JPH06258998A - 細菌ロドプシンに基づく記録媒体を用いたホログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方法 - Google Patents
細菌ロドプシンに基づく記録媒体を用いたホログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 細菌ロドプシンに基づく記録媒体を用いたホ
ログラフィー方法においてシグナル対ノイズ比を改良す
る。 【構成】 細菌ロドプシンに基づく記録媒体を用いたホ
ログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方法におい
て、ホログラムの記録を円形偏光を用いて実施し、ホロ
グラムの再編成を線形偏光を用いて実施し、特定ビーム
要素を再編成ホログラムのビーム路における偏光の関数
として選択する。
ログラフィー方法においてシグナル対ノイズ比を改良す
る。 【構成】 細菌ロドプシンに基づく記録媒体を用いたホ
ログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方法におい
て、ホログラムの記録を円形偏光を用いて実施し、ホロ
グラムの再編成を線形偏光を用いて実施し、特定ビーム
要素を再編成ホログラムのビーム路における偏光の関数
として選択する。
Description
【０００１】本発明は細菌ロドプシンに基づく記録媒体
を用いたホログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方
法に関する。光学記録媒体の活性要素としての細菌ロド
プシンまたは細菌ロドプシン変異体の使用は公知であ
る。例えば、基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に貼付した薄
い細菌ロドプシンフィルムへのデータの記録、読み取
り、転写を開示している日本出願第６０／１８４２４６
Ａ２号明細書と、これらの実際の応用の原理を考察して
いるピー・カウヤマ（Ｐ．Ｋａｕｙａｍａ）等の「細菌
ロドプシンの構造と機能（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ
ｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆ ｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏ
ｐｓｉｎ）、アドブ、バイオフィズ、（Ａｄｖ．Ｂｉｏ
ｐｈｙｓ．）２４（１９８８）、１２３−１７５とを参
照のこと。
を用いたホログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方
法に関する。光学記録媒体の活性要素としての細菌ロド
プシンまたは細菌ロドプシン変異体の使用は公知であ
る。例えば、基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に貼付した薄
い細菌ロドプシンフィルムへのデータの記録、読み取
り、転写を開示している日本出願第６０／１８４２４６
Ａ２号明細書と、これらの実際の応用の原理を考察して
いるピー・カウヤマ（Ｐ．Ｋａｕｙａｍａ）等の「細菌
ロドプシンの構造と機能（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ
ｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆ ｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏ
ｐｓｉｎ）、アドブ、バイオフィズ、（Ａｄｖ．Ｂｉｏ
ｐｈｙｓ．）２４（１９８８）、１２３−１７５とを参
照のこと。
【０００２】光学記録媒体中での熱的、化学的、光化学
的分解または崩壊に対する大きい安定性という理由か
ら、遊離分子としてではなく膜結合径としての、すなわ
ち一般に、任意に粉砕されたマゼンタ膜またはその変異
体としての細菌ロドプシンおよび／または細菌ロドプシ
ン変異体を活性成分として用いることが好ましい。
的分解または崩壊に対する大きい安定性という理由か
ら、遊離分子としてではなく膜結合径としての、すなわ
ち一般に、任意に粉砕されたマゼンタ膜またはその変異
体としての細菌ロドプシンおよび／または細菌ロドプシ
ン変異体を活性成分として用いることが好ましい。
【０００３】マゼンタ膜は例えばハロバクテリウム ハ
ロビウム（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈａｌｏｂｉ
ｕｍ）から得られ、フォトクロミック（ｐｈｏｔｏｃｈ
ｒｏｍｉｃ）蛋白質細菌ロドプシンを含む。マゼンタ膜
の変異体すなわち細菌ロドプシン変異体を含むマゼンタ
膜はそれ自体公知の方法によって、例えば化学的置換に
よるレチナール発色団の変化または細菌オプシン分子の
変性（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）によるような、バイ
オテクノロジー方法によって得られる〔例えば、ダブリ
ュー．ゲルトナー（Ｗ．Ｇａｒｔｎｅｒ）、ディ．エス
テルヘルト（Ｄ．Ｏｅｓｔｅｒｈｃｌｔ）、１９８８、
「細菌ロドプシンにおけるメトキシレチナール；最大吸
収、シス−トランス異性化およびレチナール蛋白質相互
作用（Ｍｅｔｈｏｘｙｒｅｔｉｎａｌｓ ｉｎ ｂａｃ
ｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎ；Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｍａｘｉｍａ．ｃｉｓ ｔｒａｎｓ ｉｓｏｍｅｒｉ
ｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｔｉｎａｌ ｐｒｏｔｅｉ
ｎ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）」、ヨール．ジェイ．バ
イオケム（Ｅｕｒ．Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．）１７６；６
４１〜６４８、またはソッパ．ジェイ．（Ｓｏｐｐａ
Ｊ．）等、１９８９、「ハロバクテリウム属ＧＲＢ．１
または２の細菌ロドプシン突然変異体（Ｂａｃｔｅｒｉ
ｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎ ｍｕｔａｎｔｓ ｏｆ Ｈａｌ
ｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｃｃ．ＧＲＢ．１ ｐｒ
２）」、それぞれジェイ．バイオール．ケム．２６４；
１３０４３〜１３０４８、１３０４９〜１３０５６を参
照のこと〕。このような適当な変異体の例もこの文献に
述べられている。細菌ロドプシンと同様に、遊離の結晶
質形または膜結合形で、野性型形でまたは変性（ｍｏｄ
ｉｆｉｅｄ）発色団もしくは変性アミノ酸配列を有する
形で発生する。例えばハロロドプシンまたはセンソール
ロドプシンのような、細菌ロドプシンに関連した色素系
も同様に適している。簡単化のために、ここで用いる
「細菌ロドプシンに基づく記録媒体」なる表現は、細菌
ロドプシン、ハロロドプシンまたはセンソールロドプシ
ンもしくは変異体または突然変異体を活性成分として含
むような、適当な記録媒体を含むものとする；しかし、
これに関する詳述は他の適当な色素系にも、特に再度言
及しなくとも、意味どおりに適用されるものとする。
ロビウム（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈａｌｏｂｉ
ｕｍ）から得られ、フォトクロミック（ｐｈｏｔｏｃｈ
ｒｏｍｉｃ）蛋白質細菌ロドプシンを含む。マゼンタ膜
の変異体すなわち細菌ロドプシン変異体を含むマゼンタ
膜はそれ自体公知の方法によって、例えば化学的置換に
よるレチナール発色団の変化または細菌オプシン分子の
変性（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）によるような、バイ
オテクノロジー方法によって得られる〔例えば、ダブリ
ュー．ゲルトナー（Ｗ．Ｇａｒｔｎｅｒ）、ディ．エス
テルヘルト（Ｄ．Ｏｅｓｔｅｒｈｃｌｔ）、１９８８、
「細菌ロドプシンにおけるメトキシレチナール；最大吸
収、シス−トランス異性化およびレチナール蛋白質相互
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イオケム（Ｅｕｒ．Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．）１７６；６
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Ｊ．）等、１９８９、「ハロバクテリウム属ＧＲＢ．１
または２の細菌ロドプシン突然変異体（Ｂａｃｔｅｒｉ
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ｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｃｃ．ＧＲＢ．１ ｐｒ
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１３０４３〜１３０４８、１３０４９〜１３０５６を参
照のこと〕。このような適当な変異体の例もこの文献に
述べられている。細菌ロドプシンと同様に、遊離の結晶
質形または膜結合形で、野性型形でまたは変性（ｍｏｄ
ｉｆｉｅｄ）発色団もしくは変性アミノ酸配列を有する
形で発生する。例えばハロロドプシンまたはセンソール
ロドプシンのような、細菌ロドプシンに関連した色素系
も同様に適している。簡単化のために、ここで用いる
「細菌ロドプシンに基づく記録媒体」なる表現は、細菌
ロドプシン、ハロロドプシンまたはセンソールロドプシ
ンもしくは変異体または突然変異体を活性成分として含
むような、適当な記録媒体を含むものとする；しかし、
これに関する詳述は他の適当な色素系にも、特に再度言
及しなくとも、意味どおりに適用されるものとする。
【０００４】このような細菌ロドプシンに基づく記録媒
体の特に有望な用途はホログラフィーであることが判明
している、この場合のホログラフィーは純粋なホログラ
フィープロセスのみでなく、ホログラフィーに関する一
つ以上の部分段階を含む光学プロセスをも含むものとす
る。
体の特に有望な用途はホログラフィーであることが判明
している、この場合のホログラフィーは純粋なホログラ
フィープロセスのみでなく、ホログラフィーに関する一
つ以上の部分段階を含む光学プロセスをも含むものとす
る。
【０００５】ホログラフィーでは、例えばガラススプレ
ーのような基体に塗布した、例えばポリマーのようなキ
ャリヤー物質に埋封されたフィルムまたはゲルとして
の、または再現可能な層状配置を可能にする他の形状で
の細菌ロドプシンに基づく記録媒体の使用が好ましい。
特に、好ましい吸収範囲、高い解像力、多くの可能な書
き込み／消去サイクル、高度の貯蔵安定性、高い感度、
耐光堅牢性が有利である。カラーホログラフィーでの適
用も可能である。このことは細菌ロドプシンに基づく記
録媒体を用いて可能であるようなあらゆる型のホログラ
ム、例えば初期状態（＝Ｂ）の活性成分の光転化が実施
されるＢ型ホログラムとしばしば呼ばれる具体例または
中間状態もしくは光中間体が光転化を受けるような型の
ホログラムに適用される。このためには、吸収性が初期
状態の吸収性から著しく異なる中間体を選択することが
有利である。ホログラフィープロセスに有利に用いられ
るこのような中間体は、例えば天然に生成する細菌ロド
プシンのしばしばＭ状態とよばれる−中間状態として得
られる。
ーのような基体に塗布した、例えばポリマーのようなキ
ャリヤー物質に埋封されたフィルムまたはゲルとして
の、または再現可能な層状配置を可能にする他の形状で
の細菌ロドプシンに基づく記録媒体の使用が好ましい。
特に、好ましい吸収範囲、高い解像力、多くの可能な書
き込み／消去サイクル、高度の貯蔵安定性、高い感度、
耐光堅牢性が有利である。カラーホログラフィーでの適
用も可能である。このことは細菌ロドプシンに基づく記
録媒体を用いて可能であるようなあらゆる型のホログラ
ム、例えば初期状態（＝Ｂ）の活性成分の光転化が実施
されるＢ型ホログラムとしばしば呼ばれる具体例または
中間状態もしくは光中間体が光転化を受けるような型の
ホログラムに適用される。このためには、吸収性が初期
状態の吸収性から著しく異なる中間体を選択することが
有利である。ホログラフィープロセスに有利に用いられ
るこのような中間体は、例えば天然に生成する細菌ロド
プシンのしばしばＭ状態とよばれる−中間状態として得
られる。
【０００６】マゼンタ膜を含むような細菌ロドプシンに
基づく記録媒体のホログラフィーへの広範囲な利用を今
まで妨げていた重要な欠点は、通常の記録／再生プロセ
スを用いる場合に観察される好ましくないシグナル対ノ
イズ比である。この理由は一方ではマゼンタ膜の所定の
低い回折効率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｅｆｆｉｃｉｅ
ｎｃｙ）にあり、他方では存在する散乱光線の割合が大
きいことにあり、この割合は例えばマゼンタ膜粒子の粒
度のような固有要素、製造プロセスによって決定され
る、マトリックス物質に関する機械的応力および屈折率
不連続性のような要素、ならびにダストおよび温度また
は湿度の変動のような操作条件によって決定される要素
によって影響される。
基づく記録媒体のホログラフィーへの広範囲な利用を今
まで妨げていた重要な欠点は、通常の記録／再生プロセ
スを用いる場合に観察される好ましくないシグナル対ノ
イズ比である。この理由は一方ではマゼンタ膜の所定の
低い回折効率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｅｆｆｉｃｉｅ
ｎｃｙ）にあり、他方では存在する散乱光線の割合が大
きいことにあり、この割合は例えばマゼンタ膜粒子の粒
度のような固有要素、製造プロセスによって決定され
る、マトリックス物質に関する機械的応力および屈折率
不連続性のような要素、ならびにダストおよび温度また
は湿度の変動のような操作条件によって決定される要素
によって影響される。
【０００７】従って、本発明の目的は、このような記録
媒体を用いる場合に特にホログラフィー再生時のシグナ
ル対ノイズ比を有意に改良し、散乱光線の割合を有意に
減ずることである。
媒体を用いる場合に特にホログラフィー再生時のシグナ
ル対ノイズ比を有意に改良し、散乱光線の割合を有意に
減ずることである。
【０００８】この目的はホログラムの記録を円形偏光を
用いて実施し、ホログラムの再構成を線形偏光を用いて
実施し、特定ビーム要素を再構成ホログラムのビーム路
における偏光の関数として選択する方法によって達成さ
れる。
用いて実施し、ホログラムの再構成を線形偏光を用いて
実施し、特定ビーム要素を再構成ホログラムのビーム路
における偏光の関数として選択する方法によって達成さ
れる。
【０００９】この方法の特に簡単で効果的な変更態様
は、ホログラムの記録に二つの相反する円形偏光波を基
準波と対象波として用いることにある。この場合に、特
に適切な光源（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）は
コヒーレント光線を供給する公知のレーザーであり、４
００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲で作用するレーザーが
特に好ましく選択される。このような適切なレーザー光
源の例はガスレーザー、ダイレーザー（ｄｙｃ ｌａｓ
ｅｒ）またはダイオードレーザーである。一般に可視波
長範囲、特に青色波長範囲が基準波と対象波にとって好
都合であることが判明している。
は、ホログラムの記録に二つの相反する円形偏光波を基
準波と対象波として用いることにある。この場合に、特
に適切な光源（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）は
コヒーレント光線を供給する公知のレーザーであり、４
００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲で作用するレーザーが
特に好ましく選択される。このような適切なレーザー光
源の例はガスレーザー、ダイレーザー（ｄｙｃ ｌａｓ
ｅｒ）またはダイオードレーザーである。一般に可視波
長範囲、特に青色波長範囲が基準波と対象波にとって好
都合であることが判明している。
【００１０】対象ビームおよび基準ビームの相反する円
形偏光は光学分野において通例である公知の方法で得ら
れる。例えば可能な１方法は一つ以上のλ／４プレート
の使用である。
形偏光は光学分野において通例である公知の方法で得ら
れる。例えば可能な１方法は一つ以上のλ／４プレート
の使用である。
【００１１】細菌ロドプシンに基づく記録媒体は本質的
に公知であり、ホログラフィーに適切である方法で用い
られる。このことは始めに既に述べた色素系と、前記記
録媒体を光路に導入する形態、すなわち例えばポリマー
に埋封されたまたはガラスプレートのような基体に塗布
されたフィルムまたはゲルの形態の両方に適用される。
適当な層の厚さは１〜１０００μｍ、好ましくは２０〜
２００μｍの範囲内であることが判明している。
に公知であり、ホログラフィーに適切である方法で用い
られる。このことは始めに既に述べた色素系と、前記記
録媒体を光路に導入する形態、すなわち例えばポリマー
に埋封されたまたはガラスプレートのような基体に塗布
されたフィルムまたはゲルの形態の両方に適用される。
適当な層の厚さは１〜１０００μｍ、好ましくは２０〜
２００μｍの範囲内であることが判明している。
【００１２】粉砕形のマゼンタ膜のような膜結合物質を
用いることによって、非粉砕物質に典型的で、可視光線
の大きさのオーダーの平均値を一般に有する不均一な粒
径分布を均一化し、より小さい平均値に変えることが一
般に有利であると判明している。これは物質に、例えは
マゼンタ膜に対する超音波による処理によって実施され
る。この粉砕によって、非粉砕物質に比べてさらに改良
されたシグナル対ノイズ比が得られる。
用いることによって、非粉砕物質に典型的で、可視光線
の大きさのオーダーの平均値を一般に有する不均一な粒
径分布を均一化し、より小さい平均値に変えることが一
般に有利であると判明している。これは物質に、例えは
マゼンタ膜に対する超音波による処理によって実施され
る。この粉砕によって、非粉砕物質に比べてさらに改良
されたシグナル対ノイズ比が得られる。
【００１３】本発明によると、ホログラムの再構成は線
形偏光を用いて行われる。対象波と基準波との発生の場
合と同様に、コヒーレント光線を発する公知の光源、す
なわち好ましいレーザー光源も再編成波の発生に適して
いる。このことはＢ状態の記録媒体ならびに中間状態の
記録媒体に該当する。
形偏光を用いて行われる。対象波と基準波との発生の場
合と同様に、コヒーレント光線を発する公知の光源、す
なわち好ましいレーザー光源も再編成波の発生に適して
いる。このことはＢ状態の記録媒体ならびに中間状態の
記録媒体に該当する。
【００１４】可視波長範囲および／または近赤外線範囲
が有利に選択され、好ましい実施態様によると、読み取
りビームと対象／基準ビームとに対して異なる波長を用
いることによって、例えばリアールタイム用途では、ホ
ログラム力学または動力学を特に容易に観察することが
できる。従って、例えば対象／基準波が初期状態（Ｂ型
ホログラム）の光転化を生ずるホログラムでは動的ホロ
グラム変化のリアル−タイム観察が対象／基準波長とは
異なる再編成波長によって可能になる。対象／基準波が
中間状態（光中間体）の光転化を生ずるホログラムの場
合には、初期状態の励起（光学的ポンピング）によって
光中間状態を形成するために、これとは異なる波長を有
する第二波が必要である。この場合には、読み取り波
（ｒｅａｄｗａｖｅ）と同時にポンプ波（ｐｕｍｐ ｗ
ａｖｅ）を用いることができ、この場合には読み取り波
またはポンプ波の強度を最高値にまで高めることによっ
て、ホログラム効率を低下させるのではなく増加させる
ことも可能になるという利点がある。例えば、記録媒体
としての細菌ロドプシンとＭ型ホログラフィーを用いる
場合には、青色光線を記録のために用いるならば、黄色
光線が読み取りビームに適していることが実証されてい
る。
が有利に選択され、好ましい実施態様によると、読み取
りビームと対象／基準ビームとに対して異なる波長を用
いることによって、例えばリアールタイム用途では、ホ
ログラム力学または動力学を特に容易に観察することが
できる。従って、例えば対象／基準波が初期状態（Ｂ型
ホログラム）の光転化を生ずるホログラムでは動的ホロ
グラム変化のリアル−タイム観察が対象／基準波長とは
異なる再編成波長によって可能になる。対象／基準波が
中間状態（光中間体）の光転化を生ずるホログラムの場
合には、初期状態の励起（光学的ポンピング）によって
光中間状態を形成するために、これとは異なる波長を有
する第二波が必要である。この場合には、読み取り波
（ｒｅａｄｗａｖｅ）と同時にポンプ波（ｐｕｍｐ ｗ
ａｖｅ）を用いることができ、この場合には読み取り波
またはポンプ波の強度を最高値にまで高めることによっ
て、ホログラム効率を低下させるのではなく増加させる
ことも可能になるという利点がある。例えば、記録媒体
としての細菌ロドプシンとＭ型ホログラフィーを用いる
場合には、青色光線を記録のために用いるならば、黄色
光線が読み取りビームに適していることが実証されてい
る。
【００１５】例えば、ガスレーザー、ダイレーザーまた
はダイオードレーザーを光源として通常の方法で用いる
ことができる。
はダイオードレーザーを光源として通常の方法で用いる
ことができる。
【００１６】必要な線形偏光はレーザー内で既に発生さ
せることができる、または例えば線形偏光フィルター
〔例えばグラン−トンプソン（Ｇｌａｎ−Ｔｈｏｍｐｓ
ｏｎ）偏光子〕を用いて確実に得ることができる。
せることができる、または例えば線形偏光フィルター
〔例えばグラン−トンプソン（Ｇｌａｎ−Ｔｈｏｍｐｓ
ｏｎ）偏光子〕を用いて確実に得ることができる。
【００１７】ホログラムと再編成（読み取り）ビームと
の相互作用の過程では、発生する散乱光線は読み取りビ
ームと同じ偏光を有する、すなわち線形に偏光する。し
かし、発生するホーグラム光線は高度の楕円形偏光を示
し、楕円の主要半軸は散乱光線の偏光方向に対して垂直
である。これによって、特定ビーム要素をホログラムビ
ームのビーム路における偏光の関数として選択すること
が可能になる。
の相互作用の過程では、発生する散乱光線は読み取りビ
ームと同じ偏光を有する、すなわち線形に偏光する。し
かし、発生するホーグラム光線は高度の楕円形偏光を示
し、楕円の主要半軸は散乱光線の偏光方向に対して垂直
である。これによって、特定ビーム要素をホログラムビ
ームのビーム路における偏光の関数として選択すること
が可能になる。
【００１８】この方法では、線形に偏光した散乱光線要
素を好都合に濾過することができる。これは、適当なフ
ィルター、好ましくは線形偏光フィルターを再編成ホロ
グラムのビーム路に挿入し、フィルターが読み取り波の
偏光方向に対してブロッキング方向に、すなわち大体ま
たは正確に垂直な方向に配置されるように調整すること
によって有利に実施される。この配置において、散乱光
線は殆ど完全に阻止され、再編成ホログラムのビームは
その強度を実質的に減衰されることなく、偏光フィルタ
ーを透過することができる。このようにして、マゼンタ
膜変異体を含む通常の記録媒体を用いて、通常の記録／
再生方法によるよりも約３０倍良好なシグナル対ノイズ
比を得ることができる。例えば光ダイオードを用いた強
度測定によって改良を認めることができる。
素を好都合に濾過することができる。これは、適当なフ
ィルター、好ましくは線形偏光フィルターを再編成ホロ
グラムのビーム路に挿入し、フィルターが読み取り波の
偏光方向に対してブロッキング方向に、すなわち大体ま
たは正確に垂直な方向に配置されるように調整すること
によって有利に実施される。この配置において、散乱光
線は殆ど完全に阻止され、再編成ホログラムのビームは
その強度を実質的に減衰されることなく、偏光フィルタ
ーを透過することができる。このようにして、マゼンタ
膜変異体を含む通常の記録媒体を用いて、通常の記録／
再生方法によるよりも約３０倍良好なシグナル対ノイズ
比を得ることができる。例えば光ダイオードを用いた強
度測定によって改良を認めることができる。
【００１９】用いる線形偏光フィルターは、例えば構成
と取り扱いとが簡単であるという優れた特徴を有する、
結晶に基づくまたは有利にはホイルに基づくフィルター
のような光学分野において通常用いられる装置である。
と取り扱いとが簡単であるという優れた特徴を有する、
結晶に基づくまたは有利にはホイルに基づくフィルター
のような光学分野において通常用いられる装置である。
【００２０】偏光フィルターによる−本発明の範囲内で
好ましい−選択の他に、例えば再構成ビームの円形要素
を選択することも原則として可能である。これは例えば
いわゆるλ／４プレートを用いた線形偏光めの交換なら
びにその後の線形偏光フィルターによる濾過によって行
われる。しかし、この変更態様は装置が波長依存型であ
るため個々の各波長に対して装置を調節し、最適化しな
ければならず、円形光線の回折強度（ｄｅｆｒａｃｔｅ
ｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は線形基準波を用いた上記配
置に比べて約１／３に低下するという欠点を有する。
好ましい−選択の他に、例えば再構成ビームの円形要素
を選択することも原則として可能である。これは例えば
いわゆるλ／４プレートを用いた線形偏光めの交換なら
びにその後の線形偏光フィルターによる濾過によって行
われる。しかし、この変更態様は装置が波長依存型であ
るため個々の各波長に対して装置を調節し、最適化しな
ければならず、円形光線の回折強度（ｄｅｆｒａｃｔｅ
ｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は線形基準波を用いた上記配
置に比べて約１／３に低下するという欠点を有する。
【００２１】本発明による方法は、例えば動的ホログラ
フィー情報記録またはデータ記録、最適濾過および最適
パターン識別のような、好ましいシグナル対ノイズ比が
重要であるホログラフィーに特に有利に用いられる。リ
アル−タイム インターフェロメトリーにおいても良好
な結果が得られるが、この場合には、例えば適当なフィ
ルターの挿入によって対象ビームの偏光の適切な状態を
確保することが必要である。
フィー情報記録またはデータ記録、最適濾過および最適
パターン識別のような、好ましいシグナル対ノイズ比が
重要であるホログラフィーに特に有利に用いられる。リ
アル−タイム インターフェロメトリーにおいても良好
な結果が得られるが、この場合には、例えば適当なフィ
ルターの挿入によって対象ビームの偏光の適切な状態を
確保することが必要である。
【００２２】下記では、具体的な実施例に関連して本発
明をさらに詳細に説明する。
明をさらに詳細に説明する。
【実施例】約１ｍｍ厚さを有するガラスプレートに塗布
され、活性成分として細菌ロドプシンを含むマゼンタ膜
フィルム（層の厚さ約５０μｍ）をホログラフィー記録
媒体として用いた。塗布する前に、マゼンタ膜粒子を超
音波の作用によって、７００〜８００ｎｍの波長範囲に
極弱い吸収がまだ観察されるような程度に粉砕した。マ
ゼンタ膜はＢ状態であった。
され、活性成分として細菌ロドプシンを含むマゼンタ膜
フィルム（層の厚さ約５０μｍ）をホログラフィー記録
媒体として用いた。塗布する前に、マゼンタ膜粒子を超
音波の作用によって、７００〜８００ｎｍの波長範囲に
極弱い吸収がまだ観察されるような程度に粉砕した。マ
ゼンタ膜はＢ状態であった。
【００２３】次にフィルムを備えたガラスプレートをホ
ログラフィー方法を用いた光学パターン識別装置におけ
る記録位置に挿入した。しばしば「ジョイント トラン
スフォーム コリレータ（ｊｏｉｎｔ ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）と呼ばれるこ
の装置によって「例えば、エヌ．コリングス（Ｎ．Ｃｏ
ｌｌｉｎｇｓ）「ホログラフィー方法を用いた光学パタ
ーン識別（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏ
ｇｎｉｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｈｏｌｌｏｇｒａｐｈｉ
ｃ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）」、アディソン ウエスレ
イ（Ａｄｄｉｓｏｎ Ｗｅｓｌｅｙ）、ワーキングハム
（１９８８）参照〕、所定エレメント（ターゲット対
象）、例えば文字、文字の組み合わせまたはパターンが
異なるエレメントの比較的大きい群、例えばテキストま
たは画像の中にどのような頻度で出現するかを検出する
ことができる。この方法では、群の１画像、例えばスラ
イドを基準ビーム中に挿入し、ターゲット対象の１画像
（スライド）を対象ビーム中に挿入する。二つの波はホ
ログラフィー媒体上で遭遇して、そこで対応する干渉パ
ターンを発生させる。記録媒体中の干渉パターンに相当
するようにホログラムの再構成が形成された後に、群中
のターゲット対象が存在する位置に明るい相関点が形成
され、類似の場合には、すなわち完全には一致しない場
合には明るさの低い点が出現する。形成された画像は例
えばカメラによって記録され、スクリーンを用いて再現
されるが、写真術によって記録されることもまたはすり
ガラスプレートを用いて可視形で表示されることもでき
る。
ログラフィー方法を用いた光学パターン識別装置におけ
る記録位置に挿入した。しばしば「ジョイント トラン
スフォーム コリレータ（ｊｏｉｎｔ ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）と呼ばれるこ
の装置によって「例えば、エヌ．コリングス（Ｎ．Ｃｏ
ｌｌｉｎｇｓ）「ホログラフィー方法を用いた光学パタ
ーン識別（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏ
ｇｎｉｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｈｏｌｌｏｇｒａｐｈｉ
ｃ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）」、アディソン ウエスレ
イ（Ａｄｄｉｓｏｎ Ｗｅｓｌｅｙ）、ワーキングハム
（１９８８）参照〕、所定エレメント（ターゲット対
象）、例えば文字、文字の組み合わせまたはパターンが
異なるエレメントの比較的大きい群、例えばテキストま
たは画像の中にどのような頻度で出現するかを検出する
ことができる。この方法では、群の１画像、例えばスラ
イドを基準ビーム中に挿入し、ターゲット対象の１画像
（スライド）を対象ビーム中に挿入する。二つの波はホ
ログラフィー媒体上で遭遇して、そこで対応する干渉パ
ターンを発生させる。記録媒体中の干渉パターンに相当
するようにホログラムの再構成が形成された後に、群中
のターゲット対象が存在する位置に明るい相関点が形成
され、類似の場合には、すなわち完全には一致しない場
合には明るさの低い点が出現する。形成された画像は例
えばカメラによって記録され、スクリーンを用いて再現
されるが、写真術によって記録されることもまたはすり
ガラスプレートを用いて可視形で表示されることもでき
る。
【００２４】本発明に用いた構成の場合には、クリンプ
トンレーザー（波長４１２ｎｍ）を用いた対象波と基準
波を発生させた、両ビームをグラン−トプソン偏光子と
λ／４プレートとの挿入によって偏光させ、ホログラフ
ィー記録媒体に相互に対立する円形偏光によって衝突さ
せる。読み取り／ポンプ ビームを同様に、既に線形偏
光形であるようにクリンプトンレーザー（波長５６８ｎ
ｍ）を用いて発生させる。ホログラムを通過した後の光
路に、フィルター面を読み取りビームの偏光面に対して
特定の角度位置に回転することのできる線形偏光フィル
ターを挿入した。
トンレーザー（波長４１２ｎｍ）を用いた対象波と基準
波を発生させた、両ビームをグラン−トプソン偏光子と
λ／４プレートとの挿入によって偏光させ、ホログラフ
ィー記録媒体に相互に対立する円形偏光によって衝突さ
せる。読み取り／ポンプ ビームを同様に、既に線形偏
光形であるようにクリンプトンレーザー（波長５６８ｎ
ｍ）を用いて発生させる。ホログラムを通過した後の光
路に、フィルター面を読み取りビームの偏光面に対して
特定の角度位置に回転することのできる線形偏光フィル
ターを挿入した。
【００２５】図には、それぞれ３文字を含む３ラインか
ら成り、テストにオリジナルとして用いられるテキスト
をオリジナル１として表示する；目的は文字Ｘを配置す
ることである。図はまた線形偏光フィルターの種々な角
度位置に形成され、カメラによって記録され、スクリー
ンに再生された画像をも示す。
ら成り、テストにオリジナルとして用いられるテキスト
をオリジナル１として表示する；目的は文字Ｘを配置す
ることである。図はまた線形偏光フィルターの種々な角
度位置に形成され、カメラによって記録され、スクリー
ンに再生された画像をも示す。
【００２６】線形偏光フィルターのフィルター面を読み
取りビームの偏光面に平行に設定して下部画像を記録し
た（「０」位置）。この場合に、目的シグナルに重複し
たノイズのみを検出することができる。
取りビームの偏光面に平行に設定して下部画像を記録し
た（「０」位置）。この場合に、目的シグナルに重複し
たノイズのみを検出することができる。
【００２７】中央画像では、偏光面とフィルター面との
環の角度は４５°である（４５°位置）。シグナルはそ
れに重複したノイズを有するが、ノイズとシグナルの両
方の要素が観察されうるので、まだ識別可能である。
環の角度は４５°である（４５°位置）。シグナルはそ
れに重複したノイズを有するが、ノイズとシグナルの両
方の要素が観察されうるので、まだ識別可能である。
【００２８】上部画像はフィルター面を読み取りビーム
の偏光面に対して垂直に設定して記録された（９０°位
置）。この設定では、ノイズは完全に消失し、シグナル
は明るい３点を通過することによって、換言に明確に、
オリジナルのパターン「Ｘ」の位置に一致して妨害なく
明らかになる。
の偏光面に対して垂直に設定して記録された（９０°位
置）。この設定では、ノイズは完全に消失し、シグナル
は明るい３点を通過することによって、換言に明確に、
オリジナルのパターン「Ｘ」の位置に一致して妨害なく
明らかになる。
【００２９】本発明による方法を用いない場合には、シ
グナル（９０°位置）とノイズ（０°位置）との重複が
観察されることがあり、この場合にはシグナルがもはや
検出されない。
グナル（９０°位置）とノイズ（０°位置）との重複が
観察されることがあり、この場合にはシグナルがもはや
検出されない。
【００３０】以下、本発明の好ましい実施態様を例示す
る： （１）ホログラムの記録を二つの相互に対立する円形偏
光ビームを用いて実施する請求項１記載の方法。
る： （１）ホログラムの記録を二つの相互に対立する円形偏
光ビームを用いて実施する請求項１記載の方法。
【００３１】（２）再構成ホログラムのビーム路におい
て線形偏光要素を選択する請求項１または前項（１）記
載の方法。
て線形偏光要素を選択する請求項１または前項（１）記
載の方法。
【００３２】（３）活性成分として野性型の細菌ロドプ
シンまたはその変異体を含む記録媒体を用いる請求項
１、前項（１）〜（２）のいずれかに記載の方法。
シンまたはその変異体を含む記録媒体を用いる請求項
１、前項（１）〜（２）のいずれかに記載の方法。
【００３３】（４）ホログラムの記録と再構成とを異な
る波長の光線を用いて実施する請求項１、前項（１）〜
（３）のいずれかに記載の方法。
る波長の光線を用いて実施する請求項１、前項（１）〜
（３）のいずれかに記載の方法。
【００３４】（５）記録媒体が粉砕されたマゼンタ膜を
含む請求項１、前項（１）〜（４）のいずれかに記載の
方法。
含む請求項１、前項（１）〜（４）のいずれかに記載の
方法。
【００３５】（６）光学パターン識別のための請求項
１、前項（１）〜（５）のいずれかに記載の方法の使
用。
１、前項（１）〜（５）のいずれかに記載の方法の使
用。
【００３６】（７）リアル−タイム インターフェロメ
トリーのための請求項１、前項（１）〜（５）のいずれ
かに記載の方法の使用。
トリーのための請求項１、前項（１）〜（５）のいずれ
かに記載の方法の使用。
【００３７】（８）光学的濾過のための請求項１、前項
（１）〜（５）のいずれかに記載の方法の使用。
（１）〜（５）のいずれかに記載の方法の使用。
【００３８】（９）動的ホログラフィー情報記録のため
の請求項１、前項（１）〜（５）のいずれかに記載の方
法。
の請求項１、前項（１）〜（５）のいずれかに記載の方
法。
【図１】 それぞれ３文字を含む３ラインから成り、テ
ストにオリジナルとして用いられるテキストをオリジナ
ル１として表示する；目的は文字Ｘを配置することであ
る。図はまた線形偏光フィルターの種々な角度位置に形
成され、カメラによって記録され、スクリーンに再生さ
れた画像をも示す。
ストにオリジナルとして用いられるテキストをオリジナ
ル１として表示する；目的は文字Ｘを配置することであ
る。図はまた線形偏光フィルターの種々な角度位置に形
成され、カメラによって記録され、スクリーンに再生さ
れた画像をも示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ・トーマ ドイツ連邦共和国 デー−8000 ミュンヒ ェン60、シュタイレルシュトラーセ ６ (72)発明者 ディーター・オエシュテルヘルト ドイツ連邦共和国 デー−8000 ミュンヒ ェン70、ヴェルデンフェルスシュトラーセ 17 (72)発明者 クリストフ・ブレウフル ドイツ連邦共和国 デー−8000 ミュンヒ ェン83、ロートケップヒェンシュトラーセ 89アー
Claims (1)
- 【請求項１】 細菌ロドプシンに基づく記録媒体を用い
たホログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方法にお
いて、ホログラムの記録を円形偏光を用いて実施し、ホ
ログラムの再構成を線形偏光を用いて実施し、特定ビー
ム要素を再構成ホログラムのビーム路における偏光の関
数として選択することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4007374A DE4007374A1 (de) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | Verfahren zur verbesserung des signal-rausch-verhaeltnisses bei der holographie mit aufzeichnungsmedien auf bacteriorhodopsinbasis |
| DE4007374.2 | 1990-03-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258998A true JPH06258998A (ja) | 1994-09-16 |
| JPH07104645B2 JPH07104645B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=6401731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065210A Expired - Fee Related JPH07104645B2 (ja) | 1990-03-08 | 1991-03-07 | 細菌ロドプシンに基づく記録媒体を用いたホログラフィーのシグナル対ノイズ比の改良方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5223355A (ja) |
| EP (1) | EP0445758B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07104645B2 (ja) |
| DE (2) | DE4007374A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4130380A1 (de) * | 1991-09-12 | 1993-03-18 | Consortium Elektrochem Ind | Purpurmembran-zubereitungen mit erhoehter holographischer beugungseffizienz |
| DE4226868A1 (de) * | 1992-08-13 | 1994-02-17 | Consortium Elektrochem Ind | Zubereitungen von Bakteriorhodopsin-Varianten mit erhöhter Speicherzeit und deren Verwendung |
| GB2273998A (en) * | 1992-12-29 | 1994-07-06 | De La Rue Holographics Ltd | Hologram composition |
| US5518858A (en) * | 1994-05-26 | 1996-05-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Photochromic compositions and materials containing bacteriorhodopsin |
| US5559732A (en) * | 1994-12-27 | 1996-09-24 | Syracuse University | Branched photocycle optical memory device |
| US5963346A (en) * | 1997-12-12 | 1999-10-05 | Northrop Grumman Corporation | Scatter noise reduction in holographic storage systems by two-step write |
| US6016210A (en) * | 1997-12-15 | 2000-01-18 | Northrop Grumman Corporation | Scatter noise reduction in holographic storage systems by speckle averaging |
| US6118560A (en) * | 1998-02-06 | 2000-09-12 | Northrop Grumman Corporation | Scatter noise reduction in holographic storage systems by signal-noise orthogonalization |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60184246A (ja) | 1984-03-02 | 1985-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 光記録媒体 |
| JPS63113533A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｐｈｂ記憶媒体の記録方法及び再生方法 |
| US4728165A (en) * | 1986-11-05 | 1988-03-01 | Research Corporation | Superimposed fast transient and permanent holographic gratings |
| JPS6428631A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Fuji Electric Co Ltd | Recording medium |
| DE3810722A1 (de) * | 1988-03-30 | 1989-10-12 | Roehm Gmbh | Vorrichtung zur reversiblen optischen datenspeicherung |
| US5050117A (en) * | 1990-02-06 | 1991-09-17 | Wright State University | Spatial light rebroadcaster optical computing cells |
| US5011756A (en) * | 1990-02-27 | 1991-04-30 | Hoechst Celanese Corp. | Storage of optical information using photochiroptical effect |
-
1990
- 1990-03-08 DE DE4007374A patent/DE4007374A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-02-11 US US07/653,641 patent/US5223355A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-05 EP EP91103381A patent/EP0445758B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-05 DE DE59106787T patent/DE59106787D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-07 JP JP3065210A patent/JPH07104645B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0445758B1 (de) | 1995-11-02 |
| EP0445758A2 (de) | 1991-09-11 |
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