CN211980200U - 一种盘式全息存储介质中全息图的定位装置及盘式全息存储介质 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盘式全息存储介质中全息图的定位装置及盘式全息存储介质，包括记录/再现信息的第一光学系统，产生记录/再现光束；支撑设有环形导槽和线形导槽的存储介质进行平移的平移台；用于产生定位光束对记录/再现光束进行定位的第二光学系统；所述记录/再现光束与定位光束作用于存储介质的相同位置，利用该定位光束将记录/再现光束定位在环形导槽的标记上，开始沿着线形导槽执行全息图复用记录/再现。利用该装置可以在实行交叉移位复用记录/再现的过程中，对位置、角度信息进行快速定位，提高系统的记录/再现速度，实现随机存取。

Description

一种盘式全息存储介质中全息图的定位装置及盘式全息存储 介质

技术领域

本实用新型涉及光全息存储技术领域，更具体地，涉及一种盘式全息存储介质中全息图的定位装置及盘式全息存储介质。

背景技术

球面参考光束移位复用存储方法将球面波作为参考光束来记录全息图。当参考光束是球面波时，一个微小位移就会使得全息图不能得到再现，此时便可以在该位置记录一个新的全息图，如此重复多次，这种方法叫做移位复用记录。在该方法中，信号光和参考光的光轴所在平面上的移位选择性是由布拉格条件来决定的，而在垂直于该平面方向，衍射强度对移位距离不敏感，两幅全息图独立再现所需的间隔较大，存储密度受限。所以，采用交叉移位复用方法，首先在入射光平面与介质的交线上执行二维的移位复用记录，然后通过在介质平面将介质旋转进行第二次覆盖移位复用记录，如此重复。交叉移位复用方法解决了球面波移位复用记录方法中复用数不足的问题。

本实用新型提供了一种在盘式介质上进行交叉移位复用记录时的光束定位装置，能提高系统的记录/再现速度，实现随机记录/再现。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种盘式全息存储介质中全息图的定位装置及存储介质，实现复用时对光束的定位，以提高系统的记录/读取速度，随机记录 /读取。

根据本实用新型提供的盘式全息存储介质中全息图的定位装置，包括记录/再现信息的第一光学系统，产生记录/再现光束；支撑设有环形导槽和线形导槽的存储介质进行平移的平移台；用于产生定位光束对记录/再现光束进行定位的第二光学系统；所述记录/再现光束与定位光束作用于存储介质的相同位置，利用该定位光束将记录/再现光束定位在环形导槽的标记上，开始沿着线形导槽执行全息图复用记录/再现。

还包括伺服系统，控制激光光束沿环形导槽和线形导槽移动，并保证聚焦光束聚焦于介质。

伺服系统包括比较器，用于比较定位光束从线形导槽上再现的位置偏差信号，并根据该偏差信号驱使平移台支撑存储介质平移，使定位光束和记录/再现光束位于记录/再现位置。

所述位置偏差信号为存储介质上特定位置处同一图案的光强差。

所述平移台包括复用方向平移机构和垂直于复用方向平移机构，所述复用方向平移机构用于控制平移台支撑存储介质沿存储介质移位复用移动的方向平移，所述垂直于复用方向平移机构用于控制平移台支撑存储介质沿垂直于复用方向平移，使定位光束和记录/再现光束位于光道上。

所述复用方向平移机构包括步进平移机构，所述步进平移机构控制平移台支撑存储介质沿复用方向以全息存储移位复用时所移动的距离为步进距离进行平移。

所述平移台还包括初步定位机构，控制存储介质移动使定位光束和记录/再现光束位于存储介质的标记上。

所述初步定位机构包括平移和/或转动和/或翻转定位机构，使存储介质移动，将存储/记录光束定位在存储介质的记录/再现位置，执行交叉移位复用记录/再现。

利用本实用新型提供的定位装置时，以设置在各区域中的环形导槽上的标记为记录/再现开始的位置，在记录/再现时，先用定位光束检测标记实现对记录/再现光束进行初步定位，从检测到标记开始执行全息图的复用记录/再现。

所述标记至少包括标记的二维位置信息，根据标记的二维位置信息将记录/再现光束定位至目标标记。

从标记处开始，根据沿交叉移位复用/再现方向所设的线形导槽对记录/再现光束进行精确定位。

所述线形导槽设有旋转角度信息和扇区信息，根据旋转角度信息和扇区信息对对记录/ 再现光束进行精确定位以实现复用记录/再现。

所述线形导槽上还设有多个图案，在记录/再现数据时，先用定位光束再现线形导槽方向和垂直线形导槽方向上图案形成的偏差信号来检测记录/再现光束的位置是否准确，并根据所述位置偏差信号控制记录/再现光束至准确位置，再开始记录/再现数据。

准确位置为光道，通过比较线形导槽方向和垂直线形导槽方向上图案的光强差来获得位置偏差，在光道上的光强差为0或预设数值。

通过记录/再现光束和光盘的相对移动来访问环形导槽、线形导槽和标记。

定位光束可以为一束参考光束，也可以是来自于与参考光束不同光源发出的光束。

本实用新型还提供一种盘式全息存储介质，所述存储介质的记录/再现区域刻画环形导槽和线形导槽，环形导槽设有间隔相同的标记。

环形导槽沿径向将存储介质分为若干区域，线形导槽从标记位置开始沿全息图的光栅矢量方向延伸。

标记包括标记的二维位置信息。

线形导槽设有旋转角度信息和扇区信息。

线形导槽上刻录有多个图案，图案关于导槽中心对称。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：根据本实用新型提供了利用定位光束进行交叉移位复用记录时的光束定位装置。当高速访问介质的记录/再现位置时，激光束沿着预先在光盘上刻画的导槽移动，并在检测到定位标记后开始进行移位复用记录/再现。定位光束可以使用与记录/再现光束相同的激光或不同波长的激光作为光源。定位激光束和记录/再现激光束作用于相同的介质位置，控制光束沿导槽行进。光束控制包括聚焦控制和轨迹控制。在交叉移位复用记录方法中，通过旋转介质来进行移位复用记录的覆写。本实用新型是利用盘式介质进行多次固定角度旋转的同时进行交叉移位复用存储。根据本实用新型提供的定位方法和装置，即使在旋转和使用的介质中也能实现随机存取。

附图说明

图1为移位复用记录的原理图。

图2为交叉移位复用记录的原理图。

图3为光盘中标记位置的分布图。

图4为在光盘介质中进行交叉移位复用记录时标记位置设置示意图。

图5为交叉移位复用记录中伺服信号的检测方法。

图6为标记和伺服信号的检测方法。

图7为交叉移位复用记录的光学系统图。

在图中附图标记为：全息存储介质为光盘100；第一光学系统200包括第一激光器11、扩束器20、第一半波片31、第一偏振分光棱镜41、空间光调制器50、第一反射镜61、第一继光透镜组71、第二偏振分光棱镜42、第二反射镜62、消偏振分光棱镜80、第二半波片32、第一傅里叶透镜91和第三傅里叶透镜93；第二光学系统包括：第二激光器12和第二继光透镜组72；比较器500包括第二傅里叶透镜92和二分光电传感器110；再现装置400包括第四傅里叶透镜94和高速相机120。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

在使用球面波作为参考光进行移位复用记录/再现的方法中，如图1所示，信号光与参考光入射面重合，以入射面与介质表面的交线为轴，在记录一个全息图后只要令介质沿该轴移动一个微小距离，就会引起布拉格条件的失配而使全息图无法再现，于是便可以记录一个新的全息图，并使前后两全息图可以独立再现，即移位复用记录。在该方法中，在轴向上，介质仅需移动数微米时，信号光、参考光和光栅矢量形成的布拉格条件就会失配，全息图无法再现，但是在垂直于该轴方向上使全息图独立再现在所要求的位移量却非常大，正是由于这个原因，该方法无法实现高密度存储。

因此采用了交叉移位复用记录方法进行全息图的复用，如图2所示，该方法首先在特定轴方向上执行二维的移位复用记录，然后通过在介质平面将介质旋转进行第二次覆盖移位复用记录，如此重复，称之为交叉移位复用记录，解决了球面波移位复用记录方法中复用数不足的问题。

本实施例以光盘作为全息存储介质，在对光盘介质进行记录/再现时，标记点的排布如图 3所示，将光盘沿径向分为若干区域，每个区域都设有用于定位的环形导槽，并在环形导槽上刻有标记作为记录开始的位置。环形导槽和标记的宽度约为0.5μm。标记的间隔设置合适，满足轨道圆周方向上相邻全息图之间低串扰的要求，例如间隔设置为约500μm。标记信息通常由波长不同于记录/再现光源的激光光源进行检测，并通过光头和光盘的相对移动来执行访问，通常是通过移动光盘来完成，即光学头的位置没有改变。

在记录/再现时，先用定位光束检测标记实现对记录/再现光束进行初步定位，从检测到标记开始执行全息图的复用记录/再现。

图4给出了光盘介质中标记的排列方式，记录/再现的光学头不变，通过移动光盘来访问记录/再现开始位置。在图4中，首先，在位置①处沿箭头所指方向执行移位复用记录。光盘沿圆周方向每隔500μm进行旋转以检测标记的位置，并以该标记作为开始位置执行下一次移位复用记录。如此，在记录完成后，将光盘移至位置②和③并重复上述过程。

位置②与①处移位复用得到的两个全息图序列中的全息光栅矢量方向夹角约为50°。位置③与①处移位复用得到的两个全息图序列中的全息光栅矢量方向夹角约为-50°度，并且位置③与②处移位复用得到的两个全息图序列中的全息光栅矢量方向夹角约为100°。如此，以这种方式可以在光盘介质上实现交叉移位复用记录。在每一个位置所记录的多排全息图组成了一个数据单元，一部分区域如图4的子图所示，它记录了标记的二维位置信息、记录区域的信息以及表示记录开始位置的旋转角度信息等。

在特定实施例中，所述标记至少包括标记的二维位置信息，根据标记的二维位置信息将记录/再现光束定位至目标标记。

从标记处开始，根据沿交叉移位复用/再现方向所设的线形导槽对记录/再现光束进行精确定位。

所述线形导槽设有旋转角度信息和扇区信息，根据旋转角度信息和扇区信息对对记录/ 再现光束进行精确定位以实现复用记录/再现。

图5描述了伺服信号检测方法。检测伺服信号的两分光电探测器必须使分割方向始终与导槽的切线方向平行。在交叉移位复用记录中，通过移动光盘来进行定位，因此存在探测器的分界线与光盘切向方向不平行的情况，这时，需要根据光盘的位置来调整两分光探测器两分线的方向。

所述线形导槽上还设有多个图案，在记录/再现数据时，先用定位光束再现线形导槽方向和垂直线形导槽方向上图案形成的偏差信号来检测记录/再现光束的位置是否准确，并根据所述位置偏差信号控制记录/再现光束至准确位置，再开始记录/再现数据。

准确位置为光道，通过比较线形导槽方向和垂直线形导槽方向上图案的光强差来获得位置偏差，在光道上的光强差为0或预设数值。

具体的标记和伺服信号检测方法如图6所示，这些方法与传统光存储中使用的方法相同。并且这些标记或导槽的宽度在0.5μm到1μm之间，远小于全息图1mm尺寸，因此对全息图的再现信号几乎没有影响。

图7是本实施例的光学结构示意图，所述的盘式全息存储介质中全息图的定位装置包括记录/再现信息的第一光学系统200，产生记录/再现光束；支撑设有环形导槽和线形导槽的存储介质100进行平移的平移台(未示出)；用于产生定位光束对记录/再现光束进行定位的第二光学系统300；所述记录/再现光束与定位光束作用于存储介质的相同位置，利用该定位光束将记录/再现光束定位在环形导槽的标记上，开始沿着线形导槽执行全息图复用记录/再现。

具体地，如图7所述，第一激光器11发射的光经扩束器20和第一半波片31后，被第一偏振分束器41分为竖直偏振的反射参考光束和水平偏振的透射信号光束。其中，透射信号光束由第一反射镜61反射后被空间光调制器50加载输入调制信号，调制后的信号光束再次入射第一偏振分束器41，并与反射参考光束会合，然后一起通过第一中继透镜组71和低通滤波器。之后，信号光和参考光被第二偏振分束器42分离，分别进入被信号光通道和参考光通道。其中，信号光由第三傅里叶透镜93汇聚在存储介质100上，参考光经第二反射镜62后由消偏振分光棱镜80后，通过半波片32将偏振方向调整为水平方向，由第一傅里叶透镜91 入射存储介质100相同位置，与信号光发生干涉，形成全息图。

与此同时，第二激光器12产生定位光束经第二中继透镜组72后进入消偏振分光棱镜80，与参考光一起射入存储介质。利用该定位光束将记录/再现光束定位在存储介质的特定位置，执行全息图记录/再现。再现时，在相同位置入射参考光，再现光由第四傅里叶透镜94后经高速相机120显示。

还包括伺服系统，控制激光光束沿环形导槽和线形导槽移动，并保证聚焦光束聚焦于介质。

伺服系统包括比较器400，在记录/再现过程中，定位光束将检测到的信息反馈给二分光电传感器110，用于比较定位光束从线形导槽上再现的位置偏差信号，并根据该偏差信号驱使平移台支撑存储介质平移，使定位光束和记录/再现光束位于记录/再现位置。

所述位置偏差信号为存储介质上特定位置处同一图案的光强差。

所述平移台包括复用方向平移机构和垂直于复用方向平移机构，所述复用方向平移机构用于控制平移台支撑存储介质沿存储介质移位复用移动的方向平移，所述垂直于复用方向平移机构用于控制平移台支撑存储介质沿垂直于复用方向平移，使定位光束和记录/再现光束位于光道上。

所述复用方向平移机构包括步进平移机构，所述步进平移机构控制平移台支撑存储介质沿复用方向以全息存储移位复用时所移动的距离为步进距离进行平移。

所述平移台还包括初步定位机构，控制存储介质移动使定位光束和记录/再现光束位于存储介质的标记上。

所述初步定位机构包括平移和/或转动和/或翻转定位机构。

除了记录/再现光学系统之外，用于定位控制和标记检测的激光光学系统单独安装有波长不同于记录/再现系统的光源，并通过移动光盘来执行访问。焦距控制和轨迹控制由光路中安装在执行器上的透镜来进行控制。

利用本实施例所述的定位装置能实现随机记录/再现，提高系统的记录/再现速度。

实施例2

本实施提供了一种盘式全息存储介质，如图3所示，存储介质的记录/再现区域刻画环形导槽和线形导槽，环形导槽设有间隔相同的标记。

环形导槽沿径向将存储介质分为若干区域，线形导槽从标记位置开始沿全息图的光栅矢量方向延伸。

标记包括标记的二维位置信息。

线形导槽设有旋转角度信息和扇区信息。

线形导槽上刻录有多个图案，图案关于导槽中心线对称。

如图3和4所示，还包括多个平动单元，每个平动单元由多个间隔相同距离的光栅矢量组成，且每个平动单元的光栅矢量的方向相同；各平动单元在存储介质表面形成的投影中，同一位置处具有光栅矢量方向不同的全息图。存储介质的表面设置有标记位置，各层二维全息图阵列在存储介质表面的投影在同一标记位置处的光栅矢量方向由外到内或内到外中，同一标记位置处的光栅矢量之间成固定夹角α，α等于或大于45°。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盘式全息存储介质中全息图的定位装置，其特征在于，包括：

记录/再现信息的第一光学系统，产生记录/再现光束；

支撑设有环形导槽和线形导槽的存储介质进行平移的平移台；

用于产生定位光束对记录/再现光束进行定位的第二光学系统；

所述记录/再现光束与定位光束作用于存储介质的相同位置，利用该定位光束将记录/再现光束定位在环形导槽的标记上，开始沿着线形导槽执行全息图复用记录/再现。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，还包括伺服系统，控制激光光束沿环形导槽和线形导槽移动，并保证聚焦光束聚焦于介质。

3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，伺服系统包括比较器，用于比较定位光束从线形导槽上再现的位置偏差信号，并根据该偏差信号驱使平移台支撑存储介质平移，使定位光束和记录/再现光束位于记录/再现位置。

4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，线形导槽上设有多个图案，所述位置偏差信号为线形导槽上同一图案的光强差。

5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述平移台包括复用方向平移机构和垂直于复用方向平移机构，所述复用方向平移机构用于控制平移台支撑存储介质沿存储介质移位复用移动的方向平移，所述垂直于复用方向平移机构用于控制平移台支撑存储介质沿垂直于复用方向平移，使定位光束和记录/再现光束位于光道上。

6.根据权利要求5所述的定位装置，其特征在于，所述复用方向平移机构包括步进平移机构，所述步进平移机构控制平移台支撑存储介质沿复用方向以全息存储移位复用时所移动的距离为步进距离进行平移。

7.根据权利要求1-6任一项所述的定位装置，其特征在于，所述平移台还包括初步定位机构，控制存储介质移动使定位光束和记录/再现光束位于存储介质的标记上。

8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，所述初步定位机构包括平移机构、转动机构和翻转定位机构。

9.一种盘式全息存储介质，其特征在于，所述存储介质的记录/再现区域刻画环形导槽和线形导槽，环形导槽设有间隔相同的标记，线形导槽从标记位置开始沿全息图记录时的移位方向延伸。

10.根据权利要求9所述的盘式全息存储介质，其特征在于，标记包括标记的二维位置信息；线形导槽设有旋转角度信息和扇区信息或刻录有多个图案。

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