[发明专利]一种大幅面数字化全息打印装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大幅面数字化全息打印装置和方法，属于全息显示领域。

背景技术

数字化全息打印技术是光学、机械、电子、计算机等领域相关技术交叉融合的产物，是近年来国内外3D成像领域的研究热点。针对3D彩色目标的全息打印主要有两种途径。第一种方法是：通过计算算法模拟3D物体的衍射过程和干涉过程，计算出3D物体的全息图并分区块进行“激光直写”打印到记录材料上实现全息成像，即“非干涉记录”。第二种方法是：模拟光学全息体视图的制作过程，通过计算机建模软件获得一系列带有一维（或二维）视差的图像序列或通过摄像机扫描的方式获得实际3D物体或场景的视差图像序列，通过计算机编码合成的方式获得能够产生视差效果的基元图像阵列，通过将这些基元图像阵列以“干涉记录”方式打印在光敏材料上，则可获得全息3D成像效果。

目前，国内外已经对计算全息图的打印进行了研究。主要的有美国ZebraImaging公司的研究人员发明了大幅面体视彩虹彩色全息图的制作方法。东京工业大学的Yamaguchi等也在2011年报道了基于高密度光场重建技术的彩色全视差全息立体图制作方法；立陶宛Geola公司的研究人员在2011年报道了基于红、绿、蓝三色脉冲激光器和全色银盐干板的彩色全息打印系统，制作出了约有半人高的仅有水平视差(HPO)的彩色反射全息图；苏州大学的陈林森教授等采用两步法彩虹全息实现三维全息显示的数字化彩虹全息记录等。

目前，制约数字化全息打印技术发展的瓶颈主要在大信息量3D场景的信息获取及快速处理方法、高质量高效率的大幅面全息图打印系统和方法、高性能的全息记录材料等方面。随着高性能计算平台的不断发展，大数据信息的处理变得越来越快捷，这给全息打印图源信息的获取和快速处理提供了良好的条件。需要实现大幅面高分辨率3D打印图源信息的快速编码需要进行深入的算法研究。对于大幅面打印彩色全息图，影响成像质量的主要因素有两方面：一是全息打印系统的分辨率、像场畸变、定位精度等；二是记录材料的波前调制模式、光谱响应特性、空间频率响应等性能参数。打印效率一般指单位时间内打印全息图尺寸的能力，可用每秒钟打印基元全息图的个数来表示。影响全息打印效率的硬件因素主要有激光光源的功率大小、记录材料的光谱响应灵敏度、移动平台的快速移动精准定位性能等。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种大幅面数字化全息打印装置和方法。针对彩色3D物体或3D场景，利用快速并行计算环境对其进行快速的信息处理和编码，获得全息3D打印所需的图像信息，并通过计算与控制中心传输给全息打印系统进行全息图制作。本装置的移动平台的定位精度达到亚微米级，通过短时脉冲激光器可以实现快速曝光，使用DMD可以实现快速刷新，在GPU并行计算中使用CUDA架构可实现快速计算。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：