[发明专利]用于彩色运动全息术的系统和方法

说明书

附图说明

图1A至图21描绘了本发明的各种实施方式。

示例性实施方式的详细描述

本发明包括用于创建并使用描绘任意物体和/或场景的彩色运动全息图像的系统和方法。如本文所使用的，颜色可以包括全彩色或部分彩色或者任何单独的色彩组合。为了方便描述，可以将示例性的实施方式分解为三个主要的相互关联的方面，即，颜色、运动和遮挡。然而，每个特征也可以单独有利地实现或者与其它特征中的任一个或两个相结合有利地实现。

实施方式的详细描述通过图解及其最佳模式描述了实施方式。虽然足够详细地描述了这些实施方式以使本领域技术人员能够实践本发明，但是应当理解，可以实现其它实施方式并且可以进行逻辑和机械的改变，而不偏离本发明的精神和范围。因此，在本文中仅为了说明而非限制的目的给出详细的描述。

在彩色全息术的领域中的大多数先前工作设想实际的彩色物体的可用性，并且开始使用几个(通常是三个)不同的仔细选择的颜色的激光束、使用具有全色响应的全息记录材料来全息地记录所述物体。通常，这样的方法产生全息图，在这些全息图中，由于可用的记录材料的频谱响应限制和提供有一小组特定的激光波长的有限的颜色空间采样，并且因为它们已经用于不充分地重构具有相当大的深度和足够的与角度无关的颜色的明显精确的彩色图像的全息重放技术，因此难以实现精确的颜色渲染。可以提供重构的彩色全息图的在二个维度的匹配的几何结构的“色散补偿”全息技术是可用的，但是这种技术受到残留的纵向颜色依赖性的影响，这将其限制于相当浅的全息图和相当小的视角。

本发明通过提供产生并使用任意主题(包括计算机或其它数据)的深色全息图的系统、方法和技术来解决了这些问题，其中，全息图的记录可以使用单色激光和可能只在该波长处敏感的记录材料来实现。本文公开的这样的全息图的记录和重放克服了残留纵向颜色的问题，并且进一步提供了精确的颜色配准和几何保真度，即使对于接近和离轴的视者以及即使对于未与记录参考光束(在角度、聚散度或波长方面)很好地匹配的重放参考光束也是如此。

运动全息术中的大多数先前的工作通常已经设想实际的运动物体的可用性，并且已经开始使用在相当窄的胶片带上记录全息图的线性系列的脉冲激光来全息地记录物体，或者已经使用全息技术来记录和重放立体像(在Gabor、Denisyuk和Leith的意义上不是真实全息图)，其中，运动以一系列立体对的形式呈现。本发明通过提供产生并使用任意主题(包括计算机或其它数据)的没有明显的尺寸限制的真实全息图(即，在所有三个维度上具有实际的广度)的系统、方法和技术来解决了这些问题，其中，多个全息图像被记录在单个全息材料中，以使它们可以经由重放参考光束相对于记录材料的旋转以连续的、随机的或非连续的顺序来被一次重放一个。

多层全息术(multiple-slice holography)中的大多数先前的工作通常集中于记录并重放放射数据例如CT扫描和MR扫描，其中，空间上不同的信息层是已经可用的，并且其中，在重放期间需要透明度，以便看到数据内的内部细节。本发明通过提供在可控遮挡的情况下使用任意数据(例如，为了电影显示而最初产生的计算机动画)来产生并使用全息图以便全息内容可以被看到为完全或部分不透明的装置和技术来解决了这些问题。

颜色

在各种实施方式中，系统和方法通过组合多个单色全息图和角度相关的滤色片来实现全彩色全息影像。例如，可以实现全彩色透射全息图，其重放其红色的、绿色的、蓝色的和/或各种其它颜色和颜色的色调的任一个的图像内容。颜色的色调可以通过以不同的比例组合两种或更多种颜色来实现，这些颜色包括例如白色和一范围的灰色，其是红色、绿色和蓝色、黄色和黑色的平衡组合，其中黄色是主要的绿色和红色的平衡组合，以及黑色是实质上缺乏所有的颜色。

作为本发明的介绍性例子，将第一全息胶片准备为透射全息图，其中，所记录的光表示三维中的每个图像点将被重放为红色的程度。为了方便起见，这被称作胶片R(或者R胶片)，并且它重放的图像被称作R图像(或者R全息图)。类似地，将第二全息胶片准备为透射全息图，其中，所记录的光表示三维中的每个图像点将被重放为蓝色的程度。为了方便起见，它被称作胶片B(或者B胶片)，并且它重放的图像被称作B图像(或者B全息图)。并且类似地，将第三全息胶片准备为透射全息图，其中，所记录的光表示三维中的每个图像点将被重放为绿色的程度。为了方便起见，它被称作胶片G(或者G胶片)，并且它重放的图像被称作G图像(或者G全息图)。