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基本信息
- 項目名稱：
- 計算全息圖輸出系統(tǒng)的研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 計算全息用于立體顯示不僅引起了三維顯示學(xué)術(shù)界研究熱潮，而且也得到了光電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注。 大面積計算全息圖的快速輸出，一直是學(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界面臨的共同難題。針對傳統(tǒng)計算全息圖輸出設(shè)備的應(yīng)用局限性，我們結(jié)合計算機和光電技術(shù)，研制了一臺計算全息圖自動輸出系統(tǒng)，為計算全息圖的快速輸出提供必要的設(shè)備。
- 詳細介紹：
- 利用分塊、分時、拼接技術(shù)實現(xiàn)了計算全息圖的輸出。首先，用我們自行開發(fā)的計算全息圖分割軟件將計算全息圖分割成一系列1024*768的小塊全圖，將其按照一定的空間順序編號。然后，由主控計算機控制小全息圖輸入透射型空間光調(diào)制器(SLM )，每輸入一幅小全息圖，主控計算控制快門打開，將其微縮像曝光于固定在二維移動平臺的感光介質(zhì)上。接著，快門關(guān)閉，二維移動平臺移動一定距離，進行下一個小全息圖的曝光。通過重負上述過程，就可以將大幅的計算全息圖輸出在全息感光介質(zhì)上。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 立體顯示研究一直是國內(nèi)外的熱點。全息立體顯示因其真三維顯示能力而極具吸引力。隨著計算機和光電技術(shù)的快速發(fā)展，計算全息用于立體顯示引起了三維顯示學(xué)術(shù)界以及光電子產(chǎn)業(yè)界的研究熱潮。 如何輸出計算全息圖是一關(guān)鍵技術(shù)。我們結(jié)合計算機技術(shù)，光電技術(shù)及精密機械系統(tǒng)設(shè)計，研制了一臺計算全息圖輸出系統(tǒng)。 基本思路： 利用分塊、分時、拼接技術(shù)實現(xiàn)了計算全息圖的輸出。系統(tǒng)將計算全息圖按順序分幅, 并逐幅輸入透射型空間光調(diào)制器,然后將其經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)縮拍在固定于二維移動平臺的感光介質(zhì)上。 創(chuàng)新點： 用成像的方法實現(xiàn)了計算全息圖的輸出，克服了傳統(tǒng)激光全息激光散斑，難以制作自然場景全息圖等缺點。系統(tǒng)具有體積小，硬件制作成本低等優(yōu)點。 技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)指標(biāo)： 1.軟件開發(fā) 通過C語言程序設(shè)計，已開發(fā)各類計算全息制作軟件，為計算全息圖快速生成提供必要工具。 2.分頻技術(shù) 通過優(yōu)化分頻，開發(fā)了計算全息圖輸出系統(tǒng)控制軟件。 3.精密移動平臺精度 精密移動平臺精度是1.25μm。 4.光學(xué)系統(tǒng)縮微倍率 實用計算全息圖空間頻率可控制在150lp/mm,我們的光學(xué)系統(tǒng)縮微倍率可達到170lp/mm。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性： 蘇大的點陣全息圖制作系統(tǒng)，根據(jù)不同物點全息圖光柵條紋不同，通過計算機調(diào)整光柵參數(shù)，最后通過激光干涉形成點全息圖。 芬蘭的KDT450-A全息圖輸出設(shè)備。其原理與上述系統(tǒng)類似。不同的是，本系統(tǒng)的光柵是由計算機控制LCD輸出圖像而得。目前國內(nèi)售價20多萬歐元。 索尼的合成全息圖制作系統(tǒng)，利用數(shù)碼相機拍攝景物得體視圖像并輸入LCD，顯示的圖像依次通過柱透鏡成像到記錄平面，引入?yún)⒖脊飧缮嫘纬珊铣扇D。 我們采用計算全息生成全息圖，再通過成像的方法輸出全息圖，因而避免激光全息拍攝時必須的相干光及防震臺。該技術(shù)既不受激光全息苛刻記錄條件的限制，又保留了全息顯示的獨特優(yōu)點。 先進性: 1.無需傳統(tǒng)光學(xué)全息所必須的相干光和防震臺。 2.較傳統(tǒng)微縮方法更具實時性。 3.制作自然場景（包括人像）的全息圖。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.本系統(tǒng)樣機的研制得到國家自然基金的支助，并于2008年12月6日，通過教育部組織的鑒定。 2.在?！疤魬?zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲“特等獎”。 3.浙江省第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲得“一等獎”。
作品所處階段
- B中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)購買
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、圖紙、圖片、樣品、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： 將計算全息圖輸入主控計算機，用全息圖分割軟件將其分割成一系列小全息圖。然后，在系統(tǒng)控制軟件界面上設(shè)置運行參數(shù)。最后，將全息干板安裝于精密移動平臺，運行 “普通方式”，系統(tǒng)便可進行自動輸出計算全息圖。 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 通過三維建模或三維掃描儀獲得三維數(shù)據(jù)，根據(jù)實際需要生成不同類型的全息圖，然后，將其用計算全息圖輸出系統(tǒng)輸出。系統(tǒng)可制作的全息圖類型多，更具特色的是能制作包括人像在內(nèi)的自然場景的全息圖。 適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明： 隨著計算機性能的提高，加之人們對立體顯示的追求，計算全息立體顯示已是一大發(fā)展方向，計算全息圖輸出系統(tǒng)將成為計算全息研究必不可少的輸出設(shè)備。 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測： 本系統(tǒng)是計算全息乃至全息顯示領(lǐng)域必不可少的輸出設(shè)備，本系統(tǒng)具有非常大的市場潛力。
同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)外被稱作全息打印系統(tǒng)的全息圖制作設(shè)備主要有如下三種類型： 一是蘇大研制的點陣全息圖制作系統(tǒng)，根據(jù)不同物點全息圖光柵條紋不同，通過計算機調(diào)整光柵參數(shù)，最后通過激光干涉形成點全息圖。 二是索尼的合成全息圖制作系統(tǒng)，利用數(shù)碼相機拍攝景物得體視圖像并輸入LCD，顯示的圖像依次通過柱透鏡成像到記錄平面，引入?yún)⒖脊飧缮嫘纬珊铣扇D。 三是芬蘭的KDT450-A全息圖輸出設(shè)備。其原理與上述系統(tǒng)類似。不同的是，本系統(tǒng)的光柵是由計算機控制LCD輸出圖像而得。其價格昂貴，目前國內(nèi)售價20多萬歐元。 以上三種典型的全息打印系統(tǒng)原理都是利用了激光干涉原理，本質(zhì)上屬于激光全息過程，對系統(tǒng)的各方面性能以及操作與維護等要求都比較高。本系統(tǒng)克服了以上三類全息打印系統(tǒng)的問題具有以下顯著特點。首先，全息圖的形成不是由激光的干涉生成，而是完全由計算機計算得到，這樣就不存在防震的問題。其次，所顯示的三維物體數(shù)據(jù)是通過三維掃描儀獲得，可以得到連續(xù)的三維面型分布，在進行真實的三維物體全息顯示時不存在跳躍和失真現(xiàn)象。再次，系統(tǒng)硬件成本低，維護相對簡單。 本成果和現(xiàn)在市場出現(xiàn)的全息打印系統(tǒng)相比，有如下形式和本質(zhì)上的差異： 形式的區(qū)別：主要體現(xiàn)在全息圖的形成上，像素全息是逐點記錄信息，合成全息是逐幅記錄平面體視圖信息，本系統(tǒng)逐幅記錄的是局部全息圖，因而保留著全息圖固有的特性：局部全息圖仍能夠顯示物體的整體(菲涅耳全息圖)。 本質(zhì)的區(qū)別：通過計算全息模擬激光全息圖制作的過程，再結(jié)合計算機和先進的光電技術(shù)，通過成像的方法將計算全息圖輸出。因而克服了激光全息圖拍攝所要求的苛刻條件。本系統(tǒng)可實現(xiàn)真實三維物體的全息顯示。 綜上所述，本系統(tǒng)的先進性在于利用成像的方法輸出計算全息圖，尤其是能夠制作包括人像在內(nèi)的真實場景的全息圖。
