圓錐型複合全像是1989年由日本K.Okada領導研究團隊提出了，其將二維的物體資訊以細長型的方式記錄於全像底片上，但在重建影像時影像，影像上會有一條一條的垂直條紋，我們稱為「柵欄效應」。而實驗室學長姐提出的成像面圓錐型複合全像術，是在拍攝時的物光和參光系統中加入柱狀透鏡，其改善了全像片彎折成圓錐曲面時所產生的「像散效應」，增加單張全像片可觀賞影像的範圍，以雙眼觀賞時，重建出形變量較小的三維立體影像，但還是會有形變的問題。為了改善影像的形變問題，林斯巖學長提出了彎折物面之反射式成像面圓錐型複合全像術，利用影像回推的概念，直接在拍攝中將底片成彎折成圓錐型，此方式避免了因彎折所產生的「像散效應」，因而重建出沒有形變的方塊。
本論文重點在於，利用彎折物面之反射式成像面圓錐型複合全像術的概念，並改善其缺點，我們將模擬出圓錐在物面的形狀，將底片彎折成正確的形狀而不是將它近似為圓錐面，並提出新的將三維影像資訊攤平的方法；也因為手動抽換底片太麻煩，所以還探討了物面換成LCD平面時，其結果的狀況及誤差。我們以電腦模擬全像片在觀賞時，在不同位置雙眼觀看到的方塊影像。最後，為了增加觀賞的範圍，在參光系統中加入了柱狀透鏡和擴散片，並且提出未來發展的方向。

The conical holographic stereogram was developed in 1989 by Japanese research team led by K. Okada. They recorded 2D image information belonging to different angles of the original object in a sequence of long,thin and fan-shaped areas of the recording film. Therefore, the reconstructed image will have many black stripes. It looks like viewing an image through a fence, called the “picket-fence effect”. This problem can be amended by using the image-plane technique. Before the study, they add cylindrical lenses in both the object beam and the reference beam to compensate for the “astigmatic effect”, produced when the hologram is curved into a conical surface in order to avoid deformation of 3D image.But the way can’t produce a perfect 3D image.
In the study, we reshape the object information plane into a conical.But we use the right rather than the approximate shape of the bent surface,and we propose a new method to flatten three-dimensional images. However, this method needs to change the film manually. This is too much trouble,so we change the object plane to a flat. Although this method is very convenient,the image can’t lay on the conical surface perfectly. So we use the computer to calculate its deviation. And then,we also use the numerical calculation to simulate the holographic process and the reconstructed 3D images observed at different positions.
At last,we want to increase the dimension of the vertical viewing window,so we add cylindrical lenses and diffuser in the reference beam.And we will propose some improved methods and possibility in the future development.

摘要 i
致謝 iii
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 導論 1
第二章 圓錐型複合全像術簡介 5
2-1傳統圓錐型複合全像術 5
2-2彎折物面之成像面圓錐型複合全像術 6
2-3反射式全像技術介紹 7
第三章 光學系統與成像分析 9
3-1彎折物面之反射式成像面圓錐型複合式全像術系統架構 9
3-1-1物光系統的參數設計 12
3-1-2參考光系統的參數設計 13
3-2物面與圓錐像面之成像關係 14
3-2-1影像回推 14
3-2-2圓錐曲面與物面橢圓錐的關係 20
3-2-3物面影像資訊之三維曲面轉換至二維平面 25
3-3 LCD物平面與像平面之成像關係 33
3-3-1影像回推 33
第四章 光路追跡與理論計算 38
4-1物光系統的方向餘弦 38
4-2參考光系統的方向餘弦 39
4-3重建光系統的方向餘弦 41
4-4繞射光系統的方向餘弦 42
4-5底片面像點擴散程度計算 43
4-5-1物光收斂點形狀及大小 44
4-5-2圓錐底片面上擴散點大小 47
4-5-3 LCD輸入複雜圖形之擴散點面積計算 52
4-6雙眼視線交會點之計算 56
第五章 重建影像之電腦模擬與擴展觀賞視角之探討 63
5-1電腦模擬之重建影像 63
5-1-1正確觀賞位置的重建影像 64
5-1-2非正確觀賞距離的重建影像 68
5-2擴展視角系統 76
第六章 實驗結果與結論 80
6-1重建影像之結果 80
6-2結論與未來展望 82
6-2-1結論 82
6-2-2未來展望 84
參考文獻 85

[1] D.Gabor,”A new microscopic principle,”Nature,161,778(1948).

[2] D.Gabor,”Microscope by reconstructed wave-fronts,”Proc.Roy.Soc.
London Ser.A197,454-487(1949).

[3] E.N.Leith and J.Upatnieks,”Reconstructed Wavefronts and
Communicatin Theory,”J.Opt.Soc.Am.52,1123-1128(1962).

[4] S.A.Benton,”Hologram reconstruction with extended light source,”
J.Opt.Soc.Am.59,1545(1969).

[5] D.J.Debitetto,”Hologram panoramic stereograms synthesized from
White-light recordings,”Appl.Opt.,8,1740-1741(1966).

[6] L.Cross,”The multiple technique for cylindrical holographic
Stereograms,”Proc.SPIE(1977).

[7] S.A.Benton,”Survey of holographic stereograms,”Proc.SPIE,367,
15-19(1982).

[8] S.A.Benton,”Photographic holography,”Proc.SPIE,391,12-15(1982).

[9] K.Okada,S.Yoshii,Y.Yamaji ,and J.Tsujichi,”Conical holographic
Stereograms,”Opt.Comm.,73,347-350(1989).

[10] Y.S.Cheng,W.H.Su ,and R.C.Chang,”Disk-type multiplex holography,”
Appl.Opt.,38,3093-3100(1999).

[11] 賴鍵模,”成像面型式之圓錐型複合全像術”,國立中央大學光電科學與工程學系
碩士論文,民國八十七年。

[12] 陳秋萍,”影像前浮式之圓錐型成像面複合全像術”,國立中央大學光電科學與工
程學系碩士論文,民國八十八年。

[13] 郭浩然,”成像面圓錐型複合全像之特性分析”,國立中央大學光電科學與工程學
系碩士論文,民國九十年。

[14] 郭博裕,”單步驟反射式全像面圓錐型複合全像術”,國立中央大學光電科學與工
程學系碩士論文,民國一百零一年。

[15] 林斯巖,”彎折物面之反射式成像面圓錐型複合全像術”,國立中央大學光電科學
與工程學系碩士論文,民國一百零二年。

[16] 蘇育緯,”影像前浮式之反射式成像面圓錐型複合全像術”,國立中央大學光電科
學與工程學系碩士論文,民國一百零二年。

[17] 黃令杰,”改良型反射式虛像圓錐複合全像術”,國立中央大學光電科學與工程學
系碩士論文,民國一百零四年。