专利名称：一种动态刷新体全息三维显示的方法
技术领域：
本发明涉及一种光学信息存储及显示的方法，特别是关于一种动态刷新体全息三维显示的方法。
背景技术：
随着信息化时代的到来，人们对于视觉体验的要求越来越高，传统的二维平面显示已经远远不能够满足人们的要求，超高解析度图像显示和高分辨率、高立体感的图像显示已经成为目前显示技术发展的一个重要方向。现有的三维显示技术大都是伪三维技术，当双眼接受到两个角度的图像时，由于双眼的视差而产生空间上的立体感。全息成像技术第一次实现了裸眼真三维显示，体全息技术由于存储密度高、角度复用特性强成为最有潜力实现超高解析度图像显示和高分辨率、高立体感显示的技术。体全息技术在应用时分为记录阶段和再现(显示)阶段在记录阶段，将物光和参考光两束相干光照射到记录介质上，由于亮条纹会引起记录介质的反应，因而干涉条纹会导致记录介质在折射率、透过率等方面上产生调制，信息就会被记录下来(如
图1所示);再现阶段，撤去物光仅使用参考光，由于衍射的缘故物光会再现出来(如图2所示)。此外，如果是可刷新的显示，另外还需要有一个擦除阶段，擦除阶段需要使用特定的技术擦除记录区域的信息，从而为下一组数据的存贮做准备。由于体全息材料具有很强的布拉格选择性，体全息可以通过角度复用技术实现三维显示,公式(I)为光栅衍射效率的公式,其中，V为附加相位，ξ为相位失配参量，K为光栅的折射率调制度，d为光栅厚度，λ为真空中的波长，和03分别为再现光波和衍射光波的入射角度，0为相位失配因子，Δ Θ和Δ λ分别为相对布拉格角Θ和布拉格波长λ的偏移量，K为光栅矢量，η为介质的平均折射率，P为光栅倾斜角(对称入射时为90° )。体全息材料的厚度较大时，对于某一特定的记录波长，读出光和布拉格角偏差很小的角度时，衍射光强就会发生骤减，利用这个原理可以在不同的角度记录不同的图像，从而实现体全息的角度复用特点。
权利要求
1.一种动态刷新体全息三维显示的方法，包括以下步骤1)设置一体全息三维成像系统，包括记录光路系统、读取光路系统、擦除光路系统和记录介质，所述记录光路系统包括物光光路系统和参考光光路系统；2)采用光致色变材料作为记录介质，对物体多个角度的图像进行体全息记录存储；3)关闭物光光路系统，采用参考光光路系统读取三维图像信息；4)关闭记录光路系统，打开擦除光路系统照射记录介质所需要擦除的区域，擦除记录介质上存储的三维图像信息。
2.如权利要求1所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述记录光路系统包括第一激光器，依次设置在所述第一激光器出射光路上的第一衰减片、第一针孔滤波器、第一准直透镜、第一拦光光阑、半波片、第一反射镜、偏振分光棱镜、设置在所述偏振分光棱镜透射光路上的物光光路系统和设置在所述偏振分光棱镜反射光路上的参考光光路系统；所述物光光路系统包括反射式空间光调制器、第一透镜、第二透镜、第一,决门、装在平移台上的第二反射镜和第一傅里叶变换透镜；所述参考光光路系统包括第二快门、第三反射镜和第二衰减片；所述读取光路系统还包括第二傅里叶变换透镜、第三快门和CCD成像器件；所述擦除光路系统包括第二激光器，依次设置在所述第二激光器出射光路的第三衰减片、第二针孔滤波器、第二准直透镜、第二拦光光阑和第四反射镜。
3.如权利要求2所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述步骤2)采用光致色变材料作为记录介质，对物体多个角度的图像进行体全息记录存储，包括以下步骤①根据所采用的光致色变材料的吸收谱特性，选择波长较为敏感的激光器作为所述第一激光器；②所述第一激光器发出激光依次分别经第一针孔滤波器、第一准直镜、第一拦光光阑、半波片和第一反射镜，经第一反射镜反射的激光垂直入射到偏振分光棱镜，经所述偏振分光棱镜的透射光垂直入射到反射式空间光调制器，经所述反射式空间光调制器反射的光为物光，经所述偏振分光棱镜的反射光经所述第二快门、第三反射镜和第二衰减片的光为参考光;③调节物光和参考光的入射角度和光程差，使物光和参考光分别以某一角度入射到所述记录介质；④通过调整第一衰减片、半波片和第二衰减片分别调节物光和参考光的光强大小，使之大于光致色变材料反应强度且小于光强损伤阈值；⑤将所述反射式空间光调制器上上载物体某一个角度的图像，入射到所述反射式空间光调制器上的光经反射式空间光调制器反射后即成为携带该角度物像信息的物光，物光和参考光在所述记录介质上发生干涉，记录物体此角度的物像信息；⑥将反射式空间光调制器上上载物体另一角度的图像，通过平移台移动所述第二反射镜，物光以另一角度入射到记录介质的同一个记录点上，并和参考光发生干涉，该角度物像信息被复用记录下来，根据实际需要，在反射式空间光调制器上上载物体其它若干角度的图像，重复整个过程，记录物体多个角度物像信息，得到物体完整的三维图像。
4.如权利要求2或3所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述步骤3)关闭物光光路系统，采用参考光光路系统读取三维图像信息，包括以下步骤①通过关闭所述第一快门关闭物光光路，参考光光路的光入射到记录介质的记录点上；②通过调整所述第三衰减片降低参考光的光强，从各个角度复用存储到记录介质上的物光被衍射；③衍射光经所述第二傅里叶变换透镜和第三快门照射到CXD成像器件再现物体三维图像，完成三维图像体全息的读取。
5.如权利要求2或3所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述步骤4)关闭记录光路系统，打开擦除光路系统照射记录介质所需要擦除的区域，擦除记录介质上存储的三维图像信息，包括以下步骤①关闭第一激光器，打开第二激光器；②所述第二激光器发出的激光依次经第三衰减片、第二针孔滤波器、第二准直透镜、第二拦光光阑后发射到第四反射镜，经第四反射镜反射的激光均匀地照射到记录介质的记录点上，通过旋转第三衰减片调整光强擦除记录介质的记录点所存储的数据信息。
6.如权利要求4所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述步骤4)关闭记录光路系统，打开擦除光路系统照射记录介质所需要擦除的区域，擦除记录介质上存储的三维图像信息，包括以下步骤①关闭第一激光器，打开第二激光器；②所述第二激光器发出的激光依次经第三衰减片、第二针孔滤波器、第二准直透镜、第二拦光光阑后发射到第四反射镜，经第四反射镜反射的激光均匀地照射到记录介质的记录点上，通过旋转第三衰减片调整光强擦除记录介质的记录点所存储的数据信息。
7.如权利要求2或3或6所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述第一激光器米用波长为532nm、输出强度为500mw的连续激光器,所述第二激光器米用波长为266nm、输出强度为400mw的紫外光激光器。
8.如权利要求4所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述第一激光器米用波长为532nm、输出强度为500mw的连续激光器,所述第二激光器米用波长为266nm、输出强度为400mw的紫外光激光器。
9.如权利要求5所述的一种动态刷新体全息三维显示的方法，其特征在于所述第一激光器米用波长为532nm、输出强度为500mw的连续激光器,所述第二激光器米用波长为266nm、输出强度为400mw的紫外光激光器。
全文摘要
本发明涉及一种动态刷新体全息三维显示的方法，包括以下步骤1)设置一体全息三维成像系统，包括记录光路系统、读取光路系统、擦除光路系统和记录介质，所述记录光路系统包括物光光路系统和参考光光路系统；2)采用光致色变材料作为记录介质，对待测物体多个角度的图像进行体全息记录存储；3)关闭物光光路系统，采用参考光光路系统读取三维图像信息；4)关闭记录光路系统，打开擦除光路系统照射记录介质所需要擦除的区域，擦除记录介质上存储的三维图像信息。本发明可以广泛应用于三维物体全息成像中。
文档编号G02B27/22GK103000191SQ201210514160
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者曹良才, 李景明, 何庆声, 金国藩 申请人:清华大学