JP3916592B2 - 光再構成型ゲートアレイの光照射位置補正装置 - Google Patents
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Description
光再構成型ゲートアレイは、光によって高速で構成(プログラム)、再構成(再プログラム)が可能なデバイスであり、従来シリアルに行われていた再構成回路を受光素子に置き換えることによって、光により並列的な構成・再構成を可能としたデバイスである。
従来の光再構成型ゲートアレイでは、ホログラムが高い位置精度でLSI部と固定されており、容易にホログラムを交換することは難しく、この点が実用化を困難にしていた。
従来の技術では、マイクロメータを備えた位置決め用のステージにLSI部を固定し、このステージを手動によって位置合わせを行うことで、ホログラムとLSI間の位置ずれを補正していた。
光の干渉によってパターンを生成しているホログラムは、本質的に高い位置決め精度が要求されるものであり、光再構成型ゲートアレイのディテクタのサイズは現状のLSI技術レベルでも数μmから数十μmと非常に小さいことから、ホログラム部とLSI部の位置決めには高い精度が要求される。そのため、人の手によって光情報記憶媒質を交換することは困難であるといえる。
複屈折光学結晶においては、偏光方向が常光方向であれば光は直進する一方で、これに対して垂直な方向にある異常光方向であれば、その進行方向がずれ、複屈折光学結晶の厚みに比例して光はシフトする。従って、複屈折光学結晶の各層間に挿入された空間光変調素子によって、偏光方向を制御することで光のシフト量を制御することができ、LSI部のX軸方向、Y軸方向、及び回転方向について補正を行うことが可能となる。
このように、LSI部のX軸方向を複屈折光学結晶において異常光の進行方向がずれを発生する方向とすることにより、複屈折光学結晶の各層の厚みに応じてX軸方向に光をシフトさせることができ、LSI部に入射する光を、X軸方向に任意にシフトさせて、X座標補正光回路として機能させることができる。
このように、LSI部のY軸方向を複屈折光学結晶において異常光の進行方向がずれを発生する方向とすることにより、複屈折光学結晶の各層の厚みに応じてY軸方向の光をシフトさせることができ、LSI部に入射する光を、Y軸方向に任意にシフトさせて、Y座標補正光回路として機能させることができる。
これにより、少ない積層数で複屈折光学結晶を積層しても、光シフト量を任意に選択することができる。
このように、LSI部のX軸方向またはY軸方向について、原点から遠ざかるに従って複屈折光学結晶の厚みを増加させることにより、複屈折光学結晶の各層の厚みに応じて回転補正することができ、LSI部に入射する光を、回転方向に任意にシフトさせて、回転補正光回路として機能させることができる。
これにより、少ない積層数で複屈折光学結晶を積層しても、回転補正量を任意に選択することができる。
LSI部に照射される光ビームの位置ずれ情報に基づいて、空間光変調素子に対する電圧の印加を制御し、複屈折光学結晶に入射する光の偏光方向を切替えて光シフトを発生させるため、光シフト量が必要な光補正量として十分であるか否かを容易に判断することができる。
この方法によると、複屈折光学結晶の各層間に挿入された空間光変調素子によって、偏光方向を制御することで光のシフト量を制御することができ、LSI部のX軸方向、Y軸方向、及び回転方向について、小さなスペースで精度良く、自動的に位置決め精度の補正を行うことが可能となる。
(1)X座標補正光回路、Y座標補正光回路、回転方向補正光回路がいずれも、複屈折光学結晶と空間光変調素子とを交互に積層して形成されていることにより、複屈折光学結晶の各層間に挿入された空間光変調素子によって、偏光方向を制御することで光のシフト量を制御することができ、LSI部のX軸方向、Y軸方向、及び回転方向について補正を行うことが可能となる。
図1に本発明の実施の形態に係る光再構成型ゲートアレイの光照射位置補正装置の構成を示す。
図1(a)において、光情報記憶媒質であるホログラム1とLSI部2との間に、X座標補正光回路3、Y座標補正光回路4、第1の回転方向補正光回路5、第2の回転方向補正光回路6が配置されている。LSI部2には図1(b)に示すように、受光部であるフォトダイオードが2次元的に配列されたフォトダイオードアレイ7が形成されている。
X座標補正光回路3、Y座標補正光回路4は、図2において示すように、複屈折光学結晶11と空間光変調素子12とが交互に積層されて形成されている。複屈折光学結晶11の厚みはそれぞれの層において異なるように形成され、本実施形態においては、一方の端面側から順に、1mm、2mm、4mm、8mmのように、2のべき乗で順次変化させて形成されている。
X座標補正光回路3においては、LSI部2のX軸方向を、複屈折光学結晶11において異常光の進行方向がずれを発生する方向とし、Y座標補正光回路4においては、LSI部2のY軸方向を、複屈折光学結晶11において異常光の進行方向がずれを発生する方向としている。
従って、複屈折光学結晶11の各層間に挿入された空間光変調素子12によって、複屈折光学結晶11の層ごとに偏光方向を制御して、常光と異常光とを切替えることで光のシフト量を制御することができる。すなわち、空間光変調素子12は、入射された光の偏光方向を電圧の印加によって切替えることができるため、必要な光補正の量に応じてX軸方向を複屈折光学結晶11における異常光のずれの方向とすることにより、X軸方向に光をシフトさせることができる。
例えば、複屈折光学結晶11のうち、最も薄い層によって生じるずれによる光シフトが必要な光補正量として十分であれば、その旨を知らせる情報が空間光変調素子12に送出され、空間光変調素子12は偏光方向を切替えて、複屈折光学結晶11の他の層によるX方向への光シフトが生じないようにする。
光補正量が不十分であるときは、その旨を知らせる情報が空間光変調素子12に送出され、空間光変調素子12は偏光方向を異常光のままに維持し、複屈折光学結晶11による光シフトが必要な光補正量に達するまでX方向への光シフトを生じさせる。
Y座標補正光回路4についても、X座標補正光回路3と同様に、複屈折光学結晶11の厚みを2のべき乗で順次変化させて積層することで、少ない積層数で任意の光シフト量を得ることができる。
図3に、第1の回転方向補正光回路5の構成の一例を示す。
図3は、LSI部2のY軸方向を、複屈折光学結晶において異常光の進行方向がずれを発生する方向とし、Y軸方向について原点から遠ざかるに従って複屈折光学結晶13の厚みを増加させ、かつ複屈折光学結晶13の各層の厚み増加の傾斜角度を異ならせた第1の回転方向補正光回路5である。
この複屈折光学結晶13が複数個形成され、複屈折光学結晶13の各層の間に空間光変調素子12が積層されている。複屈折光学結晶13の各層の厚み増加の傾斜角度は、一方の端面側から順に、2のべき乗で順次変化している。
この複屈折光学結晶13が複数個形成され、複屈折光学結晶13の各層の間に空間光変調素子12が積層されている。複屈折光学結晶13の各層の厚み増加の傾斜角度は、一方の端面側から順に、2のべき乗で順次変化している。
ホログラム1を人の手によって配置したときに、挿入角度誤差が±3°程度未満の微少な量とすると、回転補正による角座標の変換は以下の式で近似できる。
このような補正は、原点から離れるに従って厚みを変化させた複屈折光学結晶13によって実現することができる。
例えば、複屈折光学結晶13のうち、最も薄い層によって生じるずれによって回転補正量が十分であれば、その旨を知らせる情報が空間光変調素子12に送出され、空間光変調素子12は偏光方向を切替えて、回転補正が生じないようにする。回転補正量が不十分であるときは、その旨を知らせる情報が空間光変調素子12に送出され、空間光変調素子12は偏光方向を異常光のままに維持し、必要な回転補正量に達するまで回転補正を行う。
従って、光情報記憶媒質であるホログラム1を人の手を介して配置しても、LSI部2へ照射される光ビームの位置を高精度で調整することができ、光情報記憶媒質であるホログラム1を人の手によって交換することが可能となる。
このように、LSI部2に対して、上下左右の補正光学系と回転光学系を組み合わせることで、任意の位置に置かれたホログラム1からの光を正確にフォトディテクターに導くことができる。
なお、X座標補正光回路3、Y座標補正光回路4、及び回転方向補正光回路5の配置の順番は、上記の説明に限定されるものではなく、他の順番で配置することも可能である。
2 LSI部
3 X座標補正光回路
4 Y座標補正光回路
5 第1の回転方向補正光回路
6 第2の回転方向補正光回路
7 フォトダイオードアレイ
11 複屈折光学結晶
12 空間光変調素子
13 複屈折光学結晶
Claims (2)
- 光情報記憶媒質であるホログラムと、フォトダイオードアレイが形成されたLSI部との間に設けられた光再構成型ゲートアレイの光照射位置補正装置であって、X座標補正光回路、Y座標補正光回路、及び回転方向補正光回路を備え、前記X座標補正光回路、前記Y座標補正光回路、前記回転方向補正光回路はいずれも、複屈折光学結晶と空間光変調素子とを交互に積層してなり、前記回転方向補正光回路は、前記LSI部のY軸方向を前記複屈折光学結晶において異常光の進行方向がずれを発生する方向とし、前記Y軸方向について原点から遠ざかるに従って前記複屈折光学結晶の厚みを増加させ、かつ前記複屈折光学結晶の各層の厚み増加の傾斜角度を異ならせた第1の回転方向補正光回路と、前記LSI部のX軸方向を前記複屈折光学結晶において異常光の進行方向がずれを発生する方向とし、前記X軸方向について原点から遠ざかるに従って前記複屈折光学結晶の厚みを増加させ、かつ前記複屈折光学結晶の各層の厚み増加の傾斜角度を異ならせた第2の回転方向補正光回路と、からなり、前記複屈折光学結晶の各層の厚みは、厚み増加の傾斜角度が2のべき乗で順次変化するように、前記複屈折光学結晶が形成されていることを特徴とする光再構成型ゲートアレイの光照射位置補正装置。
- 前記LSI部に照射される光ビームの位置ずれ情報が前記空間光変調素子に送出され、この位置ずれ情報に応じて、前記空間光変調素子が入射光の偏光方向を切替えて光補正量を制御することを特徴とする請求項1に記載の光再構成型ゲートアレイの光照射位置補正装置。
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