JPH0524518B2 - - Google Patents
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- JPH0524518B2 JPH0524518B2 JP2224565A JP22456590A JPH0524518B2 JP H0524518 B2 JPH0524518 B2 JP H0524518B2 JP 2224565 A JP2224565 A JP 2224565A JP 22456590 A JP22456590 A JP 22456590A JP H0524518 B2 JPH0524518 B2 JP H0524518B2
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- JP
- Japan
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- hologram
- array
- complementary
- recording
- light beam
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H1/024—Hologram nature or properties
- G03H1/0248—Volume holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/04—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam
- G11C13/042—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam using information stored in the form of interference pattern
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S359/90—Methods
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
本発明は、情報信号を二重ホログラム・イメー
ジの形で光屈折性結晶内に記録する方法に関す
る。
ジの形で光屈折性結晶内に記録する方法に関す
る。
Ｂ 従来の技術
ビスマス酸化珪素（BSO）などの記録媒体用
光屈折結晶に衝突する光が、基準光によつて活性
化されると、結晶内で２つの単色光束の干渉をひ
き起こすことは、よく知られている。この光の干
渉は、結果として、記録媒体の一部におけるボリ
ユーム・ホログラムとしての、光によつて担持さ
れるデータの記録となる。記録されたホログラム
の読取りは、記録媒体内に基準光ビームを当てる
ことによつて達成され、これは、その光ビームが
記録媒体を通過中に記憶ホログラムにより変調さ
れるためである。この変調基準ビームが出力光路
に沿つて記録媒体から出て行く。BSOなどの厚
い光屈折媒体の中に複数のホログラムを重畳する
ことは周知である。
光屈折結晶に衝突する光が、基準光によつて活性
化されると、結晶内で２つの単色光束の干渉をひ
き起こすことは、よく知られている。この光の干
渉は、結果として、記録媒体の一部におけるボリ
ユーム・ホログラムとしての、光によつて担持さ
れるデータの記録となる。記録されたホログラム
の読取りは、記録媒体内に基準光ビームを当てる
ことによつて達成され、これは、その光ビームが
記録媒体を通過中に記憶ホログラムにより変調さ
れるためである。この変調基準ビームが出力光路
に沿つて記録媒体から出て行く。BSOなどの厚
い光屈折媒体の中に複数のホログラムを重畳する
ことは周知である。
「３次元記憶機構を用いた実験的ホログラフイ
読取り書込みメモリ（Experimental
Holographic Read−Write Memory Using ３
−Ｄ Storage）」と題するL.ドーリア
（d'Auria）らの報告（APPLIED OPTICS誌第
13巻、第４号、1974年４月号808〜818ページ）
は、ホログラムを基準光ビームを回転させること
によつて、光屈折記録媒体重畳させることができ
ると示唆している。基準光ビームの回転によつ
て、基準光ビームが厚い記録媒体に対して異なる
入射角を有することになる。いろいろな入射角が
あるために、記憶しようとする情報を担持する変
調光ビームは、同じ領域内に複数のホログラムを
重畳して生成する。これらの各ホログラムは、記
録時に使用した角度と同一角度に整列された読出
し基準光ビームによつて読取り可能である。この
ような記録には、ホログラム画素の強度変調が必
要であつた。強度変調画素は、これらの画素が通
る光路により発生されるノイズの影響を受ける。
レーザ単色光は、光度変調により情報を担持する
ことに加えて、基準直線偏光に対する光ビームの
直線偏光の異なる回転角で情報を担持することが
できる。このような直線偏光の回転は、結果とし
て、光ビームに対して直交しているＰ成分及びＳ
成分となる。このような変調の１例は、磁気−光
記録媒体から反射した、またはそれを透過した読
取り光ビームである。磁気−光記録媒体のための
読取り光学機構及び電気回路は、変調反射光ビー
ムのＰ成分またはＳ成分を処理して変調出力電気
信号を生成する。直線偏光の回転変調は情報をＰ
およびＳ成分の形で担持する。
読取り書込みメモリ（Experimental
Holographic Read−Write Memory Using ３
−Ｄ Storage）」と題するL.ドーリア
（d'Auria）らの報告（APPLIED OPTICS誌第
13巻、第４号、1974年４月号808〜818ページ）
は、ホログラムを基準光ビームを回転させること
によつて、光屈折記録媒体重畳させることができ
ると示唆している。基準光ビームの回転によつ
て、基準光ビームが厚い記録媒体に対して異なる
入射角を有することになる。いろいろな入射角が
あるために、記憶しようとする情報を担持する変
調光ビームは、同じ領域内に複数のホログラムを
重畳して生成する。これらの各ホログラムは、記
録時に使用した角度と同一角度に整列された読出
し基準光ビームによつて読取り可能である。この
ような記録には、ホログラム画素の強度変調が必
要であつた。強度変調画素は、これらの画素が通
る光路により発生されるノイズの影響を受ける。
レーザ単色光は、光度変調により情報を担持する
ことに加えて、基準直線偏光に対する光ビームの
直線偏光の異なる回転角で情報を担持することが
できる。このような直線偏光の回転は、結果とし
て、光ビームに対して直交しているＰ成分及びＳ
成分となる。このような変調の１例は、磁気−光
記録媒体から反射した、またはそれを透過した読
取り光ビームである。磁気−光記録媒体のための
読取り光学機構及び電気回路は、変調反射光ビー
ムのＰ成分またはＳ成分を処理して変調出力電気
信号を生成する。直線偏光の回転変調は情報をＰ
およびＳ成分の形で担持する。
多くの光学式システムが、偏光感知ビーム・ス
プリツタ及び他のエレメントを通じて、ビームを
処理する。このような光ビームの処理の１例が、
米国特許第3544189号及び同第3622220号の明細書
に示されている。したがつて、Ｐ成分とＳ成分と
を分離し、各種の光学的分離機能を達成するため
の、光ビームの直線偏光を回転させることは、よ
く知られている。
プリツタ及び他のエレメントを通じて、ビームを
処理する。このような光ビームの処理の１例が、
米国特許第3544189号及び同第3622220号の明細書
に示されている。したがつて、Ｐ成分とＳ成分と
を分離し、各種の光学的分離機能を達成するため
の、光ビームの直線偏光を回転させることは、よ
く知られている。
米国特許第3825316号明細書は、偏光が検出の
ために２方向のいずれかに切り替えられる、ホロ
グラフイ・システムを開示している。この特許に
よれば、レーザは偏光された干渉性の光線を生成
し、この光線は偏光切替え装置を通じて伝送さ
れ、この装置は、入力信号に応答して、伝送され
た光線の偏光面の方向づけを、２つの互いに直交
する状態の１つに調整する。次に、偏光切替え装
置によつて伝送された光線は、透明な電気−光結
晶（光屈折性）に衝突する。この結晶のＣ軸に沿
つた屈折率は、予め設定されたホログラフイ・パ
ターンの干渉じまによつて変化する。この特許に
よる１つの実施例では、光学システムは、電気−
光ビーム偏光器を使用していて、ビームがその偏
光状態に依存して異なる方向に偏向、つまり、ビ
ーム分割されるよう、強力な偏光に依存したデイ
ジタル・レーザ・ビーム偏光システムを構成して
いる。この特許の示される他の実施例では、光学
システムは１つの複雑な光学的構成要素を有し、
光源から複数の目標位置の１つに光ビームを選択
的に偏向するための、光線偏向装置を提供してい
る。
ために２方向のいずれかに切り替えられる、ホロ
グラフイ・システムを開示している。この特許に
よれば、レーザは偏光された干渉性の光線を生成
し、この光線は偏光切替え装置を通じて伝送さ
れ、この装置は、入力信号に応答して、伝送され
た光線の偏光面の方向づけを、２つの互いに直交
する状態の１つに調整する。次に、偏光切替え装
置によつて伝送された光線は、透明な電気−光結
晶（光屈折性）に衝突する。この結晶のＣ軸に沿
つた屈折率は、予め設定されたホログラフイ・パ
ターンの干渉じまによつて変化する。この特許に
よる１つの実施例では、光学システムは、電気−
光ビーム偏光器を使用していて、ビームがその偏
光状態に依存して異なる方向に偏向、つまり、ビ
ーム分割されるよう、強力な偏光に依存したデイ
ジタル・レーザ・ビーム偏光システムを構成して
いる。この特許の示される他の実施例では、光学
システムは１つの複雑な光学的構成要素を有し、
光源から複数の目標位置の１つに光ビームを選択
的に偏向するための、光線偏向装置を提供してい
る。
Ｃ 発明が解決しようとする課題
ホログラムに関する前記参照例のすべては、情
報を担持するための単一の強度変調ビームを示し
ている。すなわち、単一光ビームが直線偏光の回
転変調によつて情報を担持することも知られてい
る。より効果的でノイズのない、情報がレーザ光
ビームの直線偏光の回転変調によつて担持される
ホログラム信号記憶システムを提供することが望
まれている。
報を担持するための単一の強度変調ビームを示し
ている。すなわち、単一光ビームが直線偏光の回
転変調によつて情報を担持することも知られてい
る。より効果的でノイズのない、情報がレーザ光
ビームの直線偏光の回転変調によつて担持される
ホログラム信号記憶システムを提供することが望
まれている。
本発明の主な目的は、改良された信号対ノイズ
比を有する回転角変調の同一情報を二重ホログラ
ム・イメージに記録する方法を提供することであ
る。
比を有する回転角変調の同一情報を二重ホログラ
ム・イメージに記録する方法を提供することであ
る。
本発明の他の目的は、回転角変調の直線偏光ビ
ーム・イメージと、その90度回転した（相補関係
と云う）コピーである相補イメージを屈折性結晶
内に重畳して記録する二重ホログラム・イメージ
記録方法を提供することである。
ーム・イメージと、その90度回転した（相補関係
と云う）コピーである相補イメージを屈折性結晶
内に重畳して記録する二重ホログラム・イメージ
記録方法を提供することである。
Ｄ 課題を解決するための手段
本発明の方法によれば、各情報（例えば２進形
式の情報）は、直線偏光の回転基準角（零度を含
む）から一定回転方向、例えば反時計方向、の複
数の微小な回転角増分の１つに位置した各直線偏
光によつて表わされる。回転角変調（回転変調と
も云う）の形で各情報を担持、すなわち搬送する
直線偏光ビームの束、すなわちイメージ・アレ
イ、が光屈折性結晶への入射面において所定の基
準光ビームと干渉してその干渉パターンをホログ
ラムの形で結晶内に記録する。次に、前記変調偏
光ビームのイメージ・アレイを90度回転させ（相
補関係と云う）、前記イメージ・アレイの相補関
係のコピーである相補アレイを形成し、この相補
アレイを前記結晶内へ指向させて相補ホログラム
を形成される。このように、同一情報が２つの異
なつたイメージ、すなわち相補関係の２つのホロ
グラム、の形で重畳的に記録される。このような
二重ホログラム・イメージ記録及びその読取りに
おいて記録媒体結晶中の欠陥が補完されて信号対
ノイズ比が向上する。
式の情報）は、直線偏光の回転基準角（零度を含
む）から一定回転方向、例えば反時計方向、の複
数の微小な回転角増分の１つに位置した各直線偏
光によつて表わされる。回転角変調（回転変調と
も云う）の形で各情報を担持、すなわち搬送する
直線偏光ビームの束、すなわちイメージ・アレ
イ、が光屈折性結晶への入射面において所定の基
準光ビームと干渉してその干渉パターンをホログ
ラムの形で結晶内に記録する。次に、前記変調偏
光ビームのイメージ・アレイを90度回転させ（相
補関係と云う）、前記イメージ・アレイの相補関
係のコピーである相補アレイを形成し、この相補
アレイを前記結晶内へ指向させて相補ホログラム
を形成される。このように、同一情報が２つの異
なつたイメージ、すなわち相補関係の２つのホロ
グラム、の形で重畳的に記録される。このような
二重ホログラム・イメージ記録及びその読取りに
おいて記録媒体結晶中の欠陥が補完されて信号対
ノイズ比が向上する。
光屈折性結晶における前述の重畳的記録は、ホ
ログラムの既知のＫベクトルの方向に、常時、配
向している内部空間電荷電界を発生する電荷の再
分布により達成されるものと推測される。この電
界は直線偏光とは無関係に発生する。基準光ビー
ムの偏光方向を変更した場合、前記結晶内に記録
されていたホログラムに関する唯一の変化は、ホ
ログラムの各スポツトにおける光量が異なるだけ
である。厳格にいえば、２つのホログラムは決し
て全く同一の体積内には記録できない。然しなが
ら、前述のビスマス酸化ケイ素結晶のように比較
的厚いホログラム記録媒体では、既知のブラグ
（Bragg）条件の裕度の厳格性のため、多重ホロ
グラムが実質的に同じ体積内に記録できる。
ログラムの既知のＫベクトルの方向に、常時、配
向している内部空間電荷電界を発生する電荷の再
分布により達成されるものと推測される。この電
界は直線偏光とは無関係に発生する。基準光ビー
ムの偏光方向を変更した場合、前記結晶内に記録
されていたホログラムに関する唯一の変化は、ホ
ログラムの各スポツトにおける光量が異なるだけ
である。厳格にいえば、２つのホログラムは決し
て全く同一の体積内には記録できない。然しなが
ら、前述のビスマス酸化ケイ素結晶のように比較
的厚いホログラム記録媒体では、既知のブラグ
（Bragg）条件の裕度の厳格性のため、多重ホロ
グラムが実質的に同じ体積内に記録できる。
本発明の構成は次の通りである。
各画素ビームに対して直線偏光回転の単一の回
転基準角を有する実質的に直線偏光の単色光を用
いて画素光ビームのアレイを構成する段階、 各画素光ビームの各直線偏光を、前記回転基準
角を基準にして、複数の各入力データ信号に応じ
て一定増分角度だけ順次に回転変調させて複数の
回転変調画素光ビームのアレイを形成する段階、 前記回転変調画素光ビームのアレイを光屈折性
結晶の記録媒体中に指向させ所定の基準光ビーム
と光学的に順次に干渉させて各入力データ信号を
表わす各干渉パターンをボリユーム・ホログラム
として重畳して順次に記録する段階を含む、ホロ
グラムの直線偏光回転角が入力データを表わすボ
リユーム・ホログラム記録方法において、 前記アレイ形成段階における各回転変調画素光
ビームに関して、１つの入力信号のための干渉パ
ターン記録後、その直線偏光を90度だけ同一方向
に回転させて相補回転変調画素光ビームの相補ア
レイを形成する段階、 前記相補アレイを前記アレイと整合した位置で
前記記録媒体中に指向させ、所定の基準光ビーム
と光学的に順次に干渉させて記録媒体内に相補的
な各干渉パターンを前記ホログラムと重畳した相
補ホログラムとして記録する段階、 とより成る各入力データ信号を相補関係の二重ホ
ログラム・イメージとして記録する事を特徴とす
るボリユーム・ホログラム記録方法。
転基準角を有する実質的に直線偏光の単色光を用
いて画素光ビームのアレイを構成する段階、 各画素光ビームの各直線偏光を、前記回転基準
角を基準にして、複数の各入力データ信号に応じ
て一定増分角度だけ順次に回転変調させて複数の
回転変調画素光ビームのアレイを形成する段階、 前記回転変調画素光ビームのアレイを光屈折性
結晶の記録媒体中に指向させ所定の基準光ビーム
と光学的に順次に干渉させて各入力データ信号を
表わす各干渉パターンをボリユーム・ホログラム
として重畳して順次に記録する段階を含む、ホロ
グラムの直線偏光回転角が入力データを表わすボ
リユーム・ホログラム記録方法において、 前記アレイ形成段階における各回転変調画素光
ビームに関して、１つの入力信号のための干渉パ
ターン記録後、その直線偏光を90度だけ同一方向
に回転させて相補回転変調画素光ビームの相補ア
レイを形成する段階、 前記相補アレイを前記アレイと整合した位置で
前記記録媒体中に指向させ、所定の基準光ビーム
と光学的に順次に干渉させて記録媒体内に相補的
な各干渉パターンを前記ホログラムと重畳した相
補ホログラムとして記録する段階、 とより成る各入力データ信号を相補関係の二重ホ
ログラム・イメージとして記録する事を特徴とす
るボリユーム・ホログラム記録方法。
２つの相補関係のイメージの記憶および読取り
においては、記憶システム内での各信号処理装置
は、偏光ビームの回転角が入力データを表わすよ
うに制御する。これらの２つのイメージからの２
つの出力信号は、相補関係の一方および他方の出
力に分割されて単一の変調出力信号を生成し、こ
の出力は光ビームの入力データ変調の忠実な再生
である回転偏光を有する。
においては、記憶システム内での各信号処理装置
は、偏光ビームの回転角が入力データを表わすよ
うに制御する。これらの２つのイメージからの２
つの出力信号は、相補関係の一方および他方の出
力に分割されて単一の変調出力信号を生成し、こ
の出力は光ビームの入力データ変調の忠実な再生
である回転偏光を有する。
Ｅ 実施例
図面をさらに詳しく参照するが、同じ番号は、
各図において同じ部品及び同じ構造物を表す。
BSO光屈折記録媒体１０は、重畳関係でボリユ
ーム・ホログラムを記憶する能力があるので、複
数のホログラムをBSO結晶の同じボリユーム部
分に記憶できる。本発明では、同じ情報から導き
出された相補イメージを記憶することによつて、
結晶のノイズ誘起パラメータは、勿論、光路及び
レーザ・ビーム中の不均一性を適合させることが
できる。
各図において同じ部品及び同じ構造物を表す。
BSO光屈折記録媒体１０は、重畳関係でボリユ
ーム・ホログラムを記憶する能力があるので、複
数のホログラムをBSO結晶の同じボリユーム部
分に記憶できる。本発明では、同じ情報から導き
出された相補イメージを記憶することによつて、
結晶のノイズ誘起パラメータは、勿論、光路及び
レーザ・ビーム中の不均一性を適合させることが
できる。
レーザ１１は、直線偏光の単色光を光路１２に
沿つて放出して光透過性の液晶アレイ１３の全面
に入射する。線１４により供給された入力データ
電気信号がアレイ１３中を透過する直線偏光の回
転角を制御する。アレイ１３の各画素位置におい
ては、直線偏光ビームが入力データに対応する角
度だけ回転基準角から第１回転方向、例えば反時
計方向、に回転された回転変調の直線偏光ビーム
である。アレイ中の画素の特定の１つは、前記基
準角を表わす基準画素として指定され、すなわ
ち、回転変調偏光ビームの全画素と基準画素との
相対的な各測定値を与えるために無変調状態のま
まである。アレイ１３を透過した光ビームは、1/
４波長板、すなわち、位相板１５を選択的に透過
する。具体的には、位相板１５がアレイ１３と
BSO１０の入射面との間の光路にあると、回転
変調のすべての直線偏光ビームが第１回転方向に
90度回転される。両方向矢線１６で示すように、
位相板１５が光路から外されると、光ビーム１２
の直線偏光の90度回転は起こらない。位相板１５
の選択的移動により生じる光ビーム１２の直線偏
光の選択的な90度回転により、２つの相補関係の
ホログラフイ・イメージがBSO結晶１０内に記
憶される。このうち一方のイメージは位相板１５
によつて回転されず、他方は位相板１５より90度
回転された直線偏光の形で記憶される。位相板１
５の機械的移動動作を速めるために、複数の位相
板１５を、タコメータ・デイスクによく似た急速
に回転する円形デイスク（図示せず）の上に挿入
してもよく、こうして、デイスク上の交互の領域
が光ビームの偏光を90度だけ回転させ、中間領域
は光ビームを回転させない。電気的に動かされる
回転も含めて、その他の配置は、２つの相補ホロ
グラムの構成を達成するために容易に可視化する
こともできる。第１図に示した位相板１５により
表わされる位置から情報変調レーザ光ビームが偏
光器１７を通過し、次いでBSO結晶１０の入射
面に衝突する。最初は、位相変位のない（位相板
を通過しない）変調レーザ光ビームが、次に90度
回転した（位相板を通過した）変調レーザ光ビー
ムが順次に基準ビーム２０と干渉し、これらの干
渉ビームのイメージをボリユーム・ホログラムの
形で結晶１０中に記録または記憶する。相補ホロ
グラムの作像に当つては、基準ビーム２０も、
又、第１のホログラム（無回転ビームの場合）を
作像した場合の偏光角と直交する角度で結晶１０
へ衝突するように回転されている。次の入力デー
タに対応する所定の回転角だけ回転基準角から偏
位した直線偏光光ビームをボリユーム・ホログラ
ムとして第１のホログラムに重畳して記録し、次
にこの直線偏光を90度回転させてその相補イメー
ジを相補ホログラムとして記録する。このよう
に、複数の各入力データ信号に対して複数の各対
のホログラムを重畳して記録し、又は読取るため
に、各データ信号毎に、即ち、各対毎に、基準光
ビーム２０の結晶１０への入射角を、周知のよう
に、微小角度だけ変更する。
沿つて放出して光透過性の液晶アレイ１３の全面
に入射する。線１４により供給された入力データ
電気信号がアレイ１３中を透過する直線偏光の回
転角を制御する。アレイ１３の各画素位置におい
ては、直線偏光ビームが入力データに対応する角
度だけ回転基準角から第１回転方向、例えば反時
計方向、に回転された回転変調の直線偏光ビーム
である。アレイ中の画素の特定の１つは、前記基
準角を表わす基準画素として指定され、すなわ
ち、回転変調偏光ビームの全画素と基準画素との
相対的な各測定値を与えるために無変調状態のま
まである。アレイ１３を透過した光ビームは、1/
４波長板、すなわち、位相板１５を選択的に透過
する。具体的には、位相板１５がアレイ１３と
BSO１０の入射面との間の光路にあると、回転
変調のすべての直線偏光ビームが第１回転方向に
90度回転される。両方向矢線１６で示すように、
位相板１５が光路から外されると、光ビーム１２
の直線偏光の90度回転は起こらない。位相板１５
の選択的移動により生じる光ビーム１２の直線偏
光の選択的な90度回転により、２つの相補関係の
ホログラフイ・イメージがBSO結晶１０内に記
憶される。このうち一方のイメージは位相板１５
によつて回転されず、他方は位相板１５より90度
回転された直線偏光の形で記憶される。位相板１
５の機械的移動動作を速めるために、複数の位相
板１５を、タコメータ・デイスクによく似た急速
に回転する円形デイスク（図示せず）の上に挿入
してもよく、こうして、デイスク上の交互の領域
が光ビームの偏光を90度だけ回転させ、中間領域
は光ビームを回転させない。電気的に動かされる
回転も含めて、その他の配置は、２つの相補ホロ
グラムの構成を達成するために容易に可視化する
こともできる。第１図に示した位相板１５により
表わされる位置から情報変調レーザ光ビームが偏
光器１７を通過し、次いでBSO結晶１０の入射
面に衝突する。最初は、位相変位のない（位相板
を通過しない）変調レーザ光ビームが、次に90度
回転した（位相板を通過した）変調レーザ光ビー
ムが順次に基準ビーム２０と干渉し、これらの干
渉ビームのイメージをボリユーム・ホログラムの
形で結晶１０中に記録または記憶する。相補ホロ
グラムの作像に当つては、基準ビーム２０も、
又、第１のホログラム（無回転ビームの場合）を
作像した場合の偏光角と直交する角度で結晶１０
へ衝突するように回転されている。次の入力デー
タに対応する所定の回転角だけ回転基準角から偏
位した直線偏光光ビームをボリユーム・ホログラ
ムとして第１のホログラムに重畳して記録し、次
にこの直線偏光を90度回転させてその相補イメー
ジを相補ホログラムとして記録する。このよう
に、複数の各入力データ信号に対して複数の各対
のホログラムを重畳して記録し、又は読取るため
に、各データ信号毎に、即ち、各対毎に、基準光
ビーム２０の結晶１０への入射角を、周知のよう
に、微小角度だけ変更する。
記録または記憶したボリユーム・ホログラムを
読取るために、基準ビーム２０を結晶１０の入射
面上に照射する（レーザ光の入射は不要である）。
２つの相補関係イメージのホログラムを順次に読
取るために、基準ビームの直線偏光が順次に回転
させられる。先ず、基準ビーム２０は、第１ホロ
グラムを読取るためにある角度に置かれる。第１
ホログラムは基準ビームを変調して、検出器２１
のアレイに衝突するレーザ・ビームの出力セツト
（これらのビームは、記憶された情報の再構成イ
メージである）を供給する。第２（相補）ホログ
ラムは、第１ホログラムとは直交する偏光角で記
憶されている。この第２ホログラムを読取るため
に、基準ビームを90度回転させる。すなわち、読
取り（再構成）は第１ホログラムについて説明し
たように進行する。２つの再構成されたイメージ
は、検出器２１に順次に供給され、したがつて、
データ読取り回路２２に順次に供給される。後述
するように、データ読取回路２２は、透過性アレ
イ１３内の光ビームに変調により付与された情報
を再構成するために、部分処理を通じて２つのイ
メージを組合せることにより出力信号をケーブル
２３を介して供給する。
読取るために、基準ビーム２０を結晶１０の入射
面上に照射する（レーザ光の入射は不要である）。
２つの相補関係イメージのホログラムを順次に読
取るために、基準ビームの直線偏光が順次に回転
させられる。先ず、基準ビーム２０は、第１ホロ
グラムを読取るためにある角度に置かれる。第１
ホログラムは基準ビームを変調して、検出器２１
のアレイに衝突するレーザ・ビームの出力セツト
（これらのビームは、記憶された情報の再構成イ
メージである）を供給する。第２（相補）ホログ
ラムは、第１ホログラムとは直交する偏光角で記
憶されている。この第２ホログラムを読取るため
に、基準ビームを90度回転させる。すなわち、読
取り（再構成）は第１ホログラムについて説明し
たように進行する。２つの再構成されたイメージ
は、検出器２１に順次に供給され、したがつて、
データ読取り回路２２に順次に供給される。後述
するように、データ読取回路２２は、透過性アレ
イ１３内の光ビームに変調により付与された情報
を再構成するために、部分処理を通じて２つのイ
メージを組合せることにより出力信号をケーブル
２３を介して供給する。
第２図は、本発明の利点を説明するものであ
る。矢線２６で示した第１回転角は入力データの
符号化を表す。矢線は、レーザ・ビームの２つの
意図されない強度レベルをそれぞれ表わす２つの
線分２７，２８を有するように示されている。本
発明の中心となる記録設計では、この情報は２つ
の相補イメージとして記憶される。第１イメージ
は、位相板なしで、１つのイメージを記憶し、こ
の強度は、矢線２６の２つのイメージ強度の成分
２７Ｘまたは２８Ｘの各線分によつて決まる。前
記の記録順序にしたがつて、位相板はビーム光路
内に挿入され、基準角は90度回転され、そして第
２イメージが記録される。位相角の機能は、偏光
を表わす矢線を90度回転させることであり、こう
して、今記憶された第２イメージは、レーザ・ビ
ームの２つの強度のために、それぞれ投影２７
Ｙ，２８Ｙを記録する。読取りに当り、記憶され
たＸ成分と記憶されたＹ成分との比は、角２５の
正接となり、角２５を決定可能にする。このプロ
セスが参照数字２７，２８で示すような異なつた
強度条件の下で発生した場合でも、情報検索には
ノイズの影響が何等生じない。こうして、説明し
た記憶プロセスは、光強度の意図されない変化が
起こらないようにする。
る。矢線２６で示した第１回転角は入力データの
符号化を表す。矢線は、レーザ・ビームの２つの
意図されない強度レベルをそれぞれ表わす２つの
線分２７，２８を有するように示されている。本
発明の中心となる記録設計では、この情報は２つ
の相補イメージとして記憶される。第１イメージ
は、位相板なしで、１つのイメージを記憶し、こ
の強度は、矢線２６の２つのイメージ強度の成分
２７Ｘまたは２８Ｘの各線分によつて決まる。前
記の記録順序にしたがつて、位相板はビーム光路
内に挿入され、基準角は90度回転され、そして第
２イメージが記録される。位相角の機能は、偏光
を表わす矢線を90度回転させることであり、こう
して、今記憶された第２イメージは、レーザ・ビ
ームの２つの強度のために、それぞれ投影２７
Ｙ，２８Ｙを記録する。読取りに当り、記憶され
たＸ成分と記憶されたＹ成分との比は、角２５の
正接となり、角２５を決定可能にする。このプロ
セスが参照数字２７，２８で示すような異なつた
強度条件の下で発生した場合でも、情報検索には
ノイズの影響が何等生じない。こうして、説明し
た記憶プロセスは、光強度の意図されない変化が
起こらないようにする。
第３図は、記録された情報を忠実に示すための
偏光回転基準システムを図式的に説明している。
中央に位置する画素３０は無変調であり、したが
つて、記憶されているアレイ中のすべての画素に
ついての基準偏光位置（すなわち基準角）を示
す。画素３１のようなデータを担持する各画素
（多くのデータを担持する画素がある）は、線１
４上の入力データにしたがつて回転変調される。
第３図から、１つの光学要素が多重画素光ビーム
の意図されない直線偏光回転を引き起こす場合に
は、このような意図されない直線偏光回転は、実
質的にはビーム全体わたつて一定であり、したが
つてこれは基準画素３０を使用することによつて
基準可能である。
偏光回転基準システムを図式的に説明している。
中央に位置する画素３０は無変調であり、したが
つて、記憶されているアレイ中のすべての画素に
ついての基準偏光位置（すなわち基準角）を示
す。画素３１のようなデータを担持する各画素
（多くのデータを担持する画素がある）は、線１
４上の入力データにしたがつて回転変調される。
第３図から、１つの光学要素が多重画素光ビーム
の意図されない直線偏光回転を引き起こす場合に
は、このような意図されない直線偏光回転は、実
質的にはビーム全体わたつて一定であり、したが
つてこれは基準画素３０を使用することによつて
基準可能である。
第４図は、単一画素における情報の角表示であ
る。回転基準角Ｒから反時計回りの回転方向にと
られた６つの回転角を図示したものである。種々
の回転ベクトルＤ１〜Ｄ６は６つの角位置を表
す。このような６つの回転角位置は、２進形式で
符合化された６ベキ乘、すなわち26、までの数字
に対応する。矢線の長さはベクトルの強度を表わ
し、勿論これは、偏光器によつて２つの座標軸の
１つに投影される。角回転は０度から90度まで、
90度も含めて拡げることができる。
る。回転基準角Ｒから反時計回りの回転方向にと
られた６つの回転角を図示したものである。種々
の回転ベクトルＤ１〜Ｄ６は６つの角位置を表
す。このような６つの回転角位置は、２進形式で
符合化された６ベキ乘、すなわち26、までの数字
に対応する。矢線の長さはベクトルの強度を表わ
し、勿論これは、偏光器によつて２つの座標軸の
１つに投影される。角回転は０度から90度まで、
90度も含めて拡げることができる。
第５図は、入力データ線１４上で搬送される情
報を検出するための、データ読取回路２２の１つ
の実施例を示す。この図は、平方根パラメータの
逆正接を信号検出処理に導入するための、いわゆ
る事後処理配置を図示する。検出器２１からの電
気信号は、アレイの形になつており、第５図は１
つの画素のための１つの回路のみを図示する。検
出器２１からの信号は電子スイツチ３３を通じて
供給される。基準ビーム２０によつて再構成され
た第１イメージは、メモリＭ３４に供給される。
次に第２信号、すなわち、相補信号、の処理の準
備のため、スイツチ３３は交替端子に移動する。
第２イメージが基準ビーム２０によつて再構成さ
れると、回路（図示せず）が、同じ検出器２１か
らの電気信号の伝送に同期してスイツチ３３を作
動させ、こうして線３５，３６上の信号は、
BSO１０の第１および第２の画素（相補イメー
ジ画素）から誘導された電気信号をそれぞれ表わ
す。アナログでもデイジタルでもよい除算回路３
７は、最初に記録された相補回転のない信号であ
る信号Pxを、位相板１５を介して90度だけ回転
した記憶された信号を表わす第２信号Pyで除算
する。除算回路３７の出力信号（線３８上）は、
TAN2Θを表わす電気変調信号である。回路要素
４０，４１は、平方根の逆正接を読取り信号に導
入するが、これは線１４上の入力データによつて
搬送された入力変調の真の再生である信号を、線
２３′上に生成するためである。データの最終的
な再生は、前記の機能を表す値を記憶する検索表
（図示していない）によつて準備される。回路４
０は代表的な平方根回路であり、また回路４１は
代表的な逆正接回路である。
報を検出するための、データ読取回路２２の１つ
の実施例を示す。この図は、平方根パラメータの
逆正接を信号検出処理に導入するための、いわゆ
る事後処理配置を図示する。検出器２１からの電
気信号は、アレイの形になつており、第５図は１
つの画素のための１つの回路のみを図示する。検
出器２１からの信号は電子スイツチ３３を通じて
供給される。基準ビーム２０によつて再構成され
た第１イメージは、メモリＭ３４に供給される。
次に第２信号、すなわち、相補信号、の処理の準
備のため、スイツチ３３は交替端子に移動する。
第２イメージが基準ビーム２０によつて再構成さ
れると、回路（図示せず）が、同じ検出器２１か
らの電気信号の伝送に同期してスイツチ３３を作
動させ、こうして線３５，３６上の信号は、
BSO１０の第１および第２の画素（相補イメー
ジ画素）から誘導された電気信号をそれぞれ表わ
す。アナログでもデイジタルでもよい除算回路３
７は、最初に記録された相補回転のない信号であ
る信号Pxを、位相板１５を介して90度だけ回転
した記憶された信号を表わす第２信号Pyで除算
する。除算回路３７の出力信号（線３８上）は、
TAN2Θを表わす電気変調信号である。回路要素
４０，４１は、平方根の逆正接を読取り信号に導
入するが、これは線１４上の入力データによつて
搬送された入力変調の真の再生である信号を、線
２３′上に生成するためである。データの最終的
な再生は、前記の機能を表す値を記憶する検索表
（図示していない）によつて準備される。回路４
０は代表的な平方根回路であり、また回路４１は
代表的な逆正接回路である。
第１図の動作を説明するが、偏光ベクトルまた
はそれらの平方を、２つの同一直線上にない軸、
典型的には直交配置された軸に沿つて投影する
と、２つの分離したホログラムができることにな
る。偏光器１７の前におけるイメージの強度をＩ
（ｘ，ｙ）で示し、偏光角をΘ（ｘ，ｙ）で示す
と、BSO結晶１０内の記憶パターンは下記によ
つて得られる。
はそれらの平方を、２つの同一直線上にない軸、
典型的には直交配置された軸に沿つて投影する
と、２つの分離したホログラムができることにな
る。偏光器１７の前におけるイメージの強度をＩ
（ｘ，ｙ）で示し、偏光角をΘ（ｘ，ｙ）で示す
と、BSO結晶１０内の記憶パターンは下記によ
つて得られる。
(1) Px（ｘ，ｙ）＝Ｉ（ｘ，ｙ）COS2Θ （ｘ，
ｙ） (2) Px（ｘ，ｙ）＝Ｉ（ｘ，ｙ）SIN2Θ （ｘ，
ｙ） 上式で、文字の「Ｐ」は記憶パターン、すなわ
ち、ホログラムを示す。出力信号はＩ（ｘ，ｙ）
の項ではなく、Θ（ｘ，ｙ）の項において具体化
され、これは一般にレーザ、光路、及び結晶にお
ける非均一性によつて悪影響を受けることに留意
されたい。情報の取りによつて、強度の非均一性
がさらに生成されることがある。したがつて、パ
ターンの読出しは、式(3)，(4)の形式であつてもよ
い。
ｙ） (2) Px（ｘ，ｙ）＝Ｉ（ｘ，ｙ）SIN2Θ （ｘ，
ｙ） 上式で、文字の「Ｐ」は記憶パターン、すなわ
ち、ホログラムを示す。出力信号はＩ（ｘ，ｙ）
の項ではなく、Θ（ｘ，ｙ）の項において具体化
され、これは一般にレーザ、光路、及び結晶にお
ける非均一性によつて悪影響を受けることに留意
されたい。情報の取りによつて、強度の非均一性
がさらに生成されることがある。したがつて、パ
ターンの読出しは、式(3)，(4)の形式であつてもよ
い。
(3) Px′（ｘ，ｙ）＝I′（ｘ，ｙ）COS2Θ （ｘ，
ｙ） (4) Py′（ｘ，ｙ）＝I′（ｘ，ｙ）SIN2Θ （ｘ，
ｙ） 原情報を復元するために、イメージは画素別ベ
ースで互いに分割され、線３８上の信号によつて
表されるように、中間結果を作り出す。この出力
信号は、再構成されたパターンに誘起された
I′（ｘ，ｙ）中のいかなるノイズとも関係はない。
このため、平方根及び逆正接の第５図に示す事後
処理は、情報を担持した変調電気信号を作り出
す。
ｙ） (4) Py′（ｘ，ｙ）＝I′（ｘ，ｙ）SIN2Θ （ｘ，
ｙ） 原情報を復元するために、イメージは画素別ベ
ースで互いに分割され、線３８上の信号によつて
表されるように、中間結果を作り出す。この出力
信号は、再構成されたパターンに誘起された
I′（ｘ，ｙ）中のいかなるノイズとも関係はない。
このため、平方根及び逆正接の第５図に示す事後
処理は、情報を担持した変調電気信号を作り出
す。
Ｆ 発明の効果
本発明では、同じ情報から導き出された相補イ
メージを記憶することによつて、光路及びレー
ザ・ビーム中の結晶不均一性のノイズ誘起パラメ
ータを適合させることができる。
メージを記憶することによつて、光路及びレー
ザ・ビーム中の結晶不均一性のノイズ誘起パラメ
ータを適合させることができる。
第１図は、本発明の教示を組み込んだ装置を示
す線図である。第２図は、第１図に示した装置の
主要動作を、処理され記憶されている光ビームの
意図されない強度変調の影響と共に示した図であ
る。第３図は、基準画素位置とデータ画素位置に
あるホログラフイ記録媒体の平面線図である。第
４図は、第１図に示した装置の１つの動作を例示
する、基準直線偏光からの６つの離散角回転にお
いて情報を記憶するための、直線偏光回転を示す
線図である。第５図は、第１図のデータ読取り回
路の簡略化されたブロツク図である。 １０……BSO光屈折記録媒体、１１……レー
ザ、１２……経路、１３……透過性アレイ、１
４，３５，３６，３８……線、１５……位相板、
１６……両方向矢線、２０……参照ビーム、２１
……検出器、２２……データ読取回路、２３……
出力ケーブル、２５……角度、２６……矢線、２
７，２８……強度レベルを表す長さ、３０，３１
……画素、３３……電子スイツチ、３４……メモ
リ、３７……除算回路、４０，４１……回路要
素。
す線図である。第２図は、第１図に示した装置の
主要動作を、処理され記憶されている光ビームの
意図されない強度変調の影響と共に示した図であ
る。第３図は、基準画素位置とデータ画素位置に
あるホログラフイ記録媒体の平面線図である。第
４図は、第１図に示した装置の１つの動作を例示
する、基準直線偏光からの６つの離散角回転にお
いて情報を記憶するための、直線偏光回転を示す
線図である。第５図は、第１図のデータ読取り回
路の簡略化されたブロツク図である。 １０……BSO光屈折記録媒体、１１……レー
ザ、１２……経路、１３……透過性アレイ、１
４，３５，３６，３８……線、１５……位相板、
１６……両方向矢線、２０……参照ビーム、２１
……検出器、２２……データ読取回路、２３……
出力ケーブル、２５……角度、２６……矢線、２
７，２８……強度レベルを表す長さ、３０，３１
……画素、３３……電子スイツチ、３４……メモ
リ、３７……除算回路、４０，４１……回路要
素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 各画素光ビームに対して直線偏光回転の単一
の回転基準角を有する実質的に直線偏光の単色光
を用いて画素光ビームのアレイを構成する段階、 各画素光ビームの各直線偏光を、前記回転基準
角を基準にして、複数の各入力データ信号に応じ
て一定増分角度だけ順次に回転変調させて複数の
回転変調画素光ビームのアレイを形成する段階、 前記回転変調画素光ビームのアレイを光屈折性
結晶の記録媒体中に指向させ所定の基準光ビーム
と光学的に干渉させて各入力データ信号を表わす
各干渉パターンをボリユーム・ホログラムとして
重畳して順次に記録する段階を含む、ホログラム
の直線偏光回転角が入力データを表わすボリユー
ム・ホログラム記録方法において、 前記アレイ形成段階における各回転変調画素光
ビームに関して、１つの入力信号のための干渉パ
ターン記録後、その直線偏光を90度だけ同一方向
に回転させて相補回転変調画素光ビームの相補ア
レイを形成する段階、 前記相補アレイを前記アレイと整合した位置で
前記記録媒体中に指向させ、所定の基準光ビーム
と光学的に順次に干渉させて記録媒体内に相補的
な各干渉パターンを前記ホログラムと重畳した相
補ホログラムとして記録する段階、 とより成る各入力データ信号を相補関係の二重ホ
ログラム・イメージとして記録する事を特徴とす
るボリユーム・ホログラム記録方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/425,078 US5039182A (en) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | Storing information in dual holographic images |
| US425078 | 1989-10-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03146985A JPH03146985A (ja) | 1991-06-21 |
| JPH0524518B2 true JPH0524518B2 (ja) | 1993-04-08 |
Family
ID=23685049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224565A Granted JPH03146985A (ja) | 1989-10-23 | 1990-08-28 | ボリユーム・ホログラム記録方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5039182A (ja) |
| EP (1) | EP0425088B1 (ja) |
| JP (1) | JPH03146985A (ja) |
| DE (1) | DE69018763D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5339305A (en) * | 1992-08-14 | 1994-08-16 | Northrop Grumman Corporation | Disk-based optical correlator and method |
| US5963346A (en) * | 1997-12-12 | 1999-10-05 | Northrop Grumman Corporation | Scatter noise reduction in holographic storage systems by two-step write |
| ATE333697T1 (de) * | 2001-04-04 | 2006-08-15 | Aprilis Inc | Hybrides datenspeichersystem |
| US7507504B2 (en) * | 2002-02-15 | 2009-03-24 | University Of Massachusetts | Optical storage system |
| US7614203B2 (en) * | 2004-01-13 | 2009-11-10 | Safety Solutions, Inc. | User installable vacuum seal apparatus for storage bags |
| DE102006005860A1 (de) * | 2006-02-09 | 2007-08-30 | Bayer Innovation Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polarisationshologrammen |
| US8284234B2 (en) | 2009-03-20 | 2012-10-09 | Absolute Imaging LLC | Endoscopic imaging using reflection holographic optical element for autostereoscopic 3-D viewing |
| US10656596B2 (en) | 2014-10-09 | 2020-05-19 | EagleMae Ventures LLC | Video display and method providing vision correction for multiple viewers |
Family Cites Families (21)
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|---|---|---|---|---|
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| US3627401A (en) * | 1969-02-24 | 1971-12-14 | Ibm | Binary-coded hologram recording system |
| US3622220A (en) * | 1969-10-08 | 1971-11-23 | Bell Telephone Labor Inc | Holographic optical polarizers and beam splitters |
| US3620589A (en) * | 1970-09-08 | 1971-11-16 | Bell Telephone Labor Inc | Interferometry of transparent objects |
| JPS5121354B1 (ja) * | 1971-07-28 | 1976-07-01 | ||
| JPS5123189B2 (ja) * | 1971-09-18 | 1976-07-15 | ||
| US3698789A (en) * | 1971-10-20 | 1972-10-17 | Bendix Corp | Apparatus employing a grating to provide and move the source of a wave energy distribution |
| BE790470A (fr) * | 1971-11-05 | 1973-04-24 | D Comp Gen | Procede et dispositif pour enregistrer des hologrammes superposes |
| US3915549A (en) * | 1971-11-08 | 1975-10-28 | Rca Corp | Crystals for recording phase holograms |
| US3825316A (en) * | 1972-04-24 | 1974-07-23 | Rca Corp | Apparatus for providing an optical system using adaptive holographic components |
| US3891976A (en) * | 1974-01-14 | 1975-06-24 | Gte Laboratories Inc | Hologram memory with sequential data storage and beam angular relationship |
| JPS544856B2 (ja) * | 1974-01-17 | 1979-03-10 | ||
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| FR2362466A1 (fr) * | 1976-08-19 | 1978-03-17 | Thomson Csf | Cellule d'enregistrement holographique, memoire et dispositif de calcul optique utilisant une telle cellule |
| US4478481A (en) * | 1982-02-12 | 1984-10-23 | University Of Dayton | Production of diffraction limited holographic images |
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| US4807970A (en) * | 1987-11-23 | 1989-02-28 | International Business Machines Corporation | Holograms in photorefractive materials |
| US4830444A (en) * | 1987-12-31 | 1989-05-16 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Optical switch |
-
1989
- 1989-10-23 US US07/425,078 patent/US5039182A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2224565A patent/JPH03146985A/ja active Granted
- 1990-09-17 EP EP90310133A patent/EP0425088B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-17 DE DE69018763T patent/DE69018763D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0425088B1 (en) | 1995-04-19 |
| US5039182A (en) | 1991-08-13 |
| EP0425088A2 (en) | 1991-05-02 |
| DE69018763D1 (de) | 1995-05-24 |
| EP0425088A3 (en) | 1992-06-17 |
| JPH03146985A (ja) | 1991-06-21 |
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