彩色穿透式成像面圓盤型複合全像術｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	吳威霖 Wei-lin Wu
論文名稱：	彩色穿透式成像面圓盤型複合全像術 Color transmission image-plane disk-type multiplex holography
指導教授：	鄭益祥 Yih-shyang Cheng
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 光電科學與工程學系 Department of Optics and Photonics
畢業學年度：	100
語文別：	中文
論文頁數：	180
中文關鍵詞：	弱理論、複合全像術、圓盤、彩色、穿透式
外文關鍵詞：	weak theory, multiplex holography, disk, color, transmission
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利用兩束光的干涉角度去控制全像片光柵間距，之後再利用重建光源的波長以及入射角度去控制繞射光的波長與繞射角度，藉此來製作可以重建紅光(632.8nm)、綠光(514nm)、藍光(457nm)三種波長於相同位置的觀賞視窗之全像片。
實驗部分共分成兩步驟：首先第一步驟利用「可環繞觀賞之成像面圓盤型複合全像術」的物光系統，配合設計的波長來改變物光系統與母片面的夾角，並固定物光系統之成像面的觀看影像形狀去修正LCD的擺放角度與播放的影像。再利用垂直母片的平行光分別記錄三種物光資訊在三張母片上。在第二步驟裡，先後將記錄好的母片以平行重建參考光垂直入射母片去重建出所有物光資訊，再針對母片去改變參考光發散光源位置並與物光資訊干涉且記錄在全像片上，至此製作出可重建彩色影像的全像片。觀看全像片時，只需將白光點光源放置在預先設計的重建位置，即可在設計的觀賞圓環觀看全彩影像。
本論文延續穿透式圓盤複合全像術的製作方法，先利用弱理論與電腦模擬來設計實驗架構，再模擬不同條件下對物體影像的影響並探討優化的方法。

By controlling the interference angle between the object wave and the reference wave, we can change the grating spacing in our holographic recording. Then, we can obtain the designated wavelength and diffraction angle of the diffracted image at the suitable viewing angle under white-light source illumination. Using this method, a colored transfer hologram will be achieved by which the reconstructed image in red, green, and blue at single viewing window can be perceived by the surrounding observers.
A two-step process is used in our holographic recording. First, by changing the angle between the object wave and the optical axis of object-beam system, we can make three master holograms for the corresponding wavelengths (red, green, and blue) designed for a colored holographic display. In the first-step recording, the size of object information on the image-plane is first determined, and then we can simulate the corrected image we need on the LCD plane. Then, under collimated laser-light illumination, diffracted object beams from three master holograms are retrieved to be imaged onto a single film to form a color hologram. Adopting a white-light source at the designated reconstruction source position, a color 3D image can be displayed for observers around the final hologram simultaneously. The experimental setup is designed based on the weak theory and numerical analysis with a computer. The effects of the parameters influencing the distortions of the final 3D images are also discussed in this study.

摘要....................................................  i
Abstract...............................................  ii
致謝..................................................  iii
圖目錄..................................................  x
表目錄...............................................  xiii
第一章	導論...........................................  1
1.1	前言...........................................  1
1.2	研究動機.......................................  2
第二章	光學系統.......................................  6
2.1	穿透式成像面圓盤型複合全像拍攝系統架構.........  6
2.2	全彩穿透式成像面圓盤型複合全像術...............  7
2.2.1	色彩混色波長歸納...............................  8
2.2.2	拍攝系統架構...................................  8
2.3	系統架構安排與參數設定........................  11
2.3.1	第一步驟拍攝架構與參數設定....................  11
2.3.2	第二步驟拍攝架構與參數設定....................  13
2.4	本章結論......................................  14
第三章	理論計算......................................  15
3.1	物光系統之計算................................  16
3.2	參光系統之計算................................  18
3.3	重建光系統之計算..............................  20
3.4	繞射光系統之計算..............................  21
3.5	LCD的擺設與影像形變修正.......................  22
3.5.1	LCD的擺放角度.................................  23
3.5.2	LCD影像修正...................................  26
3.6	本章結論......................................  30
第四章	電腦數值分析..................................  32
4.1	製作參數設計..................................  32
4.1.1	製作參數θc、θo、Zr的關係....................  32
4.1.2	參數Zc、Zo的關係與製作參數A、Zr的選定.........  38
4.1.2.1	參數Zc與Zo的關係..............................  38
4.1.2.2	製作參數A與Zr的選定...........................  42
4.2	藍色波長與綠色波長之繞射視窗設計..............  43
4.3	不同觀賞位置的物體形變探討....................  46
4.3.1	空間中的影像像點之推算........................  46
4.3.2	正確觀賞位置的觀看影像模擬....................  50
4.3.3	非正確觀賞位置的觀看影像模擬..................  55
4.4	白光光源重建全像片的物點繞射平均波長與繞射波段分析.....................................................  74
4.4.1	正確觀賞位置的觀看影像模擬....................  75
4.4.2	非正確觀賞位置的觀看影像模擬..................  79
4.5	本章結論......................................  98
第五章	實驗結果與探討................................  99
5.1	實驗影像對位與拍攝............................  99
5.1.1	第一步驟的對位圖形設計與母片拍攝..............  99
5.1.2	第二步驟的母片對位與子片拍攝.................  103
5.2	實驗結果.....................................  106
5.3	問題探討.....................................  108
第六章	結論與未來展望...............................  110
6.1	結論.........................................  110
6.2	未來展望.....................................  110
參考文獻..............................................  112
附錄一  綠光參數之θo、θc與Zr關係模擬................  114
附錄二  藍光參數之θo、θc與Zr關係模擬................  115
附錄三  綠光參數之Zo與Zc關係模擬......................  116
附錄四  藍光參數之Zo與Zc關係模擬......................  117
附錄五  綠光參數之Zr為40cm的Zo、Zc與視窗關係模擬......  118
附錄六  藍光參數之Zr為40cm的Zo、Zc與視窗關係模擬......  119
附錄七  藍光參數之Zr為49.6cm的Zo、Zc與視窗關係模擬....  120
附錄八  綠光參數之Zr為49.6cm的Zo、Zc與視窗關係模擬....  121
附錄九  紅光參數之|Zfilm1|模擬........................  122
附錄十  綠光參數之|Zfilm1|模擬........................  123
附錄十一  藍光參數之|Zfilm1|模擬......................  124
附錄十二  紅光參數之LCD方塊模擬.......................  125
附錄十三  綠光參數之LCD方塊模擬.......................  127
附錄十四  藍光參數之LCD方塊模擬.......................  129
附錄十五  紅光參數之不同位置的立體方塊形變模擬........  131
附錄十六  綠光參數之不同位置的立體方塊形變模擬........  137
附錄十七  藍光參數之不同位置的立體方塊形變模擬........  143
附錄十八  紅光參數之不同位置的影像波長與波段變化模擬..  149
附錄十九  綠光參數之不同位置的影像波長與波段變化模擬..  154
附錄二十  藍光參數之不同位置的影像波長與波段變化模擬..  159

                                

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