本發(fā)明屬于全息術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法。

背景技術(shù)：

計算機(jī)計算全息干涉條紋后，通過雙遠(yuǎn)心鏡頭縮微系統(tǒng)，將干涉條紋分塊逐次打印到全息記錄介質(zhì)上的技術(shù)稱為激光全息直接打印技術(shù)。由于雙遠(yuǎn)心鏡頭的清晰成像距離亦即像方景深有限，當(dāng)干板與雙遠(yuǎn)心鏡頭的距離不在該范圍內(nèi)時，打印到全息記錄介質(zhì)上的計算全息條紋將會產(chǎn)生離焦現(xiàn)象，這將導(dǎo)致全息圖再現(xiàn)質(zhì)量的下降，甚至無法再現(xiàn)原物。由于全息干板是固定在位移平臺上，跟隨控制臺的操縱信號在水平方向和垂直方向分別運動，運動過程中，當(dāng)干板平面與位移平臺運動平面不平行時，或者干版本身的平面度不夠時，離焦現(xiàn)象可能隨時出現(xiàn)，并出現(xiàn)在干板運動過程中的任意位置，極大的影響全息圖的打印質(zhì)量。

全息圖的再現(xiàn)效果與激光全息直接打印條紋的清晰度密切相關(guān)，打印過程中應(yīng)當(dāng)極力避免離焦現(xiàn)象的發(fā)生。專利CN104181131B提出了一種紅外調(diào)制光致發(fā)光二維成像光路自動定位校準(zhǔn)裝置，專利CN2555526Y設(shè)計了一種實時全息干涉的精密復(fù)位微調(diào)全息干板支架，然而以上方法并不適用于激光全息直接打印系統(tǒng)。目前在進(jìn)行激光全息直接打印時，多是依靠人工經(jīng)驗或者使用大焦深的雙遠(yuǎn)心鏡頭來克服該缺陷，并沒有快速準(zhǔn)確地避免離焦現(xiàn)象產(chǎn)生的方法。

本發(fā)明提出一種激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法，可對干板進(jìn)行精密定位，避免離焦現(xiàn)象的產(chǎn)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法，以避免打印過程中離焦現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高全息圖的打印與再現(xiàn)效果。

本發(fā)明的特征在于，激光全息直接打印的干板精密定位裝置，至少含有光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡、平面反射鏡、空間光調(diào)制器、孔徑光闌、雙遠(yuǎn)心鏡頭、手動數(shù)顯平移臺、剪式升降臺、標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板、全息干板夾持件、二維角度精密調(diào)節(jié)儀、位移平臺、CCD相機(jī)和計算機(jī)。其中，計算機(jī)既向空間光調(diào)制器加載圖像，又向位移平臺傳遞控制信號，同時還接受并顯示由CCD相機(jī)采集到的圖像。剪式升降臺固定在手動數(shù)顯平移臺上，雙遠(yuǎn)心鏡頭固定在剪式升降臺上，通過配合使用手動數(shù)顯平移臺與剪式升降臺，可在水平向和高低向分別調(diào)節(jié)雙遠(yuǎn)心鏡頭的位置。二維角度精密調(diào)節(jié)儀固定在位移平臺上，全息干板夾持件固定在二維角度精密調(diào)節(jié)儀上，標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板可固定于全息干板夾持件中，利用二維角度精密調(diào)節(jié)儀，可在位移平臺的兩個運動軸線方向分別調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板的角度。標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板與全息干板夾持件是經(jīng)特殊加工制作的，利用激光刻字技術(shù)在普通全息記錄干板有藥面的四個角上印刻相同的空心圖案，如“口”字形，將此全息干板作為標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板。全息干板夾持件包括固定件和活動件兩部分，各有一凹槽，通過調(diào)節(jié)活動件的位置，可以改變凹槽的間距，標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板可插入并固定于凹槽之中。

采用本發(fā)明進(jìn)行干板精密定位的步驟為：利用計算機(jī)將一純白色方形圖像加載至空間光調(diào)制器，作為精密定位標(biāo)準(zhǔn)檢驗圖案。光源產(chǎn)生光束，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直后，調(diào)節(jié)平面反射鏡的角度，使該光束以某一角度照射空間光調(diào)節(jié)器，空間光調(diào)制器將會產(chǎn)生方形圖像的多級衍射像，其中一個衍射像在傳播過程中水平向與高低向的空間位置保持不變，利用孔徑光闌選取該級衍射像后，經(jīng)雙遠(yuǎn)心鏡頭的縮微作用傳遞到標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板。

通過計算機(jī)操控位移平臺，進(jìn)而帶動標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板運動，首先使得方形衍射像照亮標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板左上角的空心圖案，由CCD相機(jī)采集它的圖像，微調(diào)CCD相機(jī)位置，直至空心圖案的邊緣輪廓清晰，此后，CCD相機(jī)的位置保持固定不變。再操控位移平臺，使得方形衍射像依次照亮標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板其余三個空心圖案，并通過微調(diào)二維角度精密調(diào)節(jié)儀，使得它們的邊緣輪廓均清晰可見。由此，標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板平面與位移平臺的運動平面保持平行，此后將不再調(diào)節(jié)二維角度精密調(diào)節(jié)儀。若進(jìn)行激光全息直接打印，需將標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板更換為普通的全息記錄干板，全息記錄干板的平面與位移平臺的運動平面也是平行的。

再利用計算機(jī)將一復(fù)雜圖像加載至空間光調(diào)制器，操控位移平臺，使該圖像經(jīng)縮微后投射到標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板左上角空心圖案的中心處，由CCD相機(jī)采集它的圖像，配合微調(diào)手動數(shù)顯平移臺與剪式升降臺，進(jìn)而在水平向和高低向調(diào)節(jié)雙遠(yuǎn)心鏡頭的位置，直至CCD相機(jī)中圖像清晰，完成了全息干板的精密定位。

所述標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板，為四個角上印刻有相同空心圖案的普通全息記錄干板，如“口”字形空心圖案。

本發(fā)明提供的激光全息直接打印的干板精密定位裝置結(jié)構(gòu)簡單，精密定位方法準(zhǔn)確高效。

附圖說明

實施例圖：

本發(fā)明提供的激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法的附圖有4個

圖1激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法的第一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2全息干板夾持件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法的第二個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4對焦與離焦情況下激光直接打印圖像的效果圖。

圖1～圖4中，(1)-光源，(2)-擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡，(3)-平面反射鏡，(4)-空間光調(diào)制器，(5)-孔徑光闌，(6)-雙遠(yuǎn)心鏡頭，(7)-手動數(shù)顯平移臺，(8)-剪式升降臺，(9)-標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板，(10)-全息干板夾持件，(11)-二維角度精密調(diào)節(jié)儀，(12)-位移平臺，(13)-CCD相機(jī)，(14)-計算機(jī)，(15)-固定件，(16)-活動件，(17)-凹槽，(18)-M6內(nèi)六角螺釘，(19)-M4螺紋孔，(20)-合色棱鏡。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明“激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法”實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明提供的激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法的第一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括光源(1)，擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡(2)，平面反射鏡(3)、空間光調(diào)制器(4)，孔徑光闌(5)，雙遠(yuǎn)心鏡頭(6)，手動數(shù)顯平移臺(7)，剪式升降臺(8)，標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)，全息干板夾持件(10)，二維角度精密調(diào)節(jié)儀(11)，位移平臺(12)，CCD相機(jī)(13)，計算機(jī)(14)。由激光刻字技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)有藥面的四個角上分別印刻了“口”字形空心圖案，記為左上角空心圖案(901)、右上角空心圖案(902)、左下角空心圖案(903)和右下角空心圖案(904)。

在該實施例中，光源(1)選擇單色紅光激光光源，該光源產(chǎn)生光束后，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡(2)擴(kuò)束準(zhǔn)直后，調(diào)節(jié)平面反射鏡(3)的角度，使該光束以某一角度照射空間光調(diào)節(jié)器(4)。利用計算機(jī)將一純白色方形圖像加載至空間光調(diào)制器(4)，作為精密定位標(biāo)準(zhǔn)檢驗圖案，空間光調(diào)制器(4)將會產(chǎn)生方形圖像的多級衍射像，其中一個衍射像在傳播過程中水平向與高低向的空間位置保持不變，利用孔徑光闌(5)選取該級衍射像后，經(jīng)雙遠(yuǎn)心鏡頭(6)的縮微作用傳遞到標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)。

二維角度精密調(diào)節(jié)儀(11)固定在位移平臺(12)上，全息干板夾持件(10)固定在二維角度精密調(diào)節(jié)儀(11)上，標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)固定于全息干板夾持件(10)中。通過計算機(jī)(14)操控位移平臺(12)，進(jìn)而帶動標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)運動，首先使得方形衍射像照亮標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)左上角的空心圖案(901)，由CCD相機(jī)(13)采集它的圖像，微調(diào)CCD相機(jī)(13)位置，直至空心圖案的邊緣輪廓清晰，此后，CCD相機(jī)(13)的位置保持固定不變。再操控位移平臺(12)，使得方形衍射像依次照亮標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)其余三個空心圖案，并通過微調(diào)二維角度精密調(diào)節(jié)儀(11)，使得它們的邊緣輪廓均清晰可見。由此，標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)平面與位移平臺(12)的運動平面保持平行，此后將不再調(diào)節(jié)二維角度精密調(diào)節(jié)儀(11)。

再利用計算機(jī)(14)將一復(fù)雜圖像加載至空間光調(diào)制器，操控位移平臺(12)，使該圖像經(jīng)縮微后投射到標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)左上角空心圖案(901)的中心處，由CCD相機(jī)(13)采集它的圖像。剪式升降臺(8)固定在手動數(shù)顯平移臺(7)上，雙遠(yuǎn)心鏡頭(6)固定在剪式升降臺(8)上，配合微調(diào)手動數(shù)顯平移臺(7)與剪式升降臺(8)，進(jìn)而在水平向和高低向調(diào)節(jié)雙遠(yuǎn)心鏡頭(6)的位置，直至CCD相機(jī)(13)中圖像清晰，完成了全息干板的精密定位。

圖2為全息干板夾持件的結(jié)構(gòu)示意圖。全息干板夾持件包括鋁制的固定件(15)與活動件(16)兩部分，其中，活動件(16)可在固定件(15)上滑動，活動件(16)上有兩個M6內(nèi)六角螺釘(18)，通過該螺釘將活動件(16)固定，固定件(15)與活動件(16)上各有一凹槽(17)，可將標(biāo)準(zhǔn)檢驗干板(9)或全息干板插入凹槽中，固定件(15)上還有四個M4螺紋孔(19)，利用M4螺紋孔(19)將固定件(15)固定于二維角度精密調(diào)節(jié)儀(11)上。

圖3為本發(fā)明提供的激光全息直接打印的干板精密定位裝置和方法的第二個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其具體結(jié)構(gòu)與第一個實施例相似，其實施原理與本發(fā)明的第一實施例相同。但在該實施例中，采用了紅、黃、藍(lán)三色光源，經(jīng)過合色棱鏡(20)的合色作用，可用于彩色激光全息直接打印的干板精密定位。

圖4為對焦與離焦情況下激光直接打印圖像的效果圖，由于全息條紋的打印效果不便于直觀進(jìn)行比較說明，選擇激光直接打印微型漢字與英文字母圖像，顯微鏡下觀察，對焦與離焦時的打印效果分別如圖4(a)與圖4(b)所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。