(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチプレックスホログラムの格納／読出しのためのホログラフィック格納システムであって、
光ビームを発生する光源と、
前記光ビームを基準ビームと信号ビームとに分離する分離手段と、
前記信号ビームを格納する格納媒体と、
前記信号ビームを前記格納媒体に向かうようにする手段と、
円筒の外周をなす側面と、該円筒の長手方向の中心軸に垂直な法面と、前記中心軸に対して傾斜した角度をなす傾斜面とを有する楔形状で、前記中心軸を中心に回転することによって前記法面から入射した前記基準ビームを偏向させる回転可能なプリズムと、
前記偏向された基準ビームが入射するための開口が形成されたパラボラミラーと、
前記パラボラミラーの開口を通して入射した前記偏向された基準ビームを前記パラボラミラーに向けて反射するミラーとを含み、
前記パラボラミラーに向けて反射された前記偏向された基準ビームは、前記パラボラミラーにより反射され、かつ前記格納媒体上に集束されることを特徴とするホログラフィック格納システム。
【請求項２】
前記ミラーが、円盤状であることを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック格納システム。
【請求項３】
前記回転可能なプリズムが、第１及び第２プリズムを含むことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック格納システム。
【請求項４】
前記第１プリズムが、前記パラボラミラーと前記光源との間に配置されることを特徴とする請求項３に記載のホログラフィック格納システム。
【請求項５】
前記第２プリズムが、前記パラボラミラーと前記第１プリズムとの間に位置することを特徴とする請求項４に記載のホログラフィック格納システム。
【請求項６】
前記第１プリズムの法面上の前記基準ビームの入射角が、０〜前記第１プリズムの法面と傾斜面との間の角度であることを特徴とする請求項５に記載のホログラフィック格納システム。
【請求項７】
前記第１プリズムを第１角速度Ｗ１で回転させる第１制御器と、前記第２プリズムを第２角速度Ｗ２で回転させる第２制御器とを，さらに含むことを特徴とする請求項６に記載のホログラフィック格納システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィック格納システムに関し、特に、パラボラミラーを組込んで装置の小型化を図ったホログラフィック格納装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、動映像フィルムのように多量のデータを光学的に格納するための要求が増大してきた。従って、高密度光学格納能力を実現するために、格納媒体が組込まれている多様な形態のホログラフィック格納システムが開発されてきた。この格納媒体は、通常ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）またはホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ2Ｏ4）よりなり、各ページの形態でデータを３次元的に格納するのに用いられる。
【０００３】
このようなホログラフィック格納システムのうち角多重化（angular-multiplexed）格納システムは、格納媒体を回転させるか、または、格納媒体に格納されているデータを書込み／読出しする際に用いられる光ビームを反射させることにより様々な角度を容易に得ることができるため、最も幅広く用いられる。このような角多重化格納システムは干渉光を発生するレーザと、ビームスプリッターと、第１及び第２ミラーと、六面体または矩形板状の検出器と、格納媒体とを含む。角多重化格納システムにおいて、レーザから発せられる干渉光ビームは、該干渉光ビームを基準ビームと信号ビームとに分離するビームスプリッターに入射される。基準ビームと信号ビームは各々第１及び第２ミラーによって格納媒体に反射される。信号ビーム及び基準ビームによって生成された干渉模様は格納媒体に記録される。従って、角多重化格納システムは格納媒体内にデータを書込み、或いはそこからデータを読出し得る。
【０００４】
このような角多重化格納システムにおいて、データをアドレス指定する方法の１つは、格納媒体内の特定領域上に基準ビームの方向を制御することによって達成される。通常、この方法はミラーまたはレンズを機械的に動かすことにより行われる。しかし、このような方法は読出すためのミラーまたはレンズの位置を記録するための位置と精密に整合させる必要がある。
【０００５】
また、回転多重化（rotational-multiplexing）として知られている方法があるが、この方法は格納媒体の表面に垂直な軸について格納媒体を直接回転させることによって具現される。上記の軸は基準ビーム及び信号ビームを含む平面上に置かれる。最近、格納媒体により多くのホログラムを記録するために、角多重化技法と回転多重化技法とを組み合わせる必要性が増加している。しかし、基準ビームを格納媒体とともに制御するためには、相異なる機械的動きが実現されるべきであるため、回転多重化技法は、格納媒体を移動させることによって実現される空間多重化のような他の多重化技法と結合するのに適していない。例えば、格納媒体上の回転端は並進運動端上に取り付けられるべきであるため、相異なる機械的動きの実現が困難であるという不都合がある。
【０００６】
さらに、上述した多重化技法の共通的な短所の１つは、基準ビームを集束するために、格納媒体の前に位置した対物レンズを用いることによって、ホログラフィック格納システムの全体的な大きさが大きくなるということである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、パラボラミラーを採用して、システムの大きさの単純化を図ったホログラフィック格納システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、マルチプレックスホログラムの格納／読出しのためのホログラフィック格納システムであって、
干渉光ビームを発生する光源と、
前記干渉光ビームを基準ビームと信号ビームとに分離する分離手段と、
前記信号ビームを格納する格納媒体と、
前記信号ビームを前記格納媒体に向かうようにする手段と、
前記基準ビームを前記格納媒体上に集束させる集束手段と、
回転によって、前記集束手段上の任意位置に前記基準ビームを偏向させる偏向手段とを含むことを特徴とするホログラフィック格納システムが提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１０】
図１及び図２〜図５を参照すると、本発明の好適実施例によるホログラフィック格納システムが示されている。
【００１１】
図１は、本発明の第１好適実施例によるホログラフィック格納システム１００の概略図であって、干渉光ビームを発生するための光源１０２と、第１及び第２制御器１４０、１４２と、格納媒体１５０と、フーリェ変換レンズ１６０と、空間光変調器（spatial light modulator：ＳＬＭ）１７０と、検出レンズ１８０と、開口１３２を有するパラボラミラー１３０と、光検出器１９０と、第１楔状プリズム１１０、第２楔状プリズム１２０とを含む。
【００１２】
このホログラフィック格納システム１００において、光源１０２、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザから発せられた干渉光ビームはビーム１０４に進む。ビームスプリッター１０４は部分的に干渉光ビームを反射させて、この干渉光ビームを基準ビームと信号ビームとに分離する。ここで、信号ビームはビームスプリッター１０４を通じて第１ミラー１０６に伝送された干渉光ビームの一部分であり、基準ビームはビームスプリッター１０４によって第２ミラー１０８に反射された干渉光ビームの残余部分である。格納媒体１５０はＬｉＮｂＯ3のような光屈折結晶よりなる。
【００１３】
次に、信号ビームはＳＬＭ１７０に反射され、このＳＬＭ１７０によって第１ミラー１０６に達する。本発明の第１好適実施例において、ＳＬＭ１７０は離散変調領域、例えば、Ｍ×Ｎ個の変調画素のアレイ（Ｍ及びＮは正の整数）を含む。各Ｍ×Ｎ個の変調画素は集積回路（図示せず）を通して供給された電圧によって制御される。ここで、ＳＬＭ１７０は、Ｍ×Ｎ個の変調画素の各々に入射する信号ビームの振幅及び位相を制御する。従って、ＳＬＭ１７０は入射した信号ビームを通過させた後、ページ形態のデータを有する変調された信号ビームに変換し得る。変調された信号ビームは格納媒体１７０の記録領域上に集束させるフーリェ変換レンズ１６０に入射する。フーリェ変換レンズ１６０が用いられない場合にも、変調された信号ビームは格納媒体１５０の記録領域上に直接記録され得る。
【００１４】
一方、基準ビームは第１楔状プリズム１１０に反射され、この第１楔状プリズム１１０によって第２ミラー１０８に入射される。基準ビームが第１楔状プリズム１１０に入射された後の、第１及び第２楔状プリズム１１０、１２０内の基準ビームの光路について以下詳述する。第１好適実施例においては、基準ビームがＺ軸に対してθiの入射角で入射するようにされる。θiは、好ましくは約０度である。また、θiが傾斜角θW1より僅か大きいか小さい場合にも、ホログラフィック格納システム１００は、格納媒体１５０にデータのページを格納し得る。ここでθW1は、図２の如く第１楔状プリズム１１０の法面１１２と傾斜面１１４との間の角度を表す。
【００１５】
図２を参照すると、図１中の第１楔状プリズム１１０内における基準ビームの光経路が示されている。説明の便宜上、第１楔状プリズム１１０の法面１１２はＺ軸に垂直であると仮定する。基準ビームが入射角θiで法面１１２に入射する場合、基準ビームは第１楔状プリズム１１０に伝導角（transmitted angle）θiで伝導される。伝導角θiは下記式を用いて得られる。
【００１６】
【数１】
ｎWlｓｉｎθ´1＝ｎｓｉｎθi              式（１）
ｎWl：第１楔状プリズム１１０の屈折率
ｎ：空気の屈折率
【００１７】
上記においてθiがπ／２より極めて小さいとき、θi≒θi／ｎWlとなる。伝導された基準ビームが到達する傾斜面１１４上のポイントは「０」として示されている。ポイント「０」を通過する２つの直線は、Ｉ−Ｉ´及びＩＩ−ＩＩ´として示されている。ここでＩ−Ｉ´はＺ軸に平行であり、ＩＩ−ＩＩ´は傾斜面１１４に対する法線である。角度ＩＯ（ＩＩ）（＝（ＩＩ´）ＯＩ´）をθ１とすると、θ1＝θW1となる。伝導された基準ビームは、ポイントＯにおいては入射角（θ1＋θ1´）で傾斜面上に入射し、第１楔状プリズム１１０の傾斜面１１４に対しては角度θdをなす。その後、基準ビームがなす方向とＺ軸（またはＩ−ＩＩ´）との間の角度をθ2とすると、θd＝θ1＋θ2となる。スネルの法則（snell's law）から、ｎw1ｓｉｎ（θ1＋θ1´）＝ｓｉｎ（θ1＋θ2）またはｎw1ｓｉｎ（θw1＋θi／ｎw1）＝ｓｉｎ（θw1＋θ2）を得ることができる。θw2≪π／２であるため、大略ｎWlθw1＋θi≒θWl＋θdとなる。角度θ2は、下記のように表現され得る。
【００１８】
【数２】
θ2≒（ｎw1−１）θWl＋θi     式（２）
【００１９】
第１楔状プリズム１１０はＺ軸を中心に回転するものとする。第２楔状プリズム１２０が図３の如く、第１楔状プリズム１１０の法面１１２から距離Ｌだけ分離された（ｘ，ｙ）平面に位置すると、基準ビームの軌道Ｐ（ｘ，ｙ）は、第２楔状プリズム１２０の法面１２２上に円を形成する。Ｐのｘ、ｙ値は次のように与えられる。
【００２０】
【数３】
ｘ＋ｊｙ＝ｒｅｘｐ（ｊδ1）    式（３）
ｊ：虚数単位
ｒ：Ｌｔａｎθ2≒  Ｌθ2
δ1：Ｘ軸から第１楔状プリズム１１０の回転角
【００２１】
図４には図１中の第２楔状プリズム１２０内に基準ビームの光経路が示されている。第２楔状プリズム１２０の法面１２２に入射する基準ビームの入射角が第１楔状プリズム１１０のθ2に等しく、θiがほぼ０であるため、第１及び第２楔状プリズム１１０、１２０を通過した後、式（２）から全体偏向角度θdtは下記のように求められる。
【００２２】
【数４】
θdt≒（ｎw2−１）θW2＋（ｎw1−１）θW1    式（４）
【００２３】
各第１楔状プリズム１１０、１２０は、Ｚ軸を中心として各δ1とδ2ずつ回転するものとする。その後、２つの第１楔状プリズム１１０、１２０間の中心点から距離Ｄにある第３ミラー１３６における出力ビーム位置Ｐのｘ、ｙ値は下記のように表現され得る。
【００２４】
【数５】
ｘ＋ｊｙ＝ｒ1ｅｘｐ（ｊδ1）＋ｒ2ｅｘｐ（ｊδ2）    式（５）
【００２５】
例えば、ＤがＬより非常に大きく２つのプリズム１１０、１２０の形態が互いに類似である場合、ｒ1とｒ2は全て概ねＤ1θ2に等しい。ここで、Ｌは第１楔状プリズム１１０、１２０間の距離である。従って、第１及び第２楔状プリズム１１０、１２０を通過した後、基準ビームはδ1とδ2を適当に制御することによって、第３ミラー１３６上の直径２r1を有する円内の任意の位置に偏向され得る。図５に示すように、２つのプリズム１１０、１２０が各々角速度Ｗ1とＷ2で回転すると、第３ミラー１３６上の偏向された基準ビームの軌道Ｐ（ｘ，ｙ）は下記のようである。
【００２６】
【数６】
ｘ（ｔ）＋ｊｙ（ｔ）＝ｒ1ｅ[j(w1t+δ1)]+ｒ1ｅ[j(w2t+δ2)]    式（６）
【００２７】
例えば、δ1≠δ2でありＷ1＝Ｗ2である場合は、基準ビームは第３ミラー１３６上で２ｒ1ｃｏｓ［（δ2−δ1）／２］の直径及び角速度ｗ1で円形に回転する。さらに、δ1＝δ2、Ｗ1＝−Ｗ2の場合には、式（６）においてｘ（ｔ）＝２ｒ1ｃｏｓ（ｗｔ）でありｙ（ｔ）＝０であるため、直線運動は−２ｒ1≦ｘ≧２ｒ1の範囲で得られる。通常、楕円、螺旋及び同心円のような運動のいずれもδ1、δ2、Ｗ1、Ｗ2を適切に制御することによって得ることができる。
【００２８】
図１を再び参照すると、基準ビームは第１及び第２第１楔状プリズム１１０、１２０を通過した後、パラボラミラー１３０の開口１３２を通過する。このように通過した基準ビームは第３ミラー１３６によってパラボラミラー１３０に向かって反射され、パラボラミラー１３０に入射された基準ビームは格納媒体２５０の記録領域内にパラボラミラー１３０によって集束される。記録領域において、変調された信号ビームは集束された基準ビームと干渉することによって、これらの干渉模様を発生する。この干渉模様は変調された信号ビームの情報を含む。
【００２９】
本発明の好適実施例においては、パラボラミラー１３０が開口１３２を有するパラボラであるが、パラボラミラー１３０はパラボラに制限されない。開口を通過した後光ビームが格納媒体に集束される限り、開口及び格子を有する半球形ミラーのような他の形態のミラーも多重化を実現するために用いられることが可能である。
【００３０】
ＳＬＭ１７０によって他のデータのページが格納媒体１５０の記録領域に記録される場合、第１及び第２制御器１４０、１４２は楔状プリズム１１０、１２０を各々角速度Ｗ1とＷ2で回転させることによって、格納システム１００は回転多重化と角多重化とを組み合わせた形態を実現する。
【００３１】
しかる後、格納されたデータの読出しの際、格納媒体１５０から検出された変調信号は、検出された信号のビームの強度を検出し得る光検出器１９０に入射する。検出された信号ビームは格納媒体１５０からの基準ビームを回折させることによって生成される。
【００３２】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００３３】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、システムにパラボラミラーを採用することによって、ホログラフィック格納システムの大きさの単純化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１好適実施例によるホログラフィック格納システムの概略的な模式図である。
【図２】図１中のホログラフィック格納システムに組込まれた一対の楔状プリズムにおける光ビームの経路を説明するための模式図である。
【図３】図１中のホログラフィック格納システムに組込まれた一対の楔状プリズムにおける光ビームの経路を説明するための模式図である。
【図４】図１中のホログラフィック格納システムに組込まれた一対の楔状プリズムにおける光ビームの経路を説明するための模式図である。
【図５】図１中のホログラフィック格納システムに組込まれた一対の楔状プリズムにおける光ビームの経路を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１００  ホログラフィック格納システム
１０２  光源
１０４  ビームスプリッター
１０６  第１ミラー
１０８  第２ミラー
１１０、１２０  楔状プリズム
１１２  法面
１１４  傾斜面
１３０  パラボラミラー
１３２  開口
１３６  第３ミラー
１４０、１４２  第１及び第２制御器
１５０  格納媒体
１６０  フーリェ変換レンズ
１７０  ＳＬＭ（空間光変調器）
１８０  検出レンズ
１９０  光検出器
【図１】
0004060473.tif 000002
【図２】
0004060473.tif 000003
【図３】
0004060473.tif 000004
【図４】
0004060473.tif 000005
【図５】
0004060473.tif 000006