專利名稱：全像光學(xué)儲存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全像光學(xué)儲存系統(tǒng)(Hologram Optical Storage System)，且特別是有關(guān)于全像光學(xué)儲存系統(tǒng)的光檢測裝置及其檢測方法。
背景技術(shù)：
請參照圖1，其所繪示為全像光學(xué)儲存系統(tǒng)示意圖。 一般來說，全像 光學(xué)儲存系統(tǒng)100是由信號光束(Signal Beam) 12、數(shù)據(jù)平面(Data Plane) 14、參考光束(Reference Beam) 16、儲存材料(Storage Medium) 18、數(shù)據(jù)光束(Data Beam) 22、以及光檢測裝置(Detecting Apparatus) 20戶萬組成。
利用一光源，例如激光光源，經(jīng)分光器(未繪示)分成二道光束。其 中一道光束照射于一數(shù)據(jù)平面14后即成為一信號光束12，也就是說信號 光束12中包有數(shù)據(jù)平面上14所呈現(xiàn)的影像信息。而另一道光束即為參考 光束16。當(dāng)信號光束12以及參考光束16同時(shí)聚焦于儲存材料18時(shí)，信 號光束12與參考光束16所產(chǎn)生的干涉條紋會形成于一焦點(diǎn)24上，而干 涉條紋可視為一光柵(Grating)則形成于儲存材料18的焦點(diǎn)24上。之后， 當(dāng)儲存材料18僅由參考光束16照射時(shí)，在原信號光束12的延伸方向(亦即，信號光束的出射角)會輸出一數(shù)據(jù)光束22。而在數(shù)據(jù)光束22前進(jìn)的方 向上放置光檢測裝置20，即可以獲得原數(shù)據(jù)平面14上的影像信息。
也就是說，利用全像光學(xué)儲存系統(tǒng)100，當(dāng)將數(shù)據(jù)寫入儲存材料18 時(shí)，先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為影像信息并顯示于數(shù)據(jù)平面14上，當(dāng)光束照射于數(shù) 據(jù)平面14后即成為一信號光束12。之后，同時(shí)將信號光束12以及參考光 束16照射所形成具有干涉條紋的焦點(diǎn)24記錄于儲存材料18中，即完成 數(shù)據(jù)的寫入。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，僅利用參考光束16聚焦于儲存材料18的焦 點(diǎn)24，即可在原信號光束12的延伸方向會產(chǎn)生數(shù)據(jù)光束22，并利用光檢 測裝置20即使得原數(shù)據(jù)平面14上的影像信息投影至光檢測裝置20上， 并利用此影像信息即可還原成原數(shù)據(jù)。
一般來說，數(shù)據(jù)平面14即所謂的空間光調(diào)變器(Spatial Light Modulator,簡稱SIM)，其可為數(shù)字微型反射鏡陣列(Digital Micro mirror Device,簡稱,)或液晶面板(Liquid Crystal Display,簡稱 LCD)。不論是數(shù)字微型反射鏡陣列或者是液晶面板皆是由多個顯示單元排 列成陣列(Array)的形式，并根據(jù)所有的顯示單元的亮暗影像組合之后， 呈現(xiàn)出該影像信息。再者，儲存材料18為光聚合物(Photopolymer)。而 光檢測裝置20為電荷耦合元件(Charge Coupled Device,簡稱CCD)或 者互補(bǔ)金氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 簡稱CM0S)。同理，不論是電荷耦合元件或者是互補(bǔ)金氧化物半導(dǎo)體皆是 由多個光感測單元排列成陣列的形式，用以接收數(shù)據(jù)平面14上顯示單元 所呈現(xiàn)出的該影像信息。
由于儲存材料18在數(shù)據(jù)寫入時(shí)會產(chǎn)生形變，另外，儲存材料18在環(huán) 境溫度改變時(shí)也會導(dǎo)致形變。而以上所述情況皆會造成儲存于儲存材料18 中的光柵改變其方向與大小。所以，在讀取儲存材料18上的數(shù)據(jù)時(shí)，會 產(chǎn)生實(shí)際的數(shù)據(jù)光束22與原信號光束12的延伸方向不同的情形發(fā)生，也 就是說，數(shù)據(jù)光束22與原信號光束12的延伸方向會有夾角產(chǎn)生。此時(shí)， 如果光檢測裝置20仍舊位于原信號光束12的延伸方向，會造成投影在光 檢測裝置20的影像信息與光感測單元發(fā)生影像信息不對齊(Misalignment) 的情形。也就是影像信息產(chǎn)生位移的情形發(fā)生，而嚴(yán)重時(shí)會造成數(shù)據(jù)錯誤 無法還原。
請參照圖2 (a)，其所繪示為原數(shù)據(jù)平面上的影像信息。假設(shè)數(shù)據(jù)平 面14解析度為2X2，其呈現(xiàn)的影像信息包含顯示單元14a、 14d呈現(xiàn)亮的 影像而顯示單元14b、 14c呈現(xiàn)暗的影像。再者，如圖2 (b)所示，假設(shè) 光檢測裝置20的解析度與數(shù)據(jù)平面14解析度相同皆為2X2，也就是說， 有四個光感測單元20a、 20b、 20c、 20d。
當(dāng)投影在光檢測裝置20的影像信息與光感測單元20a 20d對齊時(shí)， 也就是影像信息未產(chǎn)生位移的情況，單一的光感測單元即可接收到單一顯 示單元所產(chǎn)生的影像。也就是說，顯示單元14a、 14b、 14c、 14d所呈現(xiàn) 影像會被個別的被光感測單元20a、 20b、 20c、 20d所接收，而每一個光 感測單元20a、 20b、 20c、 20d皆可以根據(jù)所接收的光強(qiáng)度(Intensity) 個別地輸出相對應(yīng)的光感測信號，也就是說，光感測單元20a、 20d可輸 出代表亮的光感測信號，而光感測單元20b、 20c可輸出代表暗的光感測 信號。而后續(xù)的處理電路會根據(jù)這些光感測信號來辨識原影像信息并轉(zhuǎn)換 成為原數(shù)據(jù)。
反之，當(dāng)投影至光檢測裝置20的影像信息與光感測單元20a 20d發(fā) 生不對齊(Misalignment)的情形時(shí)，會使得單一的光感測單元無法接收 到單一顯示單元所產(chǎn)生的影像。例如圖2 (c)所示，投影的影像信息30 與顯示單元20a 20d發(fā)生不對齊的情形時(shí)，原顯示單元14a所呈現(xiàn)亮的 影像會被光感測單元20a、 20c接收，原顯示單元14b所呈現(xiàn)暗的影像會 被光感測單元20a、 20b、 20c、 20d接收，原顯示單元14c所呈現(xiàn)暗的影 像會被光感測單元20c接收，原顯示單元14d所呈現(xiàn)亮的影像會被光感測 單元20c、 20d接收。如此，會造成光檢測裝置20的光感測單元20a 20d 同時(shí)接收到由不同的顯示單元所產(chǎn)生的影像，而光感測單元所輸出的光感 測信號是根據(jù)本身所接收的光強(qiáng)度來決定。當(dāng)光檢測裝置20上所顯示的 影像信息與寫入時(shí)數(shù)據(jù)平面14上的影像信息不對齊的情形發(fā)生時(shí)，后續(xù) 的處理電路根據(jù)光感測信號來還原影像信息會很困難，也就是說，后續(xù)的 處理電路于辨識程序時(shí)會難以判斷光感測信號到底是代表亮的影像或者 暗的影像。因此，影像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)的過程會產(chǎn)生很多的錯誤，在最嚴(yán) .重時(shí)會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法還原。
為了要解決影像信息與光感測單元之間不對齊的情形， 一種過取樣
(Over Sampling)技術(shù)被提出來用以解決現(xiàn)有的問題。過取樣技術(shù)是提 供一解析度高于數(shù)據(jù)平面的光檢測裝置。如圖3所示，其為三倍過取樣
(3X0ver Sampling)技術(shù)所使用的光檢測裝置示意圖。此光檢測裝置40 是利用九(3X3)個光感測單元來處理一個顯示單元所產(chǎn)生的影像，亦即， 如圖2 (a)的2X2解析度的數(shù)據(jù)平面14就必須搭配圖3所示之6X6解析 度的光檢測裝置40。如此一來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪x擇光感測單元，即可以利用
九個光感測單元所輸出的光感測信號經(jīng)過加總單元42、 44、 46、 48的個 別加總，并利用個別加總單元42、 44、 46、 48輸出的加總信號來讓后續(xù) 的電路更容易區(qū)分出原顯示單元的影像到底為代表亮的影像或者暗的影 像。
顯而易見地，取樣的倍數(shù)越高，經(jīng)過適當(dāng)選取后的光感測單元的 光感測信號經(jīng)過加總后之辨識度會越高。也就是說，利用越多個光感測單 元來同時(shí)檢測數(shù)據(jù)平面上單一的顯示單元所發(fā)出的光強(qiáng)度可有效降低后 續(xù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的錯誤率。然而，較高倍數(shù)的過取樣(Over Sampling)技術(shù) 會造成后續(xù)電路處理時(shí)消耗大量的運(yùn)算能力(Computation Power)如此也 會造成整體效率(Performance)的降低。
因此，如何利用較低倍的過取樣技術(shù)達(dá)成較高的影像辨識率將是本發(fā) 明的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種全像光學(xué)儲存系統(tǒng)，其利用低倍過取樣 技術(shù)搭配可改變增益的增益控制單元來提高影像信息的辨識度以及降低 數(shù)據(jù)錯誤率。
因此，本發(fā)明提出一種全像光學(xué)系統(tǒng)，包括 一第一光束； 一第 二光束； 一數(shù)據(jù)平面，該數(shù)據(jù)平面具有n個顯示單元用以呈現(xiàn)一影像 信息，當(dāng)該第二光束照射該數(shù)據(jù)平面后該第二光束會形成包含該影像 信息的一信號光束，其中每一該顯示單元皆可呈現(xiàn)亮或暗的影像；一 儲存媒體，當(dāng)該儲存媒體用于記錄時(shí)，該第一光束與該信號光束可同
時(shí)聚焦于該儲存媒體的一焦點(diǎn)，且當(dāng)該儲存媒體用于讀取時(shí)，該第一
光束可聚焦于該儲存媒體的該焦點(diǎn)用以產(chǎn)生一數(shù)據(jù)光束； 一光檢測裝 置，該光檢測裝置具有m個光感測單元用以接收該數(shù)據(jù)光束中的該影 像信息且每一該光感測單元皆可產(chǎn)生相對應(yīng)的一光感測信號，其中 m / n為正整數(shù)或有理數(shù)；m個增益控制單元電性連接至該m個光感測 單元用以提供不同的增益值用以個別地放大每一該光感測單元輸出的該 光感測信號；以及，n個加總單元，每一該加總單元可由該m個放大后的 光感測信號中選擇部分經(jīng)過放大后的光感測信號進(jìn)行加總，使得每一該加 總單元皆可輸出一加總信號。
根據(jù)上述構(gòu)想，該第一光束與該第二光束是由一激光光源經(jīng)一分光器 所分成的二道光束。
根據(jù)上述構(gòu)想，該數(shù)據(jù)平面為一空間光調(diào)變器，且該空間光調(diào)變器為 一數(shù)字微型反射鏡陣列或一液晶面板。
根據(jù)上述構(gòu)想，該儲存材料為一光聚合物。
根據(jù)上述構(gòu)想，該光檢測裝置為一電荷耦合元件或者一互補(bǔ)金氧化物 半導(dǎo)體。
根據(jù)上述構(gòu)想，該n個加總信號是用以辨識相對應(yīng)的n個顯示單元所 呈現(xiàn)的影像。
為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明 的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，并非用來對本發(fā)明 加以限制。


圖1所繪示為全像光學(xué)儲存系統(tǒng)示意圖2 (a)所繪示為原數(shù)據(jù)平面上的影像信息；
圖2 (b)所繪示為光檢測裝置示意圖2 (c)所繪示為影像信息發(fā)生不對齊的情形時(shí)，光檢測裝置與影像 信息示意圖3所繪示為三倍過取樣(3X Over Sampling)技術(shù)所使用的光檢測 裝置示意圖4所繪示為本發(fā)明全像光學(xué)儲存系統(tǒng)示意圖所繪示為另一種開關(guān) 電路示意圖5 (a)所繪示為本發(fā)明數(shù)據(jù)平面所顯示之影像信息； 圖5 (b)所繪示為本發(fā)明光檢測裝置示意圖5 (c)所繪示為影像信息發(fā)生不對齊的情形時(shí)，光檢測裝置與影像 信息示意圖6所繪示為二倍過取樣技術(shù)所之下現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明利用不同的 增益來進(jìn)行影像信息的辨識率結(jié)果。
(主要元件符號說明) 12、 52信號光束 14、 54數(shù)據(jù)平面
14a 14d、 54a 54d顯示單元 16、 56參考光束 18、 58儲存材料
20、 40、 60光檢測裝置 22、 68數(shù)據(jù)光束 20a 20d、 60a 60p光感測單元
24焦點(diǎn) 30影像信息
42、 44、 46、 48、 64加總單元
62、 62a 62p增益控制単元
100、 500全像光學(xué)儲存系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式
請參照圖4，其所繪示為本發(fā)明全像光學(xué)儲存系統(tǒng)示意圖。本發(fā)明的 全像光學(xué)儲存系統(tǒng)500是由信號光束(Signal Beam)52、數(shù)據(jù)平面(Data Plane) 54、參考光束(Reference Beam) 56、儲存材料(Storage Medium) 58、 數(shù)據(jù)光束(Data Beam)68、光檢測裝置(Detecting Apparatus)60、增益 (Gain)控制單元62以及加總單元64所組成。
由于高倍過取樣技術(shù)可提供較佳的辨識度，但是會消耗系統(tǒng)運(yùn)算能力。 因此，本發(fā)明提出的光檢測裝置60為二倍過取樣(2X Over Sampling)技 術(shù)所使用的光檢測裝置，其利用四(2X2)個光感測單元來處理一個顯示單 元所產(chǎn)生的影像。再者，每一個光感測單元所輸出的光感測信號皆連接相 對應(yīng)的一增益控制單元62，而每一個增益控制單元62皆可以動態(tài)地改變 增益值。而加總單元64會將四個放大后的光感測信號加總后輸出一加總 信號用來讓后續(xù)電路做辨識的用途。
請參照圖5 (a)，其所繪示為數(shù)據(jù)平面54所顯示之影像信息，其中， 顯示單元54a、 54d呈現(xiàn)亮的影像而顯示單元54b、 54c呈現(xiàn)暗的影像。請 參照圖5 (b)，其所繪示為本發(fā)明光檢測裝置示意圖。本發(fā)明光檢測裝置
60中有16個光感測單元60a 60p，其中光感測單元60a 60d輸出的光 感測信號分別輸入增益控制單元62a 62d而四個放大后的光感測信號則 由加總單元64a進(jìn)行加總后輸出；光感測單元60e 60h輸出的光感測信 號分別輸入增益控制單元62e 62h而四個放大后的光感測信號則由加總 單元64b進(jìn)行加總后輸出；光感測單元60i 601輸出的光感測信號分別 輸入增益控制單元62i 621而四個放大后的光感測信號則由加總單元 64c進(jìn)行加總后輸出；光感測單元60m 60p輸出的光感測信號分別輸入增 益控制單元62m 62p而四個放大后的光感測信號則由加總單元64d進(jìn)行 加總后輸出。其中，增益控制單元62a 62p皆可提供不同的增益值。
當(dāng)投影在光檢測裝置60上的影像信息與光顯示單元60a 60p發(fā)生影 像信息不對齊(Misalignment)的情形時(shí)，本發(fā)明即可以利用增益控制單 元62a 62p所提供不同的增益值來使得加總單元64a 64d輸出的加總信 號較容易辨識。請參照圖5 (c)，其所繪示為光檢測裝置上所投影的影像 信息與顯示單元發(fā)生不對齊(Misalignment)的示意圖。
為了減少圖示的復(fù)雜度，圖5 (c)省略增益控制單元以及加總單元， 然其連接關(guān)系與圖5 (b)完全相同。由于增益控制單元62a 62p皆可提 供不同的增益值，當(dāng)如圖5 (c)的所示投影的影像信息70與顯示單元不 對齊時(shí)，為了提高后續(xù)電路對于顯示單元54a影像的辨識能力，增益控制 單元62c的增益可以設(shè)定大于增益控制單元62a與62b的增益，而增益控 制單元62d的增益最小，如此，加總單元64a所輸出的加總信號會使得后 續(xù)電路對于顯示單元54a影像的辨識能力大幅度地提升；同理，增益控制 單元62g的增益可以設(shè)定大于增益控制單元62e與62h的增益，而增益控
制單元62f的增益最小，如此，加總單元64b所輸出的加總信號會使得后 續(xù)電路對于顯示單元54b影像的辨識能力大幅度地提升；同理，增益控制 單元62k的增益可以設(shè)定大于增益控制單元62i與621的增益，而增益控 制單元62i的增益最小，如此，加總單元64c所輸出的加總信號會使得后 續(xù)電路對于顯示單元54c影像的辨識能力大幅度地提升；同理，增益控制 單元62o的增益可以設(shè)定大于增益控制單元62m與62p的增益，而增益控 制單元62n的增益最小，如此，加總單元64d所輸出的加總信號會使得后 續(xù)電路對于顯示單元54d影像的辨識能力大幅度地提升。
請參照圖6，其所繪示為二倍過取樣技術(shù)所之下現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明 利用不同的增益來進(jìn)行影像信息的辨識率結(jié)果。其中，橫軸為影像信息偏 移的情況，其最小單位為1/6光感測單元長度，而縱軸為數(shù)據(jù)錯誤率。 由本統(tǒng)計(jì)圖所示，影像信息位移最嚴(yán)重的程度為位移1/2光感測單元的 長度，當(dāng)影像信息位移超過1/2光感測單元長度時(shí)，實(shí)際上可以另行選 取適當(dāng)?shù)墓飧袦y單元組合使得其影像信息的位移未超過1/2光感測單元 長度。舉例來說，假設(shè)圖5 (c)所示的影像信息70向右位移2 / 3光感測 長度，實(shí)際上可以選取光感測單元60g、 60h、 60m、 60n來感測單一顯示 單元的影像，如此，可視為該影像信息像僅向左位移l/3光感測長度。
由圖6可知，現(xiàn)有未使用增益控制單元時(shí)，數(shù)據(jù)錯誤率會隨著影像信 息偏移嚴(yán)重成程度而上升(虛線)；反之，利用本發(fā)明可設(shè)定不同增益值 的增益控制單元其數(shù)據(jù)錯誤率會維持在固定誤差率之下(實(shí)線)。
再者，光檢測裝置上所顯示的影像信息與寫入時(shí)數(shù)據(jù)平面上的影像信 息發(fā)生不對齊(Misalignment)的情形并非僅是水平或者垂直的位移，影
像信息的不對齊有時(shí)可能是由于影像信息被旋轉(zhuǎn)所造成。此時(shí)，在二倍過 取樣技術(shù)之下，可以選擇大于四個光檢測信號來進(jìn)行放大并加總用以辨識 單一顯示單元的影像辨識。
由于現(xiàn)有高倍過取樣技術(shù)所使用的光檢測裝置是將光感測元件的信 號直接進(jìn)行加總，因此，數(shù)據(jù)錯誤率會隨著影像信息位移的嚴(yán)重程度而遞 增。再者，由于本發(fā)明可以適當(dāng)?shù)乩迷鲆婵刂茊卧獊磉M(jìn)行信號的增益調(diào) 整，因此，數(shù)據(jù)的錯誤率可以有效地維持在固定誤差率之下。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定 本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各 種更動與潤飾，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種全像光學(xué)儲存系統(tǒng)，其特征在于包括一第一光束；一第二光束；一數(shù)據(jù)平面，該數(shù)據(jù)平面具有n個顯示單元用以呈現(xiàn)一影像信息，當(dāng)該第二光束照射該數(shù)據(jù)平面后該第二光束會形成包含該影像信息的一信號光束，其中每一該顯示單元皆可呈現(xiàn)亮或暗的影像；一儲存媒體，當(dāng)該儲存媒體用于記錄時(shí)，該第一光束與該信號光束可同時(shí)聚焦于該儲存媒體的一焦點(diǎn)，且當(dāng)該儲存媒體用于讀取時(shí)，該第一光束可聚焦于該儲存媒體的該焦點(diǎn)用以產(chǎn)生一數(shù)據(jù)光束；一光檢測裝置，該光檢測裝置具有m個光感測單元用以接收該數(shù)據(jù)光束中的該影像信息且每一該光感測單元皆可產(chǎn)生相對應(yīng)的一光感測信號，其中m/n為正整數(shù)或有理數(shù)；m個增益控制單元電性連接至該m個光感測單元用以提供不同的增益值用以個別地放大每一該光感測單元輸出的該光感測信號；以及n個加總單元，每一該加總單元可由該m個放大后的光感測信號中選擇部分經(jīng)過放大后的光感測信號進(jìn)行加總，使得每一該加總單元皆可輸出一加總信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的全像光學(xué)系統(tǒng)，其中特征在于，所述m/n為4。
3、 如權(quán)利要求1所述的全像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述該第一光束與該第二光束是由一激光光源經(jīng)一分光器所分成的二道光束。
4、 如權(quán)利要求1所述的全像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述該數(shù)據(jù)平 面為一空間光調(diào)變器。
5、 如權(quán)利要求4所述的全像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述該空間光調(diào)變器為一數(shù)字微型反射鏡陣列或一液晶面板。
6、 如權(quán)利要求1所述的全像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述該儲存材 料為一光聚合物。
7、 如權(quán)利要求1所述的全像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述該光檢測 裝置為一電荷耦合元件或一互補(bǔ)金氧化物半導(dǎo)體。
8、 如權(quán)利要求1所述的全像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述該n個加 總信號是用以辨識相對應(yīng)的n個顯示單元所呈現(xiàn)的影像。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種全像光學(xué)儲存系統(tǒng)。本發(fā)明利用低倍過取樣技術(shù)搭配可改變增益的增益控制單元來將光感測單元所輸出的光感測信號進(jìn)行增益值不等的放大動作。再者，利用放大后的光檢測信號經(jīng)過加總后所產(chǎn)生的加總信號來進(jìn)行辨識，如此，可提高影像信息的辨識度以及降低數(shù)據(jù)錯誤率。
文檔編號G11B7/0065GK101192425SQ200610161109
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者張佳彥, 鄭新平 申請人:建興電子科技股份有限公司