专利名称：计算全息制作与输出系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全息图制作和三维立体显示的技术，特别是一种计算全息制作与输出系统。
背景技术：
全息三维立体显示是激光全息技术重要的应用领域之一。一般的全息显示技术是利用激光的相干特性记录三维物体的立体信息，形成全息图，并利用衍射原理进行三维立体重构。随着计算机技术及其外围设备的迅速发展，与计算机系统相结合的全息显示技术不断出现。Sony公司研制的合成全息显示系统是具有代表性的光机电一体化的全息制作技术，而利用计算机模拟光学过程制作全息图的实用化处于探索阶段，由于存在以下两大原因一是，计算全息图显示的三维物体一般都是由计算机的模拟出来的，难以获得实际三维物体的立体信息；二是，计算全息图的输出一般都是通过打印和微缩两步技术记录到介质上的，因为全息图信息量很大，这样的输出方式很难得到实用的全息图。故计算机制全息技术在三维显示方面到目前尚未达到实用性。
数控全息显示技术在包装材料、高技术产品防伪(美国Intel在CPU上采用了数字激光象素全息技术作为支撑的防伪包装)中研究非常活跃，美国、英国、意大利等国均开展了数控全息显示技术的研究。国内外将引入数字化的全息图输出设备称作全息打印机(HoloPrinter)。国际上，数字激光全息技术、数字衍射光学元件的制造技术与设备的研究相当活跃，三维激光全息打印机是今后数年中的技术创新的重要领域。目前，国内外全息打印系统主要有如下两种类型一是激光全息照排系统。国内典型的设备是苏州大学信息光学工程研究所研制HoloMakerII。这类全息输出系统输出的全息图叫做点阵全息图(Dot-Matrix Hologram)，这是目前国内外已经商品化的全息图打印装置。但这类装置输出的全息图虽然可以显示三维图像，但一般都是建模三维图像，而不是真实三维物体像的再现。
二是以索尼(sony)公司生产的设备为代表的合成全息图制作系统，其原理是利用数码相机拍摄景物不同视角的二维图像并输入LCD液晶显示屏显示，显示的图像依次通过柱透镜成像到记录平面与参考光干涉，从而形成合成全息图。但这一系统实际上还是激光全息拍摄系统，对防震要求高，同时因为是体视合成全息，重构的立体像有跳跃和失真。另外系统的价格比较昂贵。
发明内容
本发明的目的是针对现有的国内外全息打印系统所存在的所输出的全息图不是真实三维物体像的再现；对防震要求高，重构的立体像有跳跃和失真，系统的成本高的不足之处，提供一种所输出的全息图可以进行真实三维物体全息显示；无须进行防震、系统成本低的用于全息图制作和三维立体显示的计算全息制作与输出系统。
本发明采用的技术方案是通过如下方式完成的一种计算全息制作与输出系统包括为获取待显示的三维目标的立体和颜色分布信息的三维扫描仪；为对全息图进行计算与对全息图制作、输出进行控制的计算机；为对全息图分幅输出的LCD；为对全息图进行缩微成像的缩微成像系统；为对全息图进行分步记录的记录装置。
其中，由LCD、缩微成像系统和记录装置组成全息图缩微记录系统。
采用本发明计算全息制作与输出系统进行全息图制作和全息缩微记录的步骤通过三维扫描仪获取待显示的三维目标的立体和颜色分布信息；通过计算机将三维扫描仪获取待显示的三维目标的立体和颜色分布信息经过数据处理后转换为计算全息用的三维数据；通过计算机制作全息图，其中，用计算机制作全息图的方法是通过已经获得三维数据模拟待显示三维物体物光波的波前，并使之与模拟的参考光波前进行相加，从而达到激光全息的干涉效果，并形成全息干涉条纹图像，根据制作全息图的类型不同，可以模拟不同的物光波波前，例如菲涅耳全息，彩虹全息，周视全息等；将计算全息图通过透射型LCD显示，其中，将大幅计算全息图分割成若干幅小幅全息图，每一小幅全息图的像素大小与LCD像素大小一致，若干幅小幅全息图按顺序依次输入LCD进行显示，显示的照明光采用空间非相干光；通过缩微成像系统对LCD显示的全息图进行微缩成像，其中，缩小倍数依赖于LCD的分辨率，缩小倍数要保证最后的全息图分辨率达到500线对/毫米；通过记录装置将经过微缩成像的全息图被记录在高分辨率的全息记录材料上，高分辨率的全息记录材料可采用高分辨率的感光胶片，其中记录装置包括数控记录像面平台和调焦监控系统，数控记录像面平台可采用二维数控记录像面平台，二维数控记录像面平台的移动与LCD显示的图像联动，即LCD每输出一幅图像，二维数控记录像面平台就移动一个位置，联动由计算机控制与LCD的图像输出和曝光时间匹配，最后的全息图由若干幅小幅全息图拼接而成。
本发明与现有的全息打印系统相比，具有如下特点1、全息图的形成不是由激光的干涉生成，而是完全由计算机计算得到，这样就避免了震动的问题，无须采取防震措施。
2、可实现真实的物体的三维全息显示。
3、全息图的形成上，像素全息是逐点记录信息，合成全息是逐幅记录体视平面视图信息，本发明逐幅记录的是局部全息图，因而保留着全息图固有的特性局部全息图仍能够显示物体的整体。
图1为本发明计算全息制作与输出系统的结构框图。
图2为全息图缩微记录系统的结构示意图。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明做出进一步的具体说明，但本发明不限于这些实施例。
参照附图1和附图2，一种计算全息制作与输出系统，包括三维扫描仪1、计算机2、LCD显示系统3、缩微成像系统4、记录装置5，其中，由LCD显示系统3、缩微成像系统4和记录装置5组成全息图缩微记录系统，全息图缩微记录系统是由光源6、快门7、扩束镜8、振动毛玻璃9、LCD10、缩微成像系统4、记录装置5组成，计算机2与快门7、LCD10和记录装置5之间通过计算机控制线11连接。在本发明一种计算全息制作与输出系统中，缩微成像系统4由缩微镜头构成，记录装置5由二维数控记录像面平台和调焦监控系统构成，光源6采用固体激光器，扩束镜8采用扩束准直透镜，振动毛玻璃9是由毛玻璃装在振动相干减弱器上而成。
权利要求
1.一种计算全息制作与输出系统，其特征在于本发明计算全息制作与输出系统包括三维扫描仪(1)、计算机(2)、LCD显示系统(3)、缩微成像系统(4)、记录装置(5)，其中，由LCD显示系统(3)、缩微成像系统(4)和记录装置(5)组成全息图缩微记录系统，全息图缩微记录系统是由光源(6)、快门(7)、扩束镜(8)、振动毛玻璃(9)、LCD(10)、缩微成像系统(4)、记录装置(5)组成，计算机(2)与快门(7)、LCD(10)和记录装置(5)之间通过计算机控制线(11)连接。
2.根据权利要求1所述的计算全息制作与输出系统，其特征在于在所述的计算全息制作与输出系统中，缩微成像系统(4)由缩微镜头构成。
3.根据权利要求1所述的计算全息制作与输出系统，其特征在于在所述的计算全息制作与输出系统中，记录装置(5)由数控记录像面平台和调焦监控系统构成。
4.根据权利要求3所述的计算全息制作与输出系统，其特征在于所述的数控记录像面平台是采用二维数控记录像面平台。
5.根据权利要求1所述的计算全息制作与输出系统，其特征在于在所述的计算全息制作与输出系统中，光源(6)采用固体激光器。
6.根据权利要求1所述的计算全息制作与输出系统，其特征在于在所述的计算全息制作与输出系统中，扩束镜(8)采用扩束准直透镜。
7.根据权利要求1所述的计算全息制作与输出系统，其特征在于在所述的计算全息制作与输出系统中，振动毛玻璃(9)是由毛玻璃装在振动相干减弱器上而成。
全文摘要
本发明涉及一种全息图制作和三维立体显示的技术，特别是一种计算全息制作与输出系统。本发明的目的是针对现有的全息打印系统所存在的所输出的全息图不是真实三维物体像的再现；对防震要求高，重构的立体像有跳跃和失真，系统的成本高的不足之处，提供一种所输出的全息图可以进行真实三维物体全息显示；无须进行防震、系统成本低的用于全息图制作和三维立体显示的计算全息制作与输出系统。本发明包括为获取待显示的三维目标的立体和颜色分布信息的三维扫描仪；为对全息图进行计算与对全息图制作、输出进行控制的计算机；为对全息图分幅输出的LCD；为对全息图进行缩微成像的缩微成像系统；为对全息图进行分步记录的记录装置。
文档编号G03H1/08GK101051097SQ20071006855
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者王辉, 李勇, 金洪震, 彭保进, 万旭 申请人:浙江师范大学