[发明专利]光栅图像产生方法及其光学系统

说明书

本发明涉及用于控制光的强度、颜色、相位、偏振或方向的装置，尤指一种可有效提高光栅图像制作效率的光栅图像产生方法及其光学系统。

光栅图像为利用各种不同的微细光栅排列组合所形成的图像。由于光栅可依间距、方向、衍射效率而对不同波长的光线有不同的衍射效果。因此一个光栅图像的制作方法必须能控制光栅形成的间距、方向、衍射效率、大小，并能够将排列组合，以形成光栅图像。

图1为形成光栅的方法，激光a与相干激光b交会处即会形成干涉驻波(standing wave)，此时若将感光物质放置于平面A-A处，即可记录干涉驻波形成光栅。

图2及图3为光栅图像产生方法中常用的形成光栅方法。两道平行的激光a、b垂直入射透镜51，经由透镜51的折射，激光a、b将于透镜51的焦点处交会而形成干涉驻波，此时在透镜51的焦平面处放置感光物质6，即可将干涉驻波转换成光栅。又控制激光a、b入射透镜51的位置，可控制光栅间距及光栅方向，又控制曝光量可控制光栅衍射效率；再控制激光a、b的光束大小及发散角度，可控制光栅形成范围的大小。

再如图4公开了一制作图像光栅的现有技术，激光源11发出激光L，通过声光调制器(AOM,Acousto-Optic Modulators)21控制曝光量。又激光L继续通过扩束器3a，该扩束器(beam expander)3a是由透镜31和透镜32组成，移动透镜31或透镜32即可控制激光L的发散角度，进而控制光栅形成范围的大小。又对应于所述声光调制器21的反射镜111用以改变激光L的方向，再者，激光L进入分光及导光装置(beam spliting and beam guiding device)4a，其分光镜41将激光L分成激光a及激光b，激光a经反射镜42、44反射后垂直入射透镜51，激光b经反射镜43反射后垂直入射透镜51，激光a、b经透镜51折射后于透镜51的焦点处交会，形成干涉驻波，感光物质6放在透镜51的焦平面上，而将干涉驻波记录成光栅。

此时同时移动分光镜41及反射镜42可改变激光a、b的相对距离，并改变光栅形成的间距。沿激光L的入射光轴将该分光及导光装置4a整个旋转，可改变光栅形成的方向。精密位移平台71是用来承载并移动感光物质6，以排列组合各种不同的光栅，并形成光栅图像。

该声光调制器21、扩束器3a、分光及导光装置4a及精密位移平台71等均可经由电脑控制以达到自动化目的。

又图4所示的分光及导光装置4a，及利用透镜51形成干涉驻波的方法都是借用现有的激光多卜勒流场干涉仪(LDA,Laser Doppler Anemometer)，由于该分光及导光装置4a及精密位移平台71的缓慢动态响应，造成光栅图像产生方法的速度瓶颈。

因此，本发明主要目的是针对上述光栅图像产生方法及其光学系统存在的问题，提供另一种光栅图像产生方法及其光学系统，以提高光栅图像的制作速度。

为了实现上述目的，本发明的光栅图像产生方法至少包括有：

一相干光源产生步骤；

一控制所述相干光曝光量的步骤；

一将相干光导引到所需位置的步骤；

一对称光产生步骤，用以将进入的相干光分成两互相对称的相干光；

一局部扫描步骤，用以令所述两道对称的相干光互相交会而形成干涉驻波，并改变干涉驻波形成的位置；

一感光步骤，是以感光物质以光栅的形式记录干涉驻波；

一移动记录位置的步骤，是用以改变感光物质上记录干涉驻波的位置。

本发明的光栅图像产生光学系统至少包括有：

一相干光源，用来产生干涉驻波的光源；

一曝光控制装置，供所述相干光经过，并控制其曝光量；

一导光控制装置，是设在曝光控制装置后端，供相干光通过，并将其导引到所需的位置；

一对称光产生装置，是设在导光控制装置的后端，供将进入的相干光分成两互相对称的相干光；

一局部扫描装置，是设在所述对称光产生装置的后端，是令所述两道对称的相干光分别经过后互相交会而形成干涉驻波，并可改变干涉驻波形成的位置；

一感光物质，是设在局部扫描装置的下方，以便将干涉驻波以光栅的形式记录；

一感光物质承载装置，是用以承载并移动感光物质。

所述的光栅图像产生光学系统，该导光控制装置包括有：一透镜、一位在透镜出射方向的扫描镜片及另一相对于该扫描镜片的透镜。