專利名稱：全息存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全息存儲(chǔ)介質(zhì)，且更具體而言涉及具有改進(jìn)的飼服結(jié)構(gòu)的全息存儲(chǔ)介質(zhì)，該飼服結(jié)構(gòu)用于在徑向、軸向和切向的精確激光定位。
背景技術(shù)：
提高光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)容量的一種構(gòu)思是使用全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在此情形，全息存儲(chǔ)介質(zhì)的整個(gè)體積而不是像常規(guī)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)一樣僅一些層用于存儲(chǔ)信息。在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，通過記錄兩個(gè)相干激光束的疊加所產(chǎn)生的干涉圖案而存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中一束被空間光調(diào)制器所調(diào)制并攜帶將以數(shù)據(jù)頁的形式被記錄的信息。全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以在同一體積中存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)，例如通過改變兩束之間的角度或使用轉(zhuǎn)換多路復(fù)用等。
存儲(chǔ)在全息存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)對(duì)于聚焦、軌道和切向都需要非常高精度的飼服方案，從而能夠在穩(wěn)定位置寫或讀全息圖。對(duì)于全息盤，與DVD(數(shù)字可視光盤)類似的飼服形式可以用于飼服功能。例如，在Horimai等人的EP 1310952中公開了具有與DVD類似的基板作為全息盤介質(zhì)下面的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的概念。在此情形，飼服光束采用相同的物鏡聚焦在全息盤介質(zhì)上，作為全息光束即用于全息記錄或讀出的光束。當(dāng)全息和飼服束彼此相對(duì)固定時(shí)，飼服束可以充當(dāng)用于全息記錄的束的基準(zhǔn)。飼服束聚焦在引導(dǎo)結(jié)構(gòu)上，而全息束聚焦對(duì)于選擇的全息記錄工藝適當(dāng)聚焦。
對(duì)于DVD飼服形式，每個(gè)軌道具有0.74μm距離的兩個(gè)相鄰軌道。這種重復(fù)的溝槽和平臺(tái)的變化引起衍射效應(yīng)，該衍射效應(yīng)干擾讀和寫操作。此外，在將信息存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)頁時(shí)，全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的當(dāng)前光學(xué)設(shè)計(jì)需要從一個(gè)全息圖到下一個(gè)全息圖的至少10μm的最小距離。這意味著在全息盤的每次旋轉(zhuǎn)之后，不得不發(fā)生多個(gè)軌道的軌道跳越。這使得不能進(jìn)行真正的連續(xù)記錄并復(fù)雜化了全息圖的尋址。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有改進(jìn)的飼服結(jié)構(gòu)的全息存儲(chǔ)介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，上述目標(biāo)通過具有用于存儲(chǔ)全息圖的全息層和具有軌道結(jié)構(gòu)的飼服層的全息存儲(chǔ)介質(zhì)而實(shí)現(xiàn)，該軌道結(jié)構(gòu)用于關(guān)于全息記錄介質(zhì)定位讀和/或記錄全息圖的光束，其中軌道結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)或以上的軌道的組。
新的飼服層結(jié)構(gòu)支持并提高用于全息記錄的存儲(chǔ)介質(zhì)上的激光點(diǎn)的聚焦、軌道和切線定位。切線定位可以理解為在軌道方向的定位。軌道結(jié)構(gòu)通常是螺旋或同心的，但對(duì)于DVD形式不同的是使用軌道組。軌道組通過反射鏡區(qū)分離是有利的。一個(gè)軌道組包括兩個(gè)或以上軌道，優(yōu)選兩個(gè)或三個(gè)。軌道優(yōu)選包括通過平臺(tái)分開的溝槽或通過溝槽分開的平臺(tái)。兩個(gè)可能性之間的變化只意味著信號(hào)極性變化。一個(gè)軌道組與相鄰組之間的距離即軌道結(jié)構(gòu)的節(jié)距不是如DVD形式的一個(gè)軌道的寬度，而是根據(jù)全息介質(zhì)和將在全息存儲(chǔ)介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)的最終容量的需要而定義。有利的是，使節(jié)距適應(yīng)相鄰全息圖之間的距離。對(duì)于當(dāng)前的方法，此距離是約10μm。
飼服層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)由于每個(gè)軌道增加衍射效果而將飼服軌道數(shù)目減到最小和用已知軌道方法可靠尋軌(tracking)之間的平衡。飼服層結(jié)構(gòu)與全息存儲(chǔ)介質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)無關(guān)。
額外的飼服標(biāo)記和尋址配置用于允許在切向的可靠激光點(diǎn)定位。飼服標(biāo)記優(yōu)選定位在軌道組的中心平臺(tái)或溝槽中。尋址信息位于軌道組的中心平臺(tái)或溝槽中，或者位于軌道組的一個(gè)或多個(gè)外溝槽中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了克服與DVD飼服形式相關(guān)的問題，使用具有適當(dāng)軌道節(jié)距的螺旋軌道。該軌道節(jié)距優(yōu)選約10μm。雖然此方案對(duì)于一些已知尋軌方法是不適用的，例如微分推挽式(differential push-pull)尋軌、但實(shí)現(xiàn)了飼服層中的軌道的最小數(shù)目以及最小的干擾衍射效應(yīng)。在低旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，包含在軌道中的尋址信息和飼服標(biāo)記與尋軌誤差信號(hào)相比將不在高頻范圍。因此，尋軌誤差信號(hào)被此信息所疊加，這應(yīng)該被適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理所補(bǔ)償。此方案在飼服層設(shè)置在全息層上時(shí)尤其有利。
為了更好的理解，將參考附圖在后面的說明中詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這些示范性實(shí)施方式，且具體特點(diǎn)也可以方便地組合和/或改進(jìn)，而不脫離本發(fā)明的精神和范疇。


圖1示意性繪示了用在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中的全息拾取器；圖2繪示了具有轉(zhuǎn)換多路復(fù)用全息圖的全息存儲(chǔ)介質(zhì)；圖3示出了數(shù)字可視光盤的示意性剖面圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的全息存儲(chǔ)介質(zhì)的示意性3維圖；圖5繪示了全息存儲(chǔ)介質(zhì)的飼服軌道的三種不同類型；圖6示出了全息存儲(chǔ)介質(zhì)的飼服層的第一類型的俯視圖；圖7示出了全息存儲(chǔ)介質(zhì)的飼服層的第二類型的俯視圖；以及圖8示出了全息存儲(chǔ)介質(zhì)的飼服層的第三類型的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，通過記錄由兩束相干激光束的疊加所產(chǎn)生的干涉圖案而存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。用在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中的全息拾取器1的示意性裝置在圖1中示出。相干光源例如激光二極管2發(fā)射激光束3，該激光束3被校準(zhǔn)透鏡4校準(zhǔn)。隨后激光束3被分為兩個(gè)單獨(dú)的光束7、8。在示例中，激光束3的分割通過使用第一分束器5而實(shí)現(xiàn)。然而，使用為此目的的其他光學(xué)元件也是可能的?？臻g光調(diào)制器(SLM)6調(diào)制兩束光之一，所謂的“目標(biāo)束”7，從而印上2維數(shù)據(jù)圖像。目標(biāo)束7和另外的束，所謂的“基準(zhǔn)束”8，通過物鏡9聚焦在例如全息盤的全息存儲(chǔ)介質(zhì)10中。在目標(biāo)束7與參考束8的交點(diǎn)，產(chǎn)生干涉圖像，此干涉圖像記錄在全息存儲(chǔ)介質(zhì)10的光敏層中。
通過僅用參考束8照射記錄的全息圖而從全息存儲(chǔ)介質(zhì)10恢復(fù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。參考束8被全息結(jié)構(gòu)衍射并產(chǎn)生原始目標(biāo)束7的副本，即再現(xiàn)的目標(biāo)束11。此再現(xiàn)的目標(biāo)束11通過物鏡9被校準(zhǔn)并通過第二分束器12被引導(dǎo)到例如CCD陣列的2維陣列探測(cè)器13上。陣列探測(cè)器13允許再現(xiàn)記錄的數(shù)據(jù)。
為了簡化目標(biāo)束7和參考束8關(guān)于全息存儲(chǔ)介質(zhì)10的定位，全息存儲(chǔ)介質(zhì)10設(shè)置有飼服層。全息拾取器1包括用于產(chǎn)生飼服光束15的另一光源14。飼服光束15通過另一校準(zhǔn)透鏡16校準(zhǔn)并通過第三分束器18耦合到目標(biāo)束7和參考束8的光束路徑中。然后飼服光束15通過物鏡9聚焦在飼服層上。被飼服層反射的光束被物鏡9再次校準(zhǔn)并被第三分束器18和第四分束器19朝探測(cè)器21引導(dǎo)。透鏡20將反射的光束聚焦到探測(cè)器21上。飼服光束15有利地具有與目標(biāo)束7和參考束8不同的波長。在此情形，波長選擇分束器可以用作第三分束器18。優(yōu)選地，另外，飼服光束15是線偏振光束，其允許第四分束器19作為偏振選擇分束器。然后飼服光束15的路徑包括用于將反射的飼服光束15的偏振方向關(guān)于由光源14發(fā)射的飼服光束15旋轉(zhuǎn)90度的四分之一波片板17。
如上所述，飼服光束15聚焦在全息存儲(chǔ)介質(zhì)10上，相同的物鏡9作為用于全息記錄的光束7、8。由于全息光束7、8和飼服光束15彼此相對(duì)固定，飼服光束15充當(dāng)用于全息記錄的光束7、8的基準(zhǔn)。由于它們的不同波長和它們不同的校準(zhǔn)，全息光束7、8和飼服光束15具有不同焦距。
在圖2中，示出了全息存儲(chǔ)介質(zhì)10的俯視圖。全息存儲(chǔ)介質(zhì)10具有軌道結(jié)構(gòu)40。使用轉(zhuǎn)換多路復(fù)用，將交疊全息圖22記錄在全息存儲(chǔ)介質(zhì)10上。如從圖中可以理解的，軌道結(jié)構(gòu)40優(yōu)選使得能進(jìn)行徑向、軸向和切向的位置控制。全息光束7、8關(guān)于全息存儲(chǔ)介質(zhì)10的位置的軸向和徑向調(diào)節(jié)通過致動(dòng)器(未顯示)實(shí)現(xiàn)，因此移動(dòng)物鏡9。至于切向調(diào)節(jié)，可以使用精確的主軸馬達(dá)，例如步進(jìn)馬達(dá)或壓電馬達(dá)，或者任何其他類型的機(jī)械概念的馬達(dá)來在切向移動(dòng)全息存儲(chǔ)介質(zhì)10或全息光束7、8。
為了飼服功能，常使用DVD的標(biāo)準(zhǔn)軌道形式。DVD 30的層結(jié)構(gòu)在圖3中示意性地示出。蓋層31位于DVD層32上方。DVD層32具有帶溝槽G和平臺(tái)L的軌道結(jié)構(gòu)33。為了DVD的回放，用物鏡35將具有635nm與650nm之間波長的激光束34聚焦在軌道上。物鏡35在徑向和軸向是可移動(dòng)的，如箭頭所示。切向定位是不可能的。每個(gè)軌道具有0.74μm距離的在兩個(gè)方向取向的相鄰軌道。
根據(jù)本發(fā)明的全息存儲(chǔ)介質(zhì)10的示意性3維圖在圖4中示出。全息存儲(chǔ)介質(zhì)10具有全息層42和飼服層44。飼服光束15通過物鏡9聚焦在飼服層44的軌道結(jié)構(gòu)(引導(dǎo)結(jié)構(gòu))上，而全息光束7、8根據(jù)所選全息記錄工藝適當(dāng)聚焦在全息層42上。所有光束7、8、15具有基本上圓形的橫截面。飼服層44設(shè)置在基板45上方并通過中間層43與全息層42分開，中間層43對(duì)飼服光束15的波長是透明的。中間層43對(duì)于全息光束7、8是反射或透射的。在后者的情形，飼服層44需要對(duì)飼服光束15的波長和全息光束7、8的波長均反射。中間層43填充飼服層44的軌道結(jié)構(gòu)40以獲得平坦表面并增加全息層42與飼服層44之間的距離。位于全息層42上方的是用于保護(hù)全息層42的蓋層41。將飼服層設(shè)置在全息層42上方、以適當(dāng)?shù)闹虚g層43分開是可能的。然而，在此情形，由飼服層44引起的全息光束7、8的扭曲必須被補(bǔ)償，例如通過增加全息層42與飼服層44之間的距離，使得全息光束7、8在穿過飼服層44時(shí)具有相對(duì)大的直徑。飼服層44的軌道結(jié)構(gòu)40使用兩軌道的螺旋組，在此示例中是被平臺(tái)49分開的兩個(gè)溝槽48?？梢允褂密壍赖耐慕M。軌道結(jié)構(gòu)的節(jié)距適合相鄰全息圖之間的距離。位于兩相鄰軌道組之間的是鏡區(qū)47。軌道組的平臺(tái)49包括多個(gè)飼服標(biāo)記46。優(yōu)選軌道相深度不超過飼服光束15波長的π/4以獲得最佳的飼服信號(hào)。
在圖4的示例中，軌道結(jié)構(gòu)40使用兩軌道的螺旋組，即被平臺(tái)49分開的兩溝槽48。圖5繪示此結(jié)構(gòu)和另外兩個(gè)軌道結(jié)構(gòu)的詳細(xì)視圖。最簡單的軌道結(jié)構(gòu)在圖5a中示出。此軌道結(jié)構(gòu)40使用每轉(zhuǎn)比DVD形式具有大得多的傾斜角的單溝槽48，即更大的軌道節(jié)距。因此，大的鏡區(qū)47位于軌道之間。此軌道結(jié)構(gòu)40具有飼服層44中的溝槽48數(shù)目最小的優(yōu)點(diǎn)，這將衍射效應(yīng)減小到最小。然而，采用這樣的軌道結(jié)構(gòu)40，不能使用所有知道的尋軌技術(shù)。
圖5b)示出了與圖4的示例相同的軌道結(jié)構(gòu)40。軌道結(jié)構(gòu)40使用具有雙軌道即被平臺(tái)49分開的兩溝槽48的螺旋。此結(jié)構(gòu)對(duì)于衍射推挽尋軌是非常有用的，因?yàn)閷?duì)此尋軌方法，必須將側(cè)束調(diào)節(jié)到平臺(tái)49旁邊的溝槽48。圖5c)示出了使用三軌道即被兩平臺(tái)49分開的三溝槽48的類似的軌道結(jié)構(gòu)40。在兩種情形都可以使用所有已知的尋軌誤差產(chǎn)生方法。同時(shí)在相鄰軌道組之間獲得大的鏡區(qū)47。因此，衍射效應(yīng)在光學(xué)讀和寫性能上的影響被大大減小。多溝槽軌道結(jié)構(gòu)的再一優(yōu)點(diǎn)在全息存儲(chǔ)介質(zhì)10的非常低的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)變得明顯。在非常低的旋轉(zhuǎn)速度，尋址信息和飼服標(biāo)記46不再處于非常高的頻率范圍。在最壞的情況，產(chǎn)生的尋軌誤差信號(hào)被此信息疊加，且采用單溝槽軌道結(jié)構(gòu)不再保證穩(wěn)定的徑向定位。
在圖6到8中示出了使用具有不同類型的飼服層的尋址信息。在所有三幅圖中，中心束51和兩個(gè)側(cè)束52用于尋軌，如微分推挽尋軌或三束尋軌的情況，調(diào)節(jié)側(cè)束52以到擊中中心平臺(tái)49相鄰的溝槽48的中心或者被中心束51掃描的中心溝槽48。側(cè)束52和中心束51之間的距離的調(diào)節(jié)可以通過額外的光柵進(jìn)行。用該飼服形式可以采用其他尋軌方法。
在圖6中，使用雙軌道40，其中飼服標(biāo)記46和尋址信息50位于中心平臺(tái)49上。產(chǎn)生用于尋軌飼服的軌道誤差信號(hào)的側(cè)束52擊中平臺(tái)49旁邊的溝槽48。中心束51擊中中心平臺(tái)48。在此情形，飼服信號(hào)的產(chǎn)生不受飼服標(biāo)記46和尋址信息50的影響。
在圖7中，使用三軌道40，其中飼服標(biāo)記46和尋址信息50位于中心溝槽48中。側(cè)束52擊中外平臺(tái)49旁邊的溝槽48。中心束51擊中中心溝槽49。飼服信號(hào)的產(chǎn)生同樣不受飼服標(biāo)記46和尋址信息50的影響。
圖8示出了具有三軌道40的飼服層44，其中飼服標(biāo)記46位于中心溝槽48中，而尋址信息50位于外溝槽48之一或兩者中。在此情形，尋址信息被側(cè)束52之一或兩者讀取。
飼服標(biāo)記46和尋址信息50用于飼服光束15的切向定位，以及全息光束7、8相對(duì)于全息存儲(chǔ)介質(zhì)10的定位。切向定位是需要的，因?yàn)樵诿總€(gè)全息圖的讀和寫過程中，激光點(diǎn)必須處于全息存儲(chǔ)介質(zhì)10中的嚴(yán)格定義的位置。這意味著激光點(diǎn)必須在所有三個(gè)方向跟隨全息存儲(chǔ)介質(zhì)10上的飼服標(biāo)記46。使用特殊的信號(hào)處理，其傳送從尋址信息50和飼服標(biāo)記26產(chǎn)生的切向誤差信號(hào)。主軸馬達(dá)或在切向移動(dòng)激光點(diǎn)的系統(tǒng)使用此切向誤差信號(hào)來控制全息存儲(chǔ)內(nèi)置10上的激光點(diǎn)。
雖然參考全息存儲(chǔ)介質(zhì)描述了本發(fā)明，但其可以應(yīng)用于需要軸向、徑向和切向的極高精確度的其他類型的飼服定位系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，具有用于存儲(chǔ)全息圖的全息層(42)和具有軌道結(jié)構(gòu)(40)的伺服層(44)，該軌道結(jié)構(gòu)用于關(guān)于所述全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)定位讀取和/或記錄全息圖的定位光束(7、8)，其特征在于該軌道結(jié)構(gòu)(40)包括兩個(gè)或多個(gè)軌道(48、49)組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中所述兩個(gè)或多個(gè)軌道(48、49)組包括被平臺(tái)(49)分開的兩個(gè)或以上溝槽(48)、或者被溝槽(49)分開的兩個(gè)或以上的平臺(tái)(49)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中所述軌道結(jié)構(gòu)包括軌道(48、49)的螺旋或同心組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的一個(gè)所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中所述軌道(48、49)組的節(jié)距適合相鄰全息圖之間的距離。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中所述軌道(48、49)組被鏡區(qū)(47)分開。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中飼服標(biāo)記(46)位于軌道(48、49)組的中心軌道(48、49)中。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中尋址信息(50)位于軌道(48、49)組的軌道(48、49)中。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中尋址信息(50)位于所述軌道(48、49)組中的一個(gè)或多個(gè)外軌道(48、49)中。
9.一種全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，具有用于存儲(chǔ)全息圖的全息層(42)和具有軌道(48、49)的飼服層(44)，該軌道結(jié)構(gòu)用于關(guān)于全息記錄介質(zhì)(10)定位讀和/或記錄全息圖的光束(7、8)，其特征在于所述軌道(48、49)的節(jié)距適應(yīng)相鄰全息圖之間的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，其中所述飼服層(44)設(shè)置在所述全息層(42)上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，且更具體而言涉及一種具有改進(jìn)的飼服結(jié)構(gòu)的全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)，該飼服結(jié)構(gòu)用于在徑向、軸向和切向精確定位激光束。根據(jù)本發(fā)明，全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)包括用于存儲(chǔ)全息圖的全息層(42)和具有軌道結(jié)構(gòu)(40)的飼服層(44)，該軌道結(jié)構(gòu)用于關(guān)于全息存儲(chǔ)介質(zhì)(10)定位讀和/或記錄全息圖的光束(7、8)，其中軌道結(jié)構(gòu)(40)包括兩個(gè)或以上軌道(48，49)的組。
文檔編號(hào)G11B7/09GK101030393SQ20071000391
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者斯蒂芬·基梅爾曼, 克里斯托夫·鮑爾韋格, 尤維·雷?？?申請(qǐng)人:湯姆森特許公司