CN102597891A - 叠加可见图像和合成全息图 - Google Patents

Abstract

本发明涉及由编码单元阵列组成的合成全息图，所述合成全息图包括一图案，在所述图案中，单元被反转且具有改变了相对于全息图的剩余部分偏移的值的相位。

Description

叠加可见图像和合成全息图

技术领域

本发明涉及可见图像和合成全息图的叠加。

背景技术

抵制仿造品是行业关注的重大问题。为了保证其产品的来源，制造商必须使用安全识别和具有跟踪性的元件。这样的元件的设计和获取必须足够复杂，以阻止甚或防止复制这些元件。因此，为了这个目的，已经提出了各种各样的解决方案。

已经提出使用数据矩阵，所述数据矩阵为二维条形码。这样的矩阵由能编码二进制格式的数据的黑白方块组成。可通过读取码保护包含在数据矩阵中的信息，所述读取码防止那些没有密钥的人破译所述数据矩阵。

还提出使用形成在小型支撑物上的合成全息图。由于全息图由复杂的制作技术产生且需要专门的设备进行读取，因此这样的全息图难以复制。

美国专利7193754提出了将直接可见图像叠加到合成全息图中，以使得更难以复制。全息图的白色未写区域通过与全息图的已写区域进行对比，能够显示图像，例如，肖像或数据矩阵。所提出的方法的缺陷是位于可见图像下的全息图部分被遮蔽。尽管全息图的部分的这种遗漏能读取全息图的内容，但分辨率降低，对于给定清晰度的全息图，分辨率与全息图的表面积成比例。

发明内容

本发明旨在形成一种叠加有可见图像的合成全息图，而不丢失全息图中所包含的信息且不降低全息图的清晰度。

因此，本发明的实施方式提供一种由编码单元网络形成的合成全息图，所述合成全息图包括一图案，在所述图案中，所述单元反转且改变了一偏移值的相位，该偏移值为通相对于合成全息图的剩余部分偏移的值。

根据本发明的实施方式，所述偏移恒定且等于π，由此所述全息图的光学再现未受到干扰，且所述图案能够被直接观察到。

根据本发明的实施方式，所述偏移恒定且不为π，则利用相位密钥进行全息图的光学再现，所述光学密钥根据所述图案的形状加入所述偏移的补足π的相移。

根据本发明的实施方式，所述偏移在所述图案的不同区域中不恒定且不为π，则利用相位密钥进行全息图的光学再现，所述光学密钥根据所述图案的所述区域的形状加入所述偏移的补足π的相移。

根据本发明的实施方式，所述图案为基于筛选单元筛选获得的灰度级图像，所述筛选单元的尺寸为全息图的单元的尺寸的整数倍。

根据本发明的实施方式，所述图案为黑白像素的随机或半随机矩阵，所述图案的像素的尺寸为全息图的单元的尺寸的整数倍，所述整数大于或等于1。

根据本发明的实施方式，全息图编码的图像具有减少的有用区域，有用区域偏移总图像的中心的距离至少等于有用区域的长度的一半。

根据本发明的实施方式，通过在全息图的相位分布中引入线性相位分量，使所述图像偏移。

本发明还提供一种用于制作叠加有直接可见图案的合成全息图的方法，包括步骤：

计算机制作全息图的图像Ih，

计算机制作图案的图像Im，

计算图像Ih的傅里叶变换(FT)，

通过生成孔尺寸的矩阵A编码所述FT的幅度，

通过生成孔偏移的矩阵P编码所述FT的相位，

生成对应于A和Im之间的交集的第一幅度矩阵A1，

生成对应于P和Im之间的交集的第一相位矩阵P1，

生成对应于A的反转或负表示和Im的互补之间交集的第二幅度矩阵A2，

生成对应于被添加相移f0的矩阵P和Im的互补之间交集的第二相位矩阵P2，

在单矩阵A’中集合矩阵A1和A2，

在单矩阵P’中集合矩阵P1和P2，

通过生成具有前面两个矩阵所定义的尺寸和位置的孔的矩阵，光刻基板。

附图说明

将结合附图在具体实施方式的以下非限制性描述中详细讨论本发明的前述的目的、特征和优势和其它目的、特征和优势，附图中：

图1示出置于光束的路径上的全息图；

图2示出合成全息图的示例并示出它的读取；

图3A到图3F示出根据本发明的实施方式叠加全息图和可见图像的方法；

图4A示出根据本发明的实施方式编码的全息图，以及图4B是一组5x5单元的详图，在所述单元中，一些为正且一些为负；

图5示出在每个反转单元的相移f0不为π的情况下的读取模式；

图6示出根据本发明的实施方式读取全息图的装置；

图7示出利用扫描激光类型的写装置制作其中一个为正以及另一个为负的两个单元的示例；

图8示出观察到的全息图图像(这里，数字“38”)；

图9A和图9B示出两个全息图再现的示例；

图10A、图10B、图10C示出一种偏移方法；

图11示出能够形成叠加的灰度级图案的方法；

图12示出叠加的图案为数据矩阵类型的图像的示例；

图13A-图13B和图14A-图14B示出全息图和叠加的图案都对应数据矩阵的情况下全息图和叠加的图案的示例；

图15A-图15C示出通过仿真观察到的结果；

图16示出具有叠加的数据矩阵的数据矩阵全息图的示图；

图17A-图17D示出各种实验结果。

具体实施方式

关于合成全息图的提示

本发明基于对一合成全息图的特性的分析和具体使用，将在下文描述该合成全息图。

图1示出置于光束E的路径上的全息图1。所述光束被所述全息图衍射并产生光束B。通过支持傅里叶共轭的透镜或另一光学系统2恢复该光束。在透镜的焦平面上获得图像3，所述图像3对应在全息图输出处生成的光束B的傅里叶变换。

合成全息术是能够产生光束B以获得计算机产生的图像3的技术。

如果r表示具有径向坐标的单位向量，以及

以及

B＝b(r).e^i(ψ(r)，

该问题的数学解答呈现为计算下列方程式提供的传递函数H：

在接下来的讨论中，假设波A为平面型并且均匀，使得实际上，不可能完全满足方程式(1)。必须能够制造一种能编码入射波的相位和幅度的传输元件。为了消除这个约束，提出了很多策略。

这里将考虑Brown和Lohmann于1996年在以下文献中提出的包括将传递函数H分成若干单元的合成全息图产生方法：“Complex Spatial Filtering withBinary Masks”，Appl.Opt.5，967-969。每个单元包括具有不同传输性质或反射性质的两个区域。例如，每个单元包括不透明部分和透明部分(或者反射部分和透明或不透明部分)。两部分的相对尺寸与幅度对应，中心部分相对于单元的中心的偏移与相位相对应。

图2示出合成全息图1的示例并示出读取原理。该全息图由步长为p的单元矩阵形成，且包括孔4，光将通过孔4发生衍射。所述孔全部沿x方向排齐。沿这个方向编码待生成的波的相位，偏移单元高度的一半(p/2)对应于相移π。

因此，沿y方向在左边和右边生成光束6a和6b，对应于衍射光栅的+1级和-1级，。通过傅里叶透镜后，这两条光束6a和6b提供关于光束的0级的中心点5对称的两个光点。

沿竖直方向(x方向)，可以在上部和下部看到两条衍射光束7a和7b，对应于全息图的+1级和-1级。通过傅里叶透镜后，这些光束将再现预期图像3及其共轭像。通过全息图抽样产生的其他图像分布在这些图像的周围。

因此，通过利用激光型的相干光束照射全息图、通过傅里叶透镜恢复衍射的波、以及利用照相机检测预期图像区域来进行读取。

按照以下步骤制作全息图：

1、计算机制作图像，

2、计算图像的傅里叶变换(FT)，

3、通过生成多个孔尺寸的矩阵编码所述FT的幅度，

4、通过生成孔偏移矩阵编码所述FT的相位，

5、通过生成具有前面两个矩阵所定义的尺寸和位置的孔的矩阵，光刻基板。

本讨论考虑Brown和Lohmann在1996年所提出的编码的例子。其它的单元编码方法同样适用。也可使用干涉图形方法。

本发明基于对全息图读取性质的分析。

前面描述的图1示出利用傅里叶光学系统读取全息图。平面波E照射全息图H。傅里叶透镜2生成全息图所产生的波的傅里叶变换。获得标记为I_a的图像3。将考虑描述物理全息图的函数H。传递函数H是二进制函数，可以以等于0或1的值的分布的形式说明该二进制函数。值0对应于不透明区域或非反射区域，值1对应于传输区域或反射区域。可以利用下列方程式从数学上解释全息术运算：

I_a＝FT(EH)xFT(EH)^*

全息图的特性(一般关于衍射原理)涉及负全息图的衍射。负全息图是具有反向的传输部分和不透明部分的全息图。数学上可以将负全息图再现标记为1-H。可以看出，在读取模式中，其中将相移π强加给每个单元的这样的负全息图提供图像I_b，所述图像I_b与对应正全息图的图像I_a相同。

一般地，正模式的全息图的外观是亮图像(包括远多于黑色区域的白色区域)，而负模式的全息图的外观是暗图像(包括远多于白色区域的黑色区域)。这里提供了将正模式中的单元和负模式中的单元混合在同一全息图中。这能够产生对应于负模式中的单元的图案的直接可见图像。

图3A到图3F示出本文所使用的一般原理。作为示例，图3A(图像1)示出一图像(未示出)的全息图的形状。图3B(图像2)示出该全息图的相移π的负形式。图3C(图像3)示出预计可见的并叠加到全息图上的图案，这里是字母A。

如图3D(图像4)所示，从图像1中去除图像3。如图3E(图像5)所示，从图像2中提取图像3。如图3F(图像6)所示，使图像4和5集合以提供图像6。

可以看出，获得新的全息图H’，其中，字母A出现在图像6中且不丢失原始全息图的任何数据。

再现时，相移的反转的全息图H’所产生的图像从数学上与全息图H所产生的图像相同。

图4A示出在保留的编码情况下的根据本发明的实施方式的全息图。图4B是在直接可见图案的极限下的一组5x5单元的详图，其中一些单元为正且另一些单元为负。与整个单元的尺寸相比，孔通常较小，在宏观视觉层次上获得叠加的图像的很好对比。

因此，按照以下步骤，制作根据本发明的实施方式的合成全息图：

1、计算机制作全息图的图像Ih；

2、计算机制作直接可见的图像Im；

3、计算图像Ih的傅里叶变换(FT)，

4、通过生成多个孔尺寸的矩阵A来编码所述FT的幅度，

5、通过生成孔偏移矩阵P来编码所述FT的相位，

6、生成对应于A和Im的交集的第一幅度矩阵A1，

7、生成对应于P和Im的交集的第一相位矩阵P1，

8、生成第二幅度矩阵A2，其对应于A的反转或负表示和Im的互补的交集，

9、生成第二相位矩阵P2，其对应被添加相移f0的矩阵P和Im的互补的交集，

10、在单矩阵A’中集合矩阵A1和A2，

11、在单矩阵P’中集合矩阵P1和P2，

12、通过生成具有前面两个矩阵所定义的尺寸和位置的孔的矩阵，光刻基板。

已经解释，为了使组合的(正-负)全息图提供与原始全息图相同的图像，负全息图必须相移π。为了实现这一点，已提供了使全息图的每个单元相移π。也可以实现其它的实施方式。

作为示例，图5示出每个反转单元的相移f0不为π的读取情况。在这种情况下，使用光减速板8，该光减速板8使叠加的图像的层面上的入射光产生相移f1，使得累积的相移符合下列关系式：

f1+f0＝±πmod 2π              (2)

相移f1和f0的分布也可以不恒定，条件是关系式(2)在所有函数定义点上保持成立。

使用不为π的相移可能是有利的，因为读取该全息图需要使用相位密钥。

读取全息图的装置

图6示出用于读取根据本发明的全息图的装置。出于这个目的，使用带有叠加的图像的额外成像部分的傅里叶光学读取装置。该图示出全息图反射读取形式。

使用激光器9，激光由能够包含空间滤波器11的可伸缩式系统10确定形状。具有全息图尺寸的数量级的直径的光束到达半反射立方体12。传输光束选择性地穿过光减速板8，然后照射全息图1。

衍射光束通过反射回穿所述光减速板，该光束具有适合这种来回传输的相移(事实上，板所引起的相移是所需相移的一半)。然后，它穿过立方体，且部分衍射光束被送回到傅里叶光学系统2，之后在阵列传感器14上形成其图像。

入射光束的一部分穿过全息图。接着，光学系统13确定全息图平面和阵列传感器15的平面之间的成像关系，以在所述平面上形成叠加到全息图上的图像。为了避免相干模式成像所固有的干扰，可以使用第二非相干光源以在传感器15上显示叠加到全息图上的图像。

全息图制作

制作根据本发明的全息图未产生具体的技术问题。将全息图单元分成若干子部分，所述子部分对应于所用的光刻工具(电子光束，激光写入...)的写分辨率。

图7提供利用扫描激光写装置制作两个单元的示例，这两个单元一个为正、另一为负。两个单元都有孔，分别为4a和4b。激光器在其扫描16期间打开或关闭，以在正单元或负单元中形成孔的结构。该图示出孔偏移因而侵占邻近单元的具体例子。在该例子中，如图所示，可能在负模式和正模式中都处理同一孔。

选择扫描步长Λ以提供写时间和合适的孔清晰度之间的最佳折中。

全息图的设计

图1已示出了合成全息图衍射过程的操作。图8详细说明关于再现预期图像3(这里，数字38)的反应。

再现图像在光轴28下方，该再现图像的间距D由三个参数设置，所述三个参数为：读取波长λ、单元定义步长p和用于读取的透镜的焦距f。间距D由以下提供：

D＝λ.f/p

间距D还对应于图像尺寸。

全息图的抽样特性所产生的复制品分布在中心图像周围。这些复制品的可见性随着离中心图像的距离增大而降低。这样的径向加权29取决于孔的衍射效应。

由于读取光学系统的数值孔径，另一加权30加入到该加权中。在图8中未示出共轭序列以简化说明。

重要的是理解再现以最佳地选择全息图。

未受全息图干扰的照射光束的大部分聚集在光轴28的高度上。这是透镜的焦点。

将图像I_m定义的叠加的图案的形式的其他信息添加到全息图中。读取全息图将产生两个傅里叶变换。第一个对应于H且分布在全息图的+1级和-1级中。第二个对应于图像I_m的傅里叶变换。由于傅里叶变换不产生角载波，则由于其设计，傅里叶变换集中在光轴28上。

图9A和图9B示出再现的两个示例，分别示出形成被其复制品围绕的数字38的H的FT和集中在光轴上的图像的FT。在这些附图的情况中，叠加的图像为数据矩阵且其FT呈十字分布。

图9A示出预期图像和叠加的图像的FT在再现平面中的重叠。因此该再现被干扰。为了解决这个问题，解决方案是使预期信息偏移到干扰区域外部。这在图9B中示出。由于已将图像移动得远离再现中心，则消除两个FT叠加损害图像的可见性。因此需要采用折中方法。

图10A、图10B、图10C示出偏移原理。两种解决方案可以用来产生偏移dx和dy：

—在设计图像时使图像偏移，

—当计算全息图的相位时，将线性相移加入到该全息图相位中。

这两种情况是等效的，但是由于第二种解决方案简单，优选考虑第二种解决方案。它利用下列方程式所描述的FT的特性：

$\mathrm{FT}\left[h\left(x\right)e^{-2\mathrm{i\π}{\mathrm{\υ}}_{0}x}\right]=\tilde{h}(\mathrm{\υ}-{\mathrm{\υ}}_0)$

为了优化再现，也可以将图像的有用区域集中到待再现的图像中，如图10A-C所示：

—图10A示出预期图像

—图10B示出全息图编码的图像，预期图像实际上是整个图像的一小部分，

—图10C示出全息图编码的图像，在该全息图中，有用区域在x和y方向上发生偏移以使再现简便。

叠加的图像的性质

图3已经给出本文所描述的方法的总图。它示出叠加到合成全息图上的字符。因此，在这种情况下，黑白图像被叠加到全息图中。

然而，叠加的图像的性质可以不同。特别地，可以考虑灰度级的图像。为了实现这点，可以定义两级单元，如图11所示。单元31是全息图定义的单元。将编码全息图信息的孔4插入在单元31中。

单元32是叠加的图像的筛选限定单元。单元32的尺寸是单元32的尺寸的N倍，N大于或等于1。在图示情况中，倍数等于7。

通过在NxN像素的单元上筛选来定义灰度级图像。在图示的情况中，N＝7并将图像编码成至少11灰度级。

暗单元31的不同组的尺寸提供表面灰度级。如果所述暗单元31覆盖整个单元32，该图像区域将显示为黑色。相反地，如果在单元32中不具有暗单元31，观察者将看到该图像区域为白色。在两种情况之间，当从某一距离观看该图像时，单元32中的暗单元的填充会给观察者灰度级的错觉。这被称为筛选且在印刷技术中广泛使用。

本发明的专用例子涉及数据矩阵图像的叠加。在这种情况中，数据矩阵的像素与单元32相似，如图12所示。

数据矩阵的优势在于叠加的图像是高度结构化的。再现下面的全息图非常困难，除非使用本文提供的技术。

还是在这种情况中，相位密钥的使用是尤其重要的。

暗单元31的不同组的尺寸提供表面灰度级。如果暗单元31覆盖整个单元32，该图像区域将显示为黑色。相反地，如果单元32中不具有暗单元31，观察者将看到该图像区域为白色。在两种情况之间，当从某一距离观看该图像时，单元32填充有暗单元会给用户产生灰度级的错觉。这被称为筛选且在印刷技术中广泛使用。

仿真

为了说明本文所描述的方法及装置的优势，下面将讨论双数据矩阵编码的情况。图13A-图13B和图14A-图14B示出所用的图像和全息图。

在图13A中，模拟黑白像素的随机矩阵。该数据矩阵的尺寸是30x 30像素。最终的图像的尺寸为600x 600像素，也就是说，值N＝20。

图13B示出图13A的图像的FT的幅度。如前所述，获得十字形衍射图案。

使用同样的数据矩阵产生全息图的编码图像。为了实现这点，对数据矩阵进行抽样以覆盖图像中240x 240像素的区域，该图像的尺寸也为600x 600像素。图14A示出用于编码的图像。图14B示出FT的幅度。在该示例的情况中，利用图像相位的不规则性来降低傅里叶峰值。这是合成全息术的传统方法，参见：C.B.Burckhardt，1970，“Use of a Random Phase Mask for the Recording ofFourier Transform Holograms of Data Masks”，Appl.Opt.3：695-700。为了更容易观察FT，图13B和14B中增加图像对比度。

接着，在650-nm读取且4-μm的全息图步长的情况中，仿真全息图再现。对193个幅度值和80个相位值进行图21B的编码。

图15A-图15C示出通过仿真观察到的结果。

图15A示出完美读取的情况，该情况中，通过反转像素的相移校正了叠加的图像引起的干扰。这种情况是本发明的情况。该图示出了，结果非常接近图14A的初始图，只是白色像素有轻微的强度变化。

图15B示出了叠加的图像的像素消去FT的幅度值的情况。这种情况属于现有技术。如前所述，矩阵检测受到干扰但仍然可能使用先进的图像处理方法进行。

图15C示出叠加的图像所引起的干扰未被反转像素的相移校正的情况。此处，这将对应于确定待使用相位密钥读取的全息图的大小和不用该密钥进行读取。可以看出，在这种情况中矩阵再现是根本不可能的。因此，使用本文所要求保护的相位密钥是抵制仿制品的极其有效的方式。

应当指出的是，仿真没有考虑通过衍射效应的径向变化而加权的现象。为了简化，图14A中的图像没有偏移，不像在图10C中。

该仿真清楚地示出，本文所提供的方法带来了毫无疑问的优于现有技术的益处。

在实际的再读装置中，不可避免地会发生寄生噪声。因此，检测到信号会变化。图15B所提供的解决方案可能不足以用于恢复编码的图像。

实验结果

将在下面示出能表明所提供方法的优势的实验结果。

图16示出具有叠加的数据矩阵的全息图的示图以及在右上角示出了该图的一区域的放大图。清楚地示出数据矩阵。在曝晒PtO_X层后且化学蚀刻前，使用显微镜拍摄照片。化学蚀刻后，对比度将更强。

出于说明的需要，蚀刻四幅全息图来与图15进行比较。使用类似于图6的装置通过反射读取全息图。

图17A示出不包含叠加的图像的标准全息图的情况。尽管有斑点噪声，但该数据矩阵检测呈现为有效。

图17B示出图15A的情况。其是根据本发明的叠加有宏观数据矩阵的数据矩阵全息图。它被写在带有相位修正的正单元和负单元中。可以观察到相对于图17A的信号的变化，但是仍然可能利用优良的图像处理方法检测数据矩阵。在图17A与图17B的结果之间的变化可能源于在负单元中的小图案的分辨率的问题。

图17C示出现有技术的情况。仅写数据矩阵的部分像素。数据矩阵仍可见，但其像素的识别比在情况24b中呈现为更难。

最后，图17D示出没有相位修正的叠加的图像的情况(图15C的情况)。不再能够识别数据矩阵。这种情况对应于缺少相位密钥，该情况示出与相位密钥系统相关的发明的优势。

上文已描述了具有不同变型的各种实施方式。应当指出的是，本领域技术人员可以将这些各种实施方式和变型的各种元件组合，而不示出任何创造性。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种由编码单元阵列形成的第一图像的合成全息图，每个编码单元包括亮部和暗部，其特征在于，所述合成全息图包括叠加到所述全息图上的第二可见图像，所述第二可见图像形成在所述全息图的一部分上，在所述部分中，所述全息图的亮部和暗部反转且具有改变了一偏移值的相位，该偏移值为相对于所述第一图像的合成全息图的剩余部分偏移的值。

2.如权利要求1所述的全息图，其中，所述偏移是恒定的且等于π，由此所述全息图的光学再现未受干扰，且所述第二图像能够被直接观察到。

3.如权利要求1所述的全息图，其中，所述偏移是恒定的且不为π，利用相位密钥进行所述全息图的光学再现，所述相位密钥根据所述第二图像的形状引入所述偏移的补足π的相移。

4.如权利要求1所述的全息图，其中，所述偏移在所述第二图像的不同区域中不恒定且不为π，利用相位密钥进行所述全息图的光学再现，所述相位密钥根据所述第二图像的所述区域的形状引入所述偏移的补足π的相移。

5.如权利要求1所述的全息图，其中，所述第二图像为基于筛选单元筛选获得的灰度级图像，所述筛选单元的尺寸为所述全息图的单元的尺寸的整数倍。

6.如权利要求1所述的全息图，其中，所述第二图像为黑白像素的随机矩阵或半随机矩阵，所述第二图像的像素的尺寸为所述全息图的单元的尺寸的整数倍，所述整数大于或等于1。

7.如权利要求1所述的全息图，其中，所述全息图编码的第一图像具有减少的有用区域，所述有用区域自整个图像的中心偏移的距离至少等于所述有用区域的宽度的一半。

8.如权利要求7所述的全息图，其中，通过在所述全息图的相位分布中引入线性相位分量，使所述第一图像偏移。

9.一种用于制作叠加到可直接观察的图案的合成全息图的方法，所述方法包括以下步骤：

计算机制作所述全息图的图像Ih，

计算机制作所述图案的图像Im，

计算图像Ih的傅里叶变换(FT)，

通过生成孔尺寸的矩阵A编码所述FT的幅度，

通过生成孔偏移矩阵P编码所述FT的相位，

生成对应于A和Im之间的交集的第一幅度矩阵A1，

生成对应于P和Im之间的交集的第一相位矩阵P1，

生成对应于A的反转或负表示和Im的互补之间的交集的第二幅度矩阵A2，

生成对应于被添加相移f0的矩阵P和Im的互补之间的交集的第二相位矩阵P2，

将矩阵A1和矩阵A2集合在单矩阵A’中，

将矩阵P1和矩阵P2集合在单矩阵P’中，

通过生成具有前面两个矩阵所限定的尺寸和位置的孔的矩阵，光刻基板。

Claims (9)

1.一种由编码单元阵列形成的图像的合成全息图，其特征在于，所述合成全息图包括一部分，在所述部分中，所述单元反转且具有改变了一偏移值的相位，该偏移值为相对于所述图像的合成全息图的剩余部分偏移的值，所述部分对应于叠加到所述合成全息图上的图案。

2.如权利要求1所述的全息图，其中，所述偏移是恒定的且等于π，由此所述全息图的光学再现未受干扰，且所述图案能够被直接观察到。

3.如权利要求1所述的全息图，其中，所述偏移是恒定的且不为π，利用相位密钥进行所述全息图的光学再现，所述相位密钥根据所述图案的形状引入所述偏移的补足π的相移。

4.如权利要求1所述的全息图，其中，所述偏移在所述图案的不同区域中不恒定且不为π，利用相位密钥进行所述全息图的光学再现，所述相位密钥根据所述图案的所述区域的形状引入所述偏移的补足π的相移。

5.如权利要求1所述的全息图，其中，所述图案为基于筛选单元筛选获得的灰度级图像，所述筛选单元的尺寸为所述全息图的单元的尺寸的整数倍。

6.如权利要求1所述的全息图，其中，所述图案为黑白像素的随机矩阵或半随机矩阵，所述第二图像的像素的尺寸为所述全息图的单元的尺寸的整数倍，所述整数大于或等于1。

7.如权利要求1所述的全息图，其中，所述全息图编码的图像具有减少的有用区域，所述有用区域自整个图像的中心偏移的距离至少等于所述有用区域的宽度的一半。

8.如权利要求7所述的全息图，其中，通过在所述全息图的相位分布中引入线性相位分量，使所述图像偏移。

9.一种用于制作叠加到可直接观察的图案的合成全息图的方法，所述方法包括以下步骤：

计算机制作所述全息图的图像Ih，

计算机制作所述图案的图像Im，

计算图像Ih的傅里叶变换(FT)，

通过生成孔尺寸的矩阵A编码所述FT的幅度，

通过生成孔偏移矩阵P编码所述FT的相位，

生成对应于A和Im之间的交集的第一幅度矩阵A1，

生成对应于P和Im之间的交集的第一相位矩阵P1，

生成对应于A的反转或负表示和Im的互补之间的交集的第二幅度矩阵A2，

生成对应于被添加相移f0的矩阵P和Im的互补之间的交集的第二相位矩阵P2，

将矩阵A1和矩阵A2集合在单矩阵A’中，

将矩阵P1和矩阵P2集合在单矩阵P’中，

通过生成具有前面两个矩阵所限定的尺寸和位置的孔的矩阵，光刻基板。

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