合成彩色全息全息圖復(fù)制

常見的立體圖像顯示方法常見的立體顯示光學(xué)裝置有:紅綠眼鏡正交偏振片眼鏡利用全反射原理的柱面光柵專用光學(xué)立體圖像觀察裝置層析復(fù)合圖像立體顯示器由快速電子快門實(shí)現(xiàn)左右眼圖像分離的屏幕立體顯示人眼光軸調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)雙眼視差的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)立體圖片1圖像的全息顯示全息技術(shù)的立體顯示再現(xiàn)的是物光波，不是一對(duì)或幾對(duì)立體圖像無須其他光學(xué)器件輔助全息圖像顯示最直接的方式是激光再現(xiàn)全息，以激光作為光源記錄全息圖，再以與原參考光一致的再現(xiàn)激光照明全息圖得到與原記錄物光完全一致的再現(xiàn)光對(duì)相干長(zhǎng)度有限的激光器，被記錄物體的大小或景深非常有限，這時(shí)應(yīng)采取對(duì)物體分區(qū)照明的方法擴(kuò)大被攝物體的景深,對(duì)相干長(zhǎng)度較長(zhǎng)的激光器，記錄的場(chǎng)景可達(dá)數(shù)米2白光再現(xiàn)全息

用白光再現(xiàn)全息圖，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的色模糊，研究如何用白光再現(xiàn)全息圖像是顯示全息的主要研究?jī)?nèi)容之一實(shí)現(xiàn)白光再現(xiàn)全息通常有三種方法：像面全息；彩虹全息；反射全息用這些手段可制作多種類型的全息圖，例如彩色全息，合成全息，消色差全息等等近幾年來，出現(xiàn)了一種新的與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合的數(shù)字像素全息，制作方法與常規(guī)的顯示全息不同，效果很難用通常的全息技術(shù)得到全息技術(shù)正逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，全息圖的大批量復(fù)制技術(shù)起了很大作用

3合成全息技術(shù)

用全息技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)體視三維顯示，這一技術(shù)稱為合成全息，或準(zhǔn)三維顯示它的基本方法是將一系列從不同角度拍攝的普通二維相片通過全息記錄的方法記錄在一張全息軟片或干板上當(dāng)用白光再現(xiàn)全息圖時(shí)，人的雙眼觀察到的是不同角度二維相片，以人眼的雙眼視差實(shí)現(xiàn)三維顯示

4二維圖片的記錄

用作記錄合成全息的二維圖片的制作方法如下圖示左圖是平排相機(jī)，中圖相機(jī)排成圓弧狀，或讓物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用電影攝影機(jī)拍攝。右圖是用小透鏡陣列拍攝物體不同角度的像，這一列陣可以是一維的，也可以是二維的。一維列陣與左圖的作用一樣，二維列陣可以獲得更多的信息量，用于記錄反射全息5OOO透鏡陣列攝影底板平面多路合成全息記錄平面多路合成全息的光路如下圖示。透鏡L1是照明系統(tǒng)，將激光照射在二維照片O1上，透鏡L2是成像透鏡，將二維圖片成像于毛玻璃散射屏D，透過光即成為全息記錄的物光。H是全息干板，干板前放置一狹縫S，每換一張照片，狹縫換一個(gè)位置，記錄一個(gè)單元全息圖。再現(xiàn)時(shí)用參考光照明，就能見到三維圖像，如人眼在全息圖上掃描，就能見到物體不同側(cè)面的三維像。6SHxzyRL1L2DO1360合成全息

下圖是角度多路全息合成系統(tǒng)的光路，L1是照明系統(tǒng)，L2是投影成像透鏡，L3是作為場(chǎng)鏡用的球面透鏡，CL是柱面透鏡，它們組合形成一個(gè)像散成像系統(tǒng)。O1是二維照片，它被L2成像于場(chǎng)鏡L3處。全息軟片位于xy平面，前面放置一狹縫S，全息軟片與二維照片同步卷動(dòng)，每一張二維照片在狹縫后形成窄條基元全息圖7SyL1O1L2CLL3RHEzx360合成全息的再現(xiàn)光路

360合成全息的再現(xiàn)光路如下圖示，將顯影處理后的全息軟片彎成圓筒狀，其半徑等于像散系統(tǒng)與全息軟片的距離，白光點(diǎn)光源位于圓筒軸上，距圓筒的距離與原參考光發(fā)散點(diǎn)距軟片的距離相等進(jìn)入觀察者左、右眼的兩個(gè)像來自帶有水平視差的不同的窄條單元，將圓筒裝在一個(gè)電動(dòng)機(jī)上，使全息圖發(fā)生旋轉(zhuǎn)，人眼就能通過不同的全息單元觀察到三維物體的不同側(cè)面，如果拍攝的是活動(dòng)圖像，由于人眼的視覺暫留，人眼觀察到的將是三維活動(dòng)圖像

8右眼左眼彩色全息術(shù)

單波長(zhǎng)激光記錄的全息圖是單色的。彩色全息術(shù)的目的則是記錄和再現(xiàn)彩色三維全息圖像。彩色全息術(shù)涉及兩個(gè)基本問題：三原色信息的獲取和再現(xiàn)。三原色信息的獲取有兩種方法：一種是用含有三原色的復(fù)合激光作為光源照明彩色物體另一種方法是對(duì)彩色二維圖片進(jìn)行分色處理，以黑白的三原色圖片作為全息記錄的物在獲得三原色信息后，用三色激光再現(xiàn)時(shí)，每一波長(zhǎng)的激光將再現(xiàn)三幅不同大小和位置略有不同的全息圖，三個(gè)波長(zhǎng)的激光將再現(xiàn)九幅全息圖，發(fā)生色串?dāng)_。解決色串?dāng)_是彩色全息的重要研究課題，激光再現(xiàn)彩色全息常用編碼技術(shù)或多方向參考光解決色串?dāng)_，而白光彩色全息常采用彩虹全息或反射全息方法解決色串?dāng)_。9彩色全息的激光器

人眼的顏色感覺既包含生理過程，又包含心理過程通常人們用三原色的刺激值來描述顏色，每一種顏色都用三刺激值表示，每一種顏色都可用色度圖的一點(diǎn)（x，y）來表示用三個(gè)光譜色按比例變化來混合成的彩色都在這三個(gè)光譜色圍成的三角形內(nèi)，這個(gè)三角形面積越大，配出的顏色越多氬離子激光器的457.9nm和514.5nm以及氦氖激光器的632.8nm一組，氪離子激光器的647.1nm和520.8nm以及氦鎘激光器的441.6nm又是一組，這兩種選擇既能在色品圖上獲得較大的三角形面積，又僅使用兩種激光器比較經(jīng)濟(jì)

10彩色彩虹全息記錄二維彩色照片彩虹全息實(shí)現(xiàn)彩色全息在一張全息記錄材料上記錄三張彩虹全息圖，它們分別是三基色全息圖像，三基色中的每一基色對(duì)應(yīng)的狹縫在空間重合，三基色的全息圖像的復(fù)合就形成了彩色全息用彩虹全息方法記錄二維彩色照片的方法如下圖示。母全息圖HM的記錄光路如左圖，其中O1、O2、O3分別是二維彩色照片的三原色分色反轉(zhuǎn)片，對(duì)全息干板的不同部分分別曝光，得到三個(gè)狹窄子全息圖H1、H2和H3，作為母全息圖記錄彩虹全息，光路如右圖。11HMH1H2H3O1,O2,O3HRH1H2H3RO1O2O3HM彩虹全息方法制作三維彩色全息

二步法記錄彩色彩虹全息的光路如下圖，左圖是記錄物體的三基色激光母全息圖H1i的光路，參考光用平行光。記錄時(shí)分別用氦氖激光和氬離子激光的兩條譜線記錄紅、綠、藍(lán)三基色的三張母全息圖右圖是第二步記錄光路，以共軛光再現(xiàn)母全息圖，用三種激光順序?qū)⑷齻€(gè)再現(xiàn)像記錄在同一張全息干板H上。當(dāng)用一發(fā)散白光按共軛方向照明H時(shí)，在適當(dāng)?shù)奈恢每捎^察到物體的彩色像。12He-NeAr+R1yH1OHe-NeAr+yH1HO全息圖的復(fù)制

全息圖的制作需要激光器以及許多特殊的設(shè)備，每一張全息圖都從頭至尾用激光器制作是不經(jīng)濟(jì)的，全息圖的廉價(jià)復(fù)制也是全息顯示技術(shù)的重要方面全息圖的光學(xué)復(fù)制全息圖像被H的透過光再現(xiàn)，入射激光直接入射至H的光作為參考光，HM的再現(xiàn)像與參考光干涉形成反射全息13OHM擴(kuò)束激光H圖9.20反射全息的復(fù)制光路全息圖的模壓復(fù)制

模壓全息類似于凹凸印刷技術(shù)，復(fù)制成本相當(dāng)?shù)土?。模壓全息的基本過程分三個(gè)階段:彩虹全息光致抗蝕劑母板制作、電鑄金屬母板、模壓復(fù)制制作模壓全息的第一個(gè)過程是制作表面浮雕型全息圖。模壓全息是在白光再現(xiàn)下觀察的全息圖，母板是彩虹全息，記錄材料通常是光致抗蝕劑。在模壓全息制板中絕大部分采用二步法多色彩虹全息。多色彩虹全息的制作方法與二維彩色彩虹全息的制作方法相似，只是二維圖片不是采用彩色分色片，而是設(shè)計(jì)好的二維黑白透明片。多色彩虹的物體也可以是三維物體，或同時(shí)存在三維物體和二維圖片，制作方法大同小異，母全息圖的狹縫數(shù)量可以超過三個(gè)，多色全息圖的色彩和層次也可以有多個(gè)。

14電鑄—模板的制造

電鑄的目的是把光刻膠表面上的浮雕形條紋轉(zhuǎn)移到金屬板上，它也分三個(gè)過程第一個(gè)過程是對(duì)光刻膠表面金屬化:通常采用化學(xué)沉積方法。化學(xué)沉積的過程是：先對(duì)光刻膠板表面進(jìn)行清潔敏化處理，使光刻膠表面離子化，形成均勻分布的離子顆粒（即反應(yīng)中心），再使用硝酸銀溶液在光刻膠表面發(fā)生銀鏡反應(yīng)，在光刻膠表面形成一薄層銀導(dǎo)電層，完成金屬沉積過程第二個(gè)過程是電鑄:用化學(xué)電鍍的方法使金屬層加厚。經(jīng)十小時(shí)左右的時(shí)間電鑄后，金屬沉積厚度約0.1mm。在金屬層與光致抗蝕劑剝離后，金屬表面上就具有了浮雕型條紋，得到“頭板”第三個(gè)過程是翻鑄工作板:先將頭板在鈍化液中作鈍化處理，使表面生成一層金屬氧化物，然后在頭板上用電鍍的方法沉積鎳，制成第二道板。再幾次經(jīng)同樣的過程，即得到直接用于模壓的工作鎳板。15

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