TWI382411B - 全像儲存媒體及其閱讀和／或記錄裝置 - Google Patents

Description

全像儲存媒體及其閱讀和/或記錄裝置

本發明係關於一種全像儲存媒體，尤指可以避免參考光束和重構物光束間干擾之全像儲存媒體。本發明又關於此種全像儲存媒體之閱讀裝置。

提高光學儲存媒體容量之一項構想是，使用全像資料儲存。在此情況下，全像儲存媒體的表面或全容量，用來儲存資訊，不像習知光學儲存媒體只是少數層而已。此外，資料不是以單一位元儲存，而是做為資料頁儲存。典型上，資料頁是由光/暗圖型的矩陣組成，把複數位元寫碼。此舉除增加儲存密度外，還可達成增加資料率。全像資料儲存之又一優點是，以同樣容量儲存複數資料之可能性，例如改變二光束間的角度，或使用移位多工制等。

在全像資料儲存中，數位資料是利用記錄二相干雷射光束重疊產生的干擾圖型加以儲存，其中一光束(所謂「物光束」)利用空間光調變器加以調變，並帶有資訊要以資料頁方式記錄。第二光束做為參考光束。干擾圖型導致儲存材料特殊性能之改變，視干擾圖型的局部密度而定。所記錄全像之閱讀，是以參考光束，使用記錄時同樣條件，照明全像進行。此造成所記錄物光束之重構。按照一全像儲存策略，重構物光束是在透射中閱讀(透射型全像儲存媒體)，為此策略，在全像儲存媒體的兩側，需要光學系統。不同策略是以反射閱讀重構物光束(反射型全像儲存媒體)。在此情況下只需單一光學系統。為此目的，全像儲存媒體的後側，塗佈鏡層。重構物光束即由此鏡層反射，可由記錄所用同側閱讀。

在二種策略中，參考光束和重構物光束會擾亂重構物光束之讀出。當干擾光束為球形波時，更是如此，分佈於大角度範圍。此外，在記錄之際，參考光束可照明與物光束干擾面積以外之儲存材料。此項效應用掉沒有實際記錄資料的儲存材料之一部份動能。

防止參考光束和重構物光束間干擾之一項已知解決方案是設計光圈，使參考光束達不到讀出透鏡。然而，此為設計的限制。另一解決方案揭示於例如EP 1 080 466 B1，應用其焦點濾光，以抑制參考光束。然而，欲使光學設置更形複雜。

本發明之目的，在於倡議一種全像儲存媒體，避免參考光束和重構物光束間之干擾。

按照本發明，此目的之達成是利用一種全像儲存媒體，在反射層頂面有全像儲存層，其中反射層具有非反射區和反射區，把重構物光束光程外的參考光束耦合。

參考光束在會擾亂重構光束和/或照明全像儲存材料之光程外耦合。此係以具有反射和非反射區(例如透射或吸收區)之儲存媒體實施。諸區之設計使得參考光束不是透射穿過全像儲存媒體，便是被吸收，而重構物光束則被反射。二種方案解決二項問題，引起全像資料儲存系統，以反射性讀出資料進行作業。首先，在物光束重構後，參考光束不與重構物光束重搭，即不會擾亂資料讀出。其次，於記錄之際，參考光束不再照明於全像儲存材料，而不會干擾物光束。所以，不會部份消耗全像儲存材料之動能範圍，而不儲存資料。

有益的是，全像儲存層和反射層間配置有隔離層。如此可簡化參考光束和重構物光束光程之分離，得以增加反射層上光束間之距離。

非反射層宜配置在全像儲存層在記錄全像圖區之旁。對反射型全像儲存媒體而言，若參考光束的光軸就全像儲存媒體的表面傾斜，則此項配置特別適當。在此情況下，重構物光束的光軸不是垂直於表面，便是也是傾斜。另外，非反射區配置在全像儲存媒體記錄全像圖區之下方。若參考光束的光軸垂直於全像儲存媒體表面，則此項配置特別適用。在此情況下，重構物光束的光軸就表面傾斜。對透射型全像儲存媒體而言，當重構物光束的光軸垂直於全像儲存媒體表面，透明區即配置在全像儲存層記錄全像圖區之下方。另外，當重構物光束就全像儲存媒體表面傾斜，則透明區配置在全像儲存層記錄區之旁。

按照本發明之一要旨，全像儲存媒體為碟形儲存媒體。碟形全像儲存媒體的優點是，可用於全像儲存裝置，亦能夠回放或記錄現時光學儲存媒體，諸如微型光碟(CD)、數位多樣化碟片(DVD)、藍光碟(BD)等。在此情況下，非反射區為同心環會螺旋。同樣包含複數個別非反射區，配置成同心環或螺旋。個別可例如為圓形或長方形區。

按照本發明另一要旨，全像儲存媒體為卡型儲存媒體。在此情況下，非反射區排列，或複數個別非反射區配置成列。

在本發明全像儲存媒體閱讀和/或記錄裝置中，光源所發生的參考光束配置成相對於重構物光束的光程傾斜，使得不是參考光束碰到反射層的非反射區，便是重構物光束碰到反射層的非反射區。在二情況下，光軸的相對傾斜，可使用特殊全像儲存媒體，把參考光束和重構物光束的光程分開。

為更佳明瞭本發明起見，茲參照附圖加以詳細說明。須知本發明不限於此具體例，而特定之特定可以權宜組合和/或修改，不違本發明之範圍。

在全像資料儲存器內，數位資料是藉記錄二相干雷射光束重疊產生的干擾圖型而加以儲存。第1圖表示全像儲存系統內所用全像拾波器1之設置例。相干光源，例如雷射二極體2，發出光束3，利用準直透鏡4加以準直。光束3再分成二分開光束7,8。在此例中，光束3是使用分光器5達成分離。然而，亦可使用其他光學組件於此目的。空間光調變器(SLM)6，把二光束之一，所謂「物光束」7，加以調變，印出二維度資料圖型。物光束7和另一光束，所謂參考光束8，二者均利用物鏡9聚焦在全像儲存媒體10上，例如全像碟片或卡。在物光束7和參考光束8交會處，出現干擾圖型，記錄在全像儲存媒體10的光敏層上。

所記錄全像圖僅用參考光束8照射，將所儲存資料從全像儲存媒體10檢復。參考光束8被全像結構繞射，產生原有物光束7之複本，即重構物光束11。此重構物光束11利用物鏡9加以準直，利用第二分光器12引導在二維度陣列檢測器13上，例如CCD陣列。陣列檢測器13得以把所記錄資料重構。

第2圖表示本發明碟形全像儲存媒體10。全像圖21以虛線圓圈表示。可使用適當多工制方法，諸如移位多工制或相關多工制，以重疊方式沿書寫方向22書寫，以便在全像儲存媒體10上得更高資料密度。全像儲存媒體10包含反射層26。此反射層26的主區，相當於全像圖記錄區，係以反射性塗佈。然而，位於全像圖21記錄區旁者，為透明、吸收性或結構性區20。圖中此等區20以同心黑圈表示。同樣可包含複數的個別小區，例如各全像圖21有一長方形或圓形區。此外，透明區21同樣可形成螺旋形，取代同心圓。透明區21的寬度主要由參考光束8的焦點直徑決定。在具有全像圖尺寸約200 μm的典型設置中，透明區21寬度為2 μm。

第3圖表示本發明全像儲存媒體10之斷面圖。另表示球形參考光束8在記錄和讀出時的傳播。光束8行進通過覆蓋層23、全像儲存材料層24，和隔離層25。選擇參考光束8的光軸，使光束8不會碰到反射層26，但透射貫穿透明區20和基體材料27。參考光束8的焦點位於反射層26。此舉得以保持透明區20很小。在參考光束8透射時，不能再度通過全像儲存材料層24。所以，可避免此層24之失控照明。若參考光束8反射回來，透過全像儲存材料層24不會干擾物光束7，則不會記錄到資料，而儲存材料即廢棄，不再使用。在本例中，提供透明區20避免參考光束8反射回來通過全像儲存材料層24。然而，同樣可使用結構性面積，把參考光束8引導入不同方面，或是使用吸收區，吸收參考光束8。透明區21最好利用蝕刻製成。以吸收區而言，宜使用印刷製程。

物光束7在記錄之際傳播通過全像儲存媒體10，如第4圖簡略表示。與參考光束8情況相反的是，物光束7利用反射層26反射。在第3和4圖的實施例中，物光束7的光軸垂直於全像儲存媒體10表面，而參考光束8的光軸則相對於表面傾斜。然而，物光束7同樣可用傾斜光軸，而參考光束8使用垂直光軸。在此情況下，透明區20配置在所記錄全像圖21下方。又一變通例是物光束7和參考光束8二者均使用傾斜光軸。

第5圖表示球形參考光束8和重構物光束11在讀出之際的傳播。與參考光束11相反的是，重構物光束8是利用反射層26加以反射。參考光束8經透射(或阻止)在重構物光束11的光程外耦合。因此，不會擾亂重構物光束11之讀出。

第6圖表示全像儲存媒體10之斷面圖，其中透明區20在基體材料27內以V形凹點28實施。凹點旁，在隔離層25和基體材料27之間，於反射層26無反射性塗膜。所以，參考光束8在此位置透射。V形凹點28的優點是容易製造，例如在平面基體27上施加反射性塗膜，隨即銑成V形凹溝或凹點。然後，加其餘諸層。另外，已有V形凹溝的基體27，可傾斜濺塗，使凹溝只有部份覆蓋反射層。

第7圖表示本發明長方形全像儲存媒體10之俯視圖。透明區實施為小長方形區20成排。各排透明區20同樣可組合為單一連續之透明區。以重搭虛線長方形表示之全像圖，按方向22沿透明長方形記錄。

1．．．全像拾波器

2．．．雷射二極體

3．．．光束

4．．．準直透鏡

5．．．分光器

6．．．空間光調變器

7．．．物光束

8．．．參考光束

9．．．物鏡

10．．．全像儲存媒體

11．．．重構物光束

12．．．第二分光器

13．．．陣列檢測器

20．．．透明區

21．．．全像圖

22．．．書寫方向

23．．．覆蓋層

24．．．全像儲存材料層

25．．．隔離層

26．．．反射層

27．．．基體材料

28．．．V形凹點

第1圖簡略表示全像儲存系統內所用全像拾波器；第2圖為本發明全像儲存媒體之俯視圖；第3圖為本發明全像儲存媒體之斷面圖；第4圖簡略表示在記錄之際，物光束傳播通過全像儲存媒體；第5圖表示在讀出之際，參考光束和重構物光束之傳播；第6圖表示本發明全像儲存媒體使用結構性區；第7圖為本發明全像儲存媒體俯視圖。

8．．．參考光束

20．．．透明區

22．．．書寫方向

23．．．覆蓋層

24．．．全像儲存材料層

25．．．隔離層

26．．．反射層

27．．．基體材料

Claims (11)

1. 一種全像儲存媒體(10)，在反射層(26)頂面有全像儲存層(24)，反射層(26)具有非反射區(20)以及反射區，在重構物光束(11)光程外耦合參考光束(8)，其特徵為，非反射區(20)是在反射層(26)平面，相對於全像圖(21)已記錄或待記錄的全像儲存層(24)區移動，使非反射區(20)不致於或僅僅部份位於全像圖(21)已記錄或待記錄的全像儲存層(24)區下方者。
2. 如申請專利範圍第1項之全像儲存媒體(10)，又有隔離層(25)，介於全像儲存層(24)和反射層(26)之間者。
3. 如申請專利範圍第1或2項之全像儲存媒體(10)，其中全像儲存媒體(10)係碟形儲存媒體者。
4. 如申請專利範圍第3項之全像儲存媒體(10)，其中非反射區(20)係同心環或螺旋，或複數個別非反射區(20)配置成同心環或螺旋者。
5. 如申請專利範圍第1或2項之全像儲存媒體(10)，其中全像儲存媒體(10)係卡型儲存媒體者。
6. 如申請專利範圍第5項之全像儲存媒體(10)，其中非反射區(20)係線型，或複數個別非反射區(20)配置成線型者。
7. 如申請專利範圍第1項之全像儲存媒體(10)，其中非反射區(20)係透明或吸收區(20)者。
8. 一種系統，包含如申請專利範圍第1至7項之一全像儲存媒體(10)，和全像儲存媒體(10)之閱讀和/或記錄裝置，具有光源(2)，供發生參考光束(8)，或參考光束(8)和物光束(7)，其特徵為，參考光束(8)配置成相對於物光束(7)或重構物光束(11)的光程呈傾斜，以致不是參考光束(8)投射在反射層(26)的非反射區(20)，便是物光束(7)或重構物光束(11)投射在反射層(26)之非反射區(20)上者。
9. 如申請專利範圍第8項之系統，其中參考光束(8)之焦點係位於反射層(26)者。
10. 一種全像儲存媒體(10)之記錄方法，該全像記錄媒體(10)在反射層(26)頂面具有全像儲存層(24)，反射層(26)具有非反射區(20)以及反射區，在物光束(7)光程外耦合參考光束(8)，非反射區(20)是在反射層(26)平面，相對於全像圖(21)待記錄的全像儲存層(24)區移動，使非反射區(20)不致於或僅僅部份位於全像圖(21)待記錄的全像儲存層(24)區下方，本方法具有如下步驟：-發生物光束(7)和參考光束(8)；-令參考光束(8)相對於物光束(7)的光程傾斜；和-以物光束(7)和參考光束(8)照明全像儲存媒體(10)，以致不是參考光束(8)，便是物光束(7)投射在全像儲存媒體(10)的反射層(26)之非反射區(20)上者。
11. 一種全像儲存媒體(10)之閱讀方法，該全像記錄媒體(10)在反射層(26)頂面具有全像儲存層(24)，反射層(26)具有非反射區(20)以及反射區，在重構物光束(11)光程外耦合參考光束(8)，非反射區(20)是在反射層(26)平面，相對於全像圖(21)已記錄或待記錄的全像儲存層(24)區移動，使非反射區(20)不致於或僅僅部份位於全像圖(21)已記錄的全像儲存層(24)區下方，本方法具有如下步驟：-發生參考光束(8)；-令參考光束(8)相對於重構物光束(11)的光程傾斜；和-以參考光束(8)照明全像儲存媒體(10)，以致不是參考光束(8)，便是重構物光束(11)投射在全像儲存媒體(10)的反射層(26)之非反射區(20)上者。