全息数据存储装置的制作方法

专利名称：全息数据存储装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将信息存储于全息数据存储介质中的装置和方法。
背景技术：
在全息信息存储的过程中，立即存储整个页面的信息，作为厚的感光性 光学材料中的光干涉图案。这通过在存储材料中使两个相干激光光束交叉而
进行。被称作数据光束的前者含有要^^皮存储的信息；被称作参考光束的后者 被设计得简单，以再现例如具有平坦波前的简单准直光束。
所得到的光干涉图案引起感光介质的化学及/或物理改变存储干涉图案 的复本作为感光介质的吸收率、折射率或厚度的改变。当用记录期间使用的 两个波中的一个波来照射所存储的干涉图案时，此入射光中的一些以重构另 一波的方式，被所存储的干涉图案衍射。用参考波照射所存储的干涉图案， 来重构数据光束，且反之亦然。
大量这些干涉图案可叠加于相同厚度的介质片中，且只要它们可由图案 的方向或间隔来区别，则可独立地存取所述大量这些干涉图案。可通过改变 目标与参考波之间的角度、或者通过改变激光波长来实现此分隔。接着通过
利用用以存储任一特定数据页面的参考波来照射所存储的图案，可独立地读 出该页面。由于全息图的厚度，此参考波以仅期望的目标光束得以显著重构 且成像于电子照相机上的方式，被干涉图案衍射。此技术的存储密度的理论 限制为大约每立方厘米数十兆兆位。

发明内容
本发明包含一种全息驱动器装置，其包含外壳；激光源，其被置于该 外壳内；分束器，其被置于该外壳内；反射性空间光调制器，其被置于该外 壳内；以及驱动器伺服机构，其被置于该外壳内。在特定实施例中，该全息 驱动器装置还包含光传感器阵列，其^C置于该外壳内，其中，该光传感器阵 列包含可旋转输入屏、旋转误差伺服器、自该旋转误差伺服器向外延伸的可
5旋转轴，其中，该可旋转轴的末端附接至该可旋转输入屏。
本发明还包含一种使用该全息驱动器装置来全息地存储信息的方法。该 方法接收信息，将全息数据存储介质安装于该全息驱动器装置中，旋转该全 息数据存储介质，在该旋转的全息数据存储介质中对包含对准图案的第 一全 息图进行编码，在该旋转的全息数据存储介质中对包含该信息的 一个或多个 数据全息图进行编码，并且，在该旋转的全息数据存储介质中对包含该对准 图案的第二全息图进行编码。
本发明还包含一种使用该全息驱动器装置来全息地读取信息的方法。该 方法将经编码的全息数据存储介质安装在该全息驱动器装置中，以角旋转cp 旋转该全息数据存储介质，以该角旋转(p旋转该输入屏，用参考光束照射该 经旋转、经编码的全息数据存储介质以产生数据光束，并且将该数据光束投 射到旋转的输入屏上。


现在将通过参照附图而仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中
图U是全息数据存储介质的透视图1B是图1A的全息数据存储介质的截面图2 AJL示将信息编码到图1A及图1B的全息数据存储介质中的全息数 据存储系统的 一个实施例的透视图3是展示将信息编码到图1A及图1B的全息数据存储介质中的全息数 据存储系统的第二实施例的透视图4 M示图3的全息数据存储系统的框图5是展示对被编码到图1A及图1B的全息数据存储介质中的信息进行
解码的全息数据存储系统的 一个实施例的透视图6是展示对被编码到图1A及图1B的全息数据存储介质中的信息进行
解码的全息数据存储系统的第二实施例的透视图7是展示申请人的全息数据存储系统的一个实施例的框图8A是申请人的光学检测器的一个实施例的一部分的透视图8B展示了图8A的光学检测器的齿轮传动(gear)部分；
图8C展示了申请人的光学检测器的第二实施例的透视图9A是展示正被用以将信息编码到全息数据存储介质中的、申请人的全
6息驱动器装置的框图9B^示正被用以对被写入全息数据存储介质的信息进行解码的、图 9A的全息驱动器装置的框图10是图U及图1B的全息数据存储介质的透视图ll是说明图1A及图1B的全息数据存储介质的特定性质的图表；
图12是展示申请人的对准图案的一个实施例的框图13是总结用以将包含定向图案的全息图置于图1A及图1B的全息数据 存储介质中的、申请人的方法的特定步骤的流程图14是总结用以对被编码到图1A及图1B的全息数据存储介质中的信息 进行解码的、申请人的方法的步骤的流程图；及
图15是总结用以对被编码到图1A及图1B的全息数据存储介质中的信息 进行解码的、申请人的方法的特定额外步骤的流程图。
具体实施例方式
参考附图在以下描述中的优选实施例中描述本发明，在附图中，相同数 字表示相同或类似单元。贯穿本说明书对"一个实施例"、"一实施例"或类似 术语的引用意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的 至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书，短语"在一个实施例中"、"在一实 施例中"及类似术语的出现可以(但未必)均指相同的实施例。
在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式来組合所描述的本发明 的特征、结构或特性。在以下描述中，叙述了众多具体细节以提^Mt本发明 的实施例的透彻理解。然而，相关领域中的技术人员将认识到，可在无这些 具体细节中的一个或多个的情况下，或者可通过其它方法、组件、材料等等 来实践本发明。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或 操作，以避免使本发明的方面难懂。
现参看图2，全息数据存储系统200包含激光源205、分束器210、透射 性空间光调制器("SLM，， )215、以及镜280。在特定实施例中，激光205发 射约405 nm波长下的蓝光。在特定实施例中，激光205或者发射约650 nm 波长下的红光。在特定实施例中，激光205或者发射约780 nm波长下的红外 光。在特定实施例中，激光205发射被调谐至全息数据存储介质100 (图1A 及图1B)的记录和/或读取特性的其它(多个)波长的光。
7在特定实施例中，透射性SLM 215包含LCD型器件。信息由SLM 215显 示器上的亮或暗像素表示。SLM 215通常为半透明的。
源自激光源205的激光由分束器210分为两个光束，即，载波光束220 及参考光束230。当光穿过SLM 215时，载波光束220拾取由SLM 215所显 示的图像240以形成数据光束260。参考光束230经反射离开第一表面镜280 以形成经反射的参考光束290。经反射的参考光束290与数据光束260干涉， 以形成数据全息图130。将数据全息图130编码到全息存储介质100中作为 干涉图案270。
现参看图3及图4,全息数据存储系统300包含激光源205、分束器210、 反射性空间光调制器310以及全息存储介质100。由源205所产生的光由分 束器210分为参考光束320和载波光束330。通过使用装置300，不反射参考 光束320。
在图3的所说明的实施例中，反射性空间光调制器("RSLM" )310显示 数据图像240。在特定实施例中，反射性空间光调制器310包含一个组件， 其包含多个微镜。在其它实施例中，反射性空间光调制器310包含一个硅上 液晶("LCOS")显示器件。与LCD中所使用的向列扭转型液晶(其中，晶体和 电极夹在经偏光的玻璃板之间)相反，LCOS器件具有涂覆于硅片的表面上的 液晶。驱动图像的形成的电子电路被蚀刻于该片内，其被涂覆有反射性(铝化) 表面。在光弹出(bounceoff )该片之前及之后，偏光器均位于光路中。LCOS 器件比传统LCD显示器易于制造。LCOS器件具有较高的分辨率，因为数百万 像素可被蚀刻于一片上。LCOS器件可比传统LCD显示器小得多。
当光经反射离开反射性空间光调制器310时，载波光束330拾取图像240, 以形成包含图像240的经反射的数据光束340。未经反射的参考光束320与 经反射的数据光束340干涉，以形成数据全息图130。干涉图案270数据对 全息图130编码，且形成于全息存储介质100内，从而使光敏性存储介质产 生干涉图案270。
图5说明对存储在介质100中的干涉图案270进行解码的全息数据存储 系统200。在图5的所说明的实施例中，全息数据存储系统200包含光传感 器阵列510。光传感器阵列510被置于距全息存储介质IOO—距离处，该距 离足以数字地捕获投射于光传感器阵列510上的重构的数据光束550。为了 解码干涉图案270 (图2),参考光束230经反射离开镜280,以形成经反射的
8参考光束290,该经反射的参考光束29Q随后入射到经编码的全息存储介质 100上。当参考光束290与干涉图案270干涉时，产生重构的数据光束550, 其中，该重构的数据光束550包含与原始图像240相似的图像540。光传感 器阵列510数字地捕获包含输入屏520上的图像540的信息。
现参看图8A、 8B及8C,光传感器阵列510还包含旋转误差伺服器 ("RES" ) 840。如本领域的技术人员应了解的，伺服器包括包含外部轴(诸如， 可旋转轴850)的器件。现参看图8B，在特定实施例中，RES 840包含可旋转 蜗轮842，并且，轴850包含螺旋形螺紋部分852,其中，螺旋形螺紋部分 852与蜗轮842啮合。
可旋转轴850可以通过对RES 840发送预定义的编码的信号而被置于具 体角位。只要该编码的信号出现在输入线860上，RES 840便将维持轴850 的相关联角位。随着编码的信号改变，轴850的角位改变。
由可旋转轴850将RES 840互连至输入屏520的后部分504。分别通过 使可旋转轴850在第一方向(亦即，顺时针方向)上或在第二且相反方向(亦 即，逆时针方向)上旋转，RES 840可使输入屏520在该第一方向上旋转或在 该第二方向上旋转。
在图8A的所说明的实施例中，光传感器阵列510还包含检测器控制器 810，其中RES 840被置于检测器控制器810中。在图8A的所说明的实施例 中，检测器控制器810还包含处理器820及存储器830。在特定实施例中， 存储器830包含非易失性存储器，诸如且不限于电池备用式RAM;与相关 联的软件、固件及硬件组合的磁盘，以从该磁盘读取信息并且将信息写入至 该磁盘；与相关联的软件、固件及硬件组合的光盘，以从该光盘读取信息并 且将信息写入至该光盘；电子存储介质等等。关于"电子存储介质"，申请人 意指例如i者如PROM、 EPROM、 EEPROM、 Flash PROM、 CF(compactflash)、 SM(smartmedia)等的器件。
在图8A的所说明的实施例中，检测器控制器810还包含微码832,其中 微码832被写入至存储器830。处理器820利用微码832来操作光传感器阵 列510。在图8C的所说明的实施例中，信号输入线860将RES 840与外部控 制器(诸如，存储控制器760 (图7)互连。在特定实施例中，光传感器阵列510 还包含地面支架880及垂直柱870。柱870可处于不同于垂直的任何角度。
图6展示了正用以解码千涉图案270的全息数据存储系统300。在图6
9的所说明的实施例中，参考光束608被引向全息存储介质100，使得参考光束608被干涉图案270衍射，以形成包含与原始图像240相似的图像640的重构的数据光束650。数据光束65(H皮投射到光传感器阵列510的输入屏520上。光传感器阵列510随后数字地捕获包含图像640的信息。
现参看图9A及图9B，在特定实施例中，激光源205、分束器210、反射性空间光调制器310以及光传感器阵列510的可旋转输入屏520被置于全息驱动器装置900内。在图9A的所说明的实施例中，全息驱动器装置900还包含外壳910。
在特定实施例中，全息数据存储介质100可以被可移除地置于外壳910内。在图9A的所说明的实施例中，全息数据存储介质IOO被可释放地附接至包含驱动器伺服器940及可旋转轴950的驱动器伺服机构。驱动器伺服器旋转可旋转轴950，从而使全息数据存储介质100也旋转。
在图9A的所说明的实施例中，全息驱动器装置900还包括控制器910。控制器910包含处理器920、存储器930以及被写入至存储器930的微码935。存储器930还可以包含指令824。在特定实施例中，指令824尤其包含等式[1-4]。控制器910经由通信链路960与驱动器伺服器940互连，并且经由通信链路860与RES 840互连。通过^f吏用处理器920和孩￡码935，控制器910可使全息数据存储介质100以第一旋转速率旋转，并且可同时使输入屏520以第二旋转速率旋转，其中，该第一旋转速率可等于该第二旋转速率，并且其中，该第一旋转速率可与该第二旋转速率不同。
在特定实施例中，存储器930包含非易失性存储器，诸如且不限于电池备用式RAM;与相关联的软件、固件及硬件组合的磁盘，以从该磁盘读取信息并将信息写入至该磁盘；与相关联的软件、固件及硬件组合的光盘，以从该光盘读取信息并将信息写入至该光盘；电子存储介质等等。关于"电子存储介质，，，申请人意指例如诸如PROM、 EPROM、 EEPROM、 Flash PROM、CF(compactflash) 、 SM(smartmedia)等等的器件。
图9A展示了正用以将数据全息图130编码到全息数据存储介质100中的全息驱动器装置900。图9B展示了正用以解码数据全息图130的全息驱动器装置900。在图9A及图9B的所说明的实施例中，数据输入屏520使用通信链路905来输出信息。在特定实施例中，通信链路905与一个或多个主计算机互连。在特定实施例中，通信链路905与存储控制器(诸如，例如存储控
10制器760 (图7))互连。
图7说明申请人的数据存储及检索系统700的一个实施例。在图7的所说明的实施例中，数据存储及检索系统700与计算设备710、 720及730通信。在图7的所说明的实施例中，计算设备710、 720及730经由数据通信构造(fabric) 740与存储控制器760通信。在特定实施例中，构造740包含一个或多个数据交换机750。另外，在图7的所说明的实施例中，存储控制器760与一个或多个全息数据存储系统通信。在图7的所说明的实施例中，数据存储及检索系统700包含全息数据存储系统200和300、以及全息驱动器装置900。
在特定实施例中，从由以下各项组成的组选择计算设备710、 720及730:应用服务器、网页服务器、工作站、主计算机、或^f言息有可能来源于的其它类似设备。在特定实施例中，计算设备710、 720及/或730中的一个或多个是通过使用在光纤信道("FC")物理层上运行的小型计算机系统接口 ("SCSI")协议，与构造740互连。在其它实施例中，计算设备710、 720及730之间的连接包含其它协议，诸如，Infiniband(无限宽带)、以太网或因特网SCSI ( "SCSI")。在特定实施例中，交换机750被配置以将业务量(traffic )从计算设备710、 720及/或730直接路由至存储控制器760。
在图7的所说明的实施例中，存储控制器760包含数据控制器762、存储器763、微码822、指令824、处理器764以及数据高速緩存器766、 767及768，其中，这些组件经由数据总线765通信。在特定实施例中，存储器763包含磁性信息存储介质、光学信息存储介质、电子信息存储介质等等。关于"电子存4诸介质"，申请人意指例如诸如PROM、EPROM、EEPROM、 Flash PROM、CF(compactflash) 、 SM (smartmedia)等等的器件。
在特定实施例中，存储控制器760被配置以从计算设备710、 720及/或730中的 一个或多个上的串行数据总线读取数据信号并且将数据信号写入至该串行数据总线。或者，在其它实施例中，存储控制器760被配置以经由数据总线765及构造740而从计算设备710、 720及/或730中的一个或多个读取数据信号并且将数据信号写入至计算设备710、 720及/或730中的一个或多个。
在特定实施例中，存储控制器760将串行数据流转换为经巻积编码的数据图像。这些数据图像被转输至SLM 215或RSLM 310。
ii在特定实施例中，经互连的全息数据存储系统200及300位于不同地理位置处。在特定实施例中，存储控制器760将信息分布在两个或更多的全息数据存储系统之间，以便保护信息。
图1A及图1B展示了具有几何盘心105的全息数据存储介质100。在图1B的所说明的实施例中，全息数据存储介质100包含沿着数据平面150安置的工厂写入校准全息图120 (图1B)、驱动器写入校准全息图110 (图1B)、计算机产生全息图140 (图1B)以及数据全息图130 (图1B)。数据平面150被夹在基板104与盖102之间。
工厂写入校准全息图120 (图1B)及计算机产生全息图140 (图1B)被介质制造者在制造时置于全息数据存储介质内。关于"在制造时"，申请人意指在提供全息数据存储介质用于销售之前、并且在在其中编码任何信息(诸如，客户数据)之前。
在特定实施例中，将计算机产生全息图140(图1B)存储在只读的介质片上，随后，在独立制造过程期间将该只读片物理地才直入到数据平面150中。在其它实施例中，计算机产生全息图140沿着数据平面150被压印(stamp)或平版印刷(lithographic)到全息数据存储介质100上。
在制造时，直接将工厂写入校准全息图120 (图1B)编码到全息数据存储介质100中。工厂写入校准全息图120 (图1B)及/或计算机产生全息图140 (图1B)基于光学容限的范围。对于编码全息驱动器装置而言，这些光学容限包括所有聚焦透镜的折射率、空间光调制器(如果使用透射性SLM)的折射率以及分束器的折射率。对于介质而言，这些光学容限包括全息数据存储介质的每一层的厚度及折射率。
在购买之后，将数据全息图130(图1B)编码到全息数据存储介质中。用于编码数据全息图130的装置可以不包含稍后用以解码该数据全息图130(图1B)的相同装置。使用第一装置来编码数据全息图且使用第二装置来解码该全息图，被称作互换。在特定实施例中， 一个或多个驱动器写入校准全息图110与一个或多个数据全息图130 (图1B)—起被编码。所述一个或多个驱动器写入校准全息图IIO用以确定数据全息图130 (图1B)的定向。
图IO展示了全息存储介质100的俯视图。全息存储介质100包含几何盘心105。在写入过程期间，围绕写入旋转中心IOIO旋转全息数据存储介质100。在读取过程期间，围绕读取旋转中心1020旋转全息数据存储介质。
12理想地，当磁性硬盘驱动时，几何盘心105、写入旋转中心1010与读取旋转中心1020重合。由于全息数据存储介质IOO可以被可移除地安装在不同的全息驱动器装置900中，所以几何盘心105、写入旋转中心1010与读取旋转中心1020可不同。如果立即读回被写入至全息存储介质100的信息，则写入旋转中心1010与读取旋转中心1020确实重合。然而，通常情况下，几何盘心105、写入旋转中心IOIO与读取旋转中心1020将不重合。
几何盘心105与写入旋转中心1010之间的距离包含写入偏心距We 1030。几何盘心105与读取旋转中心1020之间的距离包^取偏心距Re 1040。写入旋转中心IOIO与读取旋转中心1020之间的距离包含互换偏心距Ie 1050。
写入旋转中心1010与数据全息图130之间的距离包含写入半径Rw 1060。Rw 1060向量定义数据全息图的Y轴的方向Yw 1065。数据全息图的X轴的方向Xw 1085与Yw 1065正交。读取旋转中心1020与数据全息图130之间的距离包含读取半径Rr 1070。 Rr 1070向量定义正被光学检测器(诸如，光传感器阵列510)读取的图像的Y轴的方向Yr 1075。该检测器的X轴的方向Xr 1080与Yr 1075正交。申请人的方法在读取过程期间围绕Z轴旋转输入屏520,以便将Xw 1085及Yw 1065分别与Xr 1080及Yr 1075对准。对准是从写入过程期间的偏心距及读取过程期间的偏心距确定的，这些偏心距的组合为互换偏心距Ie。
优选地，当写入工厂写入校准全息图120 (图1B)或存储计算机产生全息图140时，将写入旋转中心1010定位于尽可能地靠近几何盘心105，以最小化工厂写入校准全息图120 (图1B)或计算机产生全息图140(图1B)的写入偏心距We 1030。最小化写入偏心距，也使读取工厂精确写入校准全息图120(图1B)或计算机产生全息图140时的互换偏心距Ie最小化。
经由矩阵变换，使写入全息图的Y轴Yw 1065及X轴Xw 1085与Y轴Yr10"及X轴Xr 1080相关。角度e 1090表示当使用第一全息驱动器装置最初编码的全息图、与被置于解码该全息图的第二全息驱动器装置中的光学检
测器之间的互换失准的角度。角度e将在写入驱动器与读取驱动器之间变化，
并且还将在每次将全息数据存储介质100安装到相同的全息驱动器装置时变化。由RES 840校正此角度e 1090。
由于角度e的变化，需要高速緩存图像并且同时编码多个数据全息图。因此， 一旦确定了这些图像中的任一个的互换角度e，则确定同时写入的所
13有这些图像，其作为cp的函数，cp表示由全息驱动器装置进行的全息数据存储介质100围绕Z轴的角或"螺旋(spin)"旋转(图1A、图IB及图IO)。
等式(l)使互换失准的角度e 1090与互换偏心距Ie相关。
Ie2=Rw2+Rr2-2 (Rw) (Rr) cos (e) (1)
为了求出角度0，且假定Ie较小，意味着Rw-R^R,导出等式(2):
Cos(0) = [2*R2—Ie2]/2*R2=1—(Ie/R) 2/2 (2)
为了求出角度e的正弦，导出等式(3)。
Sin(e) = (Ie/R)*[l-(Ie/R) 2/4]1/2 (3)
通过使用等式(2)及等式(3),由写入向量(Xw,Yw)、读取向量(Xr，Yr)及
旋转矩阵[M]构建以下矩阵变换等式(4):|Xr| |M(1,1)M(l,2)| |Xw|
||=| i * I i (4)
|Yr| iM(2,l) M(2,2)| | Yw i
其中矩阵[M]的元素为
M(l， l)=M(2，2)=l-(Ie/R)2/2
M(l,2)=-M(2，l) = (Ie/R) [1-(Ie/R) 2/4]1/2
Ie=(e) sin(cp)，其中角度(p表示由全息驱动器装置进行的全息数据存储介质100围绕Z轴的角或"螺旋"旋转(图1A、图IB及图10)。
因此，矩阵[M]的元素随着驱动时盘的旋转而周期性地变化，并且，除了检测器输入屏520围绕Z轴旋转以校正角度0之外，检测器输入屏520将逆时针及顺时针地围绕Z轴旋转以考虑到盘100的螺旋的角度(p。当写入旋转中心1010与读取旋转中心1020对准时，角度cp为零。如需要，矩阵[M]的行列式等于l,使得矩阵[M]不产生图像失真。
优选地，当写入工厂写入校准全息图120(图1B)或存储计算机产生全息图140(图1B)时，矩阵[M]尽可能得接近单位矩阵。申请人的方法中的一个步骤包含当在制造时写入工厂写入校准全息图120 (图1B)或存储计算机产生全息图140(图1B)时，使全息数据存储介质100以几何盘心105为中心。
为了使输入屏520易于追踪经编码的全息图，对于数据的整个圓形轨道而言，矩阵[M]优选地仅变化角度cp。在特定实施例中，申请人的方法一次编码数据全息图的整个轨道，以便当读取数据全息图130(图1B)时，输入屏520并不不规律及不可预测地围绕Z轴从一个定向跳至另一个定向。该数据轨道可包含圓形或螺旋形弧。
当解码重构的数据光束时，光传感器阵列510利用角度e,其中角度e
随着角度cp的旋转以及写入旋转中心1010及读取旋转中心1020而变化。当
写入每个数据轨道时，优选地由驱动器写入一个或多个驱动器写入校准全息
图110 (图1B),以辅助输入屏520与待读取的数据全息图130 (图1B)的对准。
在特定实施例中，申请人的方法将全息数据存储介质(诸如，全息数据存 储介质IOO)安装在全息驱动器装置(诸如，全息驱动器装置900)中。该方法 随后旋转全息数据存储介质，将包含对准图案的第一驱动器写入全息图编码 于旋转的全息数据存储介质中，将包含信息的一个或多个数据全息图编码于 旋转的全息数据存储介质中，并且将包含该对准图案的第二驱动器写入全息 图编码于旋转的全息数据存储介质中，其中，该第一驱动器写入全息图、该 一个或多个数据全息图及该第二驱动器写入全息图定义圓形轨道。
图13总结了用以在制造时将包含对准图案的计算机产生全息图140(图 1B)或包含对准图案的工厂写入校准全息图120 (图1B)置于全息数据存储介 质中的申请人的方法的步骤。在步骤1310中，申请人的方法确定关于全息数 据存储介质的所有光学容限的统计中点及范围。在特定实施例中，步骤1310 的光学容限包括全息数据存储介质的每一层的厚度及折射率中的一个或多 个。现参看图ll，经由介质IOO的每一层的介质厚度相对折射率的曲线图1100 展示示例光学容限。在图11中，对于透射性全息介质100而言，层O可表示 盖102，而层1可表示基板104。
再次参看图13，在步骤1320中，申请人的方法确定是否将一个或多个 计算机产生全息图(GCH)140(图1B)置于全息数据存储介质中。如果申请人的 方法在步骤1320中选择将包含定向图案的计算机产生全息图置于全息数据 存储介质中，则该方法从步骤1320过渡至步骤1330，其中，该方法提供计 算机产生全息图140的原版(master)，其在光路的统计中点及统计"角落" (极端)处包含定向图案1200 (图12)。
现参看图12,对准图案1200包括包含外周边的对准区域1220，并且含 有对准标记1230、 1240、 1250及1260，用于由光传感器阵列510进行的用 于由旋转误差伺服器RES 840 (图8A、图8C、图9A、图9B)使用的角度e的 确定。对准标记1230、 1240、 1250及1260被置于外周边上以对角度e 1090 的确定给出最大精确度。数据1210被对准区域1220包围。数据1210可包含图1B)、驱动器写入校准全息图IIO(图1B)、计算 机产生全息图140 (图1B)及数据全息图130 (图1B)。
在特定实施例中，计算机产生全息图的原版包含适合于在激光写入器(诸 如，类似于DVD-ROM原版写入器)中使用的比特流，用于产生经压印或写入 的校准全息图。在特定实施例中，原版包含二维干涉图案，用于在光平版印 刷或平版印刷浸渍步进机工具中产生具体图案。在特定实施例中，原版包含 三维干涉图案，用于在全息成像写入器中使用。
在步骤1340中，申请人的方法在制造时将包含对准图案1200 (图12)的 计算机产生全息图置于全息数据存储介质中。在特定实施例中，步骤1340包 含将包含对准图案的计算机产生全息图(诸如，CGH 140(图1B))压印、嵌入 或平版印刷于全息数据存储介质(诸如，全息数据存〗渚介质100)中。在特定 实施例中，将该CGH 140沿着数据平面150(图1B)而安置。
如果申请人的方法在步骤1320中选择不将计算机产生全息图140 (图1B) 置于全息数据存储介质中，则该方法从步骤1320过渡至步骤1350，其中， 该方法提供全息驱动器装置(诸如，全息驱动器装置900 (图9A及图9B))， 并且其中，由该全息驱动器装置形成光迹以确定其光学性质的"足迹"，并且 其中，选择每驱动器规格具有标称(中点)折射率的驱动器的光学组件。在特 定实施例中，步骤1350的光学性质包含所有聚焦透镜的折射率、空间光调制 器(如果使用透射性SLM)的折射率及分束器的折射率。
在步骤1360中，申请人的方法将全息it据存储介质100安装在步骤1350 的全息驱动器装置上。在步骤1370中，使全息数据存储介质在全息驱动器装 置中居中，以最小化写入偏心距We 1030，并且因此减小当随后读取在步骤 1380中被编码到全息数据存储介质中的工厂精确写入校准全息图120(图1B) 时的互换偏心距Ie 1050，以包括对准图案1200 (图12)。在特定实施例中， 步骤1370利用在美国专利申请2004/0061966A1中描述的方法，该申请在此 以引用的方式并入。如果读取旋转中心1020的统计分布是均匀的，则申请人 的方法将等式(4)中偏心距e及因此Ie的大小减小1/2 (a factor of two )。 在步骤1380中，申请人的方法将工厂写入校准全息图120(图1B)编码到全息 数据存储介质100中。
申请人的发明包括一种读取被编码到全息数据存储介质(诸如，全息数据 存储介质100)中的图像的方法。现参看图14,在步骤1410中，申请人的方
16法提供全息驱动器装置，诸如，全息驱动器装置900 (图9A及图9B)。
在步骤1420中，申请人的方法安装全息数据存储介质，该全息数据存储 介质包含一个或多个工厂精确写入校准全息图120(图1B)、及/或一个或多个 计算机产生全息图"0(图1B)、及/或一个或多个驱动器写入校准全息图 IIO(图1B)，并且还包含被编码为一个或多个数据全息图130的信息。这些 全息图120、 140、 110及130中的每一个还包含对准图案1200 (图12)。
在步骤1430中，申请人的方法以角旋转cp旋转步骤1420的经安装的全 息数据存储介质。在步骤1440中，申请人的方法以角旋转cp旋转可旋转光学 检测器，诸如，光传感器阵列510。
在步骤1450中，申请人的方法用参考光束照射旋转的全息数据存储介质 以产生多个数据光束。在步骤1460中，申请人的方法将步骤M50中产生的 多个数据光束投射到旋转的光传感器阵列510上。
在特定实施例中，步骤1440由在图15中所说明的步骤替代。现参看图 15，在步骤1510中，申请人的方法选择在步骤1420 (图14)中被编码到全息 数据存储介质中的数据全息图，诸如，数据全息图130(图1B)。在步骤1520 中，申请人的方法计算互换失准的角度e 1090,诸如，通过使用等式[1-4]。 在步骤1580中，申请人的方法基于角旋转(p及互换失准的角度e 1090两者， 来旋转步骤1410的光传感器阵列510。
在特定实施例中，步骤1520包含步骤1530至l"0。在步骤l"0中， 申请人:的方法确定所选择的数据全息图的读取旋转中心。在特定实施例中， 步骤1530还包含:读取一个或多个经编码的工厂精确写入校准全息图120 (图 1B)、及/或一个或多个计算机产生全息图140 (图1B);并且使用包含所述一 个或多个工厂精确写入校准全息图120(图1B)、及/或一个或多个计算机产生 全息图140(图1B)的该一个或多个对准图案来确定该读取旋转中心。在步骤 1540中，申请人的方法确定Rr半径，其包含在读取重心与所选4奪的数据全 息图的位置之间的距离。
在步骤1550中，申请人的方法确定所选择的数据全息图的写入旋转中 心。在特定实施例中，步骤1550还包含读取一个或多个经编码的驱动器写 入校准全息图110 (图1B);以及使用包含所述一个或多个驱动器写入校准全 息图IIO(图1B)的该一个或多个对准图案来确定写入旋转中心。在步骤1560 中，申请人的方法确定Rw半径，其包含在写入重心与所选择的数据全息图的
17位置之间的距离。
在步骤1570中，申请人的方法计算互换偏心距Ie，其包含步骤1530的 读取重心与步骤1550的写入重心之间的距离。在步骤1520中，经由等式 [1-4]，申请人的方法利用步骤1530的读取重心、步骤1540的Rr半径、步 骤1550的写入重心、步骤1560的Rw半径及步骤1570的互换偏心距Ie来计 算互换失准的角度e 1090。
任选地使用在图15中所总结的步骤，如图14中所总结的申请人的方法 可由存储服务提供商用以将数据存储服务提供给一个或多个数据存储服务客 户。
在特定实施例中，可以组合、消除或重排序图13、图14及/或图15中 所列举的个别步骤。
在特定实施例中，申请人的发明包括驻留于存储器763 (图7)及/或存储 器830 (图8A)及/或存储器930 (图9A)中的指令(诸如，指令824 (图7、图 8A及图9A))，其中这些指令由处理器(诸如，处理器764 (图7)及/或处理器 S20(图8A)及/或处理器920 (图9A))执行，以执行在图13中所列举的步骤 1360、 1370及/或1380中的一个或多个，及/或在图14中所列举的步骤1420、 1430、 1440及/或1450中的一个或多个，及/或在图15中所列举的步骤1510、 1520、 1530、 1540、 1550、 1560、 1570及/或1580中的一个或多个。
在特定实施例中，申请人的发明包括驻留于任何其它计算机程序产品中 的指令，其中这些指令由全息数据存储系统200、全息数据存储系统300、全 息数据存储及检索系统700及/或全息驱动器装置900外部或内部的计算机执 行，以执行在图13中所列举的步骤1360、 1370及/或1380中的一个或多个, 及/或在图14中所列举的步骤1420、 1430、 1440及/或1450中的一个或多个， 及/或在图15中所列举的步骤1510、 1520、 1530、 1540、 1550、 1560、 1570 及/或1580中的一个或多个。在任一情况下，这些指令可被编码于信息存储 介质中，其包含例如磁性信息存储介质、光学信息存储介质、电子信息存储 介质等等。关于"电子存储介质"，申请人意指例如诸如PROM、 EPROM、 EEPROM、 Flash P謹、CF(compactflash) 、 SM(smartmedia)等的器件。
虽然已详细说明了本发明的优选实施例，但应显而易见，在不脱离如在 所附权利要求书中所阐明的本发明的范畴的情况下，本领域的技术人员可对 这些实施例进行^奮改及更改。
18
权利要求
1.一种将信息存储于全息数据存储介质中的方法，其包含以下步骤提供包含对准图案的全息图；在制造时，将该全息图置于全息数据存储介质中。
2. 如权利要求l的方法，其中，该提供步骤还包含提供包含该对准图 案的计算机产生全息图。
3. 如权利要求l的方法，其中，从由压印及嵌入组成的组中选择该安置 步骤。
4. 如权利要求l的方法，其中，该安置步骤包含 在全息驱动器装置的空间光调制器上显示该对准图案的图像； 形成包含该对准图案图像的数据光束； 形成包含该对准图案图像的全息图；以及将该全息图编码于该全息数据存储介质中。
5. 如权利要求l的方法，其还包含以下步骤将全息数据存储介质安装于全息驱动器装置中，其中，该全息驱动器装 置包含光源、驱动器伺服机构、空间光调制器以及可旋转光学^f企测器； 旋转该全息数据存储介质；将包含该对准图案的第 一驱动器写入全息图编码于该旋转的全息数据 存储介质中；将包含信息的 一个或多个数据全息图编码于该旋转的全息数据存储介 质中；将包含该对准图案的第二驱动器写入全息图编码于该旋转的全息数据 存储介质中；其中，该第一驱动器写入全息图、该一个或多个数据全息图以及该第二 驱动器写入全息图定义圓形轨道。
6. 如权利要求5的方法，其还包含以下步骤 以角旋转(()旋转该全息数据存储介质； 以该角旋转(p旋转该光学4全测器；用参考光束照射该经旋转、经编码的全息数据存储介质，以产生数据光束；将该数据光束投射于该旋转的光学检测器上。
7. 如权利要求6的方法，其还包含以下步骤 选择数据全息图；计算该选择的数据全息图的互换失准的角度e;基于该角旋转cp及该互换失准的角度e两者来旋转该光学检测器。
8. 如权利要求7的方法，其中，该计算互换失准的角度的步骤还包含以 下步骤确定该数据全息图的读取旋转中心；确定Rr半径，其包含在该读取旋转中心与该数据全息图之间的距离； 确定该数据全息图的读取旋转中心；确定Rw半径，其包含在该写入旋转中心与该数据全息图之间的距离； 计算互换偏心距Ie，其包含在该读取旋转中心与该写入旋转中心之间的 距离；其中，该计算互换失准的角度的步骤还包含使用该Rr半径、该Rw半径及该互换偏心距Ie来计算互换失准的角度e。
9. 一种全息驱动器装置，其包含激光源、分束器、驱动器伺服机构、处 理器及被置于计算机可读介质中的计算机可读程序代码，该计算机可读程序 代码可与该处理器一起用以将信息编码到全息数据存储介质中，该计算机可 读程序代码包含执行如权利要求1至8中的任一个的步骤的一系列计算机可 读程序步骤。
10. —种计算机程序产品，其被编码到用于操作全息驱动器装置的计算 机可读介质中，该全息驱动器装置包含激光源、分束器、驱动器伺服机构、 空间光调制器、可旋转光学检测器以及可移除地被置于该全息驱动器装置中 的全息数据存储介质，其中，该全息数据存储介质包括包含对准图案的至少 一个工厂写入全息图，该计算机程序产品包含用于执行如权利要求1至8中的任一个的步骤的计算机可读程序代码。
11. 一种由数据存储服务提供商将数据存储服务提供至一个或多个数 据存储服务客户的方法，其包含以下步骤从数据存储服务客户接收信息；以及 执行如权利要求4至8中的任一个的步骤。
12. —种全息驱动器装置，其包含外壳；激光源，其被置于该外壳内； 分束器，其被置于该外壳内； 反射性空间光调制器，其被置于该外壳内；以及 驱动器伺服机构，其被置于该外壳内。
13. 如权利要求12的全息驱动器装置，其还包含被置于该外壳内的光传 感器阵列。
14. 如权利要求13的全息驱动器装置，其中，该光传感器阵列包含 可^走转输入屏；旋转误差伺服器；可旋转轴，其从该旋转误差伺服器向外延伸； 其中，该可旋转轴的末端附接至该可旋转输入屏。
15. 如权利要求14的全息驱动器装置，其还包含控制器，其中，该控制 器与该驱动器伺服器、以及该旋转误差伺服器通信。
全文摘要
本发明公开将信息存储于全息数据存储介质中的方法。该方法提供包含对准图案的全息图，并在制造期间将该全息图置于全息数据存储介质中。
文档编号G11B7/13GK101647064SQ200880008466
公开日2010年2月10日 申请日期2008年2月26日 优先权日2007年3月21日
发明者丹尼尔·J·威纳尔斯基, 艾伦·K·贝茨 申请人:国际商业机器公司