專利名稱：全息圖設(shè)備和全息圖記錄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在全息圖(hologram)記錄材料上進(jìn)行全息圖批量記錄的全息圖設(shè)備，具體地說(shuō)，涉及一種用于在再現(xiàn)時(shí)方便地進(jìn)行跟蹤伺服的全息圖記錄方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)提出了利用全息圖技術(shù)記錄/再現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)。全息存儲(chǔ)系統(tǒng)包括記錄系統(tǒng)和再現(xiàn)系統(tǒng)，在記錄系統(tǒng)中，用信號(hào)光束和參考光束按照預(yù)定角度對(duì)全息圖記錄材料(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為記錄材料)進(jìn)行照射，從而將由信號(hào)光束和參考光束生成的干涉條紋記錄在記錄材料上，其中信號(hào)光束包括由空間光調(diào)制裝置如液晶器件生成的記錄數(shù)據(jù)，而參考光束是按照信號(hào)光束設(shè)定的，在再現(xiàn)系統(tǒng)中，用再現(xiàn)照明光束照射全息圖記錄材料，生成對(duì)應(yīng)于已經(jīng)記錄的干涉條紋的衍射光束(再現(xiàn)的信號(hào)光束)，由光接收器件如CCD圖像傳感器接收衍射光束，對(duì)衍射光束進(jìn)行分析，從而再現(xiàn)數(shù)據(jù)。順便提及，每個(gè)空間光調(diào)制裝置如此記錄的全息圖稱為一頁(yè)。
此外，在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中，為了提高記錄密度，使用了一種稱為復(fù)用記錄(multiplexing recording)的技術(shù)。與過(guò)去在光盤上進(jìn)行記錄不同，復(fù)用記錄屬于在一個(gè)位置記錄多個(gè)獨(dú)立的頁(yè)。已知的復(fù)用記錄系統(tǒng)的代表性的例子包括角度復(fù)用記錄系統(tǒng)、位移復(fù)用記錄系統(tǒng)、相位碼復(fù)用記錄系統(tǒng)以及其它許多復(fù)用系統(tǒng)。
角度復(fù)用系統(tǒng)通過(guò)改變參考光束的角度來(lái)記錄和再現(xiàn)在一個(gè)位置中的多個(gè)獨(dú)立頁(yè)。位移復(fù)用通過(guò)一點(diǎn)一點(diǎn)地移動(dòng)記錄位置進(jìn)行復(fù)用記錄。在記錄一頁(yè)的過(guò)程中，相位碼復(fù)用利用從不同方向同時(shí)發(fā)射的參考光束來(lái)記錄數(shù)據(jù)，而來(lái)自不同方向的參考光束具有相位變化。角度復(fù)用系統(tǒng)通過(guò)以各種方式對(duì)相位變化進(jìn)行組合，在一個(gè)位置記錄和再現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立頁(yè)。
此外，除了所述三種以外，還已知許多復(fù)用系統(tǒng)。例如，與本申請(qǐng)有關(guān)的系統(tǒng)包括稱為散斑復(fù)用(或相關(guān)復(fù)用)的系統(tǒng)，例如，在H.J.Coufal，D.Psaltis，G.T.Sincerbox ED；Springer編寫(xiě)的“批量全息復(fù)用方法”的第47頁(yè)的“全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”中描述的系統(tǒng)，以下將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。
散斑復(fù)用(speckle multiplexing)是一種使漫射體位于參考光束的光路中，并且使被漫射體漫射的參考光束與信號(hào)光束在記錄材料中相互干涉的方法。一般來(lái)說(shuō)，作為隨機(jī)干涉的結(jié)果，經(jīng)過(guò)了隨機(jī)漫射的激光束具有稱為散斑圖案的隨機(jī)亮度分布。即，在散斑復(fù)用系統(tǒng)中，散斑圖案與信號(hào)光束相互干涉。以這種方式記錄的全息圖的特征在于，在位移了等于散斑尺寸的距離后，將不能使影像再現(xiàn)。利用這個(gè)性能特征的復(fù)用方法為散斑復(fù)用(或相關(guān)復(fù)用)，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠以比利用球面波的位移復(fù)用更高的密度進(jìn)行記錄(因此，位移選擇性(shiftselectivity)更好)。
例如，可以利用基于散斑復(fù)用系統(tǒng)的全息圖，進(jìn)行圖12所示的位移記錄。為了便于理解所討論的內(nèi)容，假設(shè)在旋轉(zhuǎn)的盤型記錄材料，如光盤上進(jìn)行記錄，并且，假設(shè)位移方向與盤的旋轉(zhuǎn)方向一致。在盤旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行讀取。在該圖中，一個(gè)圓代表記錄區(qū)域的一個(gè)全息圖頁(yè)。但是，記錄區(qū)域的形狀不限于圓形，也可以是橢圓形或矩形。以下將考慮對(duì)這樣記錄的全息圖進(jìn)行再現(xiàn)。順便提及，在垂直方向(正交軌跡方向)上全息圖不重疊，它們可以沿著另一個(gè)方向重疊。
在過(guò)去的光盤中，位移方向也稱為軌跡方向，而與位移方向垂直的方向稱為正交軌跡方向，在再現(xiàn)過(guò)程中，用于克服伴隨盤的旋轉(zhuǎn)的軌跡方向上的交叉位置偏離的伺服(即，跟蹤伺服)具有重要作用。順便提及，在過(guò)去的光盤的情況下，已經(jīng)允許幾十到幾百微米的偏離量。

發(fā)明內(nèi)容
關(guān)于軌跡方向上的交叉位置偏離，在全息存儲(chǔ)中也存在相同的情況，因此，需要象跟蹤伺服那樣的系統(tǒng)。但是，在散斑復(fù)用系統(tǒng)中，一般的實(shí)際情況是將位移選擇性設(shè)定在幾十到幾百微米的范圍以內(nèi)，以贏得記錄容量。沿著位移方向的高選擇性是必須的，但是，這使得難以沿著正交軌跡方向應(yīng)用跟蹤伺服。具體地說(shuō)，除非降低沿著正交軌跡方向的位移選擇性，即，除非增加沿著正交軌跡方向的容差，否則難以在再現(xiàn)時(shí)應(yīng)用跟蹤伺服。
因此，需要這樣的全息圖設(shè)備和全息圖記錄方法，通過(guò)在保證沿著全息圖記錄材料的記錄區(qū)域的軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，能夠在再現(xiàn)時(shí)方便而穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)跟蹤伺服。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于在全息圖記錄材料的記錄區(qū)域中，記錄信號(hào)光束和具有散斑圖案的參考光束的干涉條紋的全息圖設(shè)備。提供了用于生成散斑圖案的散斑圖案生成單元，使得沿著記錄區(qū)域的軌跡方向和正交軌跡方向，散斑圖案的形狀不同。
因此，例如，在本發(fā)明的實(shí)施例中，用已經(jīng)通過(guò)了沿著全息圖記錄材料的記錄區(qū)域的軌跡方向形狀細(xì)長(zhǎng)的漫射板的參考光束照射全息圖記錄材料，由此，產(chǎn)生具有散斑圖案的參考光束，其中，這種散斑圖案沿著記錄區(qū)域的正交軌跡方向比沿著軌跡方向具有更大的顆粒形狀，并且，通過(guò)用具有散斑圖案的參考光束照射全息圖記錄材料的記錄區(qū)域來(lái)進(jìn)行記錄。因此，能夠在保證沿著軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，并且因此，在再現(xiàn)時(shí)能夠方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服。
按照本發(fā)明，通過(guò)利用沿著全息圖記錄材料的記錄區(qū)域的軌跡方向和正交軌跡方向的散斑圖案的形態(tài)不同的參考光束，能夠在保證沿著軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，并且因此，在再現(xiàn)時(shí)能夠方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服。
此外，由于以上效果，可以在不受跟蹤伺服的限制約束的情況下，提高沿著全息圖記錄材料的記錄區(qū)域中的軌跡方向的記錄密度，并且因此，能夠?qū)⒂涗浢芏忍岣叩接捎涗洸牧系膭?dòng)態(tài)范圍決定的上限。


圖1為示出了按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2A和2B說(shuō)明在利用圖1所示的設(shè)備進(jìn)行散斑復(fù)用記錄的情況下的記錄區(qū)域的形狀。
圖3說(shuō)明圖1所示的漫射板的功能。
圖4示出了已經(jīng)通過(guò)了圖3的漫射板的參考光束的形狀。
圖5A和5B說(shuō)明沿著軌跡方向和正交軌跡方向，圖1所示的漫射板的功能。
圖6為示出了按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖7A和7B分別為沿著圖6的箭頭A的方向觀察和沿著圖6的箭頭B的方向觀察的側(cè)視圖。
圖8為示出了按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9A和9B分別為沿著圖8的箭頭A的方向觀察和沿著圖8的箭頭B的方向觀察的側(cè)視圖。
圖10為示出了按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖11為圖10所示的空間光調(diào)制器和漫射片的正視圖。
圖12示出了利用散斑復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行記錄的形式。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明，能夠在保證沿著全息圖記錄材料的記錄區(qū)域的軌跡方向所需要的移動(dòng)選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄。因此，利用沿著全息圖記錄材料的記錄區(qū)域中的軌跡方向與沿著正交軌跡方向散斑圖案的形態(tài)不同的參考光束，滿足了對(duì)在再現(xiàn)時(shí)方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服的需要。
例1圖1為示出了按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備包括激光源2、快門3、光束分離器4、反射鏡6、空間光調(diào)制器8、透鏡10、盤形全息圖記錄材料(由感光聚合物等制成)12、反射鏡14、用于使參考光束200分散以提供類散斑形狀的波前的漫射板16、透鏡18、透鏡20、檢測(cè)器22以及主軸電動(dòng)機(jī)7等。
以下，將對(duì)本實(shí)施例的操作進(jìn)行描述。在圖1中，在將數(shù)據(jù)記錄在全息圖記錄材料12上的情況下，在快門3處于關(guān)閉狀態(tài)的情況下，要記錄的數(shù)據(jù)頁(yè)被顯示在空間光調(diào)制器(傳輸液晶顯示設(shè)備)8上，使主軸馬達(dá)7旋轉(zhuǎn)，以確定全息圖記錄材料12的記錄位置(記錄區(qū)域)，然后，快門3打開(kāi)。
結(jié)果，從激光源2發(fā)射的相干激光束通過(guò)快門3入射在光束分離器4上，在光束分離器4，相干激光束被分為信號(hào)光束100和參考光束200。信號(hào)光束100通過(guò)反射鏡6入射在空間光調(diào)制器8上，信號(hào)光束100通過(guò)在其上顯示數(shù)據(jù)頁(yè)的空間光調(diào)制器8，由此進(jìn)行空間光調(diào)制(亮度調(diào)制)。利用透鏡10將經(jīng)過(guò)如此調(diào)制的信號(hào)光束會(huì)聚在全息圖記錄材料12中的記錄區(qū)域中。
另一方面，參考光束200經(jīng)過(guò)反射鏡14入射在漫射板16上，由此被轉(zhuǎn)換為具有散斑形波前的參考光束，然后，通過(guò)透鏡18將其會(huì)聚在全息圖記錄材料12中的與信號(hào)光束100相同的會(huì)聚點(diǎn)上。結(jié)果，在全息圖記錄材料12中，信號(hào)光束100和參考光束200彼此重疊在會(huì)聚點(diǎn)上，在全息圖記錄材料12上，合成的干涉條紋被記錄為精細(xì)疏密圖案(minutecoarse-dense pattern)。
此后，下面要被記錄的數(shù)據(jù)頁(yè)被顯示在空間光調(diào)制器8上，并且，全息圖記錄材料12被精密旋轉(zhuǎn)的主軸電動(dòng)機(jī)7位移δ，信號(hào)光束100和參考光束200會(huì)聚在其上的部分被移動(dòng)δ。在這種情況下，利用打開(kāi)的快門3，通過(guò)散斑復(fù)用記錄，將下面要被記錄的數(shù)據(jù)頁(yè)記錄在全息圖記錄材料12中的信號(hào)光束100與參考光束200的會(huì)聚部位(記錄區(qū)域)中。
圖2A和2B為示出了在進(jìn)行如上所述的散斑復(fù)用記錄的情況下，在盤式全息圖記錄材料12中的記錄區(qū)域的形式的示意圖。如圖2A所示，散斑復(fù)用記錄沿著盤式全息圖記錄材料12的軌跡方向(圓周方向)進(jìn)行。圖2B所示的每個(gè)圓為記錄區(qū)域。在復(fù)用記錄中，沿著軌跡方向(箭頭P的方向)產(chǎn)生記錄區(qū)域，并且記錄區(qū)域以間隔σ重疊。圖2B中的箭頭Q的方向?yàn)檎卉壽E方向。
對(duì)于在利用上述的參考光束光學(xué)系統(tǒng)對(duì)散斑復(fù)用全息圖進(jìn)行記錄的情況下的位移選擇性，關(guān)系是已知的。具體來(lái)說(shuō)，散斑復(fù)用系統(tǒng)的位移選擇性由參考光束的散斑尺寸確定，并且在圖3中，參考光束的散斑尺寸決定于從全息圖記錄材料觀察的參考光束波的數(shù)值孔徑。更具體地說(shuō)，由式δ＝1.22λL/d給出全息圖記錄材料的共面平均散斑尺寸δ，式中λ為參考光束200的波長(zhǎng)；L為漫射板16與全息圖記錄材料12之間的距離，d為照射漫射板16的光束點(diǎn)的直徑。
因此，在如上所述的使用這樣的參考光束的散斑復(fù)用光學(xué)系統(tǒng)中，位移選擇性取決于δ。但是，過(guò)去，使用基本上各向同性的漫射板，并且，確定漫射板的形狀時(shí)不考慮記錄材料的位移方向。因此，位移選擇性基本上是各向同性的，結(jié)果，沿著軌跡方向和沿著正交軌跡方向的位移選擇性相同。位移選擇性相當(dāng)于系統(tǒng)的容差，并且，從另一方面說(shuō)，如果位移選擇性過(guò)高，則容差減小，給伺服和外圍設(shè)備的精度造成不必要的負(fù)擔(dān)。
考慮到上述情況，在本實(shí)施例中，如圖4所示，使用了用于生成具有散斑圖案的參考光束200的漫射板16，其中，沿著軌跡方向和正交軌跡方向，散斑圖案具有不同尺寸。例如，如圖4所示，這樣的參考光束200的情況是沿著正交軌跡方向，散斑圖案稀疏；沿著軌跡方向，散斑圖案密集，即，參考光束200具有在正交軌跡方向上比軌跡方向上更大的顆粒形態(tài)。
為了生成這樣的散斑圖案，要求從全息圖記錄材料觀察，沿著位移方向與沿著正交軌跡方向，參考光束的數(shù)值孔徑不同，并且沿著正交軌跡方向的數(shù)值孔徑比沿著位移方向的數(shù)值孔徑小。為此，滿足這樣的要求，即，沿著圖5A所示的軌跡方向照射漫射板16的照明光束的范圍較長(zhǎng)，而沿著圖5B所示的正交軌跡方向照射漫射板16的照明光束的范圍較短；簡(jiǎn)而言之，在圖5A和5B所示的布置的情況下，通過(guò)設(shè)置din＞dcross，可以形成沿著正交軌跡方向細(xì)長(zhǎng)的散斑圖案。
按照本實(shí)施例，由具有細(xì)長(zhǎng)形狀的漫射板16生成具有沿著位移方向和正交軌跡方向形狀不同的散斑圖案的參考光束200，對(duì)參考光束200和信號(hào)光束100的干涉條紋進(jìn)行記錄，由此能夠在保證沿著軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，并且因此，能夠在再現(xiàn)時(shí)方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服。
順便提及，根據(jù)散斑理論可見(jiàn)，正常情況下，漫射板16的漫射角與散斑尺寸彼此無(wú)關(guān)。從圖5A和5B可見(jiàn)，理想的情況是將漫射板16的漫射角設(shè)置為，使參考光束200將延伸到全息圖記錄區(qū)域的理想位置。對(duì)漫射角的這種控制可以通過(guò)調(diào)節(jié)漫射板的表面光潔度來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且，可以用衍射光學(xué)器件等代替用于此目的的漫射板。
例2圖6為示出了按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。這里應(yīng)該注意，在以下的描述中，用與上面使用的符號(hào)相同的符號(hào)來(lái)表示與上述第一實(shí)施例相同的部分。本實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備中的參考光束光學(xué)系統(tǒng)具有窗孔25，并且，使已經(jīng)通過(guò)了漫射板的參考光束通過(guò)窗孔25照射全息圖記錄材料12。
圖7A為沿著箭頭A方向觀察時(shí)的圖6的側(cè)視圖，圖7B為沿著箭頭B方向觀察時(shí)的圖6的側(cè)視圖。全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備中的參考光束光學(xué)系統(tǒng)包括漫射板16、透鏡24、窗孔25和透鏡26。透鏡24和透鏡26構(gòu)成了4f光學(xué)系統(tǒng)，這是一種遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。
下面，將對(duì)本實(shí)施例的操作進(jìn)行描述。參考光束200在被透鏡24會(huì)聚在窗孔25上之前，被漫射板16處理為具有散斑形狀的波前。在通過(guò)窗孔25之后，透鏡26使參考光束200照射全息圖記錄材料12。
在本實(shí)施例中，使窗孔25形成沿著軌跡方向細(xì)長(zhǎng)的形狀。由于窗孔25的開(kāi)口較大，從全息圖記錄材料12觀察時(shí)，參考光束波的數(shù)值孔徑較大，因此，散斑圖案較小。透鏡24和透鏡26構(gòu)成了4f光學(xué)系統(tǒng)，因此，漫射板16與全息圖記錄材料12的表面處于成像關(guān)系。因此，在全息圖記錄材料12上，用參考光束200照射的范圍是這樣的，即，沿著軌跡方向散斑圖案較小，而沿著正交軌跡方向散斑圖案較大。因此，沿著軌跡方向，可以擴(kuò)大窗孔25的開(kāi)口，直到得到需要的位移選擇性，而沿著正交軌跡方向，可以減小窗孔25的開(kāi)口，以便得到較大的容差。因此，可以使關(guān)于跟蹤伺服、軸偏心率等的各種限制減弱。
按照本實(shí)施例，由漫射板16提供的具有散斑形狀的參考光束200通過(guò)沿著軌跡方向細(xì)長(zhǎng)的窗孔25，4f光學(xué)系統(tǒng)的出現(xiàn)使漫射板16與全息圖記錄材料12的表面處于成像關(guān)系，由此，能夠在保證沿著軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，并且因此，能夠在再現(xiàn)時(shí)方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服。
順便提及，在本實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)在4f光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置窗孔的例子進(jìn)行了描述，如果將漫射板的漫射角設(shè)置得沿著軌跡方向與沿著正交軌跡方向不同，則在沒(méi)有窗孔的情況下可以得到相同的作用或效果。此外，盡管為了便于描述而已經(jīng)利用了對(duì)漫射板的說(shuō)明，但是，實(shí)際上也可以使用衍射光學(xué)器件等。
例3圖8為示出了按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。這里應(yīng)該注意，在以下的描述中，用與上面使用的符號(hào)相同的符號(hào)來(lái)表示與上述第二實(shí)施例相同的部分。本實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備中的參考光束光學(xué)系統(tǒng)具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，使已經(jīng)通過(guò)了安裝在窗孔25的開(kāi)口的漫射板16的參考光束200照射全息圖記錄材料12。
圖9A為沿著箭頭A方向觀察時(shí)的圖8的側(cè)視圖，9B為沿著箭頭B方向觀察時(shí)的圖8的側(cè)視圖。全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備中的參考光束光學(xué)系統(tǒng)包括安裝到漫射板16的開(kāi)口的窗孔25以及起傅立葉變換透鏡作用的透鏡27等。
下面，將對(duì)本實(shí)施例的操作進(jìn)行描述。參考光束200通過(guò)窗孔25，并且在透鏡27使之照射全息圖記錄材料12之前，被漫射板16處理為具有散斑形狀的波前。沿著軌跡方向，窗孔25的開(kāi)口也是細(xì)長(zhǎng)的，并且，按照同樣的方式，安裝在開(kāi)口的漫射板16也是細(xì)長(zhǎng)的，因此，其沿著軌跡方向的長(zhǎng)度din比其沿著正交軌跡方向的長(zhǎng)度dcross更大；由此，有關(guān)系din＞dcross。利用關(guān)系din＞dcross，可以形成沿著正交軌跡方向細(xì)長(zhǎng)的散斑圖案。
按照本實(shí)施例，漫射板16被安裝在具有沿著軌跡方向形狀細(xì)長(zhǎng)的開(kāi)口的窗孔25上，參考光束200通過(guò)窗孔25，由此，可以在保證沿著軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，并且因此能夠在再現(xiàn)時(shí)方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服。
順便提及，根據(jù)散斑理論可見(jiàn)，在正常情況下，漫射板16的漫射角與散斑尺寸彼此無(wú)關(guān)，從圖8以及圖9A和9B可見(jiàn)，理想的情況是將漫射板16的漫射角設(shè)置為使參考光束200延伸到全息圖記錄區(qū)域的理想位置。對(duì)漫射角的這種控制可以通過(guò)調(diào)節(jié)漫射板16的表面光潔度來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且，可以用衍射光學(xué)器件等代替用于此目的的漫射板16。
例4圖10為示出了按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備的主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備是利用同軸(in-line)系統(tǒng)(或共軸系統(tǒng)或共線系統(tǒng))進(jìn)行散斑復(fù)用記錄的，在同軸系統(tǒng)中，信號(hào)光束100和參考光束200從相同的方向入射到全息圖記錄材料60上，并且，其光學(xué)系統(tǒng)包括空間光調(diào)制器(SLM)31、漫射片(漫射板)32、透鏡33、全息圖記錄材料60、透鏡34以及圖像傳感器35等，其中，漫射片32位于空間光調(diào)制器31的上側(cè)。
圖11為示出了空間光調(diào)制器31和漫射片32的正視圖。細(xì)長(zhǎng)的漫射片32被布置在空間光調(diào)制器31上，用于檢測(cè)原點(diǎn)以進(jìn)行圖像處理的對(duì)齊標(biāo)記顯示在空間光調(diào)制器31的四角，要記錄的數(shù)據(jù)頁(yè)顯示在對(duì)齊標(biāo)記的內(nèi)側(cè)。根據(jù)沿著全息圖記錄材料60的正交軌跡方向所需要的容差的尺寸，確定漫射片32的形狀。
以下將對(duì)本實(shí)施例的操作進(jìn)行描述。激光束90入射在空間光調(diào)制器31和漫射片32上。按照顯示在空間光調(diào)制器31上的數(shù)據(jù)頁(yè)，激光束90經(jīng)過(guò)空間光調(diào)制，成為信號(hào)光束100，并且，激光束90被漫射片32漫射，使其具有散斑形狀的波前，從而成為參考光束200。信號(hào)光束100和參考光束200被透鏡33會(huì)聚在全息圖記錄材料60上，這兩個(gè)光束的干涉條紋被記錄在全息圖記錄材料60中。當(dāng)用在全黑顯示狀態(tài)下的空間光調(diào)制器31進(jìn)行用激光束90的照射時(shí)，透鏡33僅讓被漫射片32漫射的參考光束200照射全息圖記錄材料60，由此，生成再現(xiàn)的信號(hào)光束300，并且由透鏡34將其會(huì)聚在圖像傳感器35上，從而對(duì)記錄數(shù)據(jù)頁(yè)進(jìn)行再現(xiàn)。
這里，由沿著全息圖記錄材料60的正交軌跡方向所需要的容差的大小確定漫射片32的形狀，并且，在如圖所示的水平方向細(xì)長(zhǎng)的矩形的情況下，生成沿著垂直方向細(xì)長(zhǎng)的散斑圖案。在這樣的散斑圖案中，垂直方向的容差較大，沿左右方向的位移選擇性較高。據(jù)此，對(duì)空間光調(diào)制器31和漫射片32進(jìn)行布置，使得全息圖記錄材料60的軌跡方向與漫射片32的縱向一致。
按照本實(shí)施例，即使在基于同軸系統(tǒng)的全息圖記錄/再現(xiàn)設(shè)備中，通過(guò)在空間光調(diào)制器31的一側(cè)安裝細(xì)長(zhǎng)的漫射片32，以改變沿著軌跡方向和沿著正交軌跡方向的參考光束200的散斑圖案，也能夠在保證沿著軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，并且因此能夠在再現(xiàn)時(shí)方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服。
順便提及，盡管在上述實(shí)施例中，空間光調(diào)制器31與漫射片32彼此分開(kāi)，但可以將空間光調(diào)制器31設(shè)計(jì)為還起漫射片的作用；在這種情況下，在空間光調(diào)制器31的一部分顯示面上顯示隨機(jī)圖案，從而構(gòu)成漫射片，并且，利用顯示圖案能夠?qū)ξ灰七x擇性進(jìn)行與上面相似的控制。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且，可以在本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，以關(guān)于特定配置、功能、作用和效果等的其它各種方式來(lái)實(shí)施本發(fā)明。例如，盡管在上述實(shí)施例中，全息圖記錄材料是盤型的，但也可以采用卡型的或其它盤形的全息圖記錄材料，在這種情況下，通過(guò)沿著軌跡方向和沿著正交軌跡方向改變參考光束200的散斑圖案，也可以得到與上面相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種全息圖設(shè)備，用于在全息圖記錄材料的記錄區(qū)域中記錄信號(hào)光束和具有散斑圖案的參考光束的干涉條紋，所述全息圖設(shè)備包括散斑圖案生成單元，用于生成所述散斑圖案，使得所述散斑圖案在所述記錄區(qū)域的軌跡方向上和正交軌跡方向上的形態(tài)不同。
2.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，所述散斑圖案的所述形態(tài)具有在所述記錄區(qū)域的所述正交軌跡方向上比所述軌跡方向上更大的顆粒形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，從所述全息圖記錄材料觀察，在所述記錄區(qū)域的所述軌跡方向上和所述正交軌跡方向上，所述參考光束的數(shù)值孔徑不同，并且，所述數(shù)值孔徑在所述正交軌跡方向上比所述軌跡方向上小。
4.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，所述散斑圖案生成單元包括形狀為在所述記錄區(qū)域的所述正交軌跡方向上比所述軌跡方向上短的漫射板或衍射光學(xué)器件。
5.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，所述散斑圖案生成單元包括所述漫射板或衍射光學(xué)器件；遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，用于用已經(jīng)通過(guò)了所述漫射板或衍射光學(xué)器件的所述參考光束照射所述全息圖記錄材料；以及位于所述遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)中的窗孔。
6.如權(quán)利要求5所述的全息圖設(shè)備，其中，所述窗孔的形狀為在所述記錄區(qū)域的所述軌跡方向上細(xì)長(zhǎng)。
7.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，所述散斑圖案生成單元包括窗孔；漫射板或衍射光學(xué)器件，安裝在所述窗孔的開(kāi)口部分；以及透鏡，用于用已經(jīng)通過(guò)了所述漫射板或衍射光學(xué)器件的所述參考光束照射所述全息圖記錄材料。
8.如權(quán)利要求7所述的全息圖設(shè)備，其中，所述窗孔為在所述記錄區(qū)域的所述軌跡方向上細(xì)長(zhǎng)。
9.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，所述散斑圖案生成單元包括在所述記錄區(qū)域的軌跡方向上和正交軌跡方向上漫射角不同的漫射板或衍射光學(xué)器件；以及遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，用于用已經(jīng)通過(guò)了所述漫射板或衍射光學(xué)器件的所述參考光束照射所述全息圖記錄材料。
10.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，所述散斑圖案生成單元包括布置在用于顯示要記錄的數(shù)據(jù)頁(yè)的空間光調(diào)制器上的漫射片，并且，所述漫射片的形狀決定于在所述全息圖記錄材料的正交軌跡方向上所需要的容差的幅值。
11.如權(quán)利要求1所述的全息圖設(shè)備，其中，所述全息圖記錄材料的形狀為盤形。
12.一種全息圖記錄方法，用于在全息圖記錄材料的記錄區(qū)域中記錄信號(hào)光束和具有散斑圖案的參考光束的干涉條紋，其中，在所述記錄區(qū)域的軌跡方向和正交軌跡方向上，所述參考光束中的所述散斑圖案的形態(tài)不同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種全息圖設(shè)備，用于在全息圖記錄材料的記錄區(qū)域中記錄信號(hào)光束和具有散斑圖案的參考光束的干涉條紋。該全息圖設(shè)備包括散斑圖案生成單元，用于生成散斑圖案，使得沿著記錄區(qū)域的軌跡方向和沿著正交軌跡方向，散斑圖案的形狀不同。利用這樣的配置，能夠在保證沿著軌跡方向所需要的位移選擇性的同時(shí)，在增加沿著正交軌跡方向的容差的情況下進(jìn)行記錄，并且因此，能夠在再現(xiàn)時(shí)方便而穩(wěn)定地進(jìn)行跟蹤伺服。
文檔編號(hào)G03H1/26GK1734588SQ20051008360
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者木原信宏, 山津久行, 江面惠 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社