專利名稱：全息圖再現(xiàn)設(shè)備、全息圖再現(xiàn)方法和調(diào)相元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全息圖再現(xiàn)設(shè)備，全息圖再現(xiàn)方法和調(diào)相元件。
技術(shù)背景近年來(lái)，作為能夠?qū)崿F(xiàn)高密度記錄/再現(xiàn)的存儲(chǔ)裝置，全息圖存 儲(chǔ)器已成為關(guān)注焦點(diǎn)。作為在全息圖上記錄信息/從全息圖存儲(chǔ)器再現(xiàn) 信息的技術(shù)之一，提出了一種通過(guò)消除零階光(DC分量)記錄信息，并 通過(guò)把相干光疊加在衍射光上再現(xiàn)所述信息的技術(shù)(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn) 1: Joby Joseph and David A. Waldman "Homogenized Fourier transform holographic data storage using phase spatial light modulators and methods for recovery of data from the phase image"APPLIED OPTICS/Vol. 45， No.25/1 Pp6374-6380 September 2006;和專利文獻(xiàn)l:日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2006-20卯81)。在非專利文獻(xiàn)l中描述的技術(shù)中，通過(guò)使用調(diào)相器，而不是空間 調(diào)制器來(lái)調(diào)制光強(qiáng)度，記錄信息。在利用這種調(diào)相器的情況下，如果一半的像素具有為0的相位，而另一半像素具有為7T的相位，那么由 于反相的激光光束相互抵消，從而生成非零階光。另一方面，在不利 用調(diào)相器記錄信息的情況下，在介質(zhì)的相同位置重復(fù)借助零階光的記 錄，在位于該位置的1\1/#已被用完之后，再也不能進(jìn)行記錄。通過(guò)利用調(diào)相器能夠避免這種不方便，并且能夠有利地有效使用M/#。在再現(xiàn)期間，如果疊加光的強(qiáng)度和衍射光的強(qiáng)度相同，并且如果其相位為0，那么在衍射光中，相位為0的像素中的光的強(qiáng)度較高，而由于消除的緣故，相位為7T的像素中的光的強(qiáng)度較低，以致記錄的信息可被 再現(xiàn)成明暗圖案。非專利文獻(xiàn)l中公開(kāi)的光學(xué)系統(tǒng)使用雙光束方法。發(fā)明內(nèi)容但是，在本專利申請(qǐng)的請(qǐng)求書(shū)中列舉的發(fā)明人(下面稱為本申請(qǐng) 的發(fā)明人)進(jìn)行的進(jìn)一步測(cè)試已得出在再現(xiàn)期間，很難實(shí)現(xiàn)通過(guò)在全 息圖記錄區(qū)上應(yīng)用參考光(第一參考光)而產(chǎn)生的衍射光和反向參考 光(第二參考光)之間的相位調(diào)整。另外，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這種相位調(diào)整是對(duì)使利用非專利文獻(xiàn)l中描述的原理的全息圖存儲(chǔ)器投入 實(shí)際使用的挑戰(zhàn)。本發(fā)明的目的在于提供一種在再現(xiàn)期間，實(shí)現(xiàn)從全息圖記錄介質(zhì) 獲得的衍射光和第二參考光之間的相位調(diào)整的技術(shù)，以及優(yōu)先用于這 種相位調(diào)整的調(diào)相元件。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備包括第一參考光光 路，引導(dǎo)來(lái)自激光光源的激光，以致用第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)；衍射光路，把因第一參考光的照射，從全息圖記錄介質(zhì)產(chǎn)生的衍 射光引導(dǎo)到具有多個(gè)像素的受光元件；和第二參考光光路，把具有和 衍射光相同的偏振方向的第二參考光從激光光源引導(dǎo)到受光元件。第 二參考光光路配有調(diào)相元件，以致在預(yù)定范圍內(nèi)，調(diào)整受光元件的受 光面中衍射光和第二參考光之間的相差。在該全息圖再現(xiàn)設(shè)備中，通過(guò)利用設(shè)置在第二參考光光路上的相 位元件，在預(yù)定范圍內(nèi)，調(diào)整受光元件的受光面中衍射光和第二參考 光之間的相差。因此，能夠獲得明暗圖像作為在受光元件的受光面上 產(chǎn)生的圖像。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)方法包括下述步驟用來(lái) 自激光光源的第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)；根據(jù)第一參考光，從 全息圖記錄介質(zhì)產(chǎn)生衍射光；從激光光源產(chǎn)生具有和衍射光相同偏振方向的第二參考光；通過(guò)包括多個(gè)像素的受光元件接收衍射光和第二 參考光；按照所述多個(gè)像素接收的信號(hào)，在第二參考光的傳播方向的 平面中，改變第二參考光的相位；和在預(yù)定范圍內(nèi)，調(diào)整受光元件的 受光面中衍射光和第二參考光之間的相差。在該全息圖再現(xiàn)方法中，通過(guò)改變第二參考光的相位，在預(yù)定范 圍內(nèi)，調(diào)整受光元件的受光面中衍射光和第二參考光之間的相差。因 此，能夠獲得明暗圖像作為在受光元件的受光面上產(chǎn)生的圖像。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)相元件包括按照施加的電壓，導(dǎo)致 通過(guò)光束的相位變化的液晶；通過(guò)把液晶夾在中間，保持液晶的透光 性的第一和第二剛性板；具有導(dǎo)電性和透光性，并且分別設(shè)置在所述 第一和第二剛性板的表面上的第一和第二透光膜；平行設(shè)置在第一透光膜的兩端，并且由導(dǎo)電性高于第一透光膜的材料制成的第一和第二 電極；和平行設(shè)置在第二透光膜的兩端，同時(shí)與第一和第二電極正交， 并且由導(dǎo)電性高于第二透光膜的材料制成的第三和第四電極。在該調(diào)相元件中，對(duì)第一和第二電極施加電位，以致在第一和第 二電極之間產(chǎn)生電位梯度。另外，在平面中的一維方向上能夠獲得與 電位梯度相應(yīng)的光束的相位變化。同樣地，對(duì)第三和第四電極施加電 位，以致在第三和第四電極之間產(chǎn)生電位梯度。另外，在與上面所述 的平面中的一維方向正交的一維方向上，能夠獲得與電位梯度相應(yīng)的 光束的相位變化。從而，在整個(gè)二維表面內(nèi)能夠改變相位。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)相元件包括按照施加的電壓，導(dǎo)致 通過(guò)光束的相位變化的液晶；通過(guò)把液晶夾在中間，保持液晶的透光 性的第一和第二剛性板；具有導(dǎo)電性和透光性，并且設(shè)置在所述第一 剛性板的表面上的多個(gè)第一平行電極，和具有導(dǎo)電性和透光性，并且 設(shè)置在所述第二剛性板的表面上，同時(shí)與第一平行電極正交的多個(gè)第 二平行電極。該調(diào)相元件包括具有導(dǎo)電性和透光性，并且設(shè)置在所述第一剛性 板的表面上的多個(gè)第一平行電極，和具有導(dǎo)電性和透光性，并且設(shè)置 在所述第二剛性板的表面上的多個(gè)第二平行電極。由于第一平行電極正交于第二平行電極，因此在這兩個(gè)表面上能夠產(chǎn)生相互正交的電位 梯度，以致在整個(gè)二維表面內(nèi)能夠改變相位。根據(jù)按照本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)技術(shù)，通過(guò)來(lái)自全息 圖記錄介質(zhì)的衍射光和第二參考光之間的相位調(diào)整，能夠獲得有利的 全息圖再現(xiàn)特性。另外，能夠提供實(shí)現(xiàn)所述全息圖再現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)選調(diào) 相元件。


圖1是圖解說(shuō)明按照第一實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)單元的示意圖；圖2示意地圖解說(shuō)明二軸轉(zhuǎn)向鏡的結(jié)構(gòu)；圖3示意地圖解說(shuō)明CMOS傳感器的受光面；圖4是空間調(diào)制器(未示出)的角落部分的放大圖；圖5是控制相位延遲元件的控制系統(tǒng)的方框圖；圖6圖解說(shuō)明信號(hào)Siglc和Sig2c的特性；圖7圖解說(shuō)明水平軸上衍射光和第二參考光之間的相差和垂直軸上的信號(hào)SigC;圖8是控制二軸轉(zhuǎn)向鏡的控制系統(tǒng)的方框圖；圖9是按照第一實(shí)施例的修改的CMOS傳感器的示意圖；圖10是圖解說(shuō)明按照第二實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)單元的示意圖；圖ll是二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡的示意圖；圖12是圖解說(shuō)明按照第三實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)單元 的示意圖；圖13A-13C圖解說(shuō)明調(diào)相元件的結(jié)構(gòu)；圖14A-14C圖解說(shuō)明另一調(diào)相元件的結(jié)構(gòu)；圖15是圖解說(shuō)明按照第四實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)單元 的示意圖；圖16是圖解說(shuō)明按照第五實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)單元7的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明的實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備和全息圖 再現(xiàn)方法，以及最好用于所述全息圖再現(xiàn)設(shè)備和全息圖再現(xiàn)方法的調(diào) 相元件。首先，說(shuō)明各個(gè)實(shí)施例的概述。按照第一到第五實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備所共有的基本結(jié)構(gòu)包括第一參考光光路，引導(dǎo)來(lái)自激光光源的激光，以致用第一參考光 照射全息圖記錄介質(zhì)；衍射光路，把因第一參考光的照射，從全息圖 記錄介質(zhì)產(chǎn)生的衍射光引導(dǎo)到具有多個(gè)像素的受光元件；和第二參考 光光路，把具有和衍射光相同的偏振方向的第二參考光從激光光源引 導(dǎo)到受光元件。第二參考光光路配有調(diào)相元件，以致在預(yù)定范圍內(nèi)， 調(diào)節(jié)受光元件的受光面中衍射光和第二參考光之間的相差。第一參考光光路，衍射光路和第二參考光光路都可采用不同的形 式。在第一到第三實(shí)施例中，第一參考光光路和衍射光路不共用相同 的物鏡。但是，在第四實(shí)施例中，第一參考光光路和衍射光路共用相 同的物鏡。另外，調(diào)相元件可以采取各種形式。在第一到第四實(shí)施例中，調(diào) 相元件構(gòu)成為相位延遲元件和二軸轉(zhuǎn)向鏡(biaxially-turning mirror ) 的組合。在第二實(shí)施例中，調(diào)相元件構(gòu)成為二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡 (biaxially-turning uniaxially-moving mirror)。 在第三實(shí)施例中， 調(diào)相元件構(gòu)成為包括液晶的調(diào)相元件。如上所述，第二參考光光路配有調(diào)相元件，以致在第一到第四實(shí) 施例中，用作受光元件的CMOS傳感器的受光面上衍射光和第二參 考光之間的相差在預(yù)定范圍內(nèi)?？梢允褂们梆佋谒鲱A(yù)定范圍內(nèi)調(diào)整 相差。但是，在第一到第四實(shí)施例中，利用反饋調(diào)整調(diào)相元件產(chǎn)生的 相位。在按照第 一到第四實(shí)施例的全息圖方法所共有的基本結(jié)構(gòu)中，用來(lái)自激光光源的第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)；根據(jù)第一參考光， 從全息圖記錄介質(zhì)產(chǎn)生衍射光；從激光光源產(chǎn)生具有和衍射光相同偏 振方向的第二參考光；通過(guò)包括多個(gè)像素的受光元件接收衍射光和第二參考光；按照所述多個(gè)像素接收的信號(hào)，在第二參考光的傳播方向 的平面中，改變第二參考光的相位；和在預(yù)定范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)受光元件 的受光面中衍射光和第二參考光之間的相差。按照第三實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備采用包括液晶的調(diào)相元件。在 該調(diào)相元件中，液晶由兩個(gè)透光剛性板密封，在每個(gè)剛性板的表面上 允許產(chǎn)生電位梯度，以致在平面方向上產(chǎn)生與電位梯度一致的相差。 在全息圖再現(xiàn)設(shè)備中，二維平面中的相差需要被控制，以致允許在一 個(gè)表面和另一表面上沿對(duì)角線方向產(chǎn)生電位梯度。為了說(shuō)明在一個(gè)表面和另一表面上沿對(duì)角線方向產(chǎn)生電位梯度 的特定結(jié)構(gòu)，下面給出兩個(gè)實(shí)施例。按照這兩個(gè)實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)包括按照施加的電壓 改變通過(guò)的光束的相位的液晶；通過(guò)把液晶夾在中間，保持液晶的透 光性的第一和第二剛性板；具有導(dǎo)電性和透光性，并且分別設(shè)置在所 述第一和第二剛性板的表面上的第一和第二透光膜；平行設(shè)置在第一透光膜的兩端，并且由導(dǎo)電性高于第一透光膜的材料制成的第一和第 二電極；和平行設(shè)置在第二透光膜的兩端，同時(shí)與第一和第二電極正 交，并且由導(dǎo)電性高于第二透光膜的材料制成的第三和第四電極。按照這兩個(gè)實(shí)施例中的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)包括按照施加的電 壓，導(dǎo)致通過(guò)光束的相位變化的液晶；通過(guò)把液晶夾在中間，保持液 晶的透光性的第一和第二剛性板；具有導(dǎo)電性和透光性，并且設(shè)置在 所述第一剛性板的表面上的多個(gè)第一平行電極，和具有導(dǎo)電性和透光 性，并且設(shè)置在所述第二剛性板的表面上，同時(shí)與第一平行電極正交 的多個(gè)第二平行電極。<按照第 一 實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)技術(shù)>圖1是按照第一實(shí)施例的通過(guò)利用全息圖記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息的 全息圖再現(xiàn)設(shè)備的示意圖，主要圖解說(shuō)明充當(dāng)所述設(shè)備的主要部分的光學(xué)單元l。下面，參考圖1說(shuō)明按照第一實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備 和全息圖再現(xiàn)方法。在包括圖1中圖解說(shuō)明的光學(xué)單元l的全息圖再現(xiàn)設(shè)備中，再現(xiàn)中使用的全息圖記錄介質(zhì)30是圓盤(pán)形或卡片形(矩形)平板。當(dāng)全息圖 記錄介質(zhì)30呈圓盤(pán)形時(shí)，在全息圖記錄介質(zhì)30的半徑的最內(nèi)側(cè)，設(shè) 置定位旋轉(zhuǎn)中心的小孔。與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的轉(zhuǎn)盤(pán)被安裝到所述小孔 上，以致置于轉(zhuǎn)盤(pán)上的全息圖記錄介質(zhì)30被旋轉(zhuǎn)。當(dāng)全息圖記錄介 質(zhì)30為矩形時(shí)，全息圖記錄介質(zhì)30沿著卡片形平板的平面，沿兩個(gè) 相互正交的方向移動(dòng)。全息圖記錄介質(zhì)30包括由感光聚合物或類似 物構(gòu)成的記錄層，是所謂的透明全息圖記錄介質(zhì)。包括音頻信息，圖像信息和在計(jì)算機(jī)中使用的信息的數(shù)據(jù)預(yù)先以 全息圖形式記錄在全息圖記錄介質(zhì)30上。由于利用調(diào)制相位的方法 記錄數(shù)據(jù)，因此如背景技術(shù)中所述，相位方面的差別需要被轉(zhuǎn)換成對(duì) 比度方面的差別，以便恰當(dāng)?shù)卦佻F(xiàn)數(shù)據(jù)。圖1中圖解說(shuō)明的全息圖再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)單元l包括激光所通過(guò) 的光路。光學(xué)單元1包括充當(dāng)外部共振激光器的激光器11，半波板 12,偏振光分束器13，半波板14，偏振光分束器15，相位延遲元件 16,擴(kuò)束器17， 二軸轉(zhuǎn)向鏡18，偏振光分束器21，物鏡22，反向鏡 23,旋轉(zhuǎn)鏡24，透鏡25,透鏡26和CMOS傳感器27。下面說(shuō)明再現(xiàn)期間光學(xué)單元1的操作。從激光器ll發(fā)出的激光 是S波。激光通過(guò)半波板12，以致其偏振方向被改變tt/4(弧度)，隨 后激光進(jìn)入偏振光分束器13。偏振光發(fā)束器13把激光分成朝著反射 鏡23傳播的S波和朝著半波板14傳播的P波。當(dāng)如上所述，偏振方 向被半波板12改變3t/4時(shí)，S波和P波之間的比值為1: 1。朝著反射鏡23傳播的S波通過(guò)構(gòu)成光路的光學(xué)器件，最后起參 考光(下面稱為第一參考光)的作用，所述參考光用于再現(xiàn)記錄在全息 圖記錄介質(zhì)30上的信息，并且也用在現(xiàn)有技術(shù)中。另一方面，朝著 半波板14傳播的P波通過(guò)構(gòu)成另一光路的光學(xué)器件，起在再現(xiàn)期間 增添DC分量的參考光(下面稱為第二參考光)的作用。朝著反射鏡23傳播的S波通過(guò)下述光路從全息圖記錄介質(zhì)30 的表面之一進(jìn)入全息圖記錄介質(zhì)30。即，反射鏡23反射的激光被旋 轉(zhuǎn)鏡24反射，通過(guò)透鏡25和26,隨后進(jìn)入全息圖記錄介質(zhì)30。通 過(guò)改變旋轉(zhuǎn)鏡24的定向，能夠改變相對(duì)于全息圖記錄介質(zhì)30的入射 角。另外，通過(guò)借助旋轉(zhuǎn)鏡控制系統(tǒng)(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)鏡24,能夠改 變相對(duì)于全息圖記錄介質(zhì)30的入射角。此時(shí)，入射位置是恒定的。隨后，用通過(guò)透鏡26的第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)30，以 致產(chǎn)生衍射光。衍射光從全息圖記錄介質(zhì)30的另一表面發(fā)出，由于 物鏡22的緣故變成平行光，由偏振光分束器21在直角方向上彎曲， 并被施加到CMOS傳感器27的受光面上。另一方面，朝著半波板14傳播的P波通過(guò)半波板14。此時(shí)，半 波板被預(yù)先相對(duì)于偏振光分束器15轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)定角度，激光的光軸成為 中心。因此，可從偏振光分束器15獲得的光量被調(diào)整，從偏振光分 束器15獲得的激光是S波。來(lái)自偏振光分束器15的S波通過(guò)相位延 遲元件16。此外，激光的直徑被擴(kuò)束器17增大。隨后，所述激光被 二軸轉(zhuǎn)向鏡18反射，通過(guò)偏振光分束器21,并作為第二參考光被施 加到CMOS傳感器27的受光面上。上面描述的衍射光和第二參考光在CMOS傳感器27的受光面上 被組合。因此，相位方面的調(diào)制被轉(zhuǎn)換成對(duì)比度方面的調(diào)制，以致在 CMOS傳感器27的受光面上形成具有對(duì)比度的實(shí)像。注意第二參考 光的直徑被擴(kuò)束器17擴(kuò)展，并在CMOS傳感器27上完全覆蓋衍射 光?，F(xiàn)在，說(shuō)明偏振光分束器在CMOS傳感器27中執(zhí)行的衍射光和 第二參考光的相加方面的作用。如上所述，用于獲得衍射光的第一參考光是S波。從而，為了實(shí) 現(xiàn)第二參考光和衍射光的干涉，第二參考光需要是S波。但是，如果 第二參考光是S波，那么第二參考光被偏振光分束器21反射，并不 到達(dá)CMOS傳感器27。從而，偏振光分束器21被設(shè)計(jì)成以致99%的S波被其反射，只有1%的S波透過(guò)偏振光分束器21。借助這種結(jié) 構(gòu)，1。/。的第二參考光通過(guò)偏振光分束器21,并被施加到CMOS傳感 器27上。第二參考光的量被顯著減小，衍射光也被顯著減少到第二 參考光的量的約0.1%。從而，第二參考光和衍射光的相對(duì)量適合于 通過(guò)相加恢復(fù)DC分量。本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已證實(shí)如果在CMOS傳感器27上， 第二參考光的振幅大于衍射光的振幅，那么能夠順利地再現(xiàn)DC分量。 這里，振幅的平方等于光量。另一方面，定義第二參考光的上限的光 量是CMOS傳感器27的各個(gè)像素的信號(hào)輸出被飽和、從相應(yīng)像素檢 測(cè)不到亮度信息的光量。預(yù)先通過(guò)旋轉(zhuǎn)，調(diào)整半波板14，以致滿足上 述條件。下面，說(shuō)明在CMOS傳感器27的整個(gè)受光面上組合的衍射光和 第二參考光之間的相位調(diào)整的精度。第一參考光對(duì)作為衍射光柵在全息圖記錄介質(zhì)30上形成的全息 圖的照射導(dǎo)致衍射光的生成。全息圖記錄介質(zhì)30產(chǎn)生的衍射光和第 二參考光之間的相差被確定。即，在圖1中存在全息圖記錄介質(zhì)30 的狀態(tài)下，只有當(dāng)在CMOS傳感器27的每個(gè)像素中，來(lái)自全息圖記 錄介質(zhì)30的衍射光的相位和第二參考光的相位具有預(yù)定相差時(shí)，才 能夠再現(xiàn)恰當(dāng)對(duì)比度的圖解。下面討論衍射光和第二參考光之間的相差。基于第一參考光產(chǎn)生 衍射光。存在一些未被第一參考光或衍射光和第二參考光共用的光學(xué) 器件。換句話說(shuō)，存在一些只有第一參考光或衍射光和第二參考光之 一通過(guò)的光學(xué)器件。只有第一參考光通過(guò)的光學(xué)器件是旋轉(zhuǎn)鏡24和 透鏡25及26。產(chǎn)生自全息圖記錄介質(zhì)30的衍射光所通過(guò)的光學(xué)器件 是物鏡22。另一方面，只有第二參考光通過(guò)的光學(xué)器件是半波板14， 偏振光分束器15，相位延遲元件16,擴(kuò)束器17和二軸轉(zhuǎn)向鏡18。即，在通過(guò)不同的光路的時(shí)候，在CMOS傳感器27的每個(gè)像素 中，第一參考光或衍射光和第二參考光需要保持預(yù)定的相差。理想情 況下，所述預(yù)定相差應(yīng)為0，以便再現(xiàn)適當(dāng)?shù)腄C分量。但是，按照本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，如果相差在士7T/5(弧度)的范圍內(nèi)， 那么再現(xiàn)特性不會(huì)顯著惡化。從而，相差最好應(yīng)在該范圍中。例如，如果生成波長(zhǎng)約為405納米的藍(lán)色激光的藍(lán)色激光器被用 作激光器11,那么7C/5的相差對(duì)應(yīng)于40.5納米，這是波長(zhǎng)的十分之一。 該精度包括相對(duì)誤差。從而，通過(guò)關(guān)于衍射光調(diào)整垂直于激光的傳播方向的平面上第二參考光的相位，能夠?qū)崿F(xiàn)在士7T/5范圍內(nèi)的所需相差。通過(guò)使用相位延遲元件16和二軸轉(zhuǎn)向鏡18調(diào)整第二參考光的相 位，即，光路的長(zhǎng)度。相位延遲元件16被用于在與激光的傳播方向 垂直的平面上產(chǎn)生均勻的相位延遲，即，相同地增大光路的長(zhǎng)度。在 第一實(shí)施例中，液晶相位延遲元件被用作相位延遲元件16。液晶相位 延遲元件具有三明治結(jié)構(gòu)，其中液晶被夾在兩個(gè)透明電極板之間。按 照在兩個(gè)電極施加的電壓在激光的傳播方向上產(chǎn)生均勻的相位延遲， 以致在激光的橫截面中相位被均勻延遲。二軸轉(zhuǎn)向鏡18改變?cè)诘诙⒖脊獾臋M截面方向上相互垂直的兩 個(gè)軸向的相位，以便以像素為單位調(diào)整施加于CMOS傳感器27的第 二參考光的本地相位。即，二軸轉(zhuǎn)向鏡18沿CMOS傳感器27的受 光面中，相互正交的兩個(gè)坐標(biāo)軸(下面稱為兩個(gè)軸)的方向獨(dú)立地調(diào)整 各個(gè)相位，以便在CMOS傳感器27的整個(gè)受光面上，把衍射光和第二參考光之間的相差控制在士7T/5的范圍內(nèi)。圖2示意地圖解說(shuō)明二軸轉(zhuǎn)向鏡18的結(jié)構(gòu)。如上所述，二軸轉(zhuǎn) 向鏡18具有沿CMOS傳感器27的相互正交的兩個(gè)軸的方向，調(diào)整 二軸轉(zhuǎn)向鏡18反射的第二參考光的從二軸轉(zhuǎn)向鏡18的反射鏡 (mirror) 18a的表面到CMOS傳感器27的光路的長(zhǎng)度的功能，以 便調(diào)整施加于CMOS傳感器27的第二參考光的本地相位。為此，二 軸轉(zhuǎn)向鏡18包括反射鏡18a,反射鏡固定件18b，壓電元件18c，壓 電元件18d，支承點(diǎn)18e和固定側(cè)面元件(fixed-side member)18f。固定側(cè)面元件18f被固定到圖1中圖解說(shuō)明的光學(xué)單元l的參考 面上。反射鏡固件件18b由無(wú)撓性的高剛性材料制成，反射鏡18a被粘接到反射鏡固定件18b上。借助這種結(jié)構(gòu)，壓電元件18c按照施加 的電壓膨脹和收縮，以致反射鏡18a沿著箭頭A所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，支 承點(diǎn)18e為轉(zhuǎn)動(dòng)的中心。另外，壓電元件18d按照施加的電壓膨脹和 收縮，以致反射鏡18a沿著箭頭B所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，支承點(diǎn)18e為轉(zhuǎn) 動(dòng)的中心?，F(xiàn)在，假定反射鏡18a的表面與從支承點(diǎn)18e延伸到反射鏡18a 的表面的垂線的交點(diǎn)是原點(diǎn)。作為沿箭頭A所示方向的轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果， 從反射鏡18a的表面到CMOS傳感器27的受光面的光路的長(zhǎng)度與在 連接所述原點(diǎn)和反向鏡18a的表面與從壓電元件18c延伸到反射鏡 18a的表面的垂線的交點(diǎn)的線條中，到所述原點(diǎn)的距離成比例地變化。 這里，壓電元件18c和CMOS傳感器27的受光面的角落部分Dc(參 見(jiàn)圖3)之間的位置關(guān)系被預(yù)先確定，以致在反射鏡18a的表面上的所 述原點(diǎn)反射的光束到達(dá)圖3中示意地圖解說(shuō)明的CMOS傳感器27的 受光面的角落部分Cc，并且在反射鏡18a的表面與從壓電元件18c 延伸到反射鏡18a的表面的垂線的交點(diǎn)反射的光束到達(dá)CMOS傳感 器27的受光面的角落部分Dc。即，壓電元件18c的膨脹和收縮能夠 實(shí)現(xiàn)沿受光面中相互正交的兩個(gè)軸之一(第一軸)的相位變化。另外，作為沿箭頭B所示方向的轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，從反射鏡18a的 表面到CMOS傳感器27的受光面的光路的長(zhǎng)度與在連接所述原點(diǎn)和 反向鏡18a的表面與從壓電元件18d延伸到反射鏡18a的表面的垂線 的交點(diǎn)的線條中，到反射鏡18a的表面上的上迷原點(diǎn)的距離成比例地 變化。這里，壓電元件18d和CMOS傳感器27的受光面的角落部分 Ec(參見(jiàn)圖3)之間的位置關(guān)系被預(yù)先確定，以致在反射鏡18a的表面 與從壓電元件18d延伸到反射鏡18a的表面的垂線的交點(diǎn)反射的光束 到達(dá)圖3中圖解說(shuō)明的CMOS傳感器27的受光面的角落部分Ec。在 本實(shí)施例中，連接支承點(diǎn)18e和壓電元件18c的一個(gè)坐標(biāo)軸正交于連 接支承點(diǎn)18e和壓電元件18d的另一坐標(biāo)軸。另外，在CMOS傳感 器27中，連接角落部分Cc和角落部分Dc的坐標(biāo)軸正交于連接角落 部分Cc和角落部分Ec的坐標(biāo)軸。壓電元件18c的膨脹和收縮能夠?qū)崿F(xiàn)沿受光面中相互正交的兩個(gè)軸中的另一個(gè)軸(第二軸)的相位變化。下面，參考圖3-9，說(shuō)明通過(guò)控制相位延遲元件16和二軸轉(zhuǎn)向鏡 18調(diào)整衍射光和第二參考光的相位。圖3示意地圖解說(shuō)明CMOS傳感器27的受光面，還圖解說(shuō)明全 息圖記錄設(shè)備(未示出)中的空間調(diào)制器的光調(diào)制面。和在CMOS傳感 器27中一樣，成千上萬(wàn)個(gè)像素被布置在圖3中圖解說(shuō)明的空間調(diào)制 器的表面上，不過(guò)所述像素未示出。在圖3中圖解說(shuō)明的空間調(diào)制器 的光調(diào)制面上，給出附圖標(biāo)記Cp, Dp和Ep，以指示相應(yīng)角落部分 的位置，以便把它們和配備有產(chǎn)生在控制系統(tǒng)(下面說(shuō)明)中使用的控 制信號(hào)的像素的CMOS傳感器27的角落部分區(qū)分開(kāi)。圖4是空間調(diào)制器(未示出)的每個(gè)角落部分Cp， Dp和Ep的放 大圖。每個(gè)角落部分包括兩個(gè)像素組，每個(gè)像素組具有5x5=25個(gè)像 素。在圖4中，斜線陰影區(qū)中的像素具有-Ti/2的相位，而空白區(qū)中的 像素具有+tt/2的相位。假定角落部分Cp的一個(gè)邊角是原點(diǎn)，斜線陰 影區(qū)更接近所述原點(diǎn)。這里使用的空間調(diào)制器能夠調(diào)制相應(yīng)像素的相 位。按照本實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)技術(shù)建立在通過(guò)利用具有這種結(jié)構(gòu)的 空間調(diào)制器，已把信息記錄在全息圖記錄介質(zhì)30上的假設(shè)的基礎(chǔ)上。 在下面的說(shuō)明中，酌情引用該空間調(diào)制器的結(jié)構(gòu)。圖5是控制相位延遲元件16的控制系統(tǒng)的方框圖。這里，控制 相位延遲元件16對(duì)應(yīng)于CMOS傳感器27的角落部分Cc中衍射光和 第二參考光之間的相位調(diào)整。圖5中圖解說(shuō)明的控制系統(tǒng)包括第一計(jì) 算單元80和第一控制單元81。第一計(jì)算單元80接收來(lái)自于CMOS 傳感器27的角落部分Cc的像素的信號(hào)。和信號(hào)檢測(cè)器80a檢測(cè)來(lái)自 角落部分Cc的信號(hào)Siglc和Sig2c。下面詳細(xì)說(shuō)明圖5的每個(gè)部分的 操作。圖6圖解說(shuō)明信號(hào)Siglc和Sig2c的特性。信號(hào)Siglc和Sig2c 都是通過(guò)相加從角落部分Cc中的像素輸出的信號(hào)而產(chǎn)生的像素和信 號(hào)。即，在通過(guò)利用具有圖4中圖解說(shuō)明的結(jié)構(gòu)的空間調(diào)制器，由圖 1中圖解說(shuō)明的光學(xué)單元1再現(xiàn)記錄在全息圖記錄介質(zhì)30上的全息圖的情況下，在CMOS傳感器27的角落部分Cc中能夠獲得與空間調(diào) 制器的角落部分Cp的形式對(duì)應(yīng)的圖像。信號(hào)Siglc和Sig2c檢測(cè)自角 落部分Cc。另外，下面說(shuō)明的信號(hào)Sigld和Sig2d都是通過(guò)相加從角落部分 Dc的像素輸出的信號(hào)而產(chǎn)生的像素和信號(hào)，信號(hào)Sigle和Sig2e都是 通過(guò)相加從角落部分Ec的像素輸出的信號(hào)而產(chǎn)生的像素和信號(hào)。即， 在通過(guò)利用具有圖4中圖解說(shuō)明的結(jié)構(gòu)的空間調(diào)制器，在圖1中圖解 說(shuō)明的光學(xué)單元1中再現(xiàn)記錄在全息圖記錄介質(zhì)30上的全息圖的情 況下，在CMOS傳感器27的角落部分Dc和Ec中能夠獲得與空間調(diào) 制器的角落部分Dp和Ep的形式對(duì)應(yīng)的圖像。當(dāng)比較在上述空間調(diào)制器中形成的調(diào)制的形式與由按照上述方 式從記錄在全息圖記錄介質(zhì)30上的全息圖產(chǎn)生的衍射光在CMOS傳 感器的受光面上形成的圖像的形式時(shí)，能夠按照角落部分Cp的形式 獲得CMOS傳感器27的角落部分Cc的圖像的形式，能夠按照角落 部分Dp的形式獲得CMOS傳感器27的角落部分Dc的圖像的形式， 能夠按照角落部分Ep的形式獲得CMOS傳感器27的角落部分Ec 的圖像的形式。現(xiàn)在，參考圖6說(shuō)明在第一計(jì)算單元80中執(zhí)行的操作。在圖6 中，水平軸表示衍射光和第二參考光之間的相差，而垂直軸表示來(lái)自 與空間調(diào)制器的斜線陰影區(qū)和空白區(qū)中的像素對(duì)應(yīng)的CMOS傳感器 27的角落部分Cc的像素的信號(hào)。角落部分Cc的像素被分成兩組， 和圖4中圖解說(shuō)明的空間調(diào)制器的像素一樣。分割方向與上面說(shuō)明的 相互正交的兩個(gè)坐標(biāo)軸的方向相符。實(shí)線所示的信號(hào)Sigle得自于 CMOS傳感器27的角落部分Cc的第一區(qū)域中的像素，所述第一區(qū)域 是與圖4中圖解說(shuō)明的空間調(diào)制器的角落部分Cp的斜線陰影區(qū)對(duì)應(yīng) 的區(qū)域。更具體地說(shuō)，信號(hào)Siglc是通過(guò)相加來(lái)自中央的3x3=9個(gè)像 素的輸出信號(hào)而產(chǎn)生的像素和信號(hào)。在實(shí)線所示的信號(hào)Siglc中，當(dāng) 衍射光和第二參考光的相位都移動(dòng)tt/2時(shí)，它們之間的相差為0，這 對(duì)應(yīng)于CMOS傳感器27上的"明亮"(對(duì)應(yīng)于實(shí)線的頂另 一方面，虛線所示的信號(hào)Sig2c得自于CMOS傳感器27的角 落部分Cc的第二區(qū)域中的像素，所述第二區(qū)域是與圖4中圖解說(shuō)明 的空間調(diào)制器的角落部分Cp的空白區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域。更具體地說(shuō)，信 號(hào)Sig2c是通過(guò)相加來(lái)自中央的3x3=9個(gè)像素的輸出信號(hào)而產(chǎn)生的像 素和信號(hào)。當(dāng)衍射光和第二參考光的相位都移動(dòng)-71/2時(shí)，它們之間的 相差為7T，這對(duì)應(yīng)于CMOS傳感器27上的"黑暗"(對(duì)應(yīng)于垂直軸的底 部)。在該圖中，2Ti相位為一個(gè)周期。從CMOS傳感器27的角落部 分Cc的第一組像素的中央(3x3像素)檢測(cè)到的和信號(hào)被看作信號(hào) Siglc,從第二組像素的中央(3x3像素)檢測(cè)到的和信號(hào)被看作信號(hào) Sig2c。在該條件下，按照表達(dá)式(l)產(chǎn)生信號(hào)SigC。這里，信號(hào)Siglc 和Sig2c是從角落部分Cc獲得的和信號(hào)。信號(hào)SigC=(Siglc-Sig2c)/(Siglc+Sig2c) (1) 參見(jiàn)圖7，水平軸表示衍射光和第二參考光之間的相差，垂直軸 表示表達(dá)式(l)的計(jì)算結(jié)果。信號(hào)SigC被歸一化，從而垂直軸表示的 振幅為士l。當(dāng)信號(hào)SigC的值為0，并且當(dāng)水平軸上的右方向?yàn)榇怪陛S 上的正方向(向上傾斜曲線)時(shí)，衍射光和第二參考光之間的相差為0。 在向下傾斜曲線中，信號(hào)SigC也可以為0，不過(guò)這是在圖4中圖解說(shuō) 明的斜線陰影區(qū)和空白區(qū)的相位的差值為7T的情況下發(fā)生的。這意味 著在這兩組像素之間，衍射光和第二參考光的相位具有為71的差值(或 者波長(zhǎng)/2的l、 3、 5、...倍)。這兩種0彼此不同，并作為不同的事物 被處理。在本實(shí)施例中，確定只有在向上傾斜曲線的情況下，相位才 正確匹配。在圖5中圖解說(shuō)明的控制系統(tǒng)和圖7中圖解說(shuō)明的控制系統(tǒng)中， 相位延遲元件16或二軸轉(zhuǎn)向鏡18被控制，以致信號(hào)SigC變成0，即， 當(dāng)控制回路被關(guān)閉時(shí)，衍射光和第二參考光之間的相差變成0。信號(hào) SigC變成0的點(diǎn)是下述三個(gè)點(diǎn)相差為0的點(diǎn)；相差為-Ti的點(diǎn)；和相差為7T的點(diǎn)，如圖7中所示。相差為-7T和7T的點(diǎn)具有相同的性質(zhì)。通過(guò)確定信號(hào)SigC的值是沿著信號(hào)SigC的近0相差(phase difference near0)的增大方向增大還是減小，能夠確定信號(hào)SigC為0的點(diǎn)的性質(zhì)。即使當(dāng)信號(hào)SigC為O,在不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，狀態(tài)也不能被保持。在穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，控制系統(tǒng)保持其操作。這種情況下，在相差為o的點(diǎn)是穩(wěn)定的平衡點(diǎn)的情況下，控制操作被保持。和表達(dá)式(l)中一樣，信號(hào)SigD(下面說(shuō)明)可從CMOS傳感器27 的角落部分Dc的像素獲得，信號(hào)SigE可從CMOS傳感器27的角落 部分Ec的像素獲得。這里，信號(hào)SigC按照二軸轉(zhuǎn)向鏡18的支承點(diǎn) 18e的位置而變化，信號(hào)SigD按照二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件18c的 控制位置而變化，信號(hào)SigE按照二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件18d的控 制位置而變化。圖5是控制相位延遲元件16的控制系統(tǒng)的方框圖。和信號(hào)檢測(cè) 器80a從CMOS傳感器27接收信號(hào)，并輸出信號(hào)Siglc和Sig2c。歸 一化器80b接收信號(hào)Siglc和Sig2c，并輸出信號(hào)SigC。第一控制單 元81接收信號(hào)SigC，調(diào)整將應(yīng)用于相位延遲元件16的電壓，控制相 位延遲元件16中第二參考光的相位。隨后，進(jìn)行設(shè)置，以致使將應(yīng) 用于相位延遲元件16的電壓保持這種狀態(tài)。因此，在CMOS傳感器 27的角落部分Cc,在預(yù)定的相差范圍內(nèi)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整衍射光和第二參 考光的相位。圖8是控制二軸轉(zhuǎn)向鏡18的控制系統(tǒng)的方框圖。參考圖8說(shuō)明 控制二軸轉(zhuǎn)向鏡18的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制方法?？刂贫S轉(zhuǎn)向鏡 18對(duì)應(yīng)于CMOS傳感器27的角落部分Dc和Ec中衍射光和第二參 考光之間的相位調(diào)整。圖8中圖解說(shuō)明的控制二軸轉(zhuǎn)向鏡18的控制系統(tǒng)包括兩個(gè)控制 系統(tǒng)。控制系統(tǒng)之一根據(jù)從第二計(jì)算單元88檢測(cè)的信號(hào)SigWl和 SigW2進(jìn)行控制，另一個(gè)控制系統(tǒng)根據(jù)從第三計(jì)算單元86檢測(cè)的信 號(hào)SigD和SigE進(jìn)行控制。每個(gè)控制系統(tǒng)起反饋控制系統(tǒng)的作用。第 二控制單元87接收信號(hào)SigWl， SigW2， SigD和SigE，并根據(jù)操作 規(guī)則處理這些信號(hào)。另夕卜，第二控制單元87具有輸出信號(hào)SigACWl， SigACW2, SigACD和SigACE以驅(qū)動(dòng)二軸轉(zhuǎn)向鏡18的驅(qū)動(dòng)器的功能。 信號(hào)SigACWl是根據(jù)信號(hào)SigWl產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。信號(hào)SigACW2是^f艮據(jù)信號(hào)SigW2產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。信號(hào)SigACD是#>據(jù)信號(hào)SigD 產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。信號(hào)SigACE是才艮據(jù)信號(hào)SigE產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。第二計(jì)算單元88包括像素信息存儲(chǔ)裝置82，像素信息掃描儀83, 低通濾波器84和振幅確定單元85。第三計(jì)算單元86包括和信號(hào)檢測(cè) 器86a和歸一化器86b。第三計(jì)算單元86具有和第一計(jì)算單元80相 同的結(jié)構(gòu)。下面說(shuō)明CMOS傳感器27的角落部分Dc中衍射光和第二參考 光之間的相位調(diào)整。衍射光和第二參考光之間的相位調(diào)整由兩個(gè)回路 執(zhí)行利用從第二計(jì)算單元88檢測(cè)的信號(hào)SigWl的回路；和利用從 第三計(jì)算單元86檢測(cè)的信號(hào)SigW2的回路。下面說(shuō)明利用從第二計(jì)算單元88檢測(cè)的信號(hào)SigWl的回路的控 制。沿著連接CMOS傳感器27的角落部分Cc和角落部分Dc的直線， 在CMOS傳感器27的預(yù)定范圍Wl內(nèi)的像素被設(shè)置成調(diào)整像素。在 沿著該軸(第一軸)向延伸的預(yù)定寬度Wl內(nèi)的像素中，在第一軸向出 現(xiàn)明暗條紋。在沿著第一軸向進(jìn)行了衍射光和第二參考光之間的相位 調(diào)整之后，明暗條紋消失。當(dāng)?shù)谝惠S向的明暗條紋的數(shù)目更大時(shí)，衍 射光和第二參考光的光路的長(zhǎng)度方面的差異更大。由于反射鏡18a被粘接到高剛性反射鏡固定件18b上，因此連接 CMOS傳感器27的角落部分Cc和角落部分Dc的鏡面可被看作直線。 從而，當(dāng)沿著第 一軸到原點(diǎn)的距離變得更大時(shí)，從反射鏡18a到CMOS 傳感器27的受光面的第二參考光的光路單調(diào)增大。于是，如果來(lái)自 預(yù)定寬度W1內(nèi)的像素(在圖3中，沿紙張的垂直方向布置的像素)的 和信號(hào)的值的變化的空間重復(fù)次數(shù)在l之內(nèi)，即，如果第一軸向的明 暗的重復(fù)次數(shù)在1之內(nèi)，那么衍射光和第二參考光之間的相差在2;r 之內(nèi)。如果和信號(hào)的值的變化的重復(fù)次數(shù)為n，那么衍射光和第二參 考光之間的相差為2Tin或更大。即，如果相差為2mi或更大，那么意味著沿著第一軸在衍射光 和第二參考光之間空間重復(fù)同相和反相。從而，第一軸上的任意明暗的峰值，即，最明亮狀態(tài)或最黑暗狀態(tài)只被檢測(cè)一次。因此，衍射光和第二參考光之間的相差可被控制在土7T的范圍內(nèi)。相差需要在士7T的 范圍內(nèi)的原因與下面說(shuō)明的微調(diào)方面的控制有關(guān)。即，在士7T范圍內(nèi)的 相差是在相差為0的情況下實(shí)現(xiàn)圖7中圖解說(shuō)明的穩(wěn)定平衡點(diǎn)的條 件。當(dāng)隨著相差變得更接近+7t或-7T，由于噪聲的影響在下一周期中在 為O的相差下獲得穩(wěn)定性時(shí)，即，當(dāng)由于噪聲的影響相差接近+7T時(shí)， 以27T相差獲得穩(wěn)定性，當(dāng)相差接近-7T時(shí)，以27T相差獲得穩(wěn)定性。但 是，這種情況下，明暗峰值再次出現(xiàn)，以致能夠恰當(dāng)?shù)匦Ｕ龑?dǎo)(Ieading)方向。在圖8中圖解說(shuō)明的控制系統(tǒng)中，通過(guò)檢測(cè)明暗的變化作為時(shí)間 信號(hào)，而不是測(cè)量空間分布的明暗條紋的數(shù)目，計(jì)算明暗條紋的數(shù)目。 來(lái)自CMOS傳感器27的各個(gè)像素的信號(hào)在像素信息存儲(chǔ)裝置82中 被累積一次。例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)被用作像素信息存儲(chǔ)裝置 82。像素信息掃描儀83相加累積在像素信息存儲(chǔ)裝置82中的，來(lái)自 與第一軸正交的預(yù)定范圍Wl(參見(jiàn)圖3)內(nèi)的像素的信號(hào)，以便獲得和 信號(hào)，并且在第一軸的方向?yàn)闀r(shí)間軸，即，第一軸的原點(diǎn)為時(shí)間0的 情況下，間隔預(yù)定的時(shí)間輸出來(lái)自預(yù)定寬度W1內(nèi)的像素的和信號(hào)作 為時(shí)間信號(hào)。像素信息掃描儀83相加累積在像素信息存儲(chǔ)裝置82中的，來(lái)自 沿第一軸向布置的預(yù)定范圍W2(參見(jiàn)圖3)內(nèi)的像素的信號(hào)，以便獲得 預(yù)定寬度W2內(nèi)的像素的和信號(hào)，隨后在第二軸的原點(diǎn)(也是第一軸的 原點(diǎn))為時(shí)間0的情況下，間隔預(yù)定的時(shí)間輸出來(lái)自預(yù)定寬度W2內(nèi)的 像素的和信號(hào)作為時(shí)間信號(hào)。通過(guò)允許時(shí)間信號(hào)通過(guò)低通濾波器84，頻率信息被轉(zhuǎn)換成振幅， 并計(jì)算條紋的數(shù)目。這里，低通濾波器84可以是完全積分濾波器， 并且時(shí)間上可以檢測(cè)0頻率(空間上對(duì)應(yīng)于衍射光和第二參考光之間 的0相差)。另一方面，低通濾波器84可以是在預(yù)定頻率下具有一定 振幅的不完全積分濾波器。這種情況下，時(shí)間信號(hào)是視接收光的數(shù)量 而定的信號(hào)，并且最初包含DC分量，盡管它接近于正弦波。于是， 當(dāng)使用完全積分濾波器時(shí)，DC分量的影響需要預(yù)先被扣除。下面按照具體的程序說(shuō)明上述過(guò)程。首先，說(shuō)明第一軸向的相位 調(diào)整。通過(guò)利用第一軸作為時(shí)間軸，間隔預(yù)定的時(shí)間輸出來(lái)自預(yù)定寬度W1的范圍內(nèi)的像素的和信號(hào)，作為信號(hào)SigWl，信號(hào)SigWl是一 個(gè)時(shí)間函數(shù)。當(dāng)?shù)谝惠S向上的明暗條紋的數(shù)目較大時(shí)，具有正弦波振 幅變化的輸出信號(hào)SigWl的頻率較高。當(dāng)?shù)谝惠S向上的明暗條紋的數(shù) 目較小時(shí)，輸出信號(hào)Sigwl的頻率較低。通過(guò)允許信號(hào)SigWl通過(guò)低通濾波器84，頻率信息被轉(zhuǎn)換成信 號(hào)SigWl的振幅信息。當(dāng)頻率較低時(shí)，信號(hào)SigWl的振幅的值較大。 當(dāng)?shù)屯V波器84是初級(jí)低通濾波器(它是一種不完全積分濾波器)時(shí)， 當(dāng)截止頻率被設(shè)置成較低時(shí)，能夠檢測(cè)更小的相差。于是，在本實(shí)施 例中，低通濾波器84的截止頻率被設(shè)置成以致能夠在士7t/2的范圍內(nèi) 檢測(cè)相差。隨后，振幅確定單元85確定具有可改變振幅的信號(hào)SigWl的振 幅的峰值是否大于預(yù)定閾值。如果振幅大于預(yù)定閾值，那么信號(hào) SigW1從低電平反轉(zhuǎn)成高電平。所述預(yù)定閾值被設(shè)置成以致當(dāng)從掃描 開(kāi)始到掃描結(jié)束，相差對(duì)應(yīng)于iTT/2時(shí)，通過(guò)低通濾波器84的信號(hào) SigWl的振幅超過(guò)所述預(yù)定閾值。當(dāng)沿CMOS傳感器27的第一軸向形成圖像的明暗條紋的數(shù)目， 或者說(shuō)明暗條紋的數(shù)目在1之內(nèi)時(shí)，沿CMOS傳感器27的第一軸向 形成圖像的相差的范圍反比于通過(guò)低通濾波器84的信號(hào)SigWl的振 幅。從而，通過(guò)預(yù)先把明暗條紋的數(shù)目或者通過(guò)低通濾波器84的信 號(hào)SigWl的振幅校正到相差的范圍，能夠設(shè)置根據(jù)第一軸上的任意明 暗，在士tt/2的范圍內(nèi)檢測(cè)相差的所需閾值。收到信號(hào)SigWl和SigWlG的第二控制單元87通過(guò)按照下述控 制程序，利用信號(hào)SigACWl控制二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件18c。信 號(hào)SigACWl是根據(jù)信號(hào)SigWl產(chǎn)生的。通過(guò)用第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)30獲得衍射光，并施加 第二參考光，以便在CMOS傳感器27的受光面上獲得衍射光和第二 參考光的干涉條紋。隨后，按照上述方式從第二計(jì)算單元88獲得信號(hào)SigWlG。當(dāng)SigWlG處于高電平時(shí)，第二控制單元87保持此時(shí) 施加于壓電元件18c的電壓。當(dāng)信號(hào)SigWlG處于低電平時(shí)，第二控制單元87檢測(cè)此時(shí)的信 號(hào)SigWl的值。隨后，第二控制單元87對(duì)當(dāng)前施加于壓電元件18c 的電壓增加極性之一的一定電壓。在改變電壓之后，第二控制單元87 再次檢測(cè)信號(hào)SigWl的值，并確定所述值是否大于先前檢測(cè)的信號(hào) SigWl的值。如果該值較大，那么極性的方向是適當(dāng)?shù)?，從而第二?制單元87繼續(xù)增加相同極性的電壓。當(dāng)信號(hào)SigWl變成高電平時(shí)， 第二控制單元87停止增加電壓的操作，并保持此時(shí)施加于壓電元件 18c的電壓。在對(duì)當(dāng)前施加于壓電元件18c的電壓增加極性之一的一定電壓 之后，第二控制單元87再次檢測(cè)信號(hào)SigWl。如果信號(hào)SigWl的值 減小，那么待施加的一定電壓的極性的方向相反，以致增加相反極性 的電壓。當(dāng)信號(hào)SigWl變成高電壓時(shí)，第二控制單元87停止增加電 壓的操作，并保持此時(shí)施加于壓電元件18c的電壓。因此，完成沿第一軸方向的粗調(diào)。即，能夠在士7T/2的范圍中控 制CMOS傳感器27的第一軸向的兩端的相差?？蓪?duì)第二軸向的粗調(diào)應(yīng)用相同的操作。下面，說(shuō)明第二軸向的相位調(diào)整。間隔預(yù)定時(shí)間輸出來(lái)自第二軸向的預(yù)定寬度W2范圍內(nèi)的像 素的和信號(hào)，以便獲得信號(hào)SigW2(它是輸出的正弦波時(shí)間信號(hào))。隨 后，允許信號(hào)SigW2通過(guò)低通濾波器84。因此，能夠獲得其中頻率 信息已被轉(zhuǎn)換成振幅信息的信號(hào)SigW2。當(dāng)頻率較低時(shí)，信號(hào)SigW2 的振幅值較大。隨后，振幅確定單元85確定信號(hào)SigW2的振幅的峰 值是否大于預(yù)定閾值。如果振幅大于預(yù)定閾值，那么信號(hào)SigW2D從 低電平反轉(zhuǎn)成高電平。因此，CMOS傳感器27的第二軸向的兩端的 相差可被確定為在士兀/2的范圍中。第二控制單元87按照下述控制程序，利用信號(hào)SigACW2控制 二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件18d。信號(hào)SigACW2是根據(jù)信號(hào)SigW2 產(chǎn)生的。22通過(guò)用第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)30獲得衍射光，并施加 第二參考光，以便在CMOS傳感器27的受光面獲得衍射光和第二參 考光的干涉條紋。隨后，按照上述方式從第二計(jì)算單元88獲得信號(hào) SigW2G。當(dāng)信號(hào)SigW2G為高電平時(shí)，第二控制單元87保持此時(shí)施 加于壓電元件18d的電壓。當(dāng)信號(hào)SigW2G處于低電平時(shí)，第二控制單元87檢測(cè)此時(shí)的信 號(hào)SigW2G的值。隨后，第二控制單元87對(duì)當(dāng)前施加于壓電元件18d 的電壓施加極性之一的一定電壓。在改變電壓之后，第二控制單元87 再次檢測(cè)信號(hào)SigW2G的值，并確定該值是否大于先前檢測(cè)的信號(hào) SigW2G的值。如果該值較大，那么極性的方向是適當(dāng)?shù)?，從而第?控制單元87繼續(xù)增加相同極性的電壓。當(dāng)信號(hào)SigW2G變成高電平 時(shí)，第二控制單元87停止增加電壓的操作，并保持此時(shí)施加于壓電 元件18d的電壓。在對(duì)當(dāng)前施加于壓電元件18d的電壓增加極性之一的一定電壓 之后，如果信號(hào)SigW2G的值降低，那么極性的方向相反，以致增加 相反極性的電壓。當(dāng)信號(hào)SigW2G變成高電平時(shí)，第二控制單元87 停止增加電壓的操作，并保持此時(shí)施加于壓電元件18d的電壓。因此，完成第二軸向的粗調(diào)?？墒紫葓?zhí)行第一軸向的粗調(diào)或第二 軸向的粗調(diào)。另一方面，通過(guò)提供兩個(gè)像素信息掃描儀83,兩個(gè)低通 濾波器84和兩個(gè)振幅確定單元85，可同時(shí)執(zhí)行第一軸向的粗調(diào)和第 二軸向的粗調(diào)。通過(guò)執(zhí)行上述過(guò)程，在第一軸向和第二軸向，衍射光和第二參考光之間的相差都可被控制在士7T/2的范圍內(nèi)。如上所述，為了有利地再現(xiàn)DC分量，在CMOS傳感器27的整 個(gè)受光面上，衍射光和第二參考光之間的相差需要在士Tl/5的范圍內(nèi)。 從而，在CMOS傳感器27的整個(gè)受光面上，所述相差被微調(diào)到在士7T/5 的范圍內(nèi)。通過(guò)利用第三計(jì)算單元86,第二控制單元87和二軸轉(zhuǎn)向鏡18 進(jìn)行微調(diào)。歸一化器86b通過(guò)利用來(lái)自和信號(hào)檢測(cè)器的和信號(hào)Sigld和Sig2d,按照表達(dá)式(2)計(jì)算信號(hào)SigD，并通過(guò)利用來(lái)自和信號(hào)檢測(cè) 器的和信號(hào)Sigle和Sig2e，按照表達(dá)式(3)計(jì)算信號(hào)SigE。信號(hào)Sigld 和Sig2d是從角落部分Dc獲得的和信號(hào)，而信號(hào)Sigle和Sig2e是從 角落部分Ec獲得的和信號(hào)。信號(hào)SigD-(Sigld-Sig2d)/(Sigld+Sig2d) (2) 信號(hào)SigE=(Sigle-Sig2e)/(Sigle+Sig2e) (3)下面，說(shuō)明把衍射光和第二參考光之間的相差控制在土7T/5的范 圍內(nèi)的第一軸向的微調(diào)和第二軸向的微調(diào)。信號(hào)SigD和SigE都具有和上面說(shuō)明的信號(hào)SigC相同的性質(zhì)， 并且在與二軸轉(zhuǎn)向鏡18的驅(qū)動(dòng)的極性方向的關(guān)系方面都具有穩(wěn)定平 衡點(diǎn)和不穩(wěn)定平衡點(diǎn)。這種情況下，就與二軸轉(zhuǎn)向鏡18的驅(qū)動(dòng)的極 性方向的關(guān)系來(lái)說(shuō)，信號(hào)SigD和SigE都具有位于和由圖7中圖解說(shuō) 明的信號(hào)SigC的圓圏所示的相差的相同位置的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。從而，微調(diào)控制回路按照下述方式操作。即，在第一軸向上，通 過(guò)把根據(jù)信號(hào)SigD產(chǎn)生的信號(hào)SigACD添加到根據(jù)上述信號(hào)SigWl 產(chǎn)生的信號(hào)SigACWl而產(chǎn)生的信號(hào)被應(yīng)用于二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元 件18c，以致信號(hào)SigD收斂到穩(wěn)定平衡點(diǎn)。在第二軸向上，通過(guò)把根 據(jù)信號(hào)SigE產(chǎn)生的信號(hào)SigACE添加到根據(jù)上述信號(hào)SigW2產(chǎn)生的 信號(hào)SigACW2而產(chǎn)生的信號(hào)被應(yīng)用于二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件 18d，以致信號(hào)SigE收斂到穩(wěn)定平衡點(diǎn)。從而，在CMOS傳感器27的整個(gè)表面上，衍射光和第二參考光之間的相位可被控制在士7T/5的范圍內(nèi)。穩(wěn)態(tài)誤差(它是穩(wěn)態(tài)下控制系統(tǒng)中的相差)可被降低多少取決于 控制系統(tǒng)的低頻帶增益。另一方面，控制系統(tǒng)的響應(yīng)性取決于控制頻 帶。鑒于這兩點(diǎn)的最佳設(shè)計(jì)是通常釆用的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并由第二 控制單元87定義。通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇低帶增益和獲得適當(dāng)?shù)目刂祁l帶，衍射光和第二參考光之間的相差可被抑制在士7T/5的范圍內(nèi)。例如，可在明顯比全息圖的每一 頁(yè)的再現(xiàn)時(shí)間短的時(shí)間內(nèi)，把相差抑制在±兀/5 的范圍內(nèi)。<第一實(shí)施例的修改>圖9圖解說(shuō)明按照第 一實(shí)施例的修改的CMOS傳感器。在CMOS 傳感器27的角落部分Cc和Dc之間可以設(shè)置中間部分Fc，除了信號(hào) SigD之外，可從中間部分Fc檢測(cè)到信號(hào)SigF，信號(hào)SigD和SigF的 和信號(hào)可被用于控制。因此，能夠提高控制信號(hào)的S/N(信噪)比，并 且能夠獲得關(guān)于第一軸的更有利的控制特性。同樣地，可在CMOS 傳感器27的角落部分Cc和Ec之間設(shè)置中間部分Gc，除了信號(hào)SigD 之外，可從中間部分Gc檢測(cè)到信號(hào)SigG,信號(hào)SigE和SigG的和信 號(hào)可被用于控制。因此，能夠提高控制信號(hào)的S/N比，并且能夠獲得 關(guān)于第二軸的更有利的控制特性。除此之外，可在第一軸或第二軸的 延長(zhǎng)線上布置探測(cè)控制信號(hào)的部分，以便獲得控制信號(hào)的更有利的 S/N比。盡管未示出，不過(guò)按照第一實(shí)施例的修改，圖1中圖解說(shuō)明的擴(kuò) 束器17可被置于二軸轉(zhuǎn)向鏡18和偏振光分束器21之間。這種情況 下，二軸轉(zhuǎn)向鏡18反射的光束的直徑較小，從而，可使二軸轉(zhuǎn)向鏡 18小型化。因此，能夠改善二軸轉(zhuǎn)向鏡18的響應(yīng)特性，并且能夠以 較低的功率高速實(shí)現(xiàn)所需的控制。當(dāng)釆用這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，由于二軸轉(zhuǎn) 向鏡18的緣故，激光對(duì)擴(kuò)束器17的入射角發(fā)生改變，出現(xiàn)像差。但 是，由于反射鏡的偏轉(zhuǎn)角通常很小，因此這種像差不會(huì)造成問(wèn)題。<第二實(shí)施例>下面，參考圖IO說(shuō)明第二實(shí)施例。圖10圖解說(shuō)明全息圖再現(xiàn)設(shè) 備的另一光學(xué)單元2。按照第二實(shí)施例的采用圖10中圖解說(shuō)明的光學(xué)單元2的全息圖 再現(xiàn)設(shè)備不包括按照?qǐng)D1中圖解說(shuō)明的第一實(shí)施例的相位延遲元件 16。相位延遲元件16的功能由二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118實(shí)現(xiàn)。圖11是二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118的示意圖。和按照第一實(shí)施例 的二軸轉(zhuǎn)向鏡18—樣，圖11中圖解說(shuō)明的二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118 具有關(guān)于CMOS傳感器27的相互正交的兩個(gè)方向，調(diào)整由二軸轉(zhuǎn)向 單軸移動(dòng)鏡118反射的第二參考光的從二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118的反射鏡118a的表面到CMOS傳感器27的光路的長(zhǎng)度，以便調(diào)整施加 于CMOS傳感器27的第二參考光的本地相位的功能。為此，二軸轉(zhuǎn) 向單軸移動(dòng)鏡118包括反射鏡118a，反射鏡固定件118b，壓電元件 118c,壓電元件118d，支承點(diǎn)118e和代替圖2中的固定側(cè)面元件18f 的移動(dòng)元件118g。圖11中的反射鏡118a對(duì)應(yīng)于圖2中的反射鏡18a。反射鏡固定 件118b對(duì)應(yīng)于反射鏡固定件18b。壓電元件118c對(duì)應(yīng)于壓電元件18c。 壓電元件118d對(duì)應(yīng)于壓電元件18d。支承點(diǎn)118e對(duì)應(yīng)于支承點(diǎn)18e。 移動(dòng)件118g對(duì)應(yīng)于固定側(cè)面元件18f。上述對(duì)應(yīng)元件具有相同的結(jié)構(gòu) 和相同的功能。除了包括在按照第一實(shí)施例的二軸轉(zhuǎn)向鏡18中的元件之外，二 軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118還包括位于移動(dòng)元件118g的四角的壓電元件 118h， 118i， 118j和118k。壓電元件118h-118k被夾在移動(dòng)元件118g 和固定側(cè)面元件118f之間。固定側(cè)面元件118f被固定在光學(xué)單元2的參考面上。在具有上 述結(jié)構(gòu)的二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118中，對(duì)每個(gè)壓電元件118h-118k施 加電壓，以使粘接到由壓電元件118h-118k移動(dòng)的反射鏡118a的壓 電元件118h-118k上的移動(dòng)元件118g的每個(gè)移動(dòng)量相等。因此，在 反射鏡118a中，到固定側(cè)面元件118f和光學(xué)單元2的參考面的距離 在反射鏡118a的整個(gè)表面內(nèi)被改變。因此，反射鏡118a的激光反射 面和CMOS傳感器27的受光面之間的距離，即，反射鏡118a的激 光反射面和CMOS傳感器27的受光面之間的間隙可在整個(gè)表面內(nèi)被 均勻地改變。通過(guò)把與用于按照第 一實(shí)施例的壓電元件18c和18d相同的方法 用于壓電元件118c和118d，以及通過(guò)把與用于控制按照第一實(shí)施例 的相位延遲元件16相同的方法用于壓電元件118h-118k,控制二軸轉(zhuǎn) 向單軸移動(dòng)鏡118。即，通過(guò)用壓電元件118h-118k替換圖5中圖解 說(shuō)明的控制系統(tǒng)中的相位延遲元件16，可按照和第一實(shí)施例相同的方 式實(shí)現(xiàn)控制。<第二實(shí)施例的修改>下面說(shuō)明第二實(shí)施例的修改(未示出)。在圖10中圖解說(shuō)明的按 照第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，擴(kuò)束器17可被置于二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118 和偏振光分束器21之間。這種情況下，由二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118 反射的光束的直徑較小，從而可使二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118小型化。 因此，能夠改善二軸轉(zhuǎn)向單軸移動(dòng)鏡118的響應(yīng)特性，并且能夠以較 低的功率高速實(shí)現(xiàn)所需的控制。<第三實(shí)施例>下面，參考圖12說(shuō)明第三實(shí)施例。圖12圖解說(shuō)明全息圖再現(xiàn)設(shè) 備的另一光學(xué)單元3。按照?qǐng)D12中圖解說(shuō)明的包括光學(xué)單元3的第三實(shí)施例的全息圖 再現(xiàn)設(shè)備不包括按照?qǐng)D1中圖解說(shuō)明的第一實(shí)施例的相位延遲元件 16，而是包括位于擴(kuò)束器17和二軸轉(zhuǎn)向鏡18或固定反射鏡121之間 的調(diào)相元件116或216。圖13A-13C圖解說(shuō)明調(diào)相元件116的結(jié)構(gòu)。圖13A圖解說(shuō)明調(diào) 相元件116的表面之一(第二參考光通過(guò)的表面)的結(jié)構(gòu)。圖13B圖解 說(shuō)明調(diào)相元件116的另一表面的結(jié)構(gòu)。圖13C圖解說(shuō)明調(diào)相元件16 的橫截面結(jié)構(gòu)。如圖13A中所示，在調(diào)相元件116的表面之一上，在 玻璃基板116a(第一剛性板)上涂上透明電極116b(第一透光膜)，在透 明電極116b的兩端布置鋁電極116c(第一電極)和鋁電極116d(第二電 極)。透明電極116b由允許激光透過(guò)，并且具有較高電阻的材料，例 如氧化銦錫(ITO),氧化鋅或者氧化錫制成，并通過(guò)濺射或者真空蒸 發(fā)形成于玻璃基板116a上。如圖13B中所示，調(diào)相元件116的另一表面上的結(jié)構(gòu)包括玻璃 基板116h(第二剛性板)，透明電極116i(第二透光膜)，鋁電極116f(第 三電極)和鋁電極116g(第四電極)，和圖13A中圖解說(shuō)明的結(jié)構(gòu)一樣。 注意鋁電極116f和116g的定向與圖13A中圖解說(shuō)明的鋁電極116c 和116d相差90。。如圖13C中所示，液晶116j充填在調(diào)相元件116的玻璃基板116a 和116h之間，由于充填液晶，其結(jié)構(gòu)與相位延遲元件16的結(jié)構(gòu)相同。通過(guò)在調(diào)相元件116的鋁電極116c和116d之間施加電壓，在鋁 電極116c和116d之間產(chǎn)生電壓梯度，以致按照?qǐng)D13C的紙張的橫向 方向的距離在透明電極116b和116i之間產(chǎn)生不同的電壓。另外，通 過(guò)在鋁電極116f和116g之間施加電壓，在鋁電極116f和116g之間 產(chǎn)生電壓梯度，以致按照?qǐng)D13C的紙張的前/后方向的距離在透明電 極116b和116i之間產(chǎn)生不同的電壓。第二參考光的相位按照透明電極116b和116i之間的不同電壓延遲。例如，如果對(duì)鋁電極116d施加5V的電壓，并且如果對(duì)鋁電極 116c施加0V的電壓，那么從鋁電極116d到鋁電極116c，第一軸向 的電壓線線地從5V變成OV。如果對(duì)鋁電極llf施加-5V的電壓，并 且如果對(duì)鋁電極116g施加OV的電壓，那么從鋁電極116f到鋁電極 116g,第二軸向的電壓線性地從-5V變成OV。如上所述，通過(guò)控制第一軸向和第二軸向的每個(gè)電壓，在CMOS 的第一軸向和第二軸向上都能夠調(diào)整第二參考光的相位。這種情況 下，固定反射鏡218或二軸轉(zhuǎn)向鏡18可被用作反射鏡。當(dāng)固定反射鏡218被用作反射鏡時(shí)，按照下述方式使用由圖8 中圖解說(shuō)明的結(jié)構(gòu)檢測(cè)的信號(hào)SigACWl, SigACW2， SigACD和 SigACE。信號(hào)SigACWl被施加給鋁電極116d，信號(hào)SigACD ^皮施加給鋁 電極116g，信號(hào)SigACW2被施加給鋁電極116f，信號(hào)SigACE被施 加給鋁電極116g。通過(guò)按照上述方式施加電壓，通過(guò)控制系統(tǒng)的操作，衍射光和第二參考光之間的相差可被控制在士7T/5的范圍內(nèi)。這里，調(diào)相元件116并不具有可機(jī)械移動(dòng)的部分，從而與通過(guò)利用二軸轉(zhuǎn)向鏡18實(shí)現(xiàn)相 位調(diào)整的情況相比，機(jī)構(gòu)可被簡(jiǎn)化。當(dāng)不使用固定反射鏡218，而是使用二軸轉(zhuǎn)向鏡18作為反射鏡時(shí)，信號(hào)SigACD可被施加給鋁電極116f，固定電壓可被施加給鋁電 極116g，信號(hào)SigACE可被施加給鋁電極116f，固定電壓可被施加給 鋁電極116g，信號(hào)SigWl可被施加給二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件18c， 信號(hào)SigW2可被施加給二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件18d。這種情況下， 大振幅的空間低頻分量由二軸轉(zhuǎn)向鏡18控制，小振幅的空間高頻分 量由調(diào)相元件116控制，以使調(diào)相元件116小型化。當(dāng)不使用固定反射鏡218，而是使用二軸轉(zhuǎn)向鏡18作為反射鏡 時(shí)，也可以使用另一種控制方法。即，信號(hào)SigACD和SigACE分別 被分成高頻分量信號(hào)SigACDh和SigACEh及低頻分量信號(hào)SigACDl 和SigACEl，信號(hào)SigACDh被施加給鋁電極116f，固定電壓被施加 給鋁電極116g，信號(hào)SigACEh被施加給鋁電極116f,固定電壓被施 加給鋁電極116g，信號(hào)SigWl和Sil^ST的和電壓被施加給二軸轉(zhuǎn) 向鏡18的壓電元件18c，信號(hào)SigW2和SigACEl的和電壓^皮施加給 二軸轉(zhuǎn)向鏡18的壓電元件18d。因此，可使調(diào)相元件116進(jìn)一步小型 化。在圖13A-13C中，玻璃基板上的電極被置于液晶的對(duì)側(cè)。另一方 面，在覆蓋以絕緣膜的同時(shí)，電極可被置于與液晶相同的一側(cè)。圖14A-14C圖解說(shuō)明另一調(diào)相元件216。調(diào)相元件216不包括鋁 電極，而是包括矩形透明電極，如圖14A和14B中所示。這些透明電 極最好具低電阻，以致在電極中不會(huì)產(chǎn)生電壓分布。例如，在圖14A 中，與信號(hào)SigWl相應(yīng)的電壓被施加給右端透明電極216b(置于玻璃 基板216a(第一剛性板)上的多個(gè)并行電極之一)，對(duì)下一個(gè)透明電極施 加高0.1V的電壓，對(duì)再下一個(gè)透明電極施加高0.2V的電壓，依次類 推。因此，能夠產(chǎn)生電壓梯度。同樣地，在圖14B中，對(duì)頂部的透明 電極216i(置于玻璃基板216h(第二剛性板)上的多個(gè)并行電極之一)施 加與信號(hào)SigWl相應(yīng)的電壓，對(duì)下一個(gè)透明電極施加高0.1V的電壓， 對(duì)再下一個(gè)透明電極施加高0.2V的電壓，依次類推。因此，能夠產(chǎn) 生電壓梯度。從右到左或者從上到下，在透明電極附近，電壓逐步增 大，而在液晶附近，電壓分布呈直線。這種情況下，每個(gè)透明電極的 寬度為0.5mm,相鄰?fù)该麟姌O之間的距離為100nm。在圖14A-14C中，玻璃基板上的電極同樣被置于液晶的對(duì)側(cè)。另一方面，在覆蓋以 絕緣膜的同時(shí)，電極可被置于與液晶相同的一側(cè)。下面說(shuō)明上述第一到第三實(shí)施例所共有的修改。在第一實(shí)施例中，由偏振光分束器13產(chǎn)生的第一參考光和第二參考光的數(shù)量的比 值為1: 1，偏振光分束器21具有99%的反射率和1%的透射率。但 是，在某種程度上，這些值可被任意設(shè)置。例如，假定對(duì)于S波，偏 振光分束器21具有90%的反射率和10%的透射率，衍射光損失10%。 但是，與反向率為99%，透射率為1%的情況相比，受光元件中第二 參考光的數(shù)量大10倍。于是，為了獲得和在反向率為99%,透射率 為1%的情況下相同的光量，激光器11的發(fā)射功率被降低到大約一半， 55/100，并且半波板12被設(shè)置成以致由偏振光分束器13產(chǎn)生的第一 參考光和第二參考光的數(shù)量的比值為10: 1。因此，即使激光器ll的 發(fā)射功率較小，也能夠獲得相同的優(yōu)點(diǎn)。在上述實(shí)施例中，第一參考光和第二參考光都是S波。另 一方面， 由于在第一參考光和第二參考光之間，只有偏振方向需要匹配，因此 第一參考光和第二參考光可以是P波。<第四實(shí)施例>下面參考圖15說(shuō)明第四實(shí)施例。在第四實(shí)施例中，使用利用所 謂的同軸技術(shù)的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的光學(xué)單元4。在本實(shí)施例中， 具有反射膜的全息圖記錄介質(zhì)130被用作全息圖記錄介質(zhì)。作為構(gòu)成第一參考光所通過(guò)的光路的光學(xué)元件，光學(xué)單元4包括 激光器41，隔離器42，快門43，傅里葉變換透鏡44，傅里葉變換透 鏡45，半波板46，偏振光分束器47,活動(dòng)反射鏡51，偏振光分束器 52，調(diào)相類空間調(diào)制器53,針孔59，傅里葉變換透鏡55，偏振光分 束器56，傅里葉變換透鏡57，針孔58，傅里葉變換透鏡61，偏振光 分束器62,四分之一波長(zhǎng)板63和物鏡70。在圖15中，第一參考光， 第二參考光和衍射光都沿圖15的紙張的前/后方向傳播。從而，棱鏡(未 示出)被置于四分之一波長(zhǎng)板63和物鏡70之間，以致第一參考光和衍 射光的光束傳播方向被彎曲90°。另外，作為構(gòu)成第二參考光所通過(guò)的光路的光學(xué)元件，光學(xué)單元4包括激光器41，隔離器42，快門43，傅里葉變換透鏡44，傅里葉 變換透鏡45，半波板46，偏振光分束器47，反射鏡48，半波板69， 偏振光分束器64，相位延遲元件65,擴(kuò)束器66， 二軸轉(zhuǎn)向鏡67，和 偏振光分束器68。另外，光學(xué)單元4包括CMOS傳感器74，作為用 第二參考光照射的光學(xué)器件。另外，作為構(gòu)成衍射光所通過(guò)的光路的光學(xué)元件，光學(xué)單元4 包括物鏡70，四分之一波長(zhǎng)板63，偏振光分束器62,傅里葉變換透 鏡61，針孔58，傅里葉變換透鏡57，偏振光分束器56，傅里葉變換 透鏡72，傅里葉變換透鏡73，和偏振光分束器68。另外，光學(xué)單元 4包括CMOS傳感器74，作為用衍射光照射的光學(xué)器件。在這種結(jié)構(gòu)中，激光器41，隔離器42，快門43，傅里葉變換透 鏡44,傅里葉變換透鏡45，半波板46和偏振光分束器47是第一參 考光和第二參考光所通過(guò)的光學(xué)元件。偏振光分束器68是衍射光和第二參考光通過(guò)的光學(xué)元件。偏振光分束器56，傅里葉變換透鏡57，針孔58，傅里葉變換透 鏡61，偏振光分束器62，四分之一波長(zhǎng)板63和物鏡70是衍射光和 第一參考光所通過(guò)的光學(xué)元件。如上所述，第一參考光和衍射光至少把物鏡70作為公共光學(xué)元 件，從而第一參考光和衍射光沿著物鏡70的光軸同軸通過(guò)物鏡70。 這樣的全息圖再現(xiàn)設(shè)備一般被稱為同軸全息圖再現(xiàn)設(shè)備。下面在描述本實(shí)施例所需的范圍中簡(jiǎn)單說(shuō)明與圖15中圖解說(shuō)明 的光學(xué)單元4的再現(xiàn)有關(guān)的部分。激光器41是藍(lán)色激光器，其中激光的波長(zhǎng)為405nm。隔離器42 被用于防止激光返回藍(lán)色激光器，并保持單模振蕩。快門43被用于 允許激光通過(guò)或者阻擋激光。傅里葉變換透鏡44和45被用于增大光 束的直徑。通過(guò)增大光束的直徑，能夠用光束照射空間調(diào)制器53的 所需區(qū)域，即，參考光區(qū)域和信號(hào)光區(qū)域。偏振光分束器47被用于 分離第一參考光和第二參考光?；顒?dòng)反射鏡51用于沿全息圖記錄介質(zhì)130的全息圖記錄層的同相方向定位激光?？臻g調(diào)制器53被用于在參考光區(qū)域中顯示預(yù)定的圖案，并對(duì)光 束進(jìn)行空間調(diào)制，以便獲得第一參考光，并如上述第一到第三實(shí)施例 中一樣對(duì)激光進(jìn)行調(diào)相。偏振光分束器52反射來(lái)自活動(dòng)反射鏡51的 光束，以致光束朝著空間調(diào)制器53傳播。已在空間調(diào)制器53中調(diào)制 的參考光的偏振方向相差tt/2地正交于入射光，以致參考光通過(guò)偏振 光分束器52，朝著傅里葉變換透鏡54傳播。傅里葉變換透鏡54和55用于形成光束的焦點(diǎn)。針孔59被布置 在光束的焦點(diǎn)。借助這種結(jié)構(gòu)，能夠阻擋高階衍射光，在記錄期間， 能夠獲得待記錄在全息圖記錄介質(zhì)130上的全息圖的有利形狀。偏振光分束器56允許參考光朝著傅里葉變換透鏡57傳播，并且 允許衍射光(下面說(shuō)明)朝著傅里葉變換透鏡72傳播。傅里葉變換 透鏡57和61用于形成光束的焦點(diǎn)。針孔58被布置在該焦點(diǎn)處，以 便阻擋高階衍射光。光束通過(guò)偏振光分束器62,進(jìn)一步通過(guò)四分之一波長(zhǎng)板63。在 通過(guò)四分之一波長(zhǎng)板63之前，光束是P波，但是在從全息圖記錄介 質(zhì)130折轉(zhuǎn)并且再次通過(guò)四分之一波長(zhǎng)板63之后，光束變成S波。 物鏡70由促動(dòng)器(未示出)驅(qū)動(dòng)，以便沿著全息圖記錄介質(zhì)的全息 圖記錄層的深度方向和沿著正交于所述深度方向的面內(nèi)方向定位第 一參考光和第二參考光。另外，物鏡70把衍射光引向衍射光的光路。衍射光通過(guò)物鏡70，四分之一波長(zhǎng)板63，偏振光分束器62，傅 里葉變換透鏡61，針孔58和傅里葉變換透鏡57，由偏振光分束器56 反射，通過(guò)傅里葉變換透鏡72，傅里葉變換透鏡73和偏振光分束器 68，并凈皮引向CMOS傳感器74。第二參考光在偏振光分束器47被分離，通過(guò)反射鏡48，半波板 69，偏振光分束器64，相位延遲元件65和擴(kuò)束器66，被二軸轉(zhuǎn)向鏡 67反射，再被偏振光分束器68反射，并被引向CMOS傳感器74。第一參考光，第二參考光和衍射光通過(guò)上述光路，隨后衍射光和 第二參考光在CMOS傳感器74的受光面上被相加，以致如上述第一到第三實(shí)施例中一樣，再現(xiàn)明暗圖像。這里，衍射光和第二參考光之間的相位調(diào)整由二軸轉(zhuǎn)向鏡67實(shí)現(xiàn)。二軸轉(zhuǎn)向鏡67具有和按照第一 實(shí)施例的二軸轉(zhuǎn)向鏡18相同的結(jié)構(gòu)和操作。下面，說(shuō)明按照第四實(shí)施例的衍射光和第二參考光之間的相位調(diào) 整。該相位調(diào)整幾乎與按照第一實(shí)施例的相位調(diào)整相同。在第一實(shí)施 例，通過(guò)設(shè)置相位延遲元件16實(shí)現(xiàn)角落部分Cc中的相位調(diào)整。另一 方面，在第四實(shí)施例中，不設(shè)置任何用于實(shí)現(xiàn)角落部分Cc中的相位 調(diào)整的光學(xué)元件。在第四實(shí)施例中，通過(guò)以和按照第一實(shí)施例控制相 位延遲元件16相同的方式，4吏用結(jié)構(gòu)和相位延遲元件16相同的相位 延遲元件，能夠?qū)崿F(xiàn)角落部分Cc中的相位調(diào)整。通過(guò)以按照第一實(shí) 施例控制二軸轉(zhuǎn)向鏡18相同的方式，利用二軸轉(zhuǎn)向鏡67，實(shí)現(xiàn)角落 部分Dc和Ec中的相位調(diào)整。按照第四實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備可起同軸全息圖再現(xiàn)設(shè)備的作用，并且能夠在CMOS傳感器74中增加DC分量。這種情況 下，全息圖記錄介質(zhì)130未被第二參考光照射，從而不存在第二參考 光損害記錄信息的風(fēng)險(xiǎn)。 <第五實(shí)施例>下面參考圖16說(shuō)明第五實(shí)施例。圖16圖解說(shuō)明全息圖再現(xiàn)設(shè)備 的另一光學(xué)單元5。在按照第五實(shí)施例的光學(xué)單元5中，和按照第四 實(shí)施例的光學(xué)單元4相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì) 應(yīng)的描述。光學(xué)單元4和5之間的不同之處在于在光學(xué)單元5中設(shè)置 了屏蔽板159。屏蔽板159被用于消除DC分量(零階光)?？臻g調(diào)制器 153調(diào)制對(duì)比度，這不同于調(diào)制相位的光學(xué)單元4的空間調(diào)制器53。按照?qǐng)D16中圖解說(shuō)明的第五實(shí)施例的光學(xué)單元5也用于使用所 謂的同軸技術(shù)的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備?？臻g調(diào)制器153調(diào)制對(duì)比度， 而不是相位。在這種結(jié)構(gòu)中，在針孔59的位置產(chǎn)生零階光。通過(guò)設(shè) 置屏蔽板159，可通過(guò)消除零階光(DC分量)進(jìn)行記錄。在再現(xiàn)期間， 通過(guò)應(yīng)用第二參考光，能夠恢復(fù)消除的DC分量。即，在通過(guò)設(shè)置屏 蔽板159消除DC分量而記錄在全息圖記錄介質(zhì)上的信息的再現(xiàn)期間，通過(guò)利用第二參考光增加DC分量，能夠獲得有利的再現(xiàn)特性。在按照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備和全息圖再現(xiàn)方 法中，當(dāng)再現(xiàn)通過(guò)調(diào)相記錄在全息圖記錄介質(zhì)上的信息時(shí)，能夠獲得 有利的再現(xiàn)特性。此外，由于未用第二參考光照射全息圖記錄介質(zhì)， 因此能夠避免記錄在全息圖記錄介質(zhì)上的信息被第二參考光損害。在按照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的調(diào)相元件中，能夠在不具有機(jī)械單 元的情況下調(diào)整激光的相位。這種結(jié)構(gòu)可優(yōu)先用在按照本發(fā)明的各個(gè) 實(shí)施例的全息圖再現(xiàn)設(shè)備中，通過(guò)利用該調(diào)相元件，可使所述設(shè)備小 型化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，取決于設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以產(chǎn) 生各種修改，組合，子組合和變更，只要它們?cè)诟郊訖?quán)利要求或其等 同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種全息圖再現(xiàn)設(shè)備，包括第一參考光光路，引導(dǎo)來(lái)自激光光源的激光，從而用第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)；衍射光路，把因第一參考光的照射、從全息圖記錄介質(zhì)產(chǎn)生的衍射光引導(dǎo)到具有多個(gè)像素的受光元件；和第二參考光光路，把具有和衍射光相同的偏振方向的第二參考光從激光光源引導(dǎo)到受光元件，其中第二參考光光路配有調(diào)相元件，從而在預(yù)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)受光元件的受光面中衍射光和第二參考光之間的相差。
2、 按照權(quán)利要求1所述的全息圖再現(xiàn)設(shè)備，其中調(diào)相元件包括 相位延遲元件，用于在第二參考光的傳播方向上均勻地延遲相位；和二軸轉(zhuǎn)向鏡，用于在第二參考光的截面方向上，改變彼此正交的 兩個(gè)軸向方向上的相位。
3、 按照權(quán)利要求l所述的全息圖再現(xiàn)設(shè)備， 其中調(diào)相元件是包括液晶和密封所述液晶的兩個(gè)透光性的剛性板的相位延遲元件，并借助第一電極和與第一電極正交的第二電極， 導(dǎo)致第二參考光相位的變化，第一電極和第二電極被布置在所述剛性 板上，從而在各剛性板的表面上產(chǎn)生電位梯度。
4、 一種全息圖再現(xiàn)方法，包括下述步驟用來(lái)自激光光源的第 一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)； 根據(jù)第一參考光，從全息圖記錄介質(zhì)產(chǎn)生衍射光； 從激光光源產(chǎn)生具有和衍射光相同的偏振方向的第二參考光； 通過(guò)包括多個(gè)像素的受光元件接收衍射光和第二參考光； 按照所述多個(gè)像素接收的信號(hào)，在第二參考光的傳播方向的平面 中改變第二參考光的相位；和在預(yù)定范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)受光元件的受光面中衍射光和第二參考光之間的相差。
5、 一種調(diào)相元件，包括按照施加的電壓導(dǎo)致通過(guò)光束的相位變化的液晶； 通過(guò)把液晶夾在中間，保持液晶的透光性的第一和第二剛性板； 具有導(dǎo)電性和透光性、并且分別設(shè)置在所述第一和第二剛性板的表面上的第一和第二透光膜；平行設(shè)置在第一透光膜的兩端、并且由導(dǎo)電性高于第一透光膜的材料制成的第一和第二電極；和平行設(shè)置在第二透光膜的兩端、同時(shí)與第一和第二電極正交、并且由導(dǎo)電性高于第二透光膜的材料制成的第三和第四電極。
6、 一種調(diào)相元件，包括 按照施加的電壓導(dǎo)致通過(guò)光束的相位變化的液晶；通過(guò)把液晶夾在中間，保持液晶的透光性的第 一 和第二剛性板；具有導(dǎo)電性和透光性、并且設(shè)置在所述第一剛性板的表面上的多 個(gè)第一平行電極，和具有導(dǎo)電性和透光性、并且設(shè)置在所述第二剛性板的表面上、同時(shí)與多個(gè)第一平行電極正交的多個(gè)第二平行電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種全息圖再現(xiàn)設(shè)備，全息圖再現(xiàn)方法和調(diào)相元件。其中，全息圖再現(xiàn)設(shè)備包括第一參考光光路，引導(dǎo)來(lái)自激光光源的激光，以致用第一參考光照射全息圖記錄介質(zhì)；衍射光路，把因第一參考光的照射，從全息圖記錄介質(zhì)產(chǎn)生的衍射光引導(dǎo)到具有多個(gè)像素的受光元件；和第二參考光光路，把具有和衍射光相同的偏振方向的第二參考光從激光光源引導(dǎo)到受光元件。第二參考光光路配有調(diào)相元件，以致在預(yù)定范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)受光元件的受光面中衍射光和第二參考光之間的相差。
文檔編號(hào)G03H1/26GK101252004SQ20081000984
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月20日
發(fā)明者世古悟, 岡田均, 原雅明, 山田晉司, 徳山一龍, 田中富士 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社