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研究生: 吳岳翰
Yang-Hain Wu
論文名稱: 彩色反射式成像面凹面圓柱型複合全像術之光學模擬
Optical simulation of reflection image-plane alcove cylindrical 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: 98
語文別: 中文
論文頁數: 114
中文關鍵詞: 反射式全像術圓柱型全像術複合全像術
外文關鍵詞: multiplex holography, cylindrical holography, Reflection holography
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  • 利用反射式全像片具有高度的波長選擇性,以及利用拍攝時兩道光干涉角度來控制光柵的間距,針對藍光(442nm)、綠光(532nm)、紅光(633nm)三個不同波長設計出空間中全像片觀賞狹縫的位置。其中在實驗的部分我們採用四步驟法:首先在光學系統中加入毛玻璃的方法來增加反射式全像片的垂直視角,並且藉著毛玻璃(成像面)與物光光軸夾角的控制得到第四步驟翻拍時所需物光的入射角,接著,用重複曝光的方式將二維影像拍攝在第二號母片上,再變換第二號母片之重建光角度使繞射光彎折成所需的角度,接著,經過多一次翻拍以消除錯誤影像的干擾,在最後一步驟中,拍攝藍光影像時參考波使用「聚焦線段中心」位於全像圓柱軸心上的圓柱發散波,而拍攝綠光影像與紅光影像則是以平行波為參考波,皆為一次翻拍到子片上,最後製作成全彩反射式全像片。拍攝藍光影像時所使用的圓柱波在全像片彎折之後,可以視為全像圓柱軸心上的點光源,並且綠光影像與紅光影像也都以此點光源為重建光源。
     「全彩之反射式成像面凹面圓柱型複合全像術」延續「反射式成像面凹面圓柱型複合全像術」的實驗系統架構,並利用繞射理論推算繞射光的方向,藉由電腦模擬計算來分析四個步驟的實驗架構,討論各種參數對重建影像的影響,並探討改良的方法。


    Reflection hologram has the property of high wavelength selectivity. In this paper variation of interference angle between object and reference waves are adopted for changing the spacing of grating. Using this property we can design the viewing slits at a fixed location in the space for blue (442nm), green (532nm), red (633nm) light.The proposed experimental procedure consists of four steps : In the first step, a diffuser is added into the optical system to increase the vertical viewing window, and we control the angle between the diffuser and the optical axis of the object wave to achieve the requirement for the incident angle of object wave in the fourth step. Then, all the 2D images retrieved from the master hologram are sequentially recorded onto the second master hologram with a cylindrical reference wave using multiple-exposure procedure. Next, we adopt a collimated wave as the reconstruction reference beam to to control the direction of the image wave from the second master hologram. In the fourth step, all the 2D blue images are recorded on the transfer hologram using a cylindrical reference wave and then all the 2D green and red images are recorded on the transfer hologram using plane reference wave. After bending the transfer hologram into a cylinder, the source line of cylindrical reference wave for hologram recording of the blue image is compressed into a point on the axis of our cylindrical hologram. And the point light source situated at this location also reconstructs waves for green and red images.
    This thesis extends the four-step process proposed in the thesis entitled “Reflection image-plane alcove cylindrical multiplex holography”. Diffraction theory and computer simulation are used to calculate the direction of the diffracted beam and to obtain the parameters needed for the experimental setup. The characteristics of the reconstructed 3D images and the methods to improve the quality of images are also discussed.

    頁次 摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 X 第一章 導論1 第二章 全彩之反射式成像面凹面圓柱型複合全像術5 2-1 反射式成像面凹面圓柱型複合全像術5 2-2 全彩之反射式成像面凹面圓柱型複合全像術8 2-2-1 全彩的混色9 2-2-2 觀賞視窗(RGB)的重疊9 第三章 全像底片光柵週期的控制11 3-1 全像底片藥膜內干涉情形之理論模型11 3-1-1 製做雷射波長之選取11 3-1-2 全像底片干涉之理論模型16 3-2 全像底片接觸介質折射率的選取19 第四章 光學系統架構與參數設計24 4-1 系統架構的設計基礎24 4-1-1 第四步驟物光與參考光的控制24 4-1-2 第一步驟LCD圖片資訊在毛玻璃面上的成像位置計算26 4-1-3 第二步驟圓柱形參考光的控制28 4-2 全彩之反射式成像面凹面圓柱型複合全像片拍攝系統架構 29 4-2-1 第一步驟拍攝系統架構與定位系統29 4-2-2 第二步驟拍攝系統架構與定位系統32 4-2-3 第三步驟拍攝系統架構與定位系統37 4-2-4 第四步驟拍攝系統架構與定位系統40 4-3 透鏡尺寸有限的製作方法42 4-4 以白光光源重建全像片的繞射光波長範圍43 第五章 理論計算47 5-1 光路追跡47 5-1-1 第一步驟物體至底片上的光路追跡47 5-1-2 第二步驟物光與參考光的光路追跡51 5-1-3 觀賞座標中的物點56 5-2 繞射理論58 5-3 視線交會點之計算59 第六章 電腦數值模擬63 6-1 在不同觀賞距離所觀察到的像點位置64 6-1-1 正確觀賞位置的重建方塊64 6-1-2 錯誤觀賞位置的重建方塊69 6-1-3 相同觀賞距離不同垂直高度的重建物體影像80 6-2 參數 和 的關係84 6-2-1 繞射藍光的光柵:不同參數下的視窗狹縫88 6-2-2 繞射綠光、紅光的光柵:不同參數下的視窗狹縫90 6-3 雙眼視線的最短距離線段96 6-4 使用線光源對重建影像的影響100 6-5 不同波長繞射光的視窗位置104 第七章 實驗結果與結論109 7-1 實驗結果109 7-2 結論與未來展望112 參考文獻114

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