用于读取多层光学数据存储介质的读取头和方法与流程

背景技术：

1、针对数据存储需求巨大。据估计，云存储提供方在不久的将来将需要泽字节的数量级的数据存储容量，泽字节是一万亿千兆字节(1021字节)。大部分数据需要被长时间存储。

2、当前广泛使用的数据存储技术包含硬盘驱动器、磁带、闪存和光盘。所有这些技术都具有缺点，要求定期地将数据复制到替换介质上。这在能源使用和硬件要求方面都是昂贵的。

3、磁存储介质，诸如硬盘驱动器和磁带会逐渐消磁。闪存受制于读取干扰效应的影响，其中重复地从特定闪存小区中读取会使周围闪存小区失效。光学介质中被用于数据存储的反射材料诸如dvd会随时间发生化学降解。

4、多层光学数据存储介质已作为这些缺点的方案被提出。多层光学数据存储介质包括透明基板，诸如石英玻璃基板。数据被编码在在基板中形成的三维纳米结构中。这些纳米结构被指代为体素。

5、体素具有不同于周围块状基底的光学特性。特别是，体素可以是双折射的。换句话说，体素可以取决于入射光的偏振和/或方向显示不同的折射率。体素的光学特性可以在将体素写入基板时被控制。体素的光学特性被用于编码数据。

6、多层光学数据存储介质及其制造已由例如安德森等人的glass：针对新时代的新媒体？第10届关于usenix存储和文件系统的热门主题研讨会(hotstorage 18)，出版于2018年；以及us 10,236,027b1描述。

7、从多层光学数据存储介质中取回数据可能涉及使用成像系统捕获体素的图像，并且然后处理图像以解码数据。每单位体积可以存储的数据量取决于成像系统对体素的精确聚焦程度。

8、数据取回的一种办法是在写入存储介质时保留体素的位置的记录，并且然后从这些位置中读取。这通常要求光学数据存储介质的读取和写入具有高位置重复性，这仅在实验室规模上是可实践的。

9、另一种办法是在许多预定深度处捕获图像。这种办法的局限性在于，如果有的话，即使能从失焦图像中恢复很少的数据。因此，针对大多数图像通常无法使用。成像传感器具有有限的数据速率，并且需要捕获大量图像限制了数据可以被取回的速度。

10、仍然需要一种用于有效地从多层光学数据存储介质读取数据的装置和方法。

技术实现思路

1、在一个方面，提供了一种用于读取多层光学数据存储介质的读取头。多层光学数据存储介质包括具有嵌入其中的体素层的透明基板。读取头包括成像系统，用于捕获体素组的图像，其中读取头被配置为使成像系统聚焦在多层光学数据存储介质中的可变深度上；以及自动聚焦系统，用于通过采样多层光学数据存储介质中的区域，标识多层光学数据存储介质中体素的深度位置。自动聚焦系统包括光源，用于照射该区域；以及检测器，用于检测通过多层光学数据存储介质传输的来自光源的光。

2、在另一方面，提供了一种从多层光学数据存储介质读取数据的方法。多层光学数据存储介质包括具有嵌入其中的体素层的透明基板。方法包括通过使用自动聚焦系统采样多层光学数据存储介质，确定多层光学数据存储介质中体素组的深度位置；以及使用具有对应于所标识深度位置的焦深的成像系统，捕获体素组的图像。自动聚焦系统包括光源，用于照射多层光学数据存储介质上的区域；以及检测器，用于检测通过多层光学数据存储介质传输的来自光源的光。

3、还有另一方面提供了一种从多层光学存储介质读取数据的方法。多层光学数据存储介质包括具有嵌入其中的体素层的透明基板，体素被排列在扇区中，并且扇区被排列在垂直轨道中。方法包括使用成像系统捕获第一轨道中扇区的图像。在捕获图像期间，多层光学数据存储介质和成像系统被保持在固定的横向位置。

4、本
技术实现要素：
旨在以简化的形式介绍了一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中被进一步描述。本发明内容并不旨在标识权利要求的主题的关键特征或基本特征，也并不旨在用于限制权利要求的主题的范围。权利要求的主题也并不限于解决本文所描述任何或所有缺点的实现。

技术特征：

1.一种用于读取多层光学数据存储介质的读取头，所述多层光学数据存储介质包括具有嵌入其中的体素层的透明基板，所述读取头包括：控制器；

2.根据权利要求1所述的读取头，其中：

3.根据权利要求1或权利要求2所述的读取头，其中：

4.根据前述权利要求中任一项所述的读取头，还包括至少一个致动器，所述至少一个致动器被配置为引起所述多层光学数据存储介质与所述成像系统和/或所述自动聚焦系统之间的相对移动，

5.根据前述权利要求中任一项所述的读取头，其中所述成像系统包括：

6.根据权利要求5所述的读取头，其中所述第二光源和偏振光学装置被配置为提供具有多个不同偏振的光，并且所述成像系统包括多个成像传感器，所述多个成像传感器用于捕获所述多个不同偏振中的相应的偏振的光。

7.根据前述权利要求中任一项所述的读取头，其中所述控制器被配置为使得：

8.根据前述权利要求中任一项所述的读取头，其中所述读取头包括至少一个致动器，并且其中所述控制器被配置为使所述成像系统捕获所述多层光学数据存储介质的区中的每个体素层的图像，然后随后控制所述至少一个致动器以将所述读取头与所述多层光学数据存储介质的不同区对准。

9.一种从多层光学数据存储介质读取数据的方法，所述多层光学数据存储介质包括具有嵌入其中的体素层的透明基板，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述体素组的所述深度位置包括使用所述自动聚焦系统执行深度范围的扫描；

11.根据权利要求10所述的方法，包括：

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中：

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，还包括至少部分地基于一个轨道中扇区的所述垂直位置来推断另一轨道中扇区的垂直位置。

15.根据权利要求14所述的方法，其中确定所述扇区的所述垂直位置包括：

技术总结
提供了一种用于读取多层光学数据存储介质的读取头和方法，该多层光学数据存储介质包括具有嵌入其中的体素层的透明基板。该读取头包括用于捕获体素组的图像的成像系统，其中读取头被配置为使成像系统聚焦在多层光学数据存储介质中的可变深度上；以及自动聚焦系统，用于通过采样多层光学数据存储介质中的区域，标识多层光学数据存储介质中体素的深度位置。自动聚焦系统包括用于照射该区域的光源；以及用于检测通过多层光学数据存储介质传输的来自光源的光的检测器。一种从多层光学存储介质读取数据的方法包括使用成像系统，捕获第一轨道中扇区的图像。在图像的捕获期间，多层光学数据存储介质和成像系统被保持在固定的横向位置。

技术研发人员：H·威廉姆斯,S·A·勒格彻恩克,W·M·昆克尔四世,A·戈麦斯·迪亚兹,P·A·瓦伊曼,R·J·布莱克
受保护的技术使用者：微软技术许可有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29