JP2001126266A - 光読み取り方法および光読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 物体光の照射による相関像の検出と、参照光
の照射による物体光の再生を、同時に実行可能にする。 【解決手段】 物体光と参照光の偏光方向を直交させ
て、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体１０中に
ホログラムを記録する。このホログラムが記録の光記録
媒体１０に、記録時の物体光の偏光方向または参照光の
偏光方向中の一方と同じ偏光方向の参照光５と物体光３
Ｂを、各個読出し光として同時に照射し、物体光の光路
上にはホログラムに記録の物体光の再生像としての回折
光６Ａと、物体光３Ｂの光記録媒体１０を透過した光３
ｂとが、重畳出現し、参照光の光路上にはホログラムに
記録の物体光と物体光３Ｂとの相関像としての回折光６
Ｂと参照光５の光記録媒体１０を透過光５ａとが、重畳
出現するが、再生像と相関像との回折光６Ａ，６Ｂの偏
光方向と、透過光３ｂおよび５ａの偏光方向とは、互い
に直交する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光記録媒体に記
録されているホログラムから物体光を再生し、相関像を
検出する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホログラムは、一般に、画像情報を有す
る物体光と参照光とを光記録媒体に同時に照射して光記
録媒体中で重ね合わせたときに形成される干渉縞が光記
録媒体に書き込まれることによって、記録される。この
ように記録されたホログラムに参照光（読み出し光）を
照射すると、干渉縞による回折によって物体光の画像を
再生することができる。また、光記録媒体の厚みが物体
光および参照光の波長に比べて十分大きければ、光記録
媒体の同一体積内に多重させて複数のホログラムを記録
することができる。

【０００３】ホログラムメモリは、このような３次元的
記録領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式
に由来する高速性とを兼ね備えていることから、次世代
のコンピュータファイルメモリなどとして注目されてい
る。

【０００４】ホログラムメモリでは、同一体積内に多重
させて複数のデータページを記録することができるとと
もに、各ページごとにデータを一括して記録し、再生す
ることができる。２値のデジタルデータ「０，１」を
「明、暗」としてデジタル画像化し、ホログラムとして
記録再生することによって、デジタルデータの記録再生
も可能となる。

【０００５】最近では、このデジタルホログラムメモリ
システムの具体的な光学系や、体積多重記録方式に基づ
くＳＮ比やビット誤り率の評価、または２次元符号化に
ついての提案がなされ、光学系の収差の影響など、より
光学的な観点からの研究も進展している。

【０００６】一方、ホログラムメモリでは、参照光を照
射して物体光を再生するだけでなく、その逆も可能であ
る。すなわち、記録されたホログラムを記録時の物体光
と同じ物体光で照射すると、記録時の参照光に近い平行
光が再生される。この再生された平行光は、凸レンズに
よってフーリエ変換して、レンズ焦点面に小さな一つの
点として集光させることができる。その集光点のレンズ
焦点面上における位置は、平行光の角度、すなわち再生
用に照射した物体光の位置によって決まり、集光点の明
るさは、ホログラムとして記録された画像と再生用に入
力した画像との類似度で決まる。

【０００７】このように画像の類似度を判別し、画像の
位置を見つけ出す処理は、マッチトフィルタリングと呼
ばれる。マッチトフィルタリングは、入力画像と記録さ
れた画像との相関演算を行うことによって実行でき、ホ
ログラフィの複素振幅記録特性をフィルタとして利用す
るものである。したがって、検出したい画像でホログラ
ムを読み出して、相関値の高い画像の有無を検出し、位
置を見つけることによって、画像を検索することができ
る。しかも、この検索は、ページごとに一括して行うこ
とができるので、高速化が可能である。

【０００８】マッチトフィルタリングについては、文献
「Ｔ．Ｔａｋｅｄａ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎｆｌｕｅｎｃ
ｅ ｏｆ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌ−
ｏｒａｎｇｅ−ｄｏｐｅｄ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌ
ｃｏｈｏｌ ｆｉｌｍ ｏｎｐｈａｓｅ ｃｏｎｊｕｇ
ａｔｅ ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ＯＰＴ
ＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ ｖｏｌ．４，Ｎｏ．４（１９
９７）４９０−４９５」などに詳細に示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ホログラムメモリでは、参照光の照射による物体光の再
生（記録された画像の再生）と、物体光の照射による相
関像の検出（記録された画像と入力画像との相関演算）
は、交互にしか行うことができず、両者を同時に行うこ
とができない。

【００１０】物体光再生のために参照光を照射したとき
には、物体光の光路上に再生像の回折光が得られ、逆に
相関像検出のために物体光を照射したときには、参照光
の光路上に相関像の回折光が得られるが、回折光は光記
録媒体の回折効率によって回折光量が決まり、照射光の
多くは回折しないで、そのまま光記録媒体を透過する。

【００１１】そのため、参照光と物体光を同時に照射す
ると、物体光の光路上では、再生像の回折光と、照射し
た物体光の光記録媒体を透過した光とが重なり合って、
再生像の回折光のみを分離して読み取ることができない
とともに、参照光の光路上では、相関像の回折光と、照
射した参照光の光記録媒体を透過した光とが重なり合っ
て、相関像の回折光のみを分離して読み取ることができ
ない。そのため、従来のホログラムメモリでは、物体光
の再生と相関像の検出を別々に行わざるを得なかった。

【００１２】近年、インターネットやイントラネットの
普及、情報のマルチメディア化などによって、動画を含
む画像や音声が普通の電子情報としてやりとりされ、取
り扱われるデータの量および大きさも爆発的に増大して
いる。動画データや音声データは一つの情報サイズが極
めて大きいため、これをネットワーク上で連続的に再生
するためのストリーミング技術なども提案されている。

【００１３】しかしながら、従来のホログラムメモリで
は、物体光の再生と相関像の検出を同時に行うことがで
きないため、媒体上のデータの連続性を確認するために
検索を行いながら再生を行う場合には、検索と再生を交
互に行わなければならず、動画データや音声データを再
生する場合、データを間欠的に再生せざるを得ず、連続
して再生することができない。

【００１４】これを解決するために、大容量のキャッシ
ュメモリやバッファメモリを用意して、データの切れ目
を補完する方法も考えられているが、それだけ余分なコ
ストが必要となる。

【００１５】したがって、動画データや音声データなど
を連続して再生できるように、検索と再生、すなわち相
関像の検出と物体光の再生を同時に行うことができるこ
とが必要不可欠である。

【００１６】そこで、この発明は、ホログラムメモリに
おいて、物体光の照射による相関像の検出と、参照光の
照射による物体光の再生を、同時に行うことができるよ
うにしたものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明の光読み取り方
法では、互いに偏光方向が直交する物体光および参照光
によってホログラムが記録されている光記録媒体に、前
記物体光の偏光方向または前記参照光の偏光方向のいず
れか一方と同じ偏光方向の参照光および物体光を、それ
ぞれ読み出し光として照射して、前記光記録媒体から、
それぞれ前記読み出し光と直交する偏光方向の再生像回
折光および相関像回折光を得る。

【００１８】

【作用】光誘起複屈折性（光誘起異方性、光誘起２色
性）を示す材料は、これに入射する光の偏光状態に感応
し、入射光の偏光方向を記録することができる。例え
ば、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子
液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子は、
直線偏光を照射すると、光異性化が誘起されて、直線偏
光の方向に応じて屈折率の異方性を生じ、偏光方向を記
録し、保存することができる。このとき、同時に参照光
を照射すれば、物体光の偏光方向をホログラムとして記
録することができる。

【００１９】通常のホログラムは、物体光と参照光の偏
光方向を同一（平行）にして、記録する。これに対し
て、上記の光誘起複屈折性を示す材料は、物体光と参照
光の偏光方向を直交させて、ホログラムを記録すること
ができ、かつ、その記録されたホログラムに、参照光を
読み出し光として照射することによって、物体光を、そ
の偏光方向が保存された、読み出し光としての参照光の
偏光方向と直交する偏光方向の回折光として再生するこ
とができる。

【００２０】すなわち、Ｐ偏光（ある方向の偏光）の物
体光を、Ｓ偏光（Ｐ偏光に対して直交する偏光）の参照
光によって、ホログラムとして記録することができ、そ
の記録されたＰ偏光の物体光は、Ｓ偏光の参照光（読み
出し光）によって、Ｐ偏光の回折光として再生すること
ができるとともに、Ｐ偏光の参照光（読み出し光）によ
って、Ｓ偏光の回折光として再生することができる。

【００２１】また、記録されたホログラムに読み出し光
として物体光を照射すると、参照光の光路上に、ホログ
ラムに記録された物体光と読み出し光としての物体光と
の相関像を示す、読み出し光としての物体光の偏光方向
と直交する偏光方向の回折光を読み出すことができる。

【００２２】すなわち、Ｐ偏光の物体光とＳ偏光の参照
光によって記録されたホログラムにＰ偏光の物体光を照
射すると、ホログラムに記録された物体光と読み出し光
としての物体光との相関像を示す回折光を、Ｓ偏光の回
折光として読み出すことができるとともに、同じホログ
ラムにＳ偏光の物体光を照射すると、同じ相関像を示す
回折光を、Ｐ偏光の回折光として読み出すことができ
る。

【００２３】これを利用して、この発明の光読み取り方
法では、ホログラム記録時、互いに偏光方向が直交する
物体光および参照光によってホログラムを記録すること
を前提に、このようにホログラムが記録されている光記
録媒体に、記録時の物体光の偏光方向または参照光の偏
光方向のいずれか一方と同じ偏光方向の参照光および物
体光を、それぞれ読み出し光として照射する。

【００２４】すなわち、Ｐ偏光の物体光とＳ偏光の参照
光によってホログラムが記録されている光記録媒体に、
それぞれＰ偏光の参照光および物体光を照射し、または
それぞれＳ偏光の参照光および物体光を照射する。

【００２５】これによって、物体光の光路上には、ホロ
グラムに記録された物体光の再生像としての回折光と、
読み出し光としての物体光の光記録媒体を透過した光と
が、重なり合って得られるとともに、参照光の光路上に
は、ホログラムに記録された物体光と読み出し光として
の物体光との相関像としての回折光と、読み出し光とし
ての参照光の光記録媒体を透過した光とが、重なり合っ
て得られる。

【００２６】しかし、この場合、物体光の光路上に得ら
れる、再生像回折光と、読み出し光としての物体光の光
記録媒体を透過した光とは、互いに偏光方向が直交する
とともに、参照光の光路上に得られる、相関像回折光
と、読み出し光としての参照光の光記録媒体を透過した
光とは、互いに偏光方向が直交する。

【００２７】したがって、物体光の光路上では、偏光素
子によって再生像回折光のみを分離して取り出すことが
できるとともに、参照光の光路上では、偏光素子によっ
て相関像回折光のみを分離して取り出すことができる。

【００２８】したがって、その分離して取り出した再生
像回折光および相関像回折光を、それぞれ光検出器上に
結像させることによって、物体光の再生と相関像の検出
を同時に行うことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】〔ホログラム記録、物体光再生、
相関像検出〕 （ホログラム記録）この発明の前提とするホログラム記
録方法では、物体光と参照光の偏光方向を直交させて、
入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体中にホログラ
ムを記録する。

【００３０】具体的に示すと、図１（Ａ）に示すよう
に、紙面に平行な偏光の平行光１を空間光変調器２７に
入射させ、空間光変調器２７に記録画像を表示して、空
間光変調器２７を透過した光として、紙面に平行な偏光
の物体光２Ａを得、この物体光２Ａをレンズ２９によっ
てフーリエ変換し、その変換後の紙面に平行な偏光の物
体光３Ａを、光記録媒体１０に照射すると同時に、紙面
に垂直な偏光の平面波の参照光５を、光記録媒体１０の
物体光３Ａが照射される領域に照射する。あるいは逆
に、図１（Ｂ）に示すように、平行光１および物体光２
Ａ，３Ａを紙面に垂直な偏光とし、参照光５を紙面に平
行な偏光とする。

【００３１】図１のホログラム記録方法において、簡単
のため、物体光の波数ベクトルｋは参照光の波数を基準
にするとして、フーリエ変換前の物体光２ＡをＯｅｘｐ
（−ｉｋｒ）、フーリエ変換後の物体光３Ａをｏｅｘｐ
（−ｉｋ’ｒ）、参照光５をＲ（＝Ｒ^＊）とすると、光
記録媒体１０中に記録されるホログラムＴは、次式で与
えられる。ただし、式（１）以下の式では、便宜上、α
（アルファ）を「比例」を意味する記号として用いる。

【００３２】 Ｔα｜Ｒ＋ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）｜^２ ＝｜Ｒ｜^２＋｜ｏ｜^２ ＋Ｒ^＊ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ） ＋Ｒｏ^＊ｅｘｐ（ｉｋ’ｒ） …（１）。

【００３３】フォトリフラクティブ材料やフォトポリマ
ー材料などのホログラム媒体は、物体光と参照光の干渉
縞をホログラムとして記録するので、物体光と参照光の
偏光方向は同一（平行）でなければならず、物体光と参
照光の偏光方向が直交する場合には、光強度一定で干渉
縞は形成されず、式（１）の第３項および第４項はゼロ
となる。

【００３４】しかし、物体光と参照光の偏光方向を直交
させると、図２に示すように、光記録媒体１０中に、直
線偏光９ａと楕円偏光９ｂが交互に周期的に現れる空間
偏光分布が形成され、光記録媒体１０が入射光の偏光方
向を記録できるものであるときには、その空間偏光分布
がホログラムとして記録され、式（１）の第３項および
第４項は値を持つようになる。

【００３５】さらに、このように互いに偏光方向が直交
する物体光３Ａおよび参照光５によって記録されたホロ
グラムでは、読み出し光の偏光方向と直交する偏光方向
の回折光が得られるので、式（１）は、読み出し光の偏
光方向を９０°回転させるようなテンソルχを用いて、
次式のように書き表せるとする。

【００３６】 Ｔα｜Ｒ＋ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）｜^２ ＝｜Ｒ｜^２＋｜ｏ｜^２ ＋χＲ^＊ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ） ＋χＲｏ^＊ｅｘｐ（ｉｋ’ｒ） …（２）。

【００３７】（物体光再生）このように互いに偏光方向
が直交する物体光３Ａおよび参照光５によってホログラ
ムが記録された光記録媒体１０から物体光を再生するに
は、光記録媒体１０のホログラムが記録されている領域
に、図３（Ａ）に示すように紙面に垂直な偏光の参照光
５を、または図３（Ｂ）に示すように紙面に平行な偏光
の参照光５を、読み出し光として照射する。

【００３８】図３（Ａ）のように紙面に垂直な偏光の参
照光５を照射したときには、図１（Ａ）のように紙面に
平行な偏光の物体光３Ａと紙面に垂直な偏光の参照光５
によってホログラムが記録された場合であると、図１
（Ｂ）のように紙面に垂直な偏光の物体光３Ａと紙面に
平行な偏光の参照光５によってホログラムが記録された
場合であるとを問わず、図３（Ａ）に示すように、物体
光の光路上に、ホログラムに記録された物体光（３Ａ）
の再生像が、紙面に平行な偏光の回折光６Ａとして読み
出されるとともに、参照光の光路上に、読み出し光とし
ての参照光５の光記録媒体１０を透過した光５ａが得ら
れる。

【００３９】したがって、回折光６Ａをレンズ４１によ
って逆フーリエ変換し、その変換後の回折光７Ａを光検
出器４３上に結像させることによって、物体光を再生す
ることができる。

【００４０】図３（Ｂ）のように紙面に平行な偏光の参
照光５を照射したときには、図１（Ａ）のように紙面に
平行な偏光の物体光３Ａと紙面に垂直な偏光の参照光５
によってホログラムが記録された場合であると、図１
（Ｂ）のように紙面に垂直な偏光の物体光３Ａと紙面に
平行な偏光の参照光５によってホログラムが記録された
場合であるとを問わず、図３（Ｂ）に示すように、物体
光の光路上に、ホログラムに記録された物体光（３Ａ）
の再生像が、紙面に垂直な偏光の回折光６Ａとして読み
出されるとともに、参照光の光路上に、読み出し光とし
ての参照光５の光記録媒体１０を透過した光５ａが得ら
れる。

【００４１】したがって、図３（Ａ）のように紙面に垂
直な偏光の参照光５を照射したときと同様に、物体光を
再生することができる。

【００４２】以上を式によって考察すると、上記のよう
に互いに偏光方向が直交する物体光ｏｅｘｐ（−ｉｋ’
ｒ）および参照光Ｒ（＝Ｒ^＊）によって記録されたホロ
グラムＴに、偏光方向は別として記録時と同じ参照光Ｒ
（＝Ｒ^＊）を照射した場合、回折光は次式で与えられ
る。

【００４３】 ＲＴα｛Ｒ｜Ｒ｜^２＋Ｒ｜ｏ｜^２ ＋ＲχＲ^＊ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ） ＋ＲχＲｏ^＊ｅｘｐ（ｉｋ’ｒ）｝…（３）。

【００４４】ここで、式（３）の第３項および第４項の
成分のみが、物体光の光路上に得られる、読み出し光と
しての参照光５の偏光方向と直交する偏光方向の再生像
回折光６Ａである。

【００４５】そして、参照光Ｒ（＝Ｒ^＊）は平面波であ
るので、その再生像回折光Ｉは、 Ｉα｛ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ） ＋ｏ^＊ｅｘｐ（ｉｋ’ｒ）｝ …（４） で表され、これをレンズ４１によって逆フーリエ変換す
ることによって、物体光Ｏｅｘｐ（−ｉｋｒ）およびそ
の位相共役像Ｏ^＊ｅｘｐ（−ｉｋｒ）を得ることができ
る。

【００４６】（相関像検出）物体光（画像）間の相関演
算を行う場合には、上記のように互いに偏光方向が直交
する物体光３Ａおよび参照光５によってホログラムが記
録されている光記録媒体１０に、物体光を読み出し光と
して照射する。

【００４７】具体的に示すと、図４（Ａ）に示すよう
に、紙面に平行な偏光の平行光１を空間光変調器２７に
入射させ、空間光変調器２７に検索画像（入力画像）を
表示して、空間光変調器２７を透過した光として、紙面
に平行な偏光の物体光２Ｂを得、この物体光２Ｂをレン
ズ２９によってフーリエ変換し、その変換後の紙面に平
行な偏光の物体光３Ｂを、光記録媒体１０に照射する。
あるいは逆に、図４（Ｂ）に示すように、平行光１およ
び物体光２Ｂ，３Ｂを紙面に垂直な偏光とする。

【００４８】図４（Ａ）のように紙面に平行な偏光の物
体光３Ｂを照射したときには、図１（Ａ）のように紙面
に平行な偏光の物体光３Ａと紙面に垂直な偏光の参照光
５によってホログラムが記録された場合であると、図１
（Ｂ）のように紙面に垂直な偏光の物体光３Ａと紙面に
平行な偏光の参照光５によってホログラムが記録された
場合であるとを問わず、図４（Ａ）に示すように、参照
光の光路上に、ホログラムに記録された物体光（３Ａ）
と読み出し光としての物体光３Ｂとの相関像が、紙面に
垂直な偏光の回折光６Ｂとして読み出されるとともに、
物体光の光路上に、読み出し光としての物体光３Ｂの光
記録媒体１０を透過した光３ｂが得られる。

【００４９】したがって、回折光６Ｂをレンズ５１によ
って逆フーリエ変換し、その変換後の回折光７Ｂを光検
出器５３上に結像させることによって、相関像を検出す
ることができる。

【００５０】図４（Ｂ）のように紙面に垂直な偏光の物
体光３Ｂを照射したときには、図１（Ａ）のように紙面
に平行な偏光の物体光３Ａと紙面に垂直な偏光の参照光
５によってホログラムが記録された場合であると、図１
（Ｂ）のように紙面に垂直な偏光の物体光３Ａと紙面に
平行な偏光の参照光５によってホログラムが記録された
場合であるとを問わず、図４（Ｂ）に示すように、参照
光の光路上に、ホログラムに記録された物体光（３Ａ）
と読み出し光としての物体光３Ｂとの相関像が、紙面に
平行な偏光の回折光６Ｂとして読み出されるとともに、
物体光の光路上に、読み出し光としての物体光３Ｂの光
記録媒体１０を透過した光３ｂが得られる。

【００５１】したがって、図４（Ａ）のように紙面に平
行な偏光の物体光３Ｂを照射したときと同様に、相関像
を検出することができる。

【００５２】以上を式によって考察すると、上記のよう
に互いに偏光方向が直交する物体光ｏｅｘｐ（−ｉｋ’
ｒ）および参照光Ｒ（＝Ｒ^＊）によって記録されたホロ
グラムＴに、偏光方向は別として記録時の物体光ｏｅｘ
ｐ（−ｉｋ’ｒ）と同じ物体光を照射した場合、回折光
は次式で与えられる。

【００５３】 ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）Ｔ α｛ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）｜Ｒ｜^２ ＋ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）｜ｏ｜^２ ＋ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）χＲ^＊ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ） ＋ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）χＲｏ^＊ｅｘｐ（ｉｋ’ｒ） …（５）。

【００５４】ここで、式（５）の第３項および第４項の
成分のみが、参照光の光路上に得られる、読み出し光と
しての物体光３Ｂの偏光方向と直交する偏光方向の相関
像回折光６Ｂである。

【００５５】そして、参照光Ｒ（＝Ｒ^＊）は平面波であ
るので、その相関像回折光Ｊは、 Ｊα｛ｏｏｅｘｐ（−ｉ２ｋ’ｒ）＋ｏｏ^＊｝…（６） で表され、これをレンズ５１によって逆フーリエ変換す
ることによって、物体光の畳み込み積分値Ｏ^＊Ｏおよび
自己相関値Ｏ☆Ｏ^＊を得ることができる。ただし、 Ｏ^＊Ｏ＝_−∞ ^∞∫ｏ（ｒ′）ｏ（ｒ−ｒ′）ｄｒ′ …（７） Ｏ☆Ｏ^＊＝_−∞ ^∞∫ｏ（ｒ′）ｏ^＊（ｒ′−ｒ）ｄｒ′…（８） である。_−∞ ^∞∫は、−∞から∞までの積分を意味す
る。

【００５６】読み出し光として任意の画像の物体光を照
射すれば、その読み出し光としての物体光３Ｂの画像と
ホログラムに記録された物体光（３Ａ）の画像との畳み
込み積分値および相互相関値を得ることができる。

【００５７】〔この発明の光読み取り方法〕この発明の
光読み取り方法では、図１に示して上述したように互い
に偏光方向が直交する物体光３Ａおよび参照光５によっ
てホログラムが記録されている光記録媒体１０に、記録
時の物体光３Ａの偏光方向または参照光５の偏光方向の
いずれか一方と同じ偏光方向の参照光および物体光を、
それぞれ読み出し光として同時に照射する。

【００５８】具体的には、図５（Ａ）に示すように、参
照光５として、図３（Ｂ）に示したように紙面に平行な
偏光を照射するとともに、物体光３Ｂとして、図４
（Ａ）に示したように紙面に平行な偏光を照射する。あ
るいは逆に、図５（Ｂ）に示すように、参照光５とし
て、図３（Ａ）に示したように紙面に垂直な偏光を照射
するとともに、物体光３Ｂとして、図４（Ｂ）に示した
ように紙面に垂直な偏光を照射する。

【００５９】図５（Ａ）のように、それぞれ紙面に平行
な偏光の参照光５および物体光３Ｂを、それぞれ読み出
し光として同時に照射する場合には、物体光の光路上に
は、ホログラムに記録された物体光（３Ａ）の再生像と
しての回折光６Ａと、読み出し光としての物体光３Ｂの
光記録媒体１０を透過した光３ｂとが、重なり合って得
られるとともに、参照光の光路上には、ホログラムに記
録された物体光（３Ａ）と読み出し光としての物体光３
Ｂとの相関像としての回折光６Ｂと、読み出し光として
の参照光５の光記録媒体１０を透過した光５ａとが、重
なり合って得られる。

【００６０】しかし、この場合、再生像回折光６Ａおよ
び相関像回折光６Ｂは紙面に垂直な偏光、透過光３ｂお
よび透過光５ａは、紙面に平行な偏光である。

【００６１】したがって、再生像回折光６Ａおよび透過
光３ｂを、レンズ４１によって逆フーリエ変換し、その
変換後の再生像回折光７Ａおよび透過光を、偏光子４２
に入射させ、偏光子４２の透過方位を紙面に垂直な方向
とすることによって、偏光子４２から紙面に垂直な偏光
の再生像回折光８Ａのみを分離して取り出すことがで
き、その再生像回折光８Ａを光検出器４３上に結像させ
ることによって、物体光を再生することができる。

【００６２】同時に、相関像回折光６Ｂおよび透過光５
ａを、レンズ５１によって逆フーリエ変換し、その変換
後の相関像回折光７Ｂおよび透過光を、偏光子５２に入
射させ、偏光子５２の透過方位を紙面に垂直な方向とす
ることによって、偏光子５２から紙面に垂直な偏光の相
関像回折光８Ｂのみを分離して取り出すことができ、そ
の相関像回折光８Ｂを光検出器５３上に結像させること
によって、相関像を検出することができる。

【００６３】また、図５（Ｂ）のように、それぞれ紙面
に垂直な偏光の参照光５および物体光３Ｂを、それぞれ
読み出し光として同時に照射する場合にも、物体光の光
路上には、ホログラムに記録された物体光（３Ａ）の再
生像としての回折光６Ａと、読み出し光としての物体光
３Ｂの光記録媒体１０を透過した光３ｂとが、重なり合
って得られるとともに、参照光の光路上には、ホログラ
ムに記録された物体光（３Ａ）と読み出し光としての物
体光３Ｂとの相関像としての回折光６Ｂと、読み出し光
としての参照光５の光記録媒体１０を透過した光５ａと
が、重なり合って得られる。

【００６４】しかし、この場合、再生像回折光６Ａおよ
び相関像回折光６Ｂは紙面に平行な偏光、透過光３ｂお
よび透過光５ａは、紙面に垂直な偏光である。

【００６５】したがって、この場合、偏光子４２および
５２の透過方位を、それぞれ紙面に平行な方向とするこ
とによって、偏光子４２から紙面に平行な偏光の再生像
回折光８Ａのみを、偏光子５２から紙面に平行な偏光の
相関像回折光８Ｂのみを、それぞれ分離して取り出すこ
とができ、その再生像回折光８Ａを光検出器４３上に、
相関像回折光８Ｂを光検出器５３上に、それぞれ結像さ
せることによって、物体光を再生することができると同
時に、相関像を検出することができる。

【００６６】このように、この発明の光読み取り方法に
よれば、物体光の再生と相関像の検出を同時に行うこと
ができる。

【００６７】したがって、大容量のキャッシュメモリや
バッファメモリを用いてデータの切れ目を補完するよう
なコストのかかる方法によらなくても、動画データや音
声データなどを連続して再生することができるととも
に、検索画像として種々のデータを用いることによっ
て、再生画像を同時にフィルタリングすることも可能と
なる。

【００６８】〔ホログラム記録装置の一例〕図６は、こ
の発明の前提となる方法によってホログラムを記録する
装置の一例を示す。

【００６９】光記録媒体１０としては、光誘起複屈折性
を示し、偏光情報をホログラムとして記録できるもので
あれば、どのようなものでもよいが、側鎖に光異性化す
る基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化
する分子を分散させた高分子が好ましい。また、その光
異性化する基または分子としては、アゾベンゼン骨格を
含むものが好適である。

【００７０】光記録媒体１０の最も好ましい材料の一つ
は、図８に示す化学式で表される、側鎖にシアノアゾベ
ンゼンを有するポリエステルである。この材料は、特開
平１０−３４０４７９号に詳細に記載されているよう
に、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起
異方性によって、偏光情報を有するホログラムの記録、
再生、消去が可能である。

【００７１】この例は、光記録媒体１０をディスク形状
とする場合である。

【００７２】光学ヘッド２０の光源２１としては、光記
録媒体１０に感度のあるコヒーレント光を発するものを
用いる。例えば、光記録媒体１０として、図８に示した
側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用い
る場合には、これに感度のある波長５１５ｎｍのアルゴ
ンイオンレーザを用いる。

【００７３】光源２１からの光の偏光は、例えば紙面に
平行な偏光で、この光源２１からの紙面に平行な偏光の
光を、偏光ビームスプリッタ２２によって２光束に分割
し、記録時には、シャッタ２３を開いて、偏光ビームス
プリッタ２２を透過した紙面に平行な偏光の光を、レン
ズ２５および２６によって大口径の平行光１にして、物
体光形成用の空間光変調器２７に入射させる。

【００７４】コンピュータ８０によって、空間光変調器
２７に記録画像を表示して、空間光変調器２７を透過し
た光として、記録画像の各画素の値に応じて空間的に強
度変調された、紙面に平行な偏光の物体光２Ａを得る。
空間光変調器２７としては、一画素の大きさが４２μｍ
×４２μｍで、６４０×４８０画素のプロジェクタ用液
晶パネル１．３型などを用いることができる。

【００７５】この空間光変調器２７からの紙面に平行な
偏光の物体光２Ａを、レンズ２９によってフーリエ変換
し、その変換後の紙面に平行な偏光の物体光３Ａを、光
記録媒体１０に照射する。

【００７６】また、シャッタ３１を開いて、偏光ビーム
スプリッタ２２で反射した紙面に垂直な偏光の光を、１
／２波長板などの偏光素子３２に入射させ、記録時に
は、偏光素子３２を透過した光として、紙面に垂直な偏
光のままの光を得る。

【００７７】そして、この紙面に垂直な偏光の光を、ミ
ラー３３および３４で反射させて、平面波の参照光５と
して、光記録媒体１０の物体光３Ａが照射される領域
に、物体光３Ａと同時に照射する。

【００７８】これによって、光記録媒体１０中に、図１
に示したように、紙面に平行な偏光の物体光３Ａが、こ
れと直交する紙面に垂直な偏光の参照光５によって、ホ
ログラムとして記録される。

【００７９】なお、この例は、ホログラム記録装置の光
学ヘッドを後述の光読み取り装置の光学ヘッドと共通に
するために、偏光素子３２を設ける場合であるが、ホロ
グラム記録装置だけを考えれば、偏光素子３２は必要な
い。

【００８０】モータ６０により光記録媒体１０を、図９
の矢印１９で示すように回転させることによって、光記
録媒体１０の周方向に場所を変えて複数のホログラムを
記録することができる。さらに、ヘッド移動機構７０に
より光学ヘッド２０を、図９の矢印７１で示すように光
記録媒体１０の径方向に移動させることによって、光記
録媒体１０中に同心円状の記録トラックを形成するよう
にホログラムを記録することができる。

【００８１】〔光読み取り装置の一例〕図７は、この発
明の光読み取り装置の一例を示す。光記録媒体１０に
は、上述したように互いに偏光方向が直交する物体光３
Ａおよび参照光５によってホログラムが記録されてい
る。

【００８２】この場合の光学ヘッド２０は、図６に示し
たホログラム記録装置のそれに、逆フーリエ変換用のレ
ンズ４１、偏光子４２および２次元アレイ状の光検出器
４３からなる再生像光学系４０、および逆フーリエ変換
用のレンズ５１、偏光子５２および２次元アレイ状の光
検出器５３からなる相関像光学系５０を付加したもので
ある。

【００８３】上述したように、読み取り時、光記録媒体
１０には、記録時の物体光３Ａの偏光方向または参照光
５の偏光方向のいずれか一方と同じ偏光方向の参照光５
および物体光３Ｂを、それぞれ読み出し光として同時に
照射する。この例では、図５（Ａ）に示したように、参
照光５および物体光３Ｂとして、それぞれ紙面に平行な
偏光を照射する。

【００８４】すなわち、この例では、光源２１からの光
の偏光は紙面に平行な偏光で、記録時と同様に、この光
源２１からの紙面に平行な偏光の光を、偏光ビームスプ
リッタ２２によって２光束に分割し、シャッタ２３を開
いて、偏光ビームスプリッタ２２を透過した紙面に平行
な偏光の光を、レンズ２５および２６によって大口径の
平行光１にして、物体光形成用の空間光変調器２７に入
射させる。

【００８５】そして、読み取り時には、コンピュータ８
０によって、空間光変調器２７に検索画像を表示して、
空間光変調器２７を透過した光として、検索画像の各画
素の値に応じて空間的に強度変調された、紙面に平行な
偏光の物体光２Ｂを得、その物体光２Ｂを、レンズ２９
によってフーリエ変換し、その変換後の紙面に平行な偏
光の物体光３Ｂを、光記録媒体１０に照射する。

【００８６】同時に、シャッタ３１を開いて、偏光ビー
ムスプリッタ２２で反射した紙面に垂直な偏光の光を、
偏光素子３２に入射させ、読み取り時には、偏光素子３
２を透過した光として、紙面に平行な偏光の光を得る。

【００８７】そして、この紙面に平行な偏光の光を、ミ
ラー３３および３４で反射させて、平面波の参照光５と
して、光記録媒体１０に照射する。

【００８８】したがって、図３〜図５において上述した
ように、物体光の再生と相関像の検出を同時に行うこと
ができる。

【００８９】モータ６０により光記録媒体１０を回転さ
せることによって、光記録媒体１０の周方向に異なる場
所に記録されているホログラムから相関像を検出し、物
体光を再生することができる。さらに、ヘッド移動機構
７０により光学ヘッド２０を光記録媒体１０の径方向に
移動させることによって、光記録媒体１０の同心円状の
記録トラックに記録されているホログラムから相関像を
検出し、物体光を再生することができる。

【００９０】〔画像の例〕図１０以下に、実際の物体光
再生および相関像検出の結果を示す。

【００９１】図１０は、同図（Ａ）に記録画像として示
す多数のアルファベットをホログラム記録し、読み出し
光としての参照光、および同図（Ｂ）に検索画像として
示すアルファベット「Ｋ」のみの物体光を、上述した方
法で同時に照射した場合である。同図（Ｃ）は、得られ
た再生像を示し、同図（Ｄ）は、得られた相関像を示
す。相関像としては、記録画像のアルファベット「Ｋ」
の位置に自己相関ピークが現れる。

【００９２】図１１は、同図（Ａ）に記録画像として示
す文章をホログラム記録し、読み出し光としての参照
光、および同図（Ｂ）に検索画像として示す「高密度記
録」という文字列の物体光を、上述した方法で同時に照
射した場合である。同図（Ｃ）は、得られた再生像を示
し、同図（Ｄ）は、得られた相関像を示す。相関像とし
ては、記録画像の文章中に「高密度記録」という文字列
が存在すれば、その位置で自己相関ピークが現れる。

【００９３】図１２、図１３は、それぞれ、（Ａ）に記
録画像として示すようにページ下部に「Ａ１，Ａ２…Ｃ
３，Ｃ４」というインデックス列を付加して画像をホロ
グラム記録し、読み出し光としての参照光、および
（Ｂ）に検索画像として示す「Ａ４」「Ｂ４」というイ
ンデックスの物体光を、上述した方法で同時に照射した
場合である。（Ｃ）は、得られた再生像を示し、（Ｄ）
は、得られた相関像を示す。相関像としては、記録画像
のインデックス列中に「Ａ４」「Ｂ４」というインデッ
クスが存在すれば、その位置で自己相関ピークが現れ、
検索該当ページであることがわかる。検索該当ページで
あることがわかれば、同時に物体光として再生されたペ
ージデータを直ちに出力することができる。

【００９４】図１２および図１３は、インデックスによ
るページ検索の例であるが、その各ページが動画データ
や音声データのように連続した大容量のデータである場
合には、インデックスによるページ検索とページデータ
の再生を同時に行うことによって、動画データや音声デ
ータを画像や音声の飛びを生じることなく連続して再生
することができる。

【００９５】図１４および図１５は、インデックスまた
はページ識別情報の配置例を示すもので、図１４（Ａ）
は、ラベルを羅列したタイプのインデックスをページ下
部に配置した場合で、相関ピークの位置によって該当す
るページであるか否かを判別するものである。図１４
（Ｂ）は、ページ右下部分にインデックスを配置した場
合で、相関ピークの有無によって該当するページである
か否かを判別するものである。図１４（Ｃ）は、ページ
下部に画像属性情報としてタイムスタンプを付記した場
合で、日付・曜日・時間などによって該当するページを
フィルタリングすることができる。

【００９６】図１５（Ａ）は、個人情報として指紋を付
記した場合であり、図１５（Ｂ）は、個人情報として顔
写真を付記した場合である。これによって、認証された
本人だけしかページデータを取り出せないようにするこ
とができる。

【００９７】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、相
関像の検出と物体光の再生を同時に行うことができる。
したがって、動画データや音声データのように連続した
大容量のデータを画像や音声の飛びを生じることなく連
続して再生することができる。さらに、ホログラム記録
されている画像のページ識別情報によって、再生画像の
フィルタリングを高速で行うこともできる。

【００９８】したがって、この発明は、大容量記録、高
速転送、高速検索というホログラムメモリの特長を最大
限に発揮することができるとともに、大情報量通信とい
うニーズにも十分に答えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の前提となるホログラム記録方法を示
す図である。

【図２】この発明の前提となる方法で記録されるホログ
ラムの説明に供する図である。

【図３】物体光再生方法を示す図である。

【図４】相関像検出方法を示す図である。

【図５】この発明の光読み取り方法の一例を示す図であ
る。

【図６】ホログラム記録装置の一例を示す図である。

【図７】この発明の光読み取り装置の一例を示す図であ
る。

【図８】光記録媒体の材料の一例の化学式を示す図であ
る。

【図９】光記録媒体の回転と光学ヘッドの移動を示す図
である。

【図１０】再生像および相関像の具体例を示す図であ
る。

【図１１】再生像および相関像の具体例を示す図であ
る。

【図１２】インデックス検索の例を示す図である。

【図１３】インデックス検索の例を示す図である。

【図１４】ページ識別情報の例を示す図である。

【図１５】ページ識別情報の例を示す図である。

【符号の説明】

１…平行光 ２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ…物体光 ５…参照光 ６Ａ，７Ａ…再生像回折光 ６Ｂ，７Ｂ…相関像回折光 １０…光記録媒体 ２０…光学ヘッド ２１…光源 ２２…偏光ビームスプリッタ ２７…空間光変調器 ３２…偏光素子 ４０…再生像光学系 ４２…偏光子 ４３…光検出器 ５０…相関像光学系 ５２…偏光子 ５３…光検出器 ６０…モータ ７０…ヘッド移動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 和夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2K008 AA02 AA04 BB06 CC01 DD12 EE01 FF07 FF21 HH06 HH12 HH13 HH18 HH26 HH28 5D090 AA01 CC04 CC14 DD03 DD05 FF02 FF11 FF25 HH01 LL04 5D119 AA12 BA01 DA05 GA02 JA12

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに偏光方向が直交する物体光および参
   照光によってホログラムが記録されている光記録媒体
   に、前記物体光の偏光方向または前記参照光の偏光方向
   のいずれか一方と同じ偏光方向の参照光および物体光
   を、それぞれ読み出し光として照射して、前記光記録媒
   体から、それぞれ前記読み出し光と直交する偏光方向の
   再生像回折光および相関像回折光を得る光読み取り方
   法。
2. 【請求項２】請求項１の光読み取り方法において、 前記ホログラムはページ識別情報を含む画像が記録され
   ているものであり、前記読み出し光としての物体光をペ
   ージ識別情報とする光読み取り方法。
3. 【請求項３】請求項２の光読み取り方法において、 前記ページ識別情報は、インデックス情報、画像属性情
   報または個人情報である光読み取り方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの光読み取り方法
   において、 前記光記録媒体がディスク形状であり、その光記録媒体
   を回転させるとともに、前記読み出し光としての参照光
   および物体光を得る光学系を含む光学ヘッドを前記光記
   録媒体の径方向に移動させる光読み取り方法。
5. 【請求項５】コヒーレント光を発する光源と、 データ情報に応じて前記光源からの光を変調して物体光
   を生成する空間光変調器と、 この空間光変調器から得られた物体光を、互いに偏光方
   向が直交する物体光および参照光によってホログラムが
   記録されている光記録媒体に照射する結像光学系と、 前記光源からの光から参照光を得て、前記光記録媒体に
   照射する参照光光学系と、 前記空間光変調器から得られた物体光、および前記参照
   光光学系から得られた参照光が、前記光記録媒体に照射
   されることによって、前記光記録媒体から前記物体光の
   光路上に読み出された回折光から、前記空間光変調器か
   ら得られた物体光と直交した偏光成分を抽出する偏光素
   子と、 その抽出された偏光成分の空間強度分布を検出する光検
   出器と、 前記空間光変調器から得られた物体光、および前記参照
   光光学系から得られた参照光が、前記光記録媒体に照射
   されることによって、前記光記録媒体から前記参照光の
   光路上に読み出された回折光から、前記参照光光学系か
   ら得られた参照光と直交した偏光成分を抽出する偏光素
   子と、 その抽出された偏光成分の空間強度分布を検出する光検
   出器と、 を備える光読み取り装置。
6. 【請求項６】請求項５の光読み取り装置において、 前記光記録媒体がディスク形状であり、当該光読み取り
   装置が、その光記録媒体を回転させる媒体駆動機構と、
   前記光源、空間光変調器、結像光学系、参照光光学系、
   偏光素子および光検出器を含む光学ヘッドを前記光記録
   媒体の径方向に移動させるヘッド移動機構とを備える光
   読み取り装置。