基本信息
- 项目名称：
- 计算全息图输出系统的研制
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 计算全息用于立体显示不仅引起了三维显示学术界研究热潮，而且也得到了光电子相关产业的广泛关注。 大面积计算全息图的快速输出，一直是学术界以及产业界面临的共同难题。针对传统计算全息图输出设备的应用局限性，我们结合计算机和光电技术，研制了一台计算全息图自动输出系统，为计算全息图的快速输出提供必要的设备。
- 详细介绍：
- 利用分块、分时、拼接技术实现了计算全息图的输出。首先，用我们自行开发的计算全息图分割软件将计算全息图分割成一系列1024*768的小块全图，将其按照一定的空间顺序编号。然后，由主控计算机控制小全息图输入透射型空间光调制器(SLM )，每输入一幅小全息图，主控计算控制快门打开，将其微缩像曝光于固定在二维移动平台的感光介质上。接着，快门关闭，二维移动平台移动一定距离，进行下一个小全息图的曝光。通过重负上述过程，就可以将大幅的计算全息图输出在全息感光介质上。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 立体显示研究一直是国内外的热点。全息立体显示因其真三维显示能力而极具吸引力。随着计算机和光电技术的快速发展，计算全息用于立体显示引起了三维显示学术界以及光电子产业界的研究热潮。 如何输出计算全息图是一关键技术。我们结合计算机技术，光电技术及精密机械系统设计，研制了一台计算全息图输出系统。 基本思路： 利用分块、分时、拼接技术实现了计算全息图的输出。系统将计算全息图按顺序分幅, 并逐幅输入透射型空间光调制器,然后将其经光学系统缩拍在固定于二维移动平台的感光介质上。 创新点： 用成像的方法实现了计算全息图的输出，克服了传统激光全息激光散斑，难以制作自然场景全息图等缺点。系统具有体积小，硬件制作成本低等优点。 技术关键和技术指标： 1.软件开发 通过C语言程序设计，已开发各类计算全息制作软件，为计算全息图快速生成提供必要工具。 2.分频技术 通过优化分频，开发了计算全息图输出系统控制软件。 3.精密移动平台精度 精密移动平台精度是1.25μm。 4.光学系统缩微倍率 实用计算全息图空间频率可控制在150lp/mm,我们的光学系统缩微倍率可达到170lp/mm。
科学性、先进性
- 科学性： 苏大的点阵全息图制作系统，根据不同物点全息图光栅条纹不同，通过计算机调整光栅参数，最后通过激光干涉形成点全息图。 芬兰的KDT450-A全息图输出设备。其原理与上述系统类似。不同的是，本系统的光栅是由计算机控制LCD输出图像而得。目前国内售价20多万欧元。 索尼的合成全息图制作系统，利用数码相机拍摄景物得体视图像并输入LCD，显示的图像依次通过柱透镜成像到记录平面，引入参考光干涉形成合成全息图。 我们采用计算全息生成全息图，再通过成像的方法输出全息图，因而避免激光全息拍摄时必须的相干光及防震台。该技术既不受激光全息苛刻记录条件的限制，又保留了全息显示的独特优点。 先进性: 1.无需传统光学全息所必须的相干光和防震台。 2.较传统微缩方法更具实时性。 3.制作自然场景（包括人像）的全息图。
获奖情况及鉴定结果
- 1.本系统样机的研制得到国家自然基金的支助，并于2008年12月6日，通过教育部组织的鉴定。 2.在校“挑战杯”课外学术科技作品竞赛中获“特等奖”。 3.浙江省第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获得“一等奖”。
作品所处阶段
- B中试阶段
技术转让方式
- 技术购买
作品可展示的形式
- 实物、产品、图纸、图片、样品、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 将计算全息图输入主控计算机，用全息图分割软件将其分割成一系列小全息图。然后，在系统控制软件界面上设置运行参数。最后，将全息干板安装于精密移动平台，运行 “普通方式”，系统便可进行自动输出计算全息图。 技术特点和优势： 通过三维建模或三维扫描仪获得三维数据，根据实际需要生成不同类型的全息图，然后，将其用计算全息图输出系统输出。系统可制作的全息图类型多，更具特色的是能制作包括人像在内的自然场景的全息图。 适应范围及推广前景的技术性说明： 随着计算机性能的提高，加之人们对立体显示的追求，计算全息立体显示已是一大发展方向，计算全息图输出系统将成为计算全息研究必不可少的输出设备。 市场分析和经济效益预测： 本系统是计算全息乃至全息显示领域必不可少的输出设备，本系统具有非常大的市场潜力。
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外被称作全息打印系统的全息图制作设备主要有如下三种类型： 一是苏大研制的点阵全息图制作系统，根据不同物点全息图光栅条纹不同，通过计算机调整光栅参数，最后通过激光干涉形成点全息图。 二是索尼的合成全息图制作系统，利用数码相机拍摄景物得体视图像并输入LCD，显示的图像依次通过柱透镜成像到记录平面，引入参考光干涉形成合成全息图。 三是芬兰的KDT450-A全息图输出设备。其原理与上述系统类似。不同的是，本系统的光栅是由计算机控制LCD输出图像而得。其价格昂贵，目前国内售价20多万欧元。 以上三种典型的全息打印系统原理都是利用了激光干涉原理，本质上属于激光全息过程，对系统的各方面性能以及操作与维护等要求都比较高。本系统克服了以上三类全息打印系统的问题具有以下显著特点。首先，全息图的形成不是由激光的干涉生成，而是完全由计算机计算得到，这样就不存在防震的问题。其次，所显示的三维物体数据是通过三维扫描仪获得，可以得到连续的三维面型分布，在进行真实的三维物体全息显示时不存在跳跃和失真现象。再次，系统硬件成本低，维护相对简单。 本成果和现在市场出现的全息打印系统相比，有如下形式和本质上的差异： 形式的区别：主要体现在全息图的形成上，像素全息是逐点记录信息，合成全息是逐幅记录平面体视图信息，本系统逐幅记录的是局部全息图，因而保留着全息图固有的特性：局部全息图仍能够显示物体的整体(菲涅耳全息图)。 本质的区别：通过计算全息模拟激光全息图制作的过程，再结合计算机和先进的光电技术，通过成像的方法将计算全息图输出。因而克服了激光全息图拍摄所要求的苛刻条件。本系统可实现真实三维物体的全息显示。 综上所述，本系统的先进性在于利用成像的方法输出计算全息图，尤其是能够制作包括人像在内的真实场景的全息图。
