CN100389366C - 数字散斑全息图的制作方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种数字散斑全息图的制作方法和装置，是利用相干光通过漫散射体后由于随机位相结构的作用，产生对比度极强的颗粒状的散斑的固有性质，依靠电脑程序来控制散斑的形状及排列规律，使其产生诸如动态、立体的全息图；本发明包括设置光学成像***(1)和伺服***(2)；由本发明制作的数字散斑全息图是一种消色的金属色泽或柔和的彩色散斑，其颜色任意可调，另富于一种美感。

Description

数字散斑全息图的制作方法和装置

技术领域 

本发明涉及应用光波取得全息图或由此获得图像的全息摄影工艺过程或设备，尤其涉及数字散斑全息图的制作方法和装置。

背景技术

激光在通过纸或毛玻璃之类的漫散射体后，由于随机位相结构的作用，会产生对比度极强的颗粒状的干涉图样，即散斑。

发明内容

本发明就是要利用相干光通过漫散射体后由于随机位相结构的作用，产生对比度极强的颗粒状的干涉图样(散斑)的固有性质，依靠电脑程序来控制散斑的形状及排列规律，使其产生诸如动态，立体的全息图。

本发明可以通过下述技术方案得以实施。

实施数字散斑全息图的制作方法，包括步骤：

A.激光光源出射的光束通过位于第1透镜焦点上的快门然后散射，再经第2透镜复又聚焦成光斑，光斑在漫散射屏上发生漫射，漫射光经光阑组件和第3透镜之后，在干板上聚成散斑成像；

B.再多次移动干板平台，转动光阑组件，配合快门的开关，使干板上各个点都曝光成像。

所述光斑的大小由调节第1、第2透镜之间的距离获得。

步骤B所述移动干板平台，是由伺服***中干板平台驱动器受微计算机控制所驱动；所述转动光阑组件，是由伺服***中光阑组件驱动器受微计算机控制所驱动；所述快门的开关，是由伺服***中快门驱动器受微计算机控制所驱动；所述微计算机中固化控制软件，散斑的形态和排列规律是由软件控制的。

光阑组件驱动器在转动光阑组件时，分别转动长阑和圆阑。

若将所述漫散射屏上漫射体制成狭长的形状；在所述方法步骤B移动干板平台和转动光阑组件时，漫散射屏也由伺服***中漫散射屏驱动器受微计算机控制而转动，这样会大大提高全息图的制作效率。

本发明还可以通过以下的技术案案进一步实施：

设计制造一种数字散斑全息图的制作装置，包括光学成像***；所述光学成像***包括激光光源、透镜组、快门、漫散射屏、光阑组件、干板和干板平台；所述第1透镜设置于激光光源和快门之间，快门之外依次设置第2透镜、漫散射屏、光阑组件、第3透镜、干板和干板平台，所述干板固定于干板平台之上。

本发明还包括伺服***；所述伺服***包括快门驱动器、光阑组件驱动器、干板平台驱动器和微计算机；所述微计算机中固化控制软件，并通过控制线连接快门驱动器、光阑组件驱动器和干板平台驱动器；所述快门驱动器连接快门，光阑组件驱动器连接光阑组件，干板平台驱动器连接干板平台。

光阑组件可以是长阑或圆阑，长阑的通光孔径为狭长形状，圆阑的通光孔径为圆环形状。长阑和圆阑在转动时，是由光阑组件驱动器分别驱动的。

若将所述漫散射屏上漫射体制作为狭长形状构成一维散射屏，会大大提高全息图的制作效率，此时，所述伺服***增加漫散射屏驱动器，用以驱动漫散射屏。所述漫散射屏驱动器也通过控制线连接微计算机，受其控制。

与现有普通数字全息图不同，散斑全息图是依靠散斑来调制全息图像，从而图像不像光栅调制一样具有鲜艳的光谱色，而是一种消色的金属色泽或柔和的彩色散斑，其颜色任意可调，另富于一种美感。

附图说明

图1是数字散斑产生基本原理示意图；

图2是定向数字散斑产生基本原理示意图；

图3是彩色数字散斑产生基本原理示意图；

图4是本发明数字散斑全息图的制作方法和装置的示意图；

图5是本发明中漫散射屏的示意图；

图6是本发明中光阑组件的长阑示意图；

图7是本发明中光阑组件的圆阑示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对发明进一步详细的描述。

如图1所示，数字散斑产生基本原理为：一个中心波长为λ，带宽为Δλ的激光光源20，照射在大小为δu*δv的漫射体上，漫射体的特征光学不平整度为l_d，漫射元大小Δu*Δv。在相距h的xy平面内进行观察，所观察到的散斑花样是：

(1)若Δλ＜＜l_d，散斑的对比度等于1，

(2)散斑的大小为：δx＝λh/δu……….(1a)

δy＝λh/δv………(1b)

(3)散斑覆盖区域的大小为：Δx＝λh/Δu…(2a)

Δy＝λh/Δv…(2b)

(4)斑辐射度图样的自相关函数，其形状如同漫射体上辐照度图样的傅里叶变换。

从图1和公式(1a)(1b)可以看出，若漫射体大小δu＜＜δv，则散斑图上δx＞＞δy，散斑为条形散斑即定向散斑。

如图2所示：如果光照射如图所示的散斑图，则其光线将沿垂直于散斑的方向散射，即散射光具有方向选择性。

如图3所示：若漫射体是两个相同尺寸(δu*δv)的漫射体相距为D，则两套散斑图将会叠加，其散斑颗粒尺寸为δx*δy，在亮斑重叠的部分将产生干涉条纹，

其间距为：d＝λh/D

如果光照射如图3产生的散斑图，则光线在散斑作用下散射的同时，还将沿两套散斑所形成的干涉条纹衍射从而形成色散，人眼在该衍射方面观察时便能看到彩色散斑，其颜色取决于两个漫射体之间的距离D，颜色的纯度取决于漫射体的大小δu*δv。

如图4所示，本发明数字散斑全息图的制作方法包括步骤：

①首先设置包括激光光源10、透镜31、32、33、快门40、漫散射屏50、光阑组件60、干板70和干板平台80的光学成像***1；所述透镜31设置于激光光源10和快门40之间，快门40之外依次设置透镜32、漫散射屏50、光阑组件60、透镜33、干板70和干板平台80，所述干板70固定于干板平台80之上；

②然后开启激光光源10出射光束20，光束通过位于透镜31的焦点24上的快门40然后散射，再经透镜32复又聚焦成光斑25，光斑25在漫散射屏50上发生漫射，漫射光经光阑组件60和透镜33之后，在干板70上聚成散斑27成像；

③再多次移动干板平台80，转动光阑组件60，配合快门40的开关，使干板70上各个点都曝光成像。

如图6、7所示：所述光阑组件60包括长阑61和圆阑63，长阑61的通光孔径62是狭长形状，圆阑63的通光孔径64是圆环形状；长阑61和圆阑63在光阑组件60中单独设置或同时设置，这样可以获得不同形态、不同颜色的散斑。

所述光斑25的大小由调节透镜31、32之间的距离获得。

本发明还设置伺服***2。

步骤B所述移动干板平台80，是由伺服***2中干板平台驱动器98受微计算机100控制所驱动；所述转动光阑组件60，是由伺服***2中光阑组件驱动器96受微计算机100控制所驱动；所述快门40的开关，是由伺服***2中快门驱动器94受微计算机100控制所驱动；所述微计算机100中固化控制软件，散斑的形态和排列规律是由软件控制的。光阑组件驱动器96转动光阑组件60时，分别转动长阑61和圆阑63。

如图5所示：若将所述漫散射屏50上漫射体51制成狭长形状，在步骤B移动干板平台80和转动光阑组件60时，漫散射屏50由伺服***2中漫散射屏驱动器95受微计算机100控制而转动，这样会大大提高全息图的制作效率。

本发明还可以通过以下的技术案案进一步实施：

如图4所示：设计制造一种数字散斑全息图的制作装置，包括光学成像***1；所述光学成像***1包括激光光源10、透镜31、32、33、快门40、漫散射屏50、光阑组件60、干板70和干板平台80；所述透镜31设置于激光光源10和快门40之间，快门40之外依次设置透镜32、漫散射屏50、光阑组件60、透镜33、干板70和干板平台80，所述干板70固定于干板平台80之上。

本发明还包括伺服***2；所述伺服***2包括快门驱动器94、光阑组件驱动器96、干板平台驱动器98和微计算机100；所述微计算机100中固化控制软件，并通过控制线99连接快门驱动器94、光阑组件驱动器96和干板平台驱动器98；所述快门驱动器94连接快门40，光阑组件驱动器96连接光阑组件60，干板平台驱动器98连接干板平台80，控制线99在与各个驱动器连接时，由节点90进行信息分配。

如图6、7所示：光阑组件60包括长阑61和圆阑63，长阑61的通光孔径62是狭长形状，圆阑63的通光孔径64是圆环形状。长阑61和圆阑63在转动时，由光阑组件驱动器96分别驱动。

如图5所示：若将所述漫散射屏50上漫射体51制作为狭长形状，会大大提高全息图的制作效率，此时所述伺服***2增加一漫散射屏驱动器95，用以驱动漫散射屏50。所述漫散射屏驱动器95也通过控制线99连接微计算机100，受其控制。

实践证明，数字散斑全息图与现有普通数字全息图不同，散斑全息图是依靠散斑来调制全息图像，从而图像不像光栅调制一样具有鲜艳的光谱色，而是一种消色的金属色泽或柔和的彩色散斑，其颜色任意可调，另富于一种美感。

Claims (9)

1.一种数字散斑全息图的制作方法，其特征在于：所述方法包括步骤

A.将激光光源(10)出射的光束(20)通过位于第一透镜(31)的焦点(24)上的快门(40)然后散射，再经第二透镜(32)复又聚焦成光斑(25)，光斑(25)在漫散射屏(50)上发生漫射，漫射光经光阑组件(60)和第三透镜(33)之后，在干板(70)上聚成散斑(27)成像；

B.再多次移动干板平台(80)，转动光阑组件(60)，配合快门(40)的开关，使干板(70)各个点都曝光成像。

2.根据权利要求1所述的数字散斑全息图的制作方法，其特征在于：所述光斑(25)的大小通过调节第一、二透镜(31、32)之间的距离获得。

3.根据权利要求1所述的数字散斑全息图的制作方法，其特征在于：步骤B所述移动干板平台(80)，是由一伺服***(2)中一干板平台驱动器(98)受一微计算机(100)控制所驱动；所述转动光阑组件(60)，是由一伺服***(2)中一光阑组件驱动器(96)受一微计算机(100)控制所驱动；所述快门(40)的开关，是由一伺服***(2)中一快门驱动器(94)受一微计算机(100)控制所驱动；所述微计算机(100)中固化控制软件。

4.根据权利要求1所述的数字散斑全息图的制作方法，其特征在于：所述漫散射屏(50)上有一狭长形状的漫射体(51)；在步骤B移动干板平台(80)和转动光阑组件(60)时，漫散射屏(50)由一伺服***(2)中一漫散射屏驱动器(95)受一微计算机(100)控制而转动。

5.根据权利要求4所述的数字散斑全息图的制作方法，其特征在于：所述伺服***(2)中光阑组件驱动器(96)受微计算机(100)控制转动光阑组件(60)，是分别转动长阑(61)和圆阑(63)。

6.一种数字散斑全息图的制作装置，其特征在于：包括光学成像***(1)、伺服***(2)；

所述光学成像***(1)包括激光光源(10)、第一、二、三透镜(31、32、33)、快门(40)、漫散射屏(50)、光阑组件(60)、干板(70)和干板平台(80)；所述第一透镜(31)设置于激光光源(10)和快门(40)之间，快门(40)之外依次设置所述第二透镜(32)、漫散射屏(50)、光阑组件(60)、第三透镜(33)、干板(70)和干板平台(80)，所述干板(70)固定于干板平台(80)之上；

所述伺服***(2)包括快门驱动器(94)、光阑组件驱动器(96)、干板平台驱动器(98)和微计算机(100)；所述微计算机(100)中固化控制软件，并通过控制线(99)连接快门驱动器(94)、光阑组件驱动器(96)和干板平台驱动器(98)；所述快门驱动器(94)连接快门(40)，光阑组件驱动器(96)连接光阑组件(60)，干板平台驱动器(98)连接干板平台(80)。

7.如权利要求6所述的数字散斑全息图的制作装置，其特征在于：光阑组件(60)是长阑(61)或圆阑(63)，长阑(61)的通光孔径(62)是狭长形状，圆阑(63)的通光孔径(64)是圆环形状。

8.根据权利要求6所述的数字散斑全息图的制作装置，其特征在于：所述漫散射屏(50)上有一狭长形状的漫射体(51)，也即所述漫散射屏(50)是一维漫反射体。

9.根据权利要求6所述的数字散斑全息图的制作装置，其特征在于：所述伺服***(2)还包括漫散射屏驱动器(95)；所述漫散射屏驱动器(95)也通过控制线(99)连接微计算机(100)；所述漫散射屏驱动器(95)连接漫散射屏(50)。

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