KR20120053971A - 홀로그래픽 복제 시스템 내 병렬 트랙을 가진 마스터 디스크를 위한 서보 시스템 - Google Patents
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Abstract
홀로그래픽 복제 시스템에서 마스터 디스크로부터 광학 데이터를 판독하는 것을 제어하기 위한 기술들이 제공된다. 마스터 디스크에서의 결함 또는 기록 프로세스 중 디스크의 이동은 소스 빔이 타겟 데이터 트랙으로부터 벗어나도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 검출 시스템은 마스터 디스크 상에서 소스 빔의 포커싱 및 정렬, 및 홀로그래픽 복제 시스템과 관련한 디스크의 경사 및 회전을 판정하도록 사용될 수 있다. 검출 시스템은 소스 빔의 반사의 강도 분포에서의 편차를 검출하고 포커싱, 추적, 경사 및/또는 회전 에러에 대응하는 에러 신호를 생성할 수 있다. 서보 기계 장치는 광학적 구성요소가 그러한 에러를 보상하도록 동작시킬 수 있다.
Description
본 발명의 기술은 일반적으로 비트 단위(bit-wise) 홀로그래픽 데이터 저장 기술에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 기술은 홀로그래픽 디스크 내의 병렬 복제를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
컴퓨팅 성능이 향상됨에 따라, 컴퓨팅 기술은 무엇보다도 소비자 비디오, 데이터 아카이빙(data archiving), 문서 저장, 이미징 및 영화 제작과 같은 새로운 어플리케이션 분야들로 진입하고 있다. 이러한 어플리케이션들은 저장 용량 및 데이터 레이트를 증가시킨 데이터 저장 기술을 개발하도록 지속적인 압박을 제공하고 있다.
데이터 저장 기술의 개발의 일례는 광학 저장 시스템을 위한 보다 더 높은 저장 용량일 수 있다. 예를 들어, 1980년대 초에 개발된 콤팩트 디스크는 대략 650 내지 700 MB의 데이터 또는 대략 74 내지 80분의 2 채널 오디오 프로그램의 용량을 갖는다. 이와 비교하여, 1990년대 초에 개발된 디지털 다기능 디스크(DVD) 포맷은 대략 4.7 GB(싱글 레이어) 또는 8.5 GB(듀얼 레이어)의 용량을 갖는다. 더욱이, 더욱 더 높은 용량 저장 기술이 더 높은 해상도 비디오 포맷을 위한 요구와 같은 증가하는 요구에 부합하기 위해 개발되어 왔다. 예를 들어, 블루레이 디스크™ 포맷과 같은 고용량 기록 포맷은 싱글 레이어 디스크에 약 25 GB 또는 듀얼 레이어 디스크에 50 GB를 보유하는 것이 가능하다. 컴퓨팅 기술이 계속 개발됨에 따라, 더욱 더 높은 용량을 갖는 저장 매체가 요구될 수 있다. 홀로그래픽 저장 시스템 및 마이크로-홀로그래픽 저장 시스템이 저장 산업 분야의 증가된 용량 요건을 성취할 수 있는 다른 개발 저장 기술의 예이다.
홀로그래픽 저장은, 감광 저장 매체 내에서 2개의 광빔의 교차에 의해 생성된 3차원 간섭 패턴의 이미지인 홀로그램의 형태의 데이터의 저장이다. 페이지 기반 홀로그래픽 기술 및 비트 단위 홀로그래픽 기술이 추구되어 왔다. 페이지 기반 홀로그래픽 데이터 저장에서, 디지털 방식으로 인코딩된 데이터(예를 들어, 복수의 비트)를 포함하는 신호 빔은 저장 매체의 체적 내의 기준 빔 상에 중첩되어, 체적 내의 매체의 굴절률을 변조하는 화학 반응을 생성한다. 따라서, 각각의 비트는 일반적으로 간섭 패턴의 부분으로서 저장된다. 비트 단위 홀로그래피 또는 마이크로-홀로그래픽 데이터 저장에서, 모든 비트는 마이크로-홀로그램 또는 2개의 역전파형 포커싱 기록 빔에 의해 통상적으로 생성되는 브래그 반사 격자(Bragg reflection grating)로서 기록된다. 데이터는 이어서 기록 빔을 재구성하기 위해 마이크로-홀로그램으로부터 반사하도록 판독 빔을 사용함으로써 검색된다.
비트 단위 홀로그래픽 시스템은 보다 가까운 간격으로 레이어에 포커스된 마이크로-홀로그램의 기록을 가능하게 하도록 할 수 있고, 따라서 종래의 광학 시스템 보다 높은 저장 용량을 제공할 수 있다. 하지만 비트 단위 홀로그래픽 시스템의 대역폭은 단일 통신 채널의 전송 속도 및 홀로그래픽 저장 디스크의 회전 속도에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 12 x BD 속도에서의 블루레이™ 시스템 내 일반적 디스크 회전 속도는 대략 430M 비트/초에서의 단일 채널 전송을 야기할 수 있다. 이 전송 속도에서, 디스크 내 데이터 레이어 당 기록 시간은 대략 500초이다. 비트 단위 마이크로 홀로그래픽 시스템에서 에러율을 줄이면서 전송 속도를 증가시키는 기술이 바람직할 수 있다.
본 발명의 기술의 실시예는 홀로그래픽 복제 시스템 내 마스터 디스크로부터의 신호를 판독하는 방법을 제공한다. 이 방법은 마스터 디스크 상에 복수의 조명 스폿을 형성하기 위해 홀로그래픽 복제 시스템에서의 마스터 디스크 내 복수의 타겟 데이터 트랙을 향해 복수의 소스 또는 판독 빔을 방출하는 단계와, 마스터 디스크로부터 복수의 신호 빔을 수신하는 단계를 포함하되, 복수의 신호 빔은 마스터 디스크로부터의 복수의 소스 빔의 반사를 포함한다. 그 후, 방법은 복수의 신호 빔에 기초하여, 복수의 조명 스폿이 포커싱되고 복수의 타겟 데이터 트랙 내 정렬되는지 여부를 판정한다. 이 방법은 복수의 조명 스폿이 복수의 타겟 데이터 트랙 내에 포커싱되지 않거나 정렬되지 않는다고 판정될 때 광학 시스템을 조정한다.
다른 실시예는 홀로그래픽 복제를 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 마스터 디스크 내 복수의 타겟 데이터 트랙을 향해 복수의 소스 빔을 방출하도록 구성된 광학 시스템과, 마스터 디스크로부터의 복수의 소스 빔의 반사를 수신하고 수신된 반사에 기초하여 하나 이상의 에러 신호들을 생성하도록 구성된 검출기 시스템을 포함한다. 이 시스템은 하나 이상의 에러 신호에 기초하여 광학 시스템 내 구성 요소를 작동시키도록 구성된 서보 기계 장치의 세트를 포함한다.
이제 다른 실시예는 광학 시스템과, 검출기 시스템과, 하나 이상의 서보 기계 장치를 포함한다. 광학 시스템은 마스터 디스크 내 복수의 타겟 데이터 트랙을 향해 복수의 소스 빔을 방출하고 마스터 디스크로부터 복수의 반사를 수신하도록 구성되고, 복수의 반사는 마스터 디스크로부터의 복수의 소스 빔의 반사를 포함한다.검출기 시스템은 복수의 반사를 수신하고 수신된 복수의 반사에 기초하여 포커싱 신호, 추적 신호, 경사 신호, 회전 신호 중 하나 이상을 생성하도록 구성된다. 하나 이상의 서보 기계 장치들은 포커싱 신호, 추적 신호, 경사 신호, 회전 신호 중 하나 이상에 기초하여 광학 시스템 내 구성요소를 작동시키도록 구성된다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 실시예 및 장점은 유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 표현하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명이 숙독될 때 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 데이터 트랙을 구비한 광학 디스크를 도시하는 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 마이크로-홀로그래픽 복제 시스템의 블록도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 실시예에 따른 단일 빔 복제 기술 및 다중 평행 빔 복제 기술을 비교하기 위한 개략도이다.
도 4는 실시예에 따른 홀로그래픽 디스크의 다중 트랙으로부터 판독하는 다중 헤드 시스템 기록의 개략도이다.
도 5는 실시예에 따른 홀로그래픽 디스크의 다중 트랙으로부터 판독하기 위한 다중 빔 전달 단일 헤드의 개략도이다.
도 6은 실시예에 따른 스핀들 상에 탑재된 마스터 디스크 및 복제 디스크의 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 여러 유형의 디스크 결함의 개략적인 측면도이다.
도 8은 실시예에 따른 홀로그래픽 디스크 내에 형성된 조명 스폿 상에 경사진 디스크의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예에 따른 타이밍 정보와 인입 영역 및 인출 영역을 포함하는 홀로그래픽 디스크 내 병렬 데이터 트랙의 방사형 도면이다.
도 10(a)와 도 10(b)는 실시예에 따른 홀로그래픽 디스크 내 데이터 트랙 및 조명 스폿 배열의 방사형 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 시스템의 개략도이다.
도 12는 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 시스템 내 검출 시스템의 개략도이다.
도 13은 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 시스템 내에서 사용되는 경사 동작을 나타내는 개략도이다.
도 14는 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 시스템 내 마스터 디스크에 대한 초기화 프로세스의 흐름도이다.
도 15는 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 시스템 내 연속적인 선형 속도 기술을 나타내는 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 시스템 내 연속적인 각속도 기술을 나타내는 도면이다.
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도 16은 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 시스템 내 연속적인 각속도 기술을 나타내는 도면이다.
본 발명의 기술의 하나 이상의 실시예가 이하에 설명될 것이다. 이들 실시예의 간결한 설명을 제공하기 위해, 실제 구현예의 모든 특징이 명세서에 설명되지는 않는다. 임의의 이러한 실제 구현예의 개발시에, 임의의 가공 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 무수히 많은 구현예 특정 판정이 일 구현예로부터 다른 구현예로 다양할 수 있는 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약들의 준수와 같은 개발자의 특정 목표를 성취하기 위해 이루어져야 한다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소비적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시 내용의 이득을 갖는 당업자에 대한 디자인, 제작 및 제조의 일상적인 착수일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
비트 단위 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 통상적으로 기록 매체(예를 들어, 홀로그래픽 디스크) 내부에 2개의 중첩하는 간섭 빔을 방출함으로써 기록하는 것을 수반한다. 데이터 비트는 포커싱된 빔에 의해 조명될 때 체적 광 반사기로서 작용하는 마이크로-홀로그램이라 칭해지는 미시적 크기의 국한된 홀로그래픽 패턴의 존재 또는 부재(absence)에 의해 표현된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 홀로그래픽 디스크(10)는 어떠한 방식으로 데이터 비트가 디스크(10)의 레이어 내에 편성될 수 있는지를 표현한다. 일반적으로, 홀로그래픽 디스크(10)는 투명한 플라스틱 필름 내에 삽입된 하나 이상의 데이터 저장 레이어를 갖는 원형의, 주로 평면형의 디스크이다. 데이터 레이어는 비트 단위 홀로그래픽 데이터 저장을 위해 사용된 마이크로-홀로그램과 같은, 광을 반사할 수 있는 임의의 수의 깊이가 실질적으로 국한된 재료의 수정된 영역을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터 레이어는 디스크(10) 상에 충돌된 조도(illumination intensity) 광빔에 응답하는 홀로그래픽 기록 가능한 재료 내에 매립될 수 있다. 예를 들어, 상이한 실시예에서, 디스크(10) 재료는 임계 응답성 또는 선형 응답성일 수 있다. 데이터 레이어는 대략 0.05 ㎛ 내지 5 ㎛ 두께일 수 있고, 대략 0.5 ㎛ 내지 250 ㎛의 간격을 가질 수 있다.
마이크로-홀로그램의 형태의 데이터는 일반적으로 디스크(10)의 외부 에지로부터 내부 한계로 순차적인 나선형 트랙(12) 내에 저장될 수 있지만, 동심 원형 트랙 또는 다른 구성이 사용될 수 있다. 스핀들 구멍(14)이 홀로그래픽 시스템 내의 스핀들 둘레에 이용되도록 치수 설정되어, 디스크(10)가 데이터 기록 및/또는 판독을 위해 회전될 수 있게 된다. 스핀들의 회전은 기록 및/또는 판독 프로세스 동안 일정한 선형 속도 또는 일정한 각속도를 유지하도록 폐루프(closed loop) 시스템에 의해 제어될 수 있다. 또한 디스크 스핀들, 기록 광, 판독 광들은 광학 시스템이 디스크의 전체 반경을 거쳐 기록하거나 판독하도록 병진(translation) 단계 또는 디스크의 방사상 방향 내 슬레드에 의해 이동될 수 있다.
마스터 디스크로부터 데이터를 판독하고 복제 디스크에 마이크로-홀로그램을 기록하는 일반적인 시스템이 도 2의 블록도에 제공된다. 홀로그래픽 시스템(16)은 소스 또는 판독 빔(20)과 기준 빔(22)으로 분할될 수 있는 광원(18)을 포함한다. 설명된 바와 같이, 일부 실시예에서, 광원(18)(단일 광원 또는 다중 단일 모드 편광 광원일 수 있음)은 디스크(10) 내의 병렬 트랙(12) 상에 기록될 다중의 거의 평행인 광빔을 방출할 수 있다. 다중 소스 빔은 또한 다중 신호 빔(20) 및 다중 기준 빔(22)으로 분할될 수 있다. 판독 빔(20)은 마스터 디스크에 기록될 데이터에 따라 변조되도록 마스터 디스크에 전송될 수 있다(블록(24)). (디스크(10)의 유형 및/또는 시스템(16)의 구성에 의존하여) 판독 빔(20)은 마스터 디스크를 통해 전송되거나 또는 마스터 디스크로부터 반사될 수 있고, 마스터 디스크를 통해 전송되거나 마스터 디스크로부터 반사되는 판독 빔(20)의 부분들은 마스터 디스크로부터의 데이터 판독을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 및 서보 기계 시스템(40)은 마스터 디스크 판독 시스템(24)에 연결될 수 있다. 광학 및 서보 기계 시스템(40)은 마스터 디스크 상에 다중 소스 또는 판독 빔(20)에 포커싱하도록 구성된 다양한 광학 및 서보 기계 구성요소를 포함할 수 있다. 설명된 바와 같이, 시스템(16) 및/또는 마스터 디스크의 다양한 결함들은 마스터 디스크를 판독하는 것에 있어서 에러를 야기할 수 있고, 이는 복제 디스크(10)에서의 복제에 있어서 에러를 야기할 수 있다. 광학 및 서보 기계 시스템(40)은 이러한 에러들을 감소시킬 수 있다.
소스 또는 판독 빔(20)의 전송된 또는 반사된 부분들은 신호 빔(26)으로 칭해지는데 이는 복제 디스크(10)에 지향될 수 있어서 마스터로부터의 데이터는 복제 디스크(10) 상에 복제될 수 있다. 신호 빔(26)은 다른 광학 및 서보 기계 시스템(28)을 통과할 수 있고, 디스크(10)의 특정 위치 상에 포커싱된 신호 빔(30)을 포커싱하도록 구성된 다양한 광학 및 서보 기계 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 및 서보 기계 시스템(28)은 포커싱된 신호 빔(30)을 디스크(10) 내 특정 데이터 레이어 또는 데이터 트랙(12)에 포커싱할 수 있다.
기준 빔(22)은 또한 디스크(10) 내의 특정 데이터 레이어 또는 데이터 트랙(12)에 포커싱된 기준 빔(34)을 포커싱하도록 설계된 다양한 광학 및 서보 기계 장치를 포함하는 광학 및 서보 기계 시스템(32)을 통해 통과될 수 있어, 포커싱된 기준 빔(34)이 포커싱된 신호 빔(30)과 중첩하게 된다. 마이크로-홀로그램은 2개의 중첩하는 역전파 포커싱된 레이저 빔(30, 34)에 의해 형성된 간섭 패턴의 조명된 스폿에서 홀로그래픽 디스크(10) 내에 기록될 수 있다. 일부 실시예에서, 기록된 마이크로-홀로그램은 포커싱된 기준 빔(34)을 사용하여 디스크(10)로부터 검색될 수 있다. 데이터 반사(36)라 칭하는 포커싱된 기준 빔(34)의 반사는 신호 검출을 위한 검출기(38)에서 수신될 수 있다.
이러한 광학 및 서보 기계 구성 요소(28, 32, 40)는 홀로그래픽 디스크(10)를 기록하기 위한 최종 사용자 장치의 복잡성을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 기술은 디스크(10)가 단일 빔 노출을 사용하여 최종 사용자 장치에 의해 수정되고 그리고/또는 소거될 수 있도록 마이크로-홀로그램으로 홀로그래픽 디스크(10)를 사전포맷팅(pre-formatting)하고 그리고/또는 사전 지정하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 홀로그래픽 디스크의 사전 지정은 홀로그래픽 디스크(10)의 제조 프로세스 중에 마이크로-홀로그램의 사전 기록을 칭할 수 있다. 사전 지정 프로세스 중에 기록된 마이크로-홀로그램은 코드, 어드레스, 트래킹 데이터 및/또는 다른 보조 정보를 표현할 수 있다. 사전 기록된 마이크로-홀로그램은 역전파 빔을 중첩하기보다는 단일 빔을 사용하여 순차적으로 수정되고 그리고/또는 소거될 수 있다. 따라서, 최종 사용자 시스템은 사전 지정된 홀로그래픽 디스크에 데이터를 기록하기 위해 중첩하는 역전파 레이저 빔을 유지할 필요가 없다. 대신에, 단일면 빔 또는 빔을 사용하는 최종 사용자 시스템은 사전 지정된 홀로그래픽 디스크 상에 마이크로-홀로그램을 수정하고 그리고/또는 소거함으로써 데이터를 기록하는데 사용될 수 있다.
홀로그래픽 디스크를 사전 지정하기 위해 역전파 빔으로 마이크로-홀로그램을 기록하는 것은 최종 사용자 장치에 대한 마이크로-홀로그램 수정의 복잡성을 감소시킬 수 있지만, 디스크를 사전 지정하는 프로세스는 또한 본 발명의 기술에 따라 향상될 수 있다. 설명된 바와 같이, 홀로그래픽 디스크(10)를 사전 지정할 때, 마스터 디스크 및 복제 디스크(10)는 홀로그래픽 시스템 내 스핀들 상에 회전될 수 있다. 회전하는 동안에, 판독 빔은 마스터 디스크 상에 데이터에 의해 조절되도록 지향되고, 그 후 조절된 신호 빔은 복제 디스크(10)에 지향되고 선택된 트랙(12)을 통해 마이크로-홀로그램을 기록하도록 역전파 빔과 중첩된다. 마스터 및 복제 디스크의 회전 속도는 디스크 재료의 기계적 강도에 의해 부분적으로 제한된다. 제한된 회전 속도는 마이크로-홀로그램이 기록될 수 있는 곳에서의 전송율을 제한한다. 예를 들어, 블루레이 디스크™의 통상의 디스크 회전 속도는 12x BD 레이트에서 대략 430 Mbits/second의 단일 채널 시스템 내의 전송율을 초래할 수 있다. 이 전송율에서, 디스크 내의 데이터 레이어마다의 기록 시간은 대략 500초이다.
하나 이상의 실시예에서, 다중 빔 마이크로-홀로그램 기록 기술은 홀로그래픽 디스크(10)에 대한 전송율을 증가시키고 기록 시간을 감소시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 마스터 디스크의 다중 트랙(12)으로부터 마이크로-홀로그램을 판독하는 것은 2개 이상의 트랙(12)을 조명하는 마스터 디스크에 다중 빔을 지향하는 것을 포함할 수 있다. 빔은 동일한 세트의 광학 소자를 통해 실질적으로 동일한 방향에서 전파하는 광의 집합을 칭할 수 있고, 상이한 광원으로부터 생성된 광을 포함할 수 있다. 조명 스폿의 간섭 패턴을 생성하기 위해 다중 기준 빔과 중첩하도록 마스터 디스크의 조명으로부터 야기된 다중 데이터 빔이 복제 디스크(10)의 2개 이상의 트랙(12)으로 지향될 수 있으며 이는 복제 디스크(10)의 병렬 트랙(12) 내에 다중 기록된 마이크로-홀로그램을 야기한다. 더욱이, 일부 실시예에서, 중첩하는 빔은 데이터 레이어 평면에 대해 비교적 작은 면적을 갖는 포커싱된 스폿에서 간섭할 수 있다. 간섭 패턴의 포커싱된 조명 스폿은 비조명된 영역에 의해 분리될 수 있다. 데이터 레이어 상에 조명된 영역을 제한함으로써, 기록된 마이크로-홀로그램의 깊이 폭이 원하는 크기로 제한되고 그리고/또는 원하는 데이터 레이어 상에서 제한될 수 있다(예를 들어, 대략 0.05 ㎛ 내지 5 ㎛).
도 3(a) 및 도 3(b)의 개략도는 마이크로-홀로그램을 병렬로 기록하는 것에 대한 2개의 상이한 접근법을 비교한다. 도 3(a)에서, 단일 빔 접근법(42)을 사용하는 광시야 조명은 마스터 디스크(46) 내의 비교적 넓은 시야(예를 들어, 다중 데이터 트랙(12)에 걸치는)를 조명하기 위해 단일 빔(44)을 사용하는 것을 포함한다. 마스터 디스크(46)는 복제 디스크(10) 상에 복제될 데이터를 포함할 수 있고, 단일 빔(44)으로 다중 데이터 트랙(12)을 걸치는 것은 다중 데이터 트랙(12) 상의 데이터가 동시에 복제되는 것을 허용할 수 있다. 마스터 디스크(46)로부터의 반사(48)는, 반사(48)를 포커싱하고 포커싱된 반사(52)를 복제 디스크(10)에 지향할 수 있는, 도 3(a)에 렌즈로서 표현된, 광학 이미징 시스템(50)을 통해 전달될 수 있다. 단일의 광시야 기준 빔(54)은 또한 복제 디스크(10)의 반대측에 지향될 수 있어, 포커싱된 반사(52) 및 기준 빔(54)이 역전파되고 간섭하여 홀로그램 패턴(56)을 형성할 수 있다. 복제 디스크(10)는 수직 라인(L0, L1 및 L2)에 의해 표현되는 바와 같이 다중 데이터 레이어를 가질 수 있다.
그러나, 단일 빔(44, 54)의 조명의 증가된 시야는 일반적으로 복제 디스크(10) 내의 기록된 홀로그램의 증가된 깊이 폭을 생성한다. 증가된 깊이 폭 특징은 디스크(10)의 더 큰 두께를 통해 걸칠 수 있고(단일 빔(44, 54)의 방향에서) 하나 초과의 레이어를 통해 걸칠 수 있는 홀로그램의 증가된 크기를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 단일 빔(44, 54)은 모두 레이어(L1)에 지향될 수 있지만, 이러한 페이지 기반 광시야 조명 시스템을 위해 통상적으로 사용된 선형 재료가 넓은 조명 시야에 비교적 민감할 수 있게 되고, 인접한 레이어(L0, L2) 내의 재료들은 또한 단일 빔(44, 54)에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 홀로그램 기록 내의 증가된 깊이 폭은, 하나의 홀로그래픽 패턴을 기록하는 것이 2개 이상의 데이터 레이어를 필요로 할 수 있기 때문에, 홀로그래픽 디스크(10)의 데이터 용량을 제한하거나 감소시킬 수 있다.
본 발명의 기술의 일 실시예는 다중 평행 빔 접근법(58)으로 제시된다. 단일 빔 접근법(42)에서와 같이 단일 빔으로 비교적 넓은 시야를 조명하기보다는, 다중 빔 접근법(58)은 다중 역전파 빔으로 홀로그래픽 디스크(10)를 충돌하는 것을 수반한다. 일 실시예에서, 다중 판독 빔(60)은 마스터 디스크(46)에 지향된다. 각각의 빔은 하나의 트랙(12) 상에 포커싱될 수 있고, 마스터 디스크(46)로부터의 반사(62)(또는 상이한 시스템 디자인에 따른 전송)는, 반사(62)를 복제 디스크(10)에 이미징할 수 있는 도 3(a)와 도 3(b)에 렌즈로서 표현된, 광학 이미징 시스템(50)을 통해 전달될 수 있다.
다중 기준 빔(66)은 또한 디스크(10)의 반대측에 지향될 수 있다. 일부 실시예에서, 기준 빔(66) 및 판독 빔(60)은 공통 병렬 채널 광원(18)(도 2)으로부터 분할될 수 있고, 일부 실시예에서, 다중 기준 빔(66)(이고 따라서 다중 신호 빔(60))은 상이한 단일 모드 편광 광원으로부터 전달될 수 있다. 평행 기준 빔(66) 및 전송 이미지(64)는 디스크(10) 내의 데이터 레이어(예를 들어, 데이터 레이어(L1)) 상에 간섭 패턴을 형성하기 위해 역전파되어 간섭될 수 있다. 간섭 패턴은 비조명된 영역에 의해 분리된 다중 조명 스폿(예를 들어, 각각의 스폿은 병렬 빔 채널 내의 한 쌍의 역전파 빔의 간섭에 대응할 수 있음)을 포함할 수 있다. 각각의 간섭 스폿은 데이터 레이어(L1) 내에 마이크로-홀로그램(68)을 형성할 수 있다. 데이터 레이어(L1) 내의 데이터 레이어 평면의 작은 부분만이 전체 데이터 레이어 평면의 영역에 대해(단일 빔 접근법(42)에서 넓은 영역보다는) 조명되기 때문에, 조명 패턴 내의 각각의 빔 스폿(또는 마이크로-홀로그램(68))은 단일 데이터 레이어(L1) 내에 비교적 포커싱될 수 있어, 잠재적으로 디스크(10)의 데이터 용량을 증가시킨다.
일부 실시예에서, 다중 트랙 상에서 마이크로-홀로그램 판독 및/또는 기록을 위한 다중 평행 빔을 사용하는 것은 도 4에 도시된 바와 같이 다중 광학 헤드를 이용할 수 있다. 광학 헤드(70)는 각각 단일 빔을 방출할 수 있고, 복제 시스템(16)(예를 들어, 도 2) 내의 다중 광학 헤드(70)는 디스크(10) 내의 데이터 트랙(12) 상에 빔(60)이 각각 충돌하도록 배열될 수 있어, 다중 빔(60)이 병렬로 다중 트랙(12)에 조명되게 된다(예를 들어, 판독 빔을 마스터(46)로 또는 데이터 빔을 복제 디스크(10)로). 일부 실시예에서, 각각의 광학 헤드는 트랙(12) 상에 빔(60)을 포커싱하도록 구성된 개별 광학 기기를 가질 수 있다. 또한, 추가의 세트의 광학 헤드가 반대 방향으로부터 디스크(10)에 충돌하도록 구성될 수 있어, 각각의 광학 헤드(70)로부터 방출된 평행 빔(60)이 역전파되어 디스크의 하나의 레이어 내의 데이터 트랙(12)에서 간섭되게 된다.
도 5에 도시된 다른 실시예에서, 다중 빔을 사용하는 다중 트랙 상에서의 마이크로-홀로그램 판독 및/또는 기록은 일 세트의 광학 기기로부터 병렬로 광의 다중 빔(60)을 전달하는 광학 헤드(72)를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 단일의 광학 헤드(72)로부터의 다중 빔(60)은 광의 빔을 전달하는데 적합한 개별 광섬유의 다발을 통해 전달될 수 있어, 각각의 빔은 광학 헤드(72)로부터 디스크(10 또는 46)의 다중 트랙(12) 상으로 전달됨에 따라 이산된다.
마스터 디스크(46)의 다중 트랙(12)으로부터 복제 디스크(10)의 다중 트랙(12)으로 데이터를 복제하기 위한 기술은 홀로그래픽 기록 시스템을 구성하는 것을 포함하여서 다중 판독 빔의 각각이 마스터 디스크(46) 상에 특정 트랙(12)에 레지스터되고 (다중 신호 및 역전파 빔에 의해 생성된) 다중 조명 스폿의 각각은 복제 프로세스 전반에 걸쳐서 복제 디스크(10) 상에 특정 트랙(12)에 레지스터된다. 실시예에서, 마스터 디스크(46)의 판독과 복제 디스크(10) 상에서의 복제는 동시에 수행될 수 있다(예를 들어, 2 개의 디스크(46 과 10)가 동일한 스핀들 상에 탑재되고 각각의 판독 및 복제 프로세스 동안에 회전될 수 있다). 예를 들어, 도 6은 스핀들(75) 상에 탑재된 마스터 디스크(46) 및 복제 디스크(10)를 구비한 실시예를 도시한다. 데이터 트랙 간격이 CD 디스크 내에서 대략 1.6 ㎛, DVD에 대해서는 대략 0.74 ㎛, 블루레이 디스크™에 대해서는 대략 0.3 ㎛인 것처럼, 실질적 정밀성이 다중 데이터 트랙(12)을 거치는 다중 판독 빔 및/또는 데이터 빔의 정확성을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 다중 판독 빔이 마스터 디스크(46)의 적절한 데이터 트랙(12)으로부터 정렬되지 않게 된다면, 부적절한 데이터가 판독되고 복제 디스크(10)로 복제될 수 있다.
복제의 정확성 및 정밀성이 마스터 디스크(46) 내의 결함에 의해 영향을 받을 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 디스크(46)는 복수의 결함을 가질 수 있고 이는 마이크로-홀로그램 기록 프로세스에서의 정확성을 감소시킨다. 예를 들어, 디스크(46)는 불규칙한 표면을 가질 수 있어서, 추적 빔(86)이 디스크(46) 내의 데이터 레이어(76) 상에 포커싱 될 때에도, 디스크(10)의 불규칙한 표면은 빔이 디스크(46)에 부정확하게 충돌하도록 할 수 있다. 부정확함은 또한 예를 들어 디스크(46)가 예상된 위치(78)에 대하여 경사지는 것을 야기할 수 있다. 예를 들어, 디스크(46)는 평행하지 않은 상부 및 하부 표면을 가지거나 디스크(46)가 완전한 디스크(46)보다 두꺼울 수 있어서 디스크(46)가 복제 시스템 내 스핀들 상에 끼워질 때, 디스크(46)의 위치 또는 디스크(46)의 레이어(76)는 예상되는 위치(78)로부터 벗어난다. 또한, 예상되는 위치(78)에 대한 디스크(46)의 곡선에 의해 나타나는 바와 같이, 디스크(46)가 뒤틀릴 수 있다. 이러한 부정확한 위치 선정 또는 결함은 마스터 디스크(46)로부터의 마이크로-홀로그램 판독 에러를 야기할 수 있고, 이는 복제 디스크(10) 내의 마이크로-홀로그램 복제 에러를 야기할 수 있다.
예를 들어, 도 8은 디스크(46) 내의 데이터 트랙(12)의 예상되는 위치와 실제 위치를 비교하는 그래프(80)를 제공한다. 그래프(80)의 x-축 및 y-축은 각각 디스크(46)의 방사 간격 및 축 간격(모두 마이크로미터로 나타낸)을 제공한다. 디스크(46)의 방사 중심은 x = 0 ㎛에 있을 수 있고 반면 디스크의 상부 및 하부 표면은 y = 0 ㎛에서부터 y = -1200 ㎛까지로 예상된다. y = 0 ㎛에서 나타난 바와 같이, 디스크(46)의 상부 표면(84)은 디스크(46)의 상부 표면의 예상되는 위치(82)에 대하여 경사진다. 이 경사는 디스크 결함에서 기인할 수 있거나, 홀로그래픽 기록 시스템(16)(도 2)에 대한 디스크(46)의 경사에 기인할 수 있다. 이 경사를 보완하기 위해서 조정이 이루어지지 않으면, 마스터 디스크(46) 상에 충돌되는 판독 빔은 (예를 들어, 빔이 원하는 트랙(12)보다는 상이한 트랙(12)에 충돌한다면) 잘못된 데이터를 판독하거나 (예를 들어, 빔이 임의의 트랙(12)에 레지스터하지 않는다면) 데이터를 전혀 판독하지 않을 수 있다. 예를 들어, 화살표(86)는 마스터 디스크(46)로부터 판독되도록 예상되는 데이터 위치를 나타낸다. 데이터 위치는 원하는 트랙(12) 상에 있을 수 있고 디스크(10)의 상부 표면(84)으로부터 대략 -600 ㎛ 및 -602 ㎛ 사이에 있을 수 있다. 디스크(46)의 경사에 기인하여, 실제 조명 스폿(88)은 예상되는 조명 스폿(86)으로부터 축의 방향 및 방사상으로 모두 벗어날 수 있고, 디스크 경사 또는 결함의 심각성에 따라, 잘못된 트랙(12) 상에 또는 트랙이 없는 곳에 포커싱을 야기하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 편차는 마스터 디스크(46)로부터 마이크로-홀로그램을 부정확하게 판독하는 것과 복제 디스크(10)를 복제하기 위한 부정확한 데이터 빔을 생성하는 것을 야기할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 다양한 기술들이 마스터 디스크(46)의 적절한 데이터 트랙(12) 상에 판독 빔의 위치를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 마스터 디스크(46)의 판독 중에, 마스터 디스크(46)는 스핀들에 대하여 회전될 수 있고, 광학 헤드는 마스터 디스크(46)의 내부 트랙(12) 및/또는 외부 트랙(12)으로부터 판독할 수 있다. 하지만 선형 속도(예를 들어, 단일 트랙(12)에서의 선형 변위)가 내부 트랙(12) 보다 외부 트랙(12)에서 더 빠를 수 있다. 따라서, 하나 이상의 실시예는 마스터 디스크(46) 상에 충돌을 조절하는 것에 대한 기술들을 포함하여서 데이터는 디스크(46)의 상이한 영역으로부터 지속적으로 판독될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 마스터 디스크(46)는 다른 데이터 트랙(12)과 평행한 메인 트랙(90)을 포함할 수 있다. 메인 트랙(90)은 마스터 디스크(46) 내 메인 트랙의 위치에 기초하여 타이밍 정보를 제공하는 데이터로 인코딩될 수 있다. 다른 실시예에서, 메인 트랙(90)은 고정 주파수 또는 변조된 워블(wobbles)과 같이 인코딩된 특징들 또는 변조 표시를 포함할 수 있다. 이러한 인코딩된 특징들 및/또는 변조 표시들은 데이터 트랙에 대한 어드레스 및/또는 위치 정보를 제공할 수 있고 또한 디스크 회전 속도를 판정하기 위한 표시로서 역할을 한다. 광학 헤드는 디스크(46)에 대한 메인 트랙(90)의 위치를 판정하기 위해/또는 인코딩된 타이밍 정보에 기초하여 마스터 디스크 스핀들의 회전 속도를 조절하기 위해 메인 트랙(90)으로부터의 반사를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 마스터 디스크(46)는 판독 프로세스를 위한 타이밍 정보를 또한 제공할 수 있는 워블 그루브(wobbled groove)(90)(예를 들어, 데이터 트랙 나선을 따라)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기는 워블 그루브(90)로부터 반사를 검출할 수 있고 워블 그루브 반사에 기초하여 판독의 선형 속도를 판정할 수 있다.
또한, 일부 실시예에서 마스터 디스크(46)는 디스크(46)의 데이터 트랙(12)에 광학 헤드를 정렬하기 위해 사용되는 인입, 사용자 데이터 및 인출 영역과 같은 상이한 기능적 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인입 영역(92)과 인출 영역(94)이 도 9에 도시되어 있다. 인입 영역(92) 및 인출 영역(94)은 초기화 프로세스 동안에 판독 빔(60)을 다중 타겟 데이터 트랙(12)에 정렬하기 위해 사용되는 기능들 및 정보를 포함할 수 있다. 이러한 기능들은 빔 정렬을 위해 사용되는 하나 이상의 트랙 또는 그루브를 포함할 수 있다. 복제 시스템은 인입 영역(92) 내 하나 이상의 타겟 트랙(12) 또는 그루브로부터 복수의 판독 빔(60)의 반사를 분석하고 하나 이상의 광학적 구성요소를 포커싱을 달성하도록 조정하며 정렬 트랙 또는 그루브 상에서 추적함으로써 마스터 디스크(46)의 인입 영역(92)에서의 추적 및 포커싱을 초기화할 수 있다. 유사하게, (예를 들어, 복제 디스크(10)의 기록이 완료된 이후에) 시스템이 인출 영역(94)에서 복제 프로세스를 종료할 수 있고, 이는 복제 프로세스의 검토를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 인입 영역(92) 및 인출 영역(94)은 상호 교환이 가능해질 수 있다(예를 들어, 복제 프로세스는 각 영역(92 또는 94) 모두에서 시작 및 종료할 수 있다).
또한, 마스터 디스크(46) 상의 타겟 데이터 트랙(12) 상에 다중 판독 빔(60)을 정렬하기 위해, 인접한 데이터 트랙(12)의 피치(pitch) 간격에 따라 인접한 판독 빔들(60) 사이의 간격이 고정되거나 조정될 수 있다. 고정된 빔이 데이터 트랙(12)의 피치보다 크게 떨어진 간격을 가진다면, 판독 빔(60)의 배열이 다중 타겟 데이터 트랙(12) 상에 조명 스폿들의 레지스트레이션을 유지하도록 경사질 수 있다. 더 구체적으로, 조명 스폿 배열의 배향(예를 들어, 다중 조명 스폿에 의해 형성된 라인)이 디스크의 방사상 방향에 대해 각도θ를 형성할 수 있다. 이 각도θ는 중심으로부터 디스크의 에지로 또는 디스크의 에지에서 중심으로 이동하는지에 따라 초점의 위치가 변할 수 있다. 다중 조명 스폿의 배향의 변화는 광학의 조정 및 다중 타겟 데이터 트랙 상의 다중 조명 스폿의 레지스트레이션을 유지하기 위한 서보 시스템을 통해 달성될 수 있다.
도 11은 홀로그래픽 복제 시스템(100) 구성의 도해를 제공한다. 도 11에 나타난 바와 같이, 마스터 디스크(46)로부터의 데이터는 검색되고 복제 디스크(10) 상에 복제된다. 판독 및 복제 프로세스 동안에, 마스터 디스크(46)는 회전되고 마스터 디스크(46)로부터 반사하는 다중 소스 또는 판독 빔을 충돌시킴으로써 판독할 수 있으며, 다중 신호 빔(102)을 야기할 수 있다. 복제 디스크(10)는 다중 신호 빔(102)을 충돌시킴으로써 복제되면서 회전될 수 있다. 일부 실시예에서, 마스터 디스크(46)와 복제 디스크(10)는 동기 회전을 위해 동일한 스핀들 상에 탑재될 수 있다. 그렇게 하여, 마스터 디스크(46)의 경사 및/또는 결함들을 보상하도록 광학적 구성요소를 작동시키기 위한 방법들은 대체로 역동적으로 수행될 수 있어서, 적절한 데이터는 마스터 디스크(46)로부터 판독될 수 있고 동시에 복제 디스크(10) 상에 복제될 수 있다.
홀로그래픽 복제 시스템(100)은 마스터 디스크(46)의 다중 트랙(12)에 충돌되도록 다중 소스 빔을 방출하는 광 소스를 포함할 수 있다. 마스터 광학 시스템(104)은 디스크(46)의 원하는 트랙(12) 상에 다중 소스 빔을 포커싱할 수 있다. 마스터 디스크(46)의 데이터 트랙(12)은 데이터(예를 들어, 반사 패턴 또는 마이크로-홀로그램의 형태)를 포함하고 다중 소스 빔의 부분을 반사한다. 원하는 트랙(12) 상에 포커싱하지 않는 것은 복제 디스크(10) 상에서 (예를 들어, 잘못된 데이터 또는 복제 데이터가 아닌 것을 복제하는) 복제 에러로 바뀌는 잘못된 데이터 또는 판독 데이터가 아닌 것의 판독을 야기할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 마스터 광학 시스템(104)은 렌즈 또는 필터와 같은, 광학적 구성요소를 포함할 수 있고 또한 마스터 광학 시스템(104) 내 다양항 광학적 구성요소의 이동을 제어하도록 구성된 서보 기계 구성요소를 포함할 수 있어서 마스터 광학 시스템(104)을 통해 방출되는 다중 소스 빔은 판독 및 복제 프로세스 전체에 걸쳐 마스터(46)로부터 적절한 데이터를 판독하도록 원하는 트랙(12) 상에 포커싱 될 수 있다. 마스터 광학 시스템(104)은 피드백 제어 루프에 기초하여 작동될 수 있고 이는 다중 소스 빔이 의도되지 않은 데이터 트랙(12) 상에 포커스 되지 않거나 포커스 되면 에러 신호를 생성할 수 있다.
디스크(46)로부터의 다중 소스 또는 판독 빔 또는 다중 신호 빔(102)의 반사는 마스터 빔 검출기(106)로 전송될 수 있다. 마스터 빔 검출기(106)는 포커싱 에러 및/또는 추적 에러를 판정하도록 다중 신호 빔(102)를 분석할 수 있다. 포커싱 및/또는 추적 에러들이 검출되면, 데이터 빔 검출기(106)는 마스터 광학 시스템(104) 내 서보 기계 구성요소로 에러 신호를 전송할 수 있다. 그 후 서보 기계 구성요소들은 에러를 보상하기 위해 마스터 광학 시스템(104)의 광학적 구성요소를 조정할 수 있다. 예를 들어, 서보 기계 구성요소들은 하나 이상의 렌즈들을 축으로, 방사상으로 및/또는 접선방향으로 경사질 수 있거나, 마스터 디스크(46)로 더 근접하게 또는 마스터 디스크(46)로부터 더 멀리 다양한 구성요소를 이동시킬 수 있어서, 다중 신호 빔(102)에 대응하는 조명 스폿이 마스터 디스크(46) 상의 적절한 데이터 트랙(12)에 정렬되고/거나 포커싱될 수 있다.
마스터 디스크(46)의 조명되는 부분에 대응하는 데이터를 포함하는 다중 신호 빔(102)이 데이터 광학 시스템(104)과 다양한 다른 요소들(예를 들어, 빔 분할기(108)와 2색성 필터(110))을 거쳐 홀로그래픽 복제 디스크(10)의 데이터 트랙(12)을 향해 전송될 수 있다. 역전파 기준 빔(114)은 복제 디스크(10) 상의 다중 데이터 빔(102)과 간섭하도록 포커싱될 수 있고, 복제 디스크(10) 상의 마이크로-홀로그램을 나타내는 다중 조명 스폿을 형성한다. 일부 실시예에서, 기준 검출기(116)는 기준 광학 시스템(112)의 서보 기계 구성요소를 제어하도록 사용될 수 있다. 또한, 복제 검출기 시스템(118)은 역전파 빔(102 및 114)에 의해 복제 디스크(10) 상에 형성되는 조명 스폿의 위치를 제어하도록 사용될 수 있다.
도 12는 경사 제어기 및/또는 회전 제어기 각각에 포커싱 에러 신호 및/또는 추적 에러 신호를 생성하고 전송하도록 구성된 작동 시스템을 도시한다. 에러 신호의 생성은 검출기 시스템(106) 내에서 검출기의 세트(120)와 함께 개시될 수 있다. 검출기의 세트(120)는 다중 4분할(quadrant) 검출기(122, 124, 및 126)를 포함할 수 있으며, 각각은 하나 이상의 다중 소스 빔(102)의 반사를 검출하도록 구성되고, 각각의 검출된 반사들은 마스터 디스크(46)의 경사, 이동 및/또는 결함을 판정하도록 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 각각의 4분할 검출기(122, 124, 및 126)는 다중 충돌된 빔 중 하나로부터 반사의 강도 분포를 검출할 수 있다. 예를 들어, 4분할 검출기의 배열(예를 들어, 검출기(120))은 마스터 디스크(46) 상에 충돌되고 마스터 디스크(46)로부터 반사되는 빔의 배열(예를 들어, 다중 신호 빔(102))로부터 반사를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 검출기(122, 124, 및 126)의 각각은 포커싱 에러 신호(FES) 및/또는 추적 에러 신호(TES) 생성에 적합할 수 있다. FES는 검출기(예를 들어, 메인 검출기(124))의 4분할 상에서 비점 수차(astigmatic) 방식을 사용하여 판정될 수 있다. TES는 검출기(124)의 4분할 상에서 차분 위상 방식을 사용하여 판정될 수 있다. 일 실시예에서, 메인 검출기(124)의 FES 및 TES는 다중 소스 빔이 포커싱되지 않고/거나 트랙을 벗어날 때를 판정하도록 사용될 수 있다.
보조 검출기(122 및 126)는 차분 FES 및 차분 TES 각각에 기초하여 경사 에러 신호 및 회전 에러 신호 생성에 적합할 수 있다. 예를 들어, 반사된 빔(132 및 136)의 강도 분포는 검출될 수 있고 에러 생성기(156 및 158)로 전송될 수 있다. 일 실시예에서, 조명 배열의 상이한 빔들의 각각의 강도 분포들은 충돌된 배열 영역의 경사를 판정하도록 검출될 수 있다. 예를 들어, 제 1 빔 반사(132)는 4분할 검출기(122)에서 검출되어 에러 생성기(156)로 전송될 수 있고, 이는 제 1 FES를 생성하여 이 FES를 비교기(150)로 전송한다. 제 2 빔 반사(136)는 4분할 검출기(126)에서 검출되어 에러 생성기(158)로 전송될 수 있고, 이는 제 2 FES를 생성하여 이 FES를 비교기(150)로 전송한다. 이 비교기(150)는 마스터 디스크(46)의 경사를 판정하도록 제 1 FES 및 제 2 FES의 차분을 판정한다. 예를 들어, 제 1 FES는 양(positive)이지만 제 2 FES가 음(negative)이면, 비교기는 제 1 빔(132)이 높은 상대적 강도를 가지고 제 2 빔(136)은 낮은 상대적 강도를 가진다는 것을 판정할 수 있으며, 이는 마스터 디스크(46)가 경사져 제 1 빔(132)이 충돌되는 디스크 위치에서 제 2 빔(136)이 충돌되는 디스크 위치로 상대적으로 경사져 전달된다는 것을 나타낼 수 있다. 비교기(150)는 이 비교에 기초하여 경사 에러 신호(159)를 생성하고 제어기(160)로 경사 에러 신호(159)를 전송할 수 있다. 경사 에러 신호(159)는 마스터 디스크(46)의 예상되는 경사를 포함하는 정보를 포함할 수 있고, 이는 마스터 디스크(46)의 경사진 점으로 된 외곽선에 의해 나타낼 수 있다. 응답으로, 제어기(160)는 마스터 광학 시스템(104)에 연결된 서보 기계 구성요소를 제어하고 추적하는 광학 시스템(104)에서 렌즈의 경사진 점으로 된 외곽선에 의해 나타난 바와 같이, 다양한 광학적 구성요소(예를 들어, 렌즈, 필터 등)를 마스터 디스크(46)에 대하여 경사지도록 이동시킬 수 있다.
반사된 빔(132 및 136)의 광도 분포는 또한 마스터 디스크(46)의 회전을 판정하도록 검출될 수 있다. 예를 들어, 제 1 빔 반사(132)는 4분할 검출기(122)에서 검출되어 에러 생성기(156)로 전송될 수 있고, 이는 제 1 추적 에러 신호(TES)를 생성하여 이 TES를 비교기(150)으로 전송한다. 제 2 빔 반사(136)는 4분할 검출기(126)에서 검출되어 에러 생성기(158)로 전송될 수 있고, 이는 제 2 TES를 생성하여 이 TES를 비교기(150)로 전송한다. 이 비교기(150)는 마스터 디스크(46)의 회전을 판정하기 위해 제 1 TES와 제 2 TES의 차분을 판정할 수 있다. 비교기(150)는 이 비교에 기초하여 회전 에러 신호(158)를 생성하고 제어기(160)로 이 회전 에러 신호(158)을 전송할 수 있다. 응답으로, 제어기(160)는 마스터 광학 시스템(104)에 연결된 서보 기계 구성요소를 제어할 수 있고 마스터 디스크(46)에 대하여 다양한 광학 구성요소(예를 들어, 렌즈, 필터 등)를 회전시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 2차원 경사 동작 시스템이 이용될 수 있다. 예를 들어 도 13에 도시된 바와 같이, 검출 시스템(120)은 2차원 배열로 방출되는 반사된 빔을 검출하도록 구성된 다중 4분할 검출기(122, 124, 126, 162, 및 164)를 포함할 수 있다. 2차원 반사 빔은 2차원으로 마스터 디스크(46)의 경사를 판정하도록 검출될 수 있다. 예를 들어, 도 12에서 논의된 방사상 경사 동작에 추가하여, 하나 이상의 실시예는 또한 4분할 검출기(162 및 164)에서 반사된 빔을 검출할 수 있다. 4분할 검출기(162 및 164)는 4분할 검출기(152 및 154)에 비교하여 마스터 디스크(46)의 표면으로부터 상이한 방향으로 반사되는 빔을 측정할 수 있다. (예를 들어, 위도 및 경도로). 그렇게 하여, 4분할 검출기(162 및 164)는 접선방향 경사 동작을 이용하는 것에 적합한 정보를 검출할 수 있다. 4분할 검출기(162 및 164)는 반사된 빔 강도 정보를 FEGS(166 및 168)에 각각 전송할 수 있고, 각각은 비교기(170)에 포커싱 에러 신호를 생성하고 전송한다. 수신된 포커싱 에러 신호의 비교에 기초하여, 비교기(170)는 접선방향 경사 제어기(172)에 경사 에러 신호를 생성하고 전송할 수 있다. 도 12에서 논의된 방사상 경사 제어기(160)는 방사상 방향으로 광학 구성요소의 경사를 제어하도록 구성된 서보 기계 구성요소를 제어할 수 있지만, 접선방향 경사 제어기(172)는 접선방향 방향으로 광학 구성요소의 경사를 제어하도록 구성된 서보 기계 구성요소를 제어할 수 있다. 따라서, 마스터 디스크(46)가 홀로그래픽 판독 및 복제 시스템(16)과 관련한 충돌된 영역에서 방사상으로 또는 접선방향으로 경사지면, 시스템(16)에서의 광학 구성요소는 마스터 디스크(46)의 경사를 보상하기 위해 경사질 수 있다.
일 실시예에서의 마스터 디스크(46)를 판독하기 위한 초기화 시퀀스가 도 14의 흐름도에서 제공된다. 프로세스(180)는 스핀들을 슬레딩함으로써 개시되어서(블록(182)) 마스터 디스크(46)의 인입 영역(92)이 마스터 광학 시스템(104) 및/또는 복제 시스템(100)과 관련한 적합한 위치에 있다. 그 후 프로세스(180)는 메인 4분할 검출기(124)에서 검출되는 광 강도 분포에 기초하여 포커싱 서보 장치 및 추적 서보 장치를 이용시킬 수 있다(블록(184)). 일부 실시예에서, 도 12와 관련하여 도시된 바와 같이, 메인 검출기(124)는 검출기의 세트(120)에서 중간 검출기가 될 수 있고, 포커싱 에러 신호(FES)와 경사 에러 신호를 생성할 수 있다. 그 후 프로세스(180)는 보조 검출기(122 및 126)에 의해 생성된 FES의 차분에 기초하여 경사 서보 장치를 이용한다(블록(186)). 일부 실시예에서, 도 15와 관련하여 더 논의될 바와 같이, 복제 시스템(100)이 연속적인 선형 속도 모드(CLV 모드)에서 작동하고 있다면, 프로세스(180)는 또한 연속적인 선형 속도 서보(CLV 서보)를 이용하는 것을 포함할 것이다.
일부 실시예에서, 메인 검출기(124)는 메인 트랙(90)으로부터 광의 반사를 검출 할 수 있고, 이는 트랙(90)을 식별하는 데이터(예를 들어, 트랙 ID)를 포함할 수 있다. 프로세스(180)는 트랙 ID를 메인 검출기(124)로부터 디코드하고(블록(188)) 광학 헤드가 정확한 트랙 상에 있지 않으면 상이한 트랙으로 건너뛸 수 있다. 프로세스(180)는 연속적으로 디코딩하는 것과 마스터 광학 시스템(104)이 정확한 메인 트랙(90)으로부터 판독할 때까지 상이한 트랙으로 이동하는 것을 포함한다. 그 후 프로세스(180)는 다중 소스 빔의 배열을 회전시킬 수 있어서(블록(190)), 마스터 디스크(46) 상에 형성된 대응 조명 스폿이 정확한 주변 병렬 데이터 트랙(12)에 레지스터 할 수 있다. 프로세스는 보조 검출기(122 및 126)로부터 예상되는 트랙 ID를 획득할 수 있다. 그 후 서보를 회전시키는 빔은 보조 검출기(122 및 126)에 의해 생성되는 추적 에러 신호(TES)의 차분에 기초하여 이용될 수 있다(블록(192)). 일부 실시예에서, 도 16과 관련하여 논의될 바와 같이, 프로세스(180)는 또한 복제 시스템(100)이 등각 속도 모드(CAV 모드)에 있다면, 레이저 파워 조정기를 이용할 수 있다. 그 후 프로세스(180)는 복제 디스크(10) 상에 기록되는 것에 포함되는 시스템 구성요소와 통신하는 것(블록(194))을 포함할 수 있다(예를 들어, 도 11로부터의 광학 시스템(122 및/또는 114)).
CLV 서보 장치를 이용하기 위한 일 실시예는 도 15의 흐름도에서 제공된다. 프로세스(196)는 원하는 주파수(198)와 검출된 주파수(200)를 에러 생성기(202)로 전송하는 것을 포함한다. 원하는 주파수(198)는 데이터 트랙(12)을 따라 각 데이터 비트 위치 위에서의 데이터 검출의 원하는 선형 속도가 될 수 있고, 복제 시스템(100)의 하나 이상의 제어기에 의해 제공될 수 있다. 검출된 주파수(200)는 각 데이터 비트 위치 위에서의 데이터 검출의 검출된 선형 속도가 될 수 있다. 원하는 주파수(198)와 검출된 주파수(200) 사이에서의 차이에 기초하여, 에러 생성기(202)는 선형 속도 에러 신호를 생성할 수 있고, 이는 마스터 디스크(46)가 너무 빠르거나 너무 느리게 회전하는 것을 나타낸다. 선형 속도 에러 신호는 CLV 서보 제어기(204)로 전송될 수 있고, 이는 검출된 주파수(200)가 원하는 주파수(198)와 대체로 동일할 때까지 속도 회전의 조정을 제어한다. 따라서 등선 속도를 유지하기 위해 각 디스크 회전이 변경될 수 있어서, 프로세스(196)가 작동의 CLV 모드에서 적용가능할 수 있다.
레이저의 파워를 조정하기 위한 다른 실시예는 도 16의 흐름도에서 제공된다. 프로세스(206)는 원하는 플루엔스(208) 및 계산된 플루엔스(210)를 에러 생성기(212)로 전송하는 것을 포함한다. 원하는 플루엔스는 광 강도의 기능 및 마스터 디스크(46) 상에 충돌되는 다중 소스 빔의 노출 시간이 될 수 있다. 플루엔스는 또한 특정 시간에서 디스크(46)의 단위 영역 당 광 에너지의 노출로 설명될 수 있다. 특정 원하는 플루엔스에서 복제 디스크(10) 상에 기록되도록 하는 마스터 디스크(46)로부터 데이터가 판독됨에 따라, 복제 프로세스는 광 강도 및 노출 시간에 의해 영향을 받을 수 있다. 논의된 바와 같이, 디스크(46)에 충돌하는 광 빔의 노출 시간은 광이 충돌되고 있는 곳에 따라 변화하며, 이는 등각 속도 모드에서 디스크가 작동하고 있다는 것을 추측할 수 있다(예를 들어, 도 15에서 설명된 CLV 모드와 대조적으로, 디스크 각 회전 속도는 변화되지 않는다). 에러 생성기(212)는 원하는 플루엔스(208)와 계산된 플루엔스(210) 사이에서의 차이를 판정하고 플루엔스 에러 신호를 생성할 수 있으며, 이는 충돌된 빔이 광 강도를 증가시키거나 감소시키도록 조정되어야하는지를 나타낼 수 있다. 따라서, 광 빔 강도를 조정함으로써, 프로세스(206)는 등각 속도를 유지하는 동안 판독 및/또는 복제의 상이한 선 속도들을 보상할 수 있다.
본 발명의 단지 특정한 특징만이 본 명세서에 예시되고 설명되어 있지만, 복수의 수정 및 변경이 당업자들에게 발생할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 내에 있는 바와 같은 모든 이러한 수정 및 변경을 포괄하는 것으로 의도된다.
10: 홀로그래픽 디스크 12: 나선형 트랙
14: 스핀들 구멍 16: 홀로그래픽 시스템
18: 광원 20, 26: 신호 빔
22: 기준 빔 24 : 마스터 디스크 판독 시스템
30, 34 : 포커싱된 레이저 빔 36 : 데이터 반사
38 : 검출기 42 : 단일 빔 접근법
44, 54 : 단일 빔 46 : 마스터 디스크
48 : 반사 50 : 광학 이미징 시스템
56 : 홀로그램 패턴 58 : 다중 빔 접근법
60 : 판독 빔 64 : 전송 이미지
66 : 기준 빔 68: 마이크로-홀로그램
70, 72: 광학 헤드 75 : 스핀들
76 : 데이터 레이어 80 : 복제 시스템
82 : 광원 84 : 렌즈
86, 88 : 조명 스폿 90 : 메인 트랙
92 : 인입 영역 94 : 인출 영역
100 : 홀로그래픽 복제 시스템 102 : 다중 신호 빔
104 : 마스터 광학 시스템 106 : 마스터 빔 검출기
110 : 2색성 필터 114 : 역전파 기준 빔
116 : 기준 검출기 118 : 복제 검출기 시스템
122, 124, 126, 162, 164 : 다중 4분할 검출기
132, 136 : 반사된 빔 150, 170 : 비교기
156 , 158, 202, 212 : 에러 생성기 160, 172 : 경사 제어기
166, 168 : FEGS 198, 200 : 주파수
204 : CLV 서보 제어기 208, 210 : 플루엔스
14: 스핀들 구멍 16: 홀로그래픽 시스템
18: 광원 20, 26: 신호 빔
22: 기준 빔 24 : 마스터 디스크 판독 시스템
30, 34 : 포커싱된 레이저 빔 36 : 데이터 반사
38 : 검출기 42 : 단일 빔 접근법
44, 54 : 단일 빔 46 : 마스터 디스크
48 : 반사 50 : 광학 이미징 시스템
56 : 홀로그램 패턴 58 : 다중 빔 접근법
60 : 판독 빔 64 : 전송 이미지
66 : 기준 빔 68: 마이크로-홀로그램
70, 72: 광학 헤드 75 : 스핀들
76 : 데이터 레이어 80 : 복제 시스템
82 : 광원 84 : 렌즈
86, 88 : 조명 스폿 90 : 메인 트랙
92 : 인입 영역 94 : 인출 영역
100 : 홀로그래픽 복제 시스템 102 : 다중 신호 빔
104 : 마스터 광학 시스템 106 : 마스터 빔 검출기
110 : 2색성 필터 114 : 역전파 기준 빔
116 : 기준 검출기 118 : 복제 검출기 시스템
122, 124, 126, 162, 164 : 다중 4분할 검출기
132, 136 : 반사된 빔 150, 170 : 비교기
156 , 158, 202, 212 : 에러 생성기 160, 172 : 경사 제어기
166, 168 : FEGS 198, 200 : 주파수
204 : CLV 서보 제어기 208, 210 : 플루엔스
Claims (32)
- 홀로그래픽 복제 시스템에서 마스터 디스크로부터 신호를 판독하는 방법에 있어서,
마스터 디스크 상에 복수의 조명 스폿을 형성하기 위해 상기 홀로그래픽 복제 시스템에서 상기 마스터 디스크 내 복수의 타겟 데이터 트랙을 향해 복수의 소스 빔을 방출하는 단계와,
상기 마스터 디스크로부터 복수의 신호 빔을 수신하는 단계?상기 복수의 신호 빔은 상기 마스터 디스크로부터의 상기 복수의 소스 빔의 반사를 포함함?와,
상기 복수의 신호 빔에 기초하여, 상기 복수의 타겟 데이터 트랙에서 상기 복수의 조명 스폿이 포커싱되고 정렬되는지를 판정하는 단계와,
상기 복수의 조명 스폿이 상기 복수의 타겟 데이터 트랙 내에서 포커싱되지 않거나 정렬되지 않는다고 판정될 때 광학 시스템을 조정하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 소스 빔이 상기 복수의 타겟 데이터 트랙 상에 포커싱되는지를 판정하는 단계는 상기 복수의 소스 빔의 상기 반사의 강도 분포를 분석하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 소스 빔의 상기 반사의 상기 강도 분포를 분석하는 단계는 비점 수차(astigmatic) 포커싱 방법을 사용하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광학 시스템을 조정하는 단계는 상기 광학 복제 시스템의 포커싱 서보 기계 장치를 이용하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 소스 빔이 상기 복수의 타겟 데이터 트랙 내에 정렬되는지를 판정하는 단계는 상기 복수의 소스 빔의 상기 반사의 강도 분포를 분석하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 소스 빔의 상기 반사의 상기 강도 분포를 분석하는 단계는 차분 위상(differential phase) 방법을 사용하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 광학 시스템을 조정하는 단계는 상기 광학 복제 시스템의 추적 서보 기계 장치를 이용하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 소스 빔이 상기 복수의 타겟 데이터 트랙 상에 포커싱되는지를 판정하는 단계는,
제 1 보조 검출기에서 검출된 상기 반사의 제 1 강도 분포를 분석하는 단계와,
제 2 보조 검출기에서 검출된 상기 반사의 제 2 강도 분포를 분석하는 단계와,
상기 제 1 강도 분포와 상기 제 2 강도 분포 사이의 차이에 기초하여 경사 에러(tilting error)를 판정하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 광학 시스템을 조정하는 단계는 상기 광학 복제 시스템의 경사 서보 기계 장치를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 경사 서보 기계 장치는 상기 광학 시스템의 광학 요소를 경사 동작으로 작동시키도록 구성된
방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 경사 동작은 하나 이상의 접선방향(tangential) 경사 동작 및 방사상(radial) 경사 동작을 포함하는
방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 소스 빔이 상기 복수의 타겟 데이터 트랙 내에서 정렬되는지를 판정하는 단계는,
제 1 보조 검출기에서 검출된 상기 반사의 제 1 강도 분포를 분석하는 단계와,
제 2 보조 검출기에서 검출된 상기 반사의 제 2 강도 분포를 분석하는 단계와,
상기 제 1 강도 분포와 상기 제 2 강도 분포 사이의 차이에 기초하여 회전 에러(rotational error)를 판정하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 광학 시스템을 조정하는 단계는 상기 광학 복제 시스템의 회전 서보 기계 장치를 이용하는 단계를 포함하되, 상기 회전 서보 기계 장치는 상기 광학 시스템의 광학 요소를 회전 동작으로 작동시키도록 구성된
방법.
- 제 1 항에 있어서,
수신될 상기 복수의 신호 빔의 원하는 선형 속도와 상기 복수의 신호 빔이 수신되는 검출된 선형 속도 사이의 차이에 기초하여 연속적인 선형 속도(Continuous Linear Velocity,CLV) 서보 기계 장치를 이용하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 마스터 디스크의 회전 속도가 조정되는
방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 마스터 디스크 상에서의 상기 복수의 소스 빔의 충돌의 원하는 플루엔스(fluence)와 상기 마스터 디스크 상에서의 상기 복수의 소스 빔의 충돌의 검출된 플루엔스 사이의 차이에 기초하여 레이저 조정기를 사용하는 단계를 포함하는
방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 원하는 플루엔스가 상기 검출된 플루엔스와 동일하지 않을 때 상기 레이저 조정기를 사용하여 상기 복수의 소스 빔을 방출하도록 구성된 레이저를 조정하는 단계를 포함하는
방법.
- 홀로그래픽 복제를 위한 시스템에 있어서,
마스터 디스크 내 복수의 타겟 데이터 트랙을 향해 복수의 소스 빔을 방출하도록 구성된 광학 시스템과,
상기 마스터 디스크로부터 상기 복수의 소스 빔의 반사를 수신하고 상기 수신된 반사에 기초하여 하나 이상의 에러 신호를 생성하도록 구성된 검출기 시스템과,
상기 하나 이상의 에러 신호에 기초하여 상기 광학 시스템 내 구성요소를 작동시키도록 구성된 서보 기계 장치의 세트를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 17 항에 있어서,
상기 검출기 시스템은 상기 수신된 반사에 기초하여 타이밍 정보를 디코딩하도록 구성된 메인 4분할 검출기(main quadrant detector)를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 18 항에 있어서,
상기 타이밍 정보는 상기 복수의 타겟 데이터 트랙의 메인 데이터 트랙으로부터의 반사를 포함하되, 상기 메인 데이터 트랙은 내장된 타이밍 정보를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 18 항에 있어서,
상기 타이밍 정보는 상기 마스터 디스크의 워블 트랙(wobbled track) 또는 그루브(groove)로부터의 반사를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 18 항에 있어서,
상기 디코딩된 타이밍 정보 및 상기 마스터 디스크로부터의 상기 복수의 소스 빔의 상기 반사의 원하는 선형 속도에 기초하여 상기 시스템과 관련한 상기 마스터 디스크의 회전을 조정하도록 구성된 연속적인 선형 속도(CLV) 서보 제어기를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 18 항에 있어서,
상기 디코딩된 타이밍 정보 및 상기 마스터 디스크로부터의 상기 복수의 소스 빔의 상기 반사의 원하는 플루엔스에 기초하여 상기 복수의 소스 빔을 방출하는 레이저의 파워를 조정하도록 구성된 레이저 파워 조정기를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 17 항에 있어서,
상기 검출기 시스템은 상기 수신된 반사의 강도 분포에 기초하여, 상기 마스터 디스크 내의 메인 데이터 트랙 상에서의 상기 복수의 소스 빔 중 하나의 포커싱을 판정하도록 구성된 메인 4분할 검출기를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 17 항에 있어서,
상기 검출기 시스템은 상기 수신된 반사의 강도 분포에 기초하여, 상기 마스터 디스크 내의 메인 데이터 트랙 상에서의 상기 복수의 소스 빔 중 하나의 정렬을 판정하도록 구성된 메인 4분할 검출기를 포함하는
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 17 항에 있어서,
상기 검출기 시스템은 적어도 2 개의 보조 4분할 검출기를 포함하되, 상기 하나 이상의 에러 신호는 상기 2개의 보조 4분할 검출기의 각각에서 수신된 반사로부터 생성된 포커싱 에러 신호의 쌍 사이의 차이에 기초한 경사 에러 신호를 포함하고, 상기 서보 기계 장치의 세트는 상기 경사 에러 신호에 기초하여 경사 동작으로 구성요소들을 작동시키도록 구성된
홀로그래픽 복제 시스템.
- 제 17 항에 있어서,
상기 검출기 시스템은 적어도 2 개의 보조 4분할 검출기를 포함하되, 상기 하나 이상의 에러 신호는 상기 2개의 보조 4분할 검출기의 각각에서 수신된 반사로부터 생성된 추적 에러 신호의 쌍 사이의 차이에 기초한 회전 에러 신호를 포함하고, 상기 서보 기계 장치의 세트는 상기 회전 에러 신호에 기초하여 회전 동작으로 구성요소들을 작동시키도록 구성된
홀로그래픽 복제 시스템.
- 복제 시스템으로서,
마스터 디스크 내 복수의 타겟 데이터 트랙을 향해 복수의 소스 빔을 방출하고, 상기 마스터 디스크로부터의 복수의 반사를 수신하도록 구성되는 광학 시스템?상기 복수의 반사는 상기 마스터 디스크로부터의 상기 복수의 소스 빔의 반사를 포함함?과,
상기 복수의 반사를 수신하고 상기 수신된 복수의 반사에 기초하여 포커싱 신호, 추적 신호, 경사 신호, 및 회전 신호 중 하나 이상을 생성하도록 구성된 검출기 시스템과,
상기 포커싱 신호, 상기 추적 신호, 상기 경사 신호, 및 상기 회전 신호 중 하나 이상에 기초하여 상기 광학 시스템 내 구성요소를 작동시키도록 구성된 하나 이상의 서보 기계 장치를 포함하는
복제 시스템.
- 제 27 항에 있어서,
상기 검출기 시스템은 상기 복수의 반사 중 메인 반사의 강도 분포를 검출하도록 구성된 메인 검출기를 포함하되, 상기 메인 반사는 상기 복수의 소스 빔 중 메인 소스 빔의 반사를 포함하고, 상기 메인 소스 빔은 상기 마스터 디스크 내 메인 타겟 데이터 트랙을 향해 방출되는
복제 시스템.
- 제 28 항에 있어서,
상기 메인 검출기는 비점수차 방법을 사용하여 상기 메인 반사에 기초하여 상기 포커싱 신호를 생성하도록 구성된
복제 시스템.
- 제 28 항에 있어서,
상기 메인 검출기는 차분 위상 방법을 사용하여 상기 메인 반사에 기초하여 상기 추적 신호를 생성하도록 구성된
복제 시스템.
- 제 28 항에 있어서,
상기 검출기는, 각각 상기 메인 검출기에 인접하는 적어도 2 개의 보조 검출기를 포함하며, 상기 검출기 시스템은 상기 2개의 보조 검출기의 각각에서 수신된 상기 복수의 반사의 강도 분포로부터 생성된 포커싱 에러 신호의 차분(differential)에 기초하여 경사 신호를 생성하도록 구성된
복제 시스템.
- 제 28 항에 있어서,
상기 검출기는, 각각 상기 메인 검출기에 인접하는 적어도 2 개의 보조 검출기를 포함하며, 상기 검출기 시스템은 상기 2개의 보조 검출기의 각각에서 수신된 상기 복수의 반사의 강도 분포로부터 생성된 추적 에러 신호의 차분에 기초하여 회전 신호를 생성하도록 구성된
복제 시스템.
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