(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）偏光回転子と偏光ビームスプリッターとを備えたスイッチにより参照光を複数の独立した記憶媒質のうちの選ばれた一つに向ける工程であって、前記独立した記憶媒質は互いに空間を隔てて離れていることと、
ｂ）前記独立した記憶媒質のうち、所望の一つの記憶媒質の参照光平面の一定の平坦度の公差内でほぼ平坦な波面を得るために集束レンズの光軸に沿って前記集束レンズの位置を調節することにより参照光を集束する工程と、
ｃ）前記独立した記憶媒質のうちの所望の一つの記憶媒質中に記憶された選ばれたホログラムをアドレスするために前記スイッチにより参照光の角度を変化させる工程であって、そのようなアドレッシングの結果として選ばれたホログラムが読み出される工程とから成る複数の別々の記憶媒質に入れられたホログラムをアドレスするための方法。
【請求項２】
前記参照光が変換ステージ上に配置されたレンズを介して集束されるものとする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
読み出されているホログラムを監視し、かつ変換ステージのサーボ機構による制御を利用することによって記憶媒質中の参照光の視準を遂行する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ａ）各記憶媒質に対する変換ステージの位置を明確にするデータを記憶する工程であって、同位置を特定した結果、選ばれた記憶媒質に対してレンズの焦点が少なくとも概ねは合うようにすることと、
ｂ）同記憶媒質において少なくとも概ねは参照光の集束を遂行するために、選ばれた記憶媒質と一致する位置に変換ステージを移動させる工程とをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記参照光を独立した複数の記憶媒質のうちの所望の一つに向ける工程が、参照光が偏光ビームスプリッターによって選ばれた記憶媒質に向けて反射されるように参照光の偏光が調整され、同参照光は異なる記憶媒質が選ばれた場合同ビームスプリッターによって透過されることを含むものとする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記向ける工程と角度を変化させる工程が、集束レンズの光軸に沿って配置され、前記偏光回転子と前記偏光ビームスプリッターとを少なくとも備えた手段によって実行される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記集束レンズの位置が記憶媒体をアドレスするたびに調節される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記集束レンズの位置が前記平坦度の公差が最小となるよう調節される請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明はホログラフィー記憶装置に関し、より詳しくは複数の独立した記憶媒体に入れられたホログラムをアドレスするための方法に関する。この方法は、参照光を記憶媒体のうちの選ばれた一つに向けることと、その選ばれた記憶媒体の参照光平面内でほぼ平坦な波面を得るために参照光を集束することと、記憶媒体の中に入れられた選ばれたホログラムをアドレスし、そのようなアドレッシングの結果として選ばれたホログラムが読み出されるように参照光の角度を変化させることとから成る。
発明の背景
像を記憶するためのホログラフィー技術についてはよく知られている。この技術は一般に、広く様々な用途において三次元の物体の像を記憶するために使用される。その上、計算機システム用のデジタルデータを記憶するためにこのようなホログラフィー技術を利用することに対して様々な方法論が現在探求されている。
ホログラムを形成するための技術は、コヒーレント度の高い出力レーザー光を別々の参照光と物体光とに分けることから成る。参照光は例えば光屈折材料のようなホログラフィー記憶媒体の上に向けられ、物体光は像が記憶されるべき予定の物体の上に向けられる。物体から反射した光は同光屈折材料に向けられ、ここで参照光と物体光の反射光とが干渉することによって、干渉パターンが形成される。デジタルデータを記憶する場合、物体光は像が記憶されるべき予定の物体から反射して離れていくというよりも、むしろ光学変調器の中を通過する。
続いて、参照光をホログラフィー記憶媒体の上に向けると、その結果、最初に照明された物体またはデジタルデータを表す像が再構成される。
角度に関して像の多重化を行うことによって単一の光屈折媒体中にこのような像を複数個記憶するための技術についてもまた知られている。このような角度の多重化については、「THEORY  OF  OPTICAL  INFORMATION  STORAGE  IN  SOLID」Applied  Optics第２巻、４号、393ページ（1963年）に詳細に論じられている。角度の多重化の方法は一般に、各々の露光に対し物体光に対する角度を一定に保つが、一方で参照光の角度を変化させることに関する。したがって、角度の多重化により多数のホログラフィーによる像を通常容量の一つの光屈折媒体中に記憶することが可能となり、それによって、媒体の記憶密度が大いに増大する。
全記憶容量を増大するためには、一般に、各々の記憶モジュールが別々の記憶媒体を含む、多重のホログラフィー記憶モジュールを利用することが望ましい。しかしながら、このような多重記憶モジュールを使用するには、このような構造を実現可能にするために克服しなければならない技術的課題が存在する。課題の一つとして、多重記憶モジュールの使用に一般に付随する課題に、選ばれた記憶モジュールの記憶媒体中に入れられた所望のホログラムを迅速かつ正確にアドレスする能力がある。参照光は選ばれた記憶媒体に向けられなければならないというだけでなく、参照光は、同記憶媒体中に記憶された他のホログラムまで不注意に部分的に呼び出してしまわないように、選ばれた記憶媒体の参照光平面内に十分平坦な波面を与えた方法で記憶媒体に向けられなければならない。
必要とされる平坦さの度合いは、以下に詳しく述べるように、隣接する多重化されたホログラム間の角度の分離によって決定される。
そのようなものとして、複数の異なる記憶モジュールをアドレスするための手段と、一つの異なる記憶モジュールがアドレスされるたびに、アドレス指定した参照光の波面の平坦度を望ましくは自動的に調節するための手段とを備えることが望ましい。
発明の概要
本発明は、特に先行技術に関する上述の課題を扱い、解決する。更に詳しくは、本発明は複数の異なる記憶媒体に入れたホログラムをアドレスするための方法を含む。この方法は、参照光を記憶媒体のうちの選ばれた一つに向ける工程と、同選ばれた記憶媒体の参照光平面内で十分平坦な波面を得るために参照光を集束する工程と、記憶媒体の中に入れられた選ばれたホログラムをアドレスするために参照光の角度を変化させる工程とから成る。選ばれたホログラムはそのようなアドレッシングの結果として読み出される。
参照光は変換ステージ上に配置されたレンズを介して集束されることが好ましい。変換ステージを介したそのような参照光の集束を遂行するために、読み出されたホログラムまたは再生された物体光は監視され、サーボ機構による制御が利用されることが望ましい。
随意、異なる記憶媒体に対する変換ステージの配置を記すデータが記憶装置に入れられている。記憶データを読み出し、変換ステージを示された位置に移動すると、その結果特定の記憶媒体に対して参照光が概ね集束される。
参照光が偏光ビームスプリッターによって反射され選ばれた記憶媒体に向かうように参照光の偏光を調整することによって、参照光は複数の異なる記憶媒体のうちの選ばれた一つに向けられる。同参照光は異なる記憶媒体が選ばれた場合などでは、ビームスプリッターによって透過される。
本発明の他の利点と同様、これらは以下の説明および図面によってより明確に示される。図示および記述された特定の構成における変更は、本発明の精神から逸れることなく本請求項の範囲内にあることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、複数の異なる記憶媒体だけでなく、選ばれた記憶媒体中に入れられた選ばれたホログラムをオートフォーカスかつアドレスできる光学システムをも含むモジュール式体積ホログラフィー記憶装置の略図である。
図２は、立方体ビームスプリッター・アレーを経て記憶媒体中に反射された各参照光と関連するビーム胴部の配置を示した一つの記憶媒体の略図である。
好適な実施形態の詳細の説明
添付図面に関して以下に述べた詳細な説明は、本発明の好適な実施形態についての説明に向けられたものであり、本発明の構成や利用の唯一の形式を示すことを図示していない。この説明では、例示された実施形態に関して、本発明を構成し作動するための機能および工程の順序について述べている。しかしながら、同一かまたは等価な機能および順序は本発明の精神と範囲とに包含される種々の実施形態によって遂行され得るものとする。
本発明はＮ個（Ｎは整数）のホログラフィー記憶モジュールのうちの任意の一個の中で良く視準したレーザー参照光を発生させるための手段を与える。同時に、Ｎ個のモジュールはより大きな一つのホログラフィー記憶装置から成る。Ｎ個のモジュールの物理的互換性を達成するため、参照光の視準が正確かつ実時間に調整される。
本発明のモジュール式体積ホログラフィー記憶装置用の参照光オートフォーカス装置を図１および図２に示す。これらの図は、本発明の好適な実施形態である。
図１を参照すると、本発明には一般に、符号１０、符号１２、および符号１４のような異なる複数の記憶媒体あるいはモジュールが含まれる。図に示したように、独立した記憶媒体１０、１２、１４はお互い空間を隔てて離れている。参照光レンズを用いて選ばれた記憶媒体の一つに参照光を向け、その選ばれた記憶媒体の参照光平面内で最大限平坦な波面を得るために参照光を集束し、記憶媒体に入れられた所望のホログラムをアドレスするために参照光の角度を変化させる。このように、選ばれたホログラムはこのようなアドレッシングの結果として読み出される。
より詳しくは、集束レンズＦＬ1を変換ステージ５０の上に配置する。図示した方向、すなわち集束レンズＦＬ1の光学軸に沿って、変換ステージ５０を前後に動かすと、選ばれた記憶媒体の参照光平面内でほぼ平坦な波面が得られるように、参照光を集束することができる。
ＦＬ1の光学軸に対する参照光の角度の位置決めをするための手段は参照ビームの光路内にＦＬ1より先に配置されることが望ましいが、図示しない。当業者には、参照光の角度の位置決めをするのに適当なこのような手段が種々存在することが理解されよう、音響光学のブラッグセル（変調器）はこのような角度を位置決めするための手段の一例である。
集束レンズにより視準されたレーザー参照光をＰ1で名目上一点に集束し、この点から第一の偏光回転子ＰＲ1へと参照光が向けられる。偏光回転子ＰＲ1は、例えば、電気的入力に応答して参照シグナルの偏光面を回転させることが可能な液晶材料から成る。
偏光回転子ＰＲ1を通り抜けた後、参照光は偏光ビームスプリッターＰＢＳ1に入射する。
偏光回転子ＰＲ1と偏光ビームスプリッターＰＢＳ1との組み合わせは、参照光を第一の記憶モジュール１０か、または代わりに他のそのような偏光回転子／偏光ビームスプリッターの対に向けるためのスイッチを形成する。これらの他の偏光回転子／偏光ビームスプリッターの対も同様に、参照光を所望の記憶モジュールに向けるために連結される。
図１の記憶装置のＮ個の記憶モジュールのうちの任意の一個の中に存在するどのホログラムも、集束レンズＦＬ1を＋ｙの方向に移動させることによって正確にアドレスすることができる。ホログラフィー記憶モジュール「ｎ」（ｎ＝１、２、３、…、Ｎ）は、参照光の波面が平坦な場合、明確に決定された一定の公差内で、選ばれたモジュールの参照光平面ＲＰn内に正確にアドレスされる。（光学波長における）平坦さの程度は、多重化されたホログラム間の角度の分離によって決定される。例えば図１に示すようにモジュールの長さがＬ、光学波長がλ、角度の分離がΔφならば、平坦度の公差Δｆは、
Δｆ＝（Ｌ／λ）ｔａｎ（Δφ）
となる。Ｌ＝３ｃｍ、Δφ＝＝０．０１度、φ＝４８８ｎｍとすると、光学波長λにおけるΔｆ＝１０．７である。一般的な光学的公差を仮定すると、異なる記憶モジュールをアドレスするたびにΔｆを調整または最小化するための準備を行わない限り、記憶装置を合理的な大きさにするために（Ｎは大体３より大きい）Δｆの値を一定に保つことは困難である。集束レンズＦＬ1がこの調整機能を実行する。
図１に示すように、Ｎ個のモジュール記憶装置（ｎ＝１、２、…、Ｎ）のうちに含まれる第二（ｎ＝２）のホログラフィー記憶モジュール１２が選ばれ、集束レンズＦＬ1の位置を調節することによって正確にアドレスされる。上に述べたように、第二ホログラフィー記憶モジュール１２は、偏光ビームスプリッターＰＢＳ2から第二記憶モジュール１２に向かって参照光を反射させるために偏光回転子ＰＲ2を調整することによって選ばれる。
図２を参照すると、球面レンズＣＬ2と立方体ビームスプリッター・アレーＣＢＳＡ2との組み合わせにより、記憶モジュール内に「Ｍ」個の参照光の胴部が生じる。ここでは、ＭはＣＢＳＡ2の要素の数である（図１ではＭ＝４）。所定のＬ（ホログラフィー記憶モジュールの一つにおける長さ）およびＭに対して、ＣＬn（すべてのｎに対して名目上ｄ1＋ｄ2と等しく設定される）の焦点距離は、参照平面ＲＰ2とビーム胴部「１」または「Ｍ」との間の最大距離ｌMAXがΔｆ・λ以下となるように選ばれる。
一般的な、すなわち特別に費用をかけない光学要素に対して、もしレンズをアドレッシングするモジュールのすべての要素が正しい位置に固定されるならば、すべての記憶モジュールに対する公差の範囲内にΔｆを同時に維持することはできない。しかしながら、集束レンズＦＬ1を変換ステージに取り付けることによって、図１に示されたＮ個のモジュールのうちの任意の一つを正確にアドレスするために、Δｆを実時間で最小限にすることができる。
視準されたレーザー光がＦＬ1に入射する角度を調整することによって、一つの所定の記憶モジュール内の種々のホログラムが個別にアドレスされる。実時間かつ閉回路での＋Ｙ方向におけるＦＬ1の位置の調整は、入射参照光（図１に示した実施例における参照光アレー（２））によってアドレスされた物体光（図１に示した実施例における物体光（２））の一部を監視することによって達成される。このように物体光の一部の強さを最大にすることによって、ＦＬ1が取り付けられる変換ステージをサーボ機構で制御することにより、Δｆは最小となる。この手段によって、すべての記憶モジュール中に存在する全てのホログラムは実時間に最適化される。
デジタル式記憶装置内の変換ステージの位置を予め記憶することによって、各モジュールに対するΔｆを概ね最小にすることができる。
本明細書および図面に示したモジュール式体積ホログラフィー記憶装置用の例証的な参照光オートフォーカス装置は、本発明の好適な実施形態を示しているにすぎないことは了承されよう。実際、本発明の精神と範囲とから逸れることなく、ここに挙げた実施形態の様々な修正および追加を行うことができる。例えば、当業者に理解されるように、種々の異なる光学的構成要素を本明細書中に例証し記述した構成要素の代わりに使用することができる。したがって、とりわけ装置の結合構造に従って、種々のレンズやミラーなどを組み込むことができる。
このように、上記のような修正や追加または他の修正や追加が当業者には自明であり、このような修正や追加は様々な用途に適用することができる。
【図１】
0004053599.tif 000002
【図２】
0004053599.tif 000003