(57)【要約】【課題】  ホログラフィック媒体の達成可能な密度／容量を増大させること。【解決手段】  ホログラムの隣接するスタック間で部分的空間的重なり合いによってホログラムが空間的に多重化される、多重化方法および装置が開示される。各々のスタックは、例えば角度、波長、位相符号、ペリストロピック、またはフラクタル多重化等の別の多重化技術の完全な利点をさらに取り得る。ホログラムを書き込む信号光のビームウエストに等しい量が、ホログラムの個々のスタックを分離する。再現時に、あるホログラムとそのホログラムに隣接するホログラムとは、全て同時に読み出される。再現されたデータのビームウエストにフィルタが配置されることにより、読み出された隣接するホログラムは、カメラ面まで伝達されない。もしくは、これらの所望ではない再現は、制限された角度パスバンドを有する光学系においては、中間面の角度フィルタによってフィルタリングされ得る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィック記録および読み出しを可能にする方法であって、
第１の参照光および第１の信号光を利用して第１のホログラムをホログラフィック媒体に生成するステップであって、該第１の信号光は、ビームウエストを有する、ステップと、
該第１の参照光と同一の第２の参照光および第２の信号光を利用して第２のホログラムを生成するステップであって、該第２の信号光は、ビームウエストを有する、ステップと、
該第２のホログラムの少なくとも一部分を該第１のホログラムとオーバーラップさせるステップと、
該第１のホログラムを該第２のホログラムから分離することにより、該第１の信号光のビームウエストのどの部分も、該第２の信号光のビームウエストのあらゆる部分と同一の位置において生じない、ステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記第１のホログラムを出力光の第１の部分において再現するステップと、
少なくとも前記第２のホログラムを該出力光の第２の部分において再現するステップと、
該出力光をフィルタリングして実質的に該第１のホログラムの再現物のみを収容するステップと
を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記出力光をフィルタリングするステップは、フィルタブロックを該出力光に配置するステップを包含し、該フィルタブロックは、前記第１のホログラムからの情報が該フィルタブロックを通過することを可能にする開口部を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記出力光の第１の部分は、第１の出力ウエストを有し、前記出力光の第２の部分は、第２の出力ウエストを有し、
前記出力光をフィルタリングするステップは、
前記フィルタブロックの開口部を該第１の出力ウエストのある位置に配置するステップと、
該出力光の第２の部分の伝達を該第２の出力ウエストでブロックするステップと
を包含する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズの２倍である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のホログラムを生成するステップは、
空間光変調器（ＳＬＭ）を入射光の経路に配置して前記第１の信号光を発生させるステップと、
レンズを該ＳＬＭと前記ホログラフィック媒体との間の該第１の信号光の経路に配置するステップと
を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のホログラムを再生するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のホログラムを再現するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記出力光の第１の部分の読み出しを前記ＳＬＭと一体化された検出器で検出するステップを包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のホログラムを生成するステップは、
空間光変調器（ＳＬＭ）を入射光の経路に配置して前記第１の出力光を発生させるステップと、
該入射光が該ＳＬＭに到達する前に、レンズを該入射光の経路に配置するステップと、
レンズを介して前記信号光を通過させることなく、該信号光を該ＳＬＭから前記ホログラフィック媒体まで伝達するステップと
を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のホログラムを再現するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップであって、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記出力光の第１の部分を前記ＳＬＭと一体化された検出器で検出するステップを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記出力光をフィルタリングするステップは、角度フィルタを前記出力光に配置するステップを包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記角度フィルタは、層状膜である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記角度フィルタは、ホログラム光学素子（ＨＯＥ）である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のホログラムを再現するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
ホログラムを形成して前記第１の信号光の帯域を制限する前に、該第１の信号光をフィルタリングするステップを包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の信号光をフィルタリングするステップは、該信号光を角度フィルタまたはフィルタブロックのどちらか一方によってフィルタリングするステップを包含し、
前記出力光をフィルタリングするステップは、該出力光を角度フィルタまたはフィルタブロックのどちらか一方によってフィルタリングするステップを包含する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のホログラムを生成するステップは、前記第１の信号光の第１のウエストを前記ホログラフィック媒体の内部に配置するステップを包含し、
前記第２のホログラムを生成するステップは、前記第２の信号光の第１のウエストを該ホログラフィック媒体の内部に配置するステップを包含する、
請求項２に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の信号光の第２のウエストを前記ホログラフィック媒体の外部に発生させるステップと、
前記出力光の第２のウエストを該ホログラフィック媒体の外部に発生させるステップと、
該ホログラフィック媒体の外部における該出力光の第２の部分を該出力光の第２のウエストでブロックするステップと
を包含する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のホログラムを再生するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のホログラムを再生するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、前記読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記出力光の第１の部分を検出器で検出するステップと、
該出力光の第１の部分を検出する前に、該出力光の第１の部分に波長板および偏光ビームスプリッタを通過させるステップと
を包含する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ホログラフィック媒体に到達する前に、第１の物体光に位相要素を通過させるステップを包含する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記出力光をフィルタリングするステップは、前記ホログラフィック媒体と一体化されたフィルタを形成するステップを包含し、該フィルタは、少なくとも１つの開口部を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項２７】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付けることにより、前記第１の信号光のビームウエストは、該ホログラフィック媒体に投影されるステップと、
該第１の信号光を該ホログラフィック媒体に投影するステップの前に、該第１の信号光を第１の角度フィルタを通して投影するステップと
を包含し、
前記信号光をフィルタリングするステップは、前記出力光を第２の角度フィルタを通して投影するステップを包含する、
請求項２に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の参照光と同一の読み出し光を利用して、前記出力光を発生させるステップを包含する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１のホログラムを有する第１の複数のホログラムを前記ホログラフィック媒体の第１の多重化位置において多重化するステップと、
前記第２のホログラムを有する第２の複数のホログラムを該ホログラフィック媒体の第１の多重化位置において多重化するステップと
を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で角度多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で角度多重化される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で波長多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で波長多重化される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１のホログラムを生成するステップは、前記第１の信号光のビームウエストを前記ホログラフィック媒体の外部に配置するステップを包含し、
前記第２のホログラムを生成するステップは、前記第２の信号光のビームウエストを該ホログラフィック媒体の外部に配置するステップを包含する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付けるステップを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のフーリエ面に位置付ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
第１の信号光および第１の参照光からホログラフィック媒体に生成される第１のホログラムを読み出す方法であって、該第１のホログラムは、該ホログラフィック媒体において、第２の信号光および該第１の参照光と同一の参照光によって生成される少なくとも第２のホログラムの一部分とオーバーラップすることにより、該第１の信号光のビームウエストのどの部分も、該第２の信号光のビームウエストのあらゆる部分と同一の位置において生じず、
該第１ホログラムを出力光の第１の部分において再現し、かつ少なくとも該第２のホログラムを該出力光の第２の部分において再現するステップと、
該出力光をフィルタリングして実質的に該第１のホログラムの再現物のみを収容するステップと
を包含する、方法。
【請求項３６】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付けるステップを包含する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のフーリエ面に位置付けるステップを包含する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
第１の方向で前記ホログラフィック媒体の第１のスポットに前記第１の信号光をイメージングするステップと、
該第１の方向に直交する方向で該ホログラフィック媒体の該第１のスポットに該第１の信号光をフーリエ変換するステップと
を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項３９】
ホログラムの記録および読み出しを可能にする装置であって、
ホログラフィック媒体に第１のホログラムを発生させる第１の信号光および第１の参照光であって、該第１の信号光は、第１のビームウエストを有する、第１の信号光および第１の参照光と、
第２の信号光および第２の参照光であって、該第２の参照光は該第１の参照光と同一であり、該第２の信号光および該第２の参照光は、ホログラフィック媒体に第２のホログラムを発生させ、第２の信号光は、第２のビームウエストを有し、該第１のホログラムの少なくとも一部分は、該ホログラフィック媒体の該第２のホログラムの少なくとも一部分と空間的にオーバーラップすることにより、該第１の信号光のウエストのどの部分も、該第２の信号光のウエストのあらゆる部分と該ホログラフィック媒体における同一の位置において生じない、第２の信号光および第２の参照光と
を含む、装置。
【請求項４０】
出力光であって、
前記第１のホログラムの読み出しを含む第１の部分と、
前記第２のホログラム再現の読み出しを含む第２の部分と
を有する、出力光と、
該出力光から少なくとも該第２の部分をフィルタリングするフィルタと
を含む、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記フィルタは、開口部を有する不透明なフィルタブロックを含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記出力光の第１の部分は、第１の出力ウエストを有し、前記出力光の第２の部分は、第２の出力ウエストを有し、
前記第１のホログラムを再生する際に、前記フィルタブロックの前記開口部は、該第１の出力ウエストに位置付けられ、
前記出力光の第２の部分の伝達は、該第２の出力ウエストにおいてブロックされる、
請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズである、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズの２倍である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
入射光と、
前記第１の信号光を発生させるために該入射光の経路に配置された空間光変調器（ＳＬＭ）と、
該ＳＬＭと該ホログラフィック媒体との間の該第１の信号光の経路に配置されたレンズと
をさらに含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４６】
前記出力光を発生させる読み出し光をさらに含み、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一である、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記出力光を発生させる読み出し光をさらに含み、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役である、請求項４５に記載の装置。
【請求項４８】
前記出力光を検出する検出器を含み、該検出器は、前記ＳＬＭと一体化されている、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
入射光と、
前記第１の信号光を発生させるために該入射光の経路に配置された空間光変調器（ＳＬＭ）と、
該入射光が該ＳＬＭに到達する前に該入射光の経路に配置されることにより、該信号光は、あらゆるレンズを通過することなく、該ＳＬＭから前記ホログラフィック媒体まで直接伝達される、レンズと
をさらに含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項５０】
前記出力光を生成する読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役である、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記出力光を検出する検出器を含み、該検出器は、前記ＳＬＭと一体化されている、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記フィルタは、角度フィルタを含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項５３】
前記角度フィルタは、膜の層から形成される、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記角度フィルタは、ＨＯＥから形成される、請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記出力光を発生させる読み出し光を含み、前記読み出し光は、該第１の参照光の位相共役である、請求項５２に記載の装置。
【請求項５６】
第１の物体光の帯域を制限するために該第１の物体光に配置された第２のフィルタを含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項５７】
前記第１のフィルタは、角度フィルタまたは開口部を有するフィルタブロックのどちらか一方を含み、
該第１のフィルタは、角度フィルタまたは開口部を有するフィルタブロックのどちらか一方を含む、
請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
前記第１のホログラム形成する際に、前記第１のビームウエストは、前記ホログラフィック媒体内部に配置され、前記第２のホログラムを形成する際に、前記第２のビームウエストは、該ホログラフィック媒体内部に配置される、請求項４０に記載の装置。
【請求項５９】
前記第１の信号光の第２のビームウエストであって、該第１の信号光の第２のビームウエストは、前記ホログラフィック媒体の外部に位置付けられる、該第１の信号光の第２のビームウエストと、
前記出力光の第２のビームウエストであって、該出力光の第２のビームウエストは、該ホログラフィック媒体の外部に位置付けられ、該出力光の第２の部分は、該出力光の第２のビームウエストにおいてブロックされる、該出力光の第２のビームウエストと
を含む、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記出力光を発生させるために利用される読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一である、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記出力光を発生させるために利用される読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役である、請求項５９に記載の装置。
【請求項６２】
前記出力光を検知する検知器と、
該検知器の前に該出力光の経路に配置された偏光ビームスプリッタと、
該偏光ビームスプリッタの前に該出力光の経路に配置された波長板と
を含む、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記ホログラフィック媒体の前に前記第１の信号光の経路に配置された位相要素を含む、請求項５８に記載の装置。
【請求項６４】
前記フィルタは、前記ホログラフィック媒体に一体化されている、請求項４０に記載の装置。
【請求項６５】
前記第１の信号光は、前記ホログラフィック媒体に投影されるイメージ面を含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項６６】
前記ホログラフィック媒体の前の前記第１の信号光の経路に配置された第１の角度フィルタを含み、前記フィルタは、前記出力光の経路に配置された第２の角度フィルタを含む、請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記出力光を発生させるために利用される読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一である、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
前記ホログラフィック媒体の前記第１のホログラムの位置において前記第１のホログラムと多重化された第１の複数のホログラムと、
該ホログラフィック媒体の前記第２のホログラムの位置において前記第２のホログラムと多重化された第２の複数のホログラムと
を含む、請求項３９に記載の装置。
【請求項６９】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で角度多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で角度多重化される、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で波長多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で波長多重化される、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記第１のホログラムを形成する際に、前記第１のウエストは、前記ホログラフィック媒体の外部に位置付けられ、前記第２のホログラムを形成する際に、前記第２のウエストは、該ホログラフィック媒体の外部に位置付けられる、請求項３９に記載の装置。
【請求項７２】
前記第１の信号光のイメージ面は、前記ホログラフィック媒体の内部に投影される、請求項３９に記載の装置。
【請求項７３】
前記第１の信号光のフーリエ面は、前記ホログラフィック媒体の内部に投影される、請求項３９に記載の装置。
【請求項７４】
第１の信号光および第１の参照光からホログラフィック媒体に生成される第１のホログラムを読み出す装置であって、該第１のホログラムは、該ホログラフィック媒体において、第２の信号光および該参照光によって生成される少なくとも第２のホログラムの一部分とオーバーラップすることにより、該第１の信号光のビームウエストのどの部分も、該第２の信号光のビームウエストのあらゆる部分と同一の位置において生じず、
出力光であって、
該第１のホログラムが読み出される第１の部分と、
該第２のホログラムが読み出される少なくとも第２の部分と
を有する出力光と、
前記出力光をフィルタリングして実質的に該第１のホログラムの再現物のみを収容する、該出力光におけるフィルタと
を包む、装置。
【請求項７５】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付ける、請求項７４に記載の装置。
【請求項７６】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のフーリエ面に位置付ける、請求項７４に記載の装置。
【請求項７７】
前記第１の信号光は、前記ホログラフィック媒体におけるあるスポットにおいて第１の方向でイメージングされ、かつ該第１の方向に直交する第２の方向で該ホログラフィック媒体の該スポットにおいてフーリエ変換される、請求項３９に記載の装置。
【請求項７８】
ホログラフィク媒体であって、
該ホログラフィック媒体の第１の位置において第１のホログラムと多重化された第１の複数のホログラムであって、該第１のホログラムは、第１の信号光および第１の参照光によって生成され、該第１の信号光は、第１のビームウエストを有する、第１の複数のホログラムと、
該ホログラフィック媒体の第２の位置において第２のホログラムと多重化された第２の複数のホログラムであって、該第２のホログラムは、第２の信号光および該第１の参照光と同一の第２の参照光によって生成され、該第２の信号光は、第２のビームウエストを有し、該第１のホログラムの一部分は、該第２のホログラムの一部分とオーバーラップし、かつ該第１のビームウエストは、該第２のビームウエストと同一の位置では発生しない、第２の複数のホログラムと
を含む、ホログラフィック媒体。
【請求項７９】
前記ホログラフィック媒体は、ディスクの形式であり、前記第１の複数のホログラムおよび前記第２の複数のホログラムは、円形形状でオーバーラップする、請求項７８に記載のホログラフィック媒体。
【請求項８０】
前記第１の複数のホログラムおよび前記第２の複数のホログラムは、線状にオーバーラップする、請求項７８に記載のホログラフィック媒体。
【請求項８１】
前記ホログラフィック媒体は、カードの形式である、請求項８０に記載のホログラフィック媒体。
【請求項８２】
前記ホログラフィック媒体は、テープの形式である、請求項８０に記載のホログラフィック媒体。
【請求項８３】
請求項７８に記載のホログラフィック媒体の多重化されたホログラムを複製する方法であって、
請求項７８に記載のホログラフィック媒体に隣接してブランクのホログラフィック媒体を配置するステップと、
請求項７８に記載のホログラフィック媒体を通して読み出し光を投影し出力光を発生させるステップであって、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一である、ステップと、
少なくとも前記第１および第２のホログラムを該出力光を用いて該ブランクのホログラフィック媒体に記録するステップと
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｔｏ  Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｏｕｔ  ｔｈｅ  Ｓｉｇｎａｌ」と称される米国特許仮出願第６０／４５３，５２９号（２００３年３月１０日）の優先権を主張し、この出願は、参考のため、その全体が本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
多重ホログラムとは、同じボリュームか、または、ほぼ同じボリュームにおいて複数のホログラムを格納することを意味する。通常、これは、記録および読み出しセットアップの際に、角度、波長、位相コード、またはその他のシステムパラメータを変更することによって行われる。これらの方法の多くは、ホログラムが同じボリュームの媒体内に物理的に配置されていてもこれらを分離するために、ブラッグ効果として知られるホログラフィ現象に依存する。シフト、および、ある程度、相関等の他の多重化法は、媒体のブラッグ効果および相対運動を用い、レーザー光を入力して、同じボリュームの媒体において複数のホログラムを重ね合わせる。
【０００３】
いくつかの多重化技術は、所望でない再生を所望の再生からフィルタリングするためにモーメンタム（空間周波数）を用いる。これらの方法の例は、フラクタル、開口（例えば、特許文献１に開示される（参考のためその全体が本明細書中に援用される））、およびペリストロピックマルチプレクス（ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を含む。これらの各々は、当該分野において公知である。開口多重の開示については、特許文献２（参考のため、その全体が援用される）を参照されたい。ペリストロピックマルチプレクスの開示については、非特許文献１、特許文献３を参照されたい（これらの出願の各々は、参考のため、その全体が援用される）。参照光角を変更すること、および、記録間で媒体を移動することによって、再生は、依然としてブラッグ整合されるが、異なった角度で生じ、従って、フィルタリングされ得る。
【０００４】
データを格納するためにホログラフィを用いることは、３０年前から知られている。空間多重方式（ホログラムを複数の位置に記録するが、同じボリュームの媒体に記録することは重要でない）を組み合わせることによって、システムの容量を増加させるという考え方は、同じ場所内でホログラムを重ね合わせる任意の他の多重化技術と共に１５年以上前から知られている。これらは、ディスク、カード、キューブまたはテープ等のホログラフィック媒体にホログラムを分布させる標準的な技術である。いくつかの特許および文献は、複数の多重化技術を開示する。これらは、特許文献４、および非特許文献２である（これらの各々は、参考のため、本明細書中に援用される）。これらのすべては、ビームウェストを、すなわち、ビームがフォーカスされ、ビームスポットのサイズが最小であるポイントを媒体の内側（イメージ面またはフーリエ変換平面）に位置付ける。このようにすることによって、媒体材料のダイナミックレンジを最良に用いる比較的小さいホログラムが生成され得る。
【０００５】
図１は、比較的厚い媒体の空間および角度多重ホログラムの従来技術を示す。図１は、角度多重ホログラムが参照光２０ａおよび信号光１０ａによって生成されるホログラフィック媒体８を示す。図１において、信号光１０ａは、入来する集束形円錐１２、出て行く発散形円錐１４、およびウェスト１６を含み、ここで、信号光は、媒体８においてフォーカスされ、かつ、ここで、そのスポットサイズは最小である。図１は、さらに、参照光２０ｂを示す。これは、参照光２０ａおよび信号光１０ａによって生成されたホログラムと共に角度多重化された、媒体８における第２のホログラムを生成するために用いられ得る。複数のホログラム、またはスタックは、媒体の部分２４において角度多重化され得る。媒体または信号ソースは、ホログラムの第２のスタックを記録するためにシフトされ得る。図１は、信号光１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄを示し、これは、模型で示される参照光と共に媒体８の部分２４ｂ、２４ｃ、２４ｄのそれぞれにおいてホログラムのさらなるスタックを生成する。図１において、媒体８の部分２４ａ〜２４ｄは、各スタックによって用いられる面積の輪郭を描く。
【０００６】
部分２４ａ〜２４ｄは、ビームウェスト１６等の個々のビームウェストよりもはるかに大きい。これは、信号光および参照光の両方が、所与のホログラムスタックが用いる面積を決定するからである。これらのホログラムを空間的に多重化するために、ホログラムのスタックは、少なくとも媒体８の部分２４ａ〜２４ｄの長さで分離されなければならない。これは、ホログラフィックストレージを用いて達成され得る達成可能な密度および容量に対する結果を有する。高密度は、１つの位置においてより多くのホログラムを多重化することによって、および、これらのスタックを可能な限り近接して位置付けることによって達成される。しかしながら、上述のように、スタックの間隔の近接は制限される。
【０００７】
さらに、ビームの発散は、スタック間の最小距離を制限し得る。角度、ビーム伝播方向に発散する円錐形のエッジとして表され得るこの発散の量は、信号光が投影される際に通るレンズの開口数に依存する。通常、ストレージシステムのために用いられる高ＮＡシステムについて、媒体８等のホログラフィック媒体における信号光発散の量は、比較的厚い媒体にとって比較的重要である。さらに、１つの位置（１スタック）にて多重化され得るホログラムの数は、媒体の厚さによって決定される。ブラッグ選択性およびダイナミックレンジの増加により、より厚い媒体にはより多くのホログラムが格納され得る。残念ながら、媒体が厚く製作されるほど、ビームの発散が増加するので空間スタックサイズは大きくなる。従って、達成可能な密度／容量は、特定の厚さで飽和する。従って、一旦飽和厚さに達すると、材料の厚さを大きくしても、密度は著しく増加され得ない。
【０００８】
密度を増加させることは、さらに、ホログラムを重ね合わせることによって可能である。角度を多重化するこの１例は、非特許文献３（参考のため、全体が援用される）にて開示される。このコンセプトを用いて、部分的に重なり合うホログラムスタックは、各スタック内で角度を多重化して記録される。しかしながら、各スタックは、角度の単一のセットを有し、従って、スタックは、部分的に重なり合うが、ホログラムは、容易に分離され得る。これは、スタックの密度を増加させるが、より少ない複数のホログラムしかスタックに記録され得ず、これは、スタックを重ね合わせる密度ゲインを著しく低減する。実際、この方法により、達成可能な密度が増加したとしても、非常にわずかである。しかしながら、ホログラムを多重化した場合、ホログラフィック媒体のダイナミックレンジは、制限要因であり得る。（材料のダイナミックレンジまたはＭ＃は、材料における所与の位置にてどれだけのホログラムが多重化され得、かつ、材料インデックス変化および材料の厚さと関連するかという測定値である。）従って、所与の全体密度に対して、利用可能なダイナミックレンジへの要求が低減されたため、角度多重ホログラムの可能数の縮小は受容せざるを得なかった。これは、より多くのホログラムが同じボリュームで多重化されるので（すなわち、角度が多重化された）、ホログラムの回折効率が、多重ホログラムの数を２乗した数で除算された材料のダイナミックレンジ（Ｍ＃）に依存して低下するためである。これまでに、より良好な材料が発明されており、達成可能な密度を実際に増加させる方法が必要とされる。
【特許文献１】米国特許第５，８９２，６０１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８９２，６０１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４８３，３６５号明細書
【特許文献４】米国特許第５，５５０，７７９号明細書
【非特許文献１】Ｋ．Ｃｕｒｔｉｓら、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９４年、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．１３、９９３〜９９４ページ
【非特許文献２】Ｓ．Ｌｉ、「Ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ３−Ｄ  Ｄｉｓｋｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９４年、７８〜１１１ページ
【非特許文献３】「Ｓｐａｔｉｏａｎｇｕｌａｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ｏｆ  ７５０  Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ  ｉｎ  ａｎ  ＦｅＬｉＮｂＯ３  Ｃｒｙｓｔａｌ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９３年、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．１１、９１２〜９１４ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ホログラフィック媒体の達成可能な密度／容量を増大させる方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明により、ホログラフィック記録および読み出しを可能にする方法であって、第１の参照光および第１の信号光を利用して第１のホログラムをホログラフィック媒体に生成するステップであって、該第１の信号光は、ビームウエストを有する、ステップと、該第１の参照光と同一の第２の参照光および第２の信号光を利用して第２のホログラムを生成するステップであって、該第２の信号光は、ビームウエストを有する、ステップと、該第２のホログラムの少なくとも一部分を該第１のホログラムとオーバーラップさせるステップと、該第１のホログラムを該第２のホログラムから分離することにより、該第１の信号光のビームウエストのどの部分も、該第２の信号光のビームウエストのあらゆる部分と同一の位置において生じない、ステップとを包含する、方法が提供され、それにより、上記目的が達成される。
【００１１】
前記第１のホログラムを出力光の第１の部分において再現するステップと、少なくとも前記第２のホログラムを該出力光の第２の部分において再現するステップと、該出力光をフィルタリングして実質的に該第１のホログラムの再現物のみを収容するステップとを包含してもよい。
【００１２】
前記出力光をフィルタリングするステップは、フィルタブロックを該出力光に配置するステップを包含し、該フィルタブロックは、前記第１のホログラムからの情報が該フィルタブロックを通過することを可能にする開口部を有してもよい。
【００１３】
前記出力光の第１の部分は、第１の出力ウエストを有し、前記出力光の第２の部分は、第２の出力ウエストを有し、前記出力光をフィルタリングするステップは、前記フィルタブロックの開口部を該第１の出力ウエストのある位置に配置するステップと、該出力光の第２の部分の伝達を該第２の出力ウエストでブロックするステップとを包含してもよい。
【００１４】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズであってもよい。
【００１５】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズの２倍であってもよい。
【００１６】
前記第１のホログラムを生成するステップは、空間光変調器（ＳＬＭ）を入射光の経路に配置して前記第１の信号光を発生させるステップと、レンズを該ＳＬＭと前記ホログラフィック媒体との間の該第１の信号光の経路に配置するステップとを包含してもよい。
【００１７】
前記第１のホログラムを再生するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一であってもよい。
【００１８】
前記第１のホログラムを再現するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００１９】
前記出力光の第１の部分の読み出しを前記ＳＬＭと一体化された検出器で検出するステップを包含してもよい。
【００２０】
前記第１のホログラムを生成するステップは、空間光変調器（ＳＬＭ）を入射光の経路に配置して前記第１の出力光を発生させるステップと、該入射光が該ＳＬＭに到達する前に、レンズを該入射光の経路に配置するステップと、レンズを介して前記信号光を通過させることなく、該信号光を該ＳＬＭから前記ホログラフィック媒体まで伝達するステップとを包含してもよい。
【００２１】
前記第１のホログラムを再現するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップであって、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００２２】
前記出力光の第１の部分を前記ＳＬＭと一体化された検出器で検出するステップを包含してもよい。
【００２３】
前記出力光をフィルタリングするステップは、角度フィルタを前記出力光に配置するステップを包含してもよい。
【００２４】
前記角度フィルタは、層状膜であってもよい。
【００２５】
前記角度フィルタは、ホログラム光学素子（ＨＯＥ）であってもよい。
【００２６】
前記第１のホログラムを再現するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００２７】
ホログラムを形成して前記第１の信号光の帯域を制限する前に、該第１の信号光をフィルタリングするステップを包含してもよい。
【００２８】
前記第１の信号光をフィルタリングするステップは、該信号光を角度フィルタまたはフィルタブロックのどちらか一方によってフィルタリングするステップを包含し、前記出力光をフィルタリングするステップは、該出力光を角度フィルタまたはフィルタブロックのどちらか一方によってフィルタリングするステップを包含してもよい。
【００２９】
前記第１のホログラムを生成するステップは、前記第１の信号光の第１のウエストを前記ホログラフィック媒体の内部に配置するステップを包含し、前記第２のホログラムを生成するステップは、前記第２の信号光の第１のウエストを該ホログラフィック媒体の内部に配置するステップを包含してもよい。
【００３０】
前記第１の信号光の第２のウエストを前記ホログラフィック媒体の外部に発生させるステップと、前記出力光の第２のウエストを該ホログラフィック媒体の外部に発生させるステップと、該ホログラフィック媒体の外部における該出力光の第２の部分を該出力光の第２のウエストでブロックするステップとを包含してもよい。
【００３１】
前記第１のホログラムを再生するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一であってもよい。
【００３２】
前記第１のホログラムを再生するステップは、読み出し光を利用して前記出力光を生成するステップを包含し、前記読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００３３】
前記出力光の第１の部分を検出器で検出するステップと、該出力光の第１の部分を検出する前に、該出力光の第１の部分に波長板および偏光ビームスプリッタを通過させるステップとを包含してもよい。
【００３４】
前記ホログラフィック媒体に到達する前に、第１の物体光に位相要素を通過させるステップを包含してもよい。
【００３５】
前記出力光をフィルタリングするステップは、前記ホログラフィック媒体と一体化されたフィルタを形成するステップを包含し、該フィルタは、少なくとも１つの開口部を有してもよい。
【００３６】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付けることにより、前記第１の信号光のビームウエストは、該ホログラフィック媒体に投影されるステップと、該第１の信号光を該ホログラフィック媒体に投影するステップの前に、該第１の信号光を第１の角度フィルタを通して投影するステップとを包含し、前記信号光をフィルタリングするステップは、前記出力光を第２の角度フィルタを通して投影するステップを包含してもよい。
【００３７】
前記第１の参照光と同一の読み出し光を利用して、前記出力光を発生させるステップを包含してもよい。
【００３８】
前記第１のホログラムを有する第１の複数のホログラムを前記ホログラフィック媒体の第１の多重化位置において多重化するステップと、前記第２のホログラムを有する第２の複数のホログラムを該ホログラフィック媒体の第１の多重化位置において多重化するステップとを包含してもよい。
【００３９】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で角度多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で角度多重化されてもよい。
【００４０】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で波長多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で波長多重化されてもよい。
【００４１】
前記第１のホログラムを生成するステップは、前記第１の信号光のビームウエストを前記ホログラフィック媒体の外部に配置するステップを包含し、前記第２のホログラムを生成するステップは、前記第２の信号光のビームウエストを該ホログラフィック媒体の外部に配置するステップを包含してもよい。
【００４２】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付けるステップを包含してもよい。
【００４３】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のフーリエ面に位置付けてもよい。
【００４４】
本発明により、第１の信号光および第１の参照光からホログラフィック媒体に生成される第１のホログラムを読み出す方法であって、該第１のホログラムは、該ホログラフィック媒体において、第２の信号光および該第１の参照光と同一の参照光によって生成される少なくとも第２のホログラムの一部分とオーバーラップすることにより、該第１の信号光のビームウエストのどの部分も、該第２の信号光のビームウエストのあらゆる部分と同一の位置において生じず、該第１ホログラムを出力光の第１の部分において再現し、かつ少なくとも該第２のホログラムを該出力光の第２の部分において再現するステップと、該出力光をフィルタリングして実質的に該第１のホログラムの再現物のみを収容するステップとを包含する、方法が提供され、それにより、上記目的を達成する。
【００４５】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付けるステップを包含してもよい。
【００４６】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のフーリエ面に位置付けるステップを包含してもよい。
【００４７】
第１の方向で前記ホログラフィック媒体の第１のスポットに前記第１の信号光をイメージングするステップと、該第１の方向に直交する方向で該ホログラフィック媒体の該第１のスポットに該第１の信号光をフーリエ変換するステップとを包含してもよい。
【００４８】
本発明により、ホログラムの記録および読み出しを可能にする装置であって、ホログラフィック媒体に第１のホログラムを発生させる第１の信号光および第１の参照光であって、該第１の信号光は、第１のビームウエストを有する、第１の信号光および第１の参照光と、第２の信号光および第２の参照光であって、該第２の参照光は該第１の参照光と同一であり、該第２の信号光および該第２の参照光は、ホログラフィック媒体に第２のホログラムを発生させ、第２の信号光は、第２のビームウエストを有し、該第１のホログラムの少なくとも一部分は、該ホログラフィック媒体の該第２のホログラムの少なくとも一部分と空間的にオーバーラップすることにより、該第１の信号光のウエストのどの部分も、該第２の信号光のウエストのあらゆる部分と該ホログラフィック媒体における同一の位置において生じない、第２の信号光および第２の参照光とを含む、装置が提供され、それにより、上記目的を達成する。
【００４９】
出力光であって、前記第１のホログラムの読み出しを含む第１の部分と、前記第２のホログラム再現の読み出しを含む第２の部分とを有する、出力光と、該出力光から少なくとも該第２の部分をフィルタリングするフィルタとを含んでもよい。
【００５０】
前記フィルタは、開口部を有する不透明なフィルタブロックを含んでもよい。
【００５１】
前記出力光の第１の部分は、第１の出力ウエストを有し、前記出力光の第２の部分は、第２の出力ウエストを有し、前記第１のホログラムを再生する際に、前記フィルタブロックの前記開口部は、該第１の出力ウエストに位置付けられ、前記出力光の第２の部分の伝達は、該第２の出力ウエストにおいてブロックされてもよい。
【００５２】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズであってもよい。
【００５３】
前記開口部の１つの次元は、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）サイズの２倍であってもよい。
【００５４】
入射光と、前記第１の信号光を発生させるために該入射光の経路に配置された空間光変調器（ＳＬＭ）と、該ＳＬＭと該ホログラフィック媒体との間の該第１の信号光の経路に配置されたレンズとをさらに含んでもよい。
【００５５】
前記出力光を発生させる読み出し光をさらに含み、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一であってもよい。
【００５６】
前記出力光を発生させる読み出し光をさらに含み、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００５７】
前記出力光を検出する検出器を含み、該検出器は、前記ＳＬＭと一体化されていてもよい。
【００５８】
入射光と、前記第１の信号光を発生させるために該入射光の経路に配置された空間光変調器（ＳＬＭ）と、該入射光が該ＳＬＭに到達する前に該入射光の経路に配置されることにより、該信号光は、あらゆるレンズを通過することなく、該ＳＬＭから前記ホログラフィック媒体まで直接伝達される、レンズとをさらに含んでもよい。
【００５９】
前記出力光を生成する読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００６０】
前記出力光を検出する検出器を含み、該検出器は、前記ＳＬＭと一体化されていてもよい。
【００６１】
前記フィルタは、角度フィルタを含んでもよい。
【００６２】
前記角度フィルタは、膜の層から形成されてもよい。
【００６３】
前記角度フィルタは、ＨＯＥから形成されてもよい。
【００６４】
前記出力光を発生させる読み出し光を含み、前記読み出し光は、該第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００６５】
第１の物体光の帯域を制限するために該第１の物体光に配置された第２のフィルタを含んでもよい。
【００６６】
前記第１のフィルタは、角度フィルタまたは開口部を有するフィルタブロックのどちらか一方を含み、該第１のフィルタは、角度フィルタまたは開口部を有するフィルタブロックのどちらか一方を含んでもよい。
【００６７】
前記第１のホログラム形成する際に、前記第１のビームウエストは、前記ホログラフィック媒体内部に配置され、前記第２のホログラムを形成する際に、前記第２のビームウエストは、該ホログラフィック媒体内部に配置されてもよい。
【００６８】
前記第１の信号光の第２のビームウエストであって、該第１の信号光の第２のビームウエストは、前記ホログラフィック媒体の外部に位置付けられる、該第１の信号光の第２のビームウエストと、前記出力光の第２のビームウエストであって、該出力光の第２のビームウエストは、該ホログラフィック媒体の外部に位置付けられ、該出力光の第２の部分は、該出力光の第２のビームウエストにおいてブロックされる、該出力光の第２のビームウエストとを含んでもよい。
【００６９】
前記出力光を発生させるために利用される読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一であってもよい。
【００７０】
前記出力光を発生させるために利用される読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光の位相共役であってもよい。
【００７１】
前記出力光を検知する検知器と、該検知器の前に該出力光の経路に配置された偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタの前に該出力光の経路に配置された波長板とを含んでもよい。
【００７２】
前記ホログラフィック媒体の前に前記第１の信号光の経路に配置された位相要素を含んでもよい。
【００７３】
前記フィルタは、前記ホログラフィック媒体に一体化されてもよい。
【００７４】
前記第１の信号光は、前記ホログラフィック媒体に投影されるイメージ面を含んでもよい。
【００７５】
前記ホログラフィック媒体の前の前記第１の信号光の経路に配置された第１の角度フィルタを含み、前記フィルタは、前記出力光の経路に配置された第２の角度フィルタを含んでもよい。
【００７６】
前記出力光を発生させるために利用される読み出し光を含み、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一であってもよい。
【００７７】
前記ホログラフィック媒体の前記第１のホログラムの位置において前記第１のホログラムと多重化された第１の複数のホログラムと、該ホログラフィック媒体の前記第２のホログラムの位置において前記第２のホログラムと多重化された第２の複数のホログラムとを含んでもよい。
【００７８】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で角度多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で角度多重化されてもよい。
【００７９】
前記第１の複数のホログラムは、前記第１の多重化位置で波長多重化され、前記第２の複数のホログラムは、前記第２の多重化位置で波長多重化されてもよい。
【００８０】
前記第１のホログラムを形成する際に、前記第１のウエストは、前記ホログラフィック媒体の外部に位置付けられ、前記第２のホログラムを形成する際に、前記第２のウエストは、該ホログラフィック媒体の外部に位置付けられてもよい。
【００８１】
前記第１の信号光のイメージ面は、前記ホログラフィック媒体の内部に投影されてもよい。
【００８２】
前記第１の信号光のフーリエ面は、前記ホログラフィック媒体の内部に投影されてもよい。
【００８３】
本発明により、第１の信号光および第１の参照光からホログラフィック媒体に生成される第１のホログラムを読み出す装置であって、該第１のホログラムは、該ホログラフィック媒体において、第２の信号光および該参照光によって生成される少なくとも第２のホログラムの一部分とオーバーラップすることにより、該第１の信号光のビームウエストのどの部分も、該第２の信号光のビームウエストのあらゆる部分と同一の位置において生じず、出力光であって、該第１のホログラムが読み出される第１の部分と、該第２のホログラムが読み出される少なくとも第２の部分とを有する出力光と、前記出力光をフィルタリングして実質的に該第１のホログラムの再現物のみを収容する、該出力光におけるフィルタとを包む、装置が提供され、それにより、上記目的が達成される。
【００８４】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のイメージ面に位置付けられてもよい。
【００８５】
前記ホログラフィック媒体を前記第１の信号光のフーリエ面に位置付けられてもよい。
【００８６】
前記第１の信号光は、前記ホログラフィック媒体におけるあるスポットにおいて第１の方向でイメージングされ、かつ該第１の方向に直交する第２の方向で該ホログラフィック媒体の該スポットにおいてフーリエ変換されてもよい。
【００８７】
本発明により、ホログラフィク媒体であって、該ホログラフィック媒体の第１の位置において第１のホログラムと多重化された第１の複数のホログラムであって、該第１のホログラムは、第１の信号光および第１の参照光によって生成され、該第１の信号光は、第１のビームウエストを有する、第１の複数のホログラムと、該ホログラフィック媒体の第２の位置において第２のホログラムと多重化された第２の複数のホログラムであって、該第２のホログラムは、第２の信号光および該第１の参照光と同一の第２の参照光によって生成され、該第２の信号光は、第２のビームウエストを有し、該第１のホログラムの一部分は、該第２のホログラムの一部分とオーバーラップし、かつ該第１のビームウエストは、該第２のビームウエストと同一の位置では発生しない、第２の複数のホログラムとを含む、ホログラフィック媒体が提供され、それにより、上記目的が達成される。
【００８８】
前記ホログラフィック媒体は、ディスクの形式であり、前記第１の複数のホログラムおよび前記第２の複数のホログラムは、円形形状でオーバーラップしてもよい。
【００８９】
前記第１の複数のホログラムおよび前記第２の複数のホログラムは、線状にオーバーラップしてもよい。
【００９０】
前記ホログラフィック媒体は、カードの形式であってもよい。
【００９１】
前記ホログラフィック媒体は、テープの形式であってもよい。
【００９２】
本発明により、上記ホログラフィック媒体の多重化されたホログラムを複製する方法であって、上記ホログラフィック媒体に隣接してブランクのホログラフィック媒体を配置するステップと、上記ホログラフィック媒体を通して読み出し光を投影し出力光を発生させるステップであって、該読み出し光は、前記第１の参照光と同一である、ステップと、少なくとも前記第１および第２のホログラムを該出力光を用いて該ブランクのホログラフィック媒体に記録するステップとを包含する、方法が提供され、それにより、上記目的が達成される。
【００９３】
（発明の要旨）
本発明は、本明細書中でポリトピックマルチプレックスと呼ばれる新しいホログラフィ記録技術を記載する。この多重化技術は、ホログラムの隣接し合うスタック間の部分的な空間的重なり合いによって、ホログラムが空間的に多重化されることを可能にする。各個別のスタックは、さらに、角度、波長、位相コード、ペリストロフィック、相関またはフラクタル多重等の代替的多重化スキーマの利点を全面的に利用し得る。ホログラムを書き込むデータ光のビームウェストと等しい量が、ホログラムの個々のスタックを分離する。再生すると、データおよびこのデータに隣接するデータは、すべて同時に読み出されるが、開口（フィルタ）は、再生されたデータのビームウェストに配置され、これにより、読み出される隣接するデータは、カメラ平面に到達せずに、フィルタリングされる。あるいは、これらの所望でない再生は、角度通過帯域（ａｎｇｕｌａｒ  ｐａｓｓｂａｎｄ）が制限される角度フィルタ（ａｎｇｕｌａｒ  ｆｉｌｔｅｒ）でフィルタリングされ得る。
【００９４】
特に、本発明によるホログラムを形成および再生する方法において、第１のホログラムは、第１の参照光および第１の信号光を用いてホログラフィック媒体に生成され、この第１の信号光はウェストを有する。第２のホログラムは、第１の参照光と同じものである第２の参照光および第２の信号光とを用いて生成され、この第２の信号光もまたウェストを有する。第２のホログラムの少なくとも一部分は、第１のホログラムと空間的に重ね合わされる。しかしながら、第１の信号光のウェストの部分は、第２の信号光のウェストの任意の部分と同じ位置に生じないために、第１のホログラムは、空間的に第２のホログラムから分離される。第１のホログラムは、出力光の第１の部分において生成され、少なくとも第２のホログラムは、出力光の第２の部分に生成される。出力光は、実質的に第１のホログラムの読み出しのみを含むようにフィルタリングされる。
【発明の効果】
【００９５】
本発明により、ホログラフィック媒体の達成可能な密度／容量を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９６】
本発明によるホログラフィック媒体に蓄えられたホログラムの密度を増加する方法が図２に示される。図２はホログラフィック媒体１０８を説明しており、そこで複数の信号光１１０により複数のホログラムが生成される。複数の信号光１１０のそれぞれは入射する収束錐体、出射する発散錐体およびビームウェストを含む。特に、第１信号光１１０ａは第１入射収束錐体１１２ａ、第１出射発散錐体１１４ａおよび第１ビームウェスト１１６ａを含む。本明細書において、ビームの「ウェスト」はビームのフーリエ変換平面あるいは像平面のいずれをも示し得る。図２では、ビームウェスト１１６ａはフーリエ変換平面でも、あるいは像平面でもどちらでもあり得る。図２はまた第１参照光１２０ａおよび第２参照光１２０ｂを示している。当業者には理解されるように、信号光１１０ａおよび第１参照光１２０ａは第１ホログラムを生成し得る。第１信号光１１０ａと空間的に一致し得、第１信号光１１０ａと異なる情報を含み得る別の第１信号光（図示せず）は、当業者にはこれもまた理解されるように、第１ホログラムと共に角度多重化された、でなければ第１ホログラムと共に他のタイプの多重化がなされた、別の第１ホログラムを、収束錐体１１２ａと空間的に一致する媒体１０８の第１スタック位置において生成し得る。当業者には理解されるように、さらなる別のホログラムがこの第１スタック位置において共に角度多重化され得る。１つのスタックにおいて共に多重化されたホログラムは角度多重化以外の任意の方法で多重化され得ると考えられる。その方法は、例えば、波長、周期、相関、あるいは位相コードの多重化を含む。
【００９７】
第２信号光１１０ｂは、第１信号光１１０ａと空間的には一致しないが、媒体１０８の第２信号光の第２収束錐体１１２ｂと空間的に一致する第２スタック位置において第２ホログラムを生成し得る。別の第２ホログラムは第２スタック位置において第２ホログラムと共に角度多重化され得るか、あるいは別の多重化がなされ得るが、それは第２信号光１１０ｂと空間的には一致するが第２信号光１１０ｂとは異なる情報を有する別の第２信号光を用いてなされる。
【００９８】
第２信号光１１０ｂは第２入射収束錐体１１２ｂ、第２出射発散錐体１１４ｂおよび第２ビームウェスト１１６ｂを含む。図２に示すように、第２信号光１１０ｂは媒体１０８の内部で第２収束錐体１１２ｂが第１信号光１１０ａの第１収束錐体１１２ａと部分的空間的に重なり合うように方向づけらる。そのようにして、出力光の中の第１ホログラムを再生するとき、読み出し光が媒体１０８を通過したのちに第２ホログラム（および潜在的に別の信号光１１０から作られた別のホログラム）からの情報が、その出力光に含まれる。したがって、以下に詳細に述べるように、媒体１０８に隣接し出力光の光路上にあるフィルタブロック１３０が、出力光に共に含まれる第２ホログラムからの情報、および潜在的に別のホログラムからの情報をフィルタリングするために用いられる。
【００９９】
出力光のそのようなフィルタリングが可能であるのは、第２信号光１１０ｂが好ましくは第２収束錐体１１２ｂが第１収束錐体１１２ａと部分的空間的に重なるように方向付けられ、他方第２信号光１１０ｂは好ましくは第２ビームウェスト１１６ｂが第２ビームウェスト１１６ａと空間的に重ならないように方向付けられることによる。ゆえに、フィルタブロック１３０は好ましくは再生したいホログラムを生成した信号光のウェストの位置に設けられる。フィルタブロック１３０は、所望のホログラムを生成した信号光と重なり合った信号光により生成されるホログラムの読み出しをブロックしながら、第１ホログラムのみの情報を包含し、かつこの位置でウェストを有する出力光の１部分を実質的に減衰することなく通過させるように設計される。
【０１００】
図３は本発明による方法を実行するホログラフィックシステム２００の説明図である。ホログラフィックシステム２００はホログラフィック媒体２０８においてホログラムを生成し読み出すシステムである。ホログラフィックシステム２００は媒体２０８に記録されるホログラムのデータを提供する反射空間光変調器（ＳＬＭ）２３５を含む。ＳＬＭは当業者には十分理解されている。ＳＬＭ２３５に隣接するのはビームスプリッタ２４０であり、このビームスプリッタ２４０は部分的反射ミラー２４０ａによって入射信号光２５０をＳＬＭ２３５に向け、その後第１フーリエ変換（ＦＴ）レンズ２４２を通過するように向けるが、図３の実施形態では、ＦＴレンズ２４２は２つの素子から成る。ホログラフィックシステム２００はまた再生成されたホログラムを検出器２４６にフォーカスする第２ＦＴレンズ２４４をも含む。ＦＴレンズ２４４は準ＦＴレンズとも考えられる。媒体２０８はホログラムを蓄え得るどのような媒体でもあり得るが、好ましい媒体はＩｎｐｈａｓｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｏｆ  Ｌｏｎｇｍｏｎｔ，ＣＯ．の商品名Ｔａｐｅｓｔｒｙ（登録商標）のもとで使用し得る媒体を含む。そのような媒体は、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｒｔｉｃｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅ」に関しＤａｈｒらに付与された米国特許第６，４８２，５５１号で開示されているフォトポリマーを含み、米国特許第６，４８２，５５１号はその全体を本明細書中で参考のため援用する。さらに媒体２０８は矩形またはその他の形状を有するカードの形態か、あるいはテープの形態でもあり得る。
【０１０１】
ＦＴレンズ２４２は入射信号光を媒体２０８を通るように方向付け、参照光２２０とともに複数のホログラムを媒体２０８内に生成する。上で述べたように、複数のホログラムが媒体２０８の１つの位置で公知の方法で多重化され得る。媒体２０８の第１位置において少なくとも第１のホログラム（図３において収束錐体２１２ａによって表される）を生成したのち、媒体２０８とＳＬＭ２３５、ビームスプリッタ２４０およびＦＴレンズ２４２との組み合わせとは互いに公知の方法で移動され、さらなるホログラム（図３において収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃによって表される）を生成する。その生成位置は媒体２０８の第１位置ではない。図３に示すように収束錐体２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃにおけるホログラムは好ましくは互いに重なり合う。そのようにして、多重化されるホログラムのグループあるいはスタックは媒体２０８に線状に記録される。しかし、上でも述べたように、収束錐体２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃにホログラムを生成する入射光のウェストは、空間的に重なり合わない。
【０１０２】
収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃにおいて生成されるホログラムは収束錐体２１２ａにおけるホログラム生成に用いられるのと同じ参照光を用いて生成され得ることが理解される。本明細書において「同じ」参照光とは、たとえば、比較すると、入射角、位相および波長において実質的に同じ特徴を有する参照光を示し、その参照光は実質的に同じ特徴を有したまま空間または時間において移動し得る。このように、同じ参照光が異なる時間および異なる位置において２つの異なる信号光を用いてホログラムを生成し得る。したがって、収束錐体２１２ａに複数の角度多重化されたホログラムがある場合、収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃのホログラムが収束錐体２１２ａの多重化角度、位相、波長、波面、などが同じであるホログラムと重なり合っていても、収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃで生成されるホログラムは、収束錐体２１２ａに生成されるホログラムと、実質的に同じ多重化角度、位相、波長、波面、などを有する参照光を用いて生成し得る。
【０１０３】
図３は媒体２０８の収束錐体２１２ａに生成されるホログラムの読み出しを説明する。参照光２２０と同じでありかつ参照光２２０と空間的に一致する読み出し光が、収束錐体２０８でのホログラムの再生成に使用し得る。しかし、上で述べたように、収束錐体２１２ａにホログラムを作ったその同じ参照光を用いて収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃにもホログラムが作られており、それらホログラムは収束錐体２１２ａのホログラムと重なり合うので、収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃのホログラムは参照光２２０と同じでかつ空間的に一致する読み出し光を用いて再生成し得る。
【０１０４】
収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃのホログラムが検出器２４６によって検出されるのを避けるため、フィルタブロック２３０が、収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃのホログラムから生成される読み出し情報のフィルタリングに使用される。上で見たように、収束錐体２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃにホログラムを生成する信号光はビームウェストでは重なり合わない。かつ、図３で示すように、ビームウェストは媒体２０８の外部に位置づけられる。そのように、フィルタブロック２３０は収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃのホログラムの読み出し情報を有する出力光の部分をブロックしながら、収束錐体２１２ａのホログラムの読み出し情報を有する出力光２１１の部分２１５が第２ＦＴレンズ２４４を通過し検出器２４６に入ることが可能なように位置づけられ得る。
【０１０５】
図４はそのようなフィルタリングを実効するのに使用し得るフィルタブロック２３０の説明図である。フィルタブロック２３０は好ましくは四角錐台の形状をした空洞領域２３４を有する不透明ブロック２３２を含む。領域２３４は不透明ブロック２３２の上面に第１の正方形開口２３６とを含み、不透明ブロック２３２の底面に第２の正方形開口２３８を含む。好ましくは、使用時、フィルタブロック２３０は上面の開口２３４が媒体２０８に最も近くかつ出力光部分２１５の伝搬方向に実質的に垂直であるように位置づけられる。収束錐体２１２ａに蓄えられたホログラムを再生するには、フィルタブロック２３０は好ましくは収束錐体２１２ａのホログラムの読み出し情報を有する出力光の部分２１１のウェストが開口２３４を実質的に通過でき、かつ収束錐体２１２ｂおよび２１２ｃのホログラムを再生しているその出力光の部分のウェストがフィルタブロック２３０によってブロックされるように位置づけられる。ビームウェストのサイズを制限するどのようなフィルタも作成可能である。フィルタがリレーシステムの中にある場合、以下で説明するように、フィルタブロックは参照光と媒体との物理的干渉を減らすように媒体からさらに離れて位置づけられ得るので、ブロックの配置の重要度はより低い。
【０１０６】
図３に示す実施形態では、２つのＦＴレンズが通常４Ｆイメージングシステム配列と呼ばれる配列にある。システム２００は検出器２４６とＦＴレンズ２４４との間の別の４Ｆシステムによってリレーされることもあり得る。そこでフィルタ２３０はこの４Ｆシステムのフーリエ平面に設けられ得る。このことは、ビームウェストが媒体の内部に置かれ、なおかつ不必要なホログラムの読み出し情報およびスタックの重なりのフィルタリングを達成することを可能にする。図３ａにそのようなシステム２００’を示す。システム２００’はＳＬＭ２３５’、ビームスプリッタ２４０’、第１ＦＴレンズ２４２’、媒体２０８’、第２ＦＴレンズ２４４’、および検出器２４６’を含み、それぞれはシステム２００に関し、上で説明されている。システム２００’は第３のＦＴレンズ２６０’および第４のＦＴレンズ２６２’を第２ＦＴレンズ２４４’と検出器２４６’との間に含む別の４Ｆレンズをさらに含む。さらに、フィルタブロックは第２ＦＴレンズ２４４’と媒体２０８’との間には設けられない。むしろ、フィルタブロック２３０’は第３ＦＴレンズ２６０’と第４ＦＴレンズ２６２’との間に設けられる。ＦＴレンズ２４２’、２４４’、２６０’および２６２’は準ＦＴレンズでもあり得る。
【０１０７】
システム２００’は、上でシステム２００に関して説明したように、多重化されかつ重なり合うホログラムを媒体２０８’に記録する。図３ａは媒体２０８’からのホログラムの読み出しを説明する。読み出し光２２０’は読み出したいホログラムの生成に使用された参照光と同じであり、読み出したいホログラムの読み出し情報を包含する部分２１５’を含む出力光２１１’の生成に使用される。媒体２０８’を通過したのち、その出力光は第２ＦＴレンズ２４４’および第３ＦＴレンズ２６０’を通り抜け、第４ＦＴレンズ２６２’に到達する前に出力光部分２１５’を第２ビームウェスト２１６ｂにフォーカスする。システム２００’では、ホログラフィック媒体２０８’は好ましくはシステム２００’のオブジェクトビームのフーリエ変換平面に位置している。
【０１０８】
上で述べたように、出力光部分２１５’で読み出されるホログラムと重なり合うホログラムを作成するのに読み出し光２２０’と同じ参照光が使用された。従って、これらの別のホログラムの読み出し情報（図示せず）はまた、読み出し光２２０’によって生成される出力光２１１にも含まれる。上で説明したように、媒体２０８’は少なくとも信号光２１０のビームウェスト２１６ｂの直径に等しい距離分移動させられたので、別のホログラムの読み出し情報を包含する出力光２１１の部分のビームウェストは出力光２１１の部分２１５’の第２ビームウェストに重なり合わない。したがって、フィルタブロック２３０’は好ましくは出力光２１１の、第２ビームウェスト２１６ｂの部分２１５’以外の部分の透過をブロックするように位置づけられる。このようにして、出力光２１１の部分２１５’のみが第４ＦＴレンズ２６２’および検出器２４６’を透過する。システム２００にレンズ２４４および２６０によって倍率機能が与えられれば、媒体を移動させる距離はビームウェスト２１６ｂの拡大した距離となる。
【０１０９】
ＦＴレンズ２６０’および２６２’を含む４Ｆレンズシステムを用いて媒体２０８’の外部に出力光部分２１５’の第２ビームウェスト２１６ｂ’を生成することにより、図３ａで示すように、第１ビームウェスト２１６ａ’が媒体２０８’の内部に位置付けられ得る。媒体の内部にビームウェストを有することは材料のダイナミックレンジを最大限活用するという利点がある。さらに、図９および１０に関して以下で述べるように、４Ｆリレーシステムをビームスプリッター２４０’と第１ＦＴレンズ２４２’との間に置くこともでき得る。フィルタブロック２３０’のようなフィルタブロックを第１ＦＴレンズ２４２’の前に生成されるビームウェストに設け、それにより、シグナル帯域幅を制限しかつ生成されるホログラムのサイズを減らすようにし得る。このことがホログラフィック媒体のスタックのサイズおよびＳＬＭ２３５’の縮小された高次の反射光を減らす。透過性ＳＬＭもまた用いられ得、それは当業者には周知である。別のレンズ構成で開口またはＳＬＭの像をリレーまたはイメージングすることも可能である。
【０１１０】
さらに、開口２３４は収束錐体２１２ａのホログラムを再生するための十分な情報を通し得るサイズでなければならない。それを実現するための、開口２３４の辺の長さは
Ｌ＝（γ）（焦点距離）／ピクセル径
の式で得ることができる。
【０１１１】
ここで「Ｌ」は開口２３４の辺の長さ、「γ」は出力光部分２１５の波長、「焦点距離」はホログラムの生成に用いられるＦＴレンズ２４２の焦点距離、「ピクセル径」はＳＬＭ２３５の１つのピクセルの径である。上の式で求められるＬは、ナイキストサイズまたはナイキスト開口と呼ばれ、ピクセルの情報を通過させるには十分な大きさであるがエラー率は制限する。ナイキストサイズＬは開口２３４にとって好ましいサイズであるがナイキストサイズより大きいあるいは小さい他のサイズも使用し得る。例えば、１／２Ｌまたは２Ｌの開口サイズもまた使用し得るが、本発明はこれらのサイズに限られない。フィルタブロック２３０は正方形の開口２３４と２３８とを含むが、本発明によって使用され得るフィルタブロックの開口はどのような形状の開口でも有し得る。上記の式から導き出されるのではない開口サイズであって、再生されるべきホログラムについてより多くのあるいはより少ない情報を生み得る開口サイズの使用も考慮される。フィルタの開口または帯域が小さければ小さいほど、ＳＮ比が適切なエラー訂正および信号のフィルタリングで回復可能な限界未満に下がるまで、より大きい密度利得が実現される。好ましくは、ビームウェスト２１６ａのようなビームウェストの平均径であり、ゆえに、開口２３４の平均的な辺である径は、約０．５ｍｍから２ｍｍのオーダーであるが、より長いかあるいはより短いものであり得る。
【０１１２】
上で述べたようにフィルタは光学システムの中に所在し得るがフィルタが媒体の部分として作られ得ることも可能である。図４ｂは本発明による方法および装置に用いられるフィルタを含むホログラフィック媒体２７０の１つの例示的実施形態の説明図である。ホログラフィック媒体２７０は当業者に理解されるようにホログラフィック媒体の矩形のストリップである。しかし、媒体２７０は複数の正方形の開口２７２を有する不透明な上面２７４を含む。媒体２７０は開口２７２内で連続しているが、不透明な上面２７４は、媒体２７０の不透明な上面２７４に投影されるビームが開口２７２を通して媒体２７０へと通過し得るように開口２７２で中断される。ゆえに、媒体２７０は例えば、システム２００において媒体２０８およびフィルタブロック２３０に代えて使用され得る。媒体２７０を用いてシステム２００のホログラムの密度を最大化するには、開口２７２が媒体の側面のうちＦＴレンズ２４４に最も近い側面に設けられ、ビームウェストが媒体２７０の開口２７２を包含する面上に設けられる。媒体２７４の複数の開口は媒体２７０の複数の位置でのホログラムのスタックの多重化を可能にする。
【０１１３】
以下に詳しく述べるが、本発明による方法および装置において、フィルタブロック２３０のようなフィルタブロック、または媒体２７０のかわりに角フィルタの使用も考慮され得る。
【０１１４】
媒体２０８または２０８’が別のホログラムを記録するように移動される場合、好ましくは、媒体２０８または２０８’はビームウェスト２１０の径に実質的に等しい距離分移される。このようにして、媒体２０８または２０８’に記録されるホログラムの密度が比較的高くされ得る。また、媒体２０８または２０８’を媒体２０８または２０８’の内部の信号光２１０の最大径分移動させる必要はなく、ビームウェストの径分だけしか移動させる必要がないので、媒体２０８または２０８’は比較的多くの数のホログラムを有利に記録し得る。
【０１１５】
さらに、本発明による方法および装置は、同じ参照光によって生成され、信号光ェストと一致する点を除いてどの点においても重なり合うことが可能なホログラムを生成し得るので、信号光の発散の量との関連はより少ない。このことが少なくとも２つのさらなる利点を提供する。第１には、開口率の高いレンズを用いて、システム２００によって媒体２０８に記録し得るホログラムの密度を低めることなく信号光を生成し得る。これは、開口率の高いレンズの増加したビーム発散が媒体２０８に記録され得るホログラムの密度に対する幾何学的制限に影響を及ぼさないからである。第２の利点は、媒体に記録されるホログラムの密度を低めることなく比較的大きい厚さの媒体を使用し得ることであり、それは上で述べたように、同じ参照光を用いてホログラムを生成する信号光のどんな部分での重なりもホログラムの読み出しには影響しないからである。このように、比較的厚い媒体の端部近傍での信号光の収束錐体あるいは発散錐体の重なりも許容できる。
【０１１６】
また、システム２００に関して上で述べた方法はレンズの機能を果たすホログラフィー光学素子（ＨＯＥ’ｓ）を用いるシステムにおいて用いられ得ることも考慮される。ＨＯＥ’ｓは当業者には周知であり、例えば「Ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ／Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ａｎｇｕｌａｒｌｙ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」という名称の米国特許第５，６６１，５７７号に開示されている。米国特許第５，６６１，５７７号はその全体を本明細書において参考のため援用する。
【０１１７】
図５は、本発明の方法を実行するための、本発明によるホログラフィシステム３００の代替的実施形態である。ホログラフィシステム３００は、位相共役読み出しまたは再生と呼ばれるものを用いるためにセットアップされる。位相共役読み出しは、例えば、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｆｉｓｈｅｒによって編集された「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ」（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、１９９３年、ＩＳＢＮ０−１２−２５７７４０−Ｘ）において開示される。位相共役読み出しは、さらに、Ｇ．Ｗ．ＢｕｒｒおよびＩ．Ｌｅｙｖａによる「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  Ｐｈａｓｅ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｂｕｆｆｅｒ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ」（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２５（７）、４９９〜５０１ページ（２０００年））において開示され、この文献は、参考のため、本明細書中に援用される。システム３００は、ホログラムに格納されるべきデータを有する入射信号光をエンコードする、反射ＳＬＭ、および入射光３５０をＳＬＭ３３５にＦＴレンズ３４２を通して方向付け信号光３１０を生成するビームスプリッタ３４０を備える。信号光３１０は、ホログラフィシステム２００に関してすでに述べたものと同じ態様で、ホログラフィック媒体３０８においてホログラムを生成する。システム３００は、さらに、後述されるように、ホログラムの再生中に用いられる検出器３４６を備える。
【０１１８】
システム２００とは違い、ＦＴレンズ３４２は、媒体３０８の反対側ではなく、ＦＴレンズ３４２と同じ媒体３０８の側でビームウェスト３１６を生成するようにフォーカスされる。このようにして、信号光３１０の発散形円錐３１４は、参照光３２０ａと共に、当該分野において理解されるように、媒体３０８においてホログラムを形成する。システム３００は、さらに、後述されるように、ホログラムの読み出し中に用いられ、かつ、ＦＴレンズ３４２と同じ媒体３０８の側に配置されるフィルタブロック３３０を備える。フィルタブロック２３０と同様に、フィルタブロック３３０は、信号光３１０のウェスト３１６がそこを通過することを可能にするために十分な大きさの開口３３４を備える。システム２００に関してすでに述べられたように、複数のホログラムが媒体１０８における同じ位置にて（例えば、角度、位相、波長）多重化され得る。さらに、上述のように、同じ参照光を用いて生成された複数のホログラムは、発散形円錐が重なり合い、かつ、ウェストが重なり合わない信号光（図５に図示せず）を用いてホログラフィ材料３０８において生成され得る。
【０１１９】
図６は、システム３００におけるホログラムの位相共役読み出しを示す。ホログラムを読み出すために、位相共役読み出し光３２１ａが媒体３０８に方向付けられる。本明細書中で用いられるように、位相共役読み出し光は、ホログラムを生成するために用いられる参照光の方向のものに対して実質的に全く反対側の方向に伝播するが、そうでない場合、実質的にホログラムを生成するために用いられる参照光と同じものである読み出し光を示す。従って、読み出し光３２１ａは、参照光３２０ａと実質的に全く反対側の方向に伝播し、そうでない場合、参照光３２０ａと実質的に同じである。これは、信号光３１０から実質的に反対の経路に沿って伝播する第１の部分３１５ａを有する出力光３１１を生成する。上述のように、参照光３２０ａと同じ参照光で生成された他のホログラムは、信号光３１０によって生成されたホログラムと重なり合う。従って、これらの他のホログラムは、さらに、再生光３２０ｂによって再生される。このような再生が出力光３１１の第２の部分３１５ｂに含まれることが、図６に示される。
【０１２０】
信号光３１０によって生成されたホログラムの再生を含む出力光３１１の一部分３１５ａのみが検出器３４６に到達するように出力光３１１をフィルタリングするために、フィルタブロック３３０は、出力光３１１に配置される。特に、フィルタブロック３３０の開口３３４が、出力光３１１の第１の部分３１５ａのウェスト３１７ａに配置されて、ウェスト３１７ａが開口３３４を通過することを可能にする。上述のように、信号光３１０および参照光３２０ａによって生成されたホログラムと重なり合うホログラムを生成するために用いられる信号光のウェストは、信号光３１０のウェスト３１６と重ね合わされない。従って、出力光３１１の第２の部分３１５ｂは、さらに、参照光３２０ｂによって生成され、フィルタブロック３３０は、そのウェスト３１７ｂの出力光の第２の部分３１５ｂをフィルタリングするように配置される。このようにして、実質的に信号光３１０によって生成されたホログラムからの情報のみがＦＴレンズ３４２を通ってビームスプリッタ３４０に、および検出器３４６上に透過される。
【０１２１】
上述のように、本発明による方法および装置は、比較的高い開口数のレンズの使用を容易にする。しかしながら、比較的高い質（例えば、比較的低い光学収差および欠陥を有する）の比較的高い開口数のレンズは、比較的高い費用で製造され得る。しかしながら、位相共役再生の使用は、比較的高い質のレンズを用いることの重要性を低減する。これは、ホログラムが生成された場合に、レンズによって信号光に配置される光学収差および偏向が、検出されるべきレンズを通って反対方向に戻るので、レンズによって再生された物体光から除去されるからである。従って、システム３００等の位相共役読み出しシステムは、有利にも、比較的費用効果的に、比較的高い品質のイメージを生成し得る。さらに、所望でない再生をフィルタリングすることに加えて、フィルタブロック３３０は、もとの信号光３１０をフィルタリングして、記録する前に信号を帯域制限し、所望されるホログラムのサイズを低減する。
【０１２２】
本発明による方法および装置は、さらに、読み出すためにレンズを用いないイメージングシステムを用いても実現され得る。このようなシステムは、例えば、Ｈａｎｓ  Ｃｏｕｆａｌによって編集された「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ」Ｓｐｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、２０００年、２９〜３０ページに記載される（この文献は、参考のため援用される）。図７は、ホログラムのレンズなし読み出しを実現し得る本発明の装置および方法の代替的実施形態の図示である。図７は、透過ＳＬＭ４３５を通る入射光４５０をフォーカスするための焦点調整レンズ４３２を備えるホログラフィシステム４００を示す。透過ＳＬＭは、システム４００によってホログラムの再生のために用いられる検出器も備える。検出器も備える透過ＳＬＭは、当該分野にて公知である。
【０１２３】
透過ＳＬＭ４３５は、ホログラフィック媒体４０８におけるホログラムに記録されるべきデータを有する入射光４５０をエンコードする。焦点調整レンズ４３２は、信号光をフォーカスして、媒体４０８の外側、および、ＳＬＭ４３５と同じ媒体４０８の側にビームウェスト４１６を形成する。参照光４２０ａは、媒体４０８においてホログラムを生成するために、信号光４１０の発散形円錐４１４を有する媒体４０８に存在する。システム４００は、さらに、ビームウェスト４１６の位置に開口４３４を有するフィルタブロック４３０を備え、ホログラムを記録する際に信号光４１０がフィルタブロック４３０を通過することを可能にする。システム２００および３００に関してすでに述べられたように、複数のホログラムは、信号光４１０がホログラムを生成するのと同じ媒体４０８の位置にて多重化され得る。さらに、システム２００および３００に関してすでに述べられたように、媒体４０８は、少なくとも信号光４１０のビームウェスト４１６の直径と等しい量だけシフトされ得、参照光４２０ａと同じ参照光を用い、かつ、信号光４１０によって生成されるホログラムと重なり合う媒体４０８においてさらなるホログラムを生成する。
【０１２４】
図８は、ホログラフィシステム４００におけるホログラムの読み出しを示す。上述のシステム３００と同様に、システム４００は、媒体４０８からホログラムを再生するために、位相共役読み出し光４２１ａを用いる。読み出し光４２１ａは、実質的に、信号光４１０によって記録されたホログラムの再生のみを実行する第１の部分４１５を含む出力光４１１を生成する。出力光４１１の第１の部分４１５は、フィルタブロック４３０の開口４３４にて媒体４０８の外側にウェスト４１７を備える。このようにして、出力光４１１の第１の部分４１５は、ブロックフィルタ４３０を通過し得る。上述のシステム２００および３００に関するように、参照光４２０ａを用いて媒体４０８に記録されたさらなるホログラムからの情報を搬送し、かつ信号光４１０から生成されたホログラムと重なり合う出力光４１１のさらなる部分（図８に図示せず）は、さらに、位相共役読み出し光４２１ａによって生成される。しかしながら、媒体４０８は、少なくとも、信号光４１０のビームウェスト４１６の直径と等しい量だけシフトされ、フィルタブロック４３０は、出力光４１１のこれらのさらなる部分をＳＬＭ４３５の検出器に達しないようにブロックする。
【０１２５】
媒体４０８においてホログラムを生成する場合、ＳＬＭ４３５と媒体１０８との間でレンズが用いられないので、媒体４０８からホログラムを再生する場合にレンズは必要とされない。これは、有利にも、システム４００等のホログラフィシステムのコストおよびサイズを低減し得る。
【０１２６】
上述のシステム３００および４００は、各々、ホログラフィック媒体の外側にウェストを有する信号光を用いてホログラムを生成した。しかしながら、図３ａに関してすでに述べられたように、ホログラフィック媒体の内側にウェストを有する信号光を用いてホログラムが生成されるポリトピックマルチプレックスシステムを実現することも可能である。図９は、本発明によるホログラフィシステム５００を示し、これは、ホロブラフィ媒体の内側にウェストを有する信号光からホログラムを生成する。システム５００は、入射光５５０を反射ＳＬＭ５３５に方向付けて信号光５１０を生成するビームスプリッタ５４０を備える。信号光５１０は、その後、第１のＦＴレンズ５４２を通って方向付けられる。開口５３４を有するフィルタブロック５３０は、第１のＦＴレンズ５４２の後、信号光５１０の経路に配置される。記録中、フィルタブロック５３０は、信号光５１０の周波数を帯域制限して、これにより信号光５１０によって生成されたホログラムのサイズを縮小し得る。ＦＴレンズ５４２は、信号光５１０をフィルタブロック５３０の開口５３４において第１のウェスト５１６ａにフォーカスする。好適には、開口５３４は、信号光５１０がここを通過することを可能にするようにサイズ決定される。フィルタブロック５３０を通過した後、信号光５１０は、再び発散して、第２のＦＴレンズ５４３を通過する。第２のＦＴレンズは、第３のレンズ５４４を通過する前に、再び信号光をまっすぐな状態にし、このレンズ５４４は、信号光５１０を第２のウェスト５１６ｂにフォーカスする。このレンズはＦＴレンズであってもよいしＦＴレンズでなくてもよい。
【０１２７】
図９に示されるように、信号光の第２のウェストは、信号光が参照光５２０ａを干渉してホログラムを生成するホログラフィック媒体５０８の内側に生じる。システム２００、３００および４００に関してすでに述べられたように、信号光５１０がホログラムを生成するのと同じ媒体５０８の位置にて多重化され得る。さらに、システム２００、３００および４００に関してすでに述べられたように、媒体５０８は、少なくとも、信号光５１０の第２のビームウェスト５１６ｂの直径と等しい量だけシフトされ得、参照光５２０ａと同じ参照光を用い、かつ、信号光５１０によって生成されたホログラムと重なり合う媒体５０８においてさらなるホログラムを生成する。
【０１２８】
媒体の内側にビームウェストで記録する場合、材料における強度をより均一にするために、個々を通過するビームの位相をシフトさせる位相マスクまたは位相素子を用いることが望ましい。これは、当該分野にて周知であり、例えば、Ｈａｎｓ  Ｃｏｕｆａｌによって編集された「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｄａｔａ  ｓｔｏｒａｇｅ」Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、２５９〜２６９ページ（２０００年）に開示される（この文献は、参考のため援用される）。システム５００は、レンズ５４３と５４４との間に位相素子５４７を備えるが、位相素子５４７は、ビームスプリッタ５４０と媒体５０８との間の信号光５１０におけるどこか、ＳＬＭ上に直接的にか、または、場合によっては、ビームスプリッタ５４０の直前の照明光５５０に配置され得る。ビームを媒体においてより均一にするために、位相素子５４７は、さらに、ビームウェスト５１６ｂをより大きくする。これは、ポリトピックを含む任意の方法を用いて達成可能な密度を低減する。しかしながら、位相素子５４７は、フィルタブロック５３０の後のシステム５００に配置された場合、開口５３４のサイズは、大きくされる必要はない。これは、達成可能な密度を大きくするという点で有利である。
【０１２９】
図１０は、ホログラフィシステム５００におけるホログラムの読み出しを示す。上述のシステム３００および４００と同様に、システム５００は、媒体５０８からホログラムを再生するために位相共役読み出し光５２１ａを用いる。読み出し光５２１ａは、実質的に、信号光５１０によって記録されるホログラムの読み出しのみを実行する第１の部分５１５ａを含む出力光５１１を生成する。図１０に示されるように、出力光５１１の第１の部分５１５ａは、実質的に、信号光５１０と同じ経路に戻って、第３のＦＴレンズ５４４および第２のＦＴレンズ５４３を通って反対方向にのみ伝播する。第２のＦＴレンズ５４３は、出力光５１１の第１の部分５１５ａを第２のビームウェスト５１７ｂに集束させる。出力光５１１の第１の部分５１５ａは、実質的に、信号光５１０と同じ経路に沿って戻って伝播するので、第２のウェスト５１６ｂは、フィルタブロック５３０の開口５３４にて、およびこれを通過して生じる。出力光５１１の第１の部分５１５ａは、その後、第１のＦＴレンズ５４２を通過してビームスプリッタ５４０に入り、検出器５４６上に進む。
【０１３０】
システム５００において、ＳＬＭおよび検出器がＳＬＭの裏面において検出器素子と一体化されたデバイスを用いることによって一緒に配置されることも考えられる。検出器と一体化されたこのようなＳＬＭは、当該分野において周知である。これは、費用およびサイズを著しく低減する。さらに、位相素子５４７等の位相素子をＳＬＭ５３５またはＳＬＭ／検出器と一体化することが考えられる。
【０１３１】
一体化されたＳＬＭ／検出器がシステム５００において用いられない場合、ビームスプリッタ５５０は、偏光ビームスプリッタであり得る。このような場合、可変の波長板５５３がビームスプリッタ５５０と第１のＦＴレンズ５４２との間に配置されてもよいし、可変の波長板５５３は、ビームスプリッタ５５０と媒体５０８との間の経路のどこかに配置されてもよい。可変の波長板５５３の他の好適な位置は、ブロック５３０の後、またはレンズ５４３と５４２との間のイメージ面の近傍である。読み出されると、可変波長板５５３が変更され、これにより、再生された信号光が、強度の最小損失をともなってビームスプリッタ５５０を用いて検出器５４６にルーティングされる。
【０１３２】
上述のように、信号光５１０によって生成されたホログラムを生成した同じ参照光５２０ａを用いて、媒体５０８においてさらなるホログラムが生成される。これらのさらなるホログラムは、さらに、信号光５１０によって生成されたホログラムと重なり合う。従って、読み出し光５２１ａは、さらに、出力光５１１においてこれらのさらなるホログラムの少なくとも一部分を再生する。システム２００、３００および４００に関してすでに述べられたように、これらのさらなるホログラムの読み出しは、出力光からフィルタリングされる。特に、図１０は、信号光５１０によって生成されたホログラムを生成したのと同じ参照光５２０ａによって生成されたさらなるホログラムのうちの１つのホログラムの読み出しを表し、かつ、信号光５１０によって生成されたホログラムと重なり合う出力光５１１の第２の部分５１５ｂを示す。出力光５１１の第２の部分５１５ｂは、媒体５０８から外に向かって、第３のＦＴレンズ５４４および第２のＦＴレンズ５４３を通過する。第２のＦＴレンズ５４３は、第２の部分５１５ｂまたは出力光５１１を第２のビームウェスト５１９ｂに集束させる。上述のように、媒体５０８は、少なくとも、信号光５１０のビームウェスト５１６ｂの直径と等しい距離だけシフトされるので、出力光５１１の第２の部分５１５ｂの第２のビームウェスト５１９ｂは、出力光５１１の第１の部分５１５ａの第２のビームウェスト５１７ｂと重なり合わない。従って、フィルタブロック５３０は、好適には、その第２のビームウェスト５１９ｂにおいて出力光５１１の第２の部分５１５ｂの透過をブロックするように配置される。従って、出力光５１１の第１の部分５１５ａのみが検出器５４６に透過される。
【０１３３】
上述のように、ＦＴレンズ５４４と５４３との組み合わせは、第２のウェスト５１７ｂの位置の媒体５０８の内側、媒体５０８の外側にある第１のビームウェスト５１７ａを再び生成するように機能する。従って、所望でないホログラムの読み出しを有する部分を除去するために、出力光５１１をフィルタリングすることは、媒体５０８の外側に生じ得るが、信号光５１０の第２のビームウェスト５１６ｂは、媒体５０８の内側に生じる。フィルタ５３４は、さらに、物体光５１０を帯域通過フィルタリングし得る。図１１において、物体光および出力光のフィルタリングは、別の態様で実現される。図１１は、本発明によるシステム６００を示す。システム６００は、反射ＳＬＭ６３５、ビームスプリッタ６４０、第１の角度フィルタ６３０ａ、および第１のレンズ６４２を備える。媒体６０８にホログラムを記録する場合、入射光は、ビームスプリッタ６４０に投影されて、ＳＬＭ６３５からデータを受け取り、角度フィルタ６３０ａおよびレンズ６４２を通過して、ホログラフィック媒体６０８に入り、参照光６２０を用いてその中にホログラムを記録する。システム６００において、ホログラフィック媒体６０８は、好適には、信号光のビームウェストに配置される。このようにして、複数のホログラムは、媒体６０８において、角度、波長、相関、ペリストロフィック、フラクタルまたはその他の多重化がなされ得る。システム２００、３００、４００および５００に関してすでに述べられたように、媒体６０８は、その後、少なくとも、ホログラムを記録する信号光のウェストの幅の距離だけシフトされ得る。同じ参照光は、その後、媒体６０８においてホログラムのさらなるスタックを記録するために用いられ得る。角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂは、レンズのＳＬＭおよび検出器側に示されるが、これらがレンズの媒体側にあることも可能である。
【０１３４】
図１１は、媒体６０８からのホログラムの読み出しを示す。読み出し光６２０は、複数のホログラムから読み出す部分を含む出力光６１１を生成するように用いられる。その複数のホログラムの各々は、読み出し光６２０と同じ参照光を用いて生成され、媒体６０８にオーバーラップされていた。出力光６１１の第一の部分６１５は、そのようなホログラムのうちの一つからの読み出しを含む。出力光６１１は、検出器６４６上まで、第２のレンズ６４４、第２の角度フィルタ６３０ｂを通過する。
【０１３５】
角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂは、フーリエ変換領域における、上記されたフィルタブロック２３０等の開口部フィルタブロックと同じフィルタリングを達成する。角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂは、フレネル平面における信号ピクセルの角度帯域幅を制限するように動作する。つまり、角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂは、システムの光学軸に関して特定のカットオフ角度で伝わっている光学光線をフィルタリングする。角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂは、フーリエ平面の異なる大きさの穴と等価である異なる通過帯域を有し得る。角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂは、信号光のフィルタリングがフーリエ平面またはイメージ平面で、またはそれらの近くで起きるのではなく、システムの中間面で起きることを考慮している。角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂは、当該分野で周知のノッチフィルタおよび反射コーティング用にコーティングに類似している多層薄膜コーティング、ボリュームホログラフィ格子またはホログラフィ光学素子（「ＨＯＥ」）、あるいはそれら両者の組み合わせによって作成され得る。
【０１３６】
角度フィルタ６３０ａは、媒体６０８の前に用いられて、信号光の帯域幅を制限することによって、媒体６０８に記録されたホログラムは、より小さくなり得る。角度フィルタ６３０ｂは、出力光６１１からの所望ではないホログラム読み出しをフィルタリングするように読み出される際に用いられる。図１１の例に示されるように、角度フィルタ６３０ｂによって、実質的に出力光６１１の第一の部分６１５のみが検出器６４６へと通過することが可能となる。また、本発明によるシステムおよび方法が、さらに反射および位相共役ジオメトリの角度フィルタリングを用いることが考慮される。反射および位相共役ジオメトリの両方は、従来技術で十分に理解される。例えば、制限がなければ、上記のシステム３００のフィルタブロック３３０は、角度フィルタによって置換され得る。開口部フィルタブロックおよび角度フィルタの組み合わせを用いることも本発明の範囲内である。例えば、角度フィルタは、図３に示されるように、ＳＬＭ２４０およびＦＴレンズ２４２の間のシステム２００において用いられ得、システム２００の物体光の帯域幅を制限する。また、システム３００、４００、および５００のフィルタブロックは、角度フィルタに置換され得ることが考慮される。
【０１３７】
ホログラムの利用の多くは、ホログラフィック「マスター」媒体のコピーを作成することを必要とする。本明細書中で参照として援用する「Ｔｈｅ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ（１９７９、ｐｐ．３７３〜３７７）」は、非多重化ホログラムの複製を記載する。１つの方法「再現によるコピー」は、第１にイメージを再現し、その後、再現されたイメージを利用して新しいホログラムを記録する。この方法は、厚いホログラムおよび薄いホログラムに対して適用可能である。これは、一度に個々のホログラムを再現かつコピーすることによって、多重化されたホログラムに対して利用されてきた。さらに、全体の媒体の「層」は、同時にコピーされ得る。すなわち、特定の角度で多重化された媒体における全てのホログラムは、同時に再現されることによってコピーされ得る。
【０１３８】
再現によるコピーは、本発明の方法および装置に含まれ得る。多重化するステップは、依然として、各ホログラムの再現または全体の「層」の複製を可能にする。層の複製は、ポリトピック多重化と重なり合うホログラムのスタックに対して利用され得る。本発明によるポリトピック多重化ホログラムの層の複製は、図１２に示される。図１２は、事前に記録される媒体８１０が、ホログラム８１４の複数のポリトピック多重化スタックを含むことを示す。各スタックにおけるホログラム８１４の多重化は、角度、波長、位相、または任意の他の方法によってなされ得る。ブランクメディア８１２は、事前に記録される媒体８１０の下に置かれる。読み出し光８１６は、ホログラム８１４の複数の多重化されたスタックを照射し、その結果、各スタックからのあるホログラムは、読み出しブランクメディア８１２へコピーされる。読み出し光８１６は、（波長、角度、位相などにより）変化されられ得、各スタックからの第２のホログラムをブランクメディア８１２へ読み出し、かつコピーさせる。このように、事前に記録される媒体８１０における複数のホログラム８１４の各々は、ブランクメディア８１２にコピーされ得る。
【０１３９】
もしくは、複数のホログラムまたはホログラムのスタックは、複数の相互に非インコヒーレント参照光の利用によって、同時に再現およびコピーされ得る。参照光は、ホログラムがスタックに多重化された方法に依存して、異なる角度または波長等を有する。このことは、スタック全体が一度にコピーされることを可能にする。この手順は、本明細書中でその全体を参照として援用する、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓのｖｏｌ．１７のｎｏ９のｐｐ６７６〜６７８に記載されていることに類似している。ポリトピック多重化を利用して、隣接する重なり合うスタックまたはこれらのスタックの「層」は、相互に非コヒーレント光によって複製され得る。これは、複製プロセス中のクロストークノイズを著しく低減する。このように、ホログラムの「層」全体を複製するある光の代わりに、複数の相互に非コヒーレント光が、利用され得る。
【０１４０】
図３および３ａは、物体光のビームウエストがフーリエ変換面である、本発明によるシステムの例を示す。図１１は、ビームウエストがイメージング面である、本発明によるシステムの例を示す。本発明のシステムおよび方法はまた、ある次元においてはフーリエ変換、かつ他方の次元においてはイメージ面というような組み合わせによって、実現され得る。ポリトピック多重化を実施しないこのようなシステムは、例えば、「Ｄｉｓｋ−Ｂａｓｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」と称するＣｕｒｔｉｓらの米国特許第５，３３９，３０５号、およびＫ．ＣｕｒｔｉｓおよびＤ．Ｐｓａｌｔｉｓによる「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｋ  Ｂａｓｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ」と称する１９９４年１２月のＯｐｔｉｃａｌ  ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇのＶｏｌ．３３のＮｏ．１２に記載される。両方とも、本明細書中で参照として援用される。
【０１４１】
そのようなシステムの例は、図１３に示される。図１３は、光学系７００を示す。システム７００は、ＳＬＭ７３５を含み、ＳＬＭ７３５を介して、入射光７５０は、信号光７１０になる情報をエンコードする。ＳＬＭ７３５は伝達ＳＬＭであるが、また、本発明の範囲内で反射ＳＬＭを利用する。従って、ＳＬＭ７３５は、ピクセルの１次元アレイまたはピクセルの２次元アレイのどちらかを含み得る。ホログラフィック媒体７０８に達する前に、信号光７１０は、円柱レンズ７４１ａおよび７４１ｂによって形成される第１の４Ｆイメージシステムを通過する。円柱レンズ７４１ａおよび７４１ｂは、それぞれ「ｘ」方向を向いており、その結果、レンズ７４１ａおよび７４１ｂの円柱軸は、平行になる。円柱レンズ７４１ａおよび７４１ｂは、「ｘ」方向と直交する「ｙ」方向、および図１２の面と直交する方向を向いたＦＴレンズ７４２ａである。ｘ方向およびｙ方向の両方が、物体光７１０の伝播の方向と直交する。円柱レンズ７４１ａおよび７４１ｂは、物体光７１０を円形媒体７０８にｘ方向にイメージングし、かつ円柱ＦＴレンズ７４２ａは、ｙ方向に物体光７１０をフーリエ変換して、参照光７２０を有する円形媒体７０８にホログラムを生成する。媒体７０８は、好ましくは、線に沿って格納されるホログラムを有するカードの形状であってもよいが、中心軸について回転するディスクの形式である。このように、ホログラムは、媒体７０８がシフトされるときに、円形形状で重なり合う。
【０１４２】
上述のように、複数のホログラムが、ホログラムのスタックを形成するために異なる参照光を利用して、媒体７０８の同じ位置に多重化され得る。さらに、媒体７０８を回転することができ、同じ参照光を用いた、互いに重なり合い得るホログラムのさらなるスタック７５２の生成を可能にする。スタック７５２からのホログラムの読み出しのために、読み出し光は、フィルタブロック７３０を通って出力光７１１を伝達するために利用され得る。システム７００の例では、ホログラムは好ましくは、媒体７０８に生成され、その結果、物体光７１０のイメージウエストおよびフーリエ変換ウエストの両方が、フィルタブロック７３０の位置の媒体７０８の外側に配置される。これを達成するために、円柱ＦＴレンズ７４２の焦点距離は、レンズ７４１ａおよび７４１ｂの焦点距離の２倍である。
【０１４３】
さらに、ホログラムのスタック７５２は、好ましくは、媒体７０８に重なり合い、その結果、ホログラムのスタック７５２を生成する物体光のフーリエ変換ウエストもイメージウエストも重なり合わない。このように、フィルタブロック７３０の開口部７３０ａは、サイズ調節し得、出力光７１１からの所望されない重なり合わないホログラムの読み出しをフィルタリングする。これを達成するために、ｘ方向の開口部７３０ａの次元は、好ましくはイメージビームウエストのサイズである。ｙ方向のスリットのサイズは、好ましくは上述のナイキスト開口部である。
【０１４４】
フィルタブロック７３０を通過した後、検出器７４６に達する前に、出力光７１１は、３つの付加的な円柱レンズ７４３ａ、７４３ｂ、および円柱ＦＴレンズ７２４ｂを通過した。円柱レンズ７４３ａおよび７４３ｂは、ｘ軸方向に伸びた第２の４Ｆシステムを形成し、その結果、レンズ７４３ａおよび７４３ｂの円柱軸は、ｘ方向に平行になる。円柱ＦＴレンズ７４２ｂは、レンズ７４２ｂと７４３ｂとの間に位置付けられ、ｙ方向と平行な円柱軸を有する。このように、ＳＬＭ７３５に表示され、かつ媒体に格納されるホログラムは、検出器７４６にフォーカスされたイメージとして再現される。
【０１４５】
また、システム７００のようなポリトピック多重化を実施し、かつイメージ方向と直交する方向にフーリエ変換を有するシステムは、上記システム６００の角度フィルタ６３０ａおよび６３０ｂのような角度フィルタを利用し、かつ／または１つより多いフィルタを含むことが考慮される。また、物体光７１０および出力光７１１のフーリエ変換面は、それぞれ物体光７１０および出力光７１１のイメージ面と空間的に一致することが理解される。そのような場合、フーリエ変換面に対するフィルタリングは、イメージ面に対するフィルタリングと異なる位置で発生し得る。また、イメージ面およびフーリエ変換面に対するフィルタは、各円柱レンズシステムの方向に伸びるスリットである。
【０１４６】
また、システム７００のようなポリトピック多重化を実施し、かつイメージ方向と直交する方向にフーリエ変換を有するシステムは、システム３００のような位相共役アーキテクチャで実施される。このようなシステムはまた、イメージビームウエストおよびフーリエ変換ウエストの一方または両方のどちらかをホログラフィック媒体の内部に配置し得、図９および１０に示されるシステム５００内のように、フィルタリングされる媒体の外部にそれぞれのウエストを中継するレンズシステムを含む。
【０１４７】
本発明の意図および範囲から逸脱することなく、好ましい実施形態に様々な改変がなされ得る。例えば、制限なく、異なる光学構成および反射性または透過性ジオメトリのような記録ジオメトリが、検討される。ホログラムは、イメージ面、フーリエ面、または任意の中間面で媒体に記録され得る。媒体は、ディスク、カード、テープ、または任意の他の形式であり得る。多重化ホログラムの次のスタックに対してビームウエストを移動させる相対的な運動は、媒体を移動させることによって、光学系を移動させることによって、媒体およびオプティクスの移動の両方の組み合わせ、または新しい位置にビームスティアンリングすることによって達成され得る。スタック間のこの相対的な運動は、実質的に直線運動であってもよく、実質的に回転運動であってもよく、またはいくらか他の軌道運動であってもよい。このように、重なり合うスタックは、例えば、直線、円、楕円、または渦巻きを形成する。リードオンリーデバイス（ＲＯＭ）、記録オンリー装置、ならびに記録および読み出しされるデバイスであるデバイスもまた、考慮される。従って、上記の記述は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明を制限することを意図しない。
【０１４８】
本発明では、ホログラムの隣接するスタック間で部分的空間的重なり合いによってホログラムが空間的に多重化される、多重化方法および装置が開示される。各々のスタックは、例えば角度、波長、位相符号、ペリストロピック、またはフラクタル多重化等の別の多重化技術の完全な利点をさらに取り得る。ホログラムを書き込む信号光のビームウエストに等しい量が、ホログラムの個々のスタックを分離する。再現時に、あるホログラムとそのホログラムに隣接するホログラムとは、全て同時に読み出される。再現されたデータのビームウエストにフィルタが配置されることにより、読み出された隣接するホログラムは、カメラ面まで伝達されない。もしくは、これらの所望ではない再現は、制限された角度パスバンドを有する光学系においては、中間面の角度フィルタによってフィルタリングされ得る。
【０１４９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】図１は、ホログラフィック媒体におけるホログラムの多重化されたスタックの従来技術の多重化を示す図である。
【図２】図２は、本発明によるホログラフィック媒体における複数の多重化されたホログラムの重ね合わせを示す図である。
【図３】図３は、本発明による、ホログラフィック媒体の外側にビームウェストを有する信号光を用いて多重化された複数のホログラムを重ね合わせ、かつ、個々のホログラムを読み出す系および方法を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明による、ホログラフィック媒体の内側にビームウェストを有する信号光を用いて多重化された複数のホログラムを重ね合わせ、かつ、ホログラフィック媒体の外側の位置にビームウェストを中継するシステムおよび方法を示す。
【図４】図４は、本発明による方法およびシステムにおいて用いるために、所望でないホログラフィの読み出しをフィルタリングするためのフィルタブロックの図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明による方法およびシステムにおいて用いるために、所望でないホログラフィの読み出しをフィルタリングするためのフィルタを備える、ホログラフィック媒体の図である。
【図５】図５は、本発明による、ホログラフィック媒体上にビームウェストを有する信号光を用いて多重化された複数のホログラムを重ね合わせるシステムおよび方法を示す。
【図６】図６は、図５に示されるシステムおよび方法により生成されたホログラムの位相共役読み出しを示す。
【図７】図７は、本発明による、ホログラフィック媒体において複数のホログラムを重ね合わせ、かつ、空間光変調器とホログラフィック媒体との間にレンズを備えないシステムおよび方法を示す。
【図８】図８は、図７に示されるシステムおよび方法によって生成されるホログラムのレンズなし位相共役読み出しを示す。
【図９】図９は、本発明による、ホログラフィック媒体において複数のホログラムを重ね合わせ、かつホログラフィック媒体の外側の位置に信号光のウェストを中継するためのリレーレンズシステムを備えるシステムおよび方法を示す。
【図１０】図１０は、図９に示されるシステムおよび方法により生成されたホログラムの位相共役読み出しを示す。
【図１１】図１１は、本発明による２つの角度フィルタを用いてホログラフィック媒体において複数のホログラムを重ね合わせるシステムおよび方法を示す。
【図１２】図１２は、本発明によるシステムおよび方法によって生成されるホログラムの再生を生成するシステムおよび方法を示す。
【図１３】図１３は、本発明による円形ホログラフィック媒体において複数のホログラムを重ね合わせるシステムおよび方法を示す。
【符号の説明】
【０１５１】
１０８  ホログラフィック媒体
１１０ａ  第１信号光
１１０ｂ  第２信号光
１１２ａ  第１入射収束錐体
１１２ｂ  第２収束錐体
１１４ａ  第１出射発散錐体
１１４ｂ  第２出射発散錐体
１１６ａ  第１ビームウェスト
１１６ｂ  第２ビームウェスト
１２０ａ  第１参照光
１２０ｂ  第２参照光
１３０  フィルタブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年4月20日(2004.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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