專利名稱：全息照相存儲的數(shù)據(jù)頁的亮度分布校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在全息照相記錄介質(zhì)中記錄數(shù)據(jù)頁的方法，并且更具體地涉及用于補(bǔ)償全息照相記錄介質(zhì)的全息照相材料的感光度變化的方法。
背景技術(shù)：
在全息照相數(shù)據(jù)存儲中，通常將用戶數(shù)據(jù)調(diào)制在由具有0或1的二進(jìn)制狀態(tài)的像素構(gòu)成的兩維數(shù)據(jù)頁中。為了記錄數(shù)據(jù)，空間光調(diào)制器(SLM)將用戶數(shù)據(jù)圖案轉(zhuǎn)換為物體光束的亮度調(diào)制。該物體光束與參考光束疊加，其產(chǎn)生干涉圖案。將該圖案記錄在全息照相存儲介質(zhì)，例如全息照相盤或卡中。在讀取處理期間，參考光束(通常稱為探測光束)被干涉圖案衍射。這產(chǎn)生保持所存儲的信息的重新構(gòu)造的物體光束。通過將重新構(gòu)造的物體光束成像到光敏檢測器上來恢復(fù)數(shù)據(jù)頁。
在最適宜的情況下，重新構(gòu)造的數(shù)據(jù)頁具有均勻的亮度分布(intensityprofile)，所有區(qū)域展示相同的像素明暗對比。然而，由于幾個原因，通常不是這種情況。一個原因是不均勻的材料感光度，例如由于所使用的全息照相聚合體的化學(xué)屬性。已經(jīng)被其它全息攝影輻照的區(qū)域，例如在移位多重全息圖(shift multiplexing)的情況下，可以具有與還沒有輻照的區(qū)域不同的感光度。感光度的不同取決于材料的感光度曲線。由于這種影響，有可能發(fā)生部分的全息照相干涉圖案展示出比其它部分較高的明暗對比。這造成了所恢復(fù)的數(shù)據(jù)頁的不均衡的明暗對比。區(qū)域中的明暗對比應(yīng)該理解為該區(qū)域中處于狀態(tài)‘0’的數(shù)據(jù)像素的平均亮度和處于狀態(tài)‘1’的數(shù)據(jù)像素的平均亮度之間的差。高的明暗對比意味著該差是大的。
對于可靠的像素檢測，應(yīng)該確保所恢復(fù)的數(shù)據(jù)頁的低明暗對比部分足夠明亮能夠用于像素檢測，而高明暗對比部分不應(yīng)該超過檢測器的動態(tài)范圍。更進(jìn)一步，如果明亮部分展示出比檢測所需更亮的亮度，則浪費(fèi)了一部分可用的光束能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提出一種用于在全息照相記錄介質(zhì)上記錄數(shù)據(jù)頁的方法，其能夠補(bǔ)償全息照相記錄介質(zhì)的全息照相材料的感光度變化。
根據(jù)本發(fā)明，通過用于在全息照相記錄介質(zhì)上記錄數(shù)據(jù)頁的方法來實現(xiàn)該目的，具有步驟-使用空間光調(diào)制器調(diào)制光束，以產(chǎn)生具有要記錄的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)頁；以及-為了降低重新構(gòu)造的數(shù)據(jù)頁中的明暗對比變化，在記錄期間將補(bǔ)償分布施加到數(shù)據(jù)頁。
為了該目的，全息照相存儲系統(tǒng)，具有用于按照要記錄在全息照相記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)來調(diào)制光束的空間光調(diào)制器，具有用于為降低重新構(gòu)造的數(shù)據(jù)頁中的明暗對比變化而在記錄期間將補(bǔ)償分布施加到數(shù)據(jù)頁的明暗對比變化補(bǔ)償器。
本發(fā)明建議在記錄處理期間補(bǔ)償全息照相材料中的感光度變化。通過按照感光度變化來調(diào)制SLM數(shù)據(jù)頁像素的亮度，在讀取處理期間實現(xiàn)了整個數(shù)據(jù)頁上更均衡的明暗對比。
具有不同感光度的區(qū)域的相對位置取決于已經(jīng)寫入的全息攝影的年代順序和空間歷史。該歷史經(jīng)常稱為‘寫入時間表’或‘寫入策略’。因此，為每個新的全息攝影單獨地計算施加到數(shù)據(jù)頁的亮度分布。從輻照歷史和材料感光度曲線可以便利地計算必要的分布。該輻照歷史可以通過存儲在寫入會話期間所使用的位置來獲取，或者通過使用存儲在存儲介質(zhì)上或在另一位置處的、具有關(guān)于所使用的位置的信息的協(xié)議來獲取。全息照相材料的感光度曲線可以通過仿真、計算或測量來預(yù)先估計，或者通過寫入或讀取處理由驅(qū)動自身直接測量。然后，所計算的分布通過SLM施加到數(shù)據(jù)頁。為了該目的，SLM不僅要在狀態(tài)‘0’和‘1’之間切換，而且還要使能灰度值。通過以這種方式寫入全息攝影，大大抑制了所恢復(fù)的數(shù)據(jù)頁中的明暗對比變化。這產(chǎn)生了較低的位誤差率。替代地，組合使用使能灰度值的附加SLM與二進(jìn)制SLM以便生成數(shù)據(jù)頁。由于與數(shù)據(jù)頁的像素相比較，附加SLM的明暗對比通常更大規(guī)模地變化，所以附加SLM可以具有比二進(jìn)制SLM較少的像素。另外，附加SLM的像素可以適合由典型的輻照歷史引起的特定的反復(fù)出現(xiàn)的補(bǔ)償分布。例如，像素可以是并列的條形。
除了對由不均勻材料感光度引起的影響的補(bǔ)償之外，本發(fā)明還允許補(bǔ)償在恢復(fù)的數(shù)據(jù)頁中造成具有不同的像素明暗對比的區(qū)域的其它影響。這種影響的例子是不均衡光束亮度分布，例如高斯分布，或由光學(xué)結(jié)構(gòu)(optical setup)引起的影響，這是因為簡單的光學(xué)結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生不均勻的圖像。雖然對于單個驅(qū)動，這些影響對于每個全息攝影是靜態(tài)的，但是它們可以在不同的驅(qū)動之間變化。根據(jù)本發(fā)明的方法允許補(bǔ)償這種公差。但是在這種情況下，通過連續(xù)地寫入和讀取一個或多個測試全息攝影、或者通過使用全部的或一部分的光學(xué)結(jié)構(gòu)來在有或沒有介質(zhì)的檢測器上成像檢測數(shù)據(jù)頁，來便利地確定補(bǔ)償分布。還可以使用特殊的光學(xué)結(jié)構(gòu)。然后，調(diào)節(jié)補(bǔ)償分布使得實現(xiàn)均勻的明暗對比。所確定的補(bǔ)償分布是靜態(tài)的，并施加到所有其它的全息攝影。為了這個目的，也可以使用像特別適應(yīng)的過濾器的簡單的光學(xué)元件。當(dāng)然，確定靜態(tài)補(bǔ)償分布并計算動態(tài)補(bǔ)償分布同樣是可能的。然后，組合這些分布并在記錄期間應(yīng)用。


為了更好的理解，現(xiàn)在將在下面描述中參考附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這個示范性實施例，并且所指明的特性也可以便利地結(jié)合和/或修改，而不偏離本發(fā)明的范圍。在附圖中圖1a)、1b)示出了穿過具有不均勻感光度分布的全息照相記錄介質(zhì)的材料的垂直切面；圖2a)、2b)示出了在恢復(fù)的數(shù)據(jù)頁之內(nèi)產(chǎn)生的明暗對比分布；圖3a)、3b)示出了從圖1b)中的不均勻的情形產(chǎn)生的位誤差率；圖4示范性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法；以及圖5描述了根據(jù)本發(fā)明的全息照相存儲系統(tǒng)。
具體實施例方式
圖1示出了穿過全息照相記錄介質(zhì)1的材料的垂直切面。取決于輻照歷史，材料感光度在全息照相材料的體(volume)中變化。示出了兩種不同的情況，其中所記錄的全息攝影的歷史引起了全息照相材料內(nèi)部的不均勻感光度分布。在圖1a)中，通過記錄光束2將實際的全息攝影記錄在由陰影區(qū)域指示的前面記錄的全息攝影3所引起的兩個更感光的區(qū)域之間。箭頭4指示具有高感光度s＝1的區(qū)域，而箭頭5指示具有低感光度s＝0.5的區(qū)域。感光度值是僅用于示例目的的任意值。在圖1b)中，一系列的前面記錄的全息攝影3引起由箭頭6所指示的區(qū)域中的感光度的階(step)。感光度階是s＝1、s＝0.75、s＝0.5、s＝0.25，同樣是任意值。
使用光束傳播方法，仿真了上面感光度分布對數(shù)據(jù)頁的區(qū)域中的明暗對比的影響。在圖2a)和b)中分別圖解了圖1a)和b)的兩個例子的在所恢復(fù)的數(shù)據(jù)頁之內(nèi)產(chǎn)生的明暗對比分布。明顯地，部分的重新構(gòu)造的數(shù)據(jù)頁顯示較低的明暗對比。在圖2a)中，在由‘A’指出的區(qū)域中，明暗對比為s＝1；而在由‘B’指出的區(qū)域中，明暗對比為s＝0.5。在圖2b)中，在由‘C’指出的區(qū)域中，明暗對比為s＝1；而在由‘D’指出的區(qū)域中，明暗對比為s＝0.2。
在圖3a)中，示出了從圖1b)中的不均勻情況產(chǎn)生的位誤差。錯誤檢測的位以白色示出。圖3b)示出了均勻情況下的位誤差。
圖4示范性地圖解了根據(jù)本發(fā)明的方法。在將數(shù)據(jù)頁在全息照相記錄介質(zhì)上記錄為全息攝影之前，確定(20)補(bǔ)償分布。補(bǔ)償分布考慮了靜態(tài)和/或依賴位置的明暗對比變化。隨后，通過使用空間光調(diào)制器調(diào)制光束來生成(21)數(shù)據(jù)頁。然后將確定的補(bǔ)償分布施加(22)到數(shù)據(jù)頁。這是在數(shù)據(jù)頁生成期間由空間光調(diào)制器實現(xiàn)的，或者使用附加的空間光調(diào)制器或過濾器來實現(xiàn)。最后，將數(shù)據(jù)頁記錄(23)在全息照相記錄介質(zhì)上。
在全息照相數(shù)據(jù)存儲中，通過記錄由兩個相干激光束的重疊產(chǎn)生的干涉圖案來存儲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在圖5中，描述了根據(jù)本發(fā)明的示范性的全息照相存儲系統(tǒng)20。當(dāng)然，本發(fā)明可以同樣以其它類型的全息照相存儲系統(tǒng)來實現(xiàn)。相干光的源21，例如激光二極管，發(fā)射光束22，其被準(zhǔn)直透鏡23準(zhǔn)直。然后光束22被分為兩個分離的光束2、26。在例子中，使用分光器24實現(xiàn)光束22的分離。但是，使用其它光學(xué)部件用于此目的同樣是可能的?？臻g光調(diào)制器(SLM)25調(diào)制兩個光束中的一個，即所謂的“物體光束”或記錄光束2，以便印制(imprint)數(shù)據(jù)頁，即2維數(shù)據(jù)圖案。通過物鏡將記錄光束2和其它光束26(即所謂的“參考光束”26)兩者聚焦到全息照相記錄介質(zhì)1中，例如全息照相盤。在記錄光束2和參考光束26的交叉處，干涉圖案出現(xiàn)，其記錄在全息照相記錄介質(zhì)1的感光層中。在記錄期間，空間光調(diào)制器25還將補(bǔ)償分布施加到記錄光束2上。替代地，補(bǔ)償分布可以施加到參考光束26，或者分離地或在它們重疊之后施加到兩個光束2、26。
通過只使用參考光束26輻照記錄的全息攝影，而從全息照相記錄介質(zhì)1中重新得到存儲的數(shù)據(jù)。參考光束26由全息攝影結(jié)構(gòu)衍射，并產(chǎn)生原始記錄光束2的拷貝，即重新構(gòu)造的記錄光29。該重新構(gòu)造的記錄光束29通過物鏡27準(zhǔn)直，并通過另外的分光器28導(dǎo)向2維陣列檢測器30之上，例如CCD陣列。陣列檢測器30允許重新構(gòu)造記錄的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種用于在全息照相記錄介質(zhì)(1)上記錄數(shù)據(jù)頁的方法，具有步驟-使用空間光調(diào)制器(25)調(diào)制光束(2)，以便生成(11)具有要記錄的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)頁；以及-在記錄期間，將補(bǔ)償分布施加(12)到數(shù)據(jù)頁，用于降低在重新構(gòu)造的數(shù)據(jù)頁中的明暗對比變化，其中從記錄位置處的輻照歷史和全息照相記錄介質(zhì)(1)的材料的感光度曲線來確定補(bǔ)償分布。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過連續(xù)地寫入和讀取一個或多個測試全息攝影并調(diào)節(jié)補(bǔ)償分布來確定補(bǔ)償分布。
3.如權(quán)利要求1和2之一所述的方法，其中補(bǔ)償分布考慮了光束(2)分布和由光學(xué)結(jié)構(gòu)所引起的明暗對比的不均勻中的至少一個。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中補(bǔ)償分布通過所述空間光調(diào)制器(25)施加到數(shù)據(jù)頁。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中補(bǔ)償分布通過附加的空間光調(diào)制器施加到數(shù)據(jù)頁。
6.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中補(bǔ)償分布通過過濾器施加到數(shù)據(jù)頁。
7.如權(quán)利要求4至6之一所述的方法，其中通過調(diào)制數(shù)據(jù)頁的像素的亮度來施加補(bǔ)償分布。
8.一種全息照相存儲系統(tǒng)，具有用于按照要記錄在全息照相記錄介質(zhì)(1)上的數(shù)據(jù)來調(diào)制光束的空間光調(diào)制器，具有用于在記錄期間將補(bǔ)償分布施加到數(shù)據(jù)頁以降低重新構(gòu)造的數(shù)據(jù)頁中的明暗對比變化的明暗對比變化補(bǔ)償器，其中通過在記錄位置處的輻照歷史和全息照相記錄介質(zhì)(1)的材料的感光度曲線來確定補(bǔ)償分布。
9.如權(quán)利要求8所述的全息照相存儲系統(tǒng)，其中明暗對比變化補(bǔ)償器是所述空間光調(diào)制器、附加的空間光調(diào)制器、或過濾器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在全息照相記錄介質(zhì)中記錄數(shù)據(jù)頁的方法，并且更具體地涉及用于補(bǔ)償全息照相記錄介質(zhì)的全息照相材料的感光度變化的方法。根據(jù)本發(fā)明，用于在全息照相記錄介質(zhì)上記錄數(shù)據(jù)頁的方法具有步驟－使用空間光調(diào)制器調(diào)制光束，以生成(11)具有要記錄的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)頁；以及－在記錄期間，將補(bǔ)償分布施加(12)到數(shù)據(jù)頁，以降低重新構(gòu)造的數(shù)據(jù)頁中的明暗對比變化，其中從記錄位置處的輻照歷史和全息照相記錄介質(zhì)的材料的感光度曲線確定補(bǔ)償分布。
文檔編號G03H1/04GK101042891SQ20071000166
公開日2007年9月26日 申請日期2007年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者弗蘭克·普齊古達(dá), 奧利弗·馬爾基, 迪特馬·布雷爾 申請人:湯姆森特許公司