JP2913323B2 - 光学処理装置およびその駆動方法 - Google Patents
光学処理装置およびその駆動方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的にホログラムを作製し再生する光学
的ホログラフィー装置に関し、さらに光情報処理、光通
信、あるいは光計測分野において、そのホログラフィー
を応用して光路スイッチング、パターン認識、あるいは
光計測を行う装置に関する。
的ホログラフィー装置に関し、さらに光情報処理、光通
信、あるいは光計測分野において、そのホログラフィー
を応用して光路スイッチング、パターン認識、あるいは
光計測を行う装置に関する。
本発明は、コヒーレントな参照光および画像情報を含
む信号光をホログラム記録媒体上に重畳・干渉させる干
渉光学系によってホログラムを記録し、再び上記参照光
に対向する読み出し光を当該ホログラムに照射しホログ
ラム像を再生するホログラフィー装置において、そのホ
ログラム記録媒体を光導電層、光反射層、液晶配向層、
光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強
誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込
型液晶ライトバルブとし、特に、上記干渉光学系として
信号光形成光路内に光シャッタおよび画像情報入力手段
と、当該画像情報入力手段により入力された画像を光学
的にフーリエ変換した後、あるいはそのまま、所定の大
きさに拡大してあるいはそのまま前記光書込型ライトバ
ルブの光書込面上に結像させる結像光学系を具備するこ
とにより、実時間でホログラムの記録再生が可能な極め
て小型のホログラフィー装置を提供するものであり、さ
らに少なくとも１つ以上の信号光を発生させるための光
の遮断・透過を制御可能な光シャッタを具備した信号光
発生光学系を有し、ホログラム記録媒体を光導電層、光
反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安
定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透
明基板からなる光書込型液晶ライトバルブとすることに
より、光分波を可能ならしめるホログラムを随時記録・
消去することによって所定の分波路を選択的に光を分波
可能ならしめるとともに、参照光として発散光あるいは
収束光を用いることにより集光分波あるいは発散光分液
を可能とし、さらに信号光と参照光のなす角度を所定の
角度に設定してやることにより分光分波をも可能ならし
めることができ、光情報処理あるいは光通信あるいは光
計測分野において極めて汎用性に優れた光分波装置を提
供するものである。
む信号光をホログラム記録媒体上に重畳・干渉させる干
渉光学系によってホログラムを記録し、再び上記参照光
に対向する読み出し光を当該ホログラムに照射しホログ
ラム像を再生するホログラフィー装置において、そのホ
ログラム記録媒体を光導電層、光反射層、液晶配向層、
光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強
誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込
型液晶ライトバルブとし、特に、上記干渉光学系として
信号光形成光路内に光シャッタおよび画像情報入力手段
と、当該画像情報入力手段により入力された画像を光学
的にフーリエ変換した後、あるいはそのまま、所定の大
きさに拡大してあるいはそのまま前記光書込型ライトバ
ルブの光書込面上に結像させる結像光学系を具備するこ
とにより、実時間でホログラムの記録再生が可能な極め
て小型のホログラフィー装置を提供するものであり、さ
らに少なくとも１つ以上の信号光を発生させるための光
の遮断・透過を制御可能な光シャッタを具備した信号光
発生光学系を有し、ホログラム記録媒体を光導電層、光
反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安
定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透
明基板からなる光書込型液晶ライトバルブとすることに
より、光分波を可能ならしめるホログラムを随時記録・
消去することによって所定の分波路を選択的に光を分波
可能ならしめるとともに、参照光として発散光あるいは
収束光を用いることにより集光分波あるいは発散光分液
を可能とし、さらに信号光と参照光のなす角度を所定の
角度に設定してやることにより分光分波をも可能ならし
めることができ、光情報処理あるいは光通信あるいは光
計測分野において極めて汎用性に優れた光分波装置を提
供するものである。
さらに、本発明は上記ホログラフィー装置において、
そのホログラム記録媒体を書き換え可能な二値化用空間
光変調器とし、参照画像のフーリエ変換ホログラムをそ
の二値化用空間光変調器に二値化記録し、信号画像のフ
ーリエ変換光によって読み出し、さらにフーリエ変換す
ることにより、極めてS/N比のよい参照画像と信号画像
との相関信号が得られ、高速で正確なパターン認識がで
きるようにしたものである。
そのホログラム記録媒体を書き換え可能な二値化用空間
光変調器とし、参照画像のフーリエ変換ホログラムをそ
の二値化用空間光変調器に二値化記録し、信号画像のフ
ーリエ変換光によって読み出し、さらにフーリエ変換す
ることにより、極めてS/N比のよい参照画像と信号画像
との相関信号が得られ、高速で正確なパターン認識がで
きるようにしたものである。
従来より光書込型液晶ライトバルブを用いて光学的な
実時間ホログラムを実現するための努力は数多く試みら
れてきた。又、光書込型液晶ライトバルブに用いられる
液晶としては、ツイストネマチック液晶（TN型液晶）が
主に使用されていた。
実時間ホログラムを実現するための努力は数多く試みら
れてきた。又、光書込型液晶ライトバルブに用いられる
液晶としては、ツイストネマチック液晶（TN型液晶）が
主に使用されていた。
特に従来の光書込型液晶ライトバルブに記録されるホ
ログラム干渉縞の記録ピッチを小さくして記録密度およ
び再生像のコントラストを向上させるために使用する光
導電層として珪酸ビスマス結晶（Bi12SiO20結晶）を用
いてホログラムを記録した例では記録密度50−60p/m
m、再生像のコントラスト1:30を得ている〔エー・エー
・ヴァシレフなど、エビエト・ジャーナル・オブ・クワ
ンタム・エレクトロニクス,14（２）,Feb.276−277（19
84）（A.A.Vasil′ev et.al.,Sov.J.Quantum Electron.
14（２）,Feb.276−277（1984）〕。
ログラム干渉縞の記録ピッチを小さくして記録密度およ
び再生像のコントラストを向上させるために使用する光
導電層として珪酸ビスマス結晶（Bi12SiO20結晶）を用
いてホログラムを記録した例では記録密度50−60p/m
m、再生像のコントラスト1:30を得ている〔エー・エー
・ヴァシレフなど、エビエト・ジャーナル・オブ・クワ
ンタム・エレクトロニクス,14（２）,Feb.276−277（19
84）（A.A.Vasil′ev et.al.,Sov.J.Quantum Electron.
14（２）,Feb.276−277（1984）〕。
また、光分波技術は光情報処理、光通信および光計測
の分野において重要な基幹技術として盛んに研究が行わ
れてきた。
の分野において重要な基幹技術として盛んに研究が行わ
れてきた。
光情報処理分野においてはOEIC間の光インターコネク
ションあるいは神経回路網モデルにおけるニューロン間
のインターコネクションが重要な役割を果たすため、こ
れらを実現するため銀塩写真やサーモプラスチックある
いはBaTiO3単結晶などの非線型光学結晶を用いたホログ
ラムを使って光分波を行うことによりこれらを実現して
きた。
ションあるいは神経回路網モデルにおけるニューロン間
のインターコネクションが重要な役割を果たすため、こ
れらを実現するため銀塩写真やサーモプラスチックある
いはBaTiO3単結晶などの非線型光学結晶を用いたホログ
ラムを使って光分波を行うことによりこれらを実現して
きた。
光通信分野や光計測分野においては、光路を切り換え
たり、分光分波を行う場合はミラーや半透鏡プリズムや
回折格子を用いるのが通常であった。また光通信分野で
光変換を行う手段として、上述の光情報処理分野で述べ
たホログラムを用いる手段を提案されるようになってき
た。
たり、分光分波を行う場合はミラーや半透鏡プリズムや
回折格子を用いるのが通常であった。また光通信分野で
光変換を行う手段として、上述の光情報処理分野で述べ
たホログラムを用いる手段を提案されるようになってき
た。
さらに、フーリエ変換ホログラムをマッチドフィルタ
とて用いた光相関器は、S/N比が高いため、パターン認
識や光コンピュータのための研究に数多く用いられてき
た。フーリエ変換ホログラムを作るのには高い解像度と
大きなダイナミックレンジを有するホログラフィー用写
真乾板を用いて、参照画像のフーリエ変換ホログラムを
焼き付け・現像するのが一般的であるが、この方法だと
実時間で参照画像を書き換えることができない。ここで
は実時間光パターン認識が可能な例として、光書き込み
型TN液晶空間光変調器を用いた１例を第17図に示す。
とて用いた光相関器は、S/N比が高いため、パターン認
識や光コンピュータのための研究に数多く用いられてき
た。フーリエ変換ホログラムを作るのには高い解像度と
大きなダイナミックレンジを有するホログラフィー用写
真乾板を用いて、参照画像のフーリエ変換ホログラムを
焼き付け・現像するのが一般的であるが、この方法だと
実時間で参照画像を書き換えることができない。ここで
は実時間光パターン認識が可能な例として、光書き込み
型TN液晶空間光変調器を用いた１例を第17図に示す。
第17図において、レーザ130から出射された光束はビ
ームエキスパンダ131で拡大された後、ビームスプリッ
タ132で２光束に分岐される。ビームスプリッタ132を透
過した光束はビームスプリッタ133で再び２光束に分岐
される。ビームスプリッタ133を透過した光束は参照画
像134を射照してコヒーレント画像に変換した後、第１
のフーリエ変換レンズ135で光書き込み型TN液晶ライト
バルブ136の光書き込み面上に参照画像134のフーリエ変
換を形成する。一方、ビームスプリッタ133で反射され
た光束は第１のミラー137で反射された後、光書き込み
型TN液晶ライトバルブ136の光書き込み面上に照射さ
れ、前記参照画像134のフーリエ変換と互いに干渉し合
って参照画像134のフーリエ変換ホログラムが光書き込
み型TN液相ライトバルブ136に書き込まれる。また、第
１のビームスプリッタ132で反射された光束は、第２の
ミラー138と第３のミラー139で反射された後、信号画像
140をコヒーレント画像に変換した後、第２のフーリエ
変換レンズ141で、偏光ビームスプリッタ142を介して、
光書き込み型TN液晶ライトバルブ136の読み出し面上に
信号画像140のフーリエ変換を形成する。前記光書き込
み型TN液晶ライトバルブ136に形成された参照画像134の
フーリエ変換ホログラムは、前記信号画像140のフーリ
エ変換で読み出され、第３のフーリエ変換レンズ143で
フーリエ変換されて参照画像134と信号画像140の相関函
数と畳込み函数とゼロ次回折光に変換する。画像の識別
は相関函数の強度で行うため光検出器144では、相関函
数の強度のみを検出すればよい。
ームエキスパンダ131で拡大された後、ビームスプリッ
タ132で２光束に分岐される。ビームスプリッタ132を透
過した光束はビームスプリッタ133で再び２光束に分岐
される。ビームスプリッタ133を透過した光束は参照画
像134を射照してコヒーレント画像に変換した後、第１
のフーリエ変換レンズ135で光書き込み型TN液晶ライト
バルブ136の光書き込み面上に参照画像134のフーリエ変
換を形成する。一方、ビームスプリッタ133で反射され
た光束は第１のミラー137で反射された後、光書き込み
型TN液晶ライトバルブ136の光書き込み面上に照射さ
れ、前記参照画像134のフーリエ変換と互いに干渉し合
って参照画像134のフーリエ変換ホログラムが光書き込
み型TN液相ライトバルブ136に書き込まれる。また、第
１のビームスプリッタ132で反射された光束は、第２の
ミラー138と第３のミラー139で反射された後、信号画像
140をコヒーレント画像に変換した後、第２のフーリエ
変換レンズ141で、偏光ビームスプリッタ142を介して、
光書き込み型TN液晶ライトバルブ136の読み出し面上に
信号画像140のフーリエ変換を形成する。前記光書き込
み型TN液晶ライトバルブ136に形成された参照画像134の
フーリエ変換ホログラムは、前記信号画像140のフーリ
エ変換で読み出され、第３のフーリエ変換レンズ143で
フーリエ変換されて参照画像134と信号画像140の相関函
数と畳込み函数とゼロ次回折光に変換する。画像の識別
は相関函数の強度で行うため光検出器144では、相関函
数の強度のみを検出すればよい。
ここで、参照画像134はフーリエ変換レンズ135の前焦
点面上に、光書き込み型TN液晶ライトバルブ136は第１
のフーリエ変換レンズ135および第２のフーリエ変換レ
ンズ141の後焦点面上に配置されているとともに第３の
フーリエ変換レンズ143の前焦点面上に配置され、信号
画像140は第２のフーリエ変換レンズ141の前焦点面上に
配置され、光検出器144は第３のフーリエ変換レンズ143
の後焦点面上に配置されている。
点面上に、光書き込み型TN液晶ライトバルブ136は第１
のフーリエ変換レンズ135および第２のフーリエ変換レ
ンズ141の後焦点面上に配置されているとともに第３の
フーリエ変換レンズ143の前焦点面上に配置され、信号
画像140は第２のフーリエ変換レンズ141の前焦点面上に
配置され、光検出器144は第３のフーリエ変換レンズ143
の後焦点面上に配置されている。
第17図において、光書き込み型TN液晶ライトバルブ13
6の代わりに珪酸ビスマス（Bi12SiO20）結晶やニオブ酸
リチウム（LiNbO3）結晶などの電気光学結晶のポッケル
ス効果や光導電効果を利用した光書き込み型空間光変調
器が用いられる場合もある。さらに、光書き込み型空間
光変調器の代わりに、参照画像のフーリエ変換ホログラ
ムをCCDカメラなどの撮像装置を用いて電気信号に変換
した後、液晶テレビや磁気光学空間光変調器に表示した
ものを用いている例もある〔例えば、ケー・エイチ・リ
ュー、ジェイ・エー・デービスおよびアール・エー・リ
リー・、オプチックス レターズ、27,1988:K.H.Liu,J.
A.Davis and R.A.Lilly,Optics Letters,27,1988;ディ
ー・エル・フラナリ、ジェイ・エス・ルーミスおよびエ
ム・イー・ミルコビッチ、アプライド オプチックス、
27,1988:D.L.Flannery,J.S.Loomis and M.E.Milkovich,
Applied Optics,27,1988〕。
6の代わりに珪酸ビスマス（Bi12SiO20）結晶やニオブ酸
リチウム（LiNbO3）結晶などの電気光学結晶のポッケル
ス効果や光導電効果を利用した光書き込み型空間光変調
器が用いられる場合もある。さらに、光書き込み型空間
光変調器の代わりに、参照画像のフーリエ変換ホログラ
ムをCCDカメラなどの撮像装置を用いて電気信号に変換
した後、液晶テレビや磁気光学空間光変調器に表示した
ものを用いている例もある〔例えば、ケー・エイチ・リ
ュー、ジェイ・エー・デービスおよびアール・エー・リ
リー・、オプチックス レターズ、27,1988:K.H.Liu,J.
A.Davis and R.A.Lilly,Optics Letters,27,1988;ディ
ー・エル・フラナリ、ジェイ・エス・ルーミスおよびエ
ム・イー・ミルコビッチ、アプライド オプチックス、
27,1988:D.L.Flannery,J.S.Loomis and M.E.Milkovich,
Applied Optics,27,1988〕。
しかしながら、従来の光書込型液晶ライトバルブを用
いたホログラフィー装置は、記録再生速度が最大でも数
百msecと遅く、また再生像のコントラストもまだ十分と
はいえないこと、ホログラムを長期間保存するためには
光書込型液晶ライトバルブに電圧を印加した状態で暗所
に保存しなければならず取り扱いにくいという問題点を
有していた。さらに、ホログラムを形成するために要す
る干渉光学系はそれから作り出される参照光と信号光の
なす角度が小さいため極めて大きな干渉光学系を構成し
なければならないという問題点を有していた。
いたホログラフィー装置は、記録再生速度が最大でも数
百msecと遅く、また再生像のコントラストもまだ十分と
はいえないこと、ホログラムを長期間保存するためには
光書込型液晶ライトバルブに電圧を印加した状態で暗所
に保存しなければならず取り扱いにくいという問題点を
有していた。さらに、ホログラムを形成するために要す
る干渉光学系はそれから作り出される参照光と信号光の
なす角度が小さいため極めて大きな干渉光学系を構成し
なければならないという問題点を有していた。
また従来の光分波手段であるミラー、半透鏡プリズム
や回折格子を用いる光分波装置においては、分波光路は
固定されているのが普通であり、分波光路を選択的にス
イッチングするには機械的手段を用いるしかないためス
イッチング速度が遅い上に調整が難しいという問題点を
有していた。
や回折格子を用いる光分波装置においては、分波光路は
固定されているのが普通であり、分波光路を選択的にス
イッチングするには機械的手段を用いるしかないためス
イッチング速度が遅い上に調整が難しいという問題点を
有していた。
また、銀塩写真乾板を用いたホログラムを使った場合
にも上述同様分波光路のスイッチングが困難であるとい
う問題点を有しており、サーモプラスチックやBaTiO3単
結晶などの非線型光学結晶を使った場合は光路の選択的
スイッチングが可能であるが、サーモプラスチックを用
いる場合は大電流を要する上に応答速度が数百msecと遅
く、BaTiO3単結晶を用いる場合は使用温度範囲が約20〜
130℃と低温側では使用が難しい上に結晶自体大きい物
が得られず高価であるという問題点を有していた。
にも上述同様分波光路のスイッチングが困難であるとい
う問題点を有しており、サーモプラスチックやBaTiO3単
結晶などの非線型光学結晶を使った場合は光路の選択的
スイッチングが可能であるが、サーモプラスチックを用
いる場合は大電流を要する上に応答速度が数百msecと遅
く、BaTiO3単結晶を用いる場合は使用温度範囲が約20〜
130℃と低温側では使用が難しい上に結晶自体大きい物
が得られず高価であるという問題点を有していた。
さらに、フーリエ変換ホログラムをマッチドフィルタ
として光書き込み型空間光変調器を用いた従来の光相関
器は、光書き込み型空間光変調器の解像度が低く、また
グレイスケールを持った画像の書き込みはできるがダイ
ナミックレンジが小さいため画像の複雑なフーリエ変換
ホログラムを書き込むことができず、パターン認識のS/
N比が悪かった。さらに、光パターン認識の速度に関し
ては、参照画像を書き換えるのに数百msec程度であり、
実用上は十分な値とはいえなかった。
として光書き込み型空間光変調器を用いた従来の光相関
器は、光書き込み型空間光変調器の解像度が低く、また
グレイスケールを持った画像の書き込みはできるがダイ
ナミックレンジが小さいため画像の複雑なフーリエ変換
ホログラムを書き込むことができず、パターン認識のS/
N比が悪かった。さらに、光パターン認識の速度に関し
ては、参照画像を書き換えるのに数百msec程度であり、
実用上は十分な値とはいえなかった。
さらに、フーリエ変換ホログラムであるマッチドフィ
ルタとして電気書き込み型空間光変調器を用いた従来の
光相関器は、フーリエ変換ホログラムを二値化すること
によりS/N比を改善することができ、参照画像の書き換
え時間も数十msecと速いが、解像度が数p/mmと低いた
め複雑な画像の認識を行うことができなかった。
ルタとして電気書き込み型空間光変調器を用いた従来の
光相関器は、フーリエ変換ホログラムを二値化すること
によりS/N比を改善することができ、参照画像の書き換
え時間も数十msecと速いが、解像度が数p/mmと低いた
め複雑な画像の認識を行うことができなかった。
上記問題を解決するために本発明は、ホログラム記録
媒体として、光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射
率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強誘電性
液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込型液晶
ライトバルブを用いた。又、ホログラフィー装置の干渉
光学系として、信号光形成光路内に光シャッタおよび画
像情報入力手段と、その画像情報入力手段により入力さ
れた画像を光学的にフーリエ変換した後、あるいはその
まま所定の大きさに拡大し、あるいはそのまま光書込型
液晶ライトバルブの光書込面上に結像させる結像光学系
とを具備する構成とした。
媒体として、光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射
率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強誘電性
液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込型液晶
ライトバルブを用いた。又、ホログラフィー装置の干渉
光学系として、信号光形成光路内に光シャッタおよび画
像情報入力手段と、その画像情報入力手段により入力さ
れた画像を光学的にフーリエ変換した後、あるいはその
まま所定の大きさに拡大し、あるいはそのまま光書込型
液晶ライトバルブの光書込面上に結像させる結像光学系
とを具備する構成とした。
又、光分波装置における信号光発生光学系として、少
なくと１つ以上の信号光を発生させるための光の遮断・
透過と制御可能な光シャッタを具備する構成とした。
なくと１つ以上の信号光を発生させるための光の遮断・
透過と制御可能な光シャッタを具備する構成とした。
さらに、光相関器において、所要の目標を含む少なく
とも１つの参照画像と新たに入力する少なくとも１つの
信号画像をコヒーレント画像に変換する手段と、 前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像の
フーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独立
に得る手段と、 前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
変換ホログラムを形成する手段と、前記フーリエ変換ホ
ログラムを二値化強度分布画像に変換し、その二値化強
度分布画像を二値化用空間光変調器に表示する手段と、 前記二値化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画
像を前記信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段
と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換し
て、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換する
手段とを具備する構成とした。
とも１つの参照画像と新たに入力する少なくとも１つの
信号画像をコヒーレント画像に変換する手段と、 前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像の
フーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独立
に得る手段と、 前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
変換ホログラムを形成する手段と、前記フーリエ変換ホ
ログラムを二値化強度分布画像に変換し、その二値化強
度分布画像を二値化用空間光変調器に表示する手段と、 前記二値化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画
像を前記信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段
と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換し
て、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換する
手段とを具備する構成とした。
本発明によれば、強誘電性液晶分子自身の持つ双極子
モーメントを印加電界で強制的に反転させて光書込型液
晶ライトバルブへの画像の記録消去を行うため、μ秒オ
ーダーでの画像記録再生ができ、さらに画像の二値化記
録が特殊な処理なしに達成される。
モーメントを印加電界で強制的に反転させて光書込型液
晶ライトバルブへの画像の記録消去を行うため、μ秒オ
ーダーでの画像記録再生ができ、さらに画像の二値化記
録が特殊な処理なしに達成される。
又、参照画像のフーリエ変換ホログラムを光学的に二
値化強度分布として光書込型液晶ライトバルブに記録で
きるため、記録されるホログラム干渉縞がシャープにな
り、より鋭い相関函数が得られ、パターン認識における
S/N比が向上される。
値化強度分布として光書込型液晶ライトバルブに記録で
きるため、記録されるホログラム干渉縞がシャープにな
り、より鋭い相関函数が得られ、パターン認識における
S/N比が向上される。
さらに、干渉光学系を信号光発生光学系内に光シャッ
タおよび画像情報入力手段と、その画像情報入力手段に
より入力された画像を光書込型液晶ライトバルブの光書
込面上に結像させる結像光学系とで構成することによ
り、装置の小型化を達成している。
タおよび画像情報入力手段と、その画像情報入力手段に
より入力された画像を光書込型液晶ライトバルブの光書
込面上に結像させる結像光学系とで構成することによ
り、装置の小型化を達成している。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の第１実施例を示す構成図である。本
実施例はホログラフィー装置に関し、図において、１は
He−Neレーザなどのガスレーザや半導体レーザやYAGレ
ーザなどの固体レーザを用いた第１のレーザ光源、２は
レーザ光源１より出射されたコヒーレント光を所望のビ
ーム径に拡大する第１のビームエキスパンダ、３は２つ
の光ビームに分岐するビームスプリッタ、４は画像情報
入力手段、５はフーリエ変換レンズ、６はホログラム記
録媒体としての光書込型液晶ライトバルブ、７はミラ
ー、８は第２のレーザ光源、９は第２のビームエキスパ
ンダ、10はミラーである。
実施例はホログラフィー装置に関し、図において、１は
He−Neレーザなどのガスレーザや半導体レーザやYAGレ
ーザなどの固体レーザを用いた第１のレーザ光源、２は
レーザ光源１より出射されたコヒーレント光を所望のビ
ーム径に拡大する第１のビームエキスパンダ、３は２つ
の光ビームに分岐するビームスプリッタ、４は画像情報
入力手段、５はフーリエ変換レンズ、６はホログラム記
録媒体としての光書込型液晶ライトバルブ、７はミラ
ー、８は第２のレーザ光源、９は第２のビームエキスパ
ンダ、10はミラーである。
次に、その動作について説明する。
第１のレーザ光源１から出射されたコヒーレント光は
第１のビームエキスパンダ２によって所望のビーム径に
拡大され、ビームスプリッタ３によって２つの光ビーム
に分岐される。ビームスプリッタ３で分岐された光ビー
ムの一方は、ミラー７で光路を曲げられた後、光書込型
液晶ライトバルブ６の光書込面に参照光12として照射さ
れ、他方は画像情報入力手段４を通過しフーリエ変換レ
ンズ５でフーリエ変換された後、光書込型液晶ライトバ
ルブ６を光書込面に信号光11として入射する。光書込型
液晶ライトバルブ６の光書込面に重畳照射された信号光
11と参照光12は互いに干渉し、その干渉縞の強度パター
ンがホログラム干渉縞として光書込型液晶ライトバルブ
６には記録される。
第１のビームエキスパンダ２によって所望のビーム径に
拡大され、ビームスプリッタ３によって２つの光ビーム
に分岐される。ビームスプリッタ３で分岐された光ビー
ムの一方は、ミラー７で光路を曲げられた後、光書込型
液晶ライトバルブ６の光書込面に参照光12として照射さ
れ、他方は画像情報入力手段４を通過しフーリエ変換レ
ンズ５でフーリエ変換された後、光書込型液晶ライトバ
ルブ６を光書込面に信号光11として入射する。光書込型
液晶ライトバルブ６の光書込面に重畳照射された信号光
11と参照光12は互いに干渉し、その干渉縞の強度パター
ンがホログラム干渉縞として光書込型液晶ライトバルブ
６には記録される。
次に、第２のレーザ光源８から出射されたコヒーレン
ト光は第２のビームエキスパンダ９で所望のビーム径に
拡大され、ミラー10で光路を曲げられ、参照光12と光軸
が対向する読み出し光13として光書込型液晶ライトバル
ブ６の読み出し面に照射され、再生光14の方向に光書込
型液晶ライトバルブ６に記録されたホログラムを再生す
る。
ト光は第２のビームエキスパンダ９で所望のビーム径に
拡大され、ミラー10で光路を曲げられ、参照光12と光軸
が対向する読み出し光13として光書込型液晶ライトバル
ブ６の読み出し面に照射され、再生光14の方向に光書込
型液晶ライトバルブ６に記録されたホログラムを再生す
る。
ここで、画像情報入力手段４としては、液晶TV,光書
込型液晶ライトバルブ、磁気光学効果を用いたファラデ
ー素子やエレクトロクロミックデバイスなどの能動素子
や、写真乾板などの受動素子を用いることができ、画像
情報入力手段４と光書込型液晶ライトバルブ６はそれぞ
れフーリエ変換レンズ５の前焦点面と後焦点面の位置に
配置している。
込型液晶ライトバルブ、磁気光学効果を用いたファラデ
ー素子やエレクトロクロミックデバイスなどの能動素子
や、写真乾板などの受動素子を用いることができ、画像
情報入力手段４と光書込型液晶ライトバルブ６はそれぞ
れフーリエ変換レンズ５の前焦点面と後焦点面の位置に
配置している。
次に、光書込型液晶ライトバルブ６について説明す
る。第２図は第１図に示す第１実施例で用いた光書込型
液晶ライトバルブの断面図である。
る。第２図は第１図に示す第１実施例で用いた光書込型
液晶ライトバルブの断面図である。
従来の液晶ライトバルブと構造が異なる部分は液晶層
として光透過率または光反射率と印加電圧の間に明瞭な
双安定性を有する強誘電性液晶を用いていることにあ
る。液晶分子を挟持するためのガラスやプラスチック等
の透明基板15a,15bは、表面に透明電極層16a,16b、透明
基板の法線方向から75度から85度の範囲の角度で一酸化
珪素を斜方蒸着した配向膜層17a,17bが設けられてい
る。透明基板15a,15bはその配向膜層17a,17b側を、スペ
ーサ23を介して間隙を制御して対向させ、強誘電性液晶
層18を挟持するようになっている。
として光透過率または光反射率と印加電圧の間に明瞭な
双安定性を有する強誘電性液晶を用いていることにあ
る。液晶分子を挟持するためのガラスやプラスチック等
の透明基板15a,15bは、表面に透明電極層16a,16b、透明
基板の法線方向から75度から85度の範囲の角度で一酸化
珪素を斜方蒸着した配向膜層17a,17bが設けられてい
る。透明基板15a,15bはその配向膜層17a,17b側を、スペ
ーサ23を介して間隙を制御して対向させ、強誘電性液晶
層18を挟持するようになっている。
また、光による書込側の透明電極層16a上には光導電
層19,遮光層20,誘電体ミラー21が配向膜17aとの間に積
層形成され、光書込側の透明基板15aと読み出し側の透
明基板15bのセル外側には、無反射コーティング22a,22b
が形成されている。
層19,遮光層20,誘電体ミラー21が配向膜17aとの間に積
層形成され、光書込側の透明基板15aと読み出し側の透
明基板15bのセル外側には、無反射コーティング22a,22b
が形成されている。
ここで、強誘電性液晶層18として用いる強誘電性液晶
組成物は、エステル系SmC液晶混合物に光学活性物質を
添加したもので、エステル系SmC液晶混合物として、４
−（（４′−オクチル）フェニル）安息香酸（３″−フ
ルオロ,4″−オクチルオキシ）フェニルエステルと、４
−（（４′−オクチルオキシ）フェニル）安息香酸
（３″−フルオロ,4″−オクチルオキシ）フェニルエス
テルを1:1に混合したものを用い、これに光学活性物質
として５−オクチルオキシナフタレンカルボン酸、１′
−シアノエチルエステルを25重量％を加えて強誘電性液
晶組成物としたものを用いた。
組成物は、エステル系SmC液晶混合物に光学活性物質を
添加したもので、エステル系SmC液晶混合物として、４
−（（４′−オクチル）フェニル）安息香酸（３″−フ
ルオロ,4″−オクチルオキシ）フェニルエステルと、４
−（（４′−オクチルオキシ）フェニル）安息香酸
（３″−フルオロ,4″−オクチルオキシ）フェニルエス
テルを1:1に混合したものを用い、これに光学活性物質
として５−オクチルオキシナフタレンカルボン酸、１′
−シアノエチルエステルを25重量％を加えて強誘電性液
晶組成物としたものを用いた。
更に、光導電層19は光書込型液晶ライトバルブ作成時
の温度（〜200℃）に対して安定であり、暗時の抵抗率
が高く、光照射時の光導電率の大きな水素化アモルファ
スシリコン（ａ−Si:H）を用いた。
の温度（〜200℃）に対して安定であり、暗時の抵抗率
が高く、光照射時の光導電率の大きな水素化アモルファ
スシリコン（ａ−Si:H）を用いた。
次にその動作について説明する。
まず、一度光書込型液晶ライトバルブ６の光書込面全
面を光照射し、明時の動作しきい値電圧よりも十分に高
い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を
重畳した直流バイアス電圧を電圧印加手段として透明電
極層16a,16b間に印加して強誘電性液晶を一方向の安定
状態までそろえ、その状態をメモリさせるか、もしくは
光照射なしで、暗時の動作しきい値電圧よりも十分に高
い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を
重畳した直流バイアス電圧を透明電極層16a,16b間に印
加して強誘電性液晶を一方向の安定状態までそろえその
状態をメモリさせることによって強誘電性液晶層18をイ
ニシャライズする。
面を光照射し、明時の動作しきい値電圧よりも十分に高
い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を
重畳した直流バイアス電圧を電圧印加手段として透明電
極層16a,16b間に印加して強誘電性液晶を一方向の安定
状態までそろえ、その状態をメモリさせるか、もしくは
光照射なしで、暗時の動作しきい値電圧よりも十分に高
い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を
重畳した直流バイアス電圧を透明電極層16a,16b間に印
加して強誘電性液晶を一方向の安定状態までそろえその
状態をメモリさせることによって強誘電性液晶層18をイ
ニシャライズする。
次に、暗時における動作しきい値電圧以下の逆極性の
直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を重
畳した直流バイアス電圧を透明電極層16aと16bの間に印
加しながら、第１図に示す信号光11と参照光12を透明基
板15aの側から照射すると、信号光11と参照光12が照射
された領域に形成された干渉縞の明部の光導電層19には
キャリアが発生し、発生したキャリアは直流バイアス電
圧により電界方向にドリフトし、その結果、信号光11と
参照光12が照射された領域に形成された干渉縞の明部に
は動作しきい値電圧以上の逆極性のバイアス電圧が印加
され、強誘電性液晶は自発分極の反転に伴う分子の反射
が起こり、もう一方の安定状態に移行しホログラム干渉
縞がメモリされる。このようにしてホログラム干渉縞を
記録した光書込型液晶ライトバルブの読み出し面側か
ら、参照光に対向し、光軸が一致するような読み出し光
を照射すると、ホログラム干渉縞の明部が記録された部
分から反射した読み出し光は偏光面が90度回転して反射
され、ホログラム干渉縞の暗部に対応する部分から反射
した読み出し光は偏光面の影響を受けずに反射される。
したがって、偏光面が90度回転した波面からなるホログ
ラム干渉縞と偏光面の回転していない波面からなるネガ
状態のホログラム干渉縞のそれぞれからホログラム像が
再生され、光吸収による損失のないホログラム像の再生
が上記読み出し光を光書込型液晶ライトバルブの読み出
し面に照射することにより可能となる。もちろん、先述
のイニシャライズ工程によってそろえられた液晶分子の
配列方向（またはそれと直角方向）に偏光軸を合わせた
直線偏光の読み出し光の照射および光反射層による反射
光の偏光方向に対し、偏光軸が垂直に（または平行）に
なるように配置された偏光子を通した読み出し光の照射
により、ホログラム干渉縞を光強度情報として読み出し
ホログラム像を再生してもよい。ただし、ホログラム干
渉縞を光強度情報として読み出す場合は、ホログラム干
渉縞が記録されている部分の面積（あるいはホログラム
干渉縞が記録されていない部分の面積）の読み出し光し
か利用できないため、ホログラム再生効率が低下する。
直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を重
畳した直流バイアス電圧を透明電極層16aと16bの間に印
加しながら、第１図に示す信号光11と参照光12を透明基
板15aの側から照射すると、信号光11と参照光12が照射
された領域に形成された干渉縞の明部の光導電層19には
キャリアが発生し、発生したキャリアは直流バイアス電
圧により電界方向にドリフトし、その結果、信号光11と
参照光12が照射された領域に形成された干渉縞の明部に
は動作しきい値電圧以上の逆極性のバイアス電圧が印加
され、強誘電性液晶は自発分極の反転に伴う分子の反射
が起こり、もう一方の安定状態に移行しホログラム干渉
縞がメモリされる。このようにしてホログラム干渉縞を
記録した光書込型液晶ライトバルブの読み出し面側か
ら、参照光に対向し、光軸が一致するような読み出し光
を照射すると、ホログラム干渉縞の明部が記録された部
分から反射した読み出し光は偏光面が90度回転して反射
され、ホログラム干渉縞の暗部に対応する部分から反射
した読み出し光は偏光面の影響を受けずに反射される。
したがって、偏光面が90度回転した波面からなるホログ
ラム干渉縞と偏光面の回転していない波面からなるネガ
状態のホログラム干渉縞のそれぞれからホログラム像が
再生され、光吸収による損失のないホログラム像の再生
が上記読み出し光を光書込型液晶ライトバルブの読み出
し面に照射することにより可能となる。もちろん、先述
のイニシャライズ工程によってそろえられた液晶分子の
配列方向（またはそれと直角方向）に偏光軸を合わせた
直線偏光の読み出し光の照射および光反射層による反射
光の偏光方向に対し、偏光軸が垂直に（または平行）に
なるように配置された偏光子を通した読み出し光の照射
により、ホログラム干渉縞を光強度情報として読み出し
ホログラム像を再生してもよい。ただし、ホログラム干
渉縞を光強度情報として読み出す場合は、ホログラム干
渉縞が記録されている部分の面積（あるいはホログラム
干渉縞が記録されていない部分の面積）の読み出し光し
か利用できないため、ホログラム再生効率が低下する。
第３図は本発明の第２実施例を示す構成図である。本
実施例は、干渉光学系としてマッハツェンダー干渉光学
系を用いたホログラフィー装置に関する。図においてレ
ーザ光源26から出射したコヒーレント光はビームエキス
パンダ27で所望のビーム径にひろげられた後、第１のビ
ームスプリッタ28により光路を２つに分岐される。第１
のビームスプリッタ28によって分岐されたコヒーレント
光の一方が再び第２のビームスプリッタ29で２つに分岐
され、さらに第３のビームスプリッタ34で２つに分岐さ
れ、光書込型液晶ライトバルブ６の光書込面に参照光40
として照射される。一方、第１のビームスプリッタ28で
分岐された他方のコヒーレント光は画像情報入力手段で
ある液晶TV30を透過し、画像情報を含むコヒーレント光
となりフーリエ変換レンズ31に達する。フーリエ変換レ
ンズ31に達したコヒーレント光はフーリエ変換レンズ31
によって光学的にフーリエ変換されながら第１のミラー
32によって光路を折り曲げられる。なお、液晶TV30はフ
ーリエ変換レンズ31の前焦点面に配されており、液晶TV
30で入力された画像情報のフーリエ変換像はフーリエ変
換レンズ31の後焦点面に形成される。フーリエ変換レン
ズ31の後焦点面に形成されたフーリエ変換像は結像レン
ズ33で第３のビームスプリッタ34を通して光書込型液晶
ライトバルブ６の光書込面上に信号光39として照射され
拡大結像される。このとき信号光39と参照光40のなす角
度は第１のミラー32の位置をフーリエ変換レンズ31の方
向に平行移動させると共に、フーリエ変換レンズ31から
のコヒーレント光の入射角を変えることにより調整され
る。このとき第１実施例で説明したように光書込型液晶
ライトバルブ６はあらかじめ消去状態にした後、暗時の
動作しきい値電圧よりも低く明時の動作しきい値電圧よ
りも高い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流
電圧を重畳した直流バイアス電圧が印加されている。こ
のような状態で参照光40と信号光39を光書込型液晶ライ
トバルブ６の光書込面に照射することにより光書込型液
晶ライトバルブ６に液晶TV30に入力した画像情報のフー
リエ変換のホログラムが形成される。
実施例は、干渉光学系としてマッハツェンダー干渉光学
系を用いたホログラフィー装置に関する。図においてレ
ーザ光源26から出射したコヒーレント光はビームエキス
パンダ27で所望のビーム径にひろげられた後、第１のビ
ームスプリッタ28により光路を２つに分岐される。第１
のビームスプリッタ28によって分岐されたコヒーレント
光の一方が再び第２のビームスプリッタ29で２つに分岐
され、さらに第３のビームスプリッタ34で２つに分岐さ
れ、光書込型液晶ライトバルブ６の光書込面に参照光40
として照射される。一方、第１のビームスプリッタ28で
分岐された他方のコヒーレント光は画像情報入力手段で
ある液晶TV30を透過し、画像情報を含むコヒーレント光
となりフーリエ変換レンズ31に達する。フーリエ変換レ
ンズ31に達したコヒーレント光はフーリエ変換レンズ31
によって光学的にフーリエ変換されながら第１のミラー
32によって光路を折り曲げられる。なお、液晶TV30はフ
ーリエ変換レンズ31の前焦点面に配されており、液晶TV
30で入力された画像情報のフーリエ変換像はフーリエ変
換レンズ31の後焦点面に形成される。フーリエ変換レン
ズ31の後焦点面に形成されたフーリエ変換像は結像レン
ズ33で第３のビームスプリッタ34を通して光書込型液晶
ライトバルブ６の光書込面上に信号光39として照射され
拡大結像される。このとき信号光39と参照光40のなす角
度は第１のミラー32の位置をフーリエ変換レンズ31の方
向に平行移動させると共に、フーリエ変換レンズ31から
のコヒーレント光の入射角を変えることにより調整され
る。このとき第１実施例で説明したように光書込型液晶
ライトバルブ６はあらかじめ消去状態にした後、暗時の
動作しきい値電圧よりも低く明時の動作しきい値電圧よ
りも高い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流
電圧を重畳した直流バイアス電圧が印加されている。こ
のような状態で参照光40と信号光39を光書込型液晶ライ
トバルブ６の光書込面に照射することにより光書込型液
晶ライトバルブ６に液晶TV30に入力した画像情報のフー
リエ変換のホログラムが形成される。
また、第２のビームスプリッタ29で分岐されたコヒー
レント光は光シャッタ36に達し、光シャッタ36が開状態
の場合はコヒーレント光は光シャッタ36を通過し第２の
ミラー37で光路を曲げられ第４のビームスプリッタ38で
分岐され、参照光と対向し光軸が一致した読み出し光41
として光書込型液晶ライトバルブ６の読み出し面に入射
する。光書込型液晶ライトバルブ６に入射した読み出し
光41は、光書込型液晶ライトバルブ６に記録されたホロ
グラム干渉縞によって回折され、再生光42としてフーリ
エ変換のホログラム像を再生する。
レント光は光シャッタ36に達し、光シャッタ36が開状態
の場合はコヒーレント光は光シャッタ36を通過し第２の
ミラー37で光路を曲げられ第４のビームスプリッタ38で
分岐され、参照光と対向し光軸が一致した読み出し光41
として光書込型液晶ライトバルブ６の読み出し面に入射
する。光書込型液晶ライトバルブ６に入射した読み出し
光41は、光書込型液晶ライトバルブ６に記録されたホロ
グラム干渉縞によって回折され、再生光42としてフーリ
エ変換のホログラム像を再生する。
次に、本発明のホログラフィー装置におけるホログラ
ム像の記録再生特性について説明する。第４図は本発明
のホログラフィー装置と従来の光書込型液晶ライトバル
ブを用いたホログラフィー装置における記録可能なホロ
グラム干渉縞数と回折効率の関係を示す図である。第４
図は信号光としてコヒーレントな平面波を用いて光書込
型液晶ライトバルブにホログラムを記録したときの、記
録可能なホログラム干渉縞波数を横軸に、そのときの回
折効率を縦軸に示したものであり、縦軸は従来の光書込
型液晶ライトバルブを用いたホログラフィー装置の最大
回折効率を１としたときの相対値で示してある。第４図
から明らかなように、本発明のホログラフィー装置はホ
ログラム干渉縞波数がおよそ360〔1/mm〕以下であれ
ば、従来の光書込型液晶ライトバルブを用いたホログラ
フィー装置によりも回折効率が向上することがわかる。
ム像の記録再生特性について説明する。第４図は本発明
のホログラフィー装置と従来の光書込型液晶ライトバル
ブを用いたホログラフィー装置における記録可能なホロ
グラム干渉縞数と回折効率の関係を示す図である。第４
図は信号光としてコヒーレントな平面波を用いて光書込
型液晶ライトバルブにホログラムを記録したときの、記
録可能なホログラム干渉縞波数を横軸に、そのときの回
折効率を縦軸に示したものであり、縦軸は従来の光書込
型液晶ライトバルブを用いたホログラフィー装置の最大
回折効率を１としたときの相対値で示してある。第４図
から明らかなように、本発明のホログラフィー装置はホ
ログラム干渉縞波数がおよそ360〔1/mm〕以下であれ
ば、従来の光書込型液晶ライトバルブを用いたホログラ
フィー装置によりも回折効率が向上することがわかる。
しかしながら、本発明のホログラフィー装置は記録さ
れるホログラム干渉縞波数がおよそ300〔1/mm〕以上で
回折効率が急激に低下するが、これは振動等の影響が顕
著に顕れてきたためと考えられる。
れるホログラム干渉縞波数がおよそ300〔1/mm〕以上で
回折効率が急激に低下するが、これは振動等の影響が顕
著に顕れてきたためと考えられる。
以上述べたように、本発明のホログラフィー装置はホ
ログラム干渉縞波数が300〜400〔1/mm〕以下の領域で用
いるのが好ましいため、第１図あるいは第３図に示す参
照光と信号光のなす角度は６〜７度以下の小さな角度と
なり、第３図に示すマッハツェンダー干渉光学系を用い
て容易にホログラムの記録が可能となる。このようにし
てマッハツェンダー干渉光学系を用いることにより、参
照光と信号光のなす小さな角度を実現するために光路を
長くし、その結果装置自身の大きさを大きくする必要が
なくなり、また画像情報入力手段やフーリエ変換光学系
あるいは結像光学系を干渉光学系内部に挿入するのが容
易になった。
ログラム干渉縞波数が300〜400〔1/mm〕以下の領域で用
いるのが好ましいため、第１図あるいは第３図に示す参
照光と信号光のなす角度は６〜７度以下の小さな角度と
なり、第３図に示すマッハツェンダー干渉光学系を用い
て容易にホログラムの記録が可能となる。このようにし
てマッハツェンダー干渉光学系を用いることにより、参
照光と信号光のなす小さな角度を実現するために光路を
長くし、その結果装置自身の大きさを大きくする必要が
なくなり、また画像情報入力手段やフーリエ変換光学系
あるいは結像光学系を干渉光学系内部に挿入するのが容
易になった。
また、本発明のホログラフィー装置に用いている光書
込型液晶ライトバルブはレーザ光源として20mWのHe−Ne
レーザを用いてホログラム記録することにより、100μs
ec/フレーム以下という極めて高速のホログラム記録が
でき、またホログラム再生にまで要する時間を考えても
1msec以下と高速にホログラム記録ができることがわか
った。これは現在画像の実時間処理速度の目安とされて
いるビデオレートでのホログラムの記録再生が可能であ
ることを示している。
込型液晶ライトバルブはレーザ光源として20mWのHe−Ne
レーザを用いてホログラム記録することにより、100μs
ec/フレーム以下という極めて高速のホログラム記録が
でき、またホログラム再生にまで要する時間を考えても
1msec以下と高速にホログラム記録ができることがわか
った。これは現在画像の実時間処理速度の目安とされて
いるビデオレートでのホログラムの記録再生が可能であ
ることを示している。
また、第３図で示す本発明のホログラフィー装置を用
いてホログラムを再生したところ、そのコントラスト比
は1:50〜1:200と極めて良好な結果が得られた。
いてホログラムを再生したところ、そのコントラスト比
は1:50〜1:200と極めて良好な結果が得られた。
第５図は本発明の第３実施例を示す構成図であり、３
つの信号光発生光学系を有する光分波装置に関する。図
において、レーザ光源50から出射されたビームエキスパ
ンダ51で所定のビーム径に拡大された後、第１のハーフ
ミラー52に達し信号光と参照光に分波される。光書込型
液晶ライトバルブ６へのホログラム形成領域が狭くても
十分な場合、ビームエキスパンダ51は必ずしも必要では
ない。第１のハーフミラー52で分波された光の一方は第
１のミラー55で反射され参照光63として光書込型液晶ラ
イトバルブ６の光書込面に照射される。また第１のハー
フミラー52で分波された他方の光は第２のハーフミラー
53,第３のハーフミラー54で分波され、第２のミラー56
で反射された後、それぞれ分波・反射された光は第３の
光シャッタ59,第２の光シャッタ58,第１の光シャッタ57
に達する。このとき第１の光シャッタ57のみが光透過状
態にあり、他の光シャッタ58,59は光遮断状態にあれ
ば、光は第１の光シャッター57のみを通過し第１の信号
光60として光書込形液晶ライトバルブ６の光書込面に照
射され、参考光63と互いに干渉して、光書込型液晶ライ
トバルブ６にホログラムを形成する。この状態で参照光
63と対向する方向から分波すべき光64を光書込型液晶ラ
イトバルブ６の読み出し面側から照射すると、上記ホロ
グラムによって回折され、第１の信号光60と同方向同向
きの第１の分波光65となる。
つの信号光発生光学系を有する光分波装置に関する。図
において、レーザ光源50から出射されたビームエキスパ
ンダ51で所定のビーム径に拡大された後、第１のハーフ
ミラー52に達し信号光と参照光に分波される。光書込型
液晶ライトバルブ６へのホログラム形成領域が狭くても
十分な場合、ビームエキスパンダ51は必ずしも必要では
ない。第１のハーフミラー52で分波された光の一方は第
１のミラー55で反射され参照光63として光書込型液晶ラ
イトバルブ６の光書込面に照射される。また第１のハー
フミラー52で分波された他方の光は第２のハーフミラー
53,第３のハーフミラー54で分波され、第２のミラー56
で反射された後、それぞれ分波・反射された光は第３の
光シャッタ59,第２の光シャッタ58,第１の光シャッタ57
に達する。このとき第１の光シャッタ57のみが光透過状
態にあり、他の光シャッタ58,59は光遮断状態にあれ
ば、光は第１の光シャッター57のみを通過し第１の信号
光60として光書込形液晶ライトバルブ６の光書込面に照
射され、参考光63と互いに干渉して、光書込型液晶ライ
トバルブ６にホログラムを形成する。この状態で参照光
63と対向する方向から分波すべき光64を光書込型液晶ラ
イトバルブ６の読み出し面側から照射すると、上記ホロ
グラムによって回折され、第１の信号光60と同方向同向
きの第１の分波光65となる。
同様にして、第２の光シャッタ58のみが光透過状態で
他の光シャッタ57,59が光遮断状態であれば、参照光63
と第２の信号光61が互いに干渉して光書込型液晶ライト
バルブ６にホログラムを形成し、このホログラムによっ
て分波すべき光64は回折されて、第２の信号光61に同方
向同向きの第２の分波光66を生じ、第３の光シャッタ59
のみが光透過状態で他の光シャッタ57,58が光遮断状態
であれば、参照光63と第３の信号光62が互いに干渉して
光書込型液晶ライトバルブ６にホログラムを形成し、こ
のホログラムによって分波すべき光64は回折されて、第
３の信号光62に同方向同向きの第３の分波光67を生じ
る。
他の光シャッタ57,59が光遮断状態であれば、参照光63
と第２の信号光61が互いに干渉して光書込型液晶ライト
バルブ６にホログラムを形成し、このホログラムによっ
て分波すべき光64は回折されて、第２の信号光61に同方
向同向きの第２の分波光66を生じ、第３の光シャッタ59
のみが光透過状態で他の光シャッタ57,58が光遮断状態
であれば、参照光63と第３の信号光62が互いに干渉して
光書込型液晶ライトバルブ６にホログラムを形成し、こ
のホログラムによって分波すべき光64は回折されて、第
３の信号光62に同方向同向きの第３の分波光67を生じ
る。
このようにして、第１の光シャッタ57,第２の光シャ
ッタ58,第３の光シャッタ59の光透過状態をそれぞれ制
御することによって、分波光の光路を随時選択すること
ができる。
ッタ58,第３の光シャッタ59の光透過状態をそれぞれ制
御することによって、分波光の光路を随時選択すること
ができる。
ここで、光書込型液晶ライトバルブ６は、先述の駆動
方法に従って、第1,第２及び第３の光シャッタ57,58,59
と駆動して、新たな信号光が照射される前にイニシャラ
イズ工程によって記録されていたホログラムを消去した
後、書き込みの電圧を印加するものである。
方法に従って、第1,第２及び第３の光シャッタ57,58,59
と駆動して、新たな信号光が照射される前にイニシャラ
イズ工程によって記録されていたホログラムを消去した
後、書き込みの電圧を印加するものである。
なお、第１のハーフミラー52,第２のハーフミラー53,
第３のハーフミラー54,第２のミラー56,第１の光シャッ
タ57,第２の光シャッタ58,第３の光シャッタ59により信
号光発生光学系を形成している。
第３のハーフミラー54,第２のミラー56,第１の光シャッ
タ57,第２の光シャッタ58,第３の光シャッタ59により信
号光発生光学系を形成している。
また、レーザ光源50としてはヘリウムネオンレーザの
他、アルゴンイオンレーザや半導体レーザを用いてもよ
い。第１の光シャッタ57,第２の光シャッタ58,第３の光
シャッタ59としてはメカニカル光シャッタの他、強誘電
性液晶を用いた光シャッタや磁気光学効果を用いた光シ
ャッタを用いてもよい。さらに、各光学系は第１のハー
フミラー52から光書込型液晶ライトバルブ６に至るまで
の参照光63と第１の信号光60,第２の信号光61または第
３の信号光62の光路差の最大値は、レーザ光源50の可干
渉距離よりも小さく配置されている。
他、アルゴンイオンレーザや半導体レーザを用いてもよ
い。第１の光シャッタ57,第２の光シャッタ58,第３の光
シャッタ59としてはメカニカル光シャッタの他、強誘電
性液晶を用いた光シャッタや磁気光学効果を用いた光シ
ャッタを用いてもよい。さらに、各光学系は第１のハー
フミラー52から光書込型液晶ライトバルブ６に至るまで
の参照光63と第１の信号光60,第２の信号光61または第
３の信号光62の光路差の最大値は、レーザ光源50の可干
渉距離よりも小さく配置されている。
なお、本発明の光分波装置に用いてなる光書込型液晶
ライトバルブ６に記録可能なホログラム干渉縞のピッチ
は最小で２〜４μｍであるため、信号光と参照光のなす
角度は最大で約９度とした。さらに、分波効率を良くす
るために参照光と各信号光の光強度比を約1:1としてあ
る。
ライトバルブ６に記録可能なホログラム干渉縞のピッチ
は最小で２〜４μｍであるため、信号光と参照光のなす
角度は最大で約９度とした。さらに、分波効率を良くす
るために参照光と各信号光の光強度比を約1:1としてあ
る。
次に第５図に示した光分波装置を用いて分光分波を行
った実施例を説明する。第５図において、まず第１の光
シャッタ57のみを光透過状態にして、第１の信号光60と
参照光63で形成したホログラムを光書込型液晶ライトバ
ルブ６に記録した後、分波すべき光64として白色光を用
いて光を分波し、第５図67で示される方向から観察した
ところ、青色光が見えた。次に光書込型液晶ライトバル
ブ６に記録したホログラムを消去した後、第２の光シャ
ッタ58のみを光透過状態にして、第２の信号光61と参照
光63で形成したホログラムを光書込型液晶ライトバルブ
６に記録し、分波すべき光64として白色光を用いて光を
分波し、第５図67で示される方向から観察したところ緑
色光が見えた。さらに、再び光書込型液晶ライトバルブ
６に記録したホログラムを消去した後、第３の信号光62
と参照光63で形成したホログラムを光書込型液晶ライト
バルブ６に記録し、分波すべき光64として白色光を用い
て光を分波し、第５図67で示される方向から観察したと
ころ赤橙色が見えた。なお、第１の信号光60,第２の信
号光61および第３の信号光62と参照光63のなす角度はそ
れぞれ約５度、４度、3.5度であり、レーザ光源１とし
てはアルゴンイオンレーザを用い、そのときのアルゴン
イオンレーザの波長は514nmであった。このように本発
明の光分波装置は分光分波装置としても使用可能である
ことがわかる。但し、本発明の分波装置において用いら
れている光書込型液晶ライトバルブに記録可能なホログ
ラム干渉縞のピッチは約150p/mm以下であり、一般の
分光器で使用されている回折格子のピッチに比べて大き
いため、波長分解能は一般の分光器に比べて劣ると思わ
れるが、光情報処理等で精度を要しない用途に対しては
十分大きな効果を有するものと考えられる。
った実施例を説明する。第５図において、まず第１の光
シャッタ57のみを光透過状態にして、第１の信号光60と
参照光63で形成したホログラムを光書込型液晶ライトバ
ルブ６に記録した後、分波すべき光64として白色光を用
いて光を分波し、第５図67で示される方向から観察した
ところ、青色光が見えた。次に光書込型液晶ライトバル
ブ６に記録したホログラムを消去した後、第２の光シャ
ッタ58のみを光透過状態にして、第２の信号光61と参照
光63で形成したホログラムを光書込型液晶ライトバルブ
６に記録し、分波すべき光64として白色光を用いて光を
分波し、第５図67で示される方向から観察したところ緑
色光が見えた。さらに、再び光書込型液晶ライトバルブ
６に記録したホログラムを消去した後、第３の信号光62
と参照光63で形成したホログラムを光書込型液晶ライト
バルブ６に記録し、分波すべき光64として白色光を用い
て光を分波し、第５図67で示される方向から観察したと
ころ赤橙色が見えた。なお、第１の信号光60,第２の信
号光61および第３の信号光62と参照光63のなす角度はそ
れぞれ約５度、４度、3.5度であり、レーザ光源１とし
てはアルゴンイオンレーザを用い、そのときのアルゴン
イオンレーザの波長は514nmであった。このように本発
明の光分波装置は分光分波装置としても使用可能である
ことがわかる。但し、本発明の分波装置において用いら
れている光書込型液晶ライトバルブに記録可能なホログ
ラム干渉縞のピッチは約150p/mm以下であり、一般の
分光器で使用されている回折格子のピッチに比べて大き
いため、波長分解能は一般の分光器に比べて劣ると思わ
れるが、光情報処理等で精度を要しない用途に対しては
十分大きな効果を有するものと考えられる。
第６図は、本発明の第４実施例を示す構成図である。
本実施例はマルチ分波する分波装置に関し、第３実施例
と同一または相当部に同一符号を付し、その説明を省略
する。図において、68は第１のハーフミラー52で反射さ
れた信号光を絞るための絞りである。
本実施例はマルチ分波する分波装置に関し、第３実施例
と同一または相当部に同一符号を付し、その説明を省略
する。図において、68は第１のハーフミラー52で反射さ
れた信号光を絞るための絞りである。
本実施例においては、第1,第2,及び第３の信号光60,6
1,62が、光書込型液晶ライトバルブ６の光書込面上で互
いに重なり合っておらず、参照光63と信号光60,61,62と
のホログラムが重なり合わずに、光書込型液晶ライトバ
ルブ６に記録される。そこで、分波すべき光64を光書込
型液晶ライトバルブ６の読み出し面側から照射すると、
そのホログラムによって回折され、第1,第２及び第３の
分波光65,66,67が得られる。
1,62が、光書込型液晶ライトバルブ６の光書込面上で互
いに重なり合っておらず、参照光63と信号光60,61,62と
のホログラムが重なり合わずに、光書込型液晶ライトバ
ルブ６に記録される。そこで、分波すべき光64を光書込
型液晶ライトバルブ６の読み出し面側から照射すると、
そのホログラムによって回折され、第1,第２及び第３の
分波光65,66,67が得られる。
また、参照光63と第１の信号光60,第２の信号光61及
び第３の信号光62は光書込型液晶ライトバルブ６の光書
込面上で互いに干渉するように重畳しており、それらの
なす角度は約９度以下となっていることは言うまでもな
い。さらに参照光と各信号光の光強度比は約1:1となっ
ており、それらの光路差の最大値はレーザ光源１の可干
渉距離を越えないように各光学系が配置されている。
び第３の信号光62は光書込型液晶ライトバルブ６の光書
込面上で互いに干渉するように重畳しており、それらの
なす角度は約９度以下となっていることは言うまでもな
い。さらに参照光と各信号光の光強度比は約1:1となっ
ており、それらの光路差の最大値はレーザ光源１の可干
渉距離を越えないように各光学系が配置されている。
第６図に示す光分波装置と同様の光分波装置を用いて
25の分波光路を有する光分波が可能であることを確認で
きており、少なくとも25個のI/Oポートを有するOEICの
光インターコネクションが本発明の光分波装置を用いて
可能であることがわかった。
25の分波光路を有する光分波が可能であることを確認で
きており、少なくとも25個のI/Oポートを有するOEICの
光インターコネクションが本発明の光分波装置を用いて
可能であることがわかった。
第７図は本発明の第５実施例を示す構成図で、集光分
波に適用する光分波装置に関し、第３実施例と同一また
は相当部は同一符号を付し、その説明を省略する。
波に適用する光分波装置に関し、第３実施例と同一また
は相当部は同一符号を付し、その説明を省略する。
図において、69は光シャッタ、70は拡散レンズ系であ
り、ハーフミラー52で反射した光は、光シャッタ69に達
し、光シャッタ69が光透過状態であればこれを透過し、
第２のミラー56で反射された後、拡散レンズ系70で拡散
され、信号光71として光書込型液晶ライトバルブ６の光
書込面に入射し、参照光63と互いに干渉してホログラム
干渉縞を形成し、記録される。この時、参照光63と同方
向逆向きの分波すべき光64を照射することにより、分波
光72が得られ、この分波光72は信号光71が拡散光である
ため、信号光71の見掛けの拡散原点と共存な点に集光さ
れる。
り、ハーフミラー52で反射した光は、光シャッタ69に達
し、光シャッタ69が光透過状態であればこれを透過し、
第２のミラー56で反射された後、拡散レンズ系70で拡散
され、信号光71として光書込型液晶ライトバルブ６の光
書込面に入射し、参照光63と互いに干渉してホログラム
干渉縞を形成し、記録される。この時、参照光63と同方
向逆向きの分波すべき光64を照射することにより、分波
光72が得られ、この分波光72は信号光71が拡散光である
ため、信号光71の見掛けの拡散原点と共存な点に集光さ
れる。
ここで、本実施例では信号光が１つの場合を示した
が、さらに信号光の数を増やしてもよく、拡散レンズ系
のかわりに集光光学系を用いることによって、分波すべ
き光を拡散光として分波することもできる。
が、さらに信号光の数を増やしてもよく、拡散レンズ系
のかわりに集光光学系を用いることによって、分波すべ
き光を拡散光として分波することもできる。
次に、本発明の光分波装置の分波効率について説明す
る。第８図は本発明の光分波装置において信号光と参照
光のなす角度と分波効率の関係を示す図である。第８図
に示す関係は、ホログラム記録用の光源として波長514n
mのアルゴンイオンレーザを用い、分波すべき光を発生
させる光源としてヘリウムネオンレーザを用いて測定し
たものである。またこのとき、分波すべき光の偏光方向
は光書込型液晶ライトバルブに記録されたホログラム干
渉縞の波数ベクトルの方向に対し垂直（または平行）で
あった。分波すべき光の偏光方向が光書込型液晶ライト
バルブに記録されたホログラム干渉縞の波数ベクトルの
方向に対してなす角度が90度あるいは180度からずれる
に従って、分波効率は低下することがわかっている。さ
らに、ホログラム記録用のレーザ光強度あるいは直流バ
イアス電圧あるいは交流バイアス電圧の周波数あるいは
振幅を変化させて、光書込型液晶ライトバルブの動作閾
値電圧を変化させてホログラム記録することにより、光
書込型液晶ライトバルブに記録されるホログラム干渉縞
の明部の太さと暗部の太さの比（デューティ比）を変化
させることができ、このデューティ比を変化させること
によって分波効率を変化させることが可能である。
る。第８図は本発明の光分波装置において信号光と参照
光のなす角度と分波効率の関係を示す図である。第８図
に示す関係は、ホログラム記録用の光源として波長514n
mのアルゴンイオンレーザを用い、分波すべき光を発生
させる光源としてヘリウムネオンレーザを用いて測定し
たものである。またこのとき、分波すべき光の偏光方向
は光書込型液晶ライトバルブに記録されたホログラム干
渉縞の波数ベクトルの方向に対し垂直（または平行）で
あった。分波すべき光の偏光方向が光書込型液晶ライト
バルブに記録されたホログラム干渉縞の波数ベクトルの
方向に対してなす角度が90度あるいは180度からずれる
に従って、分波効率は低下することがわかっている。さ
らに、ホログラム記録用のレーザ光強度あるいは直流バ
イアス電圧あるいは交流バイアス電圧の周波数あるいは
振幅を変化させて、光書込型液晶ライトバルブの動作閾
値電圧を変化させてホログラム記録することにより、光
書込型液晶ライトバルブに記録されるホログラム干渉縞
の明部の太さと暗部の太さの比（デューティ比）を変化
させることができ、このデューティ比を変化させること
によって分波効率を変化させることが可能である。
第８図から本発明の光分波装置においては信号光と参
照光のなす角は約９度以下の小さな角であるため、分波
装置光学系が大きくなる欠点があるが、この欠点は信号
光と参照光をつくり出す光学系としてマッハツェンダー
型干渉光学系を用いるか、銀塩写真や感光性樹脂（レジ
ストや重クロム酸ゼラチンなど）を塗布したホログラム
記録媒体を用いて形成したホログラムを用いて信号光発
生光学系を作製することによって回避することができ
る。
照光のなす角は約９度以下の小さな角であるため、分波
装置光学系が大きくなる欠点があるが、この欠点は信号
光と参照光をつくり出す光学系としてマッハツェンダー
型干渉光学系を用いるか、銀塩写真や感光性樹脂（レジ
ストや重クロム酸ゼラチンなど）を塗布したホログラム
記録媒体を用いて形成したホログラムを用いて信号光発
生光学系を作製することによって回避することができ
る。
また、光分波角は光書込型液晶ライトバルブに記録さ
れたホログラムによって回折される光の次数を適当に選
ぶことによって所望の角度が得られる。
れたホログラムによって回折される光の次数を適当に選
ぶことによって所望の角度が得られる。
第９図は、本発明の第６実施例の構成図で、二値化光
相関器に関するものである。図において、所要の目標を
含む少なくとも１つの参照画像をコヒーレント画像に変
換する手段は、レーザ91とビームエキスパンダ92と第１
のビームスプリッタ93と第２のビームスプリッタ94と参
照画像95であり、新たに入力する少なくとも１つの信号
画像をコヒーレント画像に変換する手段は、レーザ91と
ビームエキスパンダ92と第１のビームスプリッタ93と第
２のミラー99と第３のミラー100と信号画像101であり、
前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像の
フーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独立
に得る手段は、それぞれ独立に配置された第１のフーリ
エ変換レンズ96と第２のフーリエ変換レンズ102であ
り、前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面
波からなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフー
リエ変換ホログラムを形成する手段は、第２のビームス
プリッタ94と第１のミラー98であり、前記フーリエ変換
ホログラムを二値化強度分布画像に変換し、その二値化
強度分布画像を二値化用空間光変調器に表示する手段
は、光書込型二値化用空間光変調器97であり、前記二値
化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画像を前記
信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段は、第２
のフーリエ変換レンズ102と偏光ビームスプリッタ103で
あり、前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変
換して、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換
する手段は、第３のフーリエ変換レンズ104と光検出器1
05である。
相関器に関するものである。図において、所要の目標を
含む少なくとも１つの参照画像をコヒーレント画像に変
換する手段は、レーザ91とビームエキスパンダ92と第１
のビームスプリッタ93と第２のビームスプリッタ94と参
照画像95であり、新たに入力する少なくとも１つの信号
画像をコヒーレント画像に変換する手段は、レーザ91と
ビームエキスパンダ92と第１のビームスプリッタ93と第
２のミラー99と第３のミラー100と信号画像101であり、
前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像の
フーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独立
に得る手段は、それぞれ独立に配置された第１のフーリ
エ変換レンズ96と第２のフーリエ変換レンズ102であ
り、前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面
波からなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフー
リエ変換ホログラムを形成する手段は、第２のビームス
プリッタ94と第１のミラー98であり、前記フーリエ変換
ホログラムを二値化強度分布画像に変換し、その二値化
強度分布画像を二値化用空間光変調器に表示する手段
は、光書込型二値化用空間光変調器97であり、前記二値
化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画像を前記
信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段は、第２
のフーリエ変換レンズ102と偏光ビームスプリッタ103で
あり、前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変
換して、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換
する手段は、第３のフーリエ変換レンズ104と光検出器1
05である。
光書込型二値化用空間光変調器97としては、第２図に
示す光書込型液晶ライトバルブを用いることができる。
示す光書込型液晶ライトバルブを用いることができる。
ここで、その動作について説明する。
レーザ91から出射されビームスプリッタ92で拡大され
たコヒーレント光は、第１のビームスプリッタ93で２光
束に分岐される。第１のビームスプリッタ93を透過した
光束は、第２のビームスプリッタ94で再び２光束に分岐
される。第２のビームスプリッタ94を透過した光束は、
参照画像95をコヒーレント画像に変換した後、第１のフ
ーリエ変換レンズ96でフーリエ変換され、光書込型二値
化用空間光変調器97の書き込み面上に参照画像のフーリ
エ変換を形成する。一方、第２のビームスプリッタ94で
反射された光束は、第１のミラー98で反射された後、光
書き込み型二値化用空間光変調器97の書き込み面上に照
射され、上記参照画像のフーリエ変換と互いに干渉しあ
って、参照画像のフーリエ変換干渉縞を形成し、このフ
ーリエ変換干渉縞はある閾値で二値化されて光書込型二
値化用空間光変調器97には参照画像の二値化フーリエ変
換ホログラムが記録される。また、第１のビームスプリ
ッタ93で反射された光束は、第２のミラー99と第３のミ
ラー100で反射された後、信号画像101をコヒーレント画
像に変換する。コヒーレント画像に変換された信号画像
101は、第２のフーリエ変換レンズ102で、偏光ビームス
プリッタ103を介して、光書込型二値化用空間光変調器9
7の読み出し面上でフーリエ変換され、光書込型二値化
用空間光変調器97に記録された前記参照画像の二値化フ
ーリエ変換ホログラムを読み出す。読み出されたフーリ
エ変換ホログラムは、偏光ビームスプリッタ103を透過
し、第３のフーリエ変換レンズ104でフーリエ変換され
て参照画像95と信号画像101の相関函数と畳込み函数を
生成する。生成された相関函数強度は、光検出器105で
検出される。
たコヒーレント光は、第１のビームスプリッタ93で２光
束に分岐される。第１のビームスプリッタ93を透過した
光束は、第２のビームスプリッタ94で再び２光束に分岐
される。第２のビームスプリッタ94を透過した光束は、
参照画像95をコヒーレント画像に変換した後、第１のフ
ーリエ変換レンズ96でフーリエ変換され、光書込型二値
化用空間光変調器97の書き込み面上に参照画像のフーリ
エ変換を形成する。一方、第２のビームスプリッタ94で
反射された光束は、第１のミラー98で反射された後、光
書き込み型二値化用空間光変調器97の書き込み面上に照
射され、上記参照画像のフーリエ変換と互いに干渉しあ
って、参照画像のフーリエ変換干渉縞を形成し、このフ
ーリエ変換干渉縞はある閾値で二値化されて光書込型二
値化用空間光変調器97には参照画像の二値化フーリエ変
換ホログラムが記録される。また、第１のビームスプリ
ッタ93で反射された光束は、第２のミラー99と第３のミ
ラー100で反射された後、信号画像101をコヒーレント画
像に変換する。コヒーレント画像に変換された信号画像
101は、第２のフーリエ変換レンズ102で、偏光ビームス
プリッタ103を介して、光書込型二値化用空間光変調器9
7の読み出し面上でフーリエ変換され、光書込型二値化
用空間光変調器97に記録された前記参照画像の二値化フ
ーリエ変換ホログラムを読み出す。読み出されたフーリ
エ変換ホログラムは、偏光ビームスプリッタ103を透過
し、第３のフーリエ変換レンズ104でフーリエ変換され
て参照画像95と信号画像101の相関函数と畳込み函数を
生成する。生成された相関函数強度は、光検出器105で
検出される。
ここで、参照画像95は第１のフーリエ変換レンズ96の
前焦点面上に、光書込型二値化用空間光変調器７は第１
のフーリエ変換レンズ96及び第２のフーリエ変換レンズ
102の後焦点面上に配置されているとともに第３のフー
リエ変換レンズ104の前焦点面上に配置され、信号画像1
01は第２のフーリエ変換レンズ102の前焦点面上に配置
され、光検出器105は第３のフーリエ変換レンズ104の後
焦点面上に配置されている。
前焦点面上に、光書込型二値化用空間光変調器７は第１
のフーリエ変換レンズ96及び第２のフーリエ変換レンズ
102の後焦点面上に配置されているとともに第３のフー
リエ変換レンズ104の前焦点面上に配置され、信号画像1
01は第２のフーリエ変換レンズ102の前焦点面上に配置
され、光検出器105は第３のフーリエ変換レンズ104の後
焦点面上に配置されている。
前記相関函数強度が最大になる位置（以下これを相関
ピークと呼ぶ）での相関函数強度の大小によって、パタ
ーン認識を行うことができる。すなわち、この相関ピー
ク強度が大きい程、参照画像と信号画像は互いに似てい
ることになる。第10図に、本発明の二値化光相関器に用
いた参照画像と信号画像の１実施例を示す。又、第11図
には、参照画像および信号画像として、第10図に示した
画像を用いた場合の相関ピークの現れ方を示す。第11図
からわかるように、相関面には信号画像あるいは参照画
像の鏡像であるゼロ次光が現れ、その鏡像の両サイドに
参照画像と信号画像の相関ピークと畳み込みが現れる。
参照画像と信号画像応の相関ピークと畳み込みが現れる
位置は、フーリエ変換ホログラムの干渉縞に対して垂直
な方向に現れ、ゼロ次光との距離はフーリエ変換ホログ
ラム干渉縞の波数が大きくなればなるほど大きくなる。
この相関ピークの位置に光検出器105を配し、その光強
度を測定することにより、相関ピーク強度を知ることが
できる。
ピークと呼ぶ）での相関函数強度の大小によって、パタ
ーン認識を行うことができる。すなわち、この相関ピー
ク強度が大きい程、参照画像と信号画像は互いに似てい
ることになる。第10図に、本発明の二値化光相関器に用
いた参照画像と信号画像の１実施例を示す。又、第11図
には、参照画像および信号画像として、第10図に示した
画像を用いた場合の相関ピークの現れ方を示す。第11図
からわかるように、相関面には信号画像あるいは参照画
像の鏡像であるゼロ次光が現れ、その鏡像の両サイドに
参照画像と信号画像の相関ピークと畳み込みが現れる。
参照画像と信号画像応の相関ピークと畳み込みが現れる
位置は、フーリエ変換ホログラムの干渉縞に対して垂直
な方向に現れ、ゼロ次光との距離はフーリエ変換ホログ
ラム干渉縞の波数が大きくなればなるほど大きくなる。
この相関ピークの位置に光検出器105を配し、その光強
度を測定することにより、相関ピーク強度を知ることが
できる。
第12図に、第９図に示す第６実施例の駆動方式におけ
る光書込型液晶ライトバルブの光学応答性図を示す。光
書込型液晶ライトバルブにおける読み出し面に読み出し
光110が照射されると、前記光書込型液晶ライトバルブ
に用いられている誘電体ミラー21は、読み出し光が水素
化アモルファスシリコン光導電層に影響を与えるのに充
分な光透過率を有しているために、水素化アモルファス
シリコン光導電層19に達した照射光は約１μｍの厚さで
吸収され、電子正孔対が、発生し、電子は正極側に、正
孔は負極側に移動をしていく。通常イントリンシック、
あるいはアンドープの水素化アモルファスシリコンの電
子の易動度は、正孔の易動度の数倍から数十倍大きいた
め、伝導現像は電子が支配的となっている。従って、読
み出し光110が照射されている状態で、水素化アモルフ
ァスシリコン光導電層側19の透明電極16aが正電圧107と
なっているときに、発生した電子が正極側に引き寄せさ
れるために水素化アモルファスシリコン光導電層19のイ
ンピーダンスが急激に低下して強誘電性液晶を反転させ
て暗状態112にすることができるが、負電圧108となって
いる時は、正孔がキャリアとなっているために充分に水
素化アモルファスシリコン光導電層19のインピーダンス
を低下させることができず、強誘電性液晶を逆極性の安
定状態にまで反転させることができない。
る光書込型液晶ライトバルブの光学応答性図を示す。光
書込型液晶ライトバルブにおける読み出し面に読み出し
光110が照射されると、前記光書込型液晶ライトバルブ
に用いられている誘電体ミラー21は、読み出し光が水素
化アモルファスシリコン光導電層に影響を与えるのに充
分な光透過率を有しているために、水素化アモルファス
シリコン光導電層19に達した照射光は約１μｍの厚さで
吸収され、電子正孔対が、発生し、電子は正極側に、正
孔は負極側に移動をしていく。通常イントリンシック、
あるいはアンドープの水素化アモルファスシリコンの電
子の易動度は、正孔の易動度の数倍から数十倍大きいた
め、伝導現像は電子が支配的となっている。従って、読
み出し光110が照射されている状態で、水素化アモルフ
ァスシリコン光導電層側19の透明電極16aが正電圧107と
なっているときに、発生した電子が正極側に引き寄せさ
れるために水素化アモルファスシリコン光導電層19のイ
ンピーダンスが急激に低下して強誘電性液晶を反転させ
て暗状態112にすることができるが、負電圧108となって
いる時は、正孔がキャリアとなっているために充分に水
素化アモルファスシリコン光導電層19のインピーダンス
を低下させることができず、強誘電性液晶を逆極性の安
定状態にまで反転させることができない。
このときに書き込み光111を照射すれば、書き込み側
の水素化アモルファスシリコン光導電層19の表面近傍で
も電子正孔対を発生し、強誘電性液晶の極性が正、すな
わち水素化アモルファスシリコン光導電層側が負電圧の
時に電子キャリアの移動が起こって光が照射された部分
の水素化アモルファスシリコン光導電層19のインピーダ
ンスが低下し、強誘電性液晶分子に充分な電圧が加えら
れ、読み出し光照射時とは逆極性の明状態113の安定状
態に反転し、必要な情報を書き込むことができることに
なる。
の水素化アモルファスシリコン光導電層19の表面近傍で
も電子正孔対を発生し、強誘電性液晶の極性が正、すな
わち水素化アモルファスシリコン光導電層側が負電圧の
時に電子キャリアの移動が起こって光が照射された部分
の水素化アモルファスシリコン光導電層19のインピーダ
ンスが低下し、強誘電性液晶分子に充分な電圧が加えら
れ、読み出し光照射時とは逆極性の明状態113の安定状
態に反転し、必要な情報を書き込むことができることに
なる。
水素化アモルファスシリコン光導電層19がゼロ電圧10
9のときは、キャリアの移動が行われないために、書き
込まれた二値化フーリエ変換ホログラムはメモリされて
おり、読み出し光110によって読み出される。このゼロ
電圧109部を設けることにより、μsecオーダーの高速応
答時でも、記録された二値化フーリエ変換ホログラムの
コントラストを落とさずに済む。読み出し光110の照射
強度が充分強く、誘電体ミラー21の反射率が充分大きい
ときは、このゼロ電圧109部を省略することができる。
9のときは、キャリアの移動が行われないために、書き
込まれた二値化フーリエ変換ホログラムはメモリされて
おり、読み出し光110によって読み出される。このゼロ
電圧109部を設けることにより、μsecオーダーの高速応
答時でも、記録された二値化フーリエ変換ホログラムの
コントラストを落とさずに済む。読み出し光110の照射
強度が充分強く、誘電体ミラー21の反射率が充分大きい
ときは、このゼロ電圧109部を省略することができる。
従って、上記のような駆動方式とすることにより、水
素化アモルファスシリコン光導電層19の極性が正電圧時
には読み出し光により光書込型強誘電性液晶ライトバル
ブに書き込まれている画像が消去されて、当該光書込型
液晶ライトバルブの初期化を行い、水素化アモルファス
シリコン光導電層19の極性が負電圧時には書き込み光に
よりホログラムが書き込まれる。
素化アモルファスシリコン光導電層19の極性が正電圧時
には読み出し光により光書込型強誘電性液晶ライトバル
ブに書き込まれている画像が消去されて、当該光書込型
液晶ライトバルブの初期化を行い、水素化アモルファス
シリコン光導電層19の極性が負電圧時には書き込み光に
よりホログラムが書き込まれる。
ここで、第10図に示す信号画像と参照画像を用いて、
光書込型強誘電性液晶ライトバルブに印加する駆動パル
ス電圧のピーク間電圧、ピーク電圧パルス幅およびパル
ス電圧周波数を変化させたときに、得られる相関ピーク
強度がどのように変化するかを示す。
光書込型強誘電性液晶ライトバルブに印加する駆動パル
ス電圧のピーク間電圧、ピーク電圧パルス幅およびパル
ス電圧周波数を変化させたときに、得られる相関ピーク
強度がどのように変化するかを示す。
第13図は、第12図に示す駆動方式を第６実施例の二値
化相関器に用いた場合の、電圧パルス幅と相関ピーク強
度が最大となるピーク間電圧の関係を示したものであ
る。この図からわかるように、電圧パルス幅が0.3msec
と非常に狭い場合でもピーク間電圧を調節することによ
り相関ピーク強度が最大になる条件を求めることができ
るため極めて高速にパターン認識ができることがわか
る。
化相関器に用いた場合の、電圧パルス幅と相関ピーク強
度が最大となるピーク間電圧の関係を示したものであ
る。この図からわかるように、電圧パルス幅が0.3msec
と非常に狭い場合でもピーク間電圧を調節することによ
り相関ピーク強度が最大になる条件を求めることができ
るため極めて高速にパターン認識ができることがわか
る。
第14図は、第12図に示す駆動方式の第６実施例の二値
化光相関器に用いた場合の、パルス電圧周波数と相関ピ
ーク強度の関係を示したものである。この図かわらかる
ように、本発明の駆動方式を用いることにより400Hz以
上の高いパルス電圧周波数、すなわち400Hz以上の高い
書き換え周波数に対してもパターン認識が可能であるこ
とがわかる。
化光相関器に用いた場合の、パルス電圧周波数と相関ピ
ーク強度の関係を示したものである。この図かわらかる
ように、本発明の駆動方式を用いることにより400Hz以
上の高いパルス電圧周波数、すなわち400Hz以上の高い
書き換え周波数に対してもパターン認識が可能であるこ
とがわかる。
また、本発明による駆動方式は、光相関器だけでな
く、第一の実施例などでも述べているホログラフィー装
置にも適用でき、ホログラムを高速に再生可能であるこ
とは明らかである。この場合、ピーク電圧、電圧パルス
幅、パルス電圧周波数を変えることにより、記録される
ホログラフィー干渉縞の全体の明暗の比が変わり、再生
されるホログラム全体の光強度が変化するだけでなく、
ホログラフィー干渉縞内で最も効率よく再生される部分
が変化するため、再生されるホログラムの画質も変化
し、制御される。
く、第一の実施例などでも述べているホログラフィー装
置にも適用でき、ホログラムを高速に再生可能であるこ
とは明らかである。この場合、ピーク電圧、電圧パルス
幅、パルス電圧周波数を変えることにより、記録される
ホログラフィー干渉縞の全体の明暗の比が変わり、再生
されるホログラム全体の光強度が変化するだけでなく、
ホログラフィー干渉縞内で最も効率よく再生される部分
が変化するため、再生されるホログラムの画質も変化
し、制御される。
第15図は本発明の第７実施例を示す構成図で、マッツ
ェンダー型干渉光学系を用いた二値化光相関器を示し、
第６実施例と同一または相当部は同一符号を付し、その
説明を省略する。
ェンダー型干渉光学系を用いた二値化光相関器を示し、
第６実施例と同一または相当部は同一符号を付し、その
説明を省略する。
図において、６は光書込型二値換用空間光変調器97と
しての光書込型液晶ライトバルブ、114は参照画像95を
出力する第１の液晶テレビ、115は信号画像101を出力す
る第２の液晶テレビ、116はミラー、118はビームスプリ
ッタであり、第１の液晶テレビ114は第１のフーリエ変
換レンズ96の前焦点面上に、光書込型液晶ライトバルブ
６は、第１のフーリエ変換レンズ96と第２のフーリエ変
換レンズ102の後焦点面上に配置され、かつ第３のフー
リエ変換レンズ104の前焦点面上に配置され、第２の液
晶テレビ115は、第２のフーリエ変換レンズ102の前焦点
面上に配置され、光検出器105は第３のフーリエ変換レ
ンズ104の後焦点面上に配置されている。
しての光書込型液晶ライトバルブ、114は参照画像95を
出力する第１の液晶テレビ、115は信号画像101を出力す
る第２の液晶テレビ、116はミラー、118はビームスプリ
ッタであり、第１の液晶テレビ114は第１のフーリエ変
換レンズ96の前焦点面上に、光書込型液晶ライトバルブ
６は、第１のフーリエ変換レンズ96と第２のフーリエ変
換レンズ102の後焦点面上に配置され、かつ第３のフー
リエ変換レンズ104の前焦点面上に配置され、第２の液
晶テレビ115は、第２のフーリエ変換レンズ102の前焦点
面上に配置され、光検出器105は第３のフーリエ変換レ
ンズ104の後焦点面上に配置されている。
本実施例では、第６実施例を示す二値化光相関器と同
様の動作を行い、参照画像のフーリエ変換ホログラムを
形成するための光路長が短くて済むため、光学系全体を
小さくすることができ、参照画像95、第１の液晶テレビ
114などの画像入力手段を配置するためのスペースを取
り易いなど実用的に優れた機能を有している。
様の動作を行い、参照画像のフーリエ変換ホログラムを
形成するための光路長が短くて済むため、光学系全体を
小さくすることができ、参照画像95、第１の液晶テレビ
114などの画像入力手段を配置するためのスペースを取
り易いなど実用的に優れた機能を有している。
第16図は本発明の第８実施例を示す構造図で、マイケ
ルソン型干渉光学系を用いた二値化光相関器を示し、第
６実施例、第７実施例と同一または相当部は同一符号を
付し、その説明は省略する。
ルソン型干渉光学系を用いた二値化光相関器を示し、第
６実施例、第７実施例と同一または相当部は同一符号を
付し、その説明は省略する。
白色光源119から出射した光は、参照画像が出力され
た第１の液晶テレビ114を透過し、結像レンズ120により
光書込型液晶ライトバルブ121上に結像し、参照画像を
光書込型液晶ライトバルブ121に記録する。又、レーザ
光源91より出射された光が、ビームスプリッタ93,94を
通過して光書込型液晶ライトバルブ121の読み出し面に
照射・反射され、ビームスプリッタ94で反射された後、
第１のフーリエ変換レンズ96によりフーリエ変換され、
光書込型液晶ライトバルブ６内光書込面上に照射され
る。
た第１の液晶テレビ114を透過し、結像レンズ120により
光書込型液晶ライトバルブ121上に結像し、参照画像を
光書込型液晶ライトバルブ121に記録する。又、レーザ
光源91より出射された光が、ビームスプリッタ93,94を
通過して光書込型液晶ライトバルブ121の読み出し面に
照射・反射され、ビームスプリッタ94で反射された後、
第１のフーリエ変換レンズ96によりフーリエ変換され、
光書込型液晶ライトバルブ６内光書込面上に照射され
る。
一方、レーザ光源91より出射された光が、ビームスプ
リッタ93を通過し、ビームスプリッタ94で反射された
後、凹面ミラー122で反射され、第１のフーリエ変換レ
ンズ96により平行光になり液晶ライトバルブ６の光書込
面上に照射され、先の参照画像のフーリエ変換と互いに
干渉しあって参照画像のフーリエ変換干渉縞を形成し、
光書込型液晶ライトバルブ６上に参照画像の二値化フー
リエ変換ホログラムが記録される。以降の動作は次の第
６実施例、第７実施例と同様である。
リッタ93を通過し、ビームスプリッタ94で反射された
後、凹面ミラー122で反射され、第１のフーリエ変換レ
ンズ96により平行光になり液晶ライトバルブ６の光書込
面上に照射され、先の参照画像のフーリエ変換と互いに
干渉しあって参照画像のフーリエ変換干渉縞を形成し、
光書込型液晶ライトバルブ６上に参照画像の二値化フー
リエ変換ホログラムが記録される。以降の動作は次の第
６実施例、第７実施例と同様である。
以上述べたように、本発明のホログラフィー装置は球
面波あるいは平面波からなる参照光および画像情報を含
む信号光を画像記録媒体上に重畳・干渉させる干渉光学
系によってホログラムを形成し、再び上記参照光に対向
する読み出し光を当該ホログラムに照射しホログラム像
を再生するホログラフィー装置において、上記画像記録
媒体として光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率
と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強誘電性液
晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込型液晶ラ
イトバルブを用い、また、上記干渉光学系として信号光
形成光路内に光シャッタおよび画像情報入力手段と当該
画像情報入力手段により入力された画像を光学的にフー
リエ変換した後、あるいはそのまま、所定の大きさに拡
大してあるいはそのまま前記光書込型液晶ライトバルブ
の光書込面に結像する結像する光学系を具備してなるマ
ッハツェンダー干渉光学系を用いることにより、実時間
でホログラムの記録再生が可能な極めて小型なホログラ
フィー装置とすることができ、光情報処理やディスプレ
イ技術分野に与える効果は大きい。特に、ヴアンダー・
ルフト型のホログラムフィルタを用いた相関光学系を応
用した光パターン認識の分野に与える効果は大きい。
面波あるいは平面波からなる参照光および画像情報を含
む信号光を画像記録媒体上に重畳・干渉させる干渉光学
系によってホログラムを形成し、再び上記参照光に対向
する読み出し光を当該ホログラムに照射しホログラム像
を再生するホログラフィー装置において、上記画像記録
媒体として光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率
と印加電圧との間に双安定メモリ性を有する強誘電性液
晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光書込型液晶ラ
イトバルブを用い、また、上記干渉光学系として信号光
形成光路内に光シャッタおよび画像情報入力手段と当該
画像情報入力手段により入力された画像を光学的にフー
リエ変換した後、あるいはそのまま、所定の大きさに拡
大してあるいはそのまま前記光書込型液晶ライトバルブ
の光書込面に結像する結像する光学系を具備してなるマ
ッハツェンダー干渉光学系を用いることにより、実時間
でホログラムの記録再生が可能な極めて小型なホログラ
フィー装置とすることができ、光情報処理やディスプレ
イ技術分野に与える効果は大きい。特に、ヴアンダー・
ルフト型のホログラムフィルタを用いた相関光学系を応
用した光パターン認識の分野に与える効果は大きい。
また、本発明の光分波装置は可干渉な信号光と参照光
を互いに干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒
体に記録してホログラムを形成し、当該ホログラムを分
波すべき光によって再生することにより光分波を行う光
分波装置において、少なくと１つ以上の信号光を発生さ
せるための光の遮断・透過を制御可能な光シャッタを具
備した信号光発生光学系を有し、ホログラム記録媒体が
光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧
との間に双安定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧
印加手段、透明基板からなる光書込型液晶ライトバルブ
とすることにより、光分波を可能ならしめるホログラム
を上記光書込型液晶ライトバルブに随時記録・消去する
ことによって所定の分波路に選択的に光を分波可能なら
しめるとともに、参照光として発散光あるいは収束光を
用いることにより集光分波あるいは発散光分波を可能と
し、さらに信号光と参照光のなす角度を所定の角度に設
定してやることにより分光分波も可能ならしめることが
でき、光情報処理あるいは光通信あるいは光計測分野に
与える効果は大きい。
を互いに干渉させて形成した干渉縞をホログラム記録媒
体に記録してホログラムを形成し、当該ホログラムを分
波すべき光によって再生することにより光分波を行う光
分波装置において、少なくと１つ以上の信号光を発生さ
せるための光の遮断・透過を制御可能な光シャッタを具
備した信号光発生光学系を有し、ホログラム記録媒体が
光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧
との間に双安定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧
印加手段、透明基板からなる光書込型液晶ライトバルブ
とすることにより、光分波を可能ならしめるホログラム
を上記光書込型液晶ライトバルブに随時記録・消去する
ことによって所定の分波路に選択的に光を分波可能なら
しめるとともに、参照光として発散光あるいは収束光を
用いることにより集光分波あるいは発散光分波を可能と
し、さらに信号光と参照光のなす角度を所定の角度に設
定してやることにより分光分波も可能ならしめることが
でき、光情報処理あるいは光通信あるいは光計測分野に
与える効果は大きい。
特に、光情報処理分野においては神経回路網モデルに
おけるニューロン間の光インターコネクションあるいは
OEICやICチップ間の光インターコネクションをスイッチ
ング可能とするものであり、これらに与える効果は大き
い。また光通信分野においては光通信回路間の光交換
に、光計測分野においては分光計測に与える効果が特に
大きいものと考えられる。
おけるニューロン間の光インターコネクションあるいは
OEICやICチップ間の光インターコネクションをスイッチ
ング可能とするものであり、これらに与える効果は大き
い。また光通信分野においては光通信回路間の光交換
に、光計測分野においては分光計測に与える効果が特に
大きいものと考えられる。
さらに、本発明の二値化光相関器は、参照画像のフー
リエ変換ホログラムを二値化強度分布画像に変換する手
段として、光書込型二値化用空間光変調器、特に二値化
用空間光変調器として、光導電層、光反射層、液晶配向
層、光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有す
る強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光
書込型液晶ライトバルブを用いることにより、高いS/N
比で高速にパターン認識が行うことができ、画像情報あ
るいは画像情報に変換可能な情報を高速に認識・識別す
るための装置に与える効果は大きい。
リエ変換ホログラムを二値化強度分布画像に変換する手
段として、光書込型二値化用空間光変調器、特に二値化
用空間光変調器として、光導電層、光反射層、液晶配向
層、光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有す
る強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる光
書込型液晶ライトバルブを用いることにより、高いS/N
比で高速にパターン認識が行うことができ、画像情報あ
るいは画像情報に変換可能な情報を高速に認識・識別す
るための装置に与える効果は大きい。
最後に、本発明のホログラフィー応用装置の駆動方式
は、ホログラフィーを応用した光相関器や表示装置をビ
デオレート以上の極めて高速な動作速度で駆動させるこ
とができるとともに、その出力特性を容易に調節するこ
とができ、実時間パターン認識や画像処理やホログラフ
ィックディスプレイ等の分野に与える効果は大きい。
は、ホログラフィーを応用した光相関器や表示装置をビ
デオレート以上の極めて高速な動作速度で駆動させるこ
とができるとともに、その出力特性を容易に調節するこ
とができ、実時間パターン認識や画像処理やホログラフ
ィックディスプレイ等の分野に与える効果は大きい。
第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は第
１図に示す第１実施例で用いた光書込型液晶ライトバル
ブの断面図、第３図は本発明の第２実施例を示す構成
図、第４図は本発明のホログラフィー装置と従来のホロ
グラフィー装置における記録可能なホログラム干渉縞波
数と回折効率の関係を示す図、第５図は本発明の第３実
施例を示す構成図、第６図は本発明の第４実施例を示す
構成図、第７図は本発明の第５実施例を示す構成図、第
８図は本発明の光分波装置における信号光と参照光のな
す角度と分波効率の関係を示す図、第９図は本発明の第
６実施例を示す構成図、第10図は入力画像と参照画像の
１例を示す図、第11図は相関ピークの現れ方の１例を示
す図、第12図は第９図に示す第６実施例の駆動方式にお
ける光書込型液晶ライトバルブの光学応答特性を示す
図、第13図は第12図に示す駆動方式を第６実施例の二値
化光相関器に用いた場合の電圧パルス幅と相関ピーク強
度が最大となるピーク間電圧の関係を示す図、第14図は
第12図に示す駆動方式を第６実施例の二値化光相関器に
用いた場合のパルス電圧周波数と相関ピーク強度の関係
を示す図、第15図は本発明の第７実施例を示す構成図、
第16図本発明の第８実施例を示す構成図、第17図は従来
の光相関器の一例を示す構成図である。
１図に示す第１実施例で用いた光書込型液晶ライトバル
ブの断面図、第３図は本発明の第２実施例を示す構成
図、第４図は本発明のホログラフィー装置と従来のホロ
グラフィー装置における記録可能なホログラム干渉縞波
数と回折効率の関係を示す図、第５図は本発明の第３実
施例を示す構成図、第６図は本発明の第４実施例を示す
構成図、第７図は本発明の第５実施例を示す構成図、第
８図は本発明の光分波装置における信号光と参照光のな
す角度と分波効率の関係を示す図、第９図は本発明の第
６実施例を示す構成図、第10図は入力画像と参照画像の
１例を示す図、第11図は相関ピークの現れ方の１例を示
す図、第12図は第９図に示す第６実施例の駆動方式にお
ける光書込型液晶ライトバルブの光学応答特性を示す
図、第13図は第12図に示す駆動方式を第６実施例の二値
化光相関器に用いた場合の電圧パルス幅と相関ピーク強
度が最大となるピーク間電圧の関係を示す図、第14図は
第12図に示す駆動方式を第６実施例の二値化光相関器に
用いた場合のパルス電圧周波数と相関ピーク強度の関係
を示す図、第15図は本発明の第７実施例を示す構成図、
第16図本発明の第８実施例を示す構成図、第17図は従来
の光相関器の一例を示す構成図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−92883 (32)優先日 平２(1990)４月６日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (56)参考文献 特開 昭59−216126（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−4221（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315723（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−71178（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03H 1/16 G03H 1/04 G02F 1/13
Claims (9)
- 【請求項１】球面波あるいは平面波からなるコヒーレン
トな参照光、および画像情報を含むコヒーレントな信号
光を画像記録媒体上に重畳・干渉させる干渉光学系によ
ってホログラムを形成し、再び上記参照光に対向する読
みだし光を当該ホログラムに照射しホログラム像を再生
するホログラフィー装置において、上記画像記録媒体が
光導電層、光反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧
との間に双安定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧
印加手段、透明基板からなる光書込型液晶ライトバルブ
であることを特徴とするホログラフィー装置。 - 【請求項２】上記干渉光学系が、信号光形成光路内に画
像情報入力手段と当該画像情報入力手段により入力され
た画像を光学的にフーリエ変換した後、あるいはそのま
ま、所定の大きさに拡大しあるいはそのままで前記光書
込型液晶ライトバルブの光書込面上に結像させる結像光
学系を具備してなることを特徴とする請求項１記載のホ
ログラフィー装置。 - 【請求項３】上記干渉光学系がマッハツェンダー干渉光
学系あるいはマイケルソン干渉光学系であることを特徴
とする請求項１もしくは２記載のホログラフィー装置。 - 【請求項４】可干渉な信号光と参照光を互いに干渉させ
て形成した干渉縞をホログラム記録媒体に記録してホロ
グラムを形成し、当該ホログラムを分波すべき光によっ
て再生することにより光分波を行う光分波装置におい
て、 少なくとも１つ以上の信号光を発生させるための光の遮
断・透過を制御可能な光シャッタを具備した信号光発生
光学系を有し、 ホログラム記録媒体が光導電層、光反射層、液晶配向
層、光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有す
る強誘電性液晶、電圧印加手段、透明基板からなる光書
込型液晶ライトバルブであることを特徴とする分光波装
置。 - 【請求項５】CCDカメラなどから得られる２次元画像に
対して、コヒーレント光を用いた光学的相関処理を施す
ことにより、所要のパターンを自動的に認識・計測する
光相関器において、 所要の目標を含む少なくとも１つの参照画像と新たに入
力する少なくとも１つの信号画像をコヒーレント画像に
変換する手段と、 前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換し、参照画像の
フーリエ変換と信号画像のフーリエ変換をそれぞれ独立
に得る手段と、 前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
変換ホログラムを形成する手段と、 前記フーリエ変換ホログラムを二値化強度分布画像に変
換し、その二値化強度分布画像を二値化用空間光変調器
に表示する手段と、 前記二値化用空間光変調器に表示した二値化強度分布画
像を前記信号画像のフーリエ変換を用いて読み出す手段
と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換し
て、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換する
手段とを具備してなることを特徴とする二値化光相関
器。 - 【請求項６】二値化用空間光変調器が、光導電層、光反
射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安定
メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明
基板からなる光書込型液晶ライトバルブである請求項５
記載の二値化光相関器。 - 【請求項７】所要の目標を含む少なくとも１つの参照画
像と新たに入力する少なくとも１つの信号画像をコヒー
レント画像に変換する手段と、 前記参照画像のコヒーレント画像と信号画像のコヒーレ
ント画像をそれぞれ独立にフーリエ変換する手段と、 前記参照画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
変換ホログラフィー干渉縞を形成する手段と、 前記フーリエ変換ホログラフィー干渉縞を、水素化アモ
ルファスシリコン光導電層、所要の光透過率を有する光
反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安
定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透
明基板からなる光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記
録して二値化強度分布画像に変換する手段と、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録された二
値化強度分布画像を前記信号画像のフーリエ変換からな
る読み出し光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換し
て、その画像を光検出手段を用いて相関信号に変換する
手段を有する光相関器の駆動方式において、 前記参照画像のフーリエ変換ホログラフィー干渉縞から
なる書き込み光と信号画像のフーリエ変換からなる読み
出し光を常に照射しながら、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブにおける水素化
アモルファスシリコン光導電層の電圧極性が正、負、ゼ
ロ電圧の順に繰り返されるようなバルス電圧を前記電圧
印加手段を用いて連続して印加し、 正電圧時に消去、負電圧時に書き込み、読み出し、ゼロ
電圧時に読み出しを行い、 前記パルス電圧のピーク間電圧の大きさ、パルス周波
数、正電圧時および負電圧時およびゼロ電圧時各々の電
圧パルス幅を変化させて前記相関信号の強度を制御する
ことを特徴とする光相関器の駆動方式。 - 【請求項８】少なくとも１つの入力画像をコヒーレント
画像に変換する手段と、 前記入力画像のコヒーレント画像のフーリエ変換を得る
手段と、 前記入力画像のフーリエ変換と球面波あるいは平面波か
らなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてフーリエ
変換ホログラフィー干渉縞を形成する手段と、 前記フーリエ変換ホログラフィー干渉縞を、水素化アモ
ルファスシリコン光導電層、所要の光透過率を有する光
反射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安
定メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透
明基板からなる光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記
録して二値化強度分布画像に変換する手段と、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録された二
値化強度分布画像を球面波あるいは平面波からなるコヒ
ーレント読み出し光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した二値化強度分布画像をフーリエ変換し
て、その画像を撮像装置を用いて電気信号画像に変換す
る手段を有するフーリエ変換型ホログラフィー装置の駆
動方法において、 前記参照画像のフーリエ変換ホログラフィー干渉縞から
なる書き込み光と球面波あるいは平面波からなるコヒー
レント読み出し光を常に照射しながら、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブにおける水素化
アモルファスシリコン光導電層の電極極性が正、負、ゼ
ロ電圧の順に繰り返されるようなパルス電圧を前記電圧
印加手段を連続して印加し、 正電圧時に消去、負電圧時に書き込み、読み出し、ゼロ
電圧時に読み出しを行い、 前記パルス電圧のピーク間電圧の大きさ、パルス周波
数、正電圧時および負電圧時およびゼロ電圧時各々の電
圧パルス幅を変化させて前記電気信号画像の強度あるい
は画質を制御することを特徴とするフーリエ変換型ホロ
グラフィー装置の駆動方式。 - 【請求項９】少なくとも１つの入力画像をコヒーレント
画像に変換する手段と、 前記入力画像のコヒーレント画像と球面波あるいは平面
波からなるコヒーレント参照光を互いに干渉させてホロ
グラフィー干渉縞を形成する手段と、 前記入力画像のホログラフィー干渉縞を、水素化アモル
ファスシリコン光導電層、所要の光透過率を有する光反
射層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安定
メモリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明
基板からなる光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録
して二値化強度分布画像に変換する手段と、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブに記録された二
値化強度分布画像を球面波あるいは平面波からなるコヒ
ーレント読み出し光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した二値化強度分布画像を撮像装置を用いて
電気信号画像に変換する手段を有するホログラフィー装
置の駆動方式において、 前記入力画像のホログラフィー干渉縞からなる書き込み
光とコヒーレント画像と球面波あるいは平面波からなる
コヒーレント読み出し光を常に照射しながら、 前記光書込型強誘電性液晶ライトバルブにおける水素化
アモルファスシリコン光導電層の電極極性が正、負、ゼ
ロ電圧の順に繰り返されるようなパルス電圧を前記電圧
印加手段を用いて連続して印加し、 正電圧時に消去、負電圧時に書き込み、読み出し、ゼロ
電圧時に読み出しを行い、 前記パルス電圧のピーク間電圧の大きさ、パルス周波
数、正電圧時および負電圧時およびゼロ電圧時各々の電
圧パルス幅を変化させて前記電気信号画像の強度あるい
は画質を制御することを特徴とするホログラフィー装置
の駆動方式。
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16625489 | 1989-06-28 | ||
| JP1-207483 | 1989-08-10 | ||
| JP20748389 | 1989-08-10 | ||
| JP1-166254 | 1990-04-06 | ||
| JP9288390 | 1990-04-06 | ||
| JP2-92883 | 1990-04-06 | ||
| JP9288290 | 1990-04-06 | ||
| JP2-92882 | 1990-04-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0418587A JPH0418587A (ja) | 1992-01-22 |
| JP2913323B2 true JP2913323B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=27468081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2170653A Expired - Fee Related JP2913323B2 (ja) | 1989-06-28 | 1990-06-28 | 光学処理装置およびその駆動方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (3) | EP0517344B1 (ja) |
| JP (1) | JP2913323B2 (ja) |
| KR (1) | KR910001495A (ja) |
| CA (1) | CA2020095A1 (ja) |
| DE (3) | DE69023820T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9436159B2 (en) | 2013-12-09 | 2016-09-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for displaying holographic three-dimensional image |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2762808B2 (ja) * | 1991-01-09 | 1998-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 空間光変調素子および投写型ディスプレイ装置 |
| US5287431A (en) * | 1991-04-26 | 1994-02-15 | Yozan, Inc. | Neural network using liquid crystal for threshold and amplifiers for weights |
| JPH04328529A (ja) * | 1991-04-26 | 1992-11-17 | Takayama:Kk | データ処理装置 |
| GB9203239D0 (en) | 1992-02-14 | 1992-04-01 | Imperial College | Holographic imaging |
| GB9419757D0 (en) * | 1994-09-30 | 1994-11-16 | Lynxvale Ltd | Wavelength selective filter and laser including it |
| GB9510200D0 (en) * | 1995-05-19 | 1995-07-12 | Imperial College | Holographic imaging |
| US5790691A (en) * | 1996-03-12 | 1998-08-04 | The Regents Of The University Of Colorado | Method and apparatus for robust shape detection using a hit/miss transform |
| WO2012165556A1 (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 像撮影方法、像撮影再生方法、空間光変調器、像再生装置及びデジタルホログラム形成装置。 |
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