CN101042891B - 全息照相存储的数据页的亮度分布校正 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在全息照相记录介质中记录数据页的方法，并且更具体地涉及用于补偿全息照相记录介质的全息照相材料的感光度变化的方法。根据本发明，用于在全息照相记录介质上记录数据页的方法具有步骤：使用空间光调制器调制光束，以生成(11)具有要记录的数据的数据页；以及在记录期间，将补偿分布施加(12)到数据页，以降低重新构造的数据页中的明暗对比变化，其中从记录位置处的辐照历史和全息照相记录介质的材料的感光度曲线确定补偿分布。

Description

全息照相存储的数据页的亮度分布校正

技术领域

本发明涉及用于在全息照相记录介质中记录数据页的方法，并且更具体地涉及用于补偿全息照相记录介质的全息照相材料的感光度变化的方法。

背景技术

在全息照相数据存储中，通常将用户数据调制在由具有0或1的二进制状态的像素构成的两维数据页中。为了记录数据，空间光调制器(SLM)将用户数据图案转换为物体光束的亮度调制。该物体光束与参考光束叠加，其产生干涉图案。将该图案记录在全息照相存储介质，例如全息照相盘或卡中。在读取处理期间，参考光束(通常称为探测光束)被干涉图案衍射。这产生保持所存储的信息的重新构造的物体光束。通过将重新构造的物体光束成像到光敏检测器上来恢复数据页。

在最适宜的情况下，重新构造的数据页具有均匀的亮度分布(intensityprofile)，所有区域展示相同的像素明暗对比。然而，由于几个原因，通常不是这种情况。一个原因是不均匀的材料感光度，例如由于所使用的全息照相聚合体的化学属性。已经被其它全息摄影辐照的区域，例如在移位多重全息图(shift multiplexing)的情况下，可以具有与还没有辐照的区域不同的感光度。感光度的不同取决于材料的感光度曲线。由于这种影响，有可能发生部分的全息照相干涉图案展示出比其它部分较高的明暗对比。这造成了所恢复的数据页的不均衡的明暗对比。区域中的明暗对比应该理解为该区域中处于状态‘0’的数据像素的平均亮度和处于状态‘1’的数据像素的平均亮度之间的差。高的明暗对比意味着该差是大的。

对于可靠的像素检测，应该确保：所恢复的数据页的低明暗对比部分足够明亮能够用于像素检测，而高明暗对比部分不应该超过检测器的动态范围。更进一步，如果明亮部分展示出比检测所需更亮的亮度，则浪费了一部分可用的光束能量。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种用于在全息照相记录介质上记录数据页的方法，其能够补偿全息照相记录介质的全息照相材料的感光度变化。

根据本发明，通过用于在全息照相记录介质上记录数据页的方法来实现该目的，具有步骤：

-使用空间光调制器调制光束，以产生具有要记录的数据的数据页；以及

-为了降低重新构造的数据页中的明暗对比变化，在记录期间将补偿分布施加到数据页。

为了该目的，全息照相存储系统，具有用于按照要记录在全息照相记录介质上的数据来调制光束的空间光调制器，具有用于为降低重新构造的数据页中的明暗对比变化而在记录期间将补偿分布施加到数据页的明暗对比变化补偿器。

本发明建议在记录处理期间补偿全息照相材料中的感光度变化。通过按照感光度变化来调制SLM数据页像素的亮度，在读取处理期间实现了整个数据页上更均衡的明暗对比。

具有不同感光度的区域的相对位置取决于已经写入的全息摄影的年代顺序和空间历史。该历史经常称为‘写入时间表’或‘写入策略’。因此，为每个新的全息摄影单独地计算施加到数据页的亮度分布。从辐照历史和材料感光度曲线可以便利地计算必要的分布。该辐照历史可以通过存储在写入会话期间所使用的位置来获取，或者通过使用存储在存储介质上或在另一位置处的、具有关于所使用的位置的信息的协议来获取。全息照相材料的感光度曲线可以通过仿真、计算或测量来预先估计，或者通过写入或读取处理由驱动自身直接测量。然后，所计算的分布通过SLM施加到数据页。为了该目的，SLM不仅要在状态‘0’和‘1’之间切换，而且还要使能灰度值。通过以这种方式写入全息摄影，大大抑制了所恢复的数据页中的明暗对比变化。这产生了较低的位误差率。替代地，组合使用使能灰度值的附加SLM与二进制SLM以便生成数据页。由于与数据页的像素相比较，附加SLM的明暗对比通常更大规模地变化，所以附加SLM可以具有比二进制SLM较少的像素。另外，附加SLM的像素可以适合由典型的辐照历史引起的特定的反复出现的补偿分布。例如，像素可以是并列的条形。

除了对由不均匀材料感光度引起的影响的补偿之外，本发明还允许补偿在恢复的数据页中造成具有不同的像素明暗对比的区域的其它影响。这种影响的例子是不均衡光束亮度分布，例如高斯分布，或由光学结构(optical setup)引起的影响，这是因为简单的光学结构可以产生不均匀的图像。虽然对于单个驱动，这些影响对于每个全息摄影是静态的，但是它们可以在不同的驱动之间变化。根据本发明的方法允许补偿这种公差。但是在这种情况下，通过连续地写入和读取一个或多个测试全息摄影、或者通过使用全部的或一部分的光学结构来在有或没有介质的检测器上成像检测数据页，来便利地确定补偿分布。还可以使用特殊的光学结构。然后，调节补偿分布使得实现均匀的明暗对比。所确定的补偿分布是静态的，并施加到所有其它的全息摄影。为了这个目的，也可以使用像特别适应的过滤器的简单的光学元件。当然，确定静态补偿分布并计算动态补偿分布同样是可能的。然后，组合这些分布并在记录期间应用。

附图说明

为了更好的理解，现在将在下面描述中参考附图详细解释本发明。应该理解，本发明不限于这个示范性实施例，并且所指明的特性也可以便利地结合和/或修改，而不偏离本发明的范围。在附图中：

图1a)、1b)示出了穿过具有不均匀感光度分布的全息照相记录介质的材料的垂直切面；

图2a)、2b)示出了在恢复的数据页之内产生的明暗对比分布；

图3a)、3b)示出了从图1b)中的不均匀的情形产生的位误差率；

图4示范性地图示了根据本发明的方法；以及

图5描述了根据本发明的全息照相存储系统。

具体实施方式

图1示出了穿过全息照相记录介质1的材料的垂直切面。取决于辐照历史，材料感光度在全息照相材料的体(volume)中变化。示出了两种不同的情况，其中所记录的全息摄影的历史引起了全息照相材料内部的不均匀感光度分布。在图1a)中，通过记录光束2将实际的全息摄影记录在由阴影区域指示的前面记录的全息摄影3所引起的两个更感光的区域之间。箭头4指示具有高感光度s＝1的区域，而箭头5指示具有低感光度s＝0.5的区域。感光度值是仅用于示例目的的任意值。在图1b)中，一系列的前面记录的全息摄影3引起由箭头6所指示的区域中的感光度的阶(step)。感光度阶是s＝1、s＝0.75、s＝0.5、s＝0.25，同样是任意值。

使用光束传播方法，仿真了上面感光度分布对数据页的区域中的明暗对比的影响。在图2a)和b)中分别图解了图1a)和b)的两个例子的在所恢复的数据页之内产生的明暗对比分布。明显地，部分的重新构造的数据页显示较低的明暗对比。在图2a)中，在由‘A’指出的区域中，明暗对比为s＝1；而在由‘B’指出的区域中，明暗对比为s＝0.5。在图2b)中，在由‘C’指出的区域中，明暗对比为s＝1；而在由‘D’指出的区域中，明暗对比为s＝0.2。

在图3a)中，示出了从图1b)中的不均匀情况产生的位误差。错误检测的位以白色示出。图3b)示出了均匀情况下的位误差。

图4示范性地图解了根据本发明的方法。在将数据页在全息照相记录介质上记录为全息摄影之前，确定(20)补偿分布。补偿分布考虑了静态和/或依赖位置的明暗对比变化。随后，通过使用空间光调制器调制光束来生成(21)数据页。然后将确定的补偿分布施加(22)到数据页。这是在数据页生成期间由空间光调制器实现的，或者使用附加的空间光调制器或过滤器来实现。最后，将数据页记录(23)在全息照相记录介质上。

在全息照相数据存储中，通过记录由两个相干激光束的重叠产生的干涉图案来存储数字数据。在图5中，描述了根据本发明的示范性的全息照相存储系统20。当然，本发明可以同样以其它类型的全息照相存储系统来实现。相干光的源21，例如激光二极管，发射光束22，其被准直透镜23准直。然后光束22被分为两个分离的光束2、26。在例子中，使用分光器24实现光束22的分离。但是，使用其它光学部件用于此目的同样是可能的。空间光调制器(SLM)25调制两个光束中的一个，即所谓的“物体光束”或记录光束2，以便印制(imprint)数据页，即2维数据图案。通过物镜将记录光束2和其它光束26(即所谓的“参考光束”26)两者聚焦到全息照相记录介质1中，例如全息照相盘。在记录光束2和参考光束26的交叉处，干涉图案出现，其记录在全息照相记录介质1的感光层中。在记录期间，空间光调制器25还将补偿分布施加到记录光束2上。替代地，补偿分布可以施加到参考光束26，或者分离地或在它们重叠之后施加到两个光束2、26。

通过只使用参考光束26辐照记录的全息摄影，而从全息照相记录介质1中重新得到存储的数据。参考光束26由全息摄影结构衍射，并产生原始记录光束2的拷贝，即重新构造的记录光29。该重新构造的记录光束29通过物镜27准直，并通过另外的分光器28导向2维阵列检测器30之上，例如CCD阵列。阵列检测器30允许重新构造记录的数据。

Claims (9)

1.一种用于在全息照相记录介质(1)上记录数据页的方法，具有步骤：

-使用空间光调制器(25)调制光束(2)，以便生成(11)具有要记录的数据的数据页；以及

-在记录期间，将补偿分布施加(12)到数据页，用于降低在重新构造的数据页中的明暗对比变化，

其中从已经在记录位置处记录的全息摄影的年代顺序和空间历史以及所记录的全息摄影对于全息照相记录介质(1)的材料的感光度的影响来确定补偿分布。

2.如权利要求1所述的方法，其中通过连续地写入和读取一个或多个测试全息摄影并调节补偿分布来确定补偿分布。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中补偿分布考虑了光束(2)分布和由光学结构所引起的明暗对比的不均匀中的至少一个。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中补偿分布通过所述空间光调制器(25)施加到数据页。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中补偿分布通过附加的空间光调制器施加到数据页。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中补偿分布通过过滤器施加到数据页。

7.如权利要求4所述的方法，其中通过调制数据页的像素的亮度来施加补偿分布。

8.一种用于从全息照相记录介质(1)读取和/或向全息照相记录介质(1)写入的装置(20)，具有用于按照要记录在全息照相记录介质(1)上的数据来调制光束的空间光调制器，具有用于在记录期间将补偿分布施加到数据页以降低重新构造的数据页中的明暗对比变化的明暗对比变化补偿器，其中由已经在记录位置处记录的全息摄影的年代顺序和空间历史以及所记录的全息摄影对于全息照相记录介质(1)的材料的感光度的影响确定补偿分布。

9.如权利要求8所述的装置(20)，其中明暗对比变化补偿器是所述空间光调制器、附加的空间光调制器、或过滤器。

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