專利名稱：一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學信息存儲及顯示的方法，特別是關于一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法。
背景技術：
隨著信息化時代的到來，人們對于視覺體驗的要求越來越高，傳統(tǒng)的二維平面顯示已經(jīng)遠遠不能夠滿足人們的要求，超高解析度圖像顯示和高分辨率、高立體感的圖像顯示已經(jīng)成為目前顯示技術發(fā)展的一個重要方向?，F(xiàn)有的三維顯示技術大都是偽三維技術，當雙眼接受到兩個角度的圖像時，由于雙眼的視差而產(chǎn)生空間上的立體感。全息成像技術第一次實現(xiàn)了裸眼真三維顯示，體全息技術由于存儲密度高、角度復用特性強成為最有潛力實現(xiàn)超高解析度圖像顯示和高分辨率、高立體感顯示的技術。體全息技術在應用時分為記錄階段和再現(xiàn)(顯示)階段在記錄階段，將物光和參考光兩束相干光照射到記錄介質上，由于亮條紋會引起記錄介質的反應，因而干涉條紋會導致記錄介質在折射率、透過率等方面上產(chǎn)生調制，信息就會被記錄下來(如

圖1所示);再現(xiàn)階段，撤去物光僅使用參考光，由于衍射的緣故物光會再現(xiàn)出來(如圖2所示)。此外，如果是可刷新的顯示，另外還需要有一個擦除階段，擦除階段需要使用特定的技術擦除記錄區(qū)域的信息，從而為下一組數(shù)據(jù)的存貯做準備。由于體全息材料具有很強的布拉格選擇性，體全息可以通過角度復用技術實現(xiàn)三維顯示,公式(I)為光柵衍射效率的公式,其中，V為附加相位，ξ為相位失配參量，K為光柵的折射率調制度，d為光柵厚度，λ為真空中的波長，和03分別為再現(xiàn)光波和衍射光波的入射角度，0為相位失配因子，Δ Θ和Δ λ分別為相對布拉格角Θ和布拉格波長λ的偏移量，K為光柵矢量，η為介質的平均折射率，P為光柵傾斜角(對稱入射時為90° )。體全息材料的厚度較大時，對于某一特定的記錄波長，讀出光和布拉格角偏差很小的角度時，衍射光強就會發(fā)生驟減，利用這個原理可以在不同的角度記錄不同的圖像，從而實現(xiàn)體全息的角度復用特點。
權利要求
1.一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，包括以下步驟1)設置一體全息三維成像系統(tǒng)，包括記錄光路系統(tǒng)、讀取光路系統(tǒng)、擦除光路系統(tǒng)和記錄介質，所述記錄光路系統(tǒng)包括物光光路系統(tǒng)和參考光光路系統(tǒng)；2)采用光致色變材料作為記錄介質，對物體多個角度的圖像進行體全息記錄存儲；3)關閉物光光路系統(tǒng)，采用參考光光路系統(tǒng)讀取三維圖像信息；4)關閉記錄光路系統(tǒng)，打開擦除光路系統(tǒng)照射記錄介質所需要擦除的區(qū)域，擦除記錄介質上存儲的三維圖像信息。
2.如權利要求1所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述記錄光路系統(tǒng)包括第一激光器，依次設置在所述第一激光器出射光路上的第一衰減片、第一針孔濾波器、第一準直透鏡、第一攔光光闌、半波片、第一反射鏡、偏振分光棱鏡、設置在所述偏振分光棱鏡透射光路上的物光光路系統(tǒng)和設置在所述偏振分光棱鏡反射光路上的參考光光路系統(tǒng)；所述物光光路系統(tǒng)包括反射式空間光調制器、第一透鏡、第二透鏡、第一,決門、裝在平移臺上的第二反射鏡和第一傅里葉變換透鏡；所述參考光光路系統(tǒng)包括第二快門、第三反射鏡和第二衰減片；所述讀取光路系統(tǒng)還包括第二傅里葉變換透鏡、第三快門和CCD成像器件；所述擦除光路系統(tǒng)包括第二激光器，依次設置在所述第二激光器出射光路的第三衰減片、第二針孔濾波器、第二準直透鏡、第二攔光光闌和第四反射鏡。
3.如權利要求2所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述步驟2)采用光致色變材料作為記錄介質，對物體多個角度的圖像進行體全息記錄存儲，包括以下步驟①根據(jù)所采用的光致色變材料的吸收譜特性，選擇波長較為敏感的激光器作為所述第一激光器；②所述第一激光器發(fā)出激光依次分別經(jīng)第一針孔濾波器、第一準直鏡、第一攔光光闌、半波片和第一反射鏡，經(jīng)第一反射鏡反射的激光垂直入射到偏振分光棱鏡，經(jīng)所述偏振分光棱鏡的透射光垂直入射到反射式空間光調制器，經(jīng)所述反射式空間光調制器反射的光為物光，經(jīng)所述偏振分光棱鏡的反射光經(jīng)所述第二快門、第三反射鏡和第二衰減片的光為參考光;③調節(jié)物光和參考光的入射角度和光程差，使物光和參考光分別以某一角度入射到所述記錄介質；④通過調整第一衰減片、半波片和第二衰減片分別調節(jié)物光和參考光的光強大小，使之大于光致色變材料反應強度且小于光強損傷閾值；⑤將所述反射式空間光調制器上上載物體某一個角度的圖像，入射到所述反射式空間光調制器上的光經(jīng)反射式空間光調制器反射后即成為攜帶該角度物像信息的物光，物光和參考光在所述記錄介質上發(fā)生干涉，記錄物體此角度的物像信息；⑥將反射式空間光調制器上上載物體另一角度的圖像，通過平移臺移動所述第二反射鏡，物光以另一角度入射到記錄介質的同一個記錄點上，并和參考光發(fā)生干涉，該角度物像信息被復用記錄下來，根據(jù)實際需要，在反射式空間光調制器上上載物體其它若干角度的圖像，重復整個過程，記錄物體多個角度物像信息，得到物體完整的三維圖像。
4.如權利要求2或3所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述步驟3)關閉物光光路系統(tǒng)，采用參考光光路系統(tǒng)讀取三維圖像信息，包括以下步驟①通過關閉所述第一快門關閉物光光路，參考光光路的光入射到記錄介質的記錄點上；②通過調整所述第三衰減片降低參考光的光強，從各個角度復用存儲到記錄介質上的物光被衍射；③衍射光經(jīng)所述第二傅里葉變換透鏡和第三快門照射到CXD成像器件再現(xiàn)物體三維圖像，完成三維圖像體全息的讀取。
5.如權利要求2或3所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述步驟4)關閉記錄光路系統(tǒng)，打開擦除光路系統(tǒng)照射記錄介質所需要擦除的區(qū)域，擦除記錄介質上存儲的三維圖像信息，包括以下步驟①關閉第一激光器，打開第二激光器；②所述第二激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)第三衰減片、第二針孔濾波器、第二準直透鏡、第二攔光光闌后發(fā)射到第四反射鏡，經(jīng)第四反射鏡反射的激光均勻地照射到記錄介質的記錄點上，通過旋轉第三衰減片調整光強擦除記錄介質的記錄點所存儲的數(shù)據(jù)信息。
6.如權利要求4所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述步驟4)關閉記錄光路系統(tǒng)，打開擦除光路系統(tǒng)照射記錄介質所需要擦除的區(qū)域，擦除記錄介質上存儲的三維圖像信息，包括以下步驟①關閉第一激光器，打開第二激光器；②所述第二激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)第三衰減片、第二針孔濾波器、第二準直透鏡、第二攔光光闌后發(fā)射到第四反射鏡，經(jīng)第四反射鏡反射的激光均勻地照射到記錄介質的記錄點上，通過旋轉第三衰減片調整光強擦除記錄介質的記錄點所存儲的數(shù)據(jù)信息。
7.如權利要求2或3或6所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述第一激光器米用波長為532nm、輸出強度為500mw的連續(xù)激光器,所述第二激光器米用波長為266nm、輸出強度為400mw的紫外光激光器。
8.如權利要求4所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述第一激光器米用波長為532nm、輸出強度為500mw的連續(xù)激光器,所述第二激光器米用波長為266nm、輸出強度為400mw的紫外光激光器。
9.如權利要求5所述的一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，其特征在于所述第一激光器米用波長為532nm、輸出強度為500mw的連續(xù)激光器,所述第二激光器米用波長為266nm、輸出強度為400mw的紫外光激光器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動態(tài)刷新體全息三維顯示的方法，包括以下步驟1)設置一體全息三維成像系統(tǒng)，包括記錄光路系統(tǒng)、讀取光路系統(tǒng)、擦除光路系統(tǒng)和記錄介質，所述記錄光路系統(tǒng)包括物光光路系統(tǒng)和參考光光路系統(tǒng)；2)采用光致色變材料作為記錄介質，對待測物體多個角度的圖像進行體全息記錄存儲；3)關閉物光光路系統(tǒng)，采用參考光光路系統(tǒng)讀取三維圖像信息；4)關閉記錄光路系統(tǒng)，打開擦除光路系統(tǒng)照射記錄介質所需要擦除的區(qū)域，擦除記錄介質上存儲的三維圖像信息。本發(fā)明可以廣泛應用于三維物體全息成像中。
文檔編號G02B27/22GK103000191SQ201210514160
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權日2012年12月4日
發(fā)明者曹良才, 李景明, 何慶聲, 金國藩 申請人:清華大學