專利名稱：瞬變?nèi)S圖像的制作方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)三維全息圖像技術，特別是一種記錄與重現(xiàn)變化物體的瞬變?nèi)S圖 像的制作方法及裝置。
背景技術：
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現(xiàn)有的全息圖拍攝裝置如圖l所示，是由激光器L，反射鏡M1、 M2、 M3、分光器SP、 準直透鏡組L01、 L02和L03、 L04以及感光板P組成，激光器L所發(fā)激光經(jīng)由分光器SP 分為物光束B1和參考光束B2，物光束通過準直透鏡組LOl、 L02形成擴束的準直平行光經(jīng) 山一次記錄的物體圖像掩膜照射到感光板P上，參考光束B2通過準直透鏡組L03、 L04擴 束后也投射到感光板P上以記錄全息圖， 一次記錄的物體圖像掩膜是采用透明膠片T，在拍 攝動態(tài)全息圖時，需要幾十張不同角度及時間序列的物體圖像，需制作一系列透明膠片，操 作非常麻煩。
在專利號01257623.9V的實用新型專利中公開了一種合成動態(tài)全息圖拍攝裝置，包 括激光器，反射鏡、分束器、準直透鏡組、物體圖像輸入器件及感光板，其中所述物體圖 像輸入器件包括受計算機的圖像數(shù)字信號控制的數(shù)字微反射鏡器件DMD、成像透鏡L和散 射屏S，所述的對物光束Bl形成的擴束準直平行光透射在數(shù)字微反射鏡器件DMD上，從 數(shù)字微反射鏡器件上反射的光線經(jīng)成像透鏡L成像在散射屏S上，再投射到感光板P上。在 拍攝動態(tài)全息圖時，計算機輸出的分立時間序列的物體圖像順序輸入到數(shù)字微反射鏡器件。 無需事先制作一系列透明膠片，極大提高了動態(tài)全息圖的拍攝速度，而且，數(shù)字微反射鏡器， 件有高分辨率和高對比度的特性，因而能制作出高質量的合成體視動態(tài)全息圖。
該專利中計算機的圖像數(shù)字信號的獲取過程也不是一件簡單的事，需要由多臺攝像機從 不同角度對所需拍攝的運動物體進行圖像記錄并按時序進行處理。
能否以簡單的全息圖拍攝裝置直接對運動物體進行記錄而獲取動態(tài)三維圖像是全息攝 影技術領域中長期未能解決的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術的上述不足，而提供一種以簡單的全息圖拍攝方法和裝置直接對運動物體進行記錄而獲取動態(tài)三維圖像的瞬變?nèi)S圖像的制 作方法及裝置。
本發(fā)明所提供的瞬變?nèi)S圖像的制作方法及裝置是由如下技術方案來實現(xiàn)的。 一種瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于包括下列步驟-
歩驟l、 一次記錄用脈沖激光束在全息感光膠片上按時序記錄運動物體的圖像信息， 依序形成多條激光干涉條紋；
歩驟2、 二次記錄用重現(xiàn)激光束將一次記錄的多條按時序記錄的運動物體的圖像信息 二次復錄于另一張全息感光膠片上，制成二次記錄運動物體三維圖像；
步驟3、用白光照射二次記錄的運動物體三維圖像，并按一定速度改變觀看角度，即能 在看到運動的三維物體。
所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述一次記錄的脈沖激光束包括脈沖物 光束和脈沖參考光束，且所述脈沖物光束和脈沖參考光束同步；所述同步脈沖物光束和脈沖 參考光束是由同一脈沖激光發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)由分光鏡得到。
所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述在全息感光膠片上按時序記錄的多 條激光干涉條紋是通過設于全息感光膠片前的具有一條窄縫的運動的遮板而得到，所述遮板 沿垂直于窄縫的方向并以相鄰二激光脈沖相隔時間移動一條干涉條紋寬度的速度運動。
所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述二次記錄的重現(xiàn)激光束為連續(xù)激光 束，包括重現(xiàn)物光束和參考光束。
所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述脈沖激光束的脈沖頻率大于或等于 視覺暫留所需頻率，具體是大于或等于10次/秒。
本發(fā)明還提供一種用于上述方法的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，包括由激光器，反射鏡、 分光鏡、擴光透鏡以及全息攝影感光片所構成的一次記錄裝置和二次記錄裝置，其特征在于 于所述一次記錄裝置中，所述激光器為脈沖激光器；所述感光片的前面設有具有一條窄縫的 遮板，且所述遮板沿垂直于窄縫的方向以相鄰二激光脈沖相隔時間移動一條千涉條紋寬度的 速度運動。
所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述遮板連接一齒條，所述齒條與固設 于歩進電機轉軸上的齒輪嚙合。
所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述一次記錄裝置中的擴光透鏡為單凸 透鏡所構成的球面圓錐光擴光鏡。
所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述二次記錄裝置中的激光器為連續(xù)激 光器。所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述二次記錄裝置中的擴光鏡為匯聚光 透鏡組。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明用在同一張感光膠片上按時序記錄運動物體瞬間全息圖像信 息一多條干涉條紋的方法取代多張按時序從不同角度拍攝運動物體的膠片，從而使一次記錄 的過程大大簡化。
為對本發(fā)明的結構特征及其功效有進一歩了解，茲列舉具體實施例并結合附圖詳細說明 如下。


圖1是現(xiàn)有動態(tài)全息圖拍攝裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明瞬變?nèi)S圖像的制作方法流程圖。 圖3是本發(fā)明瞬變?nèi)S圖像拍攝裝置示意圖。
圖4是本發(fā)明瞬變?nèi)S圖像拍攝裝置中的窄縫遮板驅動裝置示意圖。
圖5是本發(fā)明二次記錄裝置示意圖。
圖6是白光重現(xiàn)示意圖。
具體實施例方式
圖2是本發(fā)明瞬變?nèi)S圖像的制作方法的流程圖。包括下列步驟
步驟l、 一次記錄用脈沖激光束在全息感光膠片上按時序記錄運動物體的圖像信息， 依序形成多條激光干涉條紋；所述一次記錄的脈沖激光束包括脈沖物光束和脈沖參考光束， 且所述脈沖物光束和脈沖參考光束同步；所述同步脈沖物光束和脈沖參考光束是由同一脈沖 激光發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)由分光鏡得到。
所述在全息感光膠片上按時序記錄的多條激光干涉條紋是通過設于全息感光膠片前的 具有一條窄縫的運動的遮板而得到，所述遮板沿垂直于窄縫的方向并以相鄰二激光脈沖相隔 時間移動一條千涉條紋寬度的速度運動。
所述脈沖激光束的脈沖頻率大于或等于視覺暫留所需頻率，具體是大于或等于10次/秒。
歩驟2、 二次記錄用重現(xiàn)激光束將一次記錄的多條按時'序記錄的運動物體的圖像信息
二次復錄于另一張全息感光膠片上(如圖5所示)，制成二次記錄運動物體三維圖像；二次
記錄的重現(xiàn)激光束(即物光束)和參考光束為連續(xù)激光束。
歩驟3、用白光照射二次記錄的運動物體三維圖像(如圖6所示)，并按一定速度改變觀看角度，即能看到運動的三維物體。所述改變觀看角度可通過擺動二次記錄運動物體三維 圖像的全息感光膠片來實現(xiàn)，不同擺動速度將見到不同運動速度的三維物體。
本發(fā)明的方法可用于記錄飛行的昆蟲，被掉下摔碎的瓷杯、爆炸的炮彈等。
圖3是本發(fā)明所提供的用于上述方法的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置示意圖。其包括由激 光器l、反射鏡2、分光鏡3、物光朿擴光透鏡4、參考光擴光透鏡5以及全息攝影感光片11 所構成的一次記錄裝置和大致相同配置的二次記錄裝置；于所述一次記錄裝置中的激光器1 為波長為1.06微米 0.53微米的紅外脈沖激光器；所述感光片5的前面設有具有一條窄縫6 的遮板7，且所述遮板7滑設于固定的滑槽10中，所述滑槽10使遮板7沿垂直于窄縫6的 方向移動，其移動速度為相鄰二激光脈沖相隔時間移動一條干涉條紋寬度。具體結構是所 述遮板7連接一齒條8，所述齒條8與固設于歩進電機9轉軸上的齒輪12嚙合(如圖4所示)。 通過控制歩進電機9的轉速可控制遮板7的移動速度。
所述一次記錄裝置中的物光束擴光透鏡4和參考光擴光透鏡5均為單凸透鏡所構成的球 面圓錐光擴光鏡，所述物光束擴光透鏡4和參考光擴光透鏡5分別將山分光鏡3分出的平行 激光束經(jīng)凸透鏡匯聚由焦點擴散成球面圓錐光束。
當所述激光器1發(fā)出第一道激光脈沖時，所述遮板7上的窄縫6對應全息攝影感光片 11的第一位置，此時，所述球面圓錐物光束照亮運動物體，運動物體上的部分反射光與參考 光經(jīng)山遮板上的窄縫6在全息攝影感光片11的第一位置上形成一條記錄運動物體于第一時 間的狀態(tài)圖像的第一條干涉條紋；在激光脈沖的間隔時間內(nèi)，窄縫6隨遮板7移動至對應全 息攝影感光片11的第二位置，運動物體處于第二時間位置狀態(tài)，此時所述激光器1發(fā)出第 二道激光脈沖，處于第二位置狀態(tài)的運動物體上的部分反射光與參考光經(jīng)由遮板上的窄縫6 在全息攝影感光片11的第二位置上形成一條記錄運動物體于第二時間位置的狀態(tài)圖像的第 二干涉條紋；如此不斷在全息攝影感光片11上記錄下物體運動全過程的多條干涉條紋。所 述干涉條紋的數(shù)量與所記錄的運動物體的時間T有關，
數(shù)量Q=fT
f為激光的脈沖頻率。
所述二次記錄裝置與現(xiàn)有動態(tài)全息圖拍攝裝置基本相同，其中的激光器為連續(xù)激光器。 擴光鏡為匯聚光透鏡組，即由擴光透鏡和聚光透鏡所組成，聚光透鏡的焦距和直徑大于擴光 透鏡的焦距和直徑，二透鏡同軸相距大于二透鏡的焦距之和，來自激光器的小直徑的平行激 光束由擴光透鏡匯聚經(jīng)焦點后擴散到聚光透鏡，再由聚光透鏡將激光束變?yōu)榇笾睆降膮R聚激 光束(與一次記錄的激光束共軛)。其中大直徑的匯聚物光束透過記錄有物體運動全過程的 多條于涉條紋的全息攝影膠片11與大直徑的匯聚參考光束同時照射到另一張全息感光膠片13上，將所有運動物體的激光圖像信息復錄到全息感光膠片13上。
用白光照射全息感光膠片13，觀察者面對并擺動全息感光膠片12，用兩眼可看到運動 著的三維物體。
所述的全息感光膠片為高分辨率全息感光膠片，其分辨率大于等于3000條/mm。
權利要求
1、一種瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于包括下列步驟步驟1、一次記錄用脈沖激光束在全息感光膠片上按時序記錄運動物體的圖像信息，依序形成多條激光干涉條紋；步驟2、二次記錄用重現(xiàn)激光束將一次記錄的多條按時序記錄的運動物體的圖像信息二次復錄于另一張全息感光膠片上，制成二次記錄運動物體三維圖像；步驟3、用白光照射二次記錄的運動物體三維圖像，并按一定速度改變觀看角度，即能在看到運動的三維物體。
2、 根據(jù)權利要求1所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述一次記錄的脈 沖激光束包括脈沖物光束和脈沖參考光束，且所述脈沖物光束和脈沖參考光束同步；所述同 步脈沖物光束和脈沖參考光束是由同一脈沖激光發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)由分光鏡得到。
3、 根據(jù)權利要求1所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述在全息感光膠 片上按時序記錄的多條激光干涉條紋是通過設于全息感光膠片前的具有一條窄縫的運動的 遮板而得到，所述遮板沿垂直于窄縫的方向并以相鄰二激光脈沖相隔時間移動一條干涉條紋 寬度的速度運動。
4、 根據(jù)權利要求1所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述二次記錄的重 現(xiàn)激光束為連續(xù)激光束，包括重現(xiàn)物光束和參考光束。
5、 根據(jù)權利要求1所述的瞬變?nèi)S圖像的制作方法，其特征在于所述脈沖激光束的脈沖頻率大于或等于視覺暫留所需頻率，具體是大于或等于10次/秒。
6、 一種用于權利要求1所述方法的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，包括由歡光器，反射 鏡、分光鏡、擴光透鏡以及全息攝影感光片所構成的一次記錄裝置和二次記錄裝置，其特征 在于于所述一次記錄裝置中，所述激光器為脈沖激光器；所述感光片的前面設有具有一條 窄縫的遮板，且所述遮板沿垂直于窄縫的方向以相鄰二激光脈沖相隔時間移動一條干涉條紋 寬度的速度運動。
7、 根據(jù)權利要求6所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述遮板連接一齒 條，所述齒條與固設于歩進電機轉軸上的齒輪嚙合。
8、 根據(jù)權利要求6所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述一次記錄裝置 中的擴光透鏡為單凸透鏡所構成的球面圓錐光擴光鏡。
9、 根據(jù)權利要求6所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述二次記錄裝置中的激光器為連續(xù)激光器。
10、根據(jù)權利要求6所述的瞬變?nèi)S圖像的制作裝置，其特征在于所述二次記錄裝置中的擴光鏡為匯聚光透鏡組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動態(tài)三維全息圖像技術，特別是一種記錄與重現(xiàn)變化物體的瞬變?nèi)S圖像的制作方法及裝置。所述方法包括步驟1、一次記錄用脈沖激光束在全息感光膠片上按時序記錄運動物體的圖像信息，依序形成多條激光干涉條紋；步驟2、二次記錄用重現(xiàn)激光束將一次記錄的多條按時序記錄的運動物體的圖像信息二次復錄于另一張全息感光膠片上，制成二次記錄運動物體三維圖像；步驟3、用白光照射二次記錄的運動物體三維圖像，并按一定速度改變觀看角度，即能在看到運動的三維物體。本發(fā)明用在同一張感光膠片上按時序記錄運動物體瞬間全息圖像信息——多條干涉條紋的方法取代多張按時序從不同角度拍攝運動物體的膠片，從而使一次記錄的過程大大簡化。
文檔編號G03H1/04GK101446798SQ20071017806
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權日2007年11月26日
發(fā)明者鑌 胡, 胡國華 申請人:北京美聯(lián)華新測控技術有限公司;北京中航美新圖像技術有限公司