JP6138982B2 - ホログラフィック装置及びそのデータの読み取り方法 - Google Patents

ホログラフィック装置及びそのデータの読み取り方法 Download PDF

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Description

本発明は、ホログラフィック装置及びそのデータの読み取り方法に関する。
科学技術の発展につれて、電子ファイルに必要な記憶量も向上する。よく見られる記憶形態は、例えば、磁気ディスク又は光ディスクのような、記憶されるデータの根拠として、記憶媒体の表面における磁気又は光の変化を記録するものがある。しかしながら、電子ファイルに必要な記憶量の増加につれて、ホログラフィック記憶技術の発展は、注目されるようになる。
ホログラフィック記憶技術は、信号光及び参照光によって干渉されてから、画像データを記憶媒体（感光材料）内に書き込むものである。データの読み取りを行う場合、改めて参照光を記憶媒体（感光材料）に照射することで、回折によって回折光を発生させる。次に、発生した回折光は、また受信機に読み取られる。
回折光をデジタルデータに変換する工程において、回折光がノイズによる影響を受ける可能性があるため、データ内容をより正確に計算してノイズを除去するために、受信機は、回折光に対して読み取り工程を複数回行うことがある。しかしながら、複数回の読み取り工程によって、回折光のデジタルデータへの変換時間が延長して、受信機のデータに対する読み取り効率が不良になる。従って、如何にホログラフィック記憶技術の読み取り効率を向上させるかは、現在の関連分野における研究目標となっている。
本発明の一実施形態は、シヤリング干渉計によって回折光を第１のビームと第２のビームに転換し、光受信器において第１の撮像範囲と第２の撮像範囲を形成するホログラフィック装置を提供する。第１の撮像範囲と第２の撮像範囲内における初期基準信号点に対応するデータポイントによって、第１の撮像範囲の第１のデータ記憶セルの位相を、既知位相のデータポイントに基づいて推算することができる。第１の撮像範囲の第１のデータ記憶セルの位相が推算されると、ホログラフィック装置は、ディスク内に記憶されるデータを読み取ることができる。上記位相を推算するように、ホログラフィック装置は、ディスクを読み取る回数が一回となって、ディスクを読み取る時間が短くされる。
本発明の一実施形態は、読み取り光をディスクに提供して、読み取り光がディスクにより回折されて回折光となるように設けられるホログラフィック記憶装置と、回折光を受信して互いに平行な第１のビームと第２のビームに転換するように設けられるシヤリング干渉計と、シヤリング干渉計により提供される第１のビームと第２のビームを受信するように設けられる光受信器と、を備えるホログラフィック装置を提供する。
ある実施形態において、ホログラフィック記憶装置は、初期基準信号点を有する信号光を提供するように設けられる光源モジュールを含む。
ある実施形態において、シヤリング干渉計は、反射式シヤリングプレート又は透過式シヤリングプレートを含む。
ある実施形態において、ホログラフィック装置は、シヤリング干渉計と光受信器との間に設けられており、シヤリング干渉計により提供される第１のビームと第２のビームとの光受信器への撮像を縮小するためのアフォーカル系を更に含む。
ある実施形態において、シヤリング干渉計は、対向する非平行な第１の表面と第２の表面とを有する透明基板と、第１の表面と平行になるように設けられ誘電体層と、を含む。
ある実施形態において、誘電体層の厚さは、０マイクロメートル（μｍ）より大きく１０マイクロメートル（μｍ）以下である。
ある実施形態において、ホログラフィック装置は、シヤリング干渉計と光受信器との間に設けられており、シヤリング干渉計により提供される第１のビームと第２のビームの光受信器への撮像を拡大するためのアフォーカル系を更に含む。
ある実施形態において、ホログラフィック装置は、第１のレンズと、第２のレンズと、第１のレンズと第２のレンズとの間に設けられ、ライトホールを有するローパスフィルタと、を更に含み、第１のレンズと第２のレンズは、ホログラフィック記憶装置とシヤリング干渉計との間に設けられ、且つホログラフィック記憶装置からシヤリング干渉計へ進行する回折光は、第１のレンズと第２のレンズを順次に通る。
ある実施形態において、シヤリング干渉計により提供される第１のビームと第２のビームの光受信器への撮像範囲は、それぞれ第１の撮像範囲と第２の撮像範囲であり、第１の撮像範囲と第２の撮像範囲は、同じサイズの矩形であり、且つ部分的に重なる。
ある実施形態において、第１の撮像範囲と第２の撮像範囲との間に縦方向距離差と横方向距離差があり、横方向距離差と縦方向距離差の比は、０度以上且つ９０度以下の角度の正接値である。
ある実施形態において、シヤリング干渉計は、第１の撮像範囲と第２の撮像範囲との横方向距離差又は縦方向距離差が光受信器の最小画素単位の整数倍となるように設けられる。
ある実施形態において、シヤリング干渉計は、第１の集光レンズ、第２の集光レンズと回折格子ユニットからなり、第１の集光レンズと第２の集光レンズがホログラフィック記憶装置と光受信器との間に設けられ、且つホログラフィック記憶装置から光受信器へ進行する回折光が第１の集光レンズと第２の集光レンズを順次に通り、回折格子ユニットが第１の集光レンズと第２の集光レンズとの間に設けられる。
ある実施形態において、回折格子ユニットは、第１の回折格子と第２の回折格子を含む。第２の回折格子と第１の回折格子は平行して設けられ、且つ第１の集光レンズから第２の集光レンズへ進行する回折光は、第１の回折格子と第２の回折格子を順次に通る。
ある実施形態において、回折格子ユニットは、ブレーズド回折格子（ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ）又は二重回折格子（ｄｏｕｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｇｒａｔｉｎｇ）を含む。
本発明の一実施形態は、ホログラフィック記憶装置によって初期基準信号点を有する信号光をディスクに提供して、ディスク内に初期基準信号点に対応する情報を記録する工程と、ホログラフィック記憶装置によって読み取り光をディスクに提供して、読み取り光をディスクで回折させて、初期基準信号点に対応するデータポイントを有する回折光を形成する工程と、シヤリング干渉計によって回折光を互いに平行な第１のビームと第２のビームに転換する工程と、第１のビームと第２のビームを光受信器にガイドする工程と、を含み、第１のビームと第２のビームの光受信器への撮像範囲は、それぞれ第１の撮像範囲と第２の撮像範囲であり、第１の撮像範囲と第２の撮像範囲は、同じサイズを有し、且つ部分的に重なるホログラフィック装置のデータの読み取り方法を提供する。
ある実施形態において、第１の撮像範囲は、第１の位相又は第２の位相をそれぞれ有する第１のデータ記憶セルを有し、第２の撮像範囲は、第１の位相又は第２の位相をそれぞれ有する第２のデータ記憶セルを有し、第１の撮像範囲と第２の撮像範囲との重なる領域内における複数の第１のデータ記憶セルの各々と複数の第２のデータ記憶セルの各々とは、完全に重なる。
ある実施形態において、データの読み取り方法は、第１の撮像範囲と第２の撮像範囲との重なる領域内における完全に重なる第１のデータ記憶セルと第２のデータ記憶セルによって、シヤリング干渉計により提供される第１のビームと第２のビームを干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換する工程を更に含む。
ある実施形態において、第１のビームと第２のビームを干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換する工程は、各組の完全に重なる第１のデータ記憶セル及び第２のデータ記憶セルの何れも第１の位相又は第２の位相である場合、この組の完全に重なる第１のデータ記憶セル及び第２のデータ記憶セルの光受信器における強度を第１の強度と定義する工程と、各組の完全に重なる第１のデータ記憶セル及び第２のデータ記憶セルは、それぞれ第１の位相と第２の位相である場合、この組の完全に重なる第１のデータ記憶セル及び第２のデータ記憶セルの光受信器における強度を第２の強度と定義する工程と、を更に含む。
ある実施形態において、データの読み取り方法は、第１のビームと第２のビームを位相分布形態から強度分布形態に転換してから、第１のビームと第２のビームの強度分布形態と初期基準信号点に対応するデータポイントによって、第１の撮像範囲内における複数の第１のデータ記憶セルの各々の位相を推算する工程を更に含む。
ある実施形態において、第１の撮像範囲内における複数の第１のデータ記憶セルの各々の位相を推算する工程は、第１のデータ記憶セルにおける初期基準信号点に対応するデータポイントの一つから他の各組の完全に重なる第１のデータ記憶セル及び第２のデータ記憶セルへ推算する工程を更に含む。
ある実施形態において、第１の撮像範囲と第２の撮像範囲との間に縦方向距離差と横方向距離差がある。横方向距離差と縦方向距離差の比は、０度以上且つ９０度以下の角度の正接値である。
本発明の第１の実施形態に係るホログラフィック装置を示す光路模式図である。 図１に示すホログラフィック装置のホログラフィック記憶装置が同軸形態で配置されることを示す配置模式図である。 図１に示すホログラフィック装置のホログラフィック記憶装置が軸外形態で配置されることを示す配置模式図である。 図１に示す第１のビームの光受信器における第１の撮像範囲を示す模式図である。 図１に示す第２のビームの光受信器における第２の撮像範囲を示す模式図である。 図１に示すホログラフィック装置が第１のビームと第２のビームの読み取りを行うことを示す模式図である。 図１に示すホログラフィック装置が第１のビームと第２のビームの読み取りを行うことを示す模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 図１に示すホログラフィック装置の中のホログラフィック記憶装置により提供される初期基準信号点を有する信号の別の実施例の模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るホログラフィック装置を示す光路模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るホログラフィック装置を示す光路模式図である。 本発明の第４の実施形態に係るホログラフィック装置を示す配置模式図である。 本発明の第５の実施形態に係るホログラフィック装置を示す光路模式図である。 本発明の第６の実施形態に係るホログラフィック装置を示す光路模式図である。 図１０Ａに示す回折格子ユニットを示す配置模式図である。 本発明の第７の実施形態に係るホログラフィック装置を示す光路模式図である。 図１１Ａに示す回折格子ユニットを示す配置模式図である。 本発明の第８の実施形態に係るホログラフィック装置を示す光路模式図である。
以下、図面及び詳細な説明によって本発明の精神を明らかに説明し、当業者であれば、本発明の好適な実施形態を理解した上で、本発明の教示した技術に基づいて、本発明の精神と範囲から逸脱せずに、変更や修飾を加えることができる。
ホログラフィック記憶システムにおいて、ディスクに対して記憶データの書き込みを行う場合、信号光及び参照光からなるビームは、一定の範囲におけるディスク内の感光材料に対して干渉及び露光を行う必要がある。データの読み取りを行う場合、改めて参照光をディスク内の感光材料に照射することで、回折によって回折光を発生させることができる。次に、発生した回折光が、また受信機に読み取られる。受信機が回折光を読み取る工程において、回折光をより正確に計算し、ノイズの計算結果への妨害を避けるために、受信機は、回折光に対して読み取りを複数回行うことがある。しかしながら、複数回の読み取り工程により、ホログラフィック装置のディスクに対する読み取り時間が延長して、ホログラフィック装置の読み取り有効性と効率が低下する。
これに鑑みて、本発明のホログラフィック装置は、シヤリング干渉計によって回折光を第１のビームと第２のビームに転換し、光受信器において第１の撮像範囲と第２の撮像範囲を形成する。第１の撮像範囲と第２の撮像範囲内における初期基準信号点に対応するデータポイントによって、第１の撮像範囲の第１のデータ記憶セルの位相を、既知位相のデータポイントに基づいて推算することができる。第１の撮像範囲の第１のデータ記憶セルの位相が推算されると、ホログラフィック装置は、ディスク内に記憶されるデータを読み取ることができる。つまり、光受信器は、回折光を一回読み取るだけで、ディスクに記憶された位相情報を取得することができるので、ホログラフィック装置のディスクに対する読み取り時間が短くなる。なお、ホログラフィック装置は、読み取り時間が短くなる場合でも、依然として高品質のデータを読み取ることができるため、その読み取り有効性と効率が大幅に向上することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す光路模式図である。ホログラフィック装置１００は、ホログラフィック記憶装置１０２と、ローパスフィルタ１０４と、シヤリング干渉計１２０と、光受信器１０８と、第１の反射鏡１０９と、第１のレンズ１１０と、第２のレンズ１１１と、を備える。ホログラフィック記憶装置１０２は、同軸式構造又は軸外式構造であってもよい。回折光Ｄの光路において、回折光Ｄは、ホログラフィック記憶装置１０２から第１のレンズ１１０、ローパスフィルタ１０４、第２のレンズ１１１、第１の反射鏡１０９、シヤリング干渉計１２０を順次に通ってから、光受信器１０８に入る。他の実施形態において、回折光Ｄは、ホログラフィック記憶装置１０２からシヤリング干渉計１２０を通って、光受信器１０８に入ってもよい。
また、図１に示すホログラフィック装置１００の配置は、素子の実際の相対的な位置関係でなく、回折光Ｄがその光路において経過する素子の順序関係を示す。即ち、本発明の当業者は、回折光Ｄの光路の設計に基づいて、素子間の実際の相対的な位置関係を調整することができる。例えば、異なる回折光Ｄの光路設計において、第１の反射鏡１０９は省略されてもよい。
先に、図２Ａと図２Ｂを参照されたい。図２Ａは、図１に示すホログラフィック装置１００のホログラフィック記憶装置１０２が同軸形態で配置される配置模式図である。図２Ｂは、図１に示すホログラフィック装置１００のホログラフィック記憶装置１０２が軸外形態で配置される配置模式図である。
図２Ａにおいて、ホログラフィック装置１００のホログラフィック記憶装置１０２は、同軸式構造となり、光源モジュール１１４、空間光変調器１１５、偏光ビームスプリッター１１６、ダイクロイックミラー１１７、第２の反射鏡１１８及び対物レンズ１１９を含む。ローパスフィルタ１０４、第１のレンズ１１０と第２のレンズ１１１は、偏光ビームスプリッター１１６とダイクロイックミラー１１７との間に設けられる。また、本発明の当業者は、例えば、透過式、反射式から、空間光変調器１１５のタイプを柔軟的に選択し、又はモジュールとして組み合わせて配置して一組の空間光変調モジュールを形成してもよい。また、ホログラフィック装置１００の同軸形態で配置されるホログラフィック記憶装置１０２において、図１に示す第１の反射鏡１０９は、省略されてもよい。
読み取りを行う場合、光源モジュール１１４は、光源モジュール１１４から空間光変調器１１５、偏光ビームスプリッター１１６、第１のレンズ１１０、ローパスフィルタ１０４、第２のレンズ１１１、ダイクロイックミラー１１７、第２の反射鏡１１８及び対物レンズ１１９を順次に通ってディスク１０６に入射するように、読み取り光Ｌを提供する。読み取り光Ｌは、ディスク１０６によって回折されてから回折光Ｄとなる。次に、回折光Ｄは、また元の光路の路径に沿って偏光ビームスプリッター１１６へ進行して、偏光ビームスプリッター１１６によってシヤリング干渉計１２０へガイドされる。光受信器１０８は、シヤリング干渉計１２０により提供されるビームを受信するように設けられる。
図２Ｂにおいて、ホログラフィック装置１００のホログラフィック記憶装置１０２は、軸外式構造であり、半波長板１０３、分光器１０７、ガルバノメータ１１３、光源モジュール１１４、空間光変調器１１５、ガイドレンズ１１２Ａと１１２Ｂ、偏光ビームスプリッター１１６Ａと１１６Ｂ、及び対物レンズ１１９を含む。ローパスフィルタ１０４、第１のレンズ１１０と第２のレンズ１１１は、分光器１０７と第１の反射鏡１０９との間に設けられる。同様に、本発明の当業者は、例えば、透過式、反射式から、空間光変調器１１５のタイプを柔軟的に選択し、又はモジュールとして組み合わせて配置して一組の空間光変調モジュールを形成してもよい。また、本実施形態における分光器１０７は、偏光ビームスプリッターに交換されてもよい。分光器１０７が偏光ビームスプリッターに交換される実施形態において、半波長板（図示せず）が偏光ビームスプリッター１１６Ａと分光器１０７との間に設けられる。
同様に、読み取りを行う場合、光源モジュール１１４は、光源モジュール１１４からガイドレンズ１１２Ａ、半波長板１０３、偏光ビームスプリッター１１６Ａと１１６Ｂ、ガルバノメータ１１３、ガイドレンズ１１２Ｂ及び対物レンズ１１９を順次に通ってディスク１０６に入射するように、読み取り光Ｌを提供する。読み取り光Ｌは、ディスク１０６によって回折されてから回折光Ｄとなる。次に、回折光Ｄは、またディスク１０６から順次に対物レンズ１１９、分光器１０７、空間光変調器１１５、分光器１０７、第１のレンズ１１０、ローパスフィルタ１０４と第２のレンズ１１１を経て第１の反射鏡１０９へ進行し第１の反射鏡１０９によってシヤリング干渉計１２０へガイドされる。光受信器１０８は、シヤリング干渉計１２０により提供されるビームを受信するように設けられる。
また、図２Ａと図２Ｂに示すホログラフィック装置１００における素子配置関係は、単に模式的なものであるが、本発明のホログラフィック装置１００における素子配置関係を制限するものではない。本発明の当業者は、異なる回折光Ｄの光路の設計に基づいて、素子との相対的な位置関係を調整することができる。
また図１を参照されたい。シヤリング干渉計１２０は、回折光Ｄを受信するように設けられ、回折光Ｄを第１のビームＬ１と第２のビームＬ２に転換し、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２とが互いに平行である。本実施形態において、シヤリング干渉計１２０は、反射式シヤリングプレート１２２を含む。即ち、回折光Ｄは、反射式シヤリングプレート１２２によって、互いに平行な第１のビームＬ１と第２のビームＬ２に転換される。反射式シヤリングプレート１２２は、平行である第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２を有する。回折光Ｄは、反射式シヤリングプレート１２２の第１の表面Ｓ１において反射されて第１のビームＬ１となり、反射式シヤリングプレート１２２の第２の表面Ｓ２において反射されて第２のビームＬ２となる。光受信器１０８は、反射式シヤリングプレート１２２により提供される第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を受信するように設けられる。
第１のレンズ１１０と第２のレンズ１１１は、ホログラフィック記憶装置１０２とシヤリング干渉計１２０との間に設けられ、且つホログラフィック記憶装置１０２から光受信器１０８へ進行する回折光Ｄは、第１のレンズ１１０と第２のレンズ１１１を順次に通る。ローパスフィルタ１０４は、第１のレンズ１１０と第２のレンズ１１１との間に設けられる。また、ローパスフィルタ１０４は、ライトホール１０５を有しもよい。ローパスフィルタ１０４は、ホログラフィック装置１００のディスク１０６（図２Ａと図２Ｂ参照）に対するデータの読み取りの確実性を増加するために、通る回折光Ｄに低い空間周波数のノイズを残らせることに用いられる。
同時に図１、図３Ａと図３Ｂを参照されたい。図３Ａは、図１に示す第１のビームＬ１の光受信器１０８における第１の撮像範囲Ａ１を示す模式図である。図３Ｂは、図１に示す第２のビームＬ２の光受信器１０８における第２の撮像範囲Ａ２を示す模式図である。
読み取り光Ｌがディスク１０６において回折を生じて回折光Ｄを形成すると、回折光Ｄは、ディスク１０６に記憶されるデータを有する（又は携帯する）。従って、回折光Ｄがシヤリング干渉計１２０によって転換される第１のビームＬ１と第２のビームＬ２も、このディスク１０６に記憶されるデータを有する（又は携帯する）。平行である第１のビームＬ１と第２のビームＬ２については、進行方向に垂直な方向における距離差で、互いに異なっている。
光受信器１０８が第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を受信した後で、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２が有する（又は携帯する）ディスク１０６に記憶されるデータは、図３Ａと図３Ｂに示すように、位相形態のデータ記憶セルとして現れる。
本発明のデータの読み取り方法は、ほぼ３つの工程に分けられる。第１の工程は、先に第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における重なる撮像範囲を形成する。第２の工程は、この重なる撮像範囲によって、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における強度分布形態を取得する。第３の工程は、この強度分布形態に対して演算して、既知の位相に基づいて未知の（又は推算しようとするとも言える）位相を推算するように、第１のビームＬ１の有する（又は携帯する）ディスク１０６に記憶されるデータを推算する。第１のビームＬ１の有するデータ内容は、推算されてから、ディスク１０６に記憶されるデータ内容がホログラフィック装置１００に読み取られる。
上記のように、既知の位相に基づいて未知（又は推算しようとするとも言える）の位相を推算できるように、ホログラフィック装置１００は、先に初期基準信号点の情報をディスク１０６に記録する。本実施形態において、ホログラフィック装置１００が書き込みを行う場合、ホログラフィック記憶装置１０２の光源モジュール１１４は、初期基準信号点を有する信号光（図示せず）を提供することができる。従って、信号光がディスク１０６内で書き込みを行う場合、ディスク１０６内に初期基準信号点に対応する情報を記録する。
従って、ホログラフィック装置１００が読み取りを行う場合、読み取り光Ｌのディスク１０６内で回折されてなる回折光Ｄは、初期基準信号点に対応するデータポイントを有する。この初期基準信号点に対応するデータポイントを有する回折光Ｄによって、ディスク１０６に記憶されるデータ内容は、ホログラフィック装置１００によって推算されて読み取られる。以下、本発明のデータの読み取り方法を更に説明する。
図３Ａにおいて、シヤリング干渉計１２０により提供される第１のビームＬ１については、光受信器１０８における撮像範囲は、第１の撮像範囲Ａ１である。第１の撮像範囲Ａ１は、第１のデータ記憶セルＭを有する。本実施形態において、第１の撮像範囲Ａ１は、８行×８列の第１の撮像範囲Ａ１と見なされてもよく、且つ第１のデータ記憶セルＭの数が６４である。
複数の第１のデータ記憶セルＭの各々は、第１の位相Ｐ１又は第２の位相Ｐ２を有する。図３Ａに示す第１の撮像範囲Ａ１において、陰影無しの第１のデータ記憶セルＭは第１の位相Ｐ１を表し、陰影付きの第１のデータ記憶セルＭは第２の位相Ｐ２を表す。第１の位相Ｐ１は、０度の位相であってもよく、第２の位相Ｐ２は、１８０度（π）の位相であってもよい。
説明しやすくするために、図３Ａにおける第１のデータ記憶セルＭを、マトリクスと同じような方法によって示す。例としては、第１の撮像範囲Ａ１の第１の行において、第１のデータ記憶セルＭは、順次にＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８を示し、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１６、Ｍ１８は第１の位相Ｐ１（陰影無し）であるが、Ｍ１３、Ｍ１５、Ｍ１７は第２の位相Ｐ２（陰影付き）である。同様に、第１の撮像範囲Ａ１の第２の行において、第１のデータ記憶セルＭは、順次にＭ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ２５、Ｍ２６、Ｍ２７、Ｍ２８を示し、Ｍ２１、Ｍ２３、Ｍ２５、Ｍ２６は第１の位相Ｐ１（陰影無し）であるが、Ｍ２２、Ｍ２４、Ｍ２７、Ｍ２８は第２の位相Ｐ２（陰影付き）である。
図３Ｂにおいて、シヤリング干渉計１２０により提供される第２のビームＬ２は、光受信器１０８における撮像範囲が第２の撮像範囲Ａ２であり、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２とは、同じサイズの矩形である。第２の撮像範囲Ａ２は、第２のデータ記憶セルＮを有する。第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２とは、同じサイズの矩形であるため、第２の撮像範囲Ａ２が８行×８列の第２の撮像範囲Ａ２と見なされてもよく、且つ第２のデータ記憶セルＮの数が６４である。
複数の第２のデータ記憶セルＮの各々も、第１の位相Ｐ１又は第２の位相Ｐ２を有する。同様に、図３Ｂに示す第２の撮像範囲Ａ２において、陰影無しの第２のデータ記憶セルＮは第１の位相Ｐ１を示し、陰影付き第２のデータ記憶セルＮは第２の位相Ｐ２と示される。
図３Ｂにおける第２のデータ記憶セルＮも、マトリクスと類似する方法によって示される。例としては、第２の撮像範囲Ａ２の第１の行において、第２のデータ記憶セルＮは、順次にＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５、Ｎ１６、Ｎ１７、Ｎ１８を示し、Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ１４、Ｎ１６、Ｎ１８は第１の位相Ｐ１（陰影無し）であるが、Ｎ１３、Ｎ１５、Ｎ１７は第２の位相Ｐ２（陰影付き）である。
また、前記のように、ディスク１０６内に初期基準信号点に対応する情報が記録され、回折光Ｄ及び回折光Ｄにより転換される第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との何れも、初期基準信号点に対応するデータポイントを有する。
例としては、第１のビームＬ１の光受信器１０８における第１の撮像範囲Ａ１において、第１のデータ記憶セルＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８は、初期基準信号点に対応するデータポイントであってもよい。説明しやすくするために、第１のデータ記憶セルＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８に初期基準信号点Ｒが標示される。
同様に、第２のビームＬ２の光受信器１０８における第２の撮像範囲Ａ２において、第２のデータ記憶セルＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５、Ｎ１６、Ｎ１７、Ｎ１８も初期基準信号点に対応するデータポイントを有する。説明しやすくするために、第２のデータ記憶セルＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５、Ｎ１６、Ｎ１７、Ｎ１８に初期基準信号点Ｒが標示される。
つまり、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２において、第１のデータ記憶セルＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８と第２のデータ記憶セルＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５、Ｎ１６、Ｎ１７、Ｎ１８の位相は既知であり、他の第１のデータ記憶セルＭと第２のデータ記憶セルＮとの位相は未知である。
図４Ａと図４Ｂは、図１に示すホログラフィック装置１００が第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を読み取ることを示す模式図である。図４Ａと図４Ｂにおいて、図示される第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２とは、別々に図３Ａと図３Ｂに示す第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２に対応する。また、図面を簡略化するために、第２の撮像範囲Ａ２は、点線の境界線で示される。
前記のように、回折光Ｄは、シヤリング干渉計１２０（図１参照）によって第１のビームＬ１と第２のビームＬ２に転換されて、前記の第１の工程のように、それぞれ光受信器１０８（図１参照）に撮像されて第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２を形成することができる。図４Ａと図４Ｂにおいて、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８に形成する第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２とは、部分的に重なる。
光受信器１０８における第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２とが部分的に重なる場合、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２との重なる領域内、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２とが重なる複数の第１のデータ記憶セルＭの各々は、複数の第２のデータ記憶セルＮの各々と完全に重なる。例えば、第１の撮像範囲Ａ１の第２の行の第１のデータ記憶セルＭ（図３Ａの第１のデータ記憶セルＭ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ２５、Ｍ２６、Ｍ２７、Ｍ２８に対応する）は、それぞれ第２の撮像範囲Ａ２の第１の行の第２のデータ記憶セルＮ（図３Ｂの第２のデータ記憶セルＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５、Ｎ１６、Ｎ１７、Ｎ１８に対応する）と完全に重なる。
次に、前記の第２の工程のように、データの読み取り方法は、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２との重なる領域内における完全に重なる第１のデータ記憶セルＭと第２のデータ記憶セルＮによって、シヤリング干渉計１２０により提供される第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換し、強度信号の形態で記録するものである。
第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換する転換工程は、以下の工程を有する。各組の完全に重なる第１のデータ記憶セルＭ及び第２のデータ記憶セルＮの何れも第１の位相Ｐ１又は第２の位相Ｐ２である場合、この組の完全に重なる第１のデータ記憶セルＭ及び第２のデータ記憶セルＮの光受信器１０８における強度を第１の強度と定義する。各組の完全に重なる第１のデータ記憶セルＭ及び第２のデータ記憶セルＮがそれぞれ第１の位相Ｐ１と第２の位相Ｐ２である場合、この組の完全に重なる第１のデータ記憶セルＭ及び第２のデータ記憶セルＮの光受信器１０８における強度を第２の強度と定義する。
つまり、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を、干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換する工程は、完全に重なる第１のデータ記憶セルＭと第２のデータ記憶セルＮとの位相関係により定義される。位相関係は、例えば第１のデータ記憶セルＭと第２のデータ記憶セルＮとの建設的干渉又は相殺的干渉である。例としては、重なる第１のデータ記憶セルＭと第２のデータ記憶セルＮが同じ位相を有する場合、その位相関係は、建設的干渉と見なされてもよい。逆に、重なる第１のデータ記憶セルＭと第２のデータ記憶セルＮが反対する位相を有する場合、その位相関係は、相殺的干渉と見なされてもよい。
本実施形態において、転換後の強度信号は、バイナリの形式の記録を例として説明し、即ち転換されてなる強度分布形態が有する第１の強度と第２の強度は、それぞれ１と０と見なされてもよい。第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換する工程の過程において、データの読み取り方法は、重なる第１のデータ記憶セルＭと第２のデータ記憶セルＮの位相に対して減算をして各データの強度を定義する。例としては、重なる組データ記憶セルの位相がπと０（又は０とπ）である場合、この組のデータ記憶セルの強度を１と定義する。重なる１組のデータ記憶セルの位相の何れもπ（πとπ）又は何れも０（０と０）である場合、この組のデータ記憶セルの強度を０と定義する。
前記の第３の工程のように、光受信器１０８は、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２を干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換してから、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２の強度分布形態及び初期基準信号点Ｒに対応するデータポイントによって、第１の撮像範囲Ａ１内の複数の第１のデータ記憶セルＭの各々の位相を推算する。
図４Ａの矢印が指す箇所（第１の撮像範囲Ａ１の第２の行と第２の撮像範囲Ａ２の第１の行）を見ると、この箇所において、光受信器１０８は、第１の撮像範囲Ａ１の第２の行の第１のデータ記憶セルＭ（図３Ａの第１のデータ記憶セルＭ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ２５、Ｍ２６、Ｍ２７、Ｍ２８に対応する）と第２の撮像範囲Ａ２の第１の行の第２のデータ記憶セルＮ（図３Ｂの第２のデータ記憶セルＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５、Ｎ１６、Ｎ１７、Ｎ１８に対応する）とがそれぞれ完全に重なるため、異なる位置におけるデータ記憶セルが複数の強度信号を受信する。例えば、光受信器１０８が受けられるＭ２１とＮ１１とが重なる強度、Ｍ２２とＮ１２とが重なる強度、Ｍ２３とＮ１３とが重なる強度、Ｍ２４とＮ１４とが重なる強度、Ｍ２５とＮ１５とが重なる強度、Ｍ２６とＮ１６とが重なる強度、Ｍ２７とＮ１７とが重なる強度、及びＭ２８とＮ１８とが重なる強度は、それぞれ０、１、１、１、１、０、０、１である。
第２の撮像範囲Ａ２の第１の行における第２のデータ記憶セルＮの位相が既知（初期基準信号点Ｒが標記される）であり、位相減算の演算規則によって、第１の撮像範囲Ａ１の第２の行内の第１のデータ記憶セルＭの位相は、推算されることができる。
例えば、Ｍ２１とＮ１１とが重なる箇所において、Ｍ２１とＮ１１とが重なる強度が０であるため、Ｍ２１とＮ１１との位相が同じであると推測できる。次に、Ｎ１１の位相が既知であり且つ０位相であるため、Ｍ２１の位相は、０位相と推算されることができる。
逆に、Ｍ２２とＮ１２とが重なる強度が１であるため、Ｍ２２とＮ１２との位相が異なると推測できる。次に、Ｎ１２の位相が既知であり且つ０であるため、Ｍ２２の位相は、π位相と推算されることができる。この推算規則によって、第１の撮像範囲Ａ１の第２の行内の第１のデータ記憶セルＭの位相は、推算されることができる。
同様に、第１の撮像範囲Ａ１の第２の行内の第１のデータ記憶セルＭの位相が推算されてから、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２との位相分布が同じであるため、第２の撮像範囲Ａ２の第２の行内の第２のデータ記憶セルＮの位相が知られる。
次に、図４Ｂの矢印が指す箇所（第１の撮像範囲Ａ１の第３の行と第２の撮像範囲Ａ２の第２の行）を見ると、この箇所において、第１の撮像範囲Ａ１の第３の行内の第１のデータ記憶セルＭと第２の撮像範囲Ａ２の第２の行内の第２のデータ記憶セルＮとがそれぞれ完全に重なる。
光受信器１０８が受けられるＭ３１とＮ２１（標示せず、図３Ａの第１のデータ記憶セルＭと第３図の第２のデータ記憶セルＮの標示方式は、マトリクス規則の通りである）とが重なる強度、Ｍ３２とＮ２２とが重なる強度、Ｍ３３とＮ２３とが重なる強度、Ｍ３４とＮ２４とが重なる強度、Ｍ３５とＮ２５とが重なる強度、Ｍ３６とＮ２６とが重なる強度、Ｍ３７とＮ２７とが重なる強度、Ｍ３８とＮ２８とが重なる強度は、それぞれ０、１、１、１、０、１、１、０である。前記推算規則によって、この箇所の強度分布及び第２の撮像範囲Ａ２の第２の行内の第２のデータ記憶セルＮの位相が既知であるため、第１の撮像範囲Ａ１の第３の行内の第１のデータ記憶セルＭの位相は、推算されることができる。
具体的に、本実施形態の中、第１の撮像範囲Ａ１内の複数の第１のデータ記憶セルＭの各々の位相を推算する工程は、以下の工程である。第１のデータ記憶セルＭにおける初期基準信号点Ｒに対応するデータポイントの一つから他の各組の完全に重なる第１のデータ記憶セルＭ及び第２のデータ記憶セルＮへ推算する。つまり、本実施形態の第１の撮像範囲Ａ１の第１の行内の第１のデータ記憶セルＭの位相が既知であるため、第１の撮像範囲Ａ１内の他の第１のデータ記憶セルＭの位相を推算することは、第１の行から順次に第２の行、第３の行、第４の行、第５の行、第６の行、第７の行と第８の行へ推算する。
要するに、本発明のデータの読み取り方法は、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２とが重なることで重なる領域を形成することができ、また、光受信器１０８が受けられるこの重なる領域の形態は、強度分布形態である。次に、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２における初期基準信号点Ｒに対応するデータポイントによって、第１の撮像範囲Ａ１の第１のデータ記憶セルＭの位相は、既知位相のデータポイントにより推算されることができる。
第１の撮像範囲Ａ１の第１のデータ記憶セルＭの位相が推算されてから、ホログラフィック装置１００は、ディスク１０６内に記憶されるデータを読み取ることができる。本発明のデータの読み取り方法によって、光受信器１０８が回折光Ｄに対して一回読み取るだけでディスク１０６に記憶された位相情報を読み取ることができ、ホログラフィック装置１００のディスク１０６に対する読み取り時間が短くされる。なお、ホログラフィック装置１００は、読み取り時間を短くされる場合でも依然として高品質のデータを読み取ることができるため、ホログラフィック装置１００の読み取り有効性と効率が大幅に向上する。
また、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２は、シヤリング干渉計１２０にて転換される前に同一の回折光Ｄであり、位相減算の推算規則によって、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２における光学素子の収差又はディスクのシフトによるノイズを相殺的干渉によって除去でき、これにより、ホログラフィック装置１００の信号対雑音比を向上させる。
しかしながら、注意すべきなのは、上記に挙げられる位相減算の推算規則は例示だけであり、本発明を制限するものではなく、本発明の当業者は、実際の需要に応じて、柔軟的に推算規則を選択して、重なる撮像範囲の強度信号を定義する。例えば、重なる撮像範囲の強度信号は、位相加算の推算規則により定義されることができる。
図５Ａ〜図５Ｉは、図１に示すホログラフィック装置１００の中のホログラフィック記憶装置１０２により提供される初期基準信号点を有するＲの信号光の複数の実施例の模式図である。
上記によって、図３Ａにおいて、第１の撮像範囲Ａ１の第１のデータ記憶セルＭの位相は、既知位相のデータポイントにより推算される。図３Ａと図３Ｂとが信号光が有する初期基準信号点Ｒに対応する位置は撮像範囲中の第１の行に位置し、しかしながら、信号光が有する初期基準信号点Ｒの位置が異なる設計に基づいて異なる位置に位置してもよく、図５Ａ〜図５Ｈに示すようである。異なる初期基準信号点Ｒの配置方式において、初期基準信号点Ｒの数を向上させる場合、ホログラフィック装置のディスクに対する読み取りの確実性を増加することができる。
図５Ａにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、１であり、単一のデータポイントの中に位置する。図５Ｂにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、複数であり、複数のデータポイントの中に位置する。図５Ｃにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、複数であり、撮像範囲の同列の中に位置する。図５Ｄにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、複数であり、撮像範囲の中の両列に位置する。図５Ｅにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、複数であり、撮像範囲の対角線におけるデータポイントの中に位置する。図５Ｆにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、複数であり、交差する方式にて配置される。図５Ｇにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、複数であり、撮像範囲の１つのブロックの中に位置する。図５Ｈにおいて、信号光が有する初期基準信号点Ｒは、複数であり、並列の方式にてデータポイントの中に配置される。
信号光が有する初期基準信号点Ｒの数と配列方式によって、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２は、異なる重なる方式を有しもよく、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２との重なる領域は、シヤリング干渉計１２０を調整することでされてもよい。
例えば、第４Ａと図４Ｂにおいて、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２は、１行の距離の差（又は１つのデータ記憶セルの差）がある。ある実施形態において、シヤリング干渉計１２０は、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２との横方向距離差又は縦方向距離差が光受信器１０８の最小画素単位の整数倍となるように設けられる。
また、図５Ｉに示すように、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２との間も横方向距離差と縦方向距離差を共に有する。図５Ｉにおいて、第１の撮像範囲Ａ１と第２の撮像範囲Ａ２との間には、縦方向距離差Ｖと横方向距離差Ｈがある。横方向距離差Ｈと縦方向距離差Ｖとの比は、０度以上且つ９０度以下の角度θの正接値である。
図６を参照されたい。図６は、本発明の第２の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す光路模式図である。本実施形態は、ホログラフィック装置１００がアフォーカル系１２６を更に含むことにおいて、第１の実施形態と異なっている。
回折光Ｄが反射式シヤリングプレート１２２により第１のビームＬ１と第２のビームＬ２に転換される場合、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２は、それぞれ反射式シヤリングプレート１２２の第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２により反射されてなる。反射式シヤリングプレート１２２の第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２との間に距離があるため、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像関係は焦点がずれる問題がある可能性がある。
アフォーカル系１２６は、シヤリング干渉計１２０と光受信器１０８との間に設けられ、シヤリング干渉計１２０により提供される第１のビームＬ１と第２のビームＬ２の光受信器１０８における撮像を縮小することに用いられる。本実施形態において、アフォーカル系１２６は、縮小される撮像システムと見なされてもよい。アフォーカル系１２６にて光受信器１０８における撮像を縮小し、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８に発生可能な焦点がずれるという問題は、効果的に避けることができる。なお、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との縦方向（平行アフォーカル系１２６の光軸方向）における拡大率は、横方向（垂直アフォーカル系１２６の光軸方向）における拡大率の二乗倍であるため、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像間の位相シフト（ｐｉｓｔｏｎ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）が影響を受けない。
図７は、本発明の第３の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す光路模式図である。本実施形態は、ホログラフィック装置１００のシヤリング干渉計１２０が透過式シヤリングプレート１２４を含むことにおいて、第１の実施形態と異なっている。
図７において、ホログラフィック記憶装置１０２からの回折光Ｄが第１のレンズ１１０、ローパスフィルタ１０４と第２のレンズ１１１を介して第１の反射鏡１０９に照射し、次に第１の反射鏡１０９によって透過式シヤリングプレート１２４に反射される。本実施形態において、透過式シヤリングプレート１２４を貫通する回折光Ｄは、第１のビームＬ１となり、順次に透過式シヤリングプレート１２４の第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２に反射される回折光Ｄが、第２のビームＬ２となる。次に、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２は、平行して光受信器１０８に入る。
また、透過式シヤリングプレート１２４の第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２との間に距離があるため、第１のビームとＬ１第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像関係は、焦点がずれる問題がある可能性がある。この焦点がずれる問題を防止するために、アフォーカル系（図示せず）は、シヤリング干渉計１２０と光受信器１０８との間に設けられてよい。同様に、アフォーカル系は、シヤリング干渉計１２０により提供される第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像を縮小して、焦点がずれる問題を効果的に防止することに用いられる。
図８は、本発明の第４の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す配置模式図である。本実施形態は、シヤリング干渉計１２０が透明基板１２８と誘電体層１３０からなることにおいて、シヤリング干渉計１２０がシヤリングプレートである第１の実施形態と異なっている。
シヤリング干渉計１２０は、透明基板１２８と誘電体層１３０を含む。透明基板１２８は、対向する非平行な第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２を有する。誘電体層１３０は、第１の表面Ｓ１に設けられ第１の表面Ｓ１と平行である。
本実施形態において、回折光Ｄはシヤリング干渉計１２０に入ってから、誘電体層１３０において反射される回折光Ｄが、第１のビームＬ１となり、誘電体層１３０を貫通し誘電体層１３０と透明基板１２８との界面において反射される回折光Ｄが、第２のビームＬ２となる。調整誘電体層１３０の特性によって、ホログラフィック装置１００のデータを読み取る時の確実性を向上させることができる。例えば、上記に言及される発生可能な焦点がずれる問題は、誘電体層１３０の厚さを調整することで防止することができる。なお、調整誘電体層１３０の反射率によって、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２の干渉コントラストが向上される。
更に、誘電体層１３０の厚さは、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８（図１参照）における撮像範囲間の距離差、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との位相差、光源モジュール１１４（図１参照）により提供される波長、誘電体層１３０の屈折率とシヤリング干渉計１２０の設置角度により決められることができる。
上記各パラメータとの関係は、以下の方程式に示される。
Figure 0006138982
Figure 0006138982
ただし、λ０は、入射光の波長であり、ｗは、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像範囲間の距離差であり、ψは、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との位相差であり、Ｔは、誘電体層１３０の厚さであり、θ０は、ビームの入射角であり、θ１は、ビームの誘電体層１３０における屈折角度であり、ｎ１は、誘電体層１３０の屈折率であり、ｎ０は、空気の屈折率である。
第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像範囲間の距離差が５μｍである場合、ｗは、干渉図形を解析するために、少なくとも５μｍである。条件ｗは、５μｍであり、λ０は、４０５ｎｍであり、ｎ１は１．５６であり、ｎ０は１であり、ψは（２Ｎ−１）πであり、且つＮが正整数である場合、方程式（１）と（２）によって、以下のように推算できる。
Figure 0006138982
ただし、
Figure 0006138982
即ち、入射角が４１．６°±０．２°である場合、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との位相差は、約π±０．１πであり、且つ誘電体層１３０の厚さは、７マイクロメートル（μｍ）である。つまり、ある実施形態において、誘電体層１３０の厚さは、０マイクロメートル（μｍ）より大きく１０マイクロメートル（μｍ）以下である。
また、ビームＬ３、Ｌ４、Ｌ５とＬ６に示すように、透明基板１２８は、互いに対向する非平行な第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２を有し、回折光Ｄのシヤリング干渉計１２０において発生するゴーストが効果的に分離されてもよい。ゴーストによるノイズが効果的に除去されるため、ホログラフィック装置１００のデータ読み取り時の確実性も向上される。
図９は、本発明の第５の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す光路模式図である。本実施形態は、ホログラフィック装置１００がアフォーカル系１２６を更に含むことにおいて、第４の実施形態と異なっている。
前記公式（１）によって、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像範囲間の距離差と誘電体層１３０の厚さＴは、正比例の関係である。誘電体層１３０の厚さが変わらないように維持して、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像範囲間の距離差を増加する場合、撮像システムを拡大することでこの距離差を増加することができる。
アフォーカル系１２６は、シヤリング干渉計１２０と光受信器１０８との間に設けられて、シヤリング干渉計１２０により提供される第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における撮像を拡大することに用いられる。即ち、アフォーカル系１２６は、１つの拡大撮像システムと見なされてもよい。
アフォーカル系１２６によって、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との光受信器１０８における第１の撮像範囲と第２の撮像範囲間の距離は、調整されてもよい。なお、誘電体層１３０が１層の薄膜と見なされてもよいため、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との間に発生する焦点がずれる問題は、無視されてもよい。
図１０Ａは、本発明の第６の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す光路模式図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示す回折格子ユニット１３６を示す配置模式図である。本実施形態は、シヤリング干渉計１２０が第１の集光レンズ１３２、第２の集光レンズ１３４と回折格子ユニット１３６からなることにおいて、第１の実施形態と異なっている。
第１の集光レンズ１３２と第２の集光レンズ１３４は、ホログラフィック記憶装置１０２と光受信器１０８との間に設けられ、且つホログラフィック記憶装置１０２から光受信器１０８へ進行する回折光Ｄが順次に第１の集光レンズ１３２と第２の集光レンズ１３４を通る。回折格子ユニット１３６は、第１の集光レンズ１３２と第２の集光レンズ１３４との間に設けられる。回折格子ユニット１３６は、第１の回折格子１３８と第２の回折格子１４０を含む。第２の回折格子１４０と第１の回折格子１３８は、平行して設けられ、且つ第１の集光レンズ１３２から第２の集光レンズ１３４へ進行する回折光Ｄが順次に第１の回折格子１３８と第２の回折格子１４０を通る。
図１０Ｂにおいて、回折光Ｄが第１の回折格子１３８を貫通する場合、回折光ＤがビームＬ７とＬ８に転換される。ビームＬ７とＬ８が第２の回折格子１４０を貫通する場合、ビームＬ７がビームＬ９とＬ１０に転換され、第１のビームＬ１がビームＬ９とＬ１０からなる。ビームＬ８が第２の回折格子１４０を貫通する場合、ビームＬ８がビームＬ１１とＬ１２に転換され、第２のビームＬ２がビームＬ１１とＬ１２からなる。
ホログラフィック記憶装置１０２が傾斜する回折光Ｄ（第１の集光レンズ１３２の光軸に傾斜する）を第１の集光レンズ１３２に提供する場合、第１の集光レンズ１３２は、回折光Ｄを回折格子ユニット１３６にガイドする。次に、回折格子ユニット１３６の提供する第１のビームＬ１と第２のビームＬ２は、第２の集光レンズ１３４により光受信器１０８へガイドされてから、光受信器１０８において撮像されそれぞれ第１の撮像範囲と第２の撮像範囲を形成する。
本実施形態において、回折格子ユニット１３６の第１の回折格子１３８と第２の回折格子１４０との水平距離を調整することで、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との距離差の関係を変えることができる。また、回折格子ユニット１３６の第１の回折格子１３８と第２の回折格子１４０の垂直距離を調整することで、第１のビームＬ１と第２のビームＬ２との位相差を変えることができる。
図１１Ａは、本発明の第７の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す光路模式図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示す回折格子ユニット１３６を示す配置模式図である。本実施形態は、回折格子ユニット１３６がブレーズド回折格子１４２（ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ）を含むことにおいて、第６の実施形態と異なっている。
本実施形態において、回折光Ｄは、ブレーズド回折格子１４２により異なるレベルのビームを発生させて、回折光Ｄを第１のビームＬ１と第２のビームＬ２に転換する。また、ホログラフィック記憶装置１０２は、平行な回折光Ｄ（第１の集光レンズ１３２の光軸と平行になる）を第１の集光レンズ１３２に提供する。
図１２は、本発明の第８の実施形態に係るホログラフィック装置１００を示す光路模式図である。本実施形態は、回折格子ユニット１３６が二重回折格子１４４（ｄｏｕｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｇｒａｔｉｎｇ）を含むことにおいて、第６の実施形態と異なっている。
本実施形態において、回折光Ｄは、二重回折格子１４４における二つの空間周波数により第１のビームＬ１と第２のビームＬ２に転換される。また、この二つの空間周波数を制御して第１のビームＬ１と第２のビームＬ２の位相差を変えることができる。
要するに、本発明のホログラフィック装置は、シヤリング干渉計によって回折光を第１のビームと第２のビームに転換する。第１のビームと第２のビームの一部が光受信器において重なってから重なる領域を形成し、この重なる領域の形態が強度分布形態である。第１のビームと第２のビームとの光受信器における第１の撮像範囲と第２の撮像範囲における初期基準信号点に対応するデータポイントによって、第１の撮像範囲の第１のデータ記憶セルの位相は、既知位相のデータポイントにより推算されることができる。第１の撮像範囲の第１のデータ記憶セルの位相が推算されると、ホログラフィック装置は、ディスク内に記憶されるデータを読み取ることができる。
本発明のデータの読み取り方法によって、光受信器は、回折光に対して一回読み取るとディスク記憶される位相情報を読み取ることができて、ディスクの読み取り時間が短くされる。なお、ホログラフィック装置は、読み取り時間を短くする場合でも依然として高品質のデータを読み取ることができるため、ホログラフィック装置の読み取り有効性が大幅に向上する。
また、第１のビームと第２のビームの光受信器における第１の撮像範囲と第２の撮像範囲との重なる領域は、シヤリング干渉計によって調整でき、これによって異なるホログラフィック装置設計に合わせる。また、ホログラフィック装置は、アフォーカル系を有する。アフォーカル系は、撮像システムを縮小し又は拡大して、第１のビームと第２のビームとの光受信器における撮像を調整し、焦点がずれる問題を効果的に防止し、ノイズを抑制することに用いられる。
本発明を実施形態で上記の通りに開示したが、これは、本発明を制限するものではなく、当業者であれば、本発明の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は、下記添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
１００ ホログラフィック装置
１０２ ホログラフィック記憶装置
１０３ 半波長板
１０４ ローパスフィルタ
１０５ ライトホール
１０６ ディスク
１０７ 分光器
１０８ 光受信器
１０９ 第１の反射鏡
１１０ 第１のレンズ
１１１ 第２のレンズ
１１２Ａ、１１２Ｂ ガイドレンズ
１１３ ガルバノメータ
１１４ 光源モジュール
１１５ 空間光変調器
１１６、１１６Ａ、１１６Ｂ 偏光ビームスプリッター
１１７ ダイクロイックミラー
１１８ 第２の反射鏡
１１９ 対物レンズ
１２０ シヤリング干渉計
１２２ 反射式シヤリングプレート
１２４ 透過式シヤリングプレート
１２６ アフォーカル系
１２８ 透明基板
１３０ 誘電体層
１３２ 第１の集光レンズ
１３４ 第２の集光レンズ
１３６ 回折格子ユニット
１３８ 第１の回折格子
１４０ 第２の回折格子
１４２ ブレーズド回折格子
１４４ 二重回折格子
Ｐ１ 第１の位相
Ｐ２ 第２の位相
Ａ１ 第１の撮像範囲
Ａ２ 第２の撮像範囲
Ｄ 回折光
Ｍ、Ｍｉｊ 第１のデータ記憶セル
Ｎ、Ｎｉｊ 第２のデータ記憶セル
Ｒ 初期基準信号点
Ｌ 読み取り光
Ｌ１ 第１のビーム
Ｌ２ 第２のビーム
Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２ ビーム
Ｓ１ 第１の表面
Ｓ２ 第２の表面
Ｖ 縦方向距離差
Ｈ 横方向距離差
θ 角度

Claims (14)

  1. 読み取り光をディスクに提供して、前記読み取り光が前記ディスクにより回折されて回折光となるように設けられており、初期基準信号点を有する信号光を提供するように設けられる光源モジュールを含むホログラフィック記憶装置と、
    前記回折光を受信して互いに平行な第１のビームと第２のビームに転換するように設けられるシヤリング干渉計と、
    前記シヤリング干渉計により提供される前記第１のビームと前記第２のビームを受信するように設けられる光受信器と、
    を備えるホログラフィック装置。
  2. 前記シヤリング干渉計は、反射式シヤリングプレート又は透過式シヤリングプレートを含む請求項１に記載のホログラフィック装置。
  3. 前記シヤリング干渉計と前記光受信器との間に設けられており、前記シヤリング干渉計により提供される前記第１のビームと前記第２のビームとの前記光受信器への撮像を縮小するためのアフォーカル系を更に含む請求項１又は請求項２に記載のホログラフィック装置。
  4. 前記シヤリング干渉計は、
    対向する非平行な第１の表面と第２の表面とを有する透明基板と、
    前記第１の表面と平行になるように設けられる誘電体層と、
    を含む請求項１に記載のホログラフィック装置。
  5. 前記誘電体層の厚さは、０マイクロメートル（μｍ）より大きく１０マイクロメートル（μｍ）以下である請求項４に記載のホログラフィック装置。
  6. 前記シヤリング干渉計と前記光受信器との間に設けられており、前記シヤリング干渉計により提供される前記第１のビームと前記第２のビームの前記光受信器への撮像を拡大するためのアフォーカル系を更に含む請求項１又は請求項４に記載のホログラフィック装置。
  7. 第１のレンズと、
    第２のレンズと、
    前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に設けられるローパスフィルタと、
    を更に含み、
    前記第１のレンズと前記第２のレンズは、前記ホログラフィック記憶装置と前記シヤリング干渉計との間に設けられ、且つ前記ホログラフィック記憶装置から前記シヤリング干渉計へ進行する前記回折光は、前記第１のレンズと前記第２のレンズを順次に通る請求項１に記載のホログラフィック装置。
  8. 前記シヤリング干渉計により提供される前記第１のビームと前記第２のビームの前記光受信器への撮像範囲は、それぞれ第１の撮像範囲と第２の撮像範囲であり、前記第１の撮像範囲と前記第２の撮像範囲は、同じサイズを有し、且つ部分的に重なる請求項１に記載のホログラフィック装置。
  9. 前記第１の撮像範囲と前記第２の撮像範囲との間に縦方向距離差と横方向距離差があり、前記横方向距離差と前記縦方向距離差の比は、０度以上且つ９０度以下の角度の正接値である請求項８に記載のホログラフィック装置。
  10. 前記シヤリング干渉計は、前記第１の撮像範囲と前記第２の撮像範囲との横方向距離差又は縦方向距離差が前記光受信器の最小画素単位の整数倍となるように設けられる請求項８に記載のホログラフィック装置。
  11. 前記シヤリング干渉計は、第１の集光レンズ、第２の集光レンズと回折格子ユニットからなり、前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズが前記ホログラフィック記憶装置と前記光受信器との間に設けられ、且つ前記ホログラフィック記憶装置から前記光受信器へ進行する前記回折光が前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズを順次に通り、前記回折格子ユニットが前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズとの間に設けられる請求項１に記載のホログラフィック装置。
  12. 読み取り光をディスクに提供して、前記読み取り光が前記ディスクにより回折されて回折光となるように設けられるホログラフィック記憶装置と、
    前記回折光を受信して互いに平行な第１のビームと第２のビームに転換するように設けられるシヤリング干渉計と、
    前記シヤリング干渉計により提供される前記第１のビームと前記第２のビームを受信するように設けられる光受信器と、
    を備えるホログラフィック装置であって、
    前記シヤリング干渉計は、第１の集光レンズ、第２の集光レンズと回折格子ユニットからなり、前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズが前記ホログラフィック記憶装置と前記光受信器との間に設けられ、且つ前記ホログラフィック記憶装置から前記光受信器へ進行する前記回折光が前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズを順次に通り、前記回折格子ユニットが前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズとの間に設けられ、
    前記回折格子ユニットは、
    第１の回折格子と、
    前記第１の回折格子と平行して設けられる第２の回折格子と、
    を含み、
    前記第１の集光レンズから前記第２の集光レンズへ進行する前記回折光は、前記第１の回折格子と前記第２の回折格子を順次に通るホログラフィック装置。
  13. 読み取り光をディスクに提供して、前記読み取り光が前記ディスクにより回折されて回折光となるように設けられるホログラフィック記憶装置と、
    前記回折光を受信して互いに平行な第１のビームと第２のビームに転換するように設けられるシヤリング干渉計と、
    前記シヤリング干渉計により提供される前記第１のビームと前記第２のビームを受信するように設けられる光受信器と、
    を備えるホログラフィック装置であって、
    前記シヤリング干渉計は、第１の集光レンズ、第２の集光レンズと回折格子ユニットからなり、前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズが前記ホログラフィック記憶装置と前記光受信器との間に設けられ、且つ前記ホログラフィック記憶装置から前記光受信器へ進行する前記回折光が前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズを順次に通り、前記回折格子ユニットが前記第１の集光レンズと前記第２の集光レンズとの間に設けられ、
    前記回折格子ユニットは、ブレーズド回折格子（ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ）又は二重回折格子（ｄｏｕｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｇｒａｔｉｎｇ）を含むホログラフィック装置。
  14. ホログラフィック記憶装置によって初期基準信号点を有する信号光をディスクに提供して、前記ディスク内に前記初期基準信号点に対応する情報を記録する工程と、
    前記ホログラフィック記憶装置によって読み取り光を前記ディスクに提供して、前記読み取り光を前記ディスクで回折させて、前記初期基準信号点に対応するデータポイントを有する回折光を形成する工程と、
    シヤリング干渉計によって前記回折光を互いに平行な第１のビームと第２のビームに転換する工程と、
    前記第１のビームと前記第２のビームを光受信器にガイドする工程と、
    を含み、
    前記第１のビームと前記第２のビームの前記光受信器への撮像範囲は、それぞれ第１の撮像範囲と第２の撮像範囲であり、前記第１の撮像範囲と前記第２の撮像範囲は、同じサイズを有し、且つ部分的に重なるホログラフィック装置のデータの読み取り方法であって、
    前記第１の撮像範囲は、第１の位相又は第２の位相をそれぞれ有する複数の第１のデータ記憶セルを有し、前記第２の撮像範囲は、前記第１の位相又は前記第２の位相をそれぞれ有する複数の第２のデータ記憶セルを有し、前記第１の撮像範囲と前記第２の撮像範囲との重なる領域内における複数の前記第１のデータ記憶セルの各々と複数の前記第２のデータ記憶セルの各々とは、完全に重なり、
    且つ、前記データの読み取り方法は、更に、前記第１の撮像範囲と前記第２の撮像範囲との重なる領域内における完全に重なる前記第１のデータ記憶セルと前記第２のデータ記憶セルによって、前記シヤリング干渉計により提供される前記第１のビームと前記第２のビームを干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換する工程を含み、
    前記第１のビームと前記第２のビームを干渉によって位相分布形態から強度分布形態に転換する工程は、
    各組の完全に重なる前記第１のデータ記憶セル及び前記第２のデータ記憶セルの何れも前記第１の位相又は前記第２の位相である場合、前記組の完全に重なる前記第１のデータ記憶セル及び前記第２のデータ記憶セルの前記光受信器における強度を第１の強度と定義する工程と、
    各組の完全に重なる前記第１のデータ記憶セル及び前記第２のデータ記憶セルがそれぞれ前記第１の位相と前記第２の位相である場合、前記組の完全に重なる前記第１のデータ記憶セル及び前記第２のデータ記憶セルの前記光受信器における強度を第２の強度と定義する工程と、
    を含み、
    前記第１のビームと前記第２のビームを位相分布形態から強度分布形態に転換してから、前記第１のビームと前記第２のビームの強度分布形態と前記初期基準信号点に対応する前記データポイントによって、前記第１の撮像範囲内における複数の前記第１のデータ記憶セルの各々の位相を推算する工程を更に含み、
    前記第１の撮像範囲内における複数の前記第１のデータ記憶セルの各々の位相を推算する工程は、
    前記第１のデータ記憶セルにおける前記初期基準信号点に対応する前記データポイントの一つから、他の各組の完全に重なる前記第１のデータ記憶セル及び前記第２のデータ記憶セルへ推算する工程を含むホログラフィック装置のデータの読み取り方法。
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