[发明专利]全息图

说明书

技术领域

本发明涉及全息图。

背景技术

用参考光束照射全息图来形成全息图像。将参考光束的源放置在足够的距离处以便确保完全照射全息图。用于重建全息图像的当前技术采用较为庞大的光源和照明系统。

例如，Saxby G.于2004年在Philadelphia的Practical Holography.Institute of Physics Publishing以及Ludman J等人于2002年在Springer New York的Holography for the New Millennium编辑描述了熟知的全息系统。

当前系统受限于可获得的紧凑程度。传统全息图照明需要将光源置于距全息图板(hologram plate)足够远的距离。这使得该全息图显示变得庞大。

现有技术的系统通常也避免相对于法线方向超过71°的大照明角度。这是由于照明的角度、记录介质中的物体光束和耦合到全息图中的光的角度受到记录介质和衬底的折射率的限制。在这种法线方向大角度下的光损耗可能是不利的。

紧凑光学系统的光学像差也可以是一种限制。

其他技术包括全内反射(TIR)全息图和边缘照明全息图。遇到的典型问题是由于衬底内的多次反射而引起的“木纹(wood grain)”效应。

关于木纹效应，在上面提到的“Holography for the New Millennium”的第三章中，Metz讨论了边缘照明全息图中的菲涅耳反射。

采用边缘照明全息图，光通过抛光边缘进入全息衬底。光在衬底内传输，以掠射角遇到衬底/空气和衬底/全息图边界。可能在这些边界产生伪反射(spurious reflection)，这些伪反射可能发生干涉并产生类似于木纹的图案。这对于观察者而言是低效的并且是分散精力的。

发明内容

本发明试图提供一种改进的全息图、全息图结构和制造全息图的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括提供全息图的衍射结构的衬底，所述衍射结构对全息图像进行编码，使得响应于参考光以相对衬底主表面的入射角入射在所述衬底主表面上，来产生全息图像，其中所述入射角不超过20°。

全息图用于产生空间图像。本发明实施例允许在非常紧凑的结构中照射这种图像。

本发明的优选实施例提供了一种衬底，当参考光以非常浅的角度(very shallow angle)照射所述衬底时，所述基底可以产生全息图像。这可能意味着可以将参考光的源放置为靠近所述衬底(也称为全息图板)，允许产生紧凑的全息图结构。允许将全息图照明封装包含在紧凑的外壳(envelope)内，并且不需要现有技术中常见的大型结构。

用参考光回放(即，用参照光照射衬底以便能够观看全息图)允许抵消光学系统的相差，其中所述参考光与记录全息图时使用的光源具有相同的波长、几何形状和光学性质。

优选地入射角不超过15°，优选地至少为5°，最优选地大约为10°或8.5°和10°之间。光损耗并不急剧(50％)且界面伪影(interface artefacts)是可控的有用区域是在衬底法线方向上的80和81.5度之间。

优选地，所述衬底主表面形成衬底与真空或例如空气的流体之间的界面。相较于现有技术的边缘照明全息图，这可以提供不太复杂的结构。

相较于许多现有技术的边缘照明全息图，优选实施例能够重现位于相距衬底更远距离处的物体的全息图像。

贯穿本说明书，对高或大角度的引用是指相对于所述衬底的法线方向的角度，对低或浅角度的引用是指相对于所述衬底表面的角度。

优选地，所述衬底的衍射结构提供透射全息图，其中所述衬底主表面是后表面。

在一些实施例中，衬底包括卤化银(silver halide)，优选地具有不超过20nm的颗粒尺寸(grain size)。卤化银材料比光敏聚合物材料更敏感，因此更适用于在记录阶段向记录介质耦合时损失大量光的这种应用。小的颗粒尺寸是优选的，以确保高的分辨率和减小的散射。

由于折射率问题，许多现有技术不使用卤化银。衬底和乳液(emulsion)之间的折射率差可以引起光损耗和杂散反射。

优选的实施例使用具有小颗粒尺寸的极高分辨率的卤化银材料。这能够使得简单发散球形波前以高入射角进行记录和回放。不同于使用通过衬底边缘的照明，可以将回放条件与记录条件以及重建图像中实现的极大深度精确匹配。

在一些实施例中，所述衬底包括光敏聚合物。