成像面圓盤型複合全像術之虛實像設計

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姓名

林傳傑(Chwang-Jye Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

成像面圓盤型複合全像術之虛實像設計
(The design of virtual and real image of image-plane disk-type ultiplex hologram)

相關論文

★ 成像面圓盤型複合全像術研究	★ 成像面圓錐型複合全像之特性分析
★ 子波列轉換在光學圖形識別的應用	★ 可環繞觀賞之成像面圓盤型複合全像術
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摘要(中)

「成像面圓盤型複合全像術」乃是將物體影像以重複曝光的方式，直接成像在一張全像底片面上，因此重建的影像較不變形，且重複曝光的全像片之繞射效率也不差，同時可提供物體360°的立體影像資訊，所製作的全像片可以用較大的白光光源來重建影像，是一種拍攝架構簡單，但是實用性質很高的一種展示型全像製作方式。
本論文將介紹「成像面圓盤型複合全像術」的實驗架構及原理，設計出「軸成像式」與「非軸成像式」的虛、實像拍攝方式，並探討圓盤型全像片的限制與改善，以期可以依我們所設計的拍攝參數，來達成我們所要的影像成像位置、虛像實像、觀看者觀看的角度距離等。

關鍵字(中)

★ 虛像
★ 非軸成像式
★ 圓盤型
★ 軸成像式
★ 成像面
★ 實像

關鍵字(英)

★ virtual image
★ real image
★ disk-tape
★ image plane
★ hologram

論文目次

中文摘要 Ⅰ
目錄 Ⅱ
圖目錄 Ⅲ
第一章導論 1
第二章實驗架構與光學系統 5
2.1 成像面圓盤型複合全像術實驗架構介紹 5
2.2 「軸成像式」全像拍攝系統架構 7
2.3 「非軸成像式」全像拍攝系統架構 10
2.4 拍攝系統參數設定 13
第三章光路追蹤計算 19
3.1 物光系統 20
3.2 參考光系統 27
3.3 底片座標與觀看座標之轉換 29
3.4重建光系統 32
3.5 繞射光計算 35
第四章特性分析 37
4.1 圓盤型複合全像術分析 37
4.2 「非軸成像式」之影像修正 41
4.3 「非軸成像式」之影像模擬分析 45
4.4 「軸成像式」虛、實像比較分析 53
第五章結論與未來研究方向 63
參考資料 64
附錄一 66
附錄二 70
圖目錄
圖2-1 成像面圓盤型複合全像術架構示意圖---------------------------------------------5
圖2-2 成像面型式物光光路系統示意圖---------------------------------------------------6
圖2-3 圓盤底片旋轉示意圖------------------------------------------------------------------6
圖2-4 軸成像式虛像光路系統架構俯視示意圖------------------------------------------7
圖2-5 物光光學系統俯視示意圖------------------------------------------------------------8
圖2-6 軸成像式虛像系統重建示意圖------------------------------------------------------9
圖2-7 非軸成像式實像光路架構俯視示意圖--------------------------------------------11
圖2-8 非軸成像式虛像光路架構俯視示意圖--------------------------------------------11
圖2-9 非軸成像式實像系統重建示意圖-------------------------------------------------12
圖2-10 非軸成像式虛像系統重建示意圖------------------------------------------------12
圖2-11 CCD擷取影像示意圖---------------------------------------------------------------13
圖2-12 CCD取像角度qa、旋轉角度qt與視角差qv示意圖-------------------------------14
圖3.1 物體座標旋轉俯視示意圖-----------------------------------------------------------19
圖3-2 CCD擷取物體影像示意圖-----------------------------------------------------------20
圖3-3 物點投影到detector示意圖--------------------------------------------------------21
圖3-4 LCD Panel座標轉換示意圖-------------------------------------------------------22
圖3-5 底片座標轉換示意圖---------------------------------------------------------------23
圖3-6 物點由LCD成像到底片示意圖--------------------------------------------------23
圖3-7 物光方向餘弦示意圖---------------------------------------------------------------26
圖3-8 軸成像式虛像系統參考光方向餘弦示意圖------------------------------------27
圖3-9 非軸成像式參考光系統方向餘弦示意圖---------------------------------------28
圖3-10 觀看座標與底片座標示意圖----------------------------------------------------29
圖3-11 軸成像式系統重建光方向餘弦示意圖------------------------------------------32
圖3-12 非軸成像式實像系統重建光方向餘弦示意圖---------------------------------33
圖3-13 非軸成像式虛像系統重建光方向餘弦示意圖---------------------------------34
圖4-1 圓盤全像片順序示意圖--------------------------------------------------------------37
圖4-2 軸成像式實像系統重建示意圖-----------------------------------------------------38
圖4-3 軸成像式虛像系統重建示意圖-----------------------------------------------------39
圖4-4 非軸成像實像系統底片面正確旋轉情況----------------------------------------40
圖4-5 非軸成像實像系統底片面方塊翻轉情況----------------------------------------41
圖4-6 修正角度與空間點視線最短交會距離的關係----------------------------------42
圖4-7 非軸成像實像系統底片面修正2N‧qo情況------------------------------------43
圖4-8 修正2N‧qo時，重建時圓盤旋轉一圈，方塊轉軸在空間中情形，（a）為正面、俯角60°觀看，（b）為側面觀看。--------------------------------------44
圖4-9 方塊八個端點座標示意圖----------------------------------------------------------46
圖4-10 圓盤底片上方塊八個端點位置示意圖（方塊未翻轉）---------------------47
圖4-11 觀看座標中方塊影像示意圖（方塊未翻轉），此為正面俯角60°觀看之方塊。-------------------------------------------------------------------------------------47
圖4-12 圓盤底片上方塊八個端點位置示意圖（方塊翻轉）-------------------------49
圖4-13 觀看座標中方塊影像示意圖（方塊翻轉），此為正面俯角60°觀看之方塊。-------------------------------------------------------------------------------------------49
圖4-14 圓盤底片上方塊八個端點位置示意圖（修正2N‧qo）----------------------50
圖4-15 觀看座標中方塊影像示意圖（修正2N‧qo），此為正面俯角60°觀看之方塊。-----------------------------------------------------------------------------------50
圖4-16 方塊影像厚(AD)、寬(AB)、高(AE)隨觀看距離變化圖（實像）---------51
圖4-17 方塊影像寬高比(AB/AE)隨觀看距離變化圖（實像）-----------------------51
圖4-18 方塊影像厚(AD)、寬(AB)、高(AE)隨觀看距離變化圖（虛像）-------------52
圖4-19 方塊影像寬高比(AB/AE)隨觀看距離變化圖（虛像）-----------------------52
圖4-20 軸成像式模擬影像重建示意圖，觀看角度俯角45°(a)實像、(b)虛像-----54
圖4-21 底片（圓盤）上方塊8個端點位置示意圖，(a)實像、(b)虛像------------57
圖4-22 觀看距離與全像片張數關係，(a)實像、(b)虛像----------------------------56
圖4-23 觀看距離與寬長比關係，(a)實像、(b)虛像-----------------------------------58
圖4-24 觀看距離與觀看波長關係，(a)實像、(b)虛像---------------------------------60
圖4-25 觀看俯角與觀看波長關係，(a)實像、(b)虛像---------------------------------61
圖4-26 觀看波長與重建光位置之關係圖。(a) C點、(b) E點-----------------------62

參考文獻

[1] D.Gabor, ”A new microscopic principle,” Nature ,161(1948) 777-778
[2] E.N.Leith and J.Upatnieks, “Wavefront reconstruction with diffused illumination and three dimensional objects,” JOSA ,154(1964) 1295-1301
[3] S.A Benton, “Hologram reconstruction with extended light sources,” JOSA 59(1969) 1545
[4] D.J Debitetto, “Hologram panoramic stereograms synthesized from white-light recordings,” Appl.Opt 8(1966) 1740-1741
[5] L.Cross, “The multiple technique for cylindrical holographic stereograms,” Proc.SPIE (1977)
[6] L.Huff and R.L.Fusek, “Cylindrical holographic stereograms,” International Symposium on Display Holography 1(1981) 91-147
[7]S. A. Benton, “Survey of holographic stereograms,” Proc. SPIE, 367(1982) 15-19
[8] K. Okada, S. Yoshii, Y. Yamaji and J. Tsujichi, “Conical holographic stereograms.” Opt. Comm., 73(1989)347-350
[9]L. M Murillo-Mora, K. Okada and T. Honda, “Color conical holographic stereograms,” Proc. SPIE., 2176(1994)66-72
[10]Yih-Shyang Cheng, Wei-Hong Su and Ray-Cheng Chang, “Disk-type multiplex holography,” Appl.Opt. 38(1999) 3093-3100
[11] Yih-Shyang Cheng, and Ray-Cheng Chang, “Image-plane cylindrical holographic stereogram,” Appl. Opt. 39 (2000) 4058-4069
[12] 陳志宏『成像面圓盤型複合全像術』(2000)
[13] 蘇永添『可環繞觀賞之成像面圓盤型複合全像術』(2002)

指導教授

鄭益祥(Yih-Shyang Cheng)

審核日期

2004-7-14

推文