(57)【要約】本発明は、フォトニクス回折メモリから情報を読み出すための固体システムを含んでいる。音響光学デフレクタは、収束光ビームをマイクロミラーアレイへと向け、マイクロミラーアレイは、続いて情報パケットにアクセスするために、光ビームをフォトニクス回折メモリの所定ポイントに所定の角度で反射させる。本発明によるこの回折光学系のコンパクトな構造は、幾つかの部材をコンパクトなパッケージに組み込むものであり、音響光学デフレクタおよびマイクロ光エレクトロメカニカル・システム（MOEMS）ミラーアレイを備えている。MOEMSの素子は、音響光学デフレクタの周波数に合った同期周波数で振動する。この構造によって、フォトニクス回折メモリ用の読出しシステムのアドレス指定用の部材がマッチ箱サイズまで縮小される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニクス回折メモリから情報を読み出すための固体装置であって、
収束光ビームを生成するように構成されたコヒーレント光源と、
前記収束光ビームを偏向させるように構成された音響光学デフレクタと、
前記音響光学デフレクタからの前記偏向された光ビームをマイクロミラーの１つで受けるように構成された複数個のマイクロミラーと、
前記マイクロミラーから反射された前記反射光ビームを、ポイントの１つで受けるように構成された、複数のポイントを有するフォトニクス回折メモリと、
セルの少なくとも１つが前記ポイントを透過させられた前記反射光ビームの一部を受ける、複数個の光検知セルを有する検出器と、を備えてなる装置。
【請求項２】
前記マイクロミラーがマトリクスとして構成された請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光源から前記収束光ビームを形成するためのレンズをさらに備えている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記収束光源は、低出力レーザーと発光ダイオードとからなるグループから選択されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記検出器は、CCD検出器アレイである請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記複数のポイントは、各々が１つ以上の回折パターンを記憶する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記フォトニクス回折メモリは、該メモリの前記複数のポイントと、これらのポイントの一つずつにおける複数の角度とで位置が指定される情報を内部に記憶して、これにより前記各ポイントの一つ一つに複数の情報パケットを形成している請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記各マイクロミラーは、揺動型走査マイクロミラーである請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ポイントから情報を検索するのに充分な時間にわたって前記反射光ビームが前記ポイントの１つに向けられるよう、前記音響光学デフレクタと前記揺動型マイクロミラーの同期を調整するように構成されたコンピュータをさらに備えた請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記各マイクロミラーは、揺動型走査マイクロミラーであるとともに、該マイクロミラーの揺動サイクルが、前記反射光ビームを前記記憶媒体の前記ポイントの１つに向けるように前記音響光学デフレクタの走査に合わせて調整されている請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
フォトニクス回折メモリから情報を読み出すためのソリッドステートの方法であって、
光ビームを生成するステップと、
前記光ビームを収束させるステップと、
前記収束光ビームを複数個のマイクロミラーに向けて偏向させるステップと、
前記複数個のマイクロミラーの１つから、前記音響光学デフレクタから受けた前記収束光ビームを、複数のポイントを備えたフォトニクス回折メモリへと反射させるステップと、
前記反射光ビームによって照射された前記ポイントの１つから、情報を運ぶ前記反射光ビームの一部を検出するステップと、を含む方法。
【請求項１２】
音響光学デフレクタによって前記偏向を行なう請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
マトリクスを形成するように前記マイクロミラーを構成する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記光源から前記収束光ビームを形成するためのレンズをさらに設ける請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
低出力レーザーと発光ダイオードとからなるグループから前記収束光源を選択する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
CCD検出器アレイによって前記検出を行なう請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の各ポイントに少なくとも１つの回折パターンを記憶させる請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記フォトニクス回折メモリに、該メモリの前記複数のポイントと、これらのポイントの一つずつにおける複数の角度とで位置が指定される情報を内部に記憶させて、これにより前記各ポイントの一つ一つに複数の情報パケットを形成させる請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記各マイクロミラーは揺動型走査マイクロミラーである請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポイントから情報を検索するのに充分な時間にわたって前記反射光ビームを前記ポイントの１つに向けらるように、前記音響光学デフレクタと前記揺動型マイクロミラーの同期を調整するステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記各マイクロミラーは揺動型マイクロミラーであるとともに、該マイクロミラーの揺動サイクルを、前記音響光学デフレクタの走査に合わせて調整し、前記反射光ビームを前記メモリの前記ポイントの１つへと向ける請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にフォトニクス回折メモリに関する。本発明は特に、フォトニクス回折メモリから情報を読み出す装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
CD-ROMおよびDVDの記憶容量が大きくコストが比較的低いことによって、より大規模で安価な光学記憶媒体への需要がますます大きくなっている。大容量のデジタル記憶媒体として光ディスクに取って代わるものとしてホログラムメモリが提案されている。ホログラムメモリの高い密度と速度は、三次元的な記録と、一時にデータパケット全体を同時に読み出せることによるものである。ホログラムメモリの基本的な利点は、より高い情報密度（平方センチあたり１０１１ビット以上）、短いランダムアクセス時間（〜１００マイクロ秒未満）、および高い情報伝送速度（１０９ビット/秒）である。
【０００３】
ホログラム記録の場合、コヒーレントなモノクロ光源（例えばレーザー）からのビームが参照光と物体光とに分割される。物体光は空間光変調器（SLM）を通され、次に記憶媒体に送られる。SLMはバイナリデータのパケットを表すシャッターのマトリクスを形成する。物体光はSLMを通り、このとき、SLMが、該SLMに表示されているバイナリ情報によって上記物体光を変調するように動作する。変調された物体光は、次にアドレス指定機構によって記憶媒体上の一点（ポイント）に向けられ、そこで参照光と交差して、データパケットを表すホログラムが作成される。
【０００４】
レンズとミラーとからなる光学系が、データパケットでエンコードされた光ビームを記憶媒体のアドレス指定された特定領域に正確に向けるために使用される。厚みのある密な記憶媒体の容量は、空間および角度を多重化することによって最適に利用される。空間多重化の場合は、複数パケットからなる組が、平面に形成された記憶媒体内に、この平面のｘ軸およびｙ軸におけるビーム方向の変更によって、空間的に分離されかつ規則的に配列されたサブホログラムのアレイとして記憶される。各サブホログラムは、記憶媒体内の一つのポイントに形成され、このポイントの直交座標が記憶媒体内に記録される際のそれぞれのパケットのアドレスを表す。角度多重化の場合は、ｘ座標とｙ座標とを同じにしたままで、記憶媒体内の参照ビームの照射角を変更することによって記録が行われる。照射角度を繰り返しインクリメントすることによって、複数の情報パケットが同じｘおよびｙの空間位置にサブホログラムセットとして記録される。
【０００５】
高度に多重化された体積ホログラフィックメモリに情報を記録しかつその情報を読み出すための従来のホログラフィック装置は、サイズの大きな寸法と部材を必要とし、それがこれらのシステムを小型化する可能性の限界を決めている。従来のホログラフィック装置はモータと、ミラーならびにレンズといった大型の構成要素とを使用しているので、これら従来装置のアドレス指定システムは速度が遅い。さらに、これらの従来装置の機械的な部材は、例えば磨耗や摩擦（すなわち摩擦学的作用）に起因するエラーや故障を直すために頻繁に保守を行う必要がある。さらに、従来のアドレス指定システムは、制御のために複雑なシステムを使用しているので高価である。このように、それらの価格を量産によって低減できない。その上、従来の装置は、エネルギー消費に関して経済的ではない。従来のアドレス指定装置が新品のときに正確であっても、相対運動する相互作用面の磨耗と摩擦によって精度は時間の経過とともに低下する。
【０００６】
上記に鑑みて、提案された上述の解決手段における上述の問題と欠点を克服する一つもしくは複数の技術を提供することが望ましいと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に鑑み、本発明の目的は、より高速でより小さいサイズの改良されたフォトニクス回折メモリ読出しシステムを提供することにある。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、小型化されたフォトニクス回折メモリ読出しシステムを提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、フォトニクス回折メモリ読出しシステムのアドレス指定システムをマッチ箱サイズまで縮小することにある。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、既存の資源から大量に、低コストで迅速に製造できる固体（solid-state）読出しシステムを設計することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明は、フォトニクス回折メモリから情報を読み出すための固体システムを備えている。コヒーレント光源が収束する光束（光ビーム）を生成し、この光ビームは次に音響光学デフレクタによって偏向される。複数個のマイクロミラーが、音響光学デフレクタから偏向された光ビームを、前記複数マイクロミラーのうちの一つで受け取る。複数のポイントを有するフォトニクス回折メモリが、マイクロミラーから反射された反射光ビームを複数ポイントのうちの一つで受け取る。検出器は、複数個の光検出セルを有している。少なくとも１つのセルが、上記ポイントを透過させられた反射光ビームの一部を受け取る。
【００１２】
本発明のさらなる態様では、マイクロミラーは、マトリクスとして構成される。
【００１３】
本発明の別の態様では、光源からの収束光ビームを形成するレンズが存在する。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、収束光源は、低出力レーザーと発光ダイオードとからなるグループの中から選択される。
【００１５】
本発明のさらに別の態様では、検出器はCCD検出器アレイである。
【００１６】
本発明の別の態様では、複数のポイントは、各々が１つ以上の回折パターンを記憶する。
【００１７】
本発明のさらに別の態様では、フォトニクス回折メモリは、該メモリの複数のポイントならびに各ポイントにおける複数角度に置かれた情報を内部に保存して、各ポイントで複数の情報パケットを形成する。
【００１８】
本発明の別の態様では、各マイクロミラーは、揺動（振動）する走査マイクロミラーである。
【００１９】
本発明のさらに別の態様では、コンピュータは、調整により音響光学デフレクタと揺動型マイクロミラーを同期させるように構成されており、これにより、反射された光束が、上記複数ポイントの１つに向けられ、該ポイントから情報を取り出すのに充分な時間にわたって特定の角度で指向されるようになっている。
【００２０】
本発明のさらに別の態様では、各マイクロミラーは、揺動（振動）型走査マイクロミラーであるとともに、該マイクロミラーの揺動（振動）サイクルは、反射された光束が記憶媒体の上記複数ポイントの１つに指向されるように、音響光学デフレクタの走査に合わせられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のより完全な理解を助けるため、ここで添付図面を参照する。これらの図面は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではなく、例示するためだけを目的とするものである。
【００２２】
本発明による回折光学系用のコンパクトな構造は、幾つかの構成要素をコンパクトなパッケージに一体化したもので、音響光学デフレクタと、マイクロオプティカル・エレクトロメカニカル・システム（MOEMS）装置とを備えており、該マイクロオプティカル・エレクトロメカニカル・システム（MOEMS）装置が、フォトニクス回折メモリ用の読出しシステムのアドレス指定部材をマッチ箱のサイズにまで縮小する。読出しシステムは、固体部材から製造される。ミラーがCMOS技術で形成される結果、読出しシステムを低コストで量産できるという利点が得られる。
【００２３】
この分野では、さまざまな回折記録/読出しプロセスが開発されており、さらなる詳細は H.J.Coufal, D.Psaltis および G.T.Sincerbox 共編の書籍「ホログラフィックデータ記憶（Holographic Data Storage）」Springer （２０００年刊）に記載されている。本明細書で「回折」という用語は、全体を通して、記憶媒体を作製するのに必要な回折技術から、三次元画像を作るために使用される先行技術のホログラム技術を区別するために用いられている。例えば、回折効率は、どのような材料を回折記憶媒体として用いることができるかを見る上で重要である。三次元ホログラムを成す干渉の質は、記憶媒体を実現するのに要求される品質に比べれば、容易に達成される。その上、記憶回折パターンは、例えば回折パターンを作製するように材料でエッチングが行なわれるｅ−ビーム等の使用といった、参照光と物体光との干渉以外の技術によっても具体化できる。これらすべての理由から、本明細書は、より広義の回折光学技術の概念を取り入れている。
【００２４】
図１は、走査マイクロミラー素子１００の平面図である。走査マイクロミラー素子１００は、ミラー板１０２を備え、該ミラー板１０２が２個または４個のねじりバネ１２２ａ、１２２ｂによって懸架されている。これらねじりバネ１２２ａ、１２２ｂは、ミラー板１０２をアンカ１２０ａ、１２０ｂにそれぞれ連結している。アンカ１２０ａ、１２０ｂは、基板１１０に取り付けられている。くし状の２つの駆動電極１０５ａ、１０５ｂはミラー板１０２を動かすトルクを発生させる。図１のミラー板１０２は、マイクロ光エレクトロメカニカル・システム〔微小光電気機械システム〕（MOEMS : microoptoelectromechanicalsystem）の例である。MOEMSは、光学的な構成要素（光学部材）を含め、電気的構成要素と機械的構成要素とを物理的に小さいサイズに組み合わせるシステムである。
【００２５】
図２は、シリコン基板内に刻設されたミラー板１０２を備えたマイクロミラー素子１００の透視図であり、前記基板上には、一般的には標準的な厚さが約５０ナノメーターのアルミニウム薄膜である反射薄膜が堆積される。板１０２は、２箇所または４箇所のねじりポイント１２０ａ、１２０ｂで懸架され、ミラー１０２を１方向、または２方向のどちらに回転させたいかに応じて、２個または４個の駆動電極１０５ａ、１０５ｂによって駆動される。理論上、偏向角度に制限は無いが、実際には約６０°である。
【００２６】
ミラー板１０２とくし状の駆動電極１０５ａ、１０５ｂとの間のキャパシタンスＣ１２５（Ｃは角度Φに応じて変化する）の変化が、板のねじれ運動を発生させるために用いられる。電圧Ｕがエネルギー源（図示せず）によって駆動電極１０５ａ、１０５ｂに印加されると、生成される静電トルクMは：
Ｍ＝１/２ ｄＣ/ｄφＵ２
となる。但し、φは板の偏向角度である。
【００２７】
ミラー板１０２のサイズは０．５×０．５ｍｍから３×３ｍｍまでである。アクチュエータ（エネルギー源によって駆動されるミラー板１０２と電極１０５との運動）は共振によって励振される。すなわち、これらは連続的に振動している。走査周波数は、ミラー板のサイズによって左右され（０．１４ＫＨｚから２０ＫＨｚまで）、わずか２０Ｖの駆動電圧で±１５°の機械的な走査角度を達成できる。
【００２８】
アクチュエータが同期モードで動作するときには、最大偏向振幅と振動周期とを制御することによってミラー板１０２の角位置を制御することができる。これらのミラーの利点は、偏向の振幅を駆動電圧Ｕで監視できることにある。走査角度が大きい場合は、偏向角は励振電圧とともに直線的に変化する。
【００２９】
図２Ａに示されるように、ミラー板１０２と駆動電極１０５ａ、１０５ｂとの間にあるスペースは可変コンデンサを形成する。したがって、電圧を印加すると、板に作用し、これを回転および/または振動（揺動）させる静電トルクが発生する。一方ではこれらのマイクロミラーのサイズが特に小さいということ、そしてそれだけでなく、他方ではそれらの動作モードからしても、読出し装置４００（図５を参照）のサイズを大幅に縮小し、ひいては極めて高度な集積が可能である。
【００３０】
図３ａ〜図３ｄは、起動電極２１０ａ、２１０ｂを有する基板２３０上のマイクロミラー素子２００を製造するためのプロセスを示している。この製造は、CMOS互換技術を用いて行なわれる。図３ａを参照すると、ウェハ２３０が基材として用いられる。埋め込み酸化（BOX）層２２１が、SIMOX（注入酸素原子による分離）プロセスにおいて作製される。BOX２２１の上面上の厚さ２００ｎｍのシリコン層２０５が厚さ２０μｍのエピタキシャル層によって強化される。図３ｂを参照すると、酸化物層と金属層とが堆積され、パターン形成されて、起動電極２１０ａ、２１０ｂが形成される。金属層は追加の酸化物によって保護される。次のステップで、厚さ５０ｎｍのアルミニウム層２０６が堆積されて、ミラー領域に反射性コーティングが形成される。図３ｃを参照すると、設計されたねじりバネとミラー板２０５の下の基板が、残りの部分２３０を残して水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）溶液内での異方性エッチングによって除去される。TMAHは化学溶液であり、ウェハ基板の異方性エッチングに使用され、このウェハ基板の中にマイクロミラーがエッチング加工される。アドバンスド・シリコン・エッチ（商標）プロセス（Advanced Silicon EtchTM-process）によってBOX層が除去され、エピタキシャル層がパターン形成された後、トレンチ２０７が形成される。プロセスの終了時のマイクロミラーチップ２００の断面図が図３ｄに示されている。
【００３１】
図４ａは、マイクロミラー素子１００の動作を示している。図４ａは、ミラー板２０５の動きを起動させるために使用される起動電極２１０ａを示している。固定周波数の電圧が起動電極２１０ａに印加され、それが非対称性を生み出す。アクチュエータが完全に対称であるとすると、外部から引き起こされる力なしに振動を開始させることは不可能である。そのため、各駆動電極２２１の上面に位置し、酸化物２０９によって駆動電極から絶縁されている追加の起動電極２１０ａ、２１０ｂが存在している。これらの電極２１０ａ、２１０ｂは、個別に接触させることができ、構造の対称性を壊す。一旦振動が始まると、ミラーの駆動が同期モードで働き、ミラー板２０５は、エネルギー源によって生成された駆動励振電圧Ｕと同相で振動する。
【００３２】
図４ｂは、のこぎり波信号３００によって駆動される際のミラー板１０２の同調を示している。のこぎり波信号３００は、１秒当たり所定回数で印加される電圧Ｕからなる。ミラー板１０２の動作は、駆動電極１０５ａ、１０５ｂ（図１を参照）の両端間に印加されるのこぎり波３００によって該ミラー板１０２が駆動される際の５つの異なる位置３０１〜３０５で示されている。正の角度から０°へ、また負の角度への動きを含む全周期で、ミラー素子１０２は、位置３０１から３０４（全周期）へと動き、その後、位置３０５で再びサイクルを開始する。
【００３３】
表１は、ミラーのサイズに応じて変化するマイクロミラー素子１００の固有周波数（共振周波数）を示している。固有周波数は、マイクロミラー素子１００の機械特性および電気特性に左右される。同期モードでは、ミラーは固有周波数の２倍の周波数で振動する。
【００３４】
【表１】
2006516170.tif 000003
【００３５】
図５は、読出しシステム４００を示している。この読出しシステム４００は、音響光学デフレクタ４３０を支持するプラットフォーム４７０上の単体のユニットと、マイクロ光エレクトロメカニカル・システム（MOEMS）のマトリクス４４０と、マトリクスメモリ４５０と、CCD（電荷結合デバイス）検出システムないしその他の斯かる類の画像検出イシステムといった画像センサ４６０とを備えている。プラットフォーム４７０上、またはその外側に位置する追加の装置は、光源４１０（例えばレーザー、レーザーダイオード）、および収束レンズ４２０からなる。
【００３６】
読出しシステムの動作は、光源４１０が光束４８０ａ（光ビーム）を放射することに始まる。光ビームは、収束レンズ４２０によって平面波から球面波４８０ｂへと収束される。球面波４８０ｂは収束光ビームである。収束光ビーム４８０ｂは、音響光学デフレクタ４３０によって偏向され、MEOMSマトリクス４４０のマイクロミラー素子の１つに当たるビーム４８０ｃを形成する。MEOMSミラーマトリクス４４０は、メモリマトリクス・アドレス指定システムの制約に適ったサイズを有している。マイクロミラーのマトリクス４４０は、空間的および角度的な多重化によってデータが記録されるメモリ４５０のポイントのマトリクスをアドレス指定するために使用される。音響光学デフレクタ４３０から来るビーム４８０ｃは、MEOMSマトリクス４４０の各ミラー素子の１つの直径の中に収まる直径を有する領域を形成する。加えて、メモリマトリクス４５０は、レーザービーム４８０ｄのサイズが、メモリマトリクス４５０のすべてのポイントのサイズに正確に適合するように空間的に調整されている。
【００３７】
図６は、音響光学デフレクタ４３０をより詳細に示している。音響光学（AO）デフレクタ４３０は、角度をつけてレーザービーム４８０ｂをマイクロミラーアレイ４４０に指向させる。音響光学結晶に応力（特に、圧電結晶から構成されることが普通であるトランスデューサによる応力）がかかると、音響光学結晶は、出射ビーム４８０ｃの回折角度値を変えるため、当該音響光学結晶を通過する光の（一般には電磁波の）回折の角度を変更する。このように、圧電トランスデューサの作動周波数を変えることで光ビーム４８０ｂが偏向され、複数の角度のうちの一つの角度にビーム４８０ｃが形成される。
【００３８】
かくして、図６に示されるように、低出力レーザー４１０から発する入射読出しビーム４８０ｂのＯＸおよびＯＹに沿った方向（図２の直線座標を参照）の変化は、このビームを２個の音響光学部材１２１，１２２の作用下におくことによって得られる。その結果、音響光学部材（単数または複数）に設けられた圧電結晶の振動周波数を変更することによって、データを担時するマトリクス４５０の行と列の中の回折格子の所望の向きを極めて迅速に変更できるようになることが理解されよう。その結果、限定要因は、読出しビームの入射角に作用するMEOMSマトリクス４４０のミラー素子の応答時間になる。
【００３９】
図７および図８は、回折記憶媒体の内容を示している。図７を参照すると、回折パターン、またはその代わりとしてホログラムを形成する際に、参照光１が物体光４と交差して、記憶媒体８の体積全体に延在するサブホログラム８ａ（あるいはポイントとも呼ばれる）を形成する。参照光１の角度と空間位置のそれぞれに対して体積全体に延在する個別のサブホログラムないしポイント８ａが存在する。物体光４は、情報パケット６で変調される。パケット６は、複数のビットの形で情報を含んでいる。パケット６における情報の源は、コンピュータ、インターネット、またはその他のいずれかの情報生成源であってよい。ホログラムは、記憶媒体８の表面８ａに突き当たって影響を与えているとともに記憶媒体８の体積全体に延びている。パケット６の情報は、空間多重化と角度多重化とによって記憶媒体８上へと変調される。角度の多重化は、記憶媒体８の表面平面に対する参照光１の角度αを変更することによって実現される。個々の情報パケット６は、選択されたそれぞれの角度αと空間位置毎にサブホログラムとして記憶媒体８に記録される。空間多重化は、ポイント８ａが記憶媒体８の表面上の別の空間位置、例えばポイント８ａ´にシフトするようにして、参照光１を記憶媒体８の表面に対してシフトさせることによって実現される。
【００４０】
記憶媒体８は、標準的には、物体光４と参照光１との干渉によって生成される光エネルギーの空間的な分布に敏感な材料から形成された三次元物体である。ホログラムは、吸収または位相の変化、または双方の変化として媒体に記録可能である。記憶材料は、入射光線のパターンに反応して、自身の光学特性の変化を生じさせなければならない。体積ホログラムの場合、多数のデータパケットを重ねることができるので、すべてのデータパケットを歪みなく再構成することができる。体積（厚い）ホログラムは、各々がブラッグの法則を満たした、記録材料層の深部に記録された三次元格子（すなわち体積位相格子）の重なりであるとみなしてよい。体積ホログラム内の格子面は、屈折および/または吸収の変化を生じさせる。
【００４１】
幾つかの材料が、それらの固有の利点の故に、光学記憶システム用の記憶材料とみなされてきた。これらの利点には、自己現像能力、乾式処理、優れた安定性、厚い感光乳剤、高い感度、および不揮発性の記憶が含まれる。体積ホログラム向きであるとみなされてきた幾つかの材料は、光屈折性結晶、光重合体材料、およびポリペプチド材料である。
【００４２】
ここで図８を参照すると、ここではマトリクスと呼ばれる平坦シートの形態で設けられた記憶媒体８がより詳細に示されている。この例では、マトリクスは１ｃｍ２である。マトリクス上の複数のポイントは、各々直線座標（ｘ，ｙ）によって規定されている。画像形成システム（図示せず）は、マトリクスのｘ，ｙポイントの１つにおいて用いられる最小サイズを有するサブホログラム８ａまで、物体光４を縮小する。自身の直線座標によって規定された物理的空間内の一つのポイントは、複数のパケット８ｂを含んでいる。
【００４３】
この場合、１ｍｍ２画像８ａは、記憶媒体８上に、該記憶媒体の座標に中心を合わせた状態で物体光４を集束させることによって得られる。２つのビーム１、４間のこの干渉により、サイズが１ｍｍ２の回折画像８ａが、マトリクスの座標に中心合わせされて記憶材料８に記録される。空間多重化は、直線座標を順次変更することによって行われる。物体光４は、記憶材料８上に集束されるので、座標（ｘ，ｙ）で規定された平面内の一意的な位置に、別々の画像８ａが記録される。この空間的多重化の結果、１０×１０マトリクスの回折画像８ａが生ずる。角度の多重化は、MEOMSマトリクス４４０のミラー素子によって参照光１の角度を順次変更することによって行われる。角度多重化は、参照光の入射角の１５の離散的な変化に対応する１５〜２０の情報パケット８ｂを作成するために利用される。加えて、単純な多重化によって２０〜２５のパケットに、また二重の対称的な角度多重化を利用することによって４０〜５０のパケットに達することが可能である。データパケットは、データパケットが記録されたのと同じ角度位置、および空間位置で参照光１を照射することによって再構成される。記憶材料８で回折される参照光１の一部によって再構成が行われ、通常はこれが検出器アレイによって検出される。記憶材料８を機械的にシフトさせて、該記憶材料の座標（ｘ，ｙ）の異なるポイントにデータパケットを記憶させることも可能である。
【００４４】
図９は、マイクロミラー４４０の同期を示している。マイクロミラー４４０は、連続的に振動しているので、メモリ４５０のデータパケットのアドレス指定を実現するためには、音響光学デフレクタ（AOD）４３０とマイクロミラー４４０とを同期させることが必要である。偏向の振幅および振動周期のようなミラーのパラメータを知ることによって、AOD４３０の切換え時間を制御することができる。このようにして、メモリ４５０の所望の位置をアドレス指定するマイクロミラーの１つにアクセスすることができる。AOD４３０は、或る所定時間においては、再度、選択されたミラーに向けてレーザービームを指向させる。
【００４５】
図５のマイクロミラーアレイ４４０の代表的な２つのマイクロミラー４４０ａ、４４０ｂが示されており、各マイクロミラーは異なる位置に示されている。別の姿勢位置４４１ａがマイクロミラー４４０ａに対して示されている。別の姿勢位置４４１ｂがマイクロミラー４４０ｂに対して示されている。コヒーレントなレーザービームは、AOD４３０によって異なる時間にマイクロミラー４４０ａ、４４０ｂのうちの一方に向けられる。これらマイクロミラー４４０ａ、４４０ｂは、予め設定された位置と角度で光ビームをメモリ４５０に向けて反射する。レンズ４５５は、光エネルギーをCCDアレイ４６０へと集束する。コンピュータ、マイクロコントローラ、またはその他の同類の制御装置といったCPU（図示せず）が、AOD４３０、マイクロミラー４４０、およびCCD検出器４６０を制御する。このCPU（図示せず）は、マイクロミラー４４０ａ、４４０ｂの位置を示すセンサから入力を受け取り、さらにAOD４３０の状態に関する入力を受け取る。CPU（図示せず）は、次にマイクロミラー４４０のミラーの位置ないし姿勢と、AOD４３０の偏向角とを制御する。最大の偏向角に達するにはマイクロミラー４４０とAOD４３０との同期が必要である。最大偏向角とは、処理されたビームによって到達できる最大の角度である。これは、音響光学装置の出力ビームが最大値に達することができることを意味している。この最大値の正と負の値の間に音響光学装置の角度範囲が存在することになる。同期による他の利点は、電圧制御を駆動することによって最大偏向角をモニターできることである。すなわち、駆動励振電圧Ｕに比例して偏向が変化する。
【００４６】
図９は、マイクロミラー４４０、AOD４３０、およびCCDカメラ４６０の間の同期を示している。マイクロミラーアレイ４４０のうちの２つのマイクロミラー４４０ａ、４４０ｂについて、同期が示されている。マイクロミラー４４０ａ、４４０ｂは、低周波（すなわち２００Ｈｚ）で連続的に振動するので、マイクロミラー４４０ａ、４４０ｂは、AODの切換え時間（１０から１００μs）と比較して固定ミラーであるとみなすことができる。切換え時間Tにおいて、マイクロミラーの位置をモニターできるので、メモリ４５０からの特定の情報パケットにどのようにしてアクセスするかが決定される。本発明では、CPU（図示せず）がミラーの同期を制御し、メモリ４５０の所定のパケットを読み出すためにAOD４３０およびCCD４６０の切換え時間を計算する。メモリ４５０のすべてのパケットをアドレス指定するために、マイクロミラー４４０の位置が計算される。メモリ４５０の一つのパケットを読み出すために、時間T１においてAOD４３０が切換えられ、マイクロミラー４４０ａをアドレス指定するようになっている。また別の時間T２では、メモリ４５０の一つのパケットを読み出すために、AOD４３０が切替えられ、マイクロミラー４４０ｂをアドレス指定するようになっている。マイクロミラー４４０ａは、定常位置４４１ａから角度α１の位置に示されている。マイクロミラー４４０ｂは、定常位置４４１ｂから角度α２の位置に示されている。レンズ４５５は、データパケットを搬送する出力波形をCCDカメラ４６０のアレイに集束させる。
【００４７】
本発明の範囲は、ここに記載した特定の実施形態に限定されるものではない。これまでの説明と添付図面から、ここに記載した実施形態に加えて本発明のさまざまな修正が当業者には実際明らかであろう。したがって、そのような変更は、添付の特許請求の範囲に含まれると考える。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるマイクロミラーアセンブリを示した図面である。
【図２】本発明によるマイクロミラーアセンブリの斜視図である。
【図２ａ】本発明によるマイクロミラーアセンブリのアクチュエータを示した拡大図である。
【図３ａ】本発明によるMEMS製造プロセスの一部としての、ウェハへのエピタキシャル層の追加を示す図面である。
【図３ｂ】本発明によるMEMS製造プロセスの一部としての、起動電極の形成、および金属層の堆積を示した図面である。
【図３ｃ】本発明によるMEMS製造プロセスの一部としての、設計されたミラー板の下の基板を除去するための異方性エッチングを示した図面である。
【図３ｄ】本発明によるマイクロミラーチップの断面図である。
【図４ａ】本発明によるマイクロミラーアセンブリの起動電極を示した図面である。
【図４ｂ】本発明によるのこぎり波信号によって駆動されるマイクロミラーの動作を示した図面である。
【図５】本発明による固体読出しシステムを示した図面である。
【図６】本発明による音響光学デフレクタを示した図面である。
【図７】回折光学記録プロセスを概略的に示した図面である。
【図８】本発明による記憶媒体を形成するポイントのマトリクスを示した図面である。
【図９】本発明による固体読出しシステムのミラーの同期を示した図面である。
【符号の説明】
【００４９】
１    ビーム
４    物体光
６    パケット
８    記憶媒体
１００    マイクロミラー素子
１０２    ミラー板
１０５ａ    駆動電極
１０５ｂ    駆動電極
１２０ａ    ねじりポイント
１２０ｂ    ねじりポイント
１２２ａ    ねじりバネ
１２２ｂ    ねじりバネ
１２５    キャパシタンス
４００    読出しシステム
４１０    光源
４２０    収束レンズ
４３０    音響光学デフレクタ
４４０    MEOMSミラーマトリクス
４５０    メモリ
４６０    画像センサ
４７０    プラットフォーム
４８０    ビーム
【図１】
2006516170.tif 000004
【図２】
2006516170.tif 000005
【図２ａ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
2006516170.tif 000012
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニクス回折メモリから情報を読み出すための固体装置であって、
収束光ビームを生成するように構成されたコヒーレント光源と、
前記収束光ビームを偏向させるように構成されたデフレクタと、
前記デフレクタからの前記偏向された光ビームをマイクロミラーの１つで受けるように構成されたマイクロミラーのMOEMSマトリクスと、
前記マイクロミラーから反射された前記反射光ビームを、ポイントの１つで受けるように構成された、複数のポイントを有するフォトニクス回折マトリクスメモリと、
セルの少なくとも１つが前記ポイントを透過させられた前記反射光ビームの一部を受ける、複数個の光検知セルを有する検出器と、を備え、
前記デフレクタと、前記MOEMSマトリクスと、前記マトリクスメモリと、前記検出器とが、プラットフォーム上に設けられている装置。
【請求項２】
前記光源から前記収束光ビームを形成するためのレンズをさらに備えている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記収束光源は、低出力レーザーと発光ダイオードとからなるグループから選択されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記検出器は、CCD検出器アレイである請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のポイントは、各々が１つ以上の回折パターンを記憶する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記フォトニクス回折メモリは、該メモリの前記複数のポイントと、これらのポイントの一つずつにおける複数の角度とで位置が指定される情報を内部に記憶して、これにより前記各ポイントの一つ一つに複数の情報パケットを形成している請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記各マイクロミラーは、揺動型走査マイクロミラーである請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ポイントから情報を検索するのに充分な時間にわたって前記反射光ビームが前記ポイントの１つに向けられるよう、前記デフレクタと前記揺動型マイクロミラーの同期を調整するように構成されたコンピュータをさらに備えた請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記各マイクロミラーは、揺動型走査マイクロミラーであるとともに、該マイクロミラーの揺動サイクルが、前記反射光ビームを前記記憶媒体の前記ポイントの１つに向けるように前記デフレクタの走査に合わせて調整されている請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記デフレクタは、音響光学デフレクタであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
フォトニクス回折メモリから情報を読み出すためのソリッドステートの方法であって、
光ビームを生成するステップと、
前記光ビームを収束させるステップと、
前記収束光ビームをデフレクタによりマイクロミラーからなるMOEMSマトリクスに向けて偏向させるステップと、
前記マイクロミラーの１つから、前記デフレクタから受けた前記収束光ビームを、複数のポイントを備えたフォトニクス回折メモリへと反射させるステップと、
前記反射光ビームによって照射された前記ポイントの１つから、情報を運ぶ前記反射光ビームの一部を検出するステップと、を含む方法。
【請求項１２】
前記光源から前記収束光ビームを形成するためのレンズをさらに設ける請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
低出力レーザーと発光ダイオードとからなるグループから前記収束光源を選択する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
CCD検出器アレイによって前記検出を行なう請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の各ポイントに少なくとも１つの回折パターンを記憶させる請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記フォトニクス回折メモリに、該メモリの前記複数のポイントと、これらのポイントの一つずつにおける複数の角度とで位置が指定される情報を内部に記憶させて、これにより前記各ポイントの一つ一つに複数の情報パケットを形成させる請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記各マイクロミラーは揺動型走査マイクロミラーである請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポイントから情報を検索するのに充分な時間にわたって前記反射光ビームを前記ポイントの１つに向けらるように、前記デフレクタと前記揺動型マイクロミラーの同期を調整するステップをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記各マイクロミラーは揺動型マイクロミラーであるとともに、該マイクロミラーの揺動サイクルを、前記デフレクタの走査に合わせて調整し、前記反射光ビームを前記メモリの前記ポイントの１つへと向ける請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
音響光学デフレクタを用いて前記偏向を行なうことを特徴とする請求項１１から請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2006516170.tif 000018
2006516170.tif 000019
2006516170.tif 000020