[发明专利]用于共孔径全息存储系统的透镜系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于从全息存储介质读取和/或写入全息存储介质的装置的透镜系统，更具体地说，涉及使具有物体光束和参考光束的共轴共孔径布置(coaxial common aperture arrangement)的装置最优化的透镜系统。本发明还涉及利用这种透镜系统从全息存储介质读取和/或写入全息存储介质的装置。

背景技术

在全息数据存储时，通过记录由两束相干激光束叠加形成的干涉图案来存储数字数据，其中一束光束，所谓的“物体光束”，被空间光调制器调制并携带要被记录的信息。第二光束作为参考光束。干涉图案导致存储材料的特定性能的改性，其取决于干涉图案的局部强度。利用与记录时相同的条件，通过用参考光束照明全息图来进行记录全息图的读取。这样导致所记录的物体光束的重建。

全息数据存储的一个优点是增加的数据容量。与传统的存储介质相比，全息存储介质的容量用于存储信息，不仅仅在单层或几个二维层。全息数据存储的另外一个优点是可能在相同容量中存储多倍数据，例如，通过改变两束光束之间的角度或利用移动多路技术等。而且，不是存储一位，数据存储为数据页。一般说来，数据页由编码多位的亮暗图案的矩阵组成，即，由二维二进制矩阵或灰度值矩阵组成。这样除了增加的存储密度之外，容许达到增加的数据率。数据页通过空间光调制器(SLM)印记到物体光束上并且用检测器阵列检测。

在共轴全息数据存储时，物体光束和一束或多束参考光束沿公共光轴传递。例如，WO2006/003077公开了用于反射型全息记录介质的具有共轴光学头的傅里叶全息存储系统。光学头使用共轴布置的球形参考光束的多路技术方法。这样需要在物体光束的傅里叶面的高质量球形光束。因此，相同的傅里叶物镜必须使高质量的球形光束实现和获得优良的傅里叶转换两方面最佳。这些是两个相反的要求。

傅里叶物镜的物体由像素阵列组成。这种阵列位于离物镜有限远距离的位置。在存储系统中，相应的光束是参考光束。在参考通道中，聚焦透镜的物体是单点，其在离傅里叶物镜无限远距离。在参考通道中，傅里叶物镜起简单的聚焦物镜的作用，其中参考光束的聚焦点从光轴偏移。

在傅里叶面中，像素阵列的傅里叶转换的物体光束是“有效光阑”平面波的集合。参考光束是在该平面的轴向偏移球形光束。参考光束锥形的偏移轴垂直于傅里叶面。因此，参考光束和信息光束的性能在两个平面上是不同的，即，物面和傅里叶面。

在EP1324322中，提出用于全息存储的伺服系统。这种伺服系统类似于用于CD或DVD系统的已知伺服系统。该伺服系统用不同于信息光束波长的波长工作。通常，伺服系统使用红光，而信息光束是蓝光或绿光。因此，傅里叶物镜需要被设计成用于两个波长。校正用于白光或不同激光波长的物镜的单色像差的已知方法应用具有不同阿贝数的双胶合透镜。另一种方法是使用不同阿贝数的一组单透镜。然而，因为非常多的元件，大多数的合成颜色校正傅里叶物镜用于两种方法都太大。这就意味着需要机械耐用伺服。

发明内容

本发明的目的是提出适于在共轴全息存储系统中使用的透镜系统。

根据本发明，该目的通过用于共轴全息存储系统的透镜系统来实现，该透镜系统傅里叶变换物体光束，将参考光束聚焦到全息存储介质的全息层上，和将伺服光束聚焦到全息层的伺服区域，透镜系统包括傅里叶变换物体光束的移动部分和仅预聚焦伺服光束的固定部分。透镜系统是三通道傅里叶物镜。三通道分别是信息通道、参考通道和伺服通道。为了使傅里叶物镜最优，使用三种结构，即，信息通道的结构、参考通道的结构、和伺服通道的结构。三种结构具有不同的物距和像距、起始光束参数、和加权优化标准。优选地，透镜系统的移动部分具有三片透镜。利用三片透镜，允许并行地优化三种结构。不同结构的优化标准或多或少会抵触。

优选地，三片透镜的至少两片是非球面的，而第三片透镜是球面透镜或也可以是非球面透镜。利用最佳形状的非球面玻璃元件，可以获得相抵触要求之间的平衡。

有利地，透镜系统的固定部分是单独地对伺服光束起作用的透镜。该透镜优选具有长焦距的聚焦透镜。因为用于伺服光束、参考光束和物体光束的不同波长的三片透镜材料的稍微不同的折射率，没有色差的校正，透镜系统的焦距一般是伺服光束大于参考光束和物体光束。为了校正该像差，伺服光束在它入射到透镜系统的三片透镜之前稍微聚焦。