專利名稱：全息立體圖像記錄與顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及全息立體圖像技術(shù)，特別涉及一種全息立體圖像記錄與顯示裝置。
背景技術(shù)：
全息立體成像技術(shù)是一門新興的技術(shù)，其相關(guān)產(chǎn)品正逐漸在現(xiàn)實(shí)生活中得到廣泛的應(yīng)用，如用于防偽標(biāo)志、身份證、信用卡、煙、酒等工業(yè)品的封口簽和外包裝等技術(shù)領(lǐng)域，全息立體成像技術(shù)形成的全息立體圖像，在特定的角度及自然光源的照射下，其衍射圖像可在圖像的平面前后空間呈現(xiàn)變幻的絢麗色彩，從而產(chǎn)生視覺立體感；例如申請?zhí)枮?1128022.0的中國發(fā)明專利申請公開了一種“動態(tài)鐳射全息立體光柱的制作方法”，這種方法主要是利用計(jì)算機(jī)模擬出來的圖形作為全息照相的物，并將其傳輸?shù)絼討B(tài)全息照相裝置中，拍攝主全息圖，再利用主全息圖拍攝得到光刻膠板，最后處理光刻膠板得到全息圖，這種全息圖只是在防偽標(biāo)識中加一個(gè)光柱，也就是加一個(gè)能用肉眼辨認(rèn)的密碼；而且這種制作方法僅限于處理利用計(jì)算機(jī)模擬出來的圖形，不方便處理實(shí)際物體形成的圖像，特別是不能處理連續(xù)拍攝形成的合成圖像。目前，處理實(shí)際物體形成全息圖的技術(shù)一般都是用較小的實(shí)物或透明片作為被記錄的物體，在全息臺上直接拍攝完成，這種處理技術(shù)亦存在較大的限制，如在制作人像的全息立體圖像即遇到困難，因?yàn)椴荒馨鸦钊朔旁谥谱髌脚_上，用激光照射，不僅不安全，實(shí)施也比較麻煩(現(xiàn)有的很多全息防偽貼上的人像實(shí)質(zhì)是二維的圖片)；此外，對于較大型的物體或風(fēng)景亦不能處理；如果用電影攝影機(jī)拍攝出透明片再合成，過程非常麻煩，而且造價(jià)昂貴，不利于工業(yè)上大規(guī)模推廣應(yīng)用，所以對大型物體、外景、人物、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的虛擬物體等原本不易或不能搬到全息臺上的物體進(jìn)行拍攝、處理，從而形成全息圖技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，結(jié)合激光技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)出一種操作方便、實(shí)施簡單、立體顯示效果好的全息立體圖像記錄與顯示裝置。
本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本全息立體圖像記錄與顯示裝置包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，其特征在于所述二維圖像采集組件包括拍攝設(shè)備、可控旋轉(zhuǎn)支架、計(jì)算機(jī)，所述拍攝設(shè)備安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，所述拍攝設(shè)備、可控旋轉(zhuǎn)支架分別與計(jì)算機(jī)相連接，通過計(jì)算機(jī)控制采集及處理系列二維圖像。
所述拍攝設(shè)備可為數(shù)碼攝像機(jī)、模擬攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)陣列或數(shù)碼照相機(jī)陣列。
所述全息圖像制作組件包括激光器、光學(xué)元器件、位移狹縫、電動快門、可進(jìn)行光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換的液晶顯示裝置、全息干板、計(jì)算機(jī)，所述激光器、液晶顯示裝置及位移狹縫與光學(xué)元器件相對設(shè)置，全息干板位于位移狹縫的一側(cè)；激光器經(jīng)電動快門入射光學(xué)元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)光學(xué)元器件后直接照射至位移狹縫，物光經(jīng)光學(xué)元器件后透過液晶顯示裝置照射至位移狹縫與參考光干涉，在位移狹縫后的全息干板上依次記錄單元全息圖，形成全息母板。
所述光學(xué)元器件包括分束鏡、反射鏡、擴(kuò)束鏡、準(zhǔn)直鏡等組件。
所述全息圖像制作組件還可包括全息防震臺，激光器、光學(xué)元器件、位移狹縫、電動快門、液晶顯示裝置及全息干板等組件均設(shè)置于全息防震臺上。
本全息立體圖像記錄與顯示裝置亦可包括激光器、電動快門、光學(xué)元器件、全息干板及前述全息母板；激光器經(jīng)電動快門至光學(xué)元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)光學(xué)元器件后直接照射至全息干板一側(cè)，物光經(jīng)光學(xué)元器件后透過前述全息母板照射至全息干板同一側(cè)，記錄透射式全息圖。
本全息立體圖像記錄與顯示裝置還可包括激光器、電動快門、光學(xué)元器件、全息干板及前述全息母板；激光器經(jīng)電動快門至光學(xué)元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)光學(xué)元器件后直接從全息干板一側(cè)入射，物光經(jīng)光學(xué)元器件后透過前述全息母板從全息干板另一側(cè)入射，記錄反射式全息圖。
利用上述裝置進(jìn)行全息立體圖像記錄與顯示的具體步驟是(1)用拍攝設(shè)備連續(xù)移動拍攝景物，得到不同透視結(jié)構(gòu)的二維圖像，通過接口傳到計(jì)算機(jī)中；也可以用計(jì)算機(jī)處理三維模型圖形圖像采集各視角的二維圖像；(2)將所得到的系列二維圖像在計(jì)算機(jī)的處理和控制下依次用液晶顯示裝置顯示，作為全息記錄的對象；(3)將每一幅液晶顯示裝置顯示的二維圖像按順序記錄在全息底片的一個(gè)窄條內(nèi)，作為單元全息圖，全部系列二維圖像記錄在整個(gè)全息底片上，作為全息母板；此全息母板上記錄的全息圖可用單色光再現(xiàn)立體的虛像，如用激光按原參考光方向照明全息母板，即可看到三維立體圖像。
用所述全息母板再現(xiàn)出實(shí)像，用此實(shí)像作為物體，參考光與物光在記錄干板的同一側(cè)入射，記錄得到透射式全息圖；此全息圖可用白光再現(xiàn)透射式立體圖像；即在觀看全息圖時(shí)，用白光(比如射燈)從一側(cè)照射全息圖，在另一側(cè)觀看，可以看到三維立體圖像。
用所述全息母板再現(xiàn)出實(shí)像，用此實(shí)像作為物體，參考光與物光在記錄干板的前后兩側(cè)分別入射，記錄得到反射式像全息圖；此全息圖可用白光再現(xiàn)反射式立體圖像。即在觀看全息圖時(shí)，用白光(比如射燈)從一側(cè)照明全息圖，在同一側(cè)觀看，可以看到三維立體圖像。
所述步驟(1)中拍攝設(shè)備在空間范圍內(nèi)，按一定的運(yùn)動軌跡(一般是圓弧)，一定的角速度(1°～20°/秒)繞景物移動并連續(xù)拍攝，使畫面透視結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，有利于展示景物環(huán)境的空間深度。
本實(shí)用新型對大型物體、外景、人物、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的虛擬物體等原本不易或不能搬到全息臺上的景物制作成全息圖并進(jìn)行三維立體顯示，可用于廣告、會展、人像、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)等，或做成相應(yīng)的模壓全息，用作防偽標(biāo)貼等應(yīng)用。
本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(1)顯示效果好；由于本實(shí)用新型采集了景物大量的相關(guān)二維圖像，最后合成全息圖，所以可以全面、逼真地顯示景物各個(gè)不同視角的圖像，立體感強(qiáng)，表現(xiàn)質(zhì)量非常好；如在汽車制造業(yè)中采用CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))的效果在汽車還沒有生產(chǎn)出來之前即可以栩栩如生地展現(xiàn)出來，非常有助于人們的直觀認(rèn)知；(2)操作簡便、實(shí)施安全；本實(shí)用新型用數(shù)碼攝像隔離了要表現(xiàn)的人或物體與全息圖制作平臺，完全沒有安全問題，而且操作非常簡單、方便；對于較大型的物體或風(fēng)景的全息圖制作亦是如此，受自然環(huán)境或客觀條件的影響較小，實(shí)施安全可靠，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的限制條件較多的缺點(diǎn)，應(yīng)用靈活、方便、安全；(3)適用范圍較廣；本實(shí)用新型可用于工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)品設(shè)計(jì)、廣告宣傳、防偽標(biāo)識、人物立體照相等極為廣泛的技術(shù)領(lǐng)域中，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，市場前景好。


圖1是利用本實(shí)用新型的攝像機(jī)拍攝景物時(shí)的光路示意圖。
圖2是利用圖1所示攝像機(jī)采集物體二維圖像的采集組件的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是全息母板制作組件的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是記錄合成全息圖的光路示意圖。
圖5是記錄透射式全息圖的光路示意圖。
圖6是記錄反射式全息圖的光路示意圖。
圖7是利用計(jì)算機(jī)采集虛擬物體二維圖像的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1圖1～圖4示出了本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，本全息立體圖像記錄與顯示裝置包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，所述二維圖像采集組件的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括數(shù)碼攝像機(jī)、可控旋轉(zhuǎn)支架、計(jì)算機(jī)，所述數(shù)碼攝像機(jī)安裝在可控旋轉(zhuǎn)支架上，所述數(shù)碼攝像機(jī)、可控旋轉(zhuǎn)支架分別通過接口與計(jì)算機(jī)相連接，通過計(jì)算機(jī)控制采集及處理系列二維圖像，具體可讓數(shù)碼攝像機(jī)在空間范圍內(nèi)，按一定的運(yùn)動軌跡(如圓弧)，一定的角速度(1°～20°/秒)移動并連續(xù)拍攝，如圖1所示，使畫面透視結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，有利于展示景物環(huán)境的空間深度。
經(jīng)上述操作得到系列二維圖像后，即可利用全息圖像制作組件在全息干板上制作全息立體圖像，所述全息圖像制作組件如圖3和圖4所示，包括激光器J、光學(xué)元器件、可控位移狹縫S、電動快門K、可進(jìn)行光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換的液晶顯示器O、全息干板H1、全息防震臺、計(jì)算機(jī)，所述激光器J、光學(xué)元器件、可控位移狹縫S、電動快門K、液晶顯示器O及全息干板H1等組件均設(shè)置于全息防震臺上，激光器J、液晶顯示器O及可控位移狹縫S與光學(xué)元器件相對設(shè)置，全息干板H1位于可控位移狹縫S的一側(cè)，可控位移狹縫S、電動快門K及液晶顯示器O分別通過接口與計(jì)算機(jī)相連接；所述光學(xué)元器件包括分束鏡P、反射鏡M1、M2、M3、M4、擴(kuò)束鏡L1、L2、準(zhǔn)直鏡L3，具體位置關(guān)系如圖4所示，由圖4可見，激光器J發(fā)出的激光經(jīng)電動快門K到分束鏡P的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)擴(kuò)束鏡L2、反射鏡M3、M4、準(zhǔn)直鏡L3后照射至可控位移狹縫S，物光經(jīng)反射鏡M1、擴(kuò)束鏡L1、反射鏡M2后透過液晶顯示器O將液晶顯示器O中顯示的系列二維圖像照射至可控位移狹縫S與參考光干涉，并在可控位移狹縫S后的全息干板H1上依次記錄窄條的單元全息圖，所有窄條單元全息圖組合構(gòu)成完整的全息立體圖像，形成全息母板。
本全息母板上的全息圖可用單色光再現(xiàn)立體的虛像，如用激光按原參考光方向照明全息母板，即可看到物體的三維立體圖像。
實(shí)施例2圖5示出了本全息立體圖像記錄與顯示裝置的另一種結(jié)構(gòu)及作用方式，本裝置亦包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，所述二維圖像采集組件的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，所述全息圖像制作組件的結(jié)構(gòu)包括激光器J、光學(xué)元器件、電動快門K、實(shí)施例1所制得的全息母板H1、全息干板H2、全息防震臺、計(jì)算機(jī)，所述激光器J、光學(xué)元器件、電動快門K、全息母板H1、全息干板H2等組件均設(shè)置于全息防震臺上，電動快門K通過接口與計(jì)算機(jī)相連接，所述光學(xué)元器件包括分束鏡P、反射鏡M1、M2、擴(kuò)束鏡L1、L2、準(zhǔn)直鏡L3，具體位置關(guān)系如圖5所示，由圖5可見，激光器J發(fā)出的激光經(jīng)電動快門K到分束鏡P的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)反射鏡M2、擴(kuò)束鏡L2照射至全息干板H2，物光經(jīng)反射鏡M1、擴(kuò)束鏡L1、準(zhǔn)直鏡L3后照射至全息母板H1，其衍射光照射至全息干板H2，物光與參考光在全息干板H2的同一側(cè)照射，全息干板H2上記錄了可以用白光再現(xiàn)的透射式全息立體圖像。本透射式全息圖可用白光再現(xiàn)透射式立體圖像；即在觀看時(shí)，用白光(比如射燈)從全息圖一側(cè)照明，可以在另一側(cè)看到物體的立體圖像。
實(shí)施例3圖6示出了本全息立體圖像記錄與顯示裝置的又一種結(jié)構(gòu)及作用方式，本裝置亦包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，所述二維圖像采集組件的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，所述全息圖像制作組件的結(jié)構(gòu)包括激光器J、光學(xué)元器件、電動快門K、實(shí)施例1所制得的全息母板H1、全息干板H2、全息防震臺、計(jì)算機(jī)，所述激光器J、光學(xué)元器件、電動快門K、全息母板H1、全息干板H2等組件均設(shè)置于全息防震臺上，電動快門K通過接口與計(jì)算機(jī)相連接，所述光學(xué)元器件包括分束鏡P、反射鏡M1、M2、擴(kuò)束鏡L1、L2、準(zhǔn)直鏡L3，具體位置關(guān)系如圖6所示，由圖6可見，激光器J發(fā)出的激光經(jīng)電動快門K到分束鏡P的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)擴(kuò)束鏡L2、反射鏡M2照射至全息干板H2的一側(cè)，物光經(jīng)反射鏡M1、擴(kuò)束鏡L1、準(zhǔn)直鏡L3后照射至全息母板H1，其衍射光照射至全息干板H2，物光與參考光分別在全息干板H2的兩側(cè)照射，全息干板H2上記錄了可以用白光再現(xiàn)的反射式全息立體圖像。本反射式全息圖可用白光再現(xiàn)反射式立體圖像；即在觀看時(shí)，用白光(比如射燈)從全息圖一側(cè)照明，可以在同一側(cè)看到物體的立體圖像。
實(shí)施例4圖7示出了本全息立體圖像記錄與顯示裝置的再一種結(jié)構(gòu)及作用方式，本本裝置包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，所述全息圖像制作組件同實(shí)施例1，所述二維圖像采集組件為虛擬攝像機(jī)，即計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)處理三維模型圖形圖像采集各視角的系列二維圖像，具體過程見圖7；本裝置的其它操作過程同實(shí)施例1。
實(shí)施例5本全息立體圖像記錄與顯示裝置包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，所述二維圖像采集組件及作用過程同實(shí)施例4，所述全息圖像制作組件同實(shí)施例2，本裝置的其它操作過程同實(shí)施例2。
實(shí)施例6本全息立體圖像記錄與顯示裝置包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，所述二維圖像采集組件及作用過程同實(shí)施例4，所述全息圖像制作組件同實(shí)施例3，本裝置的其它操作過程同實(shí)施例3。
權(quán)利要求1.一種全息立體圖像記錄與顯示裝置，包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，其特征在于所述二維圖像采集組件包括拍攝設(shè)備、可控旋轉(zhuǎn)支架、計(jì)算機(jī)，所述拍攝設(shè)備安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，所述拍攝設(shè)備、可控旋轉(zhuǎn)支架分別與計(jì)算機(jī)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息立體圖像記錄與顯示裝置，其特征在于所述全息圖像制作組件包括激光器、光學(xué)元器件、位移狹縫、電動快門、可進(jìn)行光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換的液晶顯示裝置、計(jì)算機(jī)，所述激光器、液晶顯示裝置及位移狹縫與光學(xué)元器件相對設(shè)置，全息干板位于位移狹縫的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息立體圖像記錄與顯示裝置，其特征在于所述拍攝設(shè)備為數(shù)碼攝像機(jī)、模擬攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)陣列或數(shù)碼照相機(jī)陣列。
4.一種全息立體圖像記錄與顯示裝置，其特征在于包括激光器、電動快門、光學(xué)元器件、全息干板及全息母板；激光器經(jīng)電動快門至光學(xué)元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)光學(xué)元器件后直接照射至全息干板一側(cè)，物光經(jīng)光學(xué)元器件后透過全息母板照射至全息干板同一側(cè)，記錄透射式全息圖。
5.一種全息立體圖像記錄與顯示裝置，其特征在于包括激光器、電動快門、光學(xué)元器件、全息干板及全息母板；激光器經(jīng)電動快門至光學(xué)元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經(jīng)光學(xué)元器件后直接從全息干板一側(cè)入射，物光經(jīng)光學(xué)元器件后透過全息母板從全息干板另一側(cè)入射，記錄反射式全息圖。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種全息立體圖像記錄與顯示裝置，包括二維圖像采集組件、全息圖像制作組件，所述二維圖像采集組件包括拍攝設(shè)備、可控旋轉(zhuǎn)支架、計(jì)算機(jī)，所述拍攝設(shè)備安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，所述拍攝設(shè)備、可控旋轉(zhuǎn)支架分別與計(jì)算機(jī)相連接。本實(shí)用新型主要是用拍攝設(shè)備連續(xù)移動拍攝景物，得到不同透視結(jié)構(gòu)的二維圖像，通過接口傳到計(jì)算機(jī)中；也可以用計(jì)算機(jī)處理三維模型圖形圖像采集各視角的二維圖像；將所得到的系列二維圖像進(jìn)行處理并記錄在整個(gè)全息底片上，作為全息母板；利用此全息母板可制取透射式或反射式全息圖；利用激光或白光照射全息圖可還原三維立體圖像。本實(shí)用新型顯示效果好，操作簡便，實(shí)施安全，應(yīng)用靈活、方便，適用范圍廣。
文檔編號G03H1/04GK2669227SQ20042001551
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月16日
發(fā)明者王知衍, 關(guān)承祥 申請人:王知衍