專利名稱：液晶光閥θ調(diào)制演示裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像演示裝置，尤其涉及一種液晶光閥θ調(diào)制演示裝置及其使 用方法。
背景技術(shù)：
θ調(diào)制是對圖像的不同區(qū)域分別用取向不同的光柵進行調(diào)制，這個不同區(qū)域用不 同取向光柵調(diào)制的圖像板就是θ調(diào)制片，θ調(diào)制片的制作是θ調(diào)制實驗的核心，然而傳 統(tǒng)方法制作θ調(diào)制片需要設(shè)計光路，并經(jīng)后期處理，這個過程需花費大量的時間。在先技術(shù)[1](馬葭生、宦強，全息光柵和θ調(diào)制片的研制，大學物理實驗，華東師 范大學出版社，1998年8月第一版，295 四8)采用馬赫-曾德干涉儀在干板處形成干涉 條紋，將透光部分縷空的掩模板放置于干板前，對各個部分進行分別曝光，每曝光一次干板 片旋轉(zhuǎn)一次，最后經(jīng)后期處理即可以得到所需的θ調(diào)制片。在先技術(shù)[2](仲明禮，用空間濾波方法制作θ調(diào)制全息物片，大學物理，第四卷 第4期，41 42)采用空間濾波光學系統(tǒng)制作θ調(diào)制片。在空間濾波光學系統(tǒng)的頻譜面上 放置只允許士 1級頻譜通過的濾波器，當單色平行光垂直照射無平面上的一維光柵時，將 在像平面上得到兩個重疊的一維光柵像，同時在成像區(qū)域形成光強按余弦規(guī)律變換的干涉 條紋。用裝有縷空模板和全息干板的可旋轉(zhuǎn)組合干板夾對干涉條紋進行三次等時曝光，記 錄三種不同干涉條紋方向的圖案，最后經(jīng)后期處理即可制作出θ調(diào)制全息物片。在先技術(shù)[3](黃柳、歐陽艷東，多維全息θ調(diào)制板制作新技術(shù)，汕頭大學學報(自 然科學版)，第17卷第一期，69 73)采用雙面鏡干涉法在全息干板處形成干涉條紋，將用 黑紙片制作的透光部分縷空的掩模板放置于干板前，對各個部分進行分時曝光，最后經(jīng)后 期處理即可以得到所需的θ調(diào)制片?，F(xiàn)有技術(shù)中θ調(diào)制演示裝置須制作θ調(diào)制片，制作θ調(diào)制片的準備手續(xù)繁瑣， 需要在特定環(huán)境下，且θ調(diào)制片制作時間長。本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷，提供了一 種液晶光閥θ調(diào)制演示裝置及其使用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服在先技術(shù)在制作θ調(diào)制片方面的不足，提供 一種液晶光閥θ調(diào)制演示裝置及其使用方法。本發(fā)明提供一種液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，其特征在于，包括白光源，所述白光 源的前方由近及遠依次地放置光闌、液晶光閥、傅里葉變換透鏡、頻譜處理屏和像屏；所述 光源與電源相連；所述液晶光閥分別與液晶光閥電源和計算機處理系統(tǒng)相連；所述液晶光 閥顯示θ調(diào)制片圖案，作為θ調(diào)制片使用。其中，白光源為溴鎢燈、白光發(fā)光二極管或汞燈等，白光源與電源相連。液晶光閥 為透射式電尋址液晶光閥。計算機處理系統(tǒng)包括計算機主機、顯示器、光柵原圖和圖形制作 單元；光柵原圖的空間頻率是由計算機處理系統(tǒng)給定的。
3
本發(fā)明中的Θ調(diào)制片圖案通過以下步驟制得
1)在計算機處理系統(tǒng)的圖形制作單元中，旋轉(zhuǎn)光柵原圖，改變光柵方向，獲得多方向 光柵；
2):將步驟1)獲得的多方向光柵復制到待制作圖的不同部分中，獲得θ調(diào)制片原3):將步驟2)獲得的θ調(diào)制片原圖顯示在計算機處理系統(tǒng)的顯示器上，獲得θ調(diào)制 片圖案。其中，待制作圖是儲存在計算機處理系統(tǒng)中的，也可以由制作者自行安排。本發(fā)明液晶光閥θ調(diào)制演示裝置的使用方法，包括如下步驟 步驟一將光源透過光闌照射液晶光閥上的θ調(diào)制片圖案；
步驟二 調(diào)整傅里葉變換透鏡，在頻譜處理屏上獲得θ調(diào)制片圖案的頻譜； 步驟三選擇通過不同頻譜的顏色； 步驟四在像屏上形成彩色圖形。本發(fā)明提供一種θ調(diào)制演示裝置，包括光路部分和計算機處理系統(tǒng)兩部分，光路 部分包括白光源、光闌、液晶光閥、傅里葉變換透鏡、頻譜處理屏、像屏、電源、液晶光閥電 源。計算機處理系統(tǒng)則包括計算機處理系統(tǒng)，計算機處理系統(tǒng)包括計算機主機、顯示器、光 柵原圖和圖形制作單元。其中，白光源的前方由近及遠依次地放置光闌、液晶光閥、傅里葉變換透鏡、頻譜 處理屏和像屏。電源與溴鎢燈相連，液晶光閥電源和計算機處理系統(tǒng)與液晶光閥相連；液晶 光閥作為θ調(diào)制片使用，不需要另外制作θ調(diào)制片。本發(fā)明液晶光閥θ調(diào)制演示裝置中，在計算機處理系統(tǒng)中將具有不同方向的光 柵原圖分別填入待制作圖案的各個部分后全屏顯示，得到θ調(diào)制片圖案，θ調(diào)制片圖案是 由與液晶光閥相連的計算機處理系統(tǒng)實時制作的。利用液晶光閥的顯示功能，顯示θ調(diào)制 片圖案，則該液晶光閥在功能上即為一調(diào)制片，能夠替代傳統(tǒng)方法制作所得θ調(diào)制片?，F(xiàn)有技術(shù)中θ調(diào)制片的制作過程，由于需要在實驗室安排光路，以及需要暗室處 理，因而制作一個特定圖形的θ調(diào)制片，至少需要一小時以上，不適合演示實驗室的實時 演示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明液晶光閥θ調(diào)制實時演示裝置能夠直觀的觀察到光柵的構(gòu) 成和θ調(diào)制片的形成，制作一個θ調(diào)制片圖案僅需十分鐘左右。另外，采用本發(fā)明所述的實時演示裝置后，實驗者能夠根據(jù)自己的興趣，制作各種 不同的θ調(diào)制片圖案進行實時演示，從而極大帶動參與者的興趣。同時，由于演示實驗儀 的實時性，對于在設(shè)計制作中的不足之處，參與者可以及時修改，因而提高了演示的成功率?？傊?，本發(fā)明的液晶光閥θ調(diào)制實時演示裝置用于θ調(diào)制現(xiàn)象的實時演示，可以 直觀的呈現(xiàn)θ調(diào)制片的構(gòu)成，可以供學生實驗、演示實驗室演示或教師課堂演示，有利于 學習者掌握白光信息處理系統(tǒng)的相關(guān)知識。


圖1是本發(fā)明液晶光閥θ調(diào)制演示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是實施例1中θ調(diào)制片原圖的示意圖3是實施例1中計算機處理系統(tǒng)中的光柵原圖；圖4是實施例1中計算機處理系統(tǒng)制作完成的θ調(diào)制片圖案； 圖5是實施例1中頻譜面上所得到的頻譜示意圖； 圖6是實施例1中像平面上所得到的像示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例進一步詳細闡述本發(fā)明。以下實施例并不是對本發(fā)明的限 制。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括 在本發(fā)明中。如圖1所示圖中1是白光源、2是光闌、3是液晶光閥、4是傅里葉變換透鏡、5是 頻譜處理屏、6是像屏、7是白光源電源、8是液晶光閥電源、9是計算機處理系統(tǒng)。本實施例的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，包括光路部分和計算機處理系統(tǒng)兩部分， 光路部分包括白光源1、光闌2、液晶光閥3、傅里葉變換透鏡4、頻譜處理屏5、像屏6、電源 7、液晶光閥電源8。計算機處理系統(tǒng)則包括計算機處理系統(tǒng)9，計算機處理系統(tǒng)9包括計算 機主機、顯示器、光柵原圖和圖形制作單元。其中，白光源1的前方由近及遠依次地放置光闌2、液晶光閥3、傅里葉變換透鏡4、 頻譜處理屏5、像屏6。電源7與光源1相連；液晶光閥電源8和計算機處理系統(tǒng)9與液晶 光閥3相連；液晶光閥3作為θ調(diào)制片使用，不需要另外制作θ調(diào)制片。本實施例的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置中的白光源1為溴鎢燈，液晶光閥3為透射 式電尋址液晶光閥。本實施例的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置的白光源1還可以白光發(fā)光二極管、汞燈寸。本實施例的θ調(diào)制片圖案是通過以下方法制得
1)在計算機處理系統(tǒng)9的圖形制作單元中，旋轉(zhuǎn)光柵原圖，改變光柵方向，獲得多方 向光柵；
2):將步驟1)獲得的多方向光柵復制到待制作圖的不同部分中，獲得θ調(diào)制片原3):將步驟2)獲得的θ調(diào)制片原圖顯示在計算機處理系統(tǒng)9的顯示器上，獲得θ調(diào) 制片圖案。本實施例的θ調(diào)制片圖案是由與液晶光閥3相連的計算機處理系統(tǒng)9實時制作 的，在計算機處理系統(tǒng)9中將具有不同方向的光柵原圖分別填入待制作圖案的各個部分后 全屏顯示，得到θ調(diào)制片圖案。利用液晶光閥3的顯示功能，顯示θ調(diào)制片圖案，則該液 晶光閥3在功能上即為一調(diào)制片，能夠替代傳統(tǒng)方法制作所得θ調(diào)制片。計算機處理系統(tǒng)9包括圖像處理單元以及特定空間頻率的光柵原圖。光柵原圖的 空間頻率是由計算機處理系統(tǒng)給定的。在圖像處理單元中對特定空間頻率的光柵進行旋 轉(zhuǎn)，則可以改變其光柵方向。在制作θ調(diào)制片圖案時，將待制作圖形劃分為幾個部分，將不 同方向的光柵復制至其中，則可以得到θ調(diào)制片原圖。將θ調(diào)制片原圖在顯示器全屏顯 示，就可以完成θ調(diào)制片圖案的制作。其中，待制作圖是儲存在計算機處理系統(tǒng)中的，也可以由制作者自行安排。本實施例中液晶光閥θ調(diào)制演示裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一將光源1透過光闌2照射液晶光閥3上的θ調(diào)制片圖案；步驟二 調(diào)整傅里葉變換透鏡4，在頻譜處理屏5上獲得θ調(diào)制片圖案的頻譜； 步驟三選擇通過不同頻譜的顏色； 步驟四在像屏6上形成彩色圖形。本實施例的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，光路部分各個部件組成了單透鏡的相干 濾波系統(tǒng)，由液晶光閥3作為θ調(diào)制片，通過光路調(diào)整，在頻譜處理屏上5得到θ調(diào)制片 圖案的頻譜，通過在頻譜處理屏5選通特定的頻譜，則可以在像屏6上得到特定顏色組成的 圖案。溴鎢燈是紫外一可見一近紅外波段的理想光源，在實驗過程中打開電源7，則溴鎢 燈發(fā)出的光照亮液晶光閥3。光闌2緊貼溴鎢燈放置，以提供實驗系統(tǒng)所需的點光源。光闌2的孔徑越小，則越 有利于頻譜處理屏5上的相關(guān)操作，然而孔徑太小將會使得像屏6上所得到的圖形強度過 低，影響觀察。本實施例中液晶光閥3，為透射式電尋址液晶光閥，是利用液晶混合場效應制成的 一種透射式電尋址空間光調(diào)制器，經(jīng)常用作數(shù)字手表、計算器以及筆記本計算機等設(shè)備的 顯示屏。在本發(fā)明裝置中，打開液晶光閥電源8后，用來顯示由計算機處理系統(tǒng)9生成的θ 調(diào)制片圖案。計算機處理系統(tǒng)9包含計算機主機、顯示器以及相關(guān)的光柵原圖和圖形制作單 元。用來制作所需要的θ調(diào)制片圖案。傅里葉變換透鏡4具有成像和變換的雙重功能，傅里葉透鏡4 一方面將液晶光閥3 所顯示的θ調(diào)制片圖案進行傅里葉變換，從而在頻譜處理屏5上得到其頻譜，另一方面將 液晶光閥3上所顯示的θ調(diào)制片圖案成像到像屏6上。頻譜處理屏5有兩個方面的作用，一方面用來接收θ調(diào)制片圖案由傅里葉變換透 鏡4變換后所得到的頻譜，另一方面，通過在頻譜處理屏5上選通特定的頻譜，可以用來控 制在像屏6上得到的調(diào)制圖形的各個部分的顏色。像屏6背景為白色，用來接收彩色的θ調(diào)制片圖案。實施例1
參考圖2是常用的θ調(diào)制圖形，一共分為三個區(qū)域藍天、綠地和紅墻。在制作由液晶 光閥3顯示的θ調(diào)制片原圖時，首先將光柵原圖復制進圖2中所給圖形中代表紅墻的區(qū)域 b，然后將光柵原圖旋轉(zhuǎn)60°，再放進代表草地的區(qū)域C。最后將光柵原圖旋轉(zhuǎn)120°，放進 剩下的代表藍天的區(qū)域a，因而最終得到的將會顯示到液晶光閥3上的θ調(diào)制片圖案如圖 4所示。這里需要指出的是，由于液晶光閥3的顯示面積遠遠小于計算機顯示器，因而在液 晶光閥3上顯示的光柵空間頻率將遠高于光柵原圖的頻率。當由白光源1照亮液晶光閥3后，通過調(diào)整傅里葉透鏡4，在頻譜處理屏5上將得 到調(diào)制圖形的頻譜，如圖5所示。 在圖5所示的頻譜中，在代表藍天的頻譜A上選通藍色通過，在代表紅墻的頻譜B 上選通紅色通過，在代表草地的頻譜C上選通綠色通過，則在像屏上可以得到如圖6所示的 藍天、綠地和紅墻的圖案。 綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本 發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，其特征在于，包括白光源(1)，所述光源(1)的前 方由近及遠依次地放置光闌(2)、液晶光閥(3)、傅里葉變換透鏡(4)、頻譜處理屏(5)和像 屏(6)；所述光源(1)與電源(7)相連；所述液晶光閥(3)分別與液晶光閥電源(8)和計算 機處理系統(tǒng)(9)相連；所述液晶光閥(3)顯示θ調(diào)制片圖案，作為θ調(diào)制片使用。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，其特征在于，所述白光源(1)為溴 鎢燈、白光發(fā)光二極管或汞燈，所述白光源(1)與所述電源(7)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，其特征在于，所述液晶光閥(3)為 透射式電尋址液晶光閥。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，其特征在于，所述計算機處理系統(tǒng) (9)包括計算機主機、顯示器、光柵原圖和圖形制作單元；所述光柵原圖的空間頻率是由計 算機處理系統(tǒng)(9)設(shè)定。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，其特征在于，所述θ調(diào)制片圖案通 過以下步驟制得1):在所述計算機處理系統(tǒng)(9)的圖形制作單元中，旋轉(zhuǎn)光柵原圖，改變光柵方向，獲得 多方向光柵；2):將步驟1)獲得的多方向光柵復制到待制作圖的不同部分中，獲得θ調(diào)制片原圖；3):將步驟2)獲得的θ調(diào)制片原圖顯示在計算機處理系統(tǒng)(9)的顯示器上，獲得θ 調(diào)制片圖案。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶光閥θ調(diào)制演示裝置，其特征在于，所述待制作圖可儲存 在計算機處理系統(tǒng)(9)中。
7.如權(quán)利要求1所述液晶光閥θ調(diào)制演示裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一將光源(1)透過光闌(2)照射液晶光閥(3)上的θ調(diào)制片圖案； 步驟二 調(diào)整傅里葉變換透鏡(4)，在頻譜處理屏(5)上獲得θ調(diào)制片圖案的頻譜； 步驟三選擇通過不同頻譜的顏色； 步驟四在像屏(6)上形成彩色圖形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶光閥θ調(diào)制實時演示裝置，包括白光源、光闌、液晶光閥、傅里葉變換透鏡、頻譜處理屏、像屏、白光源電源、液晶光閥電源和計算機處理系統(tǒng)；光源的前方由近及遠依次地放置光闌、液晶光閥、傅里葉變換透鏡、頻譜處理屏和像屏；白光源電源與光源相連，液晶光閥分別與計算機處理系統(tǒng)和液晶光閥電源相連；液晶光閥作為θ調(diào)制片使用，不需要另外制作θ調(diào)制片。本發(fā)明還提供一種液晶光閥θ調(diào)制實時演示裝置的使用方法。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的θ調(diào)制片制作過程繁瑣、時間長的缺點，使得θ調(diào)制實驗的演示過程更加實時，有利于學生實驗室實驗和教師課堂演示。
文檔編號G09B23/22GK102074155SQ201110002280
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者宦強, 崔璐, 戚小華, 柴志方 申請人:華東師范大學