專(zhuān)利名稱(chēng)：用于多層光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的雙束記錄和讀出的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)大體上涉及全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。更具體地，該技術(shù)涉及用于在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)或盤(pán)上進(jìn)行雙束記錄和讀取的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于計(jì)算能力進(jìn)步，計(jì)算技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入新的應(yīng)用領(lǐng)域，除別的以外，還有例如消費(fèi)視頻、數(shù)據(jù)存檔、文件存儲(chǔ)、成像和電影制作等。這些應(yīng)用提供對(duì)開(kāi)發(fā)具有增加的存儲(chǔ)容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的持續(xù)推動(dòng)力。此外，存儲(chǔ)容量的增加已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并且促進(jìn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出開(kāi)發(fā)者的最初預(yù)計(jì)的技術(shù)(除別的以外還有例如游戲等)的發(fā)展。光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)的日益更高存儲(chǔ)容量提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)中的發(fā)展的良好示例。在二十世紀(jì)八十年代早期開(kāi)發(fā)的壓縮盤(pán)或⑶格式具有大約650-700MB數(shù)據(jù)或大約74-80min 雙聲道音頻節(jié)目的容量。相比之下，在二十世紀(jì)九十年代早期開(kāi)發(fā)的數(shù)字多功能盤(pán)(DVD) 格式具有大約4. 7GB(單層)或8. 5GB(雙層)的容量。DVD的更高存儲(chǔ)容量足夠存儲(chǔ)以較早的視頻分辨率(例如，以大約720(h) X 576 (ν)像素的PAL，或以大約720(h) X480(v)像素的NTSC)的全長(zhǎng)度正片。然而，由于例如高清晰度電視(HDTV)(以1080p的大約1920 (h) X 1080 (ν)像素)
等更高分辨率的視頻格式變得流行，能夠保存以這些分辨率記錄的全長(zhǎng)度正片的存儲(chǔ)格式變得可取。這促使高容量記錄格式的發(fā)展，例如Blu-ray Disc 格式等，其能夠在單層盤(pán)中保存大約25GB或在雙層盤(pán)中保存50GB。由于視頻顯示器的分辨率和其他技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，具有越來(lái)越高的容量的存儲(chǔ)介質(zhì)將變得更重要。一個(gè)可更好達(dá)到存儲(chǔ)行業(yè)中將來(lái)的容量要求的正開(kāi)發(fā)的存儲(chǔ)技術(shù)基于全息存儲(chǔ)。全息存儲(chǔ)是采用全息圖的形式的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，該全息圖是通過(guò)在光敏存儲(chǔ)介質(zhì)中兩束光相交形成的三維干涉圖樣的圖像。已經(jīng)在開(kāi)發(fā)基于頁(yè)面的全息技術(shù)和逐位全息技術(shù)兩者。在基于頁(yè)面的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，包含數(shù)字編碼數(shù)據(jù)的信號(hào)束疊加在存儲(chǔ)介質(zhì)的體積內(nèi)的參考束上，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)，其例如改變或調(diào)制在該體積內(nèi)的介質(zhì)的折射率。該調(diào)制用于記錄來(lái)自信號(hào)的強(qiáng)度和相位信息。每個(gè)比特因此一般存儲(chǔ)為干涉圖樣的一部分。全息圖后來(lái)可以通過(guò)將存儲(chǔ)介質(zhì)單獨(dú)暴露于參考束來(lái)檢索，該參考束與存儲(chǔ)的全息數(shù)據(jù)相互作用以產(chǎn)生與用于存儲(chǔ)全息圖像的最初信號(hào)束成比例的重構(gòu)信號(hào)束。在逐位全息術(shù)或微全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，每個(gè)比特寫(xiě)為微全息圖或布拉格反射光柵， 其典型地由兩個(gè)反向傳播聚焦記錄束來(lái)產(chǎn)生。然后通過(guò)使用讀取束從微全息圖反射來(lái)重構(gòu)記錄束，從而檢索該數(shù)據(jù)。因此，微全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)比逐頁(yè)面全息存儲(chǔ)與當(dāng)前技術(shù)更相似。然而，與可在DVD和Blu-ray Di sc 格式中使用的兩層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相對(duì)比，全息盤(pán)可具有50或 100層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，提供可采用兆兆字節(jié)(TB)測(cè)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。此外，關(guān)于基于頁(yè)面的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，每個(gè)微全息圖包含來(lái)自信號(hào)的相位信息。盡管全息存儲(chǔ)系統(tǒng)可提供比現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)高得多的存儲(chǔ)容量，它們可由于多層數(shù)據(jù)的存在而易受不良的跟蹤控制影響。因此，改進(jìn)盤(pán)的跟蹤控制的技術(shù)可是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面涉及操作全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的雙束檢測(cè)系統(tǒng)的方法，包括使數(shù)據(jù)束通過(guò)第一組光學(xué)裝置到全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的數(shù)據(jù)層；使跟蹤束通過(guò)第二組光學(xué)裝置到全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)；檢測(cè)該跟蹤束的反射；以及使該第一組光學(xué)裝置與該第二組光學(xué)裝置的定位同
止
少ο本發(fā)明的方面涉及操作全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的雙束檢測(cè)系統(tǒng)的方法，包括使數(shù)據(jù)束撞擊全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的數(shù)據(jù)層；使跟蹤束撞擊全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的跟蹤元件；檢測(cè)該跟蹤束從該跟蹤元件的反射；以及協(xié)調(diào)該數(shù)據(jù)束相對(duì)于該跟蹤束的位置。本發(fā)明的方面涉及全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的雙束檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配置成提供處于第一波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)束以撞擊全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的數(shù)據(jù)層的第一光學(xué)激發(fā)裝置；配置成提供處于第二波長(zhǎng)的跟蹤束以撞擊全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的伺服平面的第二光學(xué)激發(fā)裝置；以及配置成協(xié)調(diào)該數(shù)據(jù)束關(guān)于該跟蹤束的位置的光學(xué)組件。


當(dāng)下列詳細(xì)說(shuō)明參照附圖(其中類(lèi)似的符號(hào)在整個(gè)附圖中代表類(lèi)似的部件)閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢(shì)將變得更好理解，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的光盤(pán)讀取器的示意圖；圖2是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的光盤(pán)的頂視圖；圖3和3A是多層光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的檢測(cè)頭的示意圖；圖4是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的多層光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的檢測(cè)頭的示意圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的多層光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的檢測(cè)頭的示意圖；圖6是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的多層光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的檢測(cè)頭的簡(jiǎn)圖；以及圖7和7A是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的如關(guān)于圖4論述的采用同步致動(dòng)器的圖3和 3A的檢測(cè)頭的示意圖。
具體實(shí)施例方式本技術(shù)針對(duì)使全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)層和跟蹤層重合。一位全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在多個(gè)虛擬數(shù)據(jù)層中記錄數(shù)據(jù)。微光柵的這些虛擬層的最初記錄受益于關(guān)于介質(zhì)中的參考點(diǎn)精確定位的并且一般獨(dú)立于由于盤(pán)擺動(dòng)、振動(dòng)等引起的可能變化的記錄束。將寫(xiě)入和讀取束的位置鏈接到主體中的相同體積的方式是要使用表面起伏特征，例如與在CD-R和DVD 盤(pán)中的那些相似的槽等。聚焦在開(kāi)槽層上的跟蹤束(通常具有與數(shù)據(jù)束不同的波長(zhǎng))可以產(chǎn)生聚焦和跟蹤誤差信號(hào)，其可被采用以憑借反饋伺服回路鎖定物鏡和束在盤(pán)上的位置。 對(duì)于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的各種方面的論述，參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7，388，695，其通過(guò)應(yīng)用全文結(jié)合于此?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1是可用于從光學(xué)存儲(chǔ)盤(pán)12讀取數(shù)據(jù)的光學(xué)讀取器系統(tǒng)10。存儲(chǔ)在該光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12上的數(shù)據(jù)由一系列光學(xué)元件14讀取，其投射讀取束16到該光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12上。反射束18由光學(xué)元件14從光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12拾取。光學(xué)元件14可包括任何數(shù)目的不同的元件，其設(shè)計(jì)成產(chǎn)生激發(fā)束、將該束聚焦于光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12上并且檢測(cè)從光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12回來(lái)的反射18。光學(xué)元件14通過(guò)到光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子裝置封裝件22的耦合器20而被控制。該光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子裝置封裝件22可包括例如一個(gè)或多個(gè)激光系統(tǒng)的電源、檢測(cè)來(lái)自檢測(cè)器的電子信號(hào)的檢測(cè)電子裝置、將檢測(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等單元，以及例如預(yù)測(cè)檢測(cè)器信號(hào)什么時(shí)候?qū)嶋H寄存存儲(chǔ)在光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12上的位值的位預(yù)測(cè)器等其他單元。光學(xué)元件14在光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12之上的位點(diǎn)由跟蹤伺服對(duì)控制，跟蹤伺服M具有配置成在光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12的表面之上前后移動(dòng)光學(xué)元件的機(jī)械致動(dòng)器26。光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子裝置22和該跟蹤伺服M由處理器觀控制。在一些根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例中，該處理器觀可能夠基于可由光學(xué)元件14接收并且反饋給該處理器觀的取樣信息確定光學(xué)元件14的位置。 光學(xué)元件14的位置可被確定以用于增強(qiáng)和/或放大反射18或減少反射18的干擾。在一些實(shí)施例中，跟蹤伺服M或光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子裝置22可能夠基于由光學(xué)元件14接收的取樣信息確定光學(xué)元件14的位置。處理器觀還控制馬達(dá)控制器30，其提供電力32給主軸馬達(dá)34。該主軸馬達(dá)34 耦合于控制光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12的轉(zhuǎn)速的主軸36。當(dāng)光學(xué)元件14從光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12的外邊緣移動(dòng)更靠近主軸36時(shí)，光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)的轉(zhuǎn)速可由處理器觀增加。這可執(zhí)行以保持當(dāng)光學(xué)元件 14在外邊緣時(shí)來(lái)自光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率與當(dāng)光學(xué)元件在內(nèi)邊緣時(shí)基本相同。盤(pán)的最大轉(zhuǎn)速可是大約每分鐘 500 轉(zhuǎn)(rpm)、1000rpm、1500rpm、3000rpm、5000rpm、10, OOOrpm 或更高。處理器觀連接到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或RAM 38和只讀存儲(chǔ)器或ROM 40。該ROM 40 包含允許處理器28控制跟蹤伺服M、光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子裝置22和馬達(dá)控制器30的程序。此外，該ROM 40還包含允許處理器觀分析來(lái)自光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子裝置22的數(shù)據(jù)(其已經(jīng)存儲(chǔ)在 RAM38中)的程序以及其他。如本文進(jìn)一步詳細(xì)論述的，存儲(chǔ)在RAM38中的數(shù)據(jù)的這樣的分析可包括例如解調(diào)、解碼或?qū)?lái)自光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12的信息轉(zhuǎn)換成可由其他單元使用的數(shù)據(jù)流必需的其他功能。如果光學(xué)讀取器系統(tǒng)10是商用單元，例如消費(fèi)電子裝置等，它可具有允許處理器 28由用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)和控制的控制。這樣的控制可采取例如鍵盤(pán)、程序選擇開(kāi)關(guān)等面板控制42的形式。此外，處理器觀的控制可由遠(yuǎn)程接收器44執(zhí)行。該遠(yuǎn)程接收器44可配置成從遠(yuǎn)程控制48接收控制信號(hào)46。該控制信號(hào)46可采取紅外光束、聲信號(hào)或無(wú)線(xiàn)電信號(hào)等的形式以及其他。在處理器觀已經(jīng)分析存儲(chǔ)在RAM38中的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生數(shù)據(jù)流之后，該數(shù)據(jù)流可由處理器觀提供給其他單元。例如，該數(shù)據(jù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口 50作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流提供給外部數(shù)字單元，例如位于外部網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)或其他裝置等。備選地，處理器觀可提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流給消費(fèi)電子裝置數(shù)字接口 52，例如高清晰度多媒體接口(HDMI)等，或其他高速接口，例如 USB端口以及其他等。處理器觀還可具有其他連接的接口單元，例如數(shù)模信號(hào)處理器M 等。該數(shù)模信號(hào)處理器M可允許處理器觀提供模擬信號(hào)用于輸出到其他類(lèi)型的裝置，例如電視上的模擬輸入信號(hào)或輸入到放大系統(tǒng)的音頻信號(hào)等。讀取器10可用于讀取如在圖2中示出的包含數(shù)據(jù)的光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12。一般，光學(xué)數(shù)據(jù)盤(pán)12是具有嵌入到透明保護(hù)涂層的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的扁平圓盤(pán)。該保護(hù)涂層可是透明塑料，例如聚碳酸酯、聚丙烯酸酯等。在全息介質(zhì)的情況下，盤(pán)的材料可是有作用的， 其響應(yīng)于記錄光而主動(dòng)改變以產(chǎn)生數(shù)據(jù)標(biāo)記全息圖。數(shù)據(jù)層可包括任何數(shù)目的可反射光的表面，例如用于逐位全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的微全息圖或具有凹坑和小島的反射表面等。光盤(pán)12安裝在具有主軸孔56的主軸36 (參見(jiàn)圖1)上使得盤(pán)可圍繞它的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。在每層上，數(shù)據(jù)一般可寫(xiě)入從盤(pán)12的外邊緣到內(nèi)界限的連續(xù)螺旋軌道58上，但可使用圓形軌道或其他配置。圖3和3A描繪示范性雙束檢測(cè)頭系統(tǒng)60。光源62發(fā)射處于第一波長(zhǎng)的讀取束 64，其通過(guò)偏振束分裂器66和深度選擇光學(xué)裝置68。該讀取束64從二向色鏡70反射并且被引導(dǎo)通過(guò)四分之一波片72和透鏡74到盤(pán)12中的微全息圖76。從微全息圖76反射的數(shù)據(jù)束78返回通過(guò)透鏡78、四分之一波片72、二向色鏡70和深度選擇光學(xué)裝置68。該反射束78然后通過(guò)偏振束分裂器66、收集光學(xué)裝置80和檢測(cè)器82，在其中讀取微全息圖76的數(shù)據(jù)。此外，光源84發(fā)射處于第二波長(zhǎng)的跟蹤束86，其通過(guò)束分裂器88和深度選擇光學(xué)裝置90。該跟蹤束86通過(guò)二向色鏡70、四分之一波片72和透鏡74到盤(pán)12。在圖示的實(shí)施例中，該跟蹤束86從盤(pán)12 (例如，靠近或在盤(pán)的底部)反射，該盤(pán)12可具有反射層、軌道、槽等。該反射的跟蹤束92通過(guò)透鏡74、四分之一波片72、二向色鏡70、收集光學(xué)裝置 90、束分裂器88和收集光學(xué)裝置94到檢測(cè)器96。在具有用于跟蹤束位置所使用的開(kāi)槽參考面的體積存儲(chǔ)介質(zhì)中，一個(gè)開(kāi)槽跟蹤層一般足夠確保束在介質(zhì)體積中的定位。然而，為了能夠記錄多層，記錄和跟蹤束焦斑應(yīng)該在深度上彼此分開(kāi)。當(dāng)聚焦在開(kāi)槽層上時(shí)，跟蹤束產(chǎn)生跟蹤和聚焦誤差信號(hào)，其便于維持束關(guān)于盤(pán)和表面以及正讀取的軌道的可重復(fù)位置，其一般不受盤(pán)跳動(dòng)影響。記錄/讀出束應(yīng)該聚焦在記錄介質(zhì)的主體中的虛擬數(shù)據(jù)層上。為了減少讀取/寫(xiě)入束從軌道的偏離，有利的方案將對(duì)跟蹤和記錄/讀出束利用相同的物鏡透鏡。這將進(jìn)而使束中的至少一個(gè)未準(zhǔn)直。然而，遺憾地，如果物鏡透鏡是僅有的移動(dòng)元件，當(dāng)介質(zhì)(盤(pán))圍繞它的原始位置擺動(dòng)時(shí)兩個(gè)焦斑的相對(duì)位置可改變。也就是說(shuō)，對(duì)于聚焦在某個(gè)深度(層)的束，透鏡和介質(zhì)之間的工作距離一般獨(dú)立于僅對(duì)于準(zhǔn)直束的盤(pán)位置?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)隨機(jī)(不可重復(fù)的) 軸向跳動(dòng)和/或傾轉(zhuǎn)存在時(shí)，具有與準(zhǔn)直和未準(zhǔn)直束一起使用的單個(gè)透鏡的聚焦伺服可能不確保相對(duì)焦斑位置關(guān)于彼此固定。在深度上分開(kāi)束斑的不同方式可是有益的。使用開(kāi)槽圖樣化的表面來(lái)控制物鏡透鏡的聚焦和跟蹤(軸向和徑向致動(dòng)器移動(dòng))，有益的設(shè)計(jì)使將在深度上分開(kāi)焦斑的位置的物鏡透鏡適應(yīng)于將跟蹤束(例如，紅色) 聚焦在開(kāi)槽表面上，并且將記錄/讀出束(例如，綠色/藍(lán)色)在介質(zhì)(盤(pán))的主體中聚焦在虛擬數(shù)據(jù)層上。利用單個(gè)元件式物鏡透鏡，典型地僅可以使用一個(gè)準(zhǔn)直束而另一個(gè)應(yīng)該是發(fā)散/會(huì)聚的以在不同的深度聚焦(除非該元件由于材料性質(zhì)或通過(guò)設(shè)計(jì)而是高度色散的)。在更一般的情況下，跟蹤和數(shù)據(jù)束兩者可是會(huì)聚的或具有不同的發(fā)散圓錐角的發(fā)散的。讀取/寫(xiě)入束在期望的數(shù)據(jù)層和軌道上的定位可以通過(guò)將跟蹤束鎖定在盤(pán)的表面(或特殊伺服平面)的槽上，同時(shí)讀取/寫(xiě)入束的位置相對(duì)于跟蹤束并且從而相對(duì)于盤(pán)固定來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了當(dāng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)并且擺動(dòng)和跳動(dòng)發(fā)生時(shí)確定性地在介質(zhì)的體積中寫(xiě)入和讀取數(shù)據(jù)，伺服系統(tǒng)應(yīng)該保持跟蹤束焦斑在開(kāi)槽層的軌道上，并且保持讀取/寫(xiě)入束關(guān)于跟蹤束固定。這牽涉光學(xué)拾取元件(透鏡)的軸向和徑向移動(dòng)以遵照盤(pán)位置的隨機(jī)變化。對(duì)于準(zhǔn)直束，這暗示拾取透鏡和盤(pán)之間的距離是恒定的，即拾取透鏡將遵照盤(pán)移動(dòng)。當(dāng)發(fā)散或會(huì)聚束用相同物鏡透鏡聚焦時(shí)，當(dāng)透鏡在附近移動(dòng)以遵照盤(pán)擺動(dòng)時(shí)，焦斑和透鏡之間的距離變化。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，如果數(shù)據(jù)束被準(zhǔn)直并且未準(zhǔn)直束用于聚焦，伺服回路將通過(guò)移動(dòng)透鏡使焦點(diǎn)誤差信號(hào)(FEQ為空而保持跟蹤束的焦斑在介質(zhì)的開(kāi)槽跟蹤層上。然而因?yàn)槲镧R透鏡的共軛面處于離透鏡的有限距離處，盤(pán)和透鏡之間的距離也將改變。這可導(dǎo)致來(lái)自準(zhǔn)直數(shù)據(jù)束的斑關(guān)于盤(pán)材料偏移。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，跟蹤束被準(zhǔn)直使得伺服回路將保持跟蹤束斑在跟蹤層上并且保持透鏡和盤(pán)之間的距離固定。同時(shí)，當(dāng)物鏡透鏡和固定光學(xué)裝置的剩余部分之間距離改變時(shí)，數(shù)據(jù)束斑的深度將變化。本技術(shù)利用可便于記錄束定位在固定深度的主體介質(zhì)中且具有減少的軸向跳動(dòng)的定位的方案。如下文論述的，一個(gè)實(shí)施例利用兩個(gè)同步致動(dòng)器承載兩個(gè)光學(xué)裝置元件。另一個(gè)實(shí)施例采用安裝在由跟蹤/聚焦誤差信號(hào)驅(qū)動(dòng)的相同致動(dòng)器上的用于跟蹤和數(shù)據(jù)束的兩個(gè)不同透鏡。再另一個(gè)實(shí)施例使用分段光學(xué)裝置和菲涅耳型光學(xué)裝置將色散引入系統(tǒng)并且在數(shù)據(jù)和跟蹤束的波長(zhǎng)產(chǎn)生物鏡的不同的有效焦距。在該實(shí)現(xiàn)中描述的元件還可承載兩個(gè)束的像差校正功能，其可是靜態(tài)的或自適應(yīng)的。初步光學(xué)系統(tǒng)模擬示出它對(duì)于雙波長(zhǎng)系統(tǒng)(例如，532nm數(shù)據(jù)和670nm跟蹤束)(即在一位全息/3D介質(zhì)中的雙色主從跟蹤)是相對(duì)容易可實(shí)現(xiàn)的。圖4描繪具有用于第一透鏡116和第二透鏡118的同步致動(dòng)器112和114的雙束檢測(cè)系統(tǒng)110。數(shù)據(jù)束120通過(guò)第二透鏡118、二向色束分裂器122和第一透鏡116到盤(pán)12 中的數(shù)據(jù)層(1 )。跟蹤束1 通過(guò)束分裂器122和第一透鏡116到盤(pán)12中的跟蹤開(kāi)槽層。當(dāng)然，另外的光學(xué)裝置可包括在系統(tǒng)110中。該數(shù)據(jù)束120和跟蹤束124典型地具有不同的波長(zhǎng)。在圖示的實(shí)施例中，該對(duì)透鏡116和118可在運(yùn)動(dòng)上與盤(pán)12同步。在該示例中，束120和IM兩者可以起初準(zhǔn)直地使用。第一透鏡116是由束120和IM共享的物鏡透鏡。跟蹤束120聚焦在盤(pán)的跟蹤開(kāi)槽層上并且從其反射。聚焦和跟蹤誤差信號(hào)可使用來(lái)自開(kāi)槽表面的反射跟蹤束產(chǎn)生并且饋入伺服，其調(diào)節(jié)第一透鏡116的位置以補(bǔ)償盤(pán)12的擺動(dòng)。為了在盤(pán)12中的不同深度(在該示例中更靠近透鏡116)收集，數(shù)據(jù)束IM通過(guò)第二透鏡118、二向色束分裂器122并且用會(huì)聚射線(xiàn)進(jìn)入第一透鏡116。束中的一個(gè)(在該示例中，數(shù)據(jù)束124)進(jìn)入通過(guò)透鏡116和118兩者，而另一個(gè)束(例如，跟蹤束120)進(jìn)入兩個(gè)透鏡116和118之間的系統(tǒng)(經(jīng)由二向色束分裂器122等)并且典型地僅通過(guò)物鏡透鏡 116。從而，有利地，兩個(gè)束120和124的焦斑位于不同的深度。然而，當(dāng)盤(pán)12旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)束焦斑的深度可關(guān)于參考束的深度變化。這將導(dǎo)致聚焦數(shù)據(jù)束124從正讀取的數(shù)據(jù)層126中的微全息圖76偏離(在深度上或橫向地)。該偏離可以通過(guò)第二透鏡118的移動(dòng)遵照(利用適合的縮放比例)第一透鏡116的移動(dòng)而補(bǔ)償。鑒于前面的，包含未準(zhǔn)直束的光學(xué)裝置的同步移動(dòng)將盤(pán)的運(yùn)動(dòng)“去耦合”。第一和第二透鏡116和118兩者可起跟蹤束120和數(shù)據(jù)束124的像差補(bǔ)償光學(xué)裝置的功能。第二透鏡118以及可能另外的自適應(yīng)光學(xué)裝置元件還可起工作深度選擇器的作用來(lái)尋址盤(pán)12 中的不同數(shù)據(jù)層126。盡管僅束深度補(bǔ)償在這里用作示例，可實(shí)現(xiàn)在徑向和/或切線(xiàn)方向上的相似跳動(dòng)補(bǔ)償來(lái)補(bǔ)償數(shù)據(jù)束和跟蹤束焦點(diǎn)位置之間的對(duì)應(yīng)偏離。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖5描繪具有集成進(jìn)入單個(gè)致動(dòng)器146的兩個(gè)透鏡142和144 的雙束檢測(cè)系統(tǒng)140。該系統(tǒng)140便于跟蹤束148和數(shù)據(jù)束150兩者的準(zhǔn)直操作。在該實(shí)例中，該對(duì)分立透鏡或透鏡組件142和144可對(duì)跟蹤束148和數(shù)據(jù)(讀取/寫(xiě)入)束150 的波長(zhǎng)/深度分別設(shè)計(jì)，并且再次透鏡142和144安裝在公共致動(dòng)器146上。在圖示的實(shí)施例中，跟蹤束148通過(guò)透鏡142到盤(pán)12上的導(dǎo)向槽。數(shù)據(jù)束150通過(guò)透鏡組件144到盤(pán) 12中的數(shù)據(jù)層126。用于聚焦數(shù)據(jù)束150的透鏡組件144可設(shè)計(jì)成具有可調(diào)節(jié)的焦距，如由標(biāo)號(hào)152指示的，使得可以訪(fǎng)問(wèn)不同的數(shù)據(jù)層126。當(dāng)然，一般可包括另外的光學(xué)裝置，其例如靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償像差。當(dāng)盤(pán)12旋轉(zhuǎn)并且不期望地?cái)[動(dòng)時(shí)，致動(dòng)器146采用相同的方式調(diào)節(jié)跟蹤和數(shù)據(jù)光學(xué)裝置(142和144)兩者的位置以準(zhǔn)確遵照參考槽，其便于數(shù)據(jù)層和位采用數(shù)據(jù)束150正確訪(fǎng)問(wèn)。另外的盤(pán)傾轉(zhuǎn)檢測(cè)和反饋可以應(yīng)用于致動(dòng)器的移動(dòng)部分。在再另一個(gè)實(shí)施例中，圖6描繪具有色散元件162的雙束檢測(cè)系統(tǒng)160。在該實(shí)例中，該色散元件162(例如，具有染料分布輪廓的摻染料的片)配置成改變處于一個(gè)波長(zhǎng)的束的焦距而不顯著影響處于不同波長(zhǎng)的另一個(gè)束。該單個(gè)元件162可展現(xiàn)顯著的色散，其由于例如菲涅耳相移片等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或例如對(duì)束164或166中的一個(gè)透明但與另一個(gè)共振地相互作用的液晶或非均勻分布染料等色散元件引起。在圖示的實(shí)施例中，跟蹤束164通過(guò)該色散元件162和透鏡168到盤(pán)12上的跟蹤或?qū)蛟?。?shù)據(jù)束166從束分裂器170反射，通過(guò)色散元件162和透鏡168到盤(pán)12上的數(shù)據(jù)層126。致動(dòng)器172便于系統(tǒng)160的定位。總而言之，色散元件162可提供跟蹤束164 (例如，紅色波長(zhǎng))對(duì)數(shù)據(jù)束166 (例如， 綠色或藍(lán)色波長(zhǎng))的非常不同的折射率。實(shí)際上，元件162可提供高色彩分離。該描述的色散性質(zhì)可包含進(jìn)入透鏡168。此外，色散元件的色散性質(zhì)可是可調(diào)諧的，例如通過(guò)電致變色效應(yīng)等。最后，圖6的該實(shí)例還可包括與例如關(guān)于圖4提到的那些相似的另外光學(xué)裝置和致動(dòng)器。這樣的另外光學(xué)裝置可便于例如不同數(shù)據(jù)層的選擇與數(shù)據(jù)束和跟蹤束之間的殘余跳動(dòng)差別的補(bǔ)償。圖7和7A描繪采用如關(guān)于圖4論述的同步致動(dòng)器的圖3和3A的檢測(cè)頭。圖示具有同步致動(dòng)器182和184的雙束檢測(cè)系統(tǒng)180。還描繪控制方案的框圖。在該實(shí)例中，讀取反射跟蹤束92的檢測(cè)器96饋送跟蹤誤差、聚焦誤差和傾轉(zhuǎn)誤差的信號(hào)到控制器186。該控制器186提供控制信號(hào)給物鏡致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器188并且還給深度和傾轉(zhuǎn)校正信號(hào)發(fā)生器190。 該物鏡致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器188控制致動(dòng)器182，并且深度和傾轉(zhuǎn)校正信號(hào)發(fā)生器190控制致動(dòng)器 184。共享物鏡透鏡74可包含如關(guān)于圖6描述的色散束分離。盡管本文僅圖示和描述本發(fā)明的某些特征，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將想到許多修改和改變。因此，要理解附上的權(quán)利要求意在涵蓋所有這樣的修改和改變，其作為落入本發(fā)明的真正精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種操作全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的雙束檢測(cè)系統(tǒng)的方法，包括 使數(shù)據(jù)束通過(guò)第一組光學(xué)裝置到所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的數(shù)據(jù)層； 使跟蹤束通過(guò)第二組光學(xué)裝置到所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)；檢測(cè)所述跟蹤束的反射；以及使所述第一組光學(xué)裝置與所述第二組光學(xué)裝置的定位同步。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述跟蹤束通過(guò)所述第二組光學(xué)裝置到所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)上的跟蹤元件。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述跟蹤元件包括所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)上的槽。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，包括饋送與反射的跟蹤束的檢測(cè)相關(guān)的信號(hào)到所述雙束檢測(cè)系統(tǒng)的伺服控制回路。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中同步包括使所述雙束檢測(cè)系統(tǒng)中的一對(duì)致動(dòng)器同步。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中同步包括使第一透鏡的致動(dòng)與第二透鏡的致動(dòng)同步，其中所述第一透鏡將所述數(shù)據(jù)束聚焦在所述數(shù)據(jù)層上并且將所述跟蹤束聚焦在所述跟蹤層上，并且其中所述第二透鏡起數(shù)據(jù)層深度選擇器的作用。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中同步包括使所述雙束檢測(cè)系統(tǒng)中的一對(duì)透鏡的移動(dòng)同步。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中同步包括使所述數(shù)據(jù)束在所述數(shù)據(jù)層上的聚焦與所述跟蹤束在所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的跟蹤元件上的聚焦同步。
9.一種操作全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的雙束檢測(cè)系統(tǒng)的方法，包括 使數(shù)據(jù)束撞擊所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的數(shù)據(jù)層；使跟蹤束撞擊所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的跟蹤元件； 檢測(cè)所述跟蹤束從所述跟蹤元件的反射；以及協(xié)調(diào)所述數(shù)據(jù)束相對(duì)于所述跟蹤束的位置。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，包括將所述跟蹤束鎖定在所述跟蹤元件上。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述跟蹤元件包括所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的伺服平
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述跟蹤元件包括在所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)上的槽。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中協(xié)調(diào)包括固定所述數(shù)據(jù)束相對(duì)于所述跟蹤束的位置。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中使跟蹤束撞擊跟蹤元件包括考慮所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)在一個(gè)或多個(gè)方向上的擺動(dòng)。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中協(xié)調(diào)所述數(shù)據(jù)束相對(duì)于所述跟蹤的位置包括所述雙束檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)拾取元件的軸向和徑向移動(dòng)遵照所述盤(pán)位置的隨機(jī)變化。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中協(xié)調(diào)所述數(shù)據(jù)束相對(duì)于所述跟蹤的位置包括使第一透鏡的致動(dòng)器與第二透鏡的致動(dòng)器同步。
17.如權(quán)利要求9所述的方法，其中協(xié)調(diào)所述數(shù)據(jù)束相對(duì)于所述跟蹤的位置包括采用所述跟蹤束的第一透鏡組件和所述數(shù)據(jù)束的第二透鏡組件，并且其中所述第一透鏡和所述第二透鏡安裝在相同的致動(dòng)器上。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述致動(dòng)器由跟蹤誤差信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)或傾轉(zhuǎn)誤差信號(hào)或其的任何組合驅(qū)動(dòng)。
19.如權(quán)利要求9所述的方法，其中協(xié)調(diào)所述數(shù)據(jù)束相對(duì)于所述跟蹤的位置包括使所述跟蹤束或數(shù)據(jù)束或兩者通過(guò)色散元件。
20.如權(quán)利要求9所述的方法，其中協(xié)調(diào)所述數(shù)據(jù)束相對(duì)于所述跟蹤束的位置包括使所述跟蹤束和數(shù)據(jù)束通過(guò)透鏡和色散元件，其中所述色散元件引入色散以產(chǎn)生不同于所述跟蹤束的焦距的所述數(shù)據(jù)束的焦距。
21.一種全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的雙束檢測(cè)系統(tǒng)，包括配置成提供處于第一波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)束以撞擊所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的數(shù)據(jù)層的第一光學(xué)激發(fā)裝置；配置成提供處于第二波長(zhǎng)的跟蹤束以撞擊所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的伺服平面的第二光學(xué)激發(fā)裝置；以及配置成協(xié)調(diào)所述數(shù)據(jù)束關(guān)于所述跟蹤束的位置的光學(xué)組件。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)組件包括配置成將所述數(shù)據(jù)束聚焦在所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的所述數(shù)據(jù)層上的第一透鏡；配置成將所述跟蹤束聚焦在所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的所述伺服平面上的第二透鏡；以及配置成使所述第一透鏡的移動(dòng)與所述第二透鏡的移動(dòng)同步的致動(dòng)器機(jī)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述致動(dòng)器機(jī)構(gòu)包括用于所述第一透鏡的第一致動(dòng)器和用于所述第二透鏡的第二致動(dòng)器，并且其中伺服控制回路使所述第一致動(dòng)器與所述第二致動(dòng)器同步。
24.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述致動(dòng)器機(jī)構(gòu)包括致動(dòng)器，并且其中所述第一透鏡和所述第二透鏡安裝在所述致動(dòng)器上。
25.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述伺服平面包括槽。
26.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)組件包括配置成將所述數(shù)據(jù)束聚焦在所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的所述數(shù)據(jù)層上并且將所述跟蹤束聚焦在所述全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的所述伺服平面上的透鏡，其中所述第一波長(zhǎng)不同于所述第二波長(zhǎng)；以及配置成改變所述數(shù)據(jù)束或所述跟蹤束的焦距的色散元件。
27.如權(quán)利要求沈所述的系統(tǒng)，其中所述色散元件的色散性質(zhì)是可調(diào)諧的。
全文摘要
操作全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的雙束檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，包括使數(shù)據(jù)束撞擊該全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的數(shù)據(jù)層；使跟蹤束撞擊該全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)的跟蹤元件；檢測(cè)該跟蹤束從該跟蹤元件的反射；以及協(xié)調(diào)該數(shù)據(jù)束相對(duì)于該跟蹤束的位置。實(shí)施例補(bǔ)償由于在物鏡透鏡未準(zhǔn)直的數(shù)據(jù)束引起的數(shù)據(jù)和跟蹤束的垂直間距的變化。
文檔編號(hào)G11B7/09GK102272835SQ200980153777
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者B·L·勞倫斯, K·B·威爾斯, M·謝弗頓, R·庫(kù)施, V·P·奧斯特羅弗霍夫, 任志遠(yuǎn), 史曉蕾 申請(qǐng)人:通用電氣公司