【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、実時間で光学ホログラムを再生できる光ヘテロダイン走査型ホログラフィに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、被ホログラム物体からの反射波の位相及び振幅情報を蓄える手段として 【０００３】は、例えばJournal of the Optical Socie
ty of America A, Vol.2,page 521,April 1985に、Ting
-Chung Poon が発表したものがある。 【０００４】これは、時間周波数が僅かに異なる平面波と球面波からなるレーザ光を合成して、フレネルゾーンプレートを形成し、このフレネルゾーンプレートにより被ホログラフィ物体の表面を走査するものである。 被ホログラフィ物体からの散乱光は、被ホログラフィ物体表面の反射強度及び位相情報を含んでいて、フォトディテクターにより捕捉され、光電変換され、前記の走査と同期した蓄積管のターゲット上で、被ホログラム物体の像が再構成される。 この像をフィルム上に記録し、これにフラットなレーザ光を照射することにより、ホログラム像が再現されることになる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記のようなホログラム像再生技術では、ホログラムを一度写真フィルムにする必要があることから、実時間の検出ができないという問題点がある。 【０００６】従ってテレビジョン伝送ホログラムの再生は実質的に不可能であった。 【０００７】この発明の目的は、実時間でホログラム像の再生を可能とする光ヘテロダイン走査型ホログラフィ装置を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明による光ヘテロダイン走査型ホログラフィ装置は、光ビームを発生する光源と、この光ビームを時間的に振動数が異なる２つの光ビームにする周波数シフターと、これらの光ビームの一方を球面波、他方を平面波として合成する干渉計と、
該合成された光ビームにより物体を走査するためのスキャナーと、該光ビームの、物体からの散乱波を受けとるフォトディテクターと、このフォトディテクターからの信号をコヒーレント変換するための空間光変調器と、を含んで構成されるものである。 【０００９】又、前記空間光変調器を、電子ビームアドレスとしてもよい。 【００１０】更に又、前記空間光変調器に、前記スキャナーと同期して電子を偏向する偏向手段を設けるようにしてもよい。 【００１１】又、前記フォトディテクターの出力電流をホモダイン変調するコントローラを設けるようにしてもよい。 【００１２】更に、前記干渉計をマッハツェンダー干渉計としてもよい。 【００１３】 【作用及び効果】物体を、干渉計により形成された平面波と球面波によるフレネルゾーンプレートによりヘテロダイン走査し、物体からの散乱波をフォトディテクターで受光し、このフォトディテクターからのヘテロダイン電流出力を空間光変調器においてコヒーレント変換して、リアルタイムで物体のホログラフィ像を再生することができる。 【００１４】 【実施例】以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。 【００１５】図１に示されるように、レーザ１０から発振される周波数ωのレーザビームは、音響光学光変調器１２により周波数ωとω＋Ωの２つのレーザビーム１０
Ａ、１０Ｂに変調される。 【００１６】これら２つのレーザビーム１０Ａ、１０Ｂ
は、集光レンズ１４を通ってマッハツエンダー干渉計１
６に入射される。 【００１７】前記音響光学光変調器１２は集光レンズ１
４の前側焦点面に置かれている。 【００１８】前記マッハツエンダー干渉計１６は、一対のコリメータレンズ１８Ａ、１８Ｂと、コリメータレンズ１８Ａを通ったレーザビーム１０Ａをその光軸に対して直角方向に反射するミラー２０と、コリメータレンズ１８Ｂを通って直進するレーザビーム１０Ｂとミラー２
０で反射されたレーザビーム１０Ａの光軸の交叉点に、
各々の光軸に対して４５°に配置されたハーフミラー２
２と、前記２つのレーザビームが、ハーフミラー２２によって合成されることによって形成されたレーザビームを集光するためのレンズ２４と、から構成されている。 【００１９】前記マッハツエンダー干渉計１６におけるコリメータレンズ１８Ｂ側のアームには、前記レンズ２
４の前側焦点面にピンホールアパーチャ２６が配置されている。 【００２０】前記コリメータレンズ１８Ａ側のアームとコリメータレンズ１８Ｂ側のアームによって形成された平面波と球面波は、前記レンズ２４によって、被ホログラフィ物体（以下物体という）２８上にフレネルゾーンプレートを形成する。 【００２１】前記レンズ２４の直後には、駆動回路３０
によって駆動されるＸ−Ｙスキャナ３２が配置され、このＸ−Ｙスキャナ３２により、前記フレネルゾーンプレートが物体２８上を走査するようにされている。 【００２２】物体２８上を走査したレーザビームの、該物体２８表面による反射散乱光は、フォトディテクター３４により受光されるようになっている。 【００２３】このフォトディテクター３４は、前記散乱光を受光し、これを光電変換し、ヘテロダイン電流を出力する。 【００２４】周波数ωとω＋Ωにて変調された信号は、
差信号Ωで変調された強度信号Ｉ（x ，y ，t ） 〜 Ａ
（x ，y ） cos〔π／λz ・（ x 2 ＋ y 2 ）＋Ωt 〕となる。 【００２５】ここで、奥行方向、例えばＺ軸の座標の原点は、前記レンズ２４の後側焦点とされる。 【００２６】上式において、Ａ（x ，y ）は、物体２８
の（x ，y ）点での反射係数、 cos〔π／λz ・（ x 2
＋ y 2 ）〕は、z 即ち奥行方向の情報をそれぞれ含んでいる。 【００２７】このような情報を含むヘテロダイン電流の振幅及び位相を引き出すために、電流はホモダイン変調される。 【００２８】具体的には、フォトディテクター３４からの出力ヘテロダイン電流をコントローラ３６に送り、レーザ光１０Ａ、１０Ｂの周波数ω、ω＋Ωの差周波数Ω
を有する局部発振波を前記ヘテロダイン電流に加え、ローパスフィルターによりΩを除いたＩ（x ，y ，t ） 〜
Ａ（x ，y ） cos〔π／λz ・（ x 2 ＋ y 2 ）〕を取出す。 【００２９】コントローラ３６の出力電流は、インコヒーレント・コヒーレント変換器、例えば電子ビームアドレス空間光変調器（Electron Beam Addressed Spatial
Light Modulator ；ＥＢＳＬＭ）３８に供給される。 【００３０】前記ＥＢＳＬＭ３８は、電子銃４０、集束コイル４２、偏向コイル４４、メッシュ電極４６及び電気光学結晶（例えばＬi Ｎb Ｏ 3 、ＤＫＤＰ結晶）４８
から構成されている。 【００３１】コントローラ３６を経てＥＢＳＬＭ３８の電子銃４０に入力した電気信号はここで電子ビームに変換される。 【００３２】電子銃４０から放出された電子ビームは、
集束コイル４２によって集束される際に、偏向コイル４
４によって、Ｘ−Ｙスキャナ３２に同期して電気光学結晶４８上を走査される。 【００３３】電子ビームが電気光学結晶４８上を走査することによって、この電気光学結晶４８上には、電荷によるホログラフィパターンが形成される。 この電荷に応じて電場が形成されると、ポッケルス効果により、電気光学結晶４８内に屈折率変化が生じる。 屈折率変化が生じた電気光学結晶４８に、ハーフミラー５２を通して直線偏波した読み出しレーザ光５４を入射する。 【００３４】読み出しレーザ光５４の、電気光学結晶４
８による反射波は、該電気光学結晶４８の屈折率に応じて楕円偏波になり、ハーフミラー５２によって反射された後、検光子５６を通って、ホログラフィ像５８が形成される。 【００３５】即ち、リアルタイムホログラフィ像が形成される。 【００３６】従来、一般のホログラフィ技術では、ホログラフイ情報をテレビの比較的狭帯域電気信号に変換するには、テレビでの制限された空間解像度故に、問題がある。 従って、例えばホログラフィ信号を、テレビ伝送しようとする広帯域のテレビ伝送系が必要であったので、実際には不可能であった。 【００３７】上記実施例のような光ヘテロダイン走査型ホログラフィ装置によれば、ホログラフィ信号のための伝送帯域の狭帯域化を図ることができ、これにより、上記変換の問題が軽減される。 【００３８】従って、従来のホログラフィ像を再生する手段としての、高解像度を有するフィルムが不要となる。 又、本発明の光ヘテロダイン走査型ホログラフィ装置により、有効にテレビジョン伝送ホログラムが可能となる。 【００３９】なお上記実施例において、ＥＢＳＬＭ３８
が用いられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、フォトディテクターからの信号をコヒーレント変換するための空間光変調器（ＳＬＭ）であればよい。 【００４０】又、同一の光ビームを２つの光ビームに変換する装置は、音響光学光変調器１２に限定されるものでなく、周波数シフターであればよい。 従って、電気光学変調器又は磁気光学変調器であってもよい。 【図面の簡単な説明】 【図１】図１は、本発明による光ヘテロダイン走査型ホログラフィ装置の実施例を示すブロック図である。 【符号の説明】 １０…レーザ（光源）、１２…音響光学光変調器（周波数シフター）、１６…マッハツェンダー干渉計、２８…
物体、３２…Ｘ−Ｙスキャナ、３４…フォトディテクター、３６…コントローラ、３８…電子ビームアドレス空間光変調器、４４…偏向コイル（偏向手段）。 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミン シェン ウー アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07095 メイプルヒル ドライブ ウッ ドブリッジ 1106 (72)発明者 鈴木 義二 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 ティン チャン プーン アメリカ合衆国 バージニア州 24060 クランウエル サークル ブラックス バーグ 515 (56)参考文献 特開 昭48−79524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−156222（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−42117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−165817（ＪＰ，Ａ) ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＯＰ ＴＩＣＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ Ａ ＭＥＲＩＣＡ Ａ，ＶＯＬ． ２ ＮＯ. ４ （1984−５） Ｐ． 521−Ｐ． 527 (58)調査した分野(Int.Cl. 6 ，ＤＢ名) G02F 1/03 G03H 1/04 G01J 9/04 |
