CN100590717C - 全像光学储存*** - Google Patents

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Abstract

本发明一种全像光学储存***，使得多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字(codeword))，将被分别储存于储存媒体中不同的页面(page)上，如此将可提升错误纠正码(Error-CorrectionCoding，ECC)对于缺陷(defect)的抵抗能力，进而改善***的位元误差率(Bit Error Rate，BER)。

Description

全像光学储存***
技术领域
本发明涉及一全像光学储存统，尤指应用于一具有可将属于同一个编码字的群组数据，分别被储存于一储存媒体中不同的页面上的全像光学储存统。
背景技术
请参照图1，其所绘示为一全像光学储存***(Hologram OpticalStorage System)示意图。一般来说，全像光学储存***100是由信号光束(Signal Beam)12、数据平面(Data Plane)14、参考光束(Reference Beam)16、储存媒体(Storage Medium)18、数据光束(DataBeam)20、以及光检测装置(Detecting Apparatus)22所组成。
如图1所示，利用一光源，例如激光光源，经分光器(未绘示)分成二道光束。其中一道光束照射于该数据平面14后即成为该信号光束12，也就是说信号光束12中包含有数据平面14上所呈现的影像资讯。而另一道光束即为参考光束16。当信号光束12以及参考光束16同时聚焦于储存媒体18时，该信号光束12中所包含的数据平面14上所呈现的影像资讯即被储存于该储存媒体18上。也就是说，信号光束12以及参考光束16的焦点可视为一页(page)，该页即用来储存该数据平面14所呈现的一第一影像信息；同理，当数据平面另外呈现一第二影像信息时，包含第二影像信息的信号光束12以及参考光束16可聚焦在储存媒体18的另一个焦点(页)上。
之后，当储存媒体18仅由参考光束16照射时，在原信号光束12的延伸方向(亦即，信号光束的出射角)会输出该数据光束20。而在数据光束20前进的方向上放置光检测装置22，即可以获得原数据平面14上的影像资讯。
也就是说，当一编码字(codeword)欲利用全像光学储存***100，而被储存于储存媒体18时，首先，该编码字会被错误纠正码(Error-Correction Coding，以下简称ECC)分割成多数个群组数据(data bits group)。如图1所示，假设该编码字被ECC分割成三个群组数据D1，D2，D3，并将该群组数据D1，D2，D3以影像资讯形式依序显示于该数据平面14上；当光束照射于数据平面14上的影像资讯后，该光束即成为一信号光束12；之后，同时将信号光束12以及参考光束16聚焦于储存媒体18上的某一页面(page)上时，即完成将该编码字写入储存媒体18的动作。当读取数据时，则仅利用参考光束16照射于储存媒体18的该页面上，即可在原信号光束12的延伸方向产生数据光束20；并利用光检测装置22接收该数据光束20；最后，利用ECC将此群组数据D1，D2，D3还原成该编码字。
一般来说，数据平面14即所谓的空间光调变器(Spatial LightModulator，简称SLM)，其可为数字微型反射镜阵列(DigitalMicro-mirror Device，简称DMD)或液晶面板(Liquid CrystalDisplay，简称LCD)。不论是数字微型反射镜阵列或者是液晶面板皆是由多个显示单元排列成阵列(Array)的形式，并根据所有的显示单元的亮暗影像组合之后，呈现出该影像资讯。再者，储存媒体18是为光聚合物(Photopolymer)。而光检测装置22是为电荷耦合元件(Charge-Coupled Device，简称CCD)或者互补金氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)。同理，不论是电荷耦合元件或者是互补金氧化物半导体皆是由多个光感测单元排列成阵列的形式，用以接收数据平面14上显示单元所呈现出的该影像资讯。
由于ECC能否成功地将光检测装置22所接收的数据还原成原本的编码字，取决于位元误差(error bits)是否低于一特定数量。也就是说，若是所产生的位元误差数量高于ECC还原该数据的能力，则该数据将无法通过由ECC还原至原本的编码字。根据研究显示，大部分的位元误差会倾向于发生在一直线上，也就是说，如果图1中所示的群组数据D1，D2，D3是彼此相关且属于同一个编码字，且该些群组数据是被依序以影像资讯形式显示于数据平面14上的同一行或同一列，则该群组数据D1，D2，D3很容易同时产生过多的位元误差，如此一来，将造成ECC难以成功地将该群组数据D1，D2，D3还原成该编码字。
为了解决多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)依序以影像资讯形式显示于数据平面上的同一行或同一列时，会产生过多的位元误差的问题，如图2所示，其为美国专利US5,812,288揭露的一全像光学储存***300的示意图。该全像光学储存***300是由信号光束32、数据平面34、参考光束36、储存媒体38、数据光40、以及光检测装置42所组成。
首先，ECC将一欲存于该储存媒体38的一编码字分割成多数个群组数据(例如群组数据D1，D2，D3)；并将该群组数据D1，D2，D3以影像资讯形式显示于数据平面34上，其中该数据平面34可视为一二维矩阵(2-dimension array)且群组数据D1，D2，D3分别显示于数据平面34上不同行或不同列；再经由参考光束36和信号光束32的共同聚焦，最终将该群组数据D1，D2，D3储存于储存媒体38上的某一页面上。当该全像光学储存***300欲读出该储存于该储存媒体38上的群组数据D1，D2，D3时，参考光束36将照射该储存媒体38上的该页面上；使得原本储存于该页面上的群组数据D1，D2，D3被光检测装置42所接收；最后再经由ECC将该群组数据D1，D2，D3还原回编码字。
如图2所示，由于该群组数据D1，D2，D3分散于数据平面34上的不同行或不同列，如此一来，当位元误差发生于某一行或某一列时，最多将只影响其中一个群组数据，此时ECC依然具有还原该影像资讯的能力。举例来说，当该储存有群组数据D1，D2，D3的某一页面受到缺陷的影响，而导致储存于该页面上的群组数据D1以及和群组数据D1位于同一列(或同一行)的数据产生信号品质不佳时，由于群组数据D2和D3是储存于不同的列(或不同一行)上而不被影响，因此ECC依然具有抵抗该缺陷的能力，而将该群组数据D1，D2，D3还原回编码字。
然而，尽管将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)打散于数据平面上的不同行或不同列，可以增加ECC对像灰尘这类较小缺陷的抵抗能力，但是若遇到像指纹或是刮痕等较大的缺陷，使得某一页面上大部分区域信号品质不佳，或是在写入时受到震动的影响，使得整个页面写入的品质过低，此时只将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)打散于数据平面上的不同行或不同列，是不够的。
因此，如何使全像光学储存***，在ECC面对较大缺陷时，依然具有还原该影像资讯的能力，是本发明发展的主要目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一全像光学储存***，使得多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)，将被分别储存于储存媒体中不同的页面上，如此将可提升ECC对于缺陷的抵抗能力，进而改善***的位元误差率。
本发明提出一种全像光学储存***，包括：一编码字，该编码字可经由一错误纠正码(ECC)分割为多数个群组数据；一数据平面，用以依序显示多数个影像资讯，其中每一该影像资讯包含部分的该些群组数据；一储存媒体，用以储存该些影像资讯；一信号光束，该信号光束根据依序显示的该些影像资讯使得该信号光束依序包含该些影像资讯；以及，一参考光束，用以与该信号光束产生一焦点，并根据依序显示的该些影像资讯移动该焦点至该储存媒体的多数个位置。
此外，本发明提出一种全像光学储存***，包括：一编码字，该编码字可经由一错误纠正码(ECC)分割为多数个群组数据；一数据平面，用以依序显示多数个影像资讯，其中每一该影像资讯包含部分的该些群组数据；一储存媒体，用以储存该些影像资讯；一信号光束，该信号光束根据依序显示的该些影像资讯使得该信号光束依序包含该些影像资讯；以及，一参考光束，用以与该信号光束产生一焦点，并根据依序显示的该些影像资讯移动该焦点至该储存媒体的一位置的多数个深度上。
此外，本发明提出一数据读取方法，应用于上述全像光学储存***，包括下列步骤：利用一错误纠正码(ECC)，将一欲储存于该全像光学储存***的编码字分割为多数个群组数据；将该些群组数据以一影像资讯形式，分别显示于一数据平面上，其中每一该影像资讯包含部分的该些群组数据；当该全像光学储存***用于记录时，将一光束照射于该数据平面上的该影像资讯，以产生一信号光束；以及，根据依序显示的该些影像资讯，移动该信号光束与一参考光束的一焦点至该储存媒体的多数个位置。
此外，本发明提出一数据读取方法，应用于上述全像光学储存***，包括下列步骤：利用一错误纠正码(ECC)，将一欲储存于该全像光学储存***的编码字分割为多数个群组数据；将该些群组数据以一影像资讯形式，分别显示于一数据平面上，其中每一该影像资讯包含部分的该些群组数据；当该全像光学储存***用于记录时，将一光束照射于该数据平面上的该影像资讯，以产生一信号光束；以及，根据依序显示的该些影像资讯，移动该信号光束与一参考光束的一焦点至该储存媒体的一位置的多数个深度上。
附图说明
本发明得通过由下列图式及说明，俾得一更深入的了解：
图1为现有全像光学储存***示意图；
图2为美国专利US5,812,288揭露的一全像光学储存***示意图；
图3A至图3C为本发明的全像光学储存***的第一实施例中，将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)分别储存于不同的页面上的示意图；
图4A至图4C为本发明的全像光学储存***的第二实施例中，将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)分别储存于不同的页面上的示意图；
图5A为编码字被分割为多数个群组数据示意图；
图5B为图5A所绘示的多数个群组数据被储存于不同页面的示意图；
图6A为编码字被分割为多数个群组数据以及与该些多数个群组数据分别对应的多数个检查码的示意图；
图6B为图6A所绘示的多数个群组数据以及与该些多数个群组数据分别对应的多数个检查码被储存于不同页面的示意图。
本发明图式中所包含的各元件列示如下：
全像光学储存***100、300、500、700
信号光束12、32、52、72
数据平面14、34、54、74
参考光束16、36、56、76
储存媒体18、38、58、78
数据光束20、40、60、80
光检测装置22、42、62、82
具体实施方式
请参阅图3A至图3C，其所绘示为本发明全像光学储存***的第一实施例中，将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)分别储存于不同的页面上的示意图。本发明第一实施例提出的全像光学储存***500是包含信号光束52、数据平面54、参考光束56、储存媒体58、数据光束60、以及光检测装置62，且其全像光学储存方法是说明如下。
首先，ECC将一欲储存于该储存媒体58的一编码字分割为多数个群组数据(例如群组数据D1，D2，D3)，并将该些群组数据分别以影像资讯形式显示于数据平面54上；接着，再经由参考光束56和信号光束52，依序将该些群组数据分别储存于储存媒体58上的不同页面上。
如图3A所示，将该群组数据D1以影像资讯形式显示于数据平面54上，再经由参考光束56和信号光束52，将该群组数据D1储存于储存媒体58上的页面A；如图3B所示，将该群组数据D2以影像资讯形式显示于数据平面54上，再经由参考光束56和信号光束52，将该群组数据D2储存于储存媒体58上的页面B；如图3C所示，将该群组数据D3以影像资讯形式显示于数据平面54上，再经由参考光束56和信号光束52，将该群组数据D3储存于储存媒体58上的页面C。其中，页面A，页面B，页面C为储存媒体58上的不同位置但具相同深度的页面；或者，页面A，页面B，页面C为储存媒体58上的不同位置但具不同深度的页面。
也就是说，储存媒体58上的相同位置可以视为一本编码簿(Book)，而利用控制聚焦的深度可以达成一本编码簿具有多数个页面的效果。亦即上述页面A，页面B，页面C可视为分属于不同编码簿的相同页面；或者，页面A，页面B，页面C为储存媒体58上的不同位置且不同深度的页面，亦即页面A，页面B，页面C可视为分属于不同编码簿的不同页面。
当该全像光学储存***500欲读出储存于该储存媒体58上的群组数据D1，D2，D3时，参考光束56分别照射页面A，页面B，页面C上；使得原本分别储存于页面A，页面B，页面C上的群组数据D1，D2，D3被光检测装置62所接收；最后再经由ECC将该群组数据D1，D2，D3还原回编码字。
由于群组数据D1，D2，D3被分别储存于不同的页面A，页面B，页面C上，因此，当任何一个页面产生较大缺陷时，ECC依然具有还原该群组数据的能力。举例来说，当页面A受到较大缺陷而导致储存于页面A上的群组数据D1以及其它与群组数据D1，D2，D3不相关数据产生信号品质不佳时，由于群组数据D2和D3是储存于不同的页面B和页面C上而不被影响，因此ECC依然具有抵抗该较大缺陷的能力，亦即，ECC仍可根据未受影响的群组数据D2和D3，而将该群组数据D1，D2，D3还原回编码字。
请参阅图4A至图4C，其所绘示为本发明全像光学储存***的第二实施例中，将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)分别储存于不同的页面上的示意图。
本发明第二实施例提出的全像光学储存***700是包含信号光束72、数据平面74、参考光束76、储存媒体78、数据光束80、以及光检测装置82，且其全像光学储存方法说明如下。
首先，ECC将一欲存于该储存媒体78的一编码字分割为多数个群组数据(例如群组数据D1，D2，D3)，并将该些群组数据分别以影像资讯形式显示于数据平面74上；接着，再经由参考光束76和信号光束72，依序将该些群组数据分别储存于储存媒体78上相同位置但不同深度的不同页面上。
如图4A所示，将该群组数据D1以影像资讯形式显示于数据平面74上，再经由参考光束76和信号光束72，将该群组数据D1储存于储存媒体78上的编码簿(例如编码簿X)的页面A；如图4B所示，将该群组数据D2以影像资讯形式显示于数据平面74上，再经由参考光束76和信号光束72，将该群组数据D2储存于储存媒体78上的编码簿X的页面B；如图4C所示，将该群组数据D3以影像资讯形式显示于数据平面74上，再经由参考光束76和信号光束72，将该群组数据D3储存于储存媒体78上的编码簿X的页面C。其中，页面A，页面B，页面C为储存媒体78上相同位置但具不同深度的不同页面，亦即页面A，页面B，页面C可视为分属于同一编码簿X的不同页面。
当该全像光学储存***700欲读出该储存于该储存媒体78上的群组数据D1，D2，D3时，参考光束76分别照射编码簿X的页面A，页面B，页面C上；使得原本分别储存于编码簿X的页面A，页面B，页面C上的群组数据D1，D2，D3被光检测装置82所接收；最后再经由ECC将该群组数据D1，D2，D3还原回编码字。
由于群组数据D1，D2，D3被分别储存于同一个编码簿却不同的页面上，因此，当任何一个页面在记录数据时，由于轻微震动的影响，使得记录在该页面上的群组数据产生信号品质不佳时，ECC依然具有还原该群组数据的能力。举例来说，当群组数据D1记录于编码簿X的页面A时，由于受到震动的影响，而导致储存于页面A上的群组数据D1以及其它与群组数据D1，D2，D3不相关数据产生信号品质不佳时，由于群组数据D2，D3是储存于和群组数据D1相同位置却不同深度的页面B和页面C上而不被影响，因此ECC依然具有还原群组数据D1，D2，D3至该编码字的能力。
在本发明中，可通过由不同的机制来达成将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)分别储存于不同的页面上。举例来说，如图5A所示，编码字1被ECC分割为群组数据D1-1，D1-2，D1-3；编码字2被ECC分割为群组数据D2-1，D2-2，D2-3；编码字3被ECC分割为群组数据D3-1，D3-2，D3-3；编码字4被ECC分割为群组数据D4-1，D4-2，D4-3；编码字5被ECC分割为群组数据D5-1，D5-2，D5-3。其中群组数据第一个数字代表该群组数据属于第几个编码字，第二个数字代表该群组数据属于该编码字的第几个部分。举例来说，群组数据D3-2代表该数据属于编码字3的第二部分。
在本例中是将第一个数字和第二个数字的和除以某一特定数字(例如3)，并取其余数以代表该群组数据将被储存于那个页面上。如图5B所示，群组数据D1-1，D2-3，D3-2，D4-1，D5-3被3除的余数都是2，因此将被储存于页面A上；群组数据D1-3，D2-2，D3-1，D4-3，D5-2被3除的余数都是1，因此将被储存于页面B上；群组数据D1-2，D2-1，D3-3，D4-2，D5-1被3除的余数都是0，因此将被储存于页面C上。由此机制，属于同一编码字的多数个群组数据将被储存于不同的页面上。
此外，本发明可通过另一机制来将多数个群组数据(彼此相关且属于同一个编码字)分别储存于不同的页面上。举例来说，如图6A所示，编码字1被ECC分割为群组数据D1-1，D1-2，D1-3，以及对应于该群组数据D1-1，D1-2，D1-3的检查码(parity)P1-1，P1-2，P1-3；编码字2被ECC分割为群组数据D2-1，D2-2，D2-3，以及对应于该群组数据D2-1，D2-2，D2-3的检查码P2-1，P2-2，P2-3；编码字3被ECC分割为群组数据D3-1，D3-2，D3-3，以及对应于该群组数据D3-1，D3-2，D3-3的检查码P3-1，P3-2，P3-3；编码字4被ECC分割为群组数据D4-1，D4-2，D4-3，以及对应于该群组数据D4-1，D4-2，D4-3的检查码P4-1，P4-2，P4-3；编码字5被分割为群组数据D5-1，D5-2，D5-3，以及对应于该群组数据D5-1，D5-2，D5-3的检查码P5-1，P5-2，P5-3。其中群组数据和检查码的第一个数字代表该数据属于第几个编码字，第二个数字代表属于该编码字的第几个部分。举例来说，群组数据D3-2代表该数据属于编码字3的第二部分，检查码P3-2代表该数据为对应于编码字3的第二部分的检查码。
此外，在本例中，同一页面被分割为两个部分，其中一部分储存群组数据，另一部分储存检查码，且具有相同的第二个数的群组数据和检查码是被储存于同一个页面上。
在本例中，如图6B所示，群组数据D1-1，D2-1，D3-1，D4-1，D5-1的第二个数字皆为1，因此将被储存于页面A的上半部，而检查码P1-1，P2-1，P3-1，P4-1，P5-1的第二个数字皆为1，因此将被储存于页面A的下半部；群组数据D1-2，D2-2，D3-2，D4-2，D5-2的第二个数字皆为2，因此将被储存于页面B的上半部，而检查码P1-2，P2-2，P3-2，P4-2，P5-2的第二个数字皆为2，因此将被储存于页面B的下半部；群组数据D1-3，D2-3，D3-3，D4-3，D5-3的第二个数字皆为3，因此将被储存于页面C的上半部，而检查码P1-3，P2-3，P3-3，P4-3，P5-3的第二个数字皆为3，因此将被储存于页面C的下半部。通过此机制，属于同一编码字的多数个群组数据且其相对应的检查码将被储存于不同的页面上。
综上所述，通过本发明的全像光学储存***，属于同一个编码字的群组数据会被分别储存于不同的页面上，如此，将可增加ECC对较大缺陷的低抗能力；或是当某一页面在记录时因受到震动的影响，而导致数据在该页面的写入品质不佳时，ECC依然可通过由储存于其它页面的相关数据来还原该编码字。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种全像光学储存***，其特征在于包括：
一空间光调变器，用以作为数据平面以依序显示多个影像资讯，其中每一该影像资讯包含部分的多个群组数据，其中所述多个群组数据是将一编码字经由一错误纠正码分割而产生；
一储存媒体，用以储存所述多个影像资讯；
一光源，用以产生一信号光束及一参考光束，其中，
该信号光束根据依序显示的所述多个影像资讯使得该信号光束依序包含所述多个影像资讯；以及
其中，该参考光束用以与该信号光束产生一焦点，并根据依序显示的所述多个影像资讯移动该焦点至该储存媒体的多个位置。
2.如权利要求1述的全像光学储存***，其特征在于：该信号光束是经由一光束照射该数据平面而产生。
3.如权利要求1述的全像光学储存***，其特征在于：该全像光学储存***还包括：
一光检测装置，当该全像光学储存***用于读取时，用以接收一数据光束中所含的所述多个群组数据。
4.如权利要求3所述的全像光学储存***，其特征在于：该数据光束是通过该参考光束聚焦于该储存媒体的所述多个位置上而产生。
5.一种全像光学储存***，其特征在于包括：
一空间光调变器，用以作为数据平面以依序显示多个影像资讯，其中每一该影像资讯包含部分的多个群组数据，其中所述多个群组数据是将一编码字经由一错误纠正码分割而产生；
一储存媒体，用以储存所述多个影像资讯；以及
一光源，用以产生一信号光束及一参考光束，其中，
该信号光束根据依序显示的所述多个影像资讯使得该信号光束依序包含所述多个影像资讯；以及
其中，该参考光束用以与该信号光束产生一焦点，并根据依序显示的所述多个影像资讯移动该焦点至该储存媒体的的一位置的多个深度上。
6.如权利要求5所述的全像光学储存***，其特征在于：该信号光束是经由一光束照射该数据平面而产生。
7.如权利要求5所述的全像光学储存***，其特征在于：该全像光学储存***还包括：
一光检测装置，当该全像光学储存***用于读取时，用以接收一数据光束中所含的所述多个群组数据。
8.如权利要求7所述的全像光学储存***，其特征在于：该数据光束通过该参考光束聚焦于该储存媒体的该位置的多个深度上而产生。
9.一种全像光学数据储存方法，应用于一全像光学储存***，其特征在于包括下列步骤：
利用一错误纠正码，将一欲储存于该全像光学储存***的编码字分割为多个群组数据；
将所述多个群组数据以一影像资讯形式，分别显示于一数据平面上，其中每一该影像资讯包含部分的所述多个群组数据；
当该全像光学储存***用于记录时，将一光束照射于该数据平面上的该影像资讯，以产生一信号光束；以及
根据依序显示的所述多个影像资讯，移动该信号光束与一参考光束的一焦点至该储存媒体的多个位置。
10.如权利要求9所述的全像光学数据储存方法，其特征在于：当该全像光学储存***用于读取时，该参考光束聚焦于该储存媒体的所述位置上，用以产生一数据光束。
11.如权利要求10所述的全像光学数据储存方法，其特征在于：利用一光检测装置用以接收该数据光束中所含的该群组数据。
12.一种全像光学数据储存方法，应用于一全像光学储存***，其特征在于包括下列步骤：
利用一错误纠正码，将一欲储存于该全像光学储存***的编码字分割为多个群组数据；
将所述多个群组数据以一影像资讯形式，分别显示于一数据平面上，其中每一该影像资讯包含部分的所述多个群组数据；
当该全像光学储存***用于记录时，将一光束照射于该数据平面上的该影像资讯，以产生一信号光束；以及
根据依序显示的所述多个影像资讯，移动该信号光束与一参考光束的一焦点至该储存媒体的一位置的多个深度上。
13.如权利要求12所述的全像光学数据储存方法，其特征在于：当该全像光学储存***用于读取时，该参考光束聚焦于该储存媒体的该位置的多个深度上，用以产生一数据光束。
14.如权利要求13所述的全像光学数据储存方法，其特征在于：利用一光检测装置用以接收该数据光束中所含的该群组数据。
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