JP2004348911A

JP2004348911A - 配列型ホログラフィックコード認識装置

Info

Publication number: JP2004348911A
Application number: JP2003147285A
Authority: JP
Inventors: Tetsutaro Yasuhira; 哲太郎安平; Kazuhiro Komori; 和弘小森; Masanobu Watanabe; 正信渡辺; Masahiko Mori; 雅彦森
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: JP4022621B2

Abstract

【課題】本発明は、ロスがなく、煩雑にならず、きわめて簡便で、さらに一定の再生角度に対して回折角度が半値全幅を持つ事による角度分離性の悪さを克服して、多数のコードを認識できる事が出来るコード認識装置を提供する。
【解決手段】本発明は、電気光学効果や光損傷効果をもった位相型体積ホログラム材料の両面に帯状透明電極をクロス状に設け、透明電極の一方の面から一定の角度で入力コードの空間的情報がどの一点にも等しく集中している状態の拡散パターンを、また、別の面から参照光を一定の角度で入射させ、帯状透明電極のうちそれぞれ一本を選択し電界を印加する事によって、電圧を印加する一個のクロス領域を選択してそのクロス領域の材料の感度を上げることによって、そこにのみホログラムを選択記録する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学効果や光損傷効果をもった位相型ホログラム材料の両側面に帯状の透明電極を有するホログラム記録装置とホログラム記録時に両側面の交差電極のクロス領域を選択するための電圧制御器と拡散コード光で再生時に、各クロス領域に対応して検出器を置く事により、どの検出器で参照光を検出したかで入力コードを認識する配列型ホログラフィクコード認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から提案されているコード認識装置は光偏向器を用いる方法である。この方法は、コード認識装置をホログラフィックに実現するために、電圧を印加する代わりにコード記録時に入力角度を光偏向器で偏向させる。しかし、この場合、ビーム偏向器が必要であり光学系が煩雑となり、また、入力コードのパワーの損失が避けられない。また、一定の再生角度に対して回折光強度の回折角度依存性が半値全幅を持つ事により回折角度の分離性が悪くなる。
特許文献１は、電気光学効果や光損傷効果をもった位相型ホログラム材料の両側面に帯状の透明電極を有するホログラム記録装置とホログラム記録時に両側面の交差電極のクロス領域を選択するための電圧制御器を具備した、光電蓄積表示装置を提案する。
【０００３】
特許文献１記載の光電蓄積表示素子について、動作原理となる光損傷効果の特性を図６を参照して説明をする。すなわち、各印加電界下における入射光量と光損傷効果によって生ずる屈折率変化との関係は図６Ａによって示される。したがって、印加電圧によって入射光量に対する感度が上がっていることがわかる。また、図６Ｂは屈折率変化と再生平面波に対する位相変化との線形な関係を示す。この事によって、記録時に高印加電界を印加する事によって、一定の記録入射光量に対する屈折率変化はより大きくなる（すなわち、入射光量に対する屈折率変化の感度が大きくなる）事、さらに、屈折率変化が飽和するところまでの入射光量によって屈折率変調が可能である事がわかる。さらに、再生時に一様な入射光を照射する事によって、透過光の位相が屈折率に対して線形に変化する事がわかる。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５７−２９７９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような点に鑑み光電蓄積表示素子を用い、偏向器を用いる必要がなく、且つ、記録角度をかえて多重記録した場合の一つの再生角度に対する回折角度依存性が半値全幅を持つ事による角度分離性の悪さを克服する事が出来る。したがって、また、多数のコード情報を記録する事が出来る（すなわち、一つのクロス領域の大きさをホログラムの再生と検出に差し障りのないところまで縮小出来る）事を利用したホログラフィック認識装置を提供しようとするものである。
本発明は、光偏向器を用いた場合に比べ、ロスがなく、煩雑にならず、きわめて簡便で、さらに一定の再生角度に対して回折角度が半値全幅を持つ事による角度分離性の悪さを克服する事が出来るため多数のコードを認識できる、コード認識装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のホログラム記録装置は、電気光学効果や光損傷効果をもった位相型体積ホログラム材料（ＫＴＮ（Ｋ（Ｔａ、Ｎｂ）Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、高密度フォトリフラクティブＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ等）の両面に帯状透明電極をクロス状に設け、透明電極の一方の面から一定の角度で入力コードの空間的情報がどの一点にも等しく集中している状態の拡散パターン（拡散板を通す事によって得られる拡散光）を、また、別の面から参照光を一定の角度で入射させ、帯状透明電極のうちそれぞれ一本を選択し電界を印加する事によって、電圧を印加する一個のクロス領域を選択してそのクロス領域の材料の感度を上げることによって、そこにのみホログラムを選択記録する。
また、本発明のホログラム記録装置は、無電界で全クロス領域に特定の入力コードの拡散パターンを照射し、その入力拡散パターンを記録してあるクロス領域のホログラムのみから参照光が再生される事によって、各クロス領域からの再生位置に検出器を置くことによってどの検出器に入ったかで入力コードを認識する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例示に基づき説明する。図１は、配列型ホログラフィックコード認識装置の構成を例示している。例示の構成自体は、前述の特許文献１において示されるように公知のものであって、両面に帯状の透明電極をクロス状に張り付けた光損傷効果を持った光電蓄積表示素子およびこの素子への電圧印加を制御する電圧制御装置、光源とコード光生成装置、また、この素子にコード情報をホログラフィックに記録するための参照ビームをガイドしてくるための光学装置、そして、無電圧で再生したときに再生する角度が決まってくるが、その角度方向に設置した検出器群（図２参照）からなる。この光電蓄積表示素子は、電気光学効果や光損傷効果をもった位相型体積ホログラム材料（ＫＴＮ（Ｋ（Ｔａ、Ｎｂ）Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、高密度フォトリフラクティブＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ等）の両面に帯状透明電極をクロス状に設けて構成する。
【０００８】
本発明は、このようなコード認識装置の構成を用いてコード認識することに特徴を有している。本発明は、特許文献１と対比すれば、光電蓄積表示素子の使い方が異なる。特許文献１では、計算機で計算した計算機ホログラムを各クロス領域の感度を印加電圧によって変えながら、電気的に屈折率変化の形で記録する方法であるが、本発明は、素子の構成は同じであるが、各コードの拡散パターンをそれぞれのクロス領域にホログラフィックに記録してゆき、どのクロス領域から再生されるかを検出する事でコードを認識する。
【０００９】
本発明は、透明電極の一方の面から一定の角度で入力コードの空間的情報がどの一点にも等しく集中している状態のパターン（拡散板を通す事によって得られる拡散光）を、また、別の面から参照光を一定の角度で入射させ帯状透明電極のうちそれぞれ一本を選択し電界を印加する。これによって、電圧を印加する一個のクロス領域を選択してそのクロス領域の材料の感度を上げることによって、そこにのみホログラムを選択記録する。
【００１０】
また、無電界で全クロス領域に特定の入力コードの拡散パターンを照射し、その入力拡散パターンを照射することによりホログラフィックに記録してあるクロス領域のみから参照光が再生される事によって、各クロス領域からの再生位置に置いた検出器のいずれに入ったかで入力コードを認識する。
【００１１】
まず、拡散光の原理について説明する。図３に示すように、入力光をコード情報板に通したあと、拡散板を通す事によって拡散板上の全ての一点の光が均等に広がる事になる。したがって、また、拡散板上の全ての点からの均等な広がりの内共有している照射面から見れば、逆に照射面上の全ての一点において、コード全体の情報が集中する事になる。したがって、微小な領域（たとえば，表裏の縦、横の透明電極が交差する領域のような）に空間的に広がったコード情報全体を記録する事が出来るのである。
【００１２】
以下、コード認識のための作用を説明する。作用は２つからなる。１つはホログラム多重記録と各クロス領域の感度を増強する事による拡散コードを配列して記録した素子の作成である。２つ目はこのコード配列対応素子（これは、今までの光電蓄積表示素子に相当する。）を用いたコードの認識である。
【００１３】
まず、コード配列対応素子の作成について説明する。図１のコードホログラフィック記録装置で示した構成において、コードＣｉ，ｊとクロス領域Ｒｉ，ｊの配列（ｉ，ｊ）とを対応させ対応表を決定する。次にこの対応表に基づいてコード光Ｃｉ，ｊの拡散光と参照光とでホログラムを記録するときに、各コードＣｉ，ｊに対応したクロス領域Ｒｉ，ｊに電圧Ｖｉ，ｊが印加されるように両面の帯状透明電極Ｔｉ，Ｔｊを選択する。このようにして全てのコードをそれらのコードＣｉ，ｊに対応したクロス領域Ｒｉ，ｊに電圧が印加されるように両面の透明電極Ｔｉ，Ｔｊを選択してコード拡散光と参照光とでホログラフィックに多重記録する。そうすると、これがコード配列対応素子となるわけである。
【００１４】
次に、このコード配列対応素子を用いたコード認識について図２を用いて説明する。このホログラム多重記録（これは、記録方法はホログラム多重記録であるが、実際には、各コードＣｉ，ｊの拡散パターンは感度を上げた各クロス領域毎に記録され、配列状に各ホログラムが記録されるわけである。）された光電蓄積表示素子に、無電圧でコード光を入射させると記録時に印加した電圧に対応して再生角度がシフトする。そして、この場合、印加電圧は一定であるから、どの配列においても、シフトした再生角度は一定である。したがって、このシフトした再生角度方向に各配列Ｒｉ，ｊに従って検出器群Ｄｅｔｉ，ｊを配置しておくことによって、配列Ｒｉ，ｊと検出器Ｄｅｔｉ，ｊとを対応させる事ができ、どの検出器で信号が検出されたかによってどの配列からきた参照光かがわかり、したがって、また、コードと配列との対応からコードを認識することができる。
【００１５】
図４は、Ｆｅ添加ＬｉＮｂＯ_３結晶に透明電極をつけた場合の素子の構成例である。また、図５は、リフラクティブ型量子井戸に透明電極をつけた場合の素子の構成例である。Ｆｅ添加ＬｉＮｂＯ_３結晶などのような光損傷効果をもつ強誘電材料の場合はＣ軸異方性があり、光励起されたキャリヤーは、Ｃ軸方向にドリフトしその内部電場によって電気光学効果を通して屈折率変化が生ずるので、Ｃ軸方向に光強度変化が生じていれば屈折率変化が効率よく得られる。一方、リフラクティブ型量子井戸の場合は、どちらの方向も可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は偏向器を用いる必要がなく、且つ、角度分離性をあげるために高電圧を用いる必要がない。したがって、また、多数のコード情報を記録する事が出来る。
本発明は、光偏向器を用いた場合に比べ、煩雑にならず、きわめて簡便なコード認識装置として、また、回折効率の回折角度依存性が半値全幅を持つ事による角度分離性の悪さを克服して、多数のコード認識装置として用いる事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】コードホログラフィック記録装置を示す図。
【図２】コードホログラフィック認識装置を示す図。
【図３】拡散光の原理を説明する図。
【図４】Ｆｅ添加ＬｉＮｂＯ_３結晶に交差型帯状透明電極をつけた場合の素子の構成を示す図。
【図５】リフラクティブ型量子井戸に交差型帯状透明電極をつけた場合の素子の構成を示す図。
【図６】特許文献１に示された公知の特性図。
【符号の説明】
Ｔｉ：光電蓄積表示素子のコード光入射面の（ｉ）番目の帯状透明電極
Ｔｊ：光電蓄積表示素子の参照光入射面の（ｊ）番目の帯状透明電極
Ｒｉ，ｊ：配列（ｉ，ｊ）に位置するクロス領域
Ｖｉ，ｊ：クロス領域Ｒｉ，ｊにおける印加電圧
Ｃｉ，ｊ：コードパターン
Ｄｉｆｉ，ｊ：クロス領域Ｒｉ，ｊからの回折光
Ｄｅｔｉ，ｊ：クロス領域Ｒｉ，ｊからの回折光を受ける検出器

Claims

両面に帯状の透明電極をクロス状に張り付けた光損傷効果を持った光電蓄積表示素子と、この素子への電圧印加を制御する電圧制御装置と、光源とコード光生成装置と、そのコード光を空間的に分布しているコード情報のすべてが光電蓄積表示素子の照射面の任意の一点に集中している状態を作り出すための拡散コード光作成装置、その拡散コード光をホログラフィックに記録するための参照光をガイドしてくるための光学装置と、無電圧で再生したときに再生する角度方向に設置した検出器群とを備えるホログラフィックコード認識装置において、
前記コード光生成装置、拡散コード光作成装置及び前記参照光作成光学装置は、前記透明電極の一方の面から一定の角度で入力コードの空間的情報がどの一点にも実質上等しく集中している状態の拡散コード光を、また、別の面から参照光を一定の角度で入射させ、
前記電圧制御装置は、帯状透明電極のうちそれぞれ一本を選択し電圧を印加する事によってそのクロス領域の材料の感度を上げることによって、そこにのみホログラムを選択記録することを特徴とする配列型ホログラフィックコード認識装置。
無電界で全クロス領域に特定の入力コードの拡散パターンを照射し、その入力拡散パターンを記録してあるクロス領域のみのホログラムから参照光が再生される事によって、各クロス領域からの再生位置に置いた検出器のいずれに入ったかで入力コードを認識する請求項１に記載の配列型ホログラフィックコード認識装置。