(57)【要約】ホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイス（２６）が、ワイヤレス光学遠隔通信システム受信器などの受信器ユニット（２４）内に取り付けられる。ＨＯＥデバイスは、干渉パターンが記録されている現像されたエマルジョン材料を含み、これは、透明ガラス板のペアなど、要素のペアの間に挟まれている。動作では、ＨＯＥデバイスが、記録された干渉パターンを使用して入射光線（３０、３２）をシステム受信器の光学処理装置に向けて回析する。光学処理装置は光検出器（３４）を含み、これが回析された光線を検出する。システム受信器は様々な他の構成要素を含むことができ、かつ／または様々な構成を有することができる。１つの構成では、複数のミラーが、ＨＯＥデバイスから入ってくる光線の方向をコントロールするために使用され、コリメート光学アセンブリがこれらの光線をコリメートする。ビーム分割光学アセンブリを使用して、光線を追跡チャネルおよび通信チャネルに分割することができる。
2004505529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の表面を有する第１の要素であって、第１の表面は入射光線に面するように位置決め可能である第１の要素と、
第１の要素の第２の表面上に配置され、記録された干渉パターンを有するエマルジョン材料と、
エマルジョン材料上に配置された第１の表面を有する第２の要素であって、記録された干渉パターンによって回析された入射光線から導出された結果の光線を、第２の要素の第２の表面に面する場所に向かう方向に通過させるように構成される第２の要素とを有するホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイス、および
結果の光線を受信するための光学処理装置
を含むシステム。
【請求項２】
第１および第２の要素がガラス材料からなり、エマルジョン材料が重クロム酸塩ゼラチン材料からなる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
光学処理装置が、受信された結果の光線を電子信号に変換するためのアバランシュ・フォト・ダイオードまたはＰＩＮ検出器からなる光検出器を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
第２の要素の第２の表面に面する場所が、ＨＯＥデバイスの光軸に沿った場所を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
ＨＯＥデバイスと光学処理装置の間に位置決め可能な複数のミラーをさらに含み、複数のミラーは、ＨＯＥデバイスの第２の要素から渡された結果の光線の方向をコントロールすることによってＨＯＥデバイスの焦点距離全体を縮めることができる請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ＨＯＥデバイスと光学処理装置の間に位置決め可能なステアリング・ミラーをさらに含み、ステアリング・ミラーは、ＨＯＥデバイスの動きに応答して、結果の光線が光学処理装置に向けて集束される状態を保つことができる請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
光学検出器と、
追跡動作に関連付けられた結果の光線の第１の部分を光学検出器に向けて送るため、かつ、変調されたデータを有する結果の光線の第２の部分を光学処理装置に向けて送るためのビーム・スプリッタとをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
結果の光線をコリメートするための、ＨＯＥデバイスと光学処理装置の間に位置決め可能なコリメート光学アセンブリと、
コリメートされた結果の光線から、追跡チャネルおよび通信チャネルを分離するため、かつ、通信チャネルを光学処理装置に向けて送るための、コリメート光学アセンブリと光学処理装置の間に位置決め可能な光学要素とをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
光学要素がビーム分割光学アセンブリからなる請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
コリメート光学アセンブリが、コリメートされた結果の光線を縦に再集束させるための再集束要素を含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
光学処理装置が、受信された結果の光線を電子信号に変換するためのＰＩＮ検出器またはフォトダイオードを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
記録された干渉パターンが体積位相ホログラムを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
記録された干渉パターンを含み、入射光線に面するように位置決め可能であり、かつ、記録された干渉パターンによって回析された結果の光線として入射光線を通すことができるホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイスを受信器ユニット内に配置された装置。
【請求項１４】
記録された干渉パターンが体積位相ホログラムを含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
受信器ユニットが、
結果の光線を受信するための光学処理装置と、
光学処理装置とＨＯＥデバイスの間で、結果の光線の方向をＨＯＥデバイスから光学処理装置へコントロールするための複数のミラーとを含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
結果の光線をコリメートするための、ＨＯＥデバイスと光学処理装置の間に位置決め可能なコリメート光学アセンブリと、
コリメートされた結果の光線から、追跡チャネルおよび通信チャネルを分離するため、かつ、通信チャネルを光学処理装置に向けて送るための、コリメート光学アセンブリと光学処理装置の間に位置決め可能な光学要素とをさらに含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
コリメートされた結果の光線をコリメート光学アセンブリから受信するように、かつ、コリメートされた結果の光線を複数の通信チャネルに分割するように位置決め可能なビーム・スプリッタをさらに含む請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
ＨＯＥデバイスが、現像されたエマルジョン材料を間に挟むガラス要素のペアを含み、現像されたエマルジョン材料が記録された干渉パターンを含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
受信器ユニットのホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイスを入射光線に面するように位置決めするステップと、
ＨＯＥデバイスにおいて記録された干渉パターンを使用して、入射光線を結果の光線として回析させるステップと、
回析された結果の光線を検出し、変調されたデータを得るステップとを含む方法。
【請求項２０】
結果の光線の方向を変更して、ＨＯＥデバイスの焦点距離全体を縮めるステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
結果の光線をコリメートするステップと、
コリメートされた光線を通信チャネルおよび追跡チャネルに分割するステップとをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
ビーム・スプリッタを使用して、追跡に関連付けられた結果の光線の一部を追跡のために光学検出器に向けて送るステップと、
ビーム・スプリッタを使用して、通信データに関連付けられた結果の光線の別の一部を光学処理装置に向けて送るステップとをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
干渉パターンをエマルジョン材料に記録するステップと、
エマルジョン材料を要素のペアの間に配置してホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイスを形成するステップと、
ＨＯＥデバイスを受信器ユニット内に取り付けるステップとを含む方法。
【請求項２４】
要素のペアがガラス板のペアを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
干渉パターンをエマルジョン材料に記録するステップが、
光を第１および第２のパスに分割するステップと、
光を第１の点からの第１のパスからエマルジョン材料に向けて広げるステップと、
光を第２の点からの第２のパスからエマルジョン材料に向けて広げるステップと、
第１および第２の点から広げられた光の干渉からエマルジョン材料での干渉パターンを得るステップとを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
複数のミラーを受信器ユニット内に取り付けて、ＨＯＥデバイスを通過する光線の方向をコントロールするステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
エマルジョン材料が感光性樹脂材料を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
要素のペアがプラスチック材料から作られる請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は一般にワイヤレス遠隔通信システムに関し、より詳細には、ホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイスを光学ワイヤレス遠隔通信システム受信器で使用することに関する。
【０００２】
２．背景情報
基本的レベルでは、通常の光学ワイヤレス遠隔通信システムは光学送信器および光学受信器を含み、データを光ビーム上で変調かつ復調するための関連する電子部品を有する。しばしば、受信器は基本的には望遠鏡である。
【０００３】
通常の受信器システムの構成の一例を図１の１０に示す。システム１０は、レンズおよびカバー１４（通常はガラス製）を一端に有する円筒受信管１２、および光を信号受信点に収集かつ集束させるための内部ミラーのシステムを有する。このシステム１０では、光ビーム１６が受信管１２に入り、内部ミラーを使用して収集され、内部ミラーはミラー１８および球面ミラー２０を含む。最後に、ミラー１８と２０が光ビーム１６を光検出器２２の信号受信点上に集束させる。このような従来のシステムの一例はカセグレン望遠鏡であり、望遠鏡では検出器の電子部品がアイピースに取って代わる。
【０００４】
システム１０のための様々な光学系および構成要素は重く、壊れやすく、かさばり、一貫した品質で製造することが困難であり、高価である。光通信システムでは従来の無線周波数（ＲＦ）システムよりもはるかに高いデータ転送速度が可能であり、安定した安価なシステムを作る能力がますます望ましくなっている。
【０００５】
（発明の概要）
本発明の一態様によれば、システムがホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイスを含む。ＨＯＥデバイスは、第１および第２の表面を有する第１の要素を有し、第１の表面は入射光線に面するように位置決め可能である。干渉パターンが記録されているエマルジョン材料が第１の要素の第２の表面上に配置される。第２の要素は、エマルジョン材料上に配置された第１の表面を有し、干渉パターンによって回析された入射光線から導出された結果の光線を、第２の要素の第２の表面に面する場所に向かう方向に渡すように構築される。光学処理装置が結果の光線を受信する。
【０００６】
本発明の非制限的かつ非網羅的な実施形態を以下の図において記載する。図では、そうでないと指定されない限り、様々な図を通じて類似の参照番号が類似の部分を指す。
【０００７】
（例示の実施形態の詳細な説明）
ホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイスをワイヤレス遠隔通信システム受信器で使用するためのシステムおよび方法の実施形態を詳細に本明細書に記載する。以下の記載では、図５〜６における様々な受信器システム構成要素の記載など、多数の特定の詳細を提供して本発明の実施形態の完全な理解を提供する。しかし、本発明を、１つまたは複数の特定の詳細なしに、あるいは他の方法、材料、構成要素などにより実施できることは当業者には理解されよう。他の場合では、周知の構造、材料または動作を詳細に図示あるいは記載せずに、本発明の様々な実施形態の態様を不明確にすることを回避する。さらに、図に示す様々な実施形態は例示的表現であり、必ずしも比例するように図示されないことを理解されたい。
【０００８】
本明細書中で「１つの実施形態」または「一実施形態」と指すことは、その実施形態に関して記載する特定の特徴、構造、材料または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、「１つの実施形態では」または「一実施形態では」という句が本明細書中の様々な場所で現れるものは、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているのではない。さらに、特定の特徴、構造、材料または特性を、１つまたは複数の実施形態においていかなる適切な方法でも組み合わせることができる。
【０００９】
最初に図２を参照すると、全体的に２４で示すものは、円筒管２８内に配置されたＨＯＥデバイス２６を有する受信器システムの一実施形態である。受信器システム２４は、図１に示すものなど、従来の光学受信器要素をＨＯＥデバイス２６で置き換える。基本的レベルでは、ＨＯＥデバイス２６が入射光線３０のための光収集動作のほとんどまたはすべてを実行し、結果の光線３２を検出ユニット３４上に集束させる。
【００１０】
動作において、入射光線３０が、光学送信器システム（図示せず）から送信された、変調されたデータを有する光信号の全部または一部を含む。一実施形態によれば、入射光線３０がレーザ光などからなり、これはたとえば１５４８．５１ｎｍの波長を有する。入射光線３０は、単色性またはいずれかの特定の波長または色に限定されず、可視光線ならびにスペクトルの紫外線または赤外線部分を含むことができる。
【００１１】
検出ユニット３４は光学処理装置の一部を形成しており、この装置は、光検出器（たとえば、アバランシュ・フォト・ダイオード、ＰＩＮ検出器、または他のこのような検出器または感光性デバイスなど）、プロセッサ、変調器／復調器、および、データを結果の光線３２から抽出かつ処理するための他の電子ロジックおよび電子回路を含む。図２に示す実施形態によれば、ＨＯＥデバイス２６は結果の光線３２を検出ユニット３４のスポットに集束させることができる。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、ＨＯＥデバイス２６はホログラムを含む。ホログラムは、２つの光信号（レーザなど）からの干渉縞フィールド（たとえば、干渉パターン）をフォトレジスト材料（たとえば、エマルジョン材料）に記録し、次いでフォトレジスト材料を現像することによって作成される。記録された干渉パターンを有するＨＯＥデバイスを製造する方法の実施形態は、本願と同じ譲受人に譲渡された、現在係属中の　　日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ　ＡＮＤ　ＭＥＴＨＯＤ　ＦＯＲ　ＣＯＲＲＥＣＴＩＮＧ　ＡＢＥＲＲＡＴＩＯＮＳ　ＩＮ　ＰＨＯＴＯＮ　ＣＯＬＬＥＣＴＩＯＮ　ＤＥＶＩＣＥＳ」という名称の米国特許出願第　　　　号（弁理士整理番号第００４５２４．Ｐ００６号）に開示されており、これは参照により組み込まれる。この同時係属の特許出願はさらに、非球面の構成要素の使用による収差を修正する装置／方法を開示している。
【００１３】
図３のように、一実施形態のＨＯＥデバイス２６は、第１の要素３６および第２の要素３８を含み、両方の要素が、干渉パターン４２が記録されている現像されたエマルジョン材料４０を間に挟んでいる。上で識別した同時係属の出願において記載されたものなど、記録プロセス中に、エマルジョン材料４０が最初に第１の要素３６の表面４４の上に付着され、次いで干渉光信号に露光されて干渉パターン４２が得られる。続いて、第２の要素３８が、現像されたエマルジョン材料４０上に添付あるいは結合されて、エマルジョン材料４０を湿気などの環境汚染物質から保護するようにシールする。その後、反射防止コーティングをＨＯＥデバイス２６の１つまたは複数の露光面に塗布することができる。反射防止コーティングの塗布はまた、第２の要素３８を現像されたエマルジョン材料４０上に添付する前に行うこともできる。
【００１４】
一実施形態によれば、第１の要素３６および第２の要素３８が、平坦な表面を有するガラスの板を含むが、他の実施形態では、成形プラスチックなど他のタイプの材料を使用することができる。第１の要素３６および第２の要素３８はたとえば、１６インチの直径および０．２３６インチの厚さを有している。これらの寸法は変わる可能性があり、あるいは、使用する材料のタイプ、塗布のタイプ、熱膨張係数、屈折率、分散率など、様々な基準および光学要因に基づいてスケーリングできることは当業者には理解されよう。受信器システム２４のために使用される例示的ＨＯＥデバイス２６は、標準のＢＫ−７ガラスを第１の要素３６として、かつ第２の要素３８として使用することができ、ＢＫ−７ガラスは既知の物理および光学特性を有する。第１の要素３６のため、かつ第２の要素３８のために使用される材料は、たとえば約１．５の屈折率を有することができる。したがって、本発明は必ずしも、第１の要素３６および第２の要素３８の特定の物理的寸法によって、あるいは特定の物理または光学特性によって限定されない。
【００１５】
一実施形態によれば、ＨＯＥデバイス２６は重クロム酸塩ゼラチンをエマルジョン材料４０のために利用することができるが、所期の目的のために高レベルの回析効率を有するか、あるいはそうでない場合は特定の波長について適切に機能することができる感光性樹脂も使用することができる。当業者によって知られている比に従って重クロム酸塩と混合することができる適切なタイプのゼラチンは、Ｐａｒａｄｉｓｅ　Ｃｉｔｙ，Ｕｔａｈに位置するＲａｌｃｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｌａｂによって設計され、Ｓｉｏｕｘ　Ｃｉｔｙ，Ｉｏｗａに位置するＫｉｎｄ　＆　Ｋｎｏｘ　Ｇｅｌａｎｔｉｎｅ，Ｉｎｃ．によって、同社の光学的ゼラチンのＧｅｌｉｔａ（商標）ライン、タイプ７６４４、ロット２の下で製造される。別の実施形態では、エマルジョン材料４０をゼラチンおよびハロゲン化銀の均質混合から作ることができ、これは光学的応用例のために市販である混合物などである。
【００１６】
第１の要素３６および第２の要素３８の表面は通常、可能な限りスムースになるように作られて、プレイバック・プロセス中に受け入れ不可能な収差の導入が回避される。加えて、第１の要素３６および第２の要素３８を作る材料を透明にして、散乱効果を低減し、かつ／または入射光線３０の透過効率を向上させるようにすべきである。
【００１７】
ＨＯＥデバイス２６の一実施形態は記録された体積位相ホログラム（たとえば、干渉パターン４２）を使用し、これにより、プレイバック・プロセス中（たとえば、入射光線３０の受信中）にＨＯＥデバイス２６を通過する光線を第２の要素３８の露光面に面する場所に実質的に集束させる（たとえば、検出ユニット３４上のスポットに集束させる）。別の方法で述べると、プレイバック中に、入射光線３０（一実施形態では１５４８．５１ｎｍの波長である）がＨＯＥデバイス２６で受信されるとき、入射光線３０が第１の要素３６を通過して干渉パターン４２まで行く。干渉パターン４２は入射光線３０を第２の要素３８に、かつ検出ユニット３４に向けて回析する。
【００１８】
体積位相ホログラムにおける屈折率は、開口部上で正弦波的に変わる。正弦波周波数は、開口部の増大により増大する。正弦波パターンは、構成光学系によって記録プロセス中に得られ、ＨＯＥデバイス２６の焦点距離ｆを確立する。ただし焦点距離ｆは軸上の受信器システム７４のためのＨＯＥデバイス２６の光軸に沿って、およそ干渉パターン４２から、結果の光線３２が集束する検出ユニット３４上のスポットまで測定された距離である。ＨＯＥデバイス２６の焦点距離ｆを、一般的な表現では、以下の式によって決定することができる。
【数１】
2004505529.tif 000003
【００１９】
図４は、この式における様々なパラメータの関係を例示する。図４では、記録プロセス５０の一実施形態を例示し、光５２（一実施形態では４８８ｎｍにすることができる構成波長λｏである）が２つのパス５４と５６に分割される。第１の構成点５８と第２の構成点５９から、２つの光パス５４と５６がそれぞれエマルジョン材料４０の表面上に広がり、それによってエマルジョン材料４０が２つの干渉する光パス５４と５６に露光される。エマルジョン材料４０上に記録された干渉パターン４２が結果として生ずる。
【００２０】
図４では、距離Ｒｏは、第１の構成点５８から光軸５５に沿ってエマルジョン材料４０までの距離であり、距離Ｒｒは、第２の構成点５９から光軸５５に沿ってエマルジョン材料４０までの距離である。上の式では、回析次数ｑを一次では±１にすることができ、プレイバック波長λｃを一実施形態では１５４８．５１ｎｍにすることができる。ＨＯＥデバイス２６に入る光はこのようにプレイバック中に回析され、この焦点距離ｆに応じてＨＯＥデバイスの背後の点に集束される。一実施形態では、ＨＯＥデバイス２６がｆ１のｆナンバ（たとえば、焦点距離ｆと体積位相ホログラムの直径／開口部の間で１対１の比）を有する。このｆナンバを、構成光学計を変えることによって操作することができる。
【００２１】
本発明の実施形態を、様々な構成を使用して実施することができる。たとえば、図５は、「直接集束」構成の一実施形態を示し、図６は、「コリメート」構成の一実施形態を示す。コリメート構成には、追跡、品質管理などのためにビーム・スプリッタを容易に挿入することができるという利点がある。
【００２２】
最初に図５を参照すると、全体的に６０で示すものは、直接集束構成を有する受信器システムの一実施形態である。受信器システム６０は、受信器システム６０の前部に位置するＨＯＥデバイス２６を含み、第１の要素３６が入射光線３０に面するようにし、かつ結果の光線３２が第２の要素３８から渡されるようにする。また、受信機器システム６０は複数の平面ミラー６２および６４、およびステアリング・ミラー６６を含んで結果の光線３２の方向をコントロールすることもでき、またさらに様々な検出器の電子部品を含んで結果の光線３２を処理することができる。すべての光強度（たとえば、集束能力）はＨＯＥデバイス２６から来る。
【００２３】
平面ミラー６２および６４は、結果の光線３２をそれらで折り返すことによってパッケージング・サイズを減らすために使用される。すなわち、結果の光線３２が最初に平面ミラー６２から平面ミラー６４に向けて反射される。次いで、平面ミラー６４が結果の光線３２をステアリング・ミラー６６に向けて反射させる。この方法で、受信器システム６０の焦点距離全体が縮められる。
【００２４】
ステアリング・ミラー６６は、画像が検出ユニット３４上で集束された（たとえば、結果の光線３２を集束する）状態を保つために使用される。この方法で、ステアリング・ミラー６６が、受信器システム６０への動揺または振動によって引き起こされる高周波の動きを補償するために使用される。ステアリング・ミラー６６を入射光線３０に対して、あるいはＨＯＥデバイス２６の光軸６８に対して４５°の角度に向けることができる。したがって、検出ユニット３４を光軸６８に対して９０°に位置決めすることができる。明瞭にするため、この位置決め／角度を図５には図示しない。
【００２５】
ステアリング・ミラー６６の背後に位置決めされたビーム・スプリッタ７０を使用して、入力ビームの一部（たとえば、結果の光線３２の一部）をピック・オフし、これを象限セル光学検出器７２上に向けることができる。象限セル光学検出器７２上の結果のスポットは、入力ビームの相対的入力角を示す。次いで、この入力角を使用して受信器システム６０が、ステアリング・ミラー６６の角度を調節することによって入射光線３０を様々な範囲で送信する送信器システム（図示せず）まで「追跡」することを続けることができる。
【００２６】
検出ユニット３４は、高いゲインおよび増大された感度を有するアバランシュ・フォト・ダイオードを含むことができる。これは、通常は通信のために使用される検出器のタイプであるが、いずれかの適切な光信号検出器も使用することができる。たとえば、ＰＩＮ検出器を使用することができる。
【００２７】
コリメート構成を有する受信器システム７４の一実施形態を図６に示す。図５示す直接集束構成に類似して、図６の受信器システム７４のコリメート構成もまたＨＯＥデバイス２６を前部で使用し、結果の光線３２をそれらで折り返すための複数の平面ミラー７６および７８、および、結果の光線３２の方向をコントロールするためのステアリング・ミラー７９を使用する。再度、ステアリング・ミラー７９および／または検出ユニット３４を光軸に対して異なる角度／位置に向けることができ、このような向きを図６には例示しない。これは例示および説明を簡単にするためである。受信器システム７４は、通信のための様々な機能の実現を容易にするための他の構成要素を含む。
【００２８】
たとえば、コリメート光学アセンブリ８０は、反射された結果の光線３２を平面ミラー７８から受信し、これらをコリメートされた光線８１に再度コリメートする。一実施形態では、コリメート光学アセンブリ８０が一連のレンズを含み、これらが結果の光線３２の収差訂正、集束およびコリメートを実行する。ＨＯＥデバイス２６およびコリメート光学アセンブリ８０は無限焦点望遠鏡として動作し、光線がコリメート・インかつコリメート・アウトされる。この構成は幾分、双眼鏡および天体望遠鏡の構成に類似しており、ＨＯＥデバイス２６が対物レンズとして機能し、コリメート光学アセンブリ８０がアイピースとして機能する。
【００２９】
コリメート光学アセンブリ８０におけるレンズなどの最後の要素８２を長手方向に動かして、受信器システム７４を送信器システム（図示せず）からの異なるリンク範囲に対して再集束させることができる。この方法で、受信器システム７４を調節して、特定の距離に位置する送信器システム（図示せず）からの光の受信を最適化することができる。コリメート光線８１のコリメート・パスが受信器システム７４にいくつかの異なる特性を与える。これには以下のものが含まれる。
【００３０】
１．ＨＯＥデバイス２６の下流の光学系のための耐性の低減。
２．システム受信器７４のためのコストの削減。
３．コリメート・パスに沿ったビーム・スプリッタ（図示せず）の使用で多数のチャネルが可能になる。
４．発散光において使用されるプレート・ビーム・スプリッタが非点収差を導入し、したがってスポット・サイズが増大するが、コリメート・パスにおけるビーム・スプリッタは非点収差を導入しない。
【００３１】
受信器システム７４は、ビーム分割光学アセンブリ８４を含むことができる。ビーム分割光学アセンブリ８４は、コリメート光線８１から、通信チャネルを追跡チャネルから分割するために使用される１つまたは複数の構成要素を有するモジュールを含むことができるが、共通の集束レンズ８６を使用する。次いで、通信チャネルの光線を検出ユニット３４へ収束するか、あるいはそれに向けて送ることができる。一実施形態によれば、ビーム分割光学アセンブリ８４は、レンズ８６、ビーム・スプリッタおよびミラーを含むモジュールを含むことができる。
【００３２】
要約すると、ＨＯＥデバイス２６は、体積位相ホログラムまたは干渉パターン４２が記録されており、このデバイスを受信器システムで使用して入射光線３０を受信し、かつ、結果の光線３２をＨＯＥデバイス２６に面する場所に向かう方向に実質的に集束させることができる。このような場所を検出ユニット３４のスポットにすることができるが、様々なミラー、ビーム・スプリッタ、コリメート光学アセンブリ、ビーム分割光学アセンブリなどを使用して、結果の光線が検出ユニット３４に到達する前にこれらをコントロールかつ操作することができる。ＨＯＥデバイス２６は、第１の要素３６と第２の要素３８の間に挟まれるエマルジョン材料４０を含むことができ、エマルジョン材料４０は現像かつ処理されて、体積位相ホログラムなどの干渉パターン４２を含むようにされる。
【００３３】
本明細書に記載した様々な実施形態におけるＨＯＥデバイス２６の使用は、従来の受信器光学系に勝るいくつかの利点を提供する。第１に、ＨＯＥデバイス２６の性質のため、これは光のただ１つの周波数のみを収集する能力を有する。したがって、すべての光強度が透過ビーム（たとえば、入射光線３０）の収集の専用にされ、光学干渉の可能性が低い。図１のシステム１０のような従来のシステムはそれほど効率的ではなく、これはミラー１８および２０が周波数にかかわらず光のすべてを収集し、それにより結果として背景光による干渉が可能となるからである。
【００３４】
本発明の実施形態のもう１つの主な利点はコストである。従来の光学系は、球面ミラー２０など、高価な球面ミラーを利用する。さらに、従来技術のシステムにおける各ミラーは製造技術によりわずかに異なるようになる。本発明のＨＯＥデバイス２６の製造は安価であり、厳密な仕様への再生が比較的容易である。したがって、はるかに低いコストで品質レベルがはるかに高い。
【００３５】
さらに、ＨＯＥデバイス２６を、受信器システム２４内など、受信器システム内に組み込むことにより、結果としてよりかさばらないユニットとなる。ＨＯＥデバイス２６はｆ１のｆナンバを有するように製造することができるが、従来の光学系は容易にこのように操作することができず、類似の開口部サイズではｆ３からｆ５程度を超えるｆナンバを有する（たとえば、同じ開口部サイズでより長い頂点距離ｆ）。したがって、受信器システム２４、６０および７４など、受信器システムは全体の長さが短くなる。これは大量生産の商用ワイヤレス光学遠隔通信システムにとって大きい利点である。
【００３６】
本発明の例示した実施形態の上の記載は、要約書に記載するものを含めて、網羅的となるように、あるいは本発明を開示した正確な形式に限定するように意図されるものではない。本発明の特定の実施形態および実施例を本明細書で例示のために記載するが、様々な同等の修正が本発明の範囲内で可能であることは当業者には理解されよう。たとえば、受信器システムのいくつかの実施形態を、特定の向きを有するミラーおよび／またはビーム・スプリッタを使用するものとして記載したが、他の実施形態はこれらの構成要素を含まない可能性があること、または、他の実施形態が他の構成または向きを有する可能性があることを理解されたい。
【００３７】
上で詳述した記載を考えて、これらの修正を本発明に行うことができる。以下の特許請求の範囲で使用する用語は、本発明を本明細書および特許請求の範囲において開示された特定の実施形態に限定するように解釈されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、完全に以下の特許請求の範囲によって決定されるべきであり、特許請求の範囲は、特許請求の範囲の解釈の確立された教示に従って解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の光学受信器システムを示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による、受信器システムにおけるホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）デバイスを示す機能ブロック図である。
【図３】図２の受信器システムで使用することができるＨＯＥデバイスの一実施形態を例示する図である。
【図４】図２のＨＯＥデバイスのための構成光学系において使用されるパラメータを例示する図である。
【図５】本発明のもう１つの実施形態による受信器システムにおける、図３のＨＯＥデバイスを示す機能ブロック図である。
【図６】本発明のもう１つの実施形態による受信器システムにおける、図３のＨＯＥデバイスを示す機能ブロック図である。
【図１】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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