JPH0418587A - 光学処理装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的にホログラムを作製し再生する光学的
ホログラフィ−装置に関し、さらに光情報処理、光通信
、あるいは光計測分野において、そのホログラフィ−を
応用して光路スイッチング、パターン認識、あるいは光
計測を行う装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、コヒーレントな参照光および画像情報を含む
信号光をホログラム記録媒体上に重畳・干渉させる干渉
光学系によってホログラムを記録し、再び上記参照先に
対向する読み出し光を当該ホログラムに照射しホログラ
ム像を再生するホログラフィー装置において、そのホロ
グラム記録媒体を光導電層、光反射層、液晶配向層、光
反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強誘
電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込型
液晶ライトバルブとし、特に、上記干渉光学系として信
号光形成光路内に光シャンクおよび画像情報入力手段と
、当該画像情報入力手段により入力された画像を光学的
にフーリエ変換した後、あるいはそのまま、所定の大き
さに拡大しであるいはそのまま前記光書込型ライトバル
ブの光書体面上に結像させる結像光学系を具備すること
により、実時間でホログラムの記録再生が可能な極めて
小型のホログラフィ−装置を提供するものであり、さら
に少なくとも１つ以上の信号光を発生させるための光の
遮断・３過を制御可能な光ンヤノタを具備した信号光発
生光学系を有し、ホログラム記録媒体を光導電層、光反
射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安定
メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明
基板からなる光書込型液晶ライトバルブとすることによ
り、光分波を可能ならしめるホログラムを随時記録・消
去することによって所定の分波路を選択的に光を分波可
能ならしめるとともに、参照光として発散光あるいは収
束光を用いることにより集光分波あるいは発散光分波を
可能とし、さらに信号光と参照光のなす角度を所定の角
度に設定してやることにより分光分波をも可能ならしめ
ることができ、光情報処理あるいは光通信あるいは光計
測分野において極めて汎用性に優れた光分波装置を提供
するものである。

さらに、本発明は上記ホログラフィ−装置において、そ
のホログラム記録媒体を書き換え可能な二値化用空間光
変調器とし、参照画像のフーリエ変換ホログラムをその
二値化用空間光変調器に二値化記録し、信号画像のフー
リエ変換光によって読み出し、さらにフーリエ変換する
ことにより、極めてＳ／Ｎ比のよい参照画像と信号画像
との相関信号が得られ、高速で正確なパターン認識がで
きるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来より光書込型液晶ライトバルブを用いて光学的な実
時間ホログラムを実現するための努力は数多く試みられ
てきた。又、光書込型液晶ライトバルブに用いられる液
晶としては、ツイストネマチック液晶（ＴＮ型液晶）が
主に使用されていた。

特に従来の光書込型液晶ライトバルブに記録されるホロ
グラム干渉縞の記録ピンチを小さくして記録密度および
再生像のコントラストを向上させるために使用する光導
電層として珪酸ビスマス結晶（Ｂｉ＋ｚＳｉＯ□。結晶
）を用いてホログラムを記録した例では記録密度５０−
６０＃ｐ／＋ｎ、再生像のコントラスト１：３０を得て
いる〔ニー・ニー・ヴアンレフなど、エビュト・ジャー
ナルオブ・クワンタム・エレクトロニクス、　１４ｆ２
＋Ｆｅｂ、　２７６−２７７　　（１９８４）　（Ａ、
Ａ、Ｖａｓｉｌ’ｅｖ　ｅｔ、ａｌ。

５ｏｖＪ、　　Ｑｕａｎｔｕｍ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、
　１４（２）、　　Ｆｅｂ、　　２７６　　２７７（１
，９８４））。

また、光分波技術は光情報処理、光通信および光計測の
分野において重要な基幹技術として盛んに研究が行われ
てきた。

光情報処理分野においては０ＥＩＣ間の光インターコ７
クノヨンあるいは神経回路網モデルにおけるニューロン
間のインターフ１クシヨンが重要な役割を果たすため、
これらを実現するため銀塩写真やサーモプラスチックあ
るいはＢａＴｉＯ３華結晶などの非線型光学結晶を用い
たホログラムを使って光分波を行うことによりこれらを
実現してきた。

光通信分野や光計測分野においては、光路を切り換えた
り、分光分波を行う場合はミラーや半透鎖プリズムや回
折格子を用いるのが通常であった。

また光通信分野で光交換を行う手段として、上述の光情
報処理分野で述べたホログラムを用いる手段も提案され
るようになってきた。

さらに、フーリエ変換ホログラムをマツチドフィルタと
て用いた光相関器は、Ｓ／Ｎ比が高いため、パターン認
識や光コンピュータのための研究に数多く用いられてき
た。フーリエ変換ホログラムを作るのには高い解像度と
大きなダイナミックレンジを有するホログラフィ−用写
真乾板を用いて、参照画像のフーリエ変換ホログラムを
焼き付け・現像するのか一般的であるが、この方法だと
実時間で参照画像を書き換えることができない。

ここでは実時間光パターン認識が可能な例として、光書
き込み型ＴＮ液晶空間光変調器を用いた１例を第１７図
に示す。

第１７図において、レーザ１３０から出射された光束は
ビームエキスパンダ１３１で拡大された後、ビームスプ
リンタ１３２で２光束に分岐される。ビームスプリッタ
１３２を透過した光束はビームスプリッタ１３３で再び
２光束に分岐される。

ビームスプリンタ１３３を通過した光束は参照画像１３
４を対照してコヒーレント画像に変換した後、第１のフ
ーリエ変換レンズ１３５で光書き込み型ＴＮ液晶ライト
バルブ１３６の光書き込み面上に参照画像１３４のフー
リエ変換を形成する。

一方、ビームスプリッタ１３３で反射された光束は第１
のミラー１３７で反射された後、光書き込み型ＴＮ液晶
ライトバルブ１３６の光書き込み面上に照射され、前記
参照画像１３４のフーリエ変換と互いに干渉し合って参
照画像１３４のフーリエ変換ホログラムが光書き込み型
ＴＮ液晶ライトバルブ１３６に書き込まれる。また、第
１のビムスプリノタ１３２で反射された光束は、第２の
ミラー１３８と第３のミラー１３９で反射された後、信
号画像１４０をコヒーレント画像に変換した後、第２の
フーリエ変換レンズ１４１で、偏光ビームスブリフタ１
４２を介して、光書き込み型ＴＮ液晶ライトバルブ１３
６の読み出し面上に信号画像１４０のフーリエ変換を形
成する。前記光書き込み型ＴＮ液晶ライトバルブ１３６
に形成された参照画像１３４のフーリエ変換ホログラム
は、前記信号画像１４０のフーリエ変換で読み出され、
第３のフーリエ変換レンズ１４３でフーリエ変換されて
参照画像１３４と信号画像１４０の相関函数と畳込み函
数とゼロ次回折光に変換する。画像の識別は相関函数の
強度で行うため光検出器１４４では、相関函数の強度の
みを検出すればよい。

ここで、参照画像１３４はフーリエ変換レンズ１３５の
前焦点面上に、光書き込み型ＴＮ液晶ライトバルブ１３
６は第１のフーリエ変換レンズ１３５および第２のフー
リエ変換レンズ１４１の後焦点面上に配置されていると
ともに第３のフーリエ変換レンズ１４３の前焦点面上に
配置され、信号画像１４０は第２のフーリエ変換レンズ
１４１の前焦点面上に配置され、光検出器１４４は第３
のフーリエ変換レンズ１４３の後焦点面上に配置されて
いる。

第１７図において、光書き込み型ＴＮ液晶ライトバルブ
１３６の代わりに珪酸ビスマス（Ｂ１１□ＳｉＯ□。）
結晶やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶などの電
気光学結晶のポッケルス効果や光導電効果を利用した光
書き込み型空間光変調器が用いられる場合もある。さら
に、光書き込み型空間光変調器の代わりに、参照画像の
フーリエ変換ホログラムをＣＣＤカメラなどの撮像装置
を用いて電気信号に変換した後、液晶テレビや磁気光学
空間光変調器に表示したものを用いている例もある〔例
えば、ケー・エイチ・リュー、ジエイ・ニー・デービス
およびアール・ニー・リリー・、オブチ、クス　レター
ズ、２７．１９８８　：　Ｋ、）１．Ｌｉｕ　Ｊ　ＡＤ
ａｖｉｓ　　ａｎｄ　　Ｒ，Ａ、Ｌｉ１ｌｙ、　　０ｐ
ｔｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ、２７．１９８８；デイ−
・エル・フラナリ、ジェイ・ニス・ルーミスおよびエム
・イー・ミルコビノチ、アブライトオプチノクス、２７
，１９８８　：　Ｄ、Ｌ、ＦＩａｎｎｅｒｙ、Ｊ、ＳＬ
ｏｏｍｉｓ　ａｎｄ　Ｍ、Ｅ、　Ｍｉｌｋｏｖｉｃｈ、
Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　２７１９８８］。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来の光書込型液晶ライトバルブを用い
たホログラフィ−装置は、記録再生速度が最大でも数百
１１ｓｅｃと遅く、また再生像のコントラストもまだ十
分とはいえないこと、ホログラムを長期間保存するため
には光書込型液晶ライトバルブに電圧を印加した状態で
暗所に保存しなければならず取り扱いにくいという問題
点を有していた。さらに、ホログラムを形成するために
要する干渉光学系はそれから作り出される参照光と信号
光のなす角度が小さいため極めて大きな干渉光学系を構
成しなければならないという問題点を有していた。

また従来の光分波手段であるミラー、半透鏡プリズムや
回折格子を用いる光分波装置においては、分波光路は固
定されているのが普通であり、分波光路を選択的にスイ
ッチングするには機械的手段を用いるしかないためスイ
ッチング速度が遅い上に調整が難しいという問題点を有
していた。

また、銀塩写真乾板を用いたボログラムを使った場合に
も上述同様分波光路のスイッチングが困難であるという
問題点を有しており、サーモプラスチックやＢａＴｉ０
＋単結晶などの非線型光学結晶を使った場合は光路の選
択的スイッチングが可能であるが、サーモプラスチック
を用いる場合は大電流を要する上に応答速度が数百ｍ５
ｅｃと遅く、ＢａＴｉ０ａ単結晶を用いる場合は使用温
度範囲が約２０〜１３０℃と低温側では使用が難しい上
に結晶自体大きい物が得られず高価であるという問題点
を有していた。

さらに、フーリエ変換ホログラムをマツチドフィルタと
して光書き込み型空間光変調器を用いた従来の光相関器
は、光書き込み型空間光変調器の解像度が低く、またダ
レイスケールを持った画像の書き込みはできるがグイナ
ミンクレンジが小さいため画像の複雑なフーリエ変換ホ
ログラムを書き込むことができず、パターン認識のＳ／
Ｎ比が悪かった。さらに、光パターン認識の速度に関し
ては、参照画像を書き換えるのに数百ｍ５ｅｃ程度であ
り、実用上は十分な値とはいえなかった。

さらに、フーリエ変換ホログラムであるマツチドフィル
タとして電気書き込み型空間光変調器を用いた従来の光
相関器は、フーリエ変換ホログラムを二値化することに
よりＳ／Ｎ比を改善することができ、参照画像の書き換
え時間も数十ｍ５ｅｃと速いが、解像度が数ｊ！　ｐ　
／　ｗｓと低いため複雑な画像の認識を行うことができ
なかった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題を解決するために本発明は、ホログラム記録媒
体として、光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率
と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強誘電性液
晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込型液晶ラ
イトバルブを用いた。

又、ホログラフィ−装置の干渉光学系として、信号光形
成光路内に光ンヤノタおよび画像情報入力手段と、その
画像情報入力手段により入力された画像を光学的にフー
リエ変換した後、あるいはそのまま所定の大きさに拡大
し、あるいはそのまま光書込型液晶ライトバルブの光書
込面上に結像させる結像光学系とを具備する構成とした
。

又、光分波装置における信号光発生光学系として、少な
くと１つ以上の信号光を発生させるための光の遮断・透
過と制御可能な光シャッタを具備する構成とした。

さらに、光相関器において、所要の目標を含む少なくと
も１つの参照画像と新たに入力する少なくとも１つの信
号画像をコヒーレント画像に変換する手段と、 前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像の
フーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独立
に得る手段と、 前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
変換ホログラムを形成する手段と、前記フーリエ変換ホ
ログラムを二値化強度分布画像に変換し、その二値化強
度分布画像を二値化用空間光変調器に表示する手段と、 前記二値化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画
像を前記信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段
と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換して
、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換する手
段とを具備する構成とした。

〔作用〕

本発明によれば、強誘電性液晶分子自身の持つ双極子モ
ーメントを印加電界で強制的に反転させて光書込型液晶
ライトバルブへの画像の記録消去を行うため、８秒オー
ダーでの画像記録再生ができ、さらに画像の二値化記録
が特殊な処理なしに達成される。

又、参照画像のフーリエ変換ホログラムを光学的に二値
化強度分布として光書込型液晶ライトハルブに記録でき
るため、記録されるホログラム干渉縞がシャープになり
、より鋭い相関函数が得られ、パターン認識におけるＳ
／Ｎ比が向上される。

さらに、干渉光学系を信号光発生光学系内に光シャッタ
および画像情報入力手段と、その画像情報入力手段によ
り入力された画像を光書込型液晶ライトバルブの光書体
面上に結像させる結像光学系とで構成することにより、
装置の小型化を達成している。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図である。本実
施例はホログラフィ−装置に関し、図において、１は）
ｌｅ−Ｎｅレーザなどのガスレーザや半導体レーザやＹ
ＡＧレーザなどの固体レーザを用いた第１のレーザ光源
、２はレーザ光Ｉｆ１１より出射されたコヒーレント光
を所望のビーム径に拡大する第１のビームエキスパンダ
、３は２つの光ビームに分岐するビームスプリフタ、４
は画像情報入力手段、５はフーリエ変換レンズ、６はホ
ログラム記録媒体としての光書込型液晶ライトバルブ、
７はミラー、８は第２のレーザ光源、９は第２のビーム
エキスパンダ、１０はミラーである。

次に、その動作について説明する。

第１のレーザ光源ｌから出射されたコヒーレント光は第
１のビームエキスパンダ２によって所望のビーム径に拡
大され、ビームスプリンタ３によって２つの光ビームに
分岐される。ビームスプリンタ３で分岐された光ビーム
の一方は、ミラー７で光路を曲げられた後、光書込型液
晶ライトバルブ６の光書造画に参照光１２として照射さ
れ、他方は画像情報入力手段４を透過しフーリエ変換レ
ンズ５でフーリエ変換された後、光書込型液晶ライトバ
ルブ６の光書造画に信号光１１として入射する。光書込
型液晶ライトバルブ６の光書造画に重畳照射された信号
光１１と参照光１２は互いに干渉し、その干渉縞の強度
パターンがホログラム干渉縞として光書込型液晶ライト
バルブ６に記録される。

次に、第２のレーザ光源８から出射されたコヒーレント
光は第２のビームエキスパンダ９で所望のビーム径に拡
大され、ミラー１０で光路を曲げられ、参照光１２と光
軸が対向する読み出し光１３として光書込型液晶ライト
ハルプロの読み出し面に照射され、再生光１４の方向に
光書込型液晶ライトバルブ６に記録されたホログラムを
再生する。

ここで、画像情報入力手段４としては、液晶ＴＶ、光書
込型液晶ライトバルブ、磁気光学効果を用いたファラデ
ー素子やエレクトロクロミックデバイスなどの能動素子
や、写真乾板などの受動素子を用いることができ、画像
情報入力手段４と光書込型液晶ライトバルブ６はそれぞ
れフーリエ変換レンズ５の前焦点面と後焦点面の位置に
配置している。

次に、光書込型液晶ライトハルプロについて説明する。

第２図は第１図に示す第１実施例で用いた光書込型液晶
ライトバルブの断面図である。

従来の液晶ライトバルブと構造が異なる部分は液晶層と
して光透過率または光反射率と印加電圧の間に明瞭な双
安定性を育する強誘電性液晶を用いていることにある。

液晶分子を挟持するためのガラスやプラスチック等の透
明基板１５ａ、１５ｂは、表面に透明電極層１６ａ、１
６ｂ、透明基板の法線方向から７５度から８５度の範囲
の角度で一酸化珪素を斜方蒸着した配向膜層１７ａ、１
７ｂが設けられている。透明基板１５ａ、１５ｂはその
配向膜層１７ａ、１７ｂ側を、スペーサ２３を介して間
隙を制御して対向させ、強誘電性液晶層１８を挟持する
ようになっている。

また、光による書込側の透明電極層１６ａ上には光導電
層１９．遮光層２０．誘電体ミラー２１が配向膜１７ａ
との間に積層形成され、光書送側の透明基板１５ａと読
み出し側の透明基板１５ｂのセル外側には、無反射コー
ティング２２ａ、２２ｂが形成されている。

ここで、強誘電性液晶層１Ｂとして用いる強誘電性液晶
組成物は、エステル系ＳｍＣ液晶混合物に光学活性物質
を添加したもので、エステル系ＳｍＣ液晶混合物として
、４−（（４’　　−オクチル）フェニル）安息香酸（
３”−フルオロ、４゛−オクチルオキシ）フェニルエス
テルと、４−（（４−オクチルオキシ）フェニル）安息
香酸（３”フルオロ、４″′−オクチルオキシ）フェニ
ルエステルを１：１に混合したものを用い、これに光学
活性物質として５−オクチルオキシナフタレンカルボン
酸、ｌ゛　−シアノエチルエステルを２５重量％を加え
て強誘電性液晶組成物としたものを用いた。

更に、光導電層１９は光書込型液晶ライトバルブ作成時
の温度（〜２００℃）に対して安定であり、暗時の抵抗
率が高く、光照射時の光導電率の大きな水素化アモルフ
ァスシリコン（ａ−５ｉ：Ｈ）を用いた。

次にその動作について説明する。

まず、−度光書込型液晶ライトハルプロの光書造画全面
を光照射し、開時の動作しきい値電圧よりも十分に高い
直流バイアス電圧あるいは１００Ｈｚ〜５０ｋ）ｌｚの
交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を電圧印加手段と
して透明電極層１６ａ、１６ｂ間に印加して強誘電性液
晶を一方向の安定状態までそろえ、その状態をメモリさ
せるか、もしくは光照射なしで、暗時の動作しきい値電
圧よりも十分に高い直流バイアス電圧あるいは１００　
ｆ（ｚ〜５０ｋＨｚの交流電圧を重畳した直流バイアス
電圧を透明電極１ｊ１６ａ、１６ｂ間に印加して強誘電
性液晶を一方向の安定状態までそろえその状態をメモリ
させることによって強誘電性液晶層１８をイニシャライ
ズする。

次に、暗時における動作しきい（！電圧以下の逆極性の
直流バイアス電圧あるいは１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交
流電圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電極層１６ａ
と１６ｂの間に印加しながら、第１図に示す信号光１１
と参照光１２を透明基板１５ａの側から照射すると、信
号光１１と参照光１２が照射された領域に形成された干
渉縞の明部の光導電層１９にはキャリアが発生し、発生
したキャリアは直流バイアス電圧により電界方向にドリ
フトし、その結果、信号光１１と参照光１２が照射され
た領域に形成された干渉縞の明部には動作しいき（１電
圧以上の逆極性のバイアス電圧が印加され、強誘電性液
晶は自発分極の反転に伴う分子の反転が起こり、もう一
方の安定状態に移行しホログラム干渉縞がメモリされる
。このようにしてホログラム干渉縞を記録した光書込型
液晶ライトバルブの読み出し面側から、参照光に対向し
、光軸が一致するような読み出し光を照射すると、ホロ
グラム干渉縞の明部が記録された部分から反射した読み
出し光は偏光面が９０度回転して反射され、ホログラム
干渉縞の暗部に対応する部分から反射した読み出し光は
偏光面の影響を受けずに反射される。したがって、偏光
面が９０度回転した波面からなるホログラム干渉縞と偏
光面の回転していない波面からなるネガ状態のホログラ
ム干渉縞のそれぞれからホログラム像が再生され、光吸
収による損失のないホログラム像の再生が上記読み出し
光を光書込型液晶ライトバルブの読み出し面に照射する
ことにより可能となる。もちろん、先述のイニノヤライ
ズ工程によってそろえられた液晶分子の配列方向（また
はそれと直角方向）に偏光軸を合わせた直線偏光の読み
出し光の照射および光反射層による反射光の偏光方向に
対し、偏光軸が垂直に（または平行）になるように配置
された偏光子を通した読み出し光の照射により、ホログ
ラム干渉縞を光強度情報として読み出しホログラム像を
再生してもよい。ただし、ホログラム干渉縞を光強度情
報として読み出す場合は、ホログラム干渉縞が記録され
ている部分の面積（あるいはホログラム干渉縞が記録さ
れていない部分の面積）の読み出し光しか利用できない
ため、ホログラム再生効率が低下する。

第３図は本発明の第２実施例を示す構成図である。本実
施例は、干渉光学系としてマツハツエンダ−干渉光学系
を用いたホログラフィ−装置に関する。、図においてレ
ーザ光源２６から出射したコヒーレント光はビームエキ
スパンダ２７で所望のビーム径にひろげられた後、第１
のビームスプリンタ２８により光路を２つに分岐される
。第１のビームスプリンタ２８によって分岐されたコヒ
ーレフト光の一方は再び第２のビームスプリッタ２９で
２つに分岐され、さらに第３のビームスプリフタ３４で
２つに分岐され、光書込型液晶ライトバルブ６の光書送
血に参照光４０として照射される。一方、第１のビーム
スプリッタ２８で分岐された他方のコヒーレント光は画
像情報入力手段である液晶ＴＶ３０を透過し、画像情報
を含むコヒーレント光となりフーリエ変換レンズ３１に
達する。フーリエ変換レンズ３１に達したコヒーレント
光はフーリエ変換レンズ３１によって光学的にフーリエ
変換されながら第１のミラー３２によって光路を折り曲
げられる。なお、液晶ＴＶ３０はフーリエ変換レンズ３
１の前焦点面に配されており、液晶ＴＶ３０で入力され
た画像情報のフーリエ変換像はフーリエ変換レンズ３１
の後焦点面に形成される。フーリエ変換レンズ３１の後
熾点面に形成されたフーリエ変換像は結像レンズ３３で
第３のビームスプリンタ３４を通して光書込型液晶ライ
トバルブ６の光書体面上に信号光３９として照射され拡
大結像される。このとき信号光３９と参照光４０のなす
角度は第１のミラー３２の位置をフーリエ変換レンズ３
１の方向に平行移動させると共に、フーリエ変換レンズ
３１からのコヒーレント光の入射角を変えることにより
調整される。このとき第１実施例で説明したように光書
込型ｆｉ晶シライトバルブはあらかしめ消去状態にした
後、暗時の動作しきい値電圧よりも低く開時の動作しき
い値電圧よりも高い直流バイアス電圧あるいは１００）
１ｚ〜５０ｋ）ｌｚの交流電圧を重畳した直流バイアス
電圧が印加されている。このような状態で参照光４０と
信号光３９を光書込型液晶ライトハルプロの光書送血に
照射することにより光書込型液晶ライトバルブ６に液晶
ＴＶ３０に入力した画像情報のフーリエ変換のホログラ
ムが形成される。

また、第２のビームスプリンタ２９で分岐されたコヒー
レント光は光シャフタ３６に達し、光シャッタ３６が開
状態の場合はコヒーレント光は光シャッタ３６を透過し
第２のミラー３７で光路を曲げられ第４のビームスプリ
ンタ３日で分岐され、参照光と対向し光軸が一敗した読
み出し光４１として光書込型液晶ライトハルプロの読み
出し面に入射する。光書込型液晶ライトハルプロに入射
した読み出し光４１は、光書込型液晶ライトハルフロに
記録されたホログラム干渉縞によって回折され、再生光
４２としてフーリエ変換のホログラム像を再生する。

次に、本発明のホログラフィ−装置におけるホログラム
像の記録再生特性について説明する。第４図は本発明の
ホログラフィ−装置と従来の光書込型液晶ライトバルブ
を用いたホログラフィ−装置における記録可能なホログ
ラム干渉縞数と回折効率の関係を示す図である。第４図
は信号光としてコヒーレントな平面波を用いて光書込型
液晶ライトバルブにホログラムを記録したときの、記録
可能なホログラム干渉縞波数を横軸に、そのときの回折
効率を縦軸に示したものであり、縦軸は従来の光書込型
液晶ライトバルブを用いたホログラフィ−装置の最大回
折効率を１としたときの相対値で示しである。第４図か
ら明らかなように、本発明のホログラフィ−装置はホロ
グラム干渉縞波数がおよそ３６０（１／ｍ）以下であれ
ば、従来の光書込型液晶ライトバルブを用いたホログラ
フィ−装置によりも回折効率が向上することがわかる。

しかしながら、本発明のホログラフィ−装置は記録され
るホログラム干渉縞波数がおよそ３００（１／ｍｓ）以
上で回折効率が急激に低下するが、これは振動等の影響
が顕著に顕れてきたためと考えられる。

以上述べたように、本発明のホログラフィ−装置はホロ
グラム干渉縞波数が３００〜４００　（１／關〕以下の
領域で用いるのが好ましいため、第１図あるいは第３図
に示す参照光と信号光のなす角度は６〜７度以下の小さ
な角度となり、第３図に示すマツハツエンダ−干渉光学
系を用いて容易にホログラムの記録が可能となる。この
ようにしてマンハツェンダー干渉光学系を用いることに
より、参照光と信号光のなす小さな角度を実現するため
に光路を長くし、その結実装置自身の大きさを大きくす
る必要がなくなり、また画像情報入力手段やフーリエ変
換光学系あるいは結像光学系を干渉光学系内部に挿入す
るのが容易になった。

また、本発明のホログラフィ−装置に用いている光書込
型液晶ライトバルブはレーザ光源として２０ｍＷのＨｅ
−Ｎｅレーザを用いてホログラム記録することにより、
１００μｓｓｃ／フレーム以下という極めて高速のホロ
グラム記録ができ、またホログラム再生にまで要する時
間を考えても１ｍｓ　ｅ　ｃ以下と高速にホログラム記
録ができることがわかった。これは現在画像の実時間処
理速度の目安とされているビデオレートでのホログラム
の記録再生が可能であることを示している。

また、第３図で示す本発明のホログラフィ−装置を用い
てホログラムを再生したところ、そのコントラスト比は
１：５０〜１：２００と極めて良好な結果が得られた。

第５図は本発明の第３実施例を示す構成図であり、３つ
の信号光発生光学系を有する光分波装置に関する０図に
おいて、レーザ光源５０から出射されたビームエキスパ
ンダ５１で所定のビーム径に拡大された後、第１のハー
フミラ−５２に達し信号光と参照光に分波される。光書
込型液晶ライトバルブ６へのホログラム形成領域が狭く
ても十分な場合、ビームエキスパンダ５１は必ずしも必
要ではない。第１のハーフミラ−５２で分波された光の
一方は第１のミラー５５で反射され参照光６３として光
書込型液晶ライトバルブ６の光書造画に照射される。ま
た第１のハーフミラ−５２で分波された他方の光は第２
のハーフミラ−５３第３のハーフミラ−５４で分波され
、第２のミラー５６で反射された後、それぞれ分波・反
射された光は第３の光シャッタ５９．第２の光シャッタ
５８、第１の光シャッタ５７に達する。このとき第１の
光シャッタ５７のみが光透過状態にあり、他の光シャフ
タ５８，５９は光遮断状態にあれば、光は第１の光シヤ
ツク５７のみを透過し第１の信号光６０として光書造形
液晶ライトパルプ６の光書造画に照射され、参考光６３
と互いに干渉して、光書込型液晶ライトバルブ６にホロ
グラムを形成する。この状態で参照光６３と対向する方
向から分波すべき光６４を光書込型液晶ライトハルプロ
の読み出し面側から照射すると、上記ホログラムによっ
て回折され、第１の信号光６０と同方向同向きの第１の
分波光６５となる。

同様にして、第２の光シャフタ５８のみが光透過状態で
他の光シャッタ５７．５９が光遮断状態であれば、参照
光６３と第２の信号光６１が互いに干渉して光書込型液
晶ライトバルブ６にホログラムを形成し、このホログラ
ムによって分波すべき光６４は回折されて、第２の信号
光６１に同方向同向きの第２の分波光６６を生じ、第３
の光シャフタ５９のみが光透過状態で他の光シヤツク５
７．５８が光遮断状態であれば、参照光６３と第３の信
号光６２が互いに干渉して光書込型液晶ライトバルブ６
にホログラムを形成し、このホログラムによって分波す
べき光６４は回折されて、第３の信号光６２に同方向同
向きの第３の分波光６７を生じる。

このようにして、第１の光シャッタ５７．第２の光ツヤ
ツタ５８．第３の光シヤツク５９の光透過状態をそれぞ
れ制御することによって、分波光の光路を随時選択する
ことができる。

ここで、光書込型液晶ライトハルプロは、先述の駆動方
法に従って、第１．第２及び第３の光シヤツク５７．５
８．５９と駆動して、新たな信号光が照射される前にイ
ニソ＋ライズ工程によって記録されていたホログラムを
消去した後、書き込みの電圧を印加するものである。

なお、第】のハーフミラ−５２，第２のハーフミラ−５
３，第３のハーフミラ−５４，第２のミラー５６．第１
の光シャフタ５７．第２の光シャフタ５８．第３の光ツ
ヤツタ５９により信号光発注光学系を形成している。

また、レーザ光源５０としてはヘリウムネオンレーザの
他、アルゴンイオンレーザや半導体レーザを用いてもよ
い。第１の光シャッタ５７．第２の光シャフタ５８．第
３の光シヤツク５９としてはメカニカル光シャンクの他
、強誘電性液晶を用いた光シャ７タや磁気光学効果を用
いた光シャツ夕を用いてもよい。さらに、各光学系は第
１のハーフミラ−５２から光書込型液晶ライトバルブ６
に至るまでの参照光６３と第１の信号光６０．第２の信
号光６１または第３の信号光６２の光路差の最大値は、
レーザ光源５０の可干渉距離よりも小さく配置されてい
る。

なお、本発明の光分波装置に用いてなる光書込型液晶ラ
イトバルブ６に記録可能なホログラム干渉縞のピッチは
最小で２〜４Ｉ！ＩＩｌであるため、信号光と参照光の
なす角度は最大で約９度とした。さらに、分波効率を良
くするために参照光と画し光の光強度比を約１＝１とし
である。

次に第５図に示した光分波装置を用いて分光分波を行っ
た実施例を説明する。第５図において、まず第１の光シ
ャッタ５７のみを光透過状態にして、第１の信号光６０
と参照光６３で形成したホログラムを光書込型液晶ライ
トバルブ６に記録した後、分渡すべき光６４として白色
光を用いて光を分渡し、第５図６７で示される方向から
観察したところ、青色光が見えた。次に光書込型液晶ラ
イトバルブ６に記録したホログラムを消去した後、第２
の光シャフタ５８のみを光透過状態にして、第２の信号
光６１と参照光６３で形成したホログラムを光書込型液
晶ライトバルブ６に記録し、分渡すべき光６４として白
色光を用いて光を分波し、第５図６７で示される方向か
ら観察したところ緑色光が見えた。さらに、再び光書込
型液晶ライトバルブ６に記録したホログラムを消去した
後、第３の信号光６２と参照光６３で形成したホログラ
ムを光書込型液晶ライトバルブ６に記録し、分渡すべき
光６４として白色光を用いて光を分渡し、第５図６７で
示される方向から観察したところ赤橙色が見えた。なお
、第１の信号光６０．第２の信号光６１および第３の信
号光６２と参照光６３のなす角度はそれぞれ約５度、４
度、３．５度であり、レーザ光源工としてはアルゴンイ
オンレーザを用い、そのときのアルゴンイオンレーザの
波長は５１４ｎｓであった。このように本発明の光分波
装置は分光分波装置としても使用可能であることがわか
る。但し、本発明の分波装置において用いられている光
書込型液晶ライトバルブに記録可能なホログラム干渉縞
のピッチは約１５０１ｐ／ｍ以下であり、一般の分光器
で使用されている回折格子のピッチに比べて大きいため
、波長分解能は一般の分光器に比べて劣ると思われるが
、光情報処理等で精度を要しない用途に対しては十分大
きな効果を有するものと考えられる。

第６図は、本発明の第４実施例を示す構成図である。本
実施例はマルチ分波する分波装置に関し、第３実施例と
同一または相当部に同一符号を付し、その説明を省略す
る。図において、６８は第１のハーフミラ−５２で反射
された信号光を絞るための絞りである。

本実施例においては、第１．第２．及び第３の信号光６
０，６１．６２が、光書込型液晶ライトバルブ６の光書
込面上で互いに重なり合っておらず、参照光６３と信号
光６０，６１．６２とのホログラムが重なり合わずに、
光書込型液晶ライトバルブ６に記録される。そこで、分
波すべき光６４を光書込型液晶ライトバルブ６の読み出
し面倒から照射すると、そのホログラムによって回折す
れ、第１．第２及び第３の分波光６５，６６．６７が得
られる。

また、参照光６３と第１の信号光６０．第２の信号光６
１及び第３の信号光６２は光書込型液晶ライトバルブ６
の光書込面上で互いに干渉するように重畳しており、そ
れらのなす角度は約９度以下となっていることは言うま
でもない、さらに参照光と各信号光の光強度比は約１：
１となっており、それらの光路差の最大値はレーザ光源
１の可干渉距離を越えないように各光学系が配置されて
いる。

第６図に示す光分波装置と同様の光分波装置を用いて２
５の分波光路を有する光分波が可能であることを確認で
きており、少なくとも２５個のＩ１０ボートを有する０
ＥＩＣの光インターコネクションが本発明の光分波装置
を用いて可能であることがわかった。

第７図は本発明の第５実施例を示す構成図で、集光分波
に適用する光分波装置に関し、第３実施例と同一または
相当部は同一符号を付し、その説明を省略する。

図において、６９は光シャッタ、７０は拡散レンズ系で
あり、ハーフミラ−５２で反射した光は、光シャンク６
９に達し、光シャフタロ９が光透過状態であればこれを
透過し、第２のミラー５６で反射された後、拡散レンズ
系７０で拡散され、信号光７１として光書込型液晶ライ
トバルブ６の光書体面に入射し、参照光６３と互いに干
渉してホログラム干渉縞を形成し、記録される。この時
、参照光６３と同方向逆向きの分波すべき光６４を照射
することにより、分波光７２が得られ、この分波光７２
は信号光７１が拡散光であるため、信号光７１の見掛け
の拡散原点と共存な点に集光される。

ここで、本実施例では信号光が１つの場合を示したが、
さらに信号光の数を増やしてもよく、拡散レンズ系のか
わりに集光光学系を用いることによって、分波すべき光
を拡散光として分波することもできる。

次に、本発明の光分波装置の分波効率について説明する
。第８図は本発明の光分波装置において信号光と参照光
のなす角度と分波効率の関係を示す図である。第８図に
示す関係は、ホログラム記録用の光源として波長５１４
ｎｍのアルゴンイオンレーザを用い、分波すべき光を発
生させる光源とシテヘリウムネオンレーザを用いて測定
したモノである。またこのとき、分波すべき光の偏光方
向は光書込型液晶ライトバルブに記録されたホログラム
干渉縞の波数ベクトルの方向に対し垂直（または平行）
であった。分波すべき光の偏光方向が光書込型液晶ライ
トバルブに記録されたホログラム干渉縞の波数ベクトル
の方向に対してなす角度が９０度あるいは１８０度から
ずれるに従って、分波効率は低下することがわかってい
る。さらに、ホログラム記録用のレーザ光強度あるいは
直流バイアス電圧あるいは交流バイアス電圧の周波数あ
るいは振幅を変化させて、光書込型液晶ライトバルブの
動作闇値電圧を変化させてホログラム記録することによ
り、光書込型液晶ライトバルブに記録されるホログラム
干渉縞の明部の太さと暗部の太さの比（デユーティ比）
を変化させることができ、このデユーティ比を変化させ
ることによって分波効率を変化させることが可能である
。

第８図から本発明の光分波装置においては信号光と参照
先のなす角は約９度以下の小さな角であるため、分波装
置光学系が大きくなる欠点があるが、この欠点は信号光
と参照光をつくり出す光学系としてマンハツェンダー型
干渉光学系を用いるか、銀塩写真や感光性樹脂（レジス
トや重クロム酸ゼラチンなど）を塗布したホログラム記
録媒体を用いて形成したホログラムを用いて信号光発生
光学系を作製することによって回避することができる。

また、光分波角は光書込型液晶ライトバルブに記録され
たホログラムによって回折される光の次数を適当に選ぶ
ことによって所望の角度が得られる。

第９図は、本発明の第６実施例の構成図で、二値化光相
関器に関するものである。図において、所要の目標を含
む少なくとも１つの参照画像をコヒーレント画像に変換
する手段は、レーザ９１とビームエキスパンダ９２と第
１のビームスブリ。

り９３と第２のビームスプリンタ９４と参照画像９５で
あり、新たに入力する少なくとも１つの信号画像をコヒ
ーレント画像に変換する手段は、レーザ９１とビームエ
キスパンダ９２と第１のビースブリノタ９３と第２のミ
ラー９９と第３のミラー１００と信号画像１０１であり
、前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒー
レント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像
のフーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独
立に得る手段は、それぞれ独立に配置された第１のフー
リエ変換レンズ９６と第２のフーリエ変換レンズ１０２
であり、前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは
平面波からなるコヒーレント参照光を互いに干渉させて
フーリエ変換ホログラムを形成する手段は、第２のビー
ムスプリンタ９４と第１のミラー９８であり、前記フー
リエ変換ホログラムを二値化強度分布画像に変換し、そ
の二値化強度分布画像を二値化用空間光変調器に表示す
る手段は、光書込型二値化用空間光変調器９７であり、
前記二値化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画
像を前記信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段
は、第２のフーリエ変換レンズ１０２と偏光ビームスプ
リッタ１０３であり、前記読み出した二値化強度分布画
像をフーリエ変換して、その画像を光検出手段を用いて
相関信号に変換する手段は、第３のフーリエ変換レンズ
１．０４と光検出器１０５である。

光書込型二値化用空間光変調器９７としては、第２図に
示す光書込型液晶ライトバルブを用いることができる。

ここで、その動作について説明する。

レーザ９１から出射されビームスプリッタ９２で拡大さ
れたコヒーレント光は、第１のビームスプリンタ９３で
２光束に分岐される。第１のビームスプリッタ９３を透
過した光束は、第２のビームスプリンタ９４で再び２光
束に分岐される。第２のビームスプリンタ９４を透過し
た光束は、参照画像９５をコヒーレント画像に変換した
後、第１のフーリエ変換レンズ９６でフーリエ変換され
、光書込型二値化用空間光変調器９７の書き込み面上に
参照画像のフーリエ変換を形成する。一方、第２のビー
ムスプリンタ９４で反射された光束は、第１のミラー９
８で反射された後、光書き込み型二値化用空間光変調器
９７の書き込み面上に照射され、上記参照画像のフーリ
エ変換と互いに干渉しあって、参照画像のフーリエ変換
干渉縞を形成し、このフーリエ変換干渉縞はある閾値で
二値化されて光書込型二値化用空間光変調器９７には参
照画像の二値化フーリエ変換ホログラムが記録される。

また、第１のビームスプリンタ９３で反射された光束は
、第２のミラー９９と第３のミラー１００で反射された
後、信号画像１０１をコヒーレント画像に変換する。コ
ヒーレント画像に変換された信号画像１０１は、第２の
フーリエ変換レンズ１０２で、偏光ビームスプリンタ１
０３を介して、光書込型二値化用空間光変調器９７の読
み出し面上でフーリエ変換され、光書込型二値化用空間
光変調器９７に記録された前記参照画像の二値化フーリ
エ変換ホログラムを読み出す。読み出されたフーリエ変
換ホログラムは、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し
、第３のフーリエ変換レンズ１０４でフーリエ変換され
て参照画像９５と信号画像１０１の相関函数と畳込み函
数を生成する。生成された相関函数強度は、光検出器１
０５で検出される。

ここで、参照画像９５は第１のフーリエ変換レンズ９６
の前焦点面上に、光書込型二値化用空間光変調器７は第
１のフーリエ変換レンズ９６及び第２のフーリエ変換レ
ンズ１０２の後焦点面上に配置されているとともに第３
のフーリエ変換レンズ１０４の前焦点面上に配置され、
信号画像１０１は第２のフーリエ変換レンズ１０２の前
焦点面上に配置され、光検出器１０５は第３のフーリエ
変換レンズ１０４の後焦点面上に配置されている。

前記相関函数強度が最大になる位！（以下これを相関ピ
ークと呼ぶ）での相関函数強度の大小によって、パター
ン認識を行うことができる。すなわち、この相関ピーク
強度が大きい程、参照画像と信号画像は互いに似ている
ことになる。第１０図に、本発明の二値化光相関器に用
いた参照画像と信号画像の１実施例を示す。又、第１１
図には、参照画像および信号画像として、第１０図に示
した画像を用いた場合の相関ピークの現れ方を示す。

第１１図かられかるように、相関面には信号画像あるい
は参照画像の鏡像であるゼロ次光が現れ、その鏡像の両
サイドに参照画像と信号画像の相関ピークと畳み込みが
現れる。参照画像と信号画像の相関ピークと畳み込みが
現れる位置は、フーリエ変換ホログラムの干渉縞に対し
て垂直な方向に現れ、ゼロ次光との距離はフーリエ変換
ホログラム干渉縞の波数が大きくなればなるほど大きく
なる。この相関ピークの位置に光検出器１０５を配し、
その光強度を測定することにより、相関ピーク強度を知
ることができる。

第１２図に、第９図に示す第６実施例の駆動方式におけ
る光書込型液晶ライトバルブの光学応答性図を示す、光
書込型液晶ライトバルブにおける読み出し面に読み出し
光１１０が照射されると、前記光書込型液晶ライトバル
ブに用いられている誘電体ミラー２１は、読み出し光が
水素化アモルファスシリコン光導電層に影響を与えるの
に光分な光透過率を有しているために、水素化アモルフ
ァスシリコン光導電層１９に達した照射光は約１廊の厚
さで９収され、電子正孔対が発生し、電子は正極側に、
正孔は負極側に移動をしていく。通常イントリンシック
、あるいはアンドープの水素化アモルファスシリコンの
電子の易動度は、正孔の易動度の数倍から数十倍大きい
ため、伝Ｓ現像は電子が支配的となっている。従って、
読み出し光１１０が照射されている状態で、水素化アモ
ルファスシリコン光導電層側１９の透明電極１６ａが正
電圧１０７となっているときに、発生した電子が正極側
に引き寄せされるために水素化アモルファスシリコン光
導電層１９のインピーダンスが急激に低下して強誘電性
液晶を反転させて暗状態１１２にすることができるが、
負電圧１０Ｂとなっている時は、正孔がキナリアとなっ
ているために光分に水素化アモルファスシリコン光導電
層１９のインピーダンスを低下させることができず、強
誘電性液晶を逆極性の安定状態にまで反転させることが
できない。

このときに書き込み光１１１を照射すれば、書き込み側
の水素化アモルファスシリコン光導電層１９の表面近傍
でも電子正孔対を発生し、強誘電性液晶の極性が正、す
なわち水素化アモルファスシリコン光導電層側が負電圧
の時に電子キャリアの移動が起こって光が照射された部
分の水素化アモルファスシリコン光導電層１９のインピ
ーダンスが低下し、強誘電性液晶分子に光分な電圧が加
えられ、読み出し光照射時とは逆極性の明状態１１３の
安定状態に反転し、必要な情報を書き込むことができる
ことになる。

水素化アモルファスシリコン光導電層１９がゼロ電圧１
０９のときは、キャリアの移動が行われないために、書
き込まれた二値化フーリエ変換ホログラムはメモリされ
ており、読み出し光１１０によって読み出される。この
ゼロ電圧１０９部を設けることにより、μｓｅｃオーダ
ーの高速応答時でも、記録されたこ硫化フーリエ変換ホ
ログラムのコントラストを落とさずに済む。読み出し光
１１０の照射強度が光分強く、誘電体ミラー２１の反射
率が光分大きいときは、このゼロ電圧１０９部を省略す
ることができる。

従って、上記のような駆動方式とすることにより、水素
化アモルファスシリコン光導電層１９の極性が正電圧時
には読み出し光により光書込型強誘電性液晶ライトバル
ブに書き込まれている画像が消去されて、当該光書込型
液晶ライトバルブの初期化を行い、水素化アモルファス
シリコン光導電層１９の極性が負電圧時には書き込み光
によりホログラムが書き込まれる。

ここで、第１Ｏ図に示す信号画像と参照画像を用いて、
光書込型強誘電性液晶ライトバルブに印加する駆動パル
ス電圧のピーク間電圧、ピーク電圧パルス幅およびパル
ス電圧周波数を変化させたときに、得られる相関ピーク
強度がどのように変化するかを示す。

第１３図は、第１２図に示す駆動方式を第６実施例の二
値化相関器に用いた場合の、電圧パルス幅と相関ピーク
強度が最大となるピーク間電圧の関係を示したものであ
る。この図かられかるように、電圧パルス幅が０．３ｍ
５ｅｃと非常に狭い場合でもピーク間電圧をＩＩｖｌす
ることにより相関ピーク強度が最大になる条件を求める
ことができるため極めて高速にパターン認識ができるこ
とがわかる。

第１４図は、第１２図に示す駆動方式の第６実施例の二
値化光相関器に用いた場合の、パルス電圧周波数と相関
ピーク強度の関係を示したものである。この図かられか
るように、本発明の駆動方式を用いることにより４００
Ｈｚ以上の高いパルス電圧周波数、すなわち４００Ｈｚ
以上の高い書き換え周波数に対してもパターン認識が可
能であることがわかる。

第１５図は本発明の第７実施例を示す構成図で、マツハ
ツエンダ−型干渉光学系を用いた二値化光相関器を示し
、第６実施例と同一または相当部は同一符号を付し、そ
の説明を省略する。

図において、６は光書込型二値化用空間光変調器９７と
しての光書込型液晶ライトバルブ、１工４は参照画像９
５を出力する第１の液晶テレビ、１１５は信号画像１０
１を出力する第２の液晶テレビ、１１６はミラー、１１
８はビームスプリッタであり、第１の液晶テレビ１１４
は第１のフーリエ変換レンズ９６の前焦点面上に、光書
込型液晶ライトバルブ６は、第１のフーリエ変換レンズ
９６と第２のフーリエ変換レンズ１０２の後焦点面上に
配置され、かつ第３のフーリエ変換レンズ１０４の前焦
点面上に配置され、第２の液晶テレビ１１５は、第２の
フーリエ変換レンズ１０２の前焦点面上に配置され、光
検出器１０５は第３のフーリエ変換レンズ１０４の後焦
点面上に配置されている。

本実施例では、第６実施例を示す二値化光相関器と同様
の動作を行い、参照画像のフーリエ変換ホログラムを形
成するための光路長が短くて済むため、光学系全体を小
さくすることができ、参照画像９５、第１の液晶テレビ
１１４などの画像入力手段を配置するためのスペースを
取り易いなど実用的に優れた機能を有している。

第１６図は本発明の第８実施例を示す構造図で、マイケ
ルソン型干渉光学系を用いた二値化光相関器を示し、第
６実施例、第７実施例と同一または相当部は同一符号を
付し、その説明を省略する。

白色光源１１９から出射した光は、参照画像が出力され
た第１の液晶テレビ１１４を透過し、結像レンズ１２０
により光書込型液晶ライトバルブ１２１上に結像し、参
照画像を光書込型液晶ライトバルブ１２１に記録する。

又、レーザ光源９１より出射された光が、ビームスプリ
ッタ９３，９４を通過して光書込型液晶ライトバルブ１
２１の読み出し面に照射・反射され、ビームスプリンタ
９４で反射された後、第１のフーリエ変換レンズ９６に
よりフーリエ変換され、光書込型液晶ライトバルブ６内
光書込面上に照射される。

一方、レーザ光源９１より出射された光が、ビームスプ
リンタ９３を通過し、ビームスプリッタ９４で反射され
た後、凹面ミラー１２２で反射され、第１のフーリエ変
換レンズ９６により平行光になり液晶ライトバルブ６の
光書込面上に照射され、先の参照画像のフーリエ変換と
互いに干渉しあって参照画像のフーリエ変換干渉縞を形
成し、光書込型液晶ライトバルブ６上に参照画像の二値
化フーリエ変換ホログラムが記録される。以砕の動作は
先の第６実施例、第７実施例と同様である。

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明のホログラフィ−装置は球面
波あるいは平面波からなる参照光および画像情報を含む
信号光を画像記録媒体上に重畳・干渉させる干渉光学系
によってホログラムを形成し、再び上記参照先に対向す
る読み出し光を当該ホログラムに照射しホログラム像を
再生するホログラフィ−装置において、上記画像記録媒
体として光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率と
印加電圧の間に双安定メモリ性を有する強誘電性液晶層
、電圧印加手段、透明基板からなる光書込型液晶ライト
バルブを用い、また、上記干渉光学系として信号光形成
光路内に光シャッタおよび画像情報入力手段と当該画像
情報入力手段により入力された画像を光学的にフーリエ
変換した後、あるいはそのまま、所定の大きさに拡大し
であるいはそのまま前記光書込型液晶ライトバルブの光
書送画に結像する結像する光学系を具備してなるマツハ
ツエンダ−干渉光学系を用いることにより、実時間でホ
ログラムの記録再生が可能な極めて小型なホログラフィ
−装置とすることができ、光情報処理やデイスプレィ技
術分野に与える効果は大きい、特に、ヴアンダー・ルフ
ト型のホログラムフィルタを用いた相関光学系を応用し
た光パターン認識の分野に与える効果は大きい。

また、本発明の光分波装置は可干渉な信号光と参照光を
互いに干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒体
に記録してホログラムを形成し、当該ホログラムを分波
すべき光によって再生することにより光分波を行う光分
波装置において、少なくと１つ以上の信号光を発生させ
るための光の遮断・透過を制御可能な光シャフタを具備
した信号光発生光学系を育し、ホログラム記録媒体が光
導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧と
の間に双安定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印
加手段、透明基板からなる光書込型液晶ライトバルブと
することにより、光分波を可能ならしめるホログラムを
上記光書込型液晶ライトバルブに随時記録・消去するこ
とによって所定の分波路に選択的に光を分波可能ならし
めるとともに、参照光として発散光あるいは収束光を用
いることにより集光分波あるいは発散光分波を可能とし
、さらに信号光と参照光のなす角度を所定の角度に設定
してやることにより分光分波も可能ならしめることがで
き、光情報処理あるいは光通信あるいは光計測分野に与
える効果は大きい。

特に、光情報処理分野においては神経回路網モデルにお
けるニューロン間の光インターコネクションあるいは０
ＥＩＣやＩＣＣシフ間の光インターコネクションをスイ
ッチング可能とするものであり、これらに与える効果は
大きい、また光通信分野においては光通信回路間の光交
換に、光計測分野においては分光計測に与える効果が特
に太きいものと考えられる。

さらに、本発明の二値化光相関器は、参照画像のフーリ
エ変換ホログラムを二値化強度分布直像に変換する手段
として、光書込型二値化用空間光変調器、特に二値化用
空間光変調器として、光導電層、光反射層、液晶配向層
、光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する
強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書
込型液晶ライトバルブを用いることにより、高いＳ／Ｎ
比で高速にパターン認識が行うことができ、画像情報あ
るいは画像情報に変換可能な情報を高速に認識・識別す
るための装置に与える効果は大きい。

最後に、本発明のホログラフィ一応用装置の駆動方式は
、ホログラフィ−を応用した光相関器や表示装置をビデ
オレート以上の極めて高速な動作速度で駆動させること
ができるとともに、その出力特性を容易に調節すること
ができ、実時間パターン認識や画像処理やホログラフイ
ンクデイスプレィ等の分野に与える効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は第
１図に示す第１実施例で用いた光書込型液晶ライトバル
ブの断面図、第３図は本発明の第２実施例を示す構成図
、第４図は本発明のホログラフィ−装置と従来のホログ
ラフィ−装置における記録可能なホログラム干渉縞波数
と回折効率の関係を示す図、第５図は本発明の第３実施
例を示す構成図、第６図は本発明の第４実施例を示す構
成図、第７図は本発明の第５実施例を示す構成図、第８
図は本発明の光分波装置における信号光と参照先のなす
角度と分波効率の関係を示す図、第９図は本発明の第６
実施例を示す構成図、第１０図は入力画像と参照画像の
１例を示す図、第１１図は相関ピークの現れ方の１例を
示す図、第１２図は第９図に示す第６実施例の駆動方式
における光書込型液晶ライトバルブの光学応答特性を示
す図、第１３ｒｙＪは第１２図に示す駆動方式を第６実
施例の二値化光相関器に用いた場合の電圧パルス幅と相
関ピーク強度が最大となるピーク間電圧の関係を示す図
、第１４図は第１２図に示す駆動方式を第６実施例の二
値化光相関器に用いた場合のパルス電圧周波数と相関ピ
ーク強度の関係を示す図、第１５図は本発明の第７実施
例を示す構成図、第１６図本発明の第８実施例を示す構
成図、第１７図は従来の光相関器の一例を示す構成図で
ある。 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　林　　敬　之　助 ヌ １男 ７ａ 篤 霞 第 １ｇ 箪 葛４０ 第 第 あ （ハ 児 ｉハ 兄 電圧へ″１シ久喝（ｍｓｅｃ） 第 ■ あ バ＋Ｌ入彎ＵＩＱＪｕ（）ｌＪり 尾 ａ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）球面波あるいは平面波からなるコヒーレントな参
   照光、および画像情報を含むコヒーレントな信号光を画
   像記録媒体上に重畳・干渉させる干渉光学系によってホ
   ログラムを形成し、再び上記参照光に対向する読みだし
   光を当該ホログラムに照射しホログラム像を再生するホ
   ログラフィー装置において、上記画像記録媒体が光導電
   層、光反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間
   に双安定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手
   段、透明基板からなる光書込型液晶ライトバルブである
   ことを特徴とするホログラフィー装置。
2. （２）上記干渉光学系が、信号光形成光路内に画像情報
   入力手段と当該画像情報入力手段により入力された画像
   を光学的にフーリエ変換した後、あるいはそのまま、所
   定の大きさに拡大しあるいはそのままで前記光書込型液
   晶ライトバルブの光書込面上に結像させる結像光学系を
   具備してなることを特徴とする請求項１記載のホログラ
   フィー装置。
3. （３）上記干渉光学系がマッハツェンダー干渉光学系あ
   るいはマイケルソン干渉光学系であることを特徴とする
   請求項１もしくは２記載のホログラフィー装置。
4. （４）可干渉な信号光と参照光を互いに干渉させて形成
   した干渉縞をホログラム記録媒体に記録してホログラム
   を形成し、当該ホログラムを分波すべき光によって再生
   することにより光分波を行う光分波装置において、 少なくとも１つ以上の信号光を発生させるための光の遮
   断・透過を制御可能な光シャッタを具備した信号光発生
   光学系を有し、 ホログラム記録媒体が光導電層、光反射層、液晶配向層
   、光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する
   強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書
   込型液晶ライトバルブであることを特徴とする光分波装
   置。
5. （５）ＣＣＤカメラなどから得られる２次元画像に対し
   て、コヒーレント光を用いた光学的相関処理を施すこと
   により、所要のパターンを自動的に認識・計測する光相
   関器において、 所要の目標を含む少なくとも１つの参照画像と新たに入
   力する少なくとも１つの信号画像をコヒーレント画像に
   変換する手段と、 前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
   ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像の
   フーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独立
   に得る手段と、 前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
   らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
   変換ホログラムを形成する手段と、前記フーリエ変換ホ
   ログラムを二値化強度分布画像に変換し、その二値化強
   度分布画像を二値化用空間光変調器に表示する手段と、 前記二値化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画
   像を前記信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段
   と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換して
   、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換する手
   段とを具備してなることを特徴とする二値化光相関器。
6. （６）二値化用空間光変調器が、光導電層、光反射層、
   液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ
   性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板か
   らなる光書込型液晶ライトバルブである請求項５記載の
   二値化光相関器。
7. （７）所要の目標を含む少なくとも１つの参照画像と新
   たに入力する少なくとも１つの信号画像をコヒーレント
   画像に変換する手段と、 前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
   ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換する手段と、 前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
   らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
   変換ホログラフィー干渉縞を形成する手段と、 前記フーリエ変換ホログラフィー干渉縞を、水素化アモ
   ルファスシリコン光導電層、所要の光透過率を有する光
   反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安
   定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透
   明基板からなる光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記
   録して二値化強度分布画像に変換する手段と、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録された二
   値化強度分布画像を前記信号画像のフーリエ変換からな
   る読み出し光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換して
   、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換する手
   段を有する光相関器の駆動方式において、 前記参照画像のフーリエ変換ホログラフィー干渉縞から
   なる書き込み光と信号画像のフーリエ変換からなる読み
   出し光を常に照射しながら、前記光書込型強誘電性液晶
   ライトバルブにおける水素化アモルファスシリコン光導
   電層の電圧極性が正、負、ゼロ電圧の順に繰り返される
   ようなパルス電圧を前記電圧印加手段を用いて連続して
   印加し、 正電圧時に消去、負電圧時に書き込み、読み出し、ゼロ
   電圧時に読み出しを行い、 前記パルス電圧のピーク間電圧の大きさ、パルス周波数
   、正電圧時および負電圧時およびゼロ電圧時各々の電圧
   パルス幅を変化させて前記相関信号の強度を制御するこ
   とを特徴とする光相関器の駆動方式。
8. （８）少なくとも１つの入力画像をコヒーレント画像に
   変換する手段と、 前記入力画像のコヒーレント画像のフーリエ変換を得る
   手段と、 前記入力画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
   らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
   変換ホログラフィー干渉縞を形成する手段と、 前記フーリエ変換ホログラフィー干渉縞を、水素化アモ
   ルファスシリコン光導電層、所要の光透過率を有する光
   反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安
   定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透
   明基板からなる光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記
   録して二値化強度分布画像に変換する手段と、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録された二
   値化強度分布画像を球面波あるいは平面波からなるコヒ
   ーレント読み出し光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換して
   、その画像を撮像装置を用いて電気信号画像に変換する
   手段を有するフーリエ変換型ホログラフィー装置の駆動
   方式において、 前記参照画像のフーリエ変換ホログラフィー干渉縞から
   なる書き込み光と球面波あるいは平面波からなるコヒー
   レント読み出し光を常に照射しながら、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブにおける水素化
   アモルファスシリコン光導電層の電圧極性が正、負、ゼ
   ロ電圧の順に繰り返されるようなパルス電圧を前記電圧
   印加手段を連続して印加し、正電圧時に消去、負電圧時
   に書き込み、読み出し、ゼロ電圧時に読み出しを行い、 前記パルス電圧のピーク間電圧の大きさ、パルス周波数
   、正電圧時および負電圧時およびゼロ電圧時各々の電圧
   パルス幅を変化させて前記電気信号画像の強度あるいは
   画質を制御することを特徴とするフーリエ変換型ホログ
   ラフィー装置の駆動方式。
9. （９）少なくとも１つの入力画像をコヒーレント画像に
   変換する手段と、 前記入力画像のコヒーレント画像と球面波あるいは平面
   波からコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
   変換ホログラフィー干渉縞を形成する手段と、 前記入力画像のホログラフィー干渉縞を、水素化アモル
   ファスシリコン光導電層、所要の光透過率を有する光反
   射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安定
   メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明
   基板からるな光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録
   して二値化強度分布画像に変換する手段と、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録された二
   値化強度分布画像を球面波あるいは平面波からなるコヒ
   ーレント読み出し光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した二値化強度分布画像を撮像装置を用いて
   電気信号画像に変換する手段を有するホログラフィー装
   置の駆動方式において、 前記入力画像のホログラフィー干渉縞からなる書き込み
   光とコヒーレント画像と球面波あるいは平面波からなる
   コヒーレント読み出し光を常に照射しながら、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブにおける水素化
   アモルファスシリコン光導電層の電圧極性が正、負、ゼ
   ロ電圧の順に繰り返されるようなパルス電圧を前記電圧
   印加手段を用いて連続して印加し、 正電圧時に消去、負電圧時に書き込み、読み出し、ゼロ
   電圧時に読み出しを行い、 前記パルス電圧のピーク間電圧の大きさ、パルス周波数
   、正電圧時および負電圧時およびゼロ電圧時各々の電圧
   パルス幅を変化させて前記電気信号画像の強度あるいは
   画質を制御することを特徴とするホログラフィー装置の
   駆動方式。