TW479250B - System and method for steering fresnel region data to access data locations in a holographic memory - Google Patents
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Description
479250 丨修，Τ Α7 Β7 五、發明説明（1 ) 發明技術範圍 大體而言，本發明主要關於全像記憶體儲存格，尤其是 一種用於存取全像記憶體儲格内資料位置之光學系統。 相關申請案之參照 本發明與以下所揭露之文件有關： 1 . 美國專利第5，8 4 4，7 0 1號，發明名稱為"System and Method Using Linear Translation to Access Data Locations in a Holographic Memory” 與本案同時申 請； 2. 美國專利第5,859, 808號，發名稱為” System and Method For Steering Focal Plane Data to Access Data Locations in a Holographic Memory ” 與本案同時申 請； 3 . 美國專利第5，8 2 2，2 6 3號，發明名稱為’’ System and
Method for Precessing an Optical Path Using Cylindrical Coordinates to Access Data Locations in a Holographic Memory M與本案同時申請； 4 . 美國專利第5，8 3 5，4 7 0號，發明名稱為"System and 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
Method for Steering Focal Plane Data Using Cylindrical Coordinates to Access Data Locations in a Holographic Memory ’’與本案同時申請；以及 5. 美國專利第5,973,806號發明名稱為’’System and Method for Steering Fresnel Region Data Using Cylindrical Coordinates to Access Data Locations in a 第87109402號專利申請案 A7 丨‘、1 了年ί用J日ί 說明書修正頁（89年5月） Β7 丨補1 —_] 五、發明説明（2 )
Holographic Memory ”與本案同時申請。 各項參照案與本發明共同讓渡。 發明背景 絕大部分今日之處理系統，包括個人電腦，倚賴某種形 式抑或其他形式之光學資料儲存體。例如，光碟唯讀記憶 體驅動器幾乎為現今所有新個人電腦之標準裝備。幾乎所 有多媒體軟體，包括影像遊戲，地圖，百科全書，及其相 似產品，皆以光碟唯讀記憶體出售。並且，光碟亦為音樂 錄音上最流行之儲存媒體。近來，數位影像光碟技術問 世，將可使標準光碟科技上之儲存容量從大約五億位元 組，擴大至約五十億位元組。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 光碟唯讀記憶體及數位影像光碟儲存客量大而且成本相 對較低，已經使得較大而且低廉之光學儲存媒體開創更多 需求。許多大型企業靠著自動唱片點唱機式之光碟更換裝 置，來存取可能是數以百計碟片中之某特定碟片。以光學 儲存格式發行之電影，仍舊需要多片光碟，數位影像光碟 或者超尺寸之雷射光碟，很明顯地，光碟唯讀記憶體以及 數位影像光碟技術已經到達極限。為了繼績改良光學儲存 系統之容量以及速度，研究上增加許多關注在··能夠以光 .碟尺寸之儲存媒體，儲存數千億位元組之全像儲存裝置。 有些全像資料儲存系統已發展成為可一次儲存或者讀取 整頁資料。這類系統中，儲存之資料首先編碼為二維光學 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 479250 A 7 ---~___ 五、發明説明（3 ) ^ ' '一 =歹]例如液晶顯不螢幕，是一種型式之空間光束調節 ^另一種空間光束調節器類型爲德州儀器之數位監視器 裝置爲一種可使每一像素改變反射率之反射裝置。《空 間光束碉卽器”一詞同時也包括改變光學密度，相位或者 反射率之固定遮罩。 抑第、迢雷射光束，是爲平面波，傳遞通過空間光束調節 器並攸一維陣列之資料方陣及矩陣（像素）挑選強度及 /或相位型式。孩資料編碼光束稱爲照物光，最後投射於 光感應物質，稱爲全像記憶體儲存格。第二道雷射光 f Y稱爲參考光，同樣投射於全像記憶體儲存格。然後， =物光與參考光於全像記憶體儲存格上交錯產生干涉圖 C佈於王像$己憶體错存格之元素上。此唯一之干涉圖 型=全像記憶體儲存格上之物質變化而產生全像圖。 經濟部中央標準局員工消t合作社印製 、全像記憶體儲存格内之全像圖格式，爲照物光與參考光 =相對振幅，偏極狀態與相位差之作用結果。並且與照物 參考光技射於全像記憶體儲存格上之入射角度有高度 相關f生。全像圖儲存之後，可經由產生該全像圖之相同參 光才又射於王像6己憶體儲存格上重建資料光束。該全像圖 與涘參考光相互作用，重新產生資料編碼照物光，然後再 投射於一光感測器上之二維陣列，藉由感應其明暗像素圖 型而讀回資料。 、/由i間光束調節器產生之照物光具有高空間頻寬乘積。 光束之空間頻寬乘積等於該光-束所含之可解析像素數目。 例如’由配備有超級視訊圖形加速器之電腦監視器所產生 ---------- - 6 - 本’氏張家標準（C&S ) A4規格（210X297公釐)~" '~~ ---- 479250 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 < 800 x 600像素影像，具有48〇,〇〇〇之空間頻寬乘積。當 鬲空間頻寬乘積之光束投射於全像記憶體儲存格時，最重 要的是保持光束行進之光程長度一定。否則，高空間頻寬 乘積之成像會遠離焦點，而資料將有所損失。 維持一足光程長度，以保持照物光之高空間頻寬乘積成 像於焦點上，須避免導引照物光至全像記憶體儲存格表面 ^不同區域，因爲這樣的導引方式經常造成光程長度改 變。然而，許多全像記憶體系統中制式規定參考光之空間 頻寬乘積爲1。因爲若是全像資料儲存系統中參考光之空 間頻寬乘積小，則參考光將會投射通過聲光細格，而使通 過固疋光私長度，像是4 _ f成像系統，之光學系統的參考 光產生繞射。改變聲波之頻率，可改變參考光之繞射及入 射於全像圮憶體儲存格表面之角度。利用這種角度調整之 參考光導引系統稱爲，，角度多工”系、统，並依其以^入 射角（參考S ’將資料之不同頁投射於全像記憶體错存格 表面相同位置上〈效能加以區分。然後，經由導引不同入 射角度（參考光來取回資料。然而，這些先前技藝之系統 無法導引高空間頻寬乘積之光束，像是典型的照物光，至 2記憶體儲存格内之不同區域，是由於原本有關空間頻 見匕積値〈限制。這些先前技藝之系統同樣限制了將高空 乘積之照物光或者參考光，精確定位於全像記憶體 儲存格内期望位置之效能。 :由此可知’改善能夠導引高—空間頻寬乘積光束，至全像 奋己憶體错存格表面之不同區域 U 埤，而不會使光束遠離焦點之 本纸張尺度適财關 (請先閱讀背面之注•意事項再填寫本頁)
A衣------1T-------^------------ * · I - :| I I I - I 五 '發明説明（5 Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2予系統技術’的確有其必要。而更進一步，改善能夠在 I個維度以上之座標系中，導引高空間頻寬乘積影像之光 子系統技術，亦有其必要。還有更進一步，改善能夠在一 個維度以上I座標系中，導引複合參考光之光學系統技 ~ ’更有其之必要。 人馬了彌補上述討論之先前技藝不足，本發明提供導引複 :且經空間調整之同調光入射光束，以利存取全像記憶體 儲存格内資料位置之系統與方法。其中之一系統包括： (1) 一接收孩入射光束之折射元件，（2)可安排接收並反 射入射光束至菲 >呈耳區域之第一與第二反射元件，以及 (3)結合第一與第二反射元件，並同步移動第一與第二反 射凡件，以便對應全像記憶體儲存格來導引入射光束，藉 以使该入射光束照射該全像記憶體儲存格内位置之反射元 件導引機制。該位置爲第一與第二反射元件位移之作用結 果。 因此，本發明介紹移動雙反射元件之廣義概念，像是面 鏡’以及旋轉全像記憶體儲存格，以便在全像記憶體儲存 格内之不同位置進行讀取或者窝入。 一項本發明之具體實施例中，反射元件導引機制，分別 以第一與第二主軸旋轉第一與第二反射元件。在替代之具 體實施例中，反射元件導引機制同步變換第一與第二反射 元件。 — 一項本發明之具體實施例中，系統更包括：（丨）可安排接 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 丨^ IT (請先閱讀背面之注·意事項#·填寫本頁) 479250 Λ7 ______B7__ 五、發明説明（6 ) 收並反射來自第二反射元件之入射光束至菲涅耳區域中之 第三與第四反射元件，以及（2)結合第三與第四反射元 件’並同步移動第三與第四反射元件，對應二維全像記憶 體儲存格來導引入射光束，藉以使該入射光束照射該全像 記憶體儲存格之平面上位置之第二反射元件導引機制。該 位置爲第一與第二反射元件位移之運作結果。在一項具體 貝施例中’舉例説明並描述了使用四件反射元件來提供笛 卡爾或者歐幾里得光束導引。 一項本發明之具體實施例中，全像記憶體儲存格爲平面 性質。然而’本發明亦適用於非平面之全像記憶體儲存 格’只要在訂定之申請中是有幫助的。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 如面所述已提綱挈領，並非只廣泛説明本發明數個具體 實施例，熟知此項技藝之人士可較爲了解以下本發明之詳 細敛述。本發明更多的特殊具體實施例將會描述於後，而 成爲本發明申請專利範圍之主題。熟知此項技藝之人士應 樂見：可以很快地運用所揭露之觀念以及特別的具體實施 例’作爲設計或者修正實現與本發明相同目的之其他結構 的基礎。熟知此項技藝之人士應同時了解··這些相同的結 構並不會偏離本發明推廣形式之精神及範圍。 圖式簡述 爲了對本發明更完全地了解，以下敘述連同圖示作爲參 考，其中： 圖1 A舉例説明一傳統單透鏡-成像系統； 圖1 B舉例説明一傳統單透鏡傅利葉變換系統； ______-9- 本紙張尺度適财辟（cNS)崎格（ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 479250 五、發明説明（ 圖2舉例説明一傳統4 、展距）成像系統； 圖3舉例說明如本發明楚一曰 貧月弟一具體實施例之菲涅耳區域光 束導引系統； 圖4舉例説明如本發明氣— 贫月弟一具體實施例之菲涅耳區域光 束導引系統； 圖5舉例說明如本發明裳二 ^ ， 月弟一具體實施例之複合無淫耳區 域光束導引系統；以及 圖6舉例説明如本發明筐目 貧明弟四具體實施例之全像記憶體系 統。 發明詳述 圖1 A舉例説明傳統之單透鏡成像系統i 〇。雖然單透鏡 系、、·充爲眾所周知，&而此處仍冑單透鏡系統工〇詳加敎 述’便於以下本發明之闡述能更容易了解。單透鏡系統 ίο包括：空間光束調節器12以及薄凸透鏡16。透鏡16具 有二焦點。焦點X位於以虛線表示之平面14上，與透鏡 1 6距離焦距f。透鏡〗6之另一邊，焦點γ位於以虛線表示 I平面1 8上，與透鏡丨6距離焦距f。空間光束調節器工2 例如包含：一液晶顯示器螢幕，可將資料編碼成爲二維型 式之透明以及不透明像素。空間光束調節器i 2以及透鏡 1 6與虛線表示之光程22成垂直放置。如果一具有焦距f 之薄透鏡，置於與輸入物體距離s處，如薄透鏡等式：1/f ==(1/s + 1/d)，將在透鏡之另一邊與透鏡距離d處形成輸出 成像。如圖1 A中所示之組態Γ空間光束調節器j 2置於與 透鏡1 6距離s處，因此空間光束調節器1 2之輸出成像於虛 -10 - 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注會事項*-填寫本頁)
479250 五、發明説明（s ) 線表示之平面20上形成，與透鏡“距 發明選定之具體實施例中 ， ^下所述本 此空間光束調節器i 2及其輪’ :：f定爲S = d = 2 f，因 4f 〇 '輸出成像間之總距離s + d爲 圖1B舉例説明傳統之單透鏡傅 雖然輸入物體之傅利葉變換爲 換系忒100 。 心一， 、 馬眾所周知，然而此處仍對槺 ::換系統1 0 0汗加敘述，便於以下本發明之闡述能 易了解。同調之雷射照物光透過空間光束調節器102 投射，並過慮編碼之資料型式，傳遞距_ fl到達 104。照物光通過透鏡1G4，又傳遞距離η到達傅利葉 千面106。於傳利葉平面上，所有照物光之位置資訊變 局角度資訊，而所有照物光之角度資訊變爲位置資訊。 欲了解此現象可參考：空間光束調節器102之點a所發 射I光束1 1 1與〗1 3，以及空間光束調節器丨〇 2之點b所 發射之光束1 12與1 14。空間光束調節器丨〇2上二維陣列 型式t小像素形成小缝隙，照物光通過空間光束調節器 1 0 2時因而產生繞射。因此，光線由點a及點b朝廣範圍 方向向外發射。光束與〗12相互平行，並由空間光束 調節器1 02以垂直方向向外傳遞。光束n 3與丨j 4同樣相 互平行’但由空間光束調節器丨〇 2以一斜角方向向外傳 遞。因爲光束111與112平行，於透鏡104之入射角相 同。同樣地’因爲光束113與114平行，於透鏡1〇4上之 入射角相同。 -- 眾所周知，如透鏡丨〇 4之薄透鏡具有一性質··平行光束 11 - 本纸張尺度適财_家鮮（cns :·裝-- (請先閲讀背面之注*·事項#填寫本頁) 訂-- I# 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 479250 面 束 光 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 中 A7 B7 五、發明説明（9 ) 通過透鏡後由透鏡聚焦（收歛）於傅利葉平面上之相同點。 因此，平行光束111與112收歛於傅利葉平面1〇6上之點 D，即使光束111與112是由空間光束調節器1〇2上不同 點所發射。同樣地，平行光束113與114收歛於傅利葉平 面上之點C，即使光束丨〗3與i丨4是由空間光束調節器 1 〇 2上不同點所發射。 同樣爲如透鏡1 04之薄透鏡性質··輸入物體（空間光束 調節器1 02)上相同點以不同角度（例如不平行）發射之光 f，通過薄透鏡後變成平行光束。因此，由空間光束調 器1 〇 2之點A以不同角度（例如不平行）發射之光束i工工 113，通過透鏡104後變成相互平行，因而於傅利葉平 1 〇 6上之點C及D具有相同入射角。同樣地，由空間光 凋即器1 0 2之點B以不同角度（例如不平行）發射之光束儿 束1/2與114，通過透鏡104後變成相互平行，因而於$ 利葉平面106上之點C及D具有相同入射角。 由前文中可以看出：光束入射於傅利葉平面1〇6之位 是由離開空間光束調節器102時之角度（而非位置）決定。 同樣地，可以看出：光束入射於傅利葉平面1〇6之角产口 由離開空間光束調節器102時之位置(而非角度）決定= 此，如上所述，於傅利葉平面上，所有照物光之位置資訊 變成角度資訊，而所有照物光之角度資訊變成位置資訊。 、圖2舉例説明傳統之肛f (四焦距）成像系統2〇〇。圖 所示之4-f成像系統2 0 0之組態稱爲，，無限收歛，f。雖然 成像系統爲眾所周知，然而此處仍對4 f 士 1成像系統2 0 〇詳 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐 (請先閲讀背面之注·意事項#填寫本頁)
^/^250 ^/^250 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 五、發明説明（1〇 ) ~ ' 加敘述，以便以下本發明之關述能夠更易於了解。q成 像系統20 0包括：空間光束調節器20 2，焦距爲i i之薄 凸透鏡M4，以及焦距爲f 2之薄凸透鏡2〇8，其中“及 f 2可相等，也可不相等。空間光束調節器2 〇 2例如包含： 一液晶顯示器螢幕，可將資料編碼成爲二維陣列型式之透 明以及不透明像素。空間光束調節器202，透鏡204以及 透鏡208與虛線表示之光程215成垂直放置，該虛線重合 於實線2 2 2。 同凋雷射照物光之平面波光束，透過空間光束調節器 202投射，並過濾編碼之資料型式，傳遞距離fi到達透 鏡204以光束221_223表示之照物光，通過透鏡 204，又傳遞距離fl到達傅利葉平面2〇6。如上關於圖 1 B之説明，於傳利葉平面2 〇 6 ，所有照物光之位置資訊 變成角度資訊，而所有照物光之角度資訊變成位置資訊。 傅利葉平面206上所形成之成像爲透鏡2〇8之輸入物 體。照物光由傅利葉平面2 〇 6傳遞距離f 2到達透鏡2 〇 8。 通過透鏡2 0 8後，最後照物光傳遞距離f2到達輸出成像平 面2 1 0，空間光束調節器2 〇 2其輸入資料之成像於此處重 建。輸出成像平面210爲平面206，也就是空間光束調節 器20 2所在平面之輸出成像平面的傅利葉平面。因此，由 透鏡208於輸出成像平面21〇上所形成之成像，爲透鏡 2 0 4於傳利葉平面2 〇 6上所成之傅利葉成像的傅利葉成 像。 - 如光束221-223所示，於輸出成像平面2 1 〇上形成之輸入 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） {請先閱讀背面之注**事¾再填寫本頁〕 _裝 -訂· 479250 Λ7 B7 五、發明説明（11 資料的成像，對應空間弁圭—$ ψ Λ取人 門先束凋即奋202之呈現恰爲反向。 因此，如果全像記憶體儲存格置於輸出成像平面21〇上， 那麼空間光束調節器202之二維陣列型式的反向成像，將 像，己憶體儲存格存成一頁資料。而且需要另外一雷射 參考光（未出示）用於儲存資料成像。 在上逑光學系統〈替代具體實施例中，空間光束調節器 :置於：透鏡與其後之傅利葉平面間。照物光入射於前透 ，並由前透鏡收歛，但將在前透鏡之後，而不是之前，由 空間光束調節器過濾編碼資料。這類組態中，傅利葉次序 ' i (仏置）與么間光束调節器及其後之傅利葉平面間的 ^離成線性變化。此外，光束之人射角將依㈣光束調節 為之位置而變化3 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ，舁本項同步發表之複合懸吊的應用領域上所發表的光束 導引系統，將含有全像記憶體儲存格表面之成像資料或者 傳利葉變換資料的焦點平面，作變換或者角度旋轉。這些 系統般包含一件或者更多的面鏡，以及至少一件折射元 件’像是凸透鏡。然而如果需用無透鏡式導引，那麼可利 用菲淫耳區域導引。菲涅耳區域爲透鏡與其後之傅利葉焦 點平面’或者置於距離透鏡恰爲一焦距長度f之成像焦點 平面間的區域。在菲涅耳區域導引中，兩可動面鏡置於光 學系、统中任一透鏡及其後對應之傅利葉或者成像焦點平面 間。於可動面鏡組之後不需使用額外的光學元件（亦即透 鏡）來芫成導引程序，非常方使。 圖3舉例説明如本發明之第一具體實施例的菲涅耳區域 本紙張尺 -14- (〇奶）六4規格（210乂 297公釐） 479250 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
五、發明説明（12 光束導引系統3 0 0。光束導引系統3〇〇包括··光源302，空 間光束調節器3 04，成像系統3〇6，變換面鏡31〇與 315，以及全像記憶體儲存格33〇。光束導引系統3⑽並 且包括··變換控制3 2 5，以及驅動手臂32〇。光源3〇2發 射一平面波照物光，像是同調雷射光之光束，至達空間光 束調節器3 04。空間光束調節器3 〇4例如包含·· 一液晶顯 示器螢幕，可將資料編碼成爲二維型式之透明以及不透明 像素。然後，孩資料編碼照物光通過成像系統3 〇 6，像是 圖！ A中之單透鏡成像系、统，或者圖2中之仁f成像系統。 透鏡3 0 8代表成像系統3 0 6中之最後透鏡，照物光由此 通過，、因此相當於圖1A中之透鏡16，或者相當於圖2中 心透鏡2 0 8。以實線以及虛線表示之照物光，由面鏡3工〇 反射至面鏡315，又反射至全像記憶體儲存格33〇。 面鏡310以及面鏡3 15牢固地裝於驅動手臂32〇之固 位置上。因此，面鏡3 ；1 〇以及面鏡3 i 5間之相對相隔 定，並且面鏡3 10以及面鏡3丨5之鏡面所形成之相對角 也是固定，即使在面鏡3 1〇以及面鏡3 15變換位置時。 物光於面鏡3 10以及面鏡3丨5反射後成像於全像記憶體 存格3 3 0。全像記憶體儲存格33〇與面鏡3 15位置 應，使全像記憶體儲存格3 3 0之表面與面鏡3丨5反射之 物光互相垂直。入射於全像記憶體儲存格33〇表面之成 像，也。午可旎爲入射照物光之成像或者傅利葉變換，或者 可能爲菲涅耳區域内之中間平-面。 面鏡3 10以及面鏡3 15之原始位置以實線表示。面鏡 定 固 度 昭 儲 對 照 成 -15-
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、1T 479250 Λ7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（13 3 1 0以及面鏡3 i 5變換後 > 痄 ,9^ 文狹便又位置以虛線表示。變換控制 3 2 5可伸縮驅動手臂3 2 〇央 . 、 同冋步和動面鏡310以及面鏡 15。於面鏡31〇以及面鏡315之原始位置，照物光通過 =並入射於面鏡310鏡面之點Β。然後，照物光反射於 釦315又點C，又反射至全像記憶體儲存格33〇表面之 點D。如前面所述，照物光與全像記憶體儲存格”^^垂 於點D。 於面鏡3 10以及3 i 5之變換後位置，照物光入射於面鏡 31〇鏡面之點A，然後反射於面鏡315鏡面之點£。照物 j又於點E反射至全像記憶體儲存格33〇表面之點f。如 則面所述，照物光與全像記憶體儲存格3 3 〇垂直於點F。 重要的觀察結果爲··照物光從點A至點D (中間通過點b及C ) 橫跨之距離，與照物光從點A至點F(中間通過點e)橫跨 t距離相同。面鏡3 1 〇以及3丨5變換變量△ !，產生全像 记憶體儲存格3 3 0之變換變量△ 2。變換變量△ 2之大小， 取決於面鏡3 10與3 15之對應方向及其絕對位置。 圖4舉例説明如本發明第二具體實施例之菲涅耳區域光 束導引系統4 0 0。光束導引系統4 〇 〇使用旋轉面鏡，而非 變換面鏡，來導引照物光。就像光束導引系統3〇〇，光束 導引系統4 0 0包括：一光源以及一空間光束調節器。爲簡 單起見’這些裝置並未出示。光束導引系統4〇〇同時包 括：成像系統4 0 6，旋轉面鏡4 1 〇與4 1 5，以及全像記憶 體儲存格4 3 0。光束導引系鈇4 0 0同時包括：旋轉控制 425A與425B，以及驅動手臂420A以及420B。 -16- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公f ) (請先閱讀背面之注<意事項•再填寫本頁) .裝'
、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 479250 Λ7 ____— B7 五、發明説明（彳4 ) ' — 光源（未出示）發射照物光，通過空間光束調節器（未出 不）°然後’該資料編碼照物光通過成像系統4 〇 6，像是 圖1 A中之單透鏡成像系統，或者圖2中之4 _ f成像系統。 透鏡4 0 8代表成像系統4 〇 6中之最後透鏡，照物光由此通 過，因此可相當於圖之透鏡16，或者相當於圖2中 之透鏡2 0 8。以實線以及虚線表示之照物光，於面鏡* i 〇 反射，到達面鏡415，又反射至全像記憶體儲存格43〇。 面鏡410以及面鏡415以旋轉式裝於驅動手臂42〇a以 及420B上，使面鏡410以及415鏡面中心點間的距離固 定，因而在面鏡410以及415旋轉時，由面鏡41〇以及 4151鏡面所在平面形成之角度仍能保持一定。因此，面 鏡410以及面鏡41 5間之相對間隔固定，並且由面鏡3 以及面鏡3 1 5之鏡面所形成之相對角度同樣爲固定。 照物光於面鏡4 1 〇以及面鏡4 1 5反射後成像於全像記憶 體儲存格430。全像記憶體儲存格43〇可與由面鏡斗丨^反 射之照物光互相垂直。入射於全像記憶體儲存格4 3 〇表面 上之成像，假設可能爲入射照物光之成像或者傅利葉變 換，或者可能爲菲涅耳區域的中間平面。 又 面鏡4 1 0以及面鏡4丨5之原始位置以實線表示。面鏡 410以及面鏡41 5之旋轉後位置以虛線表示。旋轉控： 42 5八以及42^牽動驅動手臂42〇八以及42(^使:鏡 410以及面鏡4 15以相同變量旋轉，使面鏡組之鏡面所= 成的相對角度保持一定。於禹鏡4丨〇以及4丨5之原妒: 置’ 物光於面鏡4 1 〇鏡面之點a入射，且及斜' J 且汉射至面鏡 (請先閲讀背面之注•意事項再填寫本頁) ”裝 訂 -17-
479250 Λ7 五、發明説明（15 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 415。照物光於面鏡415鏡面之點b入射，又反射至全像 元憶體儲存格4 3 0表面之點c。如前所述，照物光與全像 記憶體儲存格4 3 0垂直於點c。 於面鏡4 1 0以及4 1 5之旋轉後位置，照物光於面鏡4 1ν 鏡面之點Α入射’且反射至面鏡4 ! 5鏡面之點d。照物光 又於點D反射至全像記憶體儲存格4 3 〇表面之點e。如前 所述’照物光與全像記憶體儲存格4 3 〇垂直於點e。重要 之觀察結果爲：照物光由點A至點c (通過中間點B )之橫 跨距離，與照物光由點A至點E (通過中間點D )之棋跨距 離相等。面鏡410以及415以角度變量$旋轉，結果於全 像記憶體儲存格430上產生變換變量八乂。變換變量Δχ 決於面鏡410以及4 15之相對方向，及其絕對方向。 圖5舉例説明如本發明第三具體實施例之複合式菲涅 區域光束導引系統5 〇 〇。光束導引系統5 〇 〇可用兩分離 王軸來導引照物光，例如_組互相垂直之主軸。爲簡單 見’光束導引系統5 〇 〇省略光源，空間光束調節器，以 圖1-4中所説明之變換以及/或者旋轉控制裝置。 ，透鏡5 0 5局成像系統中之最後透鏡，像是單透鏡成像 統或者4-£成像系統。照物光由透鏡5 0 5傳遞，於面 51二以及面鏡515反射。面鏡51〇以及面鏡515包含一 菲，里耳區域光束導引系統，其中面鏡5 1 0以及面鏡5 了馬-組變換面鏡或者一組旋轉面鏡。面鏡5丄〇以及面 515導引照物光沿著第κ通過面鏡52〇之鏡 爲X軸。 @ 0 取 耳 之 起 及 系 鏡 第 15 鏡 定 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.
、1T i# 本纸張尺 -18 (210I297 公gy 479250 ΑΊ B7 五、發明説明（16 ) 然後，照物光於面鏡5 2 0以及面鏡5 2 5反射。面鏡5 2 〇 以及面鏡5 2 5包含一第二菲涅耳區域光束導引系統，其中 面鏡52 0以面鏡5 2 5可爲一組變換面鏡或者一組旋轉面 鏡。面鏡5 2 0以及面鏡5 2 5導引照物光沿著第二主轴通過 全像記憶體儲存格530之表面，暫定爲丫軸，其中假設γ 軸垂直於X軸。 。 因此，對於面鏡組5 2 0以及5 2 5任意選定之位置，面鏡 5 10以^及5 15之變換（或者可能爲旋轉之情況），致使照物 光沿著X軸方向，於全像記憶體儲存格5 3 〇表面產生變 換。同樣地，對於面鏡組5 10以及51 5任意選定之位置， 面鏡5 2 0以及5 2 5之位移（或者可能爲旋轉之情況），導致 照物光沿著垂直之γ軸方向，於全像記憶體儲存格53〇表 面產生變換。 用於複合式光束導引系統5 0 〇中各主軸之光束導引系統 彼此互爲獨立。光束導引系統5 〇 0因而可能包含兩組旋轉 面叙，兩組變換面鏡，或者一組旋轉面鏡以及一組變換面 鏡。 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 在本發明之替代具體實施例中，上述之導引系統，可能 A k制品質粗劣之照物光通過全像記憶體儲存格導引系 統’然而藉由在成像前以物理方式變換空間光束調節器可 對控制品質加以改善。熟知此項技藝之人士將更樂見：於 4 4成像系統中，將空間光束調節器變換一變量R，使輪 出成像變換一變量- R(f2/fl )-，其中f 1爲照物光接觸之第 透鏡的焦距，而f 2爲照物光接觸之第二透鏡的焦距。 ——— __________ -19- 尺度適用中國國家標準（CNS ) 規格（η⑽297公楚） ^/^250 Μ Β7 五、 發明説明（17 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 然而熟知此項技藝之人士同樣樂見：於單透鏡成像系統 中’將空間光束調節器變換一變量R，使輸出成像變換一 變量-R(d/s)。 對於變換空間光束調節器之成像導引系統，在聯邦專利 權申請案號（代理人文件流水號·· CAMPBELL 6-14-3 )中有 更詳細之敘述，標題爲”使用變換之參考遮罩存取全像記 憶體内資料位置之系統與方法”，同時存檔。 一維以及二維之光束導引系統，將於全像記憶體儲存格 心另一邊運用”面鏡成像"之面鏡裝置再加以改良。以這 種方式，資料可同時導引至全像記憶體儲存格之兩邊。正 如以下將結合圖6所作之解釋：全像記憶體儲存格之另一邊 裝有面鏡成像'’光學裝置，在如果空間光束發射器取代 馬二維陣列光感測時，同樣可用來從全像記憶體儲存格中 讀取資料。 圖6舉例説明如本發明第四具體實施例之全像記憶體系 統6〇〇。面鏡6〇5以及面鏡610包含：一菲涅耳區域光束導 引系統，用於導引照物光620(以虛線表示）至全像記憶體 儲存格6 15。面鏡6 0 5以及61〇可包含一組變換面鏡或者 一組旋轉面鏡。照物光62〇可由4彳成像系統或者單透鏡 成像系統（未出示）接收。 如前所述，參考光62 5 (以實線表示）以及照物光6 於 選定之位置交互產生全像之成像。如果面鏡⑷以及61〇 爲:组變換面鏡，則位置由面-鏡6〇5以及61〇之相對位置 決疋。另一万面，如果面鏡6〇5以及61〇爲—組旋轉面 (請先閱讀背面之注·意事項•再填寫本頁) -裝
、1T -20- 479250 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 —' " _ B7 五、發明説明（18 ) 鉍，全像成像疋位置由面鏡6〇5以及6i〇之相對角度決 足：全像圖爲照物光620與參考光⑴之相對振幅，偏極 狀悲與相位1，以及照物光㈣與參考光⑵投射於全像 記憶體儲存格6 1 5之角度的作用結果。 使用面鏡63 0以及面鏡6 3 5來取回資料，其爲面鏡… 以及面鏡605之"面鏡成像，·。照物光62〇可由產生 之相同角度及位置，投真Μ去止以人战 珩參考先6 2 5至全像記憶體儲存格 615而重建。該全像圖以乃免丰 口以及參考光625交互而重新產生重 建之照物光64 5 (以實線表示）。如果面鏡60 5以及610爲 變換面鏡，則所求資料頁可經由面鏡63()以及…變換至 面鏡6 0 5以及6 1 G形成全像圖時所變換之同樣的相對位置 來選足。如果面鏡6 0 5以及61〇爲旋轉面鏡，所求資料百 可經由旋轉面鏡6 3 0以及6 3 5至面鏡605以及610形成: 像圖時所旋轉之相對角度來選定。 然後，重建之照物光645投射於光感測器64〇，以咸應 明暗像素之型式讀回資料。方便的是，面鏡63g以及⑴ 不只”回溯導引"重建之照物光64 5至感測器64〇，而且同 時更正可能由面鏡6G5以6 i 〇所引起之無主軸的變形站 果。 、σ 、雖然上述之光束導於導引U光㈣定全像 s己憶體儲存格上的位置’然而只是藉此舉例説明，不應作 局任何限制本發明範圍之解釋。熟知此項技藝人士將更* =匕處所發表之光束導引系統-可以很快地增修應用於“ 參考光束。
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479250 Λ7 B7 五、發明説明（19 ) 雖然本發明已詳加敘述，然而熟知此項技藝人士應了解: 由於本發明具有寬廣的形式，他們可進行各種修改，替代 以及變化，而不會偏離其精神與範圍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -22 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）
Claims (1)
- 479250 ϊ=!402號專利申請案 έ88 條止恭私/病I 中又申请專利範圍修正本(91年1月） §s ·ίίΤΠΓ | 六、申請專利範圍 1· 一種導引複合且經空間調整的同調光之入射光束以利存 取全像記憶體儲存格内資料位置之系統，包括： 一接收該同調光入射光束之折射元件； 可安排接收並由其反射該入射光束至菲涅耳區域内之 第一與第二反射元件；以及 一結合該第一與第二反射元件，並同步移動該第一與 第二反射元件，以便對應全像記憶體儲存格來導引入射 光束’藉以使該入射光束照射該全像記憶體儲存格内的 位置之反射元件導引機制，該位置為第一與第二反射元 件位移之作用結果。 2·如申請專利範圍第1項之系統，其中該反射元件導引機 制分別以第一與第二主軸旋轉該第一與第二反射元件。 3·如申請專利/範圍第1項之系統，其中該反射元件導引機 制同步變換該第一與第二反射元件。 4. 如申請專利範圍第1項之系統，更包括··一空間頻寬乘 積至少100之同調光的入射光束。 5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一與第二反射 元件為面鏡。 6. 如申請專利範圍第1項之系統，更包括： 可安排接收並由其反射來自第二反射元件之入射光束 至菲涅耳區域内之第三與第四反射元件；以及 一結合該第三與第四反射元件，並同步移動該第三與 第四反射元件，以便對應二維全像記憶體儲存格來導引 入射光束，藉以使該入射光束照射該全像記憶體儲存格 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 479250 ABCD 六、申請專利範圍 之平面的位置之第二反射元件導引機制，該位置為第一 與第二反射元件位移之作用結果。 7·如申請專利範圍第1項之系統，其中該全像記憶體儲存 格基本上為平面。 8· —種導引複合且經空間調整的同調光之入射光束以取得 全像記憶體儲存格内資料位置存取之方法，包含步驟如 下： 接收一複合，空間調整之入射光束至一折射元件； 以第一與第二反射元件將該入射光束反射至菲涅耳區 域内；以及 同步移動該第一與第二反射元件，以便對應全像記憶 體儲存格來導引入射光束，藉以使該入射光束照射該全 像記憶體儲存格内的位置，該位置為第一與第二反射元 件位移之作用結果。 9 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該移動步驟包括： 分別以第一與第二主軸旋轉該第一與第二反射元件。 10·如申請專利範圍第8項之方法，其中該移動步驟包括： 同步變換該第一與第二反射元件。 11·如申請專利範圍第8項之方法，更包括··發射具有空間 頻寬乘積至少100的同調光入射光束之步驟。 12·如申請專利範圍第8項之方法，其中該第一與第二反射 元件為面鏡。 13·如申請專利範圍第8項之方法，更包括步驟如下： 以第三與第四反射元件，將來自第二反射元件之入射 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公袭:) 479250 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 光束反射至菲涅耳區域内；以及 同步移動該第三與第四反射元件，以便對應二維全像 記憶體儲存格來導引入射光束，藉以使該入射光束照射 該全像記憶體儲存格之平面的位置，該位置為第一與第 二反射元件位移之作用結果。 . 14·如·申請專利範圍第8項之方法，其中該全像記憶體儲存 格為平面性質。 装 15. —種導引複合且經空間調整之同調光入射光束以取得平 面性質的全像記憶體儲存格内資料位置存取之系統，包 括· 一光源； 一空間光束調節器，用以調節接收自該光源之光束； 一折射元件，可接收來自該空間光束調節器之光束； 可安排接收並反射該光束至菲涅耳區域之第一與第二 反射元件；以及 線 一之反射元件導引機制，連接至該第一及第二反射元 件，其移動該第一結合該第一與第二反射元件，並同步 移動該第一與第二反射元件，以便對應全像記憶體儲存 格來導引入射光束，藉以使該入射光束照射該全像記憶 體儲存·格内的位置之反射元件導引機制，該位置為第一 與第二反射元件位移之作用結果。 16·如申請專利範圍第i 5項之系統，其中該反射元件導引機 制分別以第一與第二主軸旋轉該第一與第二反射元件。 17.如申請專利範圍第i 5項之系統，其中該反射元件導引機 -3· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) 479250 A8 B8 C8 ______ D8 _____ 六、申請專利範圍 制同步變換該第一與第二反射元件。 18·如申請專利範圍第1 5項之系統，更包栝：一空間頻寬乘 積至少100之同調光入射光束。 19·如申請專利範圍第1 5項之系統，其中該第一與第二反射 元件為面鏡。 20·如申請專利範圍第1 5項之系統，更包括： 可安排接收並反射來自第二反射元件之光束至菲涅耳 區域内之第三與第四反射元件；以及 一結合該第三與第四反射元件，並同步移動該第三與 第四反射元件，以便對應二維全像記憶體儲存格來導引 入射光束，藉以使該入射光束照射該全像記憶體儲存格 之平面的位置之第二反射元件導引機制，該位置為第一 與第二反射元件位移之作用結果。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐)
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