PROCEDIMIENTO DE LECTURA DE UN HOLOGRAMA DE FOURIER REGISTRADO SOBRE UN MEDIO DE ALMACENAMIENTO HOLOGRÁFICO Y UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO HOLOGRÁFICO.

Un procedimiento para leer un holograma (7) de Fourier grabado en un medio (6) de almacenamiento holográfico con un sistema (1) de almacenamiento holográfico,

comprendiendo el procedimiento las etapas de

a. calcular un valor característico a partir de una imagen detectada de un holograma (7) de Fourier reconstruido en al menos dos posiciones relativas de un haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento, siendo cada uno de los valores característicos indicación de una desalineación del haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento en la respectiva posición relativa,

b. calcular un servovalor a partir de los valores característicos medidos,

c. determinar una posición relativa alineada de dicho haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento por medio de una servofunción predeterminada, usando el servovalor calculado, siendo dicha servofunción generada por medio de un procedimiento de calibración que usa los valores característicos de un holograma de calibración,

d. fijar la posición relativa del haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento en dicha posición relativa alineada, y

e. detectar una imagen en dicha posición relativa alineada.

Procedimiento de lectura de un holograma de Fourier registrado sobre un medio de almacenamiento holográfico y un sistema de almacenamiento holográfico La presente invención se orienta hacia un sistema para leer hologramas de Fourier; en particular, a un procedimiento de lectura de un holograma de Fourier registrado sobre un medio de almacenamiento holográfico y a un sistema de almacenamiento holográfico.

El almacenamiento de datos holográficos se basa en el concepto de registro del patrón de interferencia de un haz de señales codificadas con datos (también denominado un haz objeto) que lleva los datos y de un haz de referencia en un medio de almacenamiento holográfico. En general, se usa un modulador espacial de luz (SLM) para crear el haz objeto y el medio de almacenamiento holográfico puede ser, por ejemplo, un fotopolímero o cristal foto-refractario, o cualquier otro material que sea adecuado para registrar las amplitudes relativas de, y las diferencias de fase entre, el haz objeto y el haz de referencia. Después de que se crea un holograma en el medio de almacenamiento, la proyección del haz de referencia en el medio de almacenamiento interactúa con, y reconstruye, el haz objeto original codificado con datos, que puede ser detectado por un detector tal como una cámara de una formación de CCD (Detectores Acoplados con Carga) , o similares. El haz objeto reconstruido, codificado con datos, se menciona generalmente en la tecnología como el mismo holograma reconstruido. Según esta terminología, la reconstrucción de un holograma significa la reconstrucción del haz objeto original codificado con datos; y la lectura del holograma significa detectar el holograma reconstruido, en particular, una imagen del holograma reconstruido. Se adapta esta terminología en la presente memoria.

La grabación de hologramas está influida en gran medida por el solapamiento espacial del haz objeto y del haz de referencia, mientras que la lectura de hologramas está sumamente afectada por la posición relativa del haz de referencia reconstructor y del holograma almacenado en el medio de almacenamiento. La lectura de un medio de almacenamiento holográfico puede lograrse de manera relativamente sencilla si tanto el haz de referencia como el haz objeto cubren un sector relativamente grande sobre la superficie del medio de almacenamiento. La tolerancia del desplazamiento entre el centro del holograma y el centro del haz de referencia es de aproximadamente el 10% del tamaño del diámetro del haz, lo que usualmente está dentro de los límites mecánicos de los sistemas convencionales. Sin embargo, la reducción del tamaño del holograma lleva a una mayor demanda sobre la alineación del haz de referencia y del holograma al leer el medio. La alineación de alta precisión también puede ser necesaria, por ejemplo, en el caso de multiplexar y / o cifrar con seguridad los datos holográficos almacenados.

Hay muchos procedimientos conocidos para multiplexar y / o cifrar hologramas. Tales procedimientos pueden implicar la codificación en fase del haz objeto y / o del haz de referencia, tanto en el plano real como en el plano de Fourier, o en ambos. Un procedimiento de, y el dispositivo para, el multiplexado codificado en fase y el cifrado por codificación en fase del haz de referencia se revela en el documento WO 02/05270 A1. Al aplicar el multiplexado codificado en fase o el cifrado, la tolerancia del desplazamiento entre el centro del haz de referencia y el holograma durante la reconstrucción del holograma puede caer hasta un 1% del diámetro del haz. La desalineación del haz y del holograma se asocia generalmente a la desalineación de los componentes ópticos del sistema, lo cual puede deberse a impactos mecánicos, cambios de temperatura, etc. También es un problema común de los sistemas diseñados para recibir un medio de almacenamiento extraíble, tal como las tarjetas de identificación holográfica.

El documento US 7.116.626 B1 enseña un procedimiento de microlocalización para superar el problema, anteriormente identificado, de la desalineación. El objeto del procedimiento descrito es aumentar las prestaciones de un sistema de almacenamiento holográfico, es decir, la calidad de la imagen modulada, asegurando la correcta alineación de diversos componentes del sistema, tales como un SLM, con diversos dispositivos, tales como fuentes de luz, lentes, detectores y el medio de almacenamiento. La técnica de alineación se centra en la “coincidencia de píxeles”, es decir, la alineación de los píxeles de un SLM, de la imagen holográfica almacenada y del detector, de modo tal que cada píxel del SLM se proyecte sobre un único píxel del detector, dando como resultado una mejor eficacia de la recuperación de datos. El procedimiento implica mover físicamente todos, o algunos de, dichos componentes, y se sugiere un servomecanismo para controlar la localización de los componentes, en base a la retroalimentación asociada a una desalineación obtenida a partir de la imagen detectada.

Se describen diversos procedimientos ejemplares para determinar la desalineación de las imágenes detectadas. En un ejemplo, la desalineación se basa en la medición de una métrica de canal asociada a la imagen detectada. La métrica de canal es generalmente una cantidad escalar que indica la desalineación de píxeles, p. ej., la intensidad media de píxeles o la SNR (Razón entre señal y ruido) . Las métricas de canal indican la magnitud o el grado de desalineación, pero no la dirección de la desalineación. En consecuencia, a fin de minimizar los errores de grabación de píxeles, es necesario desplazar al menos un componente del sistema, y la métrica de canal ha de recalcularse en la nueva posición del componente. Puede llevar un gran número de etapas hallar la posición óptima de los componentes respectivamente entre sí, lo que puede consumir mucho tiempo.

En otro ejemplo, la desalineación se basa en la medición de una métrica de páginas asociada a la imagen detectada. Las métricas de páginas incluyen generalmente píxeles de referencia, es decir, patrones conocidos de píxeles o marcas de registro, tales como bloques de píxeles situados dentro de los datos codificados del usuario, o en regiones fronterizas alrededor de los datos codificados del usuario. Los patrones de píxeles conocidos pueden detectarse y usarse para determinar desalineaciones de diversos componentes del sistema de almacenamiento holográfico. El inconveniente de esta solución es que los hologramas han de proporcionarse con los bloques de píxeles de referencia, que ocupan un apreciable espacio de datos si son muy grandes, y que son difíciles de localizar en la imagen si son demasiado pequeños. Los bloques de píxeles de referencia sirven para calcular la función de dispersión puntual (PSF) del sistema, que es una información clave usada por los servoprocedimientos conocidos, responsables de la alineación de los componentes del sistema. Sin embargo, sería deseable tener servoprocedimientos que no requieran la PSF del sistema.

El objeto de la invención es proporcionar una manera sencilla de detectar la desalineación de componentes de un sistema de almacenamiento de datos holográficos, sin necesidad de aplicar bloques de píxeles de referencia, o de tener que resituar los componentes repetidamente.

Este objeto es logrado por el procedimiento según la reivindicación 1 y el sistema de almacenamiento holográfico según la reivindicación 14.

Los detalles adicionales de la invención serán evidentes a partir de las figuras adjuntas y las realizaciones ejemplares.

La Fig. 1a es una vista esquemática de una realización ejemplar de un sistema de almacenamiento holográfico de tipo reflector, según la invención.

La Fig. 1b es una vista esquemática de otra realización ejemplar de un sistema de almacenamiento holográfico de tipo transmisor, según la invención.

La Fig. 2 muestra un patrón ejemplar de códigos de haz de referencia, generado por un modulador espacial de luz.

La Fig. 3 ilustra el desplazamiento del patrón de códigos de haz de referencia en un píxel del SLM.

La Fig. 4 muestra otro patrón ejemplar de códigos de haz de referencia, generado por un modulador espacial de luz.

La Fig. 5 muestra un bloque ejemplar de código de datos que usa codificación de modulación rala.

La Fig. 6 muestra el bloque reconstruido de código de datos del bloque de código de datos ilustrado en la Fig. 5.

La Fig. 7 es un diagrama de una función de SNR ejemplar graficada con respecto... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para leer un holograma (7) de Fourier grabado en un medio (6) de almacenamiento holográfico con un sistema (1) de almacenamiento holográfico, comprendiendo el procedimiento las etapas de

a. calcular un valor característico a partir de una imagen detectada de un holograma (7) de Fourier reconstruido en al menos dos posiciones relativas de un haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento, siendo cada uno de los valores característicos indicación de una desalineación del haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento en la respectiva posición relativa,

b. calcular un servovalor a partir de los valores característicos medidos,

c. determinar una posición relativa alineada de dicho haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento por medio de una servofunción predeterminada, usando el servovalor calculado, siendo dicha servofunción generada por medio de un procedimiento de calibración que usa los valores característicos de un holograma de calibración,

d. fijar la posición relativa del haz (3) de referencia y dicho medio (6) de almacenamiento en dicha posición relativa alineada, y

e. detectar una imagen en dicha posición relativa alineada.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la servofunción predeterminada se genera por medio de un procedimiento de calibración que comprende las etapas de

- obtener una función característica cambiando una posición relativa del haz (3) de referencia y un holograma de calibración, respectivamente entre sí, siendo el holograma de calibración un holograma (7) de Fourier, y calcular un valor característico de una imagen detectada del holograma de calibración reconstruido en cada posición relativa que indique una desalineación de dicho haz de referencia y dicho holograma de calibración en la respectiva posición relativa, y

- calcular una servofunción invertible a partir de dicha función característica, para ser usada como la servofunción predeterminada.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el cual dicho holograma de Fourier comprende una pluralidad de bloques (24) de código de datos, siendo cada bloque de código de datos uno entre un conjunto de bloques de código de datos.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el cual cada bloque (24) de código de datos de dicho conjunto de bloques de código de datos es una formación de píxeles de dimensión n x m, preferiblemente n x n, incluso más preferiblemente 4 x 4, con un patrón único.

5. El procedimiento según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el cual dicho conjunto de bloques (24) de código de datos se obtiene por codificación de modulación usando una tabla de búsqueda.

6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el cual dicho holograma de calibración comprende una pluralidad de bloques (24) de código de datos, siendo cada bloque de código de datos uno entre dicho conjunto de bloques de código de datos, preferiblemente, una pluralidad de bloques de código de datos que sean representativos de dicho conjunto de bloques de código de datos.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el cual dicho holograma (7) de Fourier a leer y dicho holograma de calibración son hologramas codificados en fase, grabados usando un modulador espacial de luz (SLM, 4) para crear un haz objeto codificado en fase.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en el cual la función característica es una función de razón entre señal y ruido (SNR) , calculada como

SNR = ______________E (SNRbloque) ___________

E (SNRbloque 2) – E (SNRbloque) 2

en la que E es la función de valor esperado y SNRbloque significa la razón entre señal y ruido de un bloque de código de datos.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el cual SNRbloque se calcula como la razón entre el valor máximo y el valor medio de correlación de un bloque de código de datos reconstruidos y de todos los bloques de código de datos de dicho conjunto de bloques de código de datos.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el cual

- al generar dicha servofunción predeterminada, se calcula una pluralidad de servovalores a partir de la función característica, siendo cada servovalor calculado indicación de una razón de dos valores característicos de dos posiciones relativas con una diferencia previamente dada entre la distancia del primer haz de referencia y el holograma

de calibración, siendo la variable de la servofunción el punto medio entre las dos posiciones relativas; y

- al leer dicho holograma (7) de Fourier, se calcula el servovalor a partir de una razón de dos valores característicos que se calculan en dos posiciones relativas que tengan dicha diferencia previamente dada entre la distancia del haz de referencia y el holograma a leer.

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el cual dicho haz (3) de referencia es 10 codificado por un código de haz de referencia

12. El procedimiento según la reivindicación 11, en el cual dicho código de haz de referencia es uno entre un conjunto de códigos de haz de referencia.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, en el cual el haz de referencia está codificado por un modulador espacial de luz (SLM, 4) .

14. Un sistema (1) de almacenamiento holográfico para leer un holograma (7) de Fourier grabado en un medio (6) de almacenamiento holográfico, comprendiendo dicho sistema (1) un medio de generación del haz (3) de referencia, un medio de recepción del medio (6) de almacenamiento y un detector (5) para detectar un holograma reconstruido, en el que dicho sistema (1) comprende adicionalmente una unidad (14) de servocontrol adaptada para ejecutar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.