專利名稱：全息設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在全息媒體中記錄數(shù)據(jù)比特的光學(xué)全息設(shè)備，涉及用于記錄數(shù)據(jù)比特的方法，并且涉及用于執(zhí)行這樣的方法的計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
從H.J.Coufal、D.Psaltis、G.T.Sincerbox(Eds.)的“Holographic data storage(全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ))”，Springer seriesin optical sciences，(2000)中獲知能夠在全息媒體上記錄并從全息媒體中讀取的光學(xué)設(shè)備。圖1顯示了這樣的光學(xué)設(shè)備。這個(gè)光學(xué)設(shè)備包括輻射源100、準(zhǔn)直儀101、第一分束器102、空間光調(diào)制器103、第二分束器104、透鏡105、第一偏轉(zhuǎn)器107、第一望遠(yuǎn)鏡108、第一反射鏡109、半波片110、第二反射鏡111、第二偏轉(zhuǎn)器112、第二望遠(yuǎn)鏡113和檢測(cè)器114。該光學(xué)設(shè)備用于在全息媒體106中記錄數(shù)據(jù)并從該媒體106中讀取數(shù)據(jù)。
在全息媒體中記錄數(shù)據(jù)頁(yè)期間，由輻射源100生成的輻射束的一半利用第一分束器102朝向空間光調(diào)制器103發(fā)送。這部分的輻射束被稱為信號(hào)光束。由輻射源100生成的輻射束的一半利用第一偏轉(zhuǎn)器107朝向望遠(yuǎn)鏡108偏轉(zhuǎn)。這部分的輻射束被稱為參考光束。信號(hào)光束通過(guò)空間光調(diào)制器103在空間進(jìn)行調(diào)制?？臻g光調(diào)制器103包括可作為透射區(qū)域和吸收區(qū)域被尋址的可尋址元件，這對(duì)應(yīng)于待記錄的數(shù)據(jù)頁(yè)的0和1數(shù)據(jù)比特。在信號(hào)光束已通過(guò)空間光調(diào)制器103之后，它攜帶將被記錄在全息媒體106中的信號(hào)，即待記錄的數(shù)據(jù)頁(yè)。信號(hào)光束隨后利用透鏡105被聚焦在全息媒體106上。
參考光束也利用第一望遠(yuǎn)鏡108被聚焦在全息媒體106上。數(shù)據(jù)頁(yè)由此作為信號(hào)光束和參考光束之間干涉的結(jié)果以干涉圖(interference pattern)的形式被記錄在全息媒體106中。一旦數(shù)據(jù)頁(yè)已被記錄在全息媒體106中，則在全息媒體106的相同位置上記錄另一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)。為此，把對(duì)應(yīng)于這個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的數(shù)據(jù)發(fā)送給空間光調(diào)制器103。第一偏轉(zhuǎn)器107被旋轉(zhuǎn)，以修改參考信號(hào)相對(duì)于全息媒體106的角度。第一望遠(yuǎn)鏡108用于在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)把參考光束保持在相同位置上。因而，在全息媒體106的相同位置上利用不同的圖案記錄干涉圖。這被稱為角度多路復(fù)用(angle multiplexing)。其中記錄多個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的全息媒體106的相同位置被稱作書(book)。
作為選擇，可以調(diào)諧輻射束的波長(zhǎng)，以便在相同的書中記錄不同的數(shù)據(jù)頁(yè)。這被稱作波長(zhǎng)多路復(fù)用。其它種類的多路復(fù)用(比如，移位多路復(fù)用)也可以用于在全息媒體106中記錄數(shù)據(jù)頁(yè)。
數(shù)據(jù)頁(yè)包括多個(gè)數(shù)據(jù)比特。數(shù)據(jù)頁(yè)中數(shù)據(jù)比特的數(shù)量等于空間光調(diào)制器103的可尋址元件的數(shù)量。因此，數(shù)據(jù)頁(yè)中數(shù)據(jù)比特的數(shù)量(即，全息媒體106的數(shù)據(jù)容量)受到限制。實(shí)際上，空間光調(diào)制器103的可尋址元件的數(shù)量受到限制，因?yàn)閿?shù)量的增加導(dǎo)致空間光調(diào)制器103的尺寸和成本的增加，以及全息設(shè)備的功耗的增加。此外，空間光調(diào)制器103的尺寸增加導(dǎo)致用于記錄數(shù)據(jù)比特的輻射束的尺寸的增加。另外，難以生成具有相對(duì)大直徑的同源輻射束，并且這增加全息設(shè)備的尺寸以及光學(xué)器件的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供增加在全息媒體上記錄的數(shù)據(jù)的密度的全息設(shè)備。
為此，本發(fā)明建議一種用于在全息媒體中記錄數(shù)據(jù)比特的光學(xué)全息設(shè)備，所述設(shè)備包括具有可尋址元件的光調(diào)制器，每個(gè)可尋址元件具有區(qū)域和小于所述區(qū)域的至少一個(gè)旋光(optically active)子區(qū)域；用于朝向所述光調(diào)制器引導(dǎo)輻射束以形成編碼輻射束的裝置，以便在所述全息媒體中至少記錄第一和第二數(shù)據(jù)比特；用于相對(duì)于全息媒體位移所述編碼輻射束的裝置；以及用于控制所述位移裝置以便在所述第一與第二數(shù)據(jù)比特之間記錄第三數(shù)據(jù)比特的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，光調(diào)制器中可尋址元件的數(shù)量小于數(shù)據(jù)頁(yè)中數(shù)據(jù)比特的數(shù)量。為了記錄數(shù)據(jù)頁(yè)，記錄第一部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)，僅僅包括數(shù)據(jù)頁(yè)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)比特。為此，這個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)被發(fā)送給光調(diào)制器，并且利用這些數(shù)據(jù)來(lái)編碼輻射束。一旦已記錄第一部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)，則把第二部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)發(fā)送給光調(diào)制器。用這些數(shù)據(jù)來(lái)編碼輻射束，并且以這樣的方式來(lái)位移已編碼輻射束，即，第二部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)的數(shù)據(jù)比特被記錄在第一部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)的數(shù)據(jù)比特之間。這被重復(fù)，直至記錄整個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)。
這是有可能的，這是因?yàn)楣庹{(diào)制器的可尋址元件具有區(qū)域和小于所述區(qū)域的至少一個(gè)旋光子區(qū)域。這意味著當(dāng)兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)比特利用這個(gè)光調(diào)制器被記錄在全息媒體中時(shí)，在兩個(gè)數(shù)據(jù)比特之間存在其中可以進(jìn)一步記錄第三數(shù)據(jù)比特的地方。因此，全息媒體中數(shù)據(jù)的密度被增加，但不增加光調(diào)制器的尺寸、象素計(jì)數(shù)和成本。
有利地，有效的(旋光)子區(qū)域至少小于可尋址元件區(qū)域的2倍。在此情況中，至少一個(gè)數(shù)據(jù)比特分段(bay)被記錄在兩個(gè)預(yù)記錄的數(shù)據(jù)比特之間。這意味著，數(shù)據(jù)密度能夠至少增加2倍。
有利地，位移裝置包括基于電潤(rùn)濕法的偏轉(zhuǎn)設(shè)備或者基于液晶的偏轉(zhuǎn)設(shè)備。這樣的設(shè)備可以通過(guò)在電極之間施加電壓來(lái)位移輻射束，因此，為了相對(duì)于全息媒體位移已編碼輻射束，不需要任何機(jī)械裝置，這降低了全息設(shè)備的尺寸和功耗。
本發(fā)明還涉及用于在全息媒體中記錄數(shù)據(jù)比特的方法，所述方法包括利用已編碼輻射束來(lái)至少記錄第一和第二數(shù)據(jù)比特的步驟；和位移編碼輻射束，以便在所述第一與第二數(shù)據(jù)比特之間記錄第三數(shù)據(jù)比特的步驟。
有利地，第一數(shù)據(jù)比特具有沿一個(gè)方向的尺寸，并且編碼輻射束在所述方向被位移小于所述尺寸的距離。換言之，第一數(shù)據(jù)比特和被記錄在第一與第二數(shù)據(jù)比特之間的第三數(shù)據(jù)比特重疊。這允許利用游程長(zhǎng)度受限碼在全息媒體中記錄數(shù)據(jù)，因而增加能夠在同一全息媒體中記錄的信息量。
本發(fā)明還涉及包括指令組的計(jì)算機(jī)程序，這些指令在被裝載到處理器或計(jì)算機(jī)中時(shí)使該處理器或該計(jì)算機(jī)執(zhí)行這個(gè)方法。
本發(fā)明的這些和其它方面從下面所述的實(shí)施例中將是顯而易見的，并將參照這些實(shí)施例進(jìn)行闡述。


現(xiàn)在，將參考附圖利用示例更詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的全息設(shè)備；圖2a和圖2b顯示了根據(jù)本發(fā)明的全息設(shè)備；
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制器；圖4a-圖4c顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例的方法。
具體實(shí)施例方式
圖2a和圖2b顯示了根據(jù)本發(fā)明的全息設(shè)備。在圖2a中，僅僅顯現(xiàn)了信號(hào)光束分支，參考光束分支類似于圖1的參考光束分支。該全息設(shè)備包括輻射源100、準(zhǔn)直儀101、第一分束器102、空間光調(diào)制器103、第二分束器104和透鏡105。它還包括位移裝置200，在圖3和圖4中精確描述了其作用。
在圖2a和2b的實(shí)例中，位移裝置200是電潤(rùn)濕(法)(electrowetting)器件。位移裝置200被放置在空間光調(diào)制器103之后，以便相對(duì)于全息媒體106位移已編碼輻射束。電潤(rùn)濕器件包括流體室(chamber)和利用彎液面(meniscus)分隔開的兩個(gè)不同流體，其中彎液面的邊緣被流體室約束(constrain)。
電潤(rùn)濕器件200是分段的電潤(rùn)濕器件。圖2b是分段的電潤(rùn)濕器件200的截面圖。分段的電潤(rùn)濕器件200包括多個(gè)電極。不同的電壓可以被施加在給定電極和公用電極之間，諸如在圖2a中所示的V1和V2。分段的電潤(rùn)濕器件200因而包括電壓控制裝置，用于把不同的電壓提供給被安排為對(duì)邊緣的第一側(cè)起作用的第一電潤(rùn)濕電極以及被安排為單獨(dú)地對(duì)邊緣的第二側(cè)起作用的第二電潤(rùn)濕電極。從專利申請(qǐng)WO2004/051323中公知這樣的分段電潤(rùn)濕器件200。如在這個(gè)公開物中解釋的，給第一和第二電極施加不同的電壓導(dǎo)致經(jīng)過(guò)分段電潤(rùn)濕器件200的輻射束的角度偏轉(zhuǎn)。因而，有可能通過(guò)施加適當(dāng)?shù)碾妷合鄬?duì)于全息媒體106轉(zhuǎn)換編碼的輻射束。
可以用來(lái)相對(duì)于全息媒體位移已編碼輻射束的電光器件的另一個(gè)實(shí)例是基于液晶的光劈(wedge)器件，諸如專利申請(qǐng)US5615029中所述的。
這樣的作為位移裝置使用電光器件避免了使用機(jī)械裝置，這減小了全息設(shè)備的尺寸、成本和功耗。然而，機(jī)械裝置可以用于相對(duì)于全息媒體106位移已編碼輻射束。例如，全息媒體106可以被安裝在滑板(sledge)上并被位移。作為選擇，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)或者平移空間光調(diào)制器103或者透鏡105來(lái)位移已編碼輻射束。重要的是位移裝置能夠相對(duì)于全息媒體106位移已編碼輻射束，而無(wú)論用來(lái)實(shí)現(xiàn)這種位移的實(shí)際裝置是什么。
全息設(shè)備還包括用于控制位移裝置的裝置。這些控制裝置未在圖2a中示出。在這個(gè)實(shí)例中，控制裝置對(duì)應(yīng)于電壓控制裝置，用于控制施加給電潤(rùn)濕器件200的電極的電壓。控制裝置可以包括適于被編程以便執(zhí)行下述方法的微處理器。
圖3具體顯示了圖2的光調(diào)制器103。該光調(diào)制器包括可尋址元件，比如可尋址元件301。每個(gè)可尋址元件具有區(qū)域和子區(qū)域，比如子區(qū)域302。子區(qū)域302是旋光的，而可尋址元件301的其余部分是不旋光的。在以下實(shí)例中，子區(qū)域302可以被制成吸收性的或透射性的，而可尋址元件301的剩余部分是吸收性的。
盡管圖3的光調(diào)制器僅僅包括16個(gè)可尋址元件，但是它可以包括更多的可尋址元件，比如1000*1000個(gè)元件。每個(gè)可尋址元件可單獨(dú)地進(jìn)行尋址，即每個(gè)子區(qū)域可以被制成吸收性的或者透射性的。當(dāng)輻射束經(jīng)過(guò)吸收性子區(qū)域時(shí)，它被阻塞；而當(dāng)輻射束經(jīng)過(guò)透射性區(qū)域時(shí)，它被透射。
圖4a-圖4c示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明的記錄方法。圖4a顯示了在該方法的第一步驟之后的全息媒體。在第一步驟期間，第一部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)被記錄。為此，這個(gè)第一部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)被發(fā)送給光調(diào)制器103，用這些數(shù)據(jù)編碼輻射束，并且作為參考光束的干涉結(jié)果，在全息媒體中記錄編碼的光束。第一部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)包括至少兩個(gè)數(shù)據(jù)比特，比如比特401和402。
在第一步驟之后，可以把第二部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)發(fā)送給光調(diào)制器103，并且用這個(gè)第二數(shù)據(jù)頁(yè)來(lái)編碼輻射束。然而，這不是強(qiáng)制性的，并且光調(diào)制器可以保持為不變。這取決于編碼待記錄的數(shù)據(jù)的方式。已編碼輻射束被獲得，這可以是與第一步驟中相同的已編碼束或另一已編碼光束。在這個(gè)申請(qǐng)中，表述“編碼束”因而指已被編碼的輻射束，而與它所包含的數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。
第二步驟包括相對(duì)于全息媒體106位移編碼輻射束，以及在這個(gè)全息媒體106中記錄編碼束。以這樣的方式位移編碼束，即，在第二步驟期間，數(shù)據(jù)比特被記錄在第一步驟期間記錄的兩個(gè)數(shù)據(jù)比特之間。例如，第三數(shù)據(jù)比特403被記錄在第一與第二數(shù)據(jù)比特401、402之間。所得到的全息媒體被顯示在圖4c中。圖4b顯示了在第二步驟期間記錄的數(shù)據(jù)比特。在圖4b中，故意省略了在第一步驟期間已記錄的數(shù)據(jù)比特。
在圖4a至圖4c的示例中，利用僅僅包括16個(gè)可尋址元件的光調(diào)制器103在全息媒體106中記錄28個(gè)數(shù)據(jù)比特。這比其中僅僅能夠記錄16個(gè)數(shù)據(jù)比特的現(xiàn)有技術(shù)要多。當(dāng)可尋址元件的數(shù)量變大時(shí)，可以表明，通過(guò)應(yīng)用圖4a至圖4c所述的方法，使數(shù)據(jù)密度加倍。而且，通過(guò)在另一方向位移已編碼輻射束，有可能不斷增加數(shù)據(jù)密度。例如，如果在垂直于第二步驟中位移方向的方向位移已編碼輻射束，則可以在第一數(shù)據(jù)比特401與第四數(shù)據(jù)比特404之間記錄數(shù)據(jù)比特。因而，可以表明，在這種情況下，數(shù)據(jù)密度可以增加4倍。
數(shù)據(jù)密度的增加依賴于可尋址元件的區(qū)域與旋光的子區(qū)域之間的比率。如果該比率為X，則可以容易地看到，數(shù)據(jù)密度可以至少增加X。有效的(旋光)子區(qū)域最好至少比可尋址元件的區(qū)域小2倍。在此情況下，數(shù)據(jù)密度可以至少增加2倍。
在圖5中，顯示了根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利實(shí)施例。圖5顯示了利用這個(gè)有利方法記錄的全息媒體。如從圖5中可以看出的，全息媒體包括具有各種尺寸的圖案，這些尺寸可以不同于單一數(shù)據(jù)比特的尺寸的倍數(shù)。獲得其中已編碼輻射束被位移小于單一數(shù)據(jù)比特大小的距離的這個(gè)結(jié)果。因此，在該方法的兩個(gè)連續(xù)步驟期間記錄的數(shù)據(jù)比特重疊。例如，如果已編碼輻射束被位移一段距離，而該距離是單一數(shù)據(jù)比特尺寸的一部分，則有可能記錄這樣的圖案，其尺寸是單一數(shù)據(jù)比特的尺寸與單一數(shù)據(jù)比特尺寸的這個(gè)部分的x倍之和，其中x是整數(shù)。
因此，這個(gè)有利方法的使用允許利用游程長(zhǎng)度受限碼來(lái)編碼將記錄在全息媒體106中的信息。游程長(zhǎng)度受限碼在傳統(tǒng)的光存儲(chǔ)器諸如CD和DVD中是公知的，但是它還未使用在全息學(xué)中，因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)僅能夠記錄其尺寸是單一數(shù)據(jù)比特倍數(shù)的圖案。游程長(zhǎng)度受限碼的使用允許增加能夠被記錄在全息媒體中的信息的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的記錄數(shù)據(jù)比特的方法可以在集成電路中實(shí)施，該集成電路打算被集成在全息設(shè)備中。被裝載到程序存儲(chǔ)器中的指令組使得該集成電路執(zhí)行用于記錄數(shù)據(jù)比特的方法。該指令組可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體(例如，盤)上。該組指令可以從數(shù)據(jù)載體中讀出，以便將其裝載到隨后將執(zhí)行其任務(wù)的集成電路的程序存儲(chǔ)器中。
在隨后的權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。顯然，動(dòng)詞“包括”以及變形的使用并不排除任何除了任一權(quán)利要求中定義的那些之外的任何其它元件的存在。元件之前的單詞“一個(gè)”或“一”并不排除多個(gè)這樣的元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)全息設(shè)備，用于在全息媒體(106)中記錄數(shù)據(jù)比特，所述設(shè)備包括具有可尋址元件(301)的光調(diào)制器(103)，每個(gè)可尋址元件具有區(qū)域和小于所述區(qū)域的至少一個(gè)旋光子區(qū)域(302)；用于朝向所述光調(diào)制器引導(dǎo)輻射束以形成編碼輻射束的裝置，以便在所述全息媒體中至少記錄第一和第二數(shù)據(jù)比特(401，402)；用于相對(duì)于全息媒體位移所述編碼輻射束的裝置(200)；和用于控制所述位移裝置以便在所述第一與第二數(shù)據(jù)比特之間記錄第三數(shù)據(jù)比特(403)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)全息設(shè)備，其中所述旋光子區(qū)域至少比所述區(qū)域小2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)全息設(shè)備，其中所述位移裝置包括基于電潤(rùn)濕法的偏轉(zhuǎn)設(shè)備或者基于液晶的偏轉(zhuǎn)設(shè)備。
4.一種用于在全息媒體中記錄數(shù)據(jù)比特的方法，所述方法包括利用編碼輻射束，至少記錄第一和第二數(shù)據(jù)比特的步驟；和位移編碼輻射束，以便在所述第一與第二數(shù)據(jù)比特之間記錄第三數(shù)據(jù)比特的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于記錄數(shù)據(jù)比特的方法，其中所述第一數(shù)據(jù)比特在一個(gè)方向具有尺寸，并且編碼輻射束在所述方向被位移小于所述尺寸的距離。
6.一種計(jì)算機(jī)程序，包括指令組，所述指令在被裝載到處理器或計(jì)算機(jī)中時(shí)使該處理器或該計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求4所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在全息媒體(106)中記錄數(shù)據(jù)比特的光學(xué)全息設(shè)備。該設(shè)備包括具有可尋址元件(301)的光調(diào)制器(103)，每個(gè)可尋址元件具有區(qū)域和小于所述區(qū)域的至少一個(gè)旋光子區(qū)域(302)；用于朝向光調(diào)制器引導(dǎo)輻射束以形成編碼輻射束的裝置，以便在全息媒體中記錄至少第一和第二數(shù)據(jù)比特(401，402)；用于相對(duì)于全息媒體位移編碼輻射束的裝置(200)；以及用于控制位移裝置以便在第一與第二數(shù)據(jù)比特之間記錄第三數(shù)據(jù)比特(403)的裝置。
文檔編號(hào)G03H1/04GK1890719SQ200480036373
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者C·列登鮑姆 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司