KR20110036648A - 위상 엔코딩 균질화된 푸리에 변환 홀로그래픽 데이터 저장 및 복구를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

위상 엔코딩 균질화된 푸리에 변환 홀로그래픽 데이터 저장 및 복구를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 위상 모드로 동작할 수 있으며, 각각이 기준 빔(120)과 중첩되는 목적 빔(110)을 생성하는 다수의 픽셀(103)을 구비하는 공간 광 변조기(SLM)(104);상기 목적 빔의 경로에 있는 홀로그래픽 기록 매체(HRM)(114); 상기 SLM과 상기 HRM 사이의 상기 목적 빔의 경로에 배치된 제1 렌즈 소자(108)를 포함하며, 상기 HRM은 상기 제1 렌즈 소자의 푸리에 변환 플레인에 또는 그 부근에 배치된, 홀로그램들을 기록 및 판독하는 장치에 관한 것이다.

Description

위상 엔코딩 균질화된 푸리에 변환 홀로그래픽 데이터 저장 및 복구를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PHASE-ENCODED HOMOGENIZED FOURIER TRANSFORM HOLOGRAPHIC DATA STORAGE AND RECOVERY}
본 발명의 출원은 2003년 12월 24일에 출원된 미국 가출원 번호 60/532,795 및 2003년 10월 9일 출원된 미국 가출원 60/509,983을 우선권으로 주장한다. 전술한 출원에 개시된 기술은 본 명세서에 참조된다.
본 발명은 위상 엔코딩된 푸리에 변환 및 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록 및 탐색하는데 사용될 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
볼륨 홀로그램의 중요한 잠재적 용도는 디지털 데이터 저장이다. 기록 매체의 전체 볼륨을 통해 홀로그램이 연장하므로 각각의 비트를 저장하도록 참조되는 볼륨 홀로그램의 3차원 특성은 볼륨 홀로그램이 높은 용량의 디지털 데이터 저장에 사용하기에 적합하게 한다. 비트의 그룹은 페이지에 참조된 2차원의 비트 어레이로서 함께 엔코딩 및 디코딩될 수 있다.
홀로그래픽 데이터 저장(HDS) 시스템에서 통상적으로 기록 및 판독을 위해 사용된 광학 구성은, 기록을 위해 공간 광 변조기(SLM) 또는 정보를 표시하는 다른 광학 엔코딩 장치를 포함하는 4f 광학 이미지 시스템을 사용하는 푸리에 변환 구조를 포함한다.
상호 코히어런트한 목적 및 기준 빔들은 이들의 오버랩의 볼륨에서 간섭 패턴을 형성한다. 홀로그램은 포토폴리머화와 같은 저장 매체에서 이들의 오버랩의 볼륨에서의 광 유도 변화가 최종 간섭 패턴의 기록을 생성할 때, 기록된다. 홀로그램을 기록하기 위한 4f 광학 구성의 필수 구성 요소 및 배치는, 목적 빔을 엔코딩하는 SLM, 및 렌즈 소자(L1)인데, 렌즈 소자는 유효 초점 거리(f1)를 가지며, 플레인으로 엔코딩된 목적 빔의 공간 패턴의 2-D 푸리에 변환을 중계하기 위해 엔코딩된 목적 빔의 광학 경로에서 SLM으로부터 거리(f1)에 위치하며, 플레인은 렌즈, 및 렌즈 소자(L1)에 의해 중계된 엔코딩된 목적 빔의 광학 경로에서 렌즈 소자(L1)로부터 거리(f1)에 위치한 홀로그래픽 기록 매체(HRM)로부터 일 초점 거리(one focal distance)이다.
홀로그램의 재구성은 홀로그램을 기록하기 위해 사용된 기준 빔과 실질적으로 동일한 기준 빔으로 홀로그램을 우선 조명하고, 이어 4f 광학 설계의 제2 렌즈 소자를 사용하여 검출기 어레이로 최종 회절된 광(재구성된 목적 빔)을 이미지화함으로서 달성된다. 이하의 소자는 재구성된 홀로그램을 판독하는데 사용되는데, 렌즈 소자(L2)는 HRM의 저장 위치에 기준 빔을 지향시킴으로써 재구성된 목적 빔을 중계하며, 유효 초점 거리(f2)를 가지며, 재구성된 목적 빔의 광학 경로에서 HRM으로부터 거리(f2)에 위치하며; 광 검출기는 렌즈 소자(L2)에 의해 지향된 재구성된 목적 빔의 광 경로에서 렌즈 소자(L2)로부터 거리(f2)에 위치한다. 전술한 4f 광학 설계에서 f1=f2이지만, 다른 광학 구성에서는 유리하게 f2>f1이며, 이로 인해 광학 중계 시스템의 사용으로 인해 재구성된 홀로그램의 SNR을 개선시킨다. 부가적으로, 확대 또는 축소가 광학 구성에서 바람직하면, f2는 f1과 동일하지 않다.
통상적으로, SLM은 진폭 모드로 동작하며, 그로 인해 데이터 페이지는 어둡고 밝은 픽셀로 구성된 2차원 어레이로 나타난다. 이러한 진폭 변조된 데이터 페이지의 푸리에 변환(FT)이 렌즈 소자(L1)를 사용하여 얻어지면, 0번째 회절에 대응하는 강한 고강도 직류(DC) 스파이크가 밝은 상태에서 SLM 픽셀로부터의 광의 보강 간섭(constructive interference)으로 인해 푸리에 플레인(초점 플레인)에서 푸리에 변환의 중앙에 나타난다. 많은 수의 홀로그램이 공동 위치식으로 실질적으로 중첩된 매체에서 다중화된 경우, 강렬한 DC 피크는 기록 물질의 동적 영역을 신속히 포화(즉, 이용가능한 포토폴리머 가능한 소자를 공핍화)시켜서, 매체의 유효한 사용을 방지하며, 부가적으로 FT의 DC 및 교류(AC) 성분에 대응하는 홀로그래픽 기록의 간섭 패턴의 공간 주파수에 대한 기록의 변조 깊이에서 현저한 비균일을 초래할 것이며, 그로 인해 재구성된 데이터 페이지에서 불량한 충실도를 초래할 것이다. FT 스펙트럼에서 중앙의 강렬한 DC 피크 및 AC 성분에서의 통상적으로 큰 진폭 분포는 비선형 격자 형성을 또한 초래하며, 이는 재구성된 데이터 페이지에서 잡음 레벨을 증가시킨다.
본 발명은 위상 엔코딩된 푸리에 변환 및 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록 및 검색하는데 사용될 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일 실시예에서, 본 발명은 위상 모드로 동작가능하고, 각각이 기준 빔과 중첩하는 목적 빔을 발생시키는 다수의 픽셀을 구비한, 공간 광 변조기(SLM); 목적 빔의 경로의 홀로그래픽 기록 매체(HRM); 및 SLM과 HRM 사이의 목적 빔의 경로에 배치된 제1 렌즈 소자를 포함하는 홀로그램을 기록 및 판독하는 장치이다. HRM은 제1 렌즈 소자의 푸리에 변환 플레인에 또는 그 부근에 배치된다.
다른 실시예에서, 본 발명은, 위상 모드로 동작가능한 공간 광 변조기(SLM)를 조명하는 단계를 포함하는데, 상기 SLM은 다수의 픽셀들을 가지며, 각각의 픽셀은 제1 상태 또는 제2 상태에 있으며; SLM의 선택된 픽셀의 상태를 제어가능하게 변경시킴으로써 SLM의 각각의 픽셀을 투과하거나 그로부터 반사된 광 파면의 편광을 변화시키고, 그로 인해 출력 빔을 형성하는 단계; 편광 필터에 출력 빔을 지향시킴으로써 픽셀의 상태에 따라 φ만큼 SLM의 각각의 픽셀을 투과하거나 또는 그로부터 반사되는 광 파면의 위상을 변경시키고, 위상 엔코딩됨 목적 빔을 생성하는 단계; SLM과 홀로그래픽 기록 매체(HRM) 사이의 목적 빔의 경로에 배치된 제1 렌즈 소자를 통해 위상 엔코딩된 목적 빔을 지향시키는 단계를 포함하는데, 상기 HRM은 제1 렌즈 소자의 푸리에 변환 플레인에 또는 그 부근에 배치되며; 및 HRM의 선택된 저장 위치에서 기준 빔 및 위상 엔코딩된 목적 빔을 중첩하기 위해 HRM에 기준 빔을 지향시킴으로써, HRM에서 간섭 패턴을 생성하고 홀로그램을 기록하게 하는 단계를 포함하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법이다.
다른 실시예에서, 본 발명은 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법으로서, 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램이 기록됨으로써 위상 엔코딩된 홀로그램을 재구성하는 홀로그래픽 기록 매체의 위치에 기준 빔을 지향하는 단계를 포함하는데, 상기 재구성된 홀로그램은 에지 픽셀의 이미지를 포함하며, 상기 이미지는 픽셀들의 에지의 이미지를 포함하며, 상기 이미지는 상이한 위상을 갖는 광 파면에 의해 기록된 픽셀들 사이의 전환에 대응하며; 픽셀들의 에지를 검출하기에 충분한 분해도를 갖는 검출기에 의해 재구성된 홀로그램을 검출하는 단계; 및 픽셀들의 에지의 이미지를 기초로 "0" 또는 "1"의 값을 각각의 픽셀로 할당하는 단계를 포함하며, 상기 이미지는 상이한 위상을 갖는 광 파면에 의해 기록된 픽셀들 사이의 전환에 대응한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 홀로그램을 판독하는 방법으로서, 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램이 기록된 홀로그래픽 기록 매체의 선택된 위치에 기준 빔을 지향하고, 제1 목적 빔을 재구성하고 제1 목적 빔을 검출기로 지향하는 단계; 균일한 데이터 페이지를 디스플레이하는 위상 공간 광 변조기(SLM)를 조명하여 제2 목적 빔을 형성하고 제2 목적 빔을 검출기로 지향함으로써 진폭 변조된 데이터 페이지를 생성하는 검출기에서 제1 목적 빔과 제2 목적 빔 사이의 간섭 패턴을 생성하는 단계; 및 진폭 변조된 데이터 페이지를 검출하는 단계를 포함한다.
또다른 실시예에서, 본 발명은 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법으로서, 위상 변조된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램 및 균일한 위상 엔코딩된 데이터 페이지 홀로그램이 동일한 기준 빔을 사용하여 기록되어 제1 균질화된 홀로그램을 기록하기 위해 사용된 제1 목적 빔, 및 균일한 데이터 페이지 홀로그램을 기록하기 위해 사용된 제2 목적 빔을 재구성함으로써 진폭 변조된 데이터 페이지를 재생성하는 제1 및 제2 목적 빔 사이의 간섭 패턴을 형성하는 홀로그래픽 기록 매체의 선택된 위치에 기준 빔을 지향하는 단계; 및 광 검출기를 사용하여 진폭 변조된 데이터 페이지를 검출하는 단계를 포함한다.
또다른 실시예에서, 본 발명은 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법으로서, 위상 변조된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램 및 균일한 위상 엔코딩된 데이터 페이지 홀로그램이 제1 및 제2 기준 빔을 사용하여 기록되어 제1 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하기 위해 사용된 제1 목적 빔을 재구성하는 홀로그래픽 기록 매체의 선택된 위치에 제1 기준 빔을 지향하는 단계; 및 홀로그래픽 기록 매체에서 선택된 저장 위치에 제2 기준 빔을 지향하여 균일한 데이터 페이지를 기록하는데 사용된 제2 목적 빔을 재구성함으로써 진폭 변조된 데이터 페이지를 재생성하는 제1 목적 빔과 제2 목적 빔 사이의 간섭 패턴을 생성하는 단계; 및 광 검출기로 진폭 변조된 데이터 페이지를 검출하는 단계를 포함한다.
또다른 실시예에서, 본 발명은 특정한 콘텐츠에 대한 홀로그래픽 기록 매체를 탐색하는 방법으로서, 선택된 콘텐츠에 대응하는 적어도 하나의 탐색 패턴을 디스플레이하는 공간 광 변조기(SLM)를 조명함으로써 탐색 빔을 형성하는 단계; 적어도 하나의 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램이 기록됨으로써 하나 이상의 저장 위치가 탐색 패턴의 선택된 콘텐츠를 포함하는 적어도 하나의 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 포함할 때, 적어도 하나의 재구성 기준 빔을 생성하는 홀로그래픽 기록 매체 상의 하나 이상의 저장 위치에 탐색 빔을 지향하는 단계; 및 하나 이상의 광 검출기를 사용하여 적어도 하나의 상기 재구성된 기준 빔을 검출하는 단계를 포함한다.
또다른 실시예에서, 본 발명은 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법으로서, 제1 기준 빔으로 제1 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 FT 홀로그램을 기록하는 단계; 및 홀로그래픽 기록 매체 상의 실질적으로 중첩된 위치에서 또는 동일한 위치에서 제2 기준 빔으로 제2 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하며, 제1 및 제2 기준 빔 사이의 각은 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 각 선택도 곡선의 주 회절 피크와 제1 널 사이의 각 간격보다 적다.
또다른 실시예에서, 본 발명은 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법으로서, 제1 파장을 갖는 제1 위상 엔코딩된 푸리에 변환 또는 프랙셔널 FT 푸리에 변환을 기록하는 단계; 및 홀로그래픽 기록 매체 상의 실질적으로 중첩된 위치에서 또는 동일한 위치에서 제2 파장을 갖는 제2 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 FT 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하며, 제1 파장과 제2 파장 사이의 차이는 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 파장 선택 곡선의 주 회절 피크와 제1 널 사이의 파장 간격보다 작다.
본 발명은 저장된 정보의 영역 밀도가 약 16Gbits/inch2이고 어드레싱 가능한 메모리의 사용이 필요한 홀로그래픽 데이터 저장 응용에 특히 적합하다. 본 발명은 실질적으로, 홀로그램들 사이의 각, 시프트 및/또는 파장 증가량이 다중화된 홀로그램의 브래그 선택도의 주 회절 피크와 제1 널 사이의 각, 시프트 또는 파장의 대응하는 증가량보다 적게 되도록, 우선 기록의 충실도 및 효율을 향상시키고, 기록 동안 레이저 파워에 대한 필요성을 감소시키는 푸리에 변환 플레인에서 균일한 변조 깊이를 기록하는 것을 제공하고, 이어 다중화된 홀로그램을 제공함으로써 선택적으로 얇은 포토폴리머와 같은 홀로그래픽 매체에 저장될 수 있는 유용한 데이터 밀도를 증가시킬 수 있다. 본 발명은 실질적으로 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색에서 크로스 상관을 감소시키며, 소용량의 저장된 서브 이미지가 대용량의 저장된 이미지 내에서 식별 또는 위치될 때 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색으로부터 얻어지는 상관 신호 강도를 증가시킨다.
본 발명은 전체 페이지 또는 부분 페이지 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색이 진폭 또는 위상 모드에서 디스플레이된 데이터 페이지로 기록된 홀로그램 상에 직접 실행되는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 탐색 방법은 실질적으로 홀로그래픽적으로 기록된 정보의 충실도에 무관하다. 위상 SLM을 이용하여 데이터를 탐색하는 다른 장점은 교차 상관을 유발하지 않고, 탐색 결과의 신호대 잡음비를 통상적으로 감소시켜 탐색의 식별을 개선하는 홀로그램의 탐색을 용이하게 한다.
본 발명의 또다른 실시예는 원래의 진폭 데이터 페이지 정보를 재구성하기 위해, 재구성된 위상 데이터 페이지의 에지 강화된 특성의 검출을 제공하고, 및/또는 예로써 "1" 및 "0"으로 상기 특성의 할당을 제공함으로써, 홀로그램으로서 기록된 위상 데이터 페이지의 에지 강화된 재구성을 용이하게 한다.
또다른 실시예에서, 본 발명은 홀로그램의 판독 프로세스 동안 홀로그래픽 간섭법을 개선함으로써 다중화된 위상 데이터 페이지 홀로그램으로서 기록된 원래의 데이터의 재구성을 제공한다.
본 발명의 방법 및 장치의 또다른 장점은, 홀로그래픽적으로 기록된 정보의 영역 밀도가 통상의 방법과 비교하여 실질적으로 증가될 수 있는 방식으로, 기록된 홀로그램을 다중화하고 콘텐츠에 대해 이러한 홀로그램을 탐색하는 것이다. 이는 실질적으로 더 높은 용량, 더 높은 데이터 전송 레이트 및 더 높은 속도의 데이터 탐색을 가능하게 한다.
본 발명의 전술한 목적 및 다른 특징이 첨부한 도면에 설명된 실시예로부터 명확할 것이다. 도면의 동일한 구성은 동일한 도면 번호를 사용하고 있다.
도1은 본 발명에 사용하기에 적합한 4f 광학 시스템을 도시한다.
도2는 본 발명에 사용하기에 적합한 4f 광학 시스템의 택일적 실시예이다.
도3은 이미지 플레인 홀로그램을 기록하는데 사용되는 광학 장치이다.
도4는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는데 사용되는 광학 장치이다.
도5는 SLM 동작의 진폭 모드의 개략적인 다이어그램이다.
도6은 SLM 동작의 위상 모드의 개략적인 다이어그램이다.
도7(a)는 전형적으로 진폭 변조된 데이터 페이지이다.
도7(b)는 도7(a)에 도시된 데이터 페이지의 푸리에 변환의 MATLAB 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도7(c)는 0과 π 위상 모드에서 데이터 페이지의 푸리에 변환의 MATLAB 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도8은 간섭법을 사용하는 데이터 복구 프로세스의 전형적인 개략도이다.
도9(a) 내지 9(c)는 데이터 페이지의 DC-제거된 푸리에 변환(FT)의 실험적 결과이다. 도9(a)는 데이터 페이지를 나타낸다. 도9(b)는 다중 데이터 페이지의 FT(확대됨)를 도시한다. 도9(c)는 감소된 DC 피크를 보여주는 위상 데이터 페이지의 FT(확대됨)를 도시한다.
도10(a) 및 10(b)는 에지 검출 방법의 실험적 결과이다. 도10(a)는 4×4 픽셀 데이터 페이지의 홀로그래픽 에지 재구성을 도시한다. 도10(b)는 8×8 픽셀 데이터 페이지의 홀로그래픽 에지 재구성을 도시한다.
도11(a) 내지 (d)는 데이터 페이지의 간섭식 복구의 실험적 결과이다. 도11(a)는 직접적인 진폭 이미지(진폭 모드에서의 SML)이다. 도11(b)는 실시간 간섭을 통해 복구된 데이터를 도시된다. 도11(c)는 위상 데이터 페이지(위상 모드에서 SLM), 동심 환형 링 및 CMOS 센서의 커버 글래스와 관련한 간섭 효과에 의해 유발된 이미지 주변 부근의 어둡게 된 환형 영역을 도시한다. 도11(d)는 이중 노출 간섭법을 통해 복구된 데이터를 도시한다.
도12(a) 내지 (f)는 도12(a)에 도시된 바와 같이 기록 동안의 위상 모드 또는 도12(b) 및 (c)-(f)에 도시된 바와 같은 진폭 모드에서 동작된 SLM을 사용하는 30의 이진 데이터 페이지의 홀로그래픽 기록을 위한 "콘텐츠 어드레스" 탐색의 결과를 도시한다. 도12(a)는 위상 모드에서 동작하는 SLM을 갖는 블랭크 페이지에 대한 탐색 결과를 도시하며; 도12(b)는 실질적인 크로스 상관을 도시하는 데이터 페이지 탐색 패턴을 도시하기 위해 진폭 모드에서 SLM 동작을 사용한 15번째 데이터 페이지에 대한 탐색 결과를 도시하며; 15번째 데이터 페이지의 콘텐츠 영역의 100%, 75%, 50%, 및 25%에 대한 탐색 패턴을 도시하는 위상 모드에서 동작하는 SLM을 사용하여 15번째 데이터 페이지에 대한 도12(c)-(f) 탐색 결과는 각각 제로 크로스 상관에 근접한 것을 도시한다.
도13은 기록된 홀로그램의 전형적인 각 또는 파장 선택 곡선을 도시한다.
본 발명의 실시예를 이하에서 설명한다.
설명된 발명은 하나 이상의 렌즈 및/또는 하나 이상의 거울과 같은 높은 개구수 엘리먼트, 및 신호 빔에 대해 위상 모드에서 사용되도록 동작할 수 있는 공간 광 변조기(SLM)를 포함하는 홀로그래픽 데이터 저장(HDS) 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 저장된 정보의 높은 영역 밀도에 적합하도록 동작가능하며, 상기 저장된 정보는 다중화된 홀로그램을 포함한다. 본 발명의 장치 및 방법은 다중화된 홀로그램을 포함하는 저장된 정보에 대해 원래의 비트-에러-레이트(BER)(≤10E-2)에 대응하는 SNR로 한정된 수용가능한 SNR을 갖는 약 25bits/㎛2보다 더 크게 한정되는 높은 영역 밀도를 달성하기 위해 동작하며, 여기서 탐색가능하도록 저장된 정보에 대한 수용가능한 SNR은 BER(＞10E-2)에 대응할 수 있다. 0 및 π 위상 모드에서, 또는 선택적으로 다른 위상 모드에서 동작가능한 공간 광 변조기는 기록 플레인(즉, 홀로그래픽 기록 매체가 배치된 플레인)에서 푸리에 변환(FT)으로부터 dc 피크를 실질적으로 제거하기 위해 기록 동안 선택적으로 제공됨으로써, 상기 푸리에 변환 스펙트럼에서 진폭 분산의 균질화를 제공한다. 0 및 π 위상 모드에서, 또는 선택적으로 다른 위상 모드에서 동작가능한 공간 광 변조기는 부가적으로 HDS 시스템이 전체 또는 부분 콘텐츠 어드레싱가능한 탐색을 실행할 수 있도록 부가적으로 제공되며, 본 발명의 장치 및 방법에 대해 홀로그래픽적으로 저장된 데이터의 수용가능한 원래의 BER은 상기 탐색 방법에 대해 10E-2보다 클 수 있다.
도1은 본 발명에 사용하기에 적합한 4f 시스템을 도시한다. 소스(103) 및 빔 형성 광학(BOS)에 의해 생성된 신호 빔(102)은 2차원 배열로 정렬된 다수의 픽셀(106)을 갖는 공간 광 변조기(SLM)(104)를 통해 진행한다. SLM(104)은 이하에서 더욱 상세히 설명되듯이, 진폭 모드 또는 위상 모드에서 동작가능하다. 일반적으로, SLM은 도1에 도시된 SLM(104)과 같이 전송에 의해, 또는 SLM(204)의 경우 도2에 도시된 바와 같은 반사에 의해 동작가능하다. 도1을 참조하면, SLM(104)의 플레인(107)은 제1 푸리에 변환 렌즈 소자(108)로부터 최소한의 초점 거리(f1)에 위치한다. 상기 렌즈는 SLM(104)으로부터 회절 또는 반사하는 광의 필드를 수용하기 위해 충분히 큰 직경(광학 구경)을 갖는다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "광학 소자"라는 용어는 입사광의 파장의 만곡을 변경시킴으로써 광의 입사빔을 변경하도록 단독으로 또는 조합하여 동작하는 렌즈와 같은 광학 파워를 갖는 하나 이상의 소자를 의미한다. 예를 들어, 렌즈 소자(108)는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
도1에 도시된 4f 광학 장치에서, 제1 푸리에 변환 렌즈 소자(108)는 SLM 엔코딩된 신호 빔(110)의 공간 패턴의 2-D 푸리에 변환을 렌즈 소자(108)로부터 이격된 하나의 초점 거리(f1) 및 부가적으로, SLM(104)로부터의 두 개의 초점 거리(2f)인 플레인(112)(푸리에 변환 또는 초점 플레인)으로 중계하도록 동작한다. 홀로그래픽 기록 재료(114)는 플레인(112) 또는 그 부근에 위치할 수 있다.
유효 초점 거리(f2)를 갖는 제2 푸리에 변환 렌즈 소자(116)는 플레인(112)으로부터 거리(f2)에 위치된다. 일 실시예에서, f2는 f1과 동일할 수 있다. 렌즈 소자(L2)는 제2 푸리에 변환을 실행하도록 동작하며, SLM(104)의 공간 패턴의 변환된 이미지가 플레인(118)에 나타나게 하며, 이는 제2 렌즈 소자(116) 뒤의 하나의 초점 거리(f2)이다. 기준 빔(120a 또는 120b)이 홀로그램의 기록을 실행하도록 사용되는 입사각에서 기록된 홀로그램 상으로 충돌할 경우, 홀로그램으로부터 회절된 광은 재복구된 광학 빔(122)을 형성하며, 이는 제2 렌즈 소자(116)로 전달되고 플레인(118)으로 중계된다. f1과 f2가 동일한 실시예에서, 플레인(118)은 SLM(104)으로부터 이격된 4개의 초점 거리(f1)이다. 플레인(118)은 검출기 어레이(광 검출기)(124)에서 상관 플레인에 대응한다. 광 검출기(124)는 SLM(104)의 픽셀의 디멘존(x,y)과 동일하거나 또는 상이할 수 있는 다수의 픽셀(126)을 갖는다.
홀로그램 기록 방법의 세 가지 타입은 기록 매체의 위치에 기초하여 설정된다. 도1에 도시된 푸리에 변환 홀로그램에서, 매체는 SLM에 의해 엔코딩된 목적 빔의 경로에 배치된 렌즈 소자의 초점 플레인(플레인(112))에 위치된다. 다른 두 타입은 이미지 플레인 홀로그램 및 프레즈넬(Fresnel) 존 홀로그램(프랙셔널 FT 홀로그램으로도 언급됨)이다. 도3을 참조하면, 이미지 플레인 홀로그램은 SLM(302)이 4f 광학 구성에서 제1 소자에 있을 때 기록되는데, 4f 광학 구성은 SLM(302)상에 디스플레이된 데이터 페이지를, 구성에서 마지막 소자인 홀로그래픽 기록 매체(308)에 이미지화하기 위해 렌즈 소자(304 및 306)를 사용한다. 제3 타입의 홀로그래픽 기록 방법인 프레즈넬 존 또는 프랙셔널 FT 플레인 홀로그램이 도4에 도시된다. 이러한 방식에서, 홀로그래픽 기록 매체(414)는 거리(l)만큼 푸리에 변환 플레인(412)으로부터 이격된다. 소정의 설명된 방법이 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 홀로그램을 기록하기 위해 사용될 수 있지만, 프랙셔널 FT 방법이 바람직하다.
다중 모드 및 위상 모드에서 SLM 장치의 동작 원리는 각각 도5 및 도6을 참조하여 설명될 것이다.
본 명세서에서 "공간 광 변조기(SLM)"로 언급된 장치는 다수의 픽셀을 포함하는데, 그 위에는 광 빔이 충돌하며, SLM(반사 타입 SLM)으로부터 반사하거나 SLM(전송 타입 SML)을 통해 전송된다. (도1에 도시된 SLM(104)은 투과형 SLM이다. 도2는 반사형 SLM(204)을 도시한다.) 예상된 SLM은 예를 들어, 네마틱 액정 SLM, 트위스팅된 네마틱 액정 SLM, 강유전성 액정 SLM, 트위스팅된 네마틱 액정 SLM, 강유전성 액정 SLM, 콜레스테릭 SLM, 편광 변조를 위해 광탄성 결정 배열을 사용하는 SLM, 실리콘 광 머신 격자 광 밸브(GLV) 기술과 같은 제어가능한 마이크로 격자를 사용하는 SLM 또는 반사 또는 광 경로 길이를 동적으로 제어하는 수단을 사용하는 장치 중 하나일 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 SLM의 예는 Displaytech, Inc에 의해 제조된 LightcasterTM(1280×768 픽셀)와 같은 강유전성 액정(FLC) SLM이다. 도5 및 도6의 설명은 FLC SLM을 사용하지만, 이에 한정되지 않는다. 홀로그래피 분야의 당업자는 본 발명의 목적을 구현하기 위해 임의의 다른 타입의 SLM 장치를 용이하게 적용할 수 있을 것이다.
진폭 모드 동작이 도5에 개략적으로 도시된다. 소스(504)에 의해 생성된 코히어런트(coherent) 빔(502)은 선형 편광기(506)를 통과하여, 편광(510)(여기서는 수직)을 갖는 입력 빔(508)을 초래한다. FLC SLM의 각각의 픽셀(512)은 결정을 45도 떨어져서 향하게 하여 FLC 축(514a) 및 45도로 방향설정된 514b를 형성하는 액정 구성의 두 상태 중 하나를 가질 수 있다. 비록 두 축(514a 및 514b)이 도5에 도시되었지만, 각각의 픽셀(512)은 축(514a) 또는 축(514b)-둘 모두는 아님-을 형성하기 위해 방향설정된 결정을 가질 수 있다. 각각의 픽셀에 전압을 제어가능하게 제공하는 것은 액정 상태들, 즉 FLC 축(514a 및 514b) 사이의 스위칭에 의해 광학적 편광 특성을 변화시킨다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "광학적 편광 특성"은 재료 상에 충돌하고 재료를 통해 반사 또는 투과하는 광의 편광의 방향을 변경시키는 재료의 특성을 말한다.
SLM은 두 축 중 하나(여기서는 축 (514a))가 입력 빔(508)의 선형 편광(510)의 방향과 평행한 방향이 되도록 지향된다. 도5에 도시된 바와 같이, 픽셀(512)을 투과하거나 그로부터 반사된 경우, 입력 빔(508)의 선형 편광(510)의 방향은 편광 축과 FLC 축(514a 및 514b) 사이의 각의 두배 만큼 회전된다. 도5 및 6의 예에서, FLC SLM은 반사형 SLM이다. 결론적으로, 입력 빔(508)이 픽셀(512)로부터 반사된 경우, 선형 편광(518a)(수직)을 갖는 출력 빔(516a) 또는 선형 편광(518b)(수평)을 갖는 출력 빔(516b)은 각각의 픽셀(512)의 상태에 따라 생성된다. 따라서, 편광(510)의 회전은 픽셀(512)이 축(514a)을 갖는 상태에 있는 경우 0°이며, 픽셀(512)이 축(514b)을 갖는 상태에 있는 경우 90°이다.
이어 출력 빔(516a 또는 516b)는 선형 편광기(520)를 통해 지향되는데, 상기 선형 편광기는 픽셀로부터의 광 중에서 선형 편광기(520)의 방향과 일치하는 편광 방향을 갖는 광만을 투과시킨다. 반사형 SLM이 사용되는 실시예에서, 선형 편광기(520) 및 선형 편광기(506)는 완전히 동일할 수 있다. 그 결과로서, 관측자는 각각의 픽셀의 편광 상태에 따라 블랙(0) 또는 조명된(1) 픽셀을 관측할 것이다.
전술한 진폭 엔코딩 방식은 2진 진폭 방식이다. 진폭의 "그레이 스케일"을 사용하는 본 발명의 방법을 사용하는 다른 방식이 사용될 수 있으며, 그로 인해, 검출된 광에 의해 검출된 진폭은 0과 입력 빔(508)의 진폭 사이에서 연속적으로 변화활 수 있다.
SLM 장치의 동작의 위상 모드가 도6에 도시된다.
소스(604)에 의해 생성된 코히어런트 빔(602)은 선형 편광기(606)을 통해 진행하여, 입력 빔(608)이 편광 방향(여기서, 수직)(610)을 갖게 한다.
SLM은 두 축 중 하나, 여기서는 축(614a)가 입력 빔(608)의 선형 편광(610)의 방향에 대해 -22.5°로 지향되도록 배치된다. 도6에 도시된 바와 같이, 픽셀(612)로부터 반사된 경우, 입력 빔(608)의 선형 편광(610)의 방향은 편광 축과 FLC 축(614a 또는 614b) 사이의 각의 두 배만큼 회전된다. 결론적으로, 입력 빔(608)이 픽셀(612)로부터 반사된 경우, 선형 편광(618a)을 갖는 출력 빔(616a), 또는 선형 편광(618b)를 갖는 출력 빔(616b)이 각각의 픽셀(612)의 상태에 따라 생성된다.
이어, 출력 빔(616a 또는 616b)은 편광 빔 스플리터 또는 파장판(waveplate)일 수 있는 편광 소자를 통해 지향되며, 그 결과 편광 방향을 선택한다. 도6의 예에서, 편광 빔 스플리터인 편광 소자(620)는 p-편광화 광(여기서, 수평 방향)을 투과시키고, s-편광화 광(여기서, 수직 방향)을 반사시킨다. 그 결과, 분광 소자(620) 이후에, 관찰자는 각각의 픽셀의 상태에 따라,
Figure pat00001
=0의 위상을 갖는 광(620으로부터 반사된 광), 또는
Figure pat00002
=0과 ±π/2만큼 상이한 위상
Figure pat00003
을 갖는 광(편광 소자(620)로부터 투과된 광)을 관찰하는데, 결국 두 상태에 대해 픽셀(612)로부터 반사된 광 사이의 위상차는 편광 소자(620)에 의해 반사된 광에 대해 π이다.
전술한 방식은 위상 코딩에 관한 것으로, 여기서는, (0,π) 쌍이 사용된다. (0, φ=2π×n/m) 쌍을 사용하는 다른 방식이 사용될 수 있는데, 여기서 n은 범자연수 또는 0이며, m은 자연수이다.
통상적으로, 이러한 데이터 페이지를 생성하는 동안 사용되는 다양한 변조 코드로 인해, 홀로그래픽 저장에 사용되는 이진 데이터 페이지는 이진 랜덤 이미지와 유사할 것이다. 0 및 1과 동일한 수를 갖는 변조 코딩된 이진 디지털 데이터 페이지가 위상 SLM 상에 디스플레이되고, 예를 들어, 이들의 푸리에 변환이 렌즈에 의해 얻어지면, 0 및 π 픽셀 또는 SLM의 다른 위상 모드로부터 dc 영역에서의 필드의 소멸성 간섭이 dc 피크를 갖지 않는 푸리에 스펙트럼을 초래한다.
도7(a)는 각각의 진폭 변조된 데이터 페이지를 도시한다. 도7(b)는 도7(a)에 도시된 데이터 페이지의 푸리에 변환의 MATLAB 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도7(c)에 도시된 바와 같이, dc 피크는 이진 데이터 페이지를 나타내기 위해 (0,π) 위상 모드를 사용하여 완전히 제거될 수 있다. 결론적으로, FT 플레인에서, 높은 밀도의 dc 피크의 존재 없이 실질적으로 균질화된 푸리에 스펙트럼이 존재한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "균질화된 홀로그램"은 푸리에 변환 플레인에서 또는 그 부근에 있는 레코딩 플레인에서 푸리에 변환으로부터 DC 피크의 실질적 제거를 초래하는 위상 변조된(엔코딩된) 목적 빔으로 기록된 홀로그램을 일컬으며, 결국 푸리에 변환 스펙트럼에서 진폭 분산을 균질화한다. 바람직한 실시예에서, 홀로그래픽적으로 기록될 데이터 페이지는 (진폭 모드에서 SLM 동작에 의해 디스플레이될 경우) 투명 또는 불투명한 픽셀과 동일한 수, 또는 (위상 모드에서 SLM 동작에 의해 디스플레이될 경우) 각각의 분광 상태에서 픽셀과 동일한 수를 포함한다.
그러나 데이터 페이지가 위상 모드에서 동작가능한 SLM으로 기록되면, 재구성된 데이터는 CCD 또는 CMOS 검출기상으로 홀로그램 회절의 이미지를 위해 제공하기 위해 제2 푸리에 변환의 표준 애플리케이션에 의해 직접 복구될 수 없다.
데이터 복구를 위한 본 발명의 일 실시예는 "에지 검출"의 방법으로 언급된다. 통상적으로, 홀로그램의 재구성 동안, 목표 빔 암(arm)은 차단되며, 홀로그램은 홀로그램을 기록하는데 사용되는 기준 빔에 의해 조명된다. 본 방법 및 장치의 일 실시예에서, 홀로그램은 차단된 목적 빔 암을 사용하여, 통상의 방법으로 기준 빔의 사용에 의해 판독된다. 이러한 방법은 위상 데이터 페이지를 재구성한다. 그러나 dc 피크가 FT 플레인에 존재하지 않기 때문에, 홀로그래픽 기록은 FT의 ac 성분에 대해서만 발생하며, 결론적으로 상기 재구성은, 상이한 위상을 갖는 픽셀들 사이에서의 전환에 대응하는, 각각이 4×4 및 8×8인 두 레벨의 오버샘플링(데이터 페이지에 대한 SLM 픽셀 크기는 검출기 픽셀 크기보다 큼)에 대해 도10(a) 및 10(b)에 도시된 바와 같이, ac 주파수 성분에 대응하는 데이터 페이지의 "에지 강화" 재구성만을 제공한다. 일 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 상기 전환의 식별에 의해 에지 강화 이미지로부터 데이터를 얻는 고해상도 검출기의 사용에 의해 데이터의 복구를 제공한다. 데이터를 복구하기 위해 상기 전환를 식별하는 다양한 수단이 본 발명에 의해 기대된다. 예로써, 상기 전환를 식별하는 수단은 픽셀에 대한 0 또는 1의 이진 값에 대해 픽셀 주변에 존재하는 검출된 신호의 할당일 수 있다. 위상 데이터 페이지의 재구성 및 검출에서 오버 샘플링을 사용하는 것은 바람직하며, 그 결과 검출기에서 x/1 및 y/1 픽셀은 위상 전환의 차이 개선을 제공하도록 광학적 엔코딩 장치의 필드에서 각각의 픽셀에 대응하는데, 여기서 x 및 y는 2이상의 정수이다. 오버 샘플링이 사용되지 않는 경우, 또는 고해상도 검출기와 같이 검출기 픽셀의 채움 팩터가 100%이하인 경우, 위상 전환의 개선된 차이를 제공하기 위해, x 또는 y 방향에서 픽셀 디멘존의 1/2와 같은 양에 의해 검출기를 시프팅하는 것이 택일적으로 바람직하다. 기술 분야의 경험칙으로 특정 검출기에 대한 최적의 시프팅 양을 결정하는 것이 가능할 것이다. 택일적 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는, 바람직하게 예를 들어, 픽셀 레벨 상의 그래디언트 에지 강화된 검출을 실행하는 방법을 사용하여 에지 강화된 이미지의 분석을 실행할 수 있는 분석 소프트웨어 및 다른 적절한 이미지 캡쳐, Cognex Corporation 또는 Adept Technology, Inc와 같은 머신 비젼 소프트웨어의 제공자 또는 Adobe System, Inc로부터 이용가능한 소프트웨어를 사용하여 실행될 수 있는, 디지털 이미지의 에지 추출 및/또는 에지 컨투어링을 실행할 수있는 것과 같이, 에지 강화 이미지의 검출을 제공하고, 부가적으로 에지 및/또는 라인의 검출 및 분석을 제공한다. 이러한 방법의 일 실시예에서, 위상 데이터 페이지에 저장된 하나 이상의 기준 마킹, 또는 다른 공지된 마킹 또는 패턴은 위상 데이터 페이지의 재구성에서 "1" 또는 "0" 에지 묘사에 대해 기준 위치를 결정하기 위해 사용되며, 그로 인해, 상기 페이지에서 위상 변화의 모든 다른 전환은 원래의 진폭 데이터 페이지의 재구성을 제공하기 위해 대응하는 "1" 또는 "0" 이진수에 할당된다.
각(평면 각 또는 평면 바깥 각), 공간각, 방위각, 시프트(평면내 시프트 또는 평면 바깥 시프트), 파장, 위상 코드, 얼룩, 및 관련 방법 및 이들의 조합과 같은 다양한 멀티플렉싱 방법이 동일한 볼륨 또는 부분적으로 중첩하는 볼륨 내에서 공동 위치하게 다중 페이지를 저장하는데 사용된다.
데이터의 복구를 위한 본 발명의 다른 실시예에서 실시간 홀로그래픽 간섭 방법이 언급된다. 본 발명은 프로세스를 판독하는 동안 홀로그래픽 간섭을 제공함으로써 다중화된 홀로그램으로서 기록된 원래의 데이터의 재구성을 추가로 제공한다. 본 발명의 실시간 홀로그래픽 간섭 방법의 일 실시예에서, 목적 빔은 예정된 저장 위치로부터 저장된 데이터의 재구성 동안 기준 빔에 의해 홀로그램의 조명시 'ON'을 유지한다. 이러한 방식으로, 기록된 목적 빔은 기준 빔으로 재구성되며, 상기 재구성은 예를 들어, 0 과 π 픽셀의 분포 또는 기록 동안 사용된 광학적 엔코딩 장치의 다른 위상 모드에 대응하는 파면을 포함한다. 결론적으로, 위상 SLM 또는 광학 엔코딩 장치에 대해, 균일한 페이지(즉, 예를 들어, 0 위상 모드 또는 π 위상 모드 또는 다른 위상 모드)가 디스플레이되며, 예정된 저장 위치에서 저장된 데이터로 전파된다. 바람직한 실시예에서, 목적 빔의 강도가 기준 빔을 사용한 조명으로부터 얻어진 홀로그래픽적으로 재구성된 목적 빔의 강도와 실질적으로 동일하도록 조절되는, 위상 SLM으로부터 새로운 목적 빔 또는 광학 엔코딩 장치는 CCD 또는 CMOS 검출기에 대해 공통의 이미지 플레인에서 홀로그래픽적으로 재구성된 목적 빔을 갖는 간섭 패턴을 형성하도록 동작한다. 이러한 방식에서, 간섭 방법으로부터 재구성된 강도 패턴은 이미지의 비트 에러 레이트와 같은 이유로 인한 영향에도 불구하고 원래의 진폭 데이터 페이지에 대응하는 이미지를 생성한다. 도8은 예를 들어, 0과 0 위상 픽셀들은 보강(constructive) 간섭(이진수 1)을 생성하고, 0과 π 픽셀들은 소멸성(destructive) 간섭(이진수 0)을 생성하는 것을 도시한다. 본 발명의 이러한 예는 복구된 데이터 페이지에서 더욱 양호한 대비를 제공하는데, 이는 보강 간섭이 4배의 강도를 제공하기 때문이다.
데이터를 기록 및 복구하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 이중 노출 홀로그래픽 간섭법으로 언급된다. 이러한 실시예에서, 위상 데이터 페이지의 기록 외에, 블랭크 데이터 페이지(즉 전체 필드 수퍼 픽셀)의 기록은 공동 위치로 기록되거나 실질적으로 중첩된 다중 홀로그램에 사용된 각각의 기준 빔 조건에 대해 FT 플레인에 또는 그 부근에서 실행된다. 각각의 기준 빔 조건에 대해 위상 데이터 페이지와 쌍이되는 블랭크 데이터 페이지를 기록하는 경우, 블랭크 데이터 페이지의 기록 동안 목적 빔의 강도가 블랭크 데이터 페이지의 기록시 사용된 기준 빔[Iobj(DC)/Iref]~1의 강도와 동일하도록 목적 빔의 FT의 dc 성분을 감쇠시키는 것이 바람직하다. 선택된 기준 빔 조건을 사용한 재구성시, 위상 페이지 홀로그램과 조합한 블랭크 페이지 홀로그램의 제공은 두 개의 최종 회절 파면의 간섭을 제공하며, 그 결과 원래의 진폭 데이터 페이지의 재구성을 제공한다. 블랭크 데이터 페이지 홀로그램 각각의 회절 효율은 각각이 중첩된 데이터 페이지 위상 홀로그램의 효율과 실질적으로 동일하며, 그 결과 이러한 방법은 바람직하게 최적의 기록 스케쥴을 사용할 것이다.
데이터의 기록 및 복구를 위한 본 발명의 또다른 실시예는 이중 기준 빔 간섭법으로 언급된다. 이러한 실시예에서, 유일한 기준 빔 조건을 사용한 블랭크 데이터 페이지(즉, 전체 필드 수퍼 픽셀)의 기록은 전술한 바와 같이, 바람직하게 Iobj(DC)/Iref~1의 비율과 같은 FT의 dc 성분의 감쇠를 사용하여 FT 플레인에서 또는 그 부근에서 실행된다. 중첩되고 다중화된 홀로그램 사이의 이러한 블랭크 홀로그램의 존재는, 다른 모든 위상 데이터 페이지로부터의 회절 파면을 갖는 간섭 패턴을 추가로 제공하는, 올바른 기준 빔으로 재구성시 회절 파면을 제공한다. 따라서 이러한 실시예는 두 개의 기준 빔 조건의 사용을 동시에 필요로 한다: 하나는 전술한 블랭크 페이지에 대한 것이며, 다른 하나는 재구성될 선택된 위상 데이터 페이지에 대한 것이다. 기록될 때와 실질적으로 동일하도록 두 개의 회절 패턴의 중첩은 선택된 데이터 페이지의 진폭 표현을 재구성하기 위해 필요한 조건이다. 블랭크 데이터 페이지의 재구성을 위한 기준 빔의 강도는 회절된 강도가 실질적으로 동일하도록 데이터 페이지 위상 홀로그램 각각을 재구성하는데 사용되는 기준 빔의 강도와 관련하여 조절될 수 있다. 판독시 두 개의 기준 빔은 각각의 회절된 빔들이 동일한 방향으로 진행하고, 이러한 것이 필요한 경우 재구성 이벤트에서 조절될 수 있기 때문에, 바람직하게 동위상(0 또는 2π의 배수)일 필요가 있다.
데이터를 기록 및 복구하기 위한 본 발명의 방법 및 장치의 일 실시예가 본 발명의 범위 내에서 기대되지만 본 발명을 한정하지는 않는다. 예로써, 복구된 파면과 전단된 파면 사이의 한정된 각에서 간섭 조건을 제공하기 위해 동작하는 전단판(shear plate)은 원래의 진폭 데이터 페이지가 얻어질 수 있는 진폭 이미지의 재구성을 제공할 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치의 다른 실시예는 콘텐츠 어드레스 기반 데이터 탐색과 관련한다. 이러한 실시예에서, 홀로그래픽 기록은 진폭 모드에서 동작하는 SLM 또는 다른 광학적 엔코딩 장치에 대해 데이터 페이지를 통상적으로 디스플레이함으로써 FT 플레인 또는 프랙셔널 FT 플레인에서 실행된다. 본 발명에서, 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색은 위상 모드에서 동작하는 광학적 엔코딩 장치(SML)상에 상기 탐색 데이터 패턴을 디스플레이 함으로써 실행된다. 예를 들어, 상관 매칭은 B.J.Goertzen and P.A.Mitkas, Opt.Engineering, Vol35,No.7,pp.1847-1853(1995) and G.W.Burr, S.Kobras, H.Hanssen, and H.Coufal, Appl. Optics,Vol.38,No.32,pp.6779-6784(1999)and G.W.Burr,SPIE, Vol. 5181, pp70-84(2003)에 설명된다. 일 실시예에서, 상관 매칭은 위상 모드에서 위상 모드로 SLM에 대해 탐색 패턴을 디스플레이하고, 홀로그래픽 기록 매체의 저장 위치에 하나 이상의 기록된 데이터 페이지 홀로그램으로 렌즈 소자를 사용하여 위상 탐색 패턴을 포함하는 목적 빔을 중계하고, 그로 인해 탐색 목적 빔으로 기록된 홀로그램을 조명하고, 탐색 패턴의 콘텐츠를 포함하는 하나 이상의 데이터 페이지 홀로그램으로부터 재구성된 회절 기준 빔을 검출하는 단계를 포함하는데, 여기서, 회전된 기준 빔에서 파워의 양은 입력 탐색 패턴과 관련된 데이터 페이지 홀로그램 사이의 상관 정도에 비례한다. 유리하게, 본 발명의 탐색 방법은 매칭된 픽셀의 연속한 영역의 크기가 전체 매칭된 데이터 페이지로부터 더 작은 매칭된 픽셀들의 그룹으로 감소된 경우, 상관 매칭을 허용한다. 이러한 실시예에서, 상관 매칭은 탐색 패턴에서 매칭된 픽셀이 x 또는 y 방향의 자신의 원래의 위치로부터 전환 또는 회전된 경우에 대해 달성될 수 있다. 탐색 패턴의 이러한 전환 또는 회전의 양은 기록 재료의 두께, 브래그 선택도, 다중화 방법 등과 같은 파라미터에 의존하며, 기술 분야에서의 경험칙은 적절한 조건을 결정할 수 있을 것이다.
본 발명의 장치 및 방법의 다른 실시예는 또한 콘텐츠 어드레스 기반 데이터 탐색에 관련한다. 이러한 실시예에서 홀로그래픽 레코딩은 홀로그래픽 기록은 위상 모드에서 실질적으로 동작하는 SLM 또는 다른 광학적 엔코딩 장치 상에 데이터 페이지를 디스플레이함으로써 FT 또는 프랙셔널 FT 플레인에서 행해지며, 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색은 위상 모드에서 또한 동작하는 광학적 엔코딩 장치상에 선택된 탐색 데이터 페이지 또는 패턴을 디스플레이하고 위상 모드에서 패턴을 저장 위치로 전파함으로써 행해진다. 상기 실시예에서, 상관 매칭은 매칭된 픽셀들의 연속한 영역의 크기가 전체 매칭된 데이터 페이지로부터 총 데이터 페이지의 약 50%이하에 대응하는, 더 적은 매칭된 픽셀의 그룹으로 감소될 경우 용이하고 유리하게 달성될 수 있으며, 더욱 유리한 상관 매칭은 매칭된 픽셀들의 더 적은 그룹이 총 데이터 페이지의 10% 이하에 대응되는 경우 달성될 수 있으며, 더욱 더 유리한 상관 매칭은 매칭된 픽셀들의 더 적은 그룹이 총 데이터 페이지의 약 5%에 대응하는 경우 달성될 수 있다. 상기 실시예에서, 상관 매칭은 탐색 패턴에서 매칭된 픽셀들이 x 또는 y 방향에서 원래의 위치로부터 전환 또는 회전된 경우 달성될 수 있다. 탐색 패턴의 이러한 전환 또는 회전은 기록 재료, 브래그 선택도, 다중화 방법 등과 같은 파라미터에 의존하며, 기술 분야의 경험칙은 적절한 조건을 결정할 수 있을 것이다.
본 발명의 방법 및 장치의 다른 실시예는 콘텐츠 어드레스 기반 데이터 탐색, 및 홀로그램이 저장된 정보에 대한 유리하게 높은 영역 밀도, 높은 데이터 레이트, 및 높은 탐색 레이트에 대해 달성할 수 있도록 다중화되는 방식과 관련된다. 기분 빔이 예각으로 입사한 경우, 실질적으로 당면하는 기하학적 구속을 완화하기 위해 정보는 얇은 매체에서 높은 영역 밀도로 유리하게 저장될 수 있다.
도13을 참조하면, 기록된 홀로그램(I)의 재구성된 목적 빔의 검출된 신호 강도는 홀로그램을 재구성하기 위해 사용되는 기준 빔의 파장(λ), 또는 기준 빔 및 목적 빔의 광학 축 사이의 각(φ)와 함께 변화하며, 본 실시예에서 축은 도13에 개시된 함수에 따라 홀로그래픽 기록 매체의 표면과 수직하다. 도13에 도시된 곡선은 어드레스 기반 검색에 대한 브래그 선택도(본 실시예에서는 각 또는 파장) 또는 디튜닝 곡선으로서 언급된다. 도13에 도시된 바와 같이, 검출된 홀로그램의 최고의 신호 강도는 주 또는 제1 회절 피크(I0)의 위치에 대응하는 파장(λ0) 또는 각(φ0)에서 성취된다. 첫 번째 보조 최대치(I1의 밀도를 가짐)는 첫 번째 널(null) 또는 최소치에 의해 주 회절로부터 분리되고, 두 번째 널 또는 최소치에 의해 두 번째 보조 최대치로부터 분리된다. 본 발명의 일 실시예에서, 두 개 이상의 다중화된 홀로그램을 기록하기 위해 사용된 기준 빔들 사이의 각은 홀로그래픽 각 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 널 사이의 각 간격보다 적다. 다른 실시예에서, 다중화된 홀로그램을 기록하기 위해 사용된 기준 빔들 사이의 파장에서의 회절은 홀로그래픽 선택도 곡선의 주 회절과 첫 번째 널 사이의 파장 길이 분할보다 적다. 또다른 실시예에서, 시프트 멀티플렉싱된 홀로그램을 기록하는데 사용되는 위치에서의 회절은 홀로그래픽 시프트 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 널 사이의 위치의 증가보다 적다.
본 발명에 따라, 홀로그램은 홀로그램으로 정보를 기록 및/또는 그로부터 복구하기 위해 각 또는 파장 또는 위치 증가가 대응하는 브래그 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 피크 사이의 각각의 증가보다 적게 대응하는 방식으로 공동 위치로 다중화되거나 실질적으로 중첩된다. 이러한 방식으로 기록된 홀로그램은 광학 엔코딩 장치(SLM)가 위상 모드로 동작 가능한 경우, 전술된 콘텐츠 어드레스 가능한 탐색 동안 용이하게 구별될 수 있다. 바람직하게, 상기 증가는 적어도 5 내지 25의 값만큼 다중화 팩터(즉, 공동 위치로 다중화된 홀로그램 또는 하나의 저장 위치의 직경을 가로 질러 기록된 중첩되고 다중화된 홀로그램)를 증가시키기 위해 증가량의 1/5 내지 약 1/25와 같은 브래그 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 널 사이의 중가량보다 현저히 적다. 이러한 개선은 그렇지 않으면 평면 각 및 방위각 또는 접선에서의 시프트 및 방사상 방향의 시프트와 같은 다중화 방법들을 조합함으로써 성취될 수 있는 개선된 다중화 팩터와 최소한 비교 가능하지만, 기록 및/또는 판독을 위한 광학 기계 시스템이 유리하게 다중화 방법을 조합할 경우 필요한 것과 비교함으로서 간략화될 것이다.
예로써, 디지털 데이터 페이지의 통상의 평면 각 다중화의 경우, 다중화를 위한 기준 빔의 각 증가는 현저히 양호한 SNR을 제공하기 위해, 통상적으로 주 회절 피크와 브래그 선택도 곡선(도13 참조)의 두 번째 널 또는 최소치 사이의 각의 증가와 통상적으로 동일하다. 저장된 정보의 탐색이 위상 모드에서 동작가능한 SLM으로 실행된 경우, 이러한 증가량은 다중화된 홀로그램의 기록 동안 10 내지 20 또는 그 이상의 팩터에 의해 실질적으로 감소될 수 있으며, 예로써, 제한은 다중화된 홀로그램에 의해 생성된 기준 빔의 총체를 디지털 검출기로 재지향하는데 사용되는 렌즈의 NA, 예를 들어 광 다이오드 또는 CMOS 검출기인 검출기의 크기 및 수, 검출기와 매체 사이의 거리 등이다. 본 발명의 관련된 특징은 통상의 방법과 비교하여 홀로그래픽적으로 기록된 정보의 영역 밀도가 실질적으로 증가될 수 있다는 것이며, 그로 인해 기록 매체의 단위 두께당 실질적으로 더 높은 용량, 더 높은 데이터 레이트, 및 더욱 고속의 데이터 탐색을 유리하게 제공한다는 것이다. 본 발명의 다른 특징은 다중화된 홀로그램에 의해 표시된 BER 및 SNR에 대한 요구가 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색의 동작을 포함하지 않고 완화될 수 있으며, 결론적으로 변조 코드 및 에러 보정 코드로 데이터를 엔코딩하는 것과 관련한 오버헤드가 감소될 수 있다는 것이다. 본 발명은 DVD 폼 팩터로 약 400 마이크론의 두께를 갖는 얇은 기록 재료로 테라 비트급의 정보 기록을 제공한다. 본 발명의 방법에 의해 예를 들어, 1000rpm으로 회전하는 디스크 매체를 사용하는 원래의 광학 탐색 레이트는 적어도 100Gbytes/sec일 수 있다.
모범예
예1:검출기에서 4× 및 8× 오버샘플링으로 에지 강화 재구성을 사용하여 균질화된 위상 엔코딩된 제이터 페이지의 기록 및 기록된 홀로그램을 판독.
기록은 532nm에서 방사된 코히어런트 315M DPSS를 사용하여 실행된다. 전통적인 4f 광학 구성은 모든 광학 구성에 대해 부분적으로 필터링된 코히어런트 기준 및 신호 빔과 통상의 이중 렌즈(doublet)(f=70mm)를 사용하여 구현된다. 매칭된 전력 밀도는 푸리에 변환 플레인에서 0-pi 위상 마스크 조건으로 Displaytech 강유전성 LCD SLM(1280×768 픽셀)로 행해진 기록을 위해 기록 평면에서 신호 및 기준 빔에 대해 실행된다. SLM은 22.5도만큼의 SLM의 회전에 의해 이진 위상(0 및 1) 및 이진 위상(0 및 π)로 동작될 수 있다. 택일적으로, SLM의 진폭 및 위상 모드 동작은 전면에 유지된 반파장 판을 회전시킴으로써 달성된다. 이진 위상 모드 동작 동안, 전면에 분극 빔 스플리터와 관련한 Displaytech SLM은 픽셀로부터 반사된 광에 대해 -π/2 및 +π/2를 제공한다. 포토비트 MV02 CMOS 카메라(512×512 픽셀, 16㎛ 픽셀 피치)는 검출기 장치로서 사용된다. 50㎛ 내지 400㎛ 두께를 갖는 Aprilis CROP 포토폴리머 재료가 홀로그래픽 기록 매체로서 사용된다.
일정하게 이격된 기준 마킹을 포함하는 균형 잡힌(즉 불투명과 투명 픽셀의 실질적으로 동일한 수를 갖는) 6-8 모듈레이션 코딩된 이진 데이터 페이지가 SLM 상에 디스플레이된다. 도9(a)는 기준 마킹의 예에 대한 픽셀 그룹을 갖는 데이터 페이지의 일부를 도시한다. 도9(b)는 SLM이 진폭 모드로 동작되는 경우, FT 플레인에 위치 위치된 때 CMOS 카메라에 의해 캡쳐링된 푸리에 파워 스펙트럼을 도시한다. 도9(b)에 도시된 바와 같이, 중앙에서 고밀도 dc 피크의 존재는 기록이 정확한 FT 플레인의 전면 또는 후면에 있는 플레인에서 발생하거나, 다른 소정의 빔 조절 기술이 사용될 것을 필요로 한다. 도9(c)는 SLM이 0-π 위상 모드로 동작할 경우, FT 플레인에 위치할 때 CMOS 카메라로 포착된 푸리에 파워 스펙트럼을 도시한다. 도9(c)는 균형 잡힌 이진 데이터 페이지가 SLM으로 제공된 경우, SLM의 0과 π 픽셀들로부터의 광 사이의 소멸성 간섭으로 인해 고밀도 dc 피크가 실질적으로 존재하지 않음을 도시한다.
위상 모드로 동작하는 SLM 상에 데이터 페이지를 디스플레이한 후, 홀로그램은 FT 플레인에 위치된 포토폴리머 재료에 기록된다. 목적 빔이 차단되면서, 홀로그램이 기준 빔에 의해 통상의 방식으로 판독된 경우, 최종 재구성은 위상 데이터 페이지이다. 그러나, dc 피크는 푸리에 스펙트럼의 ac 성분에 대해서만 발생된 홀로그래픽 때문에, 기록 FT 플레인에 존재하지 않는다. 따라서 최종 재구성은 SLM에 제공된 이진 데이터 페이지에 대해 각각 4×4 및 8×8 오버 샘플링의 경우 도10(a) 및 10(b)에 도시된 바와 같이, 위상 전환을 나타내는 데이터 페이지의 에지 강화된 재구성이다. 만일 "0" 또는 "1"의 값이 공지된 기준 마킹과 같이 재구성된 데이터 페이지에서 임의의 특정 픽셀 위치에 대해 알려지면, 에지 검출 수단에 의해 모든 픽셀이 "0" 또는 "1"로 할당될 수 있으며, 결론적으로 원래의 데이터 페이지는 재구성될 수 있다.
예2: 재구성된 위상 변조된 데이터 페이지 및 SLM 상에 디스플레이된 이미지화된 균일한 페이지의 간섭에 의한 증폭 데이터 페이지의 재구성.
위상 홀로그램이 예(1)에서와 같이 기록된 경우, 위상 페이지로부터의 원래의 진폭 데이터 페이지의 재구성은 실시간 홀로그래픽 간섭법을 사용하여 달성된다. 일 실시예에서, 블랭크(균일한) 페이지는 위상 SLM상에 디스플레이된다. 목적 빔이 'ON'으로 유지된 경우, 데이터 페이지 홀로그램은 데이터 페이지 홀로그램에 대한 올바른 기준 빔을 사용한 기준 빔을 이용한 동시 조명에 의해 판독되었다. 도8에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽적으로 재구성된 데이터 페이지와 SLM으로부터의 블랭크(균일한) 페이지 사이의 간섭은 도11(a)에 도시된 바와 같이, CMOS 카메라에 의한 검출을 위한 진폭 모드로 원래의 데이터 페이지를 재구성한다. 예(1)의 CMOS 카메라에 의해 포착된 바와 같이 복구된 데이터 페이지는 도11(b)에 도시된다. 도11(c)는 FT 플레인에서 기록 재료 없이 CMOS 카메라에 의해 직접 포착된 위상 이미지를 도시한다.
예3: 재구성된 위상 변조된 데이터 페이지와 블랭크 공동 위치식으로 기록된 페이지의 간섭에 의한 진폭 데이터 페이지의 재구성.
위상 홀로그램이 데이터 복구를 위한 이중 노출 홀로그래픽 간섭법을 사용하도록 기록된 경우, 위상 데이터 페이지의 기록 외에, 블랭크 데이터 페이지(즉, 전체 필드 수퍼 픽셀)가 FT 플레인 부근에서 실행되었다. 기준 빔을 사용한 재구성에서 위상 페이지 홀로그램과 관련한 블랭크 페이지 홀로그램의 존재는 두 개의 최종 회절 파면의 간섭을 제공하였으며, 그 결과 도11(d)에 도시된 바와 같이 원래의 진폭 데이터 페이지의 재구성을 제공한다.
예4: 높은 변조 깊이 및 낮은 변조 깊이를 이진 모드 대 진폭 모드에서 기록된 다중화된 데이터 페이지 FT 및 프랙셔널 FT 홀로그램에 대해 데이터 페이지의 영역의 100% 대 데이터 페이지 영역의 0%를 갖는 탐색 패턴에 대해 상관 매칭의 정도.
상관 매칭의 범위는 기록 조건의 몇몇 상이한 타입으로 기록된 홀로그램에 대해 평가된다. 기준 빔 재구성의 강도의 비율을 SLM에 제공된 전체 매칭된 데이터 페이지 대 SLM에 유사하게 제공되었던 15개의 상이한 비매칭된 데이터 페이지를 사용할 경우 결정된다. 15개의 비매칭된 데이터 페이지 각각은 표준 데이터 페이지를 시뮬레이팅하기 위해 균형 잡힌 임의의 (1) 및 (0)의 분포를 포함하였다. 하나의 데이터 페이지가 진폭 모드로 동작된 Displaytech SLM 및 푸리에 변환 플레인 뒤의 약 10%의 거리에 위치된 기록 재료에 기록된 경우, 열악한 상관 매칭이 달성되고 현저한 크로스 상관이 나타났다. 다수(15 내지 30)의 진폭 데이터 페이지들은 평면 각이 푸리에 변환 플레인에서 다중화된 채로 다중화되며, 이어 양호한 상관 매칭이 나타나며 크로스 상관은 유명 무실하다.
케이스(i)에서, 데이터 페이지의 FT 플레인 기록은 예(1)의 설정을 사용하여 0-π 위상 조절로 동작하는 Displaytech LCD SLM으로 실행되었으며, 기록 재료(400마이크론 두께의 Aprilis CROP 포토폴리머화가 가능한 재료)가 푸리에 변환 플레인에 배치되었다. 기준 및 신호 빔의 인입 파워 밀도는 기록 플레인에 매칭되었다.
케이스(ii)에서, 데이터 페이지의 FT 플레인 기록은 예(1)의 설정을 사용하는 진폭 모드로 동작하는 Displaytech LCD SLM으로 실행되었으며, 기록 재료(400마이크론 두께의 Aprilis CROP 포토폴리머화가 가능한 재료)가 푸리에 변환 플레인에 배치되었다. 기준 및 신호 빔의 dc 부분의 입사 파워 밀도는 기록 플레인에 매칭되었다.
케이스(iii)에서, 데이터 페이지의 FT 플레인 기록은 예(1)의 설정을 사용하여 0-π 위상 조절로 동작하는 Displaytech LCD SLM으로 실행되었으며, 기록 재료(400마이크론 두께의 Aprilis CROP 포토폴리머화가 가능한 재료)가 푸리에 변환 플레인에 배치되었다. 기준 및 신호 빔의 인입 파워 밀도는 IRef/IACmax=1이 되도록 기록 플레인에 비매칭되었는데, 여기서 IAC는 목적 빔의 FT의 ac 성분의 강도 분포이다. 결론적으로, 높은 변조 깊이는 ac 성분의 홀로그래픽 기록에 대해 성취되며, 낮은 변조 깊이는 DC 성분에 대해 성취된다. 이러한 접근은 기록된 데이터 페이지에 대해 양호한 충실도를 달성하기 위해 기준 빔이 통상적으로 IAC보다 훨씬 큰 경우의 통상적인 방법과 대조적이다.
케이스(iv)에서, 데이터 페이지의 FT 플레인 기록은 예(1)의 설정을 사용하는 진폭 모드로 동작하는 Displaytech LCD SLM으로 실행되었으며, 기록 재료(400마이크론 두께의 Aprilis CROP 포토폴리머화가 가능한 재료)가 푸리에 변환 플레인 뒤의 약 10%의 초점 거리와 동일한 거리에 배치되었다. 기준 및 신호 빔의 평균 입사 파워 밀도는 기록 플레인에 거의 매칭되었다.
케이스(v)에서, 데이터 페이지의 FT 플레인 기록은 예(1)의 설정을 사용하는 0-π 위상 모드로 동작하는 Displaytech LCD SLM으로 실행되었으며, 기록 재료(400마이크론 두께의 Aprilis CROP 포토폴리머화가 가능한 재료)가 푸리에 변환 플레인 뒤의 약 10%의 초점 거리와 동일한 거리에 배치되었다. 기준 및 신호 빔의 평균 입사 파워 밀도는 기록 플레인에서 매칭되었다.
SLM에서 매칭된 데이터 페이지 대 (1) 및 (0)의 균형 잡힌 임의의 분포를 포함하는 15개의 상이한 비매칭된 데이터 페이지를 사용하는 기준 빔 재구성의 강도 비율의 결과는 다음과 같다.
케이스(i)
강도 비율=(80-82)/(2.1-2.5)이며, 여기서 15개의 비매칭된 데이터 페이지 각각과의 상관은 dc 신호 강도로 조금 변화하지만, 각각의 경우 dc 레벨은 실질적으로 매칭된 데이터 페이지에 대해 달성된 값에 대해 감소된다. 이러한 비는 기록된 데이터 페이지의 회절 효율에 의해 제한된다. 예로써, 더 큰 회절 효율에 대해, 148/0.5의 비율이 달성된다.
케이스(ii)
강도 비율=(62)/(60)이며, 여기서 15개의 비매칭된 데이터 페이지 각각과의 상관은 dc 신호 강도로 조금 변화하지만, 각각의 경우 dc 레벨은 실질적으로 매칭된 데이터 페이지에 대해 달성된 값과 유사하다.
케이스(iii)
강도 비율=(53)/(5.35)이며, 여기서 15개의 비매칭된 데이터 페이지 각각과의 상관은 dc 신호 강도로 조금 변화하지만, 각각의 경우 dc 레벨은 실질적으로 매칭된 데이터 페이지에 대해 달성된 값에 대해 적절하게 감소된다.
케이스(iv)
강도 비율=(97)/(20-22)이며, 여기서 15개의 비매칭된 데이터 페이지 각각과의 상관은 dc 신호 강도로 조금 변화하지만, 각각의 경우 dc 레벨은 실질적으로 매칭된 데이터 페이지에 대해 달성된 값에 대해 적절하게 감소된다.
케이스(v)
0-pi 위상 및 FT 플레인 뒤의 초점 길이의 10%에 대한 미디어 위치의 시프트를 사용; 강도 비율=(80-82)/(2.1-2.5)이며, 여기서 15개의 비매칭된 데이터 페이지 각각과의 상관은 dc 신호 강도로 조금 변화하지만, 각각의 경우 dc 레벨은 실질적으로 매칭된 데이터 페이지에 대해 달성된 값에 대해 실질적으로 다시 감소된다.
예5: 상관 신호 강도는 데이터 페이지의 영역의 100%에 대해 탐색 패턴을 위한 연속한 영역과 관련한다.
콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색에서 데이터 페이지의 매칭된 픽셀의 연속한 영역의 크기는 매칭된 픽셀의 전체 수가 예4의 케이스(i)에 대해 일정하게 유지된 경우, 케이스에 대한 상관의 강도 비율의 크기와 상관한다. 예를 들어, 매칭된 픽셀의 연속한 영역이 전체 데이터 페이지의 폭의 50%이고, 50% 매칭된 부분이 전체 데이터 페이지와 함께 수평하게 위치되 것과 독립적으로 데이터 페이지의 전체 길이(즉, 영역의 50%는 좌측부터 우측까지 매칭됨)를 따를 경우, 상관의 강도 비율은 전체 매칭된 데이터 페이지에 대해 관찰된 56/1.2로부터 25/1.2로 감소된다. 그러나 전체 데이터 페이지의 폭의 50%와 동일한 매칭된 픽셀의 연속한 영역이 데이터 페이지의 두 개의 대항 에지의 전체 길이를 따라 지향된 두 영역으로 분할되고, 이들이 전체 길이를 따라 연장하고 데이터 페이지의 전체 픽셀의 약 50%와 동일한 랜덤 픽셀의 중앙 영역으로 분리된 경우, 상관의 전체 비율은 데이터 페이지의 25%가 연속한 영역으로 매칭된 경우보다 조금 더 큰 값으로 추가로 감소된다.
예6: 균형 잡힌 공동 위치의 이진 진폭 데이터 페이지의 진폭 탐색과 비교하여 주 회절 피크와 제1 최소치 사이의 각 회절보다 적은 각 증가량으로 다중화된, 균형 잡힌 공동 위치의 이진 진폭 데이터 페이지의 위상 콘텐츠 탐색을 위한 개선된 구별.
콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색에서 데이터 페이지의 매칭된 픽셀의 연속한 영역의 크기의 효과는 기록된 다중화된 진폭 데이터 페이지를 갖는 경우에 추가로 검사되며, 여기서 각각의 페이지는 균형 잡힌 랜덤 엔코딩 이진 페이지이며, 다중화는 진폭 및 위상 기록에 대한 브래그 선택도 조건보다 작게 실행되었다. 실질적으로 30개의 262kbit 위상 데이터 페이지는 통상의 평면각 다중화와 함께일 경우보다 10배 조밀한 것에 대응하는 브래그 디터닝 곡선의 전체 폭 및 절반 높이의 약 1/5로 감소된 기준 빔의 각 증가량으로 평면 각 다중화를 사용하여 공동 위치로 다중화된다. 다른 위치에서, 30개의 262kbit 진폭 데이터 페이지는 통상의 평면각 다중화와 함께일 경우보다 6배 조밀한 것에 대응하는 브래그 디터닝 곡선의 전체 폭 및 절반 높이의 약 1/3로 감소된 기준 빔의 각 증가량으로 평면 각 다중화를 사용하여 공동 위치로 다중화된다. 홀로그램은 예(1)에 개시된 바와 같이 도2의 광학 구성을 사용하여 기록되며, 노출 시간은 각각의 다중화된 데이터 페이지에 대해 유사한 회절 효율을 달성하도록 예정된다.
공동 위치 진폭 데이터 페이지의 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색은 각 증가량이 통상의 밀도의 10배의 팩터를 제공하도록 감소된 경우, 실질적으로 위상 모드로 SLM에 제공된 탐색 패턴으로 우선 실행되며, 그 다음으로 각 증가량이 통상의 밀도의 6배의 팩터를 제공하도록 감소된 경우 진폭 모드로 실행된다. 도12(a)에 대한 탐색 패턴은 위상 모드로 동작하는 SLM으로 제공된 블랭크 페이지에 대응되었다. SLM 의 결과가 완전하게 위상 모드로 동작하지 않는 것으로 제공된 잔여 dc 성분으로 인해, 재구성된 기준 빔의 총체는 통상의 밀도의 10배로 기록된 30개의 다중화된 홀로그램으로 나타난다. 8(b)에 대한 탐색 패턴은 진폭 모드에 있었으며, 진폭 모드에서 공동 위치로 다중화된 30개 중 완전히 매칭된 하나의 페이지에 대응하였다. 도12(b)는 재구성된 기준 빔의 강도에서 실질적인 크로스 상관 및 공칭 구별을 도시한다. 세 번째, 공동 위치의 진폭 데이터 페이지의 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색은 위상 모드로 SLM에 제공된 탐색 패턴으로 구현되었다. 탐색 패턴은 또한 공동 위치로 다중화된 30개 중 완전히 매칭된 하나의 페이지에 대응되었다. 도12(c)는 크로스 상관의 무시할 수 있는 흔적 및 매칭된 탐색 데이터의 데이터 페이지에 대응하는 기준 빔의 정확한 식별을 도시한다. 부가적으로 공동 위치의 진폭 데이터 페이지의 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색은 위상 모드의 SLM에 제공된 탐색 패턴으로 구현되었지만, 탐색 데이터는 공동 위치식으로 다중화된 데이터 페이지에 대해 완전히 매칭된 데이터 페이지의 75%, 50% 및 25%로 감소되었다. 도12(d), 12(e) 및 12(f)는 각각 75%, 50% 및 25% 케이스에 대한 상관 매칭을 도시하며, 크로스 상관의 무시할 수 있는 흔적을 나타낸다.
예7: 연속한 탐색 패턴의 영역이 데이터 페이지의 100%와 5% 사이에서 변화하는 경우 다중화된 위상 데이터 페이지에 대한 상관 매칭의 정도.
상관 매칭의 정도는, 예(3)의 방법에 의해 콘텐츠 어드레싱 가능한 탐색을 위해 사용된 매칭된 픽셀의 연속한 그룹이 전체 데이터 페이지 영역의 5.45%와 100% 사이에서 변화하는 경우, 예(3)의 케이스(i)의 조건으로 기록된 위상 데이터 페이지에 대해 결정된다.
페이지의 원래 영역의 5502 픽셀들 중 약 30×550(즉, 5.45%)은 연속한 영역에서 매칭되며, 페이지의 잔여~94.5%는 비매칭되며, 부가적으로 균형 잡힌 변조 코드를 유지하면서 랜덤하게 분포되며, 상관의 강도 비율은 전체 매칭된 영역에 대해 56/1.2와 비교하여 약 3/1.2의 박으로 감소되었다.
페이지의 원래 영역의 5502 픽셀들 중 약 60×550(즉, 10.9%)은 연속한 영역에서 매칭되며, 페이지의 잔여~89%는 비매칭되며, 부가적으로 균형 잡힌 변조 코드를 유지하면서 랜덤하게 분포되며, 상관의 강도 비율는 전체 매칭된 영역에 대해 56/1.2와 비교하여 약 6.8/1.2의 값으로 감소되었다.
페이지의 원래 영역의 5502 픽셀들 중 약 120×550(즉, 21.8%)은 연속한 영역에서 매칭되며, 페이지의 잔여~78%는 비매칭되며, 부가적으로 균형 잡힌 변조 코드를 유지하면서 랜덤하게 분포되며, 상관의 강도 비율은 전체 매칭된 영역에 대해 56/1.2와 비교하여 약 16/1.2의 값으로 감소되었다.
페이지의 원래의 영역의 50%(즉, 양 방향으로 225×550 픽셀)은 연속한 영역에서 매칭되며, 페이지의 나머지 50%는 비매칭되며, 부가적으로 균형 잡힌 변조된 코드를 유지하면서 랜덤하게 분포되며, 상관의 강도 비율은 56/1.2의 완전히 매칭된 값으로부터 25/1.2로 감소되었다.
페이지의 원래 영역의 5502 픽셀들 중 약 320×550(즉, 58.2%)은 연속한 영역에서 매칭되며, 페이지의 잔여~42%는 비매칭되며, 부가적으로 균형 잡힌 변조 코드를 유지하면서 랜덤하게 분포되며, 상관의 강도 비율은 전체 매칭된 영역에 대해 56/1.2와 비교하여 약 40/1.2의 값으로 감소되었다.
페이지의 원래 영역의 5502 픽셀들 중 약 420×550(즉, 76.4%)은 연속한 영역에서 매칭되며, 페이지의 잔여~23.6%는 비매칭되며, 부가적으로 균형 잡힌 변조 코드를 유지하면서 랜덤하게 분포되며, 상관의 강도 비율은 전체 매칭된 영역에 대해 56/1.2와 비교하여 약 49/1.2의 값으로 감소되었다.
본 발명이 실시예를 참조하여 설명되었지만, 다양한 변화가 첨부된 청구항으로 한정된 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 실시될 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims (51)

  1. 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법으로서,
    위상 모드로 동작할 수 있으며, 각각이 제1 상태 또는 제2 상태에 있는 다수의 픽셀을 갖는 공간 광 변조기(SLM)를 조명하는 단계;
    상기 SLM의 선택된 픽셀들의 상태를 제어가능하게 변화시킴으로써, 상기 SLM의 각각의 픽셀로부터 반사하거나 이를 투과하는 광 파면의 편광을 변화시켜서 출력 빔을 형성하는 단계;
    편광 필터에 상기 출력 빔을 지향시켜서 상기 SLM의 각각의 픽셀로부터 반사되거나 이를 투과하는 광 파면의 위상을 상기 픽셀의 상태에 따라 φ만큼 변화시킴으로써, 위상 엔코딩된 목적 빔을 생성하는 단계;
    상기 SLM과 홀로그래픽 저장 매체(HRM) 사이의 상기 목적 빔의 경로에 배치된 제1 렌즈 소자를 통해 상기 위상 엔코딩된 목적 빔을 지향시키는 단계 - 상기 HRM은 상기 제1 렌즈 소자의 푸리에 변환 플레인에 또는 그 부근에 배치됨 - ; 및
    상기 HRM의 선택된 저장 위치에서 기준 빔과 상기 위상 엔코딩된 목적 빔을 중첩시키기 위해 상기 HRM에 상기 기준 빔을 지향시킴으로써, 상기 HRM에서 간섭 패턴을 생성하고 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하는, 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광 필터는 편광 빔 스플리터, 비편광 빔 스플리터, 편광기, 파장판, 지연기 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 홀로그램들이 하나 이상의 다중화 방법들에 의해 저장 위치에 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 저장 위치에 기록된 상기 홀로그램들은 각(angle) 다중화 및 적어도 하나의 다른 다중화 방법의 조합에 의해 각(angle) 다중화 또는 다중화되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다중화된 홀로그램을 기록하는데 사용되는 기준 빔들 사이의 각이 브래그 각 선택도 곡선(Bragg angle selectivity curve)의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 각 간격(angle separation)보다 작은 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 저장 위치에 기록된 상기 홀로그램들은 시프트 다중화되거나 또는 시프트 다중화와 적어도 하나의 다른 다중화 방법의 조합에 의해 다중화되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 임의의 방향의 홀로그래픽 기록 매체의 변위는 브래그 변위 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 변위보다 작은 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 저장 위치에 기록된 상기 홀로그램들은 파장 다중화되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  9. 제4항에 있어서, 다중화된 홀로그램들을 기록하는데 사용되는 기준 빔들 사이의 파장 차이는 브래그 파장 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 파장 길이 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, φ=2π×n/m이며, 상기 n은 범자연수 또는 0이며, 상기 m은 자연수인 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 φ는 0 또는 π인 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  12. 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법으로서,
    위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널(fractional) 푸리에 변환 홀로그램이 기록된 홀로그래픽 기록 매체 내의 위치에 기준 빔을 지향시킴으로써 상기 위상 엔코딩된 홀로그램을 재구성하는 단계 - 상기 재구성된 홀로그램은 상이한 위상들을 갖는 광파면에 의해 기록된 픽셀들 사이의 전환에 대응하는 픽셀들의 에지들의 이미지를 포함함 -;
    상기 픽셀들의 에지들을 검출하기에 충분한 분해도를 갖는 검출기로 상기 재구성된 홀로그램을 검출하는 단계; 및
    상기 픽셀들의 에지들의 이미지에 기초하여 각각의 픽셀에 "0" 또는 "1"의 값을 할당하는 단계 - 상기 이미지는 상이한 위상들을 갖는 광 파면에 의해 기록된 픽셀들 사이의 전환에 대응함 - 를 포함하는, 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 각각의 픽셀에 "0" 또는 "1"의 값을 할당하는 단계는 오버 샘플링을 포함하며, 그로인해서 상기 SLM의 각각의 픽셀은 상기 검출기의 하나보다 많은 수의 픽셀에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 각각의 픽셀에 "0" 또는 "1"의 값을 할당하는 단계는 이미지 프로세싱 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 각각의 픽셀에 "0" 또는 "1"의 값을 할당하는 단계는 상기 재구성된 홀로그램의 강도 그래디언트(gradient of intensity)를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 검출기의 상기 플레인에서 상기 검출기를 전환시키는(translate) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 각각의 픽셀에 "0" 또는 "1"의 값을 할당하는 단계는 알려진 상태의 픽셀에 대응하는 적어도 하나의 기준 마크(fiducial mark)를 검출하는 단계 및 상기 검출된 기준 마크와 관련하여 각각의 픽셀에 "0" 또는 "1"의 값을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 엔코딩된 홀로그램을 판독하는 방법.
  18. 홀로그램들을 판독하는 방법으로서,
    위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램이 기록된 홀로그래픽 기록 매체의 선택된 위치에 기준 빔을 지향시키고, 제1 목적 빔을 재구성하고, 상기 제1 목적 빔을 검출기로 지향시키는 단계;
    균일한 데이터 페이지를 디스플레이하는 위상 공간 광 변조기(SLM)를 조명함으로써, 제2 목적 빔을 형성하고, 상기 제2 목적 빔을 상기 검출기로 지향시키고, 그로인해 진폭 변조된 데이터 페이지를 재생성하는 상기 검출기에서 상기 제1 목적 빔과 상기 제2 목적 빔 사이의 간섭 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 진폭 변조된 데이터 페이지를 검출하는 단계를 포함하는, 홀로그램들을 판독하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 SLM의 임의의 픽셀로부터 반사되거나 또는 이를 투과하는 광 파면은 φ=0 또는 π의 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그램들을 판독하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제2 목적 빔의 강도는 상기 제1 목적 빔의 강도와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 홀로그램들을 판독하는 방법.
  21. 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법으로서,
    균일한 데이터 페이지 홀로그램을 기록하는 단계; 및
    동일한 저장 위치에서 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램은 위상 엔코딩된 균질화된 홀로그램인 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 SLM의 임의의 픽셀로부터 반사되거나 또는 이를 투과한 광 파면은 φ=0 또는 π의 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 상기 균질화된 홀로그램은 동일한 기준 빔을 사용하여 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 상기 균질화된 홀로그램은 실질적으로 동일한 회절 효율을 갖는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  26. 제24항에 있어서, 제1 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 제1 균질화된 홀로그램은 제1 기준 빔을 사용하여 기록되며, 제2 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 제2 균질화된 홀로그램은 동일한 저장 위치에 기록되거나, 제2 기준 빔을 사용하여 실질적으로 중첩된 저장 위치에 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  27. 제22항에 있어서, 상기 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 상기 위상 엔코딩된 균질화된 홀로그램은 실질적으로 동일한 회절 효율로 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  28. 제22항에 있어서, 상기 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 하나보다 많은 수의 위상 엔코딩된 균질화된 홀로그램들은 동일한 저장 위치에 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  29. 제22항에 있어서, 상기 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 상기 균질화된 홀로그램은 상이한 기준 빔을 사용하여 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 균일한 데이터 페이지 홀로그램 및 상기 위상 엔코딩된 균질화된 홀로그램은 실질적으로 동일한 회절 효율로 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  31. 제29항에 있어서, 두 개 이상의 균질화된 홀로그램이 기록되고, 각각의 균질화된 홀로그램은 상이한 기준 빔을 사용하여 기록되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  32. 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법으로서,
    동일한 기준 빔을 사용하여 위상 변조된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램 및 균일한 위상 엔코딩된 데이터 페이지 홀로그램이 기록된 홀로그래픽 기록 매체의 선택된 위치에 기준 빔을 지향시켜서, 제1 균질화된 홀로그램을 기록하기 위해 사용되는 제1 목적 빔 및 균일한 데이터 페이지 홀로그램을 기록하기 위해 사용되는 제2 목적 빔을 재구성함으로써, 진폭 변조된 데이터 페이지를 재생성하는 상기 제1 목적 빔과 상기 제2 목적 빔 사이의 간섭 패턴을 형성하는 단계; 및
    광 검출기로 진폭 변조된 데이터 페이지를 검출하는 단계를 포함하는 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법.
  33. 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법으로서,
    제1 기준 빔 및 제2 기준 빔을 사용하여 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램 및 균일한 위상 엔코딩된 데이터 페이지 홀로그램이 기록된 홀로그래픽 기록 매체의 선택된 위치에 상기 제1 기준 빔을 지향시킴으로써, 제1 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하기 위해 사용되는 제1 목적 빔을 재구성하는 단계; 및
    상기 홀로그래픽 기록 매체의 상기 선택된 저장 위치에 상기 제2 기준 빔을 지향시켜서, 균일한 데이터 페이지를 기록하는데 사용되는 제2 목적 빔을 재구성함으로써, 진폭 변조된 데이터 페이지를 재생성하는 상기 제1 목적 빔과 제2 목적 빔 사이의 간섭 패턴을 생성하는 단계; 및
    광 검출기로 상기 진폭 변조된 데이터 페이지를 검출하는 단계를 포함하는, 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기준 빔들의 강도들은 상기 제1 및 제2 재구성된 목적 빔들의 강도들이 실질적으로 동일하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법.
  35. 제33항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기준 빔들의 위상들은 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 균질화된 홀로그램을 판독하는 방법.
  36. 특정화된 콘텐츠를 위한 홀로그래픽 기록 매체를 탐색하는 방법으로서,
    선택된 콘텐츠에 대응하는 적어도 하나의 탐색 패턴을 디스플레이하는 공간 광 변조기(SLM)를 조명함으로써, 탐색 빔을 형성하는 단계;
    적어도 하나의 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램이 기록된 홀로그래픽 기록 매체 상의 하나 이상의 저장 위치들에 탐색 빔을 지향시킴으로써, 상기 하나 이상의 저장 위치들이 상기 탐색 패턴의 선택된 콘텐츠를 포함하는 적어도 하나의 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 포함할 때, 적어도 하나의 재구성된 기준 빔을 형성하는 단계; 및
    하나 이상의 광 검출기로 상기 적어도 하나의 재구성된 기준 빔을 지향시키는 단계를 포함하는, 특정화된 콘텐츠를 위한 홀로그래픽 기록 매체를 탐색하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 SLM은 위상 모드로 동작가능한 것을 특징으로 하는 특정화된 콘텐츠를 위한 홀로그래픽 기록 매체를 탐색하는 방법.
  38. 다중화된 홀로그램들을 기록하는 방법으로서,
    제1 기준 빔으로 제1 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 FT 홀로그램을 기록하는 단계; 및
    홀로그래픽 기록 매체 상의 동일한 위치 또는 실질적으로 중첩된 위치에서 제2 기준 빔으로 제2 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 FT 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 기준 빔과 상기 제2 기준 빔 사이의 각은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 각 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 각 간격보다 작은, 다중화된 홀로그램들을 기록하는 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기준 빔의 상기 각 간격은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 각 선택도 곡선의 상기 주 회절 피크와 상기 첫 번째 최소치 사이의 각 간격의 약 1/10보다 작은 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램들을 기록하는 방법.
  40. 다중화된 홀로그램들을 기록하는 방법으로서,
    제1 파장으로 제1 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는 단계; 및
    홀로그래픽 기록 매체 상의 동일한 위치 또는 실질적으로 중첩된 위치에서 제2 파장으로 제2 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장 사이의 차이는 상기 제1 또는 상기 제2 홀로그램의 상기 브래그 파장 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 파장 간격보다 작은, 다중화된 홀로그램들을 기록하는 방법.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제1 홀로그램과 상기 제2 홀로그램의 파장 간격은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 파장 선택도 곡선의 상기 주 회절 피크와 상기 첫 번째 널(null) 사이의 파장 간격의 약 1/10보다 작은 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램들을 기록하는 방법.
  42. 특정화된 콘텐츠를 위한 홀로그래픽 기록 매체를 탐색하는 방법으로서,
    위상 모드로 동작가능한 공간 광 변조기(SLM)를 조명하고, 선택된 콘텐츠에 대응하는 적어도 하나의 탐색 패턴을 디스플레이함으로써, 탐색 빔을 형성하는 단계;
    적어도 하나의 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 기록 매체 상의 하나 이상의 저장 위치들에 상기 탐색 빔을 지향시킴으로써, 상기 하나 이상의 저장 위치들이 탐색 패턴의 선택된 콘텐츠를 포함하는 적어도 하나의 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 포함할 때, 적어도 하나의 재구성된 기준 빔을 형성하는 단계; 및
    하나 이상의 광 검출기로 적어도 하나의 재구성된 기준 빔을 검출하는 단계를 포함하는, 특정화된 콘텐츠를 위한 홀로그래픽 기록 매체를 탐색하는 방법.
  43. 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법으로서,
    제1 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 제1 기준 빔으로 기록하는 단계; 및
    홀로그래픽 기록 매체 상의 동일한 위치 또는 실질적으로 중첩된 위치에서 제2 기준 빔으로 제2 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 기준 빔과 상기 제2 기준 빔 사이의 각은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 각 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 각 간격보다 작은, 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 제1 기준 빔과 상기 제2 기준 빔의 각 간격은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 각 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 각 간격의 약 1/4보다 작은 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  45. 제43항에 있어서, 기록된 다중화된 홀로그램들은 위상 엔코딩된 데이터 페이지들인 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  46. 제43항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기준 빔의 각 간격은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 각 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 각 간격의 약 1/10보다 작은 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  47. 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법으로서,
    제1 파장으로 제1 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는 단계; 및
    홀로그래픽 기록 매체 상의 동일한 위치 또는 실질적으로 중첩된 위치에서 제2 파장으로 제2 위상 엔코딩된 푸리에 변환 홀로그램 또는 프랙셔널 푸리에 변환 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장 사이의 파장 차이는 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 파장 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 파장 간격보다 작은, 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 기록된 다중화된 홀로그램들은 위상 엔코딩된 데이터 페이지들인 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  49. 제47항에 있어서, 상기 제1 홀로그램과 상기 제2 홀로그램의 파장 간격은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 파장 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 파장 차이의 약 1/4보다 작은 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  50. 제47항에 있어서, 상기 제1 홀로그램과 상기 제2 홀로그램 사이의 파장 간격은 상기 제1 또는 제2 홀로그램의 브래그 파장 선택도 곡선의 주 회절 피크와 첫 번째 최소치 사이의 파장 차이의 약 1/10보다 작은 것을 특징으로 하는 다중화된 홀로그램을 기록하는 방법.
  51. 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법으로서,
    위상 모드로 동작할 수 있는 공간 광 변조기(SLM)을 조명하는 단계 - 상기 SLM은 다수의 픽셀들을 갖고, 위상 모드로 동작하는 상기 SLM의 각각의 픽셀은 제1 상태 또는 제2 상태 중 적어도 어느 하나에 있으며, 상기 제 1 상태에 있는 SLM의 픽셀들의 수는 상기 제 2 상태에 있는 픽셀들의 수와 거의 동일함 -;
    상기 SLM의 선택된 픽셀들의 상태를 제어가능하게 변화시킴으로써, 상기 SLM의 각각의 픽셀로부터 반사하거나 이를 투과하는 광 파면의 편광을 변화시켜서 출력 빔을 형성하는 단계;
    편광 필터에 상기 출력 빔을 지향시켜서 상기 SLM의 각각의 픽셀로부터 반사되거나 이를 투과하는 광 파면의 위상을 픽셀의 상태에 따라 φ만큼 변화시킴으로써, 위상 엔코딩된 목적 빔을 생성하는 단계;
    상기 SLM과 홀로그래픽 저장 매체(HRM) 사이의 상기 목적 빔의 경로에 배치된 제1 렌즈 소자를 통해 상기 위상 엔코딩된 목적 빔을 지향시키는 단계 - 상기 HRM은 상기 제1 렌즈 소자의 푸리에 변환 플레인에 또는 그 부근에 배치됨 - ; 및
    상기 HRM의 선택된 저장 위치에서 상기 위상 엔코딩된 목적 빔을 중첩시키기 위해 상기 HRM에 기준 빔을 지향시킴으로써, 상기 HRM에서 간섭 패턴을 생성하고 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하고,
    상기 기준 빔은 상기 제1 렌즈 소자의 푸리에 변환 플레인에서 또는 그 부근에서 상기 목적 빔과 중첩되고,
    하나 이상의 홀로그램들이 하나 이상의 다중화 방법들에 의해 상기 저장 위치에 기록되고,
    다중화된 홀로그램들이 상기 저장 위치에서 완전히 또는 부분적으로 중첩되는, 균질화된 홀로그램을 기록하는 방법.
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