利用光变图像的光学存储方法技术

一种利用光变图像的光学存储方法，其特征在于，包括下列步骤：（１）将存储信息利用设定的编码方式生成图形、文字或者数据序列；（２）根据光变图像的特性，将步骤（１）中生成的图文序列排列成光变图文，其中，所述光变图像由光栅单元阵列构成，每个光栅单元是由精细的图形、文字或者数据位构成，光栅单元的尺度不大于１６０微米；（３）将步骤（２）中获得的光变图文利用光变图像照排系统存储到记录材料上。本发明专利技术的技术方案实现了任意数字化图文的高信息密度的光变存贮光刻，具有很好的复制能力，能广泛用于各种复制条件下的工业化生产、如印刷、包装、光盘生产、烫金材料、防伪和衍射器件等行业，同时有信息存储密度高、信噪比好、防伪性好的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种存储方法，具体涉及一种利用光变图像实现的光学存储方法。
技术介绍
所谓光学存储，其主要物理含义是，在很小的存储材料空间中，利用存储材料的光学特性，在存储材料上记录并保存大量的和可以读出的信息。现有的光学存储的主要方法是在体积材料上通过傅里叶(Fourier)变换的方法，将输入图像或文字置于傅里叶透镜的前焦面，在后焦面上，干涉记录输入图像的傅里叶变换图，在一个很小的体积型记录材料(如光折变立方晶体)中，进行高信息密度存储。中国专利技术专利申请CN1274915A公开了一种固定式三维光子存储装置，包括写入系统和读出系统，采用光折变晶体作为三维存储材料，写入时，由计算机将存储文件进行编码，形成编码图形，并通过空间光调制器产生编码图像或存储图像，利用绿光激光器作为写入光源，激光从激光器发出后经分束镜分为二束光，其中一束光经滤波、准直后，由空间光调制器调制成所需信息光，另一束光作为参考光，两束光在光折变晶体中干涉形成记录光栅；读出时，用红光半导体激光器作为读出光源，读出光经狭缝和相位失配调整器后入射到光折变晶体上，由CCD接收衍射光图像信息，通过计算机解码并还原成计算机文件。这种方法存储容量正比于记录波长的三次方的倒数，理论上存储密度可达到1013bits/cm3，但是，其经分束后的两束光，物光提供信息输入，参考光提供参考干涉作用，因而存在下列缺点1、物光光强的变化范围很大，在记录区域很难获得均匀的物参比记录，记录的非线性的影响大，2、在两束光的不重叠的区域，参考光对记录材料仍然曝光，增加本底噪声，从而，这种方法在进行高密度存储时，存储图像的信噪比将随着存储图像的增加而显著下降，实践中难以获得较高的具有高信噪比存储密度。前述专利为此增加了读出系统，由与写入光不同的红光半导体激光器作为读出光源，这样虽然可以在一定程度上提高信噪比，但并未从根本上解决问题，同时读出系统的设置增加了系统的复杂程度和体积。另一方面，由于记录方法和材料特性的限制，每一幅图像存储的固定时间很长，存储的信息难以复制，还远没达到实用阶段。光变图像(Optical Variable Device)在证券、光盘、新型包装的防伪上有非常好的应用，是目前高层次防伪技术手段之一。光变图像的特点是由微小的像素光栅矩阵组成，与普通数字图像不同，组成光变图像的各个像素光栅，实际上是光学参数不同、取向不同、条纹间隔不同的精细衍射光栅(gratings)，当白光光线入射到这些精细光栅上时，每个单元光栅对光线的衍射后的方向、色彩各不相同，不同特性的光线洐射到空间的不同方位，相同特性的像素光栅的群组，构成特定的图形，因而在不同观察角度下，呈现出不同图形效果，从而，光变图像具有空间光学可变的效果。描述光学可变图像的光学参数有位置(X，Y)，像素光栅的衍射方向(角度)，像素光栅的条文疏密分布(色彩)和像素的发光的效率(亮度)。随著光线的运动或者观察方位的变化，光变图像的色彩、形状均会发生改变。广义上，描述光变图像比描述普通的2D图像具有更多的物理参数，因此，光变图像是更加广泛的图像形式，用它不仅可以表现2D图像，同时也能够描述2d/3d，体视图像，动画图像、编码加密图像、变换图像等等。图1是典型的光变图像，当在不同位置观察该图像时，实际的图像将会呈现缩放(a)、旋转(b)变化，可以看成是空间上的多通道的位像。光变图像在一个方面可以理解成彩虹全息图像的数字化处理后得到的图像，但是与彩虹全息图像不同，光变图像不受光源条件的限制，可以在任何光源条件下观察。通常，描述光变图像的精细光栅单元的形状为圆形，图像结构是点阵结构，图2是对光变图像的局部放大图，每个圆形点均由微型光栅构成，光栅的取向和条纹间隔各不相同，这种光变图像复杂的像素结构的变化，常被用于防伪领域。但是，这种光变图像除了宏观上表达的图像信息外，信息的携带能力是有限的，没有携带大信息量的功能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种高密度的光学存储方法，其存储信噪比高，且可以用常规方法复制。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种，包括下列步骤(1)将存储信息利用设定的编码方式生成图形、文字或者数据序列；(2)根据光变图像的特性，将步骤(1)中生成的图文序列排列成光变图文，其中，所述光变图像由光栅单元阵列构成，每个光栅单元是由精细的图形、文字或者数据位构成，光栅单元的尺度不大于160微米；(3)将步骤(2)中获得的光变图文利用光变图像照排系统存储到记录材料上。上述技术方案中，光变图像是由微小的光栅单元的阵列构成的，与原来由圆形的光栅单元构成不同的是，在本方案中，每个光栅单元上，还调制有精细的图形、文字或数据位这样，光变图像的每个物理光栅单元均是由精细的图形或者文字或者数据位构成，每个单元上光栅取向和条纹间隔也可以调整改变。其中的光变图像照排系统可以利用现有的光变图像照排系统实现，当然，由于在本方案中，每个单元光栅内部还有精细的图形或文字，因而，对光变图像照排系统的要求也相应提高，一种较好的光变图像照排系统可以是，包括激光器、光电开关、扩束器、空间光调制器和分束元件，激光器产生的激光束通过光电开关后，经扩束器准直投射到空间光调制器上，欲存储的光变图文信息经计算机输出至空间光调制器上，光束经空间调制后，由一个光学成像系统将空间调制图像投影到分束元件上，分束元件将激光光束分束成二束光，再通过光学成像系统将两束光会聚到记录材料上，两束光相互干涉，形成精细干涉条纹，干涉条纹的间隔的范围为0.5-2微米，经过处理后，获得具有光栅结构的单元点，分束元件放置在精密转台上，转台的转动将改变干涉条纹在记录材料上的取向，由计算机软件控制记录材料平台、空间光调制器和转台以及光电开关，从而在记录材料上形成高密度光变图像的光学存贮。在这里，空间光调制器(SLM)是可以对光束进行空间振幅(强度)或位相进行调制的器件，它可以通过计算机输入并显示图像。空间光调制器的最小像素单元应保证在最终的光栅单元上形成清晰像。本方法要求的像素单元为5-100微米的SLM均可以用于空间调制器件。这里，SLM可以是相干/非相干光空间调制器或者DMD(Digital Micro-mechanical MirrorDevice，数字化微反射器件)或者LCD(Liquid Crystal Device，液晶显示器)以及用于计算机输入的其他输入器件。分束前的光学成像系统是一种能将空间光调制器输出的调制信号(光学图像)进行缩小的光学系统，该光学系统的缩小倍数为1-15倍，光束直径应可以保证入射到空间光调制器上的光场的均匀性。分束元件、精密转台和分束后的光学成像系统共同构成了光束分束、合束系统，在记录材料上，形成由空间光调制器输入的图像的携带有干涉条纹的精细图像或文字，这里，分束元件主要指衍射光栅元件，它将光的能量主要衍射到正负一级光上，干涉条纹由正负一级光的干涉形成。上述技术方案中，所述的图文序列可以是图形，可以是文字，可以是数据位，也可以是它们的组合，通过设定特定的信息编码表达方式，用图形、文字或者数据位表示存储的信息。所述图文序列采用图形时，可以是用多个图形的特定排列表达信息的图形序列，其图形单元包括圆形、方形、十字形等；所述图文序列也可以为文字序列，在每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光变图像的光学存储方法，其特征在于，包括下列步骤： （１）将存储信息利用设定的编码方式生成图形、文字或者数据序列； （２）根据光变图像的特性，将步骤（１）中生成的图文序列排列成光变图文，其中，所述光变图像由光栅单元阵列构成，每个光栅单元是由精细的图形、文字或者数据位构成，光栅单元的尺度不大于１６０微米； （３）将步骤（２）中获得的光变图文利用光变图像照排系统存储到记录材料上。

【技术特征摘要】
1.一种利用光变图像的光学存储方法，其特征在于，包括下列步骤(1)将存储信息利用设定的编码方式生成图形、文字或者数据序列；(2)根据光变图像的特性，将步骤(1)中生成的图文序列排列成光变图文，其中，所述光变图像由光栅单元阵列构成，每个光栅单元是由精细的图形、文字或者数据位构成，光栅单元的尺度不大于160微米；(3)将步骤(2)中获得的光变图文利用光变图像照排系统存储到记录材料上。2.如权利要求1所述的光学存储方法，其特征在于所述的光变图像照排系统包括激光器[1]、光电开关[2]、扩束器[3]、空间光调制器[4]和分束元件[6]，激光器[1]产生的激光束通过光电开关[2]后，经扩束器[3]准直投射到空间光调制器[4]上，欲存储的光变图文信息经计算机输出至空间光调制器[4]上，光束经空间调制后，由一个光学成像系统[5]将空间调制图像投影到分束元件[6]上，分束元件[6]将激光光束分束成二束光，再通过光学成像系统[7]将两束光会聚到记录材料[8]上，两束光相互干涉，形成精细干涉条纹，分束元件[6]放置在精密转台[9]上，转台[9]的转动将改变干涉条纹在记录材料[8]上的取向，由计算机软件控制记录材料平台[10]、空间光调制器[4]和转台[9]以及光电开关[2]，从而在记录材料[8...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林森，解剑锋，汪振华，沈雁，陆志伟，周望，胡元，孙菁，
申请(专利权)人：苏州苏大维格数码光学有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]