具有用于扩充存储容量的多状态数据点的光随机存取存储器制造技术

一种光存储器（１００），其中数据被存储在光数据层（１９０）中，该光数据层可选择性地由可变透射率或偏振率改变光。用可控光源（３３０）照明数据，并且一个多表面成像透镜（２１０）的阵列把图像投射在一个光传感器（２７０）的共同阵列上。数据被组织成多个区或片段（称为页），其中每一页包含一定范围的数据点，利用该点透射率或偏振率的量为数据的多种状态或等级编码。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光存储和检索以光变化特性存储在光学材料上的大量数据，以及提供快速随机存取检索的方法和装置。已经有人提出这类具有利用一种薄膜或薄层材料的光修改特性而存储的，和利用没有机械运动的光寻址存取的大量数字数据的光存储器，但是并没有导致广泛的商业应用。由于这种光记录和检索技术具有比现有的需要存储介质相对运动的电-光机——例如光盘——，和磁存储——例如磁带和磁盘——较快的检索大量数据的突出能力，因而引起人们对它的兴趣。例如，在使用光盘存储器的情况下，需要旋转记录并且径向地移动读出头以检索数据，该数据是以串行方式输出的。串行存取的数据一般需要输送到一个数据处理器的缓冲器或固态随机存取存储器中，以便适应现代计算机的高速数据寻址和其它操作。象固态ROM和RAM这类的其它存储设备可以提供所寻求的相对较高的存取速度，但是当把它们扩充到相对较大的数据容量时，这些设备的成本，尺寸和热损耗限制了它们的应用。在一些专利文献中公开了为提供有关本专利技术的技术主题的这种类型的光存储器的相对较大的存储容量和较快的存取速度所作的努力，例如James T.Russell申请的，题目为“包括光扫描器的数字信息的照相记录和读出系统(PHOTOGRAPHIC RECORDS OF DIGITALINFORMATION AND PLAYBACK SYSTEM INCLUDING OPTICALSCANNERS)”的第3,806,643号美国专利，和题目为“光扫描器(OPTICAL SCANNER)”的第3,885,094号美国专利；题目为“利用一个多透镜阵列的高密度光存储器装置(HIGH DENSITYOPTICAL MEMORY MEANS EMPLOYING A MULTIPLE LENSARRAY)”的第3,898,005号美国专利；题目为“大容量光存储器(OPTICAL MASS MEMORY)”的第3,996,570号美国专利；题目为“只读存储器(READ-ONLY MEMORY)”的第3,656,120号美国专利；题目为“光存储器装置(OPTICAL MEMORYAPPARATUS)”的第3,667,864号美国专利；题目为“使用一个从高密度光存储读取数据的多镜头阵列的装置(MEANS EMPLOYINGA MULTIPLE LENS ARRAY FOR READING A HIGH DENSITYOPTICAL STORAGE)”的第3,899,778号美国专利；题目为“光存储器存储和检索系统(OPTICAL MEMOTY STORAGE ANDRETRIEVAL SYSTEM)”的第3,765,749号美国专利；和题目为“高密度面向块的固态光存储器(HIGH DENSITY BLOCK ORIENTEDSOLID STATE OPTICAL MEMORIES)”的第4,663,738号美国专利。尽管这些系统中的一些试图实现本专利技术的上述目的，但它们都有一个或多个方面的不足。例如，上述的一些系统的透镜或其它光学结构不能为检索有用的数据密度提供必要的分辨率。这些现有的透镜系统提供的数据图像的光学分辨率不能导致足以与其它形式的存储器相比的数据密度和数据率。尽管某些用于其它领域的透镜系统——例如显微镜物镜——在理论上可以提供需要的分辨率，但这类透镜组合完全不适于读取存储在微小间隔的数据区中的数据。现有设计所遇到的其它困难是温度以及数据膜或层，镜头组件和把光数据转换为电信号的光传感器之间的机械关系的其它物理干扰的实际影响。例如，即使是这种类型的中等密度的光存储器的热膨胀效应也能在光数据图像和读出传感器之间造成严重的重合不良。在记录过程和随后的读出操作之间所需的重合性中也会遇到同样的困难。高密度光学组件的介入重合不准如果不是使数据完全丢失的话，也将造成严重的数据误差。因此，本专利技术的目的是提供一种具有随机存取性能的大容量光存储器，其有可与磁带和小型磁盘存储机构相比的较小的尺寸或甚至更小的尺寸，并且仍能以固态随机存取存储器将数据送入和取出处理器的数据总线同样的方式为数据处理设备工作。数据存储在一个利用可改变或可存储的透射率，吸收率，反射率，偏振和/或相位可以有选择地改变光的光数据层中。在一个可透射的数据层的情况下，数据位作为相对透明的点存储在一种象照相底片一类的材料薄层上，并由可控光源照亮。一个成象小透镜阵列将照亮的数据的放大的光的图像投射在固定光传感器的阵列上。该数据层被组织成多个区或片(称为页)，并且通过有选择地照明每一个数据页，小透镜中的一个将选定的数据页的图像投射到传感器阵列上。透射的页数据，在这种情况下是通过数据层上的比特位置的光，投射在光传感器阵列中的各个不同的光传感器上，因而以电数据信号的形式输出二进制位的图样。通过有选择地顺序照亮数据层上的各个不同的数据区(页)，对应的小透镜把对应的不同数据图样映射到同一个光传感器阵列，因此可以用电光速度把许多数据页多路传输到共用的光传感器阵列图像平面上。在上述的共同未决申请SN07/815,924中把有关本专利技术的数据存储和检索系统的实施例作为只读设备，只写设备和读/写设备公开的。根据本专利技术的优选实施例，每个记录的数据位置，即每个数据点具有三种或更多的状态，因此而保持多于一个信息的位。在优选实施例中，附加信息是以通过改变透射率，吸收率，反射率或偏振率调制到达传感器的光能量的形式体现的。这里公开的优选形式的记录介质具有可变光密度，也就是说，对透过的光的可变的吸收量。这类介质的一个简单的例子是卤化银。对其进行适当的曝光和显影后，它会有一个“黑度”范围。可以把该范围考虑为模拟值，或者可以把该范围划分为若干分立的密度等级或状态，以给出数字值(这里的数字值是三进制或更大的倍数，而不仅仅是二进制的)。一种替代的方法是用各个不同直径的数据点来记录。点的面积的大小决定到达传感器的光的能量。此外，与照明设备的波长相比较小的点的衍射率也将改变能量的大小。即，当数据点的孔径与波长不相上下时，透射光将会散射。在一个非常小的孔的极限，透射光的表现就好象该孔是一个各向同性的点光源。由于光束的边缘没有被透镜系统的第一元件捕获，这种衍射将造成到达传感器的比特能量降低。另一种替代方法是把各个数据点作为可变角度偏振器来记录。在这种情况下，可以偏振数据源，而在各个点的偏振器将相对于数据源在零至90度之间变化。一种改变是使用非偏振源，但是把一个一般的偏振器放置在记录和传感器之间。通过以下的详细说明和附图熟悉本领域的技术人员将会明白本专利技术的这些以及其它的特征，目的和优点。附图说明图1是根据优选实施例的具有用于扩充存储容量的多状态数据点的光存储器的切面图；图2是显示用于在读每一页包含有多状态数据点的数据区页的过程中照明的可独立开关的光源的布置的平面图；图3a是与图2相同的平面图，显示了根据本专利技术的优选形式的数据层的布置，与之相关的图3b是数据层的页的一个六角形数据区的放大图，示意地显示了数据点的行和列的正交阵列，其中数据点的实际数量可以大大地超过图3b中示意显示的密度；图4是与图2和3a相同的平面图，显示了小透镜系统元件之一的阵列，在本例中是一种折射元件，其中这种折射元件的阵列是与图3a中所示的六角形数据层图样互补的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统，包括：一个用于把数据作为光变化特性存储，并且被组织成为多个（Ｐ）并列的每个都具有存储（Ｎ）数据点能力的数据区的光数据装置，其中至少一些所述数据点具有≥３种光变化状态以存储＞１个数据位；用于有选择地照明至少一个所述光数据 装置的所述独立数据区的可控光源装置；数据成像透镜装置，具有多个并列的小透镜，每个小透镜被成形在并且布置在十分靠近和光对准所述并列数据区的独立的一个，使得它的图像分辨力在数据区的视界的整个范围内基本上是均匀的，以便在与所述数据装置和透镜装 置间隔的一个共同图像表面上形成它的图像；传感器装置，具有多个（Ｎ）排列在所述图像表面上用于读出作为对应于一个照明的数据区的光图像的数据的并列光传感器元件，所述传感器装置包括光状态检测装置，用于当在所述共同图像表面上成像时在每一个所述传感 器检测所述数据点的所述一些中的≥３的种光变化状态；耦合于所述传感器装置的，用于输出代表一个被照明和成像的数据区的所述（Ｎ）数据点的所述一些中的每一个的所述＞１个数据的位的数据信号的数据信号输出装置。

【技术特征摘要】
US 1994-7-7 08/273,0021.一种光学系统，包括一个用于把数据作为光变化特性存储，并且被组织成为多个(P)并列的每个都具有存储(N)数据点能力的数据区的光数据装置，其中至少一些所述数据点具有≥3种光变化状态以存储＞1个数据位；用于有选择地照明至少一个所述光数据装置的所述独立数据区的可控光源装置；数据成像透镜装置，具有多个并列的小透镜，每个小透镜被成形在并且布置在十分靠近和光对准所述并列数据区的独立的一个，使得它的图像分辨力在数据区的视界的整个范围内基本上是均匀的，以便在与所述数据装置和透镜装置间隔的一个共同图像表面上形成它的图像；传感器装置，具有多个(N)排列在所述图像表面上用于读出作为对应于一个照明的数据区的光图像的数据的并列光传感器元件，所述传感器装置包括光状态检测装置，用于当在所述共同图像表面上成像时在每一个所述传感器检测所述数据点的所述一些中的≥3种光变化状态；耦合于所述传感器装置的，用于输出代表一个被照明和成像的数据区的所述(N)数据点的所述一些中的每一个的所述＞1个数据的位的数据信号的数据信号输出装置。2.如权利要求1所述的光数据系统，还包括用于在有选择地照明所述独立的数据区之前或之后连续地闪亮所述可控光源装置中的一些以产生一个传感器电平参数的传感器元件归一化装置，和用于把每个传感器元件信号电平输出作为所述传感器电平参数的函数调节的传感器电平输出调节器装置。3.一种光数据系统，包括一个用于把数据作为光变化特性存储，具有大约每平方微米一个数据点的密度，并且被组织成为多个并列的每个都适于存储数一定范围的据点的数据区的光数据装置，每个述数据点具有3种或更多种的光变化状态以存储多于1个数据的二进制位；用于有选择地照明至少一个所述光数据装置的所述数据区的可控光源装置；透镜装置，具有多个并列的小透镜，每个小透镜被构造成能够分辨大约一微米或更小的物体，并且布置在十分靠近和光对准所述并列数据区的独立的一个，以便在与所述数据装置和透镜装置间隔的一个共同图像表面上形成它的数据范围的图像；传感器装置，具有多个排列在所述图像表面上用于读出作为一个照明的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯T拉塞尔，
申请(专利权)人：艾奥光学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]