[发明专利]在压缩域中运作而动态显示真实三维图像的直线变换数字全息系统

权利要求书

1.一套用于记录和显示虚像的或实像的，或者同时既有虚像又有实像的，正视(Orthoscopic-3D)三维图像的直线变换数字全息术系统，该数字全息术系统包括：

a)在焦平面压缩域中运作的数字全息记录(FPCD-DHR)子系统，其包括

1)相干光源照明装置

-提供参考光束和

-提供照明光束以照亮三维物体，以使得从三维物体上的各点发出光波波前，

2)第一光学变换元件(OTE₁)，其用于将三维物体上所有各点所产生的光波波前变换及压缩为位于第一光学变换元件的焦平面处的二维复值光波波前分布图案，

3)二维焦平面阵列检测器(FPDA)，其用于

-捕获二维光强度分布图案，该二维光强度分布图案源自于(i)经由第一光学变换元件的变换和压缩而产生的二维复值光波波前与(ii)参考光束波前，二者之间的相互干涉所生成，以及

-在二维阵列检测器平面的各点上输出与捕获的光强度分布图案相对应的图像信号，以及

4)数字复值波前解码器(DCWD)，其用于解码从二维焦平面阵列检测器(FPDA)输出的光强度图像信号，以生成数字全息复值波前图像信号，

其中，从第一光学变换元件(OTE₁)到二维焦平面阵列检测器(FPDA)的距离对应于第一光学变换元件(OTE₁)的焦距；

b)三维信号分发网络，其用于接收，存储和处理从数字复值波前解码器(DCWD)所生成的数字全息复值波前图像信号，并发送到至少一个位置上；和

c)在焦平面压缩域中运作的数字全息显示(FPCD-DHD)子系统，此子系统位于至少一个位置上，并且包括

1)数字纯相位编码器(DPOE)，其用于将数字全息复值波前图像信号转换为纯相位全息图像信号，

2)第二相干光源照明装置，其用于提供第二照明光束，

3)二维纯相位阵列显示器(PODA)，其用于(i)接收纯相位全息图像信号，(ii)接收第二照明光束，及(iii)输出与所接收到的纯相位数字全息信号相对应的复值光波波前分布图案，以及

4)第二光学变换元件(OTE₂)，其用于将从二维纯相位阵列显示器(PODA)输出的二维复值波前分布图案变换为三维再现光波波前该光波波前继续传播并聚焦成为与三维物体上各点相互一一对应的正视全息图像上的各个三维像点，

其中，从所述二维纯相位阵列显示器(PODA)到所述第二光学变换元件(OTE₂)的距离对应于所述第二光学变换元件(OTE₂)的焦距；

其中，从所捕获的三维物体到所显示的三维图像之间的映射关系构成三维直线变换；

其中，所显示的三维图像是相对于三维物体的正视的虚像或正视的实像，或者同时既有部分正视的虚像又有部分正视的实像。

2.根据权利要求1所述的数字全息术系统，其中所述第一光学变换元件(OTE₁)和第二光学变换元件(OTE₂)中的每一个都是透镜，其中每一个透镜的组成形式包括由一个较大的主凸透镜和一个较小的副凹透镜而组的长焦装置。

3.根据权利要求1所述的数字全息术系统，其中所述第一光学变换元件(OTE₁)和第二光学变换元件(OTE₂)中的每一个是抛物型凹面镜反射器，或者是附有Mangin型校正薄膜的球型凹面镜反射器，或者是由一个较大的抛物型凹面镜主反射器和一个较小的双曲型凸面镜副反射器而组成，或者是由一个较大的球型凹面镜主反射器和一个较小的附有Mangin型校正薄膜的球型凸面镜副反射器而组成。

4.根据权利要求1所述的数字全息术系统，其中所述二维焦平面阵列检测器(FPDA)是CCD型阵列检测器或CMOS型阵列检测器。

5.根据权利要求1所述的数字全息术系统，其中所述数字复值波前解码器(DCWD)采用基于参考光束的仿真型逆幅值规一化重建函数(INR)。