KR101039074B1 - 높은 데이터 밀도의 체적 측정의 홀로그래픽 데이터 저장방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 높은 데이터 밀도의 홀로그래픽 데이터 저장 방법이다. 홀로그램은 체적 측정의 데이터 저장 층 또는 층들에 기록되고, 기록 프로세스 동안, 데이터 캐리어 구조에서의 홀로그램의 정확한 위치는 대상 및 기준 빔 또는 빔들의 교차 영역에 의해 결정되고, 판독 프로세스 동안, 홀로그램의 선택은 기준 빔 또는 빔들에 의해 동시에 조명된 홀로그램의 선택, 어드레싱된 홀로그램의 판독 출력, 및 어드레싱되지 않은 홀로그램의 억제는 어드레싱된 홀로그램과 공초점으로 위치한 공간 필터 및/또는 브래그 조건의 충족에 의해 수행된다. 홀로그램을 리코딩 및 판독 출력을 위한 광학 장치는 공초점 배열에서 3개의 전용 면을 갖고, 여기서 어드레싱된 홀로그램은 저장 물질(8)에서 중간 전용 면에 있고, 2개의 외부 전용 면에, 공간 필터(95 및 304)가 있다. 광학 장치는 상이한 대물 렌즈의 3개의 쌍(321, 322 및 323)으로 구성된 12f 광학 시스템이다.
Description
본 발명은, 1mm 내지 3mm 두께 및 120mm 직경의 디스크를 이용하여 200 내지 800GB의 용량을 얻을 수 있는 새로운 종류의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 설명한다. 여기에 제공된 상기 시스템은 3차원 다중-층 홀로그래픽 데이터 저장부에 의해 고용량을 달성한다. 고속의 판독은 병렬 판독 및 디스크 포맷에 의해 보장된다. 시스템에서의 다양한 층의 어드레싱은 공초점(confocal) 광학 장치에 의해 구현되며, 동시에 상기 장치는 어드레싱되지 않고 판독되는 홀로그램을 또한 필터링 출력(filter out)한다. 어드레싱된 홀로그램 및 공간 필터는 공초점 광학 시스템에 배치된다.
요즈음 이용가능한 데이터 저장 가능성을 비교할 때, 예를 들어 CD 및 DVD를 이용하는 데이터 저장 분야에서, 용량을 증가시키는 가능한 방식 중 하나가 UV 스펙트럼을 향하는 경향을 수반하는, 파장 감소라고 말할 수 있다. 그러나, 이것은 조명, 매핑 및 검출 가능성의 분야에서 복수의 문제를 발생시킨다. 다른 가능한 해법은 3차원 공간 데이터 저장이다.
심지어 공간 데이터 저장 내에서, 지금까지 특허 명세서는 2가지 다른 가능성을 다룬다. 한가지 가능성은 CD 및 DVD로부터 알려진 전술한 비트-지향 시스템을 3차원으로 생성하는 것이다. 그러한 시스템의 주요 문제, 즉 산란으로 인한 잡음은 소위 공초점 필터에 의해 억제된다. 그러나, 잡음 억제는 층의 수에 따라 좌우된다. 실제로, 2-층 시스템이 대중화되고 있다. 실험실 레벨에서, 최대 약 10개 층의 시스템이 테스트된다. 발생할 잡음 외에도, 또한 다른 문제가 고려될 필요가 있다. 가장 주요한 문제는, 비트-지향 다중-층 디스크의 경우에, 3차원 서보 시스템이 개발되어야 한다는 것이다.
매우 긴 시간에 검사받은 공간 광학 데이터 저장에 대한 다른 해결책은 두꺼운 저장 물질에 멀티플렉싱된 홀로그램을 저장하는 것이다. 멀티플렉싱을 이용하는 주요 문제는, 변하지 않는 크기를 갖는 큰 M# 개수의 홀로그래픽 물질, 높은 정밀도의 드라이브 및 고가의 광학 소자를 필요로 한다는 것이다. 여기에 설명된 시스템은 여기에 언급된 2개의 시스템, 즉 디지털 다중-층 시스템 및 멀티플렉싱된 두꺼운 홀로그래픽 데이터 시스템을 결합하여, 장점을 강조하고 문제를 감소시킨다. 해결책의 본질은, 데이터가 적층형 구조에서 개별적인 또는 푸리에 홀로그램의 형태로 저장되고, 공초점 배열을 이용함으로써 어드레싱된다는 것이다. 더욱이, 공초점 배열은, 어드레싱되지 않지만 동일한 기준 빔을 이용함으로써 판독된 홀로그램이 필터링 출력되도록 한다. 기본적으로, 이것은 엄밀히 변하지 않는 크기를 갖는 물질을 필요로 하지 않고, 더욱이 더 간단한 서보 시스템을 필요로 한다.
특허 US 5289407은 데이터 비트를 광 폴리머에 기록하고 광 폴리머로부터 데이터 비트를 판독하는, 광 데이터 저장에 사용되는데 적합한 공초점 마이크로스코프-기반의 3차원 다중-층 시스템을 설명한다. 기본적으로, 상기 시스템은 어드레싱된 비트를 판독하기 위해 공초점 필터링 원리를 이용한다. 본 발명에 따른 시스템의 본질적 차이는, 단일 비트에 어드레싱하는 것 대신에 수십 또는 수백 비트를 포함하는 마이크로-홀로그램에 어드레싱하는 것이다. 이러한 종류의 시스템과 비교할 때, 동일한 데이터 밀도를 간주하면, 다중-층의 얇은 홀로그램을 기록하는 것이 1차수 적은 서보 시스템을 필요로 하고; 사실상 홀로그램의 크기가 저장된 비트의 크기보다 1차수 높다는 것이 명백하게 언급될 수 있다. 상기 문헌에 설명된 상기 시스템이 ±0.1㎛ 정확도의 요구조건을 서보 시스템에 설정하지만, 본 발명에 따른 상기 시스템은 푸리에 유형의 홀로그램으로 인해 ±1㎛ 정확도의 서보 시스템을 필요로 한다. 본 시스템에서, 기록 속도 및 판독 속도는 병렬 액세스의 결과로서 더 높다.
특허 US 6212148에 따라, 디지털 데이터 비트의 저장은 사전 형성된 반사 홀로그램에서 구현된다. 사전-기록된 홀로그램은 비선형 감광 물질에서 구현된다. 데이터 비트를 기록하는 동안, 사전-기록된 홀로그램의 반사는, 비선형 물질의 흡수 결과로서 기록 레이저 빔의 초점에서의 작은 범위에서 각각 감소되고 단절되어, 기록된 비트를 기억한다. 판독할 동안, 어드레싱된 범위의 반사에서의 변화는 정보를 운반한다. 정밀한 판독의 사전 조건은, 사전-기록된 두꺼운 홀로그램의 그리드 시스템이 판독 신호의 파면에 잘 적응되는데, 즉 브래그의 조건이 판독 동안 높은 정확도로 충족되어야 한다는 것이다. 또한, 다중-층 마이크로-홀로그램 유형의 저장이 동일한 용량의 경우에 더 적은 요구조건을 서보 시스템에 설정하는 것이 주지될 수 있다. 기록 및 판독 모두는 또한 특허 US 6212148에서 직렬이다.
특허 US 2002/0015376 A1은 마이크로-홀로그램을 기록 및 판독하는데 사용되는데 적합하도록 현재 CD 기술을 개선시키는 해결책을 제공한다. 디스크 상에 적용되고 홀로그래픽 저장에 적합한 물질은 홀로그래픽 방식으로 기록된 비트를 저장하기 위한 것이다. 각 홀로그램은 단일 비트를 저장하고, 이러한 단일 비트는 기존의 CD/DVD 기술로 고장 없는 응용을 보장한다. 어드레싱된 비트를 판독할 때 나타나는 간섭을 감소시키기 위해, 본 특허는 홀로그램 크기의 공간 필터의 응용을 기재한다. 층들 사이의 어드레싱은 적절한 쌍의 렌즈를 이동시킴으로써 구현된다. 따라서, 본질적으로, 본 특허는 기존의 CD/DVD 기술에 기초하여 기존의 비트-지향된 데이터 저장을 홀로그래픽 기본 그리드로 대체한다. 본 발명과 특허 US 2002/0015376 A1을 비교할 때, 기본적으로 2가지 본질적인 차이점이 존재한다: 한 편으로, 본 발명은 1을 초과하는 비트가 하나의 홀로그램에 기록되어, 이것이 병렬 데이터 흐름을 허용하고 더 간단한 서보 시스템을 필요로 한다는 것을 제안한다. 다른 한 편으로, 특허 US 2002/0015376 A1에 사용된 공초점 필터는 간섭을 제거하는 것 대신에 개별적인 홀로그램 사이의 간섭을 감소시키기만 한다. 이것은 동일한 기준을 이용함으로써 조명된 마이크로-홀로그램의 최대 수를 제한한다. 본 발명에 따른 해결책을 통해, 기하학적-광학 의미에서 개별적인 마이크로-홀로그램 사이에 어떠한 간섭도 없다.
특허 WO 02/21535는 공간 홀로그램을 2차원으로 위치시키는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공한다. 홀로그램 사이의 간섭은 적절히 선택된 파라미터의 가우스 빔에 의해 제거된다. 홀로그램의 크기는 가우스 빔 넥(neck)의 크기를 설정함으로써 조정된다. 홀로그램은 기준 빔에 의해 결정된 공간 내에서 확립되는 반면, 이웃한 홀로그램은 기준 빔에 대해 낮은 세기의 대상 빔(object beam)으로 인해 상당한 정도로 삭제되지 못한다. 공초점 배열은, 대상 빔 및 기준 빔 모두의 초점면이 일치한다는 것을 의미한다. 본 특허에서, 공초점 배열이, 어드레싱된 홀로그램으로부터 판독되지만 어드레싱되지 않는 홀로그램을 분리하는 것을 목적으로 하는 다중-층 얇은 저장 층을 이용하는 홀로그래픽 시스템에 대조적으로, 기준 빔 및 공간 홀로그램의 파면이 강조된다. 특허 WO 02/21535에서, 공초점 필터링의 원리는 사용되지 않는데, 즉, 시스템은 잘 한정된 애퍼처를 포함하지 못하고, 이것은 판독되지만 어드레싱되지 않은 홀로그램으로부터 나오는 광을 투과시키지 않는다.
"다중층 체적의 홀로그래픽 광학 메모리"라는 제목의 논문(Optics Letters, 1999년 2월 15일/제 24권 4호)은 가상 다중-층 구조를 확립하는데 사용되는데 적합한 체적 홀로그래픽 시스템을 기재한다. 홀로그래픽 시스템은 기준 빔에 위치한 확산기를 통해 액세스가능한 특별한 기준 빔에 의존한다. 데이터 저장을 위해 사용된 마이크로-홀로그램은 층을 형성하도록 공간적으로 분리된다. 확산 기준은 동시에 더 많은 홀로그램에 도달한다. 그러나, 이러한 홀로그램 중 하나만을 판독하는데, 즉 기록 및 판독 기준 빔 사이에 높은 상관 관계가 있는 것만 판독한다. 제공된 계산은, 측면 및 세로 선택도 모두가 홀로그램을 3-D로 위치시키는데 충분한 것으로 판명된다는 것을 보여준다. 요약하면, 사용된 특별한 기준 빔은 마이크로-홀로그램이 가상 층으로 배열되도록 하여, 간단한 방식으로 어드레싱의 가능성, 높은 데이터 밀도 및 간단한 판독을 보장한다는 것이 주지될 수 있다. 또한 이 경우에, 양호한 상관 관계를 보장하는 것은 매우 정밀한 서보 시스템을 필요로 한다.
"벡터 유기 리코딩 매체에 기초한 다중층 3-D 메모리"라는 제목의 논문(SPIE 제 1853권, 1993년)은 편광 홀로그래피에 기초한 다중-층 홀로그래픽 시스템을 기재한다. 제공된 홀로그래픽 층 구조는 3중 층에서 주기적으로 반복된 폭켈 셀(pockels cell), 저장 매체 및 편광자로 이루어진다. 개별적인 층의 어드레싱은 폭켈 셀 및 편광자에 의해 얻어질 수 있는 적절히 편광된 상태를 설정하는 것에 기초한다. 전술한 시스템의 기반을 이루는 편광 홀로그램은 가장 높은 가능한 회절 효율을 보장하므로, 또한 높은 신호/잡음 비를 보장한다. 메모리 층 사이의 간섭이 무시된다는 장점이 있다. 사실상, 편광된 상태는 단일 층만이 선택되도록 한다. 설명된 시스템은 푸리에 홀로그램에 의해 제공된 장점을 갖는다. 사실상, 홀로그램의 오프셋 불변성(invariance)은 정밀한 초점- 및 트랙 서보의 이용을 필요로 하지 않는다. 그러나, 제공된 해결책은, 데이터 층의 오조정(misadjustment)에 의해 야기된 에러, 및 비교적 강력한 층을 증가시키는 동안 크기 증가에 의해 야기된 어려움 뿐 아니라 비교적 복합 층 구조를 제조할 가능성의 처리를 다루지 못한다.
특허 US 6020985는, 디지털 데이터 비트가 반사 마이크로-홀로그램의 형태로 저장되는 다중-층 광학 데이터 저장 시스템을 기재한다. 서보 시스템에 의해 제어된 반사 홀로그램은 기준 빔이 대상을 충족할 때 발생된다. 다양한 두께의 층에서 나타나는 구면 수차는 특수한 광학 쌍에 의해 보상된다. 높은 데이터 전송율은 수 개의 트랙을 함께 판독하는 상호 흐트러진 레이저에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 해결책은 또한 엄격한 요구조건을 서보 시스템에 설정한다.
데이터 캐리어는, 적절한 기계적 세기를 보장하기 위해 1 내지 3mm 두께로 된 적층되거나 균일한 광 민감 저장 물질, 및 지지 및/또는 커버 층 또는 0.05 내지 1mm 두께로 구성된다. 데이터 캐리어는 투명하거나 반사가능할 수 있다. 반사 유형의 데이터 캐리어의 경우에, 반사 층은 저장 층과 지지 층 사이의 경계 표면에 배치된다.
적층형 저장 물질의 경우에, 10 내지 500㎛ 두께의 스페이서(spacer) 층은 사용된 층의 수에 따라 1 내지 100㎛ 두께의 저장 층 사이에 위치한다. 균일한 저장 물질의 경우에, 서로(층들) 아래에 기록된 홀로그램 사이의 거리는 10 내지 500㎛이다. 다른 실시예에서, 적층형 또는 균일한 감광 저장 층은 데이터 캐리어의 각 면상에 배치된다. 그러한 경우에, 지지 층의 양면은 반사 설계로 되어 있다. 0.5 내지 1mm의 2개의 감광 층은 독립적이다. 광은 반사 층을 통과하지 않는다. 양면 디스크의 용량은 단면 디스크의 용량보다 2배 더 크다. 데이터 캐리어의 포맷은 디스크, 카드 또는 테이프일 수 있다.
광학 시스템의 중심 요소는 기록/판독 푸리에 대물 렌즈(objective)이다. 대물- 및 기준 빔이, 서로 아래에 위치한 층의 기록 및 판독 동안, 각각 기록 대물 렌즈로부터 데이터 캐리어까지 그리고 데이터 캐리어로부터 판독 대물 렌즈까지 매우 상이한 거리가 되기 때문에, 기록/판독 푸리에 대물 렌즈는 상이한 길이의 광 경로를 보상하기 위해, 어드레싱된 층 및/또는 다양한 광학 특성의 깊이에 따라 크기 및/또는 두께를갖는 비대칭 보상 플레이트로 구현될 수 있다. 보상 플레이트는 기록/판독 푸리에 대물 렌즈의 앞 및/또는 데이터 캐리어와 대물 렌즈 사이 또는 심지어 대물 렌즈 자체 내에 위치한다. 층의 깊이에 따라 특성(형태, 두께 등)의 보상 플레이트의 이용은 층들이 서로 독립적으로 어드레싱되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 8f 광학 시스템을 도시한 도면.
도 2는 홀로그램의 공초점 필터링의 동작 상태를 도시한 도면.
도 3은 3개의 공초점으로 배열된 푸리에 면을 갖는 12f 광학 시스템을 도시한 도면.
도 4는 접힌 12f 시스템을 도시한 도면.
도 5는 광학 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 6은 어드레싱된 층에서 판독될 홀로그램 및 어드레싱되지 않은 층에서의 홀로그램의 공초점 분할을 도시한 도면.
도 7은 이중 파장 편광 홀로그래피를 이용하는 일실시예를 도시한 도면.
도 8은 상이한 두께의 보상 플레이트를 사용하는 층 어드레싱 프로세스를 도시한 도면.
도 9는 접힌 12f 시스템의 경우에 층 어드레싱 프로세스를 도시한 도면.
도 10은, 데이터 캐리어 플레이트가 대물 렌즈 사이에 경사진 방식으로 위치하는 일실시예를 도시한 도면.
도 11은 변형된 12f 시스템을 도시한 도면.
도 12는 동일 선상의 광학 배열을 갖는 반사형 광학 시스템을 도시한 도면.
도 13은 12f 광학 시스템의 부분을 확대한 도면.
도 14a 네지 도 14c는 상이한 깊이의 층으로 홀로그램을 기록하는 프로세스를 도시한 도면.
도 15는 SLM 2의 실제 이미지 및 어드레싱된 층의 개략도.
도 16은 데이터 캐리어의 단면도를 도시한 도면.
도 17은 판독 프로세스를 도시한 도면.
도 18은 가변 형태 또는 가변 광학 특성 보상 플레이트를 도시한 개략도.
도 19는 가변 두께 보상 플레이트를 도시한 개략도.
도 20은 모바일 선형 요소를 도시한 도면.
도 21은 대상 빔 및 기준 빔의 가능한 배열을 도시한 개략도.
도 1에 도시된 광학 시스템은 복합 8f 시스템이고, 이러한 시스템은 4개의 상이한 대물 렌즈로 구성된다. 각 대물 렌즈의 소자는 편의상 동일할 수 있다. 제 1 푸리에 대물 렌즈(13)는 대상(SLM: 공간 광 변조기)의 푸리에 변환을 생성하고, 제 2 부재는 대상을 재변환한다. 대상의 이미지는 제 2 푸리에 대물 렌즈(68)의 후면 초점면에서 생성된다. 제 1 대물 렌즈의 제 1 초점면에 위치한 SLM(2)는 데이터를 기록하기 위한 것이다. 제 3 푸리에 대물 렌즈(69)의 제 1 초점면은 제 2 푸리에 대물 렌즈(68)의 후면 초점면과 일치한다. SLM의 이미지는 이 면(4)에 존재한다. 이러한 이미지는 제 3 푸리에 대물 렌즈(69)에 의해 후면 초점면으로 변환된다. 제 4 푸리에 대물 렌즈(99)는 SLM의 이미지를 재변환한다. 따라서, SLM의 이미지는 제 4 푸리에 대물 렌즈의 후면 초점면에서 다시 나타난다. 이곳은 검출기 어레이(10)가 위치하는 곳이다. 데이터 캐리어(8)는 제 1 푸리에 대물 렌즈(13) 및 제 2 푸리에 대물 렌즈(68)의 공통 초점면에 있거나 그 근처에 있다. 제 1 및 제 2 푸리에 대물 렌즈의 공통 초점면의 이미지는 제 3 및 제 4 대물 렌즈의 공통 초점면에 있다. 이것은, 초점면(푸리에 면)이 서로의 이미지라는 것을 의미한다. 즉, 푸리에 면은 공초점 배열에 있다. 적층형 저장 물질의 스택된 층에서, 디스크 표면에 수직인 열에서, 각 저장 층에는 홀로그램이 있다. 제 3 및 제 4 대물 렌즈의 공통 초점면에서, 공초점 필터(공간 필터)(95)가 위치하며, 이 필터(95)는 어드레싱되지 않은 홀로그램으로부터 나오는 광 빔을 스크리닝(screen)한다. 판독 및 기록 동안 각 층의 어드레싱은 데이터 캐리어(8) 및 광학 시스템의 상관된 변위에 의해 구현될 수 있다. 어드레싱 프로세스 동안, 광학 시스템은 데이터 캐리어(8)의 면에 수직인 강체로서 이동한다. 공초점 필터(95)는 종래의 애퍼처로서 또는 가우스 어포디제이션(Gauss apodisation)으로 만들어질 수 있다. 가우스 어포디제이션의 경우에, 층 사이의 크로스토크는 추가로 감소될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기준 빔(21)은 대상 빔의 방향과 동일한 방향으로 대물 렌즈의 공통 광 축을 따라 이동한다. 기준 빔은 SLM(2)의 면에서의 SLM의 중심에서 도트(픽셀)인 반면, 공초점으로 위치한 푸리에 면에서, 대물 렌즈의 공통 광 축과 평행하게 이동하는 클리핑된(제한된 애퍼처) 평면파가 있다. 대상 빔(22)의 중심에서, 적절한 크기의 틈(void)은 기준 빔(21)에 대해 남겨질 것이다. 푸리에 면에서, 이것은, 대상 빔이 축을 따라 '구멍'을 갖는 콘(cone)에서 이동한다는 것을 의미한다. 이것은, 어떠한 대상 빔도 이동하지 않는 각도 범위- 대상 빔에 의해 생성된 콘 내의 내부 콘- 가 있다는 것을 의미한다. 푸리에 면에서{어드레싱된 홀로그램(87) 및 공초점 필터(95)의 위치에서}, 대상 빔(22) 및 기준 빔(21)은 서로 교차한다. 제 1 푸리에 대물 렌즈의 초점면에서, 기록 프로세스 동안, 어드레싱된 감광 층이 있다. 이것은 대상 및 기준 빔이 만나는 곳인데, 즉 이 층에서 어드레싱된 홀로그램(87)인 투과 홀로그램이 생성된다.
도 2는 홀로그램의 공초점 필터링의 동작 상태를 도시한다. 판독 상태는, 하나가 다른 하나 위에 있는 층(200 및 201)에 위치한 홀로그램 사이에서 어떠한 결합도 확립되지 않는다는 것인데, 즉 하나의 홀로그램으로부터만 나오는 대상 파의 신호가 검출기에 도달한다는 것이다. 제 3 푸리에 대물 렌즈의 초점면에 위치한 공초점 필터(95)는 이것에 도움을 준다. 어드레싱된 층에서 판독 출력될 홀로그램 및 어드레싱되지 않은 층의 홀로그램을 공초점 분할하기 위해, 그리고 어드레싱되지 않은 홀로그램의 공간 필터링에 대해, 다음 수학식은 
tga를 충족해야 하는데, 여기서
d는 홀로그램의 직경(202)이고,
l은 층 사이의 거리(205)이고,
α는 대상 빔에 의해 충전되지 않는 내부 콘의 반원추형 각도(206)이다.
이 경우에, 홀로그램이 기준 빔(21)에 의해 또한 판독 출력되는, 어드레싱된 홀로그램(87)의 아래 및 위에 있는 층으로부터 나오는 대상 빔은 제 3 푸리에 대물 렌즈의 초점면에서 공간 필터(95)를 통과하지 않는다. 그 결과, 어드레싱된 층에 위치하고 기준 빔에 의해 판독 출력된 홀로그램의 대상 빔만이 도 1에 따라 검출기(10)에 도달한다.
상이한 실시예에서, 대물 렌즈 및 대상 빔의 공통 광 축을 따라 이동하는 기준 빔은 서로 마주보며 이동한다. 이 경우에, 반사 홀로그램은 어드레싱된 층에서 생성된다. 어드레싱되지 않은 층에서 홀로그램의 어드레싱되고, 판독 출력과 공간 필터링은 전술한 설명과 유사하게 수행된다.
도 3에 도시된 광학 배열은 기본적으로 동일하지만, 새로운 기회를 제공한다. 12f 시스템의 장점은, 공간 필터(304)가 제 1 푸리에 면에 위치한다는 것이다. 제 2 및 제 3 푸리에 면은 이에 대한 샤프한 이미지를 생성한다. 저장 물질은 제 2 푸리에 면(8)에 있고, 다른 공간 필터는 제 3 푸리에 면(95)에 위치한다. 홀로그램의 크기는 제 1 공간 필터(304)에 의해 조정되는데, 이는 공간 필터만이 특정한 지정된 푸리에 성분(저역 통과 필터)의 통과를 허용하기 때문이다. 홀로그램 크기를 조정함으로써, 데이터 밀도는 관련 홀로그램에서 조정된다. 물론, 홀로그램의 크기를 감소시키는데 한계가 있는데, 이는 해상도가 크기 감소로 저하되기 때문이다. 그 결과, 검출기 상에서 구별될 수 있는 픽셀의 수가 감소하기 때문이다. 이것은 특수한 코딩에 의해 상쇄되고 최적화될 수 있다.
도 3에 도시된 12f 광학 시스템의 정확한 동작은 아래에 설명될 것이다. 12f 시스템은 일반적인 경우에 상이한 대물 렌즈의 3 쌍으로 구성되는 복합 유닛이다. 그 결과, 일반적인 경우에 시스템은 일반적인 경우에 6개의 대물 렌즈를 포함한다. 각 대물 렌즈 쌍의 소자는 편의상 동일할 수 있다. 그러므로, 시스템에서 전체적으로 2×3 푸리에 대물 렌즈가 존재한다. 대물 렌즈 쌍의 제 1 부재는 항상 대상(SLM)의 푸리에 변환을 생성하고, 제 2 부재는 대상을 재변환한다. 제 2 부재의 후면 초점면에서, 광 변조기(2)(SLM)의 이미지는 항상 생성된다. SLM(2)는 데이터를 기록하기 위한 것이고, 제 1 대물 렌즈 쌍(321)의 제 1 초점면에 위치하고, 그 내부 공통 초점면에서는, 공간 필터 애퍼처(304)가 있고, 이러한 애퍼처는 SLM의 푸리에 변환의 더 높은 차수를 클립하고, 0차 회절 순서의 한 부분만을 통과시킨다. 그러므로, 제 2 푸리에 대물 렌즈(305)의 후면 초점면에서, 이미 공간적으로 필터링된(저역 통과 필터) 이미지가 나타난다. 이러한 푸리에 필터는 데이터 밀도를 증가시키는데 사용된다. 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 제 1 부재{제 3 푸리에 대물 렌즈(307)}의 제 1 초점면은 제 1 대물 렌즈 쌍(321){제 2 푸리에 대물 렌즈(305)}의 제 2 부재의 후면 초점면과 일치한다. 이것은 저역 통과 필터에 의해 필터링된 SLM 이미지가 나타나는 평면이다. 이러한 이미지는 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 제 2 부재{제 2 푸리에 대물 렌즈(305)}의 후면 초점면과 일치한다. 이것은 저역 통과 필터에 의해 필터링된 SLM 이미지가 나타나는 평면이다. 이러한 이미지는 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 제 1 부재{제 3 푸리에 대물 렌즈(307)}에 의해 제 3 대물 렌즈(307) 및 제 4 대물 렌즈(309)의 공통 초점면으로 푸리에 변환된다. 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 제 2 부재{제 4 푸리에 대물 렌즈(309)}는 SLM 이미지를 재변환한다. 그러므로, 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 후면 초점면에서, 저역 통과 필터를 이미 통과한 SLM 이미지가 다시 나타난다. 데이터 캐리어(8)는 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 공통 내부 초점면에 있거나 그 근처에 있다. 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 2개의 대물 렌즈{제 3 푸리에 대물 렌즈(307) 및 제 4 푸리에 대물 렌즈(309)} 사이에, 데이터 캐리어 층(8)의 앞 및 뒤에서, 2개의 가변 두께의 평면 평행 플레이트(317 및 318)가 있다. 데이터 캐리어(8)는 자체 면에서 이들 2개의 플레이트 사이에서 이동한다(회전한다). 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 제 1 초점면은 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 후면 초점면과 일치한다. SLM(300)의 공간적으로 필터링된 이미지는 이러한 면에 있다. 이러한 이미지는 제 3 대물 렌즈 쌍(323)에 의해 대물 렌즈 쌍 소자의 공통 초점면으로 푸리에 변환된다. 대물 렌즈 쌍의 제 2 소자{제 6 푸리에 대물 렌즈(314)}는 대물 렌즈 쌍(323)의 후면 초점면에서 SLM의 필터링된 이미지를 재생성한다. 이것은 검출기 어레이(10)가 위치하는 곳이다.
제 1 대물 렌즈 쌍(321)의 내부 공통 초점면에서 공간 필터(304)의 애퍼처 이미지는 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 내부 공통 초점면에 있다. 사실상 데이터 캐리어(8)(마이크로-홀로그램)는 공간 필터 애퍼처(304)의 샤프한 이미지를 주로 등록한다. 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 내부 공통 초점면의 이미지는, 제 2 공간 필터(95)가 위치하는 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 내부 공통 초점면에 있다. 즉, 3개의 내부 초점면(푸리에 면) 및 이에 따라 공간 필터 애퍼처(304 및 95)는 서로의 샤프한 이미지이다. 즉, 푸리에 면은 공초점 배열이다. 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 공통 초점면에서, 제 2 공간 필터(95)가 위치한다. 이전 논의에 따라, 이것은 제 1 공간 필터(304)의 이미지와 일치한다.
적층형 저장 물질의 스택형 층에서, 도 1에 따라, 디스크 표면에 수직인 열에서, 각 저장 층에는 홀로그램, 즉 어드레싱된 홀로그램(87) 및 어드레싱되지 않은 홀로그램(86)이 있다. 각 층의 어드레싱은, 데이터 캐리어(8)의 상관된 변위 및 판독 및 기록 광학 시스템(1 및 9)에 의해 판독 및 기록 프로세스 동안 구현된다. 어드레싱 동안, 판독 및 기록 광학 시스템(1 및 9)은 데이터 캐리어(8)의 면에 수직인 강체로서 이동한다. 공간 필터(304 및 95)는 종래의 애퍼처로서 또는 가우스 어포디제이션으로 이루어질 수 있다. 가우스 어포디제이션의 경우에, 층 사이의 크로스토크는 추가로 감소된다.
12f 시스템에 대해, 만약-편광 빔 큐브의 응용을 통해 시스템이 도 4에 도시된 방식으로 접혀지면, 대물 렌즈의 수를 6에서 4로 감소시킬 필요가 있고, 시스템의 선형 크기는 또한 약 절반으로 감소될 수 있다. 이 경우에, 도 3에 도시된 12f 시스템의 제 1 및 마지막 대물 렌즈 쌍(321 및 323)은 푸리에 대물 렌즈(403 및 413)로 구성되고, 그 후면 초점면에서 잘 한정된 애퍼처를 갖는 미러(404 및 414)가 있다. 따라서, 광은 미러(404 및 414)로부터 되반사되고 대물 렌즈(403 및 413)를 통해 2회 이동한다. 이것은, 이 경우에, 동일한 대물 렌즈가 푸리에 변환 및 재변환을 수행한다는 것을 의미한다. 그 결과, SLM 이미지의 푸리에 변환은 미러(404 및 414) 상에 나타난다. 접혀진 시스템에서, 한정된 애퍼처를 갖는 미러는 이들에 도달하는 광 빔을 클립한다. 각 402 및 412의 2개의 λ/4 플레이트는 각각 대물 렌즈(403 및 413)와 빔 분할 큐브(401 및 411) 사이에 위치한다. 광의 편광 방향은 플레이트에 걸쳐 2회 이동한 후에 90°만큼 회전한다. 그러므로, 광은 한 경우에 편광 빔 분할 층에 걸쳐 이동하고, 다른 경우에 반사된다. 기준 빔(416)은 대상 빔(417) 내에서 이동한다. 도 1에 도시된 시스템과 유사하게, 대상 빔(417)은 그 축을 따라 중간에서 구멍을 갖는 광 콘을 나타낸다. 대상 및 기준 빔은 빔 분할 프리즘(401)에 의해 결합되고, 다른 빔 분할 프리즘(411)에 의해 결합 해제된다.
도 5에 도시된 실시예에 따라, 기준 빔(501)은 푸리에 면에서 대물 렌즈의 공통 광 축에 대한 각도(γ)를 포함한다. 대상 빔(500)은 푸리에 면에서 반원추형 각도(β)의 콘 내에서 이동하고, 대상 픽셀은 이미지 및 대상 공간{SLM(2)의 면 및 검출기 어레이(10)의 면}에서 R 반경의 원 내에 위치한다. 기준 빔(501)은 SLM 면에서 R 반경의 원 외부에 있다. 판독 출력 동안, 기준 빔(501)은 또한 이러한 경우에 동시에 수 개의 홀로그램을 판독 출력한다. 그러므로, 동시에 판독 출력된 홀로그램(502)은 각도(γ)만큼 이동된 스택형 층에 위치한다.
도 5는 경사진 기준 빔의 경우에 판독 출력되지만 어드레싱되지 않은 홀로그램의 필터링을 도시한다. 여기서, 기준 빔(501)은 어드레싱된 홀로그램(505) 이외 에 어드레싱되지 않은 홀로그램(502)을 판독 출력한다. 어드레싱된 홀로그램(505)과 공초점으로 위치하고 제 3 푸리에 대물 렌즈(69)의 후면 초점면에 위치한 공간 필터(95)는 어드레싱된 홀로그램(505)으로부터 나오는 경우 또한 대상 빔만이 통과되도록 한다. 어드레싱되지 않은 홀로그램(503)은 공간 필터(95)에 의해 필터링된다. 그러므로, 기준 빔에 의해 판독 출력되고 어드레싱된 층(600)에 위치한 홀로그램의 대상 빔만이 검출기(10)에 도달한다.
도 6에 도시된 방식으로, 어드레싱된 층(600)에서 판독 출력될 홀로그램 및 어드레싱되지 않은 층(601)에서의 홀로그램의 공초점 분할에 대해, 어드레싱되지 않은 홀로그램(606)의 공간 필터링 이외에, 다음 수학식, 즉 
tgγ가 충족되어야 하는데, 여기서
d는 홀로그램의 직경(602)이고,
l은 다양한 층 사이의 거리(605)이고,
γ는 기준 빔의 각도(608)이다.
다른 실시예에서, 대물 렌즈의 공통 광 축을 따라 이동하는 기준 빔 및 대상 빔은 서로 마주보며 이동한다. 이 경우에, 반사 홀로그램은 어드레싱된 층에서 생성된다. 어드레싱되지 않은 층의 홀로그램의 어드레싱, 판독 출력, 및 공간 필터링은 전술한 설명과 유사하게 수행된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 파장 멀티플렉싱, 홀로그래픽 데이터 저장에 잘 알려진 절차를 또한 수행할 수 있다. 예를 들어, 각 저장 층의 두께가 20 내지 25㎛에 도달하면, △λ
8㎛의 파장으로 벗어난 3개의 광원, 또는 조정가능한 레이저 다이오드가 적용될 수 있다(3개의 광원은 도 1에 도시되지 않음). 따라서, 마이크로-홀로그램에 저장될 수 있는 데이터 볼륨은 수 개의 크기만큼 증가된다. 그러한 광원은 예를 들어 조정가능한 청색 레이저 다이오드일 수 있다.
도 7에 도시된 실시예에서, 이중 파장 편광 홀로그래피가 적용된다. 이 경우에, 기준 빔(700) 이외에, 대상 빔(22) 및 기준 빔(700)의 파장에서 벗어난 파장의 다른 감광 빔(701)이 또한 사용된다. 간섭성의 대상/기준 광원으로서, λ=635-670nm를 갖는 저가의 고출력의 적색 레이저 다이오드를 이용하는 것이 바람직하다. 감광 광원으로서, 저가의 청색 레이저 다이오드 또는 LED가 사용될 수 있다. 청색 레이저 다이오드 및 LED의 파장은 λ=390nm 내지 λ=450nm의 범위에 있다. 레이저 다이오드는 도 7에 도시되지 않는다.
전술한 각 실시예의 경우에, 다양한 층은 판독/기록 헤드를 이동시킴으로써 도달될 수 있다. 다양한 층의 어드레싱으로부터 유래하는 변하는 두께에 의해 야기된 문제는 가변 두께의 평면에 평행한 플레이트를 이용함으로써 보상될 수 있다. 이러한 플레이트는 푸리에 대물 렌즈와 데이터 캐리어 플레이트 사이에 맞춰져야 한다. 평면에 평행한 플레이트의 두께는 저장 층과 데이터 캐리어 표면 사이의 거리에 따라 계단식 방식으로 변해야 한다. 이러한 방식으로, 데이터 캐리어의 두께에서의 변화로 인해 발생하는 구면 수차가 보상될 수 있다. 이것은 도 4에 도시된다. 제 2 (중간) 대물 렌즈 쌍(322)의 2개의 소자 사이에 위치한 평면에 평행한 플레이트의 결합(joint) 두께는 초점면 앞 및 뒤의 어드레싱 동안 일정해야 한다. 이것은, 초점면(420) 앞의 데이터 캐리어 플레이트(8)의 범위와, 데이터 캐리어 플레이트(8) 앞의 제 1 보상 플레이트(407)의 두께를 더한 것과, 초점면(421) 뒤의 데이터 캐리어 플레이트의 범위와, 데이터 캐리어 플레이트(8) 이후의 제 2 보상 플레이트(409)의 두께를 더한 것의 총 두께가 일정해야 한다는 것을 의미한다. 그러므로, 광학 시스템의 변위와 동시에, 저장 플레이트 앞 및 뒤의 보상 플레이트(407, 409)의 두께는 또한 변해야 한다. 소자(404, 408 및 414)(푸리에 면)의 대상/이미지 관계 및 상관된 위치는 데이터 캐리어 플레이트의 면에 수직인 광학 시스템을 변위시키고 적절한 두께의 보상 플레이트(407 및 409)를 맞춤으로써 변하지 않는다.
광학 시스템을 변위시키고 보상 플레이트를 삽입함으로써, 어드레싱될 저장 플레이트의 정확히 하나의 층이 항상 존재한다. 따라서, 판독 출력된 홀로그램{도 3에서 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 내부의 공통 초점면에 위치한 홀로그램}은 제 3 대물 렌즈(323)의 내부의 공통 초점면에 위치한 제 2 공간 필터(95)와의 공초점 관계에 있다. 판독 출력된 홀로그램은 공간 필터(95)를 통해 어떠한 변화 없이 이동한다. 기준 빔에 의해 판독되고 어드레싱되지 않은 층에 위치한 홀로그램으로부터 나오는 빔은 또한 제 2 공간 필터(95)를 통과할 수 없다.
보상 플레이트의 한가지 가능한 실시예에 따라, 보상 플레이트는 도 8에 따라 두께가 점차 변하는 광학 시스템에서 평행한 유리 시트이다. 플레이트(807 및 809)는 회전될 수 있어서, 제 1 푸리에 대물 렌즈(13)와 제 2 푸리에 대물 렌즈(68) 사이에 위치한다. 판독 및 기록 프로세스 동안, 각 층의 어드레싱은 광학 시스템을 변위시키고 적절한 두께의 보상 플레이트를 회전시킴으로써 수행된다. 도 8a에서, 보상 플레이트(807 및 809)는 동일한 두께를 갖는다. 따라서, 중간에 있는 홀로그래픽 층(803)은 공초점 필터(95)와 공초점 위치에 있다. 도 8b는, 보상 플레이트(807)가 플레이트(809)보다 더 얇은 위치를 도시한다. 이 경우에, 외부 홀로그래픽 층(808)은 공초점 필터(95)와 공초점 위치에 있다. 도 8의 (c) 및 도 8의 (d)는 판독 출력 프로세스를 도시한다. 기준 빔(21)은 모든 저장 층에 걸쳐 통과하므로, 또한 중간 홀로그래픽 층(803) 및 외부 홀로그래픽 층(808)을 통해 통과한다. 기준 빔은 또한 어드레싱된 홀로그램(810) 및 어드레싱되지 않은 홀로그램(811) 뿐 아니라, 도면에 도시되지 않은 층에서 다른 홀로그램 뒤에 하나가 위치한 모든 다른 홀로그램을 판독 출력한다. 이 경우에, 보상 플레이트(807 및 809)는 동일한 두께를 갖는다. 기록 광학부(1) 및 판독 광학부(9)는, 어드레싱된 홀로그램(803) 및 필터(95)가 공초점 위치에 있도록 변위되므로, 어드레싱된 홀로그램(810)으로부터 나오는 판독 출력된 대상 빔(812)은 공초점 필터(95)에 걸쳐 이동하고, 그 다음에 검출기 어레이(10)에 도달한다. 어드레싱되지 않은 홀로그램(811)으로부터 판독 출력된 대상 빔(813)은 공초점 필터(95)를 통과하지 않을 수 있다.
도 9는 접힌 12f 시스템의 경우에 어드레싱 프로세스를 도시한다. 이 경우에, 제 1 보상 플레이트(807)는 제 2 보상 플레이트(809)보다 더 두껍다. 여기서 저장 플레이트의 제 1 부분에서의 제 1 홀로그래픽 층(901)이 어드레싱된다. 이제, 공초점 필터의 역할은 잘 한정된 애퍼처의 크기를 갖는 공초점 미러(902)가 이어받는다. 즉, 어드레싱된 홀로그램(810) 및 미러(902)는 공초점 위치에 있다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 실시예에서, 데이터 캐리어 플레이트(8)는 대물 렌즈(1005) 사이의 경사진 방식으로 위치한다. 데이터 캐리어 플레이트(8)와 양쪽의 대물 렌즈(1005) 사이에, 투명 광학 품질 웨지, 즉 제 1 보상 웨지(1001) 및 후면 보상 웨지(1002)가 있다. 웨지(1001 및 1002)의 각도는 데이터 캐리어 플레이트(8) 및 대물 렌즈(1005)의 광 축에 의해 포함된 각도와 동일하다. 웨지(1001 및 1002)는 플레이트를 수용하는 카트리지에 맞춰진다. 카트리지는 도면에 도시되지 않는다. 대물 렌즈(1005)에 대해서와 같이, 카트리지는 웨지와 고정되고, 데이터 캐리어 플레이트(8)는 카트리지에서 회전한다. 데이터 캐리어 플레이트(8)와 웨지(1001 및 1002) 사이에, 얇은(1-2㎛ 두께) 굴절률 매칭 액체 막이 있다. 카트리지는, 매칭 액체가 누출되지 않는 것을 보장하기 위해 제조자에 의해 밀봉된다. 보상 웨지(1001 및 1002)의 두께는 데이터 캐리어 플레이트의 회전 방향으로 변한다. 하나의 웨지의 두께는 증가하고, 다른 웨지의 두께는 감소한다. 데이터 캐리어 플레이트(8)에 대향하는 웨지(1001 및 1002)의 면은 서로 평행하고 광 축에 수직이다. 2개의 웨지 및 이들 사이에 데이터 캐리어 플레이트는 광의 시점으로부터 평면에 평행한 플레이트를 나타낸다. 도 10a에서, 광 헤드는, 2개의 웨지의 두께가 플레이트의 2면 상에 동일하도록 위치한다. 그러므로, 데이터 캐리어 플레이트의 중간에서의 홀로그램(1003)이 어드레싱된다. 이 경우에, 층의 어드레싱은 데이터 캐리어 플레이트(8)의 회전 방향으로 전체 광 헤드(1006)를 회전시킴으로써 구현될 수 있다. 광 헤드(1006)가 데이터 캐리어 플레이트의 회전 방향으로 회전될 때, 하나의 웨지의 두께는 감소하고, 다른 웨지의 두께는 증가한다. 도 10b에서, 헤드는, 데이 터 캐리어 플레이트(8) 앞의 제 1 보상 웨지(1001)가 더 두껍고, 데이터 캐리어 플레이트 뒤의 후면 보상 웨지(1002)가 더 얇도록 변위된다. 이 경우에, SLM에 더 가까운 데이터 캐리어 플레이트 절반에서의 최외각 홀로그램(1004)이 어드레싱된다.
도 11에 도시된 실시예에 따라, 어드레싱은 SLM을 조명하는 평면파의 약간의 왜곡에 의해 구현될 수 있다. 평면파 대신에, SLM은 곡률 반경을 변경시키는(±10-±1000mm)의 구면파에 의해 조명된다. 파면의 곡률 반경을 변경시킴으로써, 빔의 직경은 푸리에 면에서 증가한다. 가장 작은 빔 단면은, SLM을 조명하는 파면의 곡선 부호를 조건으로 하여, 이론적인 푸리에 면 앞 또는 뒤에 생성된다. 구면 파면에 의해 수행된 어드레싱은 실제 예를 도시함으로써 설명된다. 도 11에 도시된 변형된 12f 시스템에서, SLM은 도면에 도시되지 않은 구면파에 의해 조명된다. 본래 12f 시스템에서, SLM은 평면파에 의해 조명된다. 본래 12f 시스템에서, 이론적인 푸리에 면(1113 및 1115)의 거리는 바로 마지막의 유리 표면으로부터 8.04mm이다. 본래 시스템에서, 공간 필터는 이러한 면에 위치한다. 도 11에 도시된 변형된 시스템에서, 바로 마지막 유리 표면으로부터의 필터(1111) 거리는 7.4mm로 변형되고, 바로 마지막 유리 표면으로부터 공초점 미러(902)(제 2 공간 필터)의 거리는 8.6mm로 변형된다. 홀로그램의 위치(가장 낮은 직경의 지점)는 이론적인 푸리에 면에 대항하여 0.15mm만큼 저장 물질에서 변위된다. 도시된 수치 예는, 공간 광 변조기가 평면파에 의해 조명되지 않으면, 가장 작은 빔 단면이 푸리에 대물 렌즈의 이론적 푸리에 면으로부터 이동된다는 것을 설명한다. 따라서, 어드레싱은 공간 필터(1111) 및 공초점 미러(902)의 적절한 변위에 의해 이 경우 구현될 수 있다. 이 경우에, 플레이트 및 판독/기록 광학 시스템은 변위될 필요가 없다.
실제 관점에서, 대상- 및 기준 빔이 동일한 방식으로 이동하는데, 즉 소위 동일 선상의 광학 배열이 사용된다는 중요한 요건이 있다. 동일한 방식을 따라 통과하고 동일한 광학 소자를 통해 통과하는 대상- 및 기준 빔은 환경 영향, 예를 들어 진동 및 공기 흐름에 덜 민감하다. 동일 선상의 배열의 경우에, 대상- 및 기준 빔은 유사한 방식으로 매핑된다. 따라서, 서로 자동으로 겹쳐지고, 어떠한 별도의 서보 시스템도 이러한 겹침을 제어하는데 필요하지 않다. 대상- 및 기준 빔의 겹침은 제조 프로세스에서 엄격한 허용오차에 의해 보장된다.
사실상, 데이터 캐리어가 반사 방식으로 동작하는 홀로그래픽 데이터 저장 디바이스의 경우에 바람직하다. 투과형 홀로그래픽 데이터 캐리어는, 기록 및 판독 광학 시스템이 데이터 캐리어의 상이한 면에 위치한다는 단점을 갖는다. 이것은 데이터 캐리어에 수직인 시스템의 크기를 증가시키고, 서보메커니즘에 의해 각각 데이터 캐리어의 2면 상에 배치된 광학 소자를 동축 위치로 설정하고 동축 위치를 보존하는 것을 어렵게 한다. 본 발명의 일실시예는 데이터 캐리어 및 반사 배열의 광학 시스템을 설명한다.
도 12는, 다중-층 홀로그래픽 데이터 저장 요소를 기록 및 판독하는데 사용되는데 적합한 동일 선상의 광학 배열을 갖는 반사형 광학 시스템을 도시하며, 이것은 상기 요구조건을 충족한다. 광학 시스템은 3개의 주요 부분, 즉 접힌 기록 중계 대물 렌즈(1), 접힌 판독 중계 대물 렌즈(9), 및 하나 이상의 렌즈로 구성된 기록/판독 푸리에 대물 렌즈(6)로 구성된다. 중계 대물 렌즈는 비교적 큰 초점 길이의 4f 대물 렌즈이다. 비교적 큰 초점 길이의 이용은, 빔 및 λ/4 플레이트의 결합 및 결합 해제에 필요한 편광 분할 프리즘이 어떠한 어려움 없이 4f 시스템에 맞춰질 수 있는 요구 조건에 의해 정당화된다. 실제 이유로 인해, 중계 대물 렌즈가 간단한 설계이고 저가인 것이 중요하다. 사실상, 이것은 단지 비교적 큰 초점 길이 및 작은 수치 애퍼처를 이용함으로써 달성될 수 있다. 접힌 시스템의 이용은, 시스템의 크기, 이에 따라 필요한 렌즈의 수가 감소될 수 있는 점에 의해 정당화된다.
기록 중계 대물 렌즈는 내부 이미지 면(4) 상의 SLM(2)의 실제 및 공간적으로 필터링된 이미지를 생성하도록 설계된다. SLM(2)는 렌즈(13)의 제 1 초점면에 위치하고, SLM(2)의 푸리에 변환은 후면 초점면(14)에서 생성된다. 면(14)에서의 공간 필터는 더 높은 차수의 푸리에 성분을 절단한다. 기록 푸리에 홀로그램은 공간 필터(14)를 통과한 푸리에 성분의 이미지이다. 공간 필터의 크기를 최적화함으로써, 하나의 홀로그램에 기록될 수 있는 데이터 밀도는 증가하고, 동일한 층에서 서로 가까이 기록된 홀로그램 사이의 원하지 않는 간섭이 제한될 수 있다. 도 13은, 공간 필터(14)가 더 높은 차수의 푸리에 성분(141)을 반사하지 않는 것을 도시한다.
판독/기록 푸리에 대물 렌즈(6)는 짧은 초점 길이 및 푸리에 공간에서의 큰 수치 애퍼처로 된 대물 렌즈로 구성된다. 기본적으로, 푸리에 공간에서의 대물 렌즈의 수치 애퍼처가 하나의 홀로그램에 기록될 수 있는 데이터의 볼륨을 결정한다.
이 대물 렌즈는, 홀로그램의 기록 동안 어드레싱된 층에서 내부 이미지 면 (4)에서 생성된 이미지의 푸리에 변환을 생성하고, 판독 동안 어드레싱된 층으로부터 내부 이미지 면(4)으로 데이터 신호를 재변환하는 작업을 한다. 층의 어드레싱은 보상 플레이트(5 및 7)에 의해 수행된다. 본 발명에 따른 실시예에서, 홀로그래픽 판독/기록 헤드와 데이터 캐리어 사이의 거리는 일정하다. 헤드와 데이터 캐리어 사이의 공간은 각각 어드레싱된 층의 깊이에 따른 가변 두께의 평면-평행 보상 플레이트 및 공기 층으로 채워진다. 가변 두께의 보상 플레이트(7)는 푸리에 대물 렌즈(6)의 후면 초점면을 기하학적으로 이동시키는 작업을 한다. 주어진 두께의 평면-평행 플레이트 아래에 위치한 대상이 기하학적 거리보다 더 가까이 있는 것으로 나타난다는 것이 잘 알려져 있다. 따라서, 더 큰 깊이에 위치한 층의 경우에, 푸리에 대물 렌즈(6)의 후면 초점면은 푸리에 대물 렌즈(6)로부터 기하학적으로 멀리 이동한다. 그러나, 가변 두께의 보상 플레이트(7)의 삽입으로 인해, 외관상 거리는 광학적 관점에서 변하지 않는 상태로 있다. 최상위 층을 기록할 때, 보상 플레이트(7)는 0의 두께를 갖는다. 어드레싱된 층의 증가된 깊이를 통해, 보상 플레이트(7)의 두께는 증가하고, 공기-층의 두께는 감소한다.
도 12에서, 접힌 기록 중계 대물 렌즈(1)는 내부 이미지 면(4) 상의 공간 광 변조기(2)의 본질적으로 왜곡이 없는 실제 이미지를 편광된 빔 분할 프리즘(3)을 통해 생성한다. 빔은 λ/4 플레이트(31)를 통해 이동한다. 이것은 본래 선형으로 편광된 광을 원형으로 편광된 광으로 변화시킨다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성 판독/기록 보상 플레이트(5)는 광선의 방향을 약간 변경시킨다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 보상기(5)는 광축 상에서 광 출력을 갖지 않는다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 판독/기록 보상 플레이트(5)의 하나 또는 양쪽 표면의 형태는 어떤 층이 어드레싱되었는 지에 좌우된다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 보상 플레이트(5)는 비구면 렌즈, 액체 렌즈, 액정 렌즈 또는 상이한 가변 광학 특성 소자일 수 있다. 하나 이상의 섹션 구형 또는 비구면 렌즈로 구성된 푸리에 대물 렌즈(6)는 반사 데이터 캐리어(8)의 어드레싱된 층에서 SLM(2)의 내부 이미지 면(4) 상에 생성된 실제 이미지의 푸리에 변환을 생성한다. 주로 판독/기록 푸리에 대물 렌즈의 후면 초점 길이에서의 약간의 변화, 이에 따라 발생하는 수차의 보상을 필요로 하는 층의 어드레싱은 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 기록/판독 보상 플레이트(5) 및 가변 두께의 평면 판독/기록 평면 평행한 보상 플레이트(7)에 의해 공동으로 수행된다.
판독 출력할 동안, 판독 출력된 데이터 신호는 반사 데이터 캐리어(8)의 반사 표면(81)에 의해 반사되고, 가변 두께의 판독/기록 평면 평행한 보상 플레이트(7), 판독/기록 푸리에 대물 렌즈(6) 및 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 판독/기록 보상 플레이트(5)를 통해 진행한다. SLM(2)의 실제 이미지, 즉 판독 출력된 데이터 신호는 내부 이미지 면(4) 상에 또는 그 근처에 생성된다. λ/4 플레이트(31)는 판독 출력된 빔을 기록 빔에 수직인 빔으로 변환하고, 이러한 편광된 빔은 편광된 빔 분할 프리즘(3)을 통해 접힌 판독 중계 대물 렌즈(9)에 도달한다. 판독 출력된 이미지는 접힌 중계기(9)에 의해 검출기 어레이(10)의 표면 상에서 생성된다.
접힌 기록 중계 대물 렌즈(1)는 편광된 빔 분할 프리즘(11), λ/4 플레이트 (12), 렌즈(13) 및 반사 공간 필터(14)로 구성된다. 반사 공간 필터(14)의 평면에서, 렌즈(13)는 SLM(2)의 푸리에 변환을 생성한다. 반사 공간 필터(14)는 특정 애퍼처에 대해 주어진 크기 및 형태를 갖는 미러이다. 접힌 판독 중계 대물 렌즈(9)는 편광된 빔 분할 프리즘(91), λ/4 플레이트(92), 렌즈(93) 및 반사 공간 필터(94)로 구성된다. 렌즈(93)는 내부 이미지 면(4) 상에 생성된 이미지의 푸리에 변환을 반사 공간 필터(94)의 면상에서 생성한다. 반사 공간 필터(94)는 특정 애퍼처에 대해 주어진 크기 및 형태로 된 미러이며, 이 미러는 어드레싱된 층으로부터 판독 출력된 홀로그램과 공초점으로 위치한다. SLM(2)의 면에서, 기준 빔(21) 및 대상 빔(22)은 공간상으로 분할된다. 이것은 기준 빔(21) 및 대상 빔(22)의 독립적인 변조를 가능하게 한다. 기준 빔(21)과 대상 빔(22) 사이에 금지된(미사용된) 영역(23)이 있다. 대상 빔 뿐 아니라 기준 빔도 이러한 금지된 영역을 통과하지 못한다. 검출기 어레이(10)의 면에서, 반사된 기준 빔(21) 및 판독 출력된 대상 빔(102)은 공간적으로 분리된다. 이것은 기준 빔(21) 및 대상 빔(102)의 독립적인 검출 뿐 아니라 기준 빔의 억제를 가능하게 한다.
도 13은, 공초점 배열 및 그 환경에서 3개의 푸리에 면, 즉 반사 공간 필터(14)의 면, 어드레싱된 층(82)에 기록된 홀로그램 및 제 2 반사 필터(94)에 기록된 홀로그램을 포함하는, 적용된 12f 광학 시스템의 확대된 도면이다. 공간 필터(14)는 더 높은 차수의 푸리에 성분(141)을 클립한다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 홀로그램을 상이한 깊이의 층에 기록하는 프로세스를 도시한다. 도 14a에서, 홀로그램은 중간층에 기록되고, 도 14b에서는 상부 층에 기록되고, 도 14c에서는 하부 층에 기록된다. SLM의 이미지는 내부 이미지 지점(4) 상에 있다. 도 14a에서, SLM 이미지의 푸리에 변환은 어드레싱된 면(82/a)에서 생성된다. 홀로그램은, 기준 빔(21/a) 및 대상 빔(22/a)이 교차하는 어드레싱된 층(82/a)의 환경에서 생성된다. 도 14b에서, SLM 이미지의 푸리에 변환은 어드레싱된 면(82/b)에서 생성된다. 홀로그램은, 기준 빔(21/b) 및 대상 빔(22/b)이 교차하는 어드레싱된 면(82/b)의 환경에서 생성된다. 도 14c에서, SLM 이미지의 푸리에 변환은 어드레싱된 면(82/c)에서 생성된다. 홀로그램은, 기준 빔(21/c) 및 대상 빔(22/c)이 교차하는 어드레싱된 면(82/c)의 환경에서 생성된다. 71/a, 71/b 및 71/c는 가변 두께 보상 플레이트이다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 기록 보상 플레이트(51/a, 51/b 및 51/c)의 한 표면은 동일하고, 다른 표면은 모든 3개의 층에 대해 상이하다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 보상 플레이트(51/a, 51/b, 51/c)의 목적은, 광 빔을 약간 통과시키는 방향을 약간 변화시켜, 각 층의 어드레싱에서 발생하는 다양한 수차를 보상하는 것이다.
도 15는 SLM(2)의 실제 이미지(4) 및 어드레싱된 층(82)(푸리에 면)의 개략도를 도시한다. 각 기준 빔(21)은 실제 이미지(4)의 면에서의 도트(dot)를 생성한다. 푸리에 면(82)에서, 각 기준 빔은 애퍼처 제한된 '평면파'에 대응한다. 대상 빔(22)은 SLM(2)의 실제 이미지(4)의 데이터 범위(220)로부터 발생한다. 어떠한 기준 빔 또는 대상 빔도 통과하지 않는 금지된 영역(23)은 기준 빔(21)과 대상 빔(22) 사이에 위치한다. 밴드(24)는, 기준 빔에 의해 덮인 밴드(25)의 중앙-관련 미러 이미지인 데이터 범위(220)의 부분이다. 판독할 동안, 반사 층으로부터 되튀는 판독 출력된 데이터 빔은 판독 기준 빔 방향으로 복귀하여, 그 결과 밴드(24)는 데이터를 기록하는데 사용될 수 없다.
도 16은 데이터 캐리어(8)의 단면도를 도시한다. 210은 대상 빔에 가장 가까이 선행하는 기준 빔이다. 221은 기준 빔에 가장 가까이 기본 빔이 이동하는 대상 빔의 최외각 기본 빔이다. 기준 빔(210) 및 기본 대상 빔(221)은 정확히 
sep 각만큼 분리된다. 빔(210 및 221)의 교차 범위는 기본 홀로그램(820)이고, 그 중앙선은 어드레싱된 층(82)에서의 푸리에 면이다.
도 17은 판독 프로세스를 도시한다. 판독 출력된 데이터 빔(102)은 어드레싱된 층(82)에서의 푸리에 면으로부터 또는 그 근처에서 발생한다. 빔(102)은 반사 층(81)으로부터 되반사되고, 데이터 캐리어(8)의 전체 단면에 걸쳐 이동하고, 또한 가변 두께의 보상 플레이트(72)에 걸쳐 이동한다. 푸리에 대물 렌즈(6)는 어드레싱된 면(82)에서의 푸리에 변환을 내부 이미지 면(4)으로 재변환한다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 보상 플레이트(52)의 목적은, 보상 플레이트(72)에 의해 생성된 가변 후면 초점 길이로 인해 발생하는 수차의 보상이다.
도 18은 가변 형태 또는 가변 광학 특성의 보상 플레이트(51 및 52)의 개략도를 도시한다. 홀로그램을 기록하는 동안, 기준 빔은 어드레싱된 층을 향해 범위(511)에 걸쳐 이동한다. 반사 층(81)으로부터 되튀는 기준 빔은 범위(513)를 통해 검출기에 도달한다. 판독된 기준 빔은 밴드(521)에 걸쳐 이동하고, 범위(523)에 의해 반사된다. 기록 프로세스 동안, 대상 빔은 범위(512)에 걸쳐 진행한다. 판독 출력되고 반사된 대상 빔은 범위(522)에 걸쳐 내부 이미지 면으로 변환된다.
도 19는 가변 두께 보상 플레이트(72)의 개략도를 도시한다. 홀로그램 기록 동안, 기준 빔은 어드레싱된 층을 향해 범위(711)에 걸쳐 이동한다. 반사 층(81)으로부터 되튀는 기준 빔은 범위(713)를 통해 검출기에 도달한다. 판독 기준 빔은 밴드(721)에 걸쳐 이동하고, 범위(723)에 의해 반사된다. 기록 프로세스 동안, 대상 빔은 범위(712)에 걸쳐 이동한다. 판독 출력되고 반사된 대상 빔은 범위(722)를 통해 내부 이미지 면으로 변환된다.
도 20은 모바일 선형 소자(59 및 79)를 도시한다. 가변 형태 기록 보상 플레이트(51/a, 51/b, 51/c) 및 가변 형태 판독 보상 플레이트(52/a, 52/b 및 52/c)는 모바일 선형 부재(59) 상에 있다. 가변 두께 기록 보상 플레이트(71/a, 71/b, 71/c) 및 가변 형태 판독 보상 플레이트(72/a, 72/b, 72/c)는 모바일 선형 부재(79) 상에 있다.
도 21은 대상 및 기준 빔의 가능한 배열의 개략도를 도시한다. 도 21a에서, 홀로그램 기록 동안, 기준 빔(21) 및 데이터 빔(22)은 직접 빔이고, 판독 출력된 데이터 빔(102)은 반사층으로부터 되반사되어 이동한다. 반사 없이 판독 헤드의 방향으로 이동한다. 도 21c에서, 홀로그램 기록 동안, 기준 빔(21) 및 대상 빔(22)은 반사 층(81)으로부터 되튐으로써 어드레싱된 층에 도달한다. 판독 출력된 데이터 빔(102)은 직접 빔이고, 판독 헤드를 향해 반사 없이 이동한다. 도 21d에서, 홀로그램 기록 동안, 기준 빔(21)은 반사 층(81)으로부터 되튐으로써 어드레싱된 층에 도달하고, 데이터 빔(22)은 직접 빔이다. 판독 출력된 데이터 빔은 반사 층(81)으로부터 되튐으로써 판독 헤드를 향해 이동한다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 다양한 깊이의 층에 홀로그램을 기록하는 프로세스를 도시한다. 이들 도면은 예시적인 3개 층의 데이터 캐리어를 도시한다. 그러나, 본 발명에 따른 데이터 캐리어는 얼마간의 층을 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 기기는 또한 각각 얼마간의 층을 기록 및 판독할 수 있다. 홀로그램의 기록은 도 14a에서 중간 층, 도 14b에서 가장 높은 층 및 도 14c에서 가장 낮은 층에 발생한다. 따라서, 기록 보상 플레이트(71/c)는 가장 두꺼운 플레이트인 반면, 상기 71/b는 가장 얇은 플레이트이다. 기록 보상 플레이트(71/b)는 심지어 0의 두께를 가질 수 있다. SML의 이미지는 내부 이미지 면(4)에서 나타난다. 사실상, 이미지는 광학적 기하학적 관점에서 왜곡이 없다. 도 14a에서, SLM 이미지의 푸리에 변환은 어드레싱된 층(82/a)에서 생성된다. 홀로그램은, 기준 빔(21/a) 및 대상 빔(22/a)이 서로 겹치는 어드레싱된 층(82/a)의 영역에서 생성된다. 도 14b에서, SLM 이미지의 푸리에 변환은 어드레싱된 면(82/b)에서 생성된다. 홀로그램은, 기준 빔(21/b) 및 대상 빔(22/b)이 서로 겹치는 어드레싱된 층(82/b)의 영역에서 생성된다. 도 14c에서, SLM 이미지의 푸리에 변환은 어드레싱된 면(82/c)에서 생성된다. 홀로그램은, 기준 빔(21/c) 및 대상 빔(22/c)이 서로 겹치는 어드레싱된 층(82/c)의 영역에서 생성된다.
가변 후면 초점 길이, 및 보상 플레이트 두께에 대한 가변 에어-갭(air-gap)의 비율의 결과로서, 푸리에 대물 렌즈(6)의 초점면에서의 빔의 작용은 각 층에서 다소 상이하고; 상기 빔은 각 층에서 상이한 방식으로 서로 교차하고, 파면은 각 층에서 다소 상이한데, 즉 상이한 수차는 다양한 층에 어드레싱할 때 발생한다. 이 것은 초점 스폿(푸리에 면)의 크기를 증가시켜, 동일한 층에서 서로 가까이 기록된 홀로그램 사이의 간섭을 증가시키고, 이것은 다시 공초점 필터(94)에 의해 동시에 다양한 층으로부터 판독된 홀로그램을 분리시키는 것을 어렵게 한다. 마지막으로, 각 효과는 저장 용량의 감소를 초래한다. 발생할 수 있는 수차는 추가 보상 플레이트를 삽입함으로써 제거될 수 있다. 보상 플레이트(5)는 그 대물 렌즈 앞에 위치한다. 일반적인 법칙으로서, 보상 플레이트(5)는 내부 이미지 면(4)에 배치된 광 소자인데, 상기 내부 이미지 면은, 입사하는 광과 판독의 경우에, 층에 어드레싱할 때 발생할 수 있는 수차를 제거하는데 필요한 정도까지 대물 렌즈(6)로부터 빠져나오는 광의 파면을 변형시킬 수 있다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c에서, 가변 형태 또는 가변 광학 특성을 갖는 기록 보상 플레이트(51/a, 51/b, 51/c)의 제 1 표면은 동일한 형태를 갖는 반면, 그 제 2 표면은 3개 층 각각에 대해 상이하다. 그 플레이트의 역할은 내부 이미지 면(4)에서 생성된 이미지로부터 발생하는 빔의 방향을 약간 변형시킴으로써 수차를 보상하는 것이다. 즉, 가변 형태 또는 가변 광학 특성을 갖는 기록 보상 플레이트(51/a, 51/b, 51/c)는 내부 이미지 면(4)에서 또는 바로 근처에 파면을 변형시키도록 설계된다. 따라서, 푸리에 대물 렌즈(6)에 입사하는 빔은 개별적인 층에 어드레싱할 때 다소 상이한 형태를 취한다. 그 차이점은 개별적인 층에 어드레싱할 때 발생할 수 있는 수차의 정정에 필요한 정도와 아주 동일하다. 가변 형태 또는 가변 광학 특성을 갖는 보상 플레이트(51/a, 51/b, 51/c)의 두께는 광 축을 따라 동일한 상태가 되고, 어드레싱된 층의 깊이와는 관계없다. 광 축에서의 굴절률은 0이다.
예시적인 실시예에 따라, 가변 형태 또는 가변 광학 특성을 갖는 보상 플레이트(5)는 비구면 플레이트로 구성되는데, 여기서 상기 비구면 플레이트의 한 면 또는 양면의 형태는 어드레싱된 층의 깊이에 따라 좌우된다. 그러한 경우에, 보상 플레이트(5)는 층에 어드레싱할 때 대체될 것이다.
다른 예시적인 실시예에서, 보상 플레이트(5)의 한 면은 비구면 플레이트를 유지하는 반면, 다른 면은 가변 액정 렌즈를 유지한다. 이러한 실시예에서, 비구면 표면은 각 층에 대해 일정하다. 액정 렌즈의 굴절률의 분배만이 층에 어드레싱될 때, 액정 렌즈에 인가된 적절한 전기 제어 신호의 효과 하에 변한다.
최근의 예시적인 실시예에서, 보상 플레이트(5)의 한 면은 비구면 플레이트인 반면, 다른 면은 가변 형태의 액체 렌즈를 유지한다. 이 실시예에서, 비구면 표면은 각 층에 대해 일정하고, 액체 렌즈의 형태만이 층에 어드레싱될 때 액체 렌즈에 인가된 적절한 전기 제어 신호의 효과 하에 변한다.
보상 플레이트(5)는 또한 2개의 편광자 플레이트 사이에 위치한 단일-축의 결정으로 이루어진 렌즈일 수 있다. 이중-굴절 렌즈의 잘 알려진 특성은, 발생할 수 있는 구면 수차가 렌즈의 앞 및 뒤 모두에 위치한 편광자 플레이트를 설정함으로써 보상될 수 있다는 것이다.
도 13은 접힌 광학 시스템(12f)의 부분에 대한 개방된 개략도를 도시한다. 개방된 시스템은, 본래 반사 소자가 여기에서 투과형이라는 것, 즉 빔이 홀로그램의 앞 및 뒤에 분리된다는 것을 의미한다. 개방된 투과형 시스템에서, 반사 및 겹치는 빔이 없다. 따라서, 본 발명의 기본 요소 중 하나인 공간 필터링의 기능이 더 잘 이해될 수 있다. 실질적인 관점에서, 접힌 시스템은 더 많이 유리하다. 상기 시스템은 더 적은 수의 소자를 포함하고, 환경 영향에 덜 민감하다.
12f 시스템에서, 2개의 내부 이미지 면이 전개되는데, 즉 하나의 내부 이미지 면은 푸리에 대물 렌즈 앞에 있고, 다른 면은 푸리에 대물 렌즈 뒤에 있다. 접힌 시스템에서, 이들 2개의 내부 이미지 면은 일치한다. 대상- 및 기준 빔은, 중계 대물 렌즈와 푸리에 대물 렌즈 사이의 내부 이미지 면(4) 뿐 아니라 검출기 면에서, 공간 광 변조기(2)의 면에서 분리된다. 이들 3개의 면에서, 대상- 및 기준 빔은 서로 독립적으로 변조되거나 검출될 수 있고, 서로 방해하지 않고도 이들 면내에서 결합되거나 결합 해제될 수 있다. 내부 면(4)에서 대상- 및 기준 빔의 위치는 도 15에 도시된다. 도 12 및 도 13에 도시된 광학 시스템에서, 대상- 및 기준 빔의 결합은 SLM(2)의 면에서 발생한다. 다른 실시예에 따라, 대상- 및 기준 빔은 또한 내부 이미지 면에서 각각 결합되고 결합 해제될 수 있다.
다중-층 홀로그래픽 데이터 저장 및 잘 알려진 각도- 또는 위상 코딩된 기준 멀티플렉싱은 동일 선상의 광학 배열에서 간단한 방식으로 조합될 수 있다. 각도- 및 위상 코딩된 멀티플렉싱의 경우에, 홀로그램은 기하학적 광학 접근법에서 애퍼처 제한된 평면파 기준 빔을 이용함으로써 조명된다. 내부 이미지 면(4)에서 기록/판독 푸리에 대물 렌즈(6) 앞에서, 포인트 소스는 기하학적-광학 접근법에서 각 기준 빔에 할당된다. (회절 접근법에서, 애퍼처 제한된 평면파 대신에 회절 스폿이 애퍼처의 크기 및 형태에 의해 결정되는 반면, 포인트 소스 대신에 확장된 소스가 고려될 것이다). 도 15는 SLM(2)의 실제 이미지(4) 뿐 아니라 어드레싱된 층(82)(푸리에 면)의 개략도를 도시한다. SLM은 극-대칭 푸리에 대물 렌즈의 원형 대상 영역에 따른 원형 형태를 갖는다. 상기 설명에 따라 기준 빔(21)은 기하학적-광학적 관점에서 실제 이미지 면(4)에서 각각 포인트를 생성한다. 어떠한 멀티플렉싱도 존재하지 않으면, 하나의 기준 빔만이 요구된다. 푸리에 면(82)에서, 애퍼처 제한된 "평면파"는 푸리에 면에서의 각 기준 빔에 할당된다. "평면파" 사이의 d
의 각도 차이가 존재하는데, 이것은 층의 두께에 따라 브래그의 조건에 의해 결정된다. 대상 빔(22)은 SLM(2)의 실제 이미지(4)의 데이터 범위(220)로부터 발생한다. 기준 빔(21)과 대상 빔(22) 사이에 금지된 영역(23)이 존재한다. 대상 빔 및 기준 빔 어느 것도 이러한 영역을 통과하지 못한다. 금지된 영역의 최적의 크기 및 형태는 층 사이의 거리, 및 단일 위치에 기록된(멀티플렉싱된) 홀로그램의 수에 따라 좌우된다. 어드레싱된 층(82)(푸리에 면)에서 본 금지된 영역(23)의 시야 각도는 
sep이다. 각각 필요한 최적의 시야 각도(
sep)는 저장 층 사이의 거리, 및 홀로그램의 크기(직경) 뿐 아니라 단일 위치에 멀티플렉싱된 홀로그램의 수에 따라 좌우된다. 홀로그램의 더 큰 크기는 층 사이의 더 큰 거리 또는 더 큰 분리 각을 필요로 한다. 이론적 계산은, 단일 홀로그램에 저장될 수 있는 데이터 볼륨(데이터 밀도)이, 원형 SLM의 데이터 범위(220)가 대략 반원이면 최적에 이른다는 것을 보여준다.
실질적인 관점에서, 본 발명의 최적의 실시예는 도 12 및 도 13에 도시된 접힌 12f 광학 시스템이다. 12f 시스템에서, 공초점 배열에는 3개의 푸리에 면이 있다. 본 발명의 본질은, 12f 광학 시스템의 3개의 푸리에 면이 정확한 대상/이미지 관계에 있다는 것이다. 도 13은 푸리에 면 및 그 환경의 확대도를 도시한다: 즉, 반사 공간 필터{푸리에 필터(14)}의 면, 어드레싱된 층(82)에 기록된 홀로그램, 및 제 2 반사 공간 필터(공초점 필터)(94). 공간 필터(14)는 더 높은 차수의 푸리에 성분(114)을 절단한다. 더 높은 차수의 푸리에 성분을 절단함으로써, 홀로그램의 크기는 감소되어, 단일 홀로그램에 저장된 데이터 밀도를 증가시킨다. 홀로그램의 크기, 층 사이의 거리, 및 층에서 멀티플렉싱될 수 있는 홀로그램의 수는 밀접하게 상관된다. 더 높은 차수의 푸리에 성분(141)을 절단함으로써 동일한 층에서 서로 가까이 위치한 홀로그램 사이의 간섭이 감소된다. 이것은, 반사 공간 필터(14)의 크기를 적절히 설정함으로써, 시스템의 데이터 저장 용량이 최적화될 수 있다는 것을 의미한다. 반사 공간 필터(94)는 어드레싱되지 않은 층으로부터 판독된 홀로그램을 필터링 출력하도록 설계된다.
도 17은 판독 프로세스를 도시한다. 판독할 때, 어드레싱된 층(82)으로부터 나오는 대상 빔은 데이터 캐리어의 반사 표면 상에서 반사되고, 렌즈(6)로 구성된 기록/판독 푸리에 대물 렌즈에 도달한다. 후면 초점 길이는 동일한 층을 기록할 때 사용된 것보다 여전히 더 큰데, 이것은 더 두꺼운 보상 플레이트(72)를 이용함으로써 구현될 수 있다. 즉, 판독 보상 플레이트(72)는 동일한 층과 연관된 기록 보상 플레이트(71)보다 항상 더 두껍다. 따라서, 판독할 동안, 층 두께로 인한 수차를 보상하는데 사용된 가변 형태(52)의 비구면 플레이트의 형태는 또한 동일한 층을 기록하는데 사용된 비구면 보상 플레이트(51)의 형태와 상이하다.
그러나, 각각 동일한 층의 기록 및 판독에 사용된 기록/판독 보상 플레이트는 두께 및 형태에서도 상이하다. 홀로그램을 기록할 때, 대상- 및 기준 빔이 내부 이미지 면(4)에서 공간적으로 분리된 범위로부터 발생하고, 또한 공간적으로 분리된 푸리에 대물 렌즈(6)를 통과한다는 점에서 중요한 차이점이 나타난다. 그러나, 판독의 경우에, 판독 출력된 대상 빔(102)은 반사 표면(81) 상에서 반사되고, 판독에 사용된 기준 빔이 어드레싱된 홀로그램을 향해 이동하는 푸리에 대물 렌즈(6)의 범위를 통과한다. 이것은, 판독할 동안, 보상 플레이트(52 및 72)를 통과하는 판독 기준 빔 및 판독 출력된 대상 빔(102)이 반대 방향에 있더라도 서로 겹친다는 것을 의미한다. 그러므로, 범위(24)(도15를 참조)는 대상 빔으로부터 제거될 것이다. 도 18 및 도 19는 보상 플레이트(52 및 72) 상의 겹침 범위(521 및 721)를 도시한다. 기준 빔이 홀로그램을 기록하는데 사용된 것과 완전히 동일할 때, 범위(521)에서의 판독 보상 플레이트의 형태 및 광학 특성은 범위(511)에서의 기록 보상 플레이트(51)의 형태에 대응할 것이다. 범위(511 및 521)의 작업은, 기준 빔을 집속시킬 때 발생할 수 있는 수차를 보상하는 것이다. 범위(512) 및 범위(522)는 각각 기록 및 판독할 동안 대상 빔에서 발생하는 수차를 보상한다. 범위(513 및 523)는 반사된 기준 빔에서 발생하는 수차를 정정하도록 설계된다. 반사된 기준 빔은 보상 플레이트의 정확한 위치 지정(positioning)을 검출하는데 사용될 수 있다. 보상 플레이트(71 및 72)는 또한 상이한 두께의 2개의 범위로 구성된다. 기준 빔은 기록할 동안 범위(711)를 통과하고, 판독할 동안 범위(721)를 통과한다. 반사된 기준 빔은 각각 검출기쪽으로 밴드(713 및 723)를 통과한다. 밴드(711 및 721)의 두께는 범위(712)의 두께와 동일하다. 밴드(713 및 723) 및 범위(722) 상에서, 보상 플레이트는 반사된 빔을 판독하는데 필요한 더 큰 후면 초점 길이에 따라 더 큰 두께를 갖는다. 이러한 실시예에 대해, 플레이트(51, 52 및 71, 72)는 저가로 큰 시리즈로 생산될 수 있는 몰드 플라스틱 소자이다.
기록 보상 플레이트(51) 및 판독 보상 플레이트(52)가 개별적인 층에 어드레싱할 때 대체되거나, 그 소자가 전기 신호에 의해 제어될 수 있는 광학 특성(굴절률 분배의 형태 및/또는 변동)을 가질 수 있다는 것이 상기 설명에 후속한다. 유사하게, 기록 보상 플레이트(71) 및 판독 보상 플레이트(72)는 또한 대체될 것이다. 이것은 푸리에 대물 렌즈(6)로부터 일정한 거리에 대해 푸리에 대물 렌즈(6) 앞 및 뒤에서 이동하는 각 보상 플레이트에 대한 1차원 구동 소자에 의해 구현될 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 층과 연관된 기록 보상 플레이트(51/a, 51/b, 51/c) 및 판독 보상 플레이트(52/a, 52/b, 52/c)는 선형 소자(59) 상에 장착된다. 기록 보상 플레이트(71/a, 71/b, 71/c) 및 판독 보상 플레이트(72/a, 72/b, 72/c)는 선형 소자(79) 상에 장착된다. 여기서 다시, 3개의 층 데이터 캐리어가 고려된다. 기록 또는 판독의 경우에, 선형 소자(59 및 79)는 층에 어드레싱하기 위해 대물 렌즈(6)에 관련된 적절한 위치로 이동된다. 보상 소자(51, 52, 71, 72)는 또한 원형 디스크 상에 장착될 수 있다. 이 경우에, 디스크는 층에 어드레싱하기 위해 회전될 수 있다.
홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 경우에, 중요한 요구조건은, 기준 빔이 홀로그램을 기록 및 판독할 때 동일하다는 것이다. 대체가능한 보상 플레이트를 통해, 이것은, 가변 형태 플레이트(51 및 52)의 위치 지정이 매우 중요하다는 것을 의미한다. 플레이트(71 및 72)를 복구하는 것은 중요하지 않은데, 이는 가변 두께의 플레이트가 평면-평행한 플레이트이기 때문이다. 상기 플레이트들은 평면에 평행하게 이동한다. 따라서, 재 위치 지정은 중요하지 않다. 반사 표면(81) 상에서 반사된 기준 빔은 기록 및 판독 홀로그램 모두의 경우에 검출기(10)에 도달한다. 기록할 동안, 어드레싱된 층에 따른 밴드(711, 713)의 정밀한 두께, 및 어드레싱된 층에 따른 밴드(511, 513)의 정밀한 형태는, 사실상 반사된 기준 빔이 검출기 매트릭스에 정확히 도달하는 것을 보장한다. 유사하게, 판독할 동안, 밴드(722, 723)의 정밀한 두께 및 밴드(521, 523)의 정밀한 형태는, 반사된 기준 빔이 검출기 매트릭스에 정확히 도달한다는 것을 의미한다. 층에 어드레싱하는 동안, 보상 플레이트(51 및 52)가 제 위치에 정확히 있지 않으면, 반사된 기준 빔(102)은 이론적으로 결정된 위치와 상이한 곳에서 검출기(10)의 표면에 도달한다. 이것은 플레이트(51 및 52)의 정밀한 설정을 위해 에러 신호를 생성한다.
보상 플레이트(51 및 52)의 다른 실시예에서, 보상 플레이트의 한 표면은 액정 렌즈로 구성되는 반면, 다른 표면은 어드레싱된 층에 독립적으로 각 층에 동일한 비구면 표면이다. 사용된 액정 렌즈를 통해, 보상 플레이트(51 및 52)는 층에 어드레싱될 때 대체되지 않는다. 액정 렌즈에 인가된 적절한 전기 제어 신호의 효과 하에, 렌즈의 굴절률 분배가 변화한다. 이것은 광 빔의 방향을 약간 변경시켜, 다양한 층에 어드레싱하는 동안 발생하는 수차 보상을 구현한다. 유사하게, 보상 플레이트(51 및 52)는, 플레이트가 액체 렌즈 또는 이중-굴절 렌즈의 형태로 설계되는 경우 이동되지 않는다.
도 12에 도시된 12f 광학 시스템에서, 기준- 및 대상 빔은 분리되는 것으로 나타나는 반면 그 경로를 따라 함께 이동한다. 기준- 및 대상 빔은 또한 내부 이미지 면(4)에서 공간적으로 분리된다. 이것은 심지어 이 면에서조차 기준- 및 대상 빔의 결합을 가능하게 한다. 이 경우에, 기준 빔은 접힌 기록 중계 대물 렌즈(1)를 통과하지 않는다. 이러한 해결책은 환경 영향에 더 민감하다. 그러나, 서로 독립적으로 기준- 및 대상 빔을 변조시킬 때 더 많은 가능성 및 자유도를 제공한다.
도 12에 도시된 시스템에서, 기준 빔은 우측을 통과하는 반면, 대상 빔은 SLM의 좌측을 통과한다. 사실상, 시스템의 용량은, 대상- 및 기준 빔이 도 12에 도시된 것과 비교하여 동일한 층에서 평행하게 이동하는 경우 2배가 될 수 있다. 즉, 홀로그램의 2배가 각 층에서 멀티플렉싱된다. 멀티플렉싱된 홀로그램 중 절반은, 우측을 통과하는 기준 빔 및 SLM의 좌측을 통과하는 대상 빔에 의해 기록되는 반면, 홀로그램의 다른 절반은, 좌측을 통과하는 기준 빔 및 SLM의 우측을 통과하는 대상 빔에 의해 기록될 것이다. 이중 멀티플렉싱된 홀로그램의 경우에, 홀로그램의 크기 사이의 기본 관계, 기록된 층 사이의 거리, 멀티플렉싱된 홀로그램의 수, 및 금지된 영역의 시야 각도는 변하지 않는다. 그러나, 그 용량은 2배가 된다.
도 12에 도시된 시스템에서, 대상 빔 및 기준 빔 모두는 홀로그램의 기록 동안 직접 빔이다. 이것은, 기록할 때, 빔이 반사 층(81)에 닿지 않고도 어드레싱된 층에 도달한다는 것을 의미한다. 다른 한 편으로, 판독 데이터 빔은 반사 층 상에서 반사되고, 판독 헤드를 향해 이동한다. 판독할 동안, 기준-또는 데이터 빔 중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 먼저 반사 표면(81) 상에서 반사되고, 그 다음에 어드레싱된 층에 도달하는 실시예가 있을 수 있다. 도 21a 내지 도 21d는 대상- 및 기 준 빔의 가능한 배열을 도시한다. 기록할 동안, 대상 빔이 반사되면, 판독 출력된 데이터 빔(102)은 반사 표면(81)에 닿지 않고도 판독 헤드에 도달한다. 도 21a 내지 도 21d에 도시된 배열은 상이한 홀로그램을 초래하는데, 즉 상이한 그리드 구조를 초래한다. 제공된 배열은 홀로그램이 동일한 위치에 기록되도록 하는데, 즉 멀티플렉싱되도록 한다. 사실상, 이것은 시스템의 용량을 4배로 증가시킨다. 물론, 도 21a 내지 도 21d에 따른 대상- 및 기준 빔의 배열의 경우에, 보상 플레이트(5 및 7), 뿐 아니라 도 18에 도시된 기록 플레이트(51) 및 판독 플레이트(52) 상의 범위(511, 512, 513, 521, 522, 523) 및 도 9에 도시된 기록 플레이트(71) 및 판독 플레이트(72) 상의 범위(711, 712, 713, 721, 722, 723)는 또한 이에 따라 변경된다.
광학 시스템은, 단지 1비트의 정보만이 마이크로-홀로그램 각각에 저장되면 더 크게 간략화된다. 그러한 경우에, 어떠한 공간 광 변조기도 판독이 간단한 광-검출기를 이용함으로써 발생하는 동안 기록에 필요하지 않다. 그러나, 데이터를 병렬로 기록 및 판독하기 위한 홀로그래픽 저장의 장점은 없어질 것이다. 저장 층의 특성에 따라, 마이크로-홀로그램의 물리적 리코딩 방법은 세기 홀로그램, 편광 홀로그램, 또는 진폭 또는 위상 홀로그램일 수 있다. 전술한 저장 절차는 각 경우에 작용한다.
전술한 각 실시예는, 하나 이상의 데이터 저장 층이 사전 프린트되고 컴퓨터 생성된 홀로그램으로 구성되는 방식으로 구현될 수 있다. 이것은, CD/DVD 디스크와 유사하게 일련의 제작시 재생될 수 있는 중요한 장점을 갖는 재기록가능하지 않는 판독 전용 저장을 초래한다. 저장층의 굴절률 및 스페이서 층의 굴절률은 상이하다. 사전-프린트된 홀로그램은 복합 회절 그리드, 공간 광 변조기의 푸리에 변환과 기준 빔의 곱(product)으로 구성되는데, 즉 기준 빔을 편이시키기 위해 컴퓨터 생성 홀로그램이다. 사전 프린트된 홀로그램은 얇은 위상 홀로그램이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 1mm 내지 3mm 두께 및 120mm 직경의 디스크를 이용하여 200 내지 800GB의 용량을 얻을 수 있는 새로운 종류의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템 등에 이용된다.
Claims (71)
- 체적 측정(volumetric)의 저장 물질에서 홀로그램을 판독하기 위한 광학 시스템으로서,데이터 캐리어(8)로부터 홀로그램(87)을 판독하기 위한 적어도 하나의 기준 빔(21)을 생성하고, 대물 렌즈 2쌍(13, 68, 69, 99)으로 구성되는 8f 광학 시스템이되,대물 렌즈 쌍(13, 68, 69, 99)의 제 1 부재(13, 69)는 대상의 푸리에 변환을 생성하고, 대물 렌즈 쌍(13, 68, 69, 99)의 제 2 부재(68, 99)는 대상을 재변환하고, 상기 대상의 이미지는 항상 대물 렌즈 쌍(13, 68, 69, 99)의 제 2 부재(68, 99)의 후면 초점면에서 생성되는, 광학 시스템에 있어서,어드레싱된 홀로그램(87)은 제 1 대물 렌즈 쌍(13, 68)의 결합 초점면에 위치되고, 크기가 상기 광학 시스템의 배율에 의해 결정되는 공간 필터(95)는 어드레싱되지 않은 홀로그램(86)을 필터링하기 위해 제 2 대물 렌즈 쌍(69, 99)의 결합 초점면 에 위치되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
- 체적 측정의 저장 물질에서 홀로그램을 리코딩 및 판독 출력하기 위한 광학 시스템으로서, 데이터 캐리어(8) 상에 홀로그램을 리코딩하기 위한 적어도 하나의 대상 빔(22) 및 적어도 하나의 기준 빔(21)과, 데이터 캐리어(8)로부터 홀로그램(87)을 판독하기 위한 적어도 하나의 기준 빔(21)을 생성하는, 광학 시스템에 있어서,대물 렌즈의 3쌍(321, 322, 323)으로 구성된 12f 광학 시스템이되,대물 렌즈 쌍(321, 322, 323)의 제 1 부재(303, 317, 313)는 대상의 푸리에 변환을 생성하고, 대물 렌즈 쌍(321, 322, 323)의 제 2 부재(304, 318, 314)는 대상을 재변환하되, 상기 대상의 이미지는 항상 대물 렌즈 쌍(321, 322, 323)의 제 2 부재(304, 318, 314)의 후면 초점면에서 생성되며,어드레싱된 홀로그램(87)은 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 결합 초점면에 위치되고, 광학 시스템의 배율에 의해 결정되는 크기를 갖는 공간 필터(304, 95)는 제 1 대물 쌍(321)과 제 3 대물 쌍(323)의 결합 초점면에 위치되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
- 제 2 항에 있어서,데이터를 기록하기 위한 공간 광 변조기(2)는 제 1 대물 렌즈 쌍(321)의 제 1 초점면에 위치하고, 필터 애퍼처(304)는 제 1 대물 렌즈 쌍(321)의 결합 초점면에 위치하는데, 제 1 대물 렌즈 쌍(321)의 후면 초점면에서, 공간 광 변조기(2)의 공간적으로 저역 통과 필터링된 이미지가 나타나도록 필터 애퍼처(304)는 공간 광 변조기(2)의 푸리에 변환의 0차 회절 차수보다 더 높은 차수를 차단하고, 0차 회절 차수의 부분만을 통과시키는, 광학 시스템.
- 제 3 항에 있어서,제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 제 1 부재(317)의 상기 제 1 초점면은 제 1 대물 렌즈 쌍(321)의 초점면과 일치하여, 공간 광 변조기(2)의 공간적으로 저역 통과 필터링된 이미지가 적어도 하나의 기준 빔과 교차하기 위해 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 제 1 부재(317)에 의해 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 결합 초점면으로 푸리에 변환되고, 데이터 캐리어(8)는 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 결합 초점면에 위치하거나 그 근처에 위치하는, 광학 시스템.
- 제 4항에 있어서,제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 상기 제 1 초점면은 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 후면 초점면과 일치하고, 공간 필터 애퍼처(95)는 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 결합 초점면에 위치하여, 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 후면 초점면에서, 공간 광 변조기(2)의 필터링된 이미지가 나타나고, 검출기 어레이(10)는 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 후면 초점면에 위치되는, 광학 시스템.
- 체적 측정 저장 물질에서 홀로그램을 판독 및 리코딩하기 위한 광학 시스템으로서,데이터 캐리어(8) 상에 홀로그램을 리코딩하기 위한 적어도 하나의 대상 빔(22) 및 적어도 하나의 기준 빔(21)과, 데이터 캐리어(8)로부터 홀로그램(87)을 판독하기 위한 적어도 하나의 기준 빔(21)을 생성하는, 광학 시스템에 있어서,대물 렌즈의 3쌍(321, 322, 323)으로 구성된 12f 광학 시스템이되,대물 렌즈 쌍(321, 322, 323)의 제 1 부재(303, 317, 313)는 대상의 푸리에 변환을 생성하고, 대물 렌즈 쌍(321, 322, 323)의 제 2 부재(304, 318, 314)는 대상을 재변환하되, 상기 대상의 이미지는 항상 대물 렌즈 쌍(321, 322, 323)의 제 2 부재(304, 318, 314)의 후면 초점면에서 생성되며,어드레싱된 홀로그램(87)은 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 결합 초점면에 위치되고, 광학 시스템의 배율에 의해 결정되는 크기를 갖는 공간 필터(304, 95)는 제 1 대물 쌍(321)과 제 3 대물 쌍(323)의 결합 초점면에 각각 위치되고,제 1 대물 렌즈 쌍(321) 또는 제 3 대물 렌즈 쌍(323)은, 편광 분할 큐브(11, 91), λ/4 플레이트(12, 92), 푸리에 대물 렌즈(13, 93) 및 미러를 갖는 접힌(folded) 대물 렌즈이되, 미러(14, 94)는 푸리에 대물 렌즈(1, 9)의 초점면에 위치되고 잘 한정된 애퍼처를 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,적어도 하나의 기준 빔(21)은 적어도 하나의 대상 빔(22)의 방향와 동일한 방향으로 대물 렌즈(321, 322, 323)의 공통 광 축을 따라 이동하고, 기준 빔(21)은, 대물 렌즈(321, 322, 323)의 공통 광 축에 평행하게 클립된 공초점으로 위치한 푸리에 면 내의 공간 광 변조기(2)의 중심의, 공간 광 변조기(2)의 면에서, 또는 대응하는 컨쥬게이팅된(conjugated) 이미지 면에서 도트(픽셀)인, 광학 시스템.
- 제 7 항에 있어서,적어도 하나의 대상 빔(22)의 중심에서, 적어도 하나의 기준 빔(21)을 위한 공간이 남아있고, 상기 푸리에 면 주위에, 적어도 하나의 대상 빔(22)은 어떠한 대상 빔도 있지 않은 콘(cone) 내부에 내부 콘을 갖는 콘에서 이동하는, 광학 시스템.
- 제 8 항에 있어서,층(200, 201)의 거리, 상기 홀로그램의 크기, 및 적어도 하나의 대상 빔(22) 내에 상기 내부 콘을 갖는 콘의 원추 각도는, 적어도 하나의 기준 빔(21)에 의해 동시에 조명된 홀로그램 중에서, 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 결합 초점면에서의 공간 필터(95)가 상기 어드레싱된 층으로부터 나오는 대상 빔(22)만을 통과시키는 반면, 어드레싱되지 않은 홀로그램으로부터 나오는 상기 대상 빔이 차단되도록 선택되는, 광학 시스템.
- 제 7 항에 있어서,대물 렌즈(321, 322, 323)의 공통 광 축을 따라 이동하는 적어도 하나의 기준 빔(21) 및 적어도 하나의 대상 빔(22)은 서로 반대방향으로 이동하고, 반사 홀로그램은 상기 어드레싱된 층에서 생성되는, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,적어도 하나의 기준 빔(21)은 상기 푸리에 면에서 대물 렌즈(321, 322, 323)의 공통 광 축과의 각도(γ)를 포함하고, 적어도 하나의 대상 빔(22)은 반원추형 각도의 콘 내의 푸리에 공간에서 이동하는 반면, 상기 대상 지점은 상기 이미지 및 대상 공간에서 R 반경의 원 내에 위치하는, 광학 시스템.
- 제 11 항에 있어서,저장 층(200, 201)의 거리, 상기 홀로그램의 크기, 상기 대상 빔의 원추형 각도, 및 적어도 하나의 기준 빔(21)과 상기 광 축 사이에 포함된 각도(γ)는, 적어도 하나의 기준 빔(21)에 의해 동시에 조명된 홀로그램 중에서, 제 3 대물 렌즈 쌍(323)의 결합 초점면에서의 공간 필터(95)가 상기 어드레싱된 층으로부터 나오는 대상 빔(22)만을 통과시키는 반면, 어드레싱되지 않은 홀로그램으로부터 나오는 상기 대상 빔은 차단되도록 선택되는, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,공간 광 변조기(2)는 가변 곡률 반경의 구면파에 의해 조명되고, 기록 및 판독 동안, 층(200, 201)의 어드레싱은, 상기 공간 광 변조기(2)를 조명하는 구면파의 곡률 반경을 변경시키고 공간 필터(304)의 위치를 적절히 조절함으로써 구현되는, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,기록 및 판독할 동안, 층(200, 201)의 어드레싱은 상기 저장 물질과 상기 광학 시스템 사이의 상관된 변위에 의해 구현되고, 상기 상관된 변위로부터 발생하는 구면 수차는 상기 저장 물질 앞 및 뒤에 위치한 가변 두께의 투명 플레이트(407, 409)에 의해 보상되는, 광학 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 가변 두께의 투명 플레이트는 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 2개의 대물 렌즈(317, 318) 사이에 위치한 계단형 가변 두께의 면에 평행한 플레이트(407, 409)인, 광학 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 홀로그램을 운반하는 데이터 캐리어(8)는 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 대물 렌즈(317, 318) 사이의 경사진 위치에 위치하는, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,기록 및 판독 동안, 데이터 캐리어(8)와 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 대물 렌즈(317, 318) 사이의 거리는 일정하고, 제 2 대물 렌즈 쌍(322)의 가변 후면 초점 길이는 제 2 대물 렌즈 쌍(322) 앞 및 뒤의 가변 두께, 가변 형태 또는 가변 광학 특성 요소(51, 52, 59, 71, 72, 79)의 기여에 의해 생성되는, 광학 시스템.
- 제 17 항에 있어서,가변 두께, 가변 형태 또는 가변 광학 특성 요소(51, 52, 59, 71, 72, 79)는 대체가능하거나, 선형 엑추에이터 상에 장착되거나, 회전식 디스크 상에 장착되는, 광학 시스템.
- 제 17 항에 있어서,데이터 캐리어(8)를 향해 이동하는 직접 빔, 및 데이터 캐리어(8)에 의해 반사된 빔은 가변 형태 또는 가변 광학 특성 영역의 상이한 영역(51, 52, 59, 71, 72, 79)을 통과하는, 광학 시스템.
- 제 17 항에 있어서,제 1 가변 두께, 가변 형태 또는 가변 광학 특성 요소(51, 52, 59, 71, 72, 79)는 비구면 렌즈이고, 제 2 가변 두께, 가변 형태 또는 가변 광학 특성 요소(51, 52, 59, 71, 72, 79)는 액정 렌즈, 제어가능한 액체 렌즈, 또는 제어가능한 이중 굴절 렌즈인, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,적어도 하나의 대상 빔(22) 및 적어도 하나의 기준 빔(21)은, 공간 광 변조기(2)의 면, 내부 이미지 면, 및 검출기 어레이(10)의 면에서 공간적으로 분리된, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,적어도 하나의 대상 빔(22)은 공간 광 변조기(2)의 절반에 걸쳐 이동하고, 적어도 하나의 기준 빔(21)은 공간 광 변조기(2)의 다른 절반에 걸쳐 이동하고, 서로 대칭적인 축에 위치한 적어도 하나의 대상 빔(22) 및 적어도 하나의 기준 빔(21)에 의해 생성된 홀로그램은 동일한 위치에 멀티플렉싱되는, 광학 시스템.
- 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,적어도 하나의 대상 빔(22) 또는 적어도 하나의 기준 빔(21)은 기록 프로세스 동안 직접 빔이거나, 반사 층에 의해 반사된 후에 상기 어드레싱된 층에 도달하고, 판독 출력된 대상 빔(22)은 상기 반사 층에 의해 반사된 후에 또는 직접 판독 대물 렌즈(323)에 도달하는, 광학 시스템.
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