KR100295487B1 - 홀로그래픽메모리내의데이터위치들에접근하도록선형변환을사용하는시스템및방법 - Google Patents
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Abstract
홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 내의 데이터 위치들에 접근하도록, 공간 광 변조기로부터의, 공간 변조된 복합 입사광빔을 조종하는 시스템 및 방법, 상기 시스템들중 하나는, (Ⅰ) 상기 공간 광 변조기로부터의 입사빔을 수신하고 결과빔을 발생시키되, 제1양을 갖는 증분들만큼, 상기 HMC의 평면을 가로질러 상기 결과빔을 횡단시키는 주 빔 조종 시스템(primary beam steering system)과, (2) 제1양보다 작은 제2양을 갖는 증분들만큼, 상기 결과빔으로 하여금 상기 HMC의 평면을 가로지르게 하도록, 상기 주 빔 조종 시스템과 관련해 상기 공간 광 변조기를 병진시키는, 상기 공간 광 변조기에 연결된 미세 제어 병진 기구(fine-control translation mechanism)를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로는 홀로그래픽 메모리 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 홀로그래픽 메모리내의 데이터 위치들에 접근하도록, 선형 변환을 사용하는 광학 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 이하의 참고 문헌들과 관련이 있다.
1. 미국 특허 출원 일련 번호(Attorney Docket No. CAMPBELL 7-15-4), 발명의 명칭은 "홀로 그래픽 메모리내의 데이터 위치들에 접근하도록, 초점면 데이터를 조종하는 시스템 및 방법(System and Method For Steering Focal Plane Data to Access Data Locations in a Holographic Memory)"이고, 본 출원과 동시 출원됨.
2. 미국 특허 출원 일련 번호(Attorney Docket No. CAMPBELL 8-16-5), 발명의 명칭은 "홀로그래픽 메모리내의 데이터 위치들에 접근하도록, 프레즈넬 영역 데이터를 조종하는 시스템 및 방법(System and Method for Steering Fresnel Region Data to Access Data Locations in a Holographic Memory)" 이고, 본 출원과 동시 출원됨.
3. 미국 특허 출원 일련 번호(Attorney Docket No. CAMPBELL 9-17-6), 발명의 명칭은 "홀로그래픽 메모리내의 데이터 위치들에 접근하도록, 원통 좌표계를 사용하여 광로를 세차 운동 시키는 시스템 및 방법(System and Method for Precessing an Optical Path Using Cylindrical Coordinates to Access Data Locations in a Holographic Memory)" 이고, 본 출원과 동시 출원됨.
4. 미국 특허 출원 일련 번호(Attorney Docket No. CAMPBELL 10-18-7), 발명의 명칭은 "홀로그래픽 메모리내의 데이터 위치들에 접근하도록, 원통 좌표계를 사용하여 초점면 데이터를 조종하는 시스템 및 방법(System and Method for Steering Focal Plane Data Using Cylindrical Coordinates to Access Data Locations in a Holographic Memory)" 이고, 본 출원과 동시 출원됨.
5. 미국 특허 출원 일련 번호(Attorney Docket No. CAMPBELL 11-19-8), 발명의 명칭은 "홀로그래픽 메모리내의 데이터 위치들에 접근하도록, 원통 좌표계를 사용하여 프레즈넬 영역 데이터를 조종하는 시스템 및 방법(System and Method for Steering Fresnel Region Data Using Cyoindrical Coordinates to Access Data Locations in a Holographic Memory)"이고, 본 출원과 동시 출원됨.
각 참고 문헌은 일반적으로 본 발명과 함께 할당된다
퍼스날 컴퓨터들(PCs)를 구비한 대부분의 현대형 프로세싱 시스템들은 광학데이터 저장 장치(optical data storage)의 일 형태나 타 형태를 따른다. 예컨대, CD-ROM 드라이브들은 이제 거의 모든 PC들의 기본 사양이다. 비디오 게임, 지도, 사전 등 거의 모든 멀티미디어 소프트웨어는 CD-ROM으로 판매된다. 또한 컴팩트 디스크는 음반 녹음을 위한 강장 보편적인 저장 매체이다. 최근에는, 표준 CD 기술의 저장 용량을 약 1/2 [Gbyte]로부터 약 5 [Gbyte]로 확장할 수 있는 디지틀 비디오 디스크(DVD) 기술이 소개되었다.
CD-ROM과 DVD의 큰 저장 용량과 비교적 낮은 비용으로 인해, 보다 큰 용량과 보다 낮은 비용의 광학 저장 매체에 대한 큰 수요가 야기되었다. 많은 대형 사업들은, 잠재적인 수백개의 디스크들 중의 특정한 하나에 접근하도록, 쥬크 박스 스타일의 CD교환기들을 채용한다. 광학 저장 포맷으로 공개되는 동영상들은 여전히 다양한 CD들, DVD들 또는 특대의 레이저 디스크들을 필요로 한다. 그러나, CD-ROM과 DVD 기술은 그 한계에 봉착된 것으로 보인다. 광학 저장 시스템들의 용량 및 속도의 지속적 개선을 위해, CD 크기의 저장 매체로 수백 [Gbytes]를 저장할 수 있는 홀로그래픽 저장 장치에 관한 연구가 증가하고 있다.
다수의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은, 데이터의 전 페이지를 동시에 저장 ·검색할 수 있도록 발전되어 왔다. 상기 시스템내에서, 저장될 데이터는 2차원(2D) 광학 배열로 우선 부호화(예컨대, 액정 디스플레이(LCD)화면상의 경우)되므로, 상기 시스템은 공간 광 변조기(spatial light modulator : SLM)의 일종으로 볼 수 있다. SLM의 또 다른 종류는 텍사스 인스트루먼트사의 디지틀 거울 장치(Digital Mirror Device)로서, 이는 각 화소(pixel)의 반사율의 변화를 허용하는 반사 장치이다. 또한 "SLM"은 가변 광밀도(optical density), 위상(phase) 및 반사율(reflectivity)의 고정 마스크(fixed mask)들을 포함한다.
평면파인 제1 레이저 빔은 상기 SLM을 통해서 전송되며, 상기 2D 배열상의 데이터 정사각형들 또는 직사각형들(화소들)로부터의 강도(intensity) 및/또는 위상 패턴(phase pattern)을 검출한다. 대물빔(object beam)이라 불리우는 상기 데이터-부호화된 빔은, 결국 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)이라 불리오는 감광 물질에 투사된다. 또한 기준빔(reference beam)이라 불리우는 제2 레이저 빔도 상기 홀로그래픽 메모리 셀에 투사된다. 상기 대물빔과 상기 기준빔은, 상기 HMC의 체적 요소전체에 걸쳐서 간섭 패턴이 발생되도록 교차한다. 상기 독특한 간섭 패턴은 상기 HMC내의 물질 변화를 유도하여 홀로그램을 발생시킨다.
상기 홀로그래픽 메모리 셀내의 상기 홀로그램의 형태는, 상대적 진폭 및 편광 상태와, 상기 대물빔과 상기 기준빔간의 위상차의 함수이다.
이는 또한 상기 홀로그래픽 메모리 셀에 투사되는 상기 대물빔 및 상기 기준빔의 입사각들에 크게 의존한다. 홀로그램 저장후, 상기 홀로그램을 발생한 상기 기준빔과 동일 기준빔을 상기 HMC에 투사함으로써, 상기 데이터 빔은 재구성된다. 상기 홀로그램과 상기 기준빔은 상기 데이터-부호화된 대물빔을 재생산하도록 상호작용하며, 상기 데이터-부호화된 대물빔은, 화소들의 명암 패턴을 감지함으로써 상기 데이터를 반복하는 감광 검출기들의 2D 패턴에 투사된다.
상기 공간 광변조기에 의해 발생되는 상기 대물빔은 높은 공간-대역곱(space-bandwidth product : SBP)을 갖는다. 빔의 상기 SBP는 상기 빔의 분해 가능한 화소들의 수와 동일하다. 예컨데, SVGA 컴퓨터 모니터에 의해 발생되는 800 ×600개의 화소 영상은 4800,000의 SBP를 갖는다. 높은 SBP빔들이 홀로그래픽 메모리셀로 투사될 때에는, 상기 빔들에 의해 횡단되는 상기 광로 길이들을 일정하게 유지시키는 것이 중요하다. 만약 그렇지 하지 않으면, 상기 높은 SBP 빔들은 초점에서 벗어날 것이며, 상기 데이터는 망실될 수 있다.
상기 대물빔의 높은 SBP 영상의 초점을 맞추기 위해 일정한 광로 길이를 유지함은, 필연적으로, 상기 홀로그래픽 메모리 셀의 표면상의 상이한 영역들로 상기 대물빔을 조종하는 것을 곤란하게 만드는데, 그 이유는, 그와 같은 조종은 번번히 상기 광로 길이를 변화시키기 때문이다. 그러나, 많은 홀로그래픽 메모리 시스템들은 SBP=1인 기준빔들을 혼합한다. 상기 작은 기준빔 SBP로 인해, 그와 같은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은, 그 기준빔을 4-f 영상 시스템과 같은 광학 시스템을 통해 상기 기준빔을 회절시키는 음향-광 셀(acoust-optic cell)을 통해 투사할 수 있는데, 상기 음향-광 셀은 고정된 광로 길이를 갖는다. 상기 음파의 주파수 변경으로 상기 기준빔의 회절각이 변화되므로, 상기 홀로그래픽 메모리 셀의 표면으로 입사된다. 상기 각-동조된 기준빔(angle-tuned reference beam) 조종을 사용하는 시스템들은 "각-다중화(angle multiplexing)" 시스템들로 알려져 있고, 기준빔이 상이한 입사각들을 가지는 경우라도, 상기 홀로그래픽 메모리 셀의 표면상의 동일 위치로 데이터의 상이한 페이지들을 투사할 수 있는 그들의 능력에 의해 구별된다. 상기 데이터는 상이한 입사각을 갖는 상기 응답 기준빔을 조종함으로써 검색된다. 그러나, 종래 기술에 의한 상기 시스템들은, 공간-대폭 곱 전체에 대한 그들 고유의 한계들로 인해, 보통의 대물빔과 같은 높은 SBP 빔을 상기 홀로그래픽 메모리셀의 상이한 구역들로 조종하는 데는 부적절하다. 또한, 종래 기술에 의한 상기 시스템들은 상기 홀로그래픽 메모리 셀상의 목적 위치로, 높은 SBP 대물빔 또는 기준빔을 정확하게 위치시키는 능력에 한계가 있다.
따라서, 초점의 상실 없이, 상기 홀로그래픽 메모리 셀의 표면상의 상이한 영역들로 높은 공간-대역곱 빔들을 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들에 대한 요구가 있다. 또한 높은 공간-대역곱 영상들을 좌표계내의 1차원 이상으로 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들에 대한 요구도 있다. 또한 혼합된 기준빔들을 좌표계내의 1차원 이상으로 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들에 대한 요구도 있다. 또한 상기 HMC 상의 상기 출력 영상의 위치에 대한 "미세한 동조"를 얻도록, 높은 공간-대역곱 대물빔을 정확하게 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들에 대한 요구도 있다.
상기 논의된 종래 기술의 결함들을 해결하기 위해, 본 발명은 HMC 내의 데이터 위치들에 접근하도록, 가간섭광(可干涉光)의 공간 변조된 복합 입사빔을 조종하는 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템들중 하나는, (1) 상기 공간 광 변조기로부터의 입사빔을 수신하고 결과빔을 발생시키되, 제1양을 갖는 증분들만큼, 상기 HMC의 평면을 가로질러 상기 결과빔을 횡단시키는 주 빔 조종 시스템(primary beam steering system)과, (2) 제1양보다 작은 제2양을 갖는 증분들만큼, 상기 결과빔으로 하여금 상기 HMC의 평면을 가로지르게 하도록, 상기 주 빔 조종 시스템와 관련해 상기 공간 광 변조기를 병진시키는, 상기 공간 광 변조기에 연결된 미세제어 병진 기구(fine-control translation mechanism)를 포함한다.
상술한 내용은, 본 발명의 다양한 실시예들을 다소 포괄적으로 개괄했으므로, 당업자들은 후기하는 발명의 상세한 설명을 용이하게 이해할 수 있다. 이하에서 기술되는 본 발명의 보다 구체적인 실시예들은 본 발명의 청구항들의 주제를 형성한다. 당업자들이라면, 자신들이 본 발명과 동일한 목적들을 수행하는 다른 구조들의 설계나 개조에 기초하여, 상기 공개된 개념과 구체적인 실시예들을 즉시 이용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한 당업자들이라면, 상기와 같은 균등물들은 포괄적 형태로 표현된 본 발명의 정신과 범위에서 벋어나지 못한다는 사실을 인지해야 한다.
제1도는 종래의 단일 렌즈 푸리에 변화 시스템(single lens Fourier transforming system)을 도시한 도면.
제2도는 종래의 4-f 영상 시스템(four-f imaging system)을 도시한 도면.
제3도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일 렌즈 영상 시스템을 도시한 도면.
제4도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 4-f 영상시스템을 도시한 도면.
제5도는 본 발명의 제3 실시예에 따른 빔 조종 시스템(beam steering system)을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
300 : 단일 렌즈 영상 시스템 302 : 공간 광 변조기(SLM)
303, 305 : 초점면 304 : 렌즈
306 : 홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 315 : 광로
320 : 작동기 330 : 광원
제1도는 종래의 단일 렌즈 푸리에 변화 시스템(100)을 도시한 도면이다. 비록 입사체의 푸리에 변환은 주지되었지만, 후기한 본 발명에 대한 기술들이 보다 명확히 이해되도록, 이하에서 상세히 기술된다. 레이저 가간섭광의 대물빔은 SLM(102)을 통해 투사되며, 상기 부호화된 데이터 패턴을 검출하고, 거리 f1만큼 진행하여 렌즈(104)에 도달한다. 상기 대물빔은 렌즈(104)를 통과하며, 거리 f1만큼 다시 진행하여 푸리에면(106)에 도달한다. 상기 푸리에면에서는, 상기 대물빔의 모든 위치 정보(positional information)는 각정보(angular information)로 되고, 상기 대물빔의 모든 각정보는 위치 정보로 된다.
상기 현상은 SLM(102)상의 일 점A로부터 상사되는 빔들(111, 113)과, SLM(102)상의 일점 B로부터 방사되는 빔들(112, 114)을 참고로 하여 이해될 수 있다. SLM(102) 상의 2D-배열 패턴내의 작은 화소들은, SLM(102)를 통과하는 상기 대물빔을 회절시티는 작은 개공을 형성한다. 그리하여, A와 B로부터 외측으로 방사되는 빛은 방향의 넓은 영역으로 분산된다. 빔들(111, 112)은 상호 평행하며, SLM(102)로부터 외측으로 직교하여 진행한다. 또한 빔들(113,114)도 상호 평행하나, SLM(102)로부터 외측으로 비스듬이 진행한다. 빔들(111, 112)은 평행하므로, 렌즈(104)에 대한 그들의 입사각은 동일하다. 마찬가지로 빔들(113, 114)도 평행하므로, 렌즈(104)에 대한 그들의 입사각도 동일하다.
잘 알려진 바와 같이, 렌즈를 통과하는 평행한 빔들이 렌즈에 의해 상기 푸리에면의 동일한 점에 수렴된다는 것은, 상기 렌즈(104)와 같은 얇은 렌즈의 성질이다. 그래서, 비록 빔들(111, 112)이 SLM(102)의 상이한 점들로부터 방사되지만, 평행 빔들(111, 112)은 푸리에면(106)내의 점 D에 수렴된다. 마찬가지로, 비록 빔들(113, 114)도 SLM(102)의 상이한 점들로부터 방사되지만, 평행 빔들(113, 114)은 푸리에면(106)내의 점 C에 수렴된다.
또한 입사체(SLM(102))의 동일한 점으로부터 상이한 각도들로(즉, 비평행으로) 방사되는 빔들이, 상기 얇은 렌즈를 통과한 후에는 평행한 빔들이 된다는 것도, 상기 렌즈(104)와 같은 얇은 렌즈들의 성질이다. 그래서, SLM(102)의 일 점A로부터 상이한 각도들(즉, 비평행)로 방사되는 빔들(111, 113)은 렌즈(104)를 통과한 후 상호 평행하게 되며, 따라서 푸리에면(106)의 점들 C와 D에의 입사각은 동일하다. 마찬가지로, SLM(102)의 일점 B로부터 상이한 각도들(즉, 비평행)로 방사되는 빔들(112, 114)도 렌즈(104)를 통과한 후 상호 평행하게 되며, 따라서 푸리에면(106)의 점들 C와 D에서의 입사각도 동일하다.
상기로부터, 푸리에면(106) 상에 빔이 입사되는 위치는, 상기 빔의 SLM(102)에 대한 출사각에 의해 결정(위치에 의한 결정이 아님)됨을 알 수 있다. 마찬가지로, 푸리에면(106)상의 빔의 입사각은, SLM(102)에서 상기 빔이 나오는 위치에 의해 결정(각도에 의한 결정이 아님)됨을 알 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 상기 푸리에면에서는, 상기 대물빔의 모든 위치 정보는 각정보가 되고, 상기 대물빔의 모든 각정보는 위치 정보가 된다.
제2도는 종래의 4-f 영상 시스템(200)을 도시한 도면이다. 제2도에 도시된 4-f 영상 시스템의 배치는 "무한 켤레(infinite conjugate)"라 불리운다. 비록 4-f 영상 시스템은 주지되었지만, 후기하는 본 발명의 상세한 기술들이 보다 명확히 이해되도록, 이하에서 상세히 기술된다. 4-f 영상 시스템(200)은 공간 광변조기(SLM :202)와, 초점 거리 f1을 갖는 얇은 볼록 렌즈(204)와, 초점 거리 f2를 갖는 얇은 볼록 렌즈(208)를 포함하는데, 여기서 상기 f1과 상기 f2는 동일할 수도, 동일하지 않을 수도 있다. 예컨대, SLM(202)은, 표면에서 데이터가 투명 및 불투명한 화소들의 2차원(2D) 패턴으로 부호화되는 액정 디스플레이(LCD) 스크린을 포함한다. SLM(202)와 렌즈들(204, 208)은, 실선(222)과 겹치는 점선으로 도시된 광로(215)에 직교하도록 위치한다.
레이저 가간섭광의 평면과 대물빔은 SLM(202)을 통해 투사되며, 부호화된 데이터 패턴을 검출하고, 거리 f1를 진행하여 렌즈(204)에 도달한다. 빔들(221-223)로 대표되는 상기 대물빔은 렌즈(204)를 통과하며, 다시 거리 f1을 진행하여 푸리에면(206)에 도달한다. 제1(b)도에 관해 상술한 바와 같이, 푸리에면(206)에서, 상기 대물빔의 모든 위치 정보는 각정보가 되고, 상기 대물빔의 모든 각정보는 위치 정보가 된다.
푸리에면(206)에 형성되는 영상은 렌즈(208)에 대한 입사체가 된다. 푸리에면(206)으로부터, 상기 대물빔은 거리 f2를 진행하여, 렌즈(208)에 도달한다. 렌즈(208)를 통과한 후, 상기 대물빔은 거리 f2를 진행하여, 최종적으로는 출력 영상 평면(210)에 도달하는데, 여기서 SLM(202)에서의 상기 입력 데이터 영상은 재구성된다. 출력 영상 평면(210)은, 그 안에 SLM(210)이 놓여진 평면에 대한 출력 영상 평면이 될 뿐만 아니라, 평면(206)에 대한 푸리에면이 된다. 따라서, 렌즈(208)에 의해 출력 영상 평면(210)에 형성되는 영상은, 렌즈(204)에 의해 푸리에면(206)에 형성되는 푸리에 영상에 대한 푸리에 영상이다.
빔들(221-223)로 도시된 것 처럼, 출력 영상 평면(210)에 형성되는 상기 입력 데이터 영상은, SLM(202)에서의 그 형태에 대한 도립상이 된다. 따라서, 만약 홀로그래픽 메모리 셀이 출력 영상 평면(210)에 위치한다면, SLM(202)의 상기 2D-배열 패턴의 도립상은, 데이터의 한 페이지로 상기 홀로그래픽 메모리 셀에 저장된다. 데이터 영상을 저장하기 위해서는, 레이저광의 분리된 기준빔(도시되지 않음)이 필요할 수 있다.
상술한 광학 시스템들의 선택적 실시예들에서, 상기 공간 광변조기는 상기 시작 렌즈와 그에 따르는 상기 푸리에면 사이에 위치할 수 있다. 상기 시작 렌즈로 입사되는 대물빔은 상기 시작 렌즈에 의해 수렴될 것이나, 상기 시작 렌즈를 통과할 후에는, 상기 SLM으로부터 부호화된 데이터를 검출할 수 있다. 상기와 같은 배치에서, 푸리에 차수(Fourier orders)의 크기(위치)는, 상기 SLM과 뒤이은 상기 푸리에면간의 거리에 비례하여 선형적으로 변한다. 또한 상기 빔들의 입사각은 상기 SLM의 위치에 따라서 변한다.
제3도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일 렌즈 영상 시스템(300)을 도시한 도면이다. 단일 렌즈 시스템(300)은 공간 광 변조기(SLM : 302)와 얇은 볼록 렌즈(304)를 포함한다. 예컨대, SLM(302)은, 그 표면에서 데이터가 투명 및 불투명 화소들의 2D 패턴으로 부호화되는 액정 디스플레이(LCD) 스크린을 포함한다. SLM(302)은 혼합된 상(phase) 및 진폭 변조를 갖는 상 마스크(phase mask) 또는 마스크를 포함할 수 있다. 후술한 바와 같이, SLM(302)은, 제1위치(처음 위치)에서는 실선으로 도시되며, 제2 위치(병진된 위치)에서는 점선으로 되시된다. 또한 단일 렌즈 영상 시스템(300)내의 SLM(302)의 운동들을 기술함에 있어 단순성 및 명확성을 도모하도록, SLM(302)은 상기 도면들에 도시된 렌즈(304) 및 공간 광 변조기들에 비해 작은 크기로 도시된다. 처음 및 병진된 위치들내에서 SLM(302)이 일부 오버랩됨으로써 야기되는 혼란을 회피하도록, 상기와 같이 작은 크기가 사용되었다. 그러나, 상기와 같은 편의가, SLM(302), 렌즈(304) 및 HNC(306)의 절대 차원들이나 상대 차원들에 대한 위치를 제한하는 것으로 해석되면 아니된다.
SLM(302) 및 렌즈(304)는, 점선으로 도시된 광로(optical path : 315, 대물빔이나 기준빔의 광로가 될 수 있음)에 직교하도록 위치된다. 렌즈(304)는 두 개의 초점을 갖는다. 제1 초점은, 렌즈(304)로부터 초점 거리 f만큼 떨어져, 점선으로 도시된 평면(303)내에 위치한다. 렌즈(304)로부터 초점 거리 f만큼 떨어져, 점선으로 도시된 평면(303)내에 위치한다. 렌즈(304)의 반대쪽에서, 제2 초점은, 렌즈(304)로부터 초점 거리 f만큼 떨어져, 점선으로 도시된 평면(305)에 위치한다. 만약, 초점 거리 f를 갖는 얇은 렌즈가 입사체로부터 거리 s만큼 떨어져 위치한다면, 얇은 렌즈 공식 1/f = (1/s +1/d)에 따라, 렌즈의 반대쪽 거리 d위치에서는 출력 영상이 형성될 수 있다.
제3도의 배치에서 SLM(302)의 표면은, 렌즈(304)로부터 거리 s만큼 떨어져 점선으로 도시된 평면(301)내에 위치하므로, SLM(306)의 출력 영상은, 렌즈(304)로부터 거리 d만큼 떨어져 홀로그래픽 메모리 셀(306 : HMC)의 표면에 형성된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, s,d 및 f는 s=d=2f가 되도록 선택되고, SLM(306)과 출력 영상간의 최대 이격 거리 s+d는 4f가 된다. SLM(306)은, HMC(306)상의 축력 영상의 위치를 천이하도록, 평면(301)을 따라 움직인다.
광원(330)은, SLM(302)상의 상기 2D 배열 패턴을 통해, 레이저 가간섭광과 같은 평면파 대물빔을 방사한다. 실선으로 도시된 광빔들은, 제1 위치에서 SLM(302)의 표면상의 점A로부터 방사되어 렌즈(304)로 입사된다. 렌즈(304)는, 상기 점A로부터 HMC(306)상의 상기 출력 영상내의 점B까지 방사되는 광빔들을 수렴한다. 작동기(actuator : 320)는, 축(322) 또는 적당한 기계적 연결 수단으로 SLM(302)에 연결되고, 양 R1만큼 SLM(302)을 병진시킨다. R1만큼 SLM(302)이 병진됨으로써, 점A는 점A`로 R1만큼 이동한다. 점선으로 도시된 광빔들은, 병진된 위치에 있는 SLM(302)상의 점A`로부터 상사되어 렌즈(304)로 입사된다. 렌즈(304)는 상기 점A'로부터 HMC(306)상의 상기 출력 영상내의 점B`까지 방사되는 광빔들을 수렴한다. 점B로부터 점B`까지의 거리 R2는 공식 R2=-R1(d/s)로 주어진다. 상기 실시예에서는, s=d=2f이고 R2=-R1이다.
제4도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 4-f 영상 시스템(400)을 도시한 도면이다. 4-f 영상 시스템(400)은 공간 광 변조기(SLM : 402), 초점 거리 f1를 갖는 얇은 볼록 렌즈(404), 초점 거리 f2를 갖는 얇은 볼록 렌즈(408) 및 홀로그래픽 메모리 셀(HMC : 410)을 포함한다. 예컨대, SLM(402)은, 그 표면에서 데이터가 투명 및 불투명 화소들의 2D 패턴으로 부호화되는 액정 디스플레이(LCD) 스크린을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 4-f 영상 시스템(400)은 무한 켤레 시스템(f2= f1)이므로, 총 광로 길이는 4f가 된다.
제3도의 시스템에 유사하게, SLM(402)은 제1 위치(처음 위치)에서는 실선으로 도시되고, 제2 위치(병진된 위치)에서는 점선으로 도시된다. 또한, 4-f 영상 시스템내의 SLM(402)의 동작들을 기술함에 있어 단순성 및 명확성을 도모하도록, SLM(402)도, 상기 도면들에 도시된 렌즈들(404, 408)에 비해 작은 크기로 도시된다. 처음 및 병진된 위치들내의 SLM(402)이 일부 오버랩됨으로써 야기되는 혼란을 회피하도록, 상기와 같이 작은 크기가 사용된다. 그러나, 상기와 같은 편의가, SLM(402), 렌즈(404), 렌즈(408) 및 HMC(410)의 절대 차원들이나 상대 차원들에 대한 위치를 제한하는 것으로 해석되면 아니된다. SLM(402), 렌즈(404), 렌즈(408) 및 HMC(410)은 점선으로 도시된 광로(415)에 직교하여 위치된다. 실선으로 도시되어 표시된 광빔은, 제1 위치에서 SLM(402)의 표면상의 점A로부터 방사되어 렌즈(404)로 입사된다. 렌즈(404)는 점선으로 도시된 푸리에 초점면(406)에 SLM(402)의 푸리에면을 형성한다. 푸리에면(406)에서의 푸리에 변환은 렌즈(408)에 대한 입사체가 된다. 점A로부터 방사되는 광빔은 HMC(41)의 점B`로 입사된다.
작동기(420)는, 축(422) 또는 적당한 기계적 연결 수단으로 SLM(402)에 연결되고, 양 R1만큼 SLM(402)을 병진한다. R1만큼 SLM(402)이 병진됨으로써, 점A는 점A`로 R1만큼 이동한다. 광원(430)은, SLM(402)상의 2D배열 패턴을 통해, 레이저 가간섭광과 같은 평면파 대물빔을 전송한다. 점선으로 표시된 광빔은, 병진된 위치에서 SLM(402)의 표면상의 점A`로부터 방사되어, 렌즈들(404, 408)을 통과한다. 점A`로부터 방사되는 상기 광빔은 HMC(410)의 점B`에 입사된다. 점B로부터 점B`까지의 거리 R2는, 공식 R2=-R1(f2/f1)로 구할 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서는 f2=f1이므로 R2=-R1이다.
본 발명의 상기 실시예들은, 상기 공간 광변조기의 1차원 운동을 설명하였다. 그러나 본 발명의 선택적 실시예들에서는, 상기 공간 광 변조기는 직각 좌표계내에서 2차원 운동을 할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 작동기는, HMC에서의 출력 영상내에서 대응 회전각 θ가 발생되도록, 상기 HMC의 표면과 동일한 평면내에서 변위각 θ만큼 상기 공간 광 변조기를 회전시킬 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 작동기는 3개의 선형축(X,Y,Z) 및 3개의 각축(θ,φ,γ)을 포함하는 6개의 축들 중에서 회전 및/또는 병진될 수 있다. 선택적으로, 본 발명의 다른 실시예들에서, 상기 공간 광 변조기는 고정된 위치로 유지되며, 상기 HMC는 병진 및/또는 회전될 수 있다.
상기 공간 광 변조기는 공지된 적당한 기계적 연결수단에 의해 병진 및/또는 회전될 수 있다. 작동기들의 타입들 및 다양함을 이하에 기술하기에는 너무 많다. 아무튼, 상기 공간 광 변조기의 병진 및/또는 회전의 수행에 사용되는 작동기 수단의 구체적 타입은, 보통, 상기 작동기 수단이 합체된 시스템의 필요 요소들에 어느 정도 의존한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 세차 제어 작동기들은 HMC에서 SLM의 영상의 위치에 대한 "정밀한 동조"에 사용되는데 반해, 분리·독립된 "개략적 제어"조종 시스템은 HMC상의 비교적 긴 거리들을 가로질러, SLM의 영상에 대한 병진 및/또는 회전을 제공하는데 사용된다. 개략적 제어 조종 시스템들의 적합한 예들은, 본 출원인이 함께 출원한 출원 명세서들에 기재되어 있다.
제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 빔 조종 시스템(500)을 도시한 도면이다. 빔 조종 시스템(500)은 광원(53), 공간 광 변조기(502 : SLM), 주 빔 조종 시스템(504), HMC(506), 작동기(520) 및 축(522)을 포함한다. 주 빔 조종 시스템(504)은, HMC(506)상의 비교적 큰 거리들(양들)을 가로질러, SLM(502)상의 2D 배열 패턴의 출력 영상 또는 푸리에 변환에 대한 병진 및/또는 회전을 독립적으로 제공하는 개략적 제어 조종 시스템을 포함한다(상기 함께 출원된 출원 명세서 참조). 주 빔 조종 시스템(504)내에서 소정의 빔 위치 설정에 대해, SLM(502)은, HMC(506)상의 비교적 작은 거리(양)만큼 병진 또는 회전되므로, 빔 조종 시스템(500)에 대한 보조 제어를 제공한다.
1차원 및 2차원 빔 조종 시스템들은, HMC의 반대면에 위치하는 거울들 및 렌즈들의 "거울 영상"배치를 이용함으로써, 보다 개선될 수 있다. 따라서 데이터는, HMC의 양면들로 동시에 조종될 수 있다. 또한 만약 상기 공간 광 변조기가 감광 검출기들의 2차원 배열로 대치된다면, HMC의 반대면상의 "거울 영상"광학 배치는 HMC로부터의 데이터를 검색하는데 사용될 수 있다.
비록, 상기 빔 조종 시스템들이 대물빔을 홀로그래픽 메모리 셀 상의 선택된 위치들로 조종하는데 사용될지라도, 단지 도시의 일 방편에 불과하므로, 상기가 본 발명의 범위를 제한한다는 추론은 허용되지 않는다. 당업자라면, 상기 빔 조종 시스템들은 기준빔의 조종에도 즉시 적응할 수 있다는 것을 알 수 있다.
비록 본 발명은 상세하게 기재되었지만, 당업자라면, 포괄적인 형태로 표현된 본 발명의 정신과 범위를 벗어남이 없이, 다양한 변화물, 대체물 및 변형물들을 스스로 만들 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명으로부터, 초점의 상실 없이, 상기 홀로그래픽 메모리셀의 표면상의 상이한 영역들로 높은 공간-대폭곱 빔들을 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들과, 높은 공간-대역곱 영상들을 좌표계내의 1차원이상으로 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들과, 혼합된 기준빔들을 좌표계내의 1차원 이상으로 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들과, 상기 HMC상의 상기 출력 영상의 위치에 대한 "미세한 동조"를 얻도록, 높은 공간-대폭곱 대물빔을 정확하게 조종할 수 있는 개선된 광학 시스템들이 제공된다.
Claims (20)
- 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)내의 데이터 위치들에 접근하도록, 공간 광 변조기로부터의, 가간섭광의 공간 변조된 복합 입사빔을 조종하는 시스템에 있어서, 상기 공간 광 변조기로부터의 상기 입사빔을 수신하고 결과빔을 발생시키되, 제1양을 갖는 증분들만큼, 상기 HMC의 평면을 가로질러 상기 결과빔을 횡단시키는 주 빔 조종 시스템과, 상기 제1양보다 작은 제2양을 갖는 증분들만큼, 상기 결과빔으로 하여금 상기 HMC의 평면을 가로지르도록, 상기 주 빔 조종 시스템에 대하여 상기 공간 광변조기를 병진시키는, 상기 공간 광 변조기에 연결된 미세 제어 병진 기구를 포함하는 입사빔 조종 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 미세 제어 병진 기구는 상기 공간 광 변조기를 회전시키는, 입사빔 조종 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 미세 제어 병진 기구는 제1축을 따라 상기 공간 광 변조기를 선형적으로 병진시키는, 입사빔 조종 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 미세 제어 병진 기구는 상기 제1축에 직각인 제2축을 따라 상기 공간 광 변조기를 선형적으로 병진시키는, 입사빔 조종 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 주 빔 조종 시스템은 상기 결과빔을 선형 횡단시키는, 입사빔 조종 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 주 빔 조종 시스템은 상기 결과빔을 회전시키는, 입사빔 조종 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 HMC은 실질상 평면이고, 상기 입사빔은 100이상의 공간-대폭 곱(SBP)을 가지는, 입사빔 조종 시스템.
- 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)내의 데이터 위치들에 접근하도록, 공간 광 변조기로부터의, 가간섭광의 공간 변조된 복합 입사빔을 조종하는 방법에 있어서, 결과빔을 발생시키는 주 빔 조종 시스템내에서 상기 공간 광 변조기로부터의 입사빔을 수신하는 단계와, 제1양을 갖는 증분들만큼, 상기 HMC의 평면을 가로질러 상기 결과빔을 횡단시키는 단계와, 상기 제1양보다 작은 제2양을 갖는 증분들만큼, 상기 결과빔으로 하여금 상기 HMC의 평면을 가로지르도록, 상기 주 빔 조종 시스템에 대하여 상기 공간 광 변조기를 병진시키는 단계를 포함하는 입사빔 조종 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 공간 광 변조기를 병지시키는 단계는 상기 공간 광 변조기를 회전시키는 단계를 포함하는, 입시빔 조종 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 공간 광 변조기를 병진시키는 단계는 제1축에 따라 선형적으로 상기 공간 광 변조기를 병진시키는, 입사빔 조종 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 공간 광 변조기를 병진시키는 단계는 상기 제1축에 수직한 제2축을 따라 선형적으로 상기 공간 광 변조기를 병진시키는 입사빔 조종 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 주 빔 조종 시스템은 상기 결과빔을 선형적으로 횡단시키는, 입사빔 조종 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 주 빔 조종 시스템은 상기 결과빔을 회전시키는, 입사빔 조종 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 HMC는 실질상 평면이고, 상기 입사빔은 100이상의 공간-대폭 곱(SBP)를 가지는, 입사빔 조종 방법.
- 데이터를 저장허는 시스템에 있어서, 가간섭광원과, 상기 광원으로부터 수신되는, 공간 변조된 복합 광빔을 변조하도록 위치되는 공간 광변조기와, 상기 데이터를 저장하는, 실질상 평면인 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)과, 상기 공간 광 변조기로부터의 상기 입사빔을 수신하고 결과빔을 발생시키되, 제1양을 갖는 증분들만큼, 상기 HMC의 평면을 가로질러 상기 결과빔을 횡단시키는 주 빔 조종 시스템과, 상기 제1양보다 작은 제2양을 갖는 증분들만큼, 상기 결과빔으로 하여금 상기 HMC의 평면을 가로지르도록, 상기 주 빔 조종 시스템에 대하여 상기 공간 광 변조기를 병진시키는, 상기 공간 광 변조기에 연결된 미세 제어 병진 기구를 포함하는 데이터 저장 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 미세 제어 병진 기구는 상기 공간 광 변조기를 회전시키는, 데이터 저장 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 미세 병진 기구는 제1축을 따라 상기 공간 광 변조기를 선형적으로 병진시키고, 상기 결과빔은 100이상의 공간-대폭 곱(SBP)을 가지는, 데이터 저장 시스템.
- 제17항에 있어서, 상기 미세 제어 병진 기구는 제1축에 수직한 제2축을 따라 상기 공간 광 변조기를 선형적으로 병진시키는, 데이터 저장 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 주 빔 조종 시스템은 상기 결과빔을 선형적으로 횡단시키는, 데이터 저장 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 주 빔 조종 시스템은 상기 결과빔을 회전시키는, 데이터 저장 시스템.
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