全息柱面光栅的设计及其在立体显示技术的应用

根据傅里叶全息光学的基本原理与柱面光栅的分光特性,提出了用马赫-曾德尔光路制作柱面光栅的方法,用其实现图像的立体化.全息柱面光栅是全息术与图像立体化技术的有机结合,制作方法简单,具有一定的实用价值.

第 3卷第 2期 121 0 1年 2月

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全息柱面光栅的设计及其在立体显示技术的应用姜兴兴，孙欣，粱健，思星，军杰，芹飞席党程(岛大学物理科学学院，东青岛 2 6 7 )青山 6 0 1摘要：根据傅里叶全息光学的基本原理与柱面光栅的分光特性，出了用马赫一德尔光路制作柱面光栅的方法，提曾

用其实现图像的立体化 .全息柱面光栅是全息术与图像立体化技术的有机结合，作方法简单，有一定的实用价值 .制具关键词：面光栅；柱立体化；息术全中图分类号： 3 . 04 8 1文献标识码 l A文章编号： 0 54 4 ( 0 1 0— 0 80 1 0— 6 2 2 1 ) 20 3— 2

1引言 立体显示技术能够使缺乏层次感的平面图像再现三维立体世界的丰富多彩富有层次感的真实情景，而很早就受到了人们的关注和研究 .其因中有一种立体图像显示的方法称之为柱面光栅成像法，该方法结合了摄影技术和近代光学的理论，

的立体化效果. 传统的柱面光栅是基于几何光学的基本原理，现依据傅里叶变换光学的基本原理，过多次通

曝光，计一全息柱面光栅，用其实现图像立体设并化的目的 .

为达到传统柱面光栅的功能，采用全息透镜制作的同轴光路——马赫一曾德尔光路，图 1见 .反射镜

能使平面图像逼真地再现具有层次感的三维信息，接地观察现实分布状况 l,直 1从而获得全真的一信息，因此在医学、军事、告以及立体电影等领广域备受关注. 全息术是 1 4 9 8年英国科学家 D n i Ga o e ns b r 为提高电子显微镜的分辨率在 B a g和 Z r i rg enk的基础上提出的口，]即利用光的干涉衍射原理，实现特定物光波信息的记录与再现.激光器的产生极大地促进了全息术的发展 .全息光学元件，作反射镜扩柬镜

准直物镜柱面镜分柬镜(:感光底片 1) 1L O6c 户2 m)

图 1马赫一德尔光路曾

激光器发出的红光 (一6 2 8n经过分束

3 . m)镜均分为 2束：中一束经过反射镜、其扩束镜、准直物镜得到平面参考光；另一束经过反射镜、束扩镜、直物镜以及柱面镜得到物光波——柱面光 .准

为全息术的一个重要研究领域以其体积小、重量轻、作简单、制精度优良等特点在现实生产生活中有广泛的应用 .

感光底片记录下 2束光干涉的结果 .

2全息柱面光栅的成像原理及设计人具有立体视觉的能力，由于人有 2只眼是

制作如图 2所示：光学元件按马赫一将曾德尔光路排好，调平光路，据所要制作的全息柱面镜根的焦距厂 Y对一6 2 8n一3c￣ m(H 3 . m红光 )与柱面镜的焦距 .控制好柱面镜与感光底片的距离 s (=厂 ) s=+. .狭缝的宽度取作 8mm,曝光时间为= 4 .完成 1次曝光后，底片平移 8tr,复曝 5s将 n重 u光过程，如此重复 8次.曝光后的底片经过显影、 定影、白及晾干就得到了全息柱面光栅.漂、

睛，他们从不同的方位获取同一景物的信息，自各得到景物的二维图像， 2幅图像有着微小的区这别，为像差 .人的大脑通过对左右 2幅图的像称

差进行分析和处理后，以得到关于景物的形状、可

色彩、间分布等信息口 .因此立体显示技术中，空]像差是一个非常重要的参量，直接决定了图像其收稿日期：0 0 0— 0修改日期：0 O 0— 9 2 1—43; 2 l一 9 0

作者简介：兴兴 (98,,姜】 8一)男山东昌邑人，岛大学物理科学学院 2 0青 0 6级基地班本科生 . 通讯作者：孙欣 (9 7 )女， 1 5 -,山东青岛人，岛大学物理科学学院教授，要从事激光全息、算全息方面的研究 .青主计