JP3215669B2 - 複合空間変調入射ビームの方向制御システム - Google Patents
複合空間変調入射ビームの方向制御システムInfo
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
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- G11C13/042—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam using information stored in the form of interference pattern
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラフメモリ
セル（holographic memory cell （ＨＭＣ））に関し、
特にこのようなホログラフメモリセル内のデータロケー
ションにアクセスするための光学システムに関する。
セル（holographic memory cell （ＨＭＣ））に関し、
特にこのようなホログラフメモリセル内のデータロケー
ションにアクセスするための光学システムに関する。
【０００２】関連出願として、出願人の以下の整理番号
のものがある。これらは同日に出願する予定である。９
８０１２０、９８０１２４，９８０１２５，９８０１２
６，９８０１２７，９８０１３３（本出願）。
のものがある。これらは同日に出願する予定である。９
８０１２０、９８０１２４，９８０１２５，９８０１２
６，９８０１２７，９８０１３３（本出願）。
【０００３】
【従来の技術】パソコン（ＰＣ）を含む現在のデータ処
理システムは、様々な種類の光学データ記憶に依存して
いる。例えばＣＤ−ＲＯＭデバイスは、殆どのＰＣに搭
載される標準機器である。大部分のマルティメディアソ
フトウェア（ビデオゲーム，地図，百科事典等）はＣＤ
−ＲＯＭの形態で販売されている。コンパクトディスク
は、音楽用に最も普及した記録媒体である。さらに近年
デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が導入され、標準の
ＣＤ技術の記憶容量を０．５ギガバイトから５ギガバイ
トまで増加させている。
理システムは、様々な種類の光学データ記憶に依存して
いる。例えばＣＤ−ＲＯＭデバイスは、殆どのＰＣに搭
載される標準機器である。大部分のマルティメディアソ
フトウェア（ビデオゲーム，地図，百科事典等）はＣＤ
−ＲＯＭの形態で販売されている。コンパクトディスク
は、音楽用に最も普及した記録媒体である。さらに近年
デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が導入され、標準の
ＣＤ技術の記憶容量を０．５ギガバイトから５ギガバイ
トまで増加させている。
【０００４】ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤの大記憶容量と
低価格化が、さらに大容量で安い光学記憶媒体の大きな
需要を生み出している。数多くの大きなビジネス機器
が、数百枚のディスクのうちから１枚のディスクにアク
セスするためのジュークボックススタイルのＣＤチェン
ジャーを利用している。映画も沢山のＣＤ，ＤＶＤある
いは大型のレーザディスクを依然として必要としてい
る。しかしＣＤ−ＲＯＭ技術やＤＶＤ技術も今や限界に
近付きつつある。光学記憶システムの容量と速度を改善
し続けるために、研究機関はＣＤサイズの記憶媒体中に
数百ギガバイトを記憶できるホログラフ記憶デバイスに
向けられている。
低価格化が、さらに大容量で安い光学記憶媒体の大きな
需要を生み出している。数多くの大きなビジネス機器
が、数百枚のディスクのうちから１枚のディスクにアク
セスするためのジュークボックススタイルのＣＤチェン
ジャーを利用している。映画も沢山のＣＤ，ＤＶＤある
いは大型のレーザディスクを依然として必要としてい
る。しかしＣＤ−ＲＯＭ技術やＤＶＤ技術も今や限界に
近付きつつある。光学記憶システムの容量と速度を改善
し続けるために、研究機関はＣＤサイズの記憶媒体中に
数百ギガバイトを記憶できるホログラフ記憶デバイスに
向けられている。
【０００５】一度に大量のデータ全体を記憶し読み出す
ことのできるホログラフデータ記憶システムが開発され
ている。これらのシステムにおいては、記憶すべきデー
タは、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン上
に二次元（２Ｄ）の光学アレイとしてまず符号化され
る。この光学アレイは空間光変調器（spatial light mo
dulator（ＳＬＭ））の一種である。別の種類のＳＬＭ
は、Texas Instruments'社製のデジタルミラーデバイス
であり、これは各ピクセルの反射率を変化させるような
反射デバイスである。ここで「ＳＬＭ」とは、光学密
度，光学位相，光学反射率を変化させるような固定マス
クを含む。
ことのできるホログラフデータ記憶システムが開発され
ている。これらのシステムにおいては、記憶すべきデー
タは、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン上
に二次元（２Ｄ）の光学アレイとしてまず符号化され
る。この光学アレイは空間光変調器（spatial light mo
dulator（ＳＬＭ））の一種である。別の種類のＳＬＭ
は、Texas Instruments'社製のデジタルミラーデバイス
であり、これは各ピクセルの反射率を変化させるような
反射デバイスである。ここで「ＳＬＭ」とは、光学密
度，光学位相，光学反射率を変化させるような固定マス
クを含む。
【０００６】第１レーザビーム（即ち平面波）はＳＬＭ
内を伝播しこの二次元（２Ｄ）アレイ内のデータスクエ
ア（即ちデータ正方形あるいはデータ長方形（ピクセ
ル））からの強度パターンおよび／または位相パターン
をピックアップする。このデータ符号ビーム（物体光と
称する）は、感光性材料（ホログラフメモリセル（holo
graphic memory cell （ＨＭＣ））中に投影される。第
２レーザビーム（参照光と称する）もまたこのホログラ
フメモリセル上およびその中に投射される。物体光と参
照光はその後ＨＭＣで交差してこのＨＭＣの体積要素内
に干渉パターンを生成する。この干渉パターンがＨＭＣ
の材料を変化を引き起こし、ホログラムを生成させる。
内を伝播しこの二次元（２Ｄ）アレイ内のデータスクエ
ア（即ちデータ正方形あるいはデータ長方形（ピクセ
ル））からの強度パターンおよび／または位相パターン
をピックアップする。このデータ符号ビーム（物体光と
称する）は、感光性材料（ホログラフメモリセル（holo
graphic memory cell （ＨＭＣ））中に投影される。第
２レーザビーム（参照光と称する）もまたこのホログラ
フメモリセル上およびその中に投射される。物体光と参
照光はその後ＨＭＣで交差してこのＨＭＣの体積要素内
に干渉パターンを生成する。この干渉パターンがＨＭＣ
の材料を変化を引き起こし、ホログラムを生成させる。
【０００７】ホログラフメモリセル内のホログラムの形
成は、物体光と参照光との間の振幅と極性状態と位相差
の関数である。中でもホログラフメモリセルに投射され
る物体光と参照光の入射角に依存する。ホログラムが記
憶された後、ＨＭＣ内にホログラムを生成した参照光と
同一の再生照射光を投射することにより、このホログラ
ムと再生照射光が相互作用して、データが符号化された
物体光を再生し、そしてこの物体光が感光性検知器の二
次元列に投射され、明るいピクセルと暗いピクセルのパ
ターンを検知することによりデータが読み出される。
成は、物体光と参照光との間の振幅と極性状態と位相差
の関数である。中でもホログラフメモリセルに投射され
る物体光と参照光の入射角に依存する。ホログラムが記
憶された後、ＨＭＣ内にホログラムを生成した参照光と
同一の再生照射光を投射することにより、このホログラ
ムと再生照射光が相互作用して、データが符号化された
物体光を再生し、そしてこの物体光が感光性検知器の二
次元列に投射され、明るいピクセルと暗いピクセルのパ
ターンを検知することによりデータが読み出される。
【０００８】空間光変調器により生成された物体光は、
高い空間−バンド幅の積（space-bandwidth product
（ＳＢＰ））を有する。このビームのＳＢＰは、ビーム
が含む解像可能なピクセルの数に等しい。例えば、ＳＶ
ＧＡコンピュータモニタにより生成された８００×６０
０のピクセル画像は４８０，０００のＳＢＰを有する。
高いＳＢＰビームがホログラフメモリセルに投射される
場合には、ビームが横切る光学パス長を一定に維持する
ことが重要である。そうしないと高いＳＢＰ画像の焦点
がぼけデータが失われることがあるからである。
高い空間−バンド幅の積（space-bandwidth product
（ＳＢＰ））を有する。このビームのＳＢＰは、ビーム
が含む解像可能なピクセルの数に等しい。例えば、ＳＶ
ＧＡコンピュータモニタにより生成された８００×６０
０のピクセル画像は４８０，０００のＳＢＰを有する。
高いＳＢＰビームがホログラフメモリセルに投射される
場合には、ビームが横切る光学パス長を一定に維持する
ことが重要である。そうしないと高いＳＢＰ画像の焦点
がぼけデータが失われることがあるからである。
【０００９】物体光の高いＳＢＰ画像の焦点を合わせる
ために、光学パス長を一定に維持すると、今度は物体光
をホログラフメモリセルの表面の様々な領域に向けるこ
とが困難となる。その理由は、このような方向変更は光
学パス長を変化させることになるからである。しかし、
多くのホログラフメモリシステムは、そのＳＢＰ＝１の
参照光を組み込んでいる。
ために、光学パス長を一定に維持すると、今度は物体光
をホログラフメモリセルの表面の様々な領域に向けるこ
とが困難となる。その理由は、このような方向変更は光
学パス長を変化させることになるからである。しかし、
多くのホログラフメモリシステムは、そのＳＢＰ＝１の
参照光を組み込んでいる。
【００１０】参照光のＳＢＰが小さいために、このよう
なホログラフデータ記憶システムは、その参照光を音響
光学セルを介して投影し、そしてこのセルが固定光学パ
ス長を有する光学システム（４−ｆ画像システム）内を
通る参照光を回折させる。音響波の周波数を変えること
は、参照光が回折される角度を変化させ、その結果ホロ
グラフメモリセルの表面への入射角を変化させる。
なホログラフデータ記憶システムは、その参照光を音響
光学セルを介して投影し、そしてこのセルが固定光学パ
ス長を有する光学システム（４−ｆ画像システム）内を
通る参照光を回折させる。音響波の周波数を変えること
は、参照光が回折される角度を変化させ、その結果ホロ
グラフメモリセルの表面への入射角を変化させる。
【００１１】このような角度調整した参照光走査を用い
た方向制御システムは、角度多重化（angle multiplexi
ng）システムとして公知のものであり、ホログラフメモ
リセルの表面上の同一ロケーションに、異なるデータ・
ページを異なる参照光入射角で投射することができるた
め優れたものである。その後このデータは、再生用（in
terrogating） 照射光を異なる入射角に設定することに
より取り出すことができる。
た方向制御システムは、角度多重化（angle multiplexi
ng）システムとして公知のものであり、ホログラフメモ
リセルの表面上の同一ロケーションに、異なるデータ・
ページを異なる参照光入射角で投射することができるた
め優れたものである。その後このデータは、再生用（in
terrogating） 照射光を異なる入射角に設定することに
より取り出すことができる。
【００１２】しかし、これらの従来システムは、例え
ば、通常の物体光のような高いＳＢＰビームをホログラ
フメモリセルの異なる場所に向けるには不十分である。
その理由は、それら固有の空間−バンド幅積（space-ba
ndwidth prduct）のスループットには、固有の限界が存
在するからである。さらにまたこれらの従来システム
は、ホログラフメモリセルの所望の位置に高いＳＢＰ対
称ビームあるいは参照光を正確に向けるには限度があ
る。
ば、通常の物体光のような高いＳＢＰビームをホログラ
フメモリセルの異なる場所に向けるには不十分である。
その理由は、それら固有の空間−バンド幅積（space-ba
ndwidth prduct）のスループットには、固有の限界が存
在するからである。さらにまたこれらの従来システム
は、ホログラフメモリセルの所望の位置に高いＳＢＰ対
称ビームあるいは参照光を正確に向けるには限度があ
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の前記欠点を
解決するために、本発明は、ＨＭＣ内のデータロケーシ
ョンにアクセスするための、コヒーレント光の空間変調
複合入射ビームを、制御するシステムと方法を提供す
る。
解決するために、本発明は、ＨＭＣ内のデータロケーシ
ョンにアクセスするための、コヒーレント光の空間変調
複合入射ビームを、制御するシステムと方法を提供す
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のシステムと方法
は、ＨＭＣ内のデータロケーションにアクセスするため
にコヒーレント光の空間変調された複素入射ビームを走
査するものである。本発明のシステムは請求項１に記載
した特徴を有する。本発明はＨＭＣの異なったロケーシ
ョンにデータを書き込みあるいは読み出すためにミラー
のような反射素子をプリセスさせる（precess：移動
（前進）させる）技術思想を含む。本発明の一実施例に
よれば、本発明は請求項２に記載した特徴を有する。別
法として第１焦点面は、イメージ面でもよい。
は、ＨＭＣ内のデータロケーションにアクセスするため
にコヒーレント光の空間変調された複素入射ビームを走
査するものである。本発明のシステムは請求項１に記載
した特徴を有する。本発明はＨＭＣの異なったロケーシ
ョンにデータを書き込みあるいは読み出すためにミラー
のような反射素子をプリセスさせる（precess：移動
（前進）させる）技術思想を含む。本発明の一実施例に
よれば、本発明は請求項２に記載した特徴を有する。別
法として第１焦点面は、イメージ面でもよい。
【００１５】本発明の一実施例によれば、本発明は請求
項３に記載した特徴を有する。別法として第２焦点面
は、フーリエ面でもよい。本発明の一実施例によれば本
発明は請求項６に記載した特徴を有する。別法として反
射素子は、凹レンズである。但し、ビームの焦点を合わ
せるために他の反射装置を含むことが条件である。本発
明の一実施例によれば、ＨＭＣはほぼ平面状態である。
しかし本発明はアプリケーションによっては、非平面上
のＨＭＣも採用することができる。
項３に記載した特徴を有する。別法として第２焦点面
は、フーリエ面でもよい。本発明の一実施例によれば本
発明は請求項６に記載した特徴を有する。別法として反
射素子は、凹レンズである。但し、ビームの焦点を合わ
せるために他の反射装置を含むことが条件である。本発
明の一実施例によれば、ＨＭＣはほぼ平面状態である。
しかし本発明はアプリケーションによっては、非平面上
のＨＭＣも採用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１Ａは、従来の単一レンズシス
テム１０を表す。この単一レンズシステムは公知である
が、本発明をより理解し易くするために、この従来の単
一レンズシステム１０の構成を詳述する。単一レンズシ
ステム１０は空間光変調器（ＳＬＭ）１２と薄い凸レン
ズ１６とを有する。この凸レンズ１６は２個の焦点を有
する。焦点Ｘは、凸レンズ１６から焦点距離ｆだけ離れ
た面１４上にある（点線）。凸レンズ１６の反対側には
焦点Ｙが凸レンズ１６から焦点距離ｆだけ離れた面１８
上にある（点線で示す）。
テム１０を表す。この単一レンズシステムは公知である
が、本発明をより理解し易くするために、この従来の単
一レンズシステム１０の構成を詳述する。単一レンズシ
ステム１０は空間光変調器（ＳＬＭ）１２と薄い凸レン
ズ１６とを有する。この凸レンズ１６は２個の焦点を有
する。焦点Ｘは、凸レンズ１６から焦点距離ｆだけ離れ
た面１４上にある（点線）。凸レンズ１６の反対側には
焦点Ｙが凸レンズ１６から焦点距離ｆだけ離れた面１８
上にある（点線で示す）。
【００１７】空間光変調器１２は、例えば液晶表示（Ｌ
ＣＤ）スクリーンを有し、このスクリーン上にデータが
透明なピクセルと不透明なピクセルの二次元（２Ｄ）の
パターンで符号化される。空間光変調器１２と凸レンズ
１６は、光学パス２２に直交するよう配置されている。
焦点距離ｆを有する薄いレンズは、入力対象物から距離
ｓの場所に配置されると、このレンズは次式のレンズの
公式に従ってレンズの反対側の距離ｄの所に出力像を形
成する。 １／ｆ＝１／ｓ＋１／ｄ
ＣＤ）スクリーンを有し、このスクリーン上にデータが
透明なピクセルと不透明なピクセルの二次元（２Ｄ）の
パターンで符号化される。空間光変調器１２と凸レンズ
１６は、光学パス２２に直交するよう配置されている。
焦点距離ｆを有する薄いレンズは、入力対象物から距離
ｓの場所に配置されると、このレンズは次式のレンズの
公式に従ってレンズの反対側の距離ｄの所に出力像を形
成する。 １／ｆ＝１／ｓ＋１／ｄ
【００１８】図１Ａに示した構成においては、空間光変
調器１２は凸レンズ１６から距離ｓの場所に配置されて
おり、その結果空間光変調器１２の出力像は凸レンズ１
６から距離ｄ離れた面２０に形成される。以下に述べる
ような実施例においては、ｓ，ｄ，ｆはｓ＝ｄ＝２ｆと
なるように選択すると、空間光変調器１２と出力像との
間の全距離ｓ＋ｄは４ｆとなる。
調器１２は凸レンズ１６から距離ｓの場所に配置されて
おり、その結果空間光変調器１２の出力像は凸レンズ１
６から距離ｄ離れた面２０に形成される。以下に述べる
ような実施例においては、ｓ，ｄ，ｆはｓ＝ｄ＝２ｆと
なるように選択すると、空間光変調器１２と出力像との
間の全距離ｓ＋ｄは４ｆとなる。
【００１９】図１Ｂは、従来の単一レンズのフーリエ変
換システム１００を示す。入力対象物のフーリエ変換は
公知であるが、本発明の理解を容易にするために従来技
術にかかる単一レンズフーリエ変換システム１００をま
ず詳述する。コヒーレントのレーザビームの物体光が空
間光変調器１０２を通過して投射され、符号化されたデ
ータパターンをピックアップし、距離ｆ1だけ伝播して
凸レンズ１０４に到達する。物体光は凸レンズ１０４を
通過し、距離ｆ1だけ伝播し再びフーリエ面１０６に到
達する。フーリエ面においては、全ての物体光の位置情
報は角度情報となり、この物体光の全ての角度情報は位
置情報となる。
換システム１００を示す。入力対象物のフーリエ変換は
公知であるが、本発明の理解を容易にするために従来技
術にかかる単一レンズフーリエ変換システム１００をま
ず詳述する。コヒーレントのレーザビームの物体光が空
間光変調器１０２を通過して投射され、符号化されたデ
ータパターンをピックアップし、距離ｆ1だけ伝播して
凸レンズ１０４に到達する。物体光は凸レンズ１０４を
通過し、距離ｆ1だけ伝播し再びフーリエ面１０６に到
達する。フーリエ面においては、全ての物体光の位置情
報は角度情報となり、この物体光の全ての角度情報は位
置情報となる。
【００２０】この現象は、空間光変調器１０２上のＡ点
から出た光ビーム１１１，１１３および空間光変調器１
０２上のＢ点から出た光ビーム１１２，１１４を参照す
ることにより理解できる。空間光変調器１０２上の二次
元アレイのパターン内の小ピクセルは小開口を形成し、
空間光変調器１０２を物体光が通過する際に物体光の回
析を引き起こす。かくして光は、Ａ点とＢ点から幅広い
方向に亘って外側に出射する。
から出た光ビーム１１１，１１３および空間光変調器１
０２上のＢ点から出た光ビーム１１２，１１４を参照す
ることにより理解できる。空間光変調器１０２上の二次
元アレイのパターン内の小ピクセルは小開口を形成し、
空間光変調器１０２を物体光が通過する際に物体光の回
析を引き起こす。かくして光は、Ａ点とＢ点から幅広い
方向に亘って外側に出射する。
【００２１】光ビーム１１１と１１２は互いに平行であ
り、空間光変調器１０２の面に直交する方向に伝播して
いる。光ビーム１１３と１１４もまた互いに平行であ
り、空間光変調器１０２から斜めの角度で（非法線方向
に）出射する。光ビーム１１１と１１２は平行であるた
め、凸レンズ１０４への入射角は同一である。同様に光
ビーム１１３と１１４も平行であるため凸レンズ１０４
への入射角は同一である。
り、空間光変調器１０２の面に直交する方向に伝播して
いる。光ビーム１１３と１１４もまた互いに平行であ
り、空間光変調器１０２から斜めの角度で（非法線方向
に）出射する。光ビーム１１１と１１２は平行であるた
め、凸レンズ１０４への入射角は同一である。同様に光
ビーム１１３と１１４も平行であるため凸レンズ１０４
への入射角は同一である。
【００２２】凸レンズ１０４のような薄いレンズの特徴
は、レンズを通過する平行な光ビームは、フーリエ面の
同一点に集光（集束）することである。かくして平行な
２本の光ビーム１１１と１１２は空間光変調器１０２の
異なった別々の点から出射してもフーリエ面１０６のＤ
点に集束する。同様に平行な２本の光ビーム１１３と１
１４は、空間光変調器１０２の別々の点から出射しても
フーリエ面１０６のＣ点に集束する。
は、レンズを通過する平行な光ビームは、フーリエ面の
同一点に集光（集束）することである。かくして平行な
２本の光ビーム１１１と１１２は空間光変調器１０２の
異なった別々の点から出射してもフーリエ面１０６のＤ
点に集束する。同様に平行な２本の光ビーム１１３と１
１４は、空間光変調器１０２の別々の点から出射しても
フーリエ面１０６のＣ点に集束する。
【００２３】同時にまた、凸レンズ１０４のような薄い
レンズの特徴は、入力物体（空間光変調器１０２）の同
一点から異なる角度で（即ち、非平行で）出射した複数
の光ビームは、この薄いレンズを通った後は平行光ビー
ムとなることである。かくして空間光変調器１０２の点
Ａから異なる角度（即ち、非平行の）で出た光ビーム１
１１，１１３は、凸レンズ１０４を通過した後は互いに
平行となり、それ故フーリエ面１０６のＣ点，Ｄ点では
同一の入射角となる。同様に空間光変調器１０２のＢ点
から異なる角度で（即ち、非平行に）出た光ビーム１１
２，１１４は、凸レンズ１０４を通過した後は互いに平
行となり、そのためフーリエ面１０６のＣ点，Ｄ点で同
一の入射角を有するようになる。
レンズの特徴は、入力物体（空間光変調器１０２）の同
一点から異なる角度で（即ち、非平行で）出射した複数
の光ビームは、この薄いレンズを通った後は平行光ビー
ムとなることである。かくして空間光変調器１０２の点
Ａから異なる角度（即ち、非平行の）で出た光ビーム１
１１，１１３は、凸レンズ１０４を通過した後は互いに
平行となり、それ故フーリエ面１０６のＣ点，Ｄ点では
同一の入射角となる。同様に空間光変調器１０２のＢ点
から異なる角度で（即ち、非平行に）出た光ビーム１１
２，１１４は、凸レンズ１０４を通過した後は互いに平
行となり、そのためフーリエ面１０６のＣ点，Ｄ点で同
一の入射角を有するようになる。
【００２４】前述したことにより、光ビームがフーリエ
面１０６へ入射する位置は、光ビームが空間光変調器１
０２を出た角度（位置ではない）により決定されること
が分かる。同様に光ビームがフーリエ面１０６に入射す
る角度は、空間光変調器１０２を出た位置（角度ではな
い）により決定される。したがってフーリエ面において
は、全ての物体光の位置情報は角度情報となり、全ての
物体光の角度情報は位置情報となる。
面１０６へ入射する位置は、光ビームが空間光変調器１
０２を出た角度（位置ではない）により決定されること
が分かる。同様に光ビームがフーリエ面１０６に入射す
る角度は、空間光変調器１０２を出た位置（角度ではな
い）により決定される。したがってフーリエ面において
は、全ての物体光の位置情報は角度情報となり、全ての
物体光の角度情報は位置情報となる。
【００２５】図２は従来の４−ｆ画像システム２００を
表す図である。図に示した４−ｆ画像システム２００の
構成は無限共役（infinite conjugate）と称する。この
４−ｆ画像システムは、公知であるが、本発明の理解を
容易にするためにこの４−ｆ画像システム２００を詳述
する。４−ｆ画像システム２００は、空間光変調器２０
２と、焦点距離ｆ1を有する薄い凸レンズ２０４と、焦
点距離ｆ2を有する薄い凸レンズ２０８とからなる、こ
こで焦点距離ｆ1とｆ2は等しくても等しくなくてもかま
わない。
表す図である。図に示した４−ｆ画像システム２００の
構成は無限共役（infinite conjugate）と称する。この
４−ｆ画像システムは、公知であるが、本発明の理解を
容易にするためにこの４−ｆ画像システム２００を詳述
する。４−ｆ画像システム２００は、空間光変調器２０
２と、焦点距離ｆ1を有する薄い凸レンズ２０４と、焦
点距離ｆ2を有する薄い凸レンズ２０８とからなる、こ
こで焦点距離ｆ1とｆ2は等しくても等しくなくてもかま
わない。
【００２６】空間光変調器２０２は、例えばデータが透
明なピクセルおよび不透明なピクセルからなる二次元ア
レイパターンで符号化される液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）スクリーンを含む。空間光変調器２０２と凸レンズ
２０４と２０８とは光学パス２１５に直交して配置され
が、この点線で示される光学パス２１５は実線２２２と
一致している。
明なピクセルおよび不透明なピクセルからなる二次元ア
レイパターンで符号化される液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）スクリーンを含む。空間光変調器２０２と凸レンズ
２０４と２０８とは光学パス２１５に直交して配置され
が、この点線で示される光学パス２１５は実線２２２と
一致している。
【００２７】コヒーレントなレーザ光の平面波の物体光
は、空間光変調器２０２から放射され符号化したデータ
パターンをピックアップして、距離ｆ1伝播して凸レン
ズ２０４に到達する。光ビーム２２１−２２３で表され
る物体光は凸レンズ２０４を通過して距離ｆ1だけ伝播
して再びフーリエ面２０６に到達する。図１Ｂで説明し
たように、フーリエ面２０６においては、全ての物体光
の位置情報は角度情報となり、そして全ての物体光の角
度情報は位置情報となる。
は、空間光変調器２０２から放射され符号化したデータ
パターンをピックアップして、距離ｆ1伝播して凸レン
ズ２０４に到達する。光ビーム２２１−２２３で表され
る物体光は凸レンズ２０４を通過して距離ｆ1だけ伝播
して再びフーリエ面２０６に到達する。図１Ｂで説明し
たように、フーリエ面２０６においては、全ての物体光
の位置情報は角度情報となり、そして全ての物体光の角
度情報は位置情報となる。
【００２８】フーリエ面２０６に形成された像は、凸レ
ンズ２０８の入力物体である。フーリエ面２０６から物
体光は距離ｆ2だけ伝播して凸レンズ２０８に到達す
る。凸レンズ２０８を通過後この物体光は距離ｆ2だけ
伝播して出力像面２１０に到達する。そこで空間光変調
器２０２の入力データ像が再構成される。出力像面２１
０はフーリエ面２０６用のフーリエ面であり、かつまた
空間光変調器２０２がある面の出力像面でもある。かく
して出力像面２１０上に凸レンズ２０８により形成され
る像は、フーリエ面２０６上に凸レンズ２０４により形
成されるフーリエ面のフーリエ面である。
ンズ２０８の入力物体である。フーリエ面２０６から物
体光は距離ｆ2だけ伝播して凸レンズ２０８に到達す
る。凸レンズ２０８を通過後この物体光は距離ｆ2だけ
伝播して出力像面２１０に到達する。そこで空間光変調
器２０２の入力データ像が再構成される。出力像面２１
０はフーリエ面２０６用のフーリエ面であり、かつまた
空間光変調器２０２がある面の出力像面でもある。かく
して出力像面２１０上に凸レンズ２０８により形成され
る像は、フーリエ面２０６上に凸レンズ２０４により形
成されるフーリエ面のフーリエ面である。
【００２９】光ビーム２２１−２２３が示すように、出
力像面２１０上に形成された入力データ像は、空間光変
調器２０２上に現れる像に対し反転している。そのため
ホログラフメモリセルが出力像面２１０の場所に配置さ
れている場合には、空間光変調器２０２上の二次元アレ
イのパターンの反転像がホログラフメモリセル内のデー
タのページとして記憶される。レーザ光（レーザ光の別
の参照光）（図示せず）が、データ像を記憶するために
必要である。
力像面２１０上に形成された入力データ像は、空間光変
調器２０２上に現れる像に対し反転している。そのため
ホログラフメモリセルが出力像面２１０の場所に配置さ
れている場合には、空間光変調器２０２上の二次元アレ
イのパターンの反転像がホログラフメモリセル内のデー
タのページとして記憶される。レーザ光（レーザ光の別
の参照光）（図示せず）が、データ像を記憶するために
必要である。
【００３０】上記した光学システムの別の実施例におい
ては、空間光変調器が最初のレンズとその後のフーリエ
面との間に配置される。最初のレンズに入射した物体光
は最初のレンズにより集束するが、最初のレンズの前で
はなく最初のレンズの後でＳＬＭからの符号化データを
ピックアップする。この構成においては、フーリエ次数
のサイズ（位置）は、ＳＬＭとその後のフーリエ面との
間の距離により線形に変化する。さらにまたビームの入
射角は、ＳＬＭの位置によって変化する。
ては、空間光変調器が最初のレンズとその後のフーリエ
面との間に配置される。最初のレンズに入射した物体光
は最初のレンズにより集束するが、最初のレンズの前で
はなく最初のレンズの後でＳＬＭからの符号化データを
ピックアップする。この構成においては、フーリエ次数
のサイズ（位置）は、ＳＬＭとその後のフーリエ面との
間の距離により線形に変化する。さらにまたビームの入
射角は、ＳＬＭの位置によって変化する。
【００３１】図３は、本発明の第１実施例による、フレ
ネル領域ビーム制御システムを表す図でビーム方向制御
システム３００である。ビーム方向制御システム３００
は、光ソース３０２と、空間光変調器３０４と、画像シ
ステム３０６と、平行移動するミラー３１０、ミラー３
１５と、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０を有す
る。このビーム方向制御システム３００はまた、移動制
御機構３２５と駆動アーム３２０とを有する。光ソース
３０２は、平面波物体光（コヒーレントレーザ光のビー
ム）を空間光変調器３０４の方向に放射する。空間光変
調器３０４は、例えば、液晶表示（ＬＣＤ）スクリーン
であり、この上に、データが、透明なピクセルと、不透
明なピクセルの２次元（２Ｄ）パターンで、符号化され
る。その後、このデータ符号化された、物体光は、画像
システム３０６を通過する。この画像システム３０６は
例えば、図１Ａに示すような、単一レンズ画像システム
あるいは、図２に示すような、４−ｆ画像システムであ
る。
ネル領域ビーム制御システムを表す図でビーム方向制御
システム３００である。ビーム方向制御システム３００
は、光ソース３０２と、空間光変調器３０４と、画像シ
ステム３０６と、平行移動するミラー３１０、ミラー３
１５と、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０を有す
る。このビーム方向制御システム３００はまた、移動制
御機構３２５と駆動アーム３２０とを有する。光ソース
３０２は、平面波物体光（コヒーレントレーザ光のビー
ム）を空間光変調器３０４の方向に放射する。空間光変
調器３０４は、例えば、液晶表示（ＬＣＤ）スクリーン
であり、この上に、データが、透明なピクセルと、不透
明なピクセルの２次元（２Ｄ）パターンで、符号化され
る。その後、このデータ符号化された、物体光は、画像
システム３０６を通過する。この画像システム３０６は
例えば、図１Ａに示すような、単一レンズ画像システム
あるいは、図２に示すような、４−ｆ画像システムであ
る。
【００３２】レンズ３０８は、物体光が通過する、画像
システム３０６の最後のレンズを表し、そのため、図１
へのレンズ１６、または図２のレンズ２０８に相当す
る。実線と点線で示された、物体光は、ミラー３１０に
よりミラー３１５の方向に反射され、そしてこのミラー
３１５が物体光を、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３
３０の方向に反射させる。
システム３０６の最後のレンズを表し、そのため、図１
へのレンズ１６、または図２のレンズ２０８に相当す
る。実線と点線で示された、物体光は、ミラー３１０に
よりミラー３１５の方向に反射され、そしてこのミラー
３１５が物体光を、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３
３０の方向に反射させる。
【００３３】ミラー３１０、ミラー３１５は、駆動アー
ム３２０上の固定位置に固着されている。そのため、ミ
ラー３１０と、ミラー３１５との間の距離は、一定で、
ミラー３１０とミラー３１５の、表面により形成される
相対角も、一定である。物体光は、ミラー３１０、ミラ
ー３１５により、反射されたあと、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）３３０上に、像を形成する。ホログラフメ
モリセル（ＨＭＣ）３３０と、ミラー３１５は、互いに
相対的に配置されており、その結果、ホログラフメモリ
セル（ＨＭＣ）３３０の表面は、ミラー３１５から反射
された、物体光に対し、直交するように向けられてい
る。ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０上に入射す
る像は、例えば、来入物体光の像、すなわちフーリエ変
換であり、あるいは、フレネル領域内の、ある中間面
（intermediate plane）である。
ム３２０上の固定位置に固着されている。そのため、ミ
ラー３１０と、ミラー３１５との間の距離は、一定で、
ミラー３１０とミラー３１５の、表面により形成される
相対角も、一定である。物体光は、ミラー３１０、ミラ
ー３１５により、反射されたあと、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）３３０上に、像を形成する。ホログラフメ
モリセル（ＨＭＣ）３３０と、ミラー３１５は、互いに
相対的に配置されており、その結果、ホログラフメモリ
セル（ＨＭＣ）３３０の表面は、ミラー３１５から反射
された、物体光に対し、直交するように向けられてい
る。ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０上に入射す
る像は、例えば、来入物体光の像、すなわちフーリエ変
換であり、あるいは、フレネル領域内の、ある中間面
（intermediate plane）である。
【００３４】ミラー３１０とミラー３１５の元の位置
は、実線で示している。ミラー３１０とミラー３１５
の、平行移動した位置は、点線で示している。平行移動
制御装置３２５は、ミラー３１０とミラー３１５を、直
列状態で並行移動させるために、駆動アーム３２０を伸
ばしたり、引っ込めたりする。ミラー３１０とミラー３
１５の、元の位置においては、物体光は、Ａ点を通過
し、ミラー３１０のＢ点の表面に入射する。その後、こ
の物体光は、ミラー３１５のＣ点に反射され、そこで再
び、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０の表面のＤ
点の方向に、反射される。前述したように、この物体光
は、Ｄ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０に直
交している。
は、実線で示している。ミラー３１０とミラー３１５
の、平行移動した位置は、点線で示している。平行移動
制御装置３２５は、ミラー３１０とミラー３１５を、直
列状態で並行移動させるために、駆動アーム３２０を伸
ばしたり、引っ込めたりする。ミラー３１０とミラー３
１５の、元の位置においては、物体光は、Ａ点を通過
し、ミラー３１０のＢ点の表面に入射する。その後、こ
の物体光は、ミラー３１５のＣ点に反射され、そこで再
び、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０の表面のＤ
点の方向に、反射される。前述したように、この物体光
は、Ｄ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０に直
交している。
【００３５】ミラー３１０、ミラー３１５が、平行移動
した位置においては、物体光は、ミラー３１０の表面の
Ａ点に入射し、その後、ミラー３１５の表面のＥ点に向
けて、反射される。このＥ点で、物体光は再び、ホログ
ラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０の表面のＤ点の方向に
反射される。前述したように、物体光は、Ｓ点でホログ
ラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０に対し、直交してい
る。この構成で、重要な点は、Ａ点からＤ点（中間のＢ
点、Ｃ点を通って）を通って、物体光が移動する距離
は、Ａ点からＦ点（中間のＥ点を通って）に、物体光
が、移動する距離と等しいことである。ミラー３１０と
ミラー３１５の平行移動量Δ１は、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）３３０における平行移動量Δ２となる。こ
の平行移動量Δ２は、ミラー３１０とミラー３１５の方
向と、その絶対位置に依存する。
した位置においては、物体光は、ミラー３１０の表面の
Ａ点に入射し、その後、ミラー３１５の表面のＥ点に向
けて、反射される。このＥ点で、物体光は再び、ホログ
ラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０の表面のＤ点の方向に
反射される。前述したように、物体光は、Ｓ点でホログ
ラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０に対し、直交してい
る。この構成で、重要な点は、Ａ点からＤ点（中間のＢ
点、Ｃ点を通って）を通って、物体光が移動する距離
は、Ａ点からＦ点（中間のＥ点を通って）に、物体光
が、移動する距離と等しいことである。ミラー３１０と
ミラー３１５の平行移動量Δ１は、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）３３０における平行移動量Δ２となる。こ
の平行移動量Δ２は、ミラー３１０とミラー３１５の方
向と、その絶対位置に依存する。
【００３６】図４は、本発明の第２実施例による、フレ
ネル領域ビーム制御システム４００を表す図である。こ
のフレネル領域ビーム制御システム４００は、物体光の
方向を制御するために、平行移動ミラーの代わりに、回
転ミラーを用いる。ビーム方向制御システム３００と同
様に、フレネル領域ビーム制御システム４００は、光ソ
ースと、空間光変調器とを有する。図面を簡略化するた
めに、これらのデバイスは、図示していない。フレネル
領域ビーム制御システム４００は、画像システム４０６
と、回転するミラー４１０、ミラー４１５と、ホログラ
フメモリセル（ＨＭＣ）４３０とを有する。また、フレ
ネル領域ビーム制御システム４００は、回転制御機構４
２５Ａ、回転制御機構４２５Ｂと、駆動アーム４２０
Ａ、駆動アーム４２０Ｂを含む。
ネル領域ビーム制御システム４００を表す図である。こ
のフレネル領域ビーム制御システム４００は、物体光の
方向を制御するために、平行移動ミラーの代わりに、回
転ミラーを用いる。ビーム方向制御システム３００と同
様に、フレネル領域ビーム制御システム４００は、光ソ
ースと、空間光変調器とを有する。図面を簡略化するた
めに、これらのデバイスは、図示していない。フレネル
領域ビーム制御システム４００は、画像システム４０６
と、回転するミラー４１０、ミラー４１５と、ホログラ
フメモリセル（ＨＭＣ）４３０とを有する。また、フレ
ネル領域ビーム制御システム４００は、回転制御機構４
２５Ａ、回転制御機構４２５Ｂと、駆動アーム４２０
Ａ、駆動アーム４２０Ｂを含む。
【００３７】光ソース（図示せず）は、空間光変調器
（図示せず）を通過する物体光を、放射する。その後、
データ符号化された物体光は、画像システム４０６を通
過する。この画像システム４０６は、図１Ａの単一レン
ズ画像システム、あるいは、図２の４−ｆ画像システム
である。レンズ４０８は、物体光が通過する、画像シス
テム４０６の最後のレンズを表し、そのため、図１への
レンズ１６、または図２のレンズ２０８に相当する。実
線と点線で示された、物体光は、ミラー４１０によりミ
ラー４１５の方向に反射され、そしてこのミラー３１５
が物体光を、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０の
方向に反射させる。
（図示せず）を通過する物体光を、放射する。その後、
データ符号化された物体光は、画像システム４０６を通
過する。この画像システム４０６は、図１Ａの単一レン
ズ画像システム、あるいは、図２の４−ｆ画像システム
である。レンズ４０８は、物体光が通過する、画像シス
テム４０６の最後のレンズを表し、そのため、図１への
レンズ１６、または図２のレンズ２０８に相当する。実
線と点線で示された、物体光は、ミラー４１０によりミ
ラー４１５の方向に反射され、そしてこのミラー３１５
が物体光を、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０の
方向に反射させる。
【００３８】ミラー４１０とミラー４１５とは、回転可
能に駆動アーム４２０Ａ、駆動アーム４２０Ｂの上に、
搭載されているが、それらの関係は、ミラー４１０の表
面とミラー４１０の表面により、形成される角度が、ミ
ラー４１０とミラー４１５が回転しても、一定であるよ
うにされる。そのため、ミラー４１０とミラー４１５の
間の距離は、一定で、ミラー４１０とミラー４１５の表
面により形成される、相対角が一定となるように、同一
量だけ、ミラー４１０とミラー４１５を、回転する。
能に駆動アーム４２０Ａ、駆動アーム４２０Ｂの上に、
搭載されているが、それらの関係は、ミラー４１０の表
面とミラー４１０の表面により、形成される角度が、ミ
ラー４１０とミラー４１５が回転しても、一定であるよ
うにされる。そのため、ミラー４１０とミラー４１５の
間の距離は、一定で、ミラー４１０とミラー４１５の表
面により形成される、相対角が一定となるように、同一
量だけ、ミラー４１０とミラー４１５を、回転する。
【００３９】物体光は、ミラー４１０とミラー４１５に
より、反射されたあと、ホログラフメモリセル（ＨＭ
Ｃ）４３０上に像を形成する。ホログラフメモリセル
（ＨＭＣ）４３０は、ミラー４１５から反射された、物
体光に対し、直交するよう配置されている。ホログラフ
メモリセル（ＨＭＣ）４３０上に入射する像は、例え
ば、来入物体光の像、すなわちフーリエ変換であり、あ
るいは、フレネル領域内の、ある中間面（intermediate
plane）である。
より、反射されたあと、ホログラフメモリセル（ＨＭ
Ｃ）４３０上に像を形成する。ホログラフメモリセル
（ＨＭＣ）４３０は、ミラー４１５から反射された、物
体光に対し、直交するよう配置されている。ホログラフ
メモリセル（ＨＭＣ）４３０上に入射する像は、例え
ば、来入物体光の像、すなわちフーリエ変換であり、あ
るいは、フレネル領域内の、ある中間面（intermediate
plane）である。
【００４０】ミラー４１０とミラー４１５の元の位置
は、実線で示している。ミラー４１０とミラー４１５
の、平行移動した後の位置は、点線で示している。回転
制御機構４２５Ａと回転制御機構４２５Ｂが、ミラー４
１０とミラー４１５を、同一量だけ回転させる。ミラー
４１０、ミラー４１５の元の位置では、物体光は、ミラ
ー４１０の表面のＡ点に入射し、ミラー４１５の方向に
反射される。物体光は、ミラー４１５の表面のＢ点に入
射し、そこで再び、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４
３０の表面のＣ点の方向に反射される。前述した物体光
は、Ｃ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０と直
交する。
は、実線で示している。ミラー４１０とミラー４１５
の、平行移動した後の位置は、点線で示している。回転
制御機構４２５Ａと回転制御機構４２５Ｂが、ミラー４
１０とミラー４１５を、同一量だけ回転させる。ミラー
４１０、ミラー４１５の元の位置では、物体光は、ミラ
ー４１０の表面のＡ点に入射し、ミラー４１５の方向に
反射される。物体光は、ミラー４１５の表面のＢ点に入
射し、そこで再び、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４
３０の表面のＣ点の方向に反射される。前述した物体光
は、Ｃ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０と直
交する。
【００４１】ミラー４１０、ミラー４１５の回転した位
置においては、物体光は、ミラー４１０の表面のＡ点に
入射し、ミラー４１５の表面のＤ点に向けて反射され
る。Ｄ点で、物体光は再び、ホログラフメモリセル４３
０の表面のＥ点の方向に反射される。前述した物体光
は、Ｅ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０と直
交する。この構成で、重要な点は、Ａ点からＣ点（中間
のＢ点を通って）を通って、物体光が移動する距離は、
Ａ点からＥ点（中間のＤ点を通って）に、物体光が、移
動する距離と等しいことである。ミラー４１０とミラー
４１５の回転角θは、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）
４３０における移動量ΔＸとなる。この移動量ΔＸは、
ミラー４１０とミラー４１５の相対方向と、絶対方向に
依存する。
置においては、物体光は、ミラー４１０の表面のＡ点に
入射し、ミラー４１５の表面のＤ点に向けて反射され
る。Ｄ点で、物体光は再び、ホログラフメモリセル４３
０の表面のＥ点の方向に反射される。前述した物体光
は、Ｅ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０と直
交する。この構成で、重要な点は、Ａ点からＣ点（中間
のＢ点を通って）を通って、物体光が移動する距離は、
Ａ点からＥ点（中間のＤ点を通って）に、物体光が、移
動する距離と等しいことである。ミラー４１０とミラー
４１５の回転角θは、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）
４３０における移動量ΔＸとなる。この移動量ΔＸは、
ミラー４１０とミラー４１５の相対方向と、絶対方向に
依存する。
【００４２】図５は、本発明の第３実施例による、複合
フレネル領域ビーム方向制御システム５００を表す図で
ある。この複合フレネル領域ビーム方向制御システム５
００は、例えば、一対の直交する軸のような、２本の軸
で、光ビームの方向を制御する。図面を簡単にするため
に、複合フレネル領域ビーム方向制御システム５００
は、図１−４に示された、光ソースと、空間光変調器
と、平行移動制御装置および／または、回転制御装置を
省略している。
フレネル領域ビーム方向制御システム５００を表す図で
ある。この複合フレネル領域ビーム方向制御システム５
００は、例えば、一対の直交する軸のような、２本の軸
で、光ビームの方向を制御する。図面を簡単にするため
に、複合フレネル領域ビーム方向制御システム５００
は、図１−４に示された、光ソースと、空間光変調器
と、平行移動制御装置および／または、回転制御装置を
省略している。
【００４３】レンズ５０５は、単一レンズ画像システム
あるいは、４−ｆ画像システムのような、画像システム
の最終レンズである。レンズ５０５を搭荷した物体光
は、ミラー５１０とミラー５１５により、反射される。
ミラー５１０とミラー５１５は、第１フレネル領域ビー
ム方向制御サブシステムを含み、このシステム内では、
ミラー５１０とミラー５１５は、一対の平行移動ミラ
ー、あるいは一対の回転ミラーである。ミラー５１０と
ミラー５１５は、Ｘ軸で示したように、任意の第１軸に
沿って、ミラー５２０の表面にかかるように、物体光の
方向を制御する。
あるいは、４−ｆ画像システムのような、画像システム
の最終レンズである。レンズ５０５を搭荷した物体光
は、ミラー５１０とミラー５１５により、反射される。
ミラー５１０とミラー５１５は、第１フレネル領域ビー
ム方向制御サブシステムを含み、このシステム内では、
ミラー５１０とミラー５１５は、一対の平行移動ミラ
ー、あるいは一対の回転ミラーである。ミラー５１０と
ミラー５１５は、Ｘ軸で示したように、任意の第１軸に
沿って、ミラー５２０の表面にかかるように、物体光の
方向を制御する。
【００４４】その物体光は、ミラー５２０とミラー５２
５により、反射される。ミラー５２０とミラー５２５
は、第２フレネル領域ビーム方向制御サブシステムを含
み、このシステム内では、ミラー５２０とミラー５２５
は、一対の平行移動ミラーあるいは一対の回転ミラーで
ある。ミラー５２０とミラー５２５は、物体光を、Ｙ軸
として示された第２の軸に沿って、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）５３０の表面に、物体光がかかるように、
方向制御する。ここで、Ｙ軸とＸ軸は直交する。
５により、反射される。ミラー５２０とミラー５２５
は、第２フレネル領域ビーム方向制御サブシステムを含
み、このシステム内では、ミラー５２０とミラー５２５
は、一対の平行移動ミラーあるいは一対の回転ミラーで
ある。ミラー５２０とミラー５２５は、物体光を、Ｙ軸
として示された第２の軸に沿って、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）５３０の表面に、物体光がかかるように、
方向制御する。ここで、Ｙ軸とＸ軸は直交する。
【００４５】このようにして、一対のミラー対５２０、
５２５の任意の選択位置に対して、ミラー対５１０、５
１５の平行移動（あるいは回転）は、Ｘ軸に沿ったホロ
グラフメモリセル（ＨＭＣ）５３０の、表面上での物体
光の平行移動となる。同様にミラー対５１０、５１５の
任意の選択位置に対して、ミラー対５２０、５２５の平
行移動（あるいは回転）は、Ｙ軸に沿ったホログラフメ
モリセル（ＨＭＣ）５３０の、表面上での物体光の平行
移動となる。
５２５の任意の選択位置に対して、ミラー対５１０、５
１５の平行移動（あるいは回転）は、Ｘ軸に沿ったホロ
グラフメモリセル（ＨＭＣ）５３０の、表面上での物体
光の平行移動となる。同様にミラー対５１０、５１５の
任意の選択位置に対して、ミラー対５２０、５２５の平
行移動（あるいは回転）は、Ｙ軸に沿ったホログラフメ
モリセル（ＨＭＣ）５３０の、表面上での物体光の平行
移動となる。
【００４６】複合フレネル領域ビーム方向制御システム
５００の各軸で用いられる、ビーム方向制御サブシステ
ムは、互いに独立している。そのため複合フレネル領域
ビーム方向制御システム５００は、２個の回転ミラー対
と、２個の平行移動ミラー対、あるいは、一個の回転ミ
ラー対と、一個の平行移動ミラー対とを有する。
５００の各軸で用いられる、ビーム方向制御サブシステ
ムは、互いに独立している。そのため複合フレネル領域
ビーム方向制御システム５００は、２個の回転ミラー対
と、２個の平行移動ミラー対、あるいは、一個の回転ミ
ラー対と、一個の平行移動ミラー対とを有する。
【００４７】本発明の他の実施例においては、上記の方
向制御システムは、ホログラフメモリセルに対し、物体
光の粗い方向制御用に用いられ、一方、微細の制御操作
は、像を結像する前にＳＬＭを、物理的に平行移動する
ことにより、達成してもよい。ＳＬＭを、Ｒだけ平行移
動すると、４−ｆ画像システムにおいては、−Ｒ（ｆ 2
／ｆ1）だけ出力像を、平行移動させることになる。こ
こでｆ1は、第１レンズの焦点距離で、ｆ2は、第２レン
ズの焦点距離である。ＳＬＭを、Ｒだけ平行移動するこ
とにより、単一レンズ画像システムにおいては、−Ｒ
（ｄ/ｓ）だけ、出力は平行移動させる。
向制御システムは、ホログラフメモリセルに対し、物体
光の粗い方向制御用に用いられ、一方、微細の制御操作
は、像を結像する前にＳＬＭを、物理的に平行移動する
ことにより、達成してもよい。ＳＬＭを、Ｒだけ平行移
動すると、４−ｆ画像システムにおいては、−Ｒ（ｆ 2
／ｆ1）だけ出力像を、平行移動させることになる。こ
こでｆ1は、第１レンズの焦点距離で、ｆ2は、第２レン
ズの焦点距離である。ＳＬＭを、Ｒだけ平行移動するこ
とにより、単一レンズ画像システムにおいては、−Ｒ
（ｄ/ｓ）だけ、出力は平行移動させる。
【００４８】ＳＬＭを平行移動させる画像方向制御シス
テムの詳細は、前掲の整理番号980124の特許明細書に記
載されている。
テムの詳細は、前掲の整理番号980124の特許明細書に記
載されている。
【００４９】１次元（１Ｄ）と２次元（２Ｄ）の、ビー
ム方向制御システムは、ホログラフメモリセルの反対側
に、ミラーの対称配置構成を用いることにより、さらに
改善できる。かくして、データは、ＨＭＣの両側に同時
に、方向制御することができる。図６について、次に説
明すると、空間光照射器を感光ディデクタの２次元配列
でもって置換することにより、ＨＭＣの対向する側にミ
ラーの対称配置用いて、ＨＭＣから、データを取り出す
ことができる。
ム方向制御システムは、ホログラフメモリセルの反対側
に、ミラーの対称配置構成を用いることにより、さらに
改善できる。かくして、データは、ＨＭＣの両側に同時
に、方向制御することができる。図６について、次に説
明すると、空間光照射器を感光ディデクタの２次元配列
でもって置換することにより、ＨＭＣの対向する側にミ
ラーの対称配置用いて、ＨＭＣから、データを取り出す
ことができる。
【００５０】図６は、本発明の第４実施例による、ホロ
グラフメモリシステム６００を表す図である。ミラー６
０５とミラー６１０は、物体光６２０（点線）を、ホロ
グラフメモリセル（ＨＭＣ）６１５に向ける、フレネル
領域ビーム方向制御システムに含まれる。ミラー６０５
とミラー６１０はまた、一対の平行移動ミラー、あるい
は、一対の回転ミラーを含む。物体光６２０は、４-ｆ
画像システムあるいは、単一レンズ画像システムから、
受領をされる。
グラフメモリシステム６００を表す図である。ミラー６
０５とミラー６１０は、物体光６２０（点線）を、ホロ
グラフメモリセル（ＨＭＣ）６１５に向ける、フレネル
領域ビーム方向制御システムに含まれる。ミラー６０５
とミラー６１０はまた、一対の平行移動ミラー、あるい
は、一対の回転ミラーを含む。物体光６２０は、４-ｆ
画像システムあるいは、単一レンズ画像システムから、
受領をされる。
【００５１】基準ビーム（実線で示す）６２５と物体光
６２０は、相互に作用して、選択した位置に、ホログラ
フ像を生成する。この位置は、ミラー６０５とミラー６
１０が、一対の平行移動ミラーの場合には、ミラー６０
５とミラー６１０の相対位置により、決定される。別法
として、ホログラフ像の位置は、ミラー６０５とミラー
６１０が、一対の回転ミラーの場合には、ミラー６０５
とミラー６１０の相対角により決定される。このホログ
ラフは、物体光６２０と基準ビーム６２５の相対振幅、
極性状態、および位相差、および物体光６２０と基準ビ
ーム６２５が、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）６１５
上に投射される角度の関数である。
６２０は、相互に作用して、選択した位置に、ホログラ
フ像を生成する。この位置は、ミラー６０５とミラー６
１０が、一対の平行移動ミラーの場合には、ミラー６０
５とミラー６１０の相対位置により、決定される。別法
として、ホログラフ像の位置は、ミラー６０５とミラー
６１０が、一対の回転ミラーの場合には、ミラー６０５
とミラー６１０の相対角により決定される。このホログ
ラフは、物体光６２０と基準ビーム６２５の相対振幅、
極性状態、および位相差、および物体光６２０と基準ビ
ーム６２５が、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）６１５
上に投射される角度の関数である。
【００５２】データは、ミラー６１０とミラー６０５の
対称配置の構成を含むミラー６３０とミラー６３５を用
いて、再生される。物体光６２０は、ホログラフを生成
するのに用いられたのと同一角、同一位置で、ホログラ
フメモリセル（ＨＭＣ）６１５へ基準ビーム６２５を投
影することにより、再生される。このホログラフと、基
準ビーム６２５が相互作用をして、物体光６４５（実線
で示す）を生成する。ミラー６０５とミラー６１０と
が、平行移動ミラーの場合には、所望のデータページ
は、ミラー６３０とミラー６３５を、ミラー６０５とミ
ラー６１０が、ホログラフが構成されたときに、平行移
動されたのと同一の位置に平行移動することにより、選
択される。ミラー６０５とミラー６１０が回転ミラーの
場合には、所望のデータページは、ホログラフが形成さ
れたときに、ミラー６０５とミラー６１０が回転された
のと、同一の回転角だけ、ミラー６３０とミラー６３５
を回転することにより、選択される。
対称配置の構成を含むミラー６３０とミラー６３５を用
いて、再生される。物体光６２０は、ホログラフを生成
するのに用いられたのと同一角、同一位置で、ホログラ
フメモリセル（ＨＭＣ）６１５へ基準ビーム６２５を投
影することにより、再生される。このホログラフと、基
準ビーム６２５が相互作用をして、物体光６４５（実線
で示す）を生成する。ミラー６０５とミラー６１０と
が、平行移動ミラーの場合には、所望のデータページ
は、ミラー６３０とミラー６３５を、ミラー６０５とミ
ラー６１０が、ホログラフが構成されたときに、平行移
動されたのと同一の位置に平行移動することにより、選
択される。ミラー６０５とミラー６１０が回転ミラーの
場合には、所望のデータページは、ホログラフが形成さ
れたときに、ミラー６０５とミラー６１０が回転された
のと、同一の回転角だけ、ミラー６３０とミラー６３５
を回転することにより、選択される。
【００５３】このようにして再構成された、感光ディデ
クタ６４０上に投影され、この感光ディデクタ６４０
が、明るいピクセルと暗いピクセルのパターンを、検出
することにより、データを読み出す。ミラー６３０とミ
ラー６３５は、再構成された物体光６４５を、感光ディ
デクタ６４０上に脱方向制御（de-steer）だけでなく、
これらは、ミラー６０５とミラー６１０により、引き起
こされた脱軸ひずみの影響を修正する。
クタ６４０上に投影され、この感光ディデクタ６４０
が、明るいピクセルと暗いピクセルのパターンを、検出
することにより、データを読み出す。ミラー６３０とミ
ラー６３５は、再構成された物体光６４５を、感光ディ
デクタ６４０上に脱方向制御（de-steer）だけでなく、
これらは、ミラー６０５とミラー６１０により、引き起
こされた脱軸ひずみの影響を修正する。
【００５４】上記のビーム方向制御システムは、物体光
を、所望の位置に方向付ける例を用いて、説明したが、
当業者は、代わりに基準ビームを方向制御するシステム
を、容易に想到することができるであろう。
を、所望の位置に方向付ける例を用いて、説明したが、
当業者は、代わりに基準ビームを方向制御するシステム
を、容易に想到することができるであろう。
【図１】Ａ 従来の単一レンズ画像システムを表す図 Ｂ 従来の単一レンズフーリエ変換システムを表す図
【図２】従来の４−ｆ画像システムを表す図
【図３】本発明の第１実施例による、フレネル領域ビー
ム制御システムを表す図。
ム制御システムを表す図。
【図４】本発明の第２実施例による、フレネル領域ビー
ム制御システムを表す図。
ム制御システムを表す図。
【図５】本発明の第３実施例による、複合フレネル領域
ビーム方向制御システムを表す図。
ビーム方向制御システムを表す図。
【図６】本発明の第４実施例による、ホログラフメモリ
システムを表す図。
システムを表す図。
１０ 単一レンズシステム １２ 空間光変調器 １６ 凸レンズ １００ フーリエ変換システム １０４ 凸レンズ １０６ フーリエ面 １１１、１１２、１１３、１１４ 光ビーム ２００ ４−ｆ画像システム ２０２ 空間光変調器 ２０４、２０８ 凸レンズ ２１０ 出力像面 ２１５ 光学パス ３００ ビーム方向制御システム ３０２ 光ソース ３０４ 空間光変調器 ３０６ 画像システム ３０８ レンズ ３１０、３１５ ミラー ３２０ 駆動アーム ３２５ 平行移動制御装置 ３３０ ホログラフメモリセル（holographic memory c
ell：ＨＭＣ） ４００ フレネル領域ビーム制御システム ４０６ 画像システム ４１０、４１５ ミラー ４２０ 駆動アーム ４２５ 回転制御機構 ４３０ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ５００ 複合フレネル領域ビーム方向制御システム ５０５ レンズ ５１０、５１５、５２０、５２５ ミラー ５３０ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ６００ ホログラフメモリシステム ６０５、６１０ ミラー ６１５ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ６２０ 物体光 ６２５ 基準ビーム ６３０、６３５ ミラー ６４０ 感光ディデクタ ６４５ 物体光
ell：ＨＭＣ） ４００ フレネル領域ビーム制御システム ４０６ 画像システム ４１０、４１５ ミラー ４２０ 駆動アーム ４２５ 回転制御機構 ４３０ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ５００ 複合フレネル領域ビーム方向制御システム ５０５ レンズ ５１０、５１５、５２０、５２５ ミラー ５３０ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ６００ ホログラフメモリシステム ６０５、６１０ ミラー ６１５ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ６２０ 物体光 ６２５ 基準ビーム ６３０、６３５ ミラー ６４０ 感光ディデクタ ６４５ 物体光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊ ｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ケヴィン リチャード カーティス アメリカ合衆国，07901 ニュージャー ジー，サミット，モーリス アヴェニュ ー 417，ナンバー．８ (72)発明者 マイケル シー．タッキット アメリカ合衆国，07830 ニュージャー ジー，キャリフォン，ヒッコリー ラン 39 (56)参考文献 特開 昭54−91252（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/08 G02B 26/10 G11B 7/12 - 7/22
Claims (20)
- 【請求項１】 ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）内の、
データロケーションにアクセスするコヒーレント光の複
合空間変調入射ビームを方向制御するシステムにおい
て、 （Ａ） 前記コヒーレント光の入射ビームを受光する屈
折透過素子と、 （Ｂ） フレネル領域で、前記入射ビームを受光し反射
するよう配置された第１と第２の反射素子と、 （Ｃ） 前記第１と第２の反射素子に結合され、前記入
射ビームを前記ホログラフメモリセルに向けて、前記入
射ビームが前記第１と第２の反射素子の動きの関数とな
るロケーションを照射するように、第１と第２の反射素
子を移動させる反射素子方向制御機構と、からなること
を特徴とする複合空間変調入射ビームの方向制御システ
ム。 - 【請求項２】 前記（Ｃ）の機構は、前記第１と第２の
反射素子をそれぞれ第１と第２の軸の周囲に回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 【請求項３】 前記（Ｃ）の機構は、前記第１と第２の
反射素子を平行移動させることを特徴とする請求項１に
記載のシステム。 - 【請求項４】（Ｄ） 空間バンド幅積（space bandwidt
h product：ＳＢＰ）が１００以上であるコヒーレント
光の入射ビームをさらに有することを特徴とする請求項
１に記載のシステム。 - 【請求項５】 前記第１と第２の反射素子は、ミラー
（鏡）であることを特徴とする請求項１に記載のシステ
ム。 - 【請求項６】（Ｅ） フレネル領域において、前記第２
の反射素子からの入射ビームを受光し反射させるよう配
置された第３と第４の反射素子と、 （Ｆ） 前記第３と第４の反射素子に結合され、前記入
射ビームを２次元状態で前記ホログラフメモリセルに向
けて、前記入射ビームが前記第３と第４の反射素子の動
きの関数である、ＨＭＣの面上のロケーションを照射す
るように、第３と第４の反射素子を移動させる反射素子
方向制御機構と、を更に有することを特徴とする請求項
１に記載のシステム。 - 【請求項７】 前記ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）
は、ほぼ平面状であることを特徴とする請求項１に記載
のシステム。 - 【請求項８】 ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）内のデ
ータロケーションにアクセスするコヒーレント光の複合
空間変調入射ビームを方向制御する方法において、 （Ａ） 複合空間変調入射ビームを、反射素子内に受光
するステップと、 （Ｂ） フレネル領域内において、第１と第２の反射素
子により前記入射ビームを反射するステップと、 （Ｃ） 前記第１と第２の反射素子に結合され、前記入
射ビームを前記ホログラフメモリセルに向けて、前記入
射ビームが前記第１と第２の反射素子の動きの関数とな
るロケーションを照射するように、第１と第２の反射素
子を移動させるステップと、からなることを特徴とする
複合空間変調入射ビームの方向制御方法。 - 【請求項９】 前記（Ｃ）のステップは、前記第１と第
２の反射素子をそれぞれ第１と第２の軸の周囲に回転さ
せるステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の
方法。 - 【請求項１０】 前記（Ｃ）のステップは、前記第１と
第２の反射素子を平行移動させるステップを含むことを
特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１１】 （Ｄ） 空間バンド幅積（space band
width product：ＳＢＰ）が１００以上であるコヒーレ
ント光の入射ビームを生成するステップを含むことを特
徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記第１と第２の反射素子は、ミラー
（鏡）であることを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１３】（Ｅ） フレネル領域において、前記第
２の反射素子からの、入射ビームを反射させるよう配置
された、第３と第４の反射素子と、 （Ｆ） 第３と第４の反射素子を移動させる反射素子の
方向制御ステップと、を有することを特徴とする請求項
８に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）
はほぼ平面状であることを特徴とする請求項８に記載の
方法。 - 【請求項１５】 平面上のホログラフメモリセル（ＨＭ
Ｃ）内のデータロケーションにアクセスするコヒーレン
ト光の複合空間変調入射ビームを方向制御する複合空間
変調入射ビームの方向制御システムにおいて、 （Ａ） 光ソースと、 （Ｂ） 前記光ソースから受光した光ビームを変調する
空間光変調器と、 （Ｃ） 前記コヒーレント光の入射ビームを受光する屈
折透過素子と、 （Ｄ） フレネル領域で、前記入射ビームを受光し反射
するよう配置された第１と第２の反射素子と、 （Ｅ） 前記第１と第２の反射素子に結合され、前記入
射ビームを前記ホログラフメモリセルに向けて、前記入
射ビームが前記第１と第２の反射素子の動きの関数とな
るロケーションを照射するように、第１と第２の反射素
子を移動させる反射素子方向制御機構と、からなること
を特徴とする複合空間変調入射ビームの方向制御システ
ム。 - 【請求項１６】 前記（Ｅ）の機構は、前記第１と第２
の反射素子をそれぞれ第１と第２の軸の周囲に回転させ
る、ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項１７】 前記（Ｅ）の機構は、前記第１と第２
の反射素子を平行移動させることを特徴とする請求項１
５に記載のシステム。 - 【請求項１８】 （Ｄ） 空間バンド幅積（space band
width product：ＳＢＰ）が１００以上であるコヒーレ
ント光の入射ビームをさらに有することを特徴とする請
求項１５に記載のシステム。 - 【請求項１９】 前記第１と第２の反射素子は、ミラー
（鏡）であることを特徴とする請求項１５に記載のシス
テム。 - 【請求項２０】（Ｅ） フレネル領域において、前記第
２の反射素子からの入射ビームを受光し反射させるよう
配置された第３と第４の反射素子と、 （Ｆ） 前記第３と第４の反射素子に結合され、前記入
射ビームを２次元状態で前記ホログラフメモリセルに向
けて、前記入射ビームが前記第３と第４の反射素子の動
きの関数となるＨＭＣの面上のロケーションを照射する
ように、第３と第４の反射素子を移動させる反射素子方
向制御機構と、を更に有することを特徴とする請求項１
５に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/881,736 US5859808A (en) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | System and method for steering fresnel region data to access data locations in a holographic memory |
| US08/881736 | 1997-06-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101946A JPH11101946A (ja) | 1999-04-13 |
| JP3215669B2 true JP3215669B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=25379099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17741098A Expired - Fee Related JP3215669B2 (ja) | 1997-06-24 | 1998-06-24 | 複合空間変調入射ビームの方向制御システム |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US5859808A (ja) |
| JP (1) | JP3215669B2 (ja) |
| KR (1) | KR100295489B1 (ja) |
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| US6064586A (en) * | 1998-12-31 | 2000-05-16 | Siros Technologies, Inc. | Method for holographic data storage and retrieval |
| US6055174A (en) | 1999-06-07 | 2000-04-25 | Holoplex Inc. | Solid state holographic memory |
| US6122081A (en) * | 1999-08-18 | 2000-09-19 | Lucent Technologies Inc. | Using the Talbot Effect for lensless imaging of periodic structures in a holographic memory system |
| DE10022955A1 (de) * | 2000-05-11 | 2001-12-06 | Optostor Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Auslesen von holographisch gespeicherten Informationen |
| DE10022949A1 (de) * | 2000-05-11 | 2001-11-22 | Optostor Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Kopieren von holographischen Informationen |
| KR100574050B1 (ko) * | 2003-05-03 | 2006-04-27 | 삼성전자주식회사 | 홀로그램 정보저장장치용 서보 컨트롤 |
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| KR100763637B1 (ko) * | 2005-07-13 | 2007-10-05 | 엘지전자 주식회사 | 병진운동을 하는 반사미러를 구비한 홀로그램 저장장치 |
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| KR100846573B1 (ko) | 2006-11-08 | 2008-07-15 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 광정보 처리장치와 광정보 처리방법 |
| KR20080087311A (ko) * | 2007-03-26 | 2008-10-01 | 삼성전자주식회사 | 데이터 복원 방법 및 홀로그래픽 저장 매체 기록 재생 장치 |
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|---|---|---|---|---|
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- 1997-06-24 US US08/881,736 patent/US5859808A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-06-12 TW TW087109402A patent/TW479250B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-06-24 KR KR1019980025304A patent/KR100295489B1/ko not_active IP Right Cessation
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