JPS5811718B2 - 光メモリ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光を用いて情報の書込みおよび読出しをおこな
う光メモリ装置、特に１ビツト毎の情報が記憶材料の異
なる場所に記憶されるビットオリエンテッド（ｂｉｔ
ｏｒｉｅｎｔｅｄ）光メモリ装置、なかでも一定量の情
報をまとめて書込み、読出しを行なうページ記録方式の
光メモリ装置に関するものである。

メモリ装置の性能を決める主要なパラメータは記憶容量
とアクセスタイムであり、光メモリは特に高密度情報記
録の特長を活かした大容量メモリとしての実用化が期待
されている。

現在広く使用されている磁気ディスクメモリでも高密度
化、大容量化の技術開発がおこなわれているが、情報記
録密度には記録原理から受ける限界があり大容量化は必
然的に装置の大型化を伴い、また読出し機構に機械的な
可動部分を含むためにアクセスタイムも数１０ｍ５以下
にすることができない。

一方光メモリにおいてもその高密度記録特性は証明され
ながらもいまだ実用化のレベルに達しているとはいえな
い。

その理由は記憶材料など重要な構成部分の開発がまだ充
分でないこともあるが、機械的なアクセス機構を使わず
に大容量の情報を書込み、読出す有効な方式が確立して
いないことも一因をなしている。

本発明の目的は機械的な可動部分をもたずしたがって高
速でアクセスできる高密度大容量光メモリ装置を提供す
ることにある。

本発明は光偏向器、レンズ、レンズアレイおよびページ
コンポーザの有効な組合せによって上記目的を達成しよ
うとするものである。

以下図面に従って本発明の詳細な説明をおこなう。

第１図は本発明の一実施例を示す原理図である。

１は連続発振またはパルス発振のレーザであり、実質的
に平行なレーザビーム２は光偏向器３によって進行方向
を予め定められた方向に変えられて第１の偏向レンズ４
に入射する。

ここで光偏向器２は紙面内のみでなく紙面と直角方向に
も光ビームを偏向させることができるようになっており
、通常の一次元で偏向できる光偏向器を２個直列に結合
することでそのような機能が実現できる。

また第１の偏向レンズ４は前側焦点が光偏向の中心すな
わち第１図では光偏向器３の出射側端面に一致するよう
に配置されている。

したがって第１の偏向レンズ４を通過した光ビームはわ
ずかに集光されながら光軸に平行に進み第１のレンズア
レイ５に入射する。

第１のレンズアレイ５は凸または凹で同じ仕様のレンズ
を２次元的に配列したもので、第１の偏向レンズ４から
きたビームはこれら複数個のレンズのうちただ１個のレ
ンズに入射するように光偏向器３で偏向角が制御されて
いる。

第１のレンズアレイ５を通過したビームはレンズアレイ
を構成するのが凸レンズの場合集光されて集光スポット
６を作る。

第１のレンズアレイ５が凹レンズで作られている場合に
はビームは集光されないが、虚光源を作る。

いずれの場合も同等に使用できるのでここでは集光スポ
ット６が作られる場合について説明を進める。

集光スポット６から発散したビームは第２の偏向レンズ
７に入射し、方向を変えてコンデンサレンズ８に入射す
る。

コンデンサレンズ８は第２の偏向レンズ７の焦点面に配
置されていてコンデンサレンズ８を通過したビームが集
束光となるように焦点距離を選んである。

ここで注意すべきことは第１図で点線で光路を示したよ
うに光偏向器３で異なる方向に偏向されたビームもコン
デンサレンズ８の同じ位置に入射し、入射する角度だけ
が異なるという点である。

次にコンデンサレンズ８を出射した集束光はページコン
ポーザ９に入射する。

ページコンポーザ９は第２図に示すようにマトリックス
状に配列された開口を開または閉とすることで記録すべ
き情報を表示する機能をもち、開口１個が１ビツトの情
。

報を表示する。

例えば開口１０を開とすることで１”の情報を、また開
口１１を閉とすることで０”の情報を表現する。

この表示は図示されていない制御装置により制御されて
おり、ページコンポーザ９で１度に表示できる情報を１
ページの情報と呼ぶ。

また開口９，１０は機械的なシャッタである必要はなく
、単に、光を通過させる状態と通過させない状態を区別
できる機能をもつものであればよいので、たとえば、液
晶やその他の電気光学効果を有する結晶、あるいは電気
的に変位、変形を生せしめるようにした素子などにより
構成された電気光学的弁が利用できる。

次にページコンポーザ９で空間変調された光ビームはビ
ームスプリッタ１２を通過した後第３の偏向レンズ１３
に入射してなお集束しながら方向を変えて第２のレンズ
アレイ１４のうちの１個のレンズに入射する。

ここで第３の偏向レンズ１３はその焦点がコンデンサレ
ンズ８の面上にくるように配置されており、したがって
第２のレンズアレイに入射するビームは光軸に平行にな
っている。

またコンデンサレンズ８から出射した集束光が第２の偏
向レンズの屈折を受けて丁度第２のレンズアレイ１４の
上で集光されるように第２の偏向レンズ７、コンデンサ
レンズ８および第３の偏向レンズ１３の焦点距離を選ん
である。

つまり集光スポット６の像が第２のレンズアレイ１４の
上に作られるようにレンズ系が構成されているわけであ
る。

たゾしページコンポーザで空間変調されているので単純
にスポットの像が出来るのでなく、ページコンポーザ９
で表示された開口アレイのパターンの空間周波数スペク
トルを表わすパターンが作られる。

第２のレンズアレイ１４は第１のレンズアレイ５と同数
のレンズから成り、またレンズの配列が相似の関係にな
っており、光偏向器３で選択された第１のレンズアレイ
５の１つ１つのレンズに対して第２のレンズアレイ１４
の中のレンズが１対１で対応するようになっている。

レンズアレイ５を通過したビームは記憶材料１５に入射
し、ここで情報が記録される。

この記憶材料１５はページコンポーザ９の位置と共役な
位置に設置されており、したがってページコンポーザ９
の開口のパターンの像が記憶材料１５の面上に結像する
。

記憶材料１５は表面に形成された光の強度分布を何らか
の原理、プロセスで記憶する機能をもち、また記憶した
状態の表面に光をあてたときその反射光の強度、偏向方
向または位相などを変調する機能をもつものであるとす
る。

また写真乾板のように透過光の強度を変調するタイプの
記憶材料の場合は記憶材料の裏面にアルミなどの反射面
をつくることで反射光を変調するタイプに変換できる。

以上説明してきたプロセスによって記憶材料１５の上に
ページコンポーザ９で表示された情報がそのまＸの形で
縮小されて記憶される。

次にページコンポーザ９で別の情報を表示し光偏向器３
で偏向方向を変えることによって第１図で点線で示した
ように記憶材料１５の異なる場所に異なる情報が記憶さ
れる。

このようにしてレンズアレイを構成するレンズの数と同
じページ数の情報を書込むことができる。

次に記憶した情報の読出しの方法を同じく第１図で説明
する。

まずページコンポーザ９の開口をすべて開の状態にして
おき、読出すべきページに対応する第２のレンズアレイ
１４の中の１個のレンズ、またこのレンズに対応する第
１のレンズアレイ５の中の１個のレンズを選択するよう
光偏向器３を制御して光ビームを偏向させる。

光ビームは必要に応じてパワーを減少させであるものと
する。

すでに述べてきたプロセスを経て記憶材料１５の読出す
べきページの箇所にページコンポーザ９の開口のパター
ンが結像される。

記憶するときと読出すときとで全く同一の光学系を使用
しているから記憶されている情報の１ビツトずつを上記
開ロバターンで照明することになる。

記憶材料１５で反射された光は強度、偏光方向または位
相が変調され、再び第２のレンズアレイ１４および第３
の偏向レンズ１３を通過した後ビームスプリッタ１２で
反射され光検知器アレイ１６に入射する。

光検知器アレイ１６は記憶材料１５の面と共役になる位
置に配置されており、したがって第１図の構成ではペー
ジコンポーザ９と同寸法のパターンとして１ペ一ジ分の
情報が結像される。

このパターンを光検知器アレイ１６で電気信号に変換す
ることで情報の読出しがおこなわれる。

記憶材料の種類によっては偏光板１７またはその外の補
助的な部品を必要とすることもあるがこれは記憶材料１
５で変調された光を情報の１”と′０”に対応して光検
知器アレイ１６に入射する光が強度が異なるように変換
する必要のある場合に使用する。

光検知器アレイ１６は代表的にはページコンポーザの開
口と同数のフォトダイオードから成るアレイでよいが、
テレビカメラのような検知器でもよい。

またビームスプリッタ１２と光検知器アレイ１６の間に
別の光学系を挿入して検知器の寸法に合わせて結像倍率
を変換してもよい。

このようにして記憶材料１５に記憶されている情報を読
出すことができる。

光偏向器３で任意のページを選択できるからページに関
してはランダムアクセスが可能であり、光検知器アレイ
１６がフォトダイオードアレイであれば完全なランダム
アクセスが可能となることがわかる。

これは高速読出しに必要な条件である。

第３図は本発明の他の実施例の一部を示す図であり、第
２のレンズアレイ１４と記憶材料１５の間に第３のレン
ズアレイ１８を挿入して第１図の実施例のもつ欠点を除
去するよう改善したものである。

即ち第１図では読出しに際して記憶材料１５からの反射
光は必ずしも入射光と逆方向となっていないため、光検
知器アレイ１６の面上ですべてのビットが一様の強度で
結像されなかったり、光の一部が隣接するレンズに入射
して雑音となったりする欠点をもっている。

第３のレンズアレイ１８は第２のレンズアレイ１４と同
数のレンズから成り、構成するレンズの焦点面が第２の
レンズアレイの位置と一致するように配置されている。

したがって、第３図からも解るように幾何光学的には記
憶材料１５に入射するビームと反射するビームが逆向き
になって、第１図の実施例のもつ欠点が大巾に改善され
る。

以上述べてきたように本発明によって機械的な可動部分
を使用することなしに書込みと読出しを行なう光メモリ
装置を実現することができる。

光メモリの高密度記録特性は、この場合主として第２の
レンズアレイ１４の結像特性に依存しているが、近年レ
ンズ状媒質を用いた小型レンズが市販されるようになっ
ており、現状でも磁気ディスクメモリより高密度の記録
が可能である。

またページコンポーザ９は記憶材料１５の面上への結像
系の設計によってかなりの自由度でその寸法を選択する
ことができる。

また本発明による光メモリ装置ではページコンポーザと
光検知器アレイを用いて一定量の情報をまとめて記憶、
読出しをおこなうため光偏向器としてはページを選択す
るに必要な解像度をもつだけでその役割を果すことがで
き、このことが大容量情報記録を可能にしている。

１ビツシ毎に光偏向器でビームの方向を変える場合の系
を想定したときには、光偏向器の現状が高さ１０００ス
ポツト程度しか分解し得ないことを考えれば本発明の特
長は明らかである。

またすでに述べたように本発明による光メモリ装置は最
低ページ選択についてランダムアクセスが可能であり、
また光検知器アレイの種類を選ぶことでビットアクセス
もランダムアクセスにすることができる。

このことが高速アクセスを可能にする。

以上の説明から、本発明によって高密度、大容量、高速
アクセス光メモリ装置の実現が可能となることが明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す原理図、第２図はペー
ジコンポーザの説明図、第３図は本発明の他の実施例の
部分を示す図である。 図中１はレーザ、２はレーザ光、３は光偏向器、４，７
．１３は偏向レンズ、８はコンデンサレンズ、５，１４
はレンズアレイ、９はページコンポーザ、１２はビーム
スプリッタ、１５は記憶材料、１６は光検知器アレイを
示す。 なお、図中同一符号は同一部品を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源より発せられる光ビームを偏向する光偏光器、
   この光偏向器により偏向された光ビームの方向を変える
   第１の偏向レンズ、複数個のレンズが２次元的に配列さ
   れ、同時にはその中の予め定められた１個のレンズが前
   記第１の偏向レンズ通過後のビームを集光または発散さ
   せて実または虚の光スポットをつくるように配置された
   第１のレンズアレイ、上記光スポットから発散したビー
   ムの進行方向を変える第２の偏向レンズ、該第２の偏向
   レンズを通過した発散光を集束光に変えるコンデンサレ
   ンズ、上記集束光の光路中に配置されたページコンポー
   ザ、該ページコンポーザを通過したビームの進行方向を
   変える第３の偏向レンズ、上記第１のレンズアレイと同
   数のレンズから成り、上記光スポットと共役な位置に配
   置された第２のレンズアレイ、上記ページコンポーザと
   共役の位置に配置された記憶素子、上記ページコンポー
   ザと上記第３の偏向レンズの間に配置されたビームスプ
   リッタおよび上記記憶素子と共役な位置に配置された光
   検知器とを備えたことを特徴とする光メモリ装置。