專利名稱：全息圖記錄方法和全息圖記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全息圖記錄方法和全息圖記錄裝置，更具體地，涉及一種對(duì)將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換并將傅立葉變換圖像記錄為全息圖的全息圖記錄方法和全息圖記錄裝置。
背景技術(shù)：
在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“0，1”作為“亮圖像、暗圖像”形成數(shù)字圖像(信號(hào)光)，并且通過(guò)透鏡對(duì)該信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換并將其照射到光記錄介質(zhì)上。將傅立葉變換圖像作為全息圖記錄在光記錄介質(zhì)上。然而，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傅立葉變換圖像在0級(jí)具有極強(qiáng)的峰強(qiáng)度。因此，在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，存在這樣的問(wèn)題，即，0級(jí)光分量(直流分量)浪費(fèi)了光記錄介質(zhì)的動(dòng)態(tài)范圍，并且S/N(信噪比)降低。
為了克服這些問(wèn)題，提出了一種方法，該方法使用隨機(jī)相位掩模使傅立葉變換圖像的功率譜均勻(Appl.Opt.，卷36，4853(1997))。在該方法中，通過(guò)使用一隨機(jī)相位掩模將隨機(jī)相位分布疊加在信號(hào)光的強(qiáng)度分布上，在所述隨機(jī)相位掩模處通過(guò)利用對(duì)透明基板進(jìn)行光刻等而形成有微細(xì)的凸部和凹部。這樣，可使信號(hào)光的0級(jí)光分量朝向高頻側(cè)偏移，并可使要記錄的傅立葉變換圖像的強(qiáng)度分布均勻。
然而，在將隨機(jī)相位分布疊加到信號(hào)光上時(shí)，存在這樣的問(wèn)題，即，在重現(xiàn)圖像中出現(xiàn)復(fù)雜的散斑(speckle)噪聲，并且重現(xiàn)數(shù)據(jù)的S/N降低。此外，在將隨機(jī)相位分布疊加到信號(hào)光上時(shí)，存在這樣的問(wèn)題，即，焦深減小，并且在重現(xiàn)時(shí)要求光接收元件的嚴(yán)格位置精度。還存在以下問(wèn)題難以廉價(jià)地大量生產(chǎn)隨機(jī)相位掩模，當(dāng)使用隨機(jī)相位掩模時(shí)記錄/重現(xiàn)裝置的制造成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種全息圖記錄方法，該全息圖記錄方法包括以下步驟通過(guò)將周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的光的強(qiáng)度分布上，從而產(chǎn)生信號(hào)光；對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換；將經(jīng)傅立葉變換的信號(hào)光和參考光同時(shí)照射到光記錄介質(zhì)上；以及將所述信號(hào)光記錄為全息圖。


將基于以下附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在附圖中圖1A是解釋使S/N高的原理的圖；圖1B是解釋使S/N高的原理的圖；圖1C是解釋使S/N高的原理的圖；圖2A是示出了數(shù)字圖案的示例的圖；圖2B是示出了圖2A的傅立葉變換圖像的圖；圖3A是示出了周期性圖案的示例的圖；圖3B是示出了圖3A的傅立葉變換圖像的圖；圖4A是示出了其上疊加了周期性圖案的數(shù)字圖案的示例的圖；圖4B是示出了圖4A的傅立葉變換圖像的圖；圖5是示出了與第一示例性實(shí)施例相關(guān)的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖；圖6A是示出了示例1的結(jié)果的圖；圖6B是示出了示例1的結(jié)果的圖；圖7A是示出了示例1的結(jié)果的圖；圖7B是示出了示例1的結(jié)果的圖；圖8A是示出了從重現(xiàn)圖像解碼出的信號(hào)的直方圖的圖；圖8B是示出了從重現(xiàn)圖像解碼出的信號(hào)的直方圖的圖；圖9A是示出了示例2的結(jié)果的圖；圖9B是示出了示例2的結(jié)果的圖；圖10A是示出了示例2的結(jié)果的圖；
圖10B是示出了示例2的結(jié)果的圖；圖11是示出了與第二示例性實(shí)施例相關(guān)的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖；圖12A是示出了從周期性掩模產(chǎn)生的周期性圖案的圖；圖12B是示出了示例3的結(jié)果的圖；圖12C是示出了示例3的結(jié)果的圖；圖13是示出了周期性掩模的放置位置的圖；圖14A是在將周期性掩模放置在成像平面的情況下的重現(xiàn)圖像；圖14B是在將周期性掩模放置在非成像平面的情況下的重現(xiàn)圖像；圖15是示出了用于評(píng)估的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖；圖16是示出了周期性掩模的放置位置的另一示例的圖；圖17是示出了其中暗部和亮部彼此隔開(kāi)的周期性圖案的示例的圖；圖18A是示出了在其中疊加了各種周期性圖案的多種情況之一下的傅立葉變換圖像的圖；圖18B是示出了在其中疊加了各種周期性圖案的多種情況之一下的傅立葉變換圖像的圖；圖18C是示出了在其中疊加了各種周期性圖案的多種情況之一下的傅立葉變換圖像的圖；以及圖18D是示出了在其中疊加了各種周期性圖案的多種情況之一下的傅立葉變換圖像的圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例的示例。
(使S/N高的原理)圖1A至1C是解釋使S/N高的原理的圖。
數(shù)字圖案(信號(hào)光)的傅立葉變換圖像在0級(jí)具有極強(qiáng)的峰強(qiáng)度。因此，如圖1A所示，傅立葉變換譜在全息圖的記錄區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上具有單個(gè)峰，并且其強(qiáng)度分布非常陡。另一方面，如圖1B所示，周期性圖案具有與該圖案的周期結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的離散強(qiáng)度分布。其包絡(luò)線是該周期性圖案的孔徑比的函數(shù)。
在本發(fā)明中，將周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在信號(hào)光的強(qiáng)度分布上。如圖1C所示，其上疊加了周期性圖案的數(shù)字圖案的傅立葉變換譜通過(guò)該數(shù)字圖案的傅立葉變換譜與該周期性圖案的傅立葉變換譜的卷積積分來(lái)表示，并且峰值強(qiáng)度被分散。通過(guò)按此方式將周期性圖案疊加到數(shù)字圖案上，可以使要記錄的傅立葉變換圖像的強(qiáng)度分布均勻，并且提高了重現(xiàn)數(shù)據(jù)的S/N。
將頻率分量低于數(shù)字圖案的最大頻率的周期性圖案用作前述周期性圖案。將記錄區(qū)域的一條邊(在記錄區(qū)域大致為正方形的情況下的一條邊)的長(zhǎng)度(其是為了重現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所需的最小值)表示為λf/d，其中，構(gòu)成數(shù)字圖案的像素的一條邊的長(zhǎng)度為d，記錄波長(zhǎng)為λ，傅立葉變換透鏡的焦距為f。另一方面，將周期性圖案的離散強(qiáng)度峰之間的間隔表示為λf/T，其中，圖案周期為T。
因此，為了在最小所需記錄區(qū)域形成多個(gè)強(qiáng)度峰，周期性圖案的頻率1/T必須低于數(shù)字圖案的最大頻率1/2d，即，圖案周期T必須滿足條件T＞2d。由于圖案周期T滿足條件T＞2d，所以可形成在最小所需記錄區(qū)域內(nèi)具有多個(gè)強(qiáng)度峰的傅立葉變換圖像，并且即使記錄區(qū)域很小，也可實(shí)現(xiàn)高S/N。
接下來(lái)，將示出使用快速傅立葉變換(FFT)的仿真的結(jié)果。
圖2A是示出了數(shù)字圖案的示例的圖。在該示例中，將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“0，1”作為“亮、暗”形成數(shù)字圖像。如圖2B所示，數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像根據(jù)該數(shù)字圖案的頻率分布而展開(kāi)，并在0級(jí)具有極強(qiáng)的峰值強(qiáng)度(直流分量)。圖3A是示出了周期性圖案的示例的圖。該周期性圖案是其中圓形的亮部相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列的圖案。如圖3B所示，該周期性圖案的傅立葉變換圖像具有與該圖案的周期結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的離散強(qiáng)度分布。圖4A是示出了其上疊加了周期性圖案的數(shù)字圖案的示例的圖。圖3A所示的周期性圖案疊加在圖2A所示的數(shù)字圖案上。如圖4B所示，在該數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像中，強(qiáng)度峰被有效地分散。
(第一示例性實(shí)施例)
圖5是示出了與第一示例性實(shí)施例相關(guān)的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖。
在該全息圖記錄/重現(xiàn)裝置中設(shè)置有光源10，該光源10振蕩出作為相干光的激光。在光源10的激光照射側(cè)布置有分束器12，該分束器12將激光分為信號(hào)光用光和參考光用光。在分束器12的光透射側(cè)按照能夠插入光路并能夠從光路撤出的方式布置有光閘14，該光閘14用于遮擋透過(guò)分束器12的信號(hào)光用光。在光閘14的光透射側(cè)依次布置有準(zhǔn)直透鏡16a、16b以及由傅立葉變換透鏡18構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)。
在準(zhǔn)直透鏡16b與傅立葉變換透鏡18之間布置有透射型空間光調(diào)制器22，該透射型空間光調(diào)制器22由液晶顯示元件等構(gòu)成，根據(jù)從個(gè)人計(jì)算機(jī)20提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)信號(hào)光用激光進(jìn)行調(diào)制，并每頁(yè)地產(chǎn)生數(shù)字圖案(信號(hào)光1)。在分束器12的光反射側(cè)布置有反射鏡26、28，反射鏡26、28對(duì)在分束器12反射的參考光用激光(參考光2)進(jìn)行反射并且用于將光路改變到光記錄介質(zhì)24的方向。
在光記錄介質(zhì)24的重現(xiàn)光透射側(cè)布置有傅立葉變換透鏡30和光檢測(cè)器32，該光檢測(cè)器32由攝像元件(例如，CCD或CMOS傳感器陣列等)構(gòu)成并且將接收到的重現(xiàn)光(衍射光3)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出該電信號(hào)。光檢測(cè)器32連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)20。
個(gè)人計(jì)算機(jī)20經(jīng)由圖案產(chǎn)生器34連接到空間光調(diào)制器22，所述圖案產(chǎn)生器34產(chǎn)生要顯示在空間光調(diào)制器22上的圖案。圖案產(chǎn)生器34具有圖案存儲(chǔ)部36，其存儲(chǔ)周期性圖案；和圖案組合部38，其將周期性圖案疊加到與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的圖案上。此外，驅(qū)動(dòng)裝置40連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)20，該驅(qū)動(dòng)裝置40驅(qū)動(dòng)光閘14以將其插入光路并從光路撤出。
接下來(lái)將描述使用上述記錄/重現(xiàn)裝置的全息圖記錄。
首先，驅(qū)動(dòng)裝置40將光閘14從光路撤出，從而激光可以透過(guò)。分束器12將從光源10振蕩出的激光分離為信號(hào)光用光和參考光用光。透過(guò)分束器12的激光被準(zhǔn)直透鏡16a、16b準(zhǔn)直成大直徑光束，并作為信號(hào)光用光而照射到空間光調(diào)制器22上。
將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從個(gè)人計(jì)算機(jī)20輸入到圖案產(chǎn)生器34。在圖案產(chǎn)生器34處，根據(jù)所提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生要顯示在空間光調(diào)制器22上的圖案。在本示例性實(shí)施例中，從圖案存儲(chǔ)部36讀出周期性圖案，并且在圖案組合部38處，將周期性圖案疊加在所產(chǎn)生的圖案上，從而產(chǎn)生組合圖案。在空間光調(diào)制器22處，顯示在圖案產(chǎn)生器34處產(chǎn)生的組合圖案，根據(jù)所顯示的組合圖案對(duì)信號(hào)光用激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，從而產(chǎn)生信號(hào)光1。
所產(chǎn)生的信號(hào)光1被傅立葉變換透鏡18進(jìn)行傅立葉變換，并照射到光記錄介質(zhì)24上。同時(shí)，分束器12處反射的激光在反射鏡26、28處被反射，并作為參考光2照射到光記錄介質(zhì)24上。參考光2照射到傅立葉變換后的信號(hào)光1所照射的區(qū)域上。這樣，傅立葉變換后的信號(hào)光1和參考光2在光記錄介質(zhì)24內(nèi)干涉，從而在光記錄介質(zhì)24內(nèi)信號(hào)光1被記錄為全息圖。
在重現(xiàn)全息圖時(shí)，光閘14被驅(qū)動(dòng)裝置40插入光路，并且遮擋信號(hào)光用光。這樣，僅有參考光2照射到光記錄介質(zhì)24的記錄有全息圖的區(qū)域上。照射的參考光2被該全息圖衍射。因?yàn)樵诠庥涗浗橘|(zhì)24上記錄有傅立葉變換圖像，所以由于傅立葉變換透鏡30對(duì)衍射光3進(jìn)行了逆傅立葉變換，因此可在傅立葉變換透鏡30的焦平面處觀察到重現(xiàn)圖像。光檢測(cè)器32檢測(cè)該重現(xiàn)圖像，從而可以讀取信號(hào)光所保持的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
在傳統(tǒng)的全息圖記錄中，因?yàn)閿?shù)字圖案(信號(hào)光)的傅立葉變換圖像在0級(jí)具有極強(qiáng)的峰值強(qiáng)度，所以在全息圖的記錄區(qū)域的傅立葉變換譜實(shí)質(zhì)上具有單個(gè)峰，并且其強(qiáng)度分布較陡。為了有效地記錄全息圖，必須使參考光的強(qiáng)度與該高峰值強(qiáng)度相匹配，通常，參考光的光強(qiáng)度必須增大為信號(hào)光的平均光強(qiáng)度的約10倍或者以上。
在本發(fā)明中，從圖案存儲(chǔ)部36讀出周期性圖案，在圖案組合部38處將該周期性圖案疊加到所產(chǎn)生的圖案上，從而產(chǎn)生組合圖案。因此，如圖1C和圖4所示，可以使信號(hào)光強(qiáng)度均勻。這樣，可將參考光的光強(qiáng)度減小到傳統(tǒng)值的大約1/10。
因?yàn)榘创朔绞娇梢源蟠鬁p少記錄所需的曝光(exposure)能量，所以可有效利用光記錄介質(zhì)的動(dòng)態(tài)范圍，并且可以進(jìn)行高S/T(信噪比)的記錄和重現(xiàn)。這里，通過(guò)使光記錄介質(zhì)的位置偏離傅立葉變換透鏡的焦點(diǎn)位置(離焦)，可以使信號(hào)光強(qiáng)度甚至更均勻。
通過(guò)使用其中疊加了各種周期性圖案的組合圖案來(lái)產(chǎn)生其上疊加了周期性強(qiáng)度分布或相位分布的信號(hào)光。在光記錄介質(zhì)上將這些信號(hào)光記錄為全息圖，并評(píng)估重現(xiàn)數(shù)據(jù)的誤比特率(BER)和S/N。
圖15是示出了用于評(píng)估的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖。在該評(píng)估中使用同軸光學(xué)系統(tǒng)型全息圖重現(xiàn)/記錄裝置，在該裝置中在同一透鏡處聚集信號(hào)光和重現(xiàn)光。在該全息記錄/重現(xiàn)裝置中設(shè)置有光源50，該光源50連續(xù)振蕩出作為相干光的激光。在光源50的激光照射側(cè)按照能夠插入光路并能夠從光路撤出的方式布置有用于遮擋激光的光閘52。驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)基于來(lái)自計(jì)算機(jī)(未示出)的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)光閘52。
在光閘52的光透射側(cè)依次布置有半波片54、偏振分束器56以及半波片58。因?yàn)槠穹质?6僅透射預(yù)定方向的偏振光，所以可通過(guò)旋轉(zhuǎn)半波片54來(lái)調(diào)節(jié)激光強(qiáng)度。在半波片58的光透射側(cè)布置有用于改變激光的光路的鏡60。在鏡60的光反射側(cè)布置有擴(kuò)束器62，該擴(kuò)束器62用于將入射光束準(zhǔn)直成大直徑光束。
在擴(kuò)束器62的光透射側(cè)布置有僅透射預(yù)定方向的偏振光的偏振分束器64。在偏振分束器64的光反射側(cè)布置有反射型空間光調(diào)制器76，該反射型空間光調(diào)制器76根據(jù)從個(gè)人計(jì)算機(jī)(未示出)提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制并每頁(yè)地產(chǎn)生參考光和數(shù)字圖案(信號(hào)光)。
在偏振分束器64的信號(hào)光等的透射側(cè)布置有傅立葉變換透鏡66，該傅立葉變換透鏡66將信號(hào)光和參考光照射到臺(tái)70所保持的光記錄介質(zhì)68上。此外，在光記錄介質(zhì)68的重現(xiàn)光出射側(cè)布置有傅立葉變換透鏡72和光檢測(cè)器74，該光檢測(cè)器74由攝像元件(例如，CCD或CMOS傳感器陣列等)構(gòu)成并且將接收到的重現(xiàn)光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出該電信號(hào)。光檢測(cè)器74連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)(未示出)。
要注意，可以在偏振分束器64與傅立葉變換透鏡66之間布置一對(duì)中繼透鏡。此外，可以在傅立葉變換透鏡72與光檢測(cè)器74之間布置一對(duì)中繼透鏡。
在上述全息圖記錄/重現(xiàn)裝置中，在擴(kuò)束器62處被準(zhǔn)直的激光入射到偏振分束器64，并沿著空間光調(diào)制器76的方向被反射。在空間光調(diào)制器76處，根據(jù)參考光和信號(hào)光的圖案來(lái)調(diào)制激光的偏振方向(相位)。例如，空間光調(diào)制器76的中央部分可用于數(shù)據(jù)顯示(即，用于信號(hào)光)，而周邊部分可用于參考光。
在空間光調(diào)制器76處進(jìn)行了偏振調(diào)制的信號(hào)光和參考光透過(guò)偏振分束器64而變成強(qiáng)度圖案，并被透鏡66進(jìn)行傅立葉變換。經(jīng)傅立葉變換的信號(hào)光和參考光同時(shí)且同軸地照射到光記錄介質(zhì)68上。由于僅參考光是在空間光調(diào)制器76處產(chǎn)生的，所以經(jīng)傅立葉變換的參考光照射到光記錄介質(zhì)68上。
<示例1格狀圖案>
使用圖15所示的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使用由Coherent公司制造的連續(xù)振蕩綠光激光器“Verdi”(波長(zhǎng)532 nm)作為光源50。使用由Holoeye Photonics AG制造的LCD空間光調(diào)制器“LCoS”(像素1024(水平)×768(垂直)，像素間距19μm，攝像表面積19.6mm×14.6mm)作為反射型空間光調(diào)制器76。使用由Lumenera公司制造的CMOS傳感器陣列(像素1280(水平)×1024(垂直)，像素間距6.7μm，攝像表面積8.6mm×6.9mm)作為光檢測(cè)器74。使用在顯微鏡等中使用的高NA(數(shù)值孔徑)的物鏡(NA0.6，焦距10mm)作為傅立葉變換透鏡66、72。
將空間光調(diào)制器的24×24像素的格狀圖案疊加到由差分編碼方法所表示的圖案上，在該方法中，將空間光調(diào)制器的3×3像素作為構(gòu)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的1個(gè)像素并且由這些像素中的兩個(gè)來(lái)表示一比特。將其中疊加了格狀圖案的組合圖案顯示在該反射型空間光調(diào)制器上，將波長(zhǎng)為532nm的激光照射在空間光調(diào)制器上，產(chǎn)生其中疊加了周期性強(qiáng)度分布的信號(hào)光(數(shù)字圖案)。構(gòu)成數(shù)字圖案的像素的一條邊的長(zhǎng)度是57μm(空間調(diào)制器的三個(gè)像素)。該信號(hào)光和相同波長(zhǎng)的參考光通過(guò)同一傅立葉變換透鏡照射到光記錄介質(zhì)上，將數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像記錄為全息圖。
為了比較，將疊加格狀圖案前的圖案顯示在空間光調(diào)制器上并產(chǎn)生數(shù)字圖案，并且，以與上述方式相同的方式，將數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像記錄為全息圖。這里，示出了使用FFT的仿真的結(jié)果。如圖6A所示，在疊加格狀圖案之前的數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像中存在強(qiáng)的直流分量(0級(jí)光分量)。然而，在疊加了格狀圖案的情況下，如圖7A所示，形成了由格狀圖案引起的強(qiáng)度峰，從而使信號(hào)光強(qiáng)度均勻。
接下來(lái)，通過(guò)波長(zhǎng)為532nm的激光僅將參考光圖案照射到所記錄的全息圖上，重現(xiàn)的衍射光被傅立葉變換透鏡進(jìn)行逆傅立葉變換，并且在光檢測(cè)器處檢測(cè)到在傅立葉變換透鏡的焦平面成像的重現(xiàn)圖像。圖6B所示的圖像是從記錄了圖6A所示的傅立葉變換圖像的全息圖中重現(xiàn)的。相反，當(dāng)疊加了格狀圖案時(shí)，重現(xiàn)圖7B所示的圖像。
圖8A和8B分別是示出了從圖6B和7B的重現(xiàn)圖像中解碼出的信號(hào)的直方圖的圖。每個(gè)信號(hào)表示在CMOS傳感器陣列處檢測(cè)出的兩個(gè)像素(表示一比特)的亮度級(jí)的差。黑圈對(duì)應(yīng)于所記錄的原始數(shù)據(jù)為“0”的情況，白圈對(duì)應(yīng)于所記錄的原始數(shù)據(jù)為“1”的情況。兩個(gè)分布分開(kāi)得越遠(yuǎn)，就越能正確地解碼出原始數(shù)據(jù)。圖中的實(shí)線是使用最小平方法由正態(tài)分布擬合的各個(gè)分布。可以根據(jù)各個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的與“0”、“1”相對(duì)應(yīng)的分布的重疊來(lái)估計(jì)誤比特率(BER)。此外，可以根據(jù)兩個(gè)分布的平均值和方差使用以下公式來(lái)估計(jì)S/NSNR＝(μone-μzero)/(σone2+σzero2)1/2。
這里，μone和μzero表示與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的“0”和“1”相對(duì)應(yīng)的分布的平均值，σone2和σzero2表示與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的“0”和“1”相對(duì)應(yīng)的分布的方差。在沒(méi)有疊加格狀圖案的傳統(tǒng)方法中，當(dāng)從圖6B所示的重現(xiàn)圖像解碼信號(hào)時(shí)，BER＝2.4×10-3，SNR＝3.6。相反，在疊加了格狀圖案的本發(fā)明中，當(dāng)從圖7B所示的重現(xiàn)圖像解碼信號(hào)時(shí)，BER＝6.8×10-4，SNR＝4.4。重現(xiàn)數(shù)據(jù)的BER改善了一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且S/N也提高了。
<示例2圓形陣列圖案>
使用與示例1相同的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。然而，不執(zhí)行對(duì)光記錄介質(zhì)的記錄，將光檢測(cè)器布置在光記錄介質(zhì)的位置處，并且觀察數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像。在示例2中，將其中圓形的亮部相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列的圓形陣列圖案疊加到其中用一個(gè)像素(通過(guò)在圖15中未示出的中繼透鏡而減小到12.6μm×12.6μm)表示一比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的圖案上。在該圓形陣列圖案中，排列圓形的亮部以使其成為周期為403μm的最密集填塞的結(jié)構(gòu)，并且亮部的比例(白色比例)為較高的90％。
其中疊加了上述圓形陣列圖案的組合圖案顯示在反射型空間光調(diào)制器上，將波長(zhǎng)為532nm的激光照射在空間光調(diào)制器上，從而產(chǎn)生其中疊加了周期性強(qiáng)度分布的信號(hào)光(數(shù)字圖案)(參見(jiàn)圖10A)。因?yàn)閳A形陣列圖案的白色比例高，所以可提高所記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的容量。為了比較，將疊加圓形陣列圖案之前的圖案顯示在空間光調(diào)制器上，并且產(chǎn)生數(shù)字圖案(參見(jiàn)圖9A)，以與上述方式相同的方式，觀察數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像。
如圖9B所示，在疊加圓形陣列圖案之前的數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像中存在強(qiáng)的直流分量(0級(jí)光分量)。然而，當(dāng)疊加了圓形陣列圖案時(shí)，如圖10B所示，形成了由圓形陣列圖案引起的強(qiáng)度峰，從而使信號(hào)光強(qiáng)度均勻。此外，與格狀圖案不同，可以在不同于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的周期性的方向(傾斜方向)上形成離散的強(qiáng)度峰，并且可有效地分散信號(hào)光的強(qiáng)度峰。
如上所述，在本示例性實(shí)施例中，對(duì)其中疊加了周期性強(qiáng)度分布或相位分布的信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換。因此，可使信號(hào)光的0級(jí)分量朝向高頻側(cè)偏移，可使要記錄的傅立葉變換圖像的強(qiáng)度分布均勻。從而提高重現(xiàn)數(shù)據(jù)的S/N。
此外，在本示例性實(shí)施例中，通過(guò)將周期性圖案疊加到根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生的圖案上而產(chǎn)生組合圖案。通過(guò)在空間光調(diào)制器上顯示該組合圖案，對(duì)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，并產(chǎn)生其中疊加了周期性強(qiáng)度分布或相位分布的信號(hào)光。因此，不需要昂貴的隨機(jī)相位掩模，通過(guò)廉價(jià)且簡(jiǎn)單的方法就可使傅立葉變換圖像的強(qiáng)度分布均勻。
此外，與使用隨機(jī)相位掩模的情況相比，不產(chǎn)生復(fù)雜的散斑噪聲，信號(hào)光可被周期性圖案適當(dāng)?shù)匮苌?。因此，具有可確保足夠的焦深的優(yōu)點(diǎn)。
要注意，本示例性實(shí)施例描述了在空間光調(diào)制器上顯示組合圖案的示例。然而，即使在使用具有獨(dú)立于數(shù)字圖案的周期性圖案的空間光調(diào)制器(例如預(yù)先形成有產(chǎn)生低于數(shù)字圖案的最大頻率的頻率分量的塊等)時(shí)也可實(shí)現(xiàn)類似的效果。
此外，本示例性實(shí)施例描述了將周期性圖案僅疊加在信號(hào)光上的示例。然而，在其中對(duì)參考光進(jìn)行傅立葉變換并將其照射到光記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)中，還可以將類似的周期性圖案疊加到參考光上。此外，為了將參考光有效地照射在信號(hào)光的特定頻率區(qū)域，通過(guò)在參考光上疊加與疊加到信號(hào)光上的周期性圖案不同的周期性圖案，可以以甚至更高的SNR進(jìn)行記錄。
(第二示例性實(shí)施例)第一示例性實(shí)施例描述了以下示例將周期性圖案疊加在根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而產(chǎn)生的圖案上以產(chǎn)生組合圖案。該組合圖案顯示在空間光調(diào)制器上，對(duì)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，并且產(chǎn)生信號(hào)光。然而，在第二示例性實(shí)施例中，將周期性掩模放置在空間光調(diào)制器與光記錄介質(zhì)之間，并且該周期性掩模向信號(hào)光給予周期性強(qiáng)度分布。
圖11是示出了與第二示例性實(shí)施例相關(guān)的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖。
在該裝置中，在空間光調(diào)制器22與傅立葉變換透鏡18之間依次布置有透鏡42、44和周期性掩模46，該周期性掩模46將周期性強(qiáng)度分布疊加在信號(hào)光的強(qiáng)度分布上。因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)與圖5所示的裝置的結(jié)構(gòu)類似，所以用相同的標(biāo)號(hào)指示相同的部分，并省略對(duì)其的描述。
周期性掩模46是產(chǎn)生如下周期性圖案的掩模，在該周期性圖案中亮部相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列。與暗部相對(duì)應(yīng)地設(shè)置有遮光部，與亮部相對(duì)應(yīng)地設(shè)置有開(kāi)口部。例如，如圖12A所示，在產(chǎn)生六邊形陣列圖案(其中正六邊形亮部相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列)的周期性掩模中，在遮光部件中設(shè)置有大量正六邊形開(kāi)口部，這些開(kāi)口部周期性地排列。
可以通過(guò)如下步驟來(lái)生產(chǎn)上述周期性掩模46使用諸如玻璃等的透明部件作為基板，用光刻膠等進(jìn)行掩模處理，通過(guò)淀積或?yàn)R射等形成可反射或吸收所使用的波長(zhǎng)的光的材料，之后去除光刻膠。
此外，假設(shè)透鏡42、44的焦距是f1，將空間光調(diào)制器22和透鏡42、44以及周期性掩模46布置成彼此隔開(kāi)距離f1。假設(shè)傅立葉變換透鏡18、30的焦距是f2，將周期性掩模46、傅立葉變換透鏡18、光記錄介質(zhì)24、傅立葉變換透鏡30和光檢測(cè)器32布置為使這些部件中的相鄰部件彼此隔開(kāi)距離f2。即，將周期性掩模46布置為使信號(hào)光在光檢測(cè)器32上成像。
接下來(lái)將描述使用上述記錄/重現(xiàn)裝置的全息圖記錄。
首先，驅(qū)動(dòng)裝置40將光閘14從光路撤出，從而激光可以通過(guò)。分束器12將從光源10振蕩出的激光分離為信號(hào)光用光和參考光用光。透過(guò)分束器12的激光被準(zhǔn)直透鏡16a、16b準(zhǔn)直成大直徑光束，并作為信號(hào)光用光而照射到空間光調(diào)制器22上。
將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從個(gè)人計(jì)算機(jī)20輸入到圖案產(chǎn)生器34。在圖案產(chǎn)生器34處，根據(jù)所提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生要顯示在空間光調(diào)制器22上的圖案。在空間光調(diào)制器22處，根據(jù)所顯示的圖案對(duì)信號(hào)光用激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。由于經(jīng)強(qiáng)度調(diào)制的激光經(jīng)由透鏡42、44透過(guò)周期性掩模46，因此在其上疊加了強(qiáng)度分布，從而產(chǎn)生信號(hào)光1。
所產(chǎn)生的信號(hào)光1被傅立葉變換透鏡18進(jìn)行傅立葉變換，并照射到光記錄介質(zhì)24上。同時(shí)，分束器12處反射的激光在反射鏡26、28處被反射，并作為參考光2照射到光記錄介質(zhì)24上。參考光2照射到傅立葉變換后的信號(hào)光1所照射的區(qū)域上。這樣，傅立葉變換后的信號(hào)光1和參考光2在光記錄介質(zhì)24內(nèi)干涉，從而在光記錄介質(zhì)24內(nèi)將信號(hào)光1記錄為全息圖。
在重現(xiàn)全息圖時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置40將光閘14插入光路，從而遮擋了信號(hào)光用光。這樣，僅有參考光2照射到光記錄介質(zhì)24的記錄有全息圖的區(qū)域上。照射的參考光2被該全息圖衍射。因?yàn)樵诠庥涗浗橘|(zhì)24上記錄有傅立葉變換圖像，所以由于傅立葉變換透鏡30對(duì)衍射光3進(jìn)行了逆傅立葉變換，因此可在傅立葉透鏡30的焦平面處觀察到重現(xiàn)圖像。光檢測(cè)器32檢測(cè)該重現(xiàn)圖像，可以讀取信號(hào)光所保持的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
<示例3六邊形陣列圖案>
使用圖11所示的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使用由Coherent公司制造的連續(xù)振蕩綠光激光器“Verdi”(波長(zhǎng)532nm)作為光源10。使用由索尼公司制造的LCD空間光調(diào)制器“LCX038”(像素1024(水平)×768(垂直)，像素間距14μm)作為空間光調(diào)制器22。使用由尼康公司制造的變焦透鏡(焦距80mm至200mm)作為透鏡42，并且使用焦距為50mm的透鏡作為透鏡44。使用其中根據(jù)周期性圖案而淀積了鉻作為遮光部的光掩模作為周期性掩模46。使用在顯微鏡等中使用的高NA(數(shù)值孔徑)的物鏡(NA0.28，焦距20mm)作為傅立葉變換透鏡18、30。使用由Lumenera公司制造的CMOS傳感器陣列(像素1280(水平)×1024(垂直)，像素間距6.7μm，攝像表面積8.6mm×6.9mm)作為光檢測(cè)器32。
如圖12A所示，通過(guò)使用產(chǎn)生六邊形陣列圖案(其中正六邊形亮部相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列)的周期性掩模，將六邊形陣列圖案疊加到由差分編碼方法所表示的圖案上，在該方法中，由1個(gè)像素(減小到6.3μm×6.3μm)表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的1比特。在該六邊形陣列圖案中，排列正六邊形以使其成為周期為16μm的最密集填塞的結(jié)構(gòu)，并且亮部的比例(白色比例)為較高的75％。
將與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的圖案顯示在透射型空間光調(diào)制器上，將波長(zhǎng)為532nm的激光照射在空間光調(diào)制器上，并且對(duì)該激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。經(jīng)強(qiáng)度調(diào)制的激光照射到周期性掩模上，產(chǎn)生其中疊加了周期性強(qiáng)度分布的信號(hào)光(數(shù)字圖案)，并且該信號(hào)光被傅立葉變換透鏡進(jìn)行傅立葉變換。然后，將光檢測(cè)器放置在光記錄介質(zhì)的位置處，觀察數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像，而不執(zhí)行對(duì)光記錄介質(zhì)的記錄。為了比較，撤出周期性掩模，并觀察疊加六邊形陣列圖案之前的信號(hào)光的傅立葉變換圖像。
如圖12B所示，在疊加六邊形陣列圖案之前的數(shù)字圖案的傅立葉變換圖像中存在強(qiáng)的直流分量(0級(jí)光分量)。然而，當(dāng)疊加了六邊形陣列圖案時(shí)，如圖12C所示，形成了由六邊形陣列圖案引起的強(qiáng)度峰，使信號(hào)光強(qiáng)度均勻。此外，與格狀圖案不同，可以在不同于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的周期性的方向(傾斜方向)上形成離散的強(qiáng)度峰，并且可有效地分散信號(hào)光的強(qiáng)度峰。
如上所述，在本示例性實(shí)施例中，對(duì)其中疊加了周期性強(qiáng)度分布或相位分布的信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換。因此，可使信號(hào)光的0級(jí)分量朝向高頻側(cè)偏移，可使要記錄的傅立葉變換圖像的強(qiáng)度分布均勻，并且提高了重現(xiàn)數(shù)據(jù)的S/N。
此外，在本示例性實(shí)施例中，通過(guò)使其透過(guò)周期性掩模而對(duì)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，并且產(chǎn)生其中疊加了周期性強(qiáng)度分布的信號(hào)光。因此，無(wú)需昂貴的隨機(jī)相位掩模，并通過(guò)廉價(jià)且簡(jiǎn)單的方法就可使傅立葉變換圖像的強(qiáng)度分布均勻。此外，如果使用強(qiáng)度調(diào)制掩模，則可以以低成本大量生產(chǎn)高精度掩模。
此外，與使用隨機(jī)相位掩模的情況相比，不產(chǎn)生復(fù)雜的散斑噪聲，信號(hào)光可被周期性圖案適當(dāng)?shù)匮苌?。因此，具有可確保足夠的焦深的優(yōu)點(diǎn)。
(第三示例性實(shí)施例)第二示例性實(shí)施例描述了將周期性掩模布置為使信號(hào)光成像在光檢測(cè)器上的示例。然而，在第三示例性實(shí)施例中，將周期性掩模布置為偏離透鏡的焦點(diǎn)位置(離焦)。
圖13是與第三示例性實(shí)施例相關(guān)的全息圖記錄/重現(xiàn)裝置的部分結(jié)構(gòu)圖。如圖13所示，周期性掩模46被布置為偏離傅立葉變換透鏡18和透鏡44的焦點(diǎn)位置(由虛線示出的成像平面)。通過(guò)使周期性掩模46從成像平面離焦，周期性圖案不成像在光檢測(cè)器上，可僅檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的圖案?？墒垢盗⑷~變換圖像的強(qiáng)度分布均勻，而不犧牲空間光調(diào)制器的數(shù)據(jù)區(qū)域。
圖14A是將周期性掩模放置在成像平面的情況下的重現(xiàn)圖像，圖14B是將周期性掩模放置在非成像平面的情況下的重現(xiàn)圖像。根據(jù)這些結(jié)果可以理解，通過(guò)使周期性掩模從成像平面離焦，可僅對(duì)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的圖案進(jìn)行成像。此時(shí)，出現(xiàn)由所疊加的周期性圖案引起的干涉圖案(散斑噪聲)，但是因?yàn)樵搱D案是周期性的，所以通過(guò)對(duì)重現(xiàn)圖像執(zhí)行已知的濾波處理就可以簡(jiǎn)單地對(duì)其進(jìn)行校正(去除)。
要注意，第二和第三示例性實(shí)施例描述了在空間光調(diào)制器22與傅立葉變換透鏡18之間布置有透鏡42、44以及周期性掩模46的示例。然而，如圖16所示，可以省略透鏡42、44，并將周期性掩模46放置在空間光調(diào)制器22的光路上游側(cè)。在此情況下，空間光調(diào)制器22布置在傅立葉變換透鏡18、30的焦點(diǎn)位置處，但是因?yàn)橹芷谛匝谀?6被布置為偏離光檢測(cè)器32的成像位置，所以類似地可僅檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的圖案，而不將周期性圖案成像在光檢測(cè)器32上。
此外，第二和第三示例性實(shí)施例描述了使用其中疊加了周期性強(qiáng)度分布的周期性掩模(強(qiáng)度掩模)的示例。然而，還可以使用其中疊加了周期性相位分布的周期性掩模(相位掩模)。例如，可以使用如下的相位掩模其膜厚度依據(jù)強(qiáng)度周期性圖案的亮部和暗部而不同(即，其上形成有凸部和凹部)，并且其在所使用的波長(zhǎng)處的透射率高。
可以將玻璃、塑料等用作掩?；?。例如，可通過(guò)如下步驟來(lái)制造相位掩模用光刻膠等對(duì)玻璃基板進(jìn)行掩模處理，并通過(guò)蝕刻、淀積、濺射等形成凸部和凹部。此外，在塑料基板的情況下，可通過(guò)使用模具進(jìn)行壓模或注模等來(lái)制造掩模。此外，可將頻率分量低于數(shù)據(jù)的最大頻率的微透鏡陣列用作周期性相位掩模。
在第一至第三示例性實(shí)施例中，周期性圖案的示例是其中亮部和暗部以柵格狀形式排列的格狀圖案、其中作為亮部的圓形相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列的圓形陣列圖案、其中作為亮部的多邊形相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列的六邊形陣列圖案等等。然而，周期性圖案能夠在所需的最小記錄區(qū)域內(nèi)形成具有多個(gè)強(qiáng)度峰的傅立葉變換圖像就足夠了，圖案不限于以上例示的那些圖案。
三角形、五邊形等當(dāng)然可用作作為亮部的多邊形。例如，可以使用其中亮部和暗部交替排列的條紋圖案、其中亮部和暗部被反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)圖案等。此外，除了其中最密集地排列有圓形或多邊形的周期性圖案之外，還可使用如圖17所示的其中亮部和暗部彼此隔開(kāi)的周期性圖案。
在用亮/暗圖像表示周期性圖案的情況下，更優(yōu)選地，亮部的比例(白色比例)高。白色比例越高，記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的容量就可提高得更多。此外，當(dāng)要記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的亮/暗圖像是格狀圖案時(shí)，優(yōu)選地使用不同于格狀圖案的周期性圖案。圖18A至18D示出了在疊加各種周期性圖案的情況下的傅立葉變換圖像。與疊加格狀圖案的情況(圖18A)相比，在疊加圓形陣列圖案、三角形陣列圖案和六邊形陣列圖案的情況下(圖18B至18D)，可以在與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的周期性不同的方向(傾斜方向)上形成離散的強(qiáng)度峰，可以有效地分散信號(hào)光的強(qiáng)度峰。
權(quán)利要求
1.一種全息圖記錄方法，該全息圖記錄方法包括以下步驟通過(guò)將周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的光的強(qiáng)度分布上，來(lái)產(chǎn)生信號(hào)光；對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換；將經(jīng)傅立葉變換的信號(hào)光和參考光同時(shí)照射在光記錄介質(zhì)上；以及將所述信號(hào)光記錄為全息圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖記錄方法，其中，所述周期性強(qiáng)度分布或相位分布的頻率分量低于所述亮/暗圖像的最大頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖記錄方法，其中，假設(shè)所述亮/暗圖像的像素的一條邊的長(zhǎng)度是d，并且所述周期性強(qiáng)度分布或相位分布的周期是T，則所述周期T滿足條件T＞2d。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖記錄方法，其中，所述周期性強(qiáng)度分布是由一亮/暗圖像表示的周期性圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全息圖記錄方法，其中，由所述亮/暗圖像表示的所述周期性圖案的亮部的比例高。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全息圖記錄方法，其中，所述周期性強(qiáng)度分布是其中暗部和亮部按柵格狀形式排列的周期性圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全息圖記錄方法，其中，所述周期性強(qiáng)度分布是其中作為亮部的圓形或多邊形相對(duì)于作為暗部的背景周期性地排列的周期性圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全息圖記錄方法，其中，所述圓形或多邊形最密集地排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖記錄方法，其中，通過(guò)將表示周期性強(qiáng)度分布或相位分布的圖案數(shù)據(jù)與所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行組合，從而將所述周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的所述光的強(qiáng)度分布上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖記錄方法，其中，通過(guò)使將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的所述光穿過(guò)將周期性強(qiáng)度分布或相位分布給予該光的掩模，從而將所述周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的所述光的強(qiáng)度分布上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖記錄方法，其中，通過(guò)對(duì)已穿過(guò)給予周期性強(qiáng)度分布或相位分布的掩模的光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制以使得給予與所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度分布，從而將所述周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的所述光的強(qiáng)度分布上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的全息圖記錄方法，其中，在空間光調(diào)制器處對(duì)已穿過(guò)所述掩模的所述光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的全息圖記錄方法，其中，將所述掩模布置為使所述周期性圖案不在所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的亮/暗圖像的成像位置處成像。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息圖記錄方法，其中，通過(guò)使將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的所述光穿過(guò)將周期性強(qiáng)度分布或相位分布給予該光的空間光調(diào)制器，從而將所述周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的所述光的強(qiáng)度分布上。
15.一種全息圖記錄裝置，該全息圖記錄裝置包括光源，其照射相干光；圖案產(chǎn)生器，其通過(guò)將表示周期性強(qiáng)度分布或相位分布的圖案數(shù)據(jù)與二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行組合而產(chǎn)生組合數(shù)據(jù)；空間光調(diào)制器，其根據(jù)在所述圖案產(chǎn)生器處產(chǎn)生的所述組合數(shù)據(jù)對(duì)從所述光源照射的光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，并產(chǎn)生其中疊加了周期性強(qiáng)度分布或相位分布的信號(hào)光；成像光學(xué)系統(tǒng)，其對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換；以及參考光光學(xué)系統(tǒng)，其從所述光源照射的光中獲得參考光，其中，傅立葉變換之后的所述信號(hào)光和所述參考光同時(shí)照射到光記錄介質(zhì)上，并將所述信號(hào)光記錄為全息圖。
16.一種全息圖記錄裝置，該全息圖記錄裝置包括光源，其照射相干光；空間光調(diào)制器，其根據(jù)二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)從所述光源照射的光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，并產(chǎn)生將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的光；參考光光學(xué)系統(tǒng)，其從所述光源照射的光中獲得參考光；掩模，其布置在所述空間光調(diào)制器的光照射側(cè)，并且由于在所述空間光調(diào)制器處產(chǎn)生的光穿過(guò)所述掩模，所以所述掩模通過(guò)將周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加到在所述空間光調(diào)制器處產(chǎn)生的所述光的強(qiáng)度分布上而產(chǎn)生信號(hào)光；以及成像光學(xué)系統(tǒng)，其對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換，其中，傅立葉變換之后的所述信號(hào)光和所述參考光同時(shí)照射到光記錄介質(zhì)上，并在所述光記錄介質(zhì)上將所述信號(hào)光記錄為全息圖。
17.一種全息圖記錄裝置，該全息圖記錄裝置包括光源，其照射相干光；參考光光學(xué)系統(tǒng)，其從所述光源照射的光中獲得參考光；掩模，其布置在所述光源的光照射側(cè)，并且由于從所述光源照射的光穿過(guò)所述掩模，所以所述掩模對(duì)從所述光源照射的所述光給予周期性強(qiáng)度分布或相位分布；空間光調(diào)制器，其布置在所述掩模的光透射側(cè)，并且通過(guò)根據(jù)二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)由于已穿過(guò)所述掩模而已被給予了周期性強(qiáng)度分布或相位分布的光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制來(lái)產(chǎn)生信號(hào)光；以及成像光學(xué)系統(tǒng)，其對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換，其中，傅立葉變換之后的所述信號(hào)光和所述參考光同時(shí)照射到光記錄介質(zhì)上，并在所述光記錄介質(zhì)上將所述信號(hào)光記錄為全息圖。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的全息圖記錄裝置，其中，所述掩模是其中透光部和遮光部周期性地排列的強(qiáng)度掩模。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的全息圖記錄裝置，其中，所述掩模是其中透光部和遮光部周期性地排列的強(qiáng)度掩模。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的全息圖記錄裝置，其中，所述掩模的所述透光部的比例高。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的全息圖記錄裝置，其中，所述掩模的所述透光部的比例高。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的全息圖記錄裝置，其中，在所述掩模中，所述透光部和所述遮光部按柵格狀形式排列。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的全息圖記錄裝置，其中，在所述掩模中，所述透光部和所述遮光部按柵格狀形式排列。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的全息圖記錄裝置，其中，在所述掩模中，呈圓形或多邊形的所述透光部相對(duì)于所述遮光部周期性地排列。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的全息圖記錄裝置，其中，在所述掩模中，呈圓形或多邊形的所述透光部相對(duì)于所述遮光部周期性地排列。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的全息圖記錄裝置，其中，所述圓形或多邊形最密集地排列。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的全息圖記錄裝置，其中，所述圓形或多邊形最密集地排列。
全文摘要
本發(fā)明提供了全息圖記錄方法和全息圖記錄裝置。本發(fā)明提出了一種全息圖記錄方法，該全息圖記錄方法包括以下步驟通過(guò)將周期性強(qiáng)度分布或相位分布疊加在將二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示為亮/暗圖像的光的強(qiáng)度分布上，來(lái)產(chǎn)生信號(hào)光；對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行傅立葉變換；將經(jīng)傅立葉變換的信號(hào)光和參考光同時(shí)照射在光記錄介質(zhì)上；以及將所述信號(hào)光記錄為全息圖。
文檔編號(hào)G03H1/04GK1983404SQ200610144450
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者三鍋治郎, 河野克典, 小笠原康裕, 羽賀浩一, 安田晉, 林和廣, 吉沢久江, 古木真 申請(qǐng)人:富士施樂(lè)株式會(huì)社