计算机与光学联合制大视角彩色全息显示的研究

论文摘要

全息显示技术是全息技术中重要的研究方向之一,彩色全息术因其能显示物体的真实色彩而比其它种类的全息图更具有吸引力。同时,随着对静止的真彩色全息三维显示的研究不断深入,大视角动态全息图的研究也引起了人们的关注,以完善全息显示技术和满足各种商业活动的需求。本文通过对物体信息的获取、全息基本理论、计算机制全息原理、镜像算法原理以及彩色全息合成方法等的探讨与研究,结合光学方法和计算机制全息图两者的优点,提出了用计算机和光学联合制大视角三维物体彩色彩虹全息图的新方法。并通过理论分析和实验验证两方面证实了此方法的可行性,取得了较为满意的结果。本论文主要由四部分内容组成:第一部分:详细回顾了光学全息技术和计算机制全息技术发展的历程,对已有的各类全息显示技术进行了分析和评述。同时介绍了计算全息基本理论,作为本论文研究的理论基础。第二部分:计算机光学联合制三维物体真彩色全息图的研究。第三部分:计算机光学联合制大视角三维物体真彩色全息图的研究。第四部分:计算机光学联合制大视角三维物体动态真彩色彩虹全息图的研究。具体研究工作包括:1、三维彩色物体信息的获取及物光波的模拟。建立物体的物光波数学模型,以适应计算全息的数值计算格式。2、彩色全息的合成。通过物像关系及彩虹全息的原理,研究高质量真彩色全息的新方法。3、镜像折叠法的物光波计算。即把各分色全息图通过镜像折叠的算法,处理成高密度的小幅全息图,从而解决大幅度全息图的输出问题。4、动态彩色全息图的拍摄。研究彩色彩虹全息图的合成方法,消除色串扰,减少色彩失真,提高再现像的质量,制得高质量的大视角动态彩色彩虹全息图。本论文的创新点:1、充分利用计算全息的灵活性,提出“等效狭缝”概念。在同一平面不同区域的“等效狭缝”处计算分色全息图H1,不仅有效的消除了噪音,而且大大的提高了光能利用率。2、提出镜像折叠法的物光波计算方法。彩虹全息显示的视角取决于H1的长度,镜像折叠算法可以将大的全息图折叠成较小的全息图,并通过光学方法进行展开。有效的解决了计算全息难以生成大幅全息图的困难,从而可以实现大视角全息显示。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• （一）显示全息的发展及应用
• 1.彩虹全息术
• 2.彩色全息术
• 3.合成全息术
• 4.计算全息术
• 5.其它显示全息术
• 6.显示全息的前景
• （二）计算机制全息概述
• （三）三维立体视觉
• （四）大视角真彩色全息的研究现状及本课题的意义
• 第二章 计算机制全息基本理论
• （一）全息术基本理论
• 1.波前记录
• 2.波前再现
• （二）信息的离散化与恢复
• 1.全息抽样原理
• 2.物体抽样
• （三）信息的编码
• （四）计算全息图制作模型
• 第三章 计算与光学联合制三维物体彩色全息图
• （一）三原色原理
• （二）三维物体信息的获取及处理
• （三）三分色计算全息图原理
• 1.彩色彩虹分色全息图制作原理
• 2 存在的不足及改进措施
• 1r,H_1g,H_1b的计算'>（四）三分色菲涅耳全息图H_1r,H_1g,H_1b的计算
• 1r,H_1g,H_1b计算位置的控制'>1.H_1r,H_1g,H_1b计算位置的控制
• 1r,H_1g,H_1b垂直视角一致的控制'>2.H_1r,H_1g,H_1b垂直视角一致的控制
• （五）单色激光合成彩色彩虹全息图
• （六）实验与结果
• 1.物体信息的获取
• 2.全息图参数的选择
• 第四章 计算机与光学联合制大视角三维真彩色彩虹全息
• （一）计算全息图的镜像折叠原理
• 1.物光波的镜像折叠
• 2.镜像折叠计算全息图的光学再现
• （二）高密度分色全息图再现合成大视角三维彩色彩虹全息图
• （三）实验及其讨论
• 第五章 计算机光学联合制大视角动态彩色全息
• （一）体视对原理
• （二）大幅度分色动态全息图的计算
• （三）分色动态计算全息图的镜像折叠
• （四）再现合成动态全息图
• （五）实验与总结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文