JP2002508531A - スペックル平均化によるホログラフ記憶システムにおける散乱雑音の低減 - Google Patents
スペックル平均化によるホログラフ記憶システムにおける散乱雑音の低減Info
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Abstract
(57)【要約】
ホログラフ記憶媒体（１８）からホログラムを読み出す際に検出信号対雑音比を大きくするための方法及び装置が開示される。ホログラムは書き込み参照光線（１６）を物体光線（５０）と干渉させることによって書き込まれる。この方法は、（１）互いに所定の分離角度だけ分離した複数の読み出し参照光線を用いて複数回の連続したホログラム読み出し動作を行う工程と、（２）検出器アレイに入射するデータ信号パターンはほぼ等しいが、入射する散乱雑音パターンは相関しないようにホログラム読み出し動作の間において検出器アレイの内容をシフトさせる工程と、（３）複数のホログラムの読み出しを検出器アレイ上で電子的に積分する工程とを含む。装置はレーザ光源、光線偏向要素、検出器アレイ、及びシフト要素を備える。
Description
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、ホログラフ記憶システムの性能を向上させるための方法及び装置に
一般的に関し、より詳細には、ホログラフ記憶システムにおける光学散乱による
検出雑音の効果を低減するための方法及び装置に関する。
一般的に関し、より詳細には、ホログラフ記憶システムにおける光学散乱による
検出雑音の効果を低減するための方法及び装置に関する。
【０００２】 （発明の背景） ホログラフィを使用して光屈折性結晶などの小さい記憶容量に大量のデジタル
データを、後の読み出しのために記憶させることが可能であることはよく知られ
ている。
データを、後の読み出しのために記憶させることが可能であることはよく知られ
ている。
【０００３】 ホログラフ記憶システムには、特に記憶密度を最大化するために使用される多
重化技術において多くの異なる構成が存在する。一般的に使用されている構成の
１つが図１に示されている。このシステムの主たる構成要素は、入力装置、光屈
折性結晶などのホログラフ記憶媒体、及び出力装置である。通常、空間光変調器
（ＳＬＭ）として実施される入力装置は、振幅変調器のアレイにて構成される。
出力装置は、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの検出器アレイであり、ホログラムの
読み出しの際に記憶媒体からの出力放射を受光する。
重化技術において多くの異なる構成が存在する。一般的に使用されている構成の
１つが図１に示されている。このシステムの主たる構成要素は、入力装置、光屈
折性結晶などのホログラフ記憶媒体、及び出力装置である。通常、空間光変調器
（ＳＬＭ）として実施される入力装置は、振幅変調器のアレイにて構成される。
出力装置は、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの検出器アレイであり、ホログラムの
読み出しの際に記憶媒体からの出力放射を受光する。
【０００４】 ホログラムの書き込み動作においては、ＳＬＭの画素の振幅変調の形でＳＬＭ
にデータが入力される。レーザ光線をこのＳＬＭに照射すると、ＳＬＭ画素から
放射される物体光線は記憶媒体内で書き込み参照光線と干渉し、各ＳＬＭ画素に
対し１つづつの多数の回折格子を形成する。ホログラムの読み出し動作において
は、記憶媒体に読み出し参照光線を照射することにより、記憶された回折格子の
それぞれから反射放射光が生ずる。この各回折格子からの放射光がＣＣＤ画素に
よって検出される。例として、それぞれ１０２４×１０２４画素のＳＬＭ及びＣ
ＣＤでは、１個のホログラム（ページ）に１ページ当り１０２４×１０２４＝１
Ｍビットのバイナリーデータが記憶される。２よりも多いグレーレベルが使用さ
れる場合、１ページ当りのデータはビットの数だけ増大する。すなわち、１６グ
レーレベル（４ビット）では、記憶密度は、上記の例において１ページ当り４Ｍ
ビットと４倍に大きくなる。
にデータが入力される。レーザ光線をこのＳＬＭに照射すると、ＳＬＭ画素から
放射される物体光線は記憶媒体内で書き込み参照光線と干渉し、各ＳＬＭ画素に
対し１つづつの多数の回折格子を形成する。ホログラムの読み出し動作において
は、記憶媒体に読み出し参照光線を照射することにより、記憶された回折格子の
それぞれから反射放射光が生ずる。この各回折格子からの放射光がＣＣＤ画素に
よって検出される。例として、それぞれ１０２４×１０２４画素のＳＬＭ及びＣ
ＣＤでは、１個のホログラム（ページ）に１ページ当り１０２４×１０２４＝１
Ｍビットのバイナリーデータが記憶される。２よりも多いグレーレベルが使用さ
れる場合、１ページ当りのデータはビットの数だけ増大する。すなわち、１６グ
レーレベル（４ビット）では、記憶密度は、上記の例において１ページ当り４Ｍ
ビットと４倍に大きくなる。
【０００５】 ホログラフ記憶システムにおける雑音源は多くの物理的原因に由来する。主た
る発生源は、（１）記憶媒体から散乱する光、（２）光学要素から散乱する光、
（３）ページ内での画素クロストーク、（４）ページ間でのクロストーク、及び
（５）検出器雑音である。
る発生源は、（１）記憶媒体から散乱する光、（２）光学要素から散乱する光、
（３）ページ内での画素クロストーク、（４）ページ間でのクロストーク、及び
（５）検出器雑音である。
【０００６】 記憶媒体から散乱する光は、散乱雑音と呼ばれ、ホログラフ記憶システムの性
能に直結する重要なパラメータである検出信号対雑音比（ＳＮＲ）に深刻な影響
を及ぼす。
能に直結する重要なパラメータである検出信号対雑音比（ＳＮＲ）に深刻な影響
を及ぼす。
【０００７】 ホログラフ記憶媒体を読み出し参照光線により照射すると、検出器は記憶され
たデータ及び光学散乱要素の両方からの電場を受ける。ホログラフ記憶媒体の外
部における光学要素からの散乱は、反射防止コーティングなどの従来の技術によ
り低減することが可能である。しかし、記憶媒体自体からの散乱は、散乱がデー
タと同じ物理的要素内において生じ、そのスペクトル特性はデータの電場のスペ
クトル特性と同じであるため、非常に解決困難な問題である。
たデータ及び光学散乱要素の両方からの電場を受ける。ホログラフ記憶媒体の外
部における光学要素からの散乱は、反射防止コーティングなどの従来の技術によ
り低減することが可能である。しかし、記憶媒体自体からの散乱は、散乱がデー
タと同じ物理的要素内において生じ、そのスペクトル特性はデータの電場のスペ
クトル特性と同じであるため、非常に解決困難な問題である。
【０００８】 更に、鉄をドープしたＬｉＮｂＯ3などのある種の記憶媒体では、鉄のドープ 量が増大するにつれて散乱雑音が増大することが観察されている。鉄の濃度が高
いことは、ホログラム消去時間などの他のシステムパラメータが向上するために
望ましいことである。すなわち、散乱雑音を低減することにより他のシステムパ
ラメータを最適化することが可能となる。
いことは、ホログラム消去時間などの他のシステムパラメータが向上するために
望ましいことである。すなわち、散乱雑音を低減することにより他のシステムパ
ラメータを最適化することが可能となる。
【０００９】 本発明は、ホログラフ記憶媒体から出る電場の、検出される散乱雑音成分が低
減されるように、ホログラフ記憶媒体に記憶された情報を読み出すための方法及
び装置を開示するものである。具体的には、本発明は、レーザスペックルの特性
を有する散乱雑音を低減するものである。散乱雑音の強度は有限平均を有するラ
ンダムな複素変数である。ホログラム読み出しの際にＣＣＤアレイの各画素によ
って記録される電圧は、入射するデータ信号と雑音電場に基づき、複素変数を用
いて次式のように表される。
減されるように、ホログラフ記憶媒体に記憶された情報を読み出すための方法及
び装置を開示するものである。具体的には、本発明は、レーザスペックルの特性
を有する散乱雑音を低減するものである。散乱雑音の強度は有限平均を有するラ
ンダムな複素変数である。ホログラム読み出しの際にＣＣＤアレイの各画素によ
って記録される電圧は、入射するデータ信号と雑音電場に基づき、複素変数を用
いて次式のように表される。
【００１０】
【数１】 または、
【数２】 ただし、ＥS及びＥnはそれぞれ、データ及び散乱雑音電場の大きさであり、φは
これらの相対的な位相のずれである。散乱が、ホログラフ記憶媒体内の多数の固
定部位によるものであるとすると、これはレーザスペックルの性質を有する。そ
の場合、Ｅn 2に等しい強度Ｉnは指数確率分布を有するランダムな変数であり、 位相φは区間[ −π，π] において均一に分布する。散乱雑音強度Ｉnの確率密 度関数は次式にて表される。
これらの相対的な位相のずれである。散乱が、ホログラフ記憶媒体内の多数の固
定部位によるものであるとすると、これはレーザスペックルの性質を有する。そ
の場合、Ｅn 2に等しい強度Ｉnは指数確率分布を有するランダムな変数であり、 位相φは区間[ −π，π] において均一に分布する。散乱雑音強度Ｉnの確率密 度関数は次式にて表される。
【００１１】
【数３】 ただし、< Ｉn> はＩnの平均値を表す。本発明は散乱雑音電場がスペックルの性
質を有する場合について述べられるが、散乱場の統計とは無関係に一般的な応用
が可能である。
質を有する場合について述べられるが、散乱場の統計とは無関係に一般的な応用
が可能である。
【００１２】 （２）式によれば、散乱雑音は（２）式の右辺の第２項及び第３項にて表され
る２つの寄与を有する。実際のシステムにおいては、ＥnはＥSよりも大幅に小さ
く、第２項がこの散乱雑音の表現において支配的となる。例として、Ｅn 2／ＥS 2 ＝１０-2である場合、Ｖ〜１＋０．２ｃｏｓ（φ）＋０．０１である。φが０ま
たはπに近い場合、最大雑音電圧は第２項を考慮しなければ０．０１であり、第
２項を考慮すれば約±０．２である。対応する電圧ＳＮＲは前者の場合１００で
あり、後者の場合はわずか５である。本発明は、（２）式の第２項を大幅に減少
させ、これにより検出信号対雑音比を大きくするための方法及び装置を開示する
ものである。
る２つの寄与を有する。実際のシステムにおいては、ＥnはＥSよりも大幅に小さ
く、第２項がこの散乱雑音の表現において支配的となる。例として、Ｅn 2／ＥS 2 ＝１０-2である場合、Ｖ〜１＋０．２ｃｏｓ（φ）＋０．０１である。φが０ま
たはπに近い場合、最大雑音電圧は第２項を考慮しなければ０．０１であり、第
２項を考慮すれば約±０．２である。対応する電圧ＳＮＲは前者の場合１００で
あり、後者の場合はわずか５である。本発明は、（２）式の第２項を大幅に減少
させ、これにより検出信号対雑音比を大きくするための方法及び装置を開示する
ものである。
【００１３】 （発明の概要） ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際にホログラムの出力パターン
における散乱雑音を緩和するための放射性同位体標識方ｈ及び装置が開示される
。ホログラムは書き込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込
まれる。この方法は以下の工程を含む。すなわち、（ａ）書き込み参照光線の中
心線に沿って伝播する第１の読み込み参照光線にてホログラフ記憶媒体を照射す
ること、（ｂ）ホログラフ記憶媒体から、第１のデータ信号パターンと第１の雑
音パターンとを含む第１のホログラム出力パターンを生成すること、（ｃ）ホロ
グラフ記憶媒体を、第１の読み出し参照光線に対して所定の分離角度をなす後続
の読み出し参照光線にて照射すること、及び、（ｄ）後続のデータ信号パターン
と後続の雑音パターンとを含むホログラフ記憶媒体から後続のホログラム出力パ
ターンを生成し、該後続のデータ信号パターンは、分離角度に関連する所定の距
離だけ並進させられる第１のデータ信号パターンにほぼ対応し、その際、後続の
雑音パターンは第１の雑音パターンに相関しないことである。
における散乱雑音を緩和するための放射性同位体標識方ｈ及び装置が開示される
。ホログラムは書き込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込
まれる。この方法は以下の工程を含む。すなわち、（ａ）書き込み参照光線の中
心線に沿って伝播する第１の読み込み参照光線にてホログラフ記憶媒体を照射す
ること、（ｂ）ホログラフ記憶媒体から、第１のデータ信号パターンと第１の雑
音パターンとを含む第１のホログラム出力パターンを生成すること、（ｃ）ホロ
グラフ記憶媒体を、第１の読み出し参照光線に対して所定の分離角度をなす後続
の読み出し参照光線にて照射すること、及び、（ｄ）後続のデータ信号パターン
と後続の雑音パターンとを含むホログラフ記憶媒体から後続のホログラム出力パ
ターンを生成し、該後続のデータ信号パターンは、分離角度に関連する所定の距
離だけ並進させられる第１のデータ信号パターンにほぼ対応し、その際、後続の
雑音パターンは第１の雑音パターンに相関しないことである。
【００１４】 本発明の好ましい実施形態においては、後続の読み出し参照光線は書き込み参
照光線と書き込み平面によって定義される平面内にある。書き込み平面は書き込
み参照光線の中心線と物体光線の中心線とによって定義される。
照光線と書き込み平面によって定義される平面内にある。書き込み平面は書き込
み参照光線の中心線と物体光線の中心線とによって定義される。
【００１５】 第１及び後続の参照光線は書き込み参照光線の方向に伝播するか、または書き
込み参照光線と逆方向に伝播する。逆方向の伝播の場合には出力電場は物体電場
の複素共役である。本発明はいずれの構成にも適用される。
込み参照光線と逆方向に伝播する。逆方向の伝播の場合には出力電場は物体電場
の複素共役である。本発明はいずれの構成にも適用される。
【００１６】 好ましい実施形態において本発明の方法は、（１）Ｍ本の画素の列を有する検
出器アレイ上に第１のホログラム出力パターンを記録する工程であって、記録さ
れた第１のホログラム出力パターンは第１の信号対雑音比を有する工程と、（２
）Ｍ本の画素の、起点となる各列の画素の電荷を、第１のデータ信号パターンと
後続のデータ信号パターンとの間の並進距離に等しい所定の距離をおいて配置さ
れる次の行の対応する画素に転送する工程と、（３）後続のホログラム出力パタ
ーンに関連する電荷が検出器アレイの画素に予め存在する電荷に加え合わされる
ように検出器アレイ上に後続のホログラム出力パターンを記録することにより、
第１の信号対雑音比よりも大幅に大きい信号対雑音比を有する、記録された後続
のホログラム出力パターンを得る工程とを更に含む。
出器アレイ上に第１のホログラム出力パターンを記録する工程であって、記録さ
れた第１のホログラム出力パターンは第１の信号対雑音比を有する工程と、（２
）Ｍ本の画素の、起点となる各列の画素の電荷を、第１のデータ信号パターンと
後続のデータ信号パターンとの間の並進距離に等しい所定の距離をおいて配置さ
れる次の行の対応する画素に転送する工程と、（３）後続のホログラム出力パタ
ーンに関連する電荷が検出器アレイの画素に予め存在する電荷に加え合わされる
ように検出器アレイ上に後続のホログラム出力パターンを記録することにより、
第１の信号対雑音比よりも大幅に大きい信号対雑音比を有する、記録された後続
のホログラム出力パターンを得る工程とを更に含む。
【００１７】 好ましい実施形態において、連続するデータ信号出力パターン間の並進距離は
、検出器アレイの連続した行間の距離である、行から行への画素ピッチの整数倍
に等しい。
、検出器アレイの連続した行間の距離である、行から行への画素ピッチの整数倍
に等しい。
【００１８】 この開示される方法はＮ−２回にわたって順番に繰返すことが可能である。た
だしＮは２よりも大きくかつ検出器アレイの行数よりも大幅に小さい整数であり
、各回において分離角度は異なる値であり、１回のホログラム読み出し動作で得
られる第１の信号対雑音比よりも約Ｎ倍大きい最終的な信号対雑音比を有する最
終的な記録ホログラム出力パターンが生成される。
だしＮは２よりも大きくかつ検出器アレイの行数よりも大幅に小さい整数であり
、各回において分離角度は異なる値であり、１回のホログラム読み出し動作で得
られる第１の信号対雑音比よりも約Ｎ倍大きい最終的な信号対雑音比を有する最
終的な記録ホログラム出力パターンが生成される。
【００１９】 本発明の好ましい実施形態においては、連続する読み出し参照光線は、回折展
開角とも呼ばれる同じ回折限界角度を有し、２本の連続した読み出し参照光線の
間の分離角度はこの回折限界角度に等しい。更に、検出器アレイの行から行への
画素ピッチは、２本の連続した読み出し参照光線の間の分離角度に比例している
。
開角とも呼ばれる同じ回折限界角度を有し、２本の連続した読み出し参照光線の
間の分離角度はこの回折限界角度に等しい。更に、検出器アレイの行から行への
画素ピッチは、２本の連続した読み出し参照光線の間の分離角度に比例している
。
【００２０】 第１の読み出し参照光線は好ましくはレーザ光源によって生成される。後続の
読み出し参照光線は好ましくは第１の読み出し光線を光線偏向要素を用いて所望
の方向に偏向することにより与えられる。光線偏向要素は電気機械的光線偏向要
素または音響光学的光線偏向要素を用いることが可能である。
読み出し参照光線は好ましくは第１の読み出し光線を光線偏向要素を用いて所望
の方向に偏向することにより与えられる。光線偏向要素は電気機械的光線偏向要
素または音響光学的光線偏向要素を用いることが可能である。
【００２１】 検出器アレイは好ましくは電荷結合素子（ＣＣＤ）である。読み出し時間の長
いシステムでは、従来のＣＣＤを、読み出し動作の間にＣＣＤを物理的に並進さ
せるための電気機械的位置決め要素と組み合わせて使用することが可能である。
読み出し時間の短いシステムでは、好ましい実施形態においてはＣＣＤカメラを
使用し、部品を動かすことなく読み出しパルス間において電荷を電子的にシフト
させる。各ＣＣＤ画素において、複数の読み出しパルスによる電荷はＣＣＤによ
って電子的に積分される。
いシステムでは、従来のＣＣＤを、読み出し動作の間にＣＣＤを物理的に並進さ
せるための電気機械的位置決め要素と組み合わせて使用することが可能である。
読み出し時間の短いシステムでは、好ましい実施形態においてはＣＣＤカメラを
使用し、部品を動かすことなく読み出しパルス間において電荷を電子的にシフト
させる。各ＣＣＤ画素において、複数の読み出しパルスによる電荷はＣＣＤによ
って電子的に積分される。
【００２２】 （発明の詳細な説明） 付属の図面に関連して以下に述べられる詳細な説明は、本発明の好ましい実施
形態の説明を目的としたものであり、本発明が構成及び使用され得る唯一の形態
を示すものではない。説明文では、図に示された実施例に基づき発明を構成及び
動作させるための一連の工程及び機能について述べる。しかしながら、本発明の
精神及び範囲に包含されるものとやはりみなされる異なる実施形態によって同様
または均等な機能を実現することが可能である点は理解される必要がある。
形態の説明を目的としたものであり、本発明が構成及び使用され得る唯一の形態
を示すものではない。説明文では、図に示された実施例に基づき発明を構成及び
動作させるための一連の工程及び機能について述べる。しかしながら、本発明の
精神及び範囲に包含されるものとやはりみなされる異なる実施形態によって同様
または均等な機能を実現することが可能である点は理解される必要がある。
【００２３】 本発明は図１に示される一般的に使用されるホログラフ記憶システムに関する
ものである。このシステムの典型的な構成要素には、空間光変調器（ＳＬＭ）１
２，ホログラフ記憶媒体１８、及び電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器アレイ４０が
含まれる。ホログラム書き込み動作時には、ＳＬＭのアレイの画素の振幅変調の
形でＳＬＭ１２にデータが入力される。レーザ光線１０がＳＬＭ１２に照射され
、平行化レンズ１４を通過し、記憶媒体１８内で書き込み参照光線１６と干渉し
て、各ＳＬＭ画素について１つづつの多数の回折格子を形成する。従来のホログ
ラム読み出し動作では、図１に示されるように書き込み参照光線１６と同じ方向
に一般に進む読み出し参照光線２６が記憶媒体１８に照射され、記憶回折格子の
それぞれから反射放射光を生ずる。全ての記憶媒体回折格子からの放射光は集束
レンズ２０を通過して集束レンズの焦点面に出力パターン２２を形成する。ＣＣ
Ｄ検出器アレイ４０が出力パターン２２の強度を記録する。読み出し参照光線２
６は書き込み参照光線１６と、共伝播、すなわち、図１に示されるように書き込
み参照光線と同じ方向に伝播するか、もしくは、逆伝播、すなわち書き込み参照
光線１６と逆の方向に伝播することが可能である。逆伝播の場合、出力場は物体
電場の複素共役である。本発明はいずれの構成にも適用可能である。上記の構成
及び動作はよく確立されたものであり、従来技術をなすものである。
ものである。このシステムの典型的な構成要素には、空間光変調器（ＳＬＭ）１
２，ホログラフ記憶媒体１８、及び電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器アレイ４０が
含まれる。ホログラム書き込み動作時には、ＳＬＭのアレイの画素の振幅変調の
形でＳＬＭ１２にデータが入力される。レーザ光線１０がＳＬＭ１２に照射され
、平行化レンズ１４を通過し、記憶媒体１８内で書き込み参照光線１６と干渉し
て、各ＳＬＭ画素について１つづつの多数の回折格子を形成する。従来のホログ
ラム読み出し動作では、図１に示されるように書き込み参照光線１６と同じ方向
に一般に進む読み出し参照光線２６が記憶媒体１８に照射され、記憶回折格子の
それぞれから反射放射光を生ずる。全ての記憶媒体回折格子からの放射光は集束
レンズ２０を通過して集束レンズの焦点面に出力パターン２２を形成する。ＣＣ
Ｄ検出器アレイ４０が出力パターン２２の強度を記録する。読み出し参照光線２
６は書き込み参照光線１６と、共伝播、すなわち、図１に示されるように書き込
み参照光線と同じ方向に伝播するか、もしくは、逆伝播、すなわち書き込み参照
光線１６と逆の方向に伝播することが可能である。逆伝播の場合、出力場は物体
電場の複素共役である。本発明はいずれの構成にも適用可能である。上記の構成
及び動作はよく確立されたものであり、従来技術をなすものである。
【００２４】 本発明は、ホログラフ保存媒体から発生する電場の検出される散乱雑音成分が
低減されるようにホログラフ記憶媒体１８に記憶された情報を読み出すための方
法及び装置を開示するものである。詳細には、本発明によりレーザスペックルの
性質を有する散乱雑音が低減する。本発明は散乱雑音電場がスペックルの性質を
有する場合について述べられるが、散乱場の統計とは関係なく一般的に応用可能
である。
低減されるようにホログラフ記憶媒体１８に記憶された情報を読み出すための方
法及び装置を開示するものである。詳細には、本発明によりレーザスペックルの
性質を有する散乱雑音が低減する。本発明は散乱雑音電場がスペックルの性質を
有する場合について述べられるが、散乱場の統計とは関係なく一般的に応用可能
である。
【００２５】 図２の好ましい実施形態では、ホログラフ記憶媒体１８を、少なくとも回折限
界角Δθd〜λ／ｗ１つ分だけ角度が離れている一連の読み出し参照光線３０に て照射する。ただし、λは光源において測定した読み出し参照光線３０のそれぞ
れの波長であり、ｗは光源において測定した読み出し参照光線３０のそれぞれの
幅である。図１を参照すると、書き込み参照光線１６と書き込み物体光線５０の
中心線１７とにより「書き込み」平面が定義される。この書き込み面に直交し、
書き込み参照光線１６を含む平面を以後、読み出し平面と呼ぶ。図２を参照する
と、連続した読み出し参照光線３０は読み出し平面内にある。図３を参照すると
、ｘ−ｙ平面は書き込み平面を表し、ｘ−ｚ平面は読み出し平面を表す。図１〜
図３を参照すると、ｘ軸３６と書き込み参照光線１６の中心線１７とは一致して
いる。読み出し平面内において、ｎ番目の読み出し参照光線２８は、図１の書き
込み参照光線１６の中央線１７であるｘ軸３６に対し角度θn３２をなす。連続 する読み出し参照光線３０間の分離角度が回折限界角Δθdであるとすると、ｎ 番目の読み出し参照光線２８は書き込み参照光線１６の中心線１７に対して所定
の角度θn＝（ｎ−１）Δθdをなす。図２に示されるように、複数の読み出し参
照光線２６，２７，２８は、ほぼ同じデータ信号パターンを有するが空間的にず
れている複数のホログラム出力パターン２２，２３，２４をそれぞれ生ずる。
界角Δθd〜λ／ｗ１つ分だけ角度が離れている一連の読み出し参照光線３０に て照射する。ただし、λは光源において測定した読み出し参照光線３０のそれぞ
れの波長であり、ｗは光源において測定した読み出し参照光線３０のそれぞれの
幅である。図１を参照すると、書き込み参照光線１６と書き込み物体光線５０の
中心線１７とにより「書き込み」平面が定義される。この書き込み面に直交し、
書き込み参照光線１６を含む平面を以後、読み出し平面と呼ぶ。図２を参照する
と、連続した読み出し参照光線３０は読み出し平面内にある。図３を参照すると
、ｘ−ｙ平面は書き込み平面を表し、ｘ−ｚ平面は読み出し平面を表す。図１〜
図３を参照すると、ｘ軸３６と書き込み参照光線１６の中心線１７とは一致して
いる。読み出し平面内において、ｎ番目の読み出し参照光線２８は、図１の書き
込み参照光線１６の中央線１７であるｘ軸３６に対し角度θn３２をなす。連続 する読み出し参照光線３０間の分離角度が回折限界角Δθdであるとすると、ｎ 番目の読み出し参照光線２８は書き込み参照光線１６の中心線１７に対して所定
の角度θn＝（ｎ−１）Δθdをなす。図２に示されるように、複数の読み出し参
照光線２６，２７，２８は、ほぼ同じデータ信号パターンを有するが空間的にず
れている複数のホログラム出力パターン２２，２３，２４をそれぞれ生ずる。
【００２６】 この好ましい実施形態においては、主として集束レンズ２０とＣＣＤ検出器ア
レイ４０とからなる光学収集系は、連続する読み出し参照光線３０間の角度の分
離が、ＣＣＤ検出器アレイ上において、行から行への画素ピッチと呼ばれる連続
する画素の行の間隔に等しいずれに対応するように構成される。読み出し動作の
間において、ＣＣＤ検出アレイ４０の画素が、イメージ光線３４の変位量に等し
い量だけ変位する場合、アレイによって検出されるデータ信号パターンは各読み
出し動作について同じであり、全体の検出データ信号は複数の後続の読み出し参
照光線３０のエネルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の参照読み出し
光線によって得られるものと同じである。しかし、複数の読み出し参照光線３０
のそれぞれについてほぼ同じであるデータ信号電場と異なり、複数の読み出し参
照光線によって発生する散乱雑音電場は異なっている。散乱雑音がスペックルの
性質を有する場合、少なくとも読み出し参照光線の回折限界角度１つ分だけ互い
に分離した複数の読み出し参照光線３０によって生じる散乱雑音電場パターンは
空間的に相関していない。これらの空間的に相関していない電場パターンを加え
合わせることにより得られる累加的散乱雑音は、複数の読み出し参照光線のエネ
ルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の読み出し参照光線から生ずる散
乱雑音よりも統計学的な分散は小さい。統計的分散の減少倍率は読み出し参照光
線の数にほぼ等しい。例として、全読み出しエネルギーが１６本の光線に等分さ
れる場合、累加的散乱雑音の分散は、全体の読み出しエネルギーが同じである単
一の読み出し参照光線から生ずる散乱雑音の分散よりも約１６倍小さく、出力信
号対雑音比は約１６倍増大する。すなわち、Ｎ回のホログラム読み出し動作では
、信号対雑音比は１回の従来のホログラム読み出し動作により得られる信号対雑
音比よりも約Ｎ倍大きい。
レイ４０とからなる光学収集系は、連続する読み出し参照光線３０間の角度の分
離が、ＣＣＤ検出器アレイ上において、行から行への画素ピッチと呼ばれる連続
する画素の行の間隔に等しいずれに対応するように構成される。読み出し動作の
間において、ＣＣＤ検出アレイ４０の画素が、イメージ光線３４の変位量に等し
い量だけ変位する場合、アレイによって検出されるデータ信号パターンは各読み
出し動作について同じであり、全体の検出データ信号は複数の後続の読み出し参
照光線３０のエネルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の参照読み出し
光線によって得られるものと同じである。しかし、複数の読み出し参照光線３０
のそれぞれについてほぼ同じであるデータ信号電場と異なり、複数の読み出し参
照光線によって発生する散乱雑音電場は異なっている。散乱雑音がスペックルの
性質を有する場合、少なくとも読み出し参照光線の回折限界角度１つ分だけ互い
に分離した複数の読み出し参照光線３０によって生じる散乱雑音電場パターンは
空間的に相関していない。これらの空間的に相関していない電場パターンを加え
合わせることにより得られる累加的散乱雑音は、複数の読み出し参照光線のエネ
ルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の読み出し参照光線から生ずる散
乱雑音よりも統計学的な分散は小さい。統計的分散の減少倍率は読み出し参照光
線の数にほぼ等しい。例として、全読み出しエネルギーが１６本の光線に等分さ
れる場合、累加的散乱雑音の分散は、全体の読み出しエネルギーが同じである単
一の読み出し参照光線から生ずる散乱雑音の分散よりも約１６倍小さく、出力信
号対雑音比は約１６倍増大する。すなわち、Ｎ回のホログラム読み出し動作では
、信号対雑音比は１回の従来のホログラム読み出し動作により得られる信号対雑
音比よりも約Ｎ倍大きい。
【００２７】 散乱雑音が空間的によりゆっくりと変化する場合、連続する読み出し参照光線
間の角度の分離をこれに応じて大きくし、検出器アレイ上での出力パターンの並
進量が散乱雑音の空間的相関距離を上回るようにしなければならない。
間の角度の分離をこれに応じて大きくし、検出器アレイ上での出力パターンの並
進量が散乱雑音の空間的相関距離を上回るようにしなければならない。
【００２８】 Ｘ軸３６に対する角度θnが増大するのにしたがって、Ｘ軸に沿って伝播する 第１の読み出し参照光線から生ずる出力データ信号パターンと比較して、出力デ
ータ信号パターンに少量の歪みが生じる。すなわち、回折限界角度だけ互いに分
離される読み出し参照光線の最大数は許容可能な歪みの量に依存する。この読み
出し参照光線の最大数は、与えられたホログラフ記憶システムに依存する。この
数の典型的な値は１６〜６４の範囲である。
ータ信号パターンに少量の歪みが生じる。すなわち、回折限界角度だけ互いに分
離される読み出し参照光線の最大数は許容可能な歪みの量に依存する。この読み
出し参照光線の最大数は、与えられたホログラフ記憶システムに依存する。この
数の典型的な値は１６〜６４の範囲である。
【００２９】 読み出し参照光線３０はホログラム書き込み動作において書き込み参照光線を
生成するために使用されるものと同じレーザによって発生させることも可能であ
る。このレーザは短いパルスの波連を発生する固体レーザを使用することが可能
である。読み出し参照光線２６の方向制御は電気機械的光線偏光器または音響光
学的光線偏光器によって行うことが可能である。
生成するために使用されるものと同じレーザによって発生させることも可能であ
る。このレーザは短いパルスの波連を発生する固体レーザを使用することが可能
である。読み出し参照光線２６の方向制御は電気機械的光線偏光器または音響光
学的光線偏光器によって行うことが可能である。
【００３０】 ＣＣＤ検出器アレイ４０の内容は、検出器アレイを物理的に並進させることに
より機械的に、または、各行の画素からの電荷を次の行の対応する画素に転送す
ることにより電気的に、シフトさせることが可能である。次の行は好ましくは隣
接する行である。互いに回折限界角度だけ分離したＮ本の読み出し参照光線が使
用される場合、ＣＣＤ検出器アレイ４０はホログラム読み出しサイクルの開始点
においてＮ本の空の行を有さなければならない。ＣＣＤ検出器アレイ４０の内容
のシフトの方向は、出力光線３４のシフトを決定する、後続の読み出し参照光線
の方向に依存する。図２に示されるように複数の読み出し参照光線２６，２７，
２８により複数のホログラム出力パターン２２，２３，２４がそれぞれ生じる。
より機械的に、または、各行の画素からの電荷を次の行の対応する画素に転送す
ることにより電気的に、シフトさせることが可能である。次の行は好ましくは隣
接する行である。互いに回折限界角度だけ分離したＮ本の読み出し参照光線が使
用される場合、ＣＣＤ検出器アレイ４０はホログラム読み出しサイクルの開始点
においてＮ本の空の行を有さなければならない。ＣＣＤ検出器アレイ４０の内容
のシフトの方向は、出力光線３４のシフトを決定する、後続の読み出し参照光線
の方向に依存する。図２に示されるように複数の読み出し参照光線２６，２７，
２８により複数のホログラム出力パターン２２，２３，２４がそれぞれ生じる。
【００３１】 本発明の実施するうえで必要とされる主たる要素は、（１）複数の読み出し参
照光線を発生するレーザ光源、（２）この複数の読み出し参照光線を所望の方向
に偏向する光線偏向要素、及び、（３）読み出し動作の間において行の内容をシ
フトさせるための手段を有する検出器アレイである。
照光線を発生するレーザ光源、（２）この複数の読み出し参照光線を所望の方向
に偏向する光線偏向要素、及び、（３）読み出し動作の間において行の内容をシ
フトさせるための手段を有する検出器アレイである。
【００３２】 これらの要素の特徴は、ホログラム読み出し動作の時間的長さによって示され
る。ホログラム記憶媒体が高速で動く（並進運動または回転運動を行う際に）シ
ステムでは、一般に短い読み出し時間が用いられるのに対し、記憶媒体が静止し
ているか低速で動くシステムでは、長い読み出し時間が用いられる。長時間読み
出し型のシステムでは、数ミリ秒〜数秒のオーダーの比較的長いパルス時間を有
する低ピーク出力レーザが一般に用いられ、短時間読み出し型では、数ナノ秒〜
数マイクロ秒のオーダーのより短い高ピーク出力レーザパルスが一般に用いられ
る。
る。ホログラム記憶媒体が高速で動く（並進運動または回転運動を行う際に）シ
ステムでは、一般に短い読み出し時間が用いられるのに対し、記憶媒体が静止し
ているか低速で動くシステムでは、長い読み出し時間が用いられる。長時間読み
出し型のシステムでは、数ミリ秒〜数秒のオーダーの比較的長いパルス時間を有
する低ピーク出力レーザが一般に用いられ、短時間読み出し型では、数ナノ秒〜
数マイクロ秒のオーダーのより短い高ピーク出力レーザパルスが一般に用いられ
る。
【００３３】 長い読み出し時間の場合、電流を制御することによってパルスがオン／オフさ
れる半導体レーザを使用することが可能である。高速で動くホログラム記憶媒体
では、レーザ光源は一般的に、必要なパルス波連の波形を発生する高速電気音響
変調器などの特別な手段を備えた固体レーザである。
れる半導体レーザを使用することが可能である。高速で動くホログラム記憶媒体
では、レーザ光源は一般的に、必要なパルス波連の波形を発生する高速電気音響
変調器などの特別な手段を備えた固体レーザである。
【００３４】 所望の方向に読み出し参照光線を偏向するための光線偏向器すなわち光線偏向
要素の特徴もシステムの構成にやはり依存する。すなわち、低速システムの必要
条件は電気機械的光線偏光器で満たすことが可能であるのに対し、高速システム
では、１００ナノ秒程度の短い時間でレーザ光線の方向を回折限界角度だけ変化
させることが可能な音響光学光線偏光器などの技術を必要とする。
要素の特徴もシステムの構成にやはり依存する。すなわち、低速システムの必要
条件は電気機械的光線偏光器で満たすことが可能であるのに対し、高速システム
では、１００ナノ秒程度の短い時間でレーザ光線の方向を回折限界角度だけ変化
させることが可能な音響光学光線偏光器などの技術を必要とする。
【００３５】 検出器アレイ技術も同様にシステムの構成に依存する。長い読み出し時間では
、従来のＣＣＤを、読み出し動作の間においてＣＣＤを物理的に並進させるため
の電気機械的位置決め要素と組み合わせて使用することが可能である。短時間読
み出し型のシステムでは、好ましい実施形態において、部品を動かすことなく、
読み出しパルスの間において電荷を電子的にシフトするＣＣＤ型のカメラを使用
する。各ＣＣＤ画素において、複数の読み出しパルスによる電荷はＣＣＤによっ
て電子的に積分される。１００ナノ秒程度の短いシフト時間を有するこうしたＣ
ＣＤは当該技術分野の現在の水準の範囲である。
、従来のＣＣＤを、読み出し動作の間においてＣＣＤを物理的に並進させるため
の電気機械的位置決め要素と組み合わせて使用することが可能である。短時間読
み出し型のシステムでは、好ましい実施形態において、部品を動かすことなく、
読み出しパルスの間において電荷を電子的にシフトするＣＣＤ型のカメラを使用
する。各ＣＣＤ画素において、複数の読み出しパルスによる電荷はＣＣＤによっ
て電子的に積分される。１００ナノ秒程度の短いシフト時間を有するこうしたＣ
ＣＤは当該技術分野の現在の水準の範囲である。
【００３６】 本発明の高速実施形態では、各読み出し動作は１００ナノ秒の時間的長さを有
する。このシステムでは、それぞれが一般に１０ナノ秒の長さであり、パルス間
隔が１００ナノ秒である短いパルスの波連を発生する固体レーザを使用すること
が可能である。光線の偏向は、１００ナノ秒よりも短い開口推移時間を有する音
響光学光線偏光器によって行うことが可能である。ホログラムの検出は上述のよ
うなＣＣＤ型カメラを用いて行うことが可能であり、各行は１００ナノ秒毎に隣
りの行にシフトされる。３．２マイクロ秒の全読み出しバースト時間において３
２個の読み出しパルスのバーストを用いるこうしたシステムでは信号対雑音比を
約３２倍に向上させることが可能である。
する。このシステムでは、それぞれが一般に１０ナノ秒の長さであり、パルス間
隔が１００ナノ秒である短いパルスの波連を発生する固体レーザを使用すること
が可能である。光線の偏向は、１００ナノ秒よりも短い開口推移時間を有する音
響光学光線偏光器によって行うことが可能である。ホログラムの検出は上述のよ
うなＣＣＤ型カメラを用いて行うことが可能であり、各行は１００ナノ秒毎に隣
りの行にシフトされる。３．２マイクロ秒の全読み出しバースト時間において３
２個の読み出しパルスのバーストを用いるこうしたシステムでは信号対雑音比を
約３２倍に向上させることが可能である。
【００３７】 ここに述べられ図に示された例示的ホログラフ記憶システムはあくまで本発明
の好適な実施形態を示すものに過ぎない点は理解されるべきである。実際、発明
の精神及び範囲を逸脱することなくこうした実施形態に各種の改変及び付加を行
うことが可能である。例として、読み出し参照光線は図に示されるように互いに
対して均等に分離されている必要はない。当業者であれば各種の他の物理的また
は光学的構成は均等物であり、したがって同様に好適である点は認識されるであ
ろう。すなわち、これら及び他の改変及び付加は当業者にとって自明であり、本
発明を様々な異なる応用における使用に適合させるうえで実施することが可能で
ある。
の好適な実施形態を示すものに過ぎない点は理解されるべきである。実際、発明
の精神及び範囲を逸脱することなくこうした実施形態に各種の改変及び付加を行
うことが可能である。例として、読み出し参照光線は図に示されるように互いに
対して均等に分離されている必要はない。当業者であれば各種の他の物理的また
は光学的構成は均等物であり、したがって同様に好適である点は認識されるであ
ろう。すなわち、これら及び他の改変及び付加は当業者にとって自明であり、本
発明を様々な異なる応用における使用に適合させるうえで実施することが可能で
ある。
【図１】ホログラフ記憶システムを示す概略図。
【図２】本発明のスペックル雑音平均化の概念を示す図。図中、３本の読み
出し参照光線が異なる角度にてホログラフ媒体に入射し、同じデータ信号を有す
るとともに相関していない雑音を有する３個の空間的にずれた出力イメージパタ
ーンを生ずる様子が示されている。検出器アレイを読み出しパルス間で行から行
への画素ピッチに等しい量だけ上方（連続的な読み出し参照光線の方向によって
は下方）に並進させることにより、連続する読み出しのそれぞれにおいて、前の
出力イメージパターンと一致した出力イメージパターンを生成することが可能で
ある。したがってデータ信号パターンは加え合わされるが、スペックル雑音は相
関していない雑音パターンが加え合わされるために低減される。
出し参照光線が異なる角度にてホログラフ媒体に入射し、同じデータ信号を有す
るとともに相関していない雑音を有する３個の空間的にずれた出力イメージパタ
ーンを生ずる様子が示されている。検出器アレイを読み出しパルス間で行から行
への画素ピッチに等しい量だけ上方（連続的な読み出し参照光線の方向によって
は下方）に並進させることにより、連続する読み出しのそれぞれにおいて、前の
出力イメージパターンと一致した出力イメージパターンを生成することが可能で
ある。したがってデータ信号パターンは加え合わされるが、スペックル雑音は相
関していない雑音パターンが加え合わされるために低減される。
【図３】複数の読み出し参照光線の内の１本の形態を示す図。図中、ＣＣＤ
及びＮ番目の読み出しのための読み出し参照光線及び出力イメージ光線が示され
ている。Ｘ軸は書き込み参照光線の中心線と一致している。複数の参照光線は全
て（ｘ，ｚ）平面内にあり、Ｘ軸に対して異なる角度θnをとっている。隣り合 う参照光線間の角度の分離は読み出し参照光線で共通の回折限界角Δθ〜λ／ｗ
である。式中、λはレーザの波長であり、ｗはレーザ光源の開口にて測定したレ
ーザ光線径である。
及びＮ番目の読み出しのための読み出し参照光線及び出力イメージ光線が示され
ている。Ｘ軸は書き込み参照光線の中心線と一致している。複数の参照光線は全
て（ｘ，ｚ）平面内にあり、Ｘ軸に対して異なる角度θnをとっている。隣り合 う参照光線間の角度の分離は読み出し参照光線で共通の回折限界角Δθ〜λ／ｗ
である。式中、λはレーザの波長であり、ｗはレーザ光源の開口にて測定したレ
ーザ光線径である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年５月１８日（１９９９．５．１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項６】 ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際に、リアル
タイムで検出信号対雑音比を大きくするための方法であって、ホログラムは書き
込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれる方法において
、 （ａ）前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する第１の読み出し参照光
線にてホログラフ記憶媒体を照射する工程と、 （ｂ）ホログラフ記憶媒体から、第１のデータ信号パターンと第１の雑音パタ
ーンとを含む第１のホログラム出力パターンを生成する工程と、 （ｃ）Ｍ本の画素の行を有する検出器アレイ上に前記第１のホログラム出力パ
ターンを記録する工程であって、該Ｍ本の画素の行の連続する行は、行から行へ
の画素ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出力パターンは第
１の信号対雑音比を有する工程と、 （ｄ）前記Ｍ本の画素の行の起点となる行のそれぞれの画素の電荷を、該Ｍ本
の画素の行の次の行の対応する画素に転送する工程であって、起点となる画素と
次の行との間の距離は前記行から行への画素ピッチの整数倍である工程と、 （ｅ）後続の読み出し参照光線にて前記ホログラフ記憶媒体を照射する工程で
あって、該後続の読み出し参照光線は、前記第１の読み出し参照光線に対して所
定の分離角度をなすとともに前記書き込み参照光線と書き込み平面に対する法線
とによって定義される平面上にあり、該書き込み平面は前記書き込み参照光線の
中心線と前記物体光線の中心線とによって定義される工程と、 （ｆ）前記ホログラフ記憶媒体から後続のホログラム出力パターンを生成する
工程であって、該後続のホログラム出力パターンは後続のデータ信号パターンと
後続の雑音パターンとを含み、該後続のデータ信号パターンは、前記行から行へ
の画素ピッチの前記整数倍に等しい、前記分離角度に関連した並進距離だけシフ
トされる前記第１のデータ信号パターンにほぼ対応し、該後続の雑音パターンは
前記第１の雑音パターンに相関しない工程と、 （ｇ）前記後続のホログラム出力パターンに関連する電荷が、該検出器アレイ
内の画素に予め存在する電荷に加え合わされるように前記検出器アレイ上に前記
後続のホログラム出力パターンを記録する工程であって、該記録された後続のホ
ログラム出力パターンは前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きい信号対雑音
比を有する工程とを更に含む方法。
タイムで検出信号対雑音比を大きくするための方法であって、ホログラムは書き
込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれる方法において
、 （ａ）前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する第１の読み出し参照光
線にてホログラフ記憶媒体を照射する工程と、 （ｂ）ホログラフ記憶媒体から、第１のデータ信号パターンと第１の雑音パタ
ーンとを含む第１のホログラム出力パターンを生成する工程と、 （ｃ）Ｍ本の画素の行を有する検出器アレイ上に前記第１のホログラム出力パ
ターンを記録する工程であって、該Ｍ本の画素の行の連続する行は、行から行へ
の画素ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出力パターンは第
１の信号対雑音比を有する工程と、 （ｄ）前記Ｍ本の画素の行の起点となる行のそれぞれの画素の電荷を、該Ｍ本
の画素の行の次の行の対応する画素に転送する工程であって、起点となる画素と
次の行との間の距離は前記行から行への画素ピッチの整数倍である工程と、 （ｅ）後続の読み出し参照光線にて前記ホログラフ記憶媒体を照射する工程で
あって、該後続の読み出し参照光線は、前記第１の読み出し参照光線に対して所
定の分離角度をなすとともに前記書き込み参照光線と書き込み平面に対する法線
とによって定義される平面上にあり、該書き込み平面は前記書き込み参照光線の
中心線と前記物体光線の中心線とによって定義される工程と、 （ｆ）前記ホログラフ記憶媒体から後続のホログラム出力パターンを生成する
工程であって、該後続のホログラム出力パターンは後続のデータ信号パターンと
後続の雑音パターンとを含み、該後続のデータ信号パターンは、前記行から行へ
の画素ピッチの前記整数倍に等しい、前記分離角度に関連した並進距離だけシフ
トされる前記第１のデータ信号パターンにほぼ対応し、該後続の雑音パターンは
前記第１の雑音パターンに相関しない工程と、 （ｇ）前記後続のホログラム出力パターンに関連する電荷が、該検出器アレイ
内の画素に予め存在する電荷に加え合わされるように前記検出器アレイ上に前記
後続のホログラム出力パターンを記録する工程であって、該記録された後続のホ
ログラム出力パターンは前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きい信号対雑音
比を有する工程とを更に含む方法。
【請求項７】 前記（ｄ）乃至（ｇ）工程はＮ−２回にわたって順番に繰返
され、ただしＮは２よりも大きくかつ検出器アレイの行数よりも大幅に小さい整
数であり、各回において分離角度は異なる値であり、前記第１の信号対雑音比よ
りも約Ｎ倍大きい最終的な信号対雑音比を有する最終的な記録ホログラム出力パ
ターンが生成される請求項６に記載の方法。
され、ただしＮは２よりも大きくかつ検出器アレイの行数よりも大幅に小さい整
数であり、各回において分離角度は異なる値であり、前記第１の信号対雑音比よ
りも約Ｎ倍大きい最終的な信号対雑音比を有する最終的な記録ホログラム出力パ
ターンが生成される請求項６に記載の方法。
【請求項８】 前記第１及び後続の読み出し参照光線は前記書き込み参照光
線とは逆方向に伝播する請求項６に記載の方法。
線とは逆方向に伝播する請求項６に記載の方法。
【請求項９】前記第１及び後続の読み出し参照光線は前記書き込み参照光線
とは逆方向に伝播する請求項６に記載の方法。
とは逆方向に伝播する請求項６に記載の方法。
【請求項１０】前記分離角度は前記第１の読み出し参照光線の回折限界角度
に等しく、該回折限界角度は読み出し参照光線の波長と読み出し参照光線の幅の 関数である請求項６ に記載の方法。
に等しく、該回折限界角度は読み出し参照光線の波長と読み出し参照光線の幅の 関数である請求項６ に記載の方法。
【請求項１１】前記行から行への画素ピッチは前記分離角度に比例する請求 項６ に記載の方法。
【請求項１２】前記後続の読み出し参照光線は前記第１の読み出し参照光線
を電気機械的光線偏向要素によって所望の方向に偏向することによって生成され
る請求項６に記載の方法。
を電気機械的光線偏向要素によって所望の方向に偏向することによって生成され
る請求項６に記載の方法。
【請求項１３】前記後続の読み出し参照光線は前記第１の読み出し参照光線
を音響光学的光線偏向要素によって所望の方向に偏向することによって生成され
る請求項６に記載の方法。
を音響光学的光線偏向要素によって所望の方向に偏向することによって生成され
る請求項６に記載の方法。
【請求項１４】前記検出器アレイは電荷結合素子である請求項６に記載の方
法。
法。
【請求項１５】前記Ｍ本の画素の行の起点となる各行の画素の電荷を、該Ｍ
本の画素の行の次の行の対応する画素に転送する前記工程は、電気機械的位置決
め要素によって前記並進距離だけ検出器のアレイを物理的にシフトさせる工程を
含む請求項６に記載の方法。
本の画素の行の次の行の対応する画素に転送する前記工程は、電気機械的位置決
め要素によって前記並進距離だけ検出器のアレイを物理的にシフトさせる工程を
含む請求項６に記載の方法。
【請求項１６】前記Ｍ本の画素の行の起点となる各行の画素の電荷を、該Ｍ
本の画素の行の次の対応する画素に転送する前記工程は、電子的に行われる請求 項６ に記載の方法。
本の画素の行の次の対応する画素に転送する前記工程は、電子的に行われる請求 項６ に記載の方法。
【請求項１７】ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際にホログラ
ムの出力パターンにおける散乱雑音を緩和するためのシステムであって、ホログ
ラムは書き込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれるシ
ステムにおいて、 （ａ）第１の読み出し参照光線を発生するための放射源であって、該第１の読
み出し参照光線は、前記ホログラフ記憶媒体に照射されることにより、第１のデ
ータ信号パターンと第１の雑音パターンとを含む第１のホログラム出力パターン
を生成するとともに前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する放射源と、 （ｂ）前記第１のホログラム出力パターンを記録するための検出器アレイであ って、該検出器アレイはＭ本の画素の列を有し、該Ｍ本の画素の列の連続する行 は、行から行への画像ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出 力パターンは第１の信号対雑音比を有し、前記検出器アレイによりリアルタイム にて連続的ホログラム出力パターンの累加的記録が可能であり、該累加的記録に より、前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きな最終的な信号対雑音比を有す る最終的なホログラム出力パターンが生じる検出器アレイと、 （ｃ）Ｍ本の画素の列の起点となる列のそれぞれの画素の電荷を該Ｍ本の画素 の列の次の行に転送するためのシフト要素であって、起点となる行と次の行との 間の距離は行から行への画素ピッチの整数倍であるシフト要素と、 （ｄ）前記第１の読み出し参照光線を所望の方向に偏向して後続の読み出し参
照光線を発生するための光線偏向要素であって、該後続の読み出し参照光線は前
記第１の読み出し参照光線に対して所定の分離角度をなすとともに書き込み参照
光線と書き込み平面に対する法線とによって定義される平面内にあり、該書き込
み平面は前記書き込み参照光線の中心線と前記物体光線の中心線とによって定義
され、前記後続の読み出し参照光線はホログラフ記憶媒体に照射されて、後続の
データ信号パターンと後続の雑音パターンとを含む後続のホログラム出力パター
ンを出力し、該後続のデータ信号パターンは行から行への画素ピッチの整数倍に
等しい、前記分離角度に関連した距離だけ並進させられる第１のデータ信号パタ
ーンにほぼ対応し、前記後続の雑音パターンは前記第１の雑音パターンに相関し
ない光線偏向要素とを備えるシステム。
ムの出力パターンにおける散乱雑音を緩和するためのシステムであって、ホログ
ラムは書き込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれるシ
ステムにおいて、 （ａ）第１の読み出し参照光線を発生するための放射源であって、該第１の読
み出し参照光線は、前記ホログラフ記憶媒体に照射されることにより、第１のデ
ータ信号パターンと第１の雑音パターンとを含む第１のホログラム出力パターン
を生成するとともに前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する放射源と、 （ｂ）前記第１のホログラム出力パターンを記録するための検出器アレイであ って、該検出器アレイはＭ本の画素の列を有し、該Ｍ本の画素の列の連続する行 は、行から行への画像ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出 力パターンは第１の信号対雑音比を有し、前記検出器アレイによりリアルタイム にて連続的ホログラム出力パターンの累加的記録が可能であり、該累加的記録に より、前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きな最終的な信号対雑音比を有す る最終的なホログラム出力パターンが生じる検出器アレイと、 （ｃ）Ｍ本の画素の列の起点となる列のそれぞれの画素の電荷を該Ｍ本の画素 の列の次の行に転送するためのシフト要素であって、起点となる行と次の行との 間の距離は行から行への画素ピッチの整数倍であるシフト要素と、 （ｄ）前記第１の読み出し参照光線を所望の方向に偏向して後続の読み出し参
照光線を発生するための光線偏向要素であって、該後続の読み出し参照光線は前
記第１の読み出し参照光線に対して所定の分離角度をなすとともに書き込み参照
光線と書き込み平面に対する法線とによって定義される平面内にあり、該書き込
み平面は前記書き込み参照光線の中心線と前記物体光線の中心線とによって定義
され、前記後続の読み出し参照光線はホログラフ記憶媒体に照射されて、後続の
データ信号パターンと後続の雑音パターンとを含む後続のホログラム出力パター
ンを出力し、該後続のデータ信号パターンは行から行への画素ピッチの整数倍に
等しい、前記分離角度に関連した距離だけ並進させられる第１のデータ信号パタ
ーンにほぼ対応し、前記後続の雑音パターンは前記第１の雑音パターンに相関し
ない光線偏向要素とを備えるシステム。
【請求項１８】ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際に、検出信
号対雑音比を大きくするためのシステムであって、ホログラムは書き込み参照光
線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれるシステムにおいて、 （ａ）第１の読み出し参照光線を発生するための放射源であって、該第１の読
み出し参照光線はホログラフ記憶媒体に照射されて第１のホログラム出力パター
ンを生成するとともに前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する放射線源
と、 （ｂ）前記第１のホログラム出力パターンを記録するための検出器アレイであ
って、該検出器アレイはＭ本の画素の列を有し、該Ｍ本の画素の列の連続する行
は、行から行への画像ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出
力パターンは第１の信号対雑音比を有し、前記検出器アレイによりリアルタイム
にて連続的ホログラム出力パターンの累加的記録が可能であり、該累加的記録に
より、前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きな最終的な信号対雑音比を有す
る最終的なホログラム出力パターンが生じる検出器アレイと、 （ｃ）Ｍ本の画素の列の起点となる列のそれぞれの画素の電荷を該Ｍ本の画素
の列の次の行に転送するためのシフト要素であって、起点となる行と次の行との
間の距離は行から行への画素ピッチの整数倍であるシフト要素と、 （ｄ）後続の読み出し参照光線を生成するために第１の参照光線を所望の方向
に偏向するための光線偏向要素であって、該後続の参照光線は第１の読み出し参
照光線に対して所定の分離角度をなすとともに前記書き込み参照光線と書き込み
平面に対する法線とにより定義される平面内にあり、該書き込み平面は書き込み
参照光線の中心線と物体光線の中心線とによって定義され、後続の参照光線がホ
ログラフ記憶媒体に照射されることにより後続のホログラム出力パターンが出力
され、該後続のホログラム出力パターンは、行から行への画素ピッチの整数倍に
等しい、前記分離角度に関連した距離だけ並進させられる前記第１のホログラム
出力パターンにほぼ対応する光線偏向要素とを備えるシステム。
号対雑音比を大きくするためのシステムであって、ホログラムは書き込み参照光
線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれるシステムにおいて、 （ａ）第１の読み出し参照光線を発生するための放射源であって、該第１の読
み出し参照光線はホログラフ記憶媒体に照射されて第１のホログラム出力パター
ンを生成するとともに前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する放射線源
と、 （ｂ）前記第１のホログラム出力パターンを記録するための検出器アレイであ
って、該検出器アレイはＭ本の画素の列を有し、該Ｍ本の画素の列の連続する行
は、行から行への画像ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出
力パターンは第１の信号対雑音比を有し、前記検出器アレイによりリアルタイム
にて連続的ホログラム出力パターンの累加的記録が可能であり、該累加的記録に
より、前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きな最終的な信号対雑音比を有す
る最終的なホログラム出力パターンが生じる検出器アレイと、 （ｃ）Ｍ本の画素の列の起点となる列のそれぞれの画素の電荷を該Ｍ本の画素
の列の次の行に転送するためのシフト要素であって、起点となる行と次の行との
間の距離は行から行への画素ピッチの整数倍であるシフト要素と、 （ｄ）後続の読み出し参照光線を生成するために第１の参照光線を所望の方向
に偏向するための光線偏向要素であって、該後続の参照光線は第１の読み出し参
照光線に対して所定の分離角度をなすとともに前記書き込み参照光線と書き込み
平面に対する法線とにより定義される平面内にあり、該書き込み平面は書き込み
参照光線の中心線と物体光線の中心線とによって定義され、後続の参照光線がホ
ログラフ記憶媒体に照射されることにより後続のホログラム出力パターンが出力
され、該後続のホログラム出力パターンは、行から行への画素ピッチの整数倍に
等しい、前記分離角度に関連した距離だけ並進させられる前記第１のホログラム
出力パターンにほぼ対応する光線偏向要素とを備えるシステム。
【請求項１９】前記放射源はレーザ光源を含む請求項１８に記載のシステム
。
。
【請求項２０】前記検出器アレイは電荷結合素子を含む請求項１８に記載の
システム。
システム。
【請求項２１】前記シフト要素は、検出器アレイを行から行への画素ピッチ
の整数倍に等しい距離だけ物理的に並進させるための電気機械的位置決め要素を
含む請求項１８に記載のシステム。
の整数倍に等しい距離だけ物理的に並進させるための電気機械的位置決め要素を
含む請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】前記シフト要素は電荷の転送を電子的に行うための電気回路
を含む請求項１８に記載のシステム。
を含む請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】前記光線偏向要素は電気機械的光線偏向要素を含む請求項１ ８ に記載のシステム。
【請求項２４】前記光線偏向要素は音響光学的光線偏向要素を含む請求項１ ８ に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 この開示される方法はＮ−２回にわたって順番に繰返すことが可能である。た
だしＮは２よりも大きくかつ検出器アレイの行数よりも大幅に小さい整数であり
、各回において分離角度は異なる値であり、１回のホログラム読み出し動作で得
られる第１の信号対雑音比よりも約Ｎ倍大きい最終的な出力信号対雑音比を有す
る最終的な記録ホログラム出力パターンが生成される。
だしＮは２よりも大きくかつ検出器アレイの行数よりも大幅に小さい整数であり
、各回において分離角度は異なる値であり、１回のホログラム読み出し動作で得
られる第１の信号対雑音比よりも約Ｎ倍大きい最終的な出力信号対雑音比を有す
る最終的な記録ホログラム出力パターンが生成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 本発明は図１に示される一般的に使用されるホログラフ記憶システムに関する
ものである。このシステムの典型的な構成要素には、空間光変調器（ＳＬＭ）１
２，ホログラフ記憶媒体１８、及び電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器アレイ４０が
含まれる。ホログラム書き込み動作時には、ＳＬＭのアレイの画素の振幅変調の
形でＳＬＭ１２にデータが入力される。レーザ光線１０がＳＬＭ１２に照射され
、平行化レンズ１４を通過し、記憶媒体１８内で書き込み参照光線１６と干渉し
て、各ＳＬＭ画素について１つづつの多数の回折格子を形成する。従来のホログ
ラム読み出し動作では、図１に示されるように書き込み参照光線１６と同じ方向
に一般に進む読み出し参照光線２６が記憶媒体１８に照射され、記憶回折格子の
それぞれから反射放射光を生ずる。全ての記憶媒体回折格子からの放射光は集束
レンズ２０を通過して集束レンズの焦点面に出力パターン２２を形成する。ＣＣ
Ｄ検出器アレイ４０が出力パターン２２の強度を記録する。読み出し参照光線２
６は書き込み参照光線１６と、共伝播、すなわち、図１に示されるように書き込
み参照光線と同じ方向に伝播するか、もしくは、逆伝播２６’、すなわち書き込
み参照光線１６と逆の方向に伝播することが可能である。逆伝播の場合、出力場
は物体電場の複素共役である。本発明はいずれの構成にも適用可能である。上記
の構成及び動作はよく確立されたものであり、従来技術をなすものである。
ものである。このシステムの典型的な構成要素には、空間光変調器（ＳＬＭ）１
２，ホログラフ記憶媒体１８、及び電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器アレイ４０が
含まれる。ホログラム書き込み動作時には、ＳＬＭのアレイの画素の振幅変調の
形でＳＬＭ１２にデータが入力される。レーザ光線１０がＳＬＭ１２に照射され
、平行化レンズ１４を通過し、記憶媒体１８内で書き込み参照光線１６と干渉し
て、各ＳＬＭ画素について１つづつの多数の回折格子を形成する。従来のホログ
ラム読み出し動作では、図１に示されるように書き込み参照光線１６と同じ方向
に一般に進む読み出し参照光線２６が記憶媒体１８に照射され、記憶回折格子の
それぞれから反射放射光を生ずる。全ての記憶媒体回折格子からの放射光は集束
レンズ２０を通過して集束レンズの焦点面に出力パターン２２を形成する。ＣＣ
Ｄ検出器アレイ４０が出力パターン２２の強度を記録する。読み出し参照光線２
６は書き込み参照光線１６と、共伝播、すなわち、図１に示されるように書き込
み参照光線と同じ方向に伝播するか、もしくは、逆伝播２６’、すなわち書き込
み参照光線１６と逆の方向に伝播することが可能である。逆伝播の場合、出力場
は物体電場の複素共役である。本発明はいずれの構成にも適用可能である。上記
の構成及び動作はよく確立されたものであり、従来技術をなすものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】 この好ましい実施形態においては、主として集束レンズ２０とＣＣＤ検出器ア
レイ４０とからなる光学収集系は、連続する読み出し参照光線３０間の角度の分
離が、ＣＣＤ検出器アレイ上において、行から行への画素ピッチと呼ばれる連続
する画素の行の間隔に等しいずれに対応するように構成される。読み出し動作の
間において、ＣＣＤ検出アレイ４０の画素が、イメージ光線３４の変位量に等し
い量だけ変位する場合、アレイによって検出されるデータ信号パターンは各読み
出し動作について同じであり、全体の検出データ信号は複数の後続の読み出し参
照光線３０のエネルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の参照読み出し
光線によって得られるものと同じである。しかし、複数の読み出し参照光線３０
のそれぞれについてほぼ同じであるデータ信号電場と異なり、複数の読み出し参
照光線によって発生する散乱雑音電場は異なっている。散乱雑音がスペックルの
性質を有する場合、少なくとも読み出し参照光線の回折限界角度１つ分だけ互い
に分離した複数の読み出し参照光線３０によって生じる散乱雑音電場パターンは
空間的に相関していない。これらの空間的に相関していない電場パターンを加え
合わせることにより得られる累加的散乱雑音は、複数の読み出し参照光線のエネ
ルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の読み出し参照光線から生ずる散
乱雑音よりも統計学的な分散は小さい。統計的分散の減少倍率は読み出し参照光
線の数にほぼ等しい。例として、全読み出しエネルギーが１６本の光線に等分さ
れる場合、累加的散乱雑音の分散は、全体の読み出しエネルギーが同じである単
一の読み出し参照光線から生ずる散乱雑音の分散よりも約１６倍小さく、出力信
号対雑音比は約１６倍増大する。すなわち、Ｎ回のホログラム読み出し動作では
、最終出力信号対雑音比は１回の従来のホログラム読み出し動作により得られる
信号対雑音比よりも約Ｎ倍大きい。
レイ４０とからなる光学収集系は、連続する読み出し参照光線３０間の角度の分
離が、ＣＣＤ検出器アレイ上において、行から行への画素ピッチと呼ばれる連続
する画素の行の間隔に等しいずれに対応するように構成される。読み出し動作の
間において、ＣＣＤ検出アレイ４０の画素が、イメージ光線３４の変位量に等し
い量だけ変位する場合、アレイによって検出されるデータ信号パターンは各読み
出し動作について同じであり、全体の検出データ信号は複数の後続の読み出し参
照光線３０のエネルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の参照読み出し
光線によって得られるものと同じである。しかし、複数の読み出し参照光線３０
のそれぞれについてほぼ同じであるデータ信号電場と異なり、複数の読み出し参
照光線によって発生する散乱雑音電場は異なっている。散乱雑音がスペックルの
性質を有する場合、少なくとも読み出し参照光線の回折限界角度１つ分だけ互い
に分離した複数の読み出し参照光線３０によって生じる散乱雑音電場パターンは
空間的に相関していない。これらの空間的に相関していない電場パターンを加え
合わせることにより得られる累加的散乱雑音は、複数の読み出し参照光線のエネ
ルギーの総和に等しいエネルギーを有する単一の読み出し参照光線から生ずる散
乱雑音よりも統計学的な分散は小さい。統計的分散の減少倍率は読み出し参照光
線の数にほぼ等しい。例として、全読み出しエネルギーが１６本の光線に等分さ
れる場合、累加的散乱雑音の分散は、全体の読み出しエネルギーが同じである単
一の読み出し参照光線から生ずる散乱雑音の分散よりも約１６倍小さく、出力信
号対雑音比は約１６倍増大する。すなわち、Ｎ回のホログラム読み出し動作では
、最終出力信号対雑音比は１回の従来のホログラム読み出し動作により得られる
信号対雑音比よりも約Ｎ倍大きい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】 読み出し参照光線３０はホログラム書き込み動作において書き込み参照光線を
生成するために使用されるものと同じレーザによって発生させることも可能であ
る。このレーザは短いパルスの波連を発生する固体レーザを使用することが可能
である。読み出し参照光線２６の方向制御は電気機械的光線偏光器２９または音
響光学的光線偏光器によって行うことが可能である。
生成するために使用されるものと同じレーザによって発生させることも可能であ
る。このレーザは短いパルスの波連を発生する固体レーザを使用することが可能
である。読み出し参照光線２６の方向制御は電気機械的光線偏光器２９または音
響光学的光線偏光器によって行うことが可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】 ＣＣＤ検出器アレイ４０の内容は、検出器アレイを位置決め要素４１によって 物理的に並進させることにより機械的に、または、各行の画素からの電荷を次の
行の対応する画素に転送することにより電気的に、シフトさせることが可能であ
る。次の行は好ましくは隣接する行である。互いに回折限界角度だけ分離したＮ
本の読み出し参照光線が使用される場合、ＣＣＤ検出器アレイ４０はホログラム
読み出しサイクルの開始点においてＮ本の空の行を有さなければならない。ＣＣ
Ｄ検出器アレイ４０の内容のシフトの方向は、出力光線３４のシフトを決定する
、後続の読み出し参照光線の方向に依存する。図２に示されるように複数の読み
出し参照光線２６，２７，２８により複数のホログラム出力パターン２２，２３
，２４がそれぞれ生じる。
行の対応する画素に転送することにより電気的に、シフトさせることが可能であ
る。次の行は好ましくは隣接する行である。互いに回折限界角度だけ分離したＮ
本の読み出し参照光線が使用される場合、ＣＣＤ検出器アレイ４０はホログラム
読み出しサイクルの開始点においてＮ本の空の行を有さなければならない。ＣＣ
Ｄ検出器アレイ４０の内容のシフトの方向は、出力光線３４のシフトを決定する
、後続の読み出し参照光線の方向に依存する。図２に示されるように複数の読み
出し参照光線２６，２７，２８により複数のホログラム出力パターン２２，２３
，２４がそれぞれ生じる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (25)
- 【請求項１】 ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際にホログラ
ムの出力パターンにおける散乱雑音を緩和するための方法であって、ホログラム
は書き込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれる方法に
おいて、 （ａ）前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する第１の読み出し参照光
線にてホログラフ記憶媒体を照射する工程と、 （ｂ）ホログラフ記憶媒体から、第１のデータ信号パターンと第１の雑音パタ
ーンとを含む第１のホログラム出力パターンを生成する工程と、 （ｃ）ホログラフ記憶媒体を、前記第１の読み出し参照光線に対して所定の分
離角度をなす後続の読み出し参照光線にて照射する工程と、 （ｄ）ホログラフ記憶媒体から後続のホログラム出力パターンを生成する工程
であって、該後続のホログラム出力パターンは後続のデータ信号パターンと後続
の雑音パターンとを含み、該後続のデータ信号パターンは、前記分離角度に関連
する並進距離だけシフトされる前記第１のデータ信号パターンにほぼ対応し、前
記後続の雑音パターンは前記第１の雑音パターンに相関しない工程とを含む方法
。 - 【請求項２】 前記後続の読み出し参照光線は、前記書き込み参照光線と書
き込み平面に対する法線とによって定義される平面内にあり、該書き込み平面は
前記書き込み参照光線の中心線と前記物体光線の中心線とによって定義される請
求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記分離角度は、前記第１の読み出し参照光線の回折限界角
度の１６〜６４倍の範囲にある請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記第１及び後続の読み出し参照光線は前記書き込み参照光
線の方向に伝播する請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記第１及び後続の読み出し参照光線は前記書き込み参照光
線とは逆方向に伝播する請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 （１）Ｍ本の画素の行を有する検出器アレイ上に前記第１の
ホログラム出力パターンを記録する工程であって、該記録された第１のホログラ
ム出力パターンは第１の信号対雑音比を有する工程と、 （２）前記Ｍ本の画素の行の、起点となる各行の画素の電荷を、該Ｍ本の画素
の行の、次の行の対応する画素に転送する工程であって、起点となる行と次の行
との間の距離は、前記第１のデータ信号パターンと前記後続のデータ信号パター
ンとの間の並進距離に等しい工程と、 （３）前記後続のホログラム出力パターンに関連する電荷が、検出器アレイ内
の画素に予め存在する電荷に加え合わされるように前記検出器アレイ上に前記後
続のホログラム出力パターンを記録する工程であって、該記録された後続のホロ
グラム出力パターンは前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きい信号対雑音比
を有する工程とを更に含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際に、リアル
タイムで検出信号対雑音比を大きくするための方法であって、ホログラムは書き
込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれる方法において
、 （ａ）前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する第１の読み出し参照光
線にてホログラフ記憶媒体を照射する工程と、 （ｂ）ホログラフ記憶媒体から、第１のデータ信号パターンと第１の雑音パタ
ーンとを含む第１のホログラム出力パターンを生成する工程と、 （ｃ）Ｍ本の画素の行を有する検出器アレイ上に前記第１のホログラム出力パ
ターンを記録する工程であって、該Ｍ本の画素の行の連続する行は、行から行へ
の画素ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出力パターンは第
１の信号対雑音比を有する工程と、 （ｄ）前記Ｍ本の画素の行の起点となる行のそれぞれの画素の電荷を、該Ｍ本
の画素の行の次の行の対応する画素に転送する工程であって、起点となる画素と
次の行との間の距離は前記行から行への画素ピッチの整数倍である工程と、 （ｅ）後続の読み出し参照光線にて前記ホログラフ記憶媒体を照射する工程で
あって、該後続の読み出し参照光線は、前記第１の読み出し参照光線に対して所
定の分離角度をなすとともに前記書き込み参照光線と書き込み平面に対する法線
とによって定義される平面上にあり、該書き込み平面は前記書き込み参照光線の
中心線と前記物体光線の中心線とによって定義される工程と、 （ｆ）前記ホログラフ記憶媒体から後続のホログラム出力パターンを生成する
工程であって、該後続のホログラム出力パターンは後続のデータ信号パターンと
後続の雑音パターンとを含み、該後続のデータ信号パターンは、前記行から行へ
の画素ピッチの前記整数倍に等しい、前記分離角度に関連した並進距離だけシフ
トされる前記第１のデータ信号パターンにほぼ対応し、該後続の雑音パターンは
前記第１の雑音パターンに相関しない工程と、 （ｇ）前記後続のホログラム出力パターンに関連する電荷が、該検出器アレイ
内の画素に予め存在する電荷に加え合わされるように前記検出器アレイ上に前記
後続のホログラム出力パターンを記録する工程であって、該記録された後続のホ
ログラム出力パターンは前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きい信号対雑音
比を有する工程とを更に含む方法。 - 【請求項８】 前記（ｄ）乃至（ｇ）工程はＮ−２回にわたって順番に繰返
され、ただしＮは２よりも大きくかつ検出器アレイの行数よりも大幅に小さい整
数であり、各回において分離角度は異なる値であり、前記第１の信号対雑音比よ
りも約Ｎ倍大きい最終的な信号対雑音比を有する最終的な記録ホログラム出力パ
ターンが生成される請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記第１及び後続の読み出し参照光線は前記書き込み参照光
線とは逆方向に伝播する請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】前記第１及び後続の読み出し参照光線は前記書き込み参照光
線とは逆方向に伝播する請求項７に記載の方法。 - 【請求項１１】前記分離角度は前記第１の読み出し参照光線の回折限界角度
に等しい請求項７に記載の方法。 - 【請求項１２】前記行から行への画素ピッチは前記分離角度に比例する請求
項７に記載の方法。 - 【請求項１３】前記後続の読み出し参照光線は前記第１の読み出し参照光線
を電気機械的光線偏向要素によって所望の方向に偏向することによって生成され
る請求項７に記載の方法。 - 【請求項１４】前記後続の読み出し参照光線は前記第１の読み出し参照光線
を音響光学的光線偏向要素によって所望の方向に偏向することによって生成され
る請求項７に記載の方法。 - 【請求項１５】前記検出器アレイは電荷結合素子である請求項７に記載の方
法。 - 【請求項１６】前記Ｍ本の画素の行の起点となる各行の画素の電荷を、該Ｍ
本の画素の行の次の行の対応する画素に転送する前記工程は、電気機械的位置決
め要素によって前記並進距離だけ検出器のアレイを物理的にシフトさせる工程を
含む請求項７に記載の方法。 - 【請求項１７】前記Ｍ本の画素の行の起点となる各行の画素の電荷を、該Ｍ
本の画素の行の次の対応する画素に転送する前記工程は、電子的に行われる請求
項７に記載の方法。 - 【請求項１８】ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際にホログラ
ムの出力パターンにおける散乱雑音を緩和するためのシステムであって、ホログ
ラムは書き込み参照光線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれるシ
ステムにおいて、 （ａ）第１の読み出し参照光線を発生するための放射源であって、該第１の読
み出し参照光線は、前記ホログラフ記憶媒体に照射されることにより、第１のデ
ータ信号パターンと第１の雑音パターンとを含む第１のホログラム出力パターン
を生成するとともに前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する放射源と、 （ｂ）前記第１の読み出し参照光線を所望の方向に偏向して後続の読み出し参
照光線を発生するための光線偏向要素であって、該後続の読み出し参照光線は前
記第１の読み出し参照光線に対して所定の分離角度をなすとともに書き込み参照
光線と書き込み平面に対する法線とによって定義される平面内にあり、該書き込
み平面は前記書き込み参照光線の中心線と前記物体光線の中心線とによって定義
され、前記後続の読み出し参照光線はホログラフ記憶媒体に照射されて、後続の
データ信号パターンと後続の雑音パターンとを含む後続のホログラム出力パター
ンを出力し、該後続のデータ信号パターンは行から行への画素ピッチの整数倍に
等しい、前記分離角度に関連した距離だけ並進させられる第１のデータ信号パタ
ーンにほぼ対応し、前記後続の雑音パターンは前記第１の雑音パターンに相関し
ない光線偏向要素とを備えるシステム。 - 【請求項１９】ホログラフ記憶媒体からホログラムを読み出す際に、検出信
号対雑音比を大きくするためのシステムであって、ホログラムは書き込み参照光
線と物体光線とを干渉させることによって書き込まれるシステムにおいて、 （ａ）第１の読み出し参照光線を発生するための放射源であって、該第１の読
み出し参照光線はホログラフ記憶媒体に照射されて第１のホログラム出力パター
ンを生成するとともに前記書き込み参照光線の中心線に沿って伝播する放射線源
と、 （ｂ）前記第１のホログラム出力パターンを記録するための検出器アレイであ
って、該検出器アレイはＭ本の画素の列を有し、該Ｍ本の画素の列の連続する行
は、行から行への画像ピッチだけ分離され、前記記録された第１のホログラム出
力パターンは第１の信号対雑音比を有し、前記検出器アレイによりリアルタイム
にて連続的ホログラム出力パターンの累加的記録が可能であり、該累加的記録に
より、前記第１の信号対雑音比よりも大幅に大きな最終的な信号対雑音比を有す
る最終的なホログラム出力パターンが生じる検出器アレイと、 （ｃ）Ｍ本の画素の列の起点となる列のそれぞれの画素の電荷を該Ｍ本の画素
の列の次の行に転送するためのシフト要素であって、起点となる行と次の行との
間の距離は行から行への画素ピッチの整数倍であるシフト要素と、 （ｄ）後続の読み出し参照光線を生成するために第１の参照光線を所望の方向
に偏向するための光線偏向要素であって、該後続の参照光線は第１の読み出し参
照光線に対して所定の分離角度をなすとともに前記書き込み参照光線と書き込み
平面に対する法線とにより定義される平面内にあり、該書き込み平面は書き込み
参照光線の中心線と物体光線の中心線とによって定義され、後続の参照光線がホ
ログラフ記憶媒体に照射されることにより後続のホログラム出力パターンが出力
され、該後続のホログラム出力パターンは、行から行への画素ピッチの整数倍に
等しい、前記分離角度に関連した距離だけ並進させられる前記第１のホログラム
出力パターンにほぼ対応する光線偏向要素とを備えるシステム。 - 【請求項２０】前記放射源はレーザ光源を含む請求項１９に記載のシステム
。 - 【請求項２１】前記検出器アレイは電荷結合素子を含む請求項１９に記載の
システム。 - 【請求項２２】前記シフト要素は、検出器アレイを行から行への画素ピッチ
の整数倍に等しい距離だけ物理的に並進させるための電気機械的位置決め要素を
含む請求項１９に記載のシステム。 - 【請求項２３】前記シフト要素は電荷の転送を電子的に行うための電気回路
を含む請求項１９に記載のシステム。 - 【請求項２４】前記光線偏向要素は電気機械的光線偏向要素を含む請求項１
９に記載のシステム。 - 【請求項２５】前記光線偏向要素は音響光学的光線偏向要素を含む請求項１
９に記載のシステム。
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