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文檔簡介
1、Information Optics 信息光學(xué)圖象的全息顯示1CRT顯示圖象顯示分類: 質(zhì)量大,體積大,搬動(dòng)困難,不適應(yīng)現(xiàn)代大屏幕顯示器的要求。2液晶顯示3等離子體顯示4激光顯示器56激光顯示娛樂7全息顯示8彩虹全息術(shù) 1、發(fā)展歷史 1969年 Benton(本頓)發(fā)明了二步彩虹全息 1978年 陳選、楊振寰(美籍華人)發(fā)明了一步彩虹全息 使方法簡化,噪聲降低以后 為擴(kuò)大視場角、降低噪聲,眾多技術(shù)相繼出現(xiàn) 如: 條形散斑屏法 移動(dòng)法 零光程差法 像散彩虹全息法 與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的更先進(jìn)的方法,等等92、彩虹全息的發(fā)明思路 普通全息圖為什么不能用白光再現(xiàn)? 是由于不同波長的再現(xiàn)像錯(cuò)位重疊,發(fā)生
2、色模糊 和像模糊所致。 能否設(shè)法把再現(xiàn)光波壓縮在空間很窄的一個(gè)條 形區(qū)域里,不同的波長占據(jù)空間不同的區(qū)域。 當(dāng)用白光照明時(shí)眼睛處在空間某一個(gè)位置,只 能看到一種波長的再現(xiàn)像。 移動(dòng)觀察位置,依次看到不同波長的像,不再 會(huì)出現(xiàn)色模糊,于是達(dá)到了白光再現(xiàn)的目的。10H白光11制作菲涅耳全息圖 H1R1激光H1記 錄R1:平行參考光第一步12以 H1 的共軛實(shí)像為“物”, 通過狹縫 S 記錄彩虹全息圖 H2SR2R1*H1OH2記 錄第二步制作彩虹全息圖 H2再現(xiàn)13SH2R2* (單色光)再 現(xiàn) 用單色光再現(xiàn)(共軛光)14H2R2* (白光)藍(lán)綠紅狹縫像彩虹像黃紫 用白光再現(xiàn)(共軛光)再 現(xiàn)15
3、彩虹全息圖的特點(diǎn): 1)可以用白光再現(xiàn); 2)再現(xiàn)像呈現(xiàn)彩虹狀的彩色,但再現(xiàn)像的色彩與原物體的 色彩無關(guān),而僅與再現(xiàn)照明光包含的波長組分有關(guān)。 例如:用白熾燈照明和用日光燈照明, 得到的彩虹效果有很大差異。 3)彩虹全息屬于假彩色全息。16 記錄彩虹全息圖需注意的問題:1)狹縫的寬度應(yīng)選擇適當(dāng): 狹縫過寬,再現(xiàn)時(shí)各波長對(duì)應(yīng)的衍射區(qū)展寬, 引起“混頻”,像的單色性差; 狹縫過窄,像的單色性好,色彩鮮艷,但光能量損失較大, 增加曝光時(shí)間,對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定度要求提高。 2)注意狹縫的放置方位: 狹縫應(yīng)垂直于光路平面。3)注意物體的放置方位: 為了保證再現(xiàn)像是正立的,記錄時(shí),物體應(yīng)“臥”在 光路平面內(nèi),即
4、與狹縫相垂直。17合成全息術(shù)播放18一、原理第一步非相干光記錄記錄19第二步相干光記錄HL1L2O(黑白膠片)SHRCL L柱透鏡20原光路再現(xiàn)H白光點(diǎn)源白光點(diǎn)源21說明 視差的產(chǎn)生是由于雙眼從不同的條形全息圖得到 不同的視角,實(shí)際上是體視對(duì)效應(yīng) 第一步記錄黑白底片時(shí)應(yīng)注意保持拍攝角度的一 致性,尤其對(duì)大場景。否則會(huì)出現(xiàn)再現(xiàn)像的“顛簸” 第二步全息合成時(shí),狹縫寬度應(yīng)精確計(jì)算,與觀 察距離、雙眼視角匹配,否則,像會(huì)發(fā)生畸變 突出優(yōu)點(diǎn)是白光記錄、激光合成、白光再現(xiàn),可 用于拍攝大場景或動(dòng)態(tài)全息22彩色全息術(shù) 紅645.2 nm 藍(lán)444.4 nm綠526.3 nm1、一般原理 任何顏色都由三原色按
5、比例合成 三原色:紅 綠 藍(lán)( R G B ) 人眼辨別顏色靠視網(wǎng)膜上三種感色的錐體細(xì)胞, 分別對(duì) 紅 綠 藍(lán) 三種顏色敏感 三原色波長的國際標(biāo)準(zhǔn)(由國際照明委員會(huì)規(guī)定): 1964年CIERGB系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn): He-Ne Laser Ar+ Laser Ar+ Laser 632.8 nm 514.5 nm 488.0nm 532.0 nm半導(dǎo)體激光器23請(qǐng)思考用哪一種類型的全息技術(shù) 有望消除色串?dāng)_?色串?dāng)_ 若用 R、G、B 三種波長記錄三套全息圖,將再現(xiàn)出十二項(xiàng),相互干擾 白光再現(xiàn)時(shí)造成 嚴(yán)重的 問題色串?dāng)_色串?dāng)_色串?dāng)_色串?dāng)_色串?dāng)_多方向參考光技術(shù)24需要幾種波長的光源 ?紅 綠 藍(lán)需要哪幾種
6、激光器 ?記錄HMBSSLHeNeAr+Laser H上記錄了幾套全息圖(干涉條紋)? 三套: Hr、Hg、Hb 條紋本身有無顏色? 無顏色,是黑白相間的條紋 條紋密度: f r f g f b25再現(xiàn)用 白光 再現(xiàn)根據(jù)布喇格條件三者位置幾乎重合,恢復(fù)(合成)原彩色像紅色像Hg 再現(xiàn)出藍(lán)色像Hr 再現(xiàn)出綠色像Hb 再現(xiàn)出2627幾點(diǎn)說明 光路結(jié)構(gòu)簡單,制作方法簡便 再現(xiàn)像便于觀察,從任何角度都能看到真彩色圖像 感光膠防縮技術(shù)致關(guān)重要,應(yīng)嚴(yán)格控制膠的收縮, 以免出現(xiàn)色偏移,降低色保真度 RGB三色的衍射效率應(yīng)搭配得當(dāng),以免出現(xiàn)色偏移 為此應(yīng)對(duì)曝光量嚴(yán)加控制 全色感光膠難以買到,進(jìn)口膠價(jià)貴,國產(chǎn)膠
7、不穩(wěn)定 用三色激光器,價(jià)格昂貴,制作成本高 28模壓全息技術(shù) 21世紀(jì)的印刷術(shù)模壓全息技術(shù)發(fā)展簡史: 起始于20世紀(jì)70年代,80年代初期在美國、日本、英國等國發(fā)展迅速。國內(nèi)的模壓全息技術(shù)開始于1985年, 1987年從國外引入第一條生產(chǎn)線,此后迅猛發(fā)展。我國的模壓全息生產(chǎn)廠家數(shù)量居世界首位,產(chǎn)品數(shù)量和品種也居世界之首。29模壓全息的特點(diǎn): 可以機(jī)械化、大批量生產(chǎn),成本降低,價(jià)格低廉,使全息技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)入商品市場。由于發(fā)展前景廣闊,生產(chǎn)方式類似于印刷,產(chǎn)品又大多薄如紙張,因而被稱為“21世紀(jì)的印刷術(shù)”30工藝流程制作彩虹全息母版復(fù)制金屬版模壓復(fù)合模切光刻膠版電鑄鎳版模壓機(jī)復(fù)合機(jī)模切機(jī)31
8、323334二、復(fù)制金屬版 利用電鑄工藝,將光刻膠版上的全息圖復(fù)制(轉(zhuǎn)移)到金屬鎳版上。 主要設(shè)備:電鑄槽酸性鑄液光刻膠版負(fù)極正極金屬鎳光刻膠版銀膜玻璃基底鎳母版35三、模壓主要設(shè)備:模壓機(jī)利用熱壓工藝,將浮雕轉(zhuǎn)移到鍍鋁聚脂薄膜上鍍鋁聚脂膜熱壓輥鎳工作版36四、復(fù)合與模切復(fù)合模切在鍍鋁聚脂膜上刷不干膠要求均勻性好復(fù)合機(jī)分離有用區(qū)域和無用區(qū)域模切機(jī)37全息應(yīng)用 Optical Holographic Applications全息顯示和全息電影一、全息顯示應(yīng)用舉例賀卡郵票廣告人物肖像軍事模擬訓(xùn)練展覽會(huì)博覽會(huì)人體器官三維顯示無損探傷三維掛圖書籍插圖假彩色顯示合成全息顯示真彩色顯示38二、全息電影歷史
9、的回顧1976年10月 前蘇聯(lián)放映全息電影,60 80 cm 分鐘個(gè)觀眾 兩面看 一位美麗姑娘手捧鮮花向觀眾款款走來1982年法國巴黎大學(xué)放映全息電影, 50 60 cm 6個(gè)觀眾 海鷗飛翔391982年日本東京大學(xué)放映全息電影,使用反射型多重狹縫技術(shù)1983年10月 歐洲某研究機(jī)構(gòu)放映全息電影,使用脈沖激光拍攝35 mm 軟片速度:24幀秒126 mm 軟片速度: 25幀秒 一位女郎向觀眾扔肥皂泡近年的發(fā)展 研究空間場的運(yùn)動(dòng)和變化, 機(jī)械的、生理的運(yùn)動(dòng)和變化, 熱現(xiàn)象中的低頻振動(dòng)和變形, 等等40全息干涉計(jì)量術(shù)概述普通干涉法缺點(diǎn) 測量精度有限, 系統(tǒng)誤差大, 最高達(dá) 幾十 m分振幅法邁克爾孫干涉儀法布里泊羅干涉儀分波陣面法雙棱鏡干涉雙縫干涉41 用時(shí)間分割法獲得相干光 對(duì)系統(tǒng)本身的依賴性小,系統(tǒng)誤差小 測量精度高,達(dá)波長量級(jí),幾百 n m 精度提高2個(gè)數(shù)量級(jí)全息干涉法(幾十 m)42發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸裂縫焊接質(zhì)量的檢測焊縫有虛焊焊接質(zhì)量好加熱前后二次曝光43Holographi
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