[发明专利]一种可调节重建三维场景纵向位置的振幅型全息打印方法

说明书

本发明公开了一种可调节重建三维场景纵向位置的振幅型全息打印方法，包括：S1：利用3D辅助软件设计三维场景或利用激光扫描仪产生客观事物点云数据；S2：对三维场景或点云数据进行抽样，并利用点源法生成振幅型全息图；S3：使用空间光调制器加载振幅型全息图，对重建三维场景清晰度、空间分辨率等进行评价，选择重建效果最好的全息图进行打印；S4：通过改变点源法中距离参数使重建的三维场景达到纵向位置；S5：打印完成后，使用参考光重建三维场景并对重建效果进行评价。本发明属于振幅型体全息打印技术，改进计算全息三维显示的实际应用，有助于全息打印技术的发展与提高，具有如下优点：增加空间带宽积、调节重建三维场景纵向深度。

技术领域

本发明涉及全息打印领域，具体涉及一种可调节重建三维场景纵向位置的振幅型全息打印方法。

背景技术

三维显示技术在军事国防、文化教育医疗卫生等领域具有广阔的应用前景。三维显示技术提供了三维场景深度感知，人类视觉系统感受到的是三维世界到二维投影的图像，并由二维图像认知三维世界的过程。人类感知自然深度是由于左、右眼观看真实世界有轻微的差异，大脑将二者进行融合，获得三维立体感觉。现有成熟的三维显示技术如双目视差显示、体三维显示等都无法提供人眼感知三维所需要的全部深度信息，观看时间长易产生视疲劳。随着计算机技术与空间光调制器器件的发展，计算产生的全息图可以被上载到空间光调制器实现三维显示。计算全息三维显示由于不受传统记录介质与取向元件的约束可以满足复杂物体的显示要求。但是计算全息三维显示系统的纵向位置受空间光调制器限制，所以本文提出一种可以改变纵向位置的振幅型全息打印方法。

空间光调制器靶面由许多独立单元组成的一维线阵或二维阵列，独立单元可以是物理上分割的小单元，也可以是连续的整体。由于器件材料的分辨率和输入图像或信号的空间分辨率有限，而形成一个一个小单元，是一种能对光波的空间分布进行调制的器件，能对光波的振幅、振幅或强度、频率、偏振态等的一维或二维分布进行空间和时间的变换或调制，其输出光信号是随控制电或光信号变化的空间和时间的函数。空间光调制器在光学信息处理或光互连系统中，它们可用作系统的输入器件，也可在系统中用作变换或运算器件。在本文其用作变换运算器件，通过改变光波的的振幅，将三维信息加载到出射光，并与参考光在体全息材料内发生干涉，记录三维信息于材料内。由于空间光调制器的空间带宽积有限并且纵向位置有限，所以一种可以改变纵向位置的振幅型全息打印方法有很大的实际意义。

点源法是产生改变纵向位置的振幅型全息打印方法加载到空间光调制器的振幅型全息图的算法之一。点源法认为一个三维物体是一个理想的漫射体，可以把三维物体看成多个离散的点，每个点都可以认为是一个可以发光的点光源，每一个点光源经过菲涅尔衍射到达全息面是一个球面波分布，把所有离散点做菲涅尔衍射到达全息面的球面波复振幅叠加即得到三维物体的全息图。计算全息是使用计算机编程模拟光学全息记录过程，并用编码的方式制作全息图。计算全息不受实验室环境的影响可操作性强，可重复行高，成本高。

从传统全息到计算全息，我们寻找其优势互补的作用点在全息打印。虽然在很多领域取得了一定成绩，但计算全息生成全息图的速度受全息计算算法以及硬件的限制，导致全息打印无法提高。为了优化算法，在计算全息图时我们将运用查表法提高打印速度。把每一个离散点对全息图的贡献预先存储在计算机中，等到需要生产全息图时只需要把存储设备中所需要的点读取出来并进行叠加即可得到三维物体的全息图。提高了计算全息生成全息图的速度，打印显示效果同样需要提高，目前存在两个问题：

(1)空间光调制器空间带宽积受限制

(2)空间光调制器重建场景纵向位置受限制

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种可调节重建三维场景纵向位置的振幅型全息打印方法，使全息打印中重建三维场景的纵向位置可以达到所需位置(或深度)，并提高空间带宽积，提高三维显示质量。