本發(fā)明涉及一種動態(tài)全息圖制作方法、動態(tài)全息圖薄膜和光響應(yīng)方法，屬于全息。

背景技術(shù)：

1、全息技術(shù)通過干涉記錄光波的波前信息，再通過衍射還原再現(xiàn)光波的波前信息，可以實(shí)現(xiàn)真三維圖像的記錄和顯示。全息圖是三維信息的載體，它是由許多微納米級的復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)組成的。根據(jù)領(lǐng)域內(nèi)的常識可知，要獲得高質(zhì)量的全息圖，制作全息圖時需要近乎苛刻的隔振條件。而運(yùn)動的物體會引入振動，所以傳統(tǒng)的全息技術(shù)很難制作高質(zhì)量的動態(tài)全息圖。

2、計算全息圖可以利用計算過程算出干涉條紋然后將其輸出，形成全息圖，從而避免了運(yùn)動物體帶來的振動問題。

3、但是計算全息圖存在無法對外界光照的變化進(jìn)行響應(yīng)的問題，所以使用范圍受限。

4、而光響應(yīng)特性可以為全息圖注入新的活力，在顯示、安全防偽、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的技術(shù)無法滿足這種需求，所以領(lǐng)域內(nèi)迫切需要一種能夠?qū)ν饨绻庹者M(jìn)行響應(yīng)的全息圖。

5、本背景技術(shù)中公開的信息僅用于理解本發(fā)明構(gòu)思的背景，因此它可以包括不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題或上述問題之一，本發(fā)明的目的一在于提供一種動態(tài)全息圖制作方法，通過構(gòu)建圖像采集模型、全息圖模擬模型、全息條紋生成模型、全息動態(tài)顯示效果生成模型，得到能夠動態(tài)顯示的全息圖，實(shí)現(xiàn)能夠光響應(yīng)的動態(tài)全息圖的制作，從而可以有效克服傳統(tǒng)全息圖無法對非相干光照明進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)顯示的缺點(diǎn)，能夠?qū)Ψ窍喔晒庹彰鬟M(jìn)行響應(yīng)，大幅增加了全息圖的設(shè)計自由度，方案科學(xué)、合理，切實(shí)可行。

2、針對上述問題或上述問題之一，本發(fā)明的目的二在于提供一種動態(tài)全息圖制作方法、動態(tài)全息圖薄膜和光響應(yīng)方法，能夠生成特征鮮明的光響應(yīng)全息圖，動態(tài)圖像栩栩如生，非常容易被普通民眾識別和記憶，特別適用于顯示、安全防偽、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。

3、針對上述問題或上述問題之一，本發(fā)明的目的三在于提供一種動態(tài)全息圖制作方法、動態(tài)全息圖薄膜和光響應(yīng)方法，光響應(yīng)形式新穎，無論是否具有明亮的環(huán)境光照明，在指定非相干光源照明下，全息圖能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)設(shè)圖案的顯示與隱藏、圖案隨光源移動和縮放等動態(tài)響應(yīng)。

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的第一種技術(shù)方案為：

5、一種能夠光響應(yīng)的動態(tài)全息圖制作方法，包括以下內(nèi)容：

6、通過預(yù)先構(gòu)建的圖像采集模型，獲取需要顯示的預(yù)設(shè)圖案和動態(tài)效果；

7、利用預(yù)先構(gòu)建的全息圖模擬模型，基于預(yù)設(shè)圖案、動態(tài)效果和光照條件，設(shè)置預(yù)設(shè)全息圖；

8、采用預(yù)先構(gòu)建的全息條紋生成模型，將預(yù)設(shè)全息圖分解為全息單元，全息單元中的全息條紋，根據(jù)預(yù)設(shè)全息圖中的預(yù)設(shè)圖案的光場、動態(tài)效果、光照條件和三者的光學(xué)耦合關(guān)系共同確定，用于對外界光照進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)；

9、根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的全息動態(tài)顯示效果生成模型或/和全息條紋物理輸出設(shè)備生成全息條紋，得到能夠動態(tài)顯示的全息圖，實(shí)現(xiàn)能夠光響應(yīng)的動態(tài)全息圖的制作。

10、本發(fā)明經(jīng)過不斷探索以及試驗(yàn)，通過構(gòu)建圖像采集模型、全息圖模擬模型、全息條紋生成模型、全息動態(tài)顯示效果生成模型，得到能夠動態(tài)顯示的全息圖，實(shí)現(xiàn)能夠光響應(yīng)的動態(tài)全息圖的制作，從而可以有效克服傳統(tǒng)全息圖無法對非相干光照明進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)顯示的缺點(diǎn)，能夠?qū)Ψ窍喔晒庹彰鬟M(jìn)行響應(yīng)，大幅增加了全息圖的設(shè)計自由度。

11、同時，本發(fā)明的光響應(yīng)全息圖制作方法，方案簡單、實(shí)用，切實(shí)可行，易于制作，適合大批量生產(chǎn)。

12、進(jìn)一步，本發(fā)明光響應(yīng)全息圖的特征鮮明，動態(tài)圖像栩栩如生，非常容易被普通民眾識別和記憶，特別適用于顯示、安全防偽、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。

13、本技術(shù)中的模型是一種借助實(shí)體或者虛擬表現(xiàn)構(gòu)成客觀描述形態(tài)結(jié)構(gòu)的物件，物件并不等于物體，不局限于實(shí)體與虛擬，其可以是數(shù)據(jù)處理函數(shù)、軟件程序、處理模式、使用方法、操作方式、工作流程、應(yīng)用過程、電子硬件、電路模塊、處理系統(tǒng)、系統(tǒng)模仿品或仿真模擬對象。

14、作為優(yōu)選技術(shù)措施：

15、預(yù)設(shè)圖案為具有一定深度的單個平面圖案或/和多個平面圖案或具有離散深度的多平面單圖案或/和多圖案或具有連續(xù)深度的三維模型圖案，其形狀為幾何圖案或/和文字圖案或/和植物圖案或/和動物圖案或/和人物圖案或/和風(fēng)景圖案或/和器物圖案或/和自然現(xiàn)象圖案或/和虛擬數(shù)字圖案；

16、動態(tài)效果為：單個圖案的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放，或/和，多個圖案的相對平移、旋轉(zhuǎn)、縮放。

17、作為優(yōu)選技術(shù)措施：

18、利用預(yù)先構(gòu)建的全息圖模擬模型，基于預(yù)設(shè)圖案、動態(tài)效果和光照條件，設(shè)置預(yù)設(shè)全息圖的方法如下：

19、獲取非相干照明光源的特征信息；非相干照明光源包括非相干的點(diǎn)光源、近似點(diǎn)光源、平行光源或預(yù)先設(shè)定的擴(kuò)展光源；

20、根據(jù)非相干光源的特征信息，生成光照條件；

21、基于光照條件、動態(tài)效果和預(yù)設(shè)圖案，并根據(jù)全息圖變換算法，設(shè)置預(yù)設(shè)全息圖；

22、全息圖變換算法為準(zhǔn)確傅里葉變換全息圖算法、離焦傅里葉變換全息圖算法、分?jǐn)?shù)傅里葉變換全息圖算法或大景深菲涅爾全息圖算法。

23、作為優(yōu)選技術(shù)措施：

24、采用預(yù)先構(gòu)建的全息條紋生成模型，根據(jù)預(yù)設(shè)全息圖，得到全息條紋的方法如下：

25、根據(jù)預(yù)設(shè)全息圖，設(shè)置若干個全息單元；

26、將若干個全息單元進(jìn)行緊密排列，得到全息單元陣列；

27、全息單元中的全息條紋根據(jù)預(yù)設(shè)全息圖中的預(yù)設(shè)圖案的光場、動態(tài)效果、光照條件和三者的光學(xué)耦合關(guān)系共同確定，用于對外界光照進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)；

28、所述光學(xué)耦合關(guān)系包括：非相干光源、全息單元和預(yù)設(shè)圖案之間的動態(tài)莫爾成像關(guān)系；非相干光源和全息單元之間的全息耦合波成像關(guān)系；全息單元與預(yù)設(shè)圖案之間的遠(yuǎn)場衍射陣列成像關(guān)系。

29、作為優(yōu)選技術(shù)措施：

30、根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的全息動態(tài)顯示效果生成模型和全息條紋物理輸出設(shè)備生成全息條紋，得到能夠動態(tài)顯示的全息圖的方法如下：

31、根據(jù)全息條紋，并基于預(yù)設(shè)圖案及其動態(tài)效果的遠(yuǎn)場衍射光場與設(shè)定的照明條件對應(yīng)的參考光場干涉形成全息圖；將全息圖分解為全息單元，用全息條紋物理輸出所有全息單元獲得光響應(yīng)的動態(tài)全息圖薄膜實(shí)物；

32、全息圖為包括預(yù)設(shè)圖案的準(zhǔn)確傅里葉變換全息圖、離焦傅里葉變換全息圖、分?jǐn)?shù)傅里葉變換全息圖或大景深菲涅爾全息圖。

33、作為優(yōu)選技術(shù)措施：

34、得到準(zhǔn)確傅里葉變換全息圖的方法如下：

35、預(yù)設(shè)圖案位于傅里葉變換透鏡的前焦面上，準(zhǔn)確傅里葉變換全息圖由后焦面上的光場和異側(cè)或同側(cè)入射的參考光干涉而成，其位于傅里葉變換透鏡的后焦面上；

36、或/和，得到正離焦傅里葉變換全息圖的方法如下：

37、預(yù)設(shè)圖案位于傅里葉變換透鏡的前焦面上，正離焦傅里葉變換全息圖由輸出面上的光場和異側(cè)或同側(cè)入射的參考光干涉而成，所述全息圖位于傅里葉變換透鏡的一倍焦距以外的輸出面上；

38、或/和，得到負(fù)離焦傅里葉變換全息圖的方法如下：

39、預(yù)設(shè)圖案位于傅里葉變換透鏡的前焦面上，正離焦傅里葉變換全息圖由輸出面上的光場和異側(cè)或同側(cè)入射的參考光干涉而成，所述全息圖位于傅里葉變換透鏡和其后焦平面之間的輸出面上；

40、或/和，得到分?jǐn)?shù)傅里葉變換全息圖的方法如下：

41、預(yù)設(shè)圖案位于傅里葉變換透鏡和其前焦平面之間的輸入面上，分?jǐn)?shù)傅里葉變換全息圖由輸出面上的光場和異側(cè)或同側(cè)入射的參考光干涉而成，所述全息圖位于傅里葉變換透鏡和其后焦平面之間的輸出面上；

42、或/和，得到大景深菲涅爾全息圖的方法如下：

43、預(yù)設(shè)圖案位于輸入面上，大景深菲涅爾全息圖由距離全息圖一定距離的輸入面上的光場通過菲涅爾衍射形成的光場和異側(cè)或同側(cè)入射的參考光干涉而成，所述全息圖位于輸出面上；

44、輸入面和輸出面之間的距離大于所述大景深菲涅爾全息圖在普通漫射光或者擴(kuò)展光源照明條件下的景深。

45、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的第二種技術(shù)方案為：

46、一種光響應(yīng)的動態(tài)全息圖薄膜，包括基材層、信息層、保護(hù)層；

47、所述信息層位于基材層和保護(hù)層之間；所述信息層設(shè)有能夠?qū)ν饨缯彰鬟M(jìn)行響應(yīng)的全息條紋；所述全息條紋包括緊密排列的全息單元陣列；

48、所述全息單元陣列中的每一個全息單元設(shè)有能形成預(yù)設(shè)圖案或者至少部分預(yù)設(shè)圖案的遠(yuǎn)場全息圖；

49、所述遠(yuǎn)場全息圖由所述預(yù)設(shè)圖案或者至少部分預(yù)設(shè)圖案的遠(yuǎn)場衍射光場與設(shè)定的參考光場干涉形成的全息條紋構(gòu)成，用于響應(yīng)外界照明光源的變化，并產(chǎn)生動態(tài)全息成像的效果。

50、本發(fā)明克服了傳統(tǒng)全息圖無法對非相干光照明進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)顯示的缺點(diǎn)，通過設(shè)置能夠?qū)Ψ窍喔晒庹彰鬟M(jìn)行響應(yīng)的動態(tài)全息圖薄膜，大幅增加了全息圖的設(shè)計自由度；同時，本發(fā)明光響應(yīng)全息圖薄膜的結(jié)構(gòu)簡單，易于復(fù)制，適合大批量生產(chǎn)。并且本發(fā)明光響應(yīng)全息圖的特征鮮明，動態(tài)圖像栩栩如生，非常容易被普通民眾識別和記憶。

51、作為優(yōu)選技術(shù)措施：

52、所述遠(yuǎn)場全息圖包括預(yù)設(shè)圖案的準(zhǔn)確傅里葉變換全息圖或/和離焦傅里葉變換全息圖或/和分?jǐn)?shù)傅里葉變換全息圖或/和大景深菲涅爾全息圖；

53、所述預(yù)設(shè)圖案包括具有一定深度的單個平面單圖案或/和多個圖案或/和具有離散深度的多平面單圖或/和多圖或/和具有連續(xù)深度的三維模型圖案；

54、所述光源為非相干光源，包括非相干的點(diǎn)光源或/和近似點(diǎn)光源或/和平行光源或/和預(yù)先設(shè)定的擴(kuò)展光源。

55、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的第三種技術(shù)方案為：

56、一種基于動態(tài)全息圖薄膜的光響應(yīng)方法，應(yīng)用上述的光響應(yīng)的動態(tài)全息圖薄膜，其包括以下內(nèi)容：

57、在明亮的環(huán)境中，在設(shè)定光源開啟的條件下，全息圖顯示出人眼可見的預(yù)設(shè)圖案，關(guān)閉設(shè)定光源的條件下所述預(yù)設(shè)圖案人眼不可見；

58、在明亮的環(huán)境中，在設(shè)定光源開啟的條件下，所述預(yù)設(shè)圖案能夠隨著設(shè)定光源的移動而移動；

59、在設(shè)定光源開啟的條件下，所述預(yù)設(shè)圖案能夠隨著設(shè)定光源的移動而縮放。

60、本發(fā)明克服了傳統(tǒng)全息圖無法對非相干光照明進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)顯示的缺點(diǎn)，通過設(shè)置能夠?qū)Ψ窍喔晒庹彰鬟M(jìn)行響應(yīng)的動態(tài)全息圖薄膜，大幅增加了全息圖的設(shè)計自由度；同時光響應(yīng)形式新穎，無論是否具有明亮的環(huán)境光照明，在指定非相干光源照明下，本發(fā)明的全息圖能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)設(shè)圖案的顯示與隱藏、圖案隨光源移動和縮放等動態(tài)響應(yīng)，這是傳統(tǒng)全息圖無法實(shí)現(xiàn)的。同時，本發(fā)明光響應(yīng)全息圖薄膜的結(jié)構(gòu)簡單，易于復(fù)制，適合大批量生產(chǎn)。并且光響應(yīng)全息圖的特征鮮明，動態(tài)圖像栩栩如生，非常容易被普通民眾識別和記憶。

61、作為優(yōu)選技術(shù)措施：

62、移動形式包括以下內(nèi)容：

63、當(dāng)設(shè)定光源平行于全息圖表面平移時，所述預(yù)設(shè)圖案與所述設(shè)定光源同方向平移；當(dāng)設(shè)定光源在平行于全息圖的平面上繞垂直于全息圖的軸順時針轉(zhuǎn)動時，所述預(yù)設(shè)圖案跟著繞垂直于全息圖的軸順時針轉(zhuǎn)動；當(dāng)設(shè)定光源在平行于全息圖的平面上繞垂直于全息圖的軸逆時針轉(zhuǎn)動時，所述預(yù)設(shè)圖案跟著設(shè)定光源繞垂直于全息圖的軸逆時針轉(zhuǎn)動；

64、或，當(dāng)設(shè)定光源沿著平行于全息圖的表面平移時，所述預(yù)設(shè)圖案相對于所述設(shè)定光源反向平移；

65、當(dāng)設(shè)定光源在平行于全息圖的平面上繞垂直于全息圖的軸順時針轉(zhuǎn)動時，所述預(yù)設(shè)圖案跟著繞垂直于全息圖的軸逆時針轉(zhuǎn)動；當(dāng)設(shè)定光源在平行于全息圖的平面上繞垂直于全息圖的軸逆時針轉(zhuǎn)動時，所述預(yù)設(shè)圖案跟著繞垂直于全息圖的軸順時針轉(zhuǎn)動；

66、或/和，縮放形式包括以下內(nèi)容：

67、當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向上移動時，所述預(yù)設(shè)圖案放大，當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向下移動時，所述預(yù)設(shè)圖案縮??；或，當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向上移動時，所述預(yù)設(shè)圖案縮小，當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向下移動時，所述預(yù)設(shè)圖案放大；或，當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向上移動時，所述預(yù)設(shè)圖案先縮小后放大，當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向下移動時，所述預(yù)設(shè)圖案先放大后縮??；或，當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向上移動時，所述預(yù)設(shè)圖案先放大后縮小，當(dāng)設(shè)定光源垂直于全息圖表面向下移動時，所述預(yù)設(shè)圖案先縮小后放大；

68、或/和，所述全息圖為反射式體全息圖或透射式平面全息圖。

69、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的第四種技術(shù)方案為：

70、一種電子設(shè)備，其包括：

71、一個或多個處理器；

72、存儲裝置，用于存儲一個或多個程序；

73、當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實(shí)現(xiàn)上述的一種能夠光響應(yīng)的動態(tài)全息圖制作方法。

74、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的第五種技術(shù)方案為：

75、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述的一種能夠光響應(yīng)的動態(tài)全息圖制作方法。

76、與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

77、本發(fā)明經(jīng)過不斷探索以及試驗(yàn)，通過構(gòu)建圖像采集模型、全息圖模擬模型、全息條紋生成模型、全息動態(tài)顯示效果生成模型，得到能夠動態(tài)顯示的全息圖，實(shí)現(xiàn)能夠光響應(yīng)的動態(tài)全息圖的制作，從而可以有效克服傳統(tǒng)全息圖無法對非相干光照明進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)顯示的缺點(diǎn)，能夠?qū)Ψ窍喔晒庹彰鬟M(jìn)行響應(yīng)，大幅增加了全息圖的設(shè)計自由度。

78、同時，本發(fā)明的光響應(yīng)全息圖制作方法，方案簡單、實(shí)用，切實(shí)可行，易于制作，適合大批量生產(chǎn)。

79、進(jìn)一步，本發(fā)明光響應(yīng)全息圖的特征鮮明，動態(tài)圖像栩栩如生，非常容易被普通民眾識別和記憶，特別適用于顯示、安全防偽、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。

80、更進(jìn)一步，本發(fā)明光響應(yīng)形式新穎，無論是否具有明亮的環(huán)境光照明，在指定非相干光源照明下，本發(fā)明的全息圖能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)設(shè)圖案的顯示與隱藏、圖案隨光源移動和縮放等動態(tài)響應(yīng)，這是傳統(tǒng)全息圖無法實(shí)現(xiàn)的。