СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ РИСУНКА
METHOD OF CREATING HOLOGRAPHIC IMAGES OF DRAWING

Изобретение относится к области микролитографии и может быть промышленно реализовано, например, при изготовлении интегральных схем, бинарных голограмм или структур со сформированным по заданной программе рельефом с субмикронным разрешением, для изготовления голограммных масок и может быть использовано в оптической промышленности, для изготовления фокусирующих, рассеивающих и корректирующих элементов оптики; например киноформов, в приборах оптического контроля формы асферических поверхностей, таких как голограммные компенсаторы.
Известен способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале с использованием голограммы, в котором формируют на поверхности чувствительного к используемому излучению материала пятна засветки путем получения на его поверхности изображения, по крайней мере, одной голограммы, установленной перед чувствительным к используемому излучению материалом (GB 1331076 A, опубл. 19.09.1973). Однако известный способ получения изображения на чувствительном к используемому излучению материале с использованием голограммы не позволяет получить высокое качество изображения из-за взаимного перекрытия множества порядков дифракции, а высокое разрешение из-за невозможности применения коротковолновых источников излучения.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является способ получения бинарной голограммы, известный из RU 2262126.
пор
пор
пор
Согласно описанию, в пленке материала, непрозрачного для излучения, используемого для восстановления изображения, получают множество областей пропускания в соответствии с их заданными или рассчитанными размерами и положением. При этом предварительно получают на чувствительном к используемому излучению материале, располагаемом на пленке непрозрачного материала, изображение указанного множества областей пропускания, изображение каждой из которых выполняют путем формирования суммарной зоны перекрытия пятен засветки, каждое из которых обеспечивает получение чувствительным материалом дозы излучения меньше Е, где Е - пороговое значение дозы излучения, соответствующее порогу чувствительности чувствительного к используемому излучению материала, а доза излучения, которую получает чувствительный к используемому излучению материал в каждой суммарной области перекрытия пятен засветки, равна или превышает Е. Пятна засветки получают с помощью расположенной перед поверхностью чувствительного к используемому излучению материала двумерной матрицы излучателей, каждый из которых выполнен с возможностью управления интенсивностью выходящего из него излучения и содержит по крайней мере один элемент для формирования потока излучения с заданными размерами и формой его поперечного сечения, взаимосвязанный с источником излучения, причем при получении каждой из суммарных областей перекрытия пятен засветки перед экспонированием по крайней мере одного пятна засветки из образующих данную суммарную зону перекрытия пятен засветки осуществляют перемещение матрицы излучателей или/и чувствительного к используемому излучению материала в плоскости, параллельной поверхности чувствительного к используемому излучению материала, в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях, после чего с помощью соответствующей обработки формируют в пленке непрозрачного для используемого излучения материала указанное множество областей пропускания.
Недостатком известного способа является ограничение, накладываемое на структуру получаемой бинарной голограммы: формируемые элементарные области пропускания могут располагаться только по регулярной сетке, шаги которой не могут быть меньше шагов расположения излучателей в матрице, что ограничивает, соответственно, возможность влиять на параметры качества голографического изображения путем изменения структуры голограммы. Известный метод также не учитывает возможностей создания голограммы в виде набора отверстий в среде, прозрачной для излучения, формирующего голографическое изображение, или чередующихся углублений в отражающей это излучение среде, или комбинаций части из этих вариантов, что не позволяет максимально использовать возможности, предоставляемые голографическим методом для получения высококачественного изображения. Кроме того, известный метод не рассматривает возможностей проведения до изготовления голограммы корректировок ее структуры, учитывающих физические условия получения голографического изображения и выполняемых с целью получения максимально возможного качества последнего.
Заявляемый в качестве изобретения способ изготовления голографических изображений рисунка направлен на получение рисунка с высокими технологическими параметрами, включая уменьшение отклонений геометрии получаемого рисунка от заданного, повышение контраста получаемого рисунка и снижение уровня шума в засвечиваемых и незасвечиваемых областях рисунка.
Указанный результат достигается тем, что изображение исходного рисунка, преобразуют в растр в цифровой форме, записывают информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как протяженный или точечный излучатель, рассчитывают необходимые параметры для записывающего пучка излучения, для чего переводят элементы цифрового растра изображения рисунка в цифровой растр будущей голограммы, при этом рассчитывают картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка, рассчитывают интерференционную картину, полученную от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного точечного или протяженного источника излучения, идентичным реальному волновому фронту источника, который будет использоваться при формировании голографического изображения рисунка, используют полученный результат в качестве сигнала модуляции пучка излучения, используемого для формирования дифракционной структуры голограммы на носитель и создают голограмму в виде набора дискретных элементов, отличающихся своими оптическими свойствами.
Указанный результат достигается также тем, что набор дискретных элементов выполняют в виде отверстий в непрозрачной или прозрачной среде.
Указанный результат достигается также тем, что отверстия выполняют одинакового размера и формы.
Указанный результат достигается также тем, что отверстия выполняют разного размера, но одинаковой формы.
Указанный результат достигается также тем, что отверстия размещают по равномерной или неравномерной сетке.
Указанный результат достигается также тем, что набор дискретных элементов выполняют в виде чередующихся углублений в отражающей среде или чередующихся отражающих и не отражающих элементов.
Указанный результат достигается также тем, что углубления в отражающей среде или отражающие элементы выполняют одинакового размера и формы.
Указанный результат достигается также тем, что углубления в отражающей среде или отражающие элементы выполняют разного размера, но одинаковой формы.
Указанный результат достигается также тем, что углубления в отражающей среде или отражающие элементы размещают по равномерной или неравномерной сетке.
Указанный результат достигается также тем, что после создания набора дискретных элементов поверх носителя голограммы наносят слой прозрачного для считывающего излучения материала, обеспечивающий сдвиг фазы считывающего излучения на заданную величину, в котором выполняют набор отверстий, форму, размер и расположение которых определяют расчетным путем, в соответствии с которым определяют значение амплитуды в каждом из элементов голограммы, определяют ее среднее значение по всей голограмме, вычитают полученное среднее значение из первоначальных значений и в областях, где разность является отрицательной величиной, выполняют отверстия, а всем полученным после вычитания отрицательным значениям амплитуды присваивают равные по модулю положительные значения.
Указанный результат достигается также тем, что цифровой растр голограммы преобразуют в цифровой растр восстановленного изображения рисунка и сравнивают его с растром исходного изображения рисунка, выбирают меру несовпадения, сравнивают по этой мере и по результатам сравнения вносят коррекцию в цифровой растр голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что сравнение по выбранной мере и внесение коррекции производят неоднократно.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют максимальную разность интенсивностей или амплитуд в совпадающих по координатам точкам растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму модулей разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму квадратов разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму произвольных степеней разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что для внесения коррекции в цифровой растр голограммы используют метод локальных вариаций.
Указанный результат достигается также тем, что для внесения коррекции в цифровой растр голограммы используют любой из градиентных методов.
Указанный результат достигается также тем, что цифровой растр голограммы преобразуют в цифровой растр восстановленного изображения рисунка и сравнивают его с растром исходного изображения рисунка, выбирают меру несовпадения, сравнивают по этой мере и по результатам сравнения вносят коррекцию в цифровой растр расчетной дифракционной картины.
Указанный результат достигается также тем, что сравнение по выбранной мере и внесение коррекции производят неоднократно.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют максимальную разность интенсивностей или амплитуд в совпадающих по координатам точкам растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму модулей разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму квадратов разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму произвольных степеней разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что для внесения коррекции в цифровой растр голограммы используют метод локальных вариаций.
Указанный результат достигается также тем, что для внесения коррекции в цифровой растр голограммы используют любой из градиентных методов.
Указанный результат достигается также тем, что цифровой растр голограммы преобразуют в цифровой растр восстановленного изображения рисунка и сравнивают его с растром исходного изображения рисунка, выбирают меру несовпадения, сравнивают по этой мере и по результатам сравнения вносят коррекцию в цифровой растр исходного изображения рисунка.
Указанный результат достигается также тем, что сравнение по выбранной мере и внесение коррекции производят неоднократно.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют максимальную разность интенсивностей или амплитуд в совпадающих по координатам точкам растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму модулей разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму квадратов разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве меры несовпадения используют сумму произвольных степеней разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Указанный результат достигается также тем, что для внесения коррекции в цифровой растр голограммы используют метод локальных вариаций.
Указанный результат достигается также тем, что для внесения коррекции в цифровой растр голограммы используют любой из градиентных методов оптимизации.
Создание голограммы в виде набора дискретных элементов, отличающихся своими оптическими свойствами, позволяет, так же как и в прототипе, обеспечить возможность получения бинарных голограмм, создающих изображение высокого качества. При этом разрешающая способность синтезированных бинарных голограмм полностью соответствует классической теории дифракции: угловой диаметр имеет величину порядка отношения длины волны освещающего света или монокинетичного корпускулярного пучка к полному размеру голограммы, и, следовательно, она может быть выше, чем у традиционных оптических элементов.
Таким образом, обеспечивается возможность использовать получаемые бинарные голограммы для создания изображений на чувствительном к используемому излучению материале, что обеспечивает отсутствие каких бы то ни было фокусирующих или иных традиционных оптических элементов преобразования волновых фронтов между голограммой, содержащей информацию об изображении в виде изготовленного на подложке набора элементов необходимого размера, и пластиной, покрытой слоем материала, чувствительного к используемому типу излучения, причем формируемое на пластине голографическое изображение определяется расположением и формой элементов голограммы, взаимным расположением голограммы и пластины, а также параметрами пучка считывающего излучения, в частности спектральным составом (длиной волны) и формой волнового фронта, которые определяются источником излучения и при необходимости специальной формирующей пучок системой.
При этом количество информации, содержащейся в голограмме и в создаваемом при восстановлении голограммы изображении, совпадает, что позволяет заранее рассчитать необходимые размеры голограммы, ее структуру и время ее изготовления.
Для повышения резкости восстанавливаемого изображения рисунка и существенного уменьшения его размеров по сравнению с исходным исходный рисунок преобразуют в растр в цифровой форме, записывают информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как протяженный или точечный излучатель, рассчитывают необходимые параметры для записывающего пучка излучения, для чего переводят элементы цифрового растра изображения рисунка в цифровой растр будущей голограммы, при этом рассчитывают картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка, рассчитывают интерференционную картину, полученную от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного точечного или протяженного источника излучения, идентичным обращенному реальному волновому фронту источника, который будет использоваться при формировании голо-графического изображения рисунка, используют полученный результат в качестве сигнала модуляции пучка излучения, используемого для формирования дифракционной структуры голограммы на носителе.
Преобразование исходного рисунка в растр в цифровой форме и запись информации об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как протяженный или точечный излучатель, позволяет произвести расчет дифракционной картины, создаваемой рисунком, как суммы дифракционных картин, создаваемых всеми его элементами, пользуясь заранее известным решением задачи дифракции (распространения электромагнитных волн) для вышеупомянутого протяженного или точечного излучателя.
Перевод элементов цифрового растра изображения рисунка в цифровой растр будущей голограммы и расчет картины дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемой от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка, обеспечивает получение волнового фронта от заданного рисунка (называемого "объектным"). Этот волновой фронт зависит только от самого заданного рисунка и от способа его подсветки, принятого при расчете дифракционной картины, и не зависит от амплитуды или распределения амплитуд, фазы или распределения фаз и расположения опорного источника излучения. Поэтому один и тот же полученный объектный волновой фронт может быть использован для расчета нескольких голограмм с разными восстанавливающими пучками и разными оптическими схемами.
Расчет интерференционной картины, полученной от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного точечного или протяженного источника излучения, идентичным обращенному реальному волновому фронту источника, который будет использоваться при формировании голографического изображения рисунка, необходим для того, чтобы получить функцию распределения по голограмме оптических свойств, например пропускающей способности или отражающей способности.
В различных частных случаях реализации набор дискретных элементов выполняют в виде отверстий в непрозрачной или прозрачной среде, в зависимости от того, какого типа требуется создать голограмму - амплитудную или фазовую.
В частных случаях реализации отверстия выполняют одинакового размера и формы. Это обеспечивает возможность наиболее быстрого и точного изготовления всего набора отверстий, так как является наиболее технологичным при использовании современного оборудования (в частности, электронно-литографических установок). Кроме того, упрощается и ускоряется расчет, так как решение задачи дифракции излучения на отверстии выбранной формы достаточно произвести только один раз.
В частных случаях реализации отверстия могут быть выполнены разного размера, но одинаковой формы. Это позволяет упростить и ускорить расчет, так как решение задачи дифракции излучения на отверстии выбранной формы достаточно произвести только один раз.
Целесообразно отверстия размещать по равномерной или неравномерной сетке. Это необходимо для того, чтобы обеспечить наилучшую аппроксимацию (передачу) изготовляемой голограммой информации, заключенной в расчетном цифровом растре будущей голограммы.
В частных случаях реализации набор дискретных элементов выполняют в виде чередующихся углублений в отражающей среде или чередующихся отражающих и не отражающих элементов. Это позволяет расширить арсенал технологических средств, которые можно использовать при создании голограмм.
Выполнение углублений в отражающей среде или отражающих элементов выполняют одинакового размера и формы или разного размера, но одинаковой формы, так же как и в случае выполнения отверстий, необходимо для наиболее быстрого и точного изготовления всего набора отверстий, упрощения и ускорения расчета.
Так же, как и в случае выполнения отверстий, углубления целесообразно размещать по равномерной или неравномерной сетке. Это дает возможность выбрать наилучшую аппроксимацию (передачу) изготовляемой голограммой информации, заключенной в расчетном цифровом растре будущей голограммы.
Нанесение поверх носителя голограммы после создания в нем набора дискретных элементов слоя прозрачного для считывающего излучения материала, обеспечивающего сдвиг фазы считывающего излучения на заданную величину, необходимо для создания заготовки, позволяющей в дальнейшем превратить амплитудную голограмму в амплитудно-фазовую голограмму
Выполнение в прозрачном для считывающего излучения материале набора отверстий, форму, размер и расположение которых определяют расчетным путем, обеспечивает формирование фазовой части изготавливаемой амплитудно-фазовой голограммы.
Определение значений амплитуды в каждом из элементов голограммы, определение среднего значения амплитуды по всей голограмме, вычитание полученного среднего значения из первоначальных значений и присвоение всем полученным после вычитания отрицательным значениям амплитуды равные по модулю положительные значения необходимо для учета влияния фазовой части голограммы на ее амплитудную часть и соответствующего этому перерасчета распределения отверстий на голограмме.
Описанная процедура позволяет получить голограмму, обладающую повышенной дифракционной эффективностью, а также реализующую увеличенный вдвое динамический диапазон пропускания, что в целом позволяет более точно воспроизвести заданный рисунок, при этом эффект достигается путем применения сравнительно простых технологических операций.
Преобразование цифрового растра голограммы в цифровой растр восстановленного изображения рисунка и сравнение его с растром исходного изображения рисунка, выбор меры несовпадения, сравнение по этой мере и внесение коррекции в цифровой растр голограммы по результатам сравнения позволяет расчетным путем, без проведения эксперимента, оценить и повысить качество рисунка.
Целесообразно сравнение по выбранной мере и внесение коррекции производить неоднократно. Это приводит к возможности с требуемой точностью, задаваемой из технологических соображений, получить рисунок, имеющий вид любого заранее заданного изображения из числа физически возможных.
В частных случаях реализации в качестве меры несовпадения используют максимальную разность интенсивностей или амплитуд в совпадающих по координатам точках растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы. Это позволяет напрямую оценить наибольшее локальное отклонение восстановленного изображения от заданного, т.е. точность передачи мелких деталей.
Если в качестве меры несовпадения используют сумму модулей разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы, то это позволяет упростить и ускорить проведение расчетов, так как эта мера относится к числу наиболее просто и быстро вычисляемых и в то же время, позволяет достаточно точно оценить степень несовпадения восстановленного и заданного рисунков.
В качестве меры несовпадения можно использовать сумму квадратов разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы. В этом случае упрощается и ускоряется проведение расчетов с использованием градиентных методов, так как эта мера наиболее удобна аналитически.
Также можно в качестве меры несовпадения использовать сумму произвольных степеней разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы. Ее использование позволяет варьировать и выбирать степень точности оценки качества приближения восстановленного и заданного рисунков, а также точности передачи мелких деталей.
Использование для внесения коррекции в цифровой растр голограммы метода локальных вариаций позволяет автоматизировать процедуру внесения коррекции.
При этом, как показали проведенные исследования, возможно использование для внесения коррекции в цифровой растр голограммы любого из градиентных методов оптимизации. Преимущество их использования состоит в том, что проведение расчетов значительно ускоряется по сравнению с методом локальных вариаций и другими методами, не использующими вычисление производных.
Возможна и такая реализация способа, когда цифровой растр голограммы преобразуют в цифровой растр восстановленного изображения рисунка и сравнивают его с растром исходного изображения рисунка, выбирают меру несовпадения, сравнивают по этой мере и по результатам сравнения вносят коррекцию не в цифровой растр голограммы, как описано выше, а в цифровой растр расчетной дифракционной картины. Преимущества такого преобразования состоят в том, что полученная таким путем скорректированная расчетная дифракционная картина может быть применена при расчете голограмм для разных источников опорного излучения.
Для этого варианта реализации способа, так же как и для приведенного в п.11 формулы изобретения, возможны некоторые частные особенности, такие как неоднократное внесение коррекции по выбранной мере сравнения; использование в качестве меры несовпадения максимальной разности интенсивностей или амплитуд в совпадающих по координатам точкам растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы; использование в качестве меры несовпадения суммы модулей разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы; использование в качестве меры несовпадения суммы квадратов разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы. Использование в качестве меры несовпадения суммы произвольных степеней разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы; использование для внесения коррекции в цифровой растр голограммы метода локальных вариаций; использование для внесения коррекции в цифровой растр голограммы любого из градиентных методов.
Возможна и такая реализация способа, когда цифровой растр голограммы преобразуют в цифровой растр восстановленного изображения рисунка и сравнивают его с растром исходного изображения рисунка, выбирают меру несовпадения, сравнивают по этой мере и по результатам сравнения вносят коррекцию не в цифровой растр голограммы или в цифровой растр расчетной дифракционной картины, как описано выше, а в цифровой растр исходного изображения рисунка. Преимущества такого преобразования состоят в том, что, во-первых, можно воспользоваться готовым исходным изображением рисунка с коррекцией, предусмотренной для проекционной литографии; во-вторых, можно воспользоваться существующим набором приемов коррекции и соответствующим готовым программным обеспечением, предусмотренными для проекционной литографии; в-третьих, сокращается количество шагов коррекции, так как число корректируемых элементов исходного изображения рисунка намного (в сотни раз) меньше, чем число корректируемых элементов голограммы.
Для этого варианта реализации способа так же, как и для приведенных в пп.11 и 19 формулы изобретения, возможны некоторые частные особенности, такие как неоднократное внесение коррекции по выбранной мере сравнения; использование в качестве меры несовпадения максимальной разности интенсивностей или амплитуд в совпадающих по координатам точкам растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы; использование в качестве меры несовпадения суммы модулей разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы; использование в качестве меры несовпадения суммы квадратов разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы. Использование в качестве меры несовпадения суммы произвольных степеней разностей интенсивностей или амплитуд всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы; использование для внесения коррекции в цифровой растр голограммы метода локальных вариаций; использование для внесения коррекции в цифровой растр голограммы любого из градиентных методов.
Сущность заявляемого способа поясняется примерами его реализации.
Пример 1. В самом общем случае способ реализуется следующим образом. Исходный рисунок, например изображение интегральной микросхемы или топологии, преобразуют в растр в цифровой форме. Преобразование осуществляется следующим образом: исходный рисунок в виде черно-белого изображения размещается в некоторой системе координат. В частном случае рисунок может быть двухтоновым, когда изображение состоит, например, из белых элементов на черном фоне, а в общем случае - полутоновым, когда изображение состоит из деталей, имеющих один из заранее заданного количества уровней уровень яркости, например от 0 до 255. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записывают информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Если требуется представить каждую точку растра как протяженный излучатель, например круг или квадрат, то координаты этой точки считаются координатами центра протяженного излучателя, яркость точки считается яркостью в центре протяженного излучателя, фаза точки считается фазой в центре протяженного излучателя, и дополнительно задается форма протяженного излучателя, распределение амплитуды и фазы по его поверхности. Затем рассчитывают картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого используют компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывают интерференционную картину, которая будет получена от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Полученные данные используют для модуляции пучка излучения, который используется для записи голограммы на носителе. В качестве источника излучения могут использоваться лазеры или источники ускоренных частиц, под воздействием которых может происходить изменение свойств отдельных участков облучаемого носителя. В качестве последнего может быть использован фоторезист какого-либо типа, чувствительный к используемому излучению.
Пример 2. В качестве исходного рисунка использовалось изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имели различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, - различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записали информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитали картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого используется метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации используется персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывают интерференционную картину, которая будет получена от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществляется путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции. Полученные данные используются для модуляции пучка излучения, который используется для записи голограммы на носителе. В качестве носителя голограммы используется нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронного резиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонируется в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронный резист и хром последовательно подвергаются обработке для удаления облученных участков. Записанное на полученной голограмме изображение восстанавливается с помощью источника излучения, в качестве которого используется He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составляет 1-1,5 мкм.
Пример 3. Способ осуществляется так, как описано в примере 2, за исключением того, что после удаления облученных участков хрома с пластины-носителя полученные в хроме промежутки заполняются красителем, поглощающим излучение, используемое при восстановлении голографического изображения.
Пример 4. В качестве исходного рисунка используется изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имеют различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, - различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записывается информация об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитывают картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую всей совокупностью излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого используется метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывали интерференционную картину, которая будет получена от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществлялся путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции.
Затем рассчитали значение амплитуды в каждой точке голограммы, определили среднее значение амплитуды по всей голограмме, вычли полученное среднее значение из первоначальных значений, запомнили для изготовления фазокорректирующих отверстий форму, размер и расположение областей, где разность является отрицательной величиной, а всем полученным после вычитания отрицательным значениям амплитуды присвоили равные по модулю положительные значения.
Полученные данные используют для модуляции пучка излучения, который используется для записи голограммы на носителе. В качестве носителя голограммы использовался нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронного резиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонировался в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронный резист и хром последовательно подвергаются обработке для удаления облученных участков.
После создания набора дискретных элементов поверх носителя голограммы наносят слой прозрачного для считывающего излучения материала, обеспечивающий сдвиг фазы считывающего излучения на заданную величину, в котором выполнен набор фазокорректирующих отверстий, форма, размер и расположение которых уже были определены расчетным путем, как указано выше. Выполнение фазокорректирующих отверстий осуществляется так же, как и запись голограммы на носителе.
Записанное на полученной голограмме изображение восстанавливалось с помощью источника излучения, в качестве которого использовался He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составлял 1-1,5 мкм.
Пример 5. В качестве исходного рисунка использовалось изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имели различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, - различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записывается информация об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитывают картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую всей совокупностью излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого используется метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации используется персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывают интерференционную картину, которая получается в результате взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществлялся путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции.
Затем рассчитывают изображение, которое будет восстановлено с полученного вышеуказанным способом цифрового растра голограммы.
Расчет осуществляется путем
- вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого восстанавливающим источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой цифрового растра голограммы;
- вычисления картины дифракции в каждой точке виртуально восстановленного рисунка, создаваемой всей совокупностью излучателей - элементов цифрового растра голограммы. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением;
- вычисления интенсивности - квадрата модуля комплексной амплитуды - в каждой точке цифрового растра виртуально восстановленного рисунка.
Затем вычисляют меру несовпадения - максимальную разность интенсивностей в совпадающих по координатам точкам растров исходного рисунка и рисунка, виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Затем для одной точки цифрового растра голограммы производили изменение интенсивности на небольшую величину в сторону увеличения, заново виртуально восстанавливали цифровой растр рисунка, заново вычисляли вышеуказанную меру несовпадения, и если эта мера оказывалась меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре голограммы сохранялось, если же нет - в той же точке цифрового растра голограммы производили изменение интенсивности на такую же небольшую величину в сторону уменьшения, заново виртуально восстанавливали цифровой растр рисунка, заново вычисляли указанную меру несовпадения, и если эта мера оказывалась меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре голограммы сохранялось, если же нет - значение интенсивности в этой точке цифрового растра голограммы оставлялось без изменения.
Затем эта процедура проводится для всех точек цифрового растра голограммы.
Полученные данные используют для модуляции пучка излучения, который использовался для записи голограммы на носителе. В качестве носителя голограммы используется нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронного резиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонировался в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронный резист и хром последовательно подвергались обработке для удаления облученных участков. Изображение, записанное на полученной голограмме, восстанавливалось с помощью источника излучения, в качестве которого использовался He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составлял 1-1,5 мкм.
Пример 6. В качестве исходного рисунка использовалось изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имели различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записывают информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитывают картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого используется метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации используется персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывают интерференционную картину, которая получается от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществляется путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции.
Затем рассчитывают изображение, которое будет восстановлено с полученного вышеуказанным способом цифрового растра голограммы.
Расчет осуществляется путем
- вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого восстанавливающим источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой цифрового растра голограммы;
- вычисления картины дифракции в каждой точке виртуально восстановленного рисунка, создаваемой от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра голограммы. Для этого используется метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации используют персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением;
- вычисления интенсивности - квадрата модуля комплексной амплитуды - в каждой точке цифрового растра виртуально восстановленного рисунка.
Затем вычисляют меру несовпадения - сумму модулей разностей интенсивностей всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Затем для одной точки цифрового растра голограммы производят изменение интенсивности на небольшую величину в сторону увеличения, заново виртуально восстанавливают цифровой растр рисунка, заново вычисляют вышеуказанную меру несовпадения, и если эта мера оказывалась меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре голограммы сохранялось, если же нет - в той же точке цифрового растра голограммы производим изменение интенсивности на такую же небольшую величину в сторону уменьшения, заново виртуально восстанавливают цифровой растр рисунка, заново вычисляют указанную меру несовпадения, и если эта мера оказывается меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре голограммы сохраняется, если же нет - значение интенсивности в этой точке цифрового растра голограммы оставляется без изменения.
Затем эта процедура производилась для всех точек цифрового растра голограммы.
Полученные данные использовали для модуляции пучка излучения, который использовался для записи голограммы на носителе. В качестве носителя голограммы использовался нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронорезиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонировался в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронорезист и хром последовательно подвергались обработке для удаления облученных участков. Записанное на полученной голограмме изображение восстанавливалось с помощью источника излучения, в качестве которого использовался He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составлял 1-1,5 мкм.
Пример 7. В качестве исходного рисунка использовалось изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имели различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записали информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитали картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывали интерференционную картину, которая получалась в результате взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществлялся путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции.
Затем рассчитывали изображение, которое будет восстановлено с полученного вышеуказанным способом цифрового растра голограммы.
Расчет осуществлялся путем
- вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого восстанавливающим источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой цифрового растра голограммы;
- вычисления картины дифракции в каждой точке виртуально восстановленного рисунка, создаваемой от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра голограммы. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением;
- вычисления интенсивности - квадрата модуля комплексной амплитуды - в каждой точке цифрового растра виртуально восстановленного рисунка.
Затем вычисленные таким способом цифровой растр голограммы и цифровой растр виртуально восстановленного рисунка принимались в качестве исходных приближений для метода локальных вариаций. За меру несовпадения принималась сумма квадратов разностей интенсивностей всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы. После того как в результате работы метода локальных вариаций на некотором шаге указанная мера несовпадения становилась меньше заданного значения, процесс коррекции цифрового растра голограммы считался оконченным.
В качестве носителя голограммы использовался нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронного резиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонировался в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронный резист и хром последовательно подвергались обработке для удаления облученных участков. Записанное на полученной голограмме изображение восстанавливалось с помощью источника излучения, в качестве которого использовался He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составлял 1-1,5 мкм.
Пример 8. В качестве исходного рисунка использовалось изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имели различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, - различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записали информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитали картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывали интерференционную картину, которая будет получена от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществлялся путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции.
Затем рассчитывали изображение, которое будет восстановлено с полученного вышеуказанным способом цифрового растра голограммы.
Расчет осуществлялся путем
- вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого восстанавливающим источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой цифрового растра голограммы;
- вычисления картины дифракции в каждой точке виртуально восстановленного рисунка, создаваемой от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра голограммы. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением;
- вычисления интенсивности - квадрата модуля комплексной амплитуды - в каждой точке цифрового растра виртуально восстановленного рисунка.
Затем вычисленные таким способом цифровой растр голограммы и цифровой растр виртуально восстановленного рисунка принимались в качестве исходных приближений для градиентного метода оптимизации. За меру несовпадения принималась сумма шестых степеней разностей интенсивностей всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
После того как в результате работы градиентного метода на некотором шаге указанная мера несовпадения становилась меньше заданного значения, процесс коррекции цифрового растра голограммы считался оконченным.
Полученные данные использовали для модуляции пучка излучения, который использовался для записи голограммы на носителе. В качестве носителя голограммы использовался нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронного резиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонировался в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронный резист и хром последовательно подвергались обработке для удаления облученных участков. Записанное на полученной голограмме изображение восстанавливалось с помощью источника излучения, в качестве которого использовался He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составлял 1-1,5 мкм.
Пример 9. В качестве исходного рисунка использовалось изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имели различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, - различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Если требуется воспроизвести рисунок с заданным распределением фазы излучения по этому рисунку, то это распределение фазы также представляется в виде черно-белого, в общем случае - полутонового, изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записали информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитали картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывали интерференционную картину, которая будет получена от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществлялся путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции.
Затем рассчитывали изображение, которое будет восстановлено с полученного вышеуказанным способом цифрового растра голограммы.
Расчет осуществлялся путем
- вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого восстанавливающим источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой цифрового растра голограммы;
- вычисления картины дифракции в каждой точке виртуально восстановленного рисунка, создаваемой от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра голограммы. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением;
- вычисления интенсивности - квадрата модуля комплексной амплитуды - в каждой точке цифрового растра виртуально восстановленного рисунка.
Затем вычисляли меру несовпадения - сумму модулей разностей интенсивностей всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Затем для одной точки цифрового растра расчетной картины дифракции для голограммы производили изменение амплитуды на небольшую величину в сторону увеличения, заново виртуально восстанавливали цифровой растр рисунка, заново вычисляли вышеуказанную меру несовпадения, и если эта мера оказывалась меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре расчетной картины дифракции сохранялось, если же нет - в той же точке цифрового растра расчетной картины дифракции производили изменение амплитуды на такую же небольшую величину в сторону уменьшения, заново виртуально восстанавливали цифровой растр рисунка, заново вычисляли указанную меру несовпадения, и если эта мера оказывалась меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре расчетной картины дифракции сохранялось, если же нет - значение амплитуды в этой точке цифрового растра расчетной картины дифракции оставлялось без изменения.
Затем эта процедура производилась для фазы этой же точки цифрового растра расчетной картины дифракции.
Затем эта процедура производилась для амплитуды и фазы всех других точек цифрового растра расчетной картины дифракции.
Полученные данные - цифровой растр голограммы - использовали для модуляции пучка излучения, который использовался для записи голограммы на носителе. В качестве носителя голограммы использовался нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронного резиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонировался в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронорезист и хром последовательно подвергались обработке для удаления облученных участков. Записанное на полученной голограмме изображение восстанавливалось с помощью источника излучения, в качестве которого использовался He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составлял 1-1,5 мкм.
Пример 10. В качестве исходного рисунка использовалось изображение наборов различных геометрических фигур (квадратов, треугольников, окружностей, соединенных между собой прямыми линиями). Геометрические фигуры имели различные размеры (4-6 мм), а линии, их соединяющие, - различные толщины (1-1,5 мм). Исходный рисунок был преобразован в цифровой растр с помощью следующих действий. Исходный рисунок в виде черно-белого полутонового изображения размещается в некоторой системе координат. В той же системе координат размещают мелкую сетку с заранее заданным шагом. В области, занимаемой рисунком, для каждого узла сетки записывают координаты этого узла и яркость рисунка в этой точке. Распределение фазы также представляется в виде черно-белого полутонового изображения и так же размещается в той же системе координат. Перечень четырех величин: двух координат, яркости и фазы для всех узлов сетки, находящихся в области, занимаемой исходным рисунком, представленный, например, в виде списка, вектора или матрицы, и является растром в цифровой форме. Таким образом, записали информацию об амплитуде и фазе, характеризующих каждую точку растра как точечный излучатель. Затем рассчитали картину дифракции в каждой точке будущей голограммы, создаваемую от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра изображения рисунка. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Затем рассчитывали интерференционную картину, которая будет получена от взаимодействия расчетной картины дифракции с расчетным волновым фронтом от виртуального опорного источника излучения, волновой фронт которого идентичен обращенному волновому фронту реального источника излучения, который в дальнейшем будет использоваться для восстановления изображения, записанного на голограмме. Расчет осуществлялся путем вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого опорным источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой расчетной картины дифракции.
Затем рассчитывали изображение, которое будет восстановлено с полученного вышеуказанным способом цифрового растра голограммы.
Расчет осуществлялся путем
- вычисления комплексной амплитуды излучения, создаваемого восстанавливающим источником в каждой точке голограммы, и последующего сложения этой амплитуды с комплексной амплитудой цифрового растра голограммы;
- вычисления картины дифракции в каждой точке виртуально восстановленного рисунка, создаваемой от всей совокупности излучателей - элементов цифрового растра голограммы. Для этого использовался метод вычисления сумм типа свертки с использованием преобразования Фурье и употреблением алгоритма быстрого преобразования Фурье. Для его реализации использовали персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением;
- вычисления интенсивности - квадрата модуля комплексной амплитуды - в каждой точке цифрового растра виртуально восстановленного рисунка.
Затем вычисляли меру несовпадения - сумму модулей разностей интенсивностей всех точек растров исходного рисунка и виртуально восстановленного в цифровом виде из цифрового растра голограммы.
Затем для одной точки цифрового растра исходного рисунка производили изменение интенсивности на небольшую величину в сторону увеличения, заново виртуально восстанавливали цифровой растр рисунка, заново вычисляли вышеуказанную меру несовпадения, и если эта мера оказывалась меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре исходного рисунка сохранялось, если же нет - в той же точке цифрового растра исходного рисунка производили изменение интенсивности на такую же небольшую величину в сторону уменьшения, заново виртуально восстанавливали цифровой растр рисунка, заново вычисляли указанную меру несовпадения, и если эта мера оказывалась меньше, чем была до того, изменение в цифровом растре исходного рисунка сохранялось, если же нет - значение интенсивности в этой точке цифрового растра исходного рисунка оставлялось без изменения.
Затем эта процедура производилась для фазы этой же точки цифрового растра исходного рисунка.
Затем эта процедура производилась для амплитуды и фазы всех других точек цифрового растра исходного рисунка.
Полученные данные - цифровой растр голограммы - использовали для модуляции пучка излучения, который использовался для записи голограммы на носителе. В качестве носителя голограммы использовался нанесенный на прозрачную подложку слой хрома толщиной 0,1 мкм, покрытый слоем электронорезиста марки ЭРП-40 толщиной 0,4 мкм, который экспонировался в электронно-лучевой установке ZBA-21. После записи голограммы в виде набора дискретных элементов электронорезист и хром последовательно подвергались обработке для удаления облученных участков. Записанное на полученной голограмме изображение восстанавливалось с помощью источника излучения, в качестве которого использовался He-Cd лазер марки PLASMA мощностью 90 мВт с длиной волны излучения 0,442 мкм. В результате было получено восстановленное изображение исходного рисунка, уменьшенное в 1000 раз, при этом характерный размер геометрических фигур составлял 1-1,5 мкм.