专利名称：点矩阵全息像片制版系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全息像片的制作系统，特别是一种点矩阵全息像片的制版系统。它可以加快制版速度，减小制版系统的体积，并可随时调整所制作之点矩阵全息像片的清晰度。
已有技术的全息像片，例如彩虹全息像片(RainbowHologram)的制作方式，请参阅图1，一般是由激光光源装置2发出激光束2a，经过快门3及反射镜4後，由分光器5分光成两道激光光束5a及5b後，光束5a做为参考光束，经反射镜6、空间滤波器7及透镜组8後直接投射记录基板18上，另一道光束5b则经过分光镜11、反射镜12、14及空间滤波器13、16等光学元件後，投射至物体17上，使光束被散射至记录基板18上，再经一次或多次重覆曝光拍摄而成。不过，此种技术通常因为成像面积大，架设光学系统需求面积也较大，因此除了成本较高外，对激光束的质量要求也较高，同时拍摄也较为困难。
已有技术的全息像片中，另有一种与传统的全息像片不同的点矩阵式全息像片(Dot Matrix Hologram)，其制作方法类似于从电脑传输资料给点矩阵印表机，由印表机将电脑中的图形一点一点地印出来。点矩阵全息像片制版系统的作用就如同点矩阵印表机，将欲显示之图形，例如鱼的图案，经电脑计算後，其每一个图素透过点矩阵全息像片制版系统曝光，将复数个小区域20之光栅条纹转制到光阻基板22上，而形成如图2所示之点矩阵全息像片。
由于点矩阵式全息像片制版系统由电脑自动控制，不需具备经验即可操作，而且由于曝光面积小，曝光时间可缩短至数个微秒，因此可以避免因架设光学系统引起的震动或环境的干扰，其架设稳定性较传统全息像片拍摄系统好，亦较节省成本。
另外，点矩阵式全息像片藉助每一小圆区域中的光栅条纹方向与密度之变化，可以表现出各种变化的绚烂效果。其中，光栅条纹方向渐变可以使图案产生流动的动态感，而密度的变化则可以制造成多彩的效果。上述两个因素仅会影响全息像片的效果，至于图案影像的质量则系由全息像片的清晰度来决定，清晰度越低，则图素密度越低，亦即图像颗粒会较为明显，看起来较为粗糙。
一种用传统工艺制作点矩阵式彩色全息像片的方式披露于中华民国专利第263565号“数位式彩色全像片制作系统”中，请参阅图3，此种系统系由激光光源装置32产生一激光光束32a，此激光光束32a经过一由个人电脑31所控制的快门33，再进入干涉模组35内之分光模组38，然後由分光镜38a分成两道光束，其中维持原行进方向的光束经过第一反射器38b、第二反射器40b及三角反射器40c後，投射至记录基板39上，另一借分光镜38a转向的光束35a，则经过第一反射器38c、第二反射器38d、第三反射器40a及三角反射器40c而投射至记录基板39上，此两道光程相同的激光光束会相互干涉，而在记录基板39上形成图素。曝光时间之长短，可由快门33加以控制。另外电脑31可控制驱动器50驱动旋转轴51带动干涉模组40的转动。此记录基板39置于旋转台36及双轴平移台37上，该平移台37包括两单轴平移台37a、37b，皆由个人电脑31控制，可以水平、横向或纵向移动。在前述系统中，借由形成不同密度的光栅条纹，而可制成彩色的点矩阵全息像片。然而，其忽略了清晰度对点矩阵全息像片质量的影响，无法制作如人物或实景等对清晰度要求较高的影像，因此使得点矩阵全息像片的应用受到限制。
由于激光自激光管射出後的光束直径，一般都大于1mm，即相当于25．4dpi，前述已有技术之点矩阵全息像片制作系统无法将激光光束直径缩小，而直接进行干涉曝光，因此全息像片的图素颗粒非常明显，既使可制作出极佳的图案效果，图像画质的粗糙，亦将使全息像片的整体质量受到影响。
有鉴于此，本发明之目的乃在于提供一种点矩阵全息像片制版系统，针对目前之点矩阵全息像片制版系统无法提高或改变清晰度的问题加以改进，以制作较高画质之全息像片。
本发明之另一目的在于提供一种点矩阵全息像片制版系统，可精简光学系统之结构，使其外观更加精巧，同时可降低系统之成本。
本发明之点矩阵全息像片制版系统中除了使用光束干涉方向旋转模组，可以增快制版的速度外，更使用一组透镜模组，通过改变透镜模组之焦距范围或移动透镜模组与光阻基板的相对距离，来改变制版系统的清晰度。
以下结合
本发明之较佳实施例，其中图1是一公知的彩虹全息像片制版系统的原理图；图2是一点矩阵全息像片的平面图3是一公知的点矩阵全息像片制版系统的原理图；图4是本发明之点矩阵全息像片制版系统的原理图；图5是本发明之点矩阵全息像片制版系统中的干涉光点调整模组的结构图；图6是本发明之点矩阵全息像片制版系统中的干涉方向旋转模组的原理图。
实施例之说明请参阅图4，本发明之点矩阵全息像片制版系统包括一激光光源装置60，用以提供形成干涉条纹所需之激光光束L，此激光光束L经分光干涉後，会形成干涉光点；一干涉光点调整模组70，用以控制前述激光光束L的截面直径，借以调整所形成之干涉光点的大小；一干涉方向旋转模组80，用以改变前述干涉光点中干涉条纹的方向；一双轴平移台64，其上可放置用以做为点矩阵全息像片之记录基板68，并可调整前述记录基板68在平面上的位置；一快门62，用以控制自前述激光光源装置60射出的激光光束通过该快门的时间，控制前述记录基板68的曝光量；一电脑66，根据预先设计的图案资料，控制前述快门62的开关，使预定光量的激光光束通过该快门62，然後控制前述干涉光点调整模组70，以改变激光光束的截面直径，此激光光束在前述干涉方向旋转模组80中被分光并干涉，而在前述记录基板68上形成一干涉光点，前述电脑66会同时控制前述干涉方向旋转模组80，以调整干涉光点中干涉条纹的方向，并控制前述双轴平移台64，借以在记录基板68的不同位置上进行干涉光点的曝光以完成前述预先设计的图案。
请参阅图5，前述干涉光点调整模组70包括一支撑架71；一透镜72，使激光光束L位于该透镜72之光轴上；一螺杆73，平行于前述激光光束L方向，设置于该支撑架71上；一滑轨74，平行于该螺杆73，设置于该支撑架71上；一滑动平台75，用以架设前述透镜72，设置于该滑轨74上，并且由该螺杆73的转动带动其沿前述激光光束L方向移动；一马达76，用以带动前述螺杆73转动。
在前述干涉光点调整模组70中，为了减小像差的产生，提高干涉光点的质量，透镜72除了单片透镜外，也可由透镜组或渐变折射率(GRIN)透镜来取代。
请参阅图6，前述干涉方向旋转模组80包括一分光干涉装置82，包括一分光镜820，用以将被反射镜90反射的激光光束L分成第一光束L1及第二光束L2，其中前述第一光束L1沿原来的激光光束L行进方向前进，而第二光束L2则被前述分光镜820反射，及一反射镜822，用以将前述第二光束L2反射，使之与前述第一光束L1干涉而在记录基板68上形成干涉光点；一旋转装置84，包括一转盘840，用以设置前述分光干涉装置82，并可带动前述分光干涉装置82转动，及一马达842，用以经由驱动皮带844带动前述转盘840转动，由于分光干涉装置82的转动，所形成之干涉光点内的干涉条纹方向亦会改变。
借助上述本发明之点矩阵全息像片制版系统，本发明实际制作点矩阵全息像片的过程包括如下步骤(1)使用绘图软体或平台扫描器来辅助设计、制作图案，先决定全息像片之清晰度及成品长宽的实际大小，换算成以点数为单位的大小，将图案的档案转成预先计算好的大小，然後产生或编修图案内容，最後构思图案内容欲表现之效果，以色彩区分光栅之角度，也就是不同的色彩对应于不同光栅角度，在电脑中直接将图案加以分色後，以BMP(bitmap)的格式存档；(2)调整光路，使得干涉方向旋转模组80旋转时，两道干涉的光束维持重叠，且所产生的干涉光点在原来的位置上旋转，而不会移动至其它位置，建立透镜或透镜模组位置与清晰度对应关系之对照表；(3)开启系统电源，电脑66开始执行制版系统之控制程式，选择清晰度，由电脑66读取对照表後，驱动干涉光点调整模组70中的透镜或透镜模组72，以变更干涉光点的大小至预定的清晰度，同时由摄影机及监视器检视两光点的质量及重合度；(4)载入图档，依照欲表现的效果设定各种制作参数，例如移动平台64的速度、快门62的曝光时间、光栅角度等；(5)将光阻基板68置于移动平台64上，执行控制程式之制作命令，即开始进行点矩阵全息像片之母版制作；(6)母版制作完成後须先显影，然後进行镍电铸，再用此镍模板进行全息像片的批量制作。
最后针对运用本发明之点矩阵全息像片制版系统，与前述中华民国专利第263565号“数位式彩色全像片制作系统”比较，本发明之制版系统的制版速度约为公知技术的两倍，制版面积也较大，公知全息像片之清晰度仅约25dpi，运用本发明制作之点矩阵全息像片的清晰度可达到400dpi以上。另外，本发明之制版系统的体积约只为公知系统的五分之三，成本减少了三分之一。
权利要求
1．一种点矩阵全息像片制版系统，包括一激光光源装置，用以提供形成干涉条纹所需之激光光束，此激光光束经分束再重叠後，会因干涉而形成小面积之干涉条纹；一干涉光点调整模组，用以控制前述激光光束的截面直径，借以调整所形成的小面积之干涉条纹的面积大小；一干涉方向旋转模组，用以改变前述干涉光点中之干涉条纹的方向；一双轴平移台，其上可放置用以做为点矩阵全息像片之记录基板，并可调整前述记录基板在平面上的位置；一快门，用以控制自前述激光光源装置射出的激光光束通过该快门的时间，借以控制前述记录基板的曝光量；一电脑，根据预先设计的图案资料，控制前述快门的开关，使预定光量的激光光束通过该快门，然後控制前述干涉光点调整模组，以改变激光光束的截面直径，此激光光束在前述干涉方向旋转模组中被分光并干涉，而在前述记录基板上形成一干涉光点，前述电脑会同时控制前述干涉方向旋转模组，以调整干涉光点中之干涉条纹的方向，并控制前述双轴平移台，借以在记录基板的不同位置上进行干涉光点的曝光以完成前述预先设计的图案。
2．如权利要求1所述的点矩阵全息像片制版系统，其中，前述干涉光点调整模组系包括一透镜，使激光光束位於该透镜之光轴上；一镜片驱动模组，用以驱动前述透镜，使其可沿前述光轴方向移动。
3．如权利要求1所述的点矩阵全息像片制版系统，其中，前述干涉方向旋转模组系包括一分光干涉装置，用以使前述激光光束产生干涉光点；一旋转装置，用以带动前述分光干涉装置，使其以前述激光光束为轴旋转。
4．如权利要求2所述的点矩阵全息像片制版系统，其中，前述镜片驱动模组系包括一支撑架；一螺杆，平行於前述激光光束方向，设置於该支撑架上；一滑轨，平行於该螺杆，设置於该支撑架上；一滑动平台，用以架设前述透镜，设置於该滑轨上，并且由该螺杆的转动带动其沿前述激光光束方向移动；一马达，用以带动前述螺杆转动。
5．如权利要求2所述的点矩阵全息像片制版系统，其中，前述干涉光点调整模组中之透镜，可为单片透镜，或是由复数个透镜组成，或是由渐变折射率透镜来取代。
6．如权利要求3所述的点矩阵全息像片制版系统，其中，前述分光干涉装置系包括一分光镜，用以将激光光束分成第一光束及第二光束，其中前述第一光束沿原来的激光光束行进方向前进，而第二光束则被反射；一反射镜，用以将前述第二光束反射，使之与前述第一光束干涉而产生干涉光点。
7．如权利要求3所述的点矩阵全息像片制版系统，其中，前述旋转装置系包括一转盘，用以设置前述分光干涉装置，并可带动前述分光干涉装置转动；一马达，用以带动前述转盘转动。
8．一种点矩阵全息像片的制版方法，包括下列步骤(ⅰ)提供一激光光束，并利用一快门以开关通过该快门的激光光束；(ⅱ)在一双轴平移台上设置一记录基板；(ⅲ)使该激光光束先经过一干涉光点调整模组，再经由干涉方向旋转模组而於前述记录基板上产生干涉光点；(ⅳ)利用一电脑，控制快门的速度，借以控制每一干涉光点於前述记录基板上的曝光量，同时控制前述干涉光点调整模组，借以调整形成於前述记录基板上之干涉光点的大小；(ⅴ)根据预先设计的图案资料，由电脑控制前述干涉方向旋转模组以改变所形成之干涉光点中的干涉条纹之方向，同时并控制前述双轴平移台，借以在记录基板的不同位置上进行干涉光点的曝光。
9．如权利要求8所述的制版方法，其中，前述步骤(ⅲ)当激光光束经过干涉光点调整模组时，可借由该干涉光点调整模组中的一透镜组改变形成於记录基板上的干涉光点之大小，借以调整点矩阵全息像片的清晰度。
10．如权利要求8所述的制版方法，其中，前述步骤(ⅴ)内，干涉方向旋转模组将激光分为两道光束後，再交会於一点，以形成干射条纹为一特定方向之干涉光点，借由转动前述干涉方向旋转模组，可改变干涉光点中干涉条纹的方向。
全文摘要
一种点矩阵全息像片制版系统包括一激光光源装置,一干涉光点调整模组,一干涉方向旋转模组,一双轴平移台,上置点矩阵全息像片之记录基板,一快门及一电脑。电脑根据预先设计的图案资料控制快门的开关,使从激光光源装置发出的光束按预定光量通过快门,然后控制干涉光点调整模组,以改变激光光束的截面直径,调整所形成之干涉光点的大小,电脑同时控制干涉方向旋转模组,以调整干涉光点中之干涉条纹的方向,并控制双轴平移台,借以在记录基板的不同位置上进行干涉光点的曝光,以完成前述预先设计的图案。
文档编号G03H1/00GK1204788SQ97111958
公开日1999年1月13日 申请日期1997年7月7日 优先权日1997年7月7日
发明者吕英宗, 黄白萍 申请人:财团法人工业技术研究院