專利名稱：全息數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中控制跟蹤和聚焦伺服的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全息數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)；更具體地，涉及一種裝置和方法，當(dāng)全息介質(zhì)盤在重現(xiàn)過程中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用于控制激光束在該全息介質(zhì)盤上的跟蹤和聚焦。
背景技術(shù)：
眾所周知，對能存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的全息數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求量與日俱增。因而最近開發(fā)了各種類型的全息數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高密度光學(xué)存儲(chǔ)能力。
全息數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，如全息ROM系統(tǒng)，使得一束攜帶數(shù)字化數(shù)據(jù)(待存儲(chǔ))的已調(diào)制的信號(hào)光束與參考光束發(fā)生干涉，在交疊區(qū)域產(chǎn)生干涉圖樣，然后控制干涉圖樣以將其存儲(chǔ)在一種存儲(chǔ)介質(zhì)中，如圓盤狀全息介質(zhì)，該圓盤狀全息介質(zhì)由，例如，光折射晶體制成。該光折射晶體對干涉圖樣不同的振幅和相位會(huì)有不同的反應(yīng)。
在全息數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，通過改變參考光束的入射角度(角度多路技術(shù))，在同一空間位置可記錄下各種不同的全息圖，因而多個(gè)全息圖可儲(chǔ)存在該全息介質(zhì)中。當(dāng)全息介質(zhì)中儲(chǔ)存了全息圖以后，將該圓盤狀全息介質(zhì)插入，例如，一個(gè)全息ROM播放機(jī)當(dāng)中，用于重現(xiàn)記錄在全息介質(zhì)中的全息圖。
在重現(xiàn)過程中，只有與記錄過程中使用的參考光束相同的一束參考光照射到該全息介質(zhì)上。這時(shí)這束參考光被全息介質(zhì)中記錄的全息圖樣衍射，進(jìn)而重現(xiàn)記錄的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
圖1示出了一種在重現(xiàn)時(shí)的傳統(tǒng)的全息ROM系統(tǒng)(參見“用于高速復(fù)制的全息ROM系統(tǒng)”，ISOM/ODS 2002，PP144～146)。這種傳統(tǒng)的全息ROM系統(tǒng)包含光源1，光束縮減裝置2，平面鏡3a、3b，以及全息介質(zhì)4。
光源1發(fā)射出具有恒定波長，如532nm波長，的一束參考光束。然后該參考光束被提供給光束縮減裝置2，以將該參考光束的尺寸縮減到預(yù)定的大小?？s減后的參考光束被平面鏡3a向平面鏡3b反射。然后由平面鏡3b將參考光束向全息介質(zhì)4的位置反射。平面鏡3b可以，例如，旋轉(zhuǎn)，從而將參考光束反射向全息介質(zhì)的另一層。于是參考光束被全息介質(zhì)4中記錄的干涉圖樣衍射，從而產(chǎn)生再生的光束。
圖2展示了一種傳統(tǒng)的全息ROM播放機(jī)中的讀取器設(shè)備，用于重放圖1中全息介質(zhì)4的多個(gè)軌道上記錄的數(shù)據(jù)。該讀取器設(shè)備包含透鏡5、6、8，小孔7，以及探測器9。在參考光束如圖1和2所示的那樣入射到全息介質(zhì)4的情況下，再生光束由全息介質(zhì)4處射出。再生光束的尺寸為，例如100um，而代表全息介質(zhì)4上軌道之間的間隔的軌道間距為，例如，0.74um，再生光束之中包含了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從全息介質(zhì)4的幾百個(gè)軌道上讀出的。
然后，再生光束會(huì)入射到透鏡5上，透鏡5對該再生光束進(jìn)行準(zhǔn)直。準(zhǔn)直后的光束到達(dá)透鏡6，透鏡6該將準(zhǔn)直后的光束聚焦到小孔7上，因而產(chǎn)生一束聚焦的激光束。包含從幾百個(gè)軌道中讀取的大量數(shù)據(jù)的聚焦的激光束，通過小孔7被篩選，從而變換成只包含從一個(gè)目標(biāo)軌道上讀取的信息的篩選過的激光束。隨后，只包含從該目標(biāo)軌道上讀取的數(shù)據(jù)的篩選后的激光束到達(dá)透鏡8，透鏡8將篩選后的激光束聚焦在探測器9上。探測器9探測到從該目標(biāo)軌道上讀取的數(shù)據(jù)，以重放該目標(biāo)軌道上記錄的全息圖。
然而，在全息介質(zhì)4上形成的大量軌道是螺旋形的，并且在重現(xiàn)過程中全息介質(zhì)4旋轉(zhuǎn)時(shí)，全息介質(zhì)4可能會(huì)搖晃。因而，需要一種讀取器裝置來控制在全息介質(zhì)4中的目標(biāo)軌道上激光束的跟蹤和聚焦。但是，盡管用于CD或者DVD播放機(jī)的讀取器裝置已經(jīng)商業(yè)化了，這種用于在圓盤狀全息介質(zhì)中復(fù)制數(shù)據(jù)的讀取器裝置還不存在。
因而，需要一種在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中復(fù)制數(shù)據(jù)的讀取器裝置，以控制跟蹤或聚焦操作中的微小變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是為全息存儲(chǔ)系統(tǒng)提供一種用于控制一個(gè)跟蹤和聚焦伺服的讀取器裝置和方法，該讀取器裝置和方法能夠跟蹤一束激光并將其聚焦在全息介質(zhì)的目標(biāo)軌道上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種全息裝置，包括一個(gè)傳遞單元，用于接收包含從全息介質(zhì)上的多個(gè)軌道上讀取的數(shù)據(jù)的入射激光束，以產(chǎn)生聚焦的激光束；一個(gè)跟蹤伺服單元，用于接收穿過多個(gè)小孔的聚焦的激光束的第一部分，并同時(shí)通過反射組件將聚焦的激光束的第二部分反射回傳遞單元，其中跟蹤伺服單元會(huì)移動(dòng)傳遞單元或小孔來調(diào)整聚焦激光束第一部分的量，進(jìn)而從大量軌道中的目標(biāo)軌道中重獲數(shù)據(jù)，并且，該聚焦的激光束的第二部分反射至傳遞單元后，會(huì)被傳遞單元轉(zhuǎn)換成返回激光束(return laser beam)；以及一個(gè)聚焦伺服單元，用于對返回激光束聚焦，并檢測返回激光束的聚焦圖像，以對全息介質(zhì)的垂直方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種全息裝置，包括一個(gè)光束提供單元，用于提供入射激光束，其中包含從全息介質(zhì)的多個(gè)軌道上讀取的數(shù)據(jù)；一個(gè)聚焦透鏡，用于將入射激光束聚焦在小孔上，因而產(chǎn)生聚焦的激光束；一個(gè)小孔板，用于通過多個(gè)小孔接收聚焦的激光束的第一部分，同時(shí)將該聚焦的激光束的第二部分反射回該聚焦透鏡處；一個(gè)三等份探測器，用于探測聚焦的激光束的第一部分通過每個(gè)小孔的量；以及一個(gè)激勵(lì)裝置，用于移動(dòng)小孔板或聚焦透鏡來控制聚焦的激光束中通過小孔的第一部分的量，以重放全息介質(zhì)上的目標(biāo)軌道，其中被反射回聚焦透鏡處的該聚焦的激光束的第二部分被該聚焦透鏡轉(zhuǎn)換成返回激光束，并且聚焦伺服單元將返回激光束聚焦，然后檢測返回激光束的聚焦圖像，以對全息介質(zhì)在垂直方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種全息的方法，包括以下步驟(a)將一束參考光照射到有多個(gè)軌道的全息介質(zhì)上以形成一束入射激光束；(b)通過聚焦透鏡將入射激光束聚焦，以產(chǎn)生聚焦的激光束；(c)通過小孔板上的多個(gè)小孔接收聚焦的激光束的第一部分，同時(shí)用小孔板將聚焦的激光束的第二部分反射回聚焦透鏡；(d)探測聚焦的激光束中通過小孔的第一部分的量；以及(e)移動(dòng)小孔板或聚焦透鏡，以控制聚焦的激光束通過小孔的第一部分的量，以重放在全息介質(zhì)上的目標(biāo)軌道，其中，聚焦的激光束的第二部分反射回聚焦透鏡，并被聚焦透鏡轉(zhuǎn)換成返回激光束，并且，其中聚焦伺服單元將返回激光束聚焦，然后檢測返回激光束的聚焦圖像，以對全息介質(zhì)在垂直方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。


通過以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的介紹，本發(fā)明的上述以及其他目標(biāo)和特征就會(huì)清楚了，其中圖1示出了處于重現(xiàn)過程中的一種常規(guī)全息存儲(chǔ)系統(tǒng)；圖2展現(xiàn)了一種常規(guī)的讀取器裝置，用于在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中重現(xiàn)全息介質(zhì)軌道上記錄的數(shù)據(jù)；圖3展示了一種根據(jù)本發(fā)明的示例性的讀取器裝置，用于在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中控制跟蹤和聚焦伺服；圖4根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例示出了一種小孔板，可在圖3中的讀取器裝置中采用；圖5根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，展示了一種小孔板，可以替代圖4中的小孔板。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，圖3展示了一個(gè)讀取器裝置，用于在，例如，全息ROM播放機(jī)中控制跟蹤和聚焦伺服。該全息ROM播放機(jī)具有重放功能，如，讀取插入播放機(jī)的圓盤狀全息介質(zhì)上記錄的數(shù)據(jù)的功能。該讀取器裝置包含透鏡10、40、60；一個(gè)PBS(偏振光束分束器)20；一個(gè)象散透鏡25；一個(gè)QWP(四分之一波片)30；一個(gè)小孔板50；一個(gè)四等份探測器S2；一個(gè)三等份探測器S3，和一個(gè)激勵(lì)裝置S4。
通過角度多路技術(shù)或移動(dòng)多路技術(shù)，一旦將全息圖記錄在圓盤狀全息介質(zhì)S1上，然后通過向全息介質(zhì)S1照射一束參考光，就可重現(xiàn)記錄的全息圖。參考光束被全息介質(zhì)S1中記錄的干涉圖樣衍射，進(jìn)而產(chǎn)生一束再生的激光。因?yàn)橄鄳?yīng)于參考光束的再生激光束的尺寸可能是，例如100um，而軌道間距為，例如，0.74um，再生激光束包含了從全息介質(zhì)S1的大量軌道上讀取的大量數(shù)據(jù)。
該再生激光束只屬于一種線性偏振，如S-偏振，該再生激光束照射到透鏡10上。于是，透鏡10對該再生激光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束再到達(dá)PBS 20，PBS 20只能透射，例如水平方向偏振的激光束，即S-偏振光束，并反射，例如，垂直方向偏振的激光束，即P-偏振光束。由于到達(dá)PBS的準(zhǔn)直光束是S-偏振的，該準(zhǔn)直光束被透射通過。然后該透射的準(zhǔn)直光束到達(dá)QWP 30。一般來說，一個(gè)QWP具有能將圓偏振光轉(zhuǎn)換成線偏振光和進(jìn)行相反過程的獨(dú)特特性。更具體地說，一束S-偏振光(或P-偏振光)經(jīng)過QWP后被轉(zhuǎn)換成圓偏振光，然后再經(jīng)過一個(gè)QWP后，該圓偏振光又變成P-偏振光(S-偏振光)。
所以，QWP 30將輸入的S-偏振準(zhǔn)直光束轉(zhuǎn)換成圓偏振準(zhǔn)直光束，然后該圓偏振準(zhǔn)直光束再提供給透鏡40。透鏡40將該圓偏振準(zhǔn)直光束聚焦在小孔板50上，其中小孔板處于透鏡40的焦距處。即，透鏡40將圓偏振準(zhǔn)直光束轉(zhuǎn)換成聚焦激光束。具體地說，如圖4所示，準(zhǔn)直光束中包含從全息介質(zhì)S1的，例如，第n-1，第n，第n+1條軌道上讀取的數(shù)據(jù)，n是正整數(shù)，該準(zhǔn)直光束被聚焦在小孔板50上，從而在小孔板50上分別提供聚焦的第n-1個(gè)軌道S32，聚焦的第n個(gè)軌道S31，以及聚焦的第n+1個(gè)軌道S33。該第n個(gè)軌道是要讀取的目標(biāo)軌道，第n-1和n+1個(gè)軌道是離目標(biāo)軌道最近的兩個(gè)軌道。聚焦的第n個(gè)軌道S31，聚焦的第n-1個(gè)軌道S32，聚焦的第n+1個(gè)軌道S33分別是第n，第n-1和第n+1個(gè)軌道的像，即被聚焦在小孔板50上的像。
盡管數(shù)百個(gè)軌道都聚焦在小孔板50上，為了方便描述，圖4中只給出了聚焦的第n個(gè)軌道S31，聚焦的第n-1個(gè)軌道S32，以及聚焦的第n+1個(gè)軌道S33。
如圖4所示，小孔板50上有小孔SS31、SS32、SS33；以及反射部件SS40。小孔SS31、SS32、SS33和反射部件SS40最好都是矩形的形狀，每個(gè)這些矩形的寬度都是，例如，0.4um，比這些軌道的寬度稍寬。三個(gè)小孔SS31、SS32、SS33中心的位置最好在小孔板50上構(gòu)成一個(gè)等腰三角形，該等腰三角形的頂點(diǎn)是SS31的中心。反射部件SS40的中心最好在小孔板50上的小孔SS31的中心的上方，因而連接小孔SS32和SS33中心的第一條線與連解小孔SS31和反射部件SS40的中心的第二條線垂直。
這里，小孔SS31用于透射聚焦激光束的第一部分，其中包含要重放的從目標(biāo)軌道上讀取的數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)全息介質(zhì)S1轉(zhuǎn)動(dòng)以復(fù)制數(shù)據(jù)時(shí)，小孔SS32和SS33用于控制跟蹤伺服。在正常跟蹤目標(biāo)軌道的情況下，小孔SS31和反射部件SS40位于聚焦的第n個(gè)軌道S31上。
第一中心線CL1沿聚焦的第n個(gè)軌道S31的徑向?qū)⑵涠确郑?dāng)該中心線CL1與沿聚焦的軌道的徑向分別將小孔SS31和反射部件SS40二等分的第一平分線BL1和第四平分線BL4重合時(shí)，聚焦激光束的第一部分全部通過小孔SS31，該第一部分中包含了從第n個(gè)軌道上讀取的數(shù)據(jù)。即使CL1與第一平分線BL1和第四平分線BL4不完全重合，只要第一平分線BL1和第一中心線CL1之間的間隔與小孔SS31和聚焦的第n個(gè)軌道S31的寬度之差的一半相同，或比它更小，那么來自第n個(gè)軌道S31的聚焦激光束的第一部分就會(huì)完全通過小孔SS31。
小孔SS32和SS33分別和聚焦的第n-1個(gè)軌道S32及第n+1個(gè)軌道S33部分地重合。平分小孔SS32的第二平分線BL2位于第一中心線CL1和第二中心線CL2之間，第二中心線CL2沿聚焦的第n-1個(gè)軌道S32的徑向?qū)⑵涠确?，平分小孔SS33的第三平分線BL3位于第一中心線CL1和第三中心線CL3之間，第三中心線CL3沿聚焦的第n+1個(gè)軌道S33的徑向?qū)⑵涠确帧?br> 在聚焦的激光束通過第二個(gè)小孔SS32的第二部分的量與該聚焦的激光束通過第三個(gè)小孔SS33的第三部分的量相等的情況下，聚焦的第n-1個(gè)軌道S32和第二個(gè)小孔SS32的重疊區(qū)域與聚焦的第n+1個(gè)軌道S33和第三個(gè)小孔SS33的重疊區(qū)域相等。即，第二中心線CL2和第二平分線BL2之間的間隔等于第三中心線CL3和第三平線BL3之間的間隔。因而，包含了從第n個(gè)軌道讀取的數(shù)據(jù)的聚焦激光束的第一部分完全通過小孔SS31。
然而，由于全息介質(zhì)S1上多個(gè)軌道具有螺旋形狀，而且由于全息介質(zhì)S1也可能會(huì)搖晃，所以在重現(xiàn)的過程中隨著時(shí)間的推移，包含從第n個(gè)軌道讀取的數(shù)據(jù)的聚焦激光束的第一部分可能不會(huì)全部通過小孔SS31。
由于這些軌道的螺旋狀結(jié)構(gòu)，或全息介質(zhì)S1的搖晃，第一、第二和第三小孔SS31、SS32和SS33向聚焦的第n-1個(gè)軌道S32移動(dòng)，在這種情況下，聚焦的第n-1個(gè)軌道S32和第二個(gè)小孔SS32的重疊區(qū)域會(huì)變得比聚焦的第n+1個(gè)軌道S33和第三個(gè)小孔SS33的重疊區(qū)域大。因此，聚焦的激光束中通過第二個(gè)小孔SS32的第二部分的量比該聚焦的激光束中通過第三個(gè)小孔SS33的第三部分的量要多。
另一方面，如果由于這些軌道的螺旋狀結(jié)構(gòu)，或全息介質(zhì)S1的搖晃，第一、第二和第三小孔SS31、SS32和SS33向聚焦的第n+1個(gè)軌道S33移動(dòng)，于是聚焦的第n-1個(gè)軌道S32和第二個(gè)小孔SS32的重疊區(qū)域會(huì)變得比聚焦的第n+1個(gè)軌道S33和第三個(gè)小孔SS33的重疊區(qū)域小。因此，聚焦的激光束中通過第二個(gè)小孔SS32的第二部分的量比聚焦的激光束中通過第三個(gè)小孔SS33的第三部分的量要少。
聚焦的激光束通過第一、第二和第三小孔SS31、SS32、SS33后的一部分會(huì)照射到透鏡60上。透鏡60將這一部分聚焦的激光束聚焦在三等份探測器S3上。在聚焦的激光束通過第二小孔SS32的第二部分的量不同于該聚焦的激光束通過第三小孔SS33的第三部分的量的情況下，三等份探測器S3就會(huì)向激勵(lì)裝置S4發(fā)出通知信號(hào)，該信號(hào)指出第二部分和第三部分的量哪一個(gè)更大。然后，聚焦激勵(lì)裝置S4會(huì)在與全息介質(zhì)S1平行的方向控制透鏡40或小孔板50的位置，以調(diào)整該聚焦的激光束通過第二小孔SS32的第二部分的量與該聚焦的激光束通過第三小孔SS33的第三部分的量相同。這樣，聚焦的激光束的第一部分就會(huì)完全通過第一個(gè)小孔SS31，其中包含了從第n個(gè)軌道中讀取的數(shù)據(jù)，因而就完成了跟蹤伺服的程序。上面所介紹的跟蹤伺服程序是在微觀領(lǐng)域執(zhí)行的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的宏觀跟蹤伺服程序，是通過移動(dòng)整個(gè)讀取器裝置來執(zhí)行的。
同時(shí)，透鏡40將圓偏振準(zhǔn)直光束聚焦以將該圓偏振聚焦的激光束照射到小孔板50上，反射部件SS40又將圓偏振聚焦激光束反射回透鏡40。然后，透鏡40將反射的圓偏振聚焦激光束轉(zhuǎn)換成反射的圓偏振準(zhǔn)直激光束，再提供給QWP 30。
此后，QWP 30將該圓偏振準(zhǔn)直光束轉(zhuǎn)換成P-偏振準(zhǔn)直光束，然后將該P(yáng)-偏振準(zhǔn)直光束照射到PBS 20上。由于該P(yáng)-偏振準(zhǔn)直光束被PBS 20反射，象散透鏡25接收PBS 20反射來的該P(yáng)-偏振準(zhǔn)直光束。此時(shí)，這種具有常規(guī)結(jié)構(gòu)的包含一個(gè)聚焦透鏡和一個(gè)圓柱透鏡的象散透鏡25，將P-偏振準(zhǔn)直光束照射到四等份探測器S2上，以對全息介質(zhì)S1在垂直方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，即，執(zhí)行聚焦伺服程序。最好通過在全息介質(zhì)S1的法線方向移動(dòng)透鏡40或小孔板50來執(zhí)行該聚焦程序。利用象散透鏡25和四等份探測器S2的聚焦伺服程序?qū)Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的。
圖5展示了一種小孔板50’，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，它可以用于替代圖3讀取器裝置中的小孔板50。
在第二優(yōu)選實(shí)施例中，除了小孔板50’，讀取器裝置的其他部件的功能與第一種優(yōu)選實(shí)施例中的部件基本相同，因而簡化了對其詳細(xì)的介紹。
為了描述方便，盡管數(shù)百軌道都由透鏡40聚焦在小孔板50’上，圖5中只示出了一個(gè)聚焦的目標(biāo)軌道S11，它是目標(biāo)軌道經(jīng)圖3中透鏡40聚焦在小孔板50’上的像。
如圖5所示，小孔板50’上有小孔SS11、SS12、SS13；以及反射部件SS20。小孔SS11、SS12、SS13；以及反射部件SS20最好是矩形，其寬度是，例如，0.4um，稍大于那些軌道的寬度。小孔SS11、SS12、SS13的中心位置在小孔板50’上形成第一直線，小孔SS11的中心是該第一直線的二等分點(diǎn)。在小孔板50’上連結(jié)反射部件SS20和小孔SS11的中心的第二直線與第一直線的夾角是θ度。而且小孔SS11、SS12、SS13；以及反射部件SS20之間互不重疊。
此處，小孔SS11用于透過聚焦的激光束的第一部分，其中包含了要重現(xiàn)的目標(biāo)軌道上的數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)全息介質(zhì)S1轉(zhuǎn)動(dòng)以重現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)，小孔SS12和SS13用于控制跟蹤伺服。在目標(biāo)軌道正常重放的情況下，小孔SS11和反射部件SS20全都與聚焦的目標(biāo)軌道S11完全重疊，而小孔SS12和SS13與其部分重疊。只有當(dāng)小孔SS12、SS13與聚焦的目標(biāo)軌道S11部分重疊，而目標(biāo)軌道上的數(shù)據(jù)能正常提取的時(shí)候，θ角度才能變化。
CL11是沿聚焦的軌道的徑向?qū)⒃摼劢沟哪繕?biāo)軌道S11二等分的中心線，BL11和BL20是沿聚焦的軌道的徑向?qū)⑿】譙S11和反射部件SS20二等分的平分線，當(dāng)CL11和BL11、BL20重合時(shí)，聚焦光束的第一部分完全通過小孔SS11，其中包含了從目標(biāo)軌道上讀取的數(shù)據(jù)。而且，在中心線CL11和平分線BL11、BL20不完全重合的情況下，只要平分線BL11和中心線CL11之間的間隔小于等于小孔SS11和聚焦的目標(biāo)軌道S11的寬度之差的一半，那么聚焦激光束的第一部分就會(huì)完全通過小孔SS11。
同時(shí)，小孔SS12和SS13和聚焦的目標(biāo)軌道S11部分重合。平分線BL12在聚焦的軌道的徑向上將小孔SS12二等分，在該平分線BL12和中心線CL11的間隔與將小孔SS13二等分的平分線BL13和沿聚焦的軌道的徑向中心線CL11之間的間隔相等的情況下，聚焦激光束的第一部分就會(huì)完全通過小孔SS11，其中包含了從目標(biāo)軌道上讀取的數(shù)據(jù)。由于聚焦的目標(biāo)軌道S11和小孔SS12的重疊區(qū)域與聚焦的軌道S11和小孔SS13的重疊區(qū)域相等，則聚焦的激光束中通過小孔SS12的第二部分的量與通過小孔SS13的第三部分的量相等。
然而，如上所述，在全息介質(zhì)S1上形成了多個(gè)螺旋狀的軌道，而且該全息介質(zhì)S1也可能會(huì)搖晃，所以在重現(xiàn)的過程中隨著時(shí)間的推移，包含從目標(biāo)軌道讀取的數(shù)據(jù)的第一部分聚焦的激光束可能不會(huì)全部通過小孔SS11。例如，如果由于軌道的螺旋結(jié)構(gòu)，或全息介質(zhì)S1的搖晃，聚焦的目標(biāo)軌道S11向小孔SS13移動(dòng)，于是聚焦的目標(biāo)軌道S11和小孔SS13的重疊區(qū)域會(huì)變得比聚焦的目標(biāo)軌道S11和小孔SS12的重疊區(qū)域大。因此，聚焦的激光束中通過小孔SS12的第二部分的量比該聚焦的激光束中通過小孔SS13的第三部分的量要少。否則，如果由于軌道的螺旋結(jié)構(gòu)，或全息介質(zhì)S1的搖晃，聚焦的目標(biāo)軌道S11向小孔SS12移動(dòng)，于是聚焦的目標(biāo)軌道S11和小孔SS12的重疊區(qū)域會(huì)變得比聚焦目標(biāo)的軌道S11和小孔SS13的重疊區(qū)域大。因此，聚焦的激光束中通過小孔SS12的第二部分的量比該聚焦的激光束中通過小孔SS13的第三部分的量要多。
聚焦的激光束通過小孔SS11、SS12、SS13后的一部分會(huì)照射到透鏡60上。透鏡60將這部分聚焦的激光束聚焦在三等份探測器S3上。在聚焦的激光束通過小孔SS12的第二部分的量與該聚焦的激光束通過小孔SS13的第三部分的量不同的情況下，三等份探測器就會(huì)向激勵(lì)裝置S4發(fā)出通知信號(hào)，指出第二部分和第三的量哪個(gè)更大，從而，如上面所提到過的那樣，執(zhí)行跟蹤伺服程序。
另一方面，正如上文提到過的，小孔板50’上的反射部件SS20，能夠幫助執(zhí)行聚焦伺服程序。
根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，只有一個(gè)軌道用于跟蹤伺服，該讀取器裝置可用第一個(gè)或最后一個(gè)軌道，這兩個(gè)軌道沒有兩個(gè)最鄰近的軌道。此外，由于數(shù)據(jù)不是均一地儲(chǔ)存在全息介質(zhì)S1的多個(gè)軌道中，本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例只用到了一個(gè)軌道，而不是三個(gè)，可以更精確地執(zhí)行跟蹤伺服過程。
這樣，當(dāng)全息ROM播放機(jī)重放全息數(shù)據(jù)的時(shí)候，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的讀取器裝置和方法可以執(zhí)行跟蹤伺服和聚焦伺服功能。而且，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的讀取器裝置和方法可以應(yīng)用于任何在全息介質(zhì)上寫入或讀取全息數(shù)據(jù)的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)。
我們通過優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明做了展示和描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員就會(huì)理解，在不脫離下述權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種的變動(dòng)和修改。
權(quán)利要求
1.一種全息裝置，包括一個(gè)傳遞單元，用于接收入射激光束，以產(chǎn)生聚焦的激光束，該入射激光束包含了從全息介質(zhì)的大量軌道中讀取的數(shù)據(jù)；一個(gè)跟蹤伺服單元，通過多個(gè)小孔來接收聚焦的激光束的第一部分，并同時(shí)通過反射部件將聚焦的激光束的第二部分反射回傳遞單元，其中跟蹤伺服單元移動(dòng)傳遞單元或小孔來調(diào)整聚焦的激光束的第一部分的量，進(jìn)而重獲在多個(gè)軌道中的目標(biāo)軌道上的數(shù)據(jù)，并且該聚焦的激光束中被反射回傳遞單元的第二部分，被傳遞單元轉(zhuǎn)換成返回激光束；以及一個(gè)聚焦伺服單元，用于將返回激光束聚焦，然后檢測其聚焦圖像，以對全息介質(zhì)圓盤的垂直方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中跟蹤伺服單元包括一個(gè)小孔板，具有多個(gè)小孔和一個(gè)反射部件；一個(gè)三等份探測器，用于探測聚焦的激光束中通過小孔的第一部分的量；一個(gè)激勵(lì)裝置，用于移動(dòng)小孔板或傳遞單元來控制聚焦的激光束中第一部分通過每個(gè)小孔的量。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中第一個(gè)小孔用于接收包含目標(biāo)軌道的數(shù)據(jù)的聚焦的激光束的第一部分，以從目標(biāo)軌道中重獲數(shù)據(jù)，第二和第三個(gè)小孔用于接收聚焦激光束的一個(gè)部分，其中分別包含了與目標(biāo)軌道最臨近的兩個(gè)軌道的數(shù)據(jù)，其中三等份探測器會(huì)比較聚焦的激光束中通過第二個(gè)小孔的第二部分和通過第三個(gè)小孔的第三部分的量。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中激勵(lì)裝置移動(dòng)小孔板或傳遞單元，以調(diào)節(jié)該聚焦的激光束中通過第二個(gè)小孔的第二部分的量與該聚焦的激光束中通過第三個(gè)小孔的第三部分的量相等。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，在目標(biāo)軌道被重放的情況下，多個(gè)小孔中第一個(gè)小孔全部接收包含目標(biāo)軌道數(shù)據(jù)的聚焦的激光束的目標(biāo)區(qū)域，以重放目標(biāo)軌道數(shù)據(jù)，第二和第三個(gè)小孔部分地接收聚焦的激光束的目標(biāo)區(qū)域，第二和第三個(gè)小孔位于目標(biāo)區(qū)域的兩側(cè)，其中三等份探測器比較聚焦的激光束中通過第二個(gè)小孔的第二部分的量和通過第三個(gè)小孔的第三部分的量。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中傳遞單元包括一個(gè)偏振光束分束器，用于透過入射激光束；一個(gè)四分之一波片，用于將入射激光束轉(zhuǎn)換成第一束準(zhǔn)直激光束；和一個(gè)聚焦透鏡，用于將第一準(zhǔn)直激光束聚焦在小孔上，從而產(chǎn)生聚焦的激光束，其中反射部件將聚焦的激光束的第二部分反射回聚焦透鏡，該聚焦透鏡將聚焦的激光束的第二部分轉(zhuǎn)換成第二準(zhǔn)直激光束，并且其中，四分之一波片將第二準(zhǔn)直激光束轉(zhuǎn)換成返回激光束，該返回激光束被偏振光束分束器反射到聚焦伺服單元。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中小孔都位于聚焦透鏡的焦距處。
8.一個(gè)全息儀器，包括一個(gè)光束提供單元，用于提供入射激光束，其中包含了從全息介質(zhì)的多個(gè)軌道上讀取的數(shù)據(jù)；一個(gè)聚焦透鏡，用于將入射激光束聚焦在小孔上，從而產(chǎn)生聚焦的激光束；一個(gè)小孔板，通過小孔接收聚焦的激光束的第一部分，同時(shí)將聚焦的激光束的第二部分反射回聚焦透鏡；一個(gè)三等份探測器，用于探測聚焦的激光束中通過各個(gè)小孔的第一部分的量；以及一個(gè)激勵(lì)裝置，用于移動(dòng)小孔板或聚焦透鏡，來控制聚焦的激光束中通過小孔的第一部分的量，以重放全息介質(zhì)圓盤上的目標(biāo)軌道，其中，聚焦的激光束中被反射回聚焦透鏡的第二部分又被聚焦透鏡轉(zhuǎn)換成返回激光束，并且其中，聚焦伺服單元將返回激光束聚焦，并檢測返回激光束的聚焦圖像，以對全息介質(zhì)在垂直方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
9.一種全息方法，包括以下步驟(a)將一束參考光照射到含有多個(gè)軌道的全息介質(zhì)上，以產(chǎn)生入射激光束；(b)用聚焦透鏡將入射激光束聚焦，從而產(chǎn)生聚焦的激光束；(c)通過小孔板上的小孔接收聚焦的激光束的第一部分，同時(shí)通過小孔板將聚焦的激光束的第二部分反射回聚焦透鏡；(d)探測聚焦的激光束中通過小孔的第一部分的量；以及(e)移動(dòng)小孔板或聚焦透鏡，來控制聚焦的激光束中通過小孔的第一部分的量，以重放全息介質(zhì)上的目標(biāo)軌道，其中，聚焦的激光束中反射回聚焦透鏡的第二部分又被聚焦透鏡轉(zhuǎn)換成返回激光束，并且其中，聚焦伺服單元將返回激光束聚焦，并檢測返回激光束的聚焦圖像，以對全息介質(zhì)在垂直方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
全文摘要
一個(gè)全息存儲(chǔ)系統(tǒng)包括一個(gè)光束提供單元，用于提供入射激光束，其中包含了從全息介質(zhì)上的多個(gè)軌道上讀取的數(shù)據(jù)；一個(gè)傳遞單元，用于接收入射光束，并產(chǎn)生聚焦的光束；一個(gè)跟蹤伺服單元，通過多個(gè)小孔接收聚焦的激光束的第一部分，并同時(shí)通過反射部件將聚焦的激光束的第二部分反射回傳遞單元處，其中跟蹤伺服單元移動(dòng)傳遞單元或小孔，來調(diào)整聚焦的激光束的第一部分的量，從而重放目標(biāo)軌道上的數(shù)據(jù)，并且其中聚焦的激光束中被反射回傳遞單元的第二部分又被傳遞單元轉(zhuǎn)換成返回光束；以及一個(gè)聚焦伺服單元，用于對全息介質(zhì)的垂直方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G03H1/26GK1609959SQ20041003974
公開日2005年4月27日 申請日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者金近律 申請人:株式會(huì)社大宇電子