RU2508567C1 - Optical device with fourier transform optical elements for single-step recording of multiple microholograms using prism systems - Google Patents
Optical device with fourier transform optical elements for single-step recording of multiple microholograms using prism systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2508567C1 RU2508567C1 RU2012127529/28A RU2012127529A RU2508567C1 RU 2508567 C1 RU2508567 C1 RU 2508567C1 RU 2012127529/28 A RU2012127529/28 A RU 2012127529/28A RU 2012127529 A RU2012127529 A RU 2012127529A RU 2508567 C1 RU2508567 C1 RU 2508567C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- photosensitive material
- aforementioned
- spatial
- optical element
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 101
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 8
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0476—Holographic printer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологиям обработки цифровых сигналов, а более конкретно к устройствам для записи микроголограмм с использованием лазерного источника когерентного излучения.The invention relates to digital signal processing technologies, and more particularly to devices for recording microholograms using a laser source of coherent radiation.
Такие устройства записи микроголограмм используют для записи информации, представленной в цифровом виде на светочувствительные материалы для дальнейшего хранения и восстановления записанной информации. При незначительных размерах микроголограмм общий размер оптической части устройства записи зачастую бывает нерационально большим. Поэтому важными характеристиками таких устройств записи являются общий объем оптической части устройства и скорость записи микроголограмм.Such microhologram recording devices are used to record information presented in digital form on photosensitive materials for further storage and restoration of recorded information. With small sizes of microholograms, the total size of the optical part of the recording device is often irrationally large. Therefore, the important characteristics of such recording devices are the total volume of the optical part of the device and the recording speed of microholograms.
Известны два основных типа записываемых микроголограмм: просветная и отражательная микроголограмма. В случае просветной голограммы записанное изображение восстанавливается в полусфере, содержащей прошедший через голограмму считывающий пучок. В случае отражательной голограммы записанное изображение восстанавливается в полусфере, содержащей отраженный от голограммы считывающий пучок. Отражательный тип голограмм считается наиболее перспективным, поскольку позволяет восстанавливать полноцветное и полнопараллаксное изображение в рассеянном белом свете.Two main types of recorded microholograms are known: luminal and reflective microholograms. In the case of a translucent hologram, the recorded image is restored in a hemisphere containing a read beam passing through the hologram. In the case of a reflective hologram, the recorded image is restored in a hemisphere containing a reading beam reflected from the hologram. The reflective type of holograms is considered the most promising, because it allows you to restore full-color and full-parallax image in scattered white light.
При записи отражательных голограмм исходный пучок лазерного излучения разделяется на два пучка: сигнальный и опорный пучки. Сигнальный пучок расширяется расширителем пучка, после чего расширенный сигнальный пучок отклоняется на требуемый угол двухкоординатным дефлектором и модулируется пространственным модулятором света в соответствии с записываемым изображением. Затем сигнальный пучок проходит через фокусирующую оптическую систему и падает на светочувствительный материал, причем сигнальный пучок падает с одной стороны светочувствительного материала, а опорный пучок - с другой стороны.When recording reflective holograms, the initial laser beam is divided into two beams: the signal and reference beams. The signal beam is expanded by a beam expander, after which the expanded signal beam is deflected to the required angle by a two-coordinate deflector and modulated by a spatial light modulator in accordance with the recorded image. Then, the signal beam passes through the focusing optical system and falls on the photosensitive material, the signal beam falling on one side of the photosensitive material, and the reference beam on the other side.
Из уровня техники известны различные подходы к решению проблемы записи голограмм. В частности, в патенте США №6330088 [1] описываются способ и устройство для одношаговой записи полноцветных, полнопараллаксных стереограмм. Указанное решение (см. Фиг.1) состоит из источника когерентного лазерного излучения, оптической системы деления исходного пучка на сигнальный и опорный, держателя светочувствительного материала, оптической системы для модулирования сигнального пучка рассчитанным изображением и оптической системы для преобразования опорного пучка и изменения его угла падения на светочувствительный материал. В патентной заявке США №2007/0019266 [2] описывается устройство для создания голографических стереограмм, состоящее из источника когерентного импульсного лазерного излучения, оптического устройства для разделения исходного пучка на сигнальный и опорный, оптической системы для ограничения и трансформации сигнального пучка, пространственного модулятора света для модулирования сигнального пучка, оптической системы для записи голографического пикселя, в виде полосы или точки, на светочувствительном материале, оптической системы для ограничения и трансформации опорного пучка, системы позиционирования светочувствительного материала (см. Фиг.2).The prior art various approaches to solving the problem of recording holograms. In particular, US Pat. No. 6,330,088 [1] describes a method and apparatus for recording one-step full-color, full-parallax stereograms. The indicated solution (see Fig. 1) consists of a coherent laser radiation source, an optical system for dividing the initial beam into a signal and reference beam, a holder of photosensitive material, an optical system for modulating the signal beam with a calculated image, and an optical system for converting the reference beam and changing its angle of incidence on photosensitive material. US patent application No. 2007/0019266 [2] describes a device for creating holographic stereograms, consisting of a source of coherent pulsed laser radiation, an optical device for dividing the original beam into a signal and reference, an optical system for limiting and transforming the signal beam, a spatial light modulator for modulating a signal beam, an optical system for recording a holographic pixel, in the form of a strip or dot, on a photosensitive material, an optical system for limiting Nia and transformation of the reference beam positioning system of the photosensitive material (see. Figure 2).
Указанные решения содержат большое количество разнообразных оптических элементов, разделенных воздушными промежутками, причем взаимное расположение всех этих элементов и наличие индивидуальных юстируемых креплений, а также механизм позиционирования оптического материала неблагоприятно сказываются на работоспособности устройства. Все это приводит к значительному усложнению устройства, критическому увеличению его размеров, а также ужесточению требований к устройству механического позиционирования. Следует также иметь в виду, что в патенте [1] на светочувствительный материал записывается только одна полнопараллаксная микроголограмма за один шаг системы позиционирования, а в патентной заявке [2] на светочувствительный материал записывается микроголограмма в форме линии за один шаг системы позиционирования, но только с параллаксом по одной оси. Решение [2] выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.These solutions contain a large number of various optical elements separated by air gaps, and the mutual arrangement of all these elements and the presence of individual adjustable mounts, as well as the positioning mechanism of the optical material adversely affect the performance of the device. All this leads to a significant complication of the device, a critical increase in its size, as well as toughening the requirements for a mechanical positioning device. It should also be borne in mind that in the patent [1] for the photosensitive material only one full-parallax microhologram is recorded in one step of the positioning system, and in the patent application [2] for the photosensitive material the microhologram is recorded in the form of a line in one step of the positioning system, but only with parallax on one axis. Solution [2] is selected as a prototype of the claimed invention.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке усовершенствованного устройства записи микроголограмм, позволяющего увеличить скорость записи пикселей за счет записи нескольких пикселей за один шаг системы механического позиционирования и уменьшить общий объем оптической части устройства.The problem to which the claimed invention is directed, is to develop an improved device for recording holograms, which allows to increase the recording speed of pixels by recording several pixels in one step of the mechanical positioning system and reduce the total volume of the optical part of the device.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в упрощении конструкции и уменьшении размеров оптической части устройства для записи микроголограмм, а также увеличении скорости записи полнопараллаксных микроголограмм, что достигается за счет применения заявляемой конструкции оптического устройства для параллельного пространственного формирования и записи массивов микроголограмм, состоящего из лазерного источника света, оптического устройства для разделения исходного пучка на сигнальный и опорный, оптической системы для ограничения и трансформации сигнального пучка, оптической системы для ограничения и трансформации опорного пучка, светочувствительного материала и системы механического позиционирования, отличающегося тем, что включает в себя:The technical result of the claimed invention consists in simplifying the design and reducing the size of the optical part of the device for recording microholograms, as well as increasing the recording speed of full-parallax microholograms, which is achieved through the use of the claimed design of the optical device for parallel spatial formation and recording of arrays of microholograms, consisting of a laser light source, optical device for dividing the initial beam into a signal and reference, optical system To control and transformation of the signal beam, an optical system for control and transformation of the reference beam, the photosensitive material and the mechanical positioning system, characterized in that it includes:
- по меньшей мере, один лазерный источник когерентного излучения, выполненный с возможностью осуществлять временную модуляцию потока излучения;- at least one laser source of coherent radiation, configured to temporarily modulate the radiation flux;
- узел формирования сигнального пучка, содержащий,- node forming a signal beam containing,
- по меньшей мере, один оптический элемент, представляющий собой телескопическую систему пространственного преобразования волнового фронта, излученного вышеупомянутым лазерным источником света к волновому фронту, необходимому для освещения пространственного модулятора света,- at least one optical element, which is a telescopic system for the spatial conversion of the wavefront emitted by the aforementioned laser light source to the wavefront necessary to illuminate the spatial light modulator,
- по меньшей мере, один рефракционный элемент, выполненный с возможностью углового разделения светового пучка на сегменты, конфигурация и размер которых соответствуют пространственному разделению информации, предназначенной для записи на разные микроголограммы и выводимой параллельно на пространственный модулятор света,- at least one refractive element configured to angularly divide the light beam into segments, the configuration and size of which correspond to the spatial separation of information intended for recording on different microholograms and output in parallel to the spatial light modulator,
- по меньшей мере, один Фурье-преобразующий оптический элемент, выполненный с возможностью преобразования промодулированного пространственным модулятором света сигнального пучка,- at least one Fourier transforming optical element configured to convert a signal beam modulated by a spatial light modulator,
- по меньшей мере, один вспомогательный оптический элемент, выполненный с возможностью переноса изображения фурье-плоскости вышеупомянутого Фурье-преобразующего оптического элемента на плоскость расположения светочувствительного материала, - at least one auxiliary optical element, configured to transfer the image of the Fourier plane of the aforementioned Fourier transforming optical element to the plane of the location of the photosensitive material,
- по меньшей мере, один корректирующий рефракционный оптический элемент, расположенный в фурье-плоскости вышеупомянутого Фурье-преобразующего оптического элемента и выполненный с возможностью выполнения коррекции направления распространения света, согласованной с преобразованием сигнального пучка, произведенным вышеупомянутым рефракционным элементом, в результате чего на светочувствительном материале формируется массив микроизображений, соответствующих Фурье-преобразованиям выводимой на разные секторы вышеупомянутого пространственного модулятора света информации;- at least one corrective refractive optical element located in the Fourier plane of the aforementioned Fourier transform optical element and configured to perform correction of the direction of propagation of light, consistent with the conversion of the signal beam produced by the aforementioned refractive element, resulting in the formation of a photosensitive material an array of microimages corresponding to the Fourier transforms output to different sectors of the aforementioned space a natural modulator of light information;
- узел формирования опорного пучка, выполненный с возможностью осуществления, помимо прочего, функции оптической линии задержки опорного пучка и содержащий- the node forming the reference beam, configured to implement, inter alia, the functions of the optical delay line of the reference beam and containing
- телескопическую оптическую систему, выполненную с возможностью осуществления пространственного преобразования волнового фронта, излученного вышеупомянутым лазерным источником света, к волновому фронту, необходимому для записи микроголограмм опорного пучка,- a telescopic optical system configured to perform spatial conversion of the wavefront emitted by the aforementioned laser light source to the wavefront necessary for recording microholograms of the reference beam,
- по меньшей мере, один оптический элемент формирования массива световых опорных пучков, выполненный с возможностью формирования массива световых опорных пучков таким образом, чтобы их положение и взаимное расположение совпадало с массивом вышеупомянутых микроизображений, сформированных вышеописанным узлом формирования сигнального пучка на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала;- at least one optical element for forming an array of light reference beams, configured to form an array of light reference beams in such a way that their position and relative position coincide with the array of the aforementioned microimages formed by the above-described signal beam forming unit on the plane of the aforementioned photosensitive material;
- систему механического позиционирования, выполненную с возможностью управления взаимным расположением светочувствительного материала и остальных элементов устройства;- a mechanical positioning system configured to control the relative position of the photosensitive material and other elements of the device;
- устройство электронного управления лазерным источником, электрооптическим пространственным модулятором света, а также системой механического позиционирования, включающее интерфейсные блоки сопряжения интегрального оптического устройства с внешними источниками информации, причем указанный светочувствительный материал, выполнен с возможностью сохранения картины интерференции сфокусированного модулированного сигнального и опорного пучков.- an electronic control device for a laser source, an electro-optical spatial light modulator, and a mechanical positioning system, including interface blocks for interfacing an integrated optical device with external information sources, said photosensitive material being configured to save an interference pattern of a focused modulated signal and reference beams.
В заявляемом устройстве указанные рефракционный оптический и указанный корректирующий рефракционный оптический элементы выполнены в виде квадрантных призменных элементов с возможностью пространственного совмещения позиции массивов сигнального и опорного пучков на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала при произвольном положении регистрирующего материала, выставленным системой механического позиционирования. Таким образом, система имеет возможность параллельной одновременной записи массива микроголограмм в окрестности каждой позиции, задаваемой системой механического позиционирования.In the claimed device, said refractive optical and said corrective refractive optical elements are made in the form of quadrant prism elements with the possibility of spatial alignment of the position of the arrays of signal and reference beams on the plane of the aforementioned photosensitive material at an arbitrary position of the recording material exposed by the mechanical positioning system. Thus, the system has the ability to simultaneously simultaneously record an array of microholograms in the vicinity of each position specified by the mechanical positioning system.
Согласно одному из вариантов реализации устройства указанные рефракционный оптический и корректирующий рефракционный оптический элементы выполняются в виде гексагонально-расположенных призменных элементов с возможностью пространственного совмещения позиции массивов сигнального и опорного пучков на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала при произвольном положении регистрирующего материала, выставленном системой механического позиционирования. Таким образом, система имеет возможность параллельной одновременной записи массива гексагонально-расположенных микроголограмм в окрестности каждой позиции, задаваемой системой механического позиционирования.According to one embodiment of the device, said refractive optical and corrective refractive optical elements are made in the form of hexagonal prism elements with the possibility of spatial alignment of the position of the signal and reference beam arrays on the plane of the aforementioned photosensitive material at an arbitrary position of the recording material exposed by the mechanical positioning system. Thus, the system has the ability to simultaneously record an array of hexagonal-located microholograms in the vicinity of each position specified by the mechanical positioning system.
Согласно другому варианту устройства указанный пространственный модулятор света выполнен заодно с указанным рефракционным оптическим элементом. Данная комбинация образует узел формирования массива информации для параллельной записи микроголограмм. Таким образом, система имеет возможность параллельной одновременной записи массивов как квадрантных, так и гексагонально-расположенных, в соответствии с типом применяемых рефракционных элементов, в окрестности каждой позиции, задаваемой системой механического позиционирования.According to another embodiment of the device, said spatial light modulator is integral with said refractive optical element. This combination forms a node for the formation of an array of information for parallel recording of microholograms. Thus, the system has the ability to simultaneously simultaneously record arrays of both quadrant and hexagonal arranged, in accordance with the type of refractive elements used, in the vicinity of each position specified by the mechanical positioning system.
Согласно еще одному варианту устройства указанные рефракционный оптический и указанный корректирующий рефракционный оптический элементы могут быть выполнены в виде фазовых пространственных модуляторов света, способных изменять пространственную конфигурацию указанных сигнальных и опорных пучков с возможностью пространственного совмещения позиции массивов сигнального и опорного пучков на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала при произвольном положении регистрирующего материала, выставленном системой механического позиционирования. Таким образом, система имеет возможность реконфигурируемой «налету» параллельной записи массива микроголограмм в окрестности каждой позиции, задаваемой системой механического позиционирования с произвольным видом и расположением микроголограмм в массиве.According to another embodiment of the device, said refractive optical and said corrective refractive optical elements can be made in the form of phase spatial light modulators capable of changing the spatial configuration of said signal and reference beams with the possibility of spatial alignment of the position of the signal and reference beam arrays on the plane of the aforementioned photosensitive material with arbitrary position of the recording material exposed by the mechanical system ical positioning. Thus, the system has the ability to reconfigurate “on the fly” parallel recording of an array of microholograms in the vicinity of each position specified by a mechanical positioning system with an arbitrary view and arrangement of microholograms in the array.
Новизна заявляемого изобретения заключается в использовании рефракционных элементов для формирования массивов микроголограмм одновременно с использованием минимального числа, например одного, пространственных модуляторов света и минимального числа, например одного, лазерных источников когерентного излучения за один шаг системы механического позиционирования.The novelty of the claimed invention lies in the use of refractive elements for forming arrays of microholograms simultaneously using a minimum number, for example one, of spatial light modulators and a minimum number, for example, of one laser source of coherent radiation in one step of a mechanical positioning system.
Геометрическая форма элементов, их положение и наличие рефракционных элементов обеспечивают малые размеры всего устройства и запись массива микроголограмм одновременно за один шаг системы механического позиционирования.The geometric shape of the elements, their position and the presence of refractive elements ensure the small size of the entire device and record an array of microholograms simultaneously in one step of a mechanical positioning system.
Далее существо заявляемого изобретения поясняется с привлечением графических материалов.Further, the essence of the claimed invention is illustrated with the use of graphic materials.
Фиг.1 - техническое решение-аналог [1].Figure 1 - technical solution-analogue [1].
Фиг.2 - техническое решение-прототип [2].Figure 2 - technical solution prototype [2].
Фиг.3 - принципиальная схема устройства для одношаговой записи нескольких микроголограмм.Figure 3 is a schematic diagram of a device for one-step recording of several microholograms.
Элементы:Items:
1 - Лазерный источник1 - Laser source
2, 4, 10, 17, 18 - Плоское зеркало2, 4, 10, 17, 18 - Flat mirror
3 - Оптическая система деления3 - Optical division system
5, 6 - Телескопическая система для пространственного преобразования вида волнового фронта5, 6 - Telescopic system for spatial transformation of the wavefront type
7 - Рефракционный элемент7 - Refractive element
8 - Пространственный модулятор света8 - Spatial light modulator
9 - Фурье-преобразующий оптический элемент9 - Fourier transform optical element
11 - Корректирующий рефракционный оптический элемент11 - Corrective refractive optical element
12, 13 - Вспомогательные оптические элементы для переноса изображения фурье-плоскости12, 13 - Auxiliary optical elements for transferring the image of the Fourier plane
14 - Светочувствительный материал,14 - Photosensitive material
15, 16 - Телескопическая оптическая система для преобразования вида и формы опорного пучка необходимого для записи микроголограмм15, 16 - Telescopic optical system for converting the type and shape of the reference beam necessary for recording microholograms
19 - Оптический элемент для формирования массива световых опорных пучков19 - Optical element for forming an array of light reference beams
Фиг.4 - принципиальная схема узла для формирования сигнального пучка.Figure 4 is a schematic diagram of a node for forming a signal beam.
Элементы:Items:
7 - Рефракционный элемент7 - Refractive element
8 - Пространственный модулятор света8 - Spatial light modulator
9 - Фурье-преобразующий оптический элемент9 - Fourier transform optical element
11 - Корректирующий рефракционный оптический элемент11 - Corrective refractive optical element
12, 13 - Вспомогательные оптические элементы для переноса изображения фурье-плоскости12, 13 - Auxiliary optical elements for transferring the image of the Fourier plane
Принципиальная схема заявляемого интегрального оптического устройства для записи микроголограмм состоит из (см. Фиг.3), по меньшей мере, одного лазерного источника 1 когерентного излучения с возможностью временной модуляции потока излучения, по меньшей мере, одной оптической системы 3 деления пучка, например, светоделительного кубика, узла для формирования сигнального пучка, узла для формирования опорного пучка, светочувствительного материала 14, системы механического позиционирования (не показана на Фиг.3), а также устройства электронного управления лазерным источником, электрооптическим пространственным модулятором света и системой механического позиционирования (не показано на Фиг.3). Узел для формирования сигнального пучка состоит из, по меньшей мере, одной телескопической системы 5, 6 для пространственного преобразования вида волнового фронта, по меньшей мере, одного рефракционного элемента 7, по меньшей мере, одного пространственного модулятора 8 света, по меньшей мере, одного Фурье-преобразующего оптического элемента 9, по меньшей мере, одного корректирующего рефракционного оптического элемента 11, двух вспомогательных оптических элементов 12, 13 для переноса изображения фурье-плоскости. Узел для формирования опорного пучка состоит из, по меньшей мере, одной телескопической оптической системы 15, 16 для формирования опорного пучка, по меньшей мере, одного оптического элемента 19 для формирования массива световых опорных пучков на плоскости светочувствительного материала 14 для параллельной записи массива микроголограмм.Schematic diagram of the inventive integrated optical device for recording microholograms consists of (see Figure 3), at least one laser source 1 of coherent radiation with the possibility of temporary modulation of the radiation flux of at least one optical system 3 of beam division, for example, a beam splitter a cube, a node for forming a signal beam, a node for forming a reference beam, a
Указанная телескопическая система 5, 6 для пространственного преобразования вида волнового фронта, излученного лазерным источником света, выполнена с возможностью преобразования падающего на нее сигнального пучка таким образом, что преобразованный сигнальный пучок формирует в плоскости пространственного модулятора 8 света равнояркое световое поле с заданной угловой расходимостью, одинаковой в каждой точке указанного пространственного модулятора 8 света.The specified
Указанный рефракционный элемент 7 выполнен с возможностью пропускания сигнального пучка без амплитудных искажений и служит для углового разделения светового пучка на сегменты, конфигурация и размер которых соответствуют пространственному разделению информации, предназначенной для записи на разные микроголограммы и выводимой параллельно на пространственный модулятор 8 света.The specified refractive element 7 is configured to transmit a signal beam without amplitude distortion and serves for angular separation of the light beam into segments, the configuration and size of which correspond to the spatial separation of information intended for recording on different microholograms and output in parallel to the spatial
Каждый Фурье-преобразующий оптический элемент 9 выполнен с возможностью проведения преобразования Фурье над модулированным сигнальным пучком с последующей фокусировкой указанного модулированного сигнального пучка, вышедшего из пространственного модулятора 8 света, в плоскости светочувствительного материала 14 с возможностью интерференции указанного сфокусированного модулированного сигнального пучка с опорным пучком в плоскости светочувствительного материала 14.Each Fourier transform
Указанный корректирующий рефракционный оптический элемент 11 расположен в фурье-плоскости вышеупомянутого Фурье-преобразующего оптического элемента 9 и служит для коррекции направления распространения света, согласованной с преобразованием сигнального пучка, произведенным вышеупомянутым рефракционным элементом 7, в результате чего на светочувствительном материале 14 формируется массив микроизображений, соответствующих фурье-преобразованиям выводимой на разные секторы вышеупомянутого пространственного модулятора 8 света информации.The specified corrective refractive
Каждый пространственный 8 модулятор света расположен в фурье-плоскости вышеупомянутого Фурье-преобразующего оптического элемента 9 и служит для изменения как амплитудного, так и фазового распределения в формируемом сигнальном пучке и, соответственно, изменяет вид светового пятна на вышеупомянутом светочувствительном материале. Таким образом, пространственный модулятор 8 света формирует исходное изображение в соответствии с управляющим сигналом и модулирует падающий на него сигнальный пучок.Each spatial 8 light modulator is located in the Fourier plane of the aforementioned Fourier transform
Каждый узел для формирования опорного пучка выполнен с возможностью преобразования входящего опорного пучка и направления преобразованного опорного пучка на светочувствительный материал 14 с возможностью интерференции указанного опорного пучка со сфокусированным модулированным сигнальным пучком. Преобразование опорного пучка выполняется с возможностью согласования поперечного размера массива опорных пучков и его положения с поперечным размером и положением сфокусированного модулированного массива сигнальных пучков в плоскости светочувствительного материала 14 и направления указанного массива опорных пучков под необходимым углом с нормалью к поверхности светочувствительного материала 14.Each node for forming the reference beam is configured to convert the incoming reference beam and direct the converted reference beam to the
Каждый узел для формирования опорного пучка содержит телескопическую систему 15, 16, предназначенную для преобразования вида и формы пучка, необходимого для записи микроголограмм, и оптический элемент 19, предназначенный для формирования массива световых опорных пучков, положение и конфигурация которых согласованы с массивом микроизображений, сформированных узлом для формирования сигнального пучка на плоскости светочувствительного материала 14 для параллельной записи массива микроголограмм.Each node for the formation of the reference beam contains a
Каждый элемент для формирования опорного пучка:Each element for forming a reference beam:
телескопическая система 15, 16 для преобразования вида и формы опорного пучка для записи микроголограмм и оптический элемент 19 выполнены с возможностью выполнения функции оптической линии задержки с целью выровнять оптическую длину хода сигнального и опорного пучков от оптической системы деления пучка 3 до плоскости светочувствительного материала 14. Указанные элементы 15, 16, 19 для формирования опорного пучка выполнены с возможностью преобразования входящего опорного пучка таким образом, чтобы он формировал в плоскости светочувствительного материала 14 однородное световое поле в каждом элементе массива световых опорных пучков с возможностью интерференции указанного массива световых опорных пучков со сфокусированным модулированным массивом сигнальных пучков. Преобразование опорного пучка выполняется с возможностью согласования поперечного размера всего массива в целом и каждого элемента массива опорных пучков, а также положения массива и его элементов в плоскости светочувствительного материала 14 с поперечным размером сфокусированного модулированного массива сигнального пучка и его положения в плоскости светочувствительного материала 14 и направления указанного массива опорных пучков под необходимым углом с нормалью к поверхности светочувствительного материала 14.
Каждый светочувствительный материал 14 выполнен с возможностью сохранения картины интерференции сфокусированного модулированного сигнального и опорного пучков.Each
Каждая система механического позиционирования (не показана на Фиг.3) выполнена с возможностью управления взаимным расположением светочувствительного материала 14 и остальных элементов устройства. Причем указанное управление выполнено с целью записи каждого отдельного массива изображений, формируемого пространственным модулятором 8 света в соответствующий массив точек светочувствительного материала 14.Each mechanical positioning system (not shown in FIG. 3) is configured to control the relative position of the
Принцип действия устройства для записи микроголограмм с использованием Фурье-преобразующего оптического элемента 9 и пространственного модулятора 8 света заключается в следующем: исходный пучок лазерного излучения разделяется с помощью оптической системы 3 деления пучка на два пучка: сигнальный и опорный. Сигнальный пучок расширяется расширителем пучка, состоящим из телескопической системы 5, 6 для пространственного согласования вида волнового фронта. После этого он отклоняется под требуемыми углами угловым дефлектором 7 и модулируется управляемым пространственным модулятором 8 света в соответствии с записываемым изображением. После прохождения через управляемый пространственный модулятор 8 света пучок направляется на Фурье-преобразующий оптический элемент 9, который формирует фурье-преобразование опорного пучка, а вспомогательные оптические элементы 12, 13 для переноса изображения фурье-плоскости переносят фурье-плоскость и фокусируют пучок в плоскости светочувствительного материала 14. Опорный пучок фокусируется на противоположной плоскости светочувствительного материала 14 по отношению к плоскости фокусировки сигнального пучка с помощью элементов телескопической системы 15, 16 и дефлектора 19, формирующих в заданной области светочувствительного материала детерминированное световое поле, необходимое для записи микроголограмм.The principle of operation of a device for recording microholograms using a Fourier transform
Указанный рефракционный оптический элемент 7 и указанный корректирующий рефракционный оптический элемент 11 выполнены в виде квадрантных призменных элементов с возможностью пространственного совмещения позиции массивов сигнального и опорного пучков на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала 14 при произвольном положении регистрирующего материала, выставленном системой механического позиционирования. Таким образом, система имеет возможность параллельной записи массива микроголограмм в окрестности каждой позиции, задаваемой системой механического позиционирования.The specified refractive optical element 7 and the indicated corrective refractive
Согласно другому варианту реализации изобретения указанный рефракционный оптический элемент 7 и указанный корректирующий рефракционный оптический элемент 11 выполнены в виде гексагонально-расположенных призменных элементов с возможностью пространственного совмещения позиции массивов сигнального и опорного пучков на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала 14 при произвольном положении регистрирующего материала, выставленном системой механического позиционирования. Таким образом, система имеет возможность параллельной записи массива гексагонально-расположенных микроголограмм в окрестности каждой позиции, задаваемой системой механического позиционирования.According to another embodiment of the invention, said refractive optical element 7 and said corrective refractive
Согласно другому варианту реализации изобретения указанный пространственный модулятор 8 света выполнен заодно с указанным рефракционным оптическим элементом 7, образующим узел формирования массива информации для параллельной записи микроголограмм.According to another embodiment of the invention, said spatial
Согласно другому варианту реализации изобретения указанные рефракционный оптический элемент 7 и корректирующий рефракционный оптический элемент 11 выполнены в виде фазовых пространственных модуляторов света, способных изменять пространственную конфигурацию указанных сигнальных и опорных пучков с возможностью пространственного совмещения позиции массивов сигнального и опорного пучков на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала 14 при произвольном положении регистрирующего материала, выставленном системой механического позиционирования.According to another embodiment of the invention, said refractive optical element 7 and corrective refractive
Таким образом, система имеет возможность реконфигурируемой «налету» параллельной записи массива микроголограмм в окрестности каждой позиции, задаваемой системой механического позиционирования с произвольным видом и расположением микроголограмм в массиве.Thus, the system has the ability to reconfigurate “on the fly” parallel recording of an array of microholograms in the vicinity of each position specified by a mechanical positioning system with an arbitrary view and arrangement of microholograms in the array.
Заявленное устройство может быть использовано в устройствах печати микроголограмм (топографических принтерах); в голографических устройствах хранения информации; в иных голографических устройствах.The claimed device can be used in microhologram printing devices (topographic printers); in holographic information storage devices; in other holographic devices.
Claims (5)
- по меньшей мере, один лазерный источник когерентного излучения, выполненный с возможностью осуществлять временную модуляцию потока излучения;
- узел формирования сигнального пучка, содержащий,
- по меньшей мере, один оптический элемент, представляющий собой телескопическую систему пространственного преобразования волнового фронта, излученного вышеупомянутым лазерным источником света к волновому фронту, необходимому для освещения пространственного модулятора света,
- по меньшей мере, один рефракционный элемент, выполненный с возможностью углового разделения светового пучка на сегменты, конфигурация и размер которых соответствуют пространственному разделению информации, предназначенной для записи на разные микроголограммы и выводимой параллельно на пространственный модулятор света,
- по меньшей мере, один Фурье-преобразующий оптический элемент, выполненный с возможностью преобразования промодулированного пространственным модулятором света сигнального пучка,
- по меньшей мере, один вспомогательный оптический элемент, выполненный с возможностью переноса изображения фурье-плоскости вышеупомянутого Фурье-преобразующего оптического элемента на плоскость расположения светочувствительного материала,
- по меньшей мере, один корректирующий рефракционный оптический элемент, расположенный в фурье-плоскости вышеупомянутого Фурье-преобразующего оптического элемента и выполненный с возможностью выполнения коррекции направления распространения света, согласованной с преобразованием сигнального пучка, произведенным вышеупомянутым рефракционным элементом, в результате чего на светочувствительном материале формируется массив микроизображений, соответствующих фурье-преобразованиям выводимой на разные секторы вышеупомянутого пространственного модулятора света информации;
- узел формирования опорного пучка, выполненный с возможностью осуществления, помимо прочего, функции оптической линии задержки опорного пучка, и содержащий
- телескопическую оптическую систему, выполненную с возможностью осуществления пространственного преобразования волнового фронта, излученного вышеупомянутым лазерным источником света, к волновому фронту, необходимому для записи микроголограмм опорного пучка,
- по меньшей мере, один оптический элемент формирования массива световых опорных пучков, выполненный с возможностью формирования массива световых опорных пучков таким образом, чтобы их положение и взаимное расположение совпадало с массивом вышеупомянутых микроизображений, сформированных вышеописанным узлом формирования сигнального пучка на плоскости вышеупомянутого светочувствительного материала;
- систему механического позиционирования, выполненную с возможностью управления взаимным расположением светочувствительного материала и остальных элементов устройства;
- устройство электронного управления лазерным источником, электрооптическим пространственным модулятором света, а также системой механического позиционирования, включающее интерфейсные блоки сопряжения интегрального оптического устройства с внешними источниками информации, причем указанный светочувствительный материал выполнен с возможностью сохранения картины интерференции сфокусированного модулированного сигнального и опорного пучков.1. An optical device for parallel spatial formation and recording of microhologram arrays, consisting of a laser light source, an optical device for dividing the initial beam into a signal and reference, an optical system for limiting and transforming the signal beam, an optical system for limiting and transforming the reference beam, a photosensitive material and mechanical positioning systems, characterized in that it includes:
- at least one laser source of coherent radiation, configured to temporarily modulate the radiation flux;
- node forming a signal beam containing,
- at least one optical element, which is a telescopic system for the spatial conversion of the wavefront emitted by the aforementioned laser light source to the wavefront necessary to illuminate the spatial light modulator,
- at least one refractive element configured to angularly divide the light beam into segments, the configuration and size of which correspond to the spatial separation of information intended for recording on different microholograms and output in parallel to the spatial light modulator,
- at least one Fourier transforming optical element configured to convert a signal beam modulated by a spatial light modulator,
- at least one auxiliary optical element, configured to transfer the image of the Fourier plane of the aforementioned Fourier transforming optical element to the plane of the location of the photosensitive material,
- at least one corrective refractive optical element located in the Fourier plane of the aforementioned Fourier transform optical element and configured to perform correction of the direction of propagation of light, consistent with the conversion of the signal beam produced by the aforementioned refractive element, resulting in the formation of a photosensitive material an array of microimages corresponding to Fourier transforms output to different sectors of the aforementioned space a natural modulator of light information;
- the node forming the reference beam, configured to implement, inter alia, the functions of the optical delay line of the reference beam, and containing
- a telescopic optical system configured to perform spatial conversion of the wavefront emitted by the aforementioned laser light source to the wavefront necessary for recording microholograms of the reference beam,
- at least one optical element for forming an array of light reference beams, configured to form an array of light reference beams in such a way that their position and relative position coincide with the array of the aforementioned microimages formed by the above-described signal beam forming unit on the plane of the aforementioned photosensitive material;
- a mechanical positioning system configured to control the relative position of the photosensitive material and other elements of the device;
- an electronic control device for a laser source, an electro-optical spatial light modulator, and a mechanical positioning system, including interface blocks for interfacing an integrated optical device with external information sources, said photosensitive material being configured to save an interference pattern of a focused modulated signal and reference beams.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012127529/28A RU2508567C1 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Optical device with fourier transform optical elements for single-step recording of multiple microholograms using prism systems |
| KR1020120098481A KR101942975B1 (en) | 2012-07-03 | 2012-09-05 | Apparatus for high speed recording of hologram |
| US13/838,366 US9367036B2 (en) | 2012-07-03 | 2013-03-15 | High speed hologram recording apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012127529/28A RU2508567C1 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Optical device with fourier transform optical elements for single-step recording of multiple microholograms using prism systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012127529A RU2012127529A (en) | 2014-01-10 |
| RU2508567C1 true RU2508567C1 (en) | 2014-02-27 |
Family
ID=49884138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012127529/28A RU2508567C1 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Optical device with fourier transform optical elements for single-step recording of multiple microholograms using prism systems |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101942975B1 (en) |
| RU (1) | RU2508567C1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102251126B1 (en) * | 2018-12-18 | 2021-05-11 | 충북대학교 산학협력단 | Method for obtaining full-color hologram optical element using photopolymer, and head-up display apparatus with the same |
| KR102701576B1 (en) * | 2020-12-02 | 2024-09-02 | 한국전자기술연구원 | Hologram printing method and apparatus using mask |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1354981A1 (en) * | 1986-04-29 | 1995-01-09 | Институт электроники АН БССР | Device for holographic recording of information on photothermoplastic medium |
| US20060082851A1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Sony Corporation | Holographic recording apparatus and method for recording holograms |
| US7505186B2 (en) * | 2001-11-30 | 2009-03-17 | Zebra Imaging, Inc. | Pulsed-laser systems and methods for producing holographic stereograms |
| US7742211B2 (en) * | 2005-05-26 | 2010-06-22 | Inphase Technologies, Inc. | Sensing and correcting angular orientation of holographic media in a holographic memory system by partial reflection, the system including a galvano mirror |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7200097B2 (en) * | 2002-04-26 | 2007-04-03 | Research Investment Network, Inc. | Parallel recording and reading of diffractive memory using multiple object beams |
| JP4127484B2 (en) * | 2002-05-17 | 2008-07-30 | パイオニア株式会社 | Angle multiplexing type hologram recording apparatus and method, and hologram reproducing apparatus and method |
| JP5040482B2 (en) * | 2007-07-02 | 2012-10-03 | 富士ゼロックス株式会社 | Hologram recording apparatus, hologram reproducing apparatus, hologram recording method, and hologram reproducing method |
| TWI384474B (en) * | 2008-09-23 | 2013-02-01 | Univ Nat Chiao Tung | Wavelength multiplexed with full displacement of the all-like storage device |
-
2012
- 2012-07-03 RU RU2012127529/28A patent/RU2508567C1/en active
- 2012-09-05 KR KR1020120098481A patent/KR101942975B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1354981A1 (en) * | 1986-04-29 | 1995-01-09 | Институт электроники АН БССР | Device for holographic recording of information on photothermoplastic medium |
| US7505186B2 (en) * | 2001-11-30 | 2009-03-17 | Zebra Imaging, Inc. | Pulsed-laser systems and methods for producing holographic stereograms |
| US20060082851A1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Sony Corporation | Holographic recording apparatus and method for recording holograms |
| US7742211B2 (en) * | 2005-05-26 | 2010-06-22 | Inphase Technologies, Inc. | Sensing and correcting angular orientation of holographic media in a holographic memory system by partial reflection, the system including a galvano mirror |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012127529A (en) | 2014-01-10 |
| KR101942975B1 (en) | 2019-01-28 |
| KR20140005740A (en) | 2014-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107850867B (en) | Dynamic holographic focusing depth printing device | |
| RU2481611C1 (en) | Integrated optical device for recording and reproducing microholograms | |
| CN108027583B (en) | Dynamic holographic non-scanning printing device | |
| CN108604079B (en) | Dynamic holographic printing device | |
| WO2017115076A1 (en) | Dynamic holography 3d solidification printing device | |
| CN111247488B (en) | Exposure apparatus for recording hologram, method of recording hologram, and method of controlling exposure apparatus for recording hologram | |
| JP2009258664A (en) | Device for reading out hologram | |
| US20140285863A1 (en) | Method and apparatus for holographic recording | |
| US9213312B2 (en) | Holographic 3D printing apparatus and method of driving the same | |
| KR102481541B1 (en) | hologram projector | |
| JP2013047797A5 (en) | ||
| RU2510069C2 (en) | Optical device with multi-aperture fourier-transforming optical elements for single-step recording of multiple microholograms | |
| RU2508567C1 (en) | Optical device with fourier transform optical elements for single-step recording of multiple microholograms using prism systems | |
| US9291997B2 (en) | High speed hologram recording apparatus and method | |
| WO2022028797A1 (en) | Lidar with structured light pattern | |
| KR20210119889A (en) | Projection | |
| KR101861145B1 (en) | Apparatus and method for recording micro-hologram | |
| RU2470337C1 (en) | Integrated optical device for recording microholograms | |
| CN109799688B (en) | Optical module, image recording device and working method thereof | |
| US3658404A (en) | Complex wave modifying structure holographic system | |
| US11940759B2 (en) | Holographic projector | |
| JP2013195802A (en) | Holographic stereogram recording device and method | |
| CN110265066B (en) | Holographic storage device and operation method thereof | |
| JP2013195801A (en) | Holographic stereogram recording device and method | |
| GB2537158A (en) | Method and apparatus for holographic image projection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant |