JPH04228113A - ディジタル情報を記憶する光記憶装置、光学的情報を読取る方法及び光学読み取り装置 - Google Patents
ディジタル情報を記憶する光記憶装置、光学的情報を読取る方法及び光学読み取り装置Info
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- JPH04228113A JPH04228113A JP3130513A JP13051391A JPH04228113A JP H04228113 A JPH04228113 A JP H04228113A JP 3130513 A JP3130513 A JP 3130513A JP 13051391 A JP13051391 A JP 13051391A JP H04228113 A JPH04228113 A JP H04228113A
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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
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
Landscapes
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学的にディジタル情報
を記憶することによりデータを記録する新規なシステム
に関するものである。
を記憶することによりデータを記録する新規なシステム
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディジタル情報の光記憶システムにおい
て、最大可能記憶密度は書き込み操作または読取り操作
の波長における回折作用によって制限される。レーザダ
イオードの形で市販されている光波長については、この
ような密度制限は例えば1平方マイクロメートルあたり
1ビットの領域にある。この限界を超えるとレーザ光線
は記録の成される材料の分子構造によって回折され、も
はや隣接要素ドットを識別することが不可能になる。
て、最大可能記憶密度は書き込み操作または読取り操作
の波長における回折作用によって制限される。レーザダ
イオードの形で市販されている光波長については、この
ような密度制限は例えば1平方マイクロメートルあたり
1ビットの領域にある。この限界を超えるとレーザ光線
は記録の成される材料の分子構造によって回折され、も
はや隣接要素ドットを識別することが不可能になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ディスク中に記憶され
得るディジタル情報の密度を高めるため、すなわちディ
スクの表面積を増大することなく記憶される情報量を増
大するため、または情報量を減少させることなくディス
クの表面積を減少させるため、相異なる波長と反応する
複数の感光層の堆積を使用する方法(重畳写真層など)
が既に提案されている。情報要素が各層に記憶され、各
層は他の層の記憶情報を読取るために使用される波長と
異なる特定の波長のレーザによってのみ読取ることがで
きる。各層の吸収ピークは情報の識別のために、相互に
明瞭に分離された波長でなければならない。また上方層
は下方層の感光する波長に対して透過性でなければなら
ない。従って、その問題点はスペクトル選択性、(書き
込に対する)感度、透過性および情報保持時間に関する
所要の特性を持つ材料をそれぞれの層について発見する
にある。
得るディジタル情報の密度を高めるため、すなわちディ
スクの表面積を増大することなく記憶される情報量を増
大するため、または情報量を減少させることなくディス
クの表面積を減少させるため、相異なる波長と反応する
複数の感光層の堆積を使用する方法(重畳写真層など)
が既に提案されている。情報要素が各層に記憶され、各
層は他の層の記憶情報を読取るために使用される波長と
異なる特定の波長のレーザによってのみ読取ることがで
きる。各層の吸収ピークは情報の識別のために、相互に
明瞭に分離された波長でなければならない。また上方層
は下方層の感光する波長に対して透過性でなければなら
ない。従って、その問題点はスペクトル選択性、(書き
込に対する)感度、透過性および情報保持時間に関する
所要の特性を持つ材料をそれぞれの層について発見する
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、単位表面積あ
たり記憶されるディジタル情報量が著しく増大される独
創的アプローチを提案する。このアプローチは層の重ね
合わと異なる原理を使用する。
たり記憶されるディジタル情報量が著しく増大される独
創的アプローチを提案する。このアプローチは層の重ね
合わと異なる原理を使用する。
【0005】このアプローチは回折光格子が内部に形成
される透明材料層を使用する。この層の各要素区域の中
に、数種の相異なる回折格子が混在する。ディジタル情
報は、特定の要素区域において特定の波長を回折する格
子の有無によって決定され、各格子は特定の波長におい
て電磁放射線を選択的に回折することができるが、他の
格子によって高度に回折される波長の放射線を殆どまた
は全く回折しない。用語「要素区域」とは、層の表面に
対して平行な縞を有する回折格子の形で1ビットのディ
ジタル情報を記憶するのにちょうど十分な横方向寸法区
域を意味する。従って、本発明は1ビットの情報を記憶
するに適した寸法の前記要素区域の中に、数ビットを記
憶することを提案するものと了解されたい。各ビットは
、前記区域の中において対応の波長の1つの回折格子の
有無によって決定される。これらの格子は相互に密接に
混在し、層の厚さに沿って配置されている。縞は層の表
面に対して本質的に平行である。
される透明材料層を使用する。この層の各要素区域の中
に、数種の相異なる回折格子が混在する。ディジタル情
報は、特定の要素区域において特定の波長を回折する格
子の有無によって決定され、各格子は特定の波長におい
て電磁放射線を選択的に回折することができるが、他の
格子によって高度に回折される波長の放射線を殆どまた
は全く回折しない。用語「要素区域」とは、層の表面に
対して平行な縞を有する回折格子の形で1ビットのディ
ジタル情報を記憶するのにちょうど十分な横方向寸法区
域を意味する。従って、本発明は1ビットの情報を記憶
するに適した寸法の前記要素区域の中に、数ビットを記
憶することを提案するものと了解されたい。各ビットは
、前記区域の中において対応の波長の1つの回折格子の
有無によって決定される。これらの格子は相互に密接に
混在し、層の厚さに沿って配置されている。縞は層の表
面に対して本質的に平行である。
【0006】前記の層は、好ましくは屈折指数の光誘導
変動を示す透明材料層である。数ビットの情報が層の同
一要素区域の中に書き込まれる。書き込みは、相異なる
ピッチの回折格子の有無の形をとり、それぞれのビット
は他のビットのピッチと異なる特定のピッチの格子に対
応する。
変動を示す透明材料層である。数ビットの情報が層の同
一要素区域の中に書き込まれる。書き込みは、相異なる
ピッチの回折格子の有無の形をとり、それぞれのビット
は他のビットのピッチと異なる特定のピッチの格子に対
応する。
【0007】標準的光記録システムにおいては、相異な
る情報ビットは位置的に相異なる要素区域の中に記憶さ
れなければならない。本発明は数個の相異なるビットが
同一位置に記録される独創的システムを提供する。相異
なるビットに対応する情報は、同一要素区域の相互に重
ね合わされた(混在)回折格子のピッチによって現され
る。
る情報ビットは位置的に相異なる要素区域の中に記憶さ
れなければならない。本発明は数個の相異なるビットが
同一位置に記録される独創的システムを提供する。相異
なるビットに対応する情報は、同一要素区域の相互に重
ね合わされた(混在)回折格子のピッチによって現され
る。
【0008】さらに、回折格子は垂直方向にすなわち層
の面に対して平行な縞をもって記録されるので、各要素
区域の横方向寸法が最小限に成され、従ってディジタル
情報の記憶密度が著しく増大される。
の面に対して平行な縞をもって記録されるので、各要素
区域の横方向寸法が最小限に成され、従ってディジタル
情報の記憶密度が著しく増大される。
【0009】数種の相異なる格子が同一区域の中に重ね
合わされ、またこの区域中に存在する重ね合わされた各
格子のピッチを知ることができれば、1つの要素区域の
中に単一のビットのみが記憶されるすべての標準的シス
テムと比較して記憶密度が増大されることは理解されよ
う。
合わされ、またこの区域中に存在する重ね合わされた各
格子のピッチを知ることができれば、1つの要素区域の
中に単一のビットのみが記憶されるすべての標準的シス
テムと比較して記憶密度が増大されることは理解されよ
う。
【0010】ところで、一定のピッチを有する回折格子
はこれを透過する一定の波長のみを非常に選択的に回折
する。従って各格子によって回折される波長が他の格子
によって回折される波長と全く相違する限り、同一点に
数個の回折が重ね合わされていても、適当波長のビーム
を使用することにより、特定ピッチの回折格子の有無を
検出することが可能である。
はこれを透過する一定の波長のみを非常に選択的に回折
する。従って各格子によって回折される波長が他の格子
によって回折される波長と全く相違する限り、同一点に
数個の回折が重ね合わされていても、適当波長のビーム
を使用することにより、特定ピッチの回折格子の有無を
検出することが可能である。
【0011】従って使用される記録媒体は、屈折率の光
誘導変動を示す材料の層である。すなわち、材料に対し
て局所的に加えられる光子エネルギーの作用のもとに局
所的に永久に変動する屈折率を有する材料層である。ま
た永久的屈折率変動がこの層の厚さ方向に層表面に対し
て平行な縞または薄層の形の回折格子図形によって記録
されるように、エネルギーが加えられる。
誘導変動を示す材料の層である。すなわち、材料に対し
て局所的に加えられる光子エネルギーの作用のもとに局
所的に永久に変動する屈折率を有する材料層である。ま
た永久的屈折率変動がこの層の厚さ方向に層表面に対し
て平行な縞または薄層の形の回折格子図形によって記録
されるように、エネルギーが加えられる。
【0012】前記層の小要素区域に対して垂直に層の厚
さ方向に集束されたレーザを使用して格子が記録される
。もっとも簡単なアプローチは、レーザビームをそれ自
体の反射面の反射ビームと結合してその結合区域中に干
渉を生じるにある(この干渉区域は記録層の厚さの中に
配置される)。ビームの結合は、レーザの波長に直接に
関連する幾何学的ピッチを持つ干渉格子を生じる(この
ピッチは波長を材料の屈折率の二倍で割ったものである
)。結合ビームの光エネルギーは、干渉格子が光エネル
ギーの分布に従ってすなわち干渉格子図形に従って層の
屈折指数の局所的変動を生じ得る程度に強く選定される
。このようにして、ホログラムの場合のようにレーザの
波長に関連する特定ピッチの光格子が、層の厚さ方向に
永久的に記録される。
さ方向に集束されたレーザを使用して格子が記録される
。もっとも簡単なアプローチは、レーザビームをそれ自
体の反射面の反射ビームと結合してその結合区域中に干
渉を生じるにある(この干渉区域は記録層の厚さの中に
配置される)。ビームの結合は、レーザの波長に直接に
関連する幾何学的ピッチを持つ干渉格子を生じる(この
ピッチは波長を材料の屈折率の二倍で割ったものである
)。結合ビームの光エネルギーは、干渉格子が光エネル
ギーの分布に従ってすなわち干渉格子図形に従って層の
屈折指数の局所的変動を生じ得る程度に強く選定される
。このようにして、ホログラムの場合のようにレーザの
波長に関連する特定ピッチの光格子が、層の厚さ方向に
永久的に記録される。
【0013】相異なる波長のレーザをもって操作を繰り
返せば、他のピッチの他の干渉格子が同一箇所に書き込
まれる。このようにして同一箇所に数格子が重ね合わさ
れる。これらの格子を区別するものは、厚さ方向におけ
るそれぞれピッチであるが、これらの格子は層の表面に
おける位置によって区別できない。これらの格子は層の
同一区域を占めるからである。
返せば、他のピッチの他の干渉格子が同一箇所に書き込
まれる。このようにして同一箇所に数格子が重ね合わさ
れる。これらの格子を区別するものは、厚さ方向におけ
るそれぞれピッチであるが、これらの格子は層の表面に
おける位置によって区別できない。これらの格子は層の
同一区域を占めるからである。
【0014】従って情報を読取るためには、特定の要素
区域に特定ピッチの格子が存在することが確認できなけ
ればならない。そのため本発明は書き込みレーザと同一
周波数の読取りレーザを使用する(調整可能レーザまた
は数種のレーザ)。読取りレーザが特定波長の書き込み
レーザによって材料層の中に書き込まれた回折格子上を
通過する際に、読取りビームが書き込みビームと同一波
長を有するならば、この読取りレーザの通過はビームの
回折全体を促進し、特に部分的逆方向回折を促進する。 逆に読取りレーザが格子の書き込みに使用されたレーザ
と異なる波長を有すれば、このレーザは回折されること
なく格子を通過する。このようにして回折の有無、従っ
て特定ピッチの格子の有無を確認することができる。一
般に選択性は高く、回折格子の空間周期数が高いほど高
くなる。
区域に特定ピッチの格子が存在することが確認できなけ
ればならない。そのため本発明は書き込みレーザと同一
周波数の読取りレーザを使用する(調整可能レーザまた
は数種のレーザ)。読取りレーザが特定波長の書き込み
レーザによって材料層の中に書き込まれた回折格子上を
通過する際に、読取りビームが書き込みビームと同一波
長を有するならば、この読取りレーザの通過はビームの
回折全体を促進し、特に部分的逆方向回折を促進する。 逆に読取りレーザが格子の書き込みに使用されたレーザ
と異なる波長を有すれば、このレーザは回折されること
なく格子を通過する。このようにして回折の有無、従っ
て特定ピッチの格子の有無を確認することができる。一
般に選択性は高く、回折格子の空間周期数が高いほど高
くなる。
【0015】従って本発明による光情報記憶ディスクは
、屈折指数の光誘導変動を示す材料層と、各要素情報記
憶区域において層の厚さ方向に混在する数個の回折格子
とを含む。
、屈折指数の光誘導変動を示す材料層と、各要素情報記
憶区域において層の厚さ方向に混在する数個の回折格子
とを含む。
【0016】本発明による読取り法は全体として下記の
段階を含む。
段階を含む。
【0017】−数種の可能周波数のうちの特定周波数を
有する読取りレーザを選定する段階と、−ディスクの表
面層の各要素区域において、この周波数に対して回折を
生じ他の周波数に対して回折を生じない物理的図形の有
無を検出する段階。各要素区域において層の厚さ方向に
、すなわち本質的に層表面に対して垂直方向に光屈折率
を周期的空間的に変動させることによって、回折図形が
構成される。
有する読取りレーザを選定する段階と、−ディスクの表
面層の各要素区域において、この周波数に対して回折を
生じ他の周波数に対して回折を生じない物理的図形の有
無を検出する段階。各要素区域において層の厚さ方向に
、すなわち本質的に層表面に対して垂直方向に光屈折率
を周期的空間的に変動させることによって、回折図形が
構成される。
【0018】本発明による方法は、
−特定波長の読取りレーザを選定し、選定されたレーザ
に対応するピッチを有する格子を順次に隣接区域の中に
検出するだけのために、これらの区域を読取り、必要が
あれば読取り波長を変更する段階、 −あるいは次の区域に移行する前に各区域を数種の読取
り波長によって順次に読取る段階から成る。
に対応するピッチを有する格子を順次に隣接区域の中に
検出するだけのために、これらの区域を読取り、必要が
あれば読取り波長を変更する段階、 −あるいは次の区域に移行する前に各区域を数種の読取
り波長によって順次に読取る段階から成る。
【0019】また必要があれば、2層または2層以上の
光誘導屈折率変動を示す材料層をディスクに備え、これ
らの層は書き込みモードにおいて非常に相違する波長範
囲に対して感応しそれぞれ他の層の感光波長に対して透
過性の材料から成るように成された構造が考えられる。 この場合、各層の回折格子が重ね合わされる。このよう
にして、ディスクの同一表面区域において重ね合わされ
た情報密度をさらに増大することができる。また例えば
、画像情報要素と音響情報要素とを同一光ディスク上に
重ね合わせ、音響情報要素を下層に設定し、この音響情
報要素が画像情報要素より長い波長のレーザ、従って解
像度の低いレーザによって読取られるようにする方法が
考えられる。つぎに、これらの2つの情報要素を同時に
または殆ど同時に読取ることができる。各層について数
本の読取り「トラック」が重ね合わされる。これらの読
取り「トラック」は、それぞれ物理的位置によってでは
なく、それぞれを読取りレーザ波長によって相互に識別
される。
光誘導屈折率変動を示す材料層をディスクに備え、これ
らの層は書き込みモードにおいて非常に相違する波長範
囲に対して感応しそれぞれ他の層の感光波長に対して透
過性の材料から成るように成された構造が考えられる。 この場合、各層の回折格子が重ね合わされる。このよう
にして、ディスクの同一表面区域において重ね合わされ
た情報密度をさらに増大することができる。また例えば
、画像情報要素と音響情報要素とを同一光ディスク上に
重ね合わせ、音響情報要素を下層に設定し、この音響情
報要素が画像情報要素より長い波長のレーザ、従って解
像度の低いレーザによって読取られるようにする方法が
考えられる。つぎに、これらの2つの情報要素を同時に
または殆ど同時に読取ることができる。各層について数
本の読取り「トラック」が重ね合わされる。これらの読
取り「トラック」は、それぞれ物理的位置によってでは
なく、それぞれを読取りレーザ波長によって相互に識別
される。
【0020】
【実施例】以下、本発明を図1乃至図3について詳細に
説明する。
説明する。
【0021】図1は本発明の一般原理を示す。波長Lの
レーザビーム10が屈折率Nの材料から成る層の非常に
小さい表面区域14の上にレンズ12によって集束され
る。前記の屈折率は、光子エネルギーを層の中に局所的
に拡散させることによって局所的に変動させることがで
きる。
レーザビーム10が屈折率Nの材料から成る層の非常に
小さい表面区域14の上にレンズ12によって集束され
る。前記の屈折率は、光子エネルギーを層の中に局所的
に拡散させることによって局所的に変動させることがで
きる。
【0022】説明の便宜上、付図は実寸法で作図されて
いない。例えば、層の厚さは最低数十マイクロメートル
、または100〜200マイクロメートルとすることが
できる。区域14の表面積、すなわちレーザビームの集
束スポットの表面積は1平方マイクロメートルのオーダ
とする。また波長Lは1マイクロメートルまたはこれ以
下とする(可視波長)。集束手段12と層の表面積との
距離は数ミリメートルである。
いない。例えば、層の厚さは最低数十マイクロメートル
、または100〜200マイクロメートルとすることが
できる。区域14の表面積、すなわちレーザビームの集
束スポットの表面積は1平方マイクロメートルのオーダ
とする。また波長Lは1マイクロメートルまたはこれ以
下とする(可視波長)。集束手段12と層の表面積との
距離は数ミリメートルである。
【0023】従ってレーザビームは一種の円筒管に沿っ
て進み、この円筒管は層の厚さに等しい高さと、1平方
マイクロメートルのオーダの断面積とを有し、この断面
積は数個のバイナリ情報要素の記録されるディスク表面
の単位区域を成す。
て進み、この円筒管は層の厚さに等しい高さと、1平方
マイクロメートルのオーダの断面積とを有し、この断面
積は数個のバイナリ情報要素の記録されるディスク表面
の単位区域を成す。
【0024】この層は好ましくは平坦である(平坦な支
持ディスク上に配置される)ので、この表面をレーザビ
ームのもとに回転させることによって容易に走査するこ
とができる。
持ディスク上に配置される)ので、この表面をレーザビ
ームのもとに回転させることによって容易に走査するこ
とができる。
【0025】ディスク上に情報要素を書き込むために下
記の手順が使用される。反射面18(レーザ波長Lに対
して反射性面)の上に層を形成する。例えば、層をまず
透明ディスク上に配置し、つぎにこのディスクをひっく
り返して、このディスクとは別の支持体の反射面に層を
接触させる。このようにして、ディスクと反射面との分
離が必要な場合に、容易に分離することができる。しか
し所望ならば他の任意公知の手段によって、層を直接に
反射性基板上に形成し、つぎにこの基板から分離して他
の基板上に配置することもできる。
記の手順が使用される。反射面18(レーザ波長Lに対
して反射性面)の上に層を形成する。例えば、層をまず
透明ディスク上に配置し、つぎにこのディスクをひっく
り返して、このディスクとは別の支持体の反射面に層を
接触させる。このようにして、ディスクと反射面との分
離が必要な場合に、容易に分離することができる。しか
し所望ならば他の任意公知の手段によって、層を直接に
反射性基板上に形成し、つぎにこの基板から分離して他
の基板上に配置することもできる。
【0026】レーザビームは層を透過し、反射面18に
おけるそれ自体の反射線と結合する。その結果、層その
ものの中でビーム波長と同一オーダの強さの干渉を生じ
る。これらの干渉は、光波理論において公知のように、
光エネルギーの極大値と極小値とに対応する。
おけるそれ自体の反射線と結合する。その結果、層その
ものの中でビーム波長と同一オーダの強さの干渉を生じ
る。これらの干渉は、光波理論において公知のように、
光エネルギーの極大値と極小値とに対応する。
【0027】層16は、レーザビームによって与えられ
たエネルギーが高いほどその屈折率が局所的に変動され
るように反応する。従って屈折率は干渉格子に対応する
干渉縞で変動される。干渉格子の極大値と極小値と同一
の縞に従って、屈折率の変動の極大値と極小値とが存在
する。これらの屈折率の変動は恒久的である。これらの
屈折率変動は図1において、屈折率変動N+dNの線シ
ステムによって表示されるが、実際には格子は簡単な平
行線システムよりは複雑である。
たエネルギーが高いほどその屈折率が局所的に変動され
るように反応する。従って屈折率は干渉格子に対応する
干渉縞で変動される。干渉格子の極大値と極小値と同一
の縞に従って、屈折率の変動の極大値と極小値とが存在
する。これらの屈折率の変動は恒久的である。これらの
屈折率変動は図1において、屈折率変動N+dNの線シ
ステムによって表示されるが、実際には格子は簡単な平
行線システムよりは複雑である。
【0028】この記録は層16の厚さにおける一種のホ
ログラムである。
ログラムである。
【0029】層16の適当材料は正確にはホログラム材
料である。適当な光重合体が、ブースによって”App
lied Optics” Vol.14, p.59
3,1957 に記載され、またモンロウ、スモザー、
クレブス、ミキッシュによって”SPIE Sympo
sium On Hybrid ImagingSys
tems” ロチェスター、ニューヨーク、1988
に記載されている。ニオブ酸リチウム LiNbO3
、ゲルマニウム酸ビスマス Bi12GeO20ま
たはケイ酸ビスマス Bi12SiO20などの材料
も適当である。
料である。適当な光重合体が、ブースによって”App
lied Optics” Vol.14, p.59
3,1957 に記載され、またモンロウ、スモザー、
クレブス、ミキッシュによって”SPIE Sympo
sium On Hybrid ImagingSys
tems” ロチェスター、ニューヨーク、1988
に記載されている。ニオブ酸リチウム LiNbO3
、ゲルマニウム酸ビスマス Bi12GeO20ま
たはケイ酸ビスマス Bi12SiO20などの材料
も適当である。
【0030】屈折率変動の大きさは高くない。その極大
値は例えば1%であるが、この大きさは下記に述べるよ
うに層の厚さがその中に干渉格子の多数の空間周期を収
容するのに十分である限り、読取り操作に必要な大きさ
よりはるかに大きい。
値は例えば1%であるが、この大きさは下記に述べるよ
うに層の厚さがその中に干渉格子の多数の空間周期を収
容するのに十分である限り、読取り操作に必要な大きさ
よりはるかに大きい。
【0031】実際には、この屈折率において1%変動を
生じるのに必要な値よりはるかに低い値のレーザビーム
エネルギーが加えられる。それどころか、干渉格子の極
大値が0.02%のオーダの局所的屈折率変動を生じる
ような全エネルギーが加えられる。
生じるのに必要な値よりはるかに低い値のレーザビーム
エネルギーが加えられる。それどころか、干渉格子の極
大値が0.02%のオーダの局所的屈折率変動を生じる
ような全エネルギーが加えられる。
【0032】このようにして層は干渉格子の単一記録に
よって飽和されない。逆に、同一箇所において、相異な
る波長のレーザによる他の格子の記録のための広いマー
ジンが残される。各格子について0.02%の極大屈折
率変動として、同一要素区域14の中に、数10または
約100の相異なる格子を記録しても層の飽和を生じな
い。
よって飽和されない。逆に、同一箇所において、相異な
る波長のレーザによる他の格子の記録のための広いマー
ジンが残される。各格子について0.02%の極大屈折
率変動として、同一要素区域14の中に、数10または
約100の相異なる格子を記録しても層の飽和を生じな
い。
【0033】簡単に言えば、屈折率の最大可能変動が初
期屈折率のX%とし、また同一箇所においてK格子が重
ねられるとすれば、各格子はそれぞれ大体にX/K%の
屈折率変動に対応する。
期屈折率のX%とし、また同一箇所においてK格子が重
ねられるとすれば、各格子はそれぞれ大体にX/K%の
屈折率変動に対応する。
【0034】従って図1に図示の情報書き込み操作は、
層16の表面の各点において相異なるレーザ波長をもっ
て繰り返される。下記において波長の選定法を説明する
。問題は読取り操作中の識別にある。
層16の表面の各点において相異なるレーザ波長をもっ
て繰り返される。下記において波長の選定法を説明する
。問題は読取り操作中の識別にある。
【0035】さらに説明すれば、光重合体の中に記録す
るために使用されるエネルギーは、0.02%の屈折率
変動を得るにはcm2 あたり100ミリジュールであ
る。このエネルギーは、1平方マイクロメートルに対し
て1ナノジュールに対応する。1ドットの記録時間は1
00ナノ秒とすれば、記録に必要なレーザ出力は100
ミリワットであり、光学システムの全体効率を考慮して
、この出力は50ミリワットまたは100ミリワットの
レーザで得られる。
るために使用されるエネルギーは、0.02%の屈折率
変動を得るにはcm2 あたり100ミリジュールであ
る。このエネルギーは、1平方マイクロメートルに対し
て1ナノジュールに対応する。1ドットの記録時間は1
00ナノ秒とすれば、記録に必要なレーザ出力は100
ミリワットであり、光学システムの全体効率を考慮して
、この出力は50ミリワットまたは100ミリワットの
レーザで得られる。
【0036】読取りのためには、層16を反射面18上
に配置することなく、透明または吸収性面上に配置する
ことが好ましい(絶対に必要ではないが)。いずれにせ
よ、読取りは必ずしも記録された層16そのものの上で
実施されない。記録された層からホログラフィー複写に
よって得られたディスクについて読取りを実施すること
ができる。レプリカは反射層を有しない。
に配置することなく、透明または吸収性面上に配置する
ことが好ましい(絶対に必要ではないが)。いずれにせ
よ、読取りは必ずしも記録された層16そのものの上で
実施されない。記録された層からホログラフィー複写に
よって得られたディスクについて読取りを実施すること
ができる。レプリカは反射層を有しない。
【0037】特定の位置に記録されたバイナリ情報要素
の読取りは、情報記録に使用されたレーザビームと同一
波長の、しかしこれより低いエネルギーのレーザビーム
をこの位置に集束するにある。ある箇所では記録が実施
されてホログラフィー型の干渉格子が材料の屈折率の変
動パタンの形で記録され、また他の箇所では記録が実施
されず、従って格子が存在せず、あるいは他の波長に対
応する格子が存在するので同一記録波長に対応する格子
が存在しない。
の読取りは、情報記録に使用されたレーザビームと同一
波長の、しかしこれより低いエネルギーのレーザビーム
をこの位置に集束するにある。ある箇所では記録が実施
されてホログラフィー型の干渉格子が材料の屈折率の変
動パタンの形で記録され、また他の箇所では記録が実施
されず、従って格子が存在せず、あるいは他の波長に対
応する格子が存在するので同一記録波長に対応する格子
が存在しない。
【0038】波長に対応する干渉縞が存在する場合、そ
のピッチが同一波長によって生じた干渉ピッチであるか
ら、レーザビームは高度に回折される。回折された光の
一部は後方に送られて(後方散乱)光検出器によって検
出される。
のピッチが同一波長によって生じた干渉ピッチであるか
ら、レーザビームは高度に回折される。回折された光の
一部は後方に送られて(後方散乱)光検出器によって検
出される。
【0039】この波長に対応する干渉縞が存在しない場
合、レーザビームは回折を生じることなくこの層を通過
し、光は後方散乱されない。同一点において記録された
他の波長に対応する干渉縞が存在しても前記と同様であ
って、レーザビームは回折することなくこれらの干渉縞
を通過し、光は後方散乱されない。
合、レーザビームは回折を生じることなくこの層を通過
し、光は後方散乱されない。同一点において記録された
他の波長に対応する干渉縞が存在しても前記と同様であ
って、レーザビームは回折することなくこれらの干渉縞
を通過し、光は後方散乱されない。
【0040】図2はこのレーザ読取り操作の原理を示す
。もちろん、読取り操作中に材料中の指数の変動を誘発
しないように、読取りレーザビームのエネルギーは書き
込みビームのエネルギーよりはるかに低い。
。もちろん、読取り操作中に材料中の指数の変動を誘発
しないように、読取りレーザビームのエネルギーは書き
込みビームのエネルギーよりはるかに低い。
【0041】好ましくは層16は透明支持体20(ディ
スクの基板)上に配置される。読取りレーザビーム22
が半反射型の傾斜した反射鏡24を透過し、層16の表
面の小スポット上に光学レンズ26によって集束され、
この面の下方の層の厚さ全体を透過する。読取りレーザ
22と同一波長で回折格子が記録されていれば、層16
の中のこの回折格子30の存在により光28が後方散乱
される。この光28が光学レンズ26を通して反射鏡2
4に戻される。反射鏡24がこの光を光学システム32
に送り、この光学システムが光を検出器34に集束する
。この検出器が、所定の箇所での読取りレーザの波長に
対応する回折格子の有無に関するバイナリ情報を生じる
。
スクの基板)上に配置される。読取りレーザビーム22
が半反射型の傾斜した反射鏡24を透過し、層16の表
面の小スポット上に光学レンズ26によって集束され、
この面の下方の層の厚さ全体を透過する。読取りレーザ
22と同一波長で回折格子が記録されていれば、層16
の中のこの回折格子30の存在により光28が後方散乱
される。この光28が光学レンズ26を通して反射鏡2
4に戻される。反射鏡24がこの光を光学システム32
に送り、この光学システムが光を検出器34に集束する
。この検出器が、所定の箇所での読取りレーザの波長に
対応する回折格子の有無に関するバイナリ情報を生じる
。
【0042】相異なる書き込み波長に対応する相異なる
波長をもってディスクを読取りできるように、レーザが
調整可能であり、あるいはまた数種の相異なるレーザが
準備されて使用される。
波長をもってディスクを読取りできるように、レーザが
調整可能であり、あるいはまた数種の相異なるレーザが
準備されて使用される。
【0043】読取りモードおよび書き込みモードにおけ
るディスク面に対するレーザの運動は光学読取り媒体に
ついて標準型であり、もっとも効率的なアプローチは層
16を支持するために平坦ディスクを使用し、このディ
スクの面に対して垂直に配向された固定レーザビームに
対してディスクを回転させるにある。ディスクに対する
レーザビームの配置は、例えば標準的手法として、ディ
スク中に食刻されたトラックに対してサーボリンクされ
る。
るディスク面に対するレーザの運動は光学読取り媒体に
ついて標準型であり、もっとも効率的なアプローチは層
16を支持するために平坦ディスクを使用し、このディ
スクの面に対して垂直に配向された固定レーザビームに
対してディスクを回転させるにある。ディスクに対する
レーザビームの配置は、例えば標準的手法として、ディ
スク中に食刻されたトラックに対してサーボリンクされ
る。
【0044】図3は層16の中に光誘導指数変動によっ
て生じた回折格子によるレーザビームの回折効率を示す
。この回折効率は、後方に回折された光強さと入射ビー
ムの強さとの比率である。この効率が低くても(入射ビ
ームの小部分が後方に戻され光検出器によって捕集され
る場合でも)、これは波長の関数として非常に選択的で
あり、また回折格子書き込みレーザの波長に正確に対応
する波長については、非常に高いピークが存在する。
て生じた回折格子によるレーザビームの回折効率を示す
。この回折効率は、後方に回折された光強さと入射ビー
ムの強さとの比率である。この効率が低くても(入射ビ
ームの小部分が後方に戻され光検出器によって捕集され
る場合でも)、これは波長の関数として非常に選択的で
あり、また回折格子書き込みレーザの波長に正確に対応
する波長については、非常に高いピークが存在する。
【0045】図3に図示のように、波長の関数としての
回折効率は(six x/x)2 型の曲線である。す
なわち、波長Lにおいて非常に明瞭な極大値を有し、こ
の極大値の両側において、主ピークよりはるかに小さい
振幅の二次極小値と極大値が交代している。
回折効率は(six x/x)2 型の曲線である。す
なわち、波長Lにおいて非常に明瞭な極大値を有し、こ
の極大値の両側において、主ピークよりはるかに小さい
振幅の二次極小値と極大値が交代している。
【0046】スペクトル選択率は、主ピークの中央高さ
の幅dl0(効率の50%低下に対応)と、主ピークの
中心の波長L0との比率dl0/L0によって表示され
る。
の幅dl0(効率の50%低下に対応)と、主ピークの
中心の波長L0との比率dl0/L0によって表示され
る。
【0047】この効率曲線は曲線のピーク間に極小値を
示し、極大値と極小値との間の波長の差異は(six
nx/x)2 型の曲線について正確にdl0のオーダ
である。
示し、極大値と極小値との間の波長の差異は(six
nx/x)2 型の曲線について正確にdl0のオーダ
である。
【0048】相異なる波長において回折する格子を相互
に識別するため、各格子に対応する波長は、これらの波
長に対応する効率曲線が相互に重なり合わない間隔をも
って相互にずらされなければならない。
に識別するため、各格子に対応する波長は、これらの波
長に対応する効率曲線が相互に重なり合わない間隔をも
って相互にずらされなければならない。
【0049】これは図3に図示されたように、第2波長
L1は第1波長L0から2dl0の距離に配置すること
が好ましく、また第3波長L2は第2波長の中心ピーク
から距離2dl1に配置することが好ましい。
L1は第1波長L0から2dl0の距離に配置すること
が好ましく、また第3波長L2は第2波長の中心ピーク
から距離2dl1に配置することが好ましい。
【0050】スペクトル選択率が十分であれば(dl0
/L0が十分に低ければ)、相互に近接した多数の格子
を識別することができる。すなわち中心波長の前後に±
10%または±20%の波長範囲にある格子を識別する
ことができる。この範囲を超えると、格子が書き込み操
作に使用されたレーザ周波数の高調波周波数を回折させ
、従って読取り操作の誤訳のおそれのあることに留意し
なければならない。
/L0が十分に低ければ)、相互に近接した多数の格子
を識別することができる。すなわち中心波長の前後に±
10%または±20%の波長範囲にある格子を識別する
ことができる。この範囲を超えると、格子が書き込み操
作に使用されたレーザ周波数の高調波周波数を回折させ
、従って読取り操作の誤訳のおそれのあることに留意し
なければならない。
【0051】例えば、0.73マイクロメートル乃至0
.87マイクロメートルの範囲内の可視波長の数10の
波長を使用し、これらの波長を0.005マイクロメー
トルのオーダの間隔で相互に離間することも考えられる
。しかし、この可能性は選択率が十分であるという条件
、すなわち図3の曲線の間隔dl0が0.002または
0.003マイクロメートルより小であるという条件で
実施可能である。この場合、例えば、値P−p1と値P
+p2(ここにp1とp2はそれぞれPの最大10%お
よび20%のオーダとする)の間に分布されたピッチを
有する重ね合わされた格子から成る記録システムが得ら
れる。
.87マイクロメートルの範囲内の可視波長の数10の
波長を使用し、これらの波長を0.005マイクロメー
トルのオーダの間隔で相互に離間することも考えられる
。しかし、この可能性は選択率が十分であるという条件
、すなわち図3の曲線の間隔dl0が0.002または
0.003マイクロメートルより小であるという条件で
実施可能である。この場合、例えば、値P−p1と値P
+p2(ここにp1とp2はそれぞれPの最大10%お
よび20%のオーダとする)の間に分布されたピッチを
有する重ね合わされた格子から成る記録システムが得ら
れる。
【0052】所望の選択率を得るためには、回折格子は
多数の空間周期上に構築されなければならない。この故
に、格子は例えば100または150マイクロメートル
のオーダの層厚さ全体に記録される。波長0.8マイク
ロメートルの可視光線と約1.5の屈折率について、格
子ピッチは約0.3マイクロメートルである。従って1
00〜150マイクロメートルの厚さの中に300乃至
500の格子ピッチを記録することができる。この数は
非常に高い効率と回折選択率とを得ることができる。
多数の空間周期上に構築されなければならない。この故
に、格子は例えば100または150マイクロメートル
のオーダの層厚さ全体に記録される。波長0.8マイク
ロメートルの可視光線と約1.5の屈折率について、格
子ピッチは約0.3マイクロメートルである。従って1
00〜150マイクロメートルの厚さの中に300乃至
500の格子ピッチを記録することができる。この数は
非常に高い効率と回折選択率とを得ることができる。
【0053】さらに、スペクトル選択率dl0/L0は
回折格子の空間周期の逆数に等しいことが計算されるの
で、500の空間周期数と約0.8マイクロメートルの
波長L0については、読取り波長範囲は少なくとも2d
l0の間隔で、すなわち少なくとも0.003マイクロ
メートルの間隔で効果的に分離される。
回折格子の空間周期の逆数に等しいことが計算されるの
で、500の空間周期数と約0.8マイクロメートルの
波長L0については、読取り波長範囲は少なくとも2d
l0の間隔で、すなわち少なくとも0.003マイクロ
メートルの間隔で効果的に分離される。
【0054】選択率曲線の極大値における回折効率も計
算することができる。これは回折された波の強さと入射
ビームの強さとの比率である。これは、格子の空間周期
数の平方に比例し(故に十分な厚さを有することが重要
)、また回折格子を形成する指数dNの変動の平方に比
例する。これは前記の大きさオーダについては1%また
は数%の範囲内にあると推定され、回折格子の存在の検
出には十分である。
算することができる。これは回折された波の強さと入射
ビームの強さとの比率である。これは、格子の空間周期
数の平方に比例し(故に十分な厚さを有することが重要
)、また回折格子を形成する指数dNの変動の平方に比
例する。これは前記の大きさオーダについては1%また
は数%の範囲内にあると推定され、回折格子の存在の検
出には十分である。
【0055】光ディスクの読取りの実際面について述べ
れば、この手順は記録されたデータを含む順次の要素区
域を含むトラック上の読取りヘッドの標準的運動を使用
する。読取りヘッドはレーザビームと、非常に小さい要
素区域(1平方マイクロメートル)上にレーザビームを
集中させる広い口径の集束対物レンズとを含む。特定の
トラックとのサーボリンクは例えば、現在市販されてい
る大量生産ディスクと全く同様にディスク表面に案内グ
ルーブを食刻することによって実施される。これらのグ
ルーブは、光誘導指数変動を示す透明層の下方において
ディスク基板の上に配置される。
れば、この手順は記録されたデータを含む順次の要素区
域を含むトラック上の読取りヘッドの標準的運動を使用
する。読取りヘッドはレーザビームと、非常に小さい要
素区域(1平方マイクロメートル)上にレーザビームを
集中させる広い口径の集束対物レンズとを含む。特定の
トラックとのサーボリンクは例えば、現在市販されてい
る大量生産ディスクと全く同様にディスク表面に案内グ
ルーブを食刻することによって実施される。これらのグ
ルーブは、光誘導指数変動を示す透明層の下方において
ディスク基板の上に配置される。
【0056】読取りレーザについては、調整可能レーザ
の製法が公知である。周波数調整は特に放射キャビテイ
の変動によって実施され、また微調整は、レーザダイオ
ードに対する注入電流の変動によって実施することがで
きる。
の製法が公知である。周波数調整は特に放射キャビテイ
の変動によって実施され、また微調整は、レーザダイオ
ードに対する注入電流の変動によって実施することがで
きる。
【図1】本発明による光記録の一般原理を示す概略図
【
図2】記録された情報を読取る本発明の読取り方法を示
す概略図
図2】記録された情報を読取る本発明の読取り方法を示
す概略図
【図3】回折効率の波長による選択性を示す曲線
10 レーザビーム
12 レンズ
14 干渉格子
16 屈折指数変動を示す層
18 反射面
22 レーザビーム
24 半反射鏡
28 後方散乱光
34 検出器
Claims (15)
- 【請求項1】透明材料の層を含み、この層の中において
回折光格子が形成され、前記層の各要素の区域の厚さ方
向に数個の相異なる回折格子が混在し、特定の要素区域
における特定波長での回折格子の有無によって情報が確
定され、各格子は、特定波長の電磁放射線を選択的に回
折できるが、他の格子によって高度に回折される波長の
放射線を殆どまたは全く回折しないように構成されたこ
とを特徴とするディジタル情報の光記録システム。 - 【請求項2】前記の層はその屈折率の光誘導変動を示す
材料層であって、この層の中において、層表面に対して
平行な縞の回折図形に従って屈折率を局所的に変動する
ことにより混在回折格子が記録されることを特徴とする
請求項1に記載の記録システム。 - 【請求項3】前記層はホログラフィー型記録を記憶する
ことのできる光重合体から成ることを特徴とする請求項
2に記載の記録システム。 - 【請求項4】それぞれ回折格子の縞は値P−p1と値P
+p2との間に分布されたピッチを有し、ここにp1と
p2はPの10%乃至20%のオーダーであることを特
徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の記録システ
ム。 - 【請求項5】第1格子によって回折される波長は、第2
格子によって回折される前記第1波長に最も近い第2波
長に対して、実質的に2dlの値をもって相違し、ここ
にdlは、第1格子による回折が極大となる第1波長と
、同一格子による回折が最小となる隣接波長との間隔と
することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
の記録システム。 - 【請求項6】各回折格子について屈折率の光誘導変動は
、層材料中で得られる最大屈折率変動の数%以下の局所
的な屈折率変動に対応することを特徴とする請求項1乃
至5のいずれかに記載の記録システム。 - 【請求項7】層の厚さは少なくとも数十マイクロメート
ルに等しいことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか
に記載の記録システム。 - 【請求項8】前記の層は平坦なディスク上に形成される
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光
記録システム。 - 【請求項9】前記層の下方に配置された反射面と、前記
層に向かってまたこの層を通してビームを放出する書き
込みレーザとを含み、前記ビームは前記層の厚さの中に
おいてそれ自体の反射線と結合して干渉縞を形成し、こ
の干渉縞において光エネルギーの極大値が層の中に永久
的な局所的屈折率変動を生じるのに十分であることを特
徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の記録システ
ム。 - 【請求項10】前記層の小さい要素区域の上にレーザビ
ームを集束する手段を含み、この区域は好ましくは1平
方マイクロメートルのオーダの面積と、層の厚さのオー
ダの深さとを有することを特徴とする請求項1乃至9の
いずれかに記載のシステム。 - 【請求項11】レーザは調整自在レーザであることを特
徴とする請求項9または10のいずれかに記載のシステ
ム。 - 【請求項12】読取りレーザと、前記層の小要素区域上
に読取りレーザを集束する手段と、前記層によって回折
された放射線を検出する手段とを含むことを特徴とする
請求項1乃至11のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項13】半反射鏡を含み、レーザビームがこの反
射鏡を透過し、この反射鏡は前記層から逆方向に回折さ
れる放射線を反射してこれを光検出器に送るために使用
されることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに
記載のシステム。 - 【請求項14】光ディスクの読取り法において、−数種
の周波数のうちから特定の読取りレーザ周波数を選定す
る操作と、 −ディスクの各要素区域において、前記周波数を回折す
るが他の周波数を回折 しない回折図形の有無を検出する操作を含み、前記の回
折格子は前記要素区域の内部において、層の面に対して
垂直方向の屈折指数の周期的局所変動によって構成され
ることを特徴とする光ディスクの読取り方法。 - 【請求項15】光誘導された屈折指数変動を示す材料か
ら成るディスクの表面層の中に、その特定の箇所に、屈
折指数変動による数個の重ね合わされた回折格子が記録
され、各回折格子は各レーザビームとそれ自体の反射線
との干渉によって形成され、また各回折格子は他の格子
に対応する周波数と異なるそれぞれのレーザ周波数に対
応することを特徴とする光ディスクの情報書き込み方法
。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9005538 | 1990-05-02 | ||
FR9005538A FR2661769B1 (fr) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | Systeme d'enregistrement optique de donnees sur disque, et procedes de lecture et ecriture correspondants. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04228113A true JPH04228113A (ja) | 1992-08-18 |
JP3037462B2 JP3037462B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=9396261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3130513A Expired - Fee Related JP3037462B2 (ja) | 1990-05-02 | 1991-05-02 | ディジタル情報を記憶する光記憶装置、光学的情報を読取る方法及び光学読み取り装置 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5659536A (ja) |
EP (1) | EP0455539B1 (ja) |
JP (1) | JP3037462B2 (ja) |
CA (1) | CA2041618C (ja) |
DE (1) | DE69116210T2 (ja) |
ES (1) | ES2082163T3 (ja) |
FR (1) | FR2661769B1 (ja) |
HK (1) | HK15097A (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4208328C2 (de) * | 1992-03-16 | 2002-11-14 | Bayer Ag | Verfahren und Vorrichtung zur löschbaren Speicherung von Information |
FR2723243B1 (fr) * | 1994-07-26 | 1996-09-06 | Thomson Csf | Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture de tetes magnetiques et son procede de realisation |
FR2742911B1 (fr) * | 1995-12-21 | 1998-02-06 | Thomson Csf | Support d'enregistrement/lecture optique d'informations et procede d'enregistrement |
FR2755516B1 (fr) | 1996-11-05 | 1999-01-22 | Thomson Csf | Dispositif compact d'illumination |
US6025118A (en) * | 1998-05-12 | 2000-02-15 | Sony Corporation | Glassmastering photoresist read after write method and system |
US6061154A (en) * | 1997-06-24 | 2000-05-09 | Lucent Technologies, Inc. | System and method for steering focal plane data to access data locations in a holographic memory |
US6020985A (en) * | 1998-01-30 | 2000-02-01 | Siros Technologies, Inc. | Multilayer reflection microhologram storage in tape media |
US6212148B1 (en) | 1998-01-30 | 2001-04-03 | Siros Technologies, Inc. | Optical data storage by selective localized alteration of a format hologram |
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