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              利用空間光調制器實現計算全息三維顯示

              發布時間:2016-08-03 15:05:39

              全息三維顯示技術可以提供人眼在觀察三維場景時所需的所有深度感,與其他三維顯示技術相比,是一種較為理想的三維顯示方式,也有著很多技術性的難題。近年來,隨著空間光調制器技術的發展,使得計算全息三維顯示技術迅速發展,與傳統光學全息相比,計算全息顯示技術不需要復雜的干涉記錄過程,只需有三維場景的數學描述即可進行光學再現。另外,空間光調制器件具有可刷新特性,因此也奠定了動態全息三維顯示的基礎。本文介紹了計算全息顯示技術的基本原理及數理基礎,研究了基于純位相空間光調制器的三維波前重建算法,對三維場景的數字生成,抽樣,三維波前的計算以及光學重建等方面進行了深入研究,主要研究內容包括以下幾個方面: 1.平行平面之間衍射問題的數值算法,分別利用菲涅爾衍射法和平面波角譜法計算,詳細介紹了Matlab程序的算法結構,并且比較了兩種算法的優劣,在此基礎上介紹了三維全息圖復現算法的算法結構及計算實例。 2.根據三維物體的幾何特點,分別利用點元法和分層角譜算法計算生成三維全息圖,并搭建了實驗光路實現三維計算全息顯示,實驗結果證明上述算法生成的全息圖均可以重建出具有深度特征的光學圖像,與點元法相比,分層角譜法計算效率提高了200倍左右,而且成像質量沒有明顯下降。 3. 作為進一步研究,利用分層角譜算法實現了動態全息圖的生成,在實驗光路中進行實現并記錄下了全息三維視頻。實驗結果表明角譜法具有高效率,高清晰度的特點,可以作為三維視頻全息顯示的基礎算法。

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