JPH11515110A

JPH11515110A - 複合ホログラム複写システム及び方法

Info

Publication number: JPH11515110A
Application number: JP9503883A
Authority: JP
Inventors: エイチ．モク，ファイ; チィオ，ヨン; シュー，ガン; プサルティス，デメトリ
Original assignee: ホロプレクス
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1999-12-21
Also published as: WO1997001133A1; EP0835479A1; KR19990028317A; EP0835479A4; CA2225676A1; AU6334296A

Abstract

(57)【要約】１つのマスター媒体（１００，３００，４００，５００，６００，７２０）から他の複製媒体（２００，３１０，４１０，５１０，６１０，７３０）に複合ホログラフィー情報を再生するシステムは、マスター媒体内の全ての複合マスターホログラムから同時にインフォメーションを読出し、それを複製媒体上に記録する。複製とマスターは両方とも、もとの物体の同一のホログラフィー情報を含んでいるが、複製は、複数の複合ホログラム（４２０，５２０）を含むマスター媒体とは異なる位相及び振幅分布を有している。

Description

【発明の詳細な説明】複合ホログラム複写システム及び方法発明の利用分野本発明は、光学的蓄積の分野に関し、特に複合体積ホログラフィーに基づいた高密度、高速度の光学メモリーに対する複写システムに関するものである。発明の背景と要約情報工学は、本来、情報伝達、情報処理、情報蓄積という３つの要素からなる。過去においては、情報工学は、主要な情報搬送の媒体として電子に依存し、また伝達、処理、蓄積の主要な手段として電子装置に依存してきた。しかしながら、光子と光学装置は、そのデータの搬送、処理の高速性、電磁的干渉に対する不感受性、及び大容量の平行処理能力の故に、情報工学に関連した分野への適用へと進んでいる。伝達システムにおいて、光ファイバーは、地方や広い区域のネットワークに、また電気通信に対して広く使用されている。実際に、光ファイバーは、多くの近代的伝達システムの背骨を形成している。半導体ウエーハ工学とダイオードレーザー工学に基づいた綜合光学電子工学装置は、光学的伝達と光学的データ処理に対して使用されてきた。光子工学はまた、イメージ処理や機械ビジョンにおけるような大容量のデータ操作を必要とする適用にも使用される。情報蓄積において、光学コンパクトディスクは、デジタルデータ蓄積に対して安価で高密度と便利さを提供する。光学コンパクトディスクは、多くの点で電子式の対応物よりも優れているが、データアクセス速度と蓄積容量において多くの適用に対して制約されている。より高密度の蓄積と高速度のデータアクセス能力に対する要求は、データ蓄積工学における多くの研究と開発とを刺激している。光学的蓄積におけるこのような努力の例のなかには、コンパクトディスクシステムに対するより短い波長のダイオードレーザー、より良いデジタルデータ圧縮アルゴリズム、及び多層コンパクトディスクシステムの使用が含まれる。しかしながら、これらによってもたらされる改良は、情報工学の将来の適用に対するデータ蓄積における要求を満足させるものではないであろう。ＣＤサイズのディスク中に数千億バイトのデータを蓄積するためには、根本的に異なったアプローチを必要とするであろう。光学的ホログラフィーはこのようなアプローチの１つである。本発明は、情報蓄積に対する光学的装置の使用と、複合ホログラム中に蓄積された大量の情報の便利で確実な再生に関するものである。ホログラフィーに基づく光学的メモリーは、光の振幅と位相の形で情報を蓄積するために、コヒーレントな光の干渉を利用する。ホログラフィックメモリーは、数千億バイトのデータを蓄積し、これらを１秒当たり１０億バイトまたはそれ以上の速度で搬送し、かつ１００マイクロセカンドより少ない時間でランダムに選んだデータ要素を選択することができる。他のメモリー工学ではこれら３つの利点の全てを提供することはめったにできない。図１は、当業者に知られているホログラムの形成と再生とを示す。ホログラム媒体１００は、感光性材料片である。物体１１０は、ホログラム媒体１００にその情報が記録されるべき物体である。２つの互いにコヒーレントなビームがホログラム媒体１００にホログラムを形成するために使用される。物体ビーム１２０は、物体１１０中の情報を搬送して、ホログラム媒体１００において参照ビーム１３０と交わらせる。参照ビーム１３０は情報を搬送せず、かつ普通は平面波である。物体ビーム１２０と参照ビーム１３０との干渉は、ホログラム媒体１００内部に干渉パターンを形成する。その強度変化パターンは、感光性媒体１００によって記録される。かくして、物体１１０の情報を含むホログラムはホログラム媒体１００内部に形成される。ホログラム媒体１００のホログラム内の情報を読み取るためには、読取りビームが必要である。図１ｂには、ホログラムの再生を図示する。もとの参照ビーム１３０と等しい波長と波数ベクトル(wave vector)とを有する読取りビーム１４０は、ホログラム媒体１００に突き当たる。ビーム１４０とホログラム媒体１００に記録されたホログラム回折格子との相互作用は、回折ビーム１５０を生成する。この回折ビーム１５０は、物体１１０の情報を搬送して、もとの物体ビーム１２０の方向に伝播する。もとの物体１１０と等しい再生された虚像１６０は、物体１１０が在る同じ位置に現れ、回折ビーム１５０中に見ることができる。ホログラム１００中の情報は２次元でも３次元でも可能である。通常はブラッグ条件と呼ばれる位相適合条件(phase matching condition)が、ホログラム媒体中の情報を読み取るために必要である。このブラッグ条件は、読取りビームがホログラム媒体１００に特定の角度で突き当たることを要求し、これによって、この中に含まれるホログラフィー情報を最大の回折効率と最適の忠実度をもって読み取る。特定のホログラムに対し正しいブラッグ角度からの偏倚は、回折効率の低下を含む再生の低質化をもたらす。その厚さが記録されたホログラム中の干渉縞の間隔よりも薄いところの薄いホログラム媒体に対しては、読取りビームの方向におけるこの要求は厳格ではない。薄い媒体中のホログラムに含まれている回折格子は２次元であるといわれる。しかしながら、ホログラム媒体の厚さは、ホログラム中の縞の間隔よりもずっと大きな量まで増加するので、ホログラム回折格子は全ての方向に形成され、厚い媒体中には３次元体積ホログラム回折格子が形成される。特定のホログラムに対する読取りビームの方向における角度の選択性は、厚い媒体においてはより敏感になる。厚いホログラム媒体のブラッグ条件は、ホログラム媒体の同一の体積中に多重イメージ(multiple image)の記録を可能にする。特定のホログラフィー情報を引き出すことは、読取りビームによって正しいブラッグ角度でホログラム回折格子を照射することによって達成される。厚いホログラムの角度選択性を用いて媒体中に多重複合イメージを記録する前記方法は、角度複合(angular multiplexing)と呼ばれる。他の多くの複合技術を、厚いホログラム媒体の情報蓄積容量を増すために用いることができる。入射参照ビームの角度変化に基づく複合技術の中には、フラクタル複合(fractal multi plexing)、ペリストロフィック複合(peristrophic multiplexing)が含まれる。他の複合方法の例としては、シフト複合(shift multiplexing)、位相−コード複合(phase-code multiplexing)、波長複合(wavelength multiplexing)がある。上記複合技術またはそれらの結合のいずれか１つを使用することができる。考えているホログラム媒体の性質、特定の適用に特異的な要求が複合方法の選択を指令する。議論の便宜上、前記の複合技術及びそれらの結合を含めてその他の類似の複合技術のいずれも、この開示では「体積複合(volume multiplexing)」または単に「複合」と呼ぶ。ホログラム中に蓄積された情報を引き出すのに高度の忠実度を保つためには、ホログラム媒体内の同一の位置に蓄積できるイメージの最大数が制限される。この制限に対する理由の１つは、ホログラム媒体の制限されたダイナミックな範囲である。より多くのホログラムが同一の記録体積を共用するにつれて、各ホログラムの強度は減る。特に、各ホログラムによって偏向される光のパーセンテージ、すなわちホログラム回折格子の効率は、その位置で重なり合ったホログラムの数の自乗に逆比例する。その読取りプロセス中の重なり合ったホログラムによる漏話(cross talk)、コヒーレントな光源の変動、ホログラム媒体における散乱、及びデテクタノイズのような他の因子もまた、重ね合わせることができるホログラムの最大数を制限するのに役割を演じる可能性がある。ホログラム媒体の蓄積能力をさらに増す１つの方法は、体積複合方法と結合した空間的複合技術を利用することである。多重ホログラム(multiple hologram) は、ホログラム媒体内に空間的に分離し、または部分的に重なった位置であり、かつそれぞれが体積複合ホログラム(volume multiplexed hologram)を有する複数の位置に記録される。このような二重複合(double multiplexed)ホログラフィックメモリーシステムは、他の多くの非ホログラム技術によっては得られない高度の蓄積容量を達成することができる。例えば、本発明の発明者は、全体で１６０，０００ホログラムに対して、１０，０００データページを１６位置のそれぞれに蓄積するシステムを実証した。光学的体積ホログラム蓄積の利点の１つは、非機械的手段による迅速ランダムアクセスである。例えば、固体中における高周波音波が、参照光ビームを偏向させるために使用され、数十マイクロセカンドの間にデータの選ばれたページを選択しこれを読み取る。これは、今日の光学、磁気ディスクにおける機械的読取りヘッドに対して代表的な数十ミリセカンドというアクセス時間よりもずっと速い。明らかに、光学的体積ホログラフィックメモリーは、蓄積容量、ランダムアクセス時間の点で、他のメモリー工学より優れた利点を有する。しかしながら、コンパクトディスク工学と磁気メモリーの１つの重要な利点は、情報が複雑なシステムを要せず、非常に安価に複写できることである。例えば、ＣＤ−ＲＯＭやコンパクトオーディオディスクは、射出成形により製造することができ、これを安く複製することができる。反対に、複合ホログラムの複写は、しばしば複雑な光学システムを必要とし、かつ再生プロセスにおいて正確な位相と振幅の情報の維持を確保するために、相応の予防策を必要とした。このようなホログラム複写システムの１つが、David Bradyと共著者によってO ptics Letters，Vol．15，pp．817，1990に"Periodic-ally Refreshed Multiple Exposed Photorefractive Holograms"という論文中に記載されている。このシステムは、角度的に複合したホログラムを１つのマスター媒体から複製媒体へと次々に光学的に複写する。複雑な４ｆ光学システムによって、マスター媒体を記録する正確な条件が、複製媒体にレクリエートされる。他のこのようなシステムが、米国特許第5,339,177号に開示されている。第'17 7号米国特許の図７、８に示されたように、マスターホログラム媒体と複製ホログラム媒体は、非常に複雑なイメージングシステムの共役像面(conjugate image plane)に置かれる。このイメージングシステムの目的は、マスター媒体の記録において、両書込みビーム、すなわち物体ビームと参照ビームの正確な振幅と位相の分布を維持することと、複製ホログラムの記録において、それらを複製ビームにリレーすることである。このようにして、複製ホログラムは、位相情報と振幅情報の両者においてもとのマスター媒体と等しいものとなる。上記２つのホログラフィック複写システムの不利なことの１つは、複写可能な情報の最大量がイメージング光学システムの空間一帯域幅積によって制限されることである。これに加えて、このようなホログラム複写システムは、光学的整列 (optical alignment)に対して敏感であって、その性能の安定性が問題となる。これらの複写システムの性能のさらなる低下は、複雑な光学的イメージングシステムにおける複雑な光学要素の使用によってひきおこされる。イメージングシステムにおける各光学要素からの誤差がホログラム複写システムに存在する全体的誤差に付加的に寄与するであろう。結果として、これらのシステムの実用性が制限される。前記システムにおける上記問題を認識した上で、本発明は、改良された性能を有し、光学的構成がより簡単で安価なホログラム複写システムと複合体積ホログラムに対する方法を開示する。本発明の発明者は、ホログラム複写システムにおける光学的構成の簡単さの重要性を認識した。重要なことは、発明者が、複製ホログラムはもとの物体のイメージとその中の情報を忠実に再生しなければならないこと、及び複製ホログラムはもとのホログラムと同一の位相と振幅の情報を含むことは必ずしも必要ではないということを認識したことである。発明者はさらに、多重体積複合ホログラムを有する各ホログラフィック空間ユニットによって空間的に複合したホログラムを同時に複写する能力の重要性を認識した。最も簡単な形では、本発明は、マスター媒体を複製媒体に複製するのに唯１つのコヒーレントな読取りビームを用いる。複製用のこのビームは、マスター媒体を生成するのに使用したもとの参照ビームと波長、波数ベクトル及び位相値のようなビームパラメータの点で実質的に同一である。読取りビームの透過ビームは、マスター媒体からの回折ビームとある領域で重なり、干渉するであろうし、また複製ホログラムはその中に置かれた複製媒体によって形成される。本発明において、マスター媒体は体積複合ホログラムを有し、１つの読取りビーム、またはマスター媒体を複製媒体に再生し従って複製するためにブラッグの位相適合条件を満足させる複合的で互いにはコヒーレントではないが個々にはコヒーレントな読取りビームを必要とする。体積複合ホログラムの再生には、互いにコヒーレントではないビームが、同じ位置で重なり合った回折格子の間の漏話を除くために必要である。本発明における忠実な複写のためには、複製読取りビームは、もとのホログラムと複製ホログラム媒体における回折物体ビームの全体を覆うのに十分な大きさの直径を持たなければならない。このことはまた、本発明が多重ホログラムを同時に複写できるようにするが、これは引用した従来技術によるシステムでは不可能である。したがって、複製ホログラム媒体をもとのマスター媒体の近くに置くことが優先的であり、これによって必要な読取りビームの幅を限定し、レーザー源に対する所要電力を減少させる。複製媒体をマスター媒体の近くに置くことのもう１つの利点は、システムが簡単になることと性能がより確実になることである。本発明によれば、複製ホログラムの振幅と位相の分布は、マスター媒体のそれとは異なるが、これはもとの物体ビームの異なったスライド(slide)をとらえるからである。マスター媒体の正確な複写が複製媒体に複製されるという従来技術による複製システムと対比して、本発明は、もとのマスター媒体を産出するのに使用される物体と同一のイメージを形成するために必要なマスター媒体からの情報を複製するだけである。したがって、従来技術による複写システムにおいて複合ホログラムのために必要とした複雑な多要素精密イメージングシステムを、本発明は必要としない。本発明におけるずっと簡単な構成は、システムの信頼性と堅牢性を著しく高め、かつコストを減らす。重要なことは、本発明によれば、イメージングシステムの制限された空間−帯域幅積のために従来技術によるシステムでは達成が難しかつた大量の情報の複製が可能なことである。さらに、透過モードを使用する本発明の好ましい実施例においては、ホログラムのホログラフィー情報を忠実に複写するために、マスター媒体と複製媒体との間の距離は重要ではないが、複合ホログラムに対する従来の複写システムはこの距離に対して非常に敏感である。図面の簡単な説明これら及びその他の特徴は、次の図面と関連して記載される。図１は、マスター記録媒体に記録し、かつそれから読み取る基礎的システムを示す。図２は、単一ビーム記録に対して本発明において使用される簡単な複写システムのレイアウトを示す。図３は、本発明の第１の実施例を示す。図４は、本発明の第２の実施例を示す。図５は、本発明の第３の実施例を示す。図６は、本発明の第４の実施例を示す。図７は、本発明の変形例を示す。好適な実施例の詳細な説明図２は、本発明における多重ホログラムを複写するための基本要素を示している。マスター媒体１００は、図１ａに示されるように記録される。図１ａのもとの参照ビーム１３０に実質的に同一の複製読取りビーム２１０が、複製媒体２００にマスター媒体１００を複製するために使用される。複製媒体とマスター媒体間の距離は本発明の実施に決定的に重要ではないが、複製媒体２００は、望ましくは、マスター媒体１００の近傍に配置される。ビーム２１０とマスター媒体１００の相互作用は、図１ａにおいてマスターホログラム１００の右側におけるもとの物体ビーム１２０と実質的に同一の回折ビーム２３０を発生する。図１ａのもとの物体１１０と同一の虚像２４０は、もとの物体１１０がマスター媒体に記録される際に配置される位置と同じ位置に形成される。複製読取りビーム２１０の一部は、透過ビーム２２０としてマスター媒体１００を通過する。透過ビーム２２０と回折ビーム２３０間の干渉は、それら二つのビームが互いにオーバーラップする領域において干渉光場(inter-ference optical field)を形成する。感光性材料からなる複製媒体２００は、その干渉パターンを獲得(capture)し、その結果、マスター媒体１００の複写が得られる。上述の複写方法及びシステムの注目に値する特徴は、その単純性にある。複雑で、複数の要素からなるイメージングシステムは全く要求されない。読取りビーム２１０が、マスター媒体２２０中のもとのホログラフィック回折格子(grating s)と複製媒体２００をカバーするに十分広い限りにおいては、複製媒体２００の位置は融通がきくものである。マスター媒体１００と複製媒体２００の間には配置される影像光学部品(imaging optics)がないので、システムの空間―帯域幅積(space-bandw idth product)は大きい。重要なことには、複製媒体２００に記録されたホログラフィック回折格子とマスター媒体１００に含まれているホログラフィック回折格子の両方は、もとの物体１１０の同じ情報を含んでいるが、複製媒体２００に記録されたホログラフィック回折格子は、位相及び振幅分布(phase and amplitu de distributions)において、マスター媒体１００に含まれているホログラフィック回折格子とは異なっている。従って、本発明は、マスターホログラムの位相及び振幅分布を正にそのまま複写することなく、マスターホログラム中のホログラフィー情報を複製する。本発明は、システムの有する大きな空間的帯域幅積(spatialbandwidth produc t)による広い断面積を有する読取りビームを用いて、マスター媒体中の多重的な空間的に複合化されたホログラム(multiple spatially multiplexed holograms) を複製媒体に複製することができる。蓄積能力を更に増加するために、各空間的ユニット(spatial unit)は複数の体積複合ホログラムを含んでいる。これは、各々が、もとのホログラムを生成する際に使用された対応する参照ビームと実質的に同一である複数の複製読取りビームを必要とする。本発明のユニークな特徴の１つは、空間的に複合され且つ体積複合(volume multiplexed)された大量のホログラムを同時に複製する能力である。本発明の発明者は、プロトタイプの複写システムを用いて、本発明の実証に成功した。本発明の基礎となる原理をより良く理解するため、発明者は、平面波の組合わせからなる参照ビームを用いて記録された体積複合ホログラムのどのような集りも(any collection)、本発明において開示された様々な手法を用いて忠実に複製され得ることを証明する、発明の理論的な説明を仮定として設定する。仮説の妥当性は、本発明の実施例及びその分枝に制限されてはならない。仮説の詳細説明は以下に記述される。Ｍ個の物体ビーム，Ｓ_j，ここでｊ＝１，．．．，Ｍ，とＮ個の参照ビームの干渉パターンは、ホログラム媒体中の各位置内のＮ個のマスターホログラム内に記録されるものと仮定する。ｊ番目の干渉パターンは、に比例する。ここで、Ｒ_iは、単位振幅平面波、Ｃ_i,_jは複素数の定数である。本発明においては、マスターホログラムは如何なる物体ビームによっても記録され得る。しかしながら、本発明によれば、空間的に重ね合わされたホログラム間の漏話を最小とするため、Ｎ個の平面参照ビーム間の関係について１つの条件が存在する。Ｎ個の平面波の各々は、もし、Ｒ_iと異なるｊ番目の参照ビームＲ_j （ｉ≠ｊ）が再生に使用されるとすれば、対応するｉ番目の参照ビームＲ_iによって記録されるｉ番目のホログラムの回折効率が、その最適回折効率よりも実質的に小さい予め定められた小さな閾値以下となるように選択される。更に、もしｍ＝ｎであれば、Ｒ_mとＲ_nは同じ空間的時間的特性(spatial and temporal char acteristics)を有する。式（１）に含まれる対応するホログラムは、によって表され得る。ここで、ａ_jは、ホログラムの振幅である。Ｍ個全てのホログラムが複合化により(by multiplexing)記録された後において、各場所内のホログラムの集り(collection)は、である。本発明の複製プロセス中においては、ホログラム媒体は、互いにコヒーレントでない、次式で表されるＮ個の平面波の集り、によって照射される。ここでＵ_nは複素数の定数である。二つの波Ｒ_mとＲ_nの相互にコヒーレントでない条件は、で表され得る。ここで、時定数Ｔは２π／（ω_n−ω_m）よりも相当大きい。ホログラムの複製ビームは、によって与えられ、これは次のように書換えられる。式（７）の第２項は、ブラッグ不適合波(Bragg-mismatched wave)Ｒ_nによる回折格子Ｓ_jＲ_i ^*の再生であり、従って、対応する信号は本質的にはゼロである。式（７）の第１項は、ブラッグ条件を満足する再生信号を表す。Ｒ_iは、単位振幅を有しているので、再生信号は、となる。もとのホログラムから所定の距離だけ離れた位置にある第２の複製ホログラム媒体では、再生信号は以下のように表現される。ここで、要素Ｄ（Ｓ_j）は、もとのホログラムから複製媒体へビームが進む際の位相変化とフレネル回折を含む伝搬効果(propagationeffects)を表している。Ｄ（Ｓ_j）とＳ_jは、振幅と位相の分布(amplitude and phase distributions)の両方において互いに異なっている。透過参照ビームは、により表される。ここで、Ｔ_nは、もとの媒体の透過係数であり、φ_nは、波の伝搬による位相変化である。式（９）の再生信号ビームと式（１０）の透過参照ビームによって複製ホログラム媒体に形成される干渉パターンは、である。複製媒体は干渉パターンを記録し、対応するホログラムは、に比例する。ここで我々は、もとの媒体中のホログラムは共通の体積(volume)を共用する(share a common value)ので、全ての平面波に対しＴ_n＝Ｔは一定であると仮定した。式（１２）に含まれる記録されたホログラムは、式（１２）におけるｎ≠ｉである項からの時間平均寄与(time-averaging contri-bution)がゼロに向うので、次のように表現され得る。式（１３）は、適切な読取りビームによる照射下でもとの物体の像を再生しうるホログラムを示している。ｕ_iが単位複素数である特別の場合においては、式（１３）は、あたかももとの物体が存在するかのように複製媒体における記録を表す。式（３）におけるもとのホログラムと比較して、式（１３）の複製ホログラムは、位相及び振幅の分布の両方においてもとのホログラムと異なっている。これの他の重要な意味(implication)は、もとのホログラムに対する複製媒体の正確な位置は重要でなく、異なる位置は異なる振幅分布Ｄ（Ｓ_j）と位相φ_iを導き入れることである。上述の理論モデルは、本発明の動作原理を説明している。それは、平面波の組合わせで記録された如何なるホログラムも、本発明を用いて複写され得ることを示している。特に、もし複製読取りビームもまた平面波であり、もとの参照ビームと同じ関係（即ち、角度複合における、所定の角度分離）を維持するならば、本発明は、平面参照波で記録された複合マスターホログラムの忠実な複製を可能とする。もし、もとの参照ビームが漏話効果を最小にする互いに相対的な関係を有していれば、本発明を用いて複製されるホログラムは最小限にされた漏話効果を同様に有するであろう。さもなければ、マスターホログラムにおける漏話は本発明における複製されたホログラムにも複写されるであろう。更に、それは、本発明の複写されたホログラムはもとのものとは異なるが、そこに含まれるホログラフィー情報は全く同一に再生されることを示している。図３は、体積複合ホログラムを複製する本発明の第１実施例を示している。マスター媒体３００は、複数の体積複合ホログラムを含んでいる。体積複合手法は、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相―コード複合、波長複合、及びこれらの組合わせを含む一群から選択されたいずれか１つであり得る。これらの複合手法の詳細は、以下の文献に記述されている。角度複合、F.H.Mok，M.C．Tackitt，and H.M．Stoll，"Storage of 500 high- resolution holograms in a LiNbO3 crystal,"Optics Letters，Vol.16，pp.605 ，1991; フェイズコード(phase-code)複合，Y．Taketomi，J．Ford，H．Sasaki，J．Ma ，Y．Fainman，and S.H．Lee，"Multimode opera-tions of a holographic memo ry using orthogonal phase codes," in Technical Digest on Photorefractive Materials，Effects，and Devices，1991(Optical Society of America，Washi ngton D．C.，1991)，Vol.14，pp 126-129; 波長複合、 G.A．Rakuljic，V．Leyva，and A．Yariv，”Optical data stor age by using orthogonal wavelength-multiplexedvolume holograms,”Optics Letters，Vol.17，pp．1471，1992; フラクタル複合(Fractal multiplexing)、F.H．Mok，"Angle-multiplexed sto rage of 5000 Holograms in lithium niobate",Optics Letters，Vol.18(11)，p p.915-917，1993; シフト複合、 D．Psaltis，M．Levene，A．Pu，G．Barbastathis, and K．Cu rtis，"Holographic Storage using shift multiplex-ing"，Optics Letters，V ol.20(7)，pp.1，1995;及び、ペリストロフィック(peristrophic)複合、K．Curtis，A．Pu，and D.Psaltis ，"Method for holographic storage using peri-strophic multiplexing"，Opt ics Letters，Vol.19(13)，pp.993-994，1994. マスター媒体３００の記録において、異なる参照ビームに応じて物体像を最新のものにするため、物体データ入力モジュール３０２が採用される。マスター媒体３００の記録の際に用いられる複数の参照ビームを代表するために、二つの参照ビーム、３０６と３０８が図３ａに示されている。マスター媒体３００の記録または複製３１０を複製するための光ビームが、ダイオードレーザ、レーザダイオードアレイ、及びダイオードポンプ型固体レーザー(diode-pump-ed solid-state lasers)を含む単数または複数のレーザの何れかによって発生される。物体入力モジュール３０２は、実際のの物体または空間光モジュレータ(spatial light modulator)であってよい。第１ホログラムは次のように記録される。物体モジュール３０２は、物体ビーム３０４を介して第１物体像を入力する。位相―コード複合ホログラムを記録する場合を除き、他の全ての参照ビームが存在しない状態において、物体ビーム３０４とコヒーレントな第１参照ビーム３０６は、マスター記録媒体３００に向けられる。マスター媒体３００は、第１物体像が刷り込まれた(imprinted)物体ビーム３０４と第１参照ビーム３０６の干渉パターンを捕獲する。物体モジュール３０２は、第１物体像を物体ビーム３０４上に刷込まれた第２物体像と取り替える。第２参照ビーム３０８は、体積複合（即ち、入射角度、波長等）に関して第１参照ビーム３０６と異なる関係を有するが、他の如何なる参照ビームも存在しない状況でマスター記録媒体３００に向けられる。角度的に複合化されるホログラムの記録においては、例えば、第２参照ビーム３０８は、第２参照ビーム３０８に対する第１ホログラムの回折効率が実質的に減少されて予め定められた小さな閾値以下となる角度で入射される。波長複合においては、第２参照ビーム３０８は、第１ホログラム回折格子からの第２参照ビーム３０８の回折効率が実質的に減少されて予め定められた小さな閾値以下となるように、第１参照ビーム３０６と異なる波長にされる。従って第２物体のホログラムは、同じ記録体積内に記録され、すなわち第１ホログラムに重ね合される(superimpose)。従って、各複合ホログラムは、その複合ホログラムに対して唯一的な(unique)特性を有する参照ビームと協働する。上記の記録工程は、全ての体積複合ホログラムが、マスター記録媒体中の同じ体積に重ね合わされるまで繰返される。マスター媒体３００の記録はこうして完了する。位相―コード複合マスターホログラムを記録する際には、各複合ホログラムは多重的参照ビーム(multiple reference beam)により記録される。参照ビームの全ての組(set)の位相―コードは、記録に用いられる他のと直交する。図３ｂは、複製プロセスを示している。標本台３２０は、マスター媒体３００と複製媒体３１０を互いに近接して保持し、記録プロセス中に媒体の機械的安定性を保証する。もとの書込み参照ビームに対応する複数の複製読取りビームは、マスター媒体３００を複製媒体３１０に複製するために使用される。二つの複製読取りビーム３１６，３１８は、一例として示されている。複製読取りビームは、複製読取りビームが忠実な複写のために複製媒体３１０の全体をカバーするようにより大きな断面積を有し得ることを除き、対応する書込み参照ビームと実質的に同一である。特に、複製読取りビームは、もとの参照書込みビームとの間の相対的な関係を維持する。従って、各複製読取りビームは、マスター媒体３００に保存された複合ホログラムの１つと唯一的に関連される(uniquely associated with)特性を処理する。このビームの特性は、周波数、波数ベクトル、相対的位相、及び複製ビームの他のパラメータまたはそれらの組合わせであり得る。例えば、複製読取りビームにおけるそのような特性の１つは、角度的に複合化された特定のホログラムと協働する入射角度である得る。別の例では、複製読取りビームの波長が、特定の波長複合ホログラムと唯一的に関連されるそのようなビームの特性となる。特に、ブラッグの位相―適合条件(Bragg-phase-match-ing condition)は、複製読取りビームの波数ベクトルと波長が角度複合マスターホログラムを作製する際における対応する書込み参照ビームと同じであるので、角度複合ホログラムに対して満足される。先に述べたように、複製媒体３１０は、好ましくは、複製のためにマスター媒体３００と近接している。マスター媒体３００と複製媒体３１０間の小さな間隔を維持するため、及び標本台３２０とともに機械的安定性を保証するための任意のスペーサ３２２が図３ｂに示されている。なお複製媒体３１０は、任意的なスペーサ３２２がなくても標本台３２０上にマスター媒体３００に対向してして保持され得る。複製ホログラムは、露光していない１つのホログラム媒体３１０を複製読取りビーム３１６，３１８等に露光することによって作製される。回折ビームと透過ビーム間の干渉パターンは記録され、更に処理される。重要なのは、複合マスターホログラムが記録される正確な順序(exact order) は、本発明に記載された複製プロセスに関する限り重要ではないということである。本発明のホログラム複製システム及び方法は、平面参照書込みビーム(plane reference writing beams)の間の関係が複製ビーム内に保たれているかぎりは、いかなる複合手法によってでもマスター媒体内に記録された１セットの複合ホログラムで作動するであろう。先に記述したように、本発明の利点は、同時に大量のホログラフィー情報を複製する能力、体積ホログラムの空間的及び体積的複合化の能力、簡素な光システム、及び簡単な作動(operation)を含むことである。図３に示されるように、本発明で用いられる透過複写の仕組(transmi ssion copying scheme)は、振動及びマスター媒体３００と複製媒体３１０間の間隔に対して相対的に敏感でない。複製読取りビーム３１６，３１８等に導入される如何なる位相変化も、再生回折ビームの位相に自動的に伝達される。その結果、複製媒体３１０での書込みビーム間における位相差は一定に保たれる。図４は、空間的に複合化されたホログラムを複製するための本発明の第２の実施例を示す。マスターホログラム媒体４００は、互いにオーバラップしないか部分的なオーバラップを有する２つの接近したユニットを備えた複数の空間的ユニットを含んでいる。各空間的ユニットには、ある物体像のホログラム情報を含むホログラムが記録されている。マスター４００内の全てのホログラムは、波長、波数ベクトル、及び相対的位相などが同一のビーム特性を有する参照書込みビームで記録される。マスター媒体４００の複製では、露光されていない複製ホログラム媒体４１０は標本台３２０上に置かれる。複製媒体４１０は複製のためにマスター媒体４００に接近させるのが好ましい。図４には、マスター媒体４００と複製媒体４１０の間に小さい間隔を保持し、機械的な安定性を保証するための任意的なスペーサ３２２が示されている。なお複製媒体４１０は、任意的なスペーサ３２２なしでも標本台３２０上においてマスター媒体４００に対し保持することができる。複製には、周波数、波数ベクトル、及び相対的位相のようなビーム特性がもとの参照ビームと実質的に同一な複製読取りビーム４０２が使用される。しかしながら、複製読取りビーム４０２は、マスター媒体４００内の空間的ホログラフィックユニット及び回折ビーム及び透過ビーム４０３により照射される複製媒体４１０の記録部分を全て照射するために、もとの参照ビームよりも広い断面を有している。これは、複製媒体４１０内の複写されたホログラムがマスター媒体４００に対し高い忠実度を有することを保証するためである。透過複製ビーム４０３と各空間的ホログラフィックユニット（例えば、ユニット４２０）からの複数の回折ビーム（例えば、ビーム４２１）の間の複数の干渉パターンは、複製媒体４１０内に同時に記録される。複製媒体４１０内の複製ホログラムの位相及び振幅の分布はマスター媒体４００内のマスターホログラムから異なっているが、両方とももとの物体の同じ情報を含んでいる。図５は本発明の第３の実施例である。マスター媒体５００は、互いにオーバラップしないか部分的なオーバラップを有する２つの接近したユニットを備えた複数の空間的ユニットを含んでいる。各空間的ユニットには、体積複合手法及びそれらの任意の組合せを用いて複数のホログラムが記録されている。Ｐ個の空間的ユニットがあり各ユニットはＱ個の体積複合ホログラム有しているものとする。蓄積されたホログラムの全数はＰＱにより与えられる。本発明で使用されたそのような”二重複合”は、ホログラフィック蓄積能力を著しく増大する。複合マスターホログラムをマスター媒体５００内に生成するには、ＰＱ個の像からの第１組のＰ個の像が与えられたＰ個の物体ビーム(objective beam)が、それぞれマスターホログラム媒体内のＰ個の空間的ユニットを照射するのに使用される。この第１組のＰ個の像では、Ｐ個の空間的ユニット全てに対し対応するホログラムを記録するのに、同じ体積複合手法が使用される。Ｐ個の物体ビームの全てとコヒーレントな参照ビームは大きな断面積を有していて、Ｐ個の物体ビームにより照射されたマスターホログラム媒体の部分を照射する。広い参照書込みビームとＰ個の物体ビームの干渉は、Ｐ個の空間的ユニット内にＰ個のホログラムを生成する。この代わりに、物体ビームとコヒーレントな狭い参照ビームは、各空間的ユニット内にマスターホログラムを１つずつ記録するのに使用できる。Ｐ個の空間的ユニット内に第１のＰ個のホログラムを記録することは、このようにしてなされる。残りのＰ（Ｑ−１）個の像から別の組のＰ個の像を伝達する第２組のＰ個の物体ビームは、それぞれＰ個の空間的ユニットに送られる。再び、第２の体積複合手法が、それぞれＰ個のホログラムをＰ個の空間的ユニット内に記録するのに適用される。しかしながら、この第２の体積複合手法は、第１組のＰ個のホログラムをその中に記録するのに使用された第１の体積複合手法と必ずしも同じではない、第２の広い断面の参照書込みビームが第２組のＰ個の物体ビームと干渉して、Ｐ個の空間的ユニット内に第２組のＰ個のホログラムを生成する。この代わりに、第２の狭い断面の参照書込みビームは、各空間的ユニット内に第２組のＰ個のホログラムを１つずつ記録するのに使用できる。第２の参照書込みビームは、使用される第２の体積複合手法次第で、第１の参照書込みビームから異なったビーム特性（例えば、波長、波数ベクトルなど）を有することができる。残りのＰ（Ｑ−２）個の像を記録するには上記のプロセスを繰り返す。重要なのは、複合マスターホログラムが記録される正確な順序は、本発明に記載された複製プロセスに関する限り重要ではないということである。本発明のホログラム複製システム及び方法は、平面参照書込みビームの間の関係が複製ビーム内に保たれているかぎりは、いかなる複合手法によってでもマスター媒体内に記録された１組の複合ホログラムで作動するであろう。マスター媒体５００内の上述のような二重複合ホログラムを複製するには、Ｐ個の相互的にはコヒーレントでないが個別的にはコヒーレントな複製読取りビームが使用される。ダイオードレーザ、ダイオードレーザアレイ、及びダイオードポンプ型個体レーザを含む１つまたは複数のコヒーレントな光源が使用できる。図５には、２つの複製読取りビーム５３０，５４０が例として示されている。各複製ビームは、それぞれもとの参照ビームと実質的に同一のビーム特性（例えば、波長及び波数ベクトル）を有している。従って、各複製読取りビームは、マスター媒体３００内に蓄積された複合ホログラムの１つと唯一的に関連した特性を処理する。例えば、前に述べたように、複製読取りビーム内の１つのそのような特性は、特定の角度の複合ホログラムに関連した入射角であり得る。他の例では、複製読取りビームの波長が、特定の波長の複合ホログラムと唯一的に関連する１つのそのようなビーム特性である。これに加えて、読取りビームの断面は、ここで前に述べたように忠実な複製のために、参照ビームのそれよりも大である。マスター媒体５００及び複製媒体５１０は、標本台３２０上で互いに接近して保持される。図５には任意的なスペーサ３２２が示されている。重要なことであるが、本発明の実行はマスター媒体５００と複製媒体５１０の間に任意の間隔を許容する。特に、マスター媒体５００は任意的なスペーサ３２２なしでも、標本台３２０の上で複製媒体６１０に対し保持できる。複製媒体５１０内に複製ホログラム(duplicate hologram)を形成するのに、Ｑ個の通過した複製読取りビーム（例えば、ビーム５３０からのビーム５３１、またはビーム５４０からのビーム５４１）のそれぞれは、Ｑ個の互いにコヒーレントでない複製読取りビームとマスター媒体５００内のＰＱ個のホログラフィック回折格子の全体との相互作用に由来するＰ個の回折ビームと干渉する。図５に示すようにマスター媒体５００内の空間的ユニット５２０は、それぞれＱ個の複製読取りビーム５３０，５４０等の全てと同時に相互に作用するＱ個の体積複合ホログラムを含んでいる。Ｐ個の空間的ユニットの全ては、同時に同一の処理を受けている。従って、ＰＱ個のホログラムの全体は同時に複製媒体５１０内に複製されるであろう。マスター媒体５００と同様に、複製媒体５１０も、それぞれがＱ個の体積複合ホログラムを有するＰ個の空間的ユニットを有するであろう。前にも述べたように、マスター媒体５００と異なり、複製媒体５１０内の複製ホログラムは、対応するもとのホログラムからは異なった位相及び振幅の分布を有している。図６には、本発明の第４の実施例が図示されている。マスター媒体６００の生成と複製ホログラムの再生の両方において、同一のフーリエレンズ(Fourier len s)が使用される。図６ａはマスターホログラムの記録プロセスを示している。空間光モジュレータ（ＳＬＭ）６０４が、実際の物体またはコンピュータで生成されたパターンの像をコヒーレントなビームに刷り込む。フーリエレンズ６０２はＳＬＭ６０８から焦点距離に等しい距離だけ離れた位置に置かれる。マスターホログラムのための記録媒体が、レンズ６０２の反対側で焦点距離だけ離れた位置にある。この配置(setup)で、ＳＬＭ６０４上の入力像(input image)は、マスター記録媒体が位置決めされているフーリエ面にフーリエ変換される。特に、ＳＬＭ６０４内の入力像により放射(emit)される物体波(o bject wave)の各空間的成分(spacial component)は、フーリエレンズ６０２により平面波に変換される。像中の細かい特徴(fine fea-ture)の情報を含む高い空間的周波数成分は、フーリエレンズ６０２の光学軸に関して大きな角度を有する平面波に変換される。参照ビーム６０６は平面物体ビーム（例えば、ビーム６０９）の全部と干渉して、対応する干渉パターンが記録される。更に処理を行った後に、マスターホログラム６００が得られる。参照ビーム６０６はどのような波面(wave front)を有していてもよいが、平面波が好ましい。参照ビーム６０６として平面波を用いることにより、マスター媒体６００内のフーリエホログラムは平面波回折格子(plane-wavegratings)となる。空間複合、体積複合手法、またはそれらの任意に組合せが、他の好ましい実施例でも述べたように、マスター媒体６００内に複数の像を蓄積するのに使用される。重要なのは、複合マスターホログラムが記録される正確な順序は、本発明に記載された複製プロセスに関する限り重要ではないということである。本発明のホログラム複製システム及び方法は、平面参照書込みビームの間の関係が複製ビーム内に保たれているかぎりは、いかなる複合手法によってでもマスター媒体内に記録された１組の複合ホログラムで作動するであろう。図６ｂは他の実施例で述べたシステムと同様な複製プロセスを示している。標本台３２０はマスター媒体６００と複製媒体６１０を接近して共に保持している。両媒体の間に一定の小さい間隔を維持するための任意的なスペーサ３２２が示されている。前に述べたように、本発明では、マスター媒体６００と複製媒体６１０の間には任意の間隔が許容される。特に、マスター媒体６００は任意的なスペーサ３２２なしでも、標本台３２０の上で複製媒体６１０に対し保持できる。もとの参照ビーム（例えば、ビーム６０６）に対応する少なくとも１つの複製読取りビーム（例えば、ビーム６２０）が、複製のために使用される。露光されていない複製媒体６１０が、透過複製ビームとマスター媒体６００からの回折ビーム（例えば、ビーム６３０）との間の干渉パターンを記録する。マスター媒体６００内の全ての複合ホログラムは、同時に複製媒体６１０に複製される。複製ホログラム６１０内の複合ホログラムの読み出しでは、図６ｃに示すように、レンズ６０２と実質的に同一のフーリエレンズ６４０が使用される。複製ホログラム６１０はレンズ６４０の第１のフーリエ平面に置かれ、光検出アレイ６６０がそれの第２のフーリエ平面に置かれる。図６には、ＳＬＭ６０４内の像の画素６０５が、複製ホログラム６１０を用いて検出アレイ６６０上の適切な画素６９１に再生されることが示されている。ごく少数の実施例が詳細に述べられただけであるが、この技術に通常の理解力を有する者は、ここに述べた好ましい実施例は本発明の意図を例示することを意図したものであり、決して本発明を説明された詳細な事項に限定するように解釈すべきではないことを理解すべきである。この好ましい実施例では、それの教示から離れることなしに、多くの変更が可能である。例えば、本発明は、透過モードの代わりに反射モードを用いた複合ホログラムを複製するのに適用することができる。反射モードでは、複製媒体はマスターホログラムとレーザ源の間に置かれる。しかしながら、本発明を反射ホログラムのために実行するには、マスター媒体と複製媒体の間の間隔は任意的に大きなものにすることはできず、複製読取りビームを発生するレーザ源のコヒーレンスレングス(coherence length)の半分以内に限定される。これは、複製媒体において記録される干渉パターンの安定性を保証するためである。マスターホログラム媒体内の複合ホログラムの複製では、各レーザ源からのレーザビームを平面波に変換するのにコリメーティング光学部品(collimating opt ics)が使用できる。コリメーティング光学部品は、レンズアレイ、１つまたは複数の曲面鏡、回折光学要素のアレイを含む１つまたは複数の回折光学要素、またはこれら要素の任意の組み合わせを含む１つまたは複数のレンズでよい。更に、本発明のレーザ源は、特定の適用のためには適切な波長でビーム特性の種々のレーザでよい。レーザダイオード、ダイオードレーザアレイ、ダイオードポンプ型個体レーザ、及びこれらの任意の組み合わせよりなるレーザダイオードを基にしたレーザシステムは、小形であり使用及び維持が容易であるので好ましい。図７は、ダイオードレーザを用いた本発明に基づく角度及びペリストロフィック複合ホログラムのための複製システムを用いたそのような例の１つを示している。レーザダイオード（例えば、レーザダイオード７００）は、それらの放射がただ１つのレンズ７１０により、マスター媒体７２０内に記録された角度複合されたホログラム(anglemultiplexed holograms)のブラッグの適合条件(Bragg-m atching conditions)を満足する平面波に平行光束化(collimate)されるように配置されている。レーザダイオードの数はマスター媒体７１０内の複合ホログラム数と等しい。図７のシステムの変形は、ただ１つのコリメーティングレンズ７１０が除かれていることである。その代わりに、複数のコリメーティング光学要素が各レーザダイオード７００の前に置かれている。各コリメーティング光学要素はレーザダイオード７００とただ１つのパッケージで一体化してもよい。これら及びその他の変更及び変形の全ては、添付の請求の範囲内に包含されるように意図されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者シュー，ガンアメリカ合衆国 91001 カリフォルニア州アルタディナノースホリストンアベニュー 2165 (72)発明者プサルティス，デメトリアメリカ合衆国 91107 カリフォルニア州パサデナメシタロード 1075

Claims

【特許請求の範囲】１．次の各構成要件よりなる、マスター媒体に記録された複合マスターホログラムから感光性複製媒体に、情報を複写するシステム：前記マスター媒体及び前記感光性複製媒体を保持するように機能する保持構造、それぞれが前記複合マスターホログラムの１つに対し唯一的なビーム特性を有する個別的にはコヒーレントであるが相互的にはコヒーレントでない複数の複製光ビーム、前記複製光ビームは前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラム及び前記感光性複製媒体上の記録領域の両方を照射するに足るだけ充分に広いこと、前記複製光ビームは前記複合マスターホログラムと相互に作用してそれから回折ビームを生成すること、前記回折光ビームは前記複製光ビームの一部分と干渉して前記感光性複製媒体内に干渉パターンを生成すること、及び前記感光性複製媒体はその中に前記干渉パターンを記録するように機能すること。２．前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラムは、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相−コード複合、波長複合、及びこれらの組み合わせよりなるグループから選択された複合システムにより生成され、またその結果、前記複製読取りビームの各１つ内の前記唯一的なビーム特性は前記複合システムの１つからの成分である、請求の範囲第１項のシステム。３．前記複数の個別的にはコヒーレントであるが相互的にはコヒーレントでない複製読取りビームが、ダイオードレーザ、またはダイオードレーザアレイ、またはダイオードポンプ型個体レーザ、またはこれらの組合せを含むコヒーレントな光源の少なくとも１つにより生成される、請求の範囲第１項のシステム。４．前記マスター媒体の近傍に位置しまた前記コヒーレントな光源と前記マスター媒体の間に配置されたコリメーティングレンズを更に含み、前記コリメーティングレンズは前記コヒーレントな光源により放射された光ビームを平行光束化するように機能するものである、請求の範囲第３項のシステム。５．前記コヒーレントな光源のそれぞれ内にコリメーティング光学要素を更に含み、前記コリメーティング光学要素は前記コヒーレントな光源から放射された光ビームを平行光束化するように機能するものである、請求の範囲第３項のシステム。６．前記複合マスターホログラムは複数の物体像のフーリエ変換を複数の平面波参照書込みビームと干渉させることにより記録されるものである請求の範囲第１項のシステム。７．前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラムは、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相−コード複合、波長複合、及びこれらの組み合わせよりなるグループから選択された複合システムにより生成され、またその結果、前記複製読取りビームの各１つ内の前記唯一的なビーム特性は前記複合システムの１つからの成分である、請求の範囲第６項のシステム。８．前記複製光ビームの前記一部分は、前記マスター媒体を通過して前記複製媒体に当たる前記複製光ビームの一部である請求の範囲第１項のシステム。９．前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラムは、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相−コード複合、波長複合、及びこれらの組み合わせよりなるグループから選択された複合システムにより生成され、またその結果、前記複製読取りビームの各１つ内の前記唯一的なビーム特性は前記複合システムの１つからの成分である、請求の範囲第８項のシステム。１０．前記複製光ビームは前記複合マスターホログラムから反射方式で回折されるものである請求の範囲第１項のシステム。１１．前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラムは、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相−コード複合、波長複合、及びこれらの組み合わせよりなるグループから選択された複合システムにより生成され、またその結果、前記複製読取りビームの各１つ内の前記唯一的なビーム特性は前記複合システムの１つからの成分である、請求の範囲第１０項のシステム。１２．前記保持構造は前記マスター媒体を前記感光性複製媒体に対し保持するものである請求の範囲第１項のシステム。１３．次の各構成要件よりなる、マスター媒体に記録された空間的複合マスターホログラムから感光性複製媒体に、情報を複写するシステム：前記マスター媒体及び前記感光性複製媒体を保持するように機能する保持構造、前記空間的複合マスターホログラムは、前記マスター媒体内にあって隣接する空間的ユニットとはオーバラップしないか部分的なオーバラップを有する１つの空間的ユニット内にそれぞれが位置され、また実質的に互いに同一の参照書込みビームを用いてそれぞれが記録されていること、前記参照書込みビームと実質的に同一であるコヒーレントな複製光ビーム、この複製光ビームは前記マスター媒体内の前記空間的ユニット及び前記感光性複製媒体上の記録領域の全部を照射するに足るだけ充分に広いこと、前記複製光ビームは前記空間複合マスターホログラムの各１つと同時に相互に作用して、それから回折ビームを生成すること、前記回折光ビームは前記複製光ビームの一部分と干渉して、前記感光性複製媒体内に干渉パターンを生成すること、及び前記感光性複製媒体は、その中の複数の空間的ユニット内に前記干渉パターンをそれぞれ記録すること。１４．前記複合マスターホログラムは前記マスター媒体内の記録体積内に記録されて空間的に重ね合わされ、その結果、前記複製媒体内の前記複製ホログラムは空間的に重ね合わされる請求の範囲第１項のシステム。１５．前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラムは、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相−コード複合、波長複合、及びこれらの組み合わせよりなるグループから選択された複合システムにより生成され、またその結果、前記複製読取りビームの各１つ内の前記唯一的なビーム特性は前記複合システムの１つからの成分である、請求の範囲第１４項のシステム。１６．前記複合マスターホログラムは複数の物体像のフーリエ変換を複数の平面波参照書込みビームと干渉させることにより記録されるものである請求の範囲第１５項のシステム。１７．前記複製光ビームの前記一部分は、前記マスター媒体を通過して前記複製媒体に当たる前記複製光ビームの一部である請求の範囲第１５項のシステム。１８．前記複製光ビームは前記複合マスターホログラムから反射方式で回折されるものである請求の範囲第１５項のシステム。１９．次の各構成要件よりなる、マスター媒体内の複合マスターホログラムから感光性複製媒体に、情報を複写するシステム：前記マスター媒体及び前記感光性複製媒体を保持するように機能する保持構造、前記マスター媒体は同マスター媒体内に互いに空間的に分離されているかまたは部分的にオーバラップされている複数の空間的ユニットを有しており、前記空間的ユニットはその中で空間的に重ね合わされた複数の複合マスターホログラムを有していること、それぞれが前記複合マスターホログラムの１つに対し唯一的なビーム特性を有する個別的にはコヒーレントであるが相互的にはコヒーレントでない複数の複製光ビーム、この複製光ビームは前記マスター媒体内の前記空間的ユニット及び前記感光性複製媒体上の記録領域の全部を照射するに足るだけ充分に広いこと、前記複製光ビームは全ての前記空間的ユニット内の前記空間複合マスターホログラムとに相互に作用して、それから回折ビームを生成すること、前記回折光ビームは前記複製光ビームの一部分と干渉して、前記感光性複製媒体内に干渉パターンを生成すること、及び前記感光性複製媒体は、その中の複数の空間的ユニット内に前記干渉パターンをそれぞれ記録すること。２０．前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラムは、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相−コード複合、波長複合、及びこれらの組み合わせよりなるグループから選択された複合システムにより生成され、またその結果、前記複製読取りビームの各１つ内の前記唯一的なビーム特性は前記複合システムの１つからの成分である、請求の範囲第１９項のシステム。２１．前記複合マスターホログラムは複数の物体像のフーリエ変換を複数の平面波参照書込みビームと干渉させることにより記録されるものである請求の範囲第２０項のシステム。２２．前記複製光ビームの前記一部分は、前記マスター媒体を通過して前記複製媒体に当たる前記複製光ビームの一部である請求の範囲第２０項のシステム。２３．前記複製光ビームは前記複合マスターホログラムから反射方式で回折されるものである請求の範囲第２０項のシステム。２４．前記複合マスターホログラムは複数の平面波参照ビームでもって記録されるものである請求の範囲第２項のシステム。２５．次の各構成要件を更に含む請求の範囲第２４項のシステム：前記各平面波参照ビームは相互に関連する関係を有しており、前記関係は前記各複合マスターホログラムの間の漏話を最小にするように作用すること、前記平面波複製ビームは前記各平面波参照ビームの関係を維持し、また前記複製媒体内に複製ホログラムを記録するために作用すること、及びこれにより前記複製ホログラムはそれらの間の漏話が最小であること。２６．次の各構成要件よりなる、マスター媒体に記録された複合マスターホログラムから感光性複製媒体に、情報を複写する方法：前記マスター媒体及び前記感光性複製媒体を相対的に保持すること、それぞれが前記複合マスターホログラムの１つに対し唯一的なビーム特性を有し前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラム及び前記感光性複製媒体上の記録領域の両方を照射するに足るだけ充分に広い、個別的にはコヒーレントであるが相互的にはコヒーレントでない複数の複製光ビームを発生させること、前記複合マスターホログラムを前記複製光ビームで照射してそれから回折ビームを発生させること、及び前記回折光ビームと前記複製光ビームの一部分干渉パターンを前記感光性複製媒体内に記録すること。２７．前記マスター媒体内の前記複合マスターホログラムは、角度複合、フラクタル複合、ペリストロフィック複合、シフト複合、位相−コード複合、波長複合、及びこれらの組み合わせよりなるグループから選択された複合方法により生成され、またその結果、前記複製読取りビームの各１つ内の前記唯一的なビーム特性は前記複合方法の１つからの成分である、請求の範囲第２６項の方法。２８．前記複合マスターホログラムは複数の物体像のフーリエ変換を複数の平面波参照書込みビームと干渉させることにより記録されるものである請求の範囲第２６項の方法。２９．前記複製光ビームの前記一部分は、前記マスター媒体を通過して前記複製媒体に当たる前記複製光ビームの一部である請求の範囲第２６項の方法。３０．前記複製光ビームは前記複合マスターホログラムから反射方式で回折されるものである請求の範囲第２６項の方法。３１．次の各構成要件よりなる、マスター媒体内の複合マスターホログラムから感光性複製媒体に、情報を複写する方法で、前記マスター媒体は同マスター媒体内に互いに空間的に分離されているかまたは部分的にオーバラップされている複数の空間的ユニットを有しており、前記空間的ユニットはその中で空間的に重ね合わされた複数の複合マスターホログラムを有していること：前記マスター媒体及び前記感光性複製媒体を相対的に保持すること、それぞれが前記複合マスターホログラムの１つに対し唯一的なビーム特性を有する個別的にはコヒーレントであるが相互的にはコヒーレントでない複数の複製光ビームを発生させること、前記複製光ビームは前記マスター媒体内の前記空間的ユニット及び前記感光性複製媒体上の記録領域の全部を照射するに足るだけ充分に広いこと、前記マスター媒体内の全ての前記空間的ユニット内の前記複合マスターホログラムを前記複製光ビームで照射してそれから回折ビームを生成すること、及び前記回折ビームと前記複製光ビームの一部分の干渉パターンを前記感光性複製媒体内の空間的ユニット内に記録すること。