(57)【要約】【課題】半導体上に形成された電気回路によって伝達される電気信号を利用せずに情報を記憶する情報記憶装置を提供する。【解決手段】情報記憶装置は、入力情報を重畳した波動を生成して保持する波動生成手段１、３、５と、波動を検出する検出手段８１〜８４と、検出手段８１〜８４による波動の検出結果に基づいて、入力情報を読み出す読み出し手段１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力情報を重畳した波動を生成して保持する波動生成手段と、
前記波動を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記波動の検出結果に基づいて、前記入力情報を読み出す読み出し手段とを備えることを特徴とする情報記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報記憶装置において、
前記検出手段は、異なる複数の位置において前記波動をそれぞれ検出し、
前記読み出し手段は、前記複数の位置での前記波動の各検出結果のうち、前記波動における前記入力情報の重畳位置に対応する位置での検出結果に基づいて、前記入力情報を読み出すことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項３】
請求項１に記載の情報記憶装置において、
前記検出手段は、異なる複数の位置において前記波動をそれぞれ検出し、
前記読み出し手段は、前記複数の位置のうちいずれか二つ以上の位置により同時に検出された検出結果に基づいて、前記入力情報を読み出すことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の情報記憶装置において、
前記複数の位置は、所定間隔ごとの位置であり、
前記波動生成手段は、前記所定間隔に応じて前記入力情報を重畳した波動を生成して保持することを特徴とする情報記憶装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか一項に記載の情報記憶装置において、
光源と、
前記光源より発せられた光を分岐して、分岐された光の一方に前記波動を通過させる分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された光を再合成する再合成手段とをさらに備え、
前記検出手段は、前記再合成された光の強度変化を検出することにより、前記波動を検出することを特徴とする情報記憶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の情報記憶装置において、
前記再合成された光の強度変化は、前記分岐された光の一方が前記波動を通過することによる光路長の変化によって発生することを特徴とする情報記憶装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の情報記憶装置において、
前記波動に音波を用いることを特徴とする情報記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報の記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体上に形成された電気回路によって伝達される電気信号を利用して、様々な情報を記憶するメモリなどの情報記憶装置が広く知られている。一方、このような方法を利用せずに、他の方法により情報を記憶する装置も知られている。たとえば、特許文献１には、反射面の間に設けられた停滞領域に光子を保存することで情報を記憶する空間光メモリが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５３９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、半導体上に形成された電気回路によって伝達される電気信号を利用せずに情報を記憶する情報記憶装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による情報記憶装置は、入力情報を重畳した波動を生成して保持する波動生成手段と、波動を検出する検出手段と、検出手段による波動の検出結果に基づいて、入力情報を読み出す読み出し手段とを備えるものである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の情報記憶装置において、検出手段は、異なる複数の位置において波動をそれぞれ検出し、読み出し手段は、その複数の位置での波動の各検出結果のうち、波動における入力情報の重畳位置に対応する位置での検出結果に基づいて、入力情報を読み出すものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載の情報記憶装置において、検出手段は、異なる複数の位置において波動をそれぞれ検出し、読み出し手段は、その複数の位置のうちいずれか二つ以上の位置により同時に検出された検出結果に基づいて、入力情報を読み出すものである。
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の情報記憶装置において、上記の複数の位置は、所定間隔ごとの位置であり、波動生成手段は、その所定間隔に応じて入力情報を重畳した波動を生成して保持するものである。
請求項５の発明は、請求項１〜４いずれか一項に記載の情報記憶装置において、光源と、光源より発せられた光を分岐して、分岐された光の一方に波動を通過させる分岐手段と、分岐手段により分岐された光を再合成する再合成手段とをさらに備える。そして、検出手段は、再合成された光の強度変化を検出することにより、波動を検出するものである。
請求項６の発明は、請求項５に記載の情報記憶装置において、再合成された光の強度変化は、分岐された光の一方が波動を通過することによる光路長の変化によって発生するものである。
請求項７の発明は、請求項５または６に記載の情報記憶装置において、波動に音波を用いるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、半導体上に形成された電気回路によって伝達される電気信号を利用せずに情報を記憶する情報記憶装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による情報記憶装置の構成を示す図である。この情報記憶装置は、入力されたデータを記憶しておき、そのデータの一部または全部を任意のタイミングで読み出すものである。この情報記憶装置は、コントローラ１、レーザ装置２、スピーカ３、導波路４、マイク５、ビームスプリッタ６１〜６８、ミラー７１〜７２、光検出器８１〜８４、データ変換器９およびマルチプレクサ１０を有している。なお、ビームスプリッタ６１〜６８と光検出器８１〜８４は、所定間隔ごとに設置されている。
【０００８】
図１の情報記憶装置に対して、記憶すべき情報を表した入力データと、その入力データの格納場所を表すアドレスデータとが外部から入力されると、コントローラ１は、その入力データとアドレスデータに基づいて音声信号を生成し、スピーカ３へ出力する。この音声信号には、ビームスプリッタ６１〜６８および光検出器８１〜８４の設置間隔に応じて、アドレスデータが示すアドレスの順に入力データが重畳されている。なお、このとき入力データに応じて音声信号の振幅を変化させる振幅変調により入力データを重畳してもよいし、または、入力データに応じて音声信号の周波数を変化させる周波数変調により入力データを重畳してもよい。あるいは、他の変調方式を用いてもよい。
【０００９】
レーザ装置２は、所定の波長によるレーザ光を発するための光源である。レーザ装置２から出力されたレーザ光のうち一部は、ハーフミラーを用いて構成されたビームスプリッタ６１において反射され、残りのレーザ光はビームスプリッタ６１を通過する。
【００１０】
ビームスプリッタ６１を通過したレーザ光は、図１の右側に向かって進む。このレーザ光は、ミラー７１の手前に設置されたビームスプリッタ６２、６３および６４によってさらに順次分岐された後、ミラー７１により反射される。一方、ビームスプリッタ６１において反射されたレーザ光は、図１の下側に向かって進む。このレーザ光は、ミラー７２によって反射された後、ビームスプリッタ６５、６６および６７によってさらに順次分岐される。その後、ビームスプリッタ６８により反射される。このようにして、レーザ装置２から発せられたレーザ光が分岐され、それぞれに異なる様々な光路を通過する。
【００１１】
なお、ビームスプリッタ６４とミラー７１の間、および、ビームスプリッタ６７とビームスプリッタ６８の間には、情報記憶装置の記憶容量に応じてさらに数多くのビームスプリッタが実際には設けられており、光検出器８３と光検出器８４の間には、それに応じた数量の光検出器が設けられている。しかし、説明を簡単にするため、図１ではこれらを省略している。
【００１２】
スピーカ３は、コントローラ１から入力される音声信号に基づいて音声を出力する。このとき出力する音声は、可聴域の音声であってもよいし、超音波のような可聴域外の音声であってもよい。これにより、入力データを重畳した音の波動、すなわち音波が生成される。この音波には、ビームスプリッタ６１〜６８および光検出器８１〜８４が設置された間隔に応じて、アドレス順に入力データが重畳されている。
【００１３】
スピーカ３により生成された音波は、導波路４内に充填された物質、たとえば空気などを媒質として、導波路４内を伝播して進む。そして、ビームスプリッタ６２〜６４およびミラー７１においてそれぞれ反射されたレーザ光の光路を通過した後、マイク５に到達する。
【００１４】
マイク５は、導波路４内を伝播して到達した音波を検出し、その検出結果をマイク検出信号としてコントローラ１へ出力する。このマイク検出信号を受けたコントローラ１は、導波路４内の伝播ロス分の補正などを適宜行った後、マイク検出信号による音声信号を再びスピーカ３へ出力する。これにより、スピーカ３において、入力データに基づく波動が繰り返し生成される。このようにして、コントローラ１、スピーカ３およびマイク５を用いて、入力データを重畳した音波を繰り返し生成することで、その音波が導波路４内に保持される。その結果、図１の情報記憶装置において入力データが記憶保持される。
【００１５】
なお、新たなデータが書き込まれて入力データが更新された場合は、マイク５からのマイク検出信号に基づいてコントローラ１からスピーカ３へ音声信号を出力する際に、その更新内容に応じて音声信号を変化させる。これにより、スピーカ３において生成される音波が更新後の入力データの内容に応じて変化し、新たに導波路４内に保持される。
【００１６】
ビームスプリッタ６１を通過した後、ビームスプリッタ６２において反射されたレーザ光の一部は、ビームスプリッタ６５を通過して光検出器８１に入力される。一方、ビームスプリッタ６１において反射された後、ミラー７２において反射されたレーザ光の一部は、ビームスプリッタ６５において反射され、光検出器８１に入力される。これにより、分岐されて異なる光路を通過したレーザ光同士をビームスプリッタ６５において再合成することができる。
【００１７】
上記のようにして再合成されたレーザ光の強度は、通過した光路における光路長の差に応じて変化する。たとえば、両光路長の差がレーザ光の波長の倍数に等しければ、再合成されたレーザ光において位相が一致するため、強め合う干渉が生じてその明るさが最大となる。一方、両光路長の差がレーザ光の波長の倍数に半波長分を加えた長さであれば、再合成されたレーザ光において位相が１８０°ずれるため、弱めあう干渉が生じてその明るさが最小となる。
【００１８】
スピーカ３により生成された音波が、ビームスプリッタ６２において反射されたレーザ光の光路を通過すると、その音波の振動によって導波路４内に充填された媒質の粗密状態が変化する。これにより媒質の屈折率が変化するため、実質的にレーザ光の光路長が変化する。こうして分岐されたレーザ光が通過する光路の一方において光路長が変化すると、上記のように再合成されたレーザ光の干渉状態が変わってその強度が変化する。光検出器８１は、このようにして変化するレーザ光の強度を検出して光強度信号を出力する。
【００１９】
以上説明したのと同様に、光検出器８２、８３および８４は、それぞれに対して入力される再合成後のレーザ光の強度に応じた光強度信号を出力する。すなわち、分岐されたレーザ光が通過する光路の一方における光路長の変化に応じた光強度信号を出力する。光検出器８１〜８４から出力された光強度信号は、データ変換器９によって所定のデータ形式に変換された後、マルチプレクサ１０へ出力される。
【００２０】
こうして光検出器８１〜８４から出力される光強度信号は、各レーザ光の通過位置における音波の状態を表している。すなわち、光検出器８１〜８４は、分岐されたレーザ光の一方に音波を通過させることにより光路長を変化させ、その光路長の変化による再合成後のレーザ光の強度変化を検出することにより、入力データが重畳された音波を検出する。
【００２１】
外部から図１の情報記憶装置に対してアドレスの指定と共にデータの読み出し要求が入力されると、コントローラ１は、指定されたアドレスに基づいて、読み出し要求のあったデータが重畳されている位置を導波路４内に保持された音波において特定する。そして、この位置を示す位置情報を、指定されたアドレスを示すアドレスデータと共にマルチプレクサ１０へ出力する。
【００２２】
マルチプレクサ１０は、コントローラ１から出力された位置情報とアドレスデータに基づいて、データ変換器９により光検出器８１〜８４の各光強度信号から変換された各データのうちいずれかを選択し、選択したデータを読み出して出力する。たとえば、光検出器８１〜８４のうち、コントローラ１からの位置情報において示された位置に対応する光検出器の光強度信号によるデータを読み出して出力する。このとき、読み出し要求のあったデータが音波において複数の位置に重畳されている場合は、いずれか二つ以上の光検出器により同時に検出された光強度信号によるデータを読み出して出力する。
【００２３】
上記のようにしてマルチプレクサ１０によりデータの読み出しを行う場合、コントローラ１はアドレスデータを出力しなくてもよい。なお、音波は導波路４内を進行しているため、コントローラ１によるデータ重畳位置の特定タイミングと、光検出器８１〜８４による光強度信号の検出タイミングおよびマルチプレクサ１０によるデータの読み出しタイミングとは、正確に一致させる必要がある。
【００２４】
あるいは、マルチプレクサ１０において、コントローラ１からの位置情報を使用せず、アドレスデータのみに基づいて出力データを選択するようにしてもよい。たとえば、コントローラ１において音声信号に入力データを重畳するときに、それとは別に、所定のデータ配列を有する同期フラグを重畳しておく。するとマルチプレクサ１０は、光検出器８１〜８４の光強度信号によるデータから同期フラグを検出することで、その同期フラグの位置を基準にデータの並び順を判断することができる。したがって、マルチプレクサ１０は、コントローラ１からの位置情報がなくても、アドレスデータに基づいて読み出し要求のあったデータを選択し、読み出すことができる。このようにすれば、位置情報を用いたときのように、コントローラ１によるデータ重畳位置の特定タイミングと、光検出器８１〜８４による光強度信号の検出タイミングおよびマルチプレクサ１０によるデータの読み出しタイミングとを正確に一致させなくてもよい。なお、このようにした場合、コントローラ１は、読み出し要求のあったデータが重畳されている位置を導波路４内に保持された音波において特定する必要もなければ、位置情報を出力する必要もない。
【００２５】
以上説明したようにして、読み出し要求のあったデータがマルチプレクサ１０から出力される。これにより、光検出器８１〜８４による音波の各検出結果のうち、その音波における入力データの重畳位置に対応する検出結果に基づいて、入力データの読み出しが行われる。
【００２６】
なお、以上説明した実施の形態において取り扱うデータは、デジタルデータとアナログデータのいずれであってもよい。
【００２７】
また、以上説明した実施の形態では、入力データを音波に重畳することとしたが、他の種類の波動、たとえば電磁波や光波、液面波などに入力データを重畳することとしてもよい。いずれかの方法で入力データを重畳できる検出可能な波動であれば、どのような波動を利用してもよい。なお、電磁波や光波を利用する場合は、その伝播速度を遅くするために、なるべく屈折率の高い媒質とすることが好ましい。たとえば、光ファイバ内を伝播する光波などを利用することができる。また、フォトニック結晶などによる遅延回路を組み合わせて用いることとしてもよい。
【００２８】
上記のような情報記憶装置をモジュール化し、複数個のモジュールを並列して用いることとしてもよい。その場合、並列したモジュールの数に応じて記憶容量を大きくすることができる。
【００２９】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）コントローラ１、スピーカ３およびマイク５を用いて、入力データを重畳した音波を繰り返し生成し、導波路４内に保持する。この音波を光検出器８１〜８４により検出し、その検出結果に基づいて、マルチプレクサ１０により入力データを読み出すこととした。このようにしたので、半導体上に形成された電気回路によって伝達される電気信号を利用せずに情報を記憶する情報記憶装置を提供することができる。
【００３０】
上記のような情報記憶装置は、半導体上に形成された電気回路によって伝達される電気信号を利用して情報を記憶する通常の情報記憶装置と比較して、電磁ノイズを発生しにくく、また、従来の半導体プロセスとは違った方法により作成することができる。さらに、熱や放射線などの外乱に関わらず、安定した動作性能を得ることができる。また、生成する波動の数を増加させたり、波動に重畳する情報の幅を細かくしたりすることで、容易に記憶容量を大きくすることができる。
【００３１】
（２）情報記憶装置に備えられた光検出器８１〜８４は、入力データが重畳された音波を異なる複数の位置においてそれぞれ検出する。マルチプレクサ１０は、この光検出器８１〜８４による複数の位置での音波の各検出結果のうち、音波における入力データの重畳位置に対応する位置での検出結果に基づいて、入力データを読み出すこととした。このようにしたので、導波路４内を伝播している音波において重畳された入力データのうちで指定されたデータを、任意の読み出しタイミングで読み出すことができる。
【００３２】
（３）マルチプレクサ１０は、光検出器８１〜８４により音波が検出される複数の位置のうち、いずれか二つ以上の位置により同時に検出された検出結果に基づいて、入力データを読み出すこととした。このようにしたので、指定されたデータを素早く読み出すことができる。
【００３３】
（４）光検出器８１〜８４は、所定間隔ごとに設置されており、その所定間隔ごとの位置において音波をそれぞれ検出する。コントローラ１、スピーカ３およびマイク５は、この所定間隔に応じて、入力データを重畳した音波を生成して保持することとした。このようにしたので、導波路４内を伝播している音波において重畳された入力データを、任意の読み出しタイミングで確実に読み出すことができる。
【００３４】
（５）ビームスプリッタ６１〜６８およびミラー７１、７２により、レーザ装置２を光源として発せられたレーザ光を分岐して、分岐されたレーザ光の一方に音波を通過させる。この分岐されたレーザ光をビームスプリッタ６５〜６８により再合成する。こうして再合成されたレーザ光の強度変化を光検出器８１〜８４により検出する。これにより、入力データが重畳された音波を検出することとした。このようにしたので、光検出器８１〜８４を用いて、入力データが重畳された音波を確実に検出することができる。
【００３５】
（６）上記の再合成されたレーザ光の強度変化は、分岐されたレーザ光の一方が入力データを重畳された音波を通過することによる光路長の変化によって発生する。したがって、再合成されたレーザ光に入力データに応じた強度変化を発生させることができる。
【００３６】
上記の実施の形態では、波動生成手段をコントローラ１、スピーカ３およびマイク５により実現し、検出手段を光検出器８１〜８４により実現し、読み出し手段をマルチプレクサ１０により実現している。また、光源をレーザ装置２により実現し、分岐手段をビームスプリッタ６１〜６８およびミラー７１、７２により実現し、再合成手段をビームスプリッタ６５〜６８により実現している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。上記内容はあくまで本発明の実施の形態の一例であり、発明を解釈する際、この記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係には何ら限定も拘束もされない。また、発明の特徴が損なわれない限り、本発明は上記の記載内容に限定されるものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態による情報記憶装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：コントローラ、２：レーザ装置、３：スピーカ、４：導波路、５：マイク、
９：データ変換器、１０：マルチプレクサ、６１〜６８：ビームスプリッタ、
７１〜７２：ミラー、８１〜８４：光検出器
【図１】
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