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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat für die Aufzeichnung
und das Auslesen von Daten auf einem Aufzeichnungsmedium, vorzugsweise
einer optischen Karte, durch Holografie. Die Erfindung bezieht sich
ebenfalls auf einen Apparat für
die Verwendung mit dem Verfahren der Erfindung. Der Apparat verwendet
ein holografisches Aufzeichnungsmedium und ein holografisches optisches
Schreib-/Lesesystem.
Das Aufzeichnungsmedium ist vorzugsweise eine optische Karte. Es
hat eine dünne
polografische Aufzeichnungsschicht, wobei die Aufzeichnung der Informationen
in der Form von Datenseiten ist, welche als dünne Fourier-Hologramme gespeichert
sind. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Kodieren
der aufgezeichneten Informationen auf einem holografischen optischen
Aufzeichnungsmedium. Bei dem Verfahren werden die Informationen
in der Form von verschiedenen diskreten Hologrammen aufgezeichnet,
die in verschiedenen physischen und/oder logischen Aufzeichnungsstellen
bzw. -orten auf dem optischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet
werden. Jedes Hologramm, das Datensätze und die Sequenz der Datensätze zusammen
enthält,
bildet die aufgezeichnete Information.
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Technischer
Hintergrund
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Die
bekannten optischen Speicherkarten sehen ungefähr 4 bis 6 MB von Daten auf
einer in der Größe einer
Kreditkarte festgelegten optischen Karte vor und die Schreib-/Leseeinheiten bieten
30 bis 10 KB/s Datentransfergeschwindigkeit. Schreibgeschwindigkeiten
sind normalerweise langsamer als Lesegeschwindigkeiten.
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Holografische
Aufzeichnung ist für
ihre innewohnende hohe Datendichte bekannt und wurde deshalb für die Verwendung
bei einer Datenspeicherkarte vorgeschlagen. Eine Anzahl von Lösungen ist vorgeschlagen
worden, um Hologramme in Datenspeicherkarten einzubeziehen, aber
das Hologramm wird hauptsächlich
für Echtheitszwecke
verwendet und nicht für
Datenspeicherung. Wenn Hologramme zum Speichern von Daten auf einer
kreditkartengroßen
Datenkarte verwendet werden, bringt das verschiedene Probleme mit
sich.
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Erstens
erfordern die meisten holografischen Techniken, dass das lichtempfindliche
Medium, das das Hologramm speichert, von beiden Seiten beleuchtet
wird, und zwar entweder während
des Aufzeichnens oder während
des Auslesens. Folglich sollte das Aufzeichnungsmedium, vorzugsweise
eine optische Karte, die die Hologramme hält, eine Oberfläche von
optischer Qualität
auf beiden Seiten haben und konstante Dicke haben. Diese Anforderungen sind
mit einer herkömmlichen
Kunststoffkarte schwierig zu erfüllen.
Zweitens ist es für
Datenspeicheranwendung wünschenswert,
ein Aufzeichnungsmedium zu verwenden, das gelöscht und wieder aufgezeichnet
werden kann. Es gibt sehr wenige löschbare optische Materialien,
die für
holografische Aufzeichnung geeignet sind, und zwar ist das erreichbare
Signal-zu-Geräusch-Verhältnis relativ
gering und hohe Expositionsenergie ist erforderlich. Drittens werden bei
jeder Auslesung bzw. Ausgabe die aufgezeichneten Hologramme geringfügig gelöscht. Um
die Stabilität
der aufgezeichneten Hologramme zu sichern, sind unterschiedliche
Auslese- und Schreibwellenlängen
erforderlich, aber in diesem Fall ist das rekonstruierte Bild des
Hologramms so sehr verzerrt, dass die Speicherung von hoher Dichte
nicht möglich
ist.
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Ein
bekanntes Verfahren der Reflexionsholografie ist in der Veröffentlichung
DE 195 34 501 A1 offenbart
und in der Veröffentlichung "High Density Disc
Storage by Multiplexed Microholograms" (Scheibenspeicherung hoher Dichte durch
multiplexierte Mikrohologramme), SPIE, Band 3109, S. 239–244. Bei
diesen Lösungen
wird ein Verfahren vorgeschlagen, um Reflexionshologramme zu erzeugen.
Es wird vorgeschlagen, einen Spiegel unter der Aufzeichnungsschicht
während
der Aufzeichnungsphase zu verwenden, so dass der Objektstrahl, der
von dem Spiegel reflektiert wird, als Referenz strahl wirken wird.
Dadurch ist kein getrennter Strahlengang für den Referenzstrahl erforderlich.
Es wird vorgeschlagen, die Speicherkapazität durch unterschiedliche Formen
des Mulitplexing zu vervielfachen. Die Hologramme werden als Volumenreflexionshologramme
wieder hergestellt. Ein Nachteil der vorgeschlagenen Lösung besteht
darin, dass der Spiegel während
dem Auslesen entfernt werden muss, was dieses System ungeeignet
für praktische
optische Aufzeichnungssysteme macht. Außerdem gibt es keinen Vorschlag,
dieses Verfahren mit einer optischen Karte zu verwenden.
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Eine
andere Form für
Reflexionsholografie ist in dem US-Patent Nr. 5,633,100 offenbart,
wobei das Patent ein Verfahren zum Ausbilden eines Volumen-Reflexionshologramms
lehrt. Diese bekannte Lösung
erfordert ebenfalls die Verwendung eines Referenzstrahls, der auf
der gegenüber
liegenden Oberfläche
des lichtempfindlichen Mediums vorkommt, so dass die Lösung für eine optische
Karte nicht praktisch ist. US-Patent Nr. 4,888,260 offenbart ein
anderes Verfahren für
die Vorbereitung eines Volumenphasen-Reflexionshologramms. Hier
wird das Volumenphasen-Reflexionshologramm
durch ein zweites Hologramm zur Achse bei demselben Aufzeichnungsmedium
ausgebildet. Dieses Verfahren ist nicht zum Ausbilden eines löschbaren
und wieder aufzeichenbaren Hologramms geeignet und das optische System
ist sehr kompliziert. US-Patent Nr. 5,710,645 offenbart ein Verfahren
und ein System zum Aufzeichnen eines streifend auftretenden Hologramms, welches
auf einem Substrat getragen wird, das eine dünne rand-beleuchtbare Geometrie
wie eine optische Karte hat. Theoretisch könnte dieses System ebenfalls
für Datenspeicherung
verwendet werden, aber die Randbeleuchtung erfordert wieder sehr
spezielle mechanische und optische Eigenschaften der Karte, die
das Hologramm trägt.
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Das
Dokument "Side-Chain
Liquid Crystalline Polyesters for Optical Information Storage" (Flüssigkristalline
Polyester mit Seitenketten für
optische Informationsspeicherung), veröffentlicht in OPTICS LETTERS,
Band 17, Nr. 17, September 1992, S. 1234–1236, New York, USA, erwähnt die
Möglichkeit der
Polarisation holografischer Aufzeichnung in Kombination mit unterschiedlicher
Schreib- und Auslese-Laser-Wellenlänge. Dieses
Dokument ist jedoch nicht auf das Problem der Verzerrung ge richtet,
die durch den Unterschied in den Wellenlängen verursacht wird. Der Oberbegriff
von Patentanspruch 1 basiert auf diesem Dokument.
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Das
Dokument WO-A-97/02563 offenbart ein optisches System für holografische
Aufzeichnung. Dieses bekannte System enthält ebenfalls Laser mit einer
unterschiedlichen Auslese- und Schreibwellenlänge. Das vorgeschlagene Datenspeichermedium
ist eine Karte mit einer dicken (50 μm) holografischen Speicherschicht.
Unterschiedliche Formen der Holografie werden vorgeschlagen, aber Polarisationsholografie
wird nicht erwähnt.
Die Schreib- und Ausleseoptik enthält Wellenführungsstrukturen in Kombination
mit Detektorzellen, um die Daten auszulesen, und zwar anstelle von
traditionellen optischen Systemen. Der optische Messkopf detektiert
die Intensitätsmodulation,
die direkt durch die aufgezeichneten Hologramme verursacht wird,
und es gibt kein Bildaufbereitungssystem zwischen dem Speichermedium
und dem optischen Messkopf. Deshalb ist das Problem der Wellenlängenverzerrung nicht
auf eines von beiden gerichtet. Andererseits weist der offenbarte
komplexe Wellenführungsmesskopf
kostspielige akusto-optische Elemente und andere elektrooptische
Vorrichtungen auf, welche sehr hoch entwickelte Steuerungs- und
Energieversorgungssysteme erfordern. Dieser optische Messkopf kann
mit gegenwärtiger
Technologie nicht in einer kostengünstigen Weise hergestellt werden.
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Deshalb
ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und ein System für die Datenspeicherung
basierend auf Reflexionsholografie vorzusehen, wobei die Hologramme
mehrmals aufgezeichnet und gelöscht
werden können,
bevorzugt in einer unbeschränkten
Anzahl von Zyklen, und wobei die Hologramme erfordern, von nur einer
Seite angesteuert zu werden, und zwar sowohl während des Schreibens als auch
während
des Auslesens. Ferner sollten die Hologramme auf einem optischen
Aufzeichnungsmedium gespeichert werden, bevorzugt einer optischen
Karte oder Scheibe, die leicht herzustellen ist, und welche normale
tägliche
Abnutzung toleriert, das heißt
welche derselben oder ähnlicher
Behandlung wie eine herkömmliche
Kunststoffkreditkarte oder eine Diskette ausgesetzt ist. Es ist
ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren und ein System für die Datenspeicherung
vorzusehen, wobei der Lese-/Schreibapparat ein relativ kleines,
einfaches und preiswertes optisches System enthält. Es ist ein weiteres Ziel,
ein optisches Aufzeichnungsverfahren vorzusehen, das hohe Datendichte
und hohe Datentransfergeschwindigkeit sichert und zu derselben Zeit effiziente
Kodierung oder Verschlüsselung
der Daten erlaubt und dadurch erhöhte Sicherheit vorsieht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Aufzeichnen
und Auslesen von Daten auf einem Aufzeichnungsmedium gemäß Patentanspruch
1 vorgesehen.
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Das
Aufzeichnungsmedium ist vorzugsweise eine optische Karte mit einer
dünnen
holografischen Aufzeichnungsschicht. Das holografische Aufzeichnungsmedium
kann in der Form einer optischen Scheibe oder ebenso gut eines Bandes
sein. Der Begriff "dünn" bedeutet, dass die
Schichtdicke in der Größenordnung
der Lichtwellenlänge
ist und die aufgezeichneten Hologramme nicht als herkömmliche Volumenhologramme
angesehen werden können,
so dass das Aufzeichnen der Information in der Form von Datenseiten
ist, die als dünne
Fourier-Hologramme gespeichert werden.
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Die
Verwendung von reflektierter Transmissionsholografie ist ein Schlüsselelement
bei dem Aufzeichnungsverfahren der Erfindung. Es ist vorgeschlagen
worden, die Probleme zu überwinden,
die mit der Beleuchtung oder dem Ansteuern des Hologramms von zwei
Seiten entweder während
des Aufzeichnens oder des Auslesens verbunden sind. Deshalb wird
es vorgeschlagen, eine Form der Reflexionsholografie zu verwenden,
welche nachstehend als reflektierte Transmissionsholografie bezeichnet wird.
In Übereinstimmung
mit der Erfindung ist bei diesem holografischen Aufzeichnungsverfahren
die Aufzeichnungsschicht relativ dünn und es gibt eine reflektierende
Schicht unter der Aufzeichnungsschicht. Das Auslesen des Hologramms
wird in der Übertragungsbetriebsart
ausgeführt,
aber die übertragene
Objektwelle wird von der reflektierenden Schicht reflektiert, pflanzt
sich durch das Aufzeichnungsmedium fort und wird an derselben Seite
detektiert, von welcher die Referenzwelle kommt.
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Gemäß der Erfindung
wird es für
das Verfahren vorgeschlagen, ein holografisches Aufzeichnungsmedium
zu verwenden, derart wie eine Speicherkarte, die ein Trägersubstrat,
eine holografische Aufzeichnungsschicht, die lichtempfindlich ist,
und eine Reflexionsschicht zwischen dem Trägersubstrat und der Aufzeichnungsschicht
hat. In dem Aufzeichnungsmedium der Erfindung ist die Aufzeichnungsschicht
ein polarisationsempfindliches Polymermaterial und die Dicke der
Aufzeichnungsschicht ist 0,5- bis 2-mal der Wellenlänge des
Lichts zum Auslesen und/oder Aufzeichnen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Apparat zum Beschreiben
und Auslesen eines holografischen Aufzeichnungsmediums gemäß Anspruch
13 vorgesehen.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein holografisches
Datenspeichersystem gemäß Anspruch
21 vorgesehen.
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Gemäß der Erfindung
ist ebenfalls ein Verfahren vorgesehen, wobei die Wellenlängenverformung
bzw. -verzerrung durch optische und/oder Softwareeinrichtungen korrgiert
wird. In dem bevorzugtesten Ausführungsbeispiel
wird die Korrektur durch ein geeignet gestaltetes Linsensystem ausgeführt und
die Hologramme werden als Auf-der-Achse- bzw. axiale Hologramme aufgezeiehnet,
wobei die Vorteile der Polarisationsaufzeichnung verwendet werden.
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Es
wird vorgeschlagen, dass das Aufzeichnen und Auslesen mit Polarisationsmultiplexing und/oder
phasenkodiertem und/oder abwechselndem Multiplexing bewirkt wird.
Speziell das so genannte determinierte, phasenkodierte Multiplexing wird
vorgesehen, welches die Kapazität
durch eine Größenordnung
erhöhen
kann und ebenfalls zu der Verschlüsselung der Daten beiträgt, wie
dies nachstehend gezeigt wird.
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Bei
einem speziellen Ausführungsbeispiel des
holografischen Aufzeichnungsmediums der Erfindung ist die Reflexionsschicht
ein für
Wellenlängen selektiver
Spiegel, der auf der Wellenlänge
für das Auslesen
reflektiert und auf der Wellenlänge
für das Schreiben durchlässt bzw. überträgt oder
absorbiert. Diese Anordnung verbessert außerordentlich die Dichte der
Aufzeichnung.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist das holografische Medium ein einmalig schreibbares oder löschbares,
wieder beschreibbares holografisches Medium, bevorzugt ein Seitenkettenpolyester (SCP),
am bevorzugtesten Azobenzen-SCP bzw. Azobenzol-SCP. Azobenzen-SCP ist ein neuartiges holografisches
Material, das die Aufzeichnung von hochdichter Datenspeicherung
ermöglicht,
wobei Polarisationsholografie verwendet wird.
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Vorteilhaft
ist die Wellenlänge
der Schreiblichtquelle des Apparats der Erfindung zwischen 400 bis
550 nm und die Wellenlänge
der Ausleselichtquelle ist zwischen 600 bis 700 nm. Derartige Lichtquellen
sind in den Formen von Laserdioden leicht erhältlich, wobei sie den Aufbau
kleiner und robuster optischer Auslese-/Schreibsysteme ermöglichen.
Andere Lichtquellen, derart wie Festkörperlaser, werden ebenfalls
in Betracht gezogen, weil sie höhere
Energieniveaus vorsehen.
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Bei
dem bevorzugtesten Ausführungsbeispiel
weist die Einrichtung zum Korrigieren der Wellenlängenverformung
bzw. -verzerrung der Ausleseoptik eine asphärische Kunststoffobjektivlinse
auf.
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Es
ist in Erwägung
gezogen worden, dass der Objektstrahl und der Referenzstrahl in
der Ausleseoptik und/oder der Schreiboptik eine gemeinsame optische
Achse haben, und es ist eine Polarisation ausgewählter Strahlteiler in Kombination
mit einer Polarisationswellenplatte und/oder eines Strahlstopps
zum Trennen des reflektierten Referenzstrahls von dem reflektierten
Objektstrahl vorgesehen. Dies ist ausführbar, weil die vorgeschlagene
Polarisationsholografietechnik die Trennung des Referenzstrahls
von dem Objektstrahl ermöglicht
und die SNR des Auslesens hoch ist.
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Vorteilhaft
sind Polarisationskodierungseinrichtungen, spezielle räumliche
Flüssigkristall-Lichtmodulatoren
(LC-SLMs) in dem Strahlengang des Referenzstrahls vorgesehen. Diese
Vorrichtungen ermöglichen
die Verwendung des Phasenkode-Multiplexing.
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Es
ist praktisch und durchführbar
für die
Leseoptik und die Schreiboptik herausgefunden worden, eine gemeinsame
Objektivlinse für
die Bildaufbereitung der Referenz- und Objektstrahlen auf einer Aufzeichnungsschicht
und für
die Bildaufbereitung der reflektierten Objektstrahlen auf der Laserdetektionseinrichtung
zu haben. Dadurch kann das optische System kompakt und leichtgewichtig
sein und das Positioniersystem ist einfacher. Ebenfalls ist das
direkte Auslesen nach dem Aufzeichnen möglich, und zwar praktisch ohne
irgendeine Verzögerung.
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Bei
einem speziell bevorzugten Ausführungsbeispiel
des Apparats ist die gemeinsame Objektivlinse eine asphärische Linse
für die
Korrektur der Wellenlängenverformung
bzw. -verzerrung, wobei ein mittlerer Bereich der asphärischen
Linse auf die Wellenlänge
der Schreiblichtquelle zum Fokussieren des Schreibobjektstrahls
auf die Aufzeichnungsschicht eingestellt wird und zu derselben Zeit auf
die Wellenlänge
der Ausleselichtquelle für
die Bildaufbereitung des Ausleseobjektstrahls auf die Detektionseinrichtung
eingestellt wird, und ferner wird der ringförmige Bereich der Linse auf
die Wellenlänge
der Ausleselichtquelle für
die Bildaufbereitung des reflektierten Strahls auf die Detektionseinrichtung
eingestellt.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
des optischen Systems der Erfindung weisen die holografischen Aufzeichnungs-
und Ausleseoptiken Einrichtungen zum Auslesen und/oder Schreiben
multiplexierte Hologramme auf. Zum Beispiel, indem das determinierte
phasenkodierte Multiplexing verwendet wird, kann die Informationsdichte eines
Hologramms theoretisch erhöht
werden, und zwar durch verschiedene Größen. In einem praktisch durchführbaren
System ist das Multiplexing mit einem Faktor von fünf bis dreißig möglich.
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Indem
die vorteilhaften Eigenschaften des holografischen Aufzeichnungsverfahrens,
und das Aufzeichnungsmedium der Erfindung verwendet werden, wird
es ebenfalls vorgeschlagen, ein neuartiges Verfahren für das Kodieren
der aufgezeichneten Information auf dem holografischen optischen
Aufzeichnungsmedium auszuführen.
Das Verfahren weist das Aufzeichnen der Informationen in der Form von
einigen diskreten Holo grammen und/oder Sub-Hologrammen auf, die
in verschiedenen physischen und/oder logischen Aufzeichnungsstellen
bzw. -orten auf dem optischen Aufzeichnungsmedium, bevorzugt einer
optischen Karte, aufgezeichnet werden. Diese Hologramme oder Sub-Hologramme enthalten
Datensätze,
wobei die Sequenz der Datensätze
zusammen die aufgezeichneten Informationen bilden. Gemäß des erfinderischen
Verfahrens werden die Datensätze
in einer Zufallsfolge bzw. -sequenz der Aufzeichnungsorte aufgezeichnet.
Wenn die Folge bzw. Sequenz der Aufzeichnung nicht ohne weiteres
bekannt sind, wird der Zugriff zu den Daten effektiv blockiert.
Das Verfahren erfordert relativ wenig überschüssige Speicherkapazität, aber
gleichzeitig ist es sehr effektiv.
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Es
wird ebenfalls in Erwägung
gezogen, dass die in multiplexierten Hologrammen aufgezeichneten
Informationen und die logischen Aufzeichnungsorte bzw. -stellen
durch die Multiplexingadresse identifiziert werden. Bei dem bevorzugtesten
Ausführungsbeispiel
wird die Information durch Polarisationsholografie aufgezeichnet,
die Phasenkodierungs-Multiplexing verwendet, wobei ein physisches Hologrammvolumen
verschiedene phasenkodierte, multiplexierte Sub-Hologramme enthält. Die
logischen Aufzeichnungsorte bzw. -stellen werden durch die phasenkodierte
Adresse identifiziert.
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Bei
einer weiter verbesserten Ausführung wird
der Ort bzw. die Stelle des ersten Datensatzes gespeichert und der
Ort bzw. die Stelle der folgenden Datensätze wird in den vorhergehenden
Datensätzen
gespeichert. Es ist speziell vorgesehen, dass die physikalischen
Aufzeichnungen einander in einer geordneten Folge bzw. Sequenz folgen,
aber dass sich die Phasenkodeadressen zufällig ändern. Dadurch kann die Auslesedatengeschwindigkeit
auf einem hohen Niveau beibehalten werden, aber die Kodierung ist
dennoch gesichert. Bei einer optional bevorzugten Verwirklichung
des Verfahrens wird die Zufallsfolge bzw. -sequenz der Datensätze gespeichert
und verschlüsselt
und/oder unzugänglich
für nicht
autorisierte Benutzer gemacht. Diese letztere Lösung kann das schnellere Auslesen
der Daten erleichtern.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird hier nun nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, welche nur mittels Beispiel die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Verfahren, des Apparats und des Systems gemäß der Erfindung zusammen mit
dem optischen Aufzeichnungsmedium veranschaulichen. In den Zeichnungen:
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1 zeigt eine schematische
Darstellung der Funktionsblöcke
des optischen Speichersystems,
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2 zeigt eine schematische
Darstellung der holografischen Auslese-/Schreiboptik des Systems und des Apparats
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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3 zeigt eine schematische
Darstellung der holografischen Auslese-/Schreiboptik des Systems und des Apparats
gemäß einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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4a–4b zeigen
einen schematischen Querschnitt des optischen Aufzeichnungsmediums, in
diesem Fall einer optischen Karte, die in dem optischen System der
Erfindung verwendet wird, und veranschaulicht das Prinzip des holografischen
Aufzeichnungsverfahrens in Ubereinstimmung mit der Erfindung,
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5 zeigt eine Anordnung der
Daten auf der optischen Karte der Erfindung und veranschaulicht
das Verfahren, das zum Kodieren der Information verwendet wird,
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6a–6b zeigen
die Seitenansicht und Draufsicht der Einrichtung zum Korrigieren
der Wellenlängenverformung
bzw. -verzerrung in der Auslese-/Schreiboptik von 3,
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7 zeigt eine schematische
Darstellung des mechanischen Positioniersystems des Apparats gemäß der Erfindung,
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8 ist eine schematische
Darstellung der holografischen Auslese-/Schreiboptik des Systems und des Apparats
gemäß einem
modifizierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Beste Form
zum Ausführen
der Erfindung
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1 zeigt das Blockschema
des optischen Speichersystems 1 der Erfindung. Das holografische optische
Speichersystem 1 weist das optische Aufzeichnungsmedium
auf.
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Das
Medium ist vorzugsweise eine optische Karte 2, welche normalerweise
auf der Kartenpositioniereinheit 4 festgelegt ist. Es muss
hervorgehoben werden, dass anstelle der optischen Karte eine optische
Scheibe oder Band ebenfalls geeignet ist, um die Erfindung zu verwirklichen.
Die optische Karte 2 wird durch die Kartenauslese-/-schreiboptik 3 ausgelesen
und geschrieben (aufgezeichnet). Die Funktionen des optischen Speichersystems 1 werden
durch die Hauptsteuereinrichtung 5 gesteuert, welche praktisch
ein Mikroprozessor ist. Die Hauptsteuereinrichtung 5 steuert
den Datenprozessor 6 und die Synchronisierleitung bzw.
der Synchronisierschaltkreis 8 und ferner die Positioniersteuereinrichtung 9.
Die Hauptsteuereinrichtung 5 ist ebenfalls mit der Schnittstelle 7 verbunden.
Dateneingabe und -ausgabe werden durch die Schnittstelle 7 bewirkt
und die Daten werden durch den Datenprozessor 6 verarbeitet.
Synchronisierleitung bzw. Synchronisierschaltkreis 8 synchronisiert
die Auslese-/Schreibfunktionen der Auslese-/Schreiboptik 3 mit
den Positionierfunktionen der Positioniersteuereinrichtung 9.
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2 veranschaulicht das optische
System der holografischen Auslese-/Schreiboptik 3 von 1. In dem Ausführungsbeispiel
von 2 hat die holografische
Auslese-/Schreiboptik 3 einen
Schreiboptikteil 51 und einen Ausleseoptikteil 52.
Diese zwei Teile können
völlig
getrennt sein, haben ein getrenntes Bewegungssystem, aber bei einem
praktischen Ausführungsbeispiel
werden die zwei Teile zusammen mit einem gemeinsamen Positioniersystem bewegt.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das Schreiboptikteil 51 und
ein Ausleseoptikteil 52 festgelegt und die optische Karte 2 wird
durch den Positioniermechanismus 4 von 1 (siehe auch 7) relativ zu der Optik positioniert.
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Der
Schreiboptikteil 51 weist den Schreiblaser 20 auf,
der in dem sichtbaren Blau-Grün-Bereich um 532 nm
arbeitet. Der Schreiblaser 20 ist bevorzugt ein Halbleiterlaser,
aber andere Lasertypen sind ebenfalls geeignet. Der für die Aufzeichnung
geeignete Laser muss jedoch eine ausreichende Kohärenzlänge haben,
das heißt
länger
als die Wegdifferenz zwischen dem Objektstrahl und dem Referenzstrahl. Der
Strahl des Schreiblasers 20 ist durch die Halbwellenplatte 24,
die Strahlformungsoptik 22 und den Strahlteiler 23 gerichtet.
Die Strahlformungsoptik 22 transformiert die Gauß'sche Intensitätsverteilung des Lasers 20 in
eine quadratische Verteilung in einer bekannten Weise. Der Zweck
dieser Transformation ist es, einheitliche Beleuchtung in dem gesamten
Objektraum zur Verfügung
zu stellen, das heißt
auf dem Objekt SLM (räumlicher
Lichtmodutlator) 25. Der polarisierte Strahlteiler 23 trennt
den Strahl in den Objektstrahl 15 und den Referenzstrahl 16.
Nach dem Polarisieren durch den Strahlteiler 23 ist der
Objektstrahl 15 quer polarisiert und der Referenzstrahl 16 ist
parallel polarisiert, relativ zu der Ebene von 2. Der Referenzstrahl 16 wird
in Richtung der Referenz SLM 26 gesendet. Der Referenzstrahl 16 wird
von der Referenz SLM 26 reflektiert und dadurch wird sich
die Polarisation in die Quer-Polarisation ändern. Der Referenzstrahl 16 wird
ferner durch den Strahlteiler 23 zu einer anderen Viertelwellenplatte 35 gerichtet
und fällt
dann auf die Oberfläche
der optischen Karte 2 durch die Objektivlinse 27,
welche nachstehend beschrieben wird. Nach dem Durchgehen durch die
Viertelwellenplatte 35 wird sich die lineare Polarisation
des Referenzstrahls 16 in eine kreisförmige Polarisation ändern.
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Nach
dem Verlassen des Strahlteilers 23 fällt der Objektstrahl 15 auf
das Objekt SLM 25, und zwar mit Quer-Polarisation. Von
dem Objekt SLM 25 wird der Objektstrahl 15 zurück in Richtung
der optischen Karte 2 abgelenkt, und zwar durch den Strahlteiler 23 und
die Viertelwellenplatte 35. Wegen der Reflexion an dem
Objekt SLM 25 wird der Objektstrahl 15 parallel
polarisiert werden, wenn er in den Strahlteiler 23 zum
zweiten Male eintritt und diesen verlässt. Wieder wird die orthogonale
lineare Polarisation des Objektstrahls nach der Viertelwellenplatte 35 in
eine orthogonale kreisförmige
Polarisation transformiert, aber die Drehrichtung des Objektstrahls 15 ist
entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Referenzstrahls 16. Schließlich fällt der
Objektstrahl 15 auf die Oberfläche der optischen Karte 2 durch
dasselbe Objektivlinsensystem 27, mit anderen Worten haben
der Referenzstrahl 16 und der Objektstrahl 15 eine
gemeinsame optische Achse zu und von der optischen Karte 2. Dieser
Aufbau des optischen Systems wird als ein axialer Aufbau bezeichnet.
Der Objektstrahl 15 und der Referenzstrahl 16 werden
durch ihre jeweiligen räumlichen
Lichtmodulatoren 25 und 26 moduliert, wie dies
nachstehend beschrieben wird. Die SLMs 26 und 25 sind
bevorzugt LCD-Vorrichtungen, mit 1024 × 1024 oder 512 × 512 Pixelsegmenten,
wobei die Licht reflektierenden Eigenschaften der einzelnen Segmente
einzeln durch einen geeigneten Schaltkreis gesteuert werden können, in
der Erfindung der Datenverarbeitungsschaltkreis 6. Das
Objekt SLM 25 wird mit den Daten kodiert, während die
Referenz SLM 26 mit der Phasenadresse kodiert wird. Mit
diesem Ausführungsbeispiel
ist das Objekt SLM 25 eine Vorrichtung, die die Amplitude
(Intensität)
des übertragenen
Lichtes moduliert, aber andere Typen von SLM-Vorrichtungen werden
ebenfalls für
die Anwendung in dem Apparat der Erfindung in Erwägung gezogen.
Zum Beispiel sind Matrix-Polarisationsmodulatoren ebenfalls anwendbar,
wobei der Polarisationswinkel gesteuert werden kann. Wie dies nachstehend
erörtert
wird, ist die Referenz SLM 26 eine Polarisations-SLM, welche
zum Hinzufügen
einer n-Phasenverzögerung zu
dem Referenzstrahl 16 in der Lage ist. Der Objektstrahl 15 und
der Referenzstrahl 16 werden auf der optischen Karte 2 durch
ein geeignetes Objektivlinsensystem abgebildet, bevorzugt durch
Fourier-Umwandlungslinsen, hier symbolisiert mit dem Linsensystem 27.
Es wird vorausgesetzt, dass andere gegenwärtig nicht erörterte optische
Komponenten wie Linsen, Diaphragmen, Spiegel usw. ebenfalls verwendet
werden können,
um zu einer geeigneten Strahlform bei den SLM 26 und 25 und
auf der Oberfläche
der optischen Karte 2 zu gelangen. Speziell sind ein bekannter
Fokus und Spurführungs-Servooptik
und -mechanismus ebenfalls vorgesehen, um den Objektstrahl 15 und
den Referenzstrahl 16 an definierten Orten bzw. Stellen
der Oberfläche
der optischen Karte 2 zu fokussieren.
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Mit
dem Ausführungsbeispiel
der Auslese-/Schreiboptik 3, die in 2 gezeigt ist, ist die Detektion der
Hologramme auf der optischen Karte 2 mit dem Leseoptikteil 52 erledigt.
Der Leseoptikteil 52 ist ähnlich zu der Schreiboptik 51 aufgebaut,
aber der Leselaser 21 ist ein Rot-Laser. Der Leselaser
in diesem Ausführungsbeispiel
arbeitet in dem sichtbaren roten Bereich, zwischen 600 bis 700 nm,
und ist bevorzugt ein anderer Halbleiterlaser oder LED oder ein He-Ne-Laser.
Entsprechend wird die Wellenplatte 35' für die Wellenlänge des
Leselasers eingestellt. Anstatt des Objekts SLM 25 gibt
es eine CCD-Detektionseinrichtung 29. Das Hologramm wird
auf der CCD-Detektionseinrichtung 29 mit
geeigneter Bildaufbereitungsoptik abgebildet, bevorzugt Fourier-Umwandlungslinsen,
hier dargestellt mit der Objektivlinse 28.
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Die
CCD-Detektionseinrichtung 29 liest die in dem Hologramm
gespeicherten Daten aus, welches das Pixelmuster bzw. Bitmap des
Objekts SLM 25 enthält.
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Die
aufgezeichnete Information ist in der Form von Datenseiten, die
als dünne
Fourier-Hologramme gespeichert werden. Dies bedeutet, dass die Hologramme
nicht als herkömmliche
Volumen-Hologramme behandelt werden können. Jedoch sind die Hologramme
dick genug, so dass ihre Dicke nicht vernachlässigt werden kann. Diese Hologramme
in Übereinstimmung
mit der Erfindung verkörpern
einen Zwischenfall, wobei das Beugungsbild zwischen der so genannten
Bragg-Beugung, die wirksam für
dicke Gitter ist, und der Beugung ist, die für unendlich dünne Gitter
wirksam ist. Die Schichtdicke, die bei der Erfindung verwendet wird,
ist praktisch zwischen 300 nm und 3000 nm, was bedeutet, dass das
resultierende Beugungsbild das einer finiten bzw. endlichen Schichtdicke
ist, und zwar mit einer nennenswerten Wellenlänge und Winkel-Trennschärfe, aber
dass diese nicht die Trennschärfe
dicker Hologramme erreichen.
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Gemäß der Erfindung
wird die holografische Aufzeichnung durch reflektierte Transmissionsholografie
bewirkt. Das Prinzip dieses holografischen Aufzeichnungsverfahrens
wird unter Bezugnahme auf die 4a–4b erläutert. Die 4a–4b zeigen den Querschnitt
der optischen Karte 2 und der reflektierenden Schicht 32 unterhalb
der Aufzeichnungsschicht 33. Die Aufzeichnungsschicht 33 ist
relativ dünn
und die reflektierende Schicht 32 ist eine Wellenlängen auswählende Schicht,
welche Licht auf der Auslesewellenlänge reflektiert, aber Licht
auf der Schreibwellenlänge
absorbiert (oder alternativ überträgt). Während der
Aufzeichnung (siehe 4a) wird
das Hologramm 61 in der Aufzeichnungsschicht 33 der
Karte 2 durch das Polarisierungsinterferenzmuster zwischen
dem Referenzstrahl 16 und dem Objektstrahl 15 erzeugt.
In 4a–4b sind die einfallenden
und reflektierten Referenzstrahlen 18, 18' bei einem Winkel
zueinander für
die bessere Darstellung des Ausleseverfahrens gezeigt, aber es muss
betont werden, dass in Wirklichkeit der einfallende und der reflektierte
Referenzstrahl im Wesentlichen parallel sind und eine gemeinsame
optische Achse haben, zumindest bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen,
die in der Beschreibung gezeigt sind. Im Gegenteil sind die Objektstrahlen 15, 17 und
die Referenzstrahlen 18, 18' in der Tat bei einem kleinen Winkel zueinander,
obwohl sie noch eine gemeinsame Achse haben.
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Während des
Auslesens (siehe 4b)
erzeugt der einfallende Referenzstrahl 18 einen Objektstrahl,
welcher den Informationsgehalt des ursprünglichen Schreibobjektstrahls 15 reproduziert. Der
reproduzierte Objektstrahl würde
normalerweise aus dem Hologramm 61 als übertragener Objektstrahl 19 austreten.
Aber dieser übertragene
Objektstrahl 19 wird auf der reflektierenden Schicht 32 reflektiert,
pflanzt sich durch die Aufzeichnungsschicht 33 ein weiteres
Mal fort und tritt aus der Aufzeichnungsschicht 33 als
der reflektierte Objektstrahl 17 aus. Natürlich wird
der Referenzstrahl 18 ebenfalls als reflektierter Referenzstrahl 18' reflektiert,
aber dieser letztere kann von dem reflektierten Objektstrahl 17 getrennt
werden, wobei die Polarisationseigenschaften und die unterschiedliche
Beugung der Strahlen verwendet werden, wie dies nachstehend gezeigt
ist.
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Wie
dies vorstehend erläutert
ist, wird bei dem Holografieverfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung
die reflektierte Transmission bzw. Übertragung das Auslesen des
Hologramms in dem Transmissionsmodus bzw. Übertragungsmodus ausgeführt, aber
die übertragene
Objektwelle wird von der reflektierenden Schicht reflektiert, pflanzt
sich durch das Aufzeichnungsmedium fort und wird an derselben Seite
detektiert, von welcher die Referenzwelle kommt.
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Das
holografische Aufzeichnungsverfahren, das bei der Erfindung verwendet
wird, ist die so genannte Polarisationsholografie. Polarisationsholografische
Aufzeichnung wird durch zwei ebene bzw. plane Wellen erreicht, die
gegenseitig orthogonale Polarisation haben. Bei diesem Typ der Aufzeichnung
wird das resultierende Lichtfeld nicht durch Intensität, sondern
nur durch Polarisation moduliert. Die induzierte optische Anisotropie
(Dichroismus oder Doppelbrechung) wird in Übereinstimmung mit der Polarisationsmodulation
des Aufzeichnungslichtfeldes räumlich
moduliert, das heißt
ein polarisationsholografisches Gitter wird aufgezeichnet. Die verschiedenen
Möglichkeiten
für die
Aufzeichnung polarisationsholografischer Gitter sind bekannt. Es
ist ebenfalls gezeigt worden, dass die Beugungseffizienz (η) von dem
Typ des Polarisati onsinterferenzmusters abhängt, welches die Grundlage
des Polarisationsmultiplexings bildet. Dies basiert auf der Tatsache,
dass es bei ausreichend großen
Werten der fotoinduzierten Anisotropie realisierbar ist, Polarisationsgitter
mit hoher Effizienz aufzuzeichnen, und zwar bis zu 25% für Amplitudenmodulation
und bis zu 100% für
Phasenmodulation. Wenn die Aufzeichnung mit zwei orthogonal-kreisförmig polarisierten Wellen
erreicht wird, ist η stark
von der Elliptizität
der rekonstruierten Welle abhängig.
Durch Verändern der
Elliptizität
kann η von
0 bis zu seinem Maximalwert varueren. Wenn die Objekt- und Referenzwellen parallele
Polarisationen haben, ergibt sich eine regelmäßige bzw. gewöhnliche
Intensität
des Interferenzmusters, das heißt
die Lichtfeldintensität
wird sinusförmig
moduliert. Wenn die zwei Wellen gegenseitig orthogonale Polarisationen
haben, ist die Intensität des
resultierenden Lichtfeldes konstant und nur seine Polarisation wird
periodisch räumlich
moduliert, und zwar in Übereinstimmung
mit der Änderung
der Phasenverschiebung zwischen ihnen, wobei ein Polarisationsinterferenzmuster
erzeugt wird. Beide Interferenzwirkungen können mit geeigneten Materialien
aufgezeichnet werden. In den Ausführungsbeispielen des in den 2 und 3 gezeigten Apparats wird es in Erwägung gezogen,
beide Wirkungen zu verwenden. Bei der bevorzugten Version sieht
das Objekt SLM 25 Intensitätsmodulation vor, aber der Referenzstrahl 16 und
der Objektstrahl 15 sind ebenfalls orthogonal polarisiert,
um das Auslesen von SNR zu verbessern.
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Während der
holografischen Aufzeichnung bei einem fotoanisotropischen Material
wird das Polarisationsinterferenzmuster als eine räumlich modulierte
optische Anisotropie aufgezeichnet.
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Bei
der bevorzugten Verwirklichung des Verfahrens der Erfindung wird
ein so genanntes Seitenketten-Azobenzol-Polyester (SCP) verwendet.
Bei dem Aufzeichnungsverfahren werden die Moleküle des Aufzeichnungsmediums,
z. B. ein SCP-Compound, gemäß der Polarisation
des einfallenden Lichtstrahls ausgerichtet. Das Schreibverfahren
verwendet blaues oder grünes
Licht und das Auslesen des Hologramms wird mit rotem Licht bewirkt.
Das Aufzeichnungsverfahren bei z. B. Azobenzen- bzw. Azobenzol-SCP-Material
ist ausführlich
in der Veröffentlichung "Side-Chain Liquid
Crystal line Polyesters for Optical Information Storage" (Seitenketten-flüssigkristalline
Polyester für
optische Informationsspeicherung), in: Polymers for Advanced Technologies, Band
7, S. 768–776,
beschrieben, welche hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Ähnliche Materialien,
die für
holografische Aufzeichnung geeignet sind, sind ebenfalls bekannt
und können
vorteilhaft angewendet werden. Die Prinzipien der Polarisationsholografie
sind in der Veröffentlichung "Polarisation Holography.
1: A New High-Efficiency Organic Material With Reversible Photoinduced
Birefringence" (Polarisationsholografie.
1: Ein neues hocheffizientes organisches Material mit reversibler
fotoinduzierter Doppelbrechung), Appl. Opt., Band 23, Nr. 23, 1.
Dezember 1984, S. 4309–4312,
und der Veröffentlichung "Polarisation Holography.
2. Polarisation Holographic Gratings in Photoanisotropic Materials With
and Without Intrinsic Birefringence" (Polarisationsholografie. 2. Polarisationsholografiegitter
bei fotoanisotropischen Materialien mit und ohne eigene Doppelbrechung),
Appl. Opt., Band 23, Nr. 24, 15. Dezember 1984, S. 4588–4591, beschrieben.
Ein wesentliches Merkmal der Polarisationsholografie besteht darin,
dass, wenn der Referenzstrahl 16 und der reflektierte Objektstrahl 15 gewählt sind,
orthogonal polarisiert zu sein, sie dann vollständig durch ein Polarisationselement
getrennt werden können.
Dies resultiert in dem außerordentlichen
Rauschabstand (SNR). Wie dies in 2 gezeigt
ist, wird der ursprünglich
elliptisch polarisierte Strahl des Schreiblasers 20 und
des Ausleselasers 21 in einen parallel polarisierten Objektstrahl 15 und
einen quer polarisierten Referenzstrahl 16 umgewandelt
(die Ebene der Referenz ist die Ebene von 2), und zwar durch die Wellenplatte 35 und
den Polarisationsstrahlteiler 23. Bei dem Auslesen wird
der reflektierte Objektstrahl 17 mit Hilfe von Polarisierungseinrichtungen
und räumlichen
Filtereinrichtungen von dem reflektierten Referenzstrahl 18' getrennt. Die
Polarisierungseinrichtung und die räumliche Filtereinrichtung enthalten
in diesem Fall eine Halbwellenplatte 30 und einen Strahlstopp 36.
Der reflektierte Objektstrahl 17 wird quer polarisiert,
nachdem er durch die Halbwellenplatte 30 hindurch gegangen
ist. Der zentrale Teil der Halbwellenplatte 30 ist mit
einer Öffnung 37 für den Referenzstrahl 18 versehen.
Vor der Detektionseinrichtung 29 ist ein zentral positionierter Strahlstopp 36,
um den reflektierten Referenzstrahl 18' herauszufiltern, welcher durch
die Öffnung 37 geht
und teilweise von dem Strahlteiler 23' in Richtung der Detektionseinrichtung 29 reflektiert
wird. Der Strahlstopp bzw. Strahlfänger 36 filtert ebenfalls den Referenzstrahl 18 heraus,
der direkt von dem Ausleselaser 21 kommt. Wegen der Differenz
bei der Schreib- und Auslesewellenlänge wird jedoch der reflektierte
Objektstrahl 17 von dem Hologramm auf der holografischen
Karte 2 mit einem kleinen Winkel zu dem reflektierten Referenzstrahl 18' gebeugt. Dieser kleine
Unterschied in der Beugung erlaubt das räumliche Filtern des reflektierten
Objektstrahls 17 von dem reflektierten Referenzstrahl 18'. Wie dies nachstehend
gezeigt wird, wird die Objektivlinse 28 den reflektierten
Objektstrahl 17 räumlich
getrennt von dem reflektierten Referenzstrahl 18' halten, aber
zu derselben Zeit wird sie den reflektierten Objektstrahl 17 auf
den peripheren Teilen der Detektoreinrichtung 29 abbilden,
wobei Bildkorrektur auf dem Objektstrahl 17 vorgesehen
ist.
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Es
muss erwähnt
werden, dass die Beugungseffizienz ebenfalls erhöht wird, wenn die Polarisationstechnik
zusammen mit den Verfahren der reflektierten Transmissionsaufzeichnung
verwendet wird. Dies ist wegen der Tatsache, dass der polarisierte
Referenzstrahl mit η auf
der Schnittstellenschicht einer reflektierenden Schicht 32 phasenverschoben
wird. Das würde
bedeuten, dass sich mit einem kreisförmig polarisierten Strahl die
Drehrichtung entgegengesetzt ändern
würde,
aber dass sich gleichzeitig die Fortbewegungsrichtung des Strahls ebenfalls
umkehrt. Das Ergebnis wird sein, dass der Strahl in denselben Richtungen
gebeugt wird, wenn er durch die Aufzeichnungsschicht zurück wandert.
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Zurückkommend
zu 2, ist die Ausleseobjektivlinse 28 gestaltet,
um die Verformung bzw. Verzerrung des Auslesens zu korrigieren.
Diese Verformung bzw. Verzerrung resultiert aus dem Wellenlängenunterschied
zwischen dem Laser 20 und dem Laser 21. Wegen
der Auf-der-Achse- bzw. axialen Anordnung des optischen Systems
werden die Verformungen bzw. Verzerrungen axial symmetrisch sein
und deshalb können
sie durch eine geeignet gestaltete asphärische Linse korrigiert werden,
die als die Objektivlinse 28 wirkt. Diese Verformung bzw. Verzerrung
ist weniger signifikant für
zentrale Strahlen und signifikanter für die Strahlen, die sich eng
an dem Rand des Bildraumes befinden. Weil die zentralen Strahlen
in der Ausleseoptik 52 für den Referenzstrahl 18 reserviert
sind, erfordern es die peripheren Teile der Objektivlinse 28,
nur auf den Objektstrahl 17 eingestellt zu werden.
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4a–4b sind
schematische Querschnitte des optischen Aufzeichnungsmediums. Hier
ist das Aufzeichnungsmedium eine optische Karte 2, die
in dem optischen Speichersystem 1 der Erfindung verwendet
wird. Die optische Karte 2 hat eine relativ dicke – 0,5 bis
1 mm – Kunststoffgrundplatte 31,
die aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt ist, z.
B. Polycarbonat oder PVC. Eine Wellenlängen auswählende reflektierende Schicht 32 mit
einer ungefähren
Dicke von 100 nm wird mit Vakuumbedampfung, Zerstäubung bzw.
Sputtern oder anderen geeigneten Verfahren auf die Grundplatte 31 beschichtet.
Der Zweck der reflektierenden Schicht 32 besteht darin,
während
eines Auslesens den Objektstrahl zu reflektieren, der die Aufzeichnungsschicht 33 quert.
Deshalb muss die reflektierende Schicht 32 die ausgelesene
Wellenlänge
reflektieren, aber sollte vorteilhafterweise nicht-reflektierend
auf die Schreibwellenlänge
sein. Es ist wünschenswert,
die Reflexion der Schreibstrahlen zu unterdrücken, so dass keine störende Interferenz
aus der Reflexion des Referenzstrahls 16 und des Objektstrahls 15 während des Schreibens
resultiert. Die Aufzeichnungsschicht 33 oberhalb der Reflexionsschicht 32 wird
durch eine Schutzschicht 34 von mechanischen und chemischen
Wirkungen geschützt.
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5 ist eine Draufsicht der
optischen Karte 2, die von der Aufzeichnungsseite gesehen
wird, das heißt
von der Seite der Schutzschicht 34. Obwohl dem Vorsehen
einer Speicheroberfläche
an beiden Seiten der optischen Karte nichts im Wege steht, wird in
der Praxis nur eine Seite für
die Datenaufzeichnung verwendet, während die andere Seite mit
der geschriebenen Information versehen wird, die mit dem bloßen Auge
lesbar ist, z. B. ein kurzer Informationstext über den Typ der optischen Karte.
Die Aufzeichnung auf der optischen Karte 2 wird in der
Form von sehr kleinen Hologrammen 61 gemacht, wobei jedes
mit einer Quadratform und der Größe von ungefähr 0,8 × 0,8 mm2 versehen ist. In 5 werden verschiedene andere Hologramme 61i, 61j, 61k gezeigt,
welche alle denselben Aufbau wie Hologramm 61 haben. Die
Hologramme 61 sind ungefähr 200 Mikron voneinander entfernt,
und zwischen ihnen sind Positionsmarkierungen 62 und 63 vorgesehen
und schließlich
Identifikationsmarkierungen 64. Ein Satz Markierungen 62 wird
zum Positionieren in der X-Richtung verwendet, während der andere Satz von Markierungen 63 verwendet
wird, um die Auslese- /Schreiboptik
in der Y-Richtung auszurichten. Die Identifikationsmarkierungen 64 können Informationen über die
Position des Hologramms 62 auf der optischen Karte 2 enthalten,
und können
ebenfalls Information über
den Typ des Hologramms 62 enthalten.
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3 zeigt eine modifizierte
Version der Schreib-/Ausleseoptik der Erfindung, die in 2 dargestellt ist. Dieses
optische System kombiniert den Schreiboptikteil 51 und
den Ausleseoptikteil 52 in einer gemeinsamen Einheit. Der
Grundaufbau enthält
all die Elemente der Schreiboptik 51 und der Strahlengang
des Schreibobjektstrahls und des Schreibreferenzstrahls ist prinzipiell
derselbe. Entsprechend weist die kombinierte Auslese-/Schreiboptik
von 3 den Schreiblaser 20 auf,
der in dem sichtbaren Blau-Grün-Bereich
arbeitet, und zwar bei ungefähr
532 nm. Der Ausleselaser arbeitet in dem sichtbaren Rot-Bereich,
ungefähr
bei 630 nm, und ist bevorzugt ein anderer Halbleiterlaser oder LED
oder ein He-Ne-Laser. Der Strahl des Schreiblasers 20 wird
durch die Halbwellenplatte 24, die Strahlformungsoptik 22 und
den Strahlteiler 23 gerichtet. Das Licht des Ausleselasers 21 wird
durch den neutralen Strahlteiler 41 in das optische System
eingeführt.
Die Strahlen formende Optik 22 und 22' transformiert
die Gauß'sche Intensitätsverteilung
der Laser 20 und 21 in eine quadratische Verteilung.
Während
des Schreibens trennt der Strahlteiler 23 den Strahl in
den Objektstrahl 15 und den Referenzstrahl 16.
Der Referenzstrahl 16 wird durch den Strahlteiler 41 in
Richtung der Referenz SLM 26 gesendet. Der Referenzstrahl 16 wird
von der Referenz SLM 26 zurück durch den Strahlteiler 41,
den Strahlteiler 23, einer Viertelwellenplatte 45 reflektiert
und fällt
auf die Oberfläche der
optischen Karte 2 durch das Objektivlinsensystem 47,
welches nachstehend beschrieben wird. Es ist notwendig, die Verzögerung zu
kompensieren, die durch Einsetzung des neutralen Strahlteilers 41 in den
Strahlengang des Referenzstrahls 16 verursacht wird. Deshalb
muss ein zusätzliches
Element in die kombinierte Auslese-/Schreiboptik 3 hinzugefügt werden.
Dies ist der Kompensatorblock 43, welcher die notwendige
Verzögerung
in dem Strahlengang des Objektstrahls 15 vorsieht. Es muss
erwähnt
werden, dass die Viertelwellenplatte 45 des Ausführungsbeispiels
von 3 elektronisch gesteuert
werden kann, so dass sie auf die Wellenlänge des Schreib- oder Auslesestrahls
justiert werden kann. Alternativ kann die Viertelwellenplatte 45 zu
der Wellenlänge
des Ausleselasers oder des Schreiblasers eingestellt werden und
das aus der Differenz der Wellenlängen resultierende Geräusch kann
ignoriert oder durch geeignete Einrichtungen unterdrückt werden.
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Nach
dem Strahlteiler 23 fällt
der Objektstrahl 15 auf das Objekt SLM 25, und
zwar durch den Kompensatorblock 43. Von dem Objekt SLM 25 wird der
Objektstrahl 15 in Richtung der optischen Karte 2 zurück reflektiert,
und zwar durch den Kompensatorblock 43, den Strahlteiler 23 und
die Viertelwellenplatte 45. Der Objektstrahl 15 fällt auf
die Oberfläche der
optischen Karte 2, und zwar durch dieselbe Objektivlinse 47,
so dass der Referenzstrahl 16 und der Objektstrahl 15 eine
gemeinsame optische Achse zu und von der optischen Karte 2 haben.
Folglich ist die kombinierte Auslese-/Schreiboptik 3 ebenfalls mit
einem Auf-der-Achse- bzw. axialen Aufbau aufgebaut. Der Objektstrahl 15 und
der Referenzstrahl 16 werden durch ihre jeweiligen räumlichen
Lichtmodulatoren 26 und 25 moduliert, ähnlich dem
Fall mit den getrennten Auslese- und Schreiboptikteilen 52 und 51. Der
Objektstrahl 15 und der Referenzstrahl 16 werden
durch ein Objektivlinsensystem 47 auf der optischen Karte 2 abgebildet.
Andere optische Komponenten, wie Linsen, Diaphragmen, Spiegel usw.,
können
ebenfalls verwendet werden, um zu einer geeigneten Strahlform an
den SLM 26 und 25 und auf der Oberfläche der
optischen Karte 2 zu gelangen. Das Funktionieren des Objektivlinsensystems 47 wird ausführlich unter
Bezugnahme auf 6a–6b beschrieben.
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Zurück kommend
auf 3, wird das Auslesen
der Hologramme mit dem Ausleselaser 21 bewirkt. Der Strahl
des Ausleselasers 21 ist in der Optik durch den neutralen
Strahlteiler 41 gekoppelt und in Richtung der Referenz
SLM 26 reflektiert. Von der Referenz SLM 26 wird
der Referenzstrahl 18 in Richtung der optischen Karte durch
den neutralen Strahlteiler 41, den polarisierenden Strahlteiler 23, die
Viertelwellenplatte 45 und dieselbe Objektivlinse 47 reflektiert,
welche ebenfalls zum Schreiben verwendet wird.
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Der
einfallende Referenzstrahl 18 wird auf dem Hologramm an
der optischen Karte 2 gebeugt und der reflektierte Objektstrahl 17 wird
erzeugt. Die Detektion der Holo gramme auf der optischen Karte 2 wird
mit der CCD-Detektionseinrichtung 29 erledigt. Der reflektierte
Objektstrahl 17 wird in Richtung der CCD-Detektionseinrichtung 29 durch
den neutralen Strahlteiler 41 reflektiert. Während des
Auslesens wird die elektronisch steuerbare Wellenplatte 45 auf die
Wellenlänge
des Ausleselasers 21 eingestellt. Wie bei dem optischen
System, das in 2 gezeigt ist,
wird der reflektierte Objektstrahl 17 von dem reflektierten
Referenzstrahl getrennt, aber in diesem Fall nur durch räumliches
Filtern. Das räumliche
Filtern wird durch den Strahlstopp 36 erreicht, der vor dem
zentralen Bereich der Detektionseinrichtung 29 positioniert
ist.
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Bezugnehmend
auf 6a–6b wird das Prinzip der Korrektureinrichtung
der Wellenlängenverformung
bzw. -verzerrung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel
von 2 und 3 ist die Korrektureinrichtung
der Wellenlängenverformung
bzw. -verzerrung durch das Objektivlinsensystem 28 und
das Obj ektivlinsensystem 47 dargestellt. Die Funktion der
Objektivlinsensysteme 28 und 47 wird unter Bezugnahme
auf 6a erläutert, und
zwar mit Hilfe eines vereinfachten Schemas der optischen Einrichtung, ähnlich zu
der in 3. Das Objektivlinsensystem 47 von 3 besteht aus einer oder
mehr asphärischen
Kunststofflinsen oder asphärischen
Glaslinsen. Zumindest eine asphärische
Linse 48 weist einen zentralen Bereich 49 und
einen ringförmigen
Bereich 50 in ihrer nutzbaren Öffnung auf. Die Öffnung mit
dem zentralen Bereich 49 und dem ringförmigen Bereich 50 ist
in 6b gezeigt. Wie in 6a gezeigt ist, führt während der
Aufzeichnung der nutzbare Querschnitt des Objektstrahls 15 durch
den kreisförmigen
Bereich 50, während
der Referenzstrahl 16 nur durch den zentralen Bereich 49 führt. Während des
Auslesens wird der Auslesereferenzstrahl 18 für den zentralen
Bereich 49 begrenzt, aber der reflektierte Transmissionsstrahl,
das heißt
der reflektierte Objektstrahl 17, wird in einen größeren Winkel
gebeugt, weil seine Wellenlänge
länger
ist. Deshalb wird eine kleine Fraktion des reflektierten Objektstrahls 17 durch
den zentralen Bereich 49 führen und die verbleibende größere Fraktion
wird durch den ringförmigen
Bereich 50 führen.
Entsprechend ist der ringförmige
Bereich 50 so geformt, um die Wellenlängenverformung bzw. -verzerrung
des reflektierten Objektstrahls 17 zu kompensieren und
um ein verformungs- bzw. verzerrungsfreies Bild des Hologramms 61 auf
der CCD-Detektionseinrichtung 29 vorzusehen. Die Form des
zentralen Abschnittes 49 ist so geformt, um eine akzeptable
Bildaufbereitung für
die Referenzstrahlen 16 und 18 vorzusehen, sowohl
auf den Auslese- als auch den Schreibwellenlängen. Selbstverständlich wird
dies ein Kompromiss zwischen den optimalen Linsenformen für ideale
Bildaufbereitung sein, so dass beide Strahlen in einem geringen
Ausmaß verformt
bzw. verzerrt bleiben werden. Aber diese Verformung bzw. Verzerrung
ist tolerierbar, weil in dem zentralen Bereich 49 die Einfallswinkel
kleiner als in dem ringförmigen
Bereich 50 sind.
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Es
muss erwähnt
werden, dass die Referenz SLM 26 ebenso gut durch einen
Spiegel ersetzt werden kann, und zwar sowohl bei der kombinierten
Optik 3 von 3 und
bei den getrennten Auslese- und Schreiboptikteilen 52 und 51 von 2. Der Zweck der Referenz-SLMs 26 besteht
darin, die Möglichkeit des
so genannten Multiplex-Verfahrens
einzuräumen,
das determinierte Richtungstaktschrift verwendet. Dieses Verfahren
ist in der Veröffentlichung "Volume Hologramm
Multiplexing Using a Deterministic Phase Encoding Method" (Volumen-Hologramm-Multiplex-Verfahren,
das ein determiniertes Richtungstaktschriftverfahren verwendet),
Opt. Comm. 85 (1991), S. 171–176,
beschrieben. Bei diesem Multiplex-Verfahren wird ein Flüssigkristall-Raumlichtmodulator
(LCSLM), in unserem Fall die Referenz SLM 26, in dem Weg
des Referenzstrahls angeordnet. Jeder Pixel der Referenz SLM 26 kann
in zwei Positionen geschalten werden: entweder er fügt π zu der Phase
des ankommenden Strahls hinzu oder er verlässt die Phase unverändert. Auf diese
Weise können
unterschiedliche Referenzwellenfronten bzw. -flächen erzeugt werden. Die Serie justierbarer
Phasen für
einen gegebenen Referenzstrahl stellt die Adresse des entsprechenden
Objekts dar. Es kann gezeigt werden, dass während des Rekonstruktionsverfahrens
ein gegebener Referenzstrahl nur seinen eigenen entsprechenden Objektstrahl
rekonstruieren wird, aber die detektierte Signalintensität wird geringer
sein. Die Anzahl von unabhängig
aufzeichenbaren Sub-Hologrammen innerhalb eines physischen Hologramms
ist gleich der Anzahl von unterschiedlichen Phasenadressen. Selbstverständlich wird
wegen der Verringerung bei der Signalintensität der SNR der aufgezeichneten
Sub-Hologramme ebenso gut verringert werden, so dass es ein praktisches
Limit für
das Multiplex-Verfahren gibt. Es muss erwähnt werden, dass die Bedingungen
für das
Multiplexieren besser für
dickere Hologramme sind, aber mit dickeren Hologrammen der Unterschied
der Auslese- und Schreibwellenlängen
größere Verformungen
bzw. Verzerrungen an den Rändern des
Objektraumes verursachen wird.
-
Es
hat sich herausgestellt, dass die phasenkodierte Multiplex-Technik
gut bei dünnen
Hologrammen arbeitet. Die Anzahl der multiplexierten Hologramme
kann durch Erhöhen
der Pixelanzahl der LCSLM erhöht
werden. Um Nebensprechen zu verringern, müssen die unterschiedlichen
Phasenkodes ermittelt werden und jene mit dem kleinsten Nebensprechen
können
für praktische
Zwecke ausgewählt werden.
Der Hauptfaktor, der die maximale Anzahl der multiplexierten Sub-Hologramme
beschränkt,
ist die die Beugung beschränkende
Punktgröße eines LCSLM-Pixels.
Die Anzahl der praktisch erreichbaren multiplexierten Sub-Hologramme
ist ungefähr
5 bis 30.
-
Neben
der vorstehend beschriebenen Phasenrichtungstaktschrift kann die
so genannte Polarisations-Multiplex-Technik ebenfalls verwendet
werden, wenn die optische Einrichtung nicht mit einem axialen Aufbau
versehen ist, aber die Referenz- und Objektstrahlen bei einem Winkel
zueinander sind. Es ist bekannt, dass für den Fall der Aufzeichnung
mit zwei orthogonalen, kreisförmig
polarisierten Wellen die Beugungseffizienz stark abhängig von
der Polarisation der rekonstruierten Welle, insbesondere von ihrer
Elliptizität
ist. Es ist möglich,
die ausgelesene Wellen-Elliptizität mit einer λ/4-Platte zu steuern.
Der maximale Wert der Beugungseffizienz η in der +1-Ordnung wird erreicht,
wenn die Polarisation der rekonstruierten Welle mit der der Referenzwelle
während
der Aufzeichnung übereinstimmt
und bei der orthogonalen Polarisation gegen Null fällt. Gleichzeitig wird
die Änderung
von η in
der –1-Ordnung
durch eine ähnliche
Beziehung beschrieben, verschoben mit 90°; wenn η bei seinem Maximum in der
+1-Ordnung ist,
in der –1-Ordnung
es gleich mit Null ist und umgekehrt. Deshalb ist das Polarisations-Multiplex-Verfahren
das Folgende:
- – Führe die erste Belichtung mit
dem linken kreisförmigen
Polarisations-Referenzstrahl
durch ("A"-Hologramm)
- – Führe die
zweite Belichtung mit dem rechten kreisförmigen Polarisations-Referenzstrahl durch ("B"-Hologramm)
- – Wenn
wir den linken kreisförmigen
Polarisationsauslesestrahl verwenden, dann wird die Beugungseffizienz
des "A"-Hologramms maximal
sein und die Beugungseffizienz des "B"-Hologramms wird
minimal sein und wir werden das "A"-Hologramm rekonstruieren,
während
das Überlappen des "B"-Hologramms minimal sein wird.
- – Wenn
wir den rechten kreisförmigen
Polarisationsauslesestrahl verwenden, dann werden wir das "B"-Hologramm rekonstruieren, während das Überlappen
des "A"-Hologramms minimal
sein wird.
-
Dementsprechend
macht es die Empfindlichkeit von η zu der Polarisation des Aufzeichnungsstrahls
möglich,
die Informationskapazität
der Aufzeichnung zu verdoppeln. Es ist überschaubar, dass bei dem optischen
Aufzeichnungsverfahren der Erfindung das Polarisations-Multiplexieren
mit determiniertem Richtungstaktschrift-Multiplexieren kombiniert
werden könnte.
Die geeignete Richtungstaktschrift der SLM 26 wird durch
den Datenprozessor 6 gesteuert.
-
In
einem praktischen System, das das Informationsspeicherverfahren
der Erfindung verwendet, wird ein 5- bis 30-faches Phasen-Multiplexieren
in Erwägung
gezogen. Das Polarisations-Multiplexieren erfordert zusätzliche
optische oder mechanische Elemente, um die Polarisationsebenen des
Objekts und der Referenzstrahlen und die polarisierenden Elemente
zu drehen.
-
Ein
derartiges System ist ebenfalls realisierbar, obwohl die einhergehende
Anzahl der mechanischen und optischen Elemente das System komplizierter
machen würde
als die gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiele. In der Theorie
ist Wellenlängen-Multiplexieren ebenfalls
möglich,
aber die den SCP-Materialien innewohnende Empfindlichkeit auf die
Schreib- und Auslesewellenlängen
machen diese Lösung
unpraktisch.
-
Eine
weitere Möglichkeit
ist die Verwendung von Dreh-Multiplexieren, das heißt, das
Koppeln verschiedener Objekt-SLM-Bereiche nacheinander an das optische
System, wie wenn die Objekt-SLMs um die Achse gedreht werden würden, die
durch den Refe renzstrahl und das Hologramm auf der optischen Karte
definiert wird. Richtige mechanische Drehung oder Verschiebung der
Objekt-SLMs ist ebenfalls möglich.
-
7 ist eine schematische
Darstellung eines möglichen
mechanischen Aufbaus des optischen Systems 1 der Erfindung.
Das optische System 1 hat zwei mechanische Hauptbestandteile,
die Auslese-/Schreiboptik 3 und den Kartenpositionierungsmechanismus 4.
Die Auslese-/Schreiboptik 3 weist die holografische Auslese-/Aufzeichnungsoptik
und den Feinservomechanismus auf. Der Kartenpositioniermechanismus
weist das X-Richtungsübersetzungschassis 55 auf,
das durch den X-Motor 58, bevorzugt ein Schrittmotor, bewegt
wird. Das Chassis 55 gleitet auf Schienen relativ zu der
Grundplatte 56. Innerhalb des Chassis 55 ist ein
Y-Richtungsübertragungschassis 59 angeordnet,
das durch den Y-Motor 57 betätigt wird. Es ist selbstverständlich,
dass andere Lösungen
gleich gut geeignet sind, um das Positionieren der optischen Karte 2 relativ
zu der Auslese-/Schreiboptik 3 vorzusehen. Zum Beispiel
kann der Übersetzungsmechanismus
vorgesehen werden, um die Auslese-/Schreiboptik 3 zu bewegen,
während
die optische Karte 2 fixiert bleibt, und der Kartenpositioniermechanismus
nur das stabile Fixieren der optischen Karte 2 ausführt, welche
durch einen externen Nutzer in die Kartenleseeinrichtung eingeführt wird,
und nach dem Lesen und/oder Schreiben wirft der Kartenpositioniermechanismus
die optische Karte aus.
-
Schließlich veranschaulicht 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel
des optischen Systems, das in dem Apparat gemäß der Erfindung verwendet wird. Die
optische Einrichtung von 8 ist ähnlich zu
der, die in 2 dargestellt
ist, das heißt,
dies ist ebenfalls ein optischer Messkopf mit getrenntem Schreiboptikteil 51 und
Ausleseoptikteil 52. Der Hauptunterschied, wenn er mit
der Einrichtung verglichen wird, die in 2 gezeigt ist, besteht in dem Ausleseoptikteil 52.
Hier ist der Polarisierungsstrahlteiler 23' durch einen neutralen Strahlteiler 41 ersetzt.
Die Halbwellenplatte 30 von 2 ist
weggelassen und die Trennung des reflektierten Referenzstrahls 18' wird nur mit
räumlichen
Filtern bewirkt, das heißt
durch Einrichtungen des Strahlstopps 36, der den Unterschied bei
der. Beugung zwischen dem reflektierten Objektstrahl 17 und
dem reflektierten Referenzstrahl 18 verwendet. Diese Lösung hat
den Vorteil, dass weniger Polarisierungsele mente benötigt werden,
aber gleichzeitig weniger Lichtintensität an der Detektionseinrichtung 29 ist,
welche zu geringerer SNR führen
kann.
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Das
optische Informationsspeichersystem, das auf den Prinzipien basiert,
die in der Erfindung dargestellt sind, hat sehr günstige Parameter,
verglichen mit den erhältlichen
optischen Karten. Mit einer 256 × 256-Bitmap-Bildpixelauflösung und
einer 1024 × 1024
realen Bildpixelauflösung,
abgebildet auf ungefähr
0,8 mm × 0,8
mm Hologrammen, mit vierfachem Multiplexieren, kann die Datenkapazität einer kreditkartengroßen optischen
Karte, kann leicht 100 MBytes erreichen. Indem das Auslesen von
vier Hologrammen in ein zweites angenommen wird, was nicht unrealistisch
ist, kann eine Datentransfergeschwindigkeit von 100 KByte/s erreicht
werden.
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Es
muss erwähnt
werden, dass die Korrektureinrichtungen der Wellenlängenverformung
bzw. -verzerrung durch andere Elemente in dem System verwirklicht
werden können.
Speziell ist es ebenfalls vorgesehen, eine hochauflösende CCD-Detektionseinrichtung 29 zu
verwenden und die Verformungs- bzw. Verzerrungskorrektur durch eine
geeignete Software auszuführen,
welche das Bild auf der CCD-Detektionseinrichtung 29 analysieren
würde. Diese
Aufgabe könnte
durch den Datenprozessor 6 erfüllt werden, aber die Verwendung
einer speziell bestimmten Prozessoreinheit wird ebenfalls in Erwägung gezogen.
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Der
Datenprozessor 6 oder eine andere Kodiereinheit kann vorteilhaft
für das
Kodieren der aufgezeichneten Informationen auf der holografischen optischen
Karte 2 verwendet werden. Holografische Aufzeichnung ist
schon an sich sicherer, verglichen mit herkömmlichen magnetischen oder
anderen Typen optischer Karten. Gemäß der Erfindung schlagen wir
vor, die vorteilhaften Eigenschaften der holografischen Aufzeichnung
für die
Implementierung eines Kodierverfahrens zu verwenden, welches unter Bezugnahme
auf 5 erläutert wird.
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Wie
wir vorstehend gezeigt haben, befinden sich bei einem bevorzugten
Modus des Aufzeichnungsverfahrens der Erfindung die Informationen
in der Form einiger diskreter Hologramme oder Sub-Hologramme, die
in verschiedenen physischen und/oder logi schen Aufzeichnungsstellen
bzw. -orten aufgezeichnet werden, auf der optischen Karte. Diese
verschiedenen Stellen bzw. Orte werden durch die Hologramme 61i, 61j und 61k symbolisiert.
Die Hologramme enthalten Datensätze,
wo die Aufeinanderfolge bzw. Sequenz der Datensätze zusammen die aufgezeichneten
Informationen bilden. Um z. B. den Informationsinhalt einer spezifischen
Datei zu reproduzieren, sollten die Hologramme in der folgenden Reihenfolge
ausgelesen werden: 61j, 61k, 61i. Diese Reihenfolge
oder Sequenz der Stelle bzw. des Ortes der Hologramme wird zufällig bestimmt,
das heißt, die
Datensätze,
die in den Hologrammen enthalten sind, werden in einer zufälligen Aufeinanderfolge bzw.
Sequenz der Aufzeichnungsstellen bzw. -orte aufgezeichnet. Es muss
erwähnt
werden, dass der Begriff "zufällig" ebenfalls eine pseudozufällige Anordnung
sein kann oder die Anordnung durch eine geheime, vorherbestimmte
und nicht offensichtliche Aufeinanderfolge bzw. Sequenz.
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Obwohl
in 5 eine zufällige Aufeinanderfolge
bzw. Sequenz der physischen Aufzeichnungsstellen bzw. -orte gezeigt
ist, muss es beansprucht werden, dass die zufälligen Stellen bzw. Orte ebenfalls
zufällige
logische Stellen bzw. Orte bedeuten können. Um hohe Schreib- und
Auslesedatengeschwindigkeit beizubehalten, wird es speziell in Erwägung gezogen,
dass die physischen Stellen bzw. Orte in einer natürlichen
Reihenfolge während
der Aufzeichnung oder des Auslesens sein sollten, so dass das schnelle
mechanische neue Positionieren von entweder der Karte 2 oder
der Auslese-/Schreiboptik 3 von
einer Aufzeichnungsstelle zu einer anderen nicht Probleme aufwerfen
wird. In diesem letzteren Fall wird die Herstellung einer Zufallsordnung
der Stellen bzw. Orte nur bei den logischen Stellen bzw. Orten bewirkt
und die physischen Stellen bzw. Orte werden geordnet. Wenn die Informationen
in multiplexierten Hologrammen aufgezeichnet sind, stellt jeder
Multiplexmodus eine multiplexierte Adresse dar. In diesem Fall können die
logischen Aufzeichnungsstellen bzw. -orte durch die multiplexierten
Adressen identifiziert werden. Bei einem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel
der optischen Karte 2 und der Auslese-/Schreiboptik 3 werden
die Informationen durch Polarisationsholografie aufgezeichnet, wobei
Phasenkodierungsmultiplexing verwendet wird. Dadurch enthält ein physisches
Hologrammvolumen mehrere, vielleicht soviel wie dreißig phasenkodierte
multiplexierte Sub-Hologramme, wobei jedes Sub-Hologramm einen Datensatz enthält. In diesem
Fall werden die logischen Aufzeich nungsstellen bzw. -orte der Datensätze innerhalb
eines Hologramms 61 durch die phasenkodierte Adresse n
identifiziert, wobei n eine ganze Zahl ist, üblicherweise in dem Bereich
zwischen 1 bis 30. Der Identifikator der Stelle bzw. des Ortes des
n-ten Datensatzes in dem Hologramm 61i kann als 61i/n bezeichnet
werden.
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Die
Daten werden in der folgenden Weise aufgezeichnet und ausgelesen:
Der erste Datensatz wird an der Stelle bzw. dem Ort mit dem Identifikator 61j/n aufgezeichnet.
Der Identifikator dieser Stelle bzw. dieses Ortes wird in das Verzeichnis
der Karte 2 gespeichert und verschlüsselt, so dass nur autorisierten
Personen ermöglicht
wird, den Identifikator zu lesen. Danach werden die nächsten Datensätze in den Stellen
bzw. Orten 61j + 1/p, 61j + 2/q, 61j +
3/r, 61j + 4/s usw. aufgezeichnet. Die physischen Stellen bzw.
Orte 61j, 61j + 1, 61j + 2, 61j +
3, 61j + 4 stellen Hologramme dar, die einander in derselben
Reihe oder Spalte auf der optischen Karte 2 folgen. Die
Serien n, p, q, r, s usw. stellen eine Zufallsfolge bzw. -sequenz
dar. Es ist ebenfalls realisierbar, wenn das physische Hologramm 61j dasselbe
bleibt und nur die logischen Stellen bzw. Orte 61j/n, 61j/p, 61j/q, 61j/r, 61j/s usw.
in einer Zufallsfolge bzw. -sequenz aufgezeichnet werden, bis alle
Sub-Hologramme 61j/1–61j/100 aufgezeichnet
sind. Die Aufzeichnung wird dann in dem nächsten physischen Hologramm 61j +
1 oder alternativ in dem zufällig
ausgewählten physischen
Hologramm 61k fortgesetzt.
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Der
Identifikator der Stelle bzw. des Ortes der folgenden Datensätze wird
in den vorhergehenden Datensätzen
gespeichert. In dem vorstehenden Beispiel wird der Identifikator 61j +
1/p in dem Datensatz des Sub-Hologramms 61j/n gespeichert,
der Identifikator 61j + 2/q wird in dem Datensatz des Sub-Hologramms 61j +
1/p gespeichert usw.
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Es
ist ebenfalls möglich,
die Zufallsfolge bzw. -sequenz der Stellen bzw. Orte der Datensätze. zusammen
in einem Verzeichnisbereich der optischen Karte 2 zu speichern.
In diesem Fall wird die gesamte Folge bzw. Sequenz verschlüsselt und/oder
unzugänglich
für nicht
autorisierte Benutzer gemacht. Der Zugriff auf die Zufallsfolge
bzw.-sequenz wird z. B. mit einem PIN-Kode ermöglicht. Während die Erfindung unter Bezugnahme
auf die spezifischen Ausführungsbeispiele
der beigefügten
Zeichnungen gezeigt worden ist, können andere vorteilhafte Ausführungsbeispiele
durch den Fachmann verwirklicht werden. Offensichtlich könnte das
Hologramm-Aufzeichnungsmedium in der Form einer optischen Platte
oder eines Bandes hergestellt werden und der optische Aufzeichnungsapparat
kann entsprechend modifiziert werden, und zwar mit geeigneten Platten- oder Bandpositionier-
und -dreh-/-wickelmechanismen, anstelle von dem, der für das Positionieren
der optischen Karte 2 verwendet wird.