CN101140765A - 校准全息存储设备的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于校准全息存储设备的装置、系统和方法。读取通道从全息介质读取厂家存储的全息照相。计算模块计算所读取的厂家存储的全息照相与数字地描述所述厂家存储的全息照相的第一全息图案之间的读取差异。在一个实施例中，校准模块使用所述读取差异来校准所述读取通道。

Description

校准全息存储设备的装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及全息存储设备，更具体地说，涉及校准全息存储设备。

背景技术

数据处理系统正在存储越来越大量的数据。为了满足这一不断增长的要求，存储设备制造商不断提高磁存储设备、光存储设备等的面密度。不幸的是，诸如材料限制、顺磁限制、可用激光波长的限制之类的限制可能制约面密度的未来增长。

全息存储可以支持提高的数据存储密度，以提供支持日益增长的存储要求的技术。但是，要成为一种可行的存储技术，全息存储介质必须可在多个全息存储设备(包括不同型号的全息存储设备和来自不同制造商的设备)间相互交换。

例如，第一全息存储设备必须能够将数据写入可由第二全息存储设备读取的存储介质。此外，如果第二全息存储设备将其他数据写入存储介质，则第一全息存储设备必须能够从存储介质中读取所述其他数据。同样，第三全息存储设备必须能够成功读取由第一和第二全息存储设备两者写入的所有数据。

不幸的是，全息存储设备可能对由全息存储设备写入的数据和由其他全息存储设备写入的数据之间的差别足够敏感，以致损害了互操作性。例如，由于读取和写入通道的灵敏度，由不同制造商生产的第一和第二全息存储设备可能无法读取由对方写入的数据。

发明内容

通过上述讨论，发现需要一种校准全息存储设备的装置、系统和方法。有益地，此类装置、系统和方法将允许多个全息存储设备之间的互操作性。

开发了本发明以响应本领域的现状，具体地说，响应本领域中尚未完全由当前可用的全息存储设备校准方法所解决的问题和需要。相应地，开发了本发明以提供用于校准全息存储设备且克服了本领域中上面介绍的许多或全部缺点的装置、系统和方法。

校准全息存储设备的装置具有多个模块，所述模块配置为在功能上执行以下步骤：从全息介质读取厂家存储的全息照相，以及计算所读取的厂家存储的全息照相和第一全息图案之间的读取差异。这些模块在说明的实施例中包括读取通道和计算模块。所述装置还可以包括校准模块和写入通道。

所述读取通道从全息介质读取厂家存储的全息照相。在一个实施例中，所述厂家存储的全息照相被精确写入到所述全息介质上。所述厂家存储的全息照相可以位于所述全息介质的只读部分。备选地，可以将所述厂家存储的全息照相作为只读部分插入所述全息介质。

所述计算模块计算所读取的厂家存储的全息照相和第一全息图案之间的读取差异。所述第一全息图案数字地描述了所述厂家存储的全息照相。在一个实施例中，所述计算模块作为所述厂家存储的全息照相和第一全息图案的对应数据元素之间的多个差异来计算所述读取差异。

在一个实施例中，所述校准模块使用所述读取差异来校准所述读取通道。所述校准模块可以通过检测所述读取差异中的模式并调整所述读取通道以调节所述模式来校准所述读取通道。

在一个实施例中，所述写入通道将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质。所述第二全息图案可以数字地描述所述第二全息照相。所述写入通道可以在完成读取工作负荷之后和当且仅当存在未完成的写入工作负荷时写入所述第二全息图案。

如果完成了读取工作负荷和当且仅当存在未完成的写入工作负荷时，所述读取通道可以使用所述校准的读取通道从所述全息介质读取所述第二全息照相。此外，所述计算模块可以计算所读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的写入差异。

在一个实施例中，所述校准模决使用所述写入差异来校准所述写入通道。所述校准模块可以通过检测所述写入差异中的模式并调整所述写入通道以调节所述模式来校准所述写入通道。所述装置使用所述厂家存储的全息照相来计算所述读取通道的读取差异。此外，所述装置可以使用所述读取差异来校准所述读取通道。所述装置还可以校准所述写入通道的写入差异并校准所述写入通道。

还提供了本发明的校准全息存储设备的系统。所述系统可以包含在全息存储设备中。具体地说，在一个实施例中，所述系统包括全息介质、读取通道以及处理器。此外，所述系统还可以包括写入通道。

将所述全息介质配置为存储数字数据。此外，所述全息介质包括厂家存储的全息照相。所述读取通道从存储在所述全息介质中的全息照相来读取数字数据。所述写入通道可以将数字数据以全息照相的形式写入所述全息介质。

所述读取通道从所述全息介质读取所述厂家存储的全息照相。所述处理器包括计算模块和校准模块。所述计算模块计算所读取的厂家存储的全息照相和第一全息图案之间的读取差异。所述校准模块使用所述读取差异来校准所述读取通道。所述系统计算所述读取差异并可以使用所述读取差异来校准所述读取通道。此外，所述系统可以计算写入差异并使用所述写入差异来校准所述写入通道。

还提供了本发明的校准全息存储设备的方法。在公开的实施例中的方法实质上包括根据所述装置和系统的操作来执行上文提出的功能的步骤。在一个实施例中，所述方法包括从全息介质读取厂家存储的全息照相并计算所读取的厂家存储的全息照相与第一全息图案之间的读取差异。所述方法还可以包括将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质、读取所述第二全息照相，以及计算所述写入差异。

读取通道从全息介质读取厂家存储的全息照相。计算模块计算所读取的厂家存储的全息照相和数字地描述所述厂家存储的全息照相的第一全息图案之间的读取差异。在特定实施例中，校准模块使用所述读取差异来校准所述读取通道。

在一个实施例中，如果完成读取工作负荷和当且仅当存在未完成的写入工作负荷时，写入通道将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质。此外，所述读取通道可以使用所述校准的读取通道从所述全息介质读取所述第二全息照相，并且计算模块可以计算所读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的写入差异。所述校准模块还可以使用所述写入差异来校准所述写入通道。所述方法可以校准全息存储设备的读取和写入通道。

本说明书中对功能、优点的参考或类似语言并非暗示可以与本发明一起实现的所有功能和优点应在本发明的任何单个实施例中。相反，应当理解，引用所述功能和优点的语言指与实施例一起描述的特定功能、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书中对功能、优点的讨论和类似语言可以(但并不一定)指相同的实施例。

此外，本发明的所述功能、优点和特性可以以任何适当的方式组合在一个或多个实施例中。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个特定功能或优点的情况下实现本发明。在其他情况下，可以在特定实施例中认识到可能不存在于本发明的所有实施例中的其他功能和优点。

本发明的实施例使用厂家存储的全息照相来计算读取差异。此外，本分明可以使用所述读取差异来校准所述读取通道。本发明还可以计算写入差异并使用所述写入差异来校准所述写入通道。从以下说明，本发明的这些功能和优点将变得更加显而易见，或者通过实现如下文所述的本发明，可以了解本发明的这些功能和优点。

附图说明

为了容易地理解本发明的优点，将通过参考附图中示出的特定实施例说明上面简要介绍的本发明的更具体的说明。应当理解，这些附图仅示出了本发明的典型实施例，并且因此不应被视为限制其范围，将通过使用附图以其他特性和详细信息来介绍和说明本发明，这些附图是：

图1是示出读取本发明的厂家存储的全息照相的读取通道的一个实施例的示意性方块图；

图2A是示出本发明的写入通道的一个实施例的示意性方块图；

图2B是示出本发明的写入通道的一个备选实施例的示意性方块图；

图3是示出本发明的校准后的读取通道的一个实施例的示意性方块图；

图4是示出本发明的全息校准装置的一个实施例的示意性方块图；

图5是示出本发明的全息校准方法的一个实施例的示意性流程图；

图6是示出本发明的读取校准方法的一个实施例的示意性流程图；

图7是示出本发明的写入校准方法的一个实施例的示意性流程图；

图8是示出本发明的带有插入的厂家存储全息照相的全息介质的一个实施例的俯视图；以及

图9是示出本发明的带有只读部分的全息介质的一个实施例的俯视图。

具体实施方式

将本说明书中描述的多个功能单元标记为模块，以便更具体地强调它们的实现无关性。例如，模块可以被实现为包括定制VLSI电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管或其他分离组件之类的现用半导体的硬件电路。模块还可以在诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备之类的可编程硬件设备中实现。

模块还可以在软件中实现，以便由各种类型的处理器执行。例如，标识的可执行代码的模块可以包括一个或多个物理或逻辑的计算机指令块，所述块可以例如组织为对象、过程或功能。然而，标识的模块的可执行代码不需要在物理上位于一起，但是可以包括存储在不同位置的不同指令，当所述指令被逻辑地结合时，将包括所述模块并实现模块的所述目的。

实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或多个指令，并且甚至可以分布在数个不同的代码段上、不同的程序中，以及跨多个存储器设备。同样，操作数据可以在模块中被标识和在此示出，并且可以包括在任何适当的形式中并组织在任何适当类型的数据结构中。操作数据可以被收集为单个数据集，或可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为电子信号存在于系统或网络中。

本说明书中对“一个实施例”、“实施例”或类似语言的引用指结合该实施例描述的特定功能、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书中出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以(但是并非一定)都指相同的实施例。

此外，本发明的所述功能、结构或特性可以以任何适当的形式组合在一个或多个实施例中。在以下说明中，提供了大量特定的详细信息，如编程、软件模块、用户选择、网络事务、数据库查询、数据库结构、硬件模块、硬件电路、硬件芯片等的实例，以便彻底理解本发明的实施例。但是，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个特定的细节的情况下实现本发明，或者可以通过其他方法、组件、材料等实现本发明。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免使本发明的各方面变得模糊不清。

图1是示出本发明的读取厂家存储的全息照相122的读取通道100的一个实施例的示意性方块图。读取通道100包括光源105、第一读取透镜132、全息介质120、第二读取透镜134、检测器130、处理器150，以及存储器140。全息介质120还包括外层125、数据面123，以及基片124。

外层125可以配置为传输一个或多个指定波长范围内的光。数据面123可以配置为在数据面123的体内将全息数据记录为全息衍射体光栅。基片124可以配置为支持数据面123和外层。在一个实施例中，基片传输光110。备选地，基片124可以反射光110。

此外，全息介质120还包括厂家存储的全息照相122。厂家存储的全息照相120包括对数据进行编码的全息衍射体光栅。在一个实施例中，一排衍射体光栅包括一排诸如像素的数据元素。

全息介质120围绕虚拟的Z轴101旋转。还示出了虚拟的X轴102，由于虚拟的Y轴与X轴102及Z轴101垂直，所以其没有示出。在一个实施例中，虚拟Y轴从页面延伸。光源105产生光束110。在一个实施例中，光源105是激光并且光110为相干光。在特定实施例中，光110在200到700纳米(200-700nm)的范围内。在特定实施例中，光110在200到500纳米(200-500nm)的范围内。

第一读取透镜132可以将光110聚焦在全息介质120的数据面132上。在一个实施例中，通过本领域的技术人员公知的一个或多个调节器来调节第一读取透镜132和光110的焦点。

在示出的实施例中，聚焦后的光110通过全息介质120的外层125传输并被数据面123的全息衍射体光栅改变。第二读取透镜134可以将改变后的光110聚焦在检测器130上。在一个实施例中，一个或多个调节器调整第二读取透镜134的位置和光110的焦点。检测器130接收改变后的光110。检测器130可以是光敏半导体元件阵列，例如，本领域的技术人员所公知的半导体元件电荷耦合检测器(CCD)阵列。备选地，检测器130可以配置为电荷叠加阵列(charge-integrating array)(CID)。

光110自厂家存储的全息照相122的衍射体光栅衍射，在检测器130上形成像素化(pixelated)图案。检测器130可以将像素化图案记录为数据阵列。处理器150可以从检测器130读取数据阵列并将数据阵列作为数据141存储在存储器140中。存储器140还可以存储第一全息图案142，这将在下文中说明。第一全息图案142数字地描述了厂家存储的全息照相122。

图2A是示出本发明的写入通道160的一个实施例的示意性方块图。写入通道160包括图1的读取通道100的元素，相同的标号表示相同的元素。此外，写入通道160包括分束器111、第一写入透镜135、空间光调制器114、第二写入透镜137，以及第三写入透镜139。

分束器111将光110分为基准光束112和信号光束113。第三写入透镜139可以将基准光束112聚焦在全息介质120的数据面123上。一个或多个调节器可以调整第三写入透镜139的位置和基准光束112的焦点。聚焦后的基准光束112前进到全息介质120。第一写入透镜135可以将信号光束113聚焦在空间光调制器114上。一个或多个调节器可以调整第一写入透镜135的位置和信号光束113的焦点。

空间光调制器114调制信号光束113。空间光调制器114示为反射空间光调制器。在一个实施例中，将空间光模块配置为可以放置在反射位置或非反射位置的阵列微机械镜。来自处理器150的电子信号可以指示每个微机械镜的位置。

在备选实施例中，空间光调制器114可以配置为硅上液晶(LCOS)半导体设备。来自处理器150的电子信号可以使半导体设备的液晶单元极化或取消极化。信号光束113可以在液晶单元非极化时通过该单元，从基片反射，接着到达全息介质120。

空间光调制器114使用像素化数据阵列来对信号光束113进行编码。第二写入透镜130将编码后的信号光束113聚焦在全息介质120的数据面123上。一个或多个调节器可以调整第二写入透镜137以及信号光束113在数据面123处的焦点。在全息介质120的数据面123处，信号光束113和基准光束112发生干涉，由此产生将像素化数据阵列存储到全息介质120上的全息衍射体光栅。在示出的实施例中，示出了写入通道160写入第二全息照相121，这将在下文中说明。

图2B是示出带有可透射空间光调制器131的写入通道170的一个备选实施例的示意性方块图。写入通道170包括图2A的许多元素，相同的标号表示相同的元素。写入通道170还包括可透射空间光调制器131和镜133。

分束器111将光110分为基准光束112和信号光束113。镜133将基准光束112重新导向全息介质120。第三写入透镜139可以将基准光束112聚焦在全息介质120的数据面123上。一个或多个调节器可以调节第三写入透镜139的位置和基准光束112的焦点。聚焦后的基准光束112前进到全息介质120。

第一写入透镜135可以将信号光束113聚焦到可透射空间光调制器131上。一个或多个调节器可以调整第一写入透镜135的位置和信号光束113的焦点。可透射空间光调制器131调制信号光束113。在示出的实施例中，可透射空间光调制器131是LCOS半导体设备。信号光束113可以在液晶单元未极化时穿过该单元并到达全息介质120。第二写入透镜137将编码后的信号光束113聚焦在全息介质120的数据面123上。一个或多个调节器可以调整第二写入透镜137以及信号光束123在数据面123处的焦点。

信号光束113干涉基准光束112，由此产生将像素化数据阵列存储在全息介质120上的全息衍射体光栅，如针对图2A所描述的。在示出的实施例中，示出了写入通道170写入第二全息照相121。

图3是示出本发明的校准的读取通道180的一个实施例的示意性方块图。校准的读取通道180包括图1的读取通道的元素。使用厂家存储的全息照相122来校准读取通道100，这将在下文中说明。

校准的读取通道180示为读取图2的第二全息照相121。存储器140可以将第二全息照相121的数据存储为数据141。存储器还示为存储第二全息图案141。第二全息图案143数字地描述了第二全息照相121。

图4是示出本发明的全息校准装置200的一个实施例的示意性方块图。对装置的说明参考图1-3的元素，相同的标号表示相同的元素。装置200包括读取通道100、写入通道160、计算模块202和校准模块204。在一个实施例中，一个或多个软件过程和一个或多个数据集存储在存储器140中并由包含计算模块202和校准模块204的处理器来执行和/或使用。尽管可以使用反射写入通道160或可透射写入通道170，但是以下为了简洁，将反射写入通道160称为写入通道160。

读取通道100从全息介质120读取厂家存储的全息照相122。在一个实施例中，将厂家存储的全息照相122精确地写到全息介质120上。可以使用稳定的基准写入通道来精确地写入厂家存储的全息照相122。基准写入通道可以包含在设置成标称温度和湿度的环境室中。此外，可以将基准写入通道的组件选择为标称值。基准写入通道还可以被定期校准为例如厂家存储的全息照相122的指定规格。

厂家存储的全息照相122可以位于全息介质的只读部分，这将在下文中说明。备选地，可以将厂家存储的全息照相122作为只读部分插入全息介质120，如将在下文中说明的。

计算模块202计算所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142之间的读取差异。在一个实施例中，计算模块202根据作为数据141存储在存储器140中的厂家存储的全息照相122和存储器140中存储的第一全息图案142，作为相应数据元素之间的多个差异来计算读取差异。

在特定实施例中，校准模块204使用读取差异来校准读取通道100。校准模块204可以通过检测读取差异中的模式并调整读取通道100以调节所述模式来校准读取通道100。这种读取校准调整可以包括光源105的读取功率级别、读取激光猝发持续时间、调整第一和第二读取透镜132、134，以及检测器130的灵敏度。

在一个实施例中，写入通道160将第二全息图案作为第二全息照相121写入全息介质120。写入通道160可以仅在完成写入工作负荷之后和当且仅当存在未完成的写入工作负荷时写入第二全息图案143。如本文中所使用的，读取工作负荷包括一个或多个要由读取通道100从全息介质120读取的数据元素，而写入工作负荷包括一个或多个要由写入通道160写入全息介质120的数据元素。

校准后的读取通道180可以从全息介质120读取第二全息照相121。此外，计算模块202可以计算所读取的第二全息照相121和第二全息图案143之间的写入差异。在一个实施例中，校准模块204使用写入差异来校准写入通道160。校准模块204可以通过检测写入差异中的模式并调整写入通道160以调节所述模式来校准写入通道160。装置200使用厂家存储的全息照相122来计算读取通道100的读取差异。此外，装置200可以使用读取差异来校准读取通道100。装置200还可以计算写入通道的写入差异并校准写入通道160。这种写入校准调整可以包括光源105的写入功率级别、写入激光猝发持续时间，调整写入透镜135、137、139以及检测器130的灵敏度。

通常作为逻辑流程图说明以下的示意性流程图。同样，所示顺序和标记的步骤指示所提供方法的一个实施例。可以构想其他步骤和方法，它们在功能、逻辑或效果上与所示方法的一个或多个步骤或其各部分等效。另外，提供所使用的格式和符号以说明所述方法的逻辑步骤，并且应理解它们并非限制所述方法的范围。尽管可以在流程图中使用不同的箭头类型和线条类型，但是应理解，它们并非限制相应方法的范围。实际上，某些箭头或其他连接符可用来仅指示所述方法的逻辑流。例如，箭头可以指示所示方法的枚举步骤之间的未指定持续时间的等待或监视周期。另外，出现特定方法的顺序可以或可以不严格地依照所示的相应步骤的顺序。

图5是示出本发明的全息校准方法300的一个实施例的示意性流程图。方法300实质上包括根据图1-4的所述装置200、读取通道100、180以及写入通道160的操作来执行以上提供的功能的步骤。对方法300的说明引用了图1-4的元素，相同的标号表示相同的元素。

方法300开始，全息校准装置200使用厂家存储的全息照相122来校准302读取通道100，这将在下文中说明。校准302读取通道100使读取通道100成为校准的读取通道180。校准的读取通道180可以执行304读取操作，即从全息介质120读取数据元素。

处理器150判定306是否存在要写入全息介质120的工作负荷。如果处理器150判定306没有写入工作负荷，则校准的读取通道180继续执行304读取操作，直至从全息存储设备移除全息介质。

如果处理器150判定306存在写入工作负荷，则校准模块204校准308写入通道160，这将在下文中说明。然后，写入通道160可以执行310写入操作，将数据元素写入全息介质120并且方法300结束。

通过将每个全息存储设备校准为厂家存储的全息照相122，方法300允许在多个全息存储设备之间互操作地使用全息介质120。因为将校准的读取通道180校准为厂家存储的全息照相122，所以校准的读取通道180可以成功读取由使用厂家编码的全息照相122校准的写入通道160写入的数据编码全息照相，这将在下文中说明。同样，因为将写入通道160校准为厂家存储的全息照相122，由写入通道160写入的数据编码全息照相可以由其他使用厂家存储的全息照相122校准的已校准的读取通道180读取。

图6是示出本发明的读取校准方法340的一个实施例的示意性流程图。方法340实质上包括执行图5的步骤302的功能的步骤。此外，对方法340的说明引用图1-5的元素，相同的标号表示相同的元素。在处理器150上执行的读取通道校准软件过程可以包括方法340。

方法340开始，在一个实施例中，处理器150从存储器140检索342第一全息图案142。读取通道100从全息介质120读取344厂家存储的全息照相122并在存储器140中将所读取的厂家存储的全息照相122存储为数据141。在一个实施例中，处理器150引导读取通道100读取344厂家存储的全息照相122。

厂家存储的全息照相122可以位于全息介质120的指定部分。备选地，标头可以指定厂家存储的全息照相122。因此，处理器150可以引导读取通道100读取全息介质120，直至定位了厂家存储的全息介质122的标头。然后，读取通道100可以读取344厂家存储的全息照相122。

计算模块202计算346所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142之间的读取差异。在一个实施例中，计算模块202可以在解码使用纠错码(ECC)编码的所读取的厂家存储全息照相122的数据时从检测的错误来计算346读取差异。ECC可以使用指定的构建规则来对所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142的数据进行编码，以便可以检测和纠正数据中的错误。ECC的实例包括但不限于汉明码、里德-所罗门码、里德-穆勒码、二进制高莱码、卷积码以及Turbo码。计算模块202可以将在解码EEC编码的数据时确定的所读取的厂家存储全息照相122中的一个或多个数据错误计算346为读取差异。

在特定实施例中，读取差异可以基于对所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142两者进行编码的循环冗余校验(CRC)码。可以将所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142的数据组织为多个数据字。如本领域的技术人员所公知的，可以使用CRC算法将每个数据字编码有冗余数据以形成唯一编码字。如果错误地读取了厂家存储的全息照相122的数据位，则可以使用解码CRC编码的数据的CRC算法来检测和/或纠正错误。计算模块202可以将每个错误记录为读取差异。在一个实施例中，计算模块202使用厂家存储的全息照相122的数据将错误位置映射为读取差异的一部分。

备选地，计算模块202根据所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142，作为相应位的逐位比较来计算346读取差异。例如，计算模块202可以比较所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142的数据并将每个差异映射为读取差异。

在一个实施例中，计算模块202作为从全息介质120读取的厂家存储的全息照相122g(x，y)与匹配第一全息图案142的脉冲响应h(x，y)＝s*(-x，-y)的匹配过滤器之间的差来计算346读取差异，如等式[1]中所示，其中V(x，y)是厂家存储的全息照相122g(x，y)和第一全息图案142s(x，y)之间的交互相关性。等式[1]包括二重积分，表示积分在检测器130的X轴102与Y轴方向之上。此外，ξ是沿X轴102的积分变量，η是沿Y轴的积分变量，而*表示复共轭。

V(x，y)＝∫∫g(ξ，η)s＊(ξ-x，η-y)]dξdη    等式[1]

从数学上说，对于每个(x，y)，V(x，y)是沿X轴102和Y轴变化的表面。对于检测器130中的每个检测器元素都存在一个值V(x，y)。每个(x，y)的V(x，y)的范围在-1和+1之间，其中+1表示一百(100％)的理想相关性。为了最大化V(x，y)，在等式[2]中定义了以下差表面Difference(x，y)。如所示出的，通过从1中减去匹配的过滤器相关性V(x，y)来计算Difference(x，y)。可以(a)点对点、(b)作为算术平均、(c)作为几何平均，以及(d)作为均方根来对Difference(x，y)求值。Difference(x，y)的范围在0和+2之间，并且(x，y)的每个值的理想差为0，值为0表示在该点(x，y)，从全息介质120读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142之间没有任何差异。可以在读取差异计算中对Difference(x，y)逐点求值，但是按照单数字来量化表面Difference(x，y)是有利的，以便简化读取差异计算。这种单数字可以是MAX_Difference，其等于Difference(x，y)的最大值。备选地，可以在读取差异计算中使用Difference(x，y)的值的算术平均AM_Difference、Difference(x，y)的值的几何平均GM_Difference，或Difference(x，y)的值的均方根RMS_Difference。

Difference(x，y)＝1-V(x，y)    等式[2]

在备选实施例中，计算模块202计算346光源105的多个读取功率级别与光源读取光猝发的持续时间的读取差异。在特定实施例中，计算模块202计算348如等式[2]所示的矩阵m的每个元素的读取差异，其中p是基本读取功率级别，d是基本光源读取光猝发持续时间，Δp是基本读取功率级别的差，而Δd是基本光源读取光猝发持续时间的差。在一个实施例中，Δp的范围是基本读取功率p的百分之一到十五(1-15％)。同样，Δd可以在基本光源读取光猝发持续时间d的百分之一到十五(1-15％)的范围内。尽管为了简化，将等式[3]的矩阵m显示为3X3矩阵，但是m可以是任何维数。

$m=\left[\begin{array}{ccc}p-\mathrm{\Δp},d-\mathrm{\Δd}& p-\mathrm{\Δp},d& p-\mathrm{\Δp},d+\mathrm{\Δd}\\ p,d-\mathrm{\Δd}& p,d& p,d+\mathrm{\Δd}\\ p+\mathrm{\Δp},d-\mathrm{\Δd}& p+\mathrm{\Δp},d& p+\mathrm{\Δp},d+\mathrm{\Δd}\end{array}\right]$ 等式[3]

计算模块202判定348所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142是否一致。在一个实施例中，如果在解码ECC或CRC编码的厂家存储的全息照相122的数据时检测到的错误低于指定的阈值，则计算模块202判定348所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142一致。例如，如果指定的阈值是十(10)个错误，而计算模块202在ECC编码的数据中检测到十二(12)个错误，则计算模块202可以判定348所读取的厂家存储的全息照相122与第一全息图案142不一致。在一个实施例中，在厂家存储的全息照相122中使用ECC或CRC编码的数据使得不必存储第一全息图案142。

备选地，如果根据等式[1]计算的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142之间的交互相关性V(x，y)低于指定的相关阈值，则计算模块202可以判定348所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142一致。如果所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142一致，则已将读取通道100校准为校准后的读取通道180并且方法340结束。

如果计算模块202判定348所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142不一致，则校准模块204可以使用读取差异来校准350读取通道100。校准模块204可以检测读取差异中的模式。此外，校准模块204可以调整读取通道100的一个或多个元素来调节所述模式。例如，可以将厂家存储的全息照相122的两维数据阵列从第一全息图案142的两维数据阵列偏移一列。校准模块204可以调整读取厂家存储的全息照相122的计时以调节偏移模式，以便当读取通道100读取344厂家存储的全息照相122时，厂家存储的全息照相122的两维数据阵列等价于第一全息图案142的两维阵列。

校准模块204可以做出其他读取校准调整，包括光源105的读取功率级别、读取光源光猝发的持续时间，调整读取透镜132、134，以及检测器130的灵敏度。在一个实例中，校准模块204可以将光源110的功率级别和光源光猝发持续时间设置为具有最小读取差异的等式[3]的矩阵m的值。

在备选实例中，校准模块204可以检测到厂家存储的全息照相122的数据阵列中心内的数据的读取差异中的模式不同于第一全息图案142的数据阵列中心内的数据。校准模块204可以通过放置读取透镜132、134以调整光源105的焦点来调节读取差异中的模式。

在校准模块204校准350了读取通道100之后，处理器150可以引导读取通道100读取344厂家存储的全息照相122，并且计算模块202再次判定346所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142是否一致。方法340可以重复地计算348读取差异并校准350读取通道100，直至将读取通道100校准为校准后的读取通道180。

图7是示出本发明的写入校准方法380的一个实施例的示意性流程图。方法380实质上包括执行图5的步骤308的功能的步骤。此外，对方法380的描述引用图1-5的元素，相同的标号表示相同的元素。在处理器150上执行的写入通道校准软件过程可以包括方法380。

方法380开始，在一个实施例中，写入通道160将第二全息图案143作为第二全息照相121写入382全息介质120。第二全息图案143可以是第一全息图案142，以便写入的第二全息照相121应等价于厂家存储的全息照相122。

此外，已校准的读取通道180可以从全息介质120读取384第二全息照相121。计算模块202计算386所读取的第二全息照相121和第二全息图案143之间的写入差异。在一个实施例中，计算模块202将写入差异计算386为在解码所读取的第二全息照相121的ECC编码的数据时检测到的错误。例如，计算模块202可以解码所读取的第二全息照相121的ECC编码的数据并将ECC错误总计为写入差异。备选地，计算模块202可以作为写入差异的一部分来映射读取的第二全息照相121的数据内的ECC错误的位置。

在特定实施例中，写入差异可以是在解码读取的第二全息照相121的CRC编码的数据时检测的错误。在一个实施例中，在第二全息照相121中使用ECC或CRC编码的数据使得不必存储第二全息图案143。备选地，计算模块202可以作为读取的第二全息照相121和第二全息图案143的相应位的逐位比较来计算386写入差异。

在一个实施例中，计算模块202将从全息介质120读取的所读取的第二全息照相121g(x，y)和使用等式[1]匹配第二全息图案143的脉冲响应h (x，y)＝s*(-x，-y)的匹配过滤器之间的差异计算386为写入差异。V(x，y)是第二全息照相121g(x，y)和第二全息图案143s(x，y)之间的交互相关性。Difference(x，y)(等式[2])可用于定义从全息介质120读取的所读取的第二全息照相121和第二全息图案143之间的差异。

在备选实施例中，计算模块202计算386光源105的多个写入功率级别和光源写入光猝发的持续时间的写入差异。在特定实施例中，计算模块202计算386矩阵m的每个元素的写入差异(如等式[2]所示)，其中p是基本写入功率级别，d是基本光源写入光猝发持续时间，Δp是基本写入功率级别的差，而Δd是基本光源写入光猝发持续时间的差。在一个实施例中，Δp的范围是基本写入功率p的百分之一到十五(1-15％)。同样，Δd可以在基本光源写入光猝发持续时间d的百分之一到十五(1-15％)的范围内。

计算模块202可以判定388所读取的第二全息照相121和第二全息图案143是否一致。在一个实施例中，如果在解码第二全息照相121的ECC或CRC编码的数据时检测到的错误低于指定的阈值，则计算模块202判定388所读取的第二全息照相121和第二全息图案143一致。

备选地，如果根据等式[1]计算的第二全息照相121和第二全息图案143之间的交互相关性V(x，y)低于指定的相关性阈值，则计算模块202可以判定388所读取的第二全息照相121和第二全息图案143一致。如果计算模块202判定388所读取的第二全息照相121和第二全息图案143一致，则校准了写入通道160并且方法380结束。

如果计算模块202判定388读取的第二全息照相121和第二全息图案143不一致，则校准模块204可以使用写入差异来校准390写入通道160。校准模块204可以检测写入差异中的模式。此外，校准模块204可以调整写入通道160的一个或多个元素来调节所述模式。例如，可以将第二全息照相121的数据阵列从第二全息图案143的数据阵列偏移一行。校准模块204可以调整空间光调制器114的队列以调节所述模式。校准模块204可以做出其他写入校准调整，包括光源105的写入功率级别、写入激光光猝发的持续时间，调整写入透镜135、137、139，以及检测器130的灵敏度。例如，校准模块204可以将光源110的写入功率级别和光源光猝发的写入持续时间设置为具有最小写入差异的等式[3]的矩阵m的值。

在校准模块204校准390写入通道160之后，处理器150可以引导写入通道160将第二全息图案143写入382为第二全息照相121的另一实例。处理器150还可以引导已校准的读取通道180读取384第二全息照相121的新实例，并且计算模块202再次判定346所读取的厂家存储的全息照相122和第一全息图案142是否一致。方法380可以重复地计算388写入差异并校准390写入通道160，直至校准了写入通道160为止。

图8是示出本发明的带有插入的厂家存储的全息照相122的全息介质120的一个实施例的俯视图。全息介质120可以是图1-3的全息介质120。全息介质120包括厂家存储的全息照相122。在一个实施例中，厂家存储的全息照相122配置为只读全息照相。厂家存储的全息照相122可以附着于全息介质120。

图9是示出本发明的具有只读部分904的全息介质120的一个实施例的俯视图。全息介质120可以是图1-3的全息介质120。

在一个实施例中，只读部分404可以配置为全息介质120的一个或多个扇区的一个或多个轨道。此外，可以使用一个或多个标头段来区别只读部分404。只读部分404在全息介质120的任何部分上配置。

在一个实施例中，逻辑地阻止处理器150在只读部分404中写入。可以在只读部分404中精确写入厂家存储的全息照相122。

本发明的实施例使用厂家存储的全息照相122计算348读取差异。此外，本发明可以使用读取差异校准350读取通道100。本发明还可以计算388写入差异并使用写入差异来校准390写入通道160。

可以以其他特定形式实现本发明而不偏离本发明的精神和本质特性。所述实施例在所有方面都只是被视为示例性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而非上述说明来指示。所有在权利要求的等效含义和范围之内的更改都旨在被包含在权利要求的范围内。

Claims (34)

1.一种校准全息存储设备的装置，所述装置包括：

读取通道，配置为从全息介质读取厂家存储的全息照相；以及

计算模块，配置为计算所读取的厂家存储的全息照相与数字地描述所述厂家存储的全息照相的第一全息图案之间的读取差异。

2.如权利要求1中所述的装置，还包括配置为使用所述读取差异来校准所述读取通道的校准模块，其中校准所述读取通道包括：

检测所述读取差异中的模式；以及

调整所述读取通道以调节所述模式。

3.如权利要求2中所述的装置，还包括：

写入通道，配置为在完成读取工作负荷之后并响应未完成的写入工作负荷而将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质，其中所述第二全息图案数字地描述了所述第二全息照相；

所述校准的读取通道还配置为从所述全息介质读取所述第二全息照相；以及

所述计算模块还配置为计算所述读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的写入差异。

4.如权利要求3中所述的装置，其中所述计算模块使用Difference(x，y)来计算所述读取差异和所述写入差异两者，其中Difference(x，y)是使用从点对点分析、算术平均、作为几何平均和作为均方根选择的函数来求值的1-V(x，y)，其中V(x，y)是匹配的过滤器交互相关性。

5.如权利要求4中所述的装置，其中将所述匹配的过滤器交互相关性V(x，y)计算为V(x，y)＝∫∫g(ξ，η)s*(ξ-x，η-y)]dξdη，其中ξ是沿X轴的积分变量，η是沿Y轴的积分变量，而s*(-x，-y)是匹配脉冲响应的匹配过滤器。

6.如权利要求3中所述的装置，其中所述校准模块还配置为使用所述写入差异来校准所述写入通道，其中校准所述写入通道包括：

检测所述写入差异中的模式；以及

调整所述写入通道以调节所述模式。

7.一种校准全息存储设备的系统，所述系统包括：

全息介质，配置为存储数字数据并包括厂家存储的全息照相；

读取通道，配置为从所述全息介质读取所述厂家存储的全息照相；

处理器，包括：

计算模块，配置为计算所读取的厂家存储的全息照相与数字地描

述所述厂家存储的全息照相的第一全息图案之间的读取差异；

校准模块，配置为使用所述读取差异来校准所述读取通道，其中校准所述读取通道包括检测所述读取差异中的模式以及调整所述读取通道以调节所述模式。

8.如权利要求7中所述的系统，还包括：

写入通道，配置为在完成读取工作负荷之后并响应未完成的写入工作负荷而将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质，其中所述第二全息图案数字地描述了所述第二全息照相；

所述校准的读取通道还配置为从所述全息介质读取所述第二全息照相；以及

所述计算模块还配置为计算所述读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的写入差异。

9.如权利要求8中所述的系统，其中所述校准模块还配置为使用所述写入差异来校准所述写入通道，其中校准所述写入通道包括：

检测所述写入差异中的模式；以及

调整所述写入通道以调节所述模式。

10.一种校准全息存储设备的方法，包括将处理器可读的代码集成到全息存储设备处理器中，其中所述代码结合所述全息存储设备处理器能够执行以下操作：

使用读取通道从全息介质读取厂家存储的全息照相；以及

计算所读取的厂家存储的全息照相与数字地描述所述厂家存储的全息照相的第一全息图案之间的读取差异。

11.如权利要求10中所述的方法，还包括使用所述读取差异来校准所述读取通道，其中校准所述读取通道包括：

检测所述读取差异中的模式；以及

调整所述读取通道以调节所述模式。

12.如权利要求10中所述的方法，还包括将所述第一全息图案作为所述厂家存储的全息照相存储在所述全息介质上。

13.如权利要求12中所述的方法，其中所述第一全息图案是计算机生成的。

14.如权利要求12中所述的方法，其中将所述厂家存储的全息照相精确写入到所述全息介质上。

15.如权利要求12中所述的方法，其中所述厂家存储的全息照相位于所述全息介质的只读部分。

16.如权利要求15中所述的方法，其中将所述只读部分插入所述全息介质。

17.如权利要求15中所述的方法，其中将所述只读部分配置为所述全息介质的写保护部分。

18.如权利要求10中所述的方法，其中所述读取差异包括从以下项中选择的比较：所读取的厂家存储的全息照相的纠错码软错误和错误阈值的比较、所读取的厂家存储的全息照相的循环冗余代码错误和所述错误阈值的比较，以及所读取的厂家存储的全息照相和所述第一全息图案之间的匹配过滤器交互相关性。

19.如权利要求10中所述的方法，还包括：

在完成读取工作负荷之后并响应未完成的写入工作负荷而将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质，其中所述第二全息图案数字地描述了所述第二全息照相；

使用所述校准的读取通道从所述全息介质读取所述第二全息照相；

计算所读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的写入差异；以及

通过检测所述写入差异中的模式并调整所述写入通道以调节所述模式来校准所述写入通道。

20.如权利要求10中所述的方法，其中使用所述读取差异来校准所述读取通道。

21.如权利要求10中所述的方法，还包括：

将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质，其中所述第二全息图案数字地描述了所述第二全息照相；

使用所述校准的读取通道从所述全息介质读取所述第二全息照相；以及

计算所读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的写入差异。

22.如权利要求21中所述的方法，其中使用所述写入差异来校准所述写入通道。

23.如权利要求22中所述的方法，其中校准所述写入通道包括：

检测所述写入差异中的模式；以及

调整所述写入通道以调节所述模式。

24.如权利要求21中所述的方法，其中所述写入差异包括在解码所读取的第二全息照相的循环冗余代码编码的数据时检测到的错误。

25.如权利要求21中所述的方法，其中所述写入差异包括在解码所读取的第二全息照相的纠错码编码的数据时检测到的错误。

26.如权利要求21中所述的方法，其中所述写入差异包括所读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的匹配过滤器相关性。

27.如权利要求21中所述的方法，其中在完成读取工作负荷后和当且仅当存在未完成的写入工作负荷时执行权利要求21的操作。

28.如权利要求10中所述的方法，其中所述读取差异包括在解码所读取的厂家存储的全息照相的纠错码编码的数据时检测到的错误。

29.如权利要求10中所述的方法，其中所述读取差异包括在解码所读取的厂家存储的全息照相的循环冗余代码编码的数据时检测到的错误。

30.如权利要求10中所述的方法，其中所述读取差异的计算包括所读取的厂家存储的全息照相和所述第一全息图案之间的匹配过滤器相关性。

31.如权利要求30中所述的方法，还包括作为Difference(x，y)来计算所述读取差异，其中Difference(x，y)是1减去匹配过滤器相关性并使用从点对点分析、算术平均、作为几何平均和作为均方根中选择的函数来求值。

32.如权利要求31中所述的方法，其中将所述匹配过滤器交互相关性V(x，y)计算为V(x，y)＝∫∫g(ξ，η)s*(ξ-x，η-y)]dξdη，其中ξ是沿X轴的积分变量，η是沿Y轴的积分变量，而s*(-x，-y)是匹配脉冲响应的匹配过滤器。

33.一种包括计算机可用介质的计算机程序产品，所述计算机可用介质包括代码以执行方法10-32中的任一方法。

34.一种校准全息存储设备的装置，所述装置包括：

从全息介质读取厂家存储的全息照相的装置；

计算所读取的厂家存储的全息照相与数字地描述所述厂家存储的全息照相的第一全息图案之间的读取差异的装置；

使用所述读取差异来校准所述读取装置的装置；

在完成读取工作负荷之后并响应未完成的写入工作负荷而将第二全息图案作为第二全息照相写入所述全息介质的装置，其中所述第二全息图案数字地描述了所述第二全息照相；

使用所述校准的读取装置从所述全息介质读取所述第二全息照相的装置；

计算所读取的第二全息照相和所述第二全息图案之间的写入差异的装置；以及

通过检测所述写入差异中的模式并调整所述写入装置以调节所述模式来校准所述写入装置的装置。

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