專利名稱：數(shù)字全息圖制作與輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于全息圖制作和三維立體顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種數(shù)字全息圖制作與輸出裝置。技術(shù)背景全息三維玄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)封實(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)中研究非常活躍，美國(guó)、英國(guó)、意大利等國(guó)均開(kāi) 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)容本實(shí)用新型的目的是針對(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、成本 低的用于全息圖制作和三維立體顯示的數(shù)字全息圖制作與輸出裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是通過(guò)如下方式完成的 一種數(shù)字全息圖制作與輸出裝置 包括三維掃描儀、計(jì)算機(jī)和全息圖縮微記錄系統(tǒng)，其中，全息圖縮微記錄系統(tǒng)是由光源、 快門、擴(kuò)束鏡、振動(dòng)毛玻璃、LCD、縮微成像系統(tǒng)、記錄裝置組成；計(jì)算機(jī)與快門、LCD和 記錄裝置之間通過(guò)計(jì)算機(jī)控制線連接；縮微成像系統(tǒng)由縮微鏡頭構(gòu)成，記錄裝置由二維數(shù). 控記錄像面平臺(tái)和調(diào)焦監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，擴(kuò)束鏡采用擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡，振動(dòng)毛玻璃是由毛玻璃 裝在振動(dòng)相干減弱器上而成。在本實(shí)用新型數(shù)字全息圖制作與輸出裝置中，三維掃描儀用于獲取待顯示的三維目標(biāo) 的立體和顏色分布信息；計(jì)算機(jī)用于對(duì)全息圖進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)全息圖制作、輸出進(jìn)行控制； LCD用于對(duì)全息圖分幅輸出；縮微成像系統(tǒng)用于對(duì)全息圖進(jìn)行縮微成像；記錄裝置用于對(duì) 全息圖進(jìn)行分步記錄。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的全息打印系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)1、 全息圖的形成是由計(jì)算機(jī)計(jì)算得到，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，本實(shí)用新型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為本實(shí)用新型數(shù)字全息圖制作與輸出裝置的結(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)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做出進(jìn)一步的具體說(shuō)明。實(shí)施例參照附圖1和附圖2， 一種數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，包括三維掃描儀l、計(jì)算機(jī)2和全息圖縮微記錄系統(tǒng)，其中，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、 LCDIO、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，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釆用擴(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。本實(shí)用新型數(shù)字全息圖制作與輸出裝置進(jìn)行全息圖制作和全息縮微記錄的步驟是--通過(guò)三維掃描儀1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)2將三 維掃描儀1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)2制作全息圖，其中，用計(jì)算機(jī)2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)到激光全息的千涉效果，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)4對(duì)LCD10顯示的全息圖進(jìn)行微縮成 像，其中縮小倍數(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5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5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LCD10顯示的 圖像聯(lián)動(dòng)，即LCD10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)2控制與LCD10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。 '
權(quán)利要求1、一種數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，其特征在于該數(shù)字全息圖制作與輸出裝置包括三維掃描儀(1)、計(jì)算機(jī)(2)和全息圖縮微記錄系統(tǒng)，其中，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所述的數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，其特征在于縮微成像系統(tǒng)(4) 由縮微鏡頭構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，其特征在于記錄裝置(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，其中數(shù)控記錄像面平臺(tái)是釆用二維數(shù)控記錄像面平臺(tái)
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，其特征在于光源(6)釆用固體 激光器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，其特征在于擴(kuò)束鏡(8)采用擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，其特征在于振動(dòng)毛玻璃(g)是由毛玻璃裝在振動(dòng)相干減弱器上而成。
專利摘要本實(shí)用新型數(shù)字全息圖制作與輸出裝置，屬于全息圖制作和三維立體顯示技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的目的是針對(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，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、成本低的用于全息圖制作和三維立體顯示的數(shù)字全息圖制作與輸出裝置。本實(shí)用新型包括三維掃描儀、計(jì)算機(jī)和全息圖縮微記錄系統(tǒng)，其中，全息圖縮微記錄系統(tǒng)是由光源、快門、擴(kuò)束鏡、振動(dòng)毛玻璃、LCD、縮微成像系統(tǒng)、記錄裝置組成；縮微成像系統(tǒng)由縮微鏡頭構(gòu)成，記錄裝置由二維數(shù)控記錄像面平臺(tái)和調(diào)焦監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，振動(dòng)毛玻璃是由毛玻璃裝在振動(dòng)相干減弱器上而成。
文檔編號(hào)G03H1/08GK201083965SQ20072011484
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者旭 萬(wàn), 彭保進(jìn), 勇 李, 輝 王, 金洪震 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)