專利名稱：計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全息圖制作和三維立體顯示的技術(shù)，特別是一種計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全息三維立體顯示是激光全息技術(shù)重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。一般的全息顯示技術(shù)是利用激光的相干特性記錄三維物體的立體信息，形成全息圖，并利用衍射原理進(jìn)行三維立體重構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及其外圍設(shè)備的迅速發(fā)展，與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合的全息顯示技術(shù)不斷出現(xiàn)。Sony公司研制的合成全息顯示系統(tǒng)是具有代表性的光機(jī)電一體化的全息制作技術(shù)，而利用計(jì)算機(jī)模擬光學(xué)過(guò)程制作全息圖的實(shí)用化處于探索階段，由于存在以下兩大原因一是，計(jì)算全息圖顯示的三維物體一般都是由計(jì)算機(jī)的模擬出來(lái)的，難以獲得實(shí)際三維物體的立體信息；二是，計(jì)算全息圖的輸出一般都是通過(guò)打印和微縮兩步技術(shù)記錄到介質(zhì)上的，因?yàn)槿D信息量很大，這樣的輸出方式很難得到實(shí)用的全息圖。故計(jì)算機(jī)制全息技術(shù)在三維顯示方面到目前尚未達(dá)到實(shí)用性。
數(shù)控全息顯示技術(shù)在包裝材料、高技術(shù)產(chǎn)品防偽(美國(guó)Intel在CPU上采用了數(shù)字激光象素全息技術(shù)作為支撐的防偽包裝)中研究非?；钴S，美國(guó)、英國(guó)、意大利等國(guó)均開展了數(shù)控全息顯示技術(shù)的研究。國(guó)內(nèi)外將引入數(shù)字化的全息圖輸出設(shè)備稱作全息打印機(jī)(HoloPrinter)。國(guó)際上，數(shù)字激光全息技術(shù)、數(shù)字衍射光學(xué)元件的制造技術(shù)與設(shè)備的研究相當(dāng)活躍，三維激光全息打印機(jī)是今后數(shù)年中的技術(shù)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外全息打印系統(tǒng)主要有如下兩種類型一是激光全息照排系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)典型的設(shè)備是蘇州大學(xué)信息光學(xué)工程研究所研制HoloMakerII。這類全息輸出系統(tǒng)輸出的全息圖叫做點(diǎn)陣全息圖(Dot-Matrix Hologram)，這是目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)商品化的全息圖打印裝置。但這類裝置輸出的全息圖雖然可以顯示三維圖像，但一般都是建模三維圖像，而不是真實(shí)三維物體像的再現(xiàn)。
二是以索尼(sony)公司生產(chǎn)的設(shè)備為代表的合成全息圖制作系統(tǒng)，其原理是利用數(shù)碼相機(jī)拍攝景物不同視角的二維圖像并輸入LCD液晶顯示屏顯示，顯示的圖像依次通過(guò)柱透鏡成像到記錄平面與參考光干涉，從而形成合成全息圖。但這一系統(tǒng)實(shí)際上還是激光全息拍攝系統(tǒng)，對(duì)防震要求高，同時(shí)因?yàn)槭求w視合成全息，重構(gòu)的立體像有跳躍和失真。另外系統(tǒng)的價(jià)格比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外全息打印系統(tǒng)所存在的所輸出的全息圖不是真實(shí)三維物體像的再現(xiàn)；對(duì)防震要求高，重構(gòu)的立體像有跳躍和失真，系統(tǒng)的成本高的不足之處，提供一種所輸出的全息圖可以進(jìn)行真實(shí)三維物體全息顯示；無(wú)須進(jìn)行防震、系統(tǒng)成本低的用于全息圖制作和三維立體顯示的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是通過(guò)如下方式完成的一種計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)包括為獲取待顯示的三維目標(biāo)的立體和顏色分布信息的三維掃描儀；為對(duì)全息圖進(jìn)行計(jì)算與對(duì)全息圖制作、輸出進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)；為對(duì)全息圖分幅輸出的LCD；為對(duì)全息圖進(jìn)行縮微成像的縮微成像系統(tǒng)；為對(duì)全息圖進(jìn)行分步記錄的記錄裝置。
其中，由LCD、縮微成像系統(tǒng)和記錄裝置組成全息圖縮微記錄系統(tǒng)。
采用本發(fā)明計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)進(jìn)行全息圖制作和全息縮微記錄的步驟通過(guò)三維掃描儀獲取待顯示的三維目標(biāo)的立體和顏色分布信息；通過(guò)計(jì)算機(jī)將三維掃描儀獲取待顯示的三維目標(biāo)的立體和顏色分布信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換為計(jì)算全息用的三維數(shù)據(jù)；通過(guò)計(jì)算機(jī)制作全息圖，其中，用計(jì)算機(jī)制作全息圖的方法是通過(guò)已經(jīng)獲得三維數(shù)據(jù)模擬待顯示三維物體物光波的波前，并使之與模擬的參考光波前進(jìn)行相加，從而達(dá)到激光全息的干涉效果，并形成全息干涉條紋圖像，根據(jù)制作全息圖的類型不同，可以模擬不同的物光波波前，例如菲涅耳全息，彩虹全息，周視全息等；將計(jì)算全息圖通過(guò)透射型LCD顯示，其中，將大幅計(jì)算全息圖分割成若干幅小幅全息圖，每一小幅全息圖的像素大小與LCD像素大小一致，若干幅小幅全息圖按順序依次輸入LCD進(jìn)行顯示，顯示的照明光采用空間非相干光；通過(guò)縮微成像系統(tǒng)對(duì)LCD顯示的全息圖進(jìn)行微縮成像，其中，縮小倍數(shù)依賴于LCD的分辨率，縮小倍數(shù)要保證最后的全息圖分辨率達(dá)到500線對(duì)/毫米；通過(guò)記錄裝置將經(jīng)過(guò)微縮成像的全息圖被記錄在高分辨率的全息記錄材料上，高分辨率的全息記錄材料可采用高分辨率的感光膠片，其中記錄裝置包括數(shù)控記錄像面平臺(tái)和調(diào)焦監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)控記錄像面平臺(tái)可采用二維數(shù)控記錄像面平臺(tái)，二維數(shù)控記錄像面平臺(tái)的移動(dòng)與LCD顯示的圖像聯(lián)動(dòng)，即LCD每輸出一幅圖像，二維數(shù)控記錄像面平臺(tái)就移動(dòng)一個(gè)位置，聯(lián)動(dòng)由計(jì)算機(jī)控制與LCD的圖像輸出和曝光時(shí)間匹配，最后的全息圖由若干幅小幅全息圖拼接而成。
本發(fā)明與現(xiàn)有的全息打印系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)1、全息圖的形成不是由激光的干涉生成，而是完全由計(jì)算機(jī)計(jì)算得到，這樣就避免了震動(dòng)的問(wèn)題，無(wú)須采取防震措施。
2、可實(shí)現(xiàn)真實(shí)的物體的三維全息顯示。
3、全息圖的形成上，像素全息是逐點(diǎn)記錄信息，合成全息是逐幅記錄體視平面視圖信息，本發(fā)明逐幅記錄的是局部全息圖，因而保留著全息圖固有的特性局部全息圖仍能夠顯示物體的整體。


圖1為本發(fā)明計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為全息圖縮微記錄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的具體說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
參照附圖1和附圖2，一種計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，包括三維掃描儀1、計(jì)算機(jī)2、LCD顯示系統(tǒng)3、縮微成像系統(tǒng)4、記錄裝置5，其中，由LCD顯示系統(tǒng)3、縮微成像系統(tǒng)4和記錄裝置5組成全息圖縮微記錄系統(tǒng)，全息圖縮微記錄系統(tǒng)是由光源6、快門7、擴(kuò)束鏡8、振動(dòng)毛玻璃9、LCD10、縮微成像系統(tǒng)4、記錄裝置5組成，計(jì)算機(jī)2與快門7、LCD10和記錄裝置5之間通過(guò)計(jì)算機(jī)控制線11連接。在本發(fā)明一種計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)中，縮微成像系統(tǒng)4由縮微鏡頭構(gòu)成，記錄裝置5由二維數(shù)控記錄像面平臺(tái)和調(diào)焦監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，光源6采用固體激光器，擴(kuò)束鏡8采用擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡，振動(dòng)毛玻璃9是由毛玻璃裝在振動(dòng)相干減弱器上而成。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，其特征在于本發(fā)明計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)包括三維掃描儀(1)、計(jì)算機(jī)(2)、LCD顯示系統(tǒng)(3)、縮微成像系統(tǒng)(4)、記錄裝置(5)，其中，由LCD顯示系統(tǒng)(3)、縮微成像系統(tǒng)(4)和記錄裝置(5)組成全息圖縮微記錄系統(tǒng)，全息圖縮微記錄系統(tǒng)是由光源(6)、快門(7)、擴(kuò)束鏡(8)、振動(dòng)毛玻璃(9)、LCD(10)、縮微成像系統(tǒng)(4)、記錄裝置(5)組成，計(jì)算機(jī)(2)與快門(7)、LCD(10)和記錄裝置(5)之間通過(guò)計(jì)算機(jī)控制線(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，其特征在于在所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)中，縮微成像系統(tǒng)(4)由縮微鏡頭構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，其特征在于在所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)中，記錄裝置(5)由數(shù)控記錄像面平臺(tái)和調(diào)焦監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)控記錄像面平臺(tái)是采用二維數(shù)控記錄像面平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，其特征在于在所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)中，光源(6)采用固體激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，其特征在于在所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)中，擴(kuò)束鏡(8)采用擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)，其特征在于在所述的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)中，振動(dòng)毛玻璃(9)是由毛玻璃裝在振動(dòng)相干減弱器上而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全息圖制作和三維立體顯示的技術(shù)，特別是一種計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的全息打印系統(tǒng)所存在的所輸出的全息圖不是真實(shí)三維物體像的再現(xiàn)；對(duì)防震要求高，重構(gòu)的立體像有跳躍和失真，系統(tǒng)的成本高的不足之處，提供一種所輸出的全息圖可以進(jìn)行真實(shí)三維物體全息顯示；無(wú)須進(jìn)行防震、系統(tǒng)成本低的用于全息圖制作和三維立體顯示的計(jì)算全息制作與輸出系統(tǒng)。本發(fā)明包括為獲取待顯示的三維目標(biāo)的立體和顏色分布信息的三維掃描儀；為對(duì)全息圖進(jìn)行計(jì)算與對(duì)全息圖制作、輸出進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)；為對(duì)全息圖分幅輸出的LCD；為對(duì)全息圖進(jìn)行縮微成像的縮微成像系統(tǒng)；為對(duì)全息圖進(jìn)行分步記錄的記錄裝置。
文檔編號(hào)G03H1/08GK101051097SQ20071006855
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者王輝, 李勇, 金洪震, 彭保進(jìn), 萬(wàn)旭 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)