法。在圖3A中，使用一單一束做法42之廣域照明包含使用一單一束44以照明一母版碟片46中之一相對廣的域(例如，跨越多個資料軌12)。該母版碟片46可含有待複製至複製碟片10上之資料，且用該單一束44跨越多個資料軌12可允許將資料同時複製在多個資料軌12上。來自該母版碟片46之經透射信號束48(或反射信號束，取決於不同系統設計)可經透射通過一光學成像系統50(在圖3A中表示為一透鏡)，該光學成像系統50可使該信號束48聚焦且使聚焦束52指向該複製碟片10。一單一廣域參考束54亦可指向該複製碟片10之相反側，使該聚焦信號束52及該參考束54可逆傳播且產生干涉以形成一全像圖圖案56。該複製碟片10可具有如藉由垂直線L0、L1及L2所表示的多個資料層76。
然而，單一束44及54之照明視域增大大體上導致複製碟片10中之記錄的全像圖之一深度展開度增大。增大的深度展開度特性可係指一全像圖之大小增大，該全像圖可跨過一較大厚度的碟片10(在該等單一束44及54之方向上)且可跨過一層以上。例如，雖然該等單一束44及54可皆指向層L1，但是通常用於此等基於頁面之廣域照明系統之線性材料可對廣照明域相對敏感，且相鄰層L0及L2之材料亦可受該等單一束44及54之影響。因此，全像圖記錄中之增大的深度展開度可限制或減小該全像碟片10之資料容量，此係因為記錄一全像圖案可需要一個以上資料層。
在多個平行束做法58中呈現本發明技術之一實施例。多個束做法58涉及用多個逆傳播束來照射一全像碟片10，而非如在單一束做法42中用一單一束來照明一相對廣的域。在一實施例中，多個信號束60指向一母版碟片46。各束可聚焦於一軌12上，且自該母版碟片46之透射62(或反射，取決於不同系統設計)可經透射通過一光學成像系統50(在圖3B中表示為一透鏡)，該光學成像系統50可使該等透射62成像至複製碟片10。
多個參考束66亦可指向碟片10之相反側。在一些實施例中，該等參考束66及信號束60可與一共同平行通道光源18(圖2A及圖2B)分離，且在一些實施例中，可自不同單模偏光光源透射該多個參考束66(且因此該多個信號束60)。在又其他實施例中，可調變該多個信號束及該多個參考束兩者。該等平行參考束66及信號束64可逆傳播且產生干涉以在該碟片10之一資料層(例如資料層L1)上形成一干涉圖案。該干涉圖案可包含由非照明區域分開的多個照明點(例如，各點可對應於平行於束通道之一對逆傳播束之干涉)。干涉點之各者可在該資料層L1上形成一微型全像圖68。因為僅相對於整個資料層平面之區域(而非單一束做法42中之一廣區域)而照明一資料層L1中之資料層平面之一小部分，所以照明圖案中之束點(微型全像圖68)之各者可相對地聚焦於一單一資料層L1中，此潛在地增大該碟片10之資料容量。
在一些實施例中，使多個平行束用於平行微型全像圖記錄可利用如在圖4中圖解說明的多個光學頭。光學頭70可發射一單一束，且一複製系統16(例如，圖2A)中之多個光學頭70可經配置以各將一束60照射在碟片10中之一資料軌12上，使得多個束60平行照明多個軌12。在一些實施例中，各光學頭可具有經組態以使束60聚焦於一軌12上之分開的光學器件。此外，一組額外光學頭可經組態以自一相反方向照射該碟片10，使得自各光學頭70所發射的平行束60逆傳播以干涉該碟片10之一層中之資料軌12。
在圖5中圖解說明的另一實施例中，使用多個平行束之平行微型全像圖記錄可利用一光學頭72，該光學頭72自一組光學器件平行透射多個光束60。在一實施例中，自一單一光學頭72之該多個信號束60可經透射通過適於透射一光束之一集束個別光纖，使得各束如其透射出該光學頭72外且透射至一碟片10之多個軌12上般離散。可藉由自該碟片10之相反側上之另一光學頭74透射逆傳播束66或藉由使多個束分離成多個信號束60及多個參考束66而達成逆傳播平行信號束60(如關於圖2A及圖2B所討論)。
用於將資料平行預先記錄及/或平行記錄在一全像碟片10上之技術涉及組態全像記錄系統，使得指向一資料層76之多個照明點之各者經對位以貫穿記錄程序預先格式化該碟片10上之一資料軌12。由於在一CD碟片中資料軌間距近似1.6 μm，對於一DVD近似0.74 μm，對於一Blu-ray DiscTM近似0.3 μm，所以可使用實質精度以控制跨多個資料軌12之多個照明點之精確度。
在一或多項實施例中，可使用聚焦及對準技術以用適當資料軌12及/或資料層76來維持照明點。在一些實施例中，如在圖6中圖解說明，各碟片10可包含一或多個參考層78，該一或多個參考層78具有對應於各層76中之資料軌12之位置之螺旋形凹軌。該等凹軌可進一步包括編碼特徵或調變標記，諸如固定頻率或調變擺動。此等編碼特徵或調變標記可提供位址資訊給資料軌或作用為用於判定碟片旋轉速度用於控制碟片主軸速度之標記。如在圖7中圖解說明，在一記錄程序期間，一循軌束86可連同著多個信號束84指向該碟片10。該多個信號束84及該多個逆傳播參考束92可經聚焦以沿著一資料聚焦平面88形成照明點68。例如，該資料聚焦平面88可係一或多個資料層76。該循軌束86可聚焦於對應於參考層78之一循軌聚焦平面90上。例如，在一些實施例中，該循軌束86可聚焦於該參考層78中之一目標凹軌上，該目標凹軌對應於藉由該多個信號束84及該多個逆傳播參考束92記錄的多個軌12之一中心資料軌12。在其他實施例中，該循軌束86亦可包含多個束，且可聚焦於該參考層78中之多個凹軌中，該多個凹軌對應於藉由該等信號束84及該等參考束92記錄的多個資料軌12。
用於用適當資料軌12及/或資料層76維持照明點之另一實施例可涉及包含編碼對準軌，如在圖8中圖解說明。在一些實施例中，複製碟片10可包含與各資料層76中之其他資料軌12平行的編碼對準軌94。可用資料及/或其他調變標記(諸如擺動)來編碼該等編碼對準軌94，該等其他調變標記識別環繞各編碼對準軌94之資料軌12。碟片10上之資訊區域可進一步包括一或多個功能區域，諸如引入區域、使用者資料區域及/或引出區域。例如，如在圖8中圖解說明，藉由虛線輪廓識別的引入區域93及引出區域95可包含用以在一初始化程序期間使信號束及參考束對準一目標資料層76中之多個目標資料軌12之特徵及資訊。例如，此等特徵可包含參考層78中之一或多個凹軌。一初始化程序可涉及使多個信號束84聚焦於該參考層78上且分析自該參考層78中之兩個或兩個以上目標凹軌反射或透射多個信號束84。
在一些實施例中，各編碼對準軌94可對應於該編碼對準軌94之任一側上之資料軌12。其他實施例可包含一資料層76內的資料軌12及編碼對準軌94之不同組態。例如，在多種實施例中，各對準軌94可對應於任一側上之兩個或兩個以上資料軌12或者一側上之一或多個資料軌12等。在又另一實施例中，對準軌94可係一調變資料軌。由於可使用各編碼對準軌94以識別一碟片10之各層76中之一或多個資料軌12，所以多個束之一者對準一編碼對準軌94可指示其他束對準對應於該編碼對準軌94之資料軌12。例如，一或多個束可跨多個軌(包含多個資料軌12及至少一編碼對準軌94)而照射在一資料層上。一偵測器可偵測一束對該編碼對準軌94之反射，且一束精確對準該編碼對準軌94可指示多個束精確對準對應於該編碼對準軌94之多個資料軌12。因此，包含編碼對準軌94之一碟片10之組態可使能在一複製程序期間循軌及/或對準束。
此外，在一些實施例中，如在圖9A中圖解說明，可根據記錄的相鄰資料軌12之間距而維持相鄰平行信號束與參考束之間的距離以在徑向方向上將多個照明點對位在多個目標資料軌12上。在一些實施例中，維持將多個照明點96對位在該多個目標資料軌12上可涉及調整該多個信號束與信號束之間的距離。在其他實施例中，如在圖9B中圖解說明，該多個信號束與參考束之間的距離可係固定的。若固定束具有大於資料軌12之間距之一距離，則該多個信號束及/或該多個參考束之一陣列可經調整角度以維持將照明點對位在該多個目標資料軌上。更具體言之，照明點陣列98之定向(例如，藉由多個照明點所形成的線)可相對於碟片之一徑向方向100形成一角度θ。此角度θ可隨著聚焦部位自碟片中心移動至碟片邊緣而變更，反之亦然。可透過調整光學及伺服系統而達成多個照明點之定向變更，以維持將該多個照明點對位在多個目標資料軌上，如下文將進一步討論。
聚焦及對準技術可包含致動及伺服機械技術。伺服機械技術可降低起因於碟片缺陷之微型全像圖記錄不精確度。如在圖10中圖解說明，全像碟片10可具有降低一微型全像圖記錄程序之精確度之數個缺陷。例如，該碟片10可具有一不均勻表面，使得該碟片10之表面可致使束不精確地照射該碟片10。
例如，若碟片10相對於一預期位置102而傾斜或若碟片10自身有缺陷，則亦可導致不精確。例如，碟片10可具有不平行的上表面與下表面，或碟片10可厚於一完美碟片10，使得當一碟片10安裝在一記錄系統中之一主軸上時，該碟片10或該碟片10之一層76之位置偏離一預期位置102。此外，該碟片10可相對於該預期位置102而翹曲，如藉由該碟片10之彎曲形狀所表示。此不精確定位或缺陷可導致微型全像圖記錄誤差。
例如，圖11提供一圖表104，該圖表104比較一碟片10之一資料層76及資料軌12之預期位置與實際位置。該圖表104之x軸及y軸分別提供碟片10上之照明區域之徑向距離及軸向距離(皆以微米為單位)。照明區域之徑向中心可在x=0μm處，同時預期碟片之上表面及下表面係自y=0μm至y=-1200μm。如在y=0μm處所表示，該碟片10之上表面108相對於該碟片10之上表面之預期位置106而傾斜。此傾斜可歸因於碟片缺陷，或歸因於該碟片10(圖1)相對於全像記錄系統之一傾斜。若不作出調整來補償該傾斜，則可在一資料聚焦平面88處形成不精確照明點。例如，箭頭110表示沿著該資料聚焦平面88之預期照明點。該等點可在離該碟片10之上表面106近似-600μm與-602μm範圍之間。歸因於該碟片10之傾斜，實際照明點112可軸向地及徑向地偏離預期照明點110，此可能導致在錯誤軌12或錯誤層中形成照明點(取決於碟片傾斜或缺陷之嚴重性)。在形成照明點中之此等偏離可導致不精確地預先格式化該碟片10或將微型全像圖不精確地預先記錄在該碟片10上。
為了降低預先記錄不精確度，一或多項實施例中之一全像儲存系統可採用使用伺服機械裝置之傾斜致動以補償碟片10之移動、不精確定位及/或缺陷。圖12係圖解說明一全像複製系統114之一實施例之一示意圖，該全像複製系統114用於使用多個逆傳播束84及92以記錄在多個資料軌12上之微型全像圖記錄。例如，此等致動可包含使多種光學組件軸向地、切線地及/或徑向地傾斜或者移動光學組件使之接近或遠離一碟片10。在一些實施例中，伺服機械組件可經組態以依最多5自由度而移動光學組件(例如，圍繞一軸向、切線及/或徑向軸平移及旋轉及/或傾斜)，且可 進一步經組態以依1自由度以上同時致動光學組件。在一或多項實施例中，光學組件之致動可係指一或多個光學組件(諸如一透鏡、一振鏡(galvo mirror)等)之一傾斜、一旋轉及/或一平移。
複製系統114可照射多個信號束84及多個逆傳播參考束92以在一全像碟片10上干涉且形成照明點。在該碟片10上形成的照明點可對應於寫入至該碟片10中之多個軌12之微型全像圖之位置。例如，在一實施例中，一光源可透射多個源束至調變電路116，該調變電路116可經組態以直接調變或間接調變該多個源束以產生待記錄至該碟片10上之多個信號束84。在其他實施例中，可藉由使源光透射通過一母版碟片上之調變標記或使源光從一母版碟片之調變標記反射出而產生多個信號束及/或多個參考束。在又其他實施例中，使用一空間光調變器以產生多個信號束及/或多個參考束。
在多個信號束84聚焦於碟片10中之一資料平面上之前，該多個信號束84可行進穿過一第一光學系統80。該第一光學系統80可包含光學組件(諸如透鏡或濾光器)，且亦可包含伺服機械組件，該等伺服機械組件經組態以控制該第一光學系統80中之多種光學組件之移動，使得經發射通過該第一光學系統80至一碟片10之多個源束86可經聚焦以在所要軌12上及在該碟片10之一所要資料平面中形成照明點(藉由干涉逆傳播束92)。
在一些實施例中，全像複製系統114可包含一循軌控制構件，該循軌控制構件用以補償當將微型全像圖記錄在多個資料軌12上時之傾斜。如所討論，一全像碟片10有時可在一複製程序期間擺動。此外，一全像碟片10可具有缺陷或不均勻性。一複製碟片10之移動、缺陷或不均勻性可導致該碟片10內的所要資料軌12上之照明點之未完全對準，如關於圖10所討論。如此，在一碟片10之一預先記錄或記錄程序期間，可採用涉及多種自由度之光學組件之動態致動以補償照明點與所要資料軌12之間的此等未完全對準。例如，將多個信號束84維持在各自目標資料軌12上可涉及相對於該碟片10而向後或向前移動第一光學系統80中之透鏡，或使透鏡在多個方向上傾斜，如藉由該第一光學系統80中之一傾斜透鏡之虛線輪廓所指示。
可藉由將一循軌束86與多個信號束84照射至碟片10而判定循軌誤差。取決於系統110之組態，該循軌束可自另一光源120發射，且可在照射該碟片10之前行進穿過多種光學元件(例如，偏光分束器)。如前文所討論，該循軌束86可在照射該碟片10之前對準該多個信號束84。雖然該多個信號束84可聚焦於對應於一資料層76(微型全像圖寫入於該資料層76中)之一聚焦平面88上，但是該循軌束86可聚焦於該碟片10中之一參考層78上，該參考層78包含對應於該碟片10中之資料軌12之位置之多個凹軌。例如，在一些實施例中，該循軌束86可經透射通過相同第一光學系統80且聚焦於該參考層78中之一目標凹軌上，該目標凹軌對應於藉由該多個信號束84及多個逆傳播參考束92記錄的該多個軌12之一中心軌。
可在一循軌偵測器118處接收來自參考層78之循軌束86之反射。若碟片10擺動或傾斜，則該循軌束86之焦點可偏離目標凹軌，此影響在該循軌偵測器118處偵測到的反射循軌束86之光強度。由於所要資料軌12上之多個信號束84之照明對準目標凹軌上之循軌束86之照明，所以循軌束86偏離目標凹軌可對應於多個信號束84偏離聚焦平面88(圖7)中之所要資料軌12。該循軌偵測器118可評估該循軌束86之反射強度以判定循軌誤差。例如，可比較該循軌束86之反射強度分佈與一臨限值強度或一先前偵測到的強度。
若循軌偵測器118判定一循軌誤差，則一循軌誤差信號可傳輸至第一光學系統80。基於該循軌誤差信號，該第一光學系統80可調整該光學系統80中之一或多個透鏡之傾斜度以補償該循軌誤差。例如，若碟片10係在一軸向方向上逆時針傾斜，則該第一光學系統80中之一透鏡亦可在一軸向方向上逆時針傾斜直至循軌束86再次照射在參考層78中之目標凹軌上為止。由於多個信號束如該循軌束86般行進穿過該第一光學系統80之相同光學組件組，所以亦可校正該多個信號束對所要資料軌12之循軌偏離。
全像複製系統114亦可包含一第二光學系統82，該第二光學系統82包含適於使多個參考束92聚焦於碟片10中之多種元件。如所討論，該多個參考束92可如多個信號束84般自一相反側照射在該複製碟片10上。該多個參考束92可經透射通過多種光學元件(諸如偏光分束器124及振鏡126)至該第二光學系統82上以照射在該碟片10上。該等束84及92可具有相似強度分佈且可產生多個照明點之一干涉圖案以將微型全像圖記錄在該碟片10之一資料層76中之多個軌12上。該第二光學系統82亦可包含伺服機械組件，該等伺服機械組件經組態以依多種自由度致動該第二光學系統82之組件(諸如透鏡、濾光器等)。例如，該第二光學系統82可調整組件以相對於該碟片10而向前或向後移動，或者軸向地順時針或逆時針傾斜以調整該多個參考束92與該碟片10之所要軌12之間的未完全對準。
在一些實施例中，第一光學系統80及/或第二光學系統82可回應於一回饋環路而移動。可在一或多個偵測器122處接收多個信號束84之透射，該一或多個偵測器122可分析經透射信號束84之強度以判定是否已發生一循軌誤差。可使用偵測器118及122以產生循軌、聚焦及/或傾斜誤差信號，可傳輸該等循軌、聚焦及/或傾斜誤差信號以致動該等光學系統80及82中之組件以補償此等誤差。在一實施例中，可自習知像散方法獲得聚焦誤差信號(FES)，且可自直接離開一象限偵測器122上之調變標記之軌12的一推挽循軌信號而獲得一循軌誤差信號。在一些實施例中，可基於該第一光學系統80而致動該第二光學系統82。例如，傳輸至該第一光學系統80之誤差信號及致動信號亦可傳輸至該第二光學系統82。在其他實施例中，該第一光學系統80及該第二光學系統82可共用共同伺服機械組件，使得可一起致動該第二光學系統82與該第一光學系統80。
在一些實施例中，可藉由利用如在圖13中展示的偵測器118而產生傾斜誤差信號，該偵測器118偵測由傾斜致使的光分佈變更。例如，偵測區域128可對應於自一資料層76之一區域(例如，一層76中之一或多個資料軌12)偵測到的光。不同指示字母A-D之各者可表示偵測到的光之一不同強度，且一特定強度圖案可指示傾斜。該偵測器118可分析偵測到的強度圖案且產生一傾斜伺服誤差。可使用傾斜誤差信號以調整第一光學系統80中之光學組件以補償偵測到的傾斜。
此外，可使用自一或多個偵測器122所產生的一或多個聚焦誤差信號(FES)以判定多個信號束或參考束與目標資料軌12之對準誤差。例如，如在圖14中圖解說明，偵測器122可包含一象限偵測器陣列，該象限偵測器陣列偵測多個信號束84之一透射及/或自碟片10之多個參考束92之一反射。象限偵測器134及136之各者可分別量測經透射束130或反射束132之一強度，且傳輸偵測到的束之束強度資訊至聚焦誤差產生器(FEG)138及140。在一實施例中，可偵測自一照射束陣列之不同束之反射之光強度以判定照射陣列區域之一傾斜度。例如，一第一束130(例如，多個信號束84之一者之一透射或反射)可在該象限偵測器134處被偵測到並透射至該FEG 138，該FEG 138產生一第一聚焦誤差信號並傳輸此信號至一比較器142。一第二束反射132可在該象限偵測器136處被偵測到並透射至該FEG 140，該FEG 140產生一第二聚焦誤差信號並傳輸此信號至該比較器142。該比較器142可比較該第一聚焦誤差信號及該第二聚焦誤差信號之各者以判定該碟片10之一傾斜度。例如，若該第一聚焦誤差信號係正的同時該第二聚焦誤差信號係負的，則比較器可判定該第一束130具有一相對高強度且該第二束132具有一相對低強度，此可指示該碟片10係傾斜的使得該第一束130照射的碟片位置相對於該第二束132照射的碟片位置而向前傾斜。該比較器142可基於此比較而產生一傾斜誤差信號144並傳輸該傾斜誤差信號至一傾斜控制器146。該傾斜誤差信號144可包含含碟片10之一評估傾斜度(可由碟片10之傾斜虛線輪廓表示)之資訊。作為回應，該傾斜控制器146可控制耦合至第一光學系統80及/或第二光學系統82之伺服機械組件且移動光學組件(例如，透鏡、濾光器等)使之相對於該碟片10而傾斜，如藉由該第一光學系統80及該第二光學系統82中之透鏡之傾斜虛線輪廓所表示。在一些實施例中，可使用該相同傾斜控制器146或一個以上不同傾斜控制器146及147以控制致動該第一光學系統80及該第二光學系統82中之多種光學組件。
在不同實施例中，可採用不同傾斜控制器以控制不同光學系統，包含將多個信號束84照射至碟片10之第一光學系統80。在一些實施例中，可採用一傾斜控制器以控制許多光學系統。例如，一傾斜控制器146可與該第一光學系統80及第二光學系統82兩者中之伺服機械裝置通信，使得可對準光學系統80及82兩者中之光學組件。在一些實施例中，可藉由組合自多個象限偵測器所產生的聚焦誤差信號而產生傾斜伺服誤差信號。例如，亦可使用一象限偵測器以偵測循軌束86之一強度。
在一些實施例中，可採用二維傾斜致動系統。例如，如在圖15中圖解說明，一偵測系統128可包含經配置以偵測在二維陣列中發射的反射束之多個象限偵測器134、136、148及150。二維反射束可經偵測以判定碟片10在二維上之傾斜。例如，除在圖14中討論徑向傾斜致動外，一或多項實施例亦可在象限偵測器148及150處偵測反射束。相比於象限偵測器134及136，該等象限偵測器148及150可量測自一不同方向(例如，緯度方向或經度方向)自碟片10之表面所反射的束。如此，該等象限偵測器148及150可偵測適於採用切線傾斜致動之資訊。該等象限偵測器148及150可分別傳輸反射束強度資訊至FEG 152及154，該等FEG 152及154各產生聚焦誤差信號並傳輸聚焦誤差信號至比較器156。基於接收的聚焦誤差信號之比較，該比較器156可產生一傾斜誤差信號並傳輸該傾斜誤差信號至切線傾斜控制器158。雖然在圖14中討論的徑向傾斜控制器146可控制經組態以控制光學組件在一徑向方向上之傾斜之伺服機械組件，但是該切線傾斜控制器158可控制經組態以控制光學組件在一切線方向上之傾斜之伺服機械組件。因此，若一碟片10係在一照射區域處相對於全像讀取及複製系統16而徑向地或切線地傾斜，則可使該系統16中之光學組件傾斜以補償該碟片10之傾斜。
雖然本文僅已闡釋及描述本發明之特定特徵，但是熟習此項技術者將想起許多修改及變更。因此，應瞭解隨附申請專利範圍意欲於涵蓋如落於本發明之真實精神內的所有此等修改及變更。
10．．．全像碟片/全像儲存系統
12．．．循序螺旋形軌
14．．．主軸孔
16．．．全像系統/複製系統/全像記錄及複製系統
18．．．平行通道光源
20．．．信號束
22．．．參考束
24．．．調變器
26．．．經調變之信號束
28．．．光學及伺服機械系統/光學及伺服機械組件
30．．．重疊逆傳播聚焦信號束
32．．．光學及伺服機械系統/光學及伺服機械組件
34．．．重疊逆傳播聚焦信號束
36．．．資料反射
38．．．信號反射
40．．．處理器
42．．．單一束做法
44．．．信號束
46．．．母版碟片
48．．．信號束
50．．．光學成像系統
52．．．聚焦信號束
54．．．單一廣域參考束/信號束
56．．．全像圖圖案
58．．．多個平行束做法
60．．．信號束
62．．．透射
64．．．信號束
66．．．平行參考束/逆傳播束
68．．．微型全像圖
70．．．光學頭
72．．．光學頭
74．．．另一光學頭
76．．．資料層
78．．．參考層
80．．．第一光學系統
82．．．第二光學系統
84．．．信號束/逆傳播束
86．．．循軌束/源束
88．．．資料聚焦平面
90．．．循軌聚焦平面
92．．．逆傳播參考束
93．．．引入區域
94．．．編碼對準軌
95．．．引出區域
96．．．照明點
98．．．照明點陣列
102．．．預期位置
106．．．碟片10之上表面之預期位置
108．．．碟片10之上表面
112．．．實際照明點
114．．．全像複製系統
116．．．調變電路
118．．．循軌偵測器
120．．．另一光源
122．．．偵測器
124．．．偏光分束器
126．．．振鏡
128．．．偵測區域/偵測系統
130．．．第一束
132．．．第二束反射
134．．．象限偵測器
136．．．象限偵測器
138．．．聚焦誤差產生器
140．．．聚焦誤差產生器
142．．．比較器
144．．．傾斜誤差信號
146．．．傾斜控制器
147．．．傾斜控制器
148．．．象限偵測器
150．．．象限偵測器
152．．．聚焦誤差產生器
154．．．聚焦誤差產生器
156．．．比較器
158．．．切線傾斜控制器
圖1圖解說明根據實施例之具有資料軌之一光學碟片；
圖2A及圖2B係根據實施例之微型全像複製系統之方塊圖；
圖3A及圖3B各圖解說明一示意圖，該示意圖用以比較根據實施例之一單一束複製技術與一多個平行束複製技術；
圖4係根據實施例之在一全像碟片之多個軌上之一多頭系統記錄之一示意圖；
圖5係根據實施例之一單一頭透射多個束以平行記錄在一全像碟片之多個軌上之一示意圖；
圖6係表示根據實施例之一全像碟片中之多個資料層、多個資料軌及一參考層之一示意圖；
圖7係根據實施例之進入一全像碟片之多個信號束、多個逆傳播參考束及一循軌束之示意側視圖；
圖8圖解說明根據實施例之一全像碟片中之平行資料軌與一編碼標記軌之徑向圖；
圖9A及圖9B圖解說明根據實施例之一全像碟片中之資料軌及照明點陣列之徑向圖；
圖10係根據實施例之可補償若干種類型的碟片缺陷之示意側視圖；
圖11係表示根據實施例之碟片傾斜對一全像碟片中形成的照明點之一影響之一圖表；
圖12係根據實施例之一全像記錄系統之一示意圖；
圖13係根據實施例之在一全像記錄系統中偵測到的一強度分佈之一圖；
圖14係根據實施例之一全像記錄系統中之一傾斜控制系統之一示意圖；及
圖15係表示根據實施例之可在一全像記錄系統中使用之徑向及切線傾斜致動之一示意圖。
10．．．全像碟片
12．．．循序螺旋形軌
14．．．主軸孔

Claims (29)

  1. 一種將資料平行按位元記錄在一全像碟片中之方法，該方法包括：自一第一組光學組件朝向該全像碟片之一第一側發射複數個信號束；自一第二組光學組件朝向該全像碟片之一第二側發射複數個逆傳播參考束；判定複數個信號束點是否對準該全像碟片之一目標層中之複數個目標資料軌；判定該複數個逆傳播參考束中之各逆傳播參考束是否實質上與該複數個信號束中之一對應信號束重疊以在記錄該全像碟片期間形成複數個照明點；當判定該複數個信號束之一或多者不對準該全像碟片之一目標層中之該複數個目標資料軌時藉由使一或多個透鏡在一切線方向或一徑向方向之一或多者上傾斜來調整該第一組光學組件之一或多者；當判定該複數個參考束之一或多者與該複數個信號束中之該對應信號束實質上不重疊時調整該第二組光學組件之一或多者以形成複數個照明點；及將複數個微型全像圖平行記錄至該全像碟片之一目標層中之該等目標資料軌中，其中判定各逆傳播參考束是否實質上與一對應信號束重疊以形成複數個照明點包括藉由使用多個象限偵測器之一陣列及複數個聚焦誤差產生器來分析通過該碟片之兩個或兩個以上經透射信號束 之強度分佈。
  2. 如請求項1之方法，其中該全像碟片具有包括一或多個參考凹軌之一參考層。
  3. 如請求項2之方法，該方法包括自該第一組光學組件發射一循軌束至該參考層中之一目標凹軌，其中該目標凹軌對應於該複數個目標資料軌。
  4. 如請求項2之方法，其中判定該複數個信號束點是否對準該複數個目標資料軌包括在一初始化程序期間使該複數個信號束聚焦於該全像碟片之該參考層上且分析自該全像碟片中之該參考層中之兩個或兩個以上目標凹軌所反射的該複數個信號束之一反射。
  5. 如請求項1之方法，其中判定各參考束是否實質上與一對應信號束重疊以形成複數個照明點包括分析通過該碟片之經透射信號束之兩者或兩者以上之強度分佈。
  6. 如請求項1之方法，該方法包括基於調整該第一組光學組件而調整該第二組光學組件。
  7. 如請求項1之方法，其中調整該第二組光學組件包括旋轉一光學元件以使該複數個信號束在一軸向方向、一徑向方向及一切線方向之一或多者上達成一位置變更。
  8. 如請求項1之方法，其中調整該第一組光學組件及該第二組光學組件之一或多者包括使一組透鏡在一軸向方向、一徑向方向及一切線方向中之一或多個方向上平移。
  9. 如請求項1之方法，其中調整該第一組光學組件包括旋 轉一光學組件以達成該複數個信號束之配置之定向旋轉。
  10. 一種用於將微型全像圖平行按位元記錄在一全像碟片上之系統，該系統包括：多個象限偵測器之一陣列；一第一光學系統，其經組態以使複數個信號束聚焦於來自該全像碟片之一第一側之一或多個目標資料層中之複數個目標資料軌中，其中該第一光學系統耦合至一第一組伺服機械裝置，該第一組伺服機械裝置經組態以致動該第一光學系統中之一第一組光學組件以使該複數個信號束之各者對準複數個目標資料軌之一各自軌；一第二光學系統，其經組態以自該全像碟片之一第二側朝向該目標資料層透射複數個逆傳播參考束，其中該第一側與該第二側相對，且其中該第二光學系統包括一第二組光學組件，該第二組光學組件經組態以被致動以使該複數個逆傳播參考束之各者對準該複數個信號束之一各自信號束，以在該一或多個目標資料層中之該複數個目標資料軌之一各自軌中形成一干涉圖案；及一處理器，其經組態以控制該第一光學系統及該第二光學系統以將複數個微型全像圖平行記錄至該全像碟片之一目標層中之該等目標資料軌中，以回應由多個聚焦誤差產生器所提供之資訊，該資訊藉由該等象限偵測器之該陣列傳送至該等聚焦誤差產生器。
  11. 如請求項10之系統，其中該第二光學系統包括一第二組 伺服機械裝置，且其中該第二組光學組件經組態以由該第二組伺服機械裝置來致動。
  12. 如請求項10之系統，其中該第一光學系統耦合至一第一組偵測器，該第一組偵測器經組態以接收一反射，該反射包括自該全像碟片之一參考層中之兩個或兩個以上凹軌之該複數個信號束之一反射，其中該第一組偵測器經組態以提供一誤差信號並傳達該誤差信號至該第一光學系統。
  13. 如請求項10之系統，其中該第二光學系統耦合至一第二組偵測器，該第二組偵測器經組態以接收該複數個信號束之一或多者之一透射或該複數個參考束之該一或多者之一透射，且其中該第二組偵測器經組態以提供誤差信號並傳達該等誤差信號至該第二光學系統。
  14. 如請求項10之系統，其中該第一光學系統經組態以藉由使該第一組光學組件中之一第一組透鏡在一徑向方向及一切線方向之一或多者上傾斜而致動該第一組透鏡。
  15. 如請求項10之系統，其中該第一光學系統及該第二光學系統之一或多者經組態以藉由使一光學元件在一徑向方向及一切線方向之一或多者上傾斜而致動該光學元件。
  16. 如請求項10之系統，其中該第一光學系統經組態以藉由沿著傳播該複數個信號束之一軸旋轉一光學元件而致動該光學元件。
  17. 如請求項10之系統，其中該第一光學系統經組態以使一循軌束聚焦於該全像碟片之一參考層中之一目標凹軌 中。
  18. 如請求項17之系統，其中該第一光學系統耦合至一第三偵測器，該第三偵測器經組態以自該參考層中之該目標凹軌接收該循軌束之一反射。
  19. 如請求項18之系統，其中該第三偵測器經組態以分析該循軌束之該反射且基於該反射分析而提供誤差信號給該第一光學系統。
  20. 如請求項19之系統，其中該第一光學系統經組態以回應於該等誤差信號而使該第一組光學組件中之該第一組透鏡在該軸向方向、該徑向方向或該切線方向之一或多者上平移。
  21. 一種用於預先格式化一全像碟片之系統，該系統包括：一第一光學頭，其經組態以將複數個信號束照射至該全像碟片中之複數個資料軌且經組態以將一循軌束照射至該全像碟片中之一參考層中之一目標凹軌，其中該目標凹軌對應於該複數個資料軌；一第二光學頭，其經組態以將複數個參考束照射至該複數個資料軌，使得該複數個信號束及該複數個參考束干涉一資料層以形成包括複數個照明點之一干涉圖案；一循軌偵測器，其經組態以偵測自該全像碟片之該循軌束之一反射且經組態以當該循軌束之該反射指示該循軌束不聚焦於該目標凹軌中時產生一第一組誤差信號；一第二組偵測器，其經組態以偵測該複數個信號束之一透射或該複數個參考束之一透射之一或多者且經組態 以當該複數個參考束不對準該複數個信號束之各自信號束時產生一第二組誤差信號；及一或多個伺服機械裝置，該一或多個伺服機械裝置耦合至該第一光學頭及該第二光學頭且經組態以自該循軌偵測器及該第二組偵測器之一或多者接收該等誤差信號並回應於該等誤差信號而致動該第一光學頭及該第二光學頭之一或多者中之光學組件。
  22. 如請求項21之系統，其中該一或多個伺服機械裝置經組態以回應於該等誤差信號而致動該第一光學頭及該第二光學頭之一或多者中之光學組件以補償在一記錄程序期間該全像碟片相對於該系統之一移動。
  23. 如請求項21之系統，其中該一或多個伺服機械裝置經組態以回應於該全像碟片之一缺陷而致動該第一光學頭及該第二光學頭之一或多者中之光學組件。
  24. 如請求項21之系統，其中致動該等光學組件包括該一或多個光學組件相對於該系統在一軸向方向、一切線方向或一徑向方向之一或多者上之一傾斜、一旋轉或一平移之一或多者。
  25. 如請求項21之系統，其中該第二組偵測器經組態以自該組聚焦誤差信號產生一或兩個差信號且經組態以使用該等差信號以在徑向方向或切線方向上產生傾斜伺服誤差信號。
  26. 如請求項21之系統，其中該循軌偵測器及該第二組偵測器之該一或多者經組態以產生指示該全像碟片之一旋轉 速度之一信號。
  27. 如請求項21之系統，該系統包括一伺服機械系統，該伺服機械系統經組態以依所要速度旋轉該全像碟片。
  28. 如請求項27之系統，其中該伺服機械系統經組態以相對於該第一光學頭、該第二光學頭、該循軌偵測器及該第二偵測器中之一或多者而移動該全像碟片。
  29. 如請求項27之系統，其中該伺服機械系統經組態以相對於該全像碟片而移動該第一光學頭、該第二光學頭、該循軌偵測器及該第二偵測器之一或多者。
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