專利名稱：一種彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，涉及數(shù)字全息技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)彩色物體的全息記錄和顯示是全息技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面，目前普遍采用的 方法為傳統(tǒng)的光學(xué)全息術(shù)，如彩虹全息術(shù)，透射式真彩色全息術(shù)，反射式真彩色全息 術(shù)，真彩色合成全息術(shù)等(《光學(xué)全息及其應(yīng)用》，于美文著)。其實(shí)現(xiàn)方法較為復(fù)雜， 主要原因在于首先，全息圖的記錄光路復(fù)雜，不易搭建和調(diào)整；其次，干板等化學(xué) 記錄介質(zhì)無法重復(fù)使用，用其記錄全息圖成本太高，且不利于全息圖的復(fù)制及傳輸； 再次，須將全息圖復(fù)位到原光路中才能進(jìn)行彩色全息再現(xiàn)像的觀察，且其質(zhì)量易受到 色串?dāng)_、全息圖復(fù)位精度及觀察視角等的影響。利用數(shù)字全息術(shù)獲得所記錄物體的彩 色全息像是目前全息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。B. Javidi和D. Alfieri等人在其論文 《Method for superposing reconstructed images from digital holograms of the same object recorded at different distance and wavelength》(Optics Communications 260(2006), 113-116) 禾口《Three-dimensional image fusion by use of multiwavelength digital holography》(Optics Letters 30(2005)， 144-146)中通過對(duì)使用離軸菲涅耳全息光路記錄的數(shù)字全息圖進(jìn)行 補(bǔ)零處理來調(diào)整不同全息圖記錄條件(記錄波長和記錄距離)下數(shù)字全息像的顯示大 小，在此基礎(chǔ)上對(duì)獲得的顯示尺寸相同的紅，綠單色全息像進(jìn)行合成得到彩色數(shù)字全 息像，但是由離軸菲涅耳全息記錄光路記錄的數(shù)字全息圖，其數(shù)值再現(xiàn)像在重建像平 面的位置隨全息圖記錄時(shí)的物參夾角及記錄距離的改變而變化，因此不能保證不同記 錄距離處數(shù)值再現(xiàn)像的準(zhǔn)確重合，這將導(dǎo)致合成的彩色數(shù)字全息像的邊界和細(xì)節(jié)變得 不清晰，影響了彩色全息再現(xiàn)像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，該 系統(tǒng)采用無透鏡傅里葉變換全息術(shù)進(jìn)行數(shù)字全息圖的記錄，其所記錄的數(shù)字全息圖的 數(shù)值再現(xiàn)像在數(shù)值重建像平面上的位置由記錄時(shí)物平面上被記錄物體與參考點(diǎn)光源之 間的距離所固定，不隨記錄距離的改變而變化，且對(duì)被測(cè)物體的橫向尺寸約束較小，
具有較大的空間帶寬積，能充分利用CCD的空間帶寬，降低對(duì)CCD分辨率的要求。 技術(shù)方案
本發(fā)明的技術(shù)特征在于包括三電子快門、紅光激光器、綠光激光器、藍(lán)光激光 器、黑白型面陣CCD，三個(gè)分束系統(tǒng)、擴(kuò)束系統(tǒng)；紅光激光器l、綠光激光器2和藍(lán)
光激光器3通過各自的電子快門4、5和6分別被三個(gè)分束系統(tǒng)分別分為第一、二光束；
第一光束到達(dá)被記錄物體，第二光束經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為球面光波后與被照射物體反
射的第一光束相互干涉并形成一個(gè)干涉區(qū)域，黑白型面陣CCD設(shè)置在該干涉區(qū)域內(nèi)； 所述的三個(gè)分束系統(tǒng)分出的第一光束彼此間嚴(yán)格重合，第二光束彼此間嚴(yán)格重合；球
面光波的源點(diǎn)到黑白型面陣CCD光敏面的光程與被記錄物體到黑白型面陣CCD光敏 面的光程相等。
黑白型面陣CCD安裝在可以沿一維方向移動(dòng)的平移臺(tái)21上。
所述紅光激光器為波長為635nm或650nm的半導(dǎo)體激光器，或者是波長為 632.8nm的氦氖He-Ne激光器。
所述綠光激光器為波長為532nm的半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器，或者是波長為 514nm的氬離子激光器，或者是波長為541nm的氦氖(He-Ne)激光器。
所述藍(lán)光激光器為波長為473nm的半導(dǎo)體激光器，或者是波長為488nm的氬離子(Ar+)激光器，或者是波長為442nm的氦鎘(He-Cd)激光器。
所述黑白型面陣CCD為像素呈二維陣列分布的電荷耦合器件，或一面陣CMOS。 所述分束系統(tǒng)為光纖分束器或固定分光比的分束鏡，或者是分光比可調(diào)的分束鏡。 所述擴(kuò)束系統(tǒng)為一擴(kuò)束鏡或一光纖。
彩色數(shù)字全息像記錄系統(tǒng)的基本操作步驟為紅光、綠光、或藍(lán)光激光器發(fā)出的 光束由電子快門分別控制通過與否，然后經(jīng)其各自分束系統(tǒng)分為第一、二光束，第一 光束彼此間嚴(yán)格重合，第二光束彼此間嚴(yán)格重合；第一光束照射被記錄物體，經(jīng)物體 表面反射后形成物光，第二光束經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為球面光波后作為參考光；物光與 參考光相互干涉并形成一干涉區(qū)域，面陣CCD設(shè)置在干涉區(qū)域內(nèi)，球面光波的源點(diǎn)到 面陣CCD光敏面的光程與物光波自被記錄物體到面陣CCD光敏面的光程相等；平移 臺(tái)用于固定面陣CCD，其移動(dòng)方向垂直于全息圖記錄平面，由計(jì)算機(jī)控制其位移以改 變?nèi)D的記錄距離(被記錄物體到黑白型面陣CCD光敏面的光程)；計(jì)算機(jī)與面陣 CCD連接，用于實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)由面陣CCD對(duì)第一和第二光束形成的干涉圖樣采集 得到的各單色數(shù)字全息圖；單色數(shù)字全息圖由計(jì)算機(jī)根據(jù)全息圖的記錄距離和記錄波 長首先進(jìn)行補(bǔ)零處理，然后通過快速傅里葉變換算法對(duì)補(bǔ)零后的數(shù)字全息圖進(jìn)行數(shù)值 重構(gòu)，得到紅、綠、藍(lán)各單色數(shù)字全息再現(xiàn)像，最終的彩色數(shù)字全息像由各單色數(shù)字 全息像合成得到。
有益效果
首先，由該記錄系統(tǒng)獲得的彩色物體的數(shù)字全息圖可通過數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)彩色全息 像的再現(xiàn)，避免和解決了傳統(tǒng)光學(xué)彩色全息術(shù)中所存在的問題與困難，使得記錄和再 現(xiàn)過程都大為簡化；其次，在彩色數(shù)字全息像的獲取過程中，采用基于無透鏡傅里葉 變換全息術(shù)的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行各單色數(shù)字全息圖的記錄，由于其重建像平面上數(shù)值再現(xiàn)像到該平面中心的距離準(zhǔn)確等于記錄物平面上物體中心到參考點(diǎn)光源之間的距離，而 與全息圖的記錄距離無關(guān)，因此可以很好地保證不同記錄距離處各單色再現(xiàn)像位置的 準(zhǔn)確重合，使得合成得到的彩色數(shù)字全息像具有清晰的邊界及細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)；再次，基于 無透鏡傅里葉變換全息術(shù)的光路結(jié)構(gòu)在全息圖記錄時(shí)能夠充分利用CCD的有限帶寬， 降低對(duì)CCD分辨率的要求，因此有利于所獲得的彩色數(shù)字全息像的分辨率的提高；最 后，數(shù)字無透鏡傅里葉變換全息圖的數(shù)值重建過程簡單，僅通過一次二維傅里葉變換 就可以獲得數(shù)字全息像，能夠節(jié)省大量運(yùn)算時(shí)間，滿足實(shí)時(shí)化處理的要求。


圖1:是本發(fā)明彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)實(shí)施效果的說明圖； 圖3是本發(fā)明彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 紅光激光器l;綠光激光器2;藍(lán)光激光器3;第一電子快門4;第二電子快門5; 第三電子快門6;第一分束鏡7;第二分束鏡8;第三分束鏡9;第一全反射鏡10;第 四分束鏡ll;第五分束鏡12;擴(kuò)束準(zhǔn)直器13;被記錄物體14;面陣CCD 15;第二全 反射鏡16;擴(kuò)束鏡17;針孔18;第一分光棱鏡19;計(jì)算機(jī)20;平移臺(tái)21;第六分束 鏡22;第三全反射鏡23;第一光纖24;光纖分束器25;第二光纖26;第三光纖27;
光纖耦合器28。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例1:如圖1所示的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)包括波長為632.8nm的氦氖 He-Ne紅光激光器1、波長為532nm的半導(dǎo)體激光泵浦的綠光固體激光器2和波長為 473nm的半導(dǎo)體藍(lán)光激光器3。分別設(shè)置在紅光激光器1、綠光激光器2及藍(lán)光激光器3所發(fā)出光束的光路上的第一電子快門4、第二電子快門5和第三電子快門6，用于分 別獨(dú)立控制紅、綠、藍(lán)各色激光束的通過與否。第一分束鏡7、第二分束鏡8和第三 分束鏡9采用分束比可調(diào)的分束鏡。分束鏡7對(duì)紅光分束，分束鏡8對(duì)綠光分束，分 束鏡9對(duì)藍(lán)光分束。分束鏡8和11為對(duì)紅光全透射，分束鏡9和12為對(duì)紅、綠光全 透射。分束鏡7、 8、 9分別將通過其的紅、綠、藍(lán)激光束分成第一光束和第二光束， 第一光束彼此間嚴(yán)格重合，第二光束彼此間嚴(yán)格重合。第一全反射鏡10、第四分束鏡 11、第五分束鏡12設(shè)置在第一光束光路上，并將該第一光束反射至擴(kuò)束準(zhǔn)直器13。 第一光束經(jīng)由擴(kuò)束準(zhǔn)直器13擴(kuò)束并準(zhǔn)直成平行光后，再照射被記錄物體14。被記錄 物體14為一不透明的反射型物體，其反射光作為物光傳播至第一分光棱鏡19。
擴(kuò)束鏡17為一消色差顯微物鏡，第二光束由第二全反射鏡16反射后傳播至擴(kuò)束 鏡17，并由擴(kuò)束鏡17會(huì)聚為一球面波，然后作為第二光束的球面波由設(shè)置在其會(huì)聚 點(diǎn)處的針孔18濾波，再作為參考光傳播至第一分光棱鏡19。
作為物光的第一光束由被記錄物體14到面陣CCD 15光敏面的光程與作為參考光 的第二光束由針孔18到面陣CCD 15光敏面的光程相等。作為物光的第一光束與作為 參考光的第二光束通過第一分光棱鏡19后相互干涉，所形成的干涉條紋由設(shè)置在處于 干涉區(qū)域的面陣CCD 15采集。
面陣CCD15為一像素呈二維陣列分布的黑白型電荷耦合器件，與平移臺(tái)21剛性 連接，其移動(dòng)方向垂直于全息圖記錄平面，由計(jì)算機(jī)20控制其位移以改變?nèi)D的記 錄距離。計(jì)算機(jī)20與面陣CCD15連接，用于實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)由面陣CCD15采集的 二維數(shù)字全息圖。
工作過程為電子快門4、 5、 6分別用來控制紅光激光器1、綠光激光器2及藍(lán) 光激光器3所發(fā)出的光束通過與否。采集紅光數(shù)字全息圖時(shí)，電子快門4打開，電子快門5、 6關(guān)閉；采集綠光數(shù)字全息圖時(shí)，電子快門5打開，電子快門4、 6關(guān)閉；采
集藍(lán)光數(shù)字全息圖時(shí)，電子快門6打開，電子快門4、 5關(guān)閉。紅光激光器l發(fā)出的光 束經(jīng)分束鏡7分為第一、二光束。綠光激光器2發(fā)出的光束經(jīng)分束鏡8分為第一、二 光束。藍(lán)光激光器3發(fā)出的光束經(jīng)分束鏡9分為第一、二光束，第一光束彼此間嚴(yán)格 重合，第二光束彼此間嚴(yán)格重合。第一光束被第一全反射鏡IO (或第四分束鏡ll，或 第五分束鏡12)反射至擴(kuò)束準(zhǔn)直器13，經(jīng)擴(kuò)束并準(zhǔn)直成平行光后照射被記錄物體14， 其反射光作為物光。第二光束被第二全反射鏡16反射后出射至擴(kuò)束鏡17，并由擴(kuò)束 鏡17會(huì)聚為一球面波，然后第二光束由設(shè)置在其焦點(diǎn)處的針孔18濾波后作為參考光。 物光和參考光經(jīng)過第一分光棱鏡19后發(fā)生干涉，所形成的干涉條紋由處于干涉區(qū)域的 面陣CCD 15采集。作為物光的第一光束由被記錄物體14到面陣CCD 15光敏面的光 程與作為參考光的第二光束由針孔18到面陣CCD 15光敏面的光程相等。平移臺(tái)21 與面陣CCD15剛性連接，其移動(dòng)方向垂直于全息圖記錄平面，由計(jì)算機(jī)20控制其位 移以改變?nèi)D的記錄距離。由面陣CCD 15采集的紅、綠、藍(lán)各色數(shù)字全息圖經(jīng)計(jì) 算機(jī)20通過數(shù)字全息圖補(bǔ)零處理和快速傅里葉變換算法進(jìn)行數(shù)值重建，得到顯示尺寸 一致，位置準(zhǔn)確重合的各色全息再現(xiàn)像，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字合成就可以得到具有清晰邊界 和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量彩色數(shù)字全息像。
實(shí)施例2:如圖3所示的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)包括波長為650nm的半導(dǎo)體 紅光激光器l、波長為532nm的半導(dǎo)體激光泵浦的固體綠光激光器2、波長為488nm 的氬離子(Ar+)藍(lán)光激光器3;用于分別獨(dú)立控制紅、綠、藍(lán)各色激光束的通過與否 的第一電子快門4、第二電子快門5和第三電子快門6。第六分束鏡22、第一全反射 鏡10、第二全反射鏡16、第三全反射鏡23、第四分束鏡ll、第五分束鏡12、第一分 光棱鏡19、擴(kuò)束準(zhǔn)直器13、擴(kuò)束鏡17、針孔18、面陣CCD15、平移臺(tái)21和計(jì)算機(jī)20。
將圖3所示第二實(shí)施方式與圖1所示第一實(shí)施方式比較可以發(fā)現(xiàn)，紅光激光器1， 綠光激光器2、藍(lán)光激光器3所發(fā)出的光束未經(jīng)各自的分束系統(tǒng)分別分束為第一光束 和第二光束，而是經(jīng)第三全反射鏡23、第四分束鏡ll、第五分束鏡12分別反射后重 合為一束，然后經(jīng)第一全反射鏡10反射至第六分束鏡22處統(tǒng)一分束為第一光束和第 二光束。其中分束鏡22為一對(duì)紅、綠、藍(lán)光分束比均可調(diào)的寬帶分束鏡。平移臺(tái)21 與面陣CCD15剛性連接，其移動(dòng)方向垂直于全息圖記錄平面，并由計(jì)算機(jī)20控制其 位移以改變?nèi)D的記錄距離。通過電子快門控制各單色數(shù)字全息圖的記錄，由處于 干涉區(qū)域的面陣CCD 15采集到的各單色數(shù)字全息圖分別采用計(jì)算機(jī)20進(jìn)行補(bǔ)零處理 和數(shù)值重建，通過數(shù)字合成各單色數(shù)字全息再現(xiàn)像得到彩色數(shù)字全息像。
實(shí)施例3:如圖4所示彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)包括波長為632.8nm的氦氖 He-Ne紅光激光器1、波長為541nm的氦氖(He-Ne)綠光激光器2、波長為442nm 的氦鎘(He-Cd)藍(lán)光激光器3。用于分別獨(dú)立控制紅、綠、藍(lán)各色激光束的通過與否 的第一電子快門4、第二電子快門5和第三電子快門6。第六分束鏡22、第一全反射 鏡10、第二全反射鏡16、第三全反射鏡23、第四分束鏡ll、第五分束鏡12、擴(kuò)束準(zhǔn) 直器13、擴(kuò)束鏡17、針孔18、面陣CCD 15、平移臺(tái)21和計(jì)算機(jī)20。
將圖4所示實(shí)施方式與圖l所示實(shí)施方式進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，紅光激光器l，綠 光激光器2、藍(lán)光激光器3所發(fā)出的光束未經(jīng)各自的分束系統(tǒng)分別分束為第一光束和 第二光束，而是經(jīng)第三全反射鏡23、第四分束鏡ll、第五分束鏡12分別反射或透射 后重合為一束，然后于第六分束鏡22處統(tǒng)一分束為第一光束和第二光束。第一光束經(jīng) 由第一全反射鏡10反射至擴(kuò)束準(zhǔn)直器13擴(kuò)束并準(zhǔn)直成平行光后，照射在被記錄物體 14上，其反射光作為物光。同時(shí)第二光束由第二全反射鏡16反射后出射至擴(kuò)束鏡17，并由擴(kuò)束鏡17會(huì)聚后形成一球面波，然后第二光束由設(shè)置在其會(huì)聚點(diǎn)處的針孔18濾 波，其出射光波作為參考光。與本發(fā)明彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)第一實(shí)施方式類似， 作為物光的第一光束由被記錄物體14到面陣CCD15光敏面的光程與作為參考光的第 二光束由針孔18到面陣CCD 15光敏面的光程相等，被記錄物體14與針孔18位于同 一平面上，物光與參考光無需經(jīng)過第一分光棱鏡作用而直接干涉。平移臺(tái)21與面陣 CCD15剛性連接，其移動(dòng)方向垂直于全息圖記錄平面，并由計(jì)算機(jī)20控制其位移以 改變?nèi)D的記錄距離。通過電子快門控制各單色數(shù)字全息圖的記錄，由處于干涉區(qū) 域的面陣CCD 15采集到的各單色數(shù)字全息圖分別采用計(jì)算機(jī)20進(jìn)行補(bǔ)零處理和數(shù)值 重建，通過數(shù)字合成各單色數(shù)字全息再現(xiàn)像得到彩色數(shù)字全息像。
實(shí)施例4:如圖5所示彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)包括波長為650nm的半導(dǎo)體紅 光激光器l、波長為514nm的氬離子綠光激光器2、波長為473nm的半導(dǎo)體藍(lán)光激光 器3。用于分別獨(dú)立控制紅、綠、藍(lán)各色激光束的通過與否的第一電子快門4、第二電 子快門5和第三電子快門6。第三全反射鏡23、第四分束鏡ll、第五分束鏡12、光纖 耦合器28、第一光纖24、第二光纖26、第三光纖27、光纖分束器25、面陣CCD15、 平移臺(tái)21和一計(jì)算機(jī)20。
紅光激光器1，綠光激光器2、藍(lán)光激光器3所發(fā)出的光束經(jīng)第三全反射鏡23、 第四分束鏡ll、第五分束鏡12分別反射或透射后重合為一束。光纖耦合器28設(shè)置在 該光束的光路上，其可把該光束耦合進(jìn)第一光纖24。光纖分束器25設(shè)置在第一光纖 24末端，其可將該光束分成第一光束和第二光束。第一光束通過第二光纖26后照射 被記錄物體14，并由被記錄物體14反射，所反射的光束作為物光傳播至面陣CCD 15。 第二光束經(jīng)過第三光纖27出射后形成一球面光波，并作為參考光傳播至面陣CCD 15。
平移臺(tái)21與面陣CCD15剛性連接，其移動(dòng)方向垂直于全息圖記錄平面，由計(jì)算機(jī)20控制其位移以改變?nèi)D的記錄距離。作為物光的第一光束與作為參考光的第二 光束相互干涉，所形成的干涉圖樣由處于干涉區(qū)域的面陣CCD 15進(jìn)行釆集，然后由 計(jì)算機(jī)20進(jìn)行補(bǔ)零處理和數(shù)值重建，通過數(shù)字合成各單色數(shù)字全息再現(xiàn)像得到彩色數(shù) 字全息像。
其中，光纖耦合器28為一光纖耦合系統(tǒng)，其能將激光束耦合進(jìn)光纖。光纖分束器 25為一光纖分束系統(tǒng)，其能將單根光纖中的光束分至兩根或兩根以上光纖。第一光纖 24、第三光纖27為單模光纖，第二光纖26為單?；蚨嗄９饫w。作為物光的第一光束 由被記錄物體14到面陣CCD 15光敏面的光程，與作為參考光的第二光束經(jīng)過第三光 纖27后形成的球面光波的源點(diǎn)到面陣CCD 15光敏面的光程相等。
第四實(shí)施方式獲取全息像的主要工作過程為紅光激光器l，綠光激光器2、藍(lán)光 激光器3所發(fā)出的光束經(jīng)第三全反射鏡23、第四分束鏡ll、第五分束鏡12分別反射 或透射后重合為一束，該光束經(jīng)過光纖耦合器28進(jìn)入光纖后，被光纖分束器25分為 第一光束和第二光束；第一光束通過第二光纖26后照射被記錄物體14，并由被記錄 物體14反射，所反射的光束作為物光傳播至面陣CCD15;第二光束經(jīng)過第三光纖27 后直接擴(kuò)束形成一球面光波，并作為參考光出射至面陣CCD 15;面陣CCD 15置于物 光和參考光所形成的干涉區(qū)域內(nèi)，作為物光的第一光束由被記錄物體14到面陣CCD15 光敏面的光程，與作為參考光的第二光束所形成球面波的源點(diǎn)到面陣CCD 15光敏面 的光程相等；平移臺(tái)21與面陣CCD15剛性連接，其移動(dòng)方向垂直于全息圖記錄平面， 由計(jì)算機(jī)20控制其位移以改變?nèi)D的記錄距離，通過電子快門控制各單色數(shù)字全息 圖的記錄；處于干涉區(qū)域的面陣CCD 15采集到的各單色數(shù)字全息圖由計(jì)算機(jī)20進(jìn)行 補(bǔ)零處理和數(shù)值重建，通過數(shù)字合成各單色數(shù)字全息再現(xiàn)像得到彩色數(shù)字全息像。
本發(fā)明彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)通過采用基于無透鏡傅里葉變換全息術(shù)的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行紅、綠、藍(lán)各色數(shù)字全息圖的記錄，能夠很好地保證不同記錄條件下重建像 平面上各單色數(shù)字全息像的準(zhǔn)確重合，使得數(shù)字合成得到的彩色數(shù)字全息像具有清晰 的邊界和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式采用球面光波作為參考光，其源點(diǎn)和記錄物體到面陣
CCD光敏面的光程相等，物光與參考光形成的干涉圖樣在整個(gè)全息圖記錄平面上分布 均勻，從而避免了使用面陣CCD記錄的全息圖邊緣部分發(fā)生欠采樣，有利于全息圖的 準(zhǔn)確記錄及數(shù)值重建，可以獲得較高分辨率的彩色數(shù)字全息像。另外，本實(shí)施方式彩 色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)記錄的為數(shù)字無透鏡傅里葉變換全息圖，其數(shù)值重建過程簡 單，能夠節(jié)省大量運(yùn)算時(shí)間，滿足實(shí)時(shí)化處理的要求。
圖2為對(duì)該實(shí)施方式的效果說明圖，其中(a)、 (b)、 (c)分別為未根據(jù)記錄條件對(duì)各 單色數(shù)字全息圖進(jìn)行補(bǔ)零處理而得到的紅、綠、藍(lán)單色全息再現(xiàn)像，(d)、 (e)為根據(jù)記 錄條件對(duì)單色數(shù)字全息圖進(jìn)行補(bǔ)零處理后得到的紅、綠單色全息再現(xiàn)像，(f)為由(c)、
(d)、 (e)合成得到的彩色數(shù)字全息像?？梢钥闯觯糜诓噬铣傻母鲉紊珨?shù)字全息再現(xiàn) 像的顯示尺寸一致，位置準(zhǔn)確重合，合成得到的彩色數(shù)字全息像具有清晰的邊界和細(xì) 節(jié)結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1. 一種彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于包括三電子快門、紅光激光器、綠光激光器、藍(lán)光激光器、黑白型面陣CCD，三個(gè)分束系統(tǒng)、擴(kuò)束系統(tǒng)；紅光激光器(1)、綠光激光器(2)和藍(lán)光激光器(3)通過各自的電子快門(4)、(5)和(6)分別被三個(gè)分束系統(tǒng)分別分為第一、二光束；第一光束到達(dá)被記錄物體，第二光束經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為球面光波后與被照射物體反射的第一光束相互干涉，并形成一個(gè)設(shè)置黑白型面陣CCD的干涉區(qū)域；的三個(gè)分束系統(tǒng)分出的第一光束彼此間嚴(yán)格重合，第二光束彼此間嚴(yán)格重合；球面光波的源點(diǎn)到面陣CCD光敏面的光程與被記錄物體到黑白型面陣CCD光敏面的光程相等。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于黑白型面陣CCD 安裝在可以沿一維方向移動(dòng)的平移臺(tái)(21)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于所述紅光激光 器為波長為635nm或650nm的半導(dǎo)體激光器，或者是波長為632.8nm的氦氖He-Ne 激光器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于所述綠光激光器為波長為532nm的半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器，或者是波長為514nm的氬離 子激光器，或者是波長為541nm的氦氖(He-Ne)激光器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于所述藍(lán)光激光 器為波長為473nm的半導(dǎo)體激光器，或者是波長為488nm的氬離子(Ar+)激光 器，或者是波長為442nm的氦鎘(He-Cd)激光器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于所述黑白型面 陣CCD為像素呈二維陣列分布的電荷耦合器件，或一面陣CMOS。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于所述分束系統(tǒng)為光纖分束器或固定分光比的分束鏡，或者是分光比可調(diào)的分束鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，其特征在于所述擴(kuò)束系統(tǒng) 為一擴(kuò)束鏡或一光纖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彩色數(shù)字全息像的記錄系統(tǒng)，技術(shù)特征在于紅、綠和藍(lán)光激光器通過各自的電子快門分別被三個(gè)分束系統(tǒng)分別分為第一、二光束；第一光束到達(dá)被記錄物體，第二光束經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為球面光波后與被照射物體反射的第一光束相互干涉，并形成一個(gè)設(shè)置黑白型面陣CCD的干涉區(qū)域；所述的三個(gè)分束系統(tǒng)分出的第一光束彼此間嚴(yán)格重合，第二光束彼此間嚴(yán)格重合；球面光波的源點(diǎn)到面陣CCD光敏面的光程與被記錄物體到黑白型面陣CCD光敏面的光程相等。有益效果本發(fā)明提供的紅、綠、藍(lán)各色數(shù)字全息圖的記錄，能夠很好地保證不同記錄條件下重建像平面上各單色數(shù)字全息像的準(zhǔn)確重合，使得數(shù)字合成得到的彩色數(shù)字全息像具有清晰的邊界和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G03H1/04GK101452251SQ20071018845
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者姜宏振, 趙建林, 邸江磊 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)