專利名稱：全息立體圖像記錄與顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及全息立體圖像技術，特別涉及一種全息立體圖像記錄與顯示裝置。
背景技術：
全息立體成像技術是一門新興的技術，其相關產品正逐漸在現實生活中得到廣泛的應用，如用于防偽標志、身份證、信用卡、煙、酒等工業品的封口簽和外包裝等技術領域，全息立體成像技術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變幻的絢麗色彩，從而產生視覺立體感；例如申請號為01128022.0的中國發明專利申請公開了一種“動態鐳射全息立體光柱的制作方法”，這種方法主要是利用計算機模擬出來的圖形作為全息照相的物，并將其傳輸到動態全息照相裝置中，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識中加一個光柱，也就是加一個能用肉眼辨認的密碼；而且這種制作方法僅限于處理利用計算機模擬出來的圖形，不方便處理實際物體形成的圖像，特別是不能處理連續拍攝形成的合成圖像。目前，處理實際物體形成全息圖的技術一般都是用較小的實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，因為不能把活人放在制作平臺上，用激光照射，不僅不安全，實施也比較麻煩(現有的很多全息防偽貼上的人像實質是二維的圖片)；此外，對于較大型的物體或風景亦不能處理；如果用電影攝影機拍攝出透明片再合成，過程非常麻煩，而且造價昂貴，不利于工業上大規模推廣應用，所以對大型物體、外景、人物、計算機設計的虛擬物體等原本不易或不能搬到全息臺上的物體進行拍攝、處理，從而形成全息圖技術的研究具有重要的現實意義。

發明內容
本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點，結合激光技術、電子技術和計算機技術開發出一種操作方便、實施簡單、立體顯示效果好的全息立體圖像記錄與顯示裝置。
本實用新型的目的通過下述技術方案實現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備、可控旋轉支架、計算機，所述拍攝設備安裝在旋轉支架上，所述拍攝設備、可控旋轉支架分別與計算機相連接，通過計算機控制采集及處理系列二維圖像。
所述拍攝設備可為數碼攝像機、模擬攝像機、數碼照相機、數碼攝像機陣列或數碼照相機陣列。
所述全息圖像制作組件包括激光器、光學元器件、位移狹縫、電動快門、可進行光學圖像轉換的液晶顯示裝置、全息干板、計算機，所述激光器、液晶顯示裝置及位移狹縫與光學元器件相對設置，全息干板位于位移狹縫的一側；激光器經電動快門入射光學元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經光學元器件后直接照射至位移狹縫，物光經光學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。
所述光學元器件包括分束鏡、反射鏡、擴束鏡、準直鏡等組件。
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、光學元器件、全息干板及前述全息母板；激光器經電動快門至光學元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經光學元器件后直接照射至全息干板一側，物光經光學元器件后透過前述全息母板照射至全息干板同一側，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、光學元器件、全息干板及前述全息母板；激光器經電動快門至光學元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經光學元器件后直接從全息干板一側入射，物光經光學元器件后透過前述全息母板從全息干板另一側入射，記錄反射式全息圖。
利用上述裝置進行全息立體圖像記錄與顯示的具體步驟是(1)用拍攝設備連續移動拍攝景物，得到不同透視結構的二維圖像，通過接口傳到計算機中；也可以用計算機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算機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窄條內，作為單元全息圖，全部系列二維圖像記錄在整個全息底片上，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出實像，用此實像作為物體，參考光與物光在記錄干板的同一側入射，記錄得到透射式全息圖；此全息圖可用白光再現透射式立體圖像；即在觀看全息圖時，用白光(比如射燈)從一側照射全息圖，在另一側觀看，可以看到三維立體圖像。
用所述全息母板再現出實像，用此實像作為物體，參考光與物光在記錄干板的前后兩側分別入射，記錄得到反射式像全息圖；此全息圖可用白光再現反射式立體圖像。即在觀看全息圖時，用白光(比如射燈)從一側照明全息圖，在同一側觀看，可以看到三維立體圖像。
所述步驟(1)中拍攝設備在空間范圍內，按一定的運動軌跡(一般是圓弧)，一定的角速度(1°～20°/秒)繞景物移動并連續拍攝，使畫面透視結構不斷發生變化，有利于展示景物環境的空間深度。
本實用新型對大型物體、外景、人物、計算機設計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行三維立體顯示，可用于廣告、會展、人像、計算機設計等，或做成相應的模壓全息，用作防偽標貼等應用。
本實用新型相對于現有技術具有如下的優點及效果(1)顯示效果好；由于本實用新型采集了景物大量的相關二維圖像，最后合成全息圖，所以可以全面、逼真地顯示景物各個不同視角的圖像，立體感強，表現質量非常好；如在汽車制造業中采用CAD(計算機輔助設計)的效果在汽車還沒有生產出來之前即可以栩栩如生地展現出來，非常有助于人們的直觀認知；(2)操作簡便、實施安全；本實用新型用數碼攝像隔離了要表現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景的全息圖制作亦是如此，受自然環境或客觀條件的影響較小，實施安全可靠，克服了現有技術存在的限制條件較多的缺點，應用靈活、方便、安全；(3)適用范圍較廣；本實用新型可用于工業設計、藝術品設計、廣告宣傳、防偽標識、人物立體照相等極為廣泛的技術領域中，經濟價值高，市場前景好。


圖1是利用本實用新型的攝像機拍攝景物時的光路示意圖。
圖2是利用圖1所示攝像機采集物體二維圖像的采集組件的結構框圖。
圖3是全息母板制作組件的結構框圖。
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是利用計算機采集虛擬物體二維圖像的原理框圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
實施例1圖1～圖4示出了本實用新型的一種實施方式，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構如圖1和圖2所示，包括數碼攝像機、可控旋轉支架、計算機，所述數碼攝像機安裝在可控旋轉支架上，所述數碼攝像機、可控旋轉支架分別通過接口與計算機相連接，通過計算機控制采集及處理系列二維圖像，具體可讓數碼攝像機在空間范圍內，按一定的運動軌跡(如圓弧)，一定的角速度(1°～20°/秒)移動并連續拍攝，如圖1所示，使畫面透視結構不斷發生變化，有利于展示景物環境的空間深度。
經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、光學元器件、可控位移狹縫S、電動快門K、可進行光學圖像轉換的液晶顯示器O、全息干板H1、全息防震臺、計算機，所述激光器J、光學元器件、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與光學元器件相對設置，全息干板H1位于可控位移狹縫S的一側，可控位移狹縫S、電動快門K及液晶顯示器O分別通過接口與計算機相連接；所述光學元器件包括分束鏡P、反射鏡M1、M2、M3、M4、擴束鏡L1、L2、準直鏡L3，具體位置關系如圖4所示，由圖4可見，激光器J發出的激光經電動快門K到分束鏡P的光線被分成參考光和物光，參考光經擴束鏡L2、反射鏡M3、M4、準直鏡L3后照射至可控位移狹縫S，物光經反射鏡M1、擴束鏡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構及作用方式，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構同實施例1，所述全息圖像制作組件的結構包括激光器J、光學元器件、電動快門K、實施例1所制得的全息母板H1、全息干板H2、全息防震臺、計算機，所述激光器J、光學元器件、電動快門K、全息母板H1、全息干板H2等組件均設置于全息防震臺上，電動快門K通過接口與計算機相連接，所述光學元器件包括分束鏡P、反射鏡M1、M2、擴束鏡L1、L2、準直鏡L3，具體位置關系如圖5所示，由圖5可見，激光器J發出的激光經電動快門K到分束鏡P的光線被分成參考光和物光，參考光經反射鏡M2、擴束鏡L2照射至全息干板H2，物光經反射鏡M1、擴束鏡L1、準直鏡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的同一側照射，全息干板H2上記錄了可以用白光再現的透射式全息立體圖像。本透射式全息圖可用白光再現透射式立體圖像；即在觀看時，用白光(比如射燈)從全息圖一側照明，可以在另一側看到物體的立體圖像。
實施例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構及作用方式，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構同實施例1，所述全息圖像制作組件的結構包括激光器J、光學元器件、電動快門K、實施例1所制得的全息母板H1、全息干板H2、全息防震臺、計算機，所述激光器J、光學元器件、電動快門K、全息母板H1、全息干板H2等組件均設置于全息防震臺上，電動快門K通過接口與計算機相連接，所述光學元器件包括分束鏡P、反射鏡M1、M2、擴束鏡L1、L2、準直鏡L3，具體位置關系如圖6所示，由圖6可見，激光器J發出的激光經電動快門K到分束鏡P的光線被分成參考光和物光，參考光經擴束鏡L2、反射鏡M2照射至全息干板H2的一側，物光經反射鏡M1、擴束鏡L1、準直鏡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的兩側照射，全息干板H2上記錄了可以用白光再現的反射式全息立體圖像。本反射式全息圖可用白光再現反射式立體圖像；即在觀看時，用白光(比如射燈)從全息圖一側照明，可以在同一側看到物體的立體圖像。
實施例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構及作用方式，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施例1，所述二維圖像采集組件為虛擬攝像機，即計算機，利用計算機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施例1。
實施例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施例4，所述全息圖像制作組件同實施例2，本裝置的其它操作過程同實施例2。
實施例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施例4，所述全息圖像制作組件同實施例3，本裝置的其它操作過程同實施例3。
權利要求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備、可控旋轉支架、計算機，所述拍攝設備安裝在旋轉支架上，所述拍攝設備、可控旋轉支架分別與計算機相連接。
2.根據權利要求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、光學元器件、位移狹縫、電動快門、可進行光學圖像轉換的液晶顯示裝置、計算機，所述激光器、液晶顯示裝置及位移狹縫與光學元器件相對設置，全息干板位于位移狹縫的一側。
3.根據權利要求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備為數碼攝像機、模擬攝像機、數碼照相機、數碼攝像機陣列或數碼照相機陣列。
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、光學元器件、全息干板及全息母板；激光器經電動快門至光學元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經光學元器件后直接照射至全息干板一側，物光經光學元器件后透過全息母板照射至全息干板同一側，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、光學元器件、全息干板及全息母板；激光器經電動快門至光學元器件的光線被分成參考光和物光，參考光經光學元器件后直接從全息干板一側入射，物光經光學元器件后透過全息母板從全息干板另一側入射，記錄反射式全息圖。
專利摘要本實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備、可控旋轉支架、計算機，所述拍攝設備安裝在旋轉支架上，所述拍攝設備、可控旋轉支架分別與計算機相連接。本實用新型主要是用拍攝設備連續移動拍攝景物，得到不同透視結構的二維圖像，通過接口傳到計算機中；也可以用計算機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行處理并記錄在整個全息底片上，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。本實用新型顯示效果好，操作簡便，實施安全，應用靈活、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 優先權日2004年2月16日
發明者王知衍, 關承祥 申請人:王知衍