CN104769507B - 全息图像生成与重构 - Google Patents

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Abstract

一般地描述了利用多个光源和布置成围绕对象的图像传感器阵列来生成并记录对象的全息图的技术。在各个示例中，装置可被配置成将来自多个光源的多个光束照射到相应数量的分束器上，所述分束器被配置成产生光束的第一部分和光束的第二部分，所述第一部分可照射到对象上，所述第二部分可由反射镜单元反射以生成参考束。某种装置还可以包括图像传感器阵列，所述图像传感器阵列可被配置成接收由参考束和由对象散射的对象束引起的干涉图像。

Description

全息图像生成与重构
技术领域
在此所述的本发明各个实施例通常涉及全息图像生成与重构，并且特别涉及用于生成立体全息图像且重构立体全息图像使得能够从一个或多个不同的方向观看图像的技术。
背景技术
除非在此处进行说明，否则此处所描述的材料不是本申请权利要求的现有技术并且不因包含在该部分中而承认是现有技术。
全息摄影技术能够用来记录表征对象图像的全息图且由记录的全息图来重构图像。作为常规的全息摄影技术的示例，发射型全息摄影技术能够用来生成发射侧的二维或三维对象的全息图，例如借助于CCD(电荷耦接器件)摄像机。全息图能够以视频信号的形式被发送到接收侧。在接收侧，基于在接收到的视频信号中包含的干涉图，能够在由具有光学衍射极限级的分辨率的像素构成的高清晰液晶显示面板上显示出全息图。特别地，通过在显示面板的一面上显示的干涉图上照射易于引起干涉的重构光，例如从激光光源发射的相干光，能够形成全息图。在干涉图上照射重构光引起干涉图中的衍射，使得用户能够观察衍射光作为从显示面板的另一面发射的全息图像。
借助常规的全息摄影技术，通常能够从一个方向或者从一个视点观看重构后的全息图像。然而，在一些情况下，存在对于允许从不同方向观看重构后的立体图像的需求。
发明内容
一般地描述了用于生成立体全息图像且重构立体全息图像使得能够从一个或多个不同的方向观看图像的技术。
此处所描述的各个示例的全息图像生成装置可包括多个光源、多个分束器和/或反射镜单元中的一个或多个。每个光源可配置成照射光束。每个分束器可被配置成将从对应一个光源照射的光束分割成光束的第一部分和第二部分，使得光束的第一部分照射到对象上，光束的第二部分照射到反射镜单元上。反射镜单元可被配置成反射光束的第二部分以生成参考束。此外，被布置成围绕对象的图像传感器阵列可被配置成接收由参考束和由对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像，进一步配置成将接收到的图像转换成图像信号。
在一些示例中，描述了一种全息图像重构装置，诸如本文所描述的可适于使用配置成接收表征对象的全息图的输入信号的接收单元的任何示例的装置。该装置可进一步适于使用多个紫外光源，每个紫外光源配置成基于相应一个输入信号来生成对应的紫外光束以及将紫外光束照射到扫描反射镜上。扫描反射镜可配置成反射每个紫外光束以生成扫描束，扫描束被照射到屏幕上。该屏幕可涂有光致变色材料且配置成接收来自扫描反射镜的扫描束且由于响应于扫描束而调节的屏幕的可见光透射特性而在屏幕上形成对象的全息图。此外，该装置可适于使用多个重构光源，每个重构光源配置成将重构光束照射到屏幕上以重构对象的图像。
在一些示例中，描述了用于生成全息图像的方法。示例的方法可以包括：由多个光源中的每个光源来照射光束。从多个光源中的对应一个光源照射的光束可以被多个分束器中的每一个分割成光束的第一部分和第二部分，使得光束的第一部分照射到对象上，光束的第二部分照射到反射镜单元上。光束的第二部分可由反射镜单元反射以生成参考束。所述方法还可以包括：由被布置成围绕对象的图像传感器阵列来接收由参考束和由对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像。接收到的图像可被转换成图像信号。
在一些示例中，描述了用于重构全息图像的方法。示例的方法可以包括：由接收单元接收表征对象的全息图的输入信号。可以由多个紫外光源中的每一个基于相应一个输入信号来生成对应的紫外光束，紫外光束照射到扫描反射镜上。可以由扫描反射镜反射每个紫外光束，以生成扫描束，扫描束照射到涂有光致变色材料的屏幕上。可响应于扫描束而调节屏幕的可见光透射特性以在屏幕上形成对象的全息图。某些方法还可以包括：由多个重构光源中的每一个，将重构光束照射到屏幕上，以重构对象的图像。
在一些示例中，描述了一种计算机可读存储介质，其可适于存储用于使处理器生成全息图像的程序。该处理器可以包括如本文进一步描述的各种特征。程序可以包括用于如下的一条或多条指令：由多个光源中的每一个光源照射光束以及由多个分束器中的每个分束器将从多个光源中的对应一个光源照射的光束分割成光束的第一部分和第二部分以使光束的第一部分照射到对象上且光束的第二部分照射到反射镜单元上。程序还可以包括用于如下的一条或多条指令：由反射镜单元反射光束的第二部分以生成参考束，由布置成围绕对象的图像传感器阵列来接收由参考束以及由对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像，以及将接收到的图像转换成图像信号。
在一些示例中，描述了一种计算机可读存储介质，其可适于存储用于使处理器重构全息图像的程序。该处理器可以包括如本文进一步描述的各种特征。该程序可以包括用于如下的一条或多条指令：由接收单元接收表征对象的全息图的输入信号，以及由多个紫外光源中的每个紫外光源基于相应一个输入信号来生成对应的紫外光束，以及将紫外光束照射到扫描反射镜上。程序还可以包括用于如下的一条或多条指令：由扫描反射镜反射每个紫外光束，以生成扫描束，由涂有光致变色材料的屏幕来接收来自扫描反射镜的扫描束，从而由于响应于扫描束而调节的屏幕的可见光透射特性而在屏幕上形成对象的全息图，以及由多个重构光源中的每一个将重构光束照射到屏幕上以重构对象的图像。
前面的概述仅仅是示例性的，而不意在以任何方式进行限制。通过参考附图以及下面的具体实施方式，除了上文所描述的示例性的方案、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征将变得清楚。
附图说明
通过下面结合附图给出的详细说明和随附的权利要求，本公开的前述特征以及其它特征将变得更加清晰。应理解的是，这些附图仅描绘了依照本公开的多个实施例，因此，不应视为对本技术方案范围的限制，将通过利用附图结合附加的具体描述和细节对本公开进行说明，在附图中：
图1示意性地示出了示例性的全息图像生成装置的立体图；
图2示意性地示出了示例性的全息图像生成装置的剖视图；
图3示意性地示出了另一示例性的全息图像生成装置的立体图；
图4示意性地示出了示例性的全息成像系统的框图，该全息成像系统包括全息图像生成装置，该全息图像生成装置通过网络与全息图像重构装置耦接；
图5示意性地示出了示例性的全息图像重构装置的立体图；
图6示意性地示出了例性的可用于全息图像重构装置中的示例性的扫描反射镜的立体图；
图7示意性地示出了另一示例性的全息图像重构装置的立体图；
图8示出适于生成全息图像的方法的示例流程图；
图9示出适于重构全息图像的方法的示例流程图；
图10显示出了示出能够配置成执行用于生成和/或重构全息图像的方法的示例计算系统的示意框图；
图11示出能够用来生成全息图像的计算机程序产品；以及
图12示出能够用来重构全息图像的计算机程序产品，
所有均是按照本文所描述的至少一些实施例来布置。
具体实施方式
在下面的详细说明中，将参考附图，附图构成了详细说明的一部分。在附图中，除非上下文指出，否则相似的符号通常表示相似的部件。在详细说明、附图和权利要求中所描述的示例性实施例不意在限制。可以使用其它实施例，并且可以做出其它改变，而不偏离本文呈现的主题的精神或范围。将易于理解的是，如本文大致描述且如图中所图示的，本公开的方案能够以各种不同配置来布置、替代、组合、分离和设计，所有这些都在本文中明确地构思出。
本公开一般地尤其涉及与生成和重构立体全息图像有关的方法、装置、系统、设备和计算机程序产品。
简言之，总体描述了使用多个光源以及布置成围绕对象的图像传感器阵列来生成和记录对象的全息图的技术。在各个示例中，描述了一种装置，其中该装置可配置成将来自多个光源的多个光束发送到对应数量的分束器，分束器配置成生成光束的第一部分和光束的第二部分，该第一部分可照射到对象上，该第二部分可由反射镜单元反射以生成参考束。某装置还可以包括图像传感器阵列，所述图像传感器阵列可被配置成接收由参考束和由对象散射的对象束引起的干涉图像。
在一些实施例中，通过图像传感器接收到的图像可转换成图像信号，图像信号可记录在存储单元中。图像信号可发送给全息图像重构装置。
在一些实施例中，图像传感器阵列可以包括CCD(电荷耦合器件)阵列且可以布置成圆筒或多边棱镜的形状。
在一些实施例中，全息图像重构装置可配置成接收图像信号且基于图像信号来生成来自多个紫外光源的紫外光束。紫外光束可由扫描反射镜反射以生成扫描束，扫描束照射到屏幕上，屏幕可涂有光致变色材料，并且配置成响应于扫描束而调节的屏幕的可见光透射特性而在屏幕上形成对象的全息图。此外，多个重构光束可照射到屏幕上，使得可基于全息图来重构对象的图像。
在一些实施例中，所述光致变色材料包括从由钽酸钾(KTaO3)和掺有诸如镍(Ni)的杂质的钛酸锶(SrTiO3)组成的组中选出的一种或多种材料。可替代地，光致变色材料可以包括HABI(六芳基联咪唑)。
在一些实施例中，屏幕可以布置成圆筒或多边棱镜的形状。此外，扫描反射镜可通过任何合理的机构来致动，例如磁致动、电致动或电磁致动。
图1示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例性的全息图像生成装置的立体图。如图所示，全息图像生成装置100可以包括多个光源110、112和114，每个光源被配置成朝向对应的分束器120、122或124照射(或发送)光束。每个分束器120、122和124可配置成将从对应的光源110、112或114接收到的光束分割成光束的第一部分和第二部分。光束的第一部分可照射到对象150上，图像传感单元140可围绕对象150。同时，光束的第二部分可照射到反射镜单元130上。反射镜单元130可配置成反射光束的第二部分以生成参考束，使得可通过对象150散射的光束的第一部分和参考束可使得干涉图形成在图像传感单元140上。图像传感单元140可以接收干涉图的图像且将图像转换成图像信号。后面将结合图2对图像传感单元140形成和接收干涉图的操作进行说明。
在图1中，为说明的原因，示出了三个光源110、112和114以及对应的三个分束器120、122和124。然而，光源和分束器的数量不限于此。在一些示例中，可以布置两对或多于三对的光源和分束器，取决于所需的实现。
在一些实施例中，图像传感单元140可以包括图像传感器阵列。例如，图像传感单元140可以包括CCD阵列以及任何其他类型的成像传感器。而且，图像传感器阵列可布置成多边棱镜的形状，例如图1所示的矩形棱镜。可替代地，图像传感器阵列可以布置成圆筒形状或任何其他形状。
在一些实施例中，光源110、112和114中的每一个可配置成照射诸如可见激光束的相干光束。而且，分束器120、122和124中的每一个可利用包括形成在玻璃基板上的铝层的半反射镜来实现。
图2示出依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例性的全息图像生成装置的剖视图。图2示出了全息图像生成装置100的剖视图，其是沿着图1中所示的装置的线A-A’截取的。如图所示，每个分束器120或124可以将从对应的光源110或114照射的光束L1或L4分割成第一部分L11或L41以及第二部分L12或L42。
分束器120可配置成与光源110和反射镜单元130协调操作。例如，分束器120可配置成反射光束L1的第一部分L11，其中第一部分L11能够照射到对象150上。对象150可被图像传感单元140围绕。分束器120还可配置成发送光束L1的第二部分L12，该第二部分可照射到反射镜单元130上。反射镜单元130可配置成反射光束L1的第二部分L12以生成参考束L14。在该示例性的配置中，对象束L13可来自于对象150散射的光束L11的至少一部分，参考束L14可使得干涉图形成在图像传感单元140的内表面上。
分束器124被布置成类似于分束器120工作，其中分束器124可配置成与光源114和反射镜单元130协调地工作。例如，分束器124可配置成反射光束L4的第一部分L41，其中第一部分L41能够照射到对象150上。分束器124还可配置成将光束L4的第二部分L42发送到反射镜单元130，反射镜单元130可配置成反射光束L4的第二部分L42以生成另一参考束L44。另一对象束L43可来自于被对象150散射的光束L41的至少一部分，参考束L44可使得干涉图形成在图像传感单元140的内表面上。
当两个光束(例如，L14和L13；或者L44和L43)到达图像传感单元140的内表面时，光波会彼此交叉和干涉。通过光波交叉所形成的干涉图可以表征来自对象150的场景光与原光源干涉的方式。图像传感单元140中的图像传感器可配置成检测并接收干涉图的图像且将接收到的图像转换成图像信号以便进一步处理，稍后将对此进行说明。
图3示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的另一示例性的全息图像生成装置的立体图。除了图像传感单元340布置成圆筒形状之外，全息图像生成装置300具有与如图1和图2所示的全息图像生成装置100相似的配置。如图所示，图像传感单元340可以具有筒状内表面，其中可布置有成像传感器(例如，CCD传感器设备)阵列。在可替代的实施例中，图像传感单元340可以具有任何其他适合形状的内表面，诸如圆柱状体或多边棱镜。
类似于图1和图2所示的全息图像生成装置100，装置300可以包括多个光源110、112和114，每个光源被配置成朝向对应的分束器120、122或124照射光束。分束器120、122和124中的每一个可配置成分别与光源110、112和114协调地工作。例如，分束器120可配置成将从光源110照射的光束分割成光束的第一部分和第二部分，其中光束的第一部分可照射到对象150上。对象150可以被图像传感单元340围绕。分束器110还可配置成发送光束的第二部分，光束的第二部分能够照射到反射镜单元130上。反射镜单元130可以反射光束的第二部分以生成参考束。在该示例性的配置中，对象束可来自于被对象150散射的光束的至少一部分，并且参考束可以使得干涉图形成在图像传感单元140上。图像传感单元140可以接收干涉图的图像且将图像转换成图像信号以便进一步处理。
在一些实施例中，通过根据上述实施例的全息图像生成装置100或300生成的图像信号可以记录在本地存储单元中和/或发送到全息图像重构装置。图4示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例性的全息成像系统的框图，该全息成像系统包括全息图像生成装置，全息图像生成装置通过网络与全息图像重构装置耦接。如图所示，全息成像系统400可以包括全息图像生成装置410，全息图像生成装置410可与记录单元420和发送单元430耦接。发送单元430可以通过一个或多个网络460与接收单元440耦接。接收单元440可以与全息图像重构装置450耦接。
在一些实施例中，全息图像生成装置410可以具有与如图1至图3所示的全息图像生成装置100或300相似的配置。全息图像生成装置410可配置成以与上文结合图1至图3所描述的方式来生成图像信号。如此生成的数字图像信号可以被发送且记录在记录单元420中。记录在记录单元420中的图像信号可由发送单元430读取且通过网络460发送到远程设备，诸如接收单元440或全息图像重构装置450。接收单元440可配置成从发送单元430接收图像信号且将图像信号发送到全息图像重构装置450。
在一些实施例中，全息图像重构装置450可配置成基于接收到的图像信号来重构对象150的图像。图5示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例性的全息图像重构装置的立体图。
如图5所示，全息图像重构装置500可以包括多个紫外光源532、534、536和538，每个紫外光源可配置成基于全息图像信号来生成紫外光束，诸如紫外激光束。在一些实施例中，全息图像信号可以从诸如图1至图4中的全息图像生成装置100、300或410的全息图像生成装置来提供。如此生成的紫外光束可以具有基于全息图像信号的水平而变化的强度。紫外光源532、534、536和538可配置成将所生成的紫外光束照射到扫描反射镜520上。扫描反射镜520可配置成反射紫外光束且生成扫描束，扫描束照射到屏幕540上。
在一些实施例中，屏幕540可涂有光致变色材料，且配置成由于响应于形成诸如对象150的对象的全息图的紫外光束而调节的屏幕540的可见光透射率，从而形成诸如对象150的对象的全息图。例如，屏幕540可以包括形成在透明层上的光致变色材料。透明层可以由玻璃材料、透明塑料材料和PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)中的至少一种形成。光致变色材料可以包括KTaO3和掺杂有诸如Ni的杂质的SrTiO3中的至少之一。另外地，或者可替代地，光致变色材料可以包括诸如HABI(六芳基联咪唑)的有机光致变色材料。
在一些实施例中，当用紫外光束照射涂有诸如掺杂有Ni的KTaO3的光致变色材料的屏幕540时，光致变色材料中的电子可被紫外光束激励且被俘获在由杂质Ni和氧空位形成的复合缺陷中。具体地，一个或两个电子可能由于中心的Ni离子和氧空位VO的复合缺陷(Ni3+-VO)俘获，由此复合缺陷(Ni3+-VO)变成(Ni3+-VO-2e)或(Ni3+-VO-e)。已俘获电子的复合缺陷可对具有可见光谱的光展现出充分宽的吸收特性。特别地，(Ni3+-VO-2e)在630nm的波长处具有光吸收峰值且具有宽的吸收带。
在涂有具有上述特性的光致变色材料的屏幕540上，可以通过响应于紫外光束的变化的强度而改变光致变色材料的可见光透射率，来形成全息图。也即，对应于全息图像信号的对象的图像可以以表征变化的可见光透射率的图像的形式而形成在屏幕540上。
在一些实施例中，全息图像重构装置500还可以包括重构光单元510，重构光单元510可以包括多个重构光源512、514、516和518(未示出)。重构光源512、514、516和518中的每一个可配置成将诸如可见激光束的重构光束照射到屏幕540上。当用重构光束照射形成在屏幕540上的全息图时，可以重构对象的图像。
如图5所示，屏幕540可布置成诸如矩形棱镜的多边棱镜的形状。可替代地，屏幕540可布置成圆筒形状或者诸如圆柱状体的任意其他形状。而且，扫描反射镜520可通过诸如磁致动、电致动或电磁致动的任意不同机制来致动，其中扫描反射镜520的致动起到使扫描束转向的作用(例如，致动可利于改变反射到扫描反射镜520的表面上的紫外光束的方向)。
图6示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的可在全息图像重构装置中使用的示例性的扫描反射镜的立体图。如图所示，扫描反射镜600可以包括垂直轴612、614、616和618，沿着垂直轴612、614、616和618，反射镜部分630和640可以被致动以沿水平方向旋转。此外，扫描反射镜600可以包括水平轴622、624、626和628，沿着水平轴622、624、626和628，反射镜部分630和640可被致动而沿垂直方向旋转。
在一些实施例中，反射镜部分630和640的旋转致动可以通过电力、磁力或电磁力来驱动，电力、磁力或电磁力又可基于从诸如图5中的全息图像重构装置500的全息图像重构装置提供的电控制信号来产生。在一些示例中，扫描反射镜600可利用MEMS(微机电系统)技术来实现，其中反射镜部分630和640可以通过压电力来致动，而压电力又基于从全息图像重构装置提供的电控制信号来产生。
图7示意性地示出了依照本文描述的至少一些实施例布置的另一示例性的全息图像重构装置的立体图。
除了屏幕740以圆筒形状布置之外，全息图像重构装置700具有类似于如图5所示的全息图像重构装置500的构造。如图所示，屏幕740可以具有涂有光致变色材料的筒状内表面。
类似于图5所示的全息图像重构装置500，装置700可以包括多个紫外光源532、534、536和538，每个紫外光源被配置成基于全息图像信号来生成紫外光束，全息图像信号可以从诸如图1至图4中的全息图像生成装置100、300或410的全息图像生成装置提供。紫外光源532、534、536和538可配置成将所生成的紫外光束照射到扫描反射镜520上。扫描反射镜520可配置成反射紫外光束且生成扫描束，扫描束照射到屏幕740上。
在一些实施例中，涂有光致变色材料的屏幕740可配置成由于响应于紫外光束而调节的屏幕740的可见光透射率而形成对象的全息图。在涂有光致变色材料的屏幕540上，可以通过响应于紫外光束的变化的强度而改变光致变色材料的可见光透射率，来形成全息图。也即，对应于全息图像信号的对象的图像可以以表征变化的可见光透射率的图像的形式形成在屏幕540上。
在一些实施例中，全息图像重构装置700还可以包括重构光单元510，重构光单元510可以包括多个重构光源512、514、516和518(未示出)。重构光源512、514、516和518中的每一个可配置成将诸如可见激光束的重构光束照射到屏幕540上。当用重构光束照射形成在屏幕540上的全息图时，可以重构对象的图像。
图8示出依照本文所描述的至少一些实施例布置的适于生成全息图像的方法的示例流程图。图8中的示例方法800可以利用例如计算设备来实现，计算设备包括适于生成全息图像的处理器。
方法800可以包括如框S810、S820、S830、S840和/或S850中的一个或多个所示出的一个或多个操作、动作或功能。虽然图示为离散的框，但是各个框可取决于所需的实现划分成额外的框，组合成较少的框，或者去除。在一些其他示例中，各个所述的框可以实现为并行的过程，而不是顺序的过程，或者实现为其组合。方法800可以开始于框S810，“由多个光源中的每一个光源来照射光束”。
在框S810中，由多个光源中的每个光源来照射光束。如图1至图3所示，多个光源110、112和114中的每个光源可配置成朝向对应的分束器120、122或124来照射(或发射)光束。框S810之后可以是框S820，“由多个分束器中的每个分束器将光束分割成第一部分和第二部分”。
在框S820中，由多个分束器中的每个分束器将光束分割成第一部分和第二部分。如图1至图3所示，分束器120、122和124中的每一个可以将从对应的光源110、112或114接收到的光束分割成光束的第一部分和第二部分。在一些实施例中，光束的第一部分可以照射到对象150上，对象150可由图像传感单元140围绕。同时，光束的第二部分可照射到反射镜单元130上。框S820之后可以是框S830，“由反射镜单元反射光束的第二部分以生成参考束”。
在框S830，可由反射镜单元反射光束的第二部分以生成参考束。如图1至图3所示，反射镜单元130可以反射光束的第二部分以生成参考束，使得作为对象150散射的光束的第一部分的对象束和参考束可引起干涉图形成在图像传感单元140上。框S830之后可以是框S840，“由图像传感器接收由参考束和由对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像”。
在框S840中，可以由图像传感器来接收由参考束和由对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像。如图1至图3所示，图像传感单元140可配置成检测和接收由作为对象150散射的光束的第一部分的对象束和参考束引起的干涉图的图像。框S840之后可以是框S850，“将接收到的图像转换成图像信号”。
在框S850中，由图像传感器接收到的图像可转换成图像信号。例如，如图1至图3所示，图像传感单元140可适于将干涉图的图像转换成图像信号，图像信号可以记录在记录单元中和/或发送到全息图像重构装置。
图9示出依照本文所描述的至少一些实施例布置的适于重构全息图像的方法的示例流程图。图9中的示例方法900可以利用例如计算设备来实现，计算设备包括适于重构全息图像的处理器。
方法900可以包括如框S910、S920、S930、S940和/或S950中的一个或多个框所图示的一个或多个操作、动作或功能。虽然图示为离散的框，各个框可以取决于所需的实现被划分成附加的框，组合成较少的框，或者被去除。在一些其他的示例中，各个所述的框可以实现为并行的过程，而不是顺序的过程，或者实现为其组合。方法900可以开始于框S910，“由接收单元接收全息图像信号”。
在框S910中，可由接收单元接收全息图像信号。例如，如图4所示，接收单元440可以通过一个或多个网络460来从全息图像生成装置410或与全息图像生成装置410耦接的发送单元430接收全息图像信号。框S910之后可以是框S920，“由多个紫外光源中的每一个紫外光源基于全息图像信号来生成紫外光束”。
在框S920中，可由多个紫外光源基于全息图像信号来生成紫外光束。如图5至图7所示，多个紫外光源532、534、536和538中的每一个紫外光源可被布置成基于全息图像信号来生成紫外光束，全息图像信号可以从诸如图1至图4中的全息图像生成装置100、300或410的全息图像生成装置来提供。紫外光源532、534、536和538可配置成将所生成的紫外光束照射到扫描反射镜520上。框S920之后可以是框S930，“由扫描反射镜反射紫外光束以生成扫描束，扫描束照射到屏幕上”。
在框S930中，可由扫描反射镜反射紫外光束以生成扫描束，扫描束照射到屏幕上。如图5至图7所示，扫描反射镜520可以反射来自紫外光源532、534、536和538的紫外光束，且生成扫描束，扫描束照射到涂有光致变色材料的屏幕540或740上。框S930之后可以是框S940，“由于响应于紫外光束而调节的屏幕的透射率而在屏幕上形成全息图”。
在框S940中，可以响应于紫外光束而调节屏幕的可见光透射率以在屏幕上形成全息图。例如，如图5至图7所示，可以响应于从扫描反射镜520反射的紫外光束而改变屏幕540或740的可见光透射率以形成对象的全息图。具体而言，对应于全息图像信号的对象的图像可以以表征变化的可见光透射率的图像的形式形成在屏幕540或730上。框S940之后可以是框S950，“由多个重构光源中的每一个重构光源将重构光束照射到屏幕上”。
在框S950中，来自多个重构光源的重构光束可以照射到屏幕上。如图5至图7所示，重构光源512、514、516和518中的每个重构光源可以将诸如可见激光束的重构光束照射到屏幕540或740上。当用重构光束照射形成在屏幕540或740上的全息图时，可以重构对象的图像。
本领域技术人员将理解的是，对于本文公开的该方法以及其他方法，在方法中实施的功能可以以不同的次序来实现。此外，列出的步骤和操作仅作为示例来提供，一些步骤和操作可以是任选的，组合成较少的步骤和操作，或者扩展成额外的步骤和操作，而不偏离所公开的实施例的实质。
图10示出了图示说明依照本文描述的至少一些实施例布置的能够配置成执行用于生成和/或重构全息图像的方法的示例的计算系统的示意框图。如图10所示，计算机1000可以包括处理器1010、存储器1020和一个或多个驱动器1030。计算机1000可以实现为常规的计算机系统、嵌入式控制计算机、膝上型计算机、或服务器计算机、移动设备、机顶盒、电话亭、车载信息系统、移动电话、定制机或其他硬件平台。
驱动器1030及其关联的计算机存储介质可以提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算机1000的其他数据的存储。驱动器1030可以包括全息成像系统1040、操作系统(OS)1050和应用程序1060。全息成像系统1040可适于以上文结合图1至图9描述的方式来控制全息图像生成装置和/或全息图像重构装置。
计算机1000还可以包括用户输入设备1080，用户可以通过用户输入设备1080来输入命令和数据。输入设备可以包括电子数字化器、摄像机、麦克风、键盘和定位设备，定位设备通称为鼠标、跟踪球或触摸板。其他输入设备可以包括操纵杆、游戏手柄、卫星盘、扫描仪等等。
这些输入设备以及其他输入设备可以通过与系统总线耦接的用户输入接口来与处理器1010耦接，但是可以通过其他的接口和总线结构来耦接，诸如并行端口、游戏端口或者通用串行总线(USB)。诸如计算机1000的计算机还可以包括其他外围输出设备(诸如显示设备)，其通过输出外围接口1085等耦接。
计算机1000可以在使用与诸如与网络接口1090耦接的远程计算机的一台或多台计算机的逻辑连接的联网的环境中操作。远程计算机可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其他共用网络节点，并且可以包括上文关于计算机1000描述的多个或全部元件。
联网环境常见于办公室、企业广域网(WAN)、局域网(LAN)、企业内联网和因特网。当在LAN或WLAN联网环境中使用时，计算机1000可以通过网络接口1090或适配器与LAN耦接。当在WAN联网环境中使用时，计算机1000通常包括调制解调器或者其他用于经由WAN建立通信的手段，诸如因特网或网络1095。WAN可以包括因特网、图示的网络1095、其他各种网络或其任意组合。将理解的是，可以使用在计算机之间建立通信链路、环、网格、总线、云或网络的其他机制。
在一些实施例中，计算机1000可以与联网环境耦接。计算机1000可以包括与驱动器1030或其他存储设备关联的一种或多种物理计算机可读存储介质或媒介的一个或多个实例。系统总线可使处理器1010能够从计算机可读存储介质读取代码和/或数据或者将代码和/或数据读入计算机可读存储介质。介质可以代表利用任何适合的技术实现的存储元件形式的装置，包括但不限于半导体、磁材料、光介质、电存储器、电化学存储器、或任何其他此类存储器技术。介质可以代表与存储器1020关联的组件，无论是特征化为RAM、ROM、闪存，还是其他类型的易失性或非易失性的存储技术。介质还可以表示辅助存储器，无论是实现为存储驱动器1030还是其他。硬驱动实现可以特征化为固态，或者可以包括存储磁编码信息的旋转介质。
处理器1010可由任意数量的晶体管或其他电路元件构成，晶体管或电路元件可以单个地或者统一形成呈现出任意数量的状态。更具体地，处理器1010可作为状态机或有限状态机来工作。这种机器可以变换成第二机器，或者通过装载可执行指令而变换成具体的机器。这些计算机可执行指令可以通过规定处理器1010如何在状态间切换来变换处理器1010，从而将构成处理器1010的晶体管或其他电路元件从第一机器变换成第二机器。还可以通过从用户输入设备1080、网络接口1090、其他外围设备、其他接口或者一个或多个用户或其他行动者接收输入来变换任一机器的状态。任一机器还可以变换诸如打印机、扬声器、视频显示器或其他的各种输出设备的状态或各物理特性。
图11示出能够用于操作依照本文所描述的至少一些实施例的全息图像生成装置的计算机程序产品1100。程序产品1100可以包括信号承载介质1102。信号承载介质1102可以包括一条或多条指令1104，当通过例如处理器执行时，指令可以提供上文结合图1至图9所描述的功能。通过举例的方式，指令1104可以包括：由多个光源中的每个光源来照射光束的一条或多条指令；由多个分束器中的每一个将从多个光源中的对应一个光源照射的光束分割成光束的第一部分和第二部分以使光束的第一部分照射到对象上而光束的第二部分照射到反射镜单元上的一条或多条指令；由反射镜单元反射光束的第二部分以生成参考束的一条或多条指令；由布置成围绕对象的图像传感器阵列接收由参考束和由对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像的一条或多条指令；或者用于将接收到的图像转换成图像信号的一条或多条指令。因此，例如，参考图1至图3，全息图像生成装置100或300可以响应于指令1104而进行图8所示的一个或多个框。
图12示出能够用于操作依照本文所描述的至少一些实施例的全息图像重构装置的计算机程序产品1200。程序产品1200可以包括信号承载介质1202。信号承载介质1202可以包括一条或多条指令1204，当通过例如处理器执行时，指令可以提供上文结合图1至图9所描述的功能。通过举例的方式，指令1204可以包括：由接收单元接收表征对象的全息图的输入信号的一条或多条指令；由多个紫外光源中的每个基于相应的一个输入信号来生成对应的紫外光束以及将紫外光束照射到扫描反射镜上的一条或多条指令；由扫描反射镜来反射每个紫外光束以生成扫描束的一条或多条指令；由涂有光致变色材料的屏幕接收来自扫描反射镜的扫描束以由于响应于扫描束而调节的屏幕的可见光透射率特性而在屏幕上形成对象的全息图的一条或多条指令；或者由多个重构光源中的每一个将重构光束照射到屏幕上以重构对象的图像的一条或多条指令。因此，例如，参考图5至图7，全息图像重构装置500或700可以响应于指令1204而进行图9所示的一个或多个框。
在一些实现中，信号承载介质1102或1202可以包含计算机可读介质1106或1206，诸如但不限于硬盘驱动器、压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字带、存储器等。在一些实现中，信号承载介质1102或1202可以包含可记录介质1108或1208，诸如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。在一些实现中，信号承载介质1102或1202可以包含通信介质1110或1210，诸如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。因此，例如，程序产品1100或1200可以通过RF信号承载介质1102或1202而被传送到全息图像生成装置100或300或者全息图像重构装置500或700的一个或多个模块，其中信号承载介质1102或1202通过无线通信介质1110或1210来传送(例如，符合IEEE 802.11标准的无线通信介质)。
本公开不受在本申请中所描述的特定实施例限制，这些特定实施例意在为各个方面的示出。本领域技术人员显而易见的是，能够进行各种改进和变型，而不偏离其精神和范围。根据前面的说明，除了本文列举的那些之外，在本公开范围内的功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。旨在这些改进方案和变型落在随附权利要求书的范围内。连同这些权利要求书所给予权利的等同方案的整个范围内，本公开仅受随附权利要求书限制。将理解的是，本公开不限于特定的方法、试剂、复合物、组成或生物系统，当然这些可以变化。还应理解的是，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不意在限制。
本文描述的主题有时说明包含在不同其他部件内或与不同其他部件相连的不同部件。应当理解的是，这种描述的架构仅仅是示例性示例，并且事实上许多其他达到相同功能的架构可以被实施。在概念意义上讲，达到同样功能的部件的任一布置可以有效地被“关联”，这样可以获得想要的功能。因此，在此组合的为达到特定功能的任意两个部件可以被视为互相“关联”，这样以获得想要的功能，而不考虑架构或中间部件。同样地,如此关联的任意两个部件还可以被视为互相“可操作地连接”或“可操作地耦合”以获得想要的功能，并且能如此关联的任意两个部件还可以被视为互相“可操作地能被耦合”以获得想要的功能。可操作地能被耦合的具体示例包括但不限于物理式连接和/或物理交互部件和/或无线可交互地和/或无线交互部件和/或逻辑交互和/或逻辑可交互部件。
关于本文对基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够根据上下文和/或应用适当地从复数变换成单数和/或从单数变换成复数。为了清晰的目的，本文中明确地阐明了各单数/复数的置换。
本领域技术人员将理解，一般地，本文所使用的术语，尤其是随附权利要求(例如，随附权利要求的主体)中所使用的术语，通常意在为“开放式”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，等等)。本领域技术人员还理解，如果意图表达被引入的权利要求记述项的具体数量，该意图将明确地记述在权利要求中，并且在不存在这种记述的情况下，不存在这样的意图。例如，为辅助理解，下面的随附权利要求可能包含了引导性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引导权利要求记述项。然而，这种短语的使用不应解释为暗指由不定冠词“一”或“一个”引导的权利要求记述项将包含该所引导的权利要求记述项的任何特定权利要求局限于仅包含一个该记述项的实施例，即使当同一权利要求包括了引导性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”或“一个”的不定冠词(例如，“一”和/或“一个”应当解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)；这同样适用于对于用于引导权利要求记述项的定冠词的使用。另外，即使明确地记述了被引导的权利要求记述项的具体数量，本领域技术人员将理解到这些记述项应当解释为至少表示所记述的数量(例如，没有其它修饰语的裸记述“两个记述项”表示至少两个记述项或两个或两个以上的记述项)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯用法的那些实例中，通常这样的构造旨在表达本领域技术人员理解该惯用法的含义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C等等的系统)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯用法的那些实例中，通常这样的构造旨在表达本领域技术人员理解该惯用法的含义(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C等等的系统)。本领域技术人员将进一步理解，呈现两个以上可选项的几乎任何分离词和/或短语，无论是在说明书、权利要求或附图中，都应理解为设想包括一项、任一项或两项的可能性。例如，术语“A或B”将理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
另外，在根据马库什组(Markush group)描述本公开的特征或方案的情况下，本领域技术人员将理解的是本公开也因此以马库什组的任何独立成员或成员的子组来描述。
本领域技术人员将理解的是，为了任何以及全部的目的，诸如在提供所撰写的说明书方面，本文所公开的全部范围也涵盖了任何和全部的可能的子范围及其子范围的组合。能够容易地认识到，任何所列范围都充分地描述了同一范围并且使同一范围分解成至少均等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等等。作为非限制示例，本文所论述的每个范围能够容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一，等等。本领域技术人员还将理解的是，诸如“多达”、“至少”等所有的语言包括所记述的数量并且是指如上文所论述的随后能够分解成子范围的范围。最后，本领域技术人员将理解的是，范围包括每个独立的成员。
从前述，将理解，在这里为了示出的目的已经描述了本公开的各种是实施例，并且不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以做出各种变形。因此，本文所公开的各种实施例不意在限制，真正的范围和精神是通过随附的权利要求表示的。

Claims (29)

1.一种全息图像生成装置，包括：
多个光源，每个光源被配置成照射光束；
多个分束器，每个分束器被配置成将从所述多个光源中的对应一个光源照射的光束分割成光束的第一部分和第二部分，其中，所述光束的第一部分照射到对象上；
反射镜单元，其被配置成接收来自所述多个分束器的光束的第二部分，并且反射所述光束的第二部分的至少部分以生成参考束；以及
图像传感器阵列，其被布置成基本上围绕所述对象，所述图像传感器阵列被配置成接收由所述参考束和由所述对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像且将接收到的图像转换成图像信号。
2.如权利要求1所述的装置，还包括：记录单元，其被配置成将所述图像信号记录在存储单元中。
3.如权利要求1所述的装置，还包括：发送单元，其被配置成将所述图像信号发送到全息图像重构装置。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述图像传感器阵列包括电荷耦合器件(CCDs)阵列。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述图像传感器阵列被布置成圆筒或多边棱镜的形状。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述每个分束器都包括形成在玻璃基板上的铝层。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述每个光源都被配置成照射可见激光束。
8.一种全息图像重构装置，包括：
接收单元，其被配置成接收表征对象的全息图的输入信号；
多个紫外光源，每个紫外光源都被配置成基于所述输入信号中的相应一个输入信号来生成对应的紫外光束且将所述紫外光束照射到扫描反射镜上；
所述扫描反射镜被配置成反射紫外光束中的每一个紫外光束，以生成扫描束；
屏幕，其涂有光致变色材料且被配置成接收来自所述扫描反射镜的所述扫描束，其中，所述屏幕具有由于响应于所述扫描束而调节的所述屏幕的可见光透射特性而在所述屏幕上形成所述对象的全息图的作用；以及
多个重构光源，每个重构光源被配置成将重构光束照射到所述屏幕上，以重构所述对象的图像。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述屏幕包括形成在透明层上的所述光致变色材料。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述透明层由玻璃材料形成。
11.如权利要求9所述的装置，其中，所述透明层由透明塑料材料或聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)形成。
12.如权利要求9所述的装置，其中，所述光致变色材料包括从由钽酸钾和掺有杂质的钛酸锶组成的组中选出的一种或多种材料。
13.如权利要求12所述的装置，其中，所述杂质包括镍(Ni)。
14.如权利要求9所述的装置，其中，所述光致变色材料包括六芳基联咪唑(HABI)。
15.如权利要求8所述的装置，其中，所述屏幕被布置成圆筒或多边棱镜的形状。
16.如权利要求8所述的装置，其中，所述接收单元被配置成接收来自全息图像生成装置的所述输入信号。
17.如权利要求8所述的装置，其中，所述每个紫外光源均被配置成照射紫外激光束。
18.如权利要求8所述的装置，其中，所述每个重构光源被配置成照射可见激光束。
19.如权利要求8所述的装置，其中，所述扫描反射镜是通过磁致动或电磁致动的。
20.一种生成全息图像的方法，所述方法包括：
由多个光源中的每个光源来照射光束；
由多个分束器中的每个分束器将从所述多个光源中的对应一个光源照射的光束分割成光束的第一部分和第二部分，使得所述光束的第一部分照射到对象上且所述光束的第二部分照射到反射镜单元上；
由所述反射镜单元反射所述光束的第二部分以生成参考束；
由被布置成围绕所述对象的图像传感器阵列接收由所述参考束和由所述对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像；以及
将接收到的图像转换成图像信号。
21.如权利要求20所述的方法，还包括：由记录单元将所述图像信号记录在存储单元中。
22.如权利要求20所述的方法，还包括：由发送单元将所述图像信号发送到全息图像重构装置。
23.一种重构全息图像的方法，所述方法包括：
由接收单元接收表征对象的全息图的输入信号；
由多个紫外光源中的每个紫外光源基于所述输入信号中的相应一个输入信号来生成对应的紫外光束以及将所述紫外光束照射到扫描反射镜上；
由所述扫描反射镜反射所述每个紫外光束，以生成扫描束；
由涂有光致变色材料的屏幕接收来自所述扫描反射镜的所述扫描束，从而由于响应于所述扫描束而调节的所述屏幕的可见光透射特性而在所述屏幕上形成所述对象的全息图；以及
由多个重构光源中的每个重构光源将重构光束照射到所述屏幕上，以重构所述对象的图像。
24.如权利要求23所述的方法，其中，接收输入信号包括：由接收单元接收来自全息图像生成装置的所述输入信号。
25.一种存储使处理器生成全息图像的程序的非暂态计算机可读存储介质，所述程序包括用于如下的一条或多条指令：
由多个光源中的每个光源来照射光束；
由多个分束器中的每个分束器将从所述多个光源中的对应一个光源照射的光束分割成光束的第一部分和第二部分，使得所述光束的第一部分照射到对象上且所述光束的第二部分照射到反射镜单元上；
由所述反射镜单元反射所述光束的第二部分以生成参考束；
由被布置成围绕所述对象的图像传感器阵列接收由所述参考束和由所述对象散射的光束的第一部分引起的干涉图像；以及
将接收到的图像转换成图像信号。
26.如权利要求25所述的介质，其中，所述程序还包括由记录单元将所述图像信号记录到存储单元中的一条或多条指令。
27.如权利要求25所述的介质，其中，所述程序还包括由发送单元将所述图像信号发送到全息图像重构装置的一条或多条指令。
28.一种存储使处理器重构全息图像的程序的非暂态计算机可读存储介质，所述程序包括用于如下的一条或多条指令：
由接收单元接收表征对象的全息图的输入信号；
由多个紫外光源中的每个紫外光源基于所述输入信号中的相应一个输入信号来生成对应的紫外光束以及将所述紫外光束照射到扫描反射镜上；
由所述扫描反射镜反射所述每个紫外光束，以生成扫描束；
由涂有光致变色材料的屏幕接收来自所述扫描反射镜的所述扫描束，从而由于响应于所述扫描束而调节的所述屏幕的可见光透射特性而在所述屏幕上形成所述对象的全息图；以及
由多个重构光源中的每个重构光源将重构光束照射到所述屏幕上以重构所述对象的图像。
29.如权利要求28所述的介质，其中，所述程序还包括由接收器接收来自全息图像生成装置的所述输入信号的一条或多条指令。
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