JPS6112266B2

JPS6112266B2 -

Info

Publication number: JPS6112266B2
Application number: JP5486478A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nakayama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1978-05-08
Publication date: 1986-04-07
Also published as: JPS54146650A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高密度の拡散板ホログラムの再生に
おいて、拡散板内の透過光に与える位相変移量の
不連続あるいは連続に増加する領域と減少する領
域の鏡界で発生する雑音をおさえ、高品質の再生
像を得る再生装置を提供するものである。

一般的な情報拡散板は第１図の断面図に示すよ
うに、実線で示す凹凸あるいは破線で示す凹凸で
構成され、拡散板透過光に凹凸形状に対応した位
相変移を与える。このような情報拡散板を使つた
従来のホログラムの記録再生系を第２図に示す。
簡単のため１次元モデルで説明する。図中１は第
１図に示す拡散板、２は被記録透過光物体、３は
焦点距離ｆのフーリエ変換レンズ、４はホログラ
ム記録媒体、５は再生像面である。記録過程とし
て、拡散板１及び物体２をコヒーレントな平面波
６で照明し、記録媒体４上で６と可干渉な平面波
７を重ねてホログラムを作成する。また、再生は
記録媒体４上に形成されたホログラムを記録時に
使用した平面波７で照明し、その回折光をフーリ
エ変換レンズ３で再生像面５上に結像することに
よつてなされる。物体２が完全に透明であるとす
ると、像面５には拡散板１の再生像が得られる。
ホログラムの開口HDを小さくして高密度化を計
ると、第１図に示す拡散板で透過光に与える位相
変移量が増加しているａ面及び減少しているｂ面
との鏡界１０近傍で雑音が顕著になる。例えば、
再生像は第２図の像面５に示すようなゆらぎの多
いものとなる。特願昭50−49930号および特願昭
50−49931号に記載の６レベル擬似ランダム位相
系列の場合の再生像を拡散板の位相領域に対応さ
せ模擬的に第３図に示す。

物体を省略したときのホログラムの記録過程を
第４図でもう一度考察する。拡散板１のａ面を透
過した光はフーリエ面８で光軸の下に、ｂ面から
の主光束は上にそれぞれ集光する。特に前記特許
出願の明細書に記載の擬似ランダム拡散板は第１
図のθ及びθ′が等しいので、第４図のδとδ′は
等しい。ただし、ａ面及びｂ面が段階状であるの
で主光束の他に高次の回折光が発生する。高次の
回折光については後で説明する。したがつて、フ
ーリエ面８で平面波７と重ねて作成したホログラ
ムは、場所を選択して再生光束を照明すれば、ａ
面及びｂ面に対応する領域をそれぞれ概略独立に
再生する。

フーリエ変換ホログラムにおいては、ａ面、ｂ
面の各要素領域からの主光束の波面の法線ベクト
ルは、第４図のδおよびδ′に集束する事にな
る。

本発明は上記従来技術に鑑みａ面及びｂ面に対
応する領域のそれぞれを可干渉性の少ない光束で
再生し、ａ面とｂ面との鏡界に対応する領域での
干渉効果を低減し、雑音を仰圧するものである。

第５図は本発明の一実施例を示すものであり、
図において、１１はレーザ光源、１２は再生光
束、照明装置、１３は再生像検出装置である。二
次元の拡散板として前記擬似ランダム拡散板を用
いた場合、拡散板内の位相変移量の傾斜面は基本
的に４つ有り、それぞれの基板面からの鋭角が等
しい（第１図のθ，θ′に相当）ので、ホログラ
ム１４は第６図に示すように４つの各面に対応す
る領域のそれぞれと、光軸から距離δの点Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを中心とした各領域とが対応した態様
になつている。したがつて、再生光束照明装置１
２は、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれを中心とし、
かつ、互いに可干渉性の少ない光束で照明するも
のである。このようにして４つの光線で照明され
たホログラム１４からの回折波はフーリエ変換レ
ンズ１５を介して像面１６上にゆらぎの少ない像
として結像する。

再生光束照明装置１２でホログラム４を照明す
る具体的な形態の例を第７図に示す。ａはホログ
ラム上の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ近傍を中心として、半
径約ｒ＝ＨＤ／２ーδの４つのガウスビーム（強度で 1/e²の所を半径とした）で照明する。ガウスビー
ムの代りに円形の平面波でもよい。ｂは点Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ近傍を中心とする４つのHD×2rの矩
形の平面波で照明する方法である。さらに、ｃは
半径約ｒのガウスビームを、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを
通る半径δの円周上を概略中心として回転させて
照明し、再生像の時間平均をとる方法である。た
だし、ａ，ｂについては、それぞれ４つの光束は
互いに可干渉性の少ないものである。ここで、再
生光束のホログラムへの入射角はある一定の値を
もつから、円形の光束はホログラム上で実際には
楕円になる。

第７図ａ，ｂ及びｃに示した照明方法を実現す
る再生光束照明装置の具体例を次に説明する。第
８図は第７図ａ，ｂの照明方法を実現する装置で
ある。入射光束２８がガウスビームであれば第７
図ａに、矩形平面波であれば第７図ｂに対応す
る。簡単のため、ガウスビームで説明する。偏波
方向が２８′の光束２８がハーフミラー２９で分
割され、一方ミラー１７，３０を介して、他方と
可干渉性を失う光路差を持つて、２つの光束は偏
波方向１８の位置関係でハーフミラー１９に至
る。ハーフミラー１９で分割された一方の光束は
ミラー２０，２１を介して２２のように90゜回転
させられる。また、他方の光束は、高さ調節用ミ
ラー２３，２４と方向を曲げるミラー２５を経
て、偏波方向１８と同じ光束の形態でハーフミラ
ー２６に至る。このようにして、４つの干渉しな
い光束が一定間隔を持つて重なりあつた状態２
７′の出射光２７が得られる。

次に、上の方法と等価的な効果を単一照射光束
で得る第７図ｃの方法を実現する装置を第９図お
よび第１０図で説明する。ここでは、ページ構成
されたホログラムの再生を例にとつて説明する。
第９図は、レーザ光源３１、二次光偏向器３２、
焦点距離f₁，f₂のレンズ３３，３４が、ホログラ
ムメモリ３５、フーリエ変換レンズ３６、像検出
装置３７から構成されている。レーザ３１から発
した光束レンズ３３で２次元偏向器３２の偏向中
心上に集光する。レンズ３４の前側焦点面にある
偏向器３２で偏向された光束は、レンズ３０によ
つてホログラムメモリ３５の各ホログラムを一定
の入射角θで照明し再生する。さらに、再生光束
が１つのホログラムを照明するとき、光束がホロ
グラムの中心とした半径δの円周上を回転するよ
うに偏向器２８をドライブする。

さて、第１０図に示す装置は第９図に示した装
置に新たに別の２次元偏向器３８を付加した態様
で構成されている。偏向器３８は例えば第１１図
ｂに示すような装置で、垂直方向に互いにπ/2位
相を異にして振動する２つのミラー３９，４０で
構成されている。これらのミラー３９，４０はそ
れぞれ２つの直角プリズムを貼り合わせた第１１
図ａの面３９′，４０′に対応している。従つて、
第１１図ｂで、ミラー３９の上下振動は、出射光
束４１をＸ方向へ、ミラー４０の上下振動は、Ｙ
方向へ平行移動させる。入射光束４２と出射光束
４１は方向が90゜異なる。ミラー３９，４０の振
動の振幅cosθ：１とし、それぞれの位相差をπ/
2とすれば、出射光束は長径１、短径cosθの楕円
状に偏向させられる。第１０図において、偏向器
３８で上記のように楕円に偏向された光束４３
は、レンズ３３，３４でｆ_２＜２／ｆ_１倍に拡大されて
ホログラムに至る。ホログラム面上で、光束が半径
δの円周上を回転するようするために、ミラー３
９，４０の振幅をそれぞれ、ｆ_１／ｆ_２δ・cosθ，ｆ_１／ｆ_２δとすれば良い。各ホログラムのアドレスは偏向器２
８で行なう。第１１図ｂで示したミラー３９，４
０の上下振動の駆動は、例えばボイスコイルで行
なう。その周波数はホログラムの再生像を検出す
る装置の検出時間との関係で決められる。

次に、フレネル型のホログラムについて第１２
図とともに説明する。第１２図ａは、一般的なホ
ログラムの記録系を示す。コヒーレントな平面波
４４で拡散板４５と被記録物体４６を照明し、こ
の透過光とこれと可干渉の平面波４７とを重ねて
記録媒体４８に記録する。このように記録された
ホログラムを再生する本発明の装置を第１２図ｂ
に示す。レーザ光源４９から出た光束を再生光束
照明装置５０でホログラムを走査するごとく照明
する。ホログラム照射する光束の大きさは、拡散
板４５の平均的な大きさの前記傾斜面の領域から
の光束が、記録媒体４８上でもつ大きさにほぼ等
しくする。ホログラム上での再生光束の走査の例
を第１２図ｃに示す。走査の１サイクルに要する
時間フーリエ変換型の場合と同様であるが、検出
器の検出速度あるいは残像時間よりも短かくする
必要がある。

以上のように本発明によれば、第１図に示す拡
散板のａ面及びｂ面の鏡界で発生する雑音がおさ
えられ、フーリエ変換ホログラムの場合は高密
度・高品質の記録再生が可能となる。ホログラム
開口を小さくして、回折限界まで高密度化を計つ
た場合、前記擬似ランダム拡散板では、ホログラ
ム開口に入る高次の回折波はたかだか±一次まで
であるので、前記効果は十分あらわれる。特に、
前記６レベル擬似ランダム拡散板の場合は顕著で
ある。すなわち、６レベル拡散板の隣接する位相
領域の位相差がπ/3と小さく、被記録物体をサン
プリングせずに再生することができる。しかし、
従来の再生方法では第３図に示すよつな雑音があ
つて像質が悪かつた。波長4880Åのレーザ光、ｆ
＝70mmのフーリエ変換レンズ、１つの位相領域の
大きさ25μ□の６レベル拡散板、ホログラムの開
口1.4mm□の場合、漢字の像再生の計算機シミユ
レーシヨンの結果は３８dBであつた。しかし、
本発明による再生系でδ＝300μ，ｒ＝400μのガ
ウスビーム再生としてシミユレーシヨンした結果
４１dBと改善された。被記録物体として漢字を
選べば高品質の母型文字の再生が行なえる。また
フレネル型の場合は雑音の少ない高品質な再生が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は情報拡散板の説明図、第２図は従来の
ホログラム記録再生系図、第３図は従来の再生系
による６レベル拡散板を使つたホログラムの再生
像を示す図、第４図はホログラム記録系における
拡散板の動作説明図、第５図は本発明の一実施例
の再生装置の構成図、第６図はホログラムの説明
図、第７図はホログラムへの再生光束の照明方法
を示す図、第８図は本発明のより具体的な実施例
の再生光束照明装置の説明図、第９図および第１
０図は本発明の異なる実施例の構成図、第１１図
は第１０図で使われた光偏向器の具体例を示す
図、第１２ａ図はフレネル型のホログラムの記録
系図、第１２図ｂ，ｃは本発明の異なる実施例で
あるフレネル型ホログラムの再生系の説明図であ
る。１１，３１……レーザ光源、１２……再生光束
照明装置、１３……再生像検出装置、１４……ホ
ログラム、１５……フーリエ変換レンズ、１６…
…像面、１７，２０，２１，２３，２４，２５，
３０……ミラー、１８，２２，２８′……偏波方
向、１９，２６，２９……ハーフミラー、２７…
…出射光束、２８……入射光束、３２，３８……
光偏向器、３３，３４……レンズ、３５……ホロ
グラムメモリ、３６……フーリエ変換レンズ、３
７……像検出装置、３９，４０……ミラー、４１
……出射光束、４２……入射光束、４３……偏向
光束。

Claims

【特許請求の範囲】１光源と、段階状あるいは連続的な凹凸分布に
対応した位相変位を通過光に与える情報拡散板を
用いて作成したホログラムと、前記拡散板の透過
光に与える位相変位量が増加あるいは減少する拡
散板内の各要素領域からの主光束が到達したホロ
グラム内の各領域の近傍のそれぞれを、互いに可
干渉性の少ない光束で照明する再生光束照明手
段、前記可干渉性の少ない光束を加算して前記ホ
ログラムの再生像を検出する手段を具備してなる
ホログラム再生装置。２特許請求の範囲第１項において、ホログラム
がフーリエ変換型であつて、前記拡散板の透過光
に与える位相変移量が増加あるいは減少する各要
素領域からの主光束の波面の法線ベクトルに対応
するホログラム内の各領域の近傍それぞれを、互
いに可干渉性の少ない光束で照明する再生光束照
明手段を具備してなることを特徴とするホログラ
ム再生装置。３特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記ホログラムは通過光に段階状の凹凸分布
に対応した位相変位を与え、かつ隣接する位相領
域間の位相差がすべて同一である擬似ランダム拡
散板を用いて作成したフーリエ変換ホログラムで
あることを特徴とするホログラム再生装置。４特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
において、再生光束がホログラム面上の所定の領
域を所定の入射角度で走査する二次元偏向手段を
１つの構成要素とする再生光束照明手段を具備し
てなることを特徴とするホログラム再生装置。