TWI315065B - Holographic optical accessing system - Google Patents

Description

1315065 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本案係為-種全像光學存取系統，尤指關於全像光學 :取系統巾的侧光學元件之架構以提供資_記錄與讀 φ 【先前技術】 二現今的光學存取技術已發展的相當成熟，且此技術目 七仍是以光碟片為主來進行儲存與讀取，然而受限於儲存 對象的材料特性或存取方法的精密度等因素，使得習用的 光碟片存取技術無法於單—區域中記錄大量的資訊，所 以，—全像光學技術(〇ptical H〇1〇graphy)或所謂的全像資 料儲存(Hol〇graphlc Data Storage)技術，在以提升儲存密度 籲 發展指標的前提之下便被研發了出來。 王像光子技術係利用了光干涉(〇ptical Interfe邱^)盘 繞射(腿ac細)的原理和現象，而能夠將光波的相位信號 進订圮錄亚且能夠加以重建其波前（Wavefront e construction)來作資料存取，此和習用光碟片的存取技術 疋採用單光束進行貧料的存取有很大的不同。習用的存 • 取方法是利用雷射光束的聚焦特性，以讀取功率(Read -P_)對光碟片上的―個區塊進行讀取而得出對應的數位 l3l5〇65 5號或者提供數位信號並以寫入功率(爾e ρ_〇對光碟 &行記錄。因此就記錄而言，光碟片上所 先碟片子沾谷里便和聚焦光點的大小(SP〇t㈣有闕，所以若 固定’聚焦光點的面積(約和雷射光束波 則光碟片的儲使用的雷射光束波長愈短’ (^10η T 會愈局，但是由於光學繞射極限 成夠控制的轉速，而血 又/良於先碟機所 具有的平行處理特性 刀地利用與有效地發揮先學所 -種術所發展出的-全像光碟片係為 、负疋谷度的光學記錄介面，且於兮入, =存記錄的便是由―參考縣碟片上 先束所形成的干涉條紋，而此種全像光碟=科的—信號 =該全像光碟片的體積與所使用的=== 光碟：說Ξ ::習用光碟片二維的平面架構相二:;ΐ ^^具有三維㈣特性之 "王像 有光學的平行處理特徵，：對=::: …彔之靖的讀取便是去感測該 象先業 之影像資訊，使得每次所讀取出所形成的 發展指標，也就是其存取速度，=:=中的另-項 、白用光碟片的存取 .1315065 技術來說係有著更突出的表現。 請參閱第一圖，係為一全像光學存取系統1〇〇之示意 圖。由此圖所示，該全像光學存取系統100係包含了有： 一信號光束(Signal Beam)12(或亦可稱為物光束(〇bject Beam))、一資料平面(DataPlane)14、一參考光束供也咖⑶

Beam)l6、一儲存媒介(storage Medium) 18、一資料光束 (DataBeam)22，以及一光偵測裝置(DetectingApparatus)2()

等所組成。 而當該全像光學存取系統100要進行資料儲存之過程 時恭便可利用—光源，例如：可為—雷射光源所發射出的 "田射光束，並經由一分光器（未顯示於此圖中）將該雷射 光束分成二道光束，其中一道光束照射於一資料平面14 上後會形成該信縣束12，因此在該健光束12中便包 該ί料平面14上所呈現出的整頁影像資訊，同時，由 °亥刀光11所分出的另—道光束卿成該參考光束16。 η 士Ϊ進仃㈣儲存時’該錢光束12與該參考光束16 = = =、於該儲存媒介18(例如：可為一全像光碟片之感 γ 光聚合物(Ph〇t〇p〇lymer))上時，由於該信號光 亥參考光束16在該全像光學存取系統100中的光 乂 / 、— J於°亥雷射光源之同調長度(coherence length)，所 故在兩光束所匯聚的一焦點24上便會產生干涉條紋，是 的幵種干涉條紋之特性，資料便能以一光栅(Grating) 邮，=錄於該儲存媒介18的該焦點24上。 後田5亥全像光學存取系統1〇〇要進行資料讀取之 1315065 過程時，也就是要對原先儲存記錄的光栅資料進行波前重 建，係僅由該參考光束16聚焦於該儲存媒介18上的該焦 點24(此時該參考光束16便為—種探㈣束或讀取光f 亚能在原先的劇§號光束12的延伸路徑上形成該資料光 束22,而讀取出以干涉條纹或光栅方式儲存於該焦點料 上之資料，而可得到原先該信號光束12中所内:、資料平 面14上的影像資Ifl，因此將該光偵測裝置2〇 |於該資料 光束22的说進方向上’而該光偵測裝置2()係可以採用互 (Complementary Metal-Oxide Semiconductor，簡稱為CM0S)或電荷耦合元件仰肛㈣

Coupled Device，簡稱為CCD)之影像感測裝置，如此便能 夠讀取到該焦點24上之資料，也就是該資料平面14上所 内含的影像資訊。 另外，該資料平® 14即所謂的空間光調變器彻耐 Light Modulator，簡稱為SLM)，係可為數位微型反射鏡器 (Digital MiCr〇-mirror Device，簡稱為 DMD)或為液晶面板 (Liquid Crystal Display，簡稱為LCD)或者單晶矽液晶顯示 面板(Liquid Crystal on Silicon ’ 簡稱為 lCOS)，而無論是 DMD、LCD或者是LC0S皆是以多個顯示單元排列成陣列 (Army)的形式，並根據所有顯示單元的亮暗影像組合來呈 現出其中之影像資訊。 由於該全像光學存取系統100在利用該信號光束12 和該參考光束16將資料記錄於該儲存媒介18上時，於實 際的運用上是將該信號光束12和該參考光束16以同光軸 1315065 互相平行且相互重疊(on_axis)的方式進行隹，如二 =，便是在該全像光學存取系統100中，前號先束 口轉考光束16進行記錄之㈣圖。由於該信號光束 和^參考光束利光軸15，因此第二圖中的光束會同 號光* 12和該參考光束16 ’而藉由—透鏡模組 5 /軸15的該信號光束12和該參考光束“便可聚焦 於^儲存媒"18的該焦點24上並形成干涉條紋，然而由 2信號光束12和該參考光束16在該儲存媒介18上同樣 =原光束的光辆反射龍透鏡·…所以該信號光 本身之共減會與該參考光束16本身之共輛光產生 GSStalk)的干擾現象，如此便會使得資料的記錄效益 與系2而^致錯*，是故H個謂決關題的光 稃Γ構f疋—重要的議題’同時，如何能兼顧系統的 ❿ 期=、素=亦月b發展出小型化、模組化的光學系統架構，以 4達到市·發之触，也是本㈣展的目的。 【發明内容】 之目的在於提供—齡像光科料統，使得 糸統在進行資料記錄時，信 于 但卻不互相重疊，且於：口彡、’此互相平行 狀構造使得資料光土 利用複數個微陣列錐 . #7b束I反射回光彻ii裝置而被接收，间0士 糸統=體係可被以模組化、小型化的方式加以製成。π 案提出一種全像光學存取系統，該系統包含有：— 1315065 ^源’可產生出—第一光束； 分成為-第二光j將4弟-先束 束具有不同的ii 束，該第二光束和該第三光 可將亨第:光以⑮;—光學元件組合模組，於記錄時， 第三光束轉換成具有相同的-第-偏 相重^且:該第ί光束的光軸為互相平行且不互 光束且—靜=日^’該光學元餘合缝讀出該第三 光束於可於記錄時聚焦該第二光束與該第三 儲存媒Π ’且於讀取時聚焦該第三光束於該焦點；-且;^二“己錄時，可將該焦點形成於該儲存媒介中， ::構造介面，用以反射該資料光束並由:第束二： 進方向的反方向輪入該光學元件組合模組。 本案更提出-種全像光㈣㈣統，㈣統包含 二光:和可ί::第一光束，該第—光束可區分為-第 同的偏振態;片且光束具有不 乃不°己综f该丰波片可被轉動— 而於 ’該半波片可被轉動n度值後僅可通過 -光束；-分光器，於記錄時，可分離該第二光束和 二光束，而於讀取時，則僅輸出該第三光束；—光錢；; ’於記錄時，可將該第二光束和該第三光:: ，具有相同的―第—偏振態且該第二料和該第三光= 光軸為互相平行且不互相重疊，且於讀取時，該光學一 口极組可輸出该第二光束；—透鏡模組，可於記錄時聚 二-角度值後可_通過該第二*束和該第三光束， 1315065 焦该弟"一光束與該第二先康热 A3f 笛一光走料隹朴 且於讀取時聚焦該 ===;一儲存媒介，於記錄時，可將該焦點 = L且於讀取時，可將該第三光束轉換 成為貝^t束’以及’―錐狀構造介面，用以 =由該第二光束行進方向的反方向輪入該光學:件 -種包含有: -光束中的-第一偏振態;出該第 件組合模組，於記錄時，可二弟::束;-光學元 成為光軸互相平行且不互柏該第:光束 件組合模組可_ 且^…该光學元 光束軸三縣於-焦點，且於讀取日3 該焦點一儲存媒介，於記錄時，可將二 及且於讀取時，可將該第三光束轉 資料光束並由該第二光走、錐狀構造介面’用以反射該 件組合模組。 订進方向的反方向輸入該光學元 -光源，可ί:—:全像光學存取系統’該系統包含有： 光束並產生—信;光組::組，可接收該 該參考光束各別的光互先束，〃巾_號光束與 該信號光束與該目平行且不互相重疊’並且 >考先束具有相同的一第一偏振態；—透 11 1315065 $組’可㈣聚㈣錢料触參考縣於— 二，：儲存媒介，可記錄該焦點;其中，該光學‘ 信號光束包含有該壬現—影像資訊使得該 ^案更提出-種全像光學存取祕，該㈣包含有： 忐源，可產生一光束；一光學 可接收該光束並轉換成為1號光束^^且^記錄時 :=可接收該光束並轉換成為4考光;考 亚且該信號光束與該參考光束具有相同的—第 二一=模組，於記錄時可聚焦該信號光束與該參考； ，可將該焦點形成於該儲存媒介中， 且於項取時，可賴參考縣無絲—靖 —錐狀構造介面用以反射該f ，及， 方向的反方向輸入該光學由咖光束行進 為—=:想，該儲存媒介與該錐狀構造介面係結合 狀構=想’該錐狀構造介面係由複數個微陣列錐 根據上述構想，鄕1振態可為—Ρ偏振態或 s偏振態，且該Ρ偏振態與該s偏振態之 如 偏振角度差。 3 ^度的 根據上述構想，該光學元件組合模組更包含有—資料 12 .1315065 平面^顧㈣平面上係具有—影像資訊，於記錄時， 可使得e玄第一光束包含該影像資訊。 根據上述構想，該光學元件組合模組更包含 測裝置，用以接收該資料光束。 光偵 根據上述構想，該第_角度值，係以該第一 軸為軸心轉動22.5度，且該第二角度值，係以該第= 之光軸為軸心旋轉〇或45度。 采

【實施方式】 本發明將會由五個具體實施例來分別描述其對應的全 像光學存取系統，而我們係只就各別的全像光學存取系統 於資料記錄與資料讀取之過程時，其光束是如何藉由内部 的棱鏡絲光ϋ等構造錢變行進路徑或改變光束之偏振 態作實施例卿，其圖式與說縣僅顯示出和本發明 特徵有關的部份’而對於系統中的其他糊構造，例如： 產生雷射光束的光源之設置或是相關的硬體控制介面等， 則未加以顯示或描述。 請參閱第三圖(a)和(b) ’係為本案第一較佳實施例中的 一全像光學存取系統300分別進行資料記錄與資料讀取之 示意圖。在此實施例中，由第三圖(a)所示，於資料記錄時， 一光源所產生出的一光束A，例如一雷射光束會先照射在 一半波片（half-wave plate)30上，同時使該半波片3〇以該 光束A的光軸為軸心旋轉22.5度，也就是根據該半波片 13 1315065 的.、且正父之决轴(fast axjs)與慢軸(si㈣狀的為對應 • 麵，崎半波片30的補便是使該光束a的偏振態與 該决轴產生出如上述之22 5度的夾角（此第三圖⑷係僅為 平面不思圖，而該半波片3〇係會垂直於圖式頁面旋轉）， 而、、&由這樣的设計與該半波# 3 Q本身的特性，使得該半波 片3〇可讓該光束a中的P偏振態和s偏振態之光束通過。 壯接著我們將相關的光學元件(稜鏡、資料平面、光偵測 • &置、反射鏡或分光器等)組合成為-光學元件組合模組， 同樣的當該系統要進行資料記錄時，利用-分光器，係可 為偏振光束分光器（Polarizing Beam splitter，簡稱為 PBS)3U，可將該光束A分成為-第-光束al和-第二光 束_a2而其中5亥第一光束al的初始偏振態為p偏振態， _ 而該第二光束a2的初始偏振態則為3偏振態；在全像資料 儲存技術的定齡其P偏振態和s偏振_為偏振角度不 相同的兩種偏振態，並且兩者之間具有9〇度的偏振角度 ❿ 差，以此圖所示之頁面來說明，若該第一光束al的卩偏^ 態之偏振方向為垂直該第一光束al的行進方向且平行其 頁面，則偏振角度差90度的該第二光束a2的s偏振態之 偏振方向則為垂直該第二光束a2的行進方向且垂直於其 頁面（圖中所顯示之記號便代表了該第一光束al和該第二 光束a2各自的偏振方向）。 其中該第二光束a2可藉由系統中的一稜鏡32(可採用 • 一普羅式稜鏡(Porro Prism))和另外一個偏振光束分光哭 , (PBS)312而能產生反射’即從光路徑p321至光路徑卩322, 14 1315065 . ^光路徑p322至光路徑卿(此時為s偏振態），並進而 ' &射於—LCC)S片33上，該LC〇S片33同時是—種資料 平面，其上係具有-影像資訊，使得於資料記錄時可以提 ，該第二光束a2進行照射後，在該第二光束a2之中便同 時包含著該影像資訊’然而，該LC〇s片33的特色在於除 了可對所照射的縣直接反射之外，還會對其作9()度的偏 振角度轉換，所以經由LCOS片33反射之後在光路^p323 • 上’該第二光束a2便會從原先反射前的S偏振態轉換成反 射後的P偏振態，但此時由於該第二光束a2内部已包含有 記錄時所需的該影像資訊，所以此時該第二光束&2便同時 代表為一種信號光束。 由於該等偏振光束分光器(PBS)311、312具有可分開 -不同偏振態的光束之特性，因此使得8偏振態之光束照= 於其上時會產生反射，但為P偏振態之光束照射於其上時 則會造成穿透，所以，該第二光束a2便是以p偏振態穿過 # 该偏振光束分光器(PBS)312,而從光路徑p323行進至光路 径p324 ’另外又因為在光路徑p324和光路徑p325之間設 置有一半波片（half-wave Plate)34，使得此時偏振為p偏振 悲的該第二光束a2因為該半波片34會產生9〇度偏振角度 轉換的特性，而會從P偏振態轉換成8偏振態以準備進^ 資料記錄。 另外，該第一光束al係會穿透過該偏振光束分光器 (PBS)312而從光路徑p311行進至光路徑p312，但在光路 徑p312的終端處係設置有一四分之一波片（quarter_wave 15 1315065 Ρ·)35並於其-側面上覆蓋有一層鋁(Aluminum)之反射 ® 39 ’使；^照射於其上的該第—光束會產生出反射， 又由於反射過程會兩度經過該四分之-波片35 ，所以產生 的f果便如同穿透過-半波片-樣，而讓該第-光束al便 原先進行照射時的ρ偏振態轉換成反射後的S偏振 態’所以此時偏振為S偏振態的該第—光束al已無法穿透 該偏振光束分光器(PBS)312而只能造成反射，該第一光束 al便從光路輕p3i2行進至光路徑p313以準備進行資料記 錄。 是故，此實施例之資料記錄過程，便是利用了稜鏡 32、偏振光束分光器(PBS)312、LC〇s片33、半波片％ 以及四分之一波片35等光學元件所組成的光學元件組合 模組’而可將該第一光纟al和該第二光束^轉換成具有 相同的偏振態（此例係為S偏振態）以進行聚焦，且該第一 光束a2因為具有該影像資訊，所以代表著一信號光束，而 該第一光束al相對地便代表著一種參考光束。 再者，資料的圮錄係以一儲存媒介來作記錄，例如. 全像光碟片或光聚合物，而在此例中我們係以—全像光碟 片38來作代表，因此，可再透過一透鏡模組托將具有相 同偏振的该弟一光束al與§亥第二光束a2同時取焦於兮 全像光碟U的-焦點381上，此部份係“茲= 同，該第一光束al與該第二光束a2會在該焦點38ι 生干涉條紋，因此資料便能以光栅的形式儲；^4 上產 子己言女隹 點381上，然而於此實施例中，我們可將兩 〜、、、 疋束轉換成相 16 1315065 同時兩光束聚焦時的光軸係為彼此 所’ _可叫舰改善先前技術中 斤k到的串曰（Cr0sstalk)之干擾現象。

們二料讀取的過程時，如第三_所示，我 ==3。從原先旋轉的22 5度調整為45度(即 (_僅：：光束八的偏_與該快軸的夾角，此第三圖 ()=騎衫意圖，崎半w 3G係㈣直於 半波片3G的特性，該半波讀更只能供 ΐ 33=t —光束al通過；接細咖該跳 片33置換成—光侧裝置，例如 it置，—我們係™‘ = ::m，表’而该第-光束al便經由上述的光學元件 = 組早獨地透過該透鏡模組㈣該焦點 = 此時可以讀取出該焦點381上之記錄資料的該 弟先束al便形成為一種資料光束。 ^而’在此實施例中由於我們在該全像光碟片％的一 底面：設置有複數個微陣列錐狀構造⑽⑽， 日82 ’使得該第—光束ai在進行資料讀取之聚隹 與該透鏡模組36㈣ 模电36/貝；光束，也就是能從光路徑Ρ313經由該透鏡 =綱微陣列錐狀構造嫩之反射而行進至光路徑 該半波月it此時該第—光束^為S偏振態，所以因為 、緣故’該第—光束al就會從光路徑p325上 、“轉換成光路捏P324上的P偏振態，並可因此 1315065 穿透該偏振光束分光i|(PBS)312，因此第—光束&1就會經 由光路徑P323而到達該CM0S影像感測裝置37上而被接 收，進而能得知資料記錄的内容。 另外，此實施例係藉由該全像光碟片38底面的複數個 微陣列錐狀構造382而能達到光路徑的反射效果，而我們 ，可將-般的全像光則搭配—錐狀構造介面來進行資料 亲由於身又的王像光碟片其底面未具有本發明特歡之 複文個微陣列錐狀構造，所以所搭配使用的該錐狀構造介 面其上因設置有複數個微陣列錐狀構造，且該錐狀構造介 =可1騎該全像光碟片的底面，使得光束在進行Ϊ料讀 ，艰焦_樣也能夠達到光路#的反射效果。並 以反射該資料光束並由該信號光束行進方 向的反方肖以光學糾組合杨巾。 進方 我們亦可將該第一較佳實施 進行更換而製作出另外—種光學兀件組合模組 =圖⑷和A)’係為本案第二較佳實施例中的-全像;2 取糸統4 G 0分別進行資料記錄與資料 千存 意的是第四圖示中的相關元件 $ 以圖°需注 T 仟編破係對昭於續坌- θ 件編號，除了光束A、第—光束al和^二圖之元 其餘元件編號係具有相同意義外， 顯分辨(後續之實施例亦有類似的情r) ’、 予M能明 出所示，同樣•資料記錄時，1 源所產生出的-光束Α會先照射在才先 使該半波片40以該光束A的 牛波片40上，同時 九軸為軸心旋轉22.5度，使 18 1315065 得該半波片40可讓該光束A中的P偏振態之第一光束ai 矛S偏振悲之苐—光束a2通過’接著在此例中我們分別換 上了兩[咖片43、45，且該1^08片45為具有影像資 訊的資料平面，而該LC〇s# 43則為全亮無任何影像資訊 =鏡面’是故’於資料記錄時，該第一光束al便成為一種 域光束而該第二光束&則縣—種參考絲，經由圖示 中各自之光路徑並以相同之s偏振態進行聚焦，而在一全 像光碟^ 48的-焦點481上形成出干涉條紋的資料^ 者於貝料％取時，如第四圖(b)所示，我們係將該半波 仞從原先旋轉的22.5度調整為〇度，而依該半波片牝的 特性’該半波片40便只能供為s偏振態的該第二光束a2 =;接著我們係將該LCOS片45置換成一 CM〇s影 1測裝置47 ’所以資料讀取時便是由該第二光束& 進行聚焦（由於此時該LC0S片43為全亮而無; ::卞貝訊之鏡面，所以該第二光束。在光路徑p423上 何：：^Γ射時，則只會造成反射與轉態而不會有加入任 之訊的情形）’因此’此時可以讀取出該焦點術上 二：:料的該第二光束a2便為一種資料 因上係設置有複數個微陣列錐狀構造^ 置47進行接弟收—先束a2反射回而由該CM〇S影像感測裝 對於第一與第;較佳實施例之描述可知，利用 光束心設置的調Ί們可以選擇出要由該第― 或该第二光束a2來照射㈣平面以形成出信號光 19 1315065 束以及可送擇出該第一光束al或該第二光束a2中之其 一來聚焦於記錄著資料的焦點以形成出資料光束。另外， 第四圖（c)和(d)則是第二較佳實施例的另一種記錄與讀取 之變化示意圖，其差別只在於我們將該！^^^片43設為具 有影像資訊的資料平面，而該LC〇s片45則為無任何影像 貧訊或帶有另一特殊編碼影像資訊之鏡面（光束照射於其 上只會造成反射與轉態），所以，於資料記錄時(該半波片

40以该光束A的光軸為軸心旋轉22 5度），該第一光束訂 便成為-種參考光束*該第二絲d則成為—種信號光 束’且於貢料讀取時(該半波片4〇從原先旋轉的22·5度調 整為45度），便是由該第一光束al形成出資料光束；其第 四圖⑹和(d)之裝置示意係和該第三圖⑻和⑼之裝置^意 具有類似的處理過程。 ^ 請參閱第五_)和(b)，係為本案第三較佳實施例中的 -全像光學存取系統5〇〇分別進行資料記錄與資料讀取之 示意圖。同理，此實施例我們亦只就在進行資料記錄與讀 取過程時]其光束如何藉由内部的稜鏡或分絲等所結合 成的光學7G件馳來改變行鱗彳线改變光束之偏振態作 實施例說明。由此圖所示，-光束A會細射在一半波片 50上，然而於資料記錄時，我們係將該半波片50以該光 f A的光軸為軸心旋轉22.5度(此第五圖⑷係僅為平面示 意圖，而辭波片5G係會垂直於圖式頁面 這樣的設計與該半波片50本身的特性，使得該U片5〇 可讓該光束A中的p驗態和s偏振態之光束通過。 20 ' 1315065 接著’再經由一分光器，例如：一渥拉斯頓分光器 (Wollaston Beam Splitter)，簡稱為渥氏分光器51，我們便 可將該光束A分成具有P偏振態的一第一光束al和具有s 偏振態的一第二光束a2，這是因為該渥氏分光器51之特 性係為可將不同偏振態的光束分離為不同行進方向的兩條 光束，因此如第五圖⑷所示，該第一光束al和該第二光束 a2便會分別以不同的角度對一内部全反射稜鏡（Total • Internal Rejection Prism，簡稱 TIR Prism) 52 進行照射， 同時，該内部全反射稜鏡52之特性係為：對於入射光的入 射角度大於或等於一定值時，便可將此入射光作全反射， 但若入射角度小於此定值時，便會讓此入射光進行穿透。 ，如第五圖⑷所示，對該内部全反射稜鏡52而言，該 -第一光束al之入射角達到了全反射的標準，因而可照射於 一數位微型反射鏡器(DMD)53上，即從光路徑ρ5ΐι行進 至光路徑P512，且該數位微型反射鏡器53上具有影像資 • 訊而可代表一資料平面，所以此時該第一光束al便成為一 種信號光束’其中該數位微型反射鏡器53可將該第一光束 al完全反射回去而不改變其偏振態，然而，如此圖所示， 此時該第一光束al的入射角已有了改變而無法在該内部 全反射稜鏡52上作全反射，因而該第一光束al便從光路 徑p513行進至光路徑p514而穿透該内部全反射稜鏡％， 並以P偏振態準備進行資料記錄。 • 另一方面，該第二光束a2對該内部全反射稜鏡52而 ' 言，其入射角無法造成全反射而只能形成穿透，故該第二 21 1315065

光束a2便從光路徑P521行進至光路徑p522而照射於一四 分之一波片55上，同時如此圖所示，該四分之一波片 的-側更設置有數位微型反射鏡器54,由前述的概念 可知，該第三光束a2可湘該四分之—波# 55所具有的 可改變偏振態功能與該數位微型反射鏡器54的反射功 能，使得該第二光束a2會兩度穿透該四分之—波片％， =從光路徑P522反射至光路徑p523後會從原先的s偏振 悲轉換成為P偏振態’並且，此時的該第二光束&對該内 部全反射稜鏡52而言，其人射角已可達到全反射的條件， 因此，該第二光束a2便從光路徑卿行進至光路徑网* 並以P偏振態準備進行資料記錄。 微型是藉由内部全反射稜鏡52、兩數位

及四分之—波片55等光學元件所 先^先學兀件組合模組，而可將該第—光束#該第二 轉換成具有相同的偏振態(此儀為“ 聊-光束簡加入了該影像資訊，所以便 束，而該第二光“便相對地代表著-種 迷的幾個實施_同，在此便不多加_。 w上 而當要進行資料讀取的過程時，如 們係將該半波片50從原先旋:二： 五_係僅為平面示意圖，而該半波片度(此弟 . L 牛波片50係會垂直於圖 而半波片％的特性，該半波片50便口 ‘為s偏振態的該第二光束a2通過。另外，我們綱 22 1315065 數位微型反射鏡器53置換成一光偵測裝置，而在此例中係 採用一 CMOS影像感測裝置57 ;因此，在讀取時，該第二 光束a2在穿透該内部全反射稜鏡52以照射於該四分之一 波片55與該數位微型反射鏡器54後(從光路徑p522至光 路徑p523)，原本的S偏振態便轉換成為p偏振態，再經 由該内部全反射稜鏡52的反射與一透鏡模組56的作用而

能對記錄著資料的一焦點581進行聚焦，並可加以反射而 形成出一種資料光束，並沿著光路徑p514與光路徑 而讓該CMOS影像感測裝置57進行接收，進而能得知資 料記錄的内容。同時，此實_之資料讀取時所利用到一 全像光碟；i 58之底面的複數個微陣卿狀構造582，其概 念亦和上賴幾個實施例相同，在此便不多加說明/、 疋乐二敉佳貫施例的另一種記 錄與讀取之變化示賴’其差別只在於我們將該數位微型 反射^器54設為具有影像資_資料平面，該數位微型反 53則热任何影像資訊’所以於資料記錄時，該第一 n便成為-種參考絲而該第二光束a2則成為1 讀取時’將該半波片5G從原先旋轉的 態的該第-光束ar、= 片5G便只能供為p偏振 與該數位同時我們將該四分之-波片55 57，鏡☆ 54置換成該C则影像感測裳置 對記錄著資料的二第五_所示之光路徑而能 而可讓該CMOS影輕㈣成為資料光束， ，"、裝置57進行接收，進而能得知 23 •1315065 資料記錄的内容。 更換將該第三較佳實施例*的相關鏡面作調整或 更換而衣作出另外一種光學元件的組合模組。請來 圖⑻和(b)’係為本案第四較佳實施例中的-全像光學棘 系統_分概行m記錄與體讀取之示 ^ 記錄時，第六_中的—半波片㈣和第 中=

夕5〇一樣同時可讓p偏振態和s偏振態之光束通過: 二此例中’我們係以一偏振光束分光器卿Μ來將 二二Α分成為一第一光束al和一第二光束^，其中該 偏振態^可直糾蘭減準備進行資料 錄(先路径P621)，而作為信號光束的仍為該第一光束 al ’也^是由—數位微型反射鏡器63來代表資料平面，且 弟ϊ光束al利用一内部全反射棱鏡62所產生的全 :路彳工p611至光路控p612)或穿透(光路徑至 路位P614) ’其原因和上述第三較佳實施例相同，故不多 ^說明丄而此例中’在光路徑_4和光路徑p615之間更 D又置有帛波片64，使得此時偏振為p偏振態的該第一光 束al會從P偏振態轉換成⑽振態以準備進行資料記錄。 =2第四較佳實施例中的該第一光束al(信號光束)和 二一、束a2(參考光束)便是同樣以S偏振態進行資料記 錄0 、 微型==時，我們將原本代表資料平面的該數位 土反射—63置軸—CMOS影像朗裝置π，並且 邊半波片60亦和第三較佳實施例相同，係只能供為s偏振 24 態的該第二光束a2通過，故， 貝料光束。同樣，此實”弟—光束a2便形成為〆種 有類似的光學元件與構、和前幾個實施例一樣，為具 取過程’是故於此不、^能夠完成類似的記錄過程或讀 & A 、 夕加說明。 . #參閱第七圖⑷和⑹ 一全像光學存取系統本案第五較佳實施例中的 不意圖。和第三、# i⑴進行貧料記錄與資料讀取之 的特徵在於我們讓實施例相比，第五較佳實施例 圖⑽或資料讀取她二無論是在資料記錄時(第七 器，例如：—雔低無止進仃妝射，並且還設置了一分光 Splitter，簡稱束分光器(P°lari一 Double Beam 之特性，係使得心^雙偏振光束分光器(聰)71 .,A , AA于…娜疋在—貝料記錄或資料讀取之過程，該 ^偏振態都會被再分成為具有相㈣偏振態的 -弟-光束al和一第二光束a2。 八於貪料記錄時，利用一偏振光束分光器(pBs)72、一四 — 皮片乃和數位微型反射鏡器73的組合（同時代表 著資料平面），以及一半波片74所組成的光學元件組合模 ，’而能讓該第-光束al和邮二光束a2減可以保持 著相同的s偏振態以進行聚焦，其中由於該第—光束&1 在光路徑p711時為s偏振態，所以會經由該偏振光束分光 态(PBS)72反射至該四分之一波片75，並經過轉態成為p 偏振態後再穿過該偏振光束分光器(PBS)72(從光路徑p712 至光路徑p713)，以及藉由該半波月74的作用，讓該第一 25

我二之說明可知’ ，光學_合模可== 技身中於資料記錄過程所需的 像光子 參考光束兩者之_聚焦; 1315065 光束al再轉回成為s偏振態；此時，該半波片74的快軸 係和光偏振方向保持為45度，因此，該半波片74才可發 揮改變該第一光束al之偏振態的功能。是故，該第一光束 al便為一種信號光束而該第二光束a2則為一種參考光束。 但於資料讀取時，我們將該四分之一波片75和該數位 微型反射鏡器73的組合加以移除，並在系統的另外一側設 置一CMOS影像感測裝置77。由於，該四分之一波片75 和该數位微型反射鏡器73的組合已被移除，所以該第一光 束ai便無法被有效地接收，但該第二光束a2則可利用上 述各實施狀娜來進行詩讀取，因而便喊為一種資 料光束，然而，在從光路徑p714行進至光路徑p713時， 我們係將斜波片74從原本的45度旋轉調整成Q度(即該 ί波片74上的快轴和入射光偏振方向之夾角），而在此一 ^十^下’《半波片74便無法發揮改變偏振態的功能，使 二第—光束a2便歧讀持s偏振態，並利用該偏振光 t光器(PBS)72的反射而行進至光路徑卿上，並進而 由5亥CM0S影像感測裝置77進行接收。 26 •1315065 _ 朴的但不會互相重疊H經由各實施射的相關光與 . 糾的運作，兩光束在聚焦時的偏振態係為㈣的，^ 是同為P偏振態或同為S偏振態，因此，可讓兩光束的取 焦光軸不重疊而其偏振態又能相同，如此便能降低擾動: 生的程度而有效地改善資料記錄時的正確性；另外，本^ 明係提供了五種主要的光學元件組合模組，對於目前全像 光學技術之存取系統裝置較為魔大而複雜的問題，提供了 • *型化而模組化的生產可能，因此，本發明係能同時兼顧 此兩點之優勢’對於全像光到支術未來於產業上或技術上 的發展均有报大的貢獻，所以，我們成功地改善了先前技 術:所提及之問題而達到了本案發展之目的。本發明得由 . …4此技☆之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附 申請專利範圍所欲保護者。 【圖式簡單說明】 —本案得藉由下列圖式及說明，俾得一更深入之了解： ，一圖’係為全像光學存取系統100之示意圖。 第一圖’係為在全像光學存取系統100中’信號光束12 =參考光束16進行記錄之示意圖。 第了圖⑷和(b) ’係為本案第一較佳實施例中的全像光學存 ^、、、先 77別進行資料記錄與資料讀取之示意圖。 S四®⑻和(b) ’係為本鮮二較佳實施例巾的全像光學存 ’ 取系、、先400刀別進行資料記錄與資料讀取之示意圖。 27 七 15065 係為第二較佳實施例的另一種記錄與讀取 ^圖(a)和(b) ’係為本案第三較佳實施例巾的全像光 系統5〇0分別進行㈣記錄與資料讀取之示意圖。 =圖(c)和(d) ’係為第三較佳實施例的另一種記錄與 之變化示意圖。

第四圖(c)和(d)， 之變化示意圖。 =二圖(a)和(b) ’係為本案第四較佳實施例中的全像光學存 …糸、、先6〇〇分別進行資料記錄與資料讀取之示意圖。 取/圖(a)和(b) ’係為本案第五較佳實施例中的全像光學存 二、、先700刀別進行資料記錄與資料讀取之示意圖。 【主要元件符號說明】 本案圖式中所包含之各元件列示如下： =像光學存取系統 100、300、4〇〇、500、600、700 ^號光束12 資料平面14 光轴15 參考光束16 儲存媒介18 透鏡模組 19、36、46、56、66、76 光偵測装置20 資料光束22 焦點 24、381、481、581、681、781 28 -1315065 光束A 第一光束al 第二光束a2 偏振光束分光器311、312、411、412、61、72 稜鏡32、42 LCOS 片 33、43、45 半波片 30、40、34、44、50、60、64、70、74 四分之一波片35、55、75 CMOS影像感測裝置37、47、57、67、77 全像光碟片38、48、58、68、78 反射面39 微陣列錐狀構造382、482、582、682、782 渥氏分光器51 内部全反射稜鏡52、62 數位微型反射鏡器53、54、63、73 雙偏振光束分光器71 光路徑 p311、p312、p313、p321、p322、p323、p324、p325、 ρ4Π、p412、p413、p421、p422、p423、p424、p425、p51 卜 p512、p513、p514、p521、p522、p523、p524、p6n、p612、 p613、p614、p615、p621、p711、p712、p713、p714、p721、 p722 29

Claims (1)

1. .1315065 十'申請專利範圍： L種全像光學存取系統，該系統包含有： —先源，可產生出一第一光束； :分光器，可將該第一光束分成為一第二光束和 —、’/亥第二光束和該第三光束具有不同的偏振態； 該第-ίΓ元件組合模組，於記錄時’可將該第二光束和 和今^束轉換成具有相同的一第一偏振態且該第二光束 時光相光軸為互相平行且^动重疊，^於讀取 孩光學7G件組合模組可輸出該第三光束； 2鏡模組，可於記錄時聚焦該第二光束與該第三光 、“，、點，且於讀取時聚焦該第三光束於該隹點. 介中:儲，介:於記錄時，可將該焦點形成:該儲存媒 以及且於項取時，可將該第三光束轉換成為一資料光束； :錐狀構造介面，用以反射該資料光束並由該第二光 丁進方㈣反方向輸人該光學元件組合模组。 範㈣1項所述之全像騎存取系統， Γ如與該錐狀構造介面储合為―全像光碟片 該錐範圍第1項所述之全像鱗存取线，其中 4 係、由複數個微陣聰狀構造組合而成。 兮第It㈣1撕，術咖，其中 ==為-P偏振態或者1偏振態，且該P偏 Γ如之間係具有9Q度的偏振角度差。 月專利關第1顧述之全像林存㈣統，其中 兮儲利範㈣1項所述之全像光學存取系統，其中 存媒介與該錐肤禮诰介而筏 30 -1315065 元件組合模組更包含# — f料平面，㈣該資料平 係具有一影像資訊，於記錄時，可使得該 含該影像資訊。 光束包 範圍第1項所述之全像光學存取系統，其中 資料^ 模組更包含有一光债測裝置，用以接收該 7.-^全像光學存取系統，該系統包含有： 一第一可^生出—第—光束，該第—光束可區分為 弟—先束和一弟三光束，且 有不同的偏振態； ^弟一先束具 μ半波片’於記料，該半波片可被鶴-第-角户 該第，和該第三光束，而於讀取‘ " 口 4動一第二角度值後僅可通過該第三 :分光器’於記錄時，可分離該第二㈣束， 而於讀取時，則僅輸出該第三光束； 束U弟二’ 兮第一件組合模組’於記錄時，可將該第二光束和 時，該光學元件組合模^==豐，且於讀取 束於絲與該第三光 一儲存媒介，於記錄時，、;:;=於該焦點，· 介中，且於讀取時，可將該第成於，館存媒 以及 九采轉換成為一資料光束; 31 ' 1315065 錐狀構造介面，用以反射該資料光束並由該第二光 束行進方向的反方向輸入該光學元件組合模組。 ^如申請專利範圍第7項所述之全像光學存取系統，其中 该儲存媒介與該錐狀構造介面係結合為—全像光碟片。 ^如申請專職圍第7項所狀全像光學存㈣統，㈠ ，錐狀構造介面係由複數個微陣列錐狀構造組合而成。 該項所&全像光學存取系統’其中 ?偏振態或者-⑽振態，且該Ρ偏 ^申^驗r間係具有9Q度的偏振角度差。 ㈣7韻収全像轉存《統，1中 面上係具有一影像資;=錄;而在該資料平 含該影像資訊。 、〜、w使彳于5亥第一光束包 12. 如申請專利範圍第7項 該光學元件組合模組更包含有王學統，其中 資料光束。 貝貝J扁置，用以接收該 13. 如申請專·圍第7項所述之全像光 该第-角度值，係以該第于存取糸統，其中 度，且該第二角度值，係以該第輛為軸心旋轉22.5 〇或45度。 來之光軸為軸心旋轉 H.-種=_存峨，妹統包⑷ 先源，可產生出—第一光束； 半波片’可選擇出該第— 一分光器，可將該第 ❸—第—偏振態； 偏振您的該第—光束分成為— 32 ' u 15065 第二光東和一第三光束； 和,Γ光學元件組合模組，於記錄時，可使得該第二光束 昉f第二光束成為光軸互相平行且不互相重疊，且於讀取 寸，该光學元件組合模組可輸出該第三光束； 束於:透鏡模組，可於記錄時聚焦該第二光束與該第三光 ;焦點’且於讀取時聚焦該第三光束於該焦點；

   介中一儲存媒介，於記錄時，可將該焦點形成於該儲存媒 ’且於讀取時，可將該第三光束轉換成為一資料光束； ^狀構造介面，用以反射該:#料光束並由該第二； 丁方向的反方向輸入該光學元件組合模組。 中ΐΐί專利範圍第14項所述之全像光學存取系統μ 16=存媒介與該錐狀構造介面係結合為-全像光碟片。 中青專利範圍第14項所述之全像光學存取系統，^ 由複數個微陣列錐狀構造組合而成: 中項㈣之全像移存取系統，^ 偏為—P雜態或者—s偏振態，且該 態之間係具有9。度的偏振角度差。 中該先人14項所述之全像光學存取系統，^ 平面〜模組更包含有—資料平面，而在該㈣ 干面上係具有1料訊，於記 Μ 包含該影像資訊。 了使付该第二光4 19·如申請專利範圍第14項所述之全像光學存 該先學元件組合模組更包含有—光_裝置，用以接收 1315065 §亥資料光束。 2〇-種全像光學存取系統，該系統包含有： 一光源，可產生一光束； -光學it餘合，可餘該絲域生— 束與一參考光束，其中該 ⑴ 軸係為互相平行且不f與簽考先束各別的光 光束具有相同的二—^並且該錢先束與該參考 -焦:透可同時聚焦該信號光束與該參考先束於 -儲存媒介’可記錄該焦點； 以呈ί:影合模組中至少包括-資料平_ 乩如申請專利範圍號光束包含有該影像資訊。 中該第-偏振態可為一 像光學存取系統，其 偏振態與該s職態之者—s偏振態，且該P 22· —種全像光風力 〜、有90度的偏振角度差。 -M H統，該錢包含有： 光源，可產生一光束，· 光學7G件組人招· 4 成為-信號光束輿_!夫老#，記錄時可接收該光束並轉換 並轉換成為該參考光^ 1 且於讀取時可接收該光束 各別的光轴係為互相平行2互光束與該參考光束 同的-第並且該信號光束 、兄無組’於記錄時可聚隹 34 ' 1315065 人一儲存媒介，於記錄時，可將該焦點形成於該儲存媒 ;、丨中，且於讀取時，可將該參考光束轉換成為一資料光束； 以及 -錐狀構造介面’用以反束並由該信號光 仃進方向的反方向輸入該光學元件組合模組。 中專利範圍第22項所述之全像光學存取系統，並 造介面储合為―全像光碟片。、 中該所叙全像光學存取系統，盆 面係由複數個微障列錐狀構造組合而成: 25. 如申凊專利範圍第22 向烕 :該第-偏振態可為—Ρ偏振態或;=叫 偏振態與該s偏振態之間係具有％ _且該ρ 26. 如申請專利_ 22項_ 角度差。 中該光學元件組合模組更包含有 ^予存取糸統，其 平面上係具有—影像資訊，於記錄日1，丄而在該資料 包含該影像資訊。 、…T可使得該信號光束 27·如申請專利範圍第22 中該光學科組合模組更包含=存取系統，其 該資料光束。 光偵測裝置，用以接收