全息記錄裝置和全息記錄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全息顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全息記錄裝置和全息記錄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在記錄全息圖時，如果物體靠近記錄介質(zhì)，則不便引入?yún)⒖脊?，因此，通常采用成像的方式產(chǎn)生像光，然后再將像光與參考光進行干涉完成全息圖的記錄過程。像面全息圖的記錄方式通常有兩種，一種方式是采用透鏡成像的方法，另一種是采用兩步記錄的方法。
[0003]圖1是透鏡成像方法的示意圖。透鏡成像方法是利用透鏡2對物體I成像產(chǎn)生像光，然后在全息干板3上記錄像光和參考光的干涉條紋來實現(xiàn)像面全息圖的記錄過程。這種方法是一步全息記錄方法，不需要復雜的光路，然而，由于透鏡制造工藝和孔徑的限制，這種方法記錄的像面全息圖可能會產(chǎn)生失真，并且視場角較小。
[0004]圖2a-圖2b是兩步記錄方法的示意圖。兩步記錄法通常先對物體I記錄一張菲涅爾全息圖H1，然后用參考光的共軛光(圖2b中所示的再現(xiàn)光)照明全息圖H1，再現(xiàn)物像4，物像4的像光與參考光疊加，得到像面全息圖H2。這種方法包括兩次記錄過程和一次再現(xiàn)過程，操作復雜，并且噪聲較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種全息記錄裝置和全息記錄方法，以簡單高效地實現(xiàn)像面全息圖記錄，并提高成像質(zhì)量。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，作為本發(fā)明的第一個方面，提供了一種全息記錄裝置，包括光調(diào)制單元和物體成像單元，所述光調(diào)制單元用于產(chǎn)生入射光，并將所述入射光引導至所述物體成像單元，所述物體成像單元包括用于放置物體的空腔，所述空腔內(nèi)部為反射面，所述空腔設(shè)置有用于使所述物體成像的成像孔、以及至少一個能夠使所述入射光進入所述空腔的入光孔，以使得所述物體在所述空腔外部對應(yīng)于所述成像孔的位置成像。
[0007]優(yōu)選地，所述光調(diào)制單元能夠利用所述入射光生成與所述入射光干涉的參考光，所述物體成像單元包括反射面相對設(shè)置的上拋物鏡和下拋物鏡，所述上拋物鏡和所述下拋物鏡共同形成所述空腔，所述入射光通過所述入光孔照射到所述物體上，所述物體成像時產(chǎn)生的像光能夠與所述參考光在所述空腔外部對應(yīng)于所述成像孔的位置進行干涉。
[0008]優(yōu)選地，所述成像孔位于所述上拋物鏡的頂端。
[0009]優(yōu)選地，所述入光孔中設(shè)置有擴束鏡，所述擴束鏡用于對照射到所述入光孔中的入射光進行擴束，以使得所述入射光充滿所述空腔。
[0010]優(yōu)選地，所述全息記錄裝置還包括記錄單元，所述記錄單元包括全息干板，所述全息干板設(shè)置在所述空腔外部對應(yīng)于所述成像孔的位置，所述像光和所述參考光在所述全息干板上進行干涉。
[0011]優(yōu)選地，所述全息干板包括透明的基板以及設(shè)置在所述基板上的感光材料。
[0012]優(yōu)選地，所述光調(diào)制單元包括激光器和第一分束鏡，所述激光器發(fā)出的光通過所述第一分束鏡后產(chǎn)生用于照射所述物體的入射光以及所述參考光。
[0013]優(yōu)選地，所述光調(diào)制單元還包括第一反射鏡，所述第一反射鏡用于調(diào)整所述參考光的傳播方向，以使得所述參考光能夠與所述像光在所述空腔外部對應(yīng)于所述成像孔的位置進行干涉。
[0014]優(yōu)選地，所述光調(diào)制單元還包括空間濾波器，所述空間濾波器設(shè)置在所述第一分束鏡和所述第一反射鏡之間，所述空間濾波器用于濾除所述參考光中的噪聲。
[0015]優(yōu)選地，所述物體成像單元中設(shè)置有兩個所述入光孔，兩個所述入光孔分別位于所述成像孔的兩側(cè)，所述光調(diào)制單元還包括第二分束鏡、第二反射鏡和第三反射鏡，所述第二分束鏡用于將所述入射光分為兩束光，所述第二反射鏡和所述第三反射鏡分別用于調(diào)整上述兩束光的入射方向，以使得上述兩束光分別照射到兩個所述入光孔中。
[0016]優(yōu)選地，所述第一分束鏡和所述第二分束鏡為可變分束鏡，所述第一反射鏡、所述第二反射鏡和所述第三反射鏡為準直反射鏡。
[0017]作為本發(fā)明的第二個方面，還提供了一種利用上述全息記錄裝置的全息記錄方法，所述全息記錄方法用于像面全息圖的記錄，所述全息記錄方法包括以下步驟:
[0018]將待成像的物體置于所述物體成像單元的空腔中；
[0019]利用所述光調(diào)制單元提供入射光，使所述入射光通過所述入光孔照射到所述物體上;
[0020]照射到所述物體上的入射光經(jīng)過所述空腔內(nèi)部的反射面反射后在所述空腔外部對應(yīng)于所述成像孔的位置形成物像。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述全息記錄方法還包括:
[0022]利用所述光調(diào)制單元生成與所述入射光干涉的參考光；
[0023]在所述空腔外部對應(yīng)于所述成像孔的位置設(shè)置全息干板；
[0024]使所述物體成像過程中產(chǎn)生的像光與所述參考光在所述全息干板上進行干涉，記錄干涉條紋。
[0025]本發(fā)明中的物體成像單元不受制造工藝的限制和影響，能夠有效降低像差，提高成像的質(zhì)量，得到寬視角、失真小的全息圖。此外，本發(fā)明特有的光路設(shè)計可以實現(xiàn)一步全息記錄，使記錄過程更加高效簡便。
【附圖說明】
[0026]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0027]圖1是透鏡成像方法的示意圖；
[0028]圖2a_圖2b是兩步記錄方法的不意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明實施例所提供的全息記錄裝置的示意圖；
[0030]圖4a-圖4b是雙拋物鏡面成像原理示意圖。
[0031]在附圖中，1-物體；2-透鏡；3_全息干板；4-物像；5_上拋物鏡；6_下拋物鏡；7-成像孔；8_入光孔；9_擴束鏡；10_激光器；11_第一分束鏡；12_第一反射鏡；13_空間濾波器；14_第二分束鏡；15_第二反射鏡；16_第三反射鏡。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0033]本發(fā)明首先提供了一種全息記錄裝置，所述全息記錄裝置包括光調(diào)制單元和物體成像單元，所述光調(diào)制單元用于產(chǎn)生入射光，并將所述入射光引導至所述物體成像單元。所述物體成像單元包括用于放置物體的空腔，所述空腔內(nèi)部為反射面，所述空腔設(shè)置有用于使所述物體成像的成像孔、以及至少一個能夠使所述入射光進入所述空腔的入光孔，以使得所述物體在所述空腔外部對應(yīng)于所述成像孔的位置成像。
[0034]本發(fā)明中的物體成像單元是指能夠使物體在光線照射下成像的單元，并且，成像過程中產(chǎn)生的像光能夠與參考光干涉，完成像面全息圖的記錄。
[0035]本發(fā)明中的物體成像單元不受制造工藝的限制和影響，能夠有效降低像差，提高成像的質(zhì)量，得到寬視角、失真小的全息圖。此外，本發(fā)明特有的光路設(shè)計可以實現(xiàn)一步全息記錄，使記錄過程更加高效簡便。
[0036]進一步地，所述光調(diào)制單元能夠利用所述入射光生成與所述入射光干涉的參考光。作為本發(fā)明的一種實施方式，如圖3所示，所述物體成像單元包括反射面相對設(shè)置的上拋物鏡5和下拋物鏡6，其中，上拋物鏡5和下拋物鏡6的內(nèi)凹的表面為鏡面，上拋物鏡5和下拋物鏡6共同形成所述空腔。
[0037]成像孔7和入光孔8既可以設(shè)置在上拋物鏡5上，也可以設(shè)置在下拋物鏡6上，或者，成像孔7和入光孔8可以分別設(shè)置在不同的拋物鏡上，只要滿足使物體I成像的條件即可。所述入射光通過入光孔8照射到物體I上，物體I成像時產(chǎn)生的像光能夠與所述參考光在所述空腔外部對應(yīng)于成像孔7的位置進行干涉。
[0038]圖4a_圖4b是雙拋物鏡面成像原理示意圖。將物體I放入下拋物鏡6的底部，蓋上上拋物鏡5，在入射光的照射下，物體I上的一個點反射出的多條光線，經(jīng)過上下拋物鏡的多次反射作用后匯聚在所述空腔外部對應(yīng)于成像孔7的位置，形成像點，物體I上的物點都能實現(xiàn)此成像過程，并最終在所述空腔外部對應(yīng)于成像孔7的位置形成物像4。
[0039]本發(fā)明中的雙拋物鏡結(jié)構(gòu)不會受到制造工藝的限制和影響，與采用透鏡成像相比，能夠有效降低像差，提高成像的質(zhì)量，得到寬視角、失真小的全息圖。此外，本發(fā)明特有的光路設(shè)計可以實現(xiàn)一步全息記錄，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用兩步記錄法的繁瑣步驟，使記錄過程更加高效簡便。
[0040]優(yōu)選地，成像孔7設(shè)置在上拋物鏡5的頂端。當物體I位于上拋物鏡5和下拋物鏡6所形成的空腔內(nèi)時，物體I通常位于下拋物鏡6的底部中央，相應(yīng)地，將成像孔7設(shè)置在上拋物鏡5的頂端能夠使小孔成像的效果更加均勻。
[0041]進一步地，入光孔8中設(shè)置有擴束鏡9，擴束鏡9用于對照射到入光孔8中的入射光進行擴束，以使得所述入射光充滿所述空腔，分散后的入射光照射到物體I上產(chǎn)生漫反射，漫反射光經(jīng)過上下拋物鏡的反射作用，在所述空腔外部對應(yīng)于成像孔7的位置成像。
[0042]進一步地，所述全息記錄裝置還包括記錄單元，所述記錄單元包括全息干板3，全息干板3設(shè)置在所述空腔外部對應(yīng)于成像孔7的位置，所述像光和所述參考光在全息干板3上進行干涉，由全息干板3記錄兩者的干涉條紋。干涉條紋被記錄后，只要使用相干光再次照射全息干板3，即可重現(xiàn)物像。
[0043]在本發(fā)明中，優(yōu)選地，全息干板3為透射式全息干板，像光從全息干板3的一側(cè)照射在全息干板3上，參考光從全息干板3的另一側(cè)照射在全息干板3上。全息干板3通常包括透明的基板以及設(shè)置在所述基板上的感光材料。優(yōu)選地，透明的