JPH0456886A - 体積多重ホログラフィー装置 - 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、同一素子中に複数のホログラムを記録、再生
する体積多重ホログラフィ−装置に関するものである。

［従来の技術Ｊ レーザー等の光源を用い、物体による散乱光（物体光）
と、同じ光源からの非散乱光（参照光）とを干渉させ、
その干渉縞を光記録可能な写真乾板等の記憶媒体に記録
し、また、再生時には、記録された干渉縞に参照光のみ
を照射し、物体による散乱光を再現する技術をホログラ
フィ−と叶ふ、なお、物体光とりｐ＋！光の分離には、
通常、ハーフミラ−や偏光ビームスブリ、夕等が用いら
れている。

また、奥行きをもつ記憶媒体の場合、物体光および参照
先の入射方向を変えることによって、同一媒体内に複数
のホログラムを記録することか可能である。この技術を
体積多重ホログラフィ−と呼ぶ。

ホログラフィ−では、一つの再生像で、２次元、又は３
次元の情報を含んでいるので、高密度、高転送速度の情
報記憶媒体への応用か期待され、検討されてきた。

第５図に、従来のホログラフィ−記憶装置の例を示す。

第５図において、■はレーサー　２はハーフミラ−３，
４はミラー　５，７はビームエキスパンク−６は光空間
変調器、８は記憶媒体、９は参照光、１０は物体光を示
す。光字ＶＪ変調器６の光透過パターンを変えることに
よって、様々なホログラフを記録することかできる。体
積多重を行なう場合には、全照光９の記憶媒体８への人
ｑ律角度を変化させる。

［発明が解決しようとする課題：・ しかし、記憶媒体８の感度不足（言い替えればレーサー
の出力不足）、さらには物体光１０を作成する為の光空
間変調器６の応答速度不足か原因となって、実用的な書
換え可能なホログラフィ−記憶装置は実現されていない
。

上記の欠点の内、記憶媒体の感度不足を解消するため、
比較的感度の良いフォトリフラクティフ結晶をファイバ
状に研磨し相互作用距離を庫ばすという方法か提案され
、検討が行われている。

方、光空間変調器の応答速度不足は解決のメトがたって
おらず、高速で情報を記憶することができないと言う欠
点は残されていた。

本発明は、前述の光空間変調器の応答速度不足からくる
ホログラフィ−記憶技術の欠点に鑑みなされたもので、
その目的は、応答速度の速い光空間変調器を要求する事
なく、高転送速度、大容量のホログラフィ−装置を提供
することにある。

「課題を解決するたぬの手段］ 請求項１記載の発明は、同一光源から分けられた複数個
の光束を干渉させることによって形成される干渉縞を、
同一の記憶素子体積中に複数個記録する多重ホログラフ
ィ−装置において、前記光源から分けられた光束を反射
して物体光として前記記憶素子に照射する複数の反射型
光変調器が、反射させた物体光を記憶素子中に集光させ
る凹面に沿って並べて配置されていることを特徴とする
請求項２記載の発明は、ホログラフ再生器を有する上記
請求項１記載の体積多重ホログラフィ−装置において、
該ホログラフ再生器は、再生時に記憶素子に照射する光
の光源か記録光と異なる光源であることを特徴とする 請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の体１重ホロ
グラフィー装置において、光源と反射型光変調器との間
に、入射光のうち物体光としての光束を反射し参照光を
穴から通過させる穴あき凸面反射鏡が設けられているこ
とを特徴とする請求項４記載の発明は、上記請求項３の
体積多市十ログラフイー装置において、凸面反射鏡がそ
の面に垂直な軸を中心に回転可能に設けられ、前記穴か
回転中心に対して偏心して設けられていることを特徴と
する。

［作用１ 請求項１記載のホログラフィ−装置は、凹面に沿って反
射型光変調器を並へて配置し、これら光変調器を反射し
た物体光を凹面により記憶素子に集光させるもので、情
報を同時に記憶させることかできる。

請求項２記載のホログラフィ−装置は、記録用の光とは
異なる光源の光を記憶媒体に照射させて、情報を選択し
て読み出すことができる。

請求項３記載のホログラフィ−装置、穴あき凸面鏡は、
光束の分離する機能と、分離した一部の光束を光変調器
の凹面に向けて発散する機能との両方の機能を兼ね備え
たものである。

請求項４記載のホログラフィ−装置は、その穴あき凸面
鏡の穴を偏心−させて、回転させることにより、記憶素
子への入射角度を変化させることができる。

［実施例１ 以下、本発明の体積多重ホログラフィ−装置の実施例を
説明する。

第１図に第１実施例を示す。１１はレーサー等の光源、
１２はハーフミラ−によるビームスプリッタ、１３は凹
レンズによる発散器、１４は楕円面状に配置した複数の
小型の光空間変調器、１５は記憶媒体、１６は入射光、
１７は参照光、１８は物体光群を示す。光空間変調器１
４は、反射型変調器であり、例えば楕円面状に研磨した
ガラス面上に、その楕円面に沿って並べて配置されてい
る。そして、その楕円の焦点の一つに発散器１３の焦点
が一致するように配置され、楕円の他の焦点上に記憶媒
体１５が配置される。

ビームスプリッタ１２により分けられた物体光のための
光束は発散器１３によりビームが広げられ、光空間変調
器１４で反射して物体光群１８として記憶媒体１５に集
光する。

記憶媒体１５内において、物体光群１８は、その進行方
向から、との先空間矢調器１４を経てきたかか区別され
る。記憶媒体１５は、奥行きを持っているために物体光
群１８をひとつの画像として認識するのではなく、参照
光１７と個々の物体光のなす角度の違いに応してフラッ
グ条件か異なるので、別の画像としてポログラフを記憶
する。

本発明のごとく、光空間変調器１４を配置すると、個々
の光空間変調器１４の応答速度は遅くとも、多数個の光
空間変調器１４からの情報を同時に記憶できるので装置
全体としては、転送速度を速くできると言う利点がある
。また、同時に記憶することから、従来フォトリフラク
ティブ材料を用いた場合に問題となっていた「体積多重
する際に既書きこみしであるホログラフをｔ肖してしま
う」ということがない、という効果か生じる。

第２図は、光束の分離及び物体光としての光束の発散の
ために穴あき凸面鏡を用いた本発明の第２実施例を示す
。２１は入射光（レーザー光、）、２２は外側を楕円面
状に研磨した穴あき凹面鏡、２３は楕円面上に並べて配
置した複数の小型の反射型光空間変調器、２４は穴あき
凸面鏡、２５は光記憶媒体、２６は物体光群、２７は膠
解光を示す。

凸面鏡２４の穴２４ａを通過してきたものか参照光２７
となり、凸面鏡２４の穴以外の面で反射され、更に光空
間変調器２３て反射されたものか物体光群２６となる。

すなわち、穴あき凸面鏡２４は、その穴２４ａにより光
束を分離し、凸面により物体光としての光束を反射させ
て発散させるもので、第１図例におけるビームスプリッ
タ１２と発散器１３との両方の機能を有しているもので
ある。

第３図は本発明の第３実施例を示したものである。３１
は光源としての可視レーサー　３２はビームエキスパン
ダー　３３はミラー　３４は第２図と同様に光空間変調
器を配した穴あき凹面鏡、３５は穴あき凸面鏡、３６は
凸レンズ、３７は穴あき凹面鏡、３８は物体光群、３９
は参照光、３１０は再生光のための赤外レーザー等の光
源、３１１はガルバノミラ−３１２は再生光としての赤
外光、３１３は記憶媒体でこれは東にしである、３１４
は赤外光による再生ホログラフィ−３１５は撮像管を示
す。光源３１０、カルノ＼ノミラー３１１、穴あき凹面
鏡３７、撮像管３１５により、ホログラフ再生器か構成
される。

凸面鏡３５は、その面に垂直な軸の回りに回転可能な構
成とし、その穴３３ａは回転中心からずらして配置され
ている。ここで物体光群３８の生成方法は前述の通りで
あるが、参照光３９は穴あき凸面鏡３５の中心からずれ
た穴３５ａを通り、さらに凸レンズ３６によって記憶媒
体３１３中ｔ：集束される。この時、穴あき凸面鏡３５
を回転させることによって、記憶媒体３１３上て参照光
３９の入射角度を変えることができる。穴あき凹面鏡３
７の穴は、参照光３９を通過させるためのものである。

ここで、穴あき凸面鏡３５を回転させて参照光３９の入
射角度を変えるごとに、全ての光空間変調器３４の光反
射パターンを変えれば、一つの記録素子３１３中での記
憶の多重度を増すことができる。また、記憶素子３１３
を束にしたことによって、記憶容量の大容項化を図っで
ある。

赤外レーザーは、主に十０グラフ読みだしを、意図した
ものであって、カルバ／ミラー３１］、ｉ：よって記憶
媒体３１３への入射方向を変える一方、穴あき凹面鏡３
７によって入射方向にかかわらず同−記憶素子中に集光
される。

第４図は、可視光で記録した体積ホログラムを赤外光で
再生する原理を示したものである。同図（Ａ）は、記録
時の参照光４１、物体光群４２、ホログラフのブラッグ
面間隔４３について、波数ベクトル（それぞれ、ＫＲ，
に、、Ｋｃと表す）を示したものである。ここで、Ｋ８
は参照先の波数ベクトル、Ｋ、は物体光の波数ベクトノ
ペＫＧはグレーティングの波数ベクトルである。そして
、Ｋｃ＝±（Ｋｌ−に、）（ブラッグ条件）、ＩＫＲ＝
　＋　Ｋｏｌを満たすので、Ｋａ、Ｋｏは始点を同一点
に取った場合、終点は半径ｌＫ１１ｌの球面上にくる。

本発明では、Ｋｏの終点は、斜線を施した球面上の一定
面積４４を埋め尽くすのでＫＲの終点ＸをＫ。の始点と
した場合、Ｋ６の終点は斜線を施したぶ：分を占める。

（Ｂ）は、（Ａ　）で記録した十口々ラムを赤タトの参
照光４５て読みたし、少数個のホログラム再生光４６を
得る事を示したものである。赤外光は可視光よりも波数
が小さいので、ブラッグ条件を満たすためには、赤外製
照光４５は記録時の可視参照光４１とは異なる方向で入
射させなければならない。その際、球と斜線部４４の交
わる線上てのみブラッグ条件を満足し、再生光が得られ
る。これによって、撮像管３１５の分解能をあげること
なく、カルバ／ミラ−３１１で赤外光の入射角度を変え
るだけて、次々にポログラフを再生することができる。

さらに、記録時ニ可視レーザーと一緒に赤外光を入射さ
せることによって、記憶媒体に温度バイアスを与えるこ
とが可能となる。これは、記憶媒体３１３としてＬ　ｉ
Ｎ　ｂｏ　３等の熱定着型の材料を用いた場合に有効で
ある。また、光子のエネルギーが小さいことから、読み
だしによるホログラムの消去が起こらないと言う利点が
ある。

（実験例） 記録用レーサーには、二りＣノ人リすルコ／イオル−ザ
ー（を成長５１４．５ｎｍ、ｌｏｏｍＷ）をビームエキ
スパンターで５ｃｍφに広げたちのを用い、読みたし光
は、半導体レーサー（波長７８０ｎｍ、２０ｍＷ）の光
をコリメートしたものを用いた。

記憶媒体としては、５ｒＢａＮｂＯ３（０，０５％Ｃｅ
　ｄｏｐｅ）単結晶から３ｍｍφＸ４ｍｍの円柱を切り
出し、上面と下面に各々透明電極（酸化錫、酸化インジ
ウム混合ンを形成し、両端に５ｋＶを印加したものを用
いた。穴あき凹面鏡として直径２０ｃｍ、穴径４ｃｍ、
焦点距離４０ｃｍのものを用い、１ｃｍ角の液晶板（４
００Ｘ４００ピクセル）を凹面鏡に沿って内側に隙間な
く２００枚配置した。穴あき凸面鏡として、直径５ｃｍ
、焦点距離５ｃｍ、穴径１．５ｃｍ、穴位置が中心から
１ｃｍずれたものを用いた。赤外光は、二枚の平面ミラ
ーも用い、手動で記憶素子内へ導入した。撮像管は、Ｃ
ＣＤカメラを用いた。

以上の実験系を用い、１ｏＩＩｌｓｅｃの光照射で記録
を完了することができた。これは、４００〜１ｂｙｔｅ
／Ｓの転送速度に対応する。

なお、赤外光のスキャン方法として、ガルバノミラ−と
凹面鏡を用いれば、読み出しにおいても書き込み時と固
定度の転送速度か得られる。

なお、本発明において、光変調器を並べる凹面としては
、楕円面、放物面、球面等を利用することかできる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の体積多重ホログラフィ−
装置によれば次のような効果を奏することかできる。

（１）請求項１記載のホログラフィ−装置は、多数の光
変調器を凹面に沿って並へて配した構成を持っているの
で、個々の光変調器の応答速度は遅くとも全体として大
きな転送速度を得ることができる。

（ｉｉ　）　ＦＡ請求項２記載ホログラフィ−装置は、
再生のための光源を記録先と異なる光源としたことによ
り、望みの像を選択的に読み出すことかできる。読み出
し光として長波長のレーサーを用いれば、再生時にホロ
グラフを劣化させることを防止することかできる。

（ｉｉｉ　）請求項３記載のホログラフィ−装置は、穴
あき凸面反射鏡を用いることにより、光束の分離と物体
光のための光束の発散との両方の機能を一体化し得て、
効率的である。

（１ｖ）請求項４記載のホログラフィ−装置は、凸面反
射鏡の穴を偏心させて回転可能としていることにより、
記憶素子への入射角度を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の体積多重ホログラフィ−装置の第１実
施例を示すモテル図、第２図は本発明の第２実施例を示
すモデル図、第３図は本発明の第３実施例を示すモテル
図、第４図は可視光で記録した体積ホログラムを赤外光
で再生する技術を示す原理図、第５図は従来のホログラ
フィ−記憶装置の例を示すモデル図である。 １１　　光源、１２−・・　ヒームスプリ、夕、３・・
・　発散器、１４　　光空間変調器、１５・記憶媒体、
１６−　入射光、１７・・　・膠解光、８・・・・物体
光群、２１−・・入射光、２２・・・・穴あき凹面鏡、
２３・・・・・光空間変調器、２４・・・・・穴あき凸
面鏡、２５・・・・・光記憶媒体、２６・・・・・物体
光群、２７・　参照光、３１・・・・・光源、３２・・
−ビームエキスパンダ、３３・・・・ミラー　３４　・
・・穴あき凹面鏡、３５・・・・・穴あき凸面鏡、３６
・・・・凸レンズ、３７・・・・穴あき凹面鏡、３８・
・・・・物体光群、３９・・・・・参照光、３１０・・
・光源、３１１・・・・カルバノミラ−３１２・・・・
撮像管。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　同一光源から分けられた複数個の光束を干渉させる
   ことによって形成される干渉縞を、同一の記憶素子体積
   中に複数個記録する多重ホログラフィー装置において、
   前記光源から分けられた光束を反射して物体光として前
   記記憶素子に照射する複数の反射型光変調器が、反射さ
   せた物体光を記憶素子中に集光させる凹面に沿って並べ
   て配置されていることを特徴とする体積多重ホログラフ
   ィー装置。 ２　ホログラフ再生器を有する上記請求項１記載の体積
   多重ホログラフィー装置において、該ホログラフ再生器
   は、再生時に記憶素子に照射する光の光源が記録光と異
   なる光源であることを特徴とする体積多重ホログラフィ
   ー装置。 ３　上記請求項１記載の体積多重ホログラフィー装置に
   おいて、光源と反射型光変調器との間に、入射光のうち
   物体光としての光束を反射し参照光を穴から通過させる
   穴あき凸面反射鏡か設けられていることを特徴とする体
   積多重ホログラフィー装置。 ４　上記請求項３の体積多重ホログラフィー装置におい
   て、凸面反射鏡がその面に垂直な軸を中心に回転可能に
   設けられ、前記穴が回転中心に対して偏心して設けられ
   ていることを特徴とする体積多重ホログラフィー装置。