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基于LCOS的亚全息图计算及其三维显示应用

作　者: 刘洋
导　师: 刘红
学　校: 安徽大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 全息术三维显示计算全息 LCOS 亚全息图相位差凑整拼接
分类号: O438.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 1次
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内容摘要

经典光全息术通过干涉和衍射来记录和重建三维景物。在重建光的照射下,观察全息图可以看到重建的景物,如同观看原物。因此全息术在实现三维显示中前景广阔。然而,经典光全息术在记录的过程中需要高强度和高相干性的光源,高稳定性的光学系统以及胶片或干板等模拟记录介质,记录过程也需要较长的时间,这些都限制了经典全息术在动态三维显示中的应用。计算全息利用计算机模拟计算光波场,避开了经典全息术的复杂记录过程,全息图也常以数码的形式方便地存储于各种存储器之中。但是计算全息实现动态三维显示仍然存在一些瓶颈问题,特别是巨大的计算量和数据量。本文以减少计算全息中的计算量和数据量为目标,借鉴了德国SeeReal公司的亚全息图方案,以纯相位调制LCOS空间光调制器作为全息重现介质进行了研究。主要工作有：1.研究了一种亚全息图的计算方法——相位差凑整算法,并通过实验验证其可用于重建空间一点；将此方法用于测试LCOS空间光调制器的相位调制特性,收到了较好的效果。2.研究了两种亚全息图的拼接方案,通过实验证明亚全息图拼接具有一定的可行性,在空间点数目较少的情况下拼接效果较好。3.通过亚全息图拼接实现限定观察点的三维显示,并讨论了几种通过凸透镜对重建小尺寸三维景物进行光学放大显示的方案。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章引言  7-10
  1.1 研究意义  7-8
  1.2 研究现状  8-9
  1.3 论文结构  9-10
第二章视觉感知和经典全息理论  10-20
  2.1 视觉感知  10-13
    2.1.1 视觉系统  10-11
    2.1.2 视觉感知  11-13
  2.2 基于双目视差的立体显示  13-16
    2.2.1 偏振眼镜式立体显示  13-14
    2.2.2 双色眼镜式立体显示  14
    2.2.3 裸眼式立体显示  14-16
  2.3 经典全息理论  16-19
    2.3.1 波阵面记录  16-17
    2.3.2 波阵面重现  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章计算全息理论  20-33
  3.1 计算机制全息图  20-22
    3.1.1 经典计算机制全息图  20-21
    3.1.2 迂回相位全息图  21-22
  3.2 傅里叶全息图  22-29
    3.2.1 一个结论证明  23-27
    3.2.2 GS迭代算法  27-29
  3.3 二相位算法  29-30
  3.4 相位差凑整算法  30-32
  3.5 本章小结  32-33
第四章空间光调制器  33-46
  4.1 空间光调制器简介  33-34
    4.1.1 空间光调制器的概念及分类  33-34
    4.1.2 空间光调制器的基本参数  34
  4.2 LCOS空间光调制器  34-41
    4.2.1 LCOS对光的调制过程  35
    4.2.2 本文实验所用LCOS简介  35-36
    4.2.3 LCOS调制特性测试  36-41
  4.3 纯相位LCOS用作变焦透镜  41-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章亚全息图计算及其三维显示应用  46-64
  5.1 相关原理简介  46-49
    5.1.1 球面波与平面波  46-47
    5.1.2 三维景物光场模拟  47
    5.1.3 衍射和干涉说明  47-48
    5.1.4 亚全息图方案原理  48-49
  5.2 反向相位算法  49
  5.3 亚全息图拼接  49-55
    5.3.1 实验系统及空间一点重建  50-51
    5.3.2 亚全息图拼接投影显示  51-53
    5.3.3 亚全息图拼接三维显示  53-55
  5.4 放大显示  55-61
  5.5 双眼视差显示  61-63
  5.6 本章小结  63-64
第六章总结和展望  64-65
参考文献  65-67
致谢  67

基于LCOS的亚全息图计算及其三维显示应用

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