專利名稱：全息裝置、空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法、以及全息照相記錄材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于記錄數(shù)據(jù)到全息照相存儲(chǔ)器和從全息照相存儲(chǔ)器再現(xiàn)數(shù)據(jù)的全息裝置，更特別地，涉及一種用來(lái)在像素水平定位空間光調(diào)制器與圖像傳感器的用于空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)已被注意到的有作為強(qiáng)存儲(chǔ)的候選物能力的下一代產(chǎn)品和下下代產(chǎn)品光盤的全息存儲(chǔ)器的實(shí)際應(yīng)用，全息技術(shù)已經(jīng)并且正在迅速地發(fā)展。利用全息技術(shù)來(lái)執(zhí)行大數(shù)量數(shù)據(jù)的記錄和再現(xiàn)的全息記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，例如，2000年5月的IBMJ.RES DEVELOP的第44卷第3期中的“全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”(“Holographic data storage”，IBM J.RES DEVELOP，Vol.44，No.3，May，2000)。
根據(jù)該全息存儲(chǔ)記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)(全息裝置)，相干的激光束被分成信號(hào)光和參考光，并且通過(guò)空間光調(diào)制器(SLM)根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)強(qiáng)度調(diào)制該信號(hào)光。將已調(diào)制的信號(hào)光聚光到全息記錄介質(zhì)(全息記錄材料)上。因此，由于參考光也照射到全息記錄介質(zhì)上，信號(hào)光和參考光彼此相互干涉，并且通過(guò)干涉形成的干涉條紋作為細(xì)的密度圖案記錄在記錄介質(zhì)中。
為了再現(xiàn)記錄在全息記錄介質(zhì)中的數(shù)據(jù)，以和參考光到全息記錄介質(zhì)的角相同的角引入與參考光相同的照明再現(xiàn)光。因此，數(shù)據(jù)以相應(yīng)于記錄在全息記錄介質(zhì)中的干涉條紋的衍射光(現(xiàn)在信號(hào)光)再現(xiàn)。該再現(xiàn)信號(hào)光被聚光到例如CCD+CMOS圖像傳感器的圖像傳感器上并被作為位組合格式收回到圖像拾取裝置中。通過(guò)圖像拾取裝置獲得的接收光信號(hào)被分析并以數(shù)據(jù)再現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的全息存儲(chǔ)，如果執(zhí)行的數(shù)據(jù)再現(xiàn)沒(méi)有精確地執(zhí)行空間光調(diào)制器與圖像傳感器之間的定位或全息再現(xiàn)圖像與圖像傳感器之間的定位，則空間光調(diào)制器的一個(gè)像素的圖像可能未必形成在圖像傳感器的一個(gè)像素上。因此，在某種環(huán)境下，再現(xiàn)信號(hào)光被相鄰像素之間的圖像傳感器的一部分接收，并且像素可接收的光量減少。全息再現(xiàn)通常顯示出差的S/N比，并且在二值全處息再現(xiàn)中，不能獲得0水平和1水平之間的高反差。因此，圖像傳感器接收的光量的減少將顯著影響誤碼率(BER)。
希望提供一種全息裝置，一種用于空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法，通過(guò)該方法可自動(dòng)地在像素水平校正空間光調(diào)制器和像素傳感器之間的位置的位移，以及一種全息記錄材料，在其上記錄用來(lái)自動(dòng)地校正上述位置的位移的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，這里提供的一種全息裝置，該全息裝置用于將由空間光調(diào)制器光學(xué)空間調(diào)制的參考光和信號(hào)光形成的干涉條紋記錄到全息記錄材料上或通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)拾取由照射照明再現(xiàn)光到全息記錄材料上產(chǎn)生的再現(xiàn)信號(hào)光圖像。該全息裝置包括通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)直接拾取相應(yīng)于顯示在空間光調(diào)制器上的像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光圖像的匹配數(shù)據(jù)采集部件，利用再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算的算術(shù)運(yùn)算部件，和用于移動(dòng)圖像拾取裝置和空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)算術(shù)運(yùn)算部件的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果的定位控制部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這里提供一種用于在全息裝置中的空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法。該定位方法包括如下步驟在空間光調(diào)制器上顯示像素匹配圖案，通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)直接拾取相應(yīng)于該顯示在空間光調(diào)制器上的像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光圖像，利用再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算，和移動(dòng)圖像拾取裝置和空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這里提供一種通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)拾取由照射照明再現(xiàn)光到全息記錄材料上再現(xiàn)的再現(xiàn)信號(hào)光圖像的全息裝置。該全息裝置包括通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)拾取由預(yù)先記錄在全息記錄介質(zhì)內(nèi)的相位匹配圖案的再現(xiàn)而獲得的再現(xiàn)信號(hào)光圖像的一匹配數(shù)據(jù)采集部件，利用再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算的一算術(shù)運(yùn)算部件，和用于移動(dòng)圖像拾取裝置和空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)算術(shù)運(yùn)算部件的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果的一定位控制部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這里提供一種用于在全息裝置中的空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法。該定位方法包括如下步驟再現(xiàn)預(yù)先記錄在全息記錄材料中的相位匹配圖案來(lái)獲得再現(xiàn)信號(hào)光，通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)拾取再現(xiàn)信號(hào)光圖像，利用再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算，和移動(dòng)圖像拾取裝置和空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
在全息裝置和用于空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法中，通過(guò)具有比空間光調(diào)制器的分辨率高的圖像拾取裝置拾取像素匹配圖案的圖像，并且結(jié)果圖象信號(hào)的亮度信號(hào)被用于執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算以規(guī)定一個(gè)評(píng)價(jià)值。然后，相對(duì)于空間光調(diào)制器移動(dòng)圖像拾取裝置的位置，以便評(píng)價(jià)值可能具有最大值從而自動(dòng)地在像素水平校正空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置之間的位置的位移。特別地，例如，在圖像拾取裝置的分辨率是空間光調(diào)制器的兩倍高的場(chǎng)合，當(dāng)圖像信號(hào)是重復(fù)取樣(oversample)時(shí)，如果空間光調(diào)制和圖像拾取裝置的位置彼此在像素水平并不重合，此時(shí)圖像拾取裝置接收光量減少。利用這個(gè)事實(shí)，使用評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)接收光總量的減少，并且把這個(gè)評(píng)價(jià)值的總和顯示最大值的位置認(rèn)為是空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置彼此在像素水平重合的位置。需要注意的是在預(yù)先記錄在全息材料中的像素匹配圖案用作上面描述的像素匹配圖案的場(chǎng)合，也可以執(zhí)行相似的定位操作。
利用全息裝置和用于空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法，通過(guò)利用具有比空間光調(diào)制器的分辨率高的圖像拾取裝置拾取像素匹配圖案，利用結(jié)果圖像信號(hào)的亮度值執(zhí)行預(yù)定的算術(shù)運(yùn)算以及相對(duì)于空間光調(diào)制器移動(dòng)圖像拾取裝置的位置以致算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果可以具有最大值，可以校正空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置之間任何的位置的位移。因此，可以增加圖像拾取裝置的接收光水平以再現(xiàn)具有低誤碼率和高質(zhì)量的圖像。


結(jié)合附圖，通過(guò)參考描述，將了解本發(fā)明的這些和其他目的，其中圖1所示的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全息裝置結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖2所示的是顯示在圖1所示的空間光調(diào)制器上的匹配圖案一例子的示意圖；圖3所示的是顯示在圖1所示的空間光調(diào)制器上的匹配圖案的配置一例子的示意圖；圖4A和4B是說(shuō)明圖1所示的空間光調(diào)制器和圖像傳感器之間的定位原理的波形圖；圖5是說(shuō)明由圖1所示的圖像傳感器的連續(xù)像素產(chǎn)生的亮度信號(hào)一例子的示意圖；圖6所示的是數(shù)據(jù)頁(yè)的一例子的示意圖，顯示在圖1所示的空間光調(diào)制器上用于自動(dòng)定位的標(biāo)記并入該數(shù)據(jù)頁(yè)；圖7是圖6所示的數(shù)據(jù)頁(yè)一部分的放大圖；圖8所示的是并入圖1所示的全息記錄和再現(xiàn)裝置中的用于自動(dòng)定位的控制系統(tǒng)的方塊圖；圖9是說(shuō)明由圖8的控制系繞執(zhí)行自動(dòng)定位控制程序的流程圖；圖10所示的是當(dāng)涉及一些位置的位移時(shí)，由圖1所示的裝置拾取的圖像一例子的示意圖；圖11所示的是當(dāng)沒(méi)有涉及位置的位移時(shí)，由圖1所示的裝置拾取的圖像一例子的示意圖；圖12所示的是當(dāng)切掉圖11所示的一圖像時(shí)，該圖像一例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，這里所示的是以運(yùn)用了本發(fā)明的全息記錄和再現(xiàn)裝置形式的全息裝置的結(jié)構(gòu)。該全息記錄和再現(xiàn)裝置包括例如半導(dǎo)體層的激光光源1，快門2，半波片3，相位束分離器(PBS)4，另一個(gè)快門5，反射鏡6，空間濾波器7，準(zhǔn)直透鏡8，另一個(gè)反射鏡9，空間光調(diào)制器(SLM)10，以及傅立葉透鏡11。該全息記錄和再現(xiàn)裝置還包括另一個(gè)空間濾波器12，另一個(gè)準(zhǔn)直透鏡13，另一個(gè)反射鏡14，旋轉(zhuǎn)反射鏡15，另一個(gè)傅立葉透鏡16，圖像傳感器(圖像拾取裝置)17，以及可拆卸的全息記錄材料60。
現(xiàn)在，將描述本實(shí)施例的全息記錄和再現(xiàn)裝置。記錄時(shí)，快門2和5打開(kāi)，并且引導(dǎo)從激光光源1發(fā)出的激光束通過(guò)半波片3到達(dá)相位束分離器4。相位束分離器4將引入的激光束分成信號(hào)光100和參考光200。信號(hào)光100被反射鏡6轉(zhuǎn)向并穿過(guò)空間濾波器7，隨后其被準(zhǔn)直透鏡8變成大致平行的光。以大致平行的光形式的信號(hào)光100被反射鏡9轉(zhuǎn)向并被相應(yīng)于顯示在空間光調(diào)制器10上的數(shù)據(jù)頁(yè)光學(xué)空間調(diào)制，隨后通過(guò)傅立葉透鏡11將其聚焦在全息記錄材料60(其有時(shí)僅僅稱作記錄材料)上。
同時(shí)，參考光200穿過(guò)空間濾波器12并被準(zhǔn)直透鏡13變成大致平行的光，隨后其被反射鏡14轉(zhuǎn)向并到達(dá)旋轉(zhuǎn)反射鏡15。參考光200被轉(zhuǎn)向由旋轉(zhuǎn)反射鏡15的旋轉(zhuǎn)角度確定的一角度，然后到達(dá)全息記錄材料60。因此，如果旋轉(zhuǎn)反射鏡15的旋轉(zhuǎn)角度改變，則參考光200到全息記錄材料60的引入角也改變。結(jié)果，將依據(jù)信號(hào)光100和參考光200的干涉條紋以角度多路復(fù)用的方法記錄在全息記錄材料60中。
再現(xiàn)時(shí)，快門2打開(kāi)而快門5關(guān)閉。結(jié)果，參考光200作為再現(xiàn)照明光照射在全息記錄材料60上，并且由全息記錄材料60產(chǎn)生再現(xiàn)信號(hào)光300。通過(guò)傅立葉透鏡16將再現(xiàn)信號(hào)光300變成大致平行的光，并由圖像傳感器17接收。圖像傳感器17將接收的光學(xué)圖像光電轉(zhuǎn)換成再現(xiàn)圖像信號(hào)。
本實(shí)施例的全息記錄和再現(xiàn)裝置具有自動(dòng)地在像素水平校正空間光調(diào)制器10(全息再現(xiàn)圖像)和圖像傳感器17之間的位置的位移的功能。該功能描述如下。在自動(dòng)校正的基本思想中，例如，用于校準(zhǔn)的標(biāo)記可考慮由如圖2中所示的黑白相間的交替圖案(例如，在空間光調(diào)制器10上的像素值為255和0)組成。需要注意的是圖2所示的標(biāo)記僅僅是個(gè)例子，可以利用任何標(biāo)記，只要當(dāng)其是由交替圖案構(gòu)成的。
如圖3所示，多個(gè)圖像顯示在空間光調(diào)制器10上分散的位置，每個(gè)圖像都設(shè)置有標(biāo)記，并且通過(guò)圖像傳感器17直接拾取由空間光調(diào)制器10空間光調(diào)制的信號(hào)光的圖像(在這個(gè)實(shí)例中，除去了全息記錄材料60)。然后，基于結(jié)果拾取圖像執(zhí)行空間光調(diào)制器10(全息圖像)和圖像傳感器17之間的像素水平的定位(在下文中稱為像素匹配)。需要注意的是，在考慮不同驅(qū)動(dòng)之間的兼容性(可更換性)的場(chǎng)合，實(shí)際上是記錄如上所述的校準(zhǔn)圖像(像素匹配圖案)到全息記錄材料60中的。
圖4A和4B說(shuō)明空間光調(diào)制器10和圖像傳感器17之間的定位方式。圖像傳感器17具有空間光調(diào)制器10兩倍高的分辨率，這樣圖像傳感器17以重復(fù)取樣方式接收從空間光調(diào)制器10發(fā)出的光。這時(shí)，如果如圖4A所示正確執(zhí)行定位，此時(shí)，那么相似于顯示在空間光調(diào)制器10上的圖案的、其圖像由圖像傳感器17拾取的校正圖案的圖像也理想地是以大致固定的相應(yīng)于255的亮度值IH和大致固定的相應(yīng)于0的亮度值IL拾取的。因而，圖像傳感器17接收的光信號(hào)顯示為簡(jiǎn)單的矩形波。
然而，如果如圖4B所示不正確執(zhí)行定位，此時(shí)，圖像傳感器17上的一些像素接收減少的光量，并且因此顯示出位于相應(yīng)于空間光調(diào)制器10的0和255的像素值之間的中間值亮度IM。因此，圖像傳感器17的接收光信號(hào)顯示出階梯式矩形波并且假定出亮度值IH，中間值IM和亮度值IL的三個(gè)值。
因而，這一事實(shí)被應(yīng)用在下面的方法中。特別地，如圖5所示，將圖像傳感器17的連續(xù)像素的接收光量值表示為P0、P1、P2和P3，表示為{(P0+P1)-(P2+P3)}2的鄰近像素值之差平方的總和定義為評(píng)價(jià)函數(shù)(由于接收的光量值是通過(guò)重復(fù)取樣獲得的，所以差值是鄰近像素的總和之差)。然后，利用評(píng)價(jià)函數(shù)可以執(zhí)行空間光調(diào)制器10和圖像傳感器17之間在像素水平的定位以查出差值的總和位置。通過(guò)概括，評(píng)價(jià)函數(shù)可以表示為下面的表達(dá)式Σk{(P4k+P4k+1)-(P4k+2+P4k+3)}2]]>需要注意的是，在這種所述評(píng)價(jià)函數(shù)被合并的場(chǎng)合，如果計(jì)算的速度優(yōu)先，則可以利用沒(méi)有包含平方形式的上述表達(dá)式，即，連續(xù)像素接收光量值之差的表達(dá)式(P0+P1)-(P2+P3)。因此，概括的形式表示連續(xù)像素接收光量值之差的總和。進(jìn)一步，為了抑制圖像傳感器17的隨意噪聲等的影響，最好地通過(guò)復(fù)數(shù)次執(zhí)行圖像拾取，以便由復(fù)數(shù)個(gè)圖像產(chǎn)生總的平均圖像并用于定位。
圖6所示的是數(shù)據(jù)頁(yè)的一例子，顯示在空間光調(diào)制器10上用于自動(dòng)定位的標(biāo)記并入該數(shù)據(jù)頁(yè)，并且特別地，把用于像素匹配的標(biāo)記嵌入調(diào)制碼。圖像例子用的標(biāo)記具有與圖1所示標(biāo)記不同的形狀。特別的，正如圖7所看到的放大圖中，用于粗略定位的標(biāo)記30設(shè)置在四個(gè)拐角處，并且在粗略定位標(biāo)記30之間將像素匹配標(biāo)記40設(shè)置成水平和垂直的方向。每個(gè)像素匹配標(biāo)記40都是由兩值交替圖案組成。
圖8所示的是并入圖1所示的全息記錄和再現(xiàn)裝置中的用于自動(dòng)定位的控制系統(tǒng)。參考圖8，所示的控制系統(tǒng)包括用于機(jī)械地移動(dòng)圖像傳感器17的圖像傳感器移動(dòng)機(jī)構(gòu)21，用于存儲(chǔ)從圖像傳感器17輸出的圖像信號(hào)的幀存儲(chǔ)器18，以及用于處理存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器18中的圖像的圖像處理部件19?？刂葡到y(tǒng)還包括用于基于圖像處理部件19的處理結(jié)果輸出控制信號(hào)的傳動(dòng)裝置控制器20，以及用于根據(jù)從傳動(dòng)裝置控制器20輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)圖像傳感器移動(dòng)機(jī)構(gòu)21的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)器22。
現(xiàn)在，將參考圖9所示的流程圖描述自動(dòng)定位控制過(guò)程。首先，將如圖6所示的這種數(shù)據(jù)頁(yè)顯示在空間光調(diào)制器10上并將其記錄到全息記錄材料60中，隨后將其再現(xiàn)，以便由圖像傳感器17拾取它的圖像(步驟S1)。
然后，圖像處理部件19根據(jù)圖像識(shí)別算法自動(dòng)地識(shí)別定位標(biāo)記30，以此檢測(cè)定位標(biāo)記30的位置(步驟S2)。然后，圖像處理部件19獲得在標(biāo)記30之間的水平和垂直方向的多個(gè)一維剖面以產(chǎn)生多個(gè)剖面(S3)。此后，圖像處理部件19匯集這些剖面(S4)。圖像處理部件19根據(jù)上文給出的評(píng)價(jià)函數(shù)利用匯集的剖面計(jì)算評(píng)價(jià)值并在水平和垂直方向移動(dòng)圖像傳感器17以便評(píng)價(jià)值可具有最大值(步驟S5，S6和S7)。然后，圖像處理部件19將圖像傳感器17固定在評(píng)價(jià)值顯示為最大值的位置以執(zhí)行像素匹配。此后，執(zhí)行表示為數(shù)據(jù)的調(diào)制碼的定位和切掉，以在將誤碼率抑制低的時(shí)候讀出數(shù)據(jù)。圖10所示的是包含一些位置的位移的拾取圖像，而圖11所示的是拾取圖像的位置的位移已經(jīng)通過(guò)執(zhí)行像素匹配校正過(guò)了的例子。圖12是通過(guò)圖像傳感器17從圖11的圖像中切掉一部分圖像的放大圖。
從圖6所示的像素匹配標(biāo)記40中，這些在水平方向排列的標(biāo)記具有與調(diào)制碼的尺寸相符的寬度，并且這些在垂直方向排列的標(biāo)記具有與調(diào)制碼的尺寸相符的高度。例如，如果調(diào)制碼的最小單元是2×2像素，此時(shí)標(biāo)記的最小寬度和最小高度都是2像素。標(biāo)記形式的2值交替圖案是以參考寬度和參考高度周期地設(shè)置，并且如果拾取的圖像并不包含由光學(xué)系統(tǒng)或介質(zhì)產(chǎn)生的畸變，在拾取的圖像上也總是可以以相同的周期觀察到該2值交替圖案。
然而，難于實(shí)際上抑制由光學(xué)系統(tǒng)或介質(zhì)產(chǎn)生的畸變，并且在圖像包含一些畸變的場(chǎng)合，在圖像上的標(biāo)記的周期是根據(jù)位置變化的。同樣在該實(shí)例中，通過(guò)積極地利用變化可以校正圖像的畸變。同樣可以測(cè)量標(biāo)記的傾斜和校正圖像的傾斜。
根據(jù)本實(shí)施例的全息記錄和再現(xiàn)裝置，通過(guò)具有分辨率是空間光調(diào)制器10的分辨率兩倍高的圖像傳感器17拾取像素匹配圖像以產(chǎn)生多個(gè)一維剖面，以及根據(jù)評(píng)價(jià)函數(shù)從通過(guò)匯集一維剖面獲得的剖面中計(jì)算評(píng)價(jià)值。然后，圖像傳感器17移動(dòng)到評(píng)價(jià)值顯示最大值的位置以自動(dòng)地在像素水平校正空間光調(diào)制器10和像素傳感器17之間的任何位置的位移。進(jìn)一步，由于執(zhí)行上述的這種像素匹配來(lái)切掉拾取的圖像，所以可以獲得誤碼率可被抑制地低的再現(xiàn)圖像信號(hào)。
需要注意的是，本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的主題下，在特別的結(jié)構(gòu)，功能，作用，效果方面實(shí)施多種不同的改變形式。例如，在上述實(shí)施例中，像素匹配圖案顯示在空間光調(diào)制器10上并且通過(guò)圖像傳感器17直接拾取相應(yīng)于顯示的像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光的圖像以執(zhí)行空間光調(diào)制器10和圖像傳感器17之間的定位。然而，如果從預(yù)先記錄像素匹配圖案在內(nèi)的全息材料中再現(xiàn)像素匹配圖案并且通過(guò)圖像傳感器17接收結(jié)果再現(xiàn)信號(hào)光，同樣可以在像素水平自動(dòng)地校正空間光調(diào)制器10和圖像傳感器17之間的位置的位移。進(jìn)一步，在上述實(shí)施例中，圖像傳感器17相對(duì)于空間光調(diào)制器10移動(dòng)，而在某種情況下，可替換地將空間光調(diào)制器10相對(duì)于圖像傳感器17移動(dòng)。
進(jìn)一步，當(dāng)上述實(shí)施例的全息裝置采用有角度的多路復(fù)用方法時(shí)，如果將本發(fā)明應(yīng)用于任何其他多路復(fù)用方法，例如，移位多路復(fù)用方法的全息裝置，同樣可以實(shí)現(xiàn)相似的效果。
雖然已經(jīng)利用特殊條件描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是這種描述僅是用于說(shuō)明的目的，并且可以理解的是在不脫離隨后的權(quán)要求書的精神和范圍下，可以作出不同的改變和變化。
權(quán)利要求
1.一種全息裝置，用于記錄由空間光調(diào)制器光學(xué)空間調(diào)制的參考光和信號(hào)光形成的干涉條紋到全息記錄材料上或通過(guò)圖像拾取裝置來(lái)拾取由照射照明再現(xiàn)光到全息記錄材料上產(chǎn)生的再現(xiàn)信號(hào)光圖像以獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)，該裝置包括匹配數(shù)據(jù)采集部件，用于通過(guò)所述圖像拾取裝置來(lái)直接拾取以顯示在所述空間光調(diào)制器上的像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光圖像以獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)；算術(shù)運(yùn)算部件，用于利用該再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算；和定位控制部件，用于移動(dòng)所述圖像拾取裝置和所述空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)所述算術(shù)運(yùn)算部件的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的全息裝置，其中所述定位控制部件相對(duì)于所述空間光調(diào)制器移動(dòng)所述圖像拾取裝置或相對(duì)于所述圖像拾取裝置移動(dòng)所述空間光調(diào)制器以響應(yīng)所述算術(shù)運(yùn)算部件的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的全息裝置，其中所述圖像拾取裝置具有比所述空間光調(diào)制器更高的分辨率，并且所述匹配數(shù)據(jù)采集部件重復(fù)取樣以像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的全息裝置，其中所述圖像拾取裝置的分辨率等于或高于所述空間光調(diào)制器的分辨率的兩倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的全息裝置，其中所述算術(shù)運(yùn)算部件計(jì)算所述圖像拾取裝置的多個(gè)連續(xù)像素亮度值之差的平方和，然后計(jì)算這些平方和的總和或計(jì)算多個(gè)連續(xù)像素亮度值之差的總和。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的全息裝置，其中所述算述運(yùn)算部件計(jì)算平方和的總和并將計(jì)算出的平方和的總和規(guī)定為評(píng)價(jià)函數(shù)，或計(jì)算差值的總和并將計(jì)算出的差值的總和規(guī)定為評(píng)價(jià)函數(shù)，從再現(xiàn)圖像信號(hào)獲得多個(gè)線剖面，匯集這些剖面，以及基于評(píng)價(jià)函數(shù)從匯集的剖面中計(jì)算評(píng)價(jià)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的全息裝置，其中所述定位控制部件移動(dòng)所述圖像拾取裝置的機(jī)械位置以定位所述圖像拾取裝置以便所述算術(shù)運(yùn)算部件的運(yùn)算結(jié)果具有最大值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的全息裝置，其中像素匹配圖案由一交替圖案組成并以分散的方式顯示在所述空間光調(diào)制器的顯示屏的多個(gè)位置上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的全息裝置，其中像素匹配圖案由設(shè)置在所述空間光調(diào)制器的顯示屏的四個(gè)拐角的每一相鄰定位標(biāo)記之間的一細(xì)長(zhǎng)的二值交替圖案組成。
10.一種全息裝置，用于通過(guò)圖像拾取裝置來(lái)拾取由照射照明再現(xiàn)光到全息記錄材料上所再現(xiàn)的再現(xiàn)信號(hào)光圖像以獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)，該裝置包拾匹配數(shù)據(jù)采集部件，用于通過(guò)所述圖像拾取裝置來(lái)拾取由預(yù)先記錄在全息記錄介質(zhì)內(nèi)的相位匹配圖案的再現(xiàn)而獲得的再現(xiàn)信號(hào)光圖像以獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)；算術(shù)運(yùn)算部件，用于利用所述再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算；和定位控制部件，用于移動(dòng)所述圖像拾取裝置和所述空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)所述算術(shù)運(yùn)算部件的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的全息裝置，其中所述定位控制部件相對(duì)于所述空間光調(diào)制器移動(dòng)所述圖像拾取裝置或相對(duì)于所述圖像拾取裝置移動(dòng)所述空間光調(diào)制器以響應(yīng)所述算術(shù)運(yùn)算部件的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的全息裝置，其中所述圖像拾取裝置具有比所述空間光調(diào)制器更高的分辨率，并且所述匹配數(shù)據(jù)采集部件重復(fù)取樣以像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的全息裝置，其中所述圖像拾取裝置的分辨率等于或高于所述空間光調(diào)制器的分辨率的兩倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的全息裝置，其中所述算述運(yùn)算部件計(jì)算所述圖像拾取裝置的多個(gè)連續(xù)像素亮度值之差的平方和，然后計(jì)算這些平方和的總和或計(jì)算多個(gè)連續(xù)像素亮度值之差的總和。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的全息裝置，其中所述述算術(shù)運(yùn)算部件計(jì)算平方和的總和并將計(jì)算出的平方和的總和規(guī)定為評(píng)價(jià)函數(shù)，或計(jì)算差值的總和并將計(jì)算出的差值的總和規(guī)定為評(píng)價(jià)函數(shù)，從再現(xiàn)圖像信號(hào)獲得多個(gè)線剖面，匯集這些剖面，以及基于評(píng)價(jià)函數(shù)從匯集的剖面中計(jì)算評(píng)價(jià)值。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的全息裝置，其中所述定位控制部件移動(dòng)所述圖像拾取裝置的機(jī)械位置以定位所述圖像拾取裝置以便所述算術(shù)運(yùn)算部件的運(yùn)算結(jié)果具有最大值。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的全息裝置，其中像素匹配圖案由一交替圖案組成并以分散的方式顯示在所述空間光調(diào)制器的顯示屏的多個(gè)位置上。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的全息裝置，其中像素匹配圖案由設(shè)置在所述空間光調(diào)制器的顯示屏的四個(gè)拐角的每一相鄰定位標(biāo)記之間的一細(xì)長(zhǎng)的二值交替圖案組成。
19.一種用于在全息裝置中的空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法，所述全息裝置記錄由所述空間光調(diào)制器光學(xué)空間調(diào)制的參考光和信號(hào)光形成的干涉條紋或通過(guò)圖像拾取裝置來(lái)拾取由照射照明再現(xiàn)光到全息記錄材料上產(chǎn)生的再現(xiàn)信號(hào)光的圖像以獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)，所述方法包括步驟在所述空間光調(diào)制器上顯示像素匹配圖案；通過(guò)所述圖像拾取裝置來(lái)直接拾取相應(yīng)于該顯示在所述空間光調(diào)制器上的像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光圖像以獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)；利用再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算；和移動(dòng)所述圖像拾取裝置和所述空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
20.一種用于在全息裝置中的空間光調(diào)制器和圖像拾取裝置的定位方法，所述全息裝置通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)拾取由照射照明再現(xiàn)光到全息記錄材料上再現(xiàn)的再現(xiàn)信號(hào)光圖像，所述方法包括步驟再現(xiàn)預(yù)先記錄在全息記錄材料中的相位匹配圖案以獲得再現(xiàn)信號(hào)光；通過(guò)圖像拾取裝置來(lái)拾取再現(xiàn)信號(hào)光圖像以獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)；利用再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算；和移動(dòng)所述圖像拾取裝置和所述空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
21.一種用于記錄由空間光調(diào)制器光學(xué)空間調(diào)制的參考光和信號(hào)光形成的干涉條紋的全息記錄材料，所述全息記錄材料具有記錄在其中的用于在像素水平校正用來(lái)當(dāng)所述全息材料記錄的數(shù)據(jù)被再現(xiàn)時(shí)拾取再現(xiàn)圖像的圖像拾取裝置和所述空間光調(diào)制器之間的位置的位移的圖案。
全文摘要
本發(fā)明提供一種全息裝置，該全息裝置用于記錄由空間光調(diào)制器光學(xué)空間調(diào)制的參考光和信號(hào)光形成的干涉條紋到全息記錄材料上或通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)拾取由照射照明再現(xiàn)光到全息記錄材料上產(chǎn)生的再現(xiàn)信號(hào)光圖像。該全息裝置包括匹配數(shù)據(jù)采集部件，算術(shù)運(yùn)算部件，和定位控制部件。該匹配數(shù)據(jù)采集部件通過(guò)圖像拾取裝置獲得再現(xiàn)圖像信號(hào)來(lái)直接拾取相應(yīng)于顯示在空間光調(diào)制器上的像素匹配圖案光學(xué)空間調(diào)制過(guò)的信號(hào)光圖像。該算術(shù)運(yùn)算部件利用再現(xiàn)圖像信號(hào)的亮度值來(lái)執(zhí)行預(yù)定算術(shù)運(yùn)算。該定位控制部件移動(dòng)圖像拾取裝置和空間光調(diào)制器之間的相對(duì)位置以響應(yīng)算術(shù)運(yùn)算部件的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。
文檔編號(hào)G03H1/22GK1801344SQ20051012499
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者馬場(chǎng)茂幸, 木原信宏 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社