专利名称：用于检测从全息介质中重现的全息数据的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种全息数据重构系统，尤其涉及一种用于重构全息数据的装置和方法，其中该装置和方法能够通过控制用以驱动CCD(电荷耦合器件)的时序来检测全息数据。
背景技术：
众所周知，对于可以存储大量数据(如电影胶片数据)的体全息数字数据存储系统的需求一直在增长，并且为了实现高密度光存储能力，近期开发了各种类型的全息数字数据存储系统。
体全息数字数据存储系统，允许其中带有信息的信号光束与参考光束相干涉，从而产生一个干涉图样，并且，随后控制该干涉图样，以将其存储在由光折变晶体制成的存储介质中。光折变晶体是一种可根据干涉图样的不同幅度和不同相位作出不同反应的材料。
通过改变参考光束的入射角度(角度复用)，和/或通过移动存储介质来改变记录区域(位移复用(shift multiplexing))，可以将各种全息图记录在存储介质中，从而可以将大量的二进制数据全息图逐页(page-by-page)地记录在存储介质中。
在美国专利No.US6490061B1中描述了一个用于存储和重构全息数据的传统装置的例子。
图1描述了一个用于存储和重构全息数据的传统装置的框图。该装置包括一个光源100，一个光束分束器102，一个快门104，一个空间光调制器(SLM)106，第一和第二反射镜108和110，第一至第三透镜112、114和118，一个全息介质116和一个电荷耦合器件(CCD)120。
光源100产生激光光束。光束分束器102将激光光束分为参考光束和信号光束，其中，分离开的参考光束和信号光束沿两个不同的光路传播。第一和第二反射镜108和110反射该参考光束。随后，参考光束经由第一透镜112照射到全息介质116上。
在记录模式下，快门104打开，以允许信号光束传递到SLM106上。在SLM106上，根据施加到SLM106上的输入数据，信号光束被逐页地调制成二进制像素数据。该调制后的信号光束经由第二透镜114传播到全息记录介质116上。
调制的信号光束与参考光束相干涉所形成的干涉图样被存储在全息介质116中的一个特定圆斑(spot)内，其中该干涉图样与施加在SLM106上的输入数据相对应。
在这种情况下，在将全息数据存储到全息介质116之前，可以以预定方式通过使用诸如位移复用和/或角度复用，对全息数据进行复用处理。此后，简便起见，这里仅描述使用位移复用的装置。
在重构模式中，快门104保持关闭，以使得信号光束不会入射到全息介质116上。因此，只有参考光束从第一透镜112照射到全息介质116上。
当参考光束照射到记录有干涉图样的圆斑时，该参考光束的第一部分被干涉图样衍射，这样，记录的二进制数据可逐页地重现，该二进制数据与经由第三透镜118显示在CCD120上的图像相对应。同时，参考光束的第二部分则直接穿过全息介质116。
接着，从全息介质116的圆斑中解调出的信号在CCD120中转换为电信号，即原始数据。
最后，解码器(未示出)通过比较，例如，将电信号的光强与某一阈值进行比较，将电信号解码为二进制的值，即“0”和“1”。
为了重现全息数据，使用了如线性台(linear stage)的伺服系统。伺服系统可具有表示干涉图样记录位置的定位数据。伺服系统使用如DC伺服马达来控制参考光束需要照射的位置。在位移复用的情况下，伺服系统，例如通过根据定位数据来移动全息介质116的方法来找到存有干涉图样的圆斑，从而使得参考光束能够照射到该圆斑上。如果参考光束照射到该圆斑上，记录在该圆斑处的全息数据将被重现，使得CCD120可以采集(capture)该全息数据。利用伺服系统，根据定位数据可以重复以上重构过程。然而，采用这种方式，定位数据必须包含精确的数据位置信息，并且伺服系统应根据该定位数据高精度地控制位置。
可选地，在记录模式中，还可以将特定掩模和对应于施加在SLM106上的输入数据的干涉图样，一同记录在全息介质116中的每一页上。在读取模式中，特定掩模用于表示存在该干涉图样。通过使用位移复用，参考光束以预定方式照射到全息介质116上。在这种情况下，如果当参考光束照射到一个圆斑上时，重现出了特定掩模，并随后在检测器(未示出)处检测到了该特定掩模，那么一幅干涉图样必然已经记录在该圆斑中。此时，由于也同时重现出了记录在该圆斑处的全息数据，则检测器允许CCD120采集该全息数据。采用这种方式，就不再需要如上所述的伺服系统和定位数据。然而，需要在全息介质116中留有用于记录该特定掩模的剩余空间。因此，全息介质116的记录容量将会降低。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于重构全息数据的方法和装置，该方法和装置能够通过控制用于驱动CCD(电荷耦合器件)的时序来检测该全息数据。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于检测从全息介质中重现的全息数据的装置，其中全息介质中含有干涉图样，并且当全息介质中的干涉图样使得参考光束的第一部分发生衍射时，可重现全息数据。该装置包括一个透射光束检测器，用于检测透射光束的实时(temporal)光强，该透射光束是参考光束的第二部分，其中，该透射光束不会被衍射以重现全息数据，而是直接穿过全息介质；一个CCD控制器，用于根据检测到的光强生成驱动信号；和一个CCD，用于响应该驱动信号来检测全息数据。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于重构全息数据的装置，包括一个用于产生激光光束的光源；一个光束分束器，用于将激光光束分为参考光束和信号光束；一个全息介质，用于存储由参考光束和信号光束相干涉而产生的干涉图样；和一个检测单元，用于根据透射光束检测从全息介质中重现的全息数据，其中该透射光束不会被干涉图样衍射以重现全息数据，而是直接穿过全息介质。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于检测从全息介质中重现的全息数据的方法，其中全息介质包含干涉图样，并且当参考光束的第一部分被全息介质中的干涉图样衍射时，可重现出该全息数据。该方法包括步骤检测作为参考光束的第二部分的透射光束的实时光强，该透射光束不会发生衍射以重现全息数据，而是直接穿过全息介质；根据检测到的光强生成一个驱动信号；和响应该驱动信号来检测全息数据。
附图简述随着下面结合附图对优选实施例的描述，本发明的上述目的和其他目的及特征将会更为清晰，其中图1描述了用于存储和重构全息数据的传统装置的示意图；图2示出了按照本发明的优选实施例的用于存储和重构全息数据的装置的示意图；以及图3显示了从透射光束检测器检测到的透射光束的实时光强分布示例。
发明详述此后将参照附图描述本发明的一个优选实施例。
图2示出了按照本发明的优选实施例的用于存储和重构全息数据的装置的示意图。
除了添加其中的透射光束检测器222和CCD控制器224之外，本发明的优选实施例的装置与图1示出的现有技术的装置大体相似。除了透射光束检测器222和CCD控制器224以外的其他部分装置的功能与现有技术中的各装置功能基本相同，因而这里不再重复描述其操作。
光源200发射激光光束，而如光折变晶体的全息介质216将全息数据存储于其中。
光束分束器202将激光光束分为两个光束，即沿参考光路传播的参考光束和沿信号光路透射通过的信号光束。
在参考光束光路上，配备有沿参考光束光路依次放置的第一反射镜208、第二反射镜210和第一透镜212。也就是说，该参考光束经由第一反射镜208、第二反射镜210和第一透镜212传播到全息介质216上。
在信号光束光路上，快门204、SLM206和第二透镜214顺序安装在信号光束的前行方向上。SLM206根据施加到SLM206的输入数据，逐页地将从光束分束器202透射的信号光束，调制成二进制像素数据。然后，调制的信号光束经由第二透镜214传播到全息介质216上，以在全息介质216上形成干涉图样。
在全息数据存储到全息介质216上之前，以预定方式使用诸如位移复用和角度复用的方法来实现全息数据的复用处理。
在读取操作中，快门204保持关闭，以使得信号光束不会入射到全息介质216上。因此，只有参考光束透过第一透镜212照射到全息介质216上。
在本发明的优选实施例中，如上所述，以预定方式根据位移复用和角度复用，参考光束照射到全息介质216上。此后，简便起见，这里仅描述使用位移复用的装置。
当参考光束照射到记录有干涉图样的圆斑上时，参考光束的第一部分被干涉图样衍射，从而可逐页地重现出记录的二进制数据，该二进制数据与经由第三透镜218显示到CCD220上的图像相对应。与此同时，参考光束的第二部分不会发生衍射以恢复全息数据，而是直接穿过全息介质216(此后，称为透射光束)。
本发明的优选实施例的主要原理在于，当参考光束照射到全息介质216中的记录区域时，参考光束的第一部分，即衍射的参考光束的光强将会增强，而参考光束的第二部分，即透射光束的光强将会减小。与此同时，当参考光束照射到全息介质216内的非记录区域上时，衍射的参考光束的光强将会减弱和透射光束的光强则会增加。
一个用于检测全息数据的检测单元可以包括透射光束检测器222，CCD控制器224和CCD220。该检测单元通过利用透射光束的光强来控制用于检测全息数据的时序。
具体地说，透射光束检测器222检测透射光束的实时光强，并随后将该实时光强发送给CCD控制器224。图3显示了在透射光束检测器222处检测到的透射光束的实时光强的示例性的分布图。透射光束的光强在时间轴上形成周期性的曲线，如正弦曲线。
透射光束的实时光强的降低或减小，意味着参考光束的第一部分被用于重现全息数据。换言之，当参考光束照射到特定圆斑上时，如果在透射光束检测器222处检测到光强减弱，则在全息介质216内的该圆斑处一定记录有干涉图样。
CCD控制器224，根据从透射光束检测器222接收到的光强，确定用于检测全息数据的时序。例如，当检测到的光强下降到某一阈值以下时；也就是说，光强从大于该阈值变为小于该阈值时，CCD控制器224生成用以驱动CCD220的驱动信号，然后将该驱动信号发送给CCD220。可以理解，在光强下降到该阈值以下之后，CCD控制器224可以以预定的时间生成驱动信号。
CCD220响应该驱动信号，采集从全息介质216的圆斑中重现的全息数据。也就是，例如，CCD220一旦接收到驱动信号就采集全息数据，或者在接收到驱动信号之后，以预定时间采集全息数据。
继而，由CCD220采集的全息数据将被发送至解码器(未示出)，以将全息数据解码为二进制的值。
在本发明的优选实施例中，根据位移复用，参考光束可以预定方式照射到全息介质216上，从而当参考光束的第二部分的光强，即透射光强减弱时，CCD控制器224能够使CCD220采集从全息介质中重现的全息数据。
因此，本发明的优选实施例无需使用定位数据来表明存有干涉图样的精确位置，而且也无需使用如线性台的伺服系统。此外，在本发明的优选实施例中，还不需要用来表明全息介质216内存在干涉图样的特定掩模，从而可以增加全息介质216的记录容量。
所以，本发明的实施例能够通过控制用于驱动CCD的时序来检测全息数据。
尽管参照优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应当理解，在不背离以下权利要求所限定的本发明的范围与精神情况下，可以进行各种改变与改进。
权利要求
1.一种用于检测从全息介质中重现的全息数据的装置，其中全息介质中含有干涉图样，并且当参考光束的第一部分被全息介质内的干涉图样衍射时，可重现该全息数据，该装置包括一个透射光束检测器，用于检测透射光束的实时(temporal)光强，该透射光束是参考光束的第二部分，其中透射光束不发生衍射以重现该全息数据，而是直接穿过全息介质；一个CCD(电荷耦合器件)控制器，用于根据检测到的光强生成驱动信号；和一个CCD，用于响应驱动信号以检测该全息数据。
2.如权利要求1所述的装置，其中当透射光束的实时光强下降到某一阈值之下时，所述CCD控制器生成所述驱动信号。
3.如权利要求1所述的装置，其中在透射光束的实时光强下降到某一阈值之下以后，所述CCD控制器以预定的时间生成所述驱动信号。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述CCD根据接收的驱动信号采集所述全息数据。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述透射光束的实时光强在时间轴上形成周期性的曲线。
6.一种用于重构全息数据的装置，包括一个用于生成激光光束的光源；一个光束分束器，用于将该激光光束分为参考光束和信号光束；一个全息介质，用于存储由参考光束和信号光束相干涉而产生的干涉图样；和一个检测单元，用于根据透射光束检测从全息介质中重现的全息数据，该透射光束不会被干涉图样衍射以重现该全息数据，而是直接穿过全息介质。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述检测单元包括一个透射光束检测器，用于检测透射光束的实时光强；一个CCD控制器，用于根据该检测到的光强生成一个驱动信号；和一个CCD，用于响应该驱动信号以检测所述全息数据。
8.如权利要求7所述的装置，其中当透射光束的实时光强下降到某一阈值之下时，所述CCD控制器生成所述驱动信号。
9.如权利要求7所述的装置，其中在透射光束的实时光强下降到某一阈值之下以后，所述CCD控制器以预定的时间生成所述驱动信号。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述CCD根据接收的驱动信号采集全息数据。
11.如权利要求7所述的装置，其中所述透射光束的实时光强在时间轴上形成周期性的曲线。
12.一种用于检测从全息介质中重现的全息数据的方法，其中全息介质中含有干涉图样，并且当参考光束的第一部分被全息介质内的干涉图样衍射时，可重现该全息数据，该方法包括步骤检测透射光束的实时光强，该透射光束是参考光束的第二部分，其中透射光束不发生衍射以重现该全息数据，而是穿过全息介质；根据检测到的光强生成驱动信号；和响应驱动信号以检测该全息数据。
13.如权利要求12所述的方法，其中当透射光束的实时光强下降到某一阈值之下时，生成所述驱动信号。
14.如权利要求12所述的方法，其中在透射光束的实时光强下降到某一阈值之下以后，以预定的时间生成所述驱动信号。
15.如权利要求12所述的方法，其中根据接收的驱动信号采集全息数据。
16.如权利要求12所述的装置，其中所述透射光束的实时光强在时间轴上形成周期性的曲线。
全文摘要
在一种用于检测从全息介质中重现的全息数据的装置中，全息介质中含有干涉图样，并且当参考光束的第一部分被全息介质内的该干涉图样衍射时，可重现该全息数据。一个透射光束检测器检测透射光束的实时光强，该透射光束是参考光束的第二部分，其中透射光束不发生衍射以重现该全息数据，而是直接穿过全息介质。接着，一个CCD(电荷耦合器件)控制器根据检测到的光强生成一个驱动信号。此后，一个CCD响应该驱动信号以检测该全息数据。
文档编号G03H1/22GK1534406SQ20041003181
公开日2004年10月6日 申请日期2004年3月30日 优先权日2003年3月31日
发明者姜秉福 申请人:株式会社大宇电子