CN1261849C - 用于全息数字数据存储系统的数据输入方法 - Google Patents

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Abstract

一种数据输入方法被应用于全息数字数据存储系统，其中连续的二进制输入数据比特被以交错的方式排列在页面之中。第一个数据比特被排列在预先确定的页面的特殊位置，第二个数据比特被排列在与第一个数据比特具有同样的光束强度的特殊的位置。使用这种方法，该全息数字数据存储系统可以更少受到空间光束强度变化的不良影响的影响，并且使整个的数据自动地交错以获得更稳定的输出数据。

Description

用于全息数字数据存储系统的数据输入方法
发明领域
本发明涉及一种数据输入方法，尤其是涉及一种用于全息数字数据存储系统的数据输入方法，其中全息数字数据被设置在存储介质中的每页具有同样的光束强度的特殊位置。
发明背景
近来，已有报导由于半导体激光器，例如电荷耦合器件(CCD)等等的开发引起提高针对全息数字数据存储系统的研究行动的水平。由于全息数字数据存储系统通常的特征在于大容量存储器能力和高的数据传送速率，其已经被应用于，例如，用于存储和再现指纹的指纹识别系统，并且其应用范围继续不断地扩大。
该全息数字数据存储系统允许从一个目标发射的信号光束干扰基准光束，并且因此在由例如光反射晶体或者聚合物构成的存储介质上写入产生的干扰图形，取决于该干扰图形的幅度和相位该光反射晶体或者聚合物对每个图形作出不同的反应。
图1描述了一个全息数字数据存储系统的方框图，它包括一个光源10，一个光束分离器20，二个反射器30和40，一个空间光调制器(SLM)50，一个存储介质60，一个CCD70，一个数据排列模块110，以及一个数据提取模块120。
该光源10产生一个激光光束。该光束分离器20分离激光光束为基准光束和信号光束，并且沿着二个不同的光线路径传送该分离的基准和信号光束，其中该基准光束和该信号光束分别对应于发射光束和反射光束。
该基准光束在反射镜30被反射，使得该反射的基准光束被传送到存储介质60。另一方面，该信号光束在反射镜40被反射，使得该反射的信号光束被传送到SLM 50。
同时，要存储的二进制输入数据基于数据排列模块110被排列在一个页面上。该SLM 50以从该数据排列模块110传送的用于每个页面的排列的二进制数字数据调制该反射的信号光束，来以用于每个页面M×N个二进制像素数据的形式提供一个调制的信号光束。该调制的信号光束被传送到存储介质60。该反射镜30通过对于不同的页面存储的少量数据起改变反射的基准光束的反射角作用。
该调制的信号光束的干扰图形干扰被存储在存储介质60中的基准光束。
当为了重新产生在其中写入的数据，只有基准光束被照射在介质60上的时候，该基准光束被存储在存储介质60中的干扰图形折射，使得对应于用于每个页面的M×N个二进制像素数据的查验图形可以被恢复。该查验图形被作为恢复的数据照射在CCD 70上，然后它被CCD 70成像，并且传送给数据提取模块120。在该数据提取模块120中，排列在数据排列模块110中的该原始数据被从该恢复的数据重新产生。用于再现在存储介质60中写入的数据的该基准光束应该以与在存储介质60上记录要再现的数据所使用的基准光束相同的入射角照射在其上。
在以上所述的现有技术数据存储系统中，输入数据的二进制比特是在页面到页面基础记录在该存储介质上的。例如，如图2所示，假定要存储的每个页面是由M×N个二进制像素(即，M×N个二进制输入比特)构成的，该要存储的二进制输入数据比特是以交错扫描次序沿着行或者列方向在每个页中如列表1所示顺序地排列在数据排列模块110中的。即，第一个数据比特被排列在位置(1，1)，第二个数据比特被排列在第一页的(1，2)或者(2，1)。如果第二个数据比特被排列在(1，2)，例如，下一个数据比特被沿着行方向排列，即(1，3)，(1，4)，...，(1，N)，(2，1)，(2，2)，...，(2，N)，...，(M，1)，(M，2)，...，(M，N)。
列表1
  数据编号   页编号   输入坐标
  1   1   (1，1)
  2   1   (2，1)或者(1，2)
  3   1   (3，1)或者(1，3)
  4   1   (4，1)或者(1，4)
  ...   ...   ...
  M×N+1   2   (1，1)
  M×N+2   2   (2，1)或者(1，2)
  M×N+3   2   (3，1)或者(1，3)
  ...   ...   ...
  (P-1)×M×N+1   P   (1，1)
  (P-1)×M×N+2   P   (2，1)或者(1，2)
  (P-1)×M×N+3   P   (3，1)或者(1，3)
  ...   ...   ...
其余的输入数据被在数据排列模块110中相对于下一页以如上所述的方式处理。基于页基础排列的数据被传送到SLM 50，并且按照在数据排列模块110中排列的二进制输入数据，被转换为以具有“开”或者“关”图像的二进制像素的形式的调制信号光束。
但是，如上所述的通用数据排列方案遭受某个缺点，其中在输入数据的再现期间，很难从像素的“关”状态鉴别像素的“开”状态。具体地说，在每个页上在调制信号光束的强度方面通常存在很大的空间变化。即，在其中央部位光线强度很高，当朝着其边缘地区的方向继续前进之时光线强度非常迅速地降低。因此，即使连续地写在一页的单个列或者行上的数据序列在其“开”像素值(对应于输入数据的二进制“1”)方面可以经历大的强度变化，在该数据的再生过程中难以再现识别“开”像素和“关”像素。
由于这个缘故，希望提供一种供全息数字数据存储系统中使用的数据输入方法，能够消除或者降低光束的大的空间强度变化的不良影响，该影响使在系统中的数据再生过程复杂化。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能够降低存储的全息数字数据的再现错误的数据输入方法。
按照本发明的一个优选实施例，提供了一种用于在全息存储介质中的多个页面内记录输入的二进制数据比特的方法，其中每个页面包括M×N个存储位置，一个数据比特存储在一个存储位置，将X个连续的二进制数据比特记录在连续的Q个页之中的其光束强度变化小于预定门限值的存储位置，M、N、X、Q是大于1的正整数，并且X大于Q，其中每一页面被分成二组或更多组的存储位置，且每一组的存储位置的光束强度变化小于上述预定门限值。
附图说明
从下面结合伴随的附图给出的优选实施例的描述中，本发明的上述及其他的目的和特点将变得显而易见，其中：
图1举例说明一个现有技术全息数字数据存储系统的简略视图；
图2显示记录在全息数字数据存储系统的存储介质中数据页的示范的结构；和
图3示出按照本发明的全息数字数据存储系统的简略视图。
优选实施例
图3示出按照本发明的一个实施例的全息数字存储系统的简略视图，其中与在图1示出的现有技术全息数字数据存储系统给出的那些一样，相同的参考数字用于相同的部分。
如图3所示，该全息数字数据存储系统包括一个光源10，一个光束分离器20，第一和第二反射器30和40，一个SLM 50，一个存储介质60，一个CCD 70，一个数据排列模块310，一个数据重新排列模块315，以及一个数据提取模块320。该光源10、光束分离器20、反射器30，40、SLM50、存储介质60以及CCD 70与图1的现有技术全息数字数据存储系统中的那些以相似的方式运行，因此将不重复对于其操作的描述。
该数据排列模块310在多个页面中排列连续的二进制输入数据比特以在存储介质60中存储。假定每个页面是由M×N个像素组成，换言之，如图2所示M×N个数据比特。
如上所述，该光束强度在每个页面上具有很大的空间变化，但是其时间变化与空间变化相比较通常是可以忽略的。因此，该光束强度可以认为在每个页面之上具有同样的分布特征。因此，每个页面可以被分成多个像素组，每个组具有光束强度变化小于预定门限值的像素，并且在每个页面中的相应的像素组将具有同样的光束特征。在页面之中排列数据比特之前，该像素组可以被预先确定。以及，可以容易地理解的在每个页面中的相同位置的光束强度将是恒定的。
因此，按照本发明的第一个优选实施例，输入数据比特在每Q个页中是交错的，如列表2所示，Q是一个大于1的整数。具体地说，第一个数据比特被排列在第一页的(1，1)，第二个数据比特被排列在第二页的(1，1)等等，以及第Qth个数据比特被排列在第Qth页的(1，1)。换句话说，第一个Q数据比特被分别排列在Q页的(1，1)。然后，(Q+1)st数据比特又被排列在第一页的(2，1)或者(1，2)。如果(Q+1)st数据比特被排列在第一页的(1，2)，(Q+2)nd数据比特被排列在第二页的(1，2)。以这种方法，第一个(Q×M×N)数据比特被排列在第一个Q页，并且(Q×M×N+1)st数据比特被排列在(Q+1)st页的(1，1)。用这样的方式，每个(Q×M×N)数据比特排列在每Q个页中，并且整个输入数据比特可以在页到页基础上被排列在许多页之中。
列表2
  数据编号   页编号   输入位置
  1   1   (1，1)
  2   2   (1，1)
  3   3   (1，1)
  ...   ...    ...
  Q   Q   (1，1)
  Q+1   1   (2，1)或者(1，2)
  Q+2   2   (2，1)或者(1，2)
  ...   ...    ...
  2×Q   Q   (2，1)或者(1，2)
  2×Q+1   1   (3，1)或者(1，3)
  2×Q+2   2   (3，1)或者(1，3)
  ...   ...    ...
  K×Q+1   1   (K+1，1)或者(1，K+1)
  K×Q+2   2   (K+1，1)或者(1，K+1)
  ...   ...    ...
作为在第一个优选实施例中，该比特在每个页面中的排列位置顺序不能是交错顺序。已知在页中光束强度的分配，每页可以由输入数据比特从像素位置例如具有大的光束强度的中心像素位置开始填充，经由第二大的光束强度的位置等等，并且最终在最低光束强度的位置结束。
在本发明的另一个优选实施例中，在Q个页之中的比特排列顺序可能不是连续的。例如，只要该比特排列页面顺序是预先确定的，该输入数据比特可以在Q个页之中以任何顺序排列，例如第一、第三、第二、第四，...，第Q、第(Q-1)页。
在本发明的再一个实施例中，该Q个数据比特没有必要排列在每个Q个页的每个的相同位置，但是通过使用以上描述的预先确定的光束强度特征，只要该比特排列位置顺序是预先确定的，它们可以排列在具有同样的光束强度的像素组的一个中。
例如，如果(1，1)，(1，2)和(2，1)位置属于相同的像素组，(3×Q)数据比特可以以任何预先确定的顺序被排列在Q个页中的那些位置之中。例如，(3×Q)数据比特可以以第一页的(1，1)、第二页的(1，2)、第三页的(2，1)等等的顺序排列。换句话说，只要排列顺序是预先确定的，该连续的三个数据比特可以排列在相同的页中，例如，第一个3比特在一个页面，以及第二个3比特在另一个页面等等。以及，如果在Q个页中一个像素组充满数据，用于下一个数据比特排列的一个像素组可以是一个最好与先前填充的像素组具有最相似光束强度的像素组。这样的数据比特排列可以对于其余的像素组实施，直至在页面之中的比特排列可能被完成。
在本发明的再一个优选实施例中，如果采用二进制差分编码，该原始数据比特可以排列在奇(偶)数的页面，并且原始数据比特的反相的数据比特被排列在偶(奇)数页面中。例如，如果“开”数据被排列在第一个页面的特殊位置，“关”数据被排列第二个页面的相同位置。当数据被破坏的时候，这是行之有效的。即使一个数据页被全部破坏，通过使用其补助的页面可以恢复损坏页面的整个数据。
按照本发明基于排列的数据的该页面被提供给SLM 50，并且对来自反射器40的反射信号光束处理。
在数据重新排列模块315的再现时，来自CCD 70的该恢复的像素数据被重新排列以恢复该原始数据比特序列。然后，来自数据重新排列模块315的该重新排列的像素数据被传送到数据提取模块320。在数据提取模块320，像素的“开”或者“关”状态被转换为二进制数据比特，以重新产生该原始输入二进制数据。用于转换像素数据为二进制数据比特的各种各样的方案可以在数据提取模块320被采用。对于所有的转换方案，该转换过程可以被以更稳定的方式实施，并且由于来自数据重新排列模块315的数据遭受较少的强度变化，转换错误可以被降低。
按照本发明，在不同的页面之中在具有同样的光束强度的该交错数据排列方案可以有利地在获得稳定的输出中被采用，并且可以消除或者降低光束的空间大的变化的不良影响。以及，当要处理大块数据的时候，在如此大的模块中的数据比特被排列和分成几个页，使得在每页中的块大小可以降低，并且数据的交错被自动地实施。
虽然相对于优选实施例已经示出和描述了本发明，本领域技术人员将明白无需脱离本发明在下面的权利要求中所限定的精神和范围可以进行各种各样的变化和修改。

Claims (8)

1.一种用于在全息存储介质中的多个页面内记录输入的二进制数据比特的方法，其中每个页面包括M×N个存储位置，一个数据比特存储在一个存储位置，其特征在于，
将X个连续的二进制数据比特记录在连续的Q个页之中的其光束强度变化小于预定门限值的存储位置，M、N、X、Q是大于1的正整数，并且X大于Q，
其中每一页面被分成二组或更多组的存储位置，且每一组的存储位置的光束强度变化小于上述预定门限值。
2.根据权利要求1的方法，其中X＝n×Q，且n是一个小于M×N的整数，并且n个数据比特被记录在Q个页的每一页中。
3.根据权利要求2的方法，其中每次按照每页m个存储位置来记录所述X个数据比特，m是一个不大于n的正整数。
4.根据权利要求2的方法，其中该n个数据比特被存储在每页中相同的位置。
5.根据权利要求3的方法，其中每次按照每页m个存储位置将该X个数据比特记录在每页对应的m个位置。
6.根据权利要求5的方法，其中m＝1。
7.如权利要求1或6的方法，其中页面顺序是连续的。
8.如权利要求7的方法，其中当采用二进制差分编码时，原始数据比特被存储在Q个页之中的奇/偶数的特定位置，并且原始数据比特的反相的数据比特被排列在Q个页之中的偶/奇数页中对应于该原始数据比特的相同的位置。
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