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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein holografisches ROM-System (ROM = "Read Only Memory", d. h. Nurlesespeicher);
und insbesondere eine holografische Aufnahmevorrichtung, eine holografische
Wiedergabevorrichtung und eine Maske zur Verwendung in der holografischen
Aufnahmevorrichtung, die in der Lage ist, eine Fokusierservoeinstellung
zu erzielen.
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Ein
herkömmliches
holografisches Speichersystem wendet gewöhnlich ein seitenorientiertes Speicherverfahren
an. Ein Eingabegerät,
wie ein SLM (räumlicher
Lichtmodulator) liefert Aufnahmedaten in Form einer zweidimensionalen
Anordnung (als Seite bezeichnet), während eine Detektoranordnung, wie
eine CCD-Kamera, verwendet wird, die aufgenommene Datenseite beim
Auslesen wiederzugewinnen. Es sind auch andere Bauweisen vorgeschlagen
worden, bei denen eine bitweise Aufnahme anstelle des seitenorientierten
Speicherverfahrens angewendet wird. All diese System leiden jedoch
an einem gemeinsamen Nachteil, dass sie das Aufnehmen einer großen Anzahl
separater Hologramme erfordern, um den Speicher bis zur Auslastung
zu füllen.
Ein typisches seitenorientieres Speichersystem, das eine Megabit
große
Anordnung verwendet, würde
das Aufnehmen von Hunderstausenden von Hologrammseiten erfordern,
um die Kapazität
von 100 GB oder mehr zu erreichen. Selbst wenn die holografischen
Belichtungszeiten in der Größenordnung
von Millisekunden liegen, kann die Gesamtaufnahmezeit, die zum Füllen eines
Speichers in der Größenordnung
von 100 GB benötigt
wird, leicht wenigstens mehrere zehn Minuten, wenn nicht Stunden
dauern. Es ist daher eine herkömmliche
holografische Aufnahmevorrichtung zur Verwendung in einem herkömmlichen
holografischen ROM-System, wie dem in 1 gezeigten,
entwickelt worden, bei dem die zum Erzeugen einer Disk mit einer
Kapazität
in der Größenordnung
von 100 GB erforderliche Zeit auf unter eine Minute verkleinert
werden kann, und ggf. auf die Größenordnung
von Sekunden.
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Die
in 1 gezeigte herkömmliche holografische Aufnahmevorrichtung
weist eine Lichtquelle 10, Halbwellenplatten (HWPs) 12, 22,
einen Polarisationsstrahlteiler (PBS) 14, Spiegel 16, 24, 26,
einen konischen Spiegel 18, ein holografisches Medium 20, eine
Vergrößerungseinheit 28 und
eine Maske 30 auf.
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Die
Lichtquelle 10 emittiert einen Laserstrahl mit einer konstanten
Wellenlänge,
zum Beispiel einer Wellenlänge
von 532 nm. Der Laserstrahl, der lediglich aus einem einzelnen linearen
Polarisationstyp besteht, zum Beispiel entweder P-Polarisation oder 5-Polarisation,
wird der HWP 12 zugeführt.
Die HWP 12 dreht die Polarisation des Laserstrahls um 0
Grad (vorzugsweise 45°).
Dann wird der in der Polarisation gedrehte Laserstrahl dem PBS 14 zugeführt.
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Der
PBS 14, der durch wiederholtes Auftragen wenigstens zweier
Materialarten hergestellt wird, von denen jede einen unterschiedlichen
Beugungsindex hat, dient dazu, lediglich einen Polarisationstyp des
Laserstrahls durchzulassen, zum Beispiel den P-polarisierten Strahl,
und den anderen Polarisationstyp des Laserstrahl zu reflektieren,
zum Beispiel den S-polarisierten
Strahl. Damit teilt der PBS 14 den in der Polarisation
gedrehten Laserstrahl in einen durchgelassenen Laserstrahl (nachstehend
Referenzstrahl) und einen reflektierten Laserstrahl (nachstehend
Signalstrahl) auf, die unterschiedliche Polarisationen haben.
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Der
Referenzstrahl, zum Beispiel mit einer P-Polarisation, wird vom
Spiegel 16 reflektiert, und der Referenzstrahl wird auf
den konischen Spiegel 18 projiziert, wobei der konische
Spiegel 18 ein Kreiskegelspiegel ist mit einer kreisförmigen Basis
und einem vorgegebenen Basiswinkel zwischen dem Kreiskegel und der
kreisförmigen
Basis ist. Der Referenzstrahl wird noch einmal vom konischen Spiegel 18 reflektiert,
damit er sich in Richtung des Hologrammmediums 20 fortbewegt.
Der Einfallwinkel des Referenzstrahls auf das holografische Medium 20 wird
durch den Basiswinkel des konischen Spiegels 18 bestimmt.
Die Geometrie des Kreiskegelspiegels wird so festgelegt, dass der
Einfallwinkel des Referenzstrahls an allen Positionen auf dem holografischen
Medium 20 konstant ist.
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Auf
der anderen Seite wird der Signalstrahl, das heißt mit einer S-Polarisation,
auf die HWP 22 projiziert. Die HWP 22 wandelt
die Polarisation des Signalstrahls um, so dass die Polarisation
des Signalstrahls identisch derjenigen des Referenzstrahls wird.
Der Signalstrahl wird nacheinander von den Spiegeln 24 und 26 reflektiert,
so dass der Signalstrahl der Vergrößerungseinheit 28 zugeführt werden kann.
Die Vergrößerungseinheit 28 vergrößert eine Strahlgröße des Signalstrahls,
damit er eine geeignete Dimension bezüglich der Maske 30 und
des holografischen Mediums 20 bekommt. Der Signalstrahl ist
vorzugsweise ein kollimierter Strahl mit ebenen Wellenfronten, die
senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung sind. Der Signalstrahl wird
auf die Maske 30 projiziert. Die Maske 30 weist
einen lichtundurchlässigen
Film auf, der auf einer transparenten Platte aufgetragen ist, wobei
der lichtundurchlässige
Film ein Datenmuster, zum Beispiel spiralförmige Spuren mit einem vorbestimmten
Spurabstand aufweist. Hunderte bis Tausende aufzunehmende digitale
Daten sind in Form einer Abfolge von beispielsweise Schlitzen auf
den spiralförmigen
Spuren eingebettet. Speziell können
die aus binären
Bits gebildeten digitalen Daten bitweise auf den spiralförmigen Spuren
in dem lichtundurchlässigen
Film markiert sein. Der kollimierte Signalstrahl aus beispielsweise
einer senkrecht einfallenden ebenen Welle wird mit den digitalen
Daten, die auf den spiralförmigen
Spuren der Maske 30 einge bettet sind, moduliert, damit
der modulierte Signalstrahl auf das holografische Medium 20 projiziert
wird.
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Das
holografische Medium 20 ist beispielsweise ein scheibenförmiges Material
zum Aufnehmen der Datenmuster. Speziell interferieren der Referenzstrahl
und der modulierte Signalstrahl miteinander innerhalb des holografischen
Mediums 20, so dass das Interferenzmuster zwischen dem
Referenzstrahl und dem modulierten Signal als ein Hologramm im holografischen
Medium 20 aufgenommen werden kann.
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Bezug
nehmend auf 2 ist ein Blockdiagramm gezeigt,
um eine herkömmliche
Vorrichtung zum Rekonstruieren des Hologramms ohne einen Fokusierservomechanismus
darzustellen. Die Vorrichtung weist eine Lichtquelle 50,
eine Verkleinerungseinheit 52, einen Spiegel 54,
einen Motor 55, das mit einem Beschichtungsfilm 56 beschichtete
holografische Medium 20, erste und zweite Linsen 58, 62,
eine Lochblendenplatte 60 und einen Detektor 64 auf.
Das holografische Medium 20 weist die Interferenzmuster
auf, die durch den modulierten Signalstrahl und den Referenzstrahl
erzeugt werden, die kohärent
zueinander sind, wie oben beschrieben.
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Der
modulierte Signalstrahl kann durch Beleuchten der Interferenzmuster
mit einem Rekonstruktions- bzw. Wiedergabestrahl derselben Wellenlänge, jedoch
mit Wellenfronten, die "komplex
konjugiert" (die
entgegengesetzte Wellenfront und die entgegengesetzte Richtung)
zu den Wellenfronten im Referenzstrahl sind, rekonstruiert bzw.
wiedergegeben werden. Mit anderen Worten erzeugt die Lichtquelle 50 einen
Laserstrahl, der die komplex Konjugierte des Referenzstrahls ist.
Der Laserstrahl wird der Verkleinerungseinheit 52 zugeführt, bei
der die Strahlgröße des Laserstrahls
auf eine vorbestimmte Größe, d. h.
100 μm verkleinert
wird. Der verkleinerte Laserstrahl wird vom Spiegel 54 reflektiert
und dann dem holografischen Medium 20 als der Wiedergabestrahl
zugeführt.
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Da
der Wiedergabestrahl, der die komplex Konjugierte des Referenzstrahls
ist, sich in entgegengesetzter Richtung zum Referenzstrahl ausbreitet,
erzeugen die Interferenzmuster einen wiedergegebenen Signalstrahl,
der identisch der komplex Konjugierten des modulierten Signalstrahls
ist. Daher scheint der wiedergegebene Signalstrahl von den Interferenzmustern "entgegengesetzt" zum modulierten
Signalstrahl freigegeben worden zu sein, wie in 2 gezeigt.
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Der
wiedergegebene Signalstrahl wird durch die erste Linse 58,
die Lochblendenplatte 60 und die zweite Linse 62 dem
Detektor 64 zugeführt.
Speziell wird der wiedergegebene Signalstrahl mit einem Beugungswinkel θ gebeugt
und dann durch die erste Linse 58 zur Lochblendenplatte 60 konvergiert.
Da der Spurabstand zwischen zwei benachbarten Spuren auf den spiralförmigen Spuren
im holografischen Medium 20 höchstens mehrere μm ist, können eine Anzahl
an Spuren mit dem wiedergegebenen Signalstrahl von 100 μm Durchmesser
beleuchtet werden, so dass eine Anzahl an Spuren gleichzeitig als
der wiedergegebene Signalstrahl wiedergegeben werden können. Bezug
nehmend auf 3 ist eine Aufsicht auf eine
beispielhafte Lochblendenplatte 60 mit einer Lochblende 60a gezeigt,
wobei eine Lochblendenbreite S der Lochblende 60a in der
Lochblendenplatte 60 einer Spurbreite jeder spiralförmigen Spur selbst
im holografischen Medium 20 entspricht. Durch die Lochblende 60a in
der Lochblendenplatte 60 kann lediglich ein Teil, entsprechend
jeder spiralförmigen
Spur, vom wiedergegebenen Signalstrahl durchgelassen werden. Der
wiedergegebene Signalstrahl, der durch die Lochblende 60a durchgelassen wird,
kann noch einmal gebeugt werden und durch Linse 62 auf
den Detektor 64 konvergiert werden.
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Damit
der Detektor 64 den wiedergegebenen Signalstrahl genau
detektiert, muss ein Fokusierservoeinstellung zwischen dem Detektor 64 und
dem holografischen Medium 20 durchgeführt werden. Bezug nehmend auf 4A bis 4C ist
eine innerhalb liegende, eine normale bzw. eine außerhalb
liegende Fokusierung der Lochblende 60a der Lochblendenplatte 60 gezeigt.
Im Fall der innerhalb liegenden Fokusierung, in 4A gezeigt,
ist der durch die Lochblende 60a durchzulassende Signalstrahl
so schwach, dass die Lochblendenplatte 60 sowie der Detektor 64 so
gesteuert werden müssen,
dass sie näher
an das holografische Medium 20 heran bewegt werden, um
eine normale Fokusierung zu erzielen. Auch im Fall der außerhalb
liegenden Fokusierung, in 4C gezeigt,
ist der durch die Lochblende 60a durchzulassende Signalstrahl
so schwach, dass die Lochblendenplatte 60 sowie der Detektor
so gesteuert werden müssen,
dass sie vom holografischen Medium 20 weg bewegt werden,
um eine normale Fokusierung zu erhalten. Da jedoch sowohl die innerhalb als
auch die außerhalb
liegende Fokusierung sich nicht voneinander unterscheiden, dahingehend,
dass der wiedergegebene Signalstrahl so schwach ist, kann beim herkömmlichen
holografischen ROM-System kein Fokusierservosignal erhalten werden
zum Steuern des Abstandes zwischen der Lochblende 60a der
Lochblendenplatten 60 und dem holografischen Medium 20 oder
dem Abstand zwischen dem Detektor 64 und dem holografischen
Medium 20, wie oben beschrieben.
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EP-A-1059574 , die
für die
zweiteilige Abgrenzung von Anspruch 1 verwendet wird, beschreibt ein
holografisches Aufnahme-/Wiedergabesystem, bei
dem das Medium eine Pit-Schicht unter der holografischen Schicht
aufweist. Ein Fokusierfehler, ein Spurfehler und die Adressinformation
werden aus dem von der Pit-Schicht zurückkehrenden Licht extrahiert.
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US-A-5,917,798 beschreibt
ein holografisches Aufnahme-/Wiedergabesystem,
bei dem das Medium eine Pit-Schicht hinter einer holografischen Schicht
aufweist. Ein Fokusierfehler, ein Spurfehler und die Adressinformation
werden aus dem von der Pit-Schicht zurückkehrenden Licht extrahiert.
Die Information (einschließlich
Fokus und Spurführung), die
aus den Pit-Flächen
extrahiert wird, wird gehalten, wenn das holografische Schreiben/Lesen
durchgeführt
wird.
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US-A-2002/0015376 beschreibt
ein Speichersystem mit einer holografischen Disk, das Wellenlängenmultiplexhologramme
oder Tiefenmultiplexhologramme aufweist. Eine Pin-Hold-Maske vor dem
Detektor vermindert ein Übersprechen.
Die Fokusierlinse bewegt sich zu vorbestimmten Positionen zum Fokusieren.
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Es
ist daher ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
holografische Aufnahmevorrichtung mit einer doppelschichtigen Maske
bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Fokusierservoeinstellung
zu erzielen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine holografische
Wiedergabevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen
Fokusierservoeinstellung unter Verwendung eines holografischen Mediums
zu erzielen, das mit der doppelschichtigen Maske aufgenommen worden
ist.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine doppelschichtige
Maske zur Verwendung in einer holografischen Aufnahmevorrichtung bereitzustellen,
die in der Lage ist, eine Fokusierservoeinstellung zu erzielen.
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Die
Erfindung erreicht dieses Ziel mit dem Gegenstand der Ansprüche 1, 10
bzw. 14. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Die
obigen und weiteren Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden Beschreibung der be vorzugten Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich, in der
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1 ein
Blockdiagramm einer herkömmlichen
holografischen Aufnahmevorrichtung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm einer herkömmlichen
holografischen Wiedergabevorrichtung ohne einen Fokusierservomechanismus
zeigt;
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3 eine
Aufsicht auf eine herkömmliche Lochblendenplatte
zeigt, die in der holografischen Wiedergabevorrichtung aus 2 enthalten
ist;
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4A bis 4C ein
innerhalb liegendes, ein normales und bzw. ein außerhalb
liegendes Fokusieren an einer Lochblende der Lochblendenplatte aus 3 zeigt;
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5 ein
Blockdiagramm einer holografischen Aufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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6 eine
Querschnittansicht einer in 5 gezeigten
doppelschichtigen Maske erläutert
zum Darstellen eines Prinzips zum Aufnehmen eines Hologramms in
einem holografischen Medium gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7A und 7B Aufsichten
auf eine spiralförmige
Struktur bzw. eine kreisförmige
Struktur einer ersten und einer zweiten Aufnahmespur gruppe in der
in 6 gezeigten doppelschichtigen Maske sind;
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8 ein
Blockdiagramm einer holografischen Wiedergabevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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9 ein
Prinzip zum Rekonstruieren eines modulierten Signalstrahls im holografischen
Medium gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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10 eine
Aufsicht auf eine Lochblendenplatte mit zwei Lochblenden zeigt,
die in der holografischen Wiedergabevorrichtung aus 8 enthalten ist;
und
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11A bis 11C ein
Prinzip zum Erhalt eines Fokusierservosignals bzgl. einer vorliegenden Fokusierservomechanismus
unter Verwendung der Lochblendenplatte mit zwei Lochblenden gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen.
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5 zeigt
eine holografische Aufnahmevorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die holografische Aufnahmevorrichtung
weist eine Lichtquelle 100, Halbwellenplatten (HWPs) 112 und 122,
einen Polarisationsstrahlteiler (PBS) 114, Spiegel 116, 124, 126,
einen konischen Spiegel 118, ein holografisches Medium 120,
eine Vergrößerungseinheit 128 und eine
doppelschichtige Maske 130 auf.
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Die
Lichtquelle 100 emittiert einen Laserstrahl mit einer vorbestimmten
Strahlgröße und einer konstanten
Wellenlänge, zum
Bespiel 532 nm. Die HWP 112 dreht die Polarisation des
Laserstrahls um θ Grad
(vorzugsweise 45°).
Der PBS 114 dient dazu, einen Typ eines polarisierten Laserstrahls,
zum Beispiel einen P-polarisierten Strahl, durchzulassen und den
anderen Typ des polarisierten Laserstrahls, zum Beispiel den S-polarisierten Strahl
zu reflektieren. Somit teilt der PBS 114 den in der Polarisation
gedrehten Laserstrahl in einen durchgelassenen Laserstrahl (nachstehend
Referenzstrahl) und einen reflektierten Laserstrahl (nachstehend
Signalstrahl) auf, die unterschiedliche Polarisationen haben.
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Der
Referenzstrahl, zum Beispiel mit einer P-Polarisation, wird vom
Spiegel 116 reflektiert, und der Referenzstrahl wird wieder
vom konischen Spiegel 118 reflektiert, um sich in Richtung
des holografischen Mediums 120 auszubreiten. Der Einfallwinkel des
Referenzstrahls auf das holografische Medium 120 wird durch
den Basiswinkel des konischen Spiegels 118 bestimmt und
ist an allen Positionen auf dem holografischen Medium 120 konstant.
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Andererseits
wird der Signalstrahl, d. h. mit einer S-Polarisation, auf die HWP 122 projiziert,
die die Polarisation des Signalstrahls so umwandelt, dass die Polarisation
des Signalstrahls identisch derjenigen des Referenzstrahls wird.
Der Signalstrahl wird nacheinander von den Spiegeln 124 und 126 so reflektiert,
dass der Signalstrahl der Vergrößerungseinheit 128 zugeführt werden
kann. Die Vergrößerungseinheit 128 vergrößert eine
Strahlgröße des Signalstrahls,
damit sie dadurch eine geeignete Dimension bezüglich der doppelschichtigen
Maske 130 und des holografischen Mediums 120 hat.
Der Signalstrahl ist vorzugsweise ein kombinierter Strahl mit ebenen
Wellenfronten, die senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung sind.
Der Signalstrahl wird auf die doppelschichtige Maske 130 projiziert.
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Bezug
nehmend auf 6 ist eine detaillierte Querschnittansicht
der in 5 gezeigten doppelschichtigen Maske 130 gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Speziell dient die doppelschichtige Maske 130 dazu,
ein Datenmuster zum Aufnehmen wie in der herkömmlichen Maske 30 aus 1 zu
erzeugen, unterscheidet sich jedoch darin, dass die doppelschichtige
Maske 130 aus einer transparenten Platte mit einer Dicke
t und einem ersten und einem zweiten lichtundurchlässigen Film 130a und 130b hergestellt
ist, die an zwei gegenüberliegenden
Seiten, das heißt
einer ersten und einer zweiten Seite, der transparenten Platte beschichtet
sind. Dementsprechend liegen der erste und der zweite undurchsichtige
Film 130a und 130b einander gegenüber. Der
erste und der zweite undurchsichtige Film 130a und 130b haben
eine erste bzw. eine zweite Aufnahmespurgruppe. Die erste und die
zweite Aufnahmespurgruppe haben eine Vielzahl an ersten bzw. zweiten
Aufnahmespuren. Die ersten und die zweiten Aufnahmespuren 131a, 132b, 133a, 134b sind
abwechselnd angeordnet, wobei die zum Modulieren des Signalstrahls
verwendeten Daten abwechselnd entlang der ersten und der zweiten
Aufnahmespur 131a, 132b, 133a, 134b eingebettet
sind, und so eine von zwei benachbarten Aufnahmespuren eine der
ersten Aufnahmespuren 131a, 133a ist, während die
andere eine der zweiten Aufnahmespuren 132b, 134b ist.
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Zu
Illustrationszwecken wird angenommen, dass zwei Aufnahmespuren 131a, 133a mit
einer Aufnahmespurbreite W1 zum Beugen des
Signalstrahls zum Erhalt des modulierten Signalstrahls in dem ersten
undurchsichtigen Film 130a ausgebildet sind. Wenn der durch
die ersten Aufnahmespuren 131a, 133a durchgelassene
Signalstrahl mit einem Beugungswinkel θ gebeugt worden ist, müssen zwei Öffnungsspuren 131b, 133b,
die den ersten Aufnahmespuren 131a, 133a entsprechen,
eine Öffnungsbreite
W2 größer als
die Aufnahmespurbreite W1 der ersten Aufnahmespuren 131a, 133a haben,
damit der durch die ersten Aufnahmespuren 131a, 133a durchgelassene
Signalstrahl als der modulierte Signalstrahl gebeugt werden kann,
ohne weiter von den zweiten Öffnungsspuren 131b, 133b gestört zu werden.
Es wird bevorzugt, dass die Öffnungsbreite
W2 der zweiten Öffnungsspuren 131b, 133b gleich
oder größer als
W1 + 2ttanθ ist, wobei t die Dicke der
transparenten Platte ist, das heißt ein Abstand zwischen dem
ersten und dem zweiten undurchsichtigen Film. Im Ergebnis bewirkt
eine zweite Öffnungsspurgruppe,
die aus einer Vielzahl an zweiten Öffnungsspuren gebildet ist,
dass sich der modulierte Signalstrahl ohne Änderung der optischen Eigenschaften
ausbreitet. Es wird bevorzugt, dass die zweite Öffnungsspurgruppe der ersten
Aufnahmespurgruppe gegenüberliegt.
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Zwei
zweite Aufnahmespuren 132b, 134b mit einer Aufnahmespurbreite
W4 zum Beugen des Signalstrahls zum Erhalt
des modulierten Signals können
im zweiten undurchsichtigen Film 130b ausgebildet sein.
Da der Signalstrahl inhärent
mit einem Beugungswinkel θ gebeugt
wird, müssen
die ersten Öffnungsspuren 132a, 134a eine
große Öffnungsbreite
haben, damit der von zwei Endabschnitten jeweils der ersten Öffnungsspuren 132a, 134a gebeugte
Signalstrahl sich nicht mit dem Signalstrahl stört, der direkt auf die zweiten
Aufnahmespuren 132b, 134b geleuchtet wird. Es
wird bevorzugt, dass die Öffnungsbreite
W3 der ersten Öffnungsspuren 132a, 134a gleich
oder größer als
W4+2ttanθ ist,
wobei t ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten undurchsichtigen
Film ist. Im Ergebnis bewirkt eine erste Aufnahmespurgruppe mit
einer Vielzahl an ersten Aufnahmespuren, dass der Signalstrahl ohne Änderung
der optischen Eigenschaften auf die zweiten Aufnahmespuren geleuchtet
wird. Es wird bevorzugt, dass die erste Öffnungsspurgruppe der zweiten
Aufnahmespurgruppe gegenüberliegt.
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Bezug
nehmend auf 7A und 7B ist eine
Aufsicht auf eine spiralförmige
Struktur bzw. eine kreisförmige
Struktur ge zeigt, die aus der ersten und der zweiten Aufnahmespurgruppe
in der doppelschichtigen Maske 130 gebildet ist, wie in 5 gezeigt.
Wenn die durchgezogene Linie die erste Aufnahmespurgruppe darstellt,
die im ersten undurchsichtigen Film 130a eingebettet ist,
der auf der ersten Oberfläche
der transparenten Platte 130 beschichtet ist, stellt die
gepunktete Linie die zweite Aufnahmespurgruppe dar, die im zweiten
undurchsichtigen Film 130b eingebettet ist, der auf der
zweiten Seite der transparenten Platte 130 beschichtet
ist, und umgekehrt. In 7A ist jede der ersten und der
zweiten Aufnahmespurgruppe, die voneinander um die Dicke der transparenten
Platte 130 beabstandet sind, insgesamt aus einer spiralförmigen Struktur
gebildet. Die erste und die zweite Aufnahmespurgruppe weisen die
erste bzw. die zweiten Aufnahmespuren auf, die abwechselnd angeordnet
sind. Dementsprechend wird eine erste Aufnahmespur der ersten Aufnahmespurgruppe
von einer zweiten Aufnahmespur der zweiten Aufnahmespurgruppe gefolgt,
eine nächste
erste Aufnahmespur der ersten Aufnahmespurgruppe von einer nächsten zweiten
Aufnahmespur der zweiten Aufnahmespurgruppe usw. In 7B sind
die ersten und die zweiten Aufnahmespuren der ersten und der zweiten
Aufnahmespurgruppe im Wesentlichen in Kreisen angeordnet, die konzentrisch
zueinander sind.
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Bezug
nehmend auf 6 wird der durch die ersten
und die zweiten Aufnahmespuren 131a, 132b, 133a, 134b durchgelassene
und gebeugte Signalstrahl als der modulierte Signalstrahl mit dem
Referenzstrahl interferiert, um Interferenzmuster 131c, 132c, 133c, 134c zu
erzeugen, die als ein Hologramm innerhalb des holografischen Mediums 120 aufgenommen
werden sollen, das vorzugsweise eine CD-Form hat. In 6 ist
d ein Abstand zwischen dem holografischen Medium 120 und
dem zweiten undurchsichtigen Film 130b.
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Bezug
nehmend auf 8 ist ein Blockdiagramm gezeigt,
um eine Vorrichtung zum Wiedergeben des Hologramms zu erläutern, die
in der Lage ist, eine Fokusierservoeinstellung gemäß der vorliegenden
Erfindung zu erzielen. Die Vorrichtung weist eine Lichtquelle 150,
eine Verkleinerungseinheit 152, einen Spiegel 154,
einen Motor 155, das holografische Medium 120,
das mit einem Beschichtungsfilm 156 beschichtet ist, eine
erste und eine zweite Linse 158 und 162, eine
Lochblendenplatte 160, einen ersten und einen zweiten Detektor 164 und 166,
einen Komparator 168 und einen Aktuator 170 auf.
Das holografische Medium 120 weist die Interferenzmuster
auf, die von dem modulierten Signalstrahl und dem Referenzstrahl
erzeugt worden sind, die kohärent
zueinander sind, wie oben beschrieben.
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Die
Datenmuster können
durch Beleuchten der Interferenzmuster mit einem Wiedergabestrahl wiedergegeben
werden, mit derselben Wellenlänge, jedoch
mit Wellenfronten, die "komplex
konjugiert" sind
(die entgegengesetzte Wellenfront und die entgegengesetzte Richtung)
zu den Wellenfronten im Referenzstrahl. Mit anderen Worten erzeugt
die Lichtquelle 150 einen Laserstrahl, der eine komplex Konjugierte
des Referenzstrahls ist. Der Laserstrahl wird der Verkleinerungseinheit 152 zugeführt, in
der die Strahlgröße des Laserstrahls
auf eine vorbestimmte Größe, zum
Beispiel 100 μm
verkleinert wird. Der verkleinerte Laserstrahl wird vom Spiegel 154 reflektiert
und breitet sich dann in Richtung des holografischen Mediums 120 als
der Wiedergabestrahl aus.
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Da
der Wiedergabestrahl, der die komplex Konjugierte des Referenzstrahls
ist, sich in entgegengesetzte Richtung zum Referenzstrahl ausbreitet,
erzeugen die Interferenzmuster einen wiedergegebenen Signalstrahl,
der im Wesentlichen identisch zu der komplex Konjugierten des modulierten
Signalstrahls ist. Daher scheint der wiedergegebene Signalstrahl
von den Interferenzmustern "entgegengesetzt" zum modulierten
Signal strahl freigelassen worden zu sein, wie in 8 und 9 gezeigt.
Der wiedergegebene Signalstrahl gelangt zurück durch virtuelle Spuren W1 und W4, wobei die
virtuellen Spuren der ersten und der zweiten Aufnahmespur entsprechen,
die ursprünglich
während
des Aufnahmeprozesses des modulierten Signalstrahls vorlagen. Da die
erste Aufnahmespurgruppe im ersten undurchsichtigen Film 130a und
die zweite Aufnahmespurgruppe im zweiten undurchsichtigen Film 130b während des
Aufnahmeprozesses vom holografischen Medium 120 um t +
d bzw. d entfernt lagen, ist speziell der auf die virtuellen Spuren
konvergierte Signalstrahl ebenfalls um "t + d" oder d vom holografischen Medium 120 entfernt,
und wird dann so gebeugt, als ob die virtuellen Spuren vorlägen.
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Bezug
nehmend auf 8 wird der wiedergegebene Signalstrahl
durch die erste Linse 158, die Lochblendenplatte 160 und
die zweite Linse 162 dem Detektor 164 zugeführt. Speziell
wird der wiedergegebene Signalstrahl mit einem Beugungswinkel θ gebeugt
und dann durch die Linse 158 zur Lochblendenplatte 160 konvergiert.
Da ein Spurabstand zwischen zwei benachbarten Aufnahmespuren der
ersten und der zweiten Aufnahmespurgruppe im holografischen Medium 120 höchstens
mehrere μm
ist, kann eine Anzahl an Aufnahmespuren mit dem wiedergegebenen
Signalstrahl von 100 μm
Durchmesser beleuchtet werden, so dass eine Anzahl an Aufnahmespuren
gleichzeitig als der wiedergegebene Signalstrahl wiedergegeben werden
können.
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Bezug
nehmend auf 10 ist eine beispielhafte Lochblendenplatte 160 mit
zwei Lochblenden 160a und 160b gezeigt, wobei
jede Lochblendenbreite S der zwei Lochblenden 160a und 160b in
der Lochblendenplatte 160 einer Aufnahmespurbreite der
ersten und der zweiten Aufnahmespur ihrerseits im holografischen
Medium entspricht und ein Abstand P zwischen zwei Lochblenden 160a, 160b einem
Spurabstand zwischen zwei benachbarten Aufnahmespuren entspricht.
Durch jede der beiden Lochblenden 160a, 160b in
der Lochblendenplatte 160 kann lediglich ein Abschnitt,
entsprechend einer unter der ersten und der zweiten Aufnahmespur,
vom wiedergegebenen Signalstrahl durchgelassen werden. Durch die
beiden Lochblenden 160a, 160b durchgelassene Abschnitte
des wiedergegebenen Signalstrahls können noch einmal gebeugt werden und
dann durch die zweite Linse 162 zum ersten bzw. zweiten
Detektor 164, 166 konvergiert werden.
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Um
eine Fokusierservoeinstellung zwischen der Lochblendenplatte 160 und
dem holografischen Medium 120 zu realisieren, detektieren
der ersten und der zweite Detektor 164, 166 Strahlintensitäten A, B
der Abschnitte des wiedergegebenen Signalstrahls, die durch die
beiden Lochblenden 160a bzw. 160b durchgelassen
worden sind, der Komparator 168 vergleicht die Strahlintensitäten A, B
miteinander, um ein Fokusierservosignal zu erzeugen, und der Aktuator 170 verwendet
das Fokusierservosignal, um die Lochblendenplatte 160 näher zum
holografischen Medium 120 zu bewegen oder von diesem weg
zu bewegen, wobei die Lochblendenplatten 160 vorzugsweise
mit der ersten und der zweiten Linse 158, 162 und
dem ersten und dem zweiten Detektor 164, 166 integriert
ist.
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Bezug
nehmend auf 11A bis 11C sind
drei beispielhafte Fokusierzustände
gezeigt, basierend auf drei verschiedenen Positionen der Lochblendenplatte 160.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Fokusierflächen
des durch die beiden Lochblenden 160a, 160b durchgelassenen
wiedergegebenen Signalstrahls voneinander um die Dicke t der transparenten
Platte, das heißt
um den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten undurchsichtigen
Film 130a, 130b voneinander entfernt, wie in 7 gezeigt.
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In 11A und 11C sind
zwei beispielhafte Fälle
gezeigt, bei denen einer der beiden benachbarten Aufnahmespuren
nach innen fokusiert ist, während
die andere Aufnahmespur inhärent
nach außen
fokusiert ist. Dementsprechend ist die Strahlintensität A des
wiedergegebenen Signalstrahls, der der ersten Aufnahmespur entspricht,
größer als
die Strahlintensität
B des wiedergegebenen Signalstrahls, der der zweiten Aufnahmespur
entspricht, das heißt
A > B, oder umgekehrt,
das heißt
A < B. Der Komparator 168 erzeugt
das Fokusierservosignal durch Vergleichen der Strahlintensität A der
ersten Aufnahmespur mit der Strahlintensität B der zweiten Aufnahmespur,
die benachbart zur ersten Aufnahmespur ist, und der Aktuator 170 verwendet
das Fokusierservosignal, um die Lochblendenplatte 160,
die mit der ersten und der zweiten Linse 158, 162 und dem
ersten und dem zweiten Detektor 164, 166 integriert
ist, hin zum bzw. weg vom holografischen Medium 120 zu
bewegen, bis die Strahlenintensität A im Wesentlichen gleich
der Strahlintensität
B ist. Falls die Strahlintensität
A in der ersten Aufnahmespur im Wesentlichen gleich der in der zweiten
Aufnahmespur ist, wie in 11B gezeigt,
das heißt
A ≅ B,
ist die Fokusierservoeinstellung abgeschlossen.
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Auf
wenn die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt und
beschrieben worden ist, ist es für
den Durchschnittsfachmann selbstverständlich, dass zahlreiche Änderungen
und Modifikationen daran durchgeführt werden können, ohne
den Bereich der Erfindung zu verlassen, wie in den nachfolgenden
Ansprüchen
beschrieben.