Голографические системы кодирования информации, использующие пучки со случайным распределением фазы

В настоящее время большинство голографических систем ограничения доступа и идентификации строится на основе рельефно-фазовых голограмм, изготавливаемых методом тиснения. При этом интенсивное развитие технологии изготовления мастер-голограмм и технологии их тиражирования обуславливает неуклонное снижение стойкости рельефно-фазовых голограмм к копированию и фальсификации. Такое положение дел приводит к необходимости использования в рассматриваемых системах других типов голограмм, обеспечивающих принципиально более высокую степень защиты от подделок. Для этой цели предложено использовать голограммы, получаемые с помощью пучков со случайным распределением фазы.

Создано соответствующее цифровое устройство ограничения доступа и идентификации, сочетающее в себе электронные биометрические технологии с полностью цифровым методом голографического хранения данных, закодированных путем использования опорного пучка со случайным распределением фазы.
Устройство представляет собой карту, на которой в цифровой форме
хранятся все данные о человеке: документы, фотография, отпечатки
пальцев. Причем хранятся в виде голограмм, мультиплексированных
методом фазового кодирования опорного пучка.

Использованная для кодирования фазовая маска - диффузный рассеиватель располагается вне устройства в установке чтения карт, что делает невозможным несанкционированное считывание и копирование информации с карт вне специализированной установки.

Запись информации на карте осуществляется с помощью ПЗС камеры и оптоэлектронного модуля для снятия отпечатков пальцев. Полученная с
этих устройств цифровая информация первоначально кодируется с
помощью цифрового электронного кода и затем преобразуется в страницу в виде распределения коэффициента пропускания пространственного
модулятора света с электронной адресацией.

Проходящий через этот модулятор параллельный пучок лазерного излучения считывает и несет на себе отображенную модулятором информацию. Последняя записывается на фотополимерной регистрирующей среде в виде голограмм Фурье с помощью опорного пучка, предварительно прошедшего через диффузный рассеиватель, изготовленный методом литографии. При этом текстовый документ, фотография и отпечатки пальцев регистрируются последовательно на одном и том же участке фотополимера с использованием техники углового мультиплексирования.

Считывание информации, записанной на карте, осуществляется в специальном устройстве путем освещения карты восстанавливающим пучком, прошедшим через рассеиватель, полностью идентичный рассеивателю, использовавшемуся на стадии записи голограммы. Восстановленный с помощью голограммы пучок лучей направляется на светочувствительную поверхность CMOS камеры, преобразуется с ее помощью в цифровой сигнал, обрабатывается и визуализируется на экране монитора. Применение в устройстве цифровых технологий записи и обработки информации позволяет осуществлять сравнение восстановленных с помощью карты изображений с оригиналами документов путем оценки уровня битовых ошибок, что существенно упрощает процедуру идентификации личности по фотографии и рисунку папиллярных линий.

В качестве источника излучения в устройствах записи и считывания карт используется полупроводниковый лазер, излучающий на длине волны 532 нм. Регистрация голограмм осуществляется на фотополимере. Модуляция амплитуды объектного пучка в устройстве записи информации осуществляется с помощью жидкокристаллического пространственного модулятора света фирмы Epson, содержащего 640 х 480 пикселей, размером 42 х 42 мкм² каждый. Регистрация информации в устройстве восстановления голограмм осуществляется с помощью CMOS камеры, состоящей из 800 х 600 пикселей, размером 8х8 мкм² каждый. Запись голограмм осуществляется объектным и опорным пучками лучей, симметрично падающими на поверхность регистрирующей среды. Угол схождения этих пучков выбран равным 6 угловым градусам, что соответствует несущей пространственной частоте примерно в 200 мм^-1. Размер голограммы составляет, 2х2 мм². Используемая в устройствах записи и восстановления карт фазовая маска со случайным распределением фазовой составляющей ее коэффициента пропускания изготовлена методом литографии, на слое фоторезиста, нанесенного на стеклянную подложку, и характеризуется бинарными фазовыми сдвигами 0 и π радиан. Она состоит из 64 х 64 пикселей, каждый из которых имеет размеры 200 х 200 мкм². Структура маски такова, что она не может быть ни скопирована, ни зарегистрирована с помощью ПЗС камер. Именно это ее свойство позволяет использовать фазовую маску в качестве ключа при кодировании и раскодировании информации.