[发明专利]基于DMD的动感像素全息单元图像拍摄装置和方法

权利要求书

1.一种基于DMD的动感像素全息单元图像拍摄装置，其特征在于，

包括激光均光照明组件、DMD组件、物面转移组件、光栅分束组件和干涉成像组件，所述的激光均光照明组件，包括紫外激光器、扩束镜、方形微透镜列阵、准直镜，紫外激光器输出光束通过激光均光照明组件的扩束、均化、整形和准直，使DMD组件中的DMD窗口获得方形的均光斑照明，激光均光照明组件安装在光劈支架上，光劈支架的安装面为45度斜面，斜面上有一个与轴向成24°台阶，使输出光束垂直于DMD的微镜转轴入射，并与DMD微镜不工作时处于0度“停泊”状态的平面法线成24°；所述的DMD组件包括DMD、第一五维调节支架、DMD驱动器、微机、I/O接口卡、图像处理控制软件，所述的微机通过图像处理控制软件去控制DMD驱动器，由DMD驱动器将图像信息和“开、关”信号发送给DMD，同时通过I/O接口卡控制激光输出和电机旋转，所述的微机将图像模式为索引颜色的图像由图像处理控制软件按索引色谱的排列次序依次读出各颜色，并通过更换索引颜色表，将图像中不同的颜色分成不同的层，再通过DMD驱动器将各个颜色的图像层中的图像信息分别对应地传输给DMD，图像层的像素阵列与DMD的设置阵列一致，所述的DMD安装在第一个五维调节支架上，对DMD的反射面进行微调；所述的物面转移组件包括照相微距物镜、第二个五维调节支架，照相微距物镜安装在第二个五维调节支架上，可调节焦点和中心光轴的位置，照相微距物镜为物像比例达到1：1的物面转移物镜，DMD和±1级透射光栅分别置于照相微距物镜的物面和像面位置；所述的光栅分束组件包括电机、五维调节电机座、同步齿形带、第一带轮、第二带轮、轴承、±1级透射光栅和场镜，用于光束的分束和改变±1级透射光栅的取向，所述的±1级透射光栅的取向与图像的索引颜色成一一对应的映射关系，所述的五维调节电机座用于调节焦点和中心轴的位置，电机和轴承安装在五维调节电机座上，场镜紧贴±1级透射光栅，场镜和±1级透射光栅安装在第一带轮孔内，第一带轮轴端固定在轴承内，第二带轮固定在电机轴上，±1级透射光栅通过同步齿形带由电机带动旋转，用于改变±1级透射光栅的方位角；所述的干涉成像组件包括一对光学参数相同、像面向外的倒置使用的第一照相物镜组和第二照相物镜组、光刻胶板和二维角度调节架，所述的±1级透射光栅和光刻胶板分别置于一对倒置使用的照相物镜组的像面上，光刻胶板固定在二维角度调节架上，保证曝光面与中心光轴垂直，所述的干涉成像组件安装在第三个五维调节架上，用于调节焦点和中心轴的位置。

2.根据权利要求1所述的基于DMD的动感像素全息单元图像拍摄装置，其特征在于，当DMD的微镜处于+12°“开”状态时，激光均光照明组件的输出光束经DMD的微镜反射，其出射光束的光轴与DMD、照相微距物镜、±1级透射光栅和倒置的照相物镜组的中心光轴一致。

3.利用权利要求1所述的基于DMD的动感像素全息单元图像拍摄装置的拍摄方法，包括如下步骤：

1）将激光均光照明组件输出的方形均光光束垂直于DMD的微镜转轴入射，并与微镜不工作时处于0度“停泊”状态的平面法线成24°，使DMD窗口获得均光斑照明；

2）将照相微距物镜、±1级透射光栅、场镜、倒置使用的第一照相

物镜和第二照相物镜的中心光轴和光刻胶板的平面法线依次置于DMD微镜不工作时处于0°“停泊”状态的平面中心法线上，并确保DMD和±1级透射光栅分别置于照相微距物镜的物面和像面位置，同时±1级透射光栅和光刻胶记录板分别置于倒置使用的照相物镜组的像面上，当与图像像素相对应的DMD的微镜像素处于+12°“开”状态时，激光经DMD的微镜反射，光束与整个光路同轴，相应的图像通过DMD驱动器传输，经物面转移组件、光栅分束组件、干涉成像物镜组光学组件，在光刻胶板表面获得1：1的干涉成像图，当与图像像素相对应的DMD的微镜像素处于-12°“关”或0°“停泊”状态时，激光经DMD的微镜反射光束偏离光路；

3）设计图像模式为索引颜色的拍摄用单元图像，图像的列阵像素必须小于等于DMD内置列阵像素，且图像列阵像素和DMD的微镜列阵像素成一一对应关系；

4）微机将索引颜色图像读入图像处理控制软件，由图像处理控制软

件按索引色谱的排列次序读出第一个颜色并更换为这个颜色的索引颜色表，同时将图像中的其他颜色屏蔽起来，全部设定成黑色，从而获得这个颜色的图像层，再由DMD驱动器将这个颜色图像层的图像列阵像素传输给DMD，对应控制DMD微镜列阵的每一个像素“开”或“关”，设置这个颜色的像素对应控制DMD的微镜“开”，黑色的其他像素对应控制DMD的微镜“关”，同时每个颜色对应±1级透射光栅的一个方位角，以获得像素全息的动感效果，微机根据颜色控制电机旋转至这个颜色的方位角，同时给出信号控制紫外激光器出光，在光刻胶板表面实现这个颜色单元图像的拍摄；

5）依次读出各个颜色的图像层，并由DMD驱动器依次将各个颜色

图像层的图像列阵像素传输给DMD，依次在光刻胶板表面实现各个颜色图像层，不同干涉方位角的单元图像拍摄，从而完成整个动感像素全息单元图像的拍摄；

6）若拍摄的图像尺寸大于DMD 内置列阵像素，则需要采用拼版的方式完成拍摄，图像处理软件先将整个图像分解成若干个小于等于DMD 内置列阵像素的单元图像组块，通过二维平移台的移位，移位的行和列的距离为分割的单元组块的长宽大小，依次按照上述1）至5）的步骤拍摄单元图像组块，完成整个图像的拼板拍摄。