JPH05502304A - 電磁現象を操作するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ！盟ム分厨 本発明は、電磁現象を操ｆｔするための方法及び装置に向けたしのである。詳し くは、本発明は、情報を操作するため、可視スペクトル及び非可視スペクトルの 相当の部分を利用することにより、電磁現象を操作して情報を伝えるための方法 及びそのための装置に向けたものであり、その情報とは、図式表示形ｖｐ、（例 えば、ホログラフィ表示）であろうと、数値情報形！（例えば、デジタルまたは アナログの数値情報）であろうと、あるいは通信信号形Ｍ（これら信号は、上記 の電磁スペクトルの任意の部分から選択）であろうとかまわないものである。

従米例技迷 本発明が関係する多くの分野の内、その１つには、ホログラフィの分野がある。

ホログラフィ＠と作るには、２つのコヒーレントの光ビームを重ね、そしてこれ ら光ビームを、同じ１つの写真プレートまたはその他の適当な記録用装置に入射 させることが必要である。それらビームの内の一方のビームは゛物体ビームニ、 そして他方のビームは“参照ビーム”として知られている。“オフ軸ホログラフ ィ”においては、それら２つのビームは、角度φく代表例では４５度）だけ離す ようになっている。”オフ軸”という言葉を用いたのは、それら２つのビーム間 のその角度φの結果としてそれらのビーム軸が同軸でなくなるからである。ホロ グラフィの一般式は、とても複雑であって、数値解以外のどのような解も得るこ とができない、その式の複雑さについては、２つのコヒーレントの波Ｓ、（９照 波）とＳ、（物体波）とを、これら波が同一の写真プレートもしくはその他の記 録用装置に入射させる場きについて考えれば、すぐに分かる。ここで、である。

記録用媒体内の任意の点（ｘ、ｙ＞でのその強度は、次の式で与えられ、ｒ−４ （ｘ；ｙ）ＸＩ＊　（ｘ；ｙ） 従って、 Ｉ　＝　Ａ　２ｂ　＋　Ａ　２ｒ　＋　Ａｂ　Ａ　ｒ　ｅ　ｘ　ｐ　（φ（ｘ； ｙ）＋ａ　（ｘ；ｙ）１＋ＡｂＡｒｅｘｐ　［−ｉ　’＋φ（ｘ；ｙ）÷α（ｘ ：ｙ）］。

Ｓ５とＳ、の内容については制限は全くないが、従来技術の実施法によれば、そ の一方は“単純波（ｐｌ’ａｉｎ　ｗａｖｅ）”とし、他方は、目的の情報で変 調したものとしている。

直ぐに分かるように、α−φの場きは、波ｓ、ｈｓ、とは同軸であり、この結果 “インライン”ホログラフィとなる。このα＝φの時、上記の式は大いに簡単な ものとなる。しかし、従来技術のアプローチては、生き生きとしたホログラｌ、 を作れなかったが、その理由は、従来技術のインライン装置では、２重の像、ゼ ロ次収差、あるいはその両方が生じるからである。そのゼロ次問題は、長年に渡 る問題であり、これは、米国特許第３．９４４，３２２号に示されている（この 特　許は、この言及により本開示に含めるものとする。またこの特許は、ポラロ イド社に譲渡されている）。ある１つのインライン　システムは、ホログラフィ の創始者であり、またその貢献によってノーペル賞を受賞されたガボール氏（Ｄ ｅｎｎｉｓＧａｂｏｒ）が実証した乙のである。そのガボール装置で生成された 原始的なホログラムでは、コヒーレント光源がなかったため、３次元＠登記憶す ることができなかった。αとφが異なったオフ軸慣成ては、上記の２重問題は解 決するが、しかし、多くの状況においては、それらオフ軸楕成は十分なものでな い。何故なら、オフ軸構成は、やっかいなしのであり、しかもゼロ次光と分散さ せるのに大きな空気空間を必要とするからである９本質上、オフ軸ホログラム用 のオフ軸構成は、オン軸ホログラムよりもかなり大きな動作空間を必要とする。

市販のオフ軸ホログラフィ　システムの例には、店舗における勘定スキャナに使 うバーコード読取装置があり、これは、米ｒ５特許第４．４１５，２２４号に開 示されている（この特許は、この言及により本開示に含めるものとする）。

ホログラフィ分野において現在オフ軸システムを使っている所にオン軸システム を置き換えれば、相当の効果が得られることになる。即ち、オ〉′軸システムを 使うことによりホログラフィ技術が大幅に簡単化すれば、ホログラフィ装置をは るかに小さくでき、しかもこれまでホログラフィ技法に適していなかったわけで はないがこの技法を有効に使えながったような応用分野に使用できるようになる 。

市販されているオフ軸ホログラフィ技法装置の１例は、ホログラム・ヘッドアッ プ　ディスプレイを使用して情報を自動車のウィンドシールド上に表示させるも のである。例えば、８産自動車では、オプションとして、ウィンドシールドの左 隅にスピードメータ情報ディスプレイを提供している。このディスプレイは、オ フ軸ホログラムによって実現している。し力化、これは、格別満足なものという わけではないが、その理由は、そのホログラムが、ある周囲光条件では消されて しまい、またポラロイド・ガラスを通して見た時に不可視となり、またドライバ の視線内にうまく表示させられないからである。そのようなホログラムを表示さ せるためめシステムは、米ｒｆＪ特許第４．９０２．０８２号に開示されている （この特許は、この言及により本開示に含めるものとする）。

ホログラフィは、像並びに情報の表示に関して興味のあるものであるが、情報を ファイバ光ケーブルで伝送する通信においても閏心のあるものであるく例えば、 ”単一モード　ファイバ光設計（瞥匹触血ぽ」ロゴ雇○仁Ｄｅｓｉ旺、ｐＨｅｓ ４５４．４５５）”を参照されたい、また、この言及により、これは本開示に含 める）。

光学的に情報を伝送するには、情報をファイバ光バンドルに送り込みそしてそれ から読み出すときに、その情報のマルチプレックスとデマルチプレックスとが必 要である（例えば、ヘヒト（Ｊ、［１ｅｃｈｔ）の“ファイバ光学、コ〉・ピユ ータ、ローカル・エリア　木ノドワークを理解する（臘を二匹赳点」」１堕り鳥 止匡り急見曵ｔｅｒｓ　ｔすＬＬｏｃａｌ＾ｒｅａ　Ｎｅｔｗａｏｒｋｓ、ｐａ ８ｅ　３７１．１９８７”を参照されない）、これでは、従来技術の技法に従っ て、オフ軸ホログラフィを利用している。このような技術の代表的なものは、ポ ラロイド社のイングラオール（Ｔｎｇｗａｌｌ）、コレシン・スキー（Ｋｏｌｅ ｓｓｉｎｓｋｉ）、フィールディング（Ｆｉｅｌｄｉｎｇ）が開発したホログラ フィ・ファイバ光学のマルチプレクサ、′デマルチプレクサのシステムであり、 これでは、感光性樹脂フィルム（これは特に赤外光のために開発したもの）を使 ってホログラフィ要素を形成し、そしてこのホログラフィ要素は、情報伝達光フ ァイバからの光を、同時に集め、分離し合焦させるようになっている。それでは 、そのホログラフィ光要素は、各ファイバ内に別々のチャン木ルを１ｔす、促っ て１つのファイバで運べる情報量を大幅に増やすことができる。このアプローチ は、電話サービスの拡大、またコンピュータ連係のためｇ量増大を提供するのに 使われている。。し力化、そのホログラフィ信号マルチプレクサ′デマルチプレ クサは、オフ軸楕成を使用しているため、そのホログラフィ要素を光ファイバに 結きしようとするとき、その位置会わせが難しくなる。そめファイバのコアに光 を入射させ、しかもそのファイバ内へ、そのファイバ軸に対しその受光角以下の 角度で導入しなくてはならない。

そのファイバ中で、受光コーン（これは、その受光角でそのコア軸を中心として 光線を回転させることにより形成される）内の光のみが伝搬することになる。参 照ビームとは軸方向に変位した物体ビーｌ、を用いるとき、適当な位置会わせて 妥協し、従ってその信号に減衰並びに分散が生じてしまう。このことにより、あ る所与のファイバである指定された時間内に伝送できる情報のビット数が減少し 、従ってケーブル容量が低下する。

更に、ホログラフ、ファイバー光学マルチプレクサ及びデマルチプレクサに関し て、基準ビームから角度的に変位された目的ビームを利用する光学素子を扱う乏 ・要があるＰ４合に、情報を双方向に伝送することは困難である。これは、伝送 され得る情報量を有効に半減する。

情報の多重化及び分離は、ファイバ光学通信に関して重要であるばかりでなく、 情報の処理に関しても興味深いものである。しかし、情報を伝える目的ビームを 、情報と明瞭にする基準ビームから軸方向に変位することが必要なｉ会に、ホロ グラフ素子を共に結きするのが極めて複雑になるホログラフの原理を用いて情報 を処理することは困難である。この複重性は、角α及びφを扱わなければならな い基本的なホログラフ方程式（前記参照）を考慮する場合に容易に明らかである 。

異軸ホログラフィ−において、角α及びφは相互に相殺することはなく、一方、 同軸ホログラフィ−において、そのような相殺は、目的ビームと基準ビームが同 軸状であるために生じる。

ホログラフィ−は、−蝦に、複雑な光ビームを用いる画像の表示或いはレーザ。

ビー１、を用いる光学情報の処理のために全電磁スペクトルに間して興味深い現 象て゛あると考えられているが、可視光に適用可能な多くの同じｉ理が赤外線及 び紫外線、電波、及びＸ線のような電磁スペクトルの池の部分にも適用可能であ る。

ホログラフィに使用される光学的原理を電磁放射の他の操ｆＦにまで拡張する装 置が必要である。

過去において、光を操作するために円錐形素子が使用されてきた。側光ば、゛ワ クシコン（ｖａｘｉｃｏｎｓ）”及び”アクシコン（ａｘｉｅｏｎｓ）”のよう な既知の装置がレーザにおける光学的な抽出のために研究されてきた（Ｄ、Ｆｉ ｎｋ、“Ｐｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｅｆｆｅａｔｓ　ｏｆ＾ｘｉｃｏｎｓ”、 ＾ｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ；　Ｖｏｌ、Ｉｓ、Ｎｏ、５，５８１，５８２頁 ４９７９年３月１日、y 乙’Ｊ、Ｗ、０Ｅｌａｎｄ、”Ｍｉｒｒｏｒ　５ｙｓＬｅｒａ　ｆｏｒ　ｔｌｎ ｉｆｏｒｍ　Ｂｅａｍ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉ氏@Ｒｉｇｈ　Ｐｏ ｗｅ ｒ　Ａｎｎｕｌａｒ　Ｌａ５ｅｒ”、＾ｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ、 １７．Ｎｏ、１８．２９１７頁、１９７８年９月１５日）。

■■ し、これらの装置が零次の問題を最小にするために使用できるという示唆はなさ れていない。

ホログラフィを利用した３次元テしビジョン　システムの製作は過去数年にわた って研究されてきた＜Ｒ，Ｅ、Ｚａｍｓｉｊ他、”ＣｏｍｐａｔｉｂｌｅＣｏｌ ｏｒ　３　Ｄ　ＴＶｓｙｓｔｅｍＰｒｏｐｏｓｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ−、＾ｐｐｌ 　ｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ　、１８．Ｎｏ、５．５８４，５８５頁、１９ ７９年３月１■j。同 軸ホログラフィの使用は、３次元ホログラフ・テレビジョンの可能性を極めて開 本発明の目的は、電磁気現象を操作し、そのような現象の応用を促進し且つ拡張 する新規て且つ改良された方法及び装置を提供することである。

この目的及び他の目的に鑑みて、本発明は、少なくとも一つの円錐形又は角錐形 の表面上に電磁エネルギーを向け、このエネルギーご有効に利用できる装置にエ ネルギーを当てることによって、電磁二本ルギーのビームを操作する方法を意図 する。更に、広義には、本発明は、この方法の目的を達成するように配置され且 つ構成された少なくとも一つの円錐形又は角錐形の素子にも向けられている。

明細１及び請求の範囲を更に検討すると、本発明の他の目的及び利点は当業者に とって明白になるて゛あろう。

更に詳細には、本発明は、電磁ニオ・ルギーのビームを操作する方法であって、 ビームは複数の軸方向に配列された円錐形又は角錐形の表面に向けられ、このビ ームを有効な目的に変換するための装置に当てる方法を意図している。更に、こ の点において、本発明は、前述の方法を達成するための装置であって、軸方向に 配列された鏡映又は（ＨＯＥ）ホログラム円錐形又は角錐形の表面を備えた装置 を意図している。

本発明の原理の特定の応用において、本発明は、ホログラムを表示する方法及び 装置であって、軸方向に配列された角錐形又は円錐形の表面が、同軸の基準及び 目的ビームに整列され、且つホログラフ板のようなホログラフ記録装置に整列さ れ、目的ビームに含まれる情報のホログラムと表示する方法及び装置を意図して いる。

本発明の更に具体的な実施例によれば、円錐及び角錐は、切頭形て且つ中空て′ あり、外面は光反射性、内面は光吸収性であり、各円錐は上部及び底部共に空い ている。基準ビームは、軸方向において円錐の切頭端に向かって配列を介して投 射され、且つ表示されるべき情報を含む目的ビームと同軸状にホログラフ板上に 当たる。

本発明の他の実施例において、各反射面は実際のホログラフ光学素子（ＨＯＥ） であり、本発明の池の実施例によれば、円錐の光吸収性の内面は、選択された周 波数の電磁放射と吸収するが、他の周ａ数の電磁放射３反射し、発生器は、情報 を双方向同時に伝送することが可能である。

本発明の他の実施例において、前述の発生器は、ファイバ光学クープルによって （云送される信号を変調及び復調する方法及び装置を提供し、クープルの情報両 送容量は、信号の減衰及び分散の減少により増加される。

多くの情況において、円錐面が適当であり又は好ましいものであるが、三つ又は それ以上の側面を有する角錐面が適当である他の応用がある。この点において、 完全な円錐は、無限に小さい側面の無限の数を有する角錐に過ぎず、円錐形又は 角錐形の反射面は多くの場きに同様に結果をもたらすということに留意すべきで ある。入力信号の別々の乗算が望ましい応用において、選択された数の側面含有 する表面は、単一の信号からの同一のホログラムの倍数ご生成するように使用で きる。また、入力信号を多数又は一連のリングに分割することもできる０例えば 、装置が１／ｎ又は１／Ｔ　の期間によって設計されるために、信号を一桁倍増 し又は−桁減少しようとすると、角錐形の表面を有する発生器は１０の側面と有 する。

信号の数を二桁増加しようとすると、１００の側面を有する角錐形の発生器、或 いは、各々がシステムの個別のホログラムに配列される、各々が１０の側面き有 する１０の付加的な角錐形の発生器、のいずれかを使用できる。システムは、所 望の最終結果に従って、多重化され且つ分離され得る。

本発明の原理は、電磁スベ２ル全体に亘って適用可能であり、一般のホログラフ ィに、或いは可視スペクトル、又は紫外線及び赤外線周波数又はＸ線のような近 可視スペクトルに、限定されないということを再度強調しておく。

口面の簡単な説明 本発明の多種の目的、特徴及び付随の利点はより完全に理解されるであろう。

そしてそれらは添付の図面と関連して考えるとよりよく理解される。図面におい て、同じ讐照文字が幾つかの凹面を通じて同じ又は票似の部品につけられている 。

Ｉ２１１は、軸的に整合され、入れ子式になった、円錐台的面のアレーとして形 成された本発明に従った発生器の斜視１である。

口２は、口１の発生器の１つの円錐台的エレメントの斜視図である。

図３は、図２の円錐台的エレメントの上端面の図である。

（２１４は、軸的に整きされ、入れ子式になった。角錐的面のアレーとし７て形 成された本発明に従った発生器の斜視図である。

図５は、図４の角錐的光学的エレメントのアレーで用いられる切頭角錐として形 成されるホログラフィック光学的エレメントの斜視図である。

図６は、図５の光学的エレメントの上端面の図である。

図７は、口１又は図４の発生器を用いてホログラムを再生するシステムの一実施 例の図であり、山元又はし−ザー源を利用している。

図８は、図１乃至図７の円錐及び角錐の幾阿学的特徴な具体化した三角形てあり 、本発明の詳細な説明をするのに用いられる図である。　′図９は、円錐型発生 器を用いホログラフィック的に形成されたゾーンプレートの論理的分析からの結 果であるブラッグフリンジを表す同心の輪な図１０は、角錐型発生器を用いた結 果のブラッグフリンジを表す同心の多角形を示す図である。

図１１は、ゾーンプレートに重ねられた図１乃至図７の円錐を示す概略図である 。

図１２Ａ乃至図１２Ｄは、ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ 　ＢｕｌｌｅＬｏｎ　１０．Ｎｏ、３＾ｕｇｕｓｔ　１．９６７で例示された従 来技術のアプローチの概略図である。

Ｕ！Ｊ１３は、円錐型発生器を用いてホログラムを作る方法及び装Ｗを示す概略 図である。

ｒｌ１４は、角錐型発生器を用いてホログラムを削る方法及び装置を示す概略図 である。

図１５は、従来技術のアプローチては虹効果３乍るフリンジスペーシングを示す 概略図である。

図１６は、逆二乗の法則を示す概略図である。

図１７は、ベールの法則を示す概略図である。

図１８は、１つの円錐の生成な示す概略図であり、これを理解することは本発明 に関してはフーリエ級数の考え方の理解と関連する。

図１９Ａ及び図１．９Ｂは、二次元のフーリエ変換の線図である。

図２０は、本発明の発生器の構成を近似する三次元のフーリエ級数の線図である 。

図２１Ａ乃至１１ｍ２１ｃは、円錐台的ブラ〉入角錐ブランク及び断面が多角形 で多数の側面をもつ角錐ブランクの斜視図である。

図２２Ａ乃至図２２Ｃは、その中に溝のある図２１Ａ乃至１２１２１Ｃのブラン クの斜視図である。

図２３　Ａ乃至図２３Ｃは、重なったエレメントで形成される円錐、角錐及び多 角形の発生器の斜視図である。

口２４Ａ乃至図２４Ｃは、光学的カバーをもつ円錐、角錐及び多角形の発生器の 斜視図である。

図２５は、本発明の原理に従って形成された発生器の作動性を確証する１つの実 験を示す線図である。

図２６及び図２７は、本発明の発生器を用いてない実験の結果を示す図である。

図２８及び［］口２９Ａ至図２９Ｄは、本発明の発生器を利用した実験の結果を 示す図である。

図３０及び（７１３１は、発生器は光学的レンズとして機能するということと、 発生器は実際にはフーリエ級数の三次元表示であり三次元でフーリエ変換分行う 二とができるということ分確証する１つの実験の結果を示す図である。

図３２は、本発明の原理を利用する光学的カブラを示す線図である。

図３３は、平面のホログラムを利用するデマルチプレキシングシステムにおいて 利用されている本発明を示す概略図である。

図３４は、内部のグレーティングが用いられている光学的情報の焦点をきわせる ための反射面を示す概略図である。

図３５は、円柱形又は球形のセクションともつ円柱形受容体を示す線図である。

図３６は、伝送用ファイバーのアレーが接続されている本発明の円錐又は角錐型 発生器からの光学的信号に対する受信機を示す概略図である。

図３７は、円周的ホログラム又はグレーディング及び雇似のものをもつ反射面を 示す図である。

図３８は、収束モードてマルチプレクサとして発生器分用い、発散モードでデマ ルチプレクサとして発生器を用いるマルチブレキシングデマルチプレキシングシ ステムの概略図である。

図３９は、変「ヒする屈折率の棒状グルンズ（ＧＲＩＮ）として段になった配置 に形成されたファイバー光学エレメントの側面図である。

図４０は、本発明グ）発生器に入れ予成になっている図４８のＧ　ＲＩ　Ｎの側 面の概略図である。

図４１は、本発明の円錐又は角錐型光学的発生器３利用する光学的コンピュータ の概略的ブロフク図である。

図４２は、ホログラムを円錐又は角錐に巻く前の平面のホログラムの平面図であ る。

図４３は円錐状に構成された［３５１のブレーナホログラムの斜視図である。

図４４は、図１乃至図３のホログラｌ、要素の他の実施例であり、円錐状の表面 が交互に帯状にされ、帯の各々が異なる反射、屈折、回折吸収及び透過性能含有 するもの３示す図。

図４５は図４乃至図６のホログラム要素の池、７）実施例であり、角錐状の要素 の各々が複数の帯と有し、その帯が異なる吸収及び吸収性能３有する乙のを示す 図。

１２１４６は角錐状の要素から構成された入！こ子構造のゼすルータ−アクセプ ターの斜視図である。

図４７は多角錐状の要素から構成された入れ子横遣のゼネレーター　レセプター の斜視図である。

１１Ｚ４８は円錐状のゼネレーターと整列された円筒状のアクセプターを用いて 現渫されるホログラムＳ光ｖＬ剤の概念図である。

図４９は円錐状のゼオ・レータ−と整列された円筒状のアクセプターと用いるマ ルチプレクサの概念図である。

口５０はゼオルータ−と結きした点像な発生するためにホログラムを介して、焦 点を自わされた円錐状又は角錐状のゼネレーターを示す概念図である。

図５１はチェックアウト・スキャナとして用いられるバーコード　リーダの概念 図である。

図５２Ａ及びＩｌｌ］５２Ｂは図６０のスキャナや色々なグループのホログラｌ 、要素と共に用いられるホログラフィックな蝿の目しンズの平面図である。

図５３　、Ａ乃至図５３Ｃは交通信号機に用いられる本ｗＪ、発明のゼオ・レー タ−及びホログラｌ、を示す断面口である。

図５４は本願発明のゼネレーター及びＨＯＥを用いたΔ、ノドアソア　ディスプ レイの横から見たｍ倉口である。

図５５は本願発明の原理を用いたブレーキラ（ｌ−の斜視図である。

図５６は図５５のライトに用いられる本願発明のゼネレーター及びＨＯＥを示す 図５５のライトの側面図である。

口１乃至区３を参照すると、本願発明の原理によって構成された、一般的に参照 番号２０で示されたゼネし一ターと、該ゼネレーターの要素が示されている。

ゼネレーター２０は複数の入れ子横遣の直円錐２１ａ乃至２１ｆから軸２２上に 同軸に整列され、互いに重なるように構成されている。円錐２１ａ乃至２１ｆは 夫々外部円錐面２３ａ乃至２３ｆと内部円錐面２４ａ乃至２４ｆとを有する切頭 円錐要素を規定する。図示の実施例においては、円錐２１ａ乃至２１ｆは、外部 円錐の内面２４ａ乃至２４ｆと内部円錐の外面２３ａ乃至２３ｆに固定された光 学的に透明なフラシジ支持本２６ａ乃至２６ｆによって固定的にアレーに保持さ れる。円錐２１ａ乃至２１．　ｆは夫々わずかに減少する領域を有する、例えば 各円錐は４５度または２２５度のスロープを有する。円ｊｔ２１ａ乃至２１ｆｌ ｉ除々に大きさが減少する。へ・／ドア／プ・ディスプレイに用いられるＩ２１ 示の実施例においては、各円錐の夫々の外面２３ａ乃至−）　３　ｆはそ二に入 射する光を反射するための第１面の鏡であり、一方向面２４５を乃至２４ｆはそ こに入射する光を吸収するために黒である。もし可視スペクトルの上下に限界を 超えた電磁放射を吸収する必要があるなら、メラミレなどの高度な吸収物質を円 錐の内面２４ａ乃至２．４　ｆにコートすることができる。

応用に従って、外面２３ａ乃至２３ｆは光を反射したり扱う、銀、金または池の 反射要素やき酸物で構成された第１面の鏡でよい。更に、巧、下に説明するよう に、円錐の面は実際にホログラフ、てあってもよい。フランジまたは支持体２６ ．□ｉ乃至２６ｆは透明であるかそれ自体光学的な特性を持ち得る。例えば、フ ランジ゛２６ａ乃至２６ｆは、より進歩した装置を実現するために、より効果的 に光を濱向させることを助けるようにポログラフデックな光学的要素であり得る 。

図４乃至図６を９照すれば、一般的に参照番号３０て示される角錐型のゼネレー タが示されており、これは図１の円錐型のゼネレータと同様であるが、要素が中 空の切頭円錐てはなく、中空の切頭正四角ｊＩ３１ａ乃至３１ｆとして構成され 、透明なフランジまたは支持体によって支持されている。角錐３１ａ乃至３１ｆ は夫々４つの側面を持つ。しかし、角錐３１ａ乃至３１ｆは任官の数の側面を持 ち得る。本発明においては、断面が円である円錐は、無１恨の数の側面を持つ角 錐であると考えられる。ある応用において、また平面に依存する現在の技術を用 いてホログラムを発生することを容易にするために、ゼネし一夕３０のような角 錐のゼネレータがより好ましい。例えば、図１のゼネレータと共に用いるポログ ラフィックなプレー１−を作るについて、角錐状のゼオ・レータがより使い易い 。

透明なフランジまたは支持体２６及び３６も光学的特性を示すことが可能で、装 置の！能を早（し得る発散レンズや収斂しンズて・よいことに注意されない。こ れは通常の物理的（古典的）し〉ズ、コリメータ、偏光装置等で実現可能であり 、またホログラムがフランジまたは支持体及び吸収のベアー指数法則に近似する 要素に作り込まれた、ホログラフィ／り光学（レーザー光字）技術て実現可能で ある。従って、支持体またはフランジは、実際の切Ｊ角錐に沿って、種々の応用 のために入力された光線を放散したり扱う。

切頭円錐２１ａ乃至２１ｆ及び切が角錐３１ａ乃至３１ｆは両方とも、小型のｔ ｌＩ造や要素を造るためのエッチレグ、蒸発デポジションや他の技術によって遣 られた集ｆｔｆｆ回路要素の模様の非常に小さなサイズであり、丁度円錐及び角 錐のように曲げ、または反射するために屈折率を用いる光学的屈折要素を含むこ とに注意されたい。

ＩＥＭ７を参照すると、本ｍ発明の原理を用いてホログラムを表示するための、 一般的にづ類番号４０で示されるシステム、が示されている。ゼオ・レータ２０ または３０のどちらかが光ａ４１の光軸に整列して！かれ、前記光源からの光を ゼオ・レータ２０を通してホログラムのフィルム　プレート４３の上に焦点を結 ばせるための弁別リング４２（光学的コリメータ）がある。弁別リング４２は、 通常の一連のリレー　レンズでもＤリング型のホログラフィック光学要素でもよ い。前記光源４１は、陰極線管、レーザー光源または池の任意の光源である白色 光源でよい。

ホログラフィック・プレート４３の上に現れるホログラム像は、光源４１によっ て投影され、それ自身からの目的光線を投影する。本願発明の１つの実施例によ れば、光源４１はコンバイナー（ＨＯＥ＞フィルム・ブし一ト４３の上に投影さ れる像を投影する陰極線管であり得、ホログラフインク　プレートは実際上コン バイナーとして知られている鏡である。

光源カルーザである口４き、ビーム　スプνノダ（破線４４）カルーザと発生器 ２０又は３０との間に用いられる。レーザがイメージと投影するために用いられ るとき、ディスクリミネータ　リング４２が利用可能であり又は可能でない。

切形の角錐及び切形の円錐の双方において、従来のホログラフィ−の場きのよう に、互いに対して角度をもって配設される代わりに軸５０に対象ビームと基準ビ ームとは一致する。図示のような一連のネスト化された円錐の面（２１〉又は角 錐の面〈３１）を利用することにより、ゼロのオーダは、無（ｎｕｌｌｉｔｙ） となるように光がホログラム４３に到達する時間だけ十分抑圧され、例えば二重 のホログラフィ−のイメージ、不鮮明なホログラフィ−のイメージ及び他の収差 （ａｂｅｒｒａｔ　１ｏｎ）のような困難を排除する。

ここで、主に図８１図９及び図１０を９照すると、光源から光が円錐形態で３次 元の凸状の先端面をもって放射している０重ね会わされた対象ビームと基準ビー ムがホログラフィ−のプレート４３に衝突するとき、基準横波は角度ｏ８で伝播 する一方、変調された対象ビームは角度θ８に向けられるので、ブラング干渉が 生じる。それにおいて、構造的な干渉とホログラム・フリンジ公式に対するブラ ッグ条ｆ’１−（Ｄ＝（λ／’２）　Ｓ　ｌ　ｒｒ　（θ、′２））（但し、Ｄ −媒体）全てにおける多重フリンジ間の間隔、λ−波長、及び（Ｅ）−（θ、− ０．）＝１８０°）を満たすことができる。

図８を参照すると、横波の基準角（ＥｌＲは、直円錐のｅ、又は直円錐ｅ、に関 連する。従って、 その関係により、 Ｂ＝２・θ２　又はＢ＝２・θ２ θ、、、：＝：２・θ１　又はθ８．ｌ−２・θ２θ６＝基準横波 （Ｃ）Ｒ’＝２４Ｅｌｌ）　；　（）ｌ−Ｃ）：　；及び（Ｅ）、＝Ｔａ　ｒｒ −’　（Ａ、′Ｂ　）である。

上記の簡単な三角形の同一を用いて、Ａと円錐の直径として、Ｂをその高さとし て、あるいはＡを角錐の底の１／′２として、Ｂを角錐の高さとして用いれば、 多重円錐の発生器システムをモデル化できる。

下記の式に用いて、 φ＝Ｔａｎ−’　（Ａ、’Ｂ） 円！！２１　ａ〜２１　ｆ　（Ｉ２１１　）の軸２２に対する傾斜、あるいは角 錐３１ａ−３ｉｆ（１１３−１＞の平らな側面の軸３２に対する傾斜について以 下、７）値が得られる。

θ、、８から１０インチ離れたＳインチホログラム板金考えると、Ａ＝４インチ 及びＢ＝１０インチに対して、（円錐２　１　ａ　）　Ｏｓ、、ａ：Ｔａｎ−’ ＜４／１０）４ａｎ−’０．４＝２１．８０゜（円錐２　１　ｂ　）　ｅ、、、 、４ａｎ−’＜３．’７．５＞４１．８０゜（円錐２１　ｃ　）　（Ｅ）ｍａ、 ｃ、Ｔａｎ−’（２＋’５）４１．８０”（円錐：２１ｄ）　Ｏ，、、，４ａｎ −’（１，’２．５）４１．８０’（円錐２１　ｅ　）　ｅ、、、、４ａｎ−’ （０，５／１．２５＞４１．８０’（円錐２１　ｆ　）　ｅ、、、、・Ｔａｎ− ’＜０．２５．’０．６２５）＝２１．８０’従って、６個の発生器構成の１１ ４きには、以下のことが十分必要である。

各発生器要翠の幾何学的構成 Ｔａｎθ＝Ａ、’Ｂ Ｂ　長さ　＾　高さ　’Ｅｒａ　ａ。

Ωに里五１σ□（、ＭＬ五］ユ （円錐２１ａ）　２．５イシチ　Ｂ、　１イーチ　＾、　２１．ＳＯ’（円錐２ １ｂ＞　１．８７５インチ　Ｂ、　０．７５イン手　＾、　２１．８０゜（円錐 ２１ｃ）　１．２５インチ　Ｂ、　０．５インチ　＾、　２１．８０６（円錐２ １ｄ）　０．６２５インチ　Ｂ、　０．２５イ）子　＾、　２１．８０゜（円１ １２１ｅ＞　０．２７８インチ　Ｂ、　０．１２５イ）チ　＾、　２１．８０’ （円錐２１ｆ）　０．１１ご乙イｊ、盪　Ｂ、　０．０６２５イン手　＾、　２ １．８０゜６．６４５付　２．６８７５インチ 点検解　Ｔａｎ−’　（ｙ％ｘ）４ａｎ−’　（２，６８７５，’６．６４５） 　４２．０２゜図９及び図１０を９照すると、フリンジ′間隔ｄについてのブラ ッグ式は、ｄ−λ、’５ｉｎ（θ、′２） 但し、Ｏは２つの波の前面間の角度に等しい。

従って、＾＝５００ナノメートルの青緑の波長を想定すると、それはし−ザ光と してＯ−０°で伝播される５００’−’１０９メートルに等しく、フリンジ間陽 −ゼロである。従って、ＡＢＥＳの関係ｃｌＡ＝　（１、、’２　）λｓ　ｉ　 ｒｒγ、−分解限度において、λ、がゼロに等しいときのｄＡ＝（Ｌ’：２）λ ５ｌｎ７−ａ＆考えると、分解能はゼロに等しく、従ってｄＡ＝Ｏとなる。ゾー ン・プレートの類似を考慮すると、上記システムは、Ｌ＝１０ｃｍ又は１０イン チのとき、ホログラム板の中心てＬ七λ−〇において作用しなくなる。促って、 この結果からみると、開運に対する解が無いようにみえる。し力化ながら、発生 器２０又は３０は、内部のゼロ中心まで又は軸２２及び３２まで、光線の経路又 は橋を作ることにより問題を解決する。

図１１を参照すると、ゾーン・プレート上に本出願人の発生器を重ねきわせると 、Ｌは、想定した定値とは反対に低減しているのが見られ、フリンジ間開が広く なり過ぎる。しかしながら、全長Ｌ　”’　１０　Ｃｍ又は１０イニチをＬｎ、 ＝０．　１ｃｍ又はり、、：＝Ｏ，０１ｃｍに分解する二とができる。これと対 応して、リングは発生器の動ｆｊにより形成される。これは、ブラッグのフリン ジ間隔式ｄ＝＾７′（２ｓｎｉ　（θ／′２））又はｄ−λ’（２ｓｎｉθ）に より生ずる。ここてλを与えると、θＷ＃、、＝Ｔａｎ−ｊ（Ａ、’Ｂ）及びｅ Ｉｌ−ｒ　＝　２　Ｘ−θＲｅ　ｆ　＝２　ｅｇ、、、、。

となり、従って、ｅ＝　（１，、′２）ｅ、、、ｌ＋θＲ＊ｌ−２θ１．。とな る。

参照により組み込まれたＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　 Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　１０．Ｎｏ、３．１９７６年８月刊行に述べられている従来 技術を考慮する二とから本発明の一層の理解が得られる。該文献は、基準ビー１ 、及び対象ビームとがホログラムの反対側から該ホログラムに衝突することを開 示する。連続性と明快さのなめ、そのＢｕｌｌｅｔｉｎ、７ロチが「従来技術」 のｌ２ｆｆ１２Ａ−図１２Ｄとしてこれに組み込まれている。本発明に従うと、 ［Ｍ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎにおける基準ビー１１は、円錐発生器２０又は角錐発生 器３０により１摸され、得られるフリンジ′間隔は、ブラッグの式ｄ−λ、′（ ２ｓｉｎ（θ、、’：ｌ：り）又はＤ＝＾、’ｓ−ｓ　ｉ　ｎθ−り一λ、’２ 　・ｓ　ｉ　ｎθに応じて選ばれ、それに対して有する横波は円錐発生器に対し て図９の形式及び角錐発生器に対して１２Ｉｉｏの形式を生成する。

Ｂ、九ユＺニム災作圀付とユ 図１３は円錐形発生器を使用して基準ビームを変調している図で、図１４は角ｊ ！工発生器と使って基準ビームを変調しているものであり、図の見出し番号は各 各図１．４．７のものと同じである。［ｌ１ｌ１３と［２１１４ては基準ビーム はホログラム４３と４３°上に投影されている。又ホログラム４３及び４３°を 造る時にθ−４５°である場合のブラッグ式ｄ＝［＾、”、ＳＩｎ　（θ、’２ ＞１を考慮すると、ホログラムを造る為の写真板やフィルムの大きさと形を考慮 する必要がある。図１５でも解る様に目的ビーム５６が球面波であり、基準ビー ム５７が平面波であると云った様な異軸の構成の場きには与えられたホログラム ４３の面に渡って縞間蔭５５が変化しており、結果的に虹様或はプリズム伝導の ホログラムが出来る。

然し口１３及びｌｌＮ１４て図示される如く今回の発明の原理を利用すれば（実 験を参照）、元の平面基準波５７は縞５５と５５′が略々等距離の新しい横波ビ ームに変調される。

そこて例えば図４と図１４にある様な発生器が組み込まれた角錐型発生器３０で ある場合の具体例を考えると、最初の角錐型発生器３１ａとホログラフ化・ツク 板４３と力間隔Ａが同板の高さの半分だとすると、例えば＾・４インチ、Ｂ・（ １／２）ｘ８インチ−４だとすると、口８よりｔａｎθ・＾１′Ｂ１θ＝ｔａｎ −’＾ｌ／Ｂでθ＝４５°になる。

このθ＝４５°め角度では Ｓｉｎθ・ｃｏｓθ・０．７０７１０てあり、フーリエ級数解析では次の形にな る。

ｆ　（ｘ）・（ａ、、’２）＋Σｃｎ□（ａ、、′２）＋Σｉ（ａ：’ｂ：）ｎ ・１　ｎ：１ 此処で変調された横波の基準波はθの角度で目障板４３に当たる。此処てθは４ ５°になる様に辻組まれて、各環の間の間隔はブラング式に依って一定の縞間隔 に成る様になっている。

一定力縞間隔に成る様になっていれば、或特殊の波長の光しか回折されないので 結果的には多色伝達像が出来、結局単色伝導ホログラノ、となる。この方法は反 射ホログラムにも適している。つまり焦点距離や応用の種票に依って角錐型及び 円錐型発生器２０と３０をホログラム４３から適当な正置に置き、此処で基準角 度はｎθ、つまり４５°、３０°、６０”　、或はその他で有り得る。

今度は主に図１６．１７．及び図１８を参照すれば、光波と逆二剰法ヒベールス の法則と、角鎧体と円錐体との間に関係のある事が解る。実は光波と一般電磁波 とは光波と角錐体が同様の特性と構造をもつのと同様な直接の関係がある。この 現象の一面として光波は逆二剰の関係があり、即ち一点の光源から光線が出る場 きには光源からの距離の逆二剰に比例して強度が減少する０図１６でわかる様に 広がるビームの断面積は二の距離の二剰に比例して増加している。そしてこの光 の断面積が広がるに従って角ｊ！木の底面に似た直角平面の形を取る。であるか ら角錐体と其の特性な考える場合には角錐体の総べての三角形の共有点、即ち角 錐の頂点が頂点Ｔから一定の距離にある。角錐体の底面は図８の三角形の底と丁 似の物である底部に平行な面から構成された角錐体の断面は底部切頭木と同じて 、かかる物の底部の面積は頂点Ｔからの距離の二剰に直接比例している。之は丁 度一点あるいは頂点から発して広がる光の特性を表す物である。更に光に対する べ一ルスの法則或は吸収の指数的級数の法則を考慮するＰ４急には、１３１７か ら解る様に一様な吸収率の媒質を通る時には放射電力は距離と共に指数的に減衰 する。

であるから零次の問題は結局平行光線がゼロ軸に殆と゛コリメートされた状態で りる事に注口すれば、二の間圧の解決も可能て′ある。

此処で光が図１６の如く球面か円錐形櫟である！４きには回折されていない或は 発散していない光線を他ノ＼逸らす或は排除するのが目的である。二の間ぎ、プ ）解決は図１６で見られる様に光の逆二剰法を利用する事であって、又零次を除 く為に減少逆効果分利用する事て゛あり、此処て其の為に角錐体３］或は円錐＋ ４２１、出来れば切頭の直角角錐体か円錐体が望まれる。角錐或は円錐は銀、金 、やホログラ１．鏡面のような反射面３３か２３に依って入光を大部分発散させ る。この系には更に多くの切頭円錐体や角錐体を加える事が出来、順次に二の付 加された円錐体あるいは角錐体は前の物よりは断面積が小さくなっている。そこ で零次を抑えるのに必要なだけ円錐体或は角ｊＩ木を足す事が出来る。

Ｃスニュ工藤μ厘度 今度は図１８．１つと図２０をフ照すれば、各単位装置の設計に於いてフーリエ 級数が直接つかえる。何故ならばフーリエ級数の定義は（ａ、、’２）の点て切 頭されている無限数の円錐から成っている様に考えられる。

この級数は３ｉｎθ・ｃｏｓ・θ−４５°でとなり、ここてｃ　−、／　ａ、” −ｂ、’は２変数でｙ　＋　ｘ　、二次元の２変数てはｚ＝ｆ　（ｘ　、ｙ）　 □ｖ’＜ｘ７・ｙ”）となり、之は図ＩＳて見られる角錐体或は円錐木登記述す る物であり、強いてはｌ１１ｍ１つ及び図２０に於ける円Ｍ、（本或は角錐体の 系列を記述する物である。

更に切頭された円ｊ！体２１（図１）或は切頭された角錐体３１（図４）が妨害 なしに透光出来る様に半透明或は透明である円錐或は角形のフランジ２６に依っ て互いに繋がっているので、（２１１と図４の発生器は図１９と図２０のフーリ エ級数の構造を近似するものである。

今回の発明力円錐望及び角錐型発生器２０と３０は二次元の場き（図１９）と三 次元の場合（図２０）のＤｉｒｃｌ＋１ｅｔ（ヂリクレ）条件を満足する。何故 ならば、ｆ。

（１）は有数の散在している不連続点（図１９Ａ）を除いてどんな周期て・も連 続であり、そしてどんな周期に於いても有数の最高最低直しか無い（［１ｍ１９ Ａ）。従ってｆ（×）は下記のフーリエ級数に依って示される。

ｆ　（ｘ）　・（Ｌ’２）ａ、、＋Σ：ａ、、ｃｏｓ（ｎπｘ／Ｌ）÷ｂｎｓｉ ｎ（ｎ７ｒｘ、’Ｌ）］ｎ：１ て此処で係数は ÷Ｌ ａ、、、□（了’Ｌ）Ｓｆ＜ｘ）ｃｏｓ（ｎπｘ／Ｌ）ｄ：＜、ｎ；ｏ、！、２ ．３化 ＋Ｌ ｂ、、；（１，’Ｌ）ｉ　ｒ（ｘ）ｓｉｎ（ｎ７ｒｘｚ’Ｌ）ｄｘ、ｎ：ｏ、１ ．２．３〜Ｌ ２Ｌ 或はａ、、＝（１，、’Ｌ）　Ｓ巨ｘ）ｃｏｓ（ｎπ嶌凡Ｍｘ、　ｎ−０，１， ２，３ｂ、−（１／Ｌ）　ｆ　［（ｘ）ｃｏｓ（ｎ＋ｒ　ｘ、’Ｌ）ｄｘ、　ｎ ・ｏ、ｌ、２．３フーリエ解の一例が図２０に示され、此処では目的の立直展示 の零次半径がＯ２５”まで減らされた。図２０ではａｏは２インチ底の第一番月 の円錐型或は角錐型の発生器の最低点と等しい。解析の為に＋ｙ軸を選へば、底 部の半分は１インチとなる。又θ−４５°であるから、ｓｉｎθ−ＣＯ５θ−０ ，７０７１であや。二次元の解析では でこれは三角形の系列を定義する。これを三次元、つまりｚ＝ｆ（ｘ、ｙ）・ｖ ’（ｘ”＋ｙ”）に延長すると、これは円錐或は角錐の系列で定義する。此処で θ→（口πｘ／Ｌ）、ｂ、・ｃｎｓｉ］θ、ｌ、・ｃｎｃｏｓθとすれば、フー リエ級数は１（ｘ）−（１／２）ａｏ　＋　Σ（ｃΦｃｏｓθｃｏｓ（ｎπｘ／ Ｌ）＋ｃ−ｓｉｎθ　５ｉｎ（ａ　ｘ　ｘ／Ｌ）］ｓＩｎ’θ＋ｃｏｓ２θ＋］ Ｃ・７　ａ　、”　＋　ｂ　＋　” ｚ−ｆ（ｘ、ｙ）−＜１．’２＞ａ、＋Σｖ′（＼’Ｍｙジｙ４（ｘ、ｚ）−＜ １．’２）ａ、トΣ（／　ｘ　２　＋　ｚ　２　）此処で角錐体　円Ｍｊ本発生 器２０と３０に就いてはフーリエ級数・フーリエ変換が直接応用出来る。何故全 らばフーリエ級数　フーリエ変換と複素指数のフーリエ級数の定義自体が横福Ａ 　＋　Ｂ或はｙ＋ｘの角錐体　円錐体或は三角形の具体化であるからである。此 処てフーリエ級数のｂｎがＸ軸と関係し、ａｎがｙ軸と関係する。

光学的ホログラフィ−で零次の問題を十分な精度で抑える為の角錐体・円錐体２ ０或は３０の設計には、次の様な処置を取る。

１　望む位相角を選ぶ、例えばθ−φ−４５゜２、適当な周期を選ぶ、例えばＬ ＝１イ〉チ、１　、、／　２インチ２９．その池。

３　此処で忍ばれた周期Ｌ（θ）が小さい程零次を減らす事が出来、又装置の精 度を増す事が出来る。之はこの応用で示した以前の方法及び具木例とは対照をな す。

前記論議では周期が大きく、結果的にΩ番発生器の光が目的ホログラム上でＴ＝ −立１イシチ又は±１／′２インチの所で止まる。之はこの場きｒ１番の発生器 が小さい為に、即ち之Ｃよ非常に大きい空間の様な物で、「１番発生器ゼロ線力 光も又弱く、許容する事が出来る。しカルながら、非常に精度な要する応用では 二のフーリエ級数で角錐体　円錐体発生器を精密な規格で設計する事が出来る。

発生器を遣る一つの直接的な方法は簡単な円錐体、或は角錐体又は辿角の角度即 ち例えば３０゛又は４５°のある多角形角錐体を考える。此処で周期的信号のフ ーリエ級数とフーリエ解析を考える時、シリクし条件が満足される適当な周期を 選ぶ０例えば適当な周期として１．’２．１／４．１／１６．１／’３２．１／ ６４インチ等を選ぶ事が出来、此処で憶えて置く事は周期の幅か長さが小さい程 解像度が良くなる。かくして出来た円錐体或は角錐体は外面内面双方に第一の鏡 面を持っている。その後この円錐体或は角錐体は幾つかの部分に切断或は分離さ れる。これらの部分が今度は発生器として組み立てられる。同様な方法がホログ ラム発生器のＭ分にも使われる。

今度は［２［２１Ａ、ＢとＣを参照すると、透明な円錐体６０、透明な角錐体６ １、と透明な角錐体発生器６２とがあり、陵記の発生器は光学的未加工体として Ｎ−多角形の断面を有する。そこで図２２で解る様に、図２１力未加工体の表面 に渭６３が刻まれ、終局的には要素６０．６１．と６２は何百と云う発生器円錐 体・角錐体部分を未加工木上の場所６３に持つ事が出来る。此処で渭６３は組み 込みの度合と一致する９例えば発生器部分の福或は周期が１／６４インチであり 、又未加工木６０．６１戒は６２が長さ５イ〉チであれば、未加工体上に３２０ の環（５ｘ６４）、或は円錐か多角形か角錐が設置出来る。又図２３でも解る様 に多数の発生器部分６４を重ねる事に依って何種も高い解像度を得る事が出来る 。蓋は何時取っても良い（切頭する）。

普通光学的に澄んでいるか透明な円錐形の未加工体６０．６１と６２は、発生器 と共に又零次の光線を抑制する光学的特性と持たせる事が出来、又可塑性アクリ ツク際、或は光学的に透明なガラスも含むような、どんなポリマーや物質てあっ ても良い。各要素６０．６１及び６２の頂点６０ａ、６１ａ、或は６２ａは必要 に応じて切頭しても良い。発生器部分は化学的蒸着技術（ホログラフィック技術 なも含む）、或はミクロ電子回路や（屈折率を変える）写真屈折材の製（ｔＨに 使われている写真平板技術で行っても良い。これら力技術を使う事に依って、何 方、同士と云う発生器部分を未加工本６０−６２上に設置する事が出来る。図２ ４では更に一つの具体例が示して有り、此処では円錐形成は角錐形のガラス蓋６ ５を使って非平行線を種々の迷角度（ｓｔｒａｙ　ａｎｇｌｅｚ）で、回折する 様にしである。此処でこの蓋自体が光な回折する様にも設計出来る。

Ｄ−以乞ズ互旦二Ω１ユＬ 之まで考慮してきた発生器は部分散しンズ及び収斂し〉ズ両方の機能がある。

ある特別の応用に於いては発生器はコリメーターレンズの特性を示し、ここでは く通常平行な）光が（軸線からずれて）側方から発生器に当たる時には、其の光 は最も大きな又は第１カ発生器の円錐体又は角錐体の方向に反射且つコリメート される。

どんな近軸光線でも傾斜した平面鏡に当たると通常傾斜角の倍の角度で反射され る。二の現象は下記の参考文献（Ｌｅｏ　Ｂｅ１ｓｅｒ、Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉ ｃ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ、Ｆｉｇｕｒｅ４．８，１９８８．Ｎｅ＠Ｙｏｒｋ）て・ 観察されて報告されており、其の場合には終りの角度が二倍になっている。二の 同−開閉は発生器外方の個々の円錐形面及び角錐形面て゛成立していて、発生器 の各部分がθ°、例えば２２５°に等しいとすれば、全近ｌ１ｌ１反斜光はＢ− ＝２ｘａと云う間隔を満足し、こ二でａ＝２２．５°である。呆って出射角度は ４５°となるから各部分が４５°の角度の光で反射する。此処で円錐体或は角錐 体列の最初の角度が４５°だとする。結局発生器を構成するに於いて多数の部分 を重ねる時には半分の角度しか考えなくても良い事になる。

発生器をホログラフインク光学的要素の系列として遣る方法は類似の関係Ｂ−２ ｘａに従う。但、此処でホログラフィ−を使う場きには基準ビームの角度に対し て目的ビームの角度を変える事が出来るが、これは二つのビームの角度が違うよ うにするためである。銀或は金メッキの円錐　角錐面では、近軸再構成ビーム或 は基準角と目的ビーｌ、とは、関係が有り、この関係は目的ビームは基準ビーム と同ヒ角度の位置を保ち、しかも基準角が円錐角の２倍である。結局目的ビーム は円錐体か角Ｒ木の単純角の２賠の角度で発散する。ポログラフィーてはＢ、、 −２ｘ２Ｌ、７）関係は考慮に入れられるが、前記文献（Ｌｅｏ　Ｄｅｉｓｅｒ 、ｐａｌ（ｅ　６４．Ｆｉ）ｌｕｒｅ　４．Ｓ。

ａ　＆　ｂ）で明記されている探に円錐の半角こ１の二倍の角度とは違−）た角 度で目的ビームが発散する事が出来る。銀或は金メＩキの〈電磁波を反射するど んな面て乙良い）の円錐体の４合は平行光線、又は近軸波が発生器に当−〉で、 ｒｒ！Ｊ品Ｌ）−２ｘａにより発生器の表面から反射される。ここて゛“ｂ”は 所望の基準ビーム角、“ａ”は角錐又は円錐の半角である。二の間係は周知であ り、且つ円錐又は角錐反射面又は°ａ”を傾斜角としたときの傾斜ミラーめ二面 間係に相応している。

これら円錐又は面のホログラフ式光学エレメントをスーブラ（Ｓｕｐｒａ）　、 　６３−６４頁にレオ・バイザーによって教示された方法に従って造ることがで きる。しかし、バイザーにおいて、その目的は円錐又は角錐面から光学的スキャ ナを発達させることであり、それら円錐又は角錐面は一連のスキャン線を達成す るために高速度（ＲＰＭ）で回転されるべきである。この目的は、対物ビームが 円錐面に対して実質的に９０°の角度で円錐に当るが、基準ビームが円錐の２倍 の角度を有するようにすることである３興味のある状態は円錐が軸線に対して４ ５°であり且つ近軸平行波で露出中に照射されるときに生ずる。これに対をなす （共役）ものは軸線に対して垂直な全ての点に到達するよう円筒レンズがら発生 した円筒波で、ちる。ス、もし円錐がその内部にホログラフ式の光学エレメ〉ト 、換言すると、内側にＨＯＥを有すると、逆方向に生ずる追加の有効共役が存在 する。

銀メ・ｌキした又は反射内部を有する円錐のｆ！Ｉｊ合について、発生器の収れ ん面は、単に、垂直方向に拡散する外面と共役であるに過ぎない。一連のポログ ラフ式光学エレメントから発生器をホログラフィにしたりｆ％成したりするのに これらの関係が作詩されることに留意されたい。基準角“Ｂ”と円錐角“ａ”と はＢ＝２ｘａになるように選択される。これは簡単な平行波をもつ構造にするこ とができる。

本質上、これらの関係は発生器の構造に用いることができる。又、ホログラムな 形成し、共役即ち逆ビーム趨用いてホログラフ４を再構成する関係と示したバイ ザーの６４頁、Ｉ２１４．図９を参照されたい、簡単へ共役は光線が拡散するよ うに発生器を単に回転させることである。これは、近軸平行波を有し軸線上で発 生器に当る簡単な単一のビーム実験から明らかである。発生器は平行波拡散をホ ログラ！、板に作る。このホログラム板を処理し発生器をボログラム構成中に配 置されるように、ま３に、ビーム中で後方に１ぐと、零値でプロ！りされたホロ グラフ板から実像として発生する一連の拡散リングが生じ、この結果、零値即ち 実像のないゲーバーホログラｌ、を生ずる。これは、ポログラフィの分野におい て、デニスゲーベー博士、エミス　レイス、ウリス　アバネ・イカの軸線外　軸 線上の問題を解決する。

軸上ゲーバー拡散ホログラムの構成中、発生器の内部は黒くされ、発生器の拡散 側は簡単な近軸平行単一ビーノ、波で用いられる。二の拡散側は、又、ホログラ ムを再構成するのに用いられる。従って、この特殊なゲーノ〈−のインライン即 ち軸線上の＃３きには発生器は実際には自己共役となる。

Ｅ−大！上二１＝ 本発明の上述の面は、ホログラムが先ず図１の発生器２ｏをもたずに、次いで発 生器をもってなされた実験により確認された。

今、区２５を雪照すると、発生器２０がホログラムをポログラフ板６６に形成す る代表的な装買が示してあり、この場かに、発生器２ｏがポログラフ板上の感光 乳剤にホログラフ像を形成するようにホログラフ板と整列されている。この実験 において、レーザー６８がらのビーム６７がビームスビリツタ−６９によって分 割されて平行な基準ビーム６７ａと対物ビーム６７ｂとを形成する。この対物ビ ームは発生器２０を照射してホログラフ板６６の感光乳剤にブラング回折像を形 成する。この実験において、対物ビームに対する基準ビームの３：１の露出比が ０７秒の露出時間に亘って用いられた。

発生器２０を用いない４合、点源”Ｐ”のイシライシボロダラムはス２６に示さ れた如く形成された。このＰ４き、点源“Ｐ”は焦点きせされた対物ビーム６７ であり、基準ビーム６７ａはホログラフ板の後方に向けられた。図２７に示され ているように、平行照射ビーム“Ｃ”によるプレイバック時点源の実像“Ｉ”が 期待された通り形成されたが、この実像はゼロオーダく零値）（非回折）ビーム によって暗くされる。

図２８に示すように、発生器２０が平行基準ビーム６７ａにあるような点源“Ｐ ”のホログラフ板６６のホログラムを作る際に、点源“Ｐ”は対物ビーム６７ｂ として再び用いられた。図２８において、発生器２０は収れんモードに配置され た。プレイバック時、図２９に示すように、発生器２ｏが収れんモードで平行照 射ビーム“Ｃ“に位置決めされた場合、ホログラフ板６６のポログラムの点源の 像“■”は零値ビームを黒くした実像として現われた。従って、インラインゲー バーホログラムに固有の零値問題は基準および対物ビームを互いにある角度で衝 突させることなく解決された。

発生器２０のしンズ特性は図３０に示された如く設定された。この場き、平行光 Ｃのビームは発生器の狭い端部２０゛に当り、発生器は光を収れんせしめた。

図３１に示すように、発生器２０が平行ビームＣに反転されたとき入射光は拡散 する。これは図２８に示された発見と一致し、ここに、点源像Ｉは少なくとも近 似相・共役ビームによって可成されるようになった。

図２６．２７．２８．２９Ａ、３０及び３１に記載のホログラム形成のための前 記実験は、極めて重要である。しかしながら、最も有意義な実験は、単純なガボ ール（Ｇａｂｏｒ　）単ビーｌ、形式のホログラムの作成でああった。このホロ グラｌえの構造は図２９Ｂに示される。この実験において、発生器は、発散レン ズモードにされ、その内部は（内部の反射を減少するために）黒色ペンキにより 覆われた。

再生において２つの違った現象が生じた。第１に、図２９（：に示されるように 、再生により、単純な発散レンズは、ホログラムから実像のように放射する環状 リングとして現れた。発生器は、また［２１２９Ｂに示される同−発数位置にあ り、内部を黒くされている。こグ）ことは、図２６−３１に記載の発生器の内部 が黒くされない実験に対し明確に対照をなす。このことは、レンズの収斂性とそ の共役が孔＜Ｉ＋ｏｌｅｓ）をｆトるのに使用され得ること３証明する。第２に 、発生器が再生から外されると、図２ＱＤに示すように、発生器の発散モードの 共役及び近軸コリメートした光線の焦点合わせが起きる。

加えて、ホログラム自体が十分な零次抑制が行われていることを示す。この実験 で１１環発生器が使用された。それ故、図９．１ｏ及び１１及びこの発明の他の 実施例に示されるように、回折板の類推を考慮し、周期Ｔを小さくすれば、環密 度の５０．１００．３００．１０００その池が得られる。ホログラムだけで零次 の完全な除去は可能で、ホログラム再生の時には発生器はもう必要がない。この 実験は今回の発明が眼鏡或いはコンタクトレンズ製作に利用できるこ反射及び透 過モードにおける内部表面及び外部表面上の円錐や多角錐形面の光の屈折又は光 を曲げる性質は、２元光学技術を用いて強調され得る。加えて、ガラスレンズ又 はプラスチックレンズの正常な屈折特性及びホログラフ光学要素のような発散構 成要素を含む発散レンズの性質を使用し得る。そのような組み合わせは、正常屈 折レンズに伴う多くの問題を解決する１重要なことは、屈折レンズは、白色光の ような異なる波長から成る光を曲げ、ある波長を他の波長より多く曲げる。例え ば、赤光は、青光と異なる点に焦点を合わせる。しかしながら、２元光学技術は 、切り欠き発散要素を屈折しンズに加え色収差が修正される。このことは、光の 全波長が１点に組きわされるか又は焦点に集められる０本発明によると、発生器 ２０は、銀をきせるか又は銀又は金の第１面鏡を被せられるとき屈折レンズとし て振る舞う１発生器２０は、本質的に発散レンズ及び収斂レンズである。銀又は 金を使用するとき、発生器は屈折を用いるが、ある場きには、それは、光学的に 修正されるが減少されることが可能な色収差を表示する。しかしながら、ホログ ラムは発散要素であり、一般的に鋭利な縁及び狭い開口により光を分ける。それ 故、反射的発生器外部表面上及び内部表面（収斂側）上に、発散パターンが刻ま れ、パターンは本質的に多くの小さな階段状切り欠きである。従って、より多く の発生器部分が加えられると、解像度が向上し、発生器レンズを備える２元光学 の組み合わせが、そのレンズ特性を劇的に改良することができる。当業者に周知 の光平板印刷及び化学的蒸気沈積技術が、文字通り数千（又はそれ以上の）発生 器部分が発生器上に形成される発生器の製造において使用できる。

更に、２元光学の方法が発生器に加えられると、自然零位消去特性と発生器発散 及び収斂特性が強化される。

円錐発生器の内部表面が反射的であるとき、それは１点に収斂する波長を含む光 線を生じる近軸コリメート波長に露出されるならば収斂レンズの独特の特性を表 示する。装置の焦点距離は、発生器の長さ及び円錐角／角錐角の関数である。あ る場合には、発生器は色収差の周知の問題を呈する。色収差は、発生器の積み重 ね密度を増加し、２元光学を含む製造技術の使用及び顕似のホログラム技術の使 用を含む、慣用の色収差技術を用いることにより減少される。入射コリメート近 軸光は、発生器の内部を通り導かれた後、焦点に収斂する。この発生器モードは 、光線が発生器の外部表面から発散する発生器モードの単に反転又は共役にすぎ ないく図３０及び３１とその説明参照）。

ニー九　”の　責におけるー　、　、 発生器の製造の段階が、ジリクレ（Ｄｉｒｈｅｌｅｔ　＞条件に従い、期間が徐 々に短くなることを含めて、フーリエ級数（Ｆｏｕｒｉｅｒ　５ｅｒｉｅｓ）の 考え方により設計される限り、解像力は改良される。所望の期間、例えば１／４ ．１．／′８．１７７６．１　、、／　３２．１／６４．１７′１２８を選定す るジリクレ条件によると、紫外線、赤外線及びＸ線を含む任意の電磁スペクトル （ＥＭ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ）のために銀又は金を被せられるか又は任意の反射形 式の面を有する円錐／角錐を取ることは可能である。

この最初の関係は、単に近代的コンピュータの２元システムに使用される２″と 同義である級数１／２’である。

円錐／ピラミッドは一連のセクションに分割され、前述したジェネレータの製造 方法に従って再組立される。リングの数は、Ｒ＝長さ／′Ｙ９またはＲ−長さ／ （ｎ／２＞の関係を用いて計算される。Ｌはジェネレータの望ましい長さとされ る。

Ｇ、ホログラムフォーメーション　びブーラグ　フォーメーションＢｒａ　Ｆｒ １ｎ　ｅ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　のｔゝめの　・区長 ホログラムのフォーメーション、特にホログラフィック光学要素のフォーメーシ ョンには、縞の間隔が公式Ｄ＝ｎ＾／２ｓｉｎａにより与えられることが本質的 に必要である。このこと・は、ホログラムフォーメーションについてもエックス 線結晶学についてもほぼ真実である０本発明のジェネレーター技術は、ユニーク な方法で縞のフォーメーションを行う、任意の三角形の基本的な特性は、底辺の 長さをｂ、高さをｈとすると、その面積Ａ＝１／２　ｂＸｈとなることである。

もう一度第８図を参照すると、角度の関係はｔａｎθ−Ａ／Ｂすなわちｓｉｎθ ／　ｃ　ｏ　ｓθ−Ａ／Ｂである。縞のフォーメーションを行うためのジェネレ ータの能力は、ｓｉｎθ／　ｃ　。

Ｓθ−Ａ／Ｂという三角形の角度関係による。あるいは、縞のフォーメーション はブラッグの関係式Ｄ＝ｎ＾／　２　ｓ　ｉ　ｎθ（Ｄは縞の間隔に等しい）に よるホログラフィにおいて生じ、次のような新たなｒＷｉ停が生まれる。

ジェネレータの角度の関係は、 ｔａｎθ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝Ａ／Ｂブラッグの式はＤ＝ｎλ／２ｓｉｎ（θ ／２）またはＤ＝ｎλ／　２　Ｓ　ｉ　ｎθとなる。

ｓｉｎθ＝ｃｏｓθＸＡ／Ｂである。これはｔａｎθ＝ｓｉｎθ／　ｃ　ｏ　ｓ θ＝Ａ／Ｆ３から導かれる。

しかしながら、ｓｉｎθをＣＯ５θ・Ａ　／’　Ｂで置き換えてｎ＝１．２・・ ・とすると、結果はＤ＝　（ｎ−λ）　／　２　ｃ　ｏ　ｓθ（Ａ／Ｂ）となる 。

したがって、通常はθ−０°でｓｉｎφはＯとなり、Ｄは不確定である。しかし θ＝０でｃｏｓφ−ｃ　ｏ　ｓ　Ｏ’ならば縞のフォーメーションおよび間隔に ついて最大値を得る。

Ｈ１゛ファイバシスームにお（マル　プレシリンダお　び−マルＬ二且２之之ｌ マルチプレクサは一つ以上の信号を単一の光ファイバで伝達する。

最近までは、はとんどすべてのマルチプレクサは電子的に操作されてきた。マル チプレシリンダ（多重化）には２つの基本的なタイプがある。一つは、時分割マ ルチプレシリンダであって、いくつかの源からの信号が、引き続くタイムスロッ トで次々と回路を使用することで回路の分割医有を行うものであり、２つ目は周 波数分割マルチブレシリンダであって、利用し得る周波数のレンジが狭い帯域に 分割されてそのそれぞれがセパレートチャンネルとして使用されるものである。

光伝達においては、マルチプレクサからの組合わされた信号は一つの光信号に変 換されてファイバで伝達される。また、他端では、補完的なプロセス（デマルチ プレシリンダ）により、多重化された送波がその構成成分である光信号に分けら れる。しかしながら、光波システムによって運ばれる場合であっても、このよう なマルチブしシリンダは電子装置を必要とする。

光通信における、より最近の技術は、波長分割マルチブレシリンダ（ＷＤＭ＞で ある。これは、異なる波長の光ビームのマルチブレシリンダで信号の組み合わせ を高速で行うものである。異なる波長の光ビームは互いに干渉することなく伝わ るので、いくつかの情報のチャンネルが単一の光ファイバで伝達されることがで き、その情報伝達能力または帯域幅は増大する。

以下は、なぜジェネレータがそのように作動するかの説明である。

しかしながら、以下の説明のカギは、ジェネレータの収斂および拡散特性は前向 きおよび逆向きの伝達を可能にすることにあることを心にとどめられたい。また 、実際には、円錐角またはピラミッド角は、Ｂ＝２・αまたはθ、、、−２・θ 。、１であるから４５°／２−２２．５°とすることができる。

光フアイバコネクタは、光フアイバシステムのための物理的なインターフェイス となり、遠く離れた種々の構成要素、ローカルエリアネットワーク、データ、工 業的・医学的　軍事的光フアイバシステムを相互に連結するのに使用される。コ ネクタは特殊な状況に適きするようにバラエティに富んだ仕様にしてもよい。し かし、ある形態のハウジングにおいて２つのファイバの端末を合わせることによ り、すべてのコネクタは完全な連結を行い得るように使用される。

システムにおける連結位置で生じる減衰または損失はシステム全体の効率を減じ ることになるので、コネクタは光フアイバシステムのクリティカルな要素といえ る。

第３２図に見られるように、光フアイバ要素７０は、Ｄリング７１として形成さ れたホログラフィック光学要素を通して光信号を通す。ｎ　Ｄリング７１はジェ ネレータ２０または３０と整合している。

ジェネレータ２０または３０は、第２のホログラフィック光学要素であるＤリン グ７２を通してイメージを光フアイバライン７３へ送り、該光フアイバライン７ ３を光フアイバライン７０と連結する。

第３２図におけるジェネレータはフォトリトラクテイブ（ｐｈｏｔｏｒｅｔｒａ ｃｔｔｖｅ）な材料を使用して作ることもできる。

第３２図の構成によれば、情報は同時に両方向に伝達され、信号は一方向では円 錐またはピラミッド２０または３０の外側表面の上を通過し、他方向では円錐ま たはピラミッドの内側表面の上を通過する。この実施例は円錐またはピラミッド の伝達モードおよび反射モードを示す。第３２図の装置は、信号の送信および受 信が同時に可能である、ｔｗ方式の伝達を行うことができる。

図３３を参照すると、ファイバー視覚要素１００が、Ｄリング１０１すなわちリ レーレンズと、ピラミッド形のあるいは円錐形の発生機１０２に一直線上になっ ているのが示されている。この発生機１０２は、ケーブルからの情報をホログラ ム１０３に当てている。

このホログラム１０３は、デマルチブレシリンダホログラムすなわち連続のホロ グラムである。このホログラムは、特定角度の基準光を受け、受信機１０７のう ち参照数字１０６によってほぼ示されている選択されたチャンネルにイメージを 伝達する。受信機１０７は、電話スイッチングやコンピュータインターフェイス などの選択された目的用の信号を利用する種々の型の光学受信機とすることがで きる。

図３５．３６．３７に示されるように、円筒形の光学要素は、高い効率があるよ うに第１面内部ミラーを有している。例えば、可視光が伝達されたならば、それ は銀の第１面ミラーを有するべきであり、赤外線情報が伝達されたならば、内面 は金であるべきである。

シリンダーの内面は、反射ホログラムが、基準光と、それ自身の角度を備えた対 応するオブジェクト光を有するように形成することもできる。ミラーがホログラ ムであるならば、そのときビラミ・ンド／′円錐体発生機ｅｌ、ｅ２．θ３　・ ・０７は、基準角度ホログラムすなわちホログラムの光学要素に合う、このホロ グラムの光学要素は、単一チャンネルあるいは複数チャンネルであるミラーであ る。ｎ＝２　Ｘ　ａ　＋　（）　ｐ　１１　＋−２０ａ　＊。の関係を考慮する 。あるいは、ホログラムを形成する表面は、連続の同心のバンドとすることがで きる。これらバンドは、ピラミッド／円錐体発生機からの光をレシーバ−ファイ バーオプティックケーブル装置に焦点を合わせるために、それぞれホログラムミ ラー、レンズ、プリズムあるいは一般的な光学要素の部分を有する。

その構造は、ローカルエリアとロングホールネットワークアプリケイジョンを備 えたモノモードファイバーオプティックデザイン（ＭＯＮＯＭＯＤＥ　Ｆｉｂｅ ｒ−Ｏｐｔｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｗｉｔｈ　Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　ａｎｄ　Ｌ ｏｎｇ　Ｈａｕｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、ドナルド　 デー、ベーカ−（Ｄｏｎａｌ’ｄ　Ｇ、Ｂａｋｅｒ）、ｐｐ、４５５と４５６で 述べられている問題を解決する、角度分割マルチプレクサすなわちデマルチプレ クサ装置用の送信機としても作用することができる。

この本に述べられているように、ファイバーオプティックス装置内でＡＤＭ、Ｆ ＤＭとＷＤＭ信号を一緒に（同時に）伝達し受け取る実用的な方法はない。本発 明の原理を用いることによって、そのような信号を伝達し受け取ることができる 。

下記の議論は、角度分割マルチブレシリンダ（ＡＤＭ）、波長分割マルチブレシ リンダ（ＷＤＭ）　、周波数分割マルチプレシリンダ（ＦＤＭ）及び時間分割マ ルチプレシリンダ（ＴＤＭ）を成し遂げるために、図３３−３７の装置に見られ る円錐そしてピラミッド形の要素を形成することに関係している。これは、選択 されたマルチブレシリンダ特性を持ったく円筒形あるいは平坦な）ホログラムを 作ることによって達成される。

角度分割マルチプレクシング（ＡＤＭ＞は可能である。何故ならば、ホログラム が基準光角度の半分に等しいｅｌ、、上で切れ作り直したとき、θ１．１−ピラ ミッドあるいは円錐の角度となると共にθ＝Ｔａｎ−’Ａ／Ｂとなり、またｅ　 ？、！＝　２　ｘ　ｅ　ｇｌｌｌｌとなるからである。

これを達成するために、発生機のｅの２倍に等しい’Ｅ’　ｒ　＠　ｌを作る。

下記の状態のように、多数のｅ発生機があってもよい。

ｅ　ｒ　＠　ｆ　ｌ　＋θｒ＊１２＋　ｅｒｓ＋ｓ＋　ｅｔｅｌ＜＝　２　Ｘ　 （ｅｖ＊、、ｉ＋θ、ｏ２．θ。。

ｈｉ　（）−−−−）＝２ｅ−、−、２ｅ＠ｓｎ２，２ｅ−−−ｚ、２θ。、ワ 。

あるいは Ｂ−２ｄ　’、　ｅ　ｒａｔ−ｘ、ａ　ｇｅｎ。

波長分割マルチブレクシングあるいはデマルチブレクシング（ＷＤＭ）は、本質 的に周波数分割マルチプレクシングである異なった波長あるいは周波数の色をプ リズムが分離するのと同じ方法で波長あるいは要素を構成する光の源を分割しあ るいはこの源に焦点を合わせる、ホログラム光学要素を作ることによって達成さ れる。周波数分割マルチブレクシングは、式Ｃ−λ２、ここでＣは光の速度であ り、λは光の波長であり、ｐは周波数である。

実際問題として、同じ波長は、周波数分割マルチブレクシングのために使用でき る。一実施例における光学リレー１０８は、連続的な内部反射表面？有している 一方、図４２に示されるように、内部格子を有することもできる。その表面は複 数の反射領域Ｒ，ＲＲに分割されている。その内部表面はホログラムてよく、外 部表面は不透明あるいは半透明とし得る。ＡＤＭ、ＷＤＭ、ＦＤＭ及びＴＤＭの 適用のために、格子の違った部分は種々の特性を有することかで・きる。例えば 、領域Ｒ１は、プリズム特性と有する反射ホログラムとすることができる。

図３５を参照すると、マルチ７レクシング伝達用の装置が示されている。ファイ バオプティック要素２００は、Ｄリング２０１すなわち連続のリレーレンズと円 錐形の発生機２０２を通じて信号を通過させる。発生機２０２は、リレーミラー として作用する球形の内部表面を備えた円筒形のアクセプター２０５を介してビ ームの焦点を合わせる。円筒形部分あるいは球形部分の内部は、ビーム２０７を ファイバオプティック要素２０８に反射させる第１の表面ミラーの形としてもよ い。

図３６を参照すると、受信機が示されている。その受信機の中で、マルチプレッ クス回路のファイバオプティック要素は、Ｄリング２０９すなわちりし−レンズ を通じて発生機２１１上にビームを向けている。発生１２１１は、円錐形のある いはピラミッド形の表面を有している。その発生機２１１は、伝達用のりトーシ リンダー２１４の内部表面を介してピグテールと受信機２１５に光波２１２を向 ける。リレーシリンダーの外部表面は、光の通過を許す透明な支柱によって内部 表面に支持された外部表面でもって不透明としてもよい。光伝達ファイバの配列 すなわち２２０，２２１，２２２，２２３．２２４及び２２０ｎのような配列は 、光リレー２１２からなる要素の内部から信号を拾いあげ、その信号を受信機２ １５のチャンネルに伝達する０円錐体とピラミッド体が備わったように、中空シ リンダーあるいは球状の要素の反射表面は、軸線方向に伸びたホログラムあるい は図３６．３７に示されるように周囲のホログラムが備わって、配列されるよう にしてもよい。

他の多重通信信号及び非多重通信信号へのアプローチはジェネレータレンズ２５ ０の特性を収束することが考えられる。図３８に示すように、全ての入射光２５ １は点２５２または光りファイバーウェーブガイド２５３に適応される焦点領域 へ集められる。このアプローチを利用しかつ本発明の原理をｆｌｌ用して、数百 または数千の入力信号が多重化される。ジェネレータレンズ２５０は有効なカッ プリング用の適当な円錐体の受け入れ角をなすように設計される。多重化信号は ジェネレータ２５４の表面にある光り信号に影響を与えることにより逆のまたは 共役の処理により非多重化される。ジェネし一夕２５４は、分岐レンズ２５６を 通る多重化信号２５５を分岐しかつＤ−リング２５７でその信号を平行にしたあ と分岐レンズとして作用する。次に対応する信号は渦巻き状に揃えられたアレイ またはグリッド２５８に投影される。アレイまたはグ（ラッド２５８は非多重化 信号２７０を受け入れるように位置決めされた対応するファイバーピグディル２ ５９含有するｎＸ■マトリックスアレイであってもよい。

光の特性及び光フアイバークープルの物理特性は図３９及び４０に示すように調 整される。ここで光フアイバーケーブルの端部２７５または光フアイバー装置は 等級付けされた屈折レンズから構成され、ファイバーの端末はビラミント型か四 角錐状に切りかきまたは段差が付けられている。これは等級付けされた屈折式の ロッドレンズ（ＧＲＴＮ）が適用される。多重化装置は図４０に示すようにジェ ネレータ２７６の開口部内に段差付きの（：ＲＴＮロッド２７５を供給すること により組み立てられる。入力信号が平行でありかつジェネレータ２７６の収束し た側２７８に入射するようになされている渇き。

入射光の信号の多重化がなされる。この場合、各円錐状／′ピラミッド状または 多角形状の部分２７９は入射光を屈折してＧＲＩＮロッド２７５の軸線に沿って 段差２８０を分離しそれにより多数の段差の各々から光を受ける。各段差２８０ はより大きい隣接するＧＲＩＮロンドレンズの隣接する光フアイバーテーブル２ ８１へ収束される。（ＢＤメトカルフェ等による、アブライドオブチツクスＶｏ ｌ　、２１　、Ｎｏ、５．１９８２年３月１日およびＪ、Ｐ、ＬｏｗｄｅＪａｖ ｅｌｅｎ［！ｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔ、ｉｐｌｅｘｉｎｇ／Ｄｅ階ｕ ｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ　（１１Ｎ）Ｕｓ’＋ｎｇ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｇ ｒａｔｉｎｇｓ”、５ＰＩＥ　Ｖｏｌ　５０３．　八ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｔ ｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｆａｂｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰｅｒｉｏｄｉｃＳｔｒ ｕｃｔｕｒｅｓ、ページ２１−２８．１９８４、を参照のこと。いずれも参考と して本明細書に含まれている）本発明のジェネレータは３次元のフーリエ級数の 物理的表現である。物体の信号またはイメージのフーリエ変換として知られてい る方法により単一レンズが物体を描くという古典的な理論で構築されている。本 発明のジェネレータは複数のレンズであり、それらはフーリエ変換を行い、従っ て、ジェネレータはそれ自体光学処理装置の一種である。さらに、この装置はフ ーリエ級数の３次元表示であり、位相特性と同様に周期性を完成し、フーリエ級 数の方程式を調べれば、周波数成分はＷ＝２ｔ／Ｔ又はＷ＝２ｇ／Ｌでありこれ らは基礎周波数であるということが分かる。従って、全ての２次要素はもとの信 号の基礎周波数に単に整数を掛は合わせたものである。

（Ｈ、ｈａｋｅｍｍａｓｋｈｏｄ　ｉ、Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｏｒ　Ｔ ｒａｎＳｆｏｒ＋ｓ　ａｎｄ　ＦＦＴ、ｐｇ、　７７．７８を参照のこと。）　 Ｄ、ベーカーによる、マルチチュウド　ファイバー　オブテソク　デザイン　第 １２章、４５６ページ、第２行（角度分割多重化〉には、“リングはマスクされ る必要はなく、チャンネルはｆｌ、ｆ２．、、、ｆでチュウニングすることによ り分離される。この技術は周波数分割多重化である標準的なＦＤＭを越えるよう な大きな利点はない”ということが明確に記載されている。

従って、本発明は当然に、フーリエ級数によるモデル化による一連のリングを行 い、結果として自然の基礎周波数Ｗ＝２３／Ｔ又はＷ＝２ｘ／Ｌとしてなる。こ のことは、第１のジェネレータセクション要素に対応する。ピラミッド、７円錐 状のジェネレータの領域は一点に収束され、各引き続く要素又はジェネｌ／−タ セクションは、基礎周波数Ｗの整数の積算を示す。従って、各リングはチャンネ ルと等しく、各チャンネルは異なった周波数を有することができる。

ピラミッド／円錐状のジェネレータに関する特記すべきことは、光ファイバーの ソリトンを伝達しかつ取り扱う技術である。参考としてここに記載した、Ｎｏ　 Ｉ　ｌ　ｅｎａｕｅｒによるＰｈ１ｌ　Ｔｒａｎｓ、Ｒ，Ｓｏｃ、　Ｌａｎｄ、 八３１５．４３７−４５０（１９８５）の刊行物に記載されているように、ソリ トンはモードロック、ショートパルス（ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ、　５ｈｏｒｔ −ｐｕｌｓ）型のレーザーにより発生される。

本質的に、本発明の原理を利用することにより、情報を伝達する光ファイバーか らの光を同時に集め、分離しかつ焦点合わせする装置を提供することが可能であ る。出願人のアプローチを利用することにより、ファイバーは情報量を増加して 伝達することができる。

可干渉性の光学要素によりファイバー内で幾つかのチャンネルを作り、角度付け 、周波数、波長および時間を多重化することおよび非多重化することが容易にな るからである。

■０円錐、／ピラミッドプロセッサを使用した光学コンピュータ第４１図におい て、全体を３００て示された光学コンピュータが示され、そのコンピュータはフ ァインマンその他（Ｆａｉｎｍａｎ　ｅｔ　ａｌ、）の［光学信号処理のための 非直線光学クリスタルの適用における進歩（＾ｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ａｐｐｌ ｙｉｎｇ　Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ　ｔｏ　０ ｐｔｉｃａｔ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）　Ｊ、１９９８年、ベー ジ３４’９−３７７に述べられた一般的な原理にしたがって動作する。この発明 の一般的な原理を使用することにより、平行計算及び活動する直線の及び非直線 の光学要素を使用する地球的な通信を容易に行える。

情報は、数字Ｏないしり及び加減乗除のための命令部を有するキーボード３０１ によって工学コンピュータ３００に入力される。キーボード３０１からの出力は エンコーダ３０２に加えられ、そのエンコーダはキーボード３０１からの十進法 の出力を二進化十進出力に変換し、その二進十進化出力は、本発明にしたがって つくられる円錐又はピラミッド状のジェネレータ３０６を通して加えられる前に 、例えばレーザでよい光学加算器３０３及びＤリング３０４を通して加えられる 。光学信号は、それから、アクセプタリング３０７を通されかつ第１の光学総和 器３０８及び光学カウンタ３０９に加えられる。総和器及びカウンタからの出力 は加算器３１１を通して加えられ、かつフィードバックライン３１２を通して入 力３０３に加えられる。光学総和器３０８からの最終の出力は二進対十進デコー ダ３１４に加えられかつその後スクリーン、レーザプリンタ等を有してもよい十 進出力３１６に加えられる。

コンピュータ３００の基本的な目的は、円錐又はピラミッド３０６をセントラル プロセッサとして使用することによって、加算し、除算し、乗算しかつ割り算す ることである。もし入ってくる信号が鏡付きの円錐に当たると、出力リングが形 成される。このリングは、単に入力情報を運び、情報が二進の１又は０であると 仮定すると、単に入力情報を運ぶ。ファイバ光学回路のアクセプタリング３０７ は１の「パルス」又は０の「パルス」を集め、かつ続いてその情報をカウンタ／ メモリー領域３０８，３０９に送り、その領域はこの特別の例に対する容量又は メモリー特性を有する。二進の例が示されたが、三側面を有するピラミッドジェ ネレータは二進光学カウンタでもよい。その後、値はカウンタ領域３０９内で貯 えられる。光学の「アンド」ゲート及び「オア」ゲートは、ファイバ光学フィー ドバック回路を通るループにされるか又はループにされるのを停止するかを決定 することを可能にする。コンピュータは調時機構又はバウンドレイト（ｂｏｕｎ ｄ　ｒａｔｅ　）を有することが可能であり、そこにおいて、コンピュータはデ ータを受けかつ出力する。光学コンピュータは次のプログラムで動作する。

ループニラベル（ＬＯＯＰ＝ＬＡＢＥＬ　）被乗数＝　＃　Ｙ　（ＮＵＬＴＩＰ ＬＩＣＡＮＤ＝＃Ｙ）乗数＝　＃　Ｘ　（ＮＵＬＴＩＰＬＩＥＲ＝＃Ｘ　）合計 ＝Ｑ（ＳＵＮ・０） 計数＝Ｑ（ＣＯＯＴ・０） 乗数読み取り（ＲＥＡＤ　ＭＵＬＴＩＰＬＩＥＲ）被乗数読み取り（ＲＥＡＤ　 ＭＵＩ、ＴＩＰＬＩＣＡＮＤ　）ループ合計二合計＋被乗数（ＬＯＯＰ　５ＵＮ ＝ＳＵＮ十ＮＩＩＬＴＩ″ＰＬＩＣＡＮＤ　）計数＝計数＋１　（Ｃ０ＵＮＴ＝ ＣＯＵＮＴ、１　）もし計数したら＝乗算し、（ＩＦ　ＣＯＵＮＴ＝ＭｔｌＬＴ ＩＰＬＩＥＲ）それから合計を印刷しくＴＨＥＮ　ＰＲＩＮＴ　ＳＵＭ）それ以 外はループに行き（ＥＬＥＳ　ＧＯＴＯＬＯＯＰ）終わり（ＥＮＤ　） 被乗数＝　＃　Ｙ　（ＭＵＬＴＩＰＬＩＣＡＮＤ・＃Ｙ）乗数＝　＃　Ｘ　（Ｍ ＵＬＴＩＰＬＩＥＲ・＃Ｘ）合計＝Ｑ　（ＳＵＮ＝Ｏ） 計数＝Ｏ（ＣＯＵＴ＝Ｏ） 乗数読み取り（ＲＥＡＤ　ＮＩＩＬＴＩＰＬＩＥＲ）被乗数読み取り（ＲＥＡＤ 　ＭＵＬＴＴＰＬＩＣＡＮ［ｌ　）計数の間≠乗算を行う（ＷＨＩＬＥ　ＣＯＵ ＮＴＩＭｔｌＬＴＩＰＬＩＥＲＤｏ）合計＝合計＋被乗数（５ＵＮ＝ＳＵＮ＋Ｍ ＵＬＴＩＰＬＩＣＡＮＤ）計数＝計数＋１　（Ｃ０ＵＮＴ＝ＣＯＩＪＮＴ＋１　 ）（ＥＮＤ　Ｍｌ（ＩＬＥ） 会計を印刷（ＰＲＩＮＴ　５ＵＮ） 停止（、５ＴＯＰ　） 上記のプログラムによれば、動作はもし条件が乗算に対して正しい（Ｃｏｕｎｔ ＝Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）ならば停止され、それからコンピュータは単にカウン タに情報を出力する。同様の方法が加算、減算及び割り算に適用される。指数、 リング（ｌｏｇ）、マトリックス、三角関数のような他の関数が可能である。人 は、ファインマンその他（Ｆａｉｎｍａｎ　ｅｔ　ａｌ、）の記事において述べ たように、基礎回路をそのような機能のために必要な適当な要素を含む追加のフ ィードバックループと接続しかつ乗算するだけが必要である。

アクセプタリング３０７は、この出願において前に述べたように伝達しかつ受け るためのファイバ光学マルチプレクサ、／デマルチプレクサ回路内に使用される アクセプタリングと同じである。アクセプタリングは、この出願で示されている ように、円筒状、多角形又は長方形の組重ね式の（ｎｅｓｔｅｄ　）構造でよい 。アクセプタリングが円錐からパルス１−又は０−リングを受ける点において、 ジェネレータとしてｎ個の側面を有するピラミッドが使用されるところでは、長 方形又は正方形のアクセプタリングが使用され得る。リングは複数のピラミッド パルスを受けるために適当な組重ねられた及び数個の側面を有することもできる 。

ピラミッド円錐ジェネレータ用のＤ−リング及び円筒状のレンズＤ−リ／グが光 を円錐の又はピラミッド状のジェネレータ部分に向けるために使用され得る。し かしながら、Ｄ−リングは、その機能が近軸の平行光線が軸線上の（ｏｎ−ａｘ ｉｓ）ジェネレータに当たるのを確保するためだけである点で一直線状に配置さ れたレンズとして作られる。これは簡単な照準レンズによって又は幾分変形され た照準レンズによって達成される。加えて、ジェネレータが光学計算を行うため に使用されているような応用例では、通常のＤ−リング３０４は円筒状のレンズ で置き換えられ得る１円筒状のレンズを使用すると、ジェネレータは垂直又は水 平支柱及びアレー上の情報の列に容易に接近でき或いは参考例、応用光学、１８ 巻、第２号、１９７９年１月１５日、ベージ１５５−１５８に示されるようなマ トリックスベクトル乗算を含む数学的な計算操作を行うことができる。

カウンタ及びメモリー貯蔵領域３０８．３０９は前述の機能を行うことができる カー・セル（Ｋｅｒｒ　５ｅｌｌ）又はあらゆる一般の光り反応リアルタイム要 素であり得る。また、ジョセフ・リンメイヤー（Ｊｏｓｅｐｈ　Ｌｉｎｍｅｙｅ ｒ）により発明されかつここで参考に記載された米国特許第４，８１２，８６０ 号及び第４，８１２，６５９号に示された光学メモリーディスクは適当なメモリ ー装置を提供する。

ジェネレータの特性は、レンズ性能を高めることにあり、対象物またはイメージ のフーリエ変換状態を画像表示することができる。

即ち、ジェネレータは対象物またはイメージのフーリエ変換を行うことによって 、単純レンズと略々同様に機能する。単純レンズは光学式コンピュータの一種で あり、同様に、ジェネレータも光学式コンピュータの一種であるが、ジェネレー タの方は、フーリエ変換に加えて、掛算や割算も行えるので、単純レンズとは若 干性能が異なる。ジェネレータが三面型の４き、光（１）のパルスがその表面に 当たると、パルス信号は３倍される（即ち、１±Ｏが入力される）。

そして、ジェネレータのレベルが１０になると、光パルスが掛算され、光のリン グ又は点が３０個待ちれる。尚、このパルスが実際には３０で割ったものであり 、パルスの商であるとも考えられる。この考えも納得がいく。というのは、ジェ ネレータが本質的に、１．′ｎ又は１７／Ｔを利用して、角錐、多角形、円錐等 の細かい部分に分割するからである。このことは、掛算において、Ａ、′ｎが実 際にはＡ＊１／Ｎとなる事実と対照的な結果となる。掛算は商を得るために利用 されるので逆の関係となる。同様に、ジェネし一夕３０６にはこの逆の関係ト・ ヒ然的に持ち会わせているので、入力される一個、又は１グループの光信号であ るパルスを簡単に掛算又は割算するニーとができる。又、ジェネレータ３０６は 、特に、三面型のジェネレータを使ってトリナリ型コンピュータとした場合には 、光コンピュータとなる。同様に、土面を使用するとデシマル型のコンピュータ となる。そこで、本願の１４１に示した角錐形又は三角錐形の光コンピュータの 実用性を判断する時は、このことを考慮する必要がある。

Ｊ、別１１二Ｌ１」二重１ 本発明の円錐形又は角錐形ジェネレータ２０．３０は、ＥＭ電磁線の焦点を合わ せた上で、同電磁ｉｔ照射し且つ入射するフェーズドアレイ衛星等に利用できる 。但し、その利用範囲は同衛星に限定されず、ホログラフィックディスプレイ、 光コネクタ、光マルチプレクサ、デマルチプレクサや光コンピュータにも利用で きる。これらに利用する時は、五角錐又は角錐形のジェネレータの構成を適宜変 えればよい。種々の利用例において、図１及び図４に示すジェネレータ２０．３ ０の円錐部２１又は角錐部３１には、単一層から成る鏡面である反射面２３が適 当であるが、反射面は別の構成でもよく、光屈折性を有する素材で形成すること ができる１反射面２３は、例えば、図４２では、ホログラフィック式の光素子を 使っである。

ホログラムは、図４２に示すように平坦な表面４００の面上に形成して、図４３ に示すように円錐部４０１としてもよい。又、入射光等の電ｇ；ｉ線を使えばホ ログラムを切り替えてイメージな現出することもできる。このに％き、ホログラ ムはイメージをホログラフィック板４３（図６）等の整きされたホログラフィッ ク板に投影することになる。

図４４および（ｚ４５に示す構造では、図１および図４に示したジェネレータを 構成する中空状の切頭円錐部４０５と中空状の切頭角錐部４０６の反射面が交互 に設けられ、各反射面は吸光バンドによって分離されている。二の表面は、例え ば　金色のバンド４０７で赤外スペクトルを、銀色のバンド４０８で可視スペク トルである白色スペクトルを透過させる二とができる。・ｇ要なら、バンドは男 色のバ〉ド４０９て分離すれば、透過するスペクトルの大部分を吸収することか て゛きる。二めＰ４キ、ホログラフィ／り情報を逆方向に伝送する可能性が高ま るので装置は斯かる情報ご・送信器と受信器と１−で機能する二とができる。赤 外線情報は例えば、黄金色のバンド４０７で反射して一方向に伝送され、一方、 可視スペクトルの範嗜に属する波長の情報は銀色のバンド４０８によって逆方向 に（云送される。

この操作も又２ジエネレータが収斂レンズと発散しシズの双方の役目をするのて 、可能である。

図１に示す円錐形の表面をもつジェネレータ２０と図４に示す角錐形の表面をも つジェネレータ３０は、新規な構成のホログラフ（−１２装置であって、表示機 能１寸きのホログラムとして活用でき且つ、ホログラフィック技術を光伝送シス テ１、に利用できる。本発明は、同軸ジェネレータを提供する一方、ゼロオーダ ーをなくしたので、小型ホログラフインク装置の構成および動１ヤが簡単で、不 安定な二重イメージの不都合がなく、鮮明で正確なイメージを得ることができる 。

図４６及び図４７に示す角錐形または多角形のアクセプタ４２０゜４２１は、図 ３４及び図３５に示す筒状のアクセプタと同様に使用できる。以下の関傑が保た れるならば、−色のホログラムが構成できる。

ＣＯ９θ＝ｍａｘ：＋１　ｗｈｅｎθ；Ｏ＋ｃｏｓ　１８０°：輸ａｘ　；−１ これは、本発明に基づいて構成したジェネレータの性能を利用した上で、１８０ 度分離すると、フリンジの空間力；自然に等間隔となり、選択された波だけが回 折されるからである。

Ｋ　１のマル　プレ　ス、′−マル　プレ　ス　４図４８〜５０において、結き 登達成するための代替えとなる男丁１の逆向きにし且つ円筒形のジェネレータに 対して必要な程度まで近接線４５２が、組重ね式の円筒形（反射式）のシブエネ レータの構成要素４５５の内側へと屈折するのを可能（こすることである。この ようにして反射された光１１４５５は点４５７で集光する。ホログラムの形成の 際には、点４５７がホログラム感光乳剤４５８上Ｇこ焦点合わせされ、一方では 、開口４６１を通って指向された対象物ビーム４６０からの光線４５９がホログ ラム感光乳剤ｊ板の他方の面に当てら送信された信号は、ファイバ光ガイド４６ ４若しくζよグ］ノンロー（ＧＲＩＮ　ＲＯ○）レンズ上の領域４５７’　４こ 集束さ？する。

図５０にはホログラム４７０が示されており、これ４よ、本発明の原理によるジ ェネレータを利用して形成されたものである。平行Ｃニされた光線４７１が、円 錐形７／ビラミ・ノド形ジェネレータ４７２へと指向されて分散ビーム４７３が 形成され、分散ビーム４７３力τホログラム４７０上に当てられる。ホログラム ４７０自体！虚、光波を結きさせて焦点４７４上に像を集光させる。

Ｌ、１の際−途 従来の勘定スキャナは、一般的に、２次元若しくは３次元走査パターンを発生さ せるためにモータのような機械装置を採用している。

最近使用されているこのようなスキャニング装置の一つとしてＩＢＭ　３６８７ スーパーマーケツト勘定スキヤナがある。この装置は、通常は２０セット４グル ープ若しくは各グループ５セクシヨンのセットの一連のホログラム面を採用して いる。これらの５つのセクションの各々は、変動領域、通常は漸減する領域を有 する（参考例として記載した米国特許４，９０２．０８８及び４，４１５，２２ ４を参照）。各ホログラム面は、極めて高いＲＰＭで回転される円板上に取り付 けられ、走査される品物の周りを忠実に取り巻き且つその品物のユニバーサル　 プロダクト　コード（ＵＰＣ）若しくはバーコードを読み取る、適当な走査パタ ーンを達成する０反射された光は、（ＵＰＣ及びミラーの列から反射された後） ホログラム板を介して逆反射経路をたどって戻る。光線は、面を通って目標領域 から反射された光の強度若しくはレベルを検知する光検知器によって検知される 。

図５１に示すように、本発明の装置は、よく似た走査パターンを形成することが できる。しかしながら、ビーム６００は分散され、その結果、このビームはＤリ ング６００から投射される。ビーム６００は、Ｄリング６０１から、切頭多角形 の各々がＮ個の側面を有する一連の組み重ねられた多角形ビラミノドロ０２上に 投射される。

例えば、ＩＢＭのモデル３６８７を書き換え且つ卓越するために、２０　：＜　 ２０すなわち２０の高さに組重ねられた２０面多角形によって、各ぐが一連の２ ０閏の別個のホログラム５９２を有し且つ各々が漸減面積であるセクター５９１ を有する、図５２Ａに示されたホログラム円板のための結合参照光波が提供され る。より高密度の走査線を形成することができる別の方法においては、１８Ｍテ クニカル・ディスクロージャ（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）１ ９６７、第２頁に説明されているような複眼レンズの特性を利用することができ る。上記のように、２０個の組重ねに形成された百個のレンズ（極めて小さ〜旬 を有する複眼レンズのクリ・ソドは、パイ形状のセクター毎に２０００個のレン ズを提供する。２０個のセクターによって４００００個の別個の走査線が提供さ れる。この構造は、もちろん、２０の高さに組重ねられた２０個の面を有するジ ェネレータを必要とする。ジェネレータの面を増加すると、この密度を更に増す ことができる。図５３Ｂに示されているように、）くイ形状のセクター５９１の 数はホログラム板５９０上で相対的に増加される。このジェネレータの組重ねが ４０個まで増加される場合には、走査線の合計数は、４０ｘｌＯＯ＝４０００及 び４．０００ｘ４０＝１６０．０００個に増加し、この数は、通常の走査線密度 条件をはるかに越える。もちろん、広がったビームがより薄く広げられるように 交換しなければならないかもしれない。この問題ご解決するための一つ条件は、 レーザー光源の出力を、補償するための適当なレベルまで単に増すことである。

バーコード若しくはＵＰＣからの反射ビームは、図５１に示されているようにジ ェネレータの集光面に当たり且つ一点に集光するようにすることができる。Ｍｆ ＆に、反射されたビームは光検知器及び店舗ラベル解読処理装胃（コンピュータ ）に戻る。当技術分野において一般的に知られているように、いくつかのミラー 及びコンデンサレンズを付加的に使用して、光検知器への逆反射光の集光及び集 束を助けることができる。

図５１のスキャナの動作を更に検討すると、Ｄリング６０１によって平行にされ 、レーザー光て′あっても単色光であってもよい入射光ビーム６００は、ホログ ラム板すなわちＨＯＥ　−６０３上に照射される前に１本発明の原理に促−）だ 形状とされたビラミ・ノド状若しくは円錐状のシ゛工木レータ６０２を通過せし められる。ホログラム板すなわちＨＯＥ−６０３は、本発明の原理によるジェネ レータを使用してｆｔられる（図１３．１４．２８．２９及びこれらの説明を参 照）。ホログラムは、三次元Ｘ、Ｙ、Ｚホログラフ再生物６０５を形成し、二の 再生物は、木質的に従来技術による永−コード読取装！若しくは勘定スキャナの 回転ミラーの動きと同期する。

スキヤシパターンはホログラ１、デ１スクの１８０°ないし３６０°の範囲にあ る。

バーコード６０６から走査された情報は、再帰反射共役の影響（ｒｅＬｒｏｒｅ ｆｌｅｃＬｉｖｅ　ｃｑｎｊｕ６ａｔｅ　ｆａｓｈｉｏｎ）で円錐若しくは四角 錐ジェオ、レータ６０２を通して反射して返され、フォトディテクタ６０８内の 点６０７にフォーカスされる。該フォトディテクタは米国特許第４．９０２．０ ８８号に開示された如き形態で情報をラベルデコーディングレステムＩ＼リレー するレシーバとして機能する。

本発明によれば、バーコードはより小さてすることができる図５２Ａ及び図５２ Ｂに示されるように、回折パターン６０５は、それがトＴＯＥ若しくは１−（○ Ｅフライアイしンズによって作られた＃ｊ合、ラインの濃度が高くなり、オプテ ィカルラインパターン６０５に度なパターン？形成する。

２　ホログラフツクトラフィックライト−・５３［２！５Ｂに示すように、十ロ グラフツクトラフインクライトは、１９６０年後半に３Ｍカンパニにおいて導入 された従来の光学的にプログラム可能なＭ３１１里信号デフクス等に改造される ように設計される。二の改造は、）しネルレンズ　デフニーザラ２ウデル（ｄｉ ｆｆｕｓｅｒ　ｒｏｕｎｄｅｌ）を用いないことによって達成される。特定の光 源としてのバーランプ（ｐａｒ　ｌａｇＡｐ）及びオプチカルリミンクは共に選 択可能なものである。装置の池のアーイテムは、本明細書で参照している３−Ｍ ライトコントロールシステムのカタログの６頁に示されているように使用するこ とができる。

装置の新しいレンズはホログラムフォーメイションのため本発明に係るジェネレ ータを用いることによって作られる（図１．３，１４゜２８．５５参照）。オブ ジェクト・ビームがコリメータ光源であることか望まれる場合は、ジェネレータ の拡散及び収束特性が使われ、トラフィックライトの通常の作動の間若しくは再 生に基づき零次光をブロックすることが必要な場合には、拡散ビームを使用する ことができる。ジェネｌ／−夕は、拡散モードにおいて使用され、必要とされる オブジェクトビーム信号を再生する。

図５３Ａに示されるように、ジェネレータ７００はハウジング７０１にしっかり と保持される。改良Ｄリング７０２が、通常は信号の望ましくない領域をマスク アウトするのに使用される（垂直水平の可視的制限）３−Ｍ装置のオプティカル リミッタの代わりに使用され（Ｄリングは簡単なコリメータとすることができる ）、それにより信号は特定の領域だけで軌道の選択されたレーンだけによって見 られる。

図５３に示されるように、バーランプやレーザ若しくは他の光源とすることがて きる光源７０４がＤリングに整合される。フィルタ７０２は光源７０４とＤリン グとの開に設定することができる。本発明に係るジェネレータ７００は透明な材 料のル−ト７０７によってハウジング内に保持され、拡散光をホログラフィック オプティカルエしメンドア０９へ向ける。先に説明したように、ホログラフイン クオプティ力ルエしメジドア０９は、本発明の１つの実施例においては、先に説 明した態様で（実験を参照）インラインまたはオンアクシス（ｏｎ−ａｘｉｓ） ジェネレータによってエマルジョン内に形成したホログラムである。

結果のホログラフィックライト信号７１０はマスク７１１によってシールドされ トラフィックレンズの特定の領域若しくは特定のトラフィックレンズ内において だけ見ることができるように設計される。ある応用例においては、オプティカル リミッタをジェネレータホログラムレンズ信号に関連して使用することができる 。

図２９Ｂ〜２９Ｄに示した実験で説明したように、ジェネレータ３インライン　 ホログラムを作るために使用できるようにすることができる。然し多くの用途に おいては、結果として得たインライン・ホログラムはりプレイのためにジェネレ ータを用いる事なく軸上にリプレイすることができる。このことは、現存する全 ての光学システムの改造をより容易にする。交通への適用も明らかで、ここでは 、どの光学的にプログラムできる信号ボックスも、インラインＨＯＥを用いてホ ログラムを再生するようにジェネレータを用いるホログラムを備えるよう改造で きる。同じ技術が、ブレーキ光装置を含むまたレンズを用いる実質的に全てのシ ステムを含む他のホログラムシステムにも用いることができる。さらに本発明の 原理と利用しつつ任意の数のホログラフし〉ズを組み会わせることができる。

３、ヘッドアップ　−イスブしイ（ＨＵＤ−第６３　Ｖ　）図５４には乗用車、 トラック、又は飛行機等に用いられる車両用ウィンド　シールド８００に情報を 表示するためのへ／ドアンプ　ディスプレイの形状が示されている。像の源は陰 極線管（ＣＴＲ）８０１てこれは計器その池のコリメートされた像をリレート〉 ズ８０２を介して拡散モードに方向づけされたジェネレータ８０３上に照射する 。光りはジェネレータ８０３によって、軸上（オンアクシス）ホログラフィによ って作られたホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）８０４を介して回折される（ 図１３．１４．２８．５５及びそれに関する説明参照）。結果としてのコリメー トされたビーム８０５はウィンド・シールドの一部である結き要素（ＨＯＥ）８ ０６に衝突し、例えば航空機のパイロットや自動車の運転手等の観察者のために ＣＴＲ＠のホログラムを表示する。コリメーションのパワーの一部は、必要があ れば結合要素ＨＯＥ８０６に蓄積される。

図５４のヘッドアンプ・ディスプレイの実施例では、像を再生するためのピラミ ッド型、／円錐型ジェネレータはビーム拡散型ジェネレータであり、ホログラフ ィック要素８０４はゼロのオーダをプロ・ツクするのに用いられるジェネレータ の拡散レイの実質的に逆である適切な共役体とともに作られる。

４０１、ロ　−フ　ノ　・プレー　？”　−’　”　６自動車の技術分野ではホ ログラフィック・ブレーキ光についてかなりの関心がある。考慮される１つの先 行技術による方法はホログラムによる板を車両のリアウィンドに積層することで ある。しかしこの方法によるとホログラフは太陽光あるいは近づいて来るへ・ン ドライトによって付勢されるはつきりした可能性があるので、ホログラフのオン ・オフを適正に制御する手段がなく、したがって控えめに言っても安全性に問題 が生じる。ジェネラルモーターコーポレーションはオフアクシス型のＨＯＥブレ ーキ光を開発しており、そこではビームをホログラムの下側から照射しこれによ ってゼロオーダのものと空に逃がすようにしてゼロオーダの問題を解決して０る 。

この構成は高台において錯覚と生じ５あるいは大きなセミトラクター型のトレー ラやバスが遥かに小さい車に続き高さの差が大きい場合に、ドライバーが単に回 折されない光のみをみて錯覚を生じそれが事故に結び付くというような欠点があ る。

本発明の原理を利用してブレーキ光装置を形成することにより、上述した欠点は 避けられる。図６４には自動車のような車両の後部デツキ９０１に設けられたブ レーキ米製！９００が示されている。

ブレーキ光装置９００はホログラムの光学要素として形成されたレンズ９０２を 有している。しンズ９０２はバイザー？０３によりシールドされている。

図５６においてはブレーキ光装置９００は横断面で示され、放物線形の反射器９ ０６と含んでもよい光源９０５はハウジング９０７に包囲され、ハウジングは光 学的にはレンズ９０２を介してのみ開いている。光源９０５からの光のレイ９０ ８は赤フイルタ−９０９を通されＤ−リング９１０（任意）によってコリメート される。拡散モードに方向づけられなジェネレータ９１１はＤ−リング９１０と ホログラフレンズ９０２との間に配置されている。ホログラフレンズ９０２は図 １３．１４．２８．５５とそれに関連した説明において述べた原理を用いて作ら れる。この組み合わせを不透明なハウジング９０７に収容することによって、ブ レーキ光装置９００は外部の光や迷い込んで来る光の源から隔離される。

先行する例示は、本発明について先行する例で用いまた概略的にあるいは詳しく 述べた作用条件及び反応要素を変えるのみで、同様の成功なもたらすように繰り 返すことができる。

浄書（内容に変更なしン ＦＩＧ、１３ 浄書（内容に変更なし） 先行技術 □ Ａｒｅａ　＝　１６Ａ ＦＩＧ、１６ ＦＩＧ、１７ ＦＩＧ、旧 ＦＩＧ、１９Ａ ＦＩＧ、１９８ 浄書（内容に１更なし） ＦＩＧ、２０ 浄書・、′内容に交叉なし） ＦＩＧ。２５ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、２６ ＦＩＧ、２７ 浄Ｎ（内容に変更）シ） ＦＩＧ、２８ ＦＩＧ、２９Ａ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、２９８ ＦＩＧ、２９Ｃ ＦＩＧ、２９Ｄ ホログラム 浄書（内容に変］！なし） ＦＩＧ、３０ ＦＩＧ、３１ 発生器 ＦＩＧ、３２ ｒ　ｍ ＦＩＧ、３４ ＦＩＧ、３６ ＦＩＧ、３７ ＦＩＧ、’３９ ＦＩＧ、４０ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、４１ ＦＩＧ、５０ ＦＩＧ、５１ ＦｔＧ、５４ 手続補正書□ １．事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９０’１０４７２６ 平成　２年特許願第５１２２８０号 ２、発明の名称 電磁現象を操作するための方法及び装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 氏　名　アモス、カールｅアール ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補正命令の日付　平成　４年１１月１１日　侯送日）６、補正の対象 （１）委任状及び翻訳文 （２）タイプ印書により浄書した明細書及び請求の範囲の翻訳文国際ｖ４東報告

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．零次の成分を持つ零磁気エネルギーのビームを操作する装置であって、 電磁気エネルギーのビームを投射する源と、電磁気エネルギーのビームを受波す る手段と、内部角錐面と外部角錐面を有する少なくとも１つの切頭角錐要素を備 え、少なくとも１つの前記面はビームを投射する源とビームを受波する手段との 間に配置され、各ビームの１次成分を除去するように角錐面が構成され配置され ることを特徴とす装置。
2. ２．請求項１記載の装置において、複数の整列された角錐面があることを特徴と する装置。
3. ３．請求項２記載の装置において、前記整列された角錐面は他の中に入れ子され るものであることを特徴とする装置。
4. ４．請求項３記載の装置において、前記整列された角錐面は、円錐が無限の側面 を有するところの円錐であることを特徴とする装置。
5. ５．請求項１記載の装置において、切頭角錐面は、円錐が無限の数の側面を有す る角錐であるところの円錐面であることを特徴とする装置。
6. ６．零次成分を有する共軸の参照ビームと目標ビームの形で電磁波エネルギの操 作を行う装置において、 電磁波エネルギのビームを投射する手段と、電磁波エネルギのビームを受波する 手段と、零次成分を除去する手段を備え、該零次成分を除去する手段は、内部角 錐面と外部角錐面を有する複数の整列角錐要素を備え、少なくとも前記面の１つ は反射的で、該面は３次元フーリエ級数によって表わすのに必要なＤｉｒｃｈｌ ｅｔ条件を満足する形状で組合わされることを特徴とする装置。
7. ７．請求項６記載の装置において、前記切頭角錐は、角錐が無限の側面を有する ところの切頭円錐であることを特徴とする装置。
8. ８．請求項６記載の装置において、前記切頭角錐は、零磁機エネルギに対して等 めんな光学的支材によって他の中に入れ子されたものの中に支持されていること を特徴とする装置。
9. ９．請求項８記載の装置において、前記光学的支材は伝達要素としてのホログラ ムを含むことを特徴とする装置。
10. １０．請求項８記載の装置において、前記内面又は外面の少なくとも１つはホロ グラムであることを特徴とする装置。
11. １１．光学要素によって伝達される多重光学信号を復調する装置であって、 光学要素から多重光学信号を投射する手段と、投射手段に整列されたデマルチプ レクサ手段を備え、前記デマルチプレクサ手段は、内部角錐面と外部角錐面を有 する複数の整列された角錐要素を備え、少なくとも１つの前記面は反射的で、該 面が３次元フーリエ級数によって表すのに必要なＤｉｔｃｈｌｅｔ条件を満足す る形状で組立わされ、該デマルチプレクサ手段がデマルチプレクサされた出力信 号を発生し、 そのデマルチプレクサされた出力信号を受信し利用するためにデマルチプレクサ 手段と変列される手段を備えることを特徴とする装置。
12. １２．請求項１１記載の装置において、受信手段は、デマルチプレクサ手段と整 列されるホログラムとそのホログラムに整列される第２光学伝達要素を備えるこ とを特徴とする装置。
13. １３．請求項１２記載の装置において、前記光学伝達要素は復調手段に離反接近 する２方向に光学信号を伝送し、切頭角錐要素の内部及び外部面の両方が両方の 伝達、復調するために反射的で、第１光字要素からの信号が一つの面から反射さ れ、第２光学要素からの信号が他方の面から反射されることを特徴とする装置。
14. １４．請求項１２記載の装置において、復調手段と変列される手段は、復調手段 と整列されるホログラムと、ホログラムに光学的に接続される多重チャンネル受 信機を備え、多重チャンネル受信機はそれを介してデマルチプレクサによって分 離された信号の成分を点立つする複数の分離されたチャンネルを有することを特 徴とする装置。
15. １５．請求項１４記載の装置において、ホログラムは切頭角錐要素の軸にほぼ直 角な方向に伸びた平面ホログラムであることを特徴とする装置。
16. １６．請求項１４記載の装置において、ホログラムは復調手段の軸の回りに回転 する面であることを特徴とする装置。
17. １７．請求項１６記載の装置において、前記回転面は円筒状であることを特徴と する装置。
18. １８．請求項１６記載の装置において、前記回転面は弧状であることを特徴とす る装置。
19. １９．請求項１２記載の装置において、復調手段と並列される手段は、少なくと も１つの内反射面を有する円筒状部材であり、多重チャンネル受信機は複数の光 学的リードによって接続されることを特徴とする装置。
20. ２０．請求項１９記載の装置において、反射面は、複数の分離領域に分割され、 各々はそれらに接続された光学リードを有することを特徴とする装置。
21. ２１．請求項２０記載の装置において、分離領域は軸方向に伸びることを特徴と する装置。
22. ２２．請求項２１記載の装置において、分離領域は環状であることを特徴とする 装置。
23. ２３．光学コンピュータであって、 パルス状の光学信号を与える入力手段と、外部角錐面及び内部円錐面を有する少 なくとも１つの切頭角錐要素を備えた角錐発生器手段であって、少なくともその １つの面が反射面で、前記入力手段と軸方向に整列されて配置された該角錐発生 器手段と、 パルス上の光学信号を集める円錐発生器に字句方向に整列されたアクセプタリン グと、 パルス上光学信号を計数し、記憶し、ロジックに従って出力信号を与える計数／ メモリ手段と、 計数／メモリ手段からの出力信号を、発生器、アクセプタリング及び計数／メモ リを介してループさせる光学フィードバック回路と、計数／メモリ手段からの出 力信号を利用する、計数／メモリ手段に接続された出力手段と、 を備える光学コンピュータ。
24. ２４．請求項２３の装置において、角錐発生器手段は、複数の入れ子型角錐要素 を備えることを特徴とする装置。
25. ２５．ホログラムを作る装置であって、第１方向に伸びた軸に沿って参照ビーム を発生する手段と、参照ビームを変調する手段であって、内部角錐面と外部角錐 面を有する軸方向に整列された複数の角錐要素を備え、その面の少なくとも１つ は反射的で、該面は３次元フーリエ級数によって表すために必要なＤｉｒｃｈｌ ｅｔ条件を満足する形状で組合わされ、第１及び第２対向面を有するホログラム エマルジョンであって、ホログラムエマルジョンの第１面の上の変調手段によっ て偏重された参照ビームを受波する変調手段と整列して配置され、物体ビームを 発生し、ホログラムエマルジョンの第２面に物体ビームを当てるように位置付け られる手段と、を備える装置。
26. ２６．請求項２５記載の装置であって、前記角錐要素は各々実質的に部玄の側面 を有し、円錐を画成することを特徴とする装置。
27. ２７．参照ビームと物体ビームからなるビームで、零次成分を含むビームである 電磁放射ビームを操作する方法であって、整列された角錐要素の入れ子列の上の 軸方向のビームを当てることによって、零次成分を最小化する工程を備え、内部 角錐面と外部角錐面を有し、その面の少なくとも１つは反射的で、該面はフーリ エ級数によって表すために必要なＤｉｒｃｈｌｅｔ条件を満足する形状で組合わ されことを特徴とするビーム摸作方法。