一种三维全息图的数字化实现方法

提出一种实现三维显示的新方法,从两步法彩虹全息基本原理出发,通过分区域分幅的方式对多视角图形的波前进行数字化编码,获得夫琅和费光场分布,在位相型硅基液晶空间光调制器上按视角顺序输入该信息,利用透镜的傅里叶变换特性再现多视角子图像,干涉法逐区域拼接获得完整三维图像.最后通过实验获得了三维图像样品,验证了该方法.本方法可成为三维显示的重要技术手段.     

双视三维动态反射全息图合成技术研究

在综合了白光反射全息、像全息、体视对全息和合成全息等多种技术的基础上 ,提出了一种制作双视三维动态反射全息图的合成技术 ,给出了制作该类全息图有关参数的设计方法 ,成功地制作了一种适于近距离观察的双视三维动态反射全息图样品 ,有效消除了用双眼观察普通动态全息图时常出现的像混淆现象 ,其清晰的三维立体图像、生动而逼真的动态艺术效果 ,具有较高的艺术欣赏和防伪价值 ,为该类全息产品的开发探索了一条可行途径     

计算机制全息图探究及实现

介绍了计算机制全息图的原理,并对立体物体波场信息进行记录和立体像的复现进行了实验研究.实验结果表明:用合成全息图的方法可以实现立体成像,并利用液晶光阀系统代替干板可以简化照相制版操作.     

一种新的三维计算全息图的计算方法

介绍了一种制作真实三维物体计算全息图的新方法。用摄像机记录三维物体在非相干光照明条件下两个正交方向上不同视角的一系列投影像，将这些投影像导入计算机，在MATLAB中对其作快速傅里叶变换。对这一系列二维投影像的傅里叶变换图进行抽样，得到三维物体在透镜后焦平面上的光场分布，进而制成一张计算全息图。结果证明该方法可以实现对真实物体三维全息图的合成，并且在算法实现上更加简单，提高了程序的运行速度，有利于改善全息图再现像的质量。为解决真实物体相干全息记录中光源功率和相干长度对全息记录可行性的限制指出了一个新的方向。     

一种菲涅尔全息图的快速算法

通过分析菲涅尔全息图计算模型,发现大量的平方运算和三角函数运算是计算速度的瓶颈,提出了一种菲涅尔全息图的快速计算方法.根据菲涅尔全息图的数学模型,利用三角函数的和差化积公式,将全息图的数学模型变换为由仅与水平或垂直方向有关的独立分量,通过四则运算来表示.在菲涅尔全息图的计算中,用少量的三角函数、平方运算和大量的四则运算代替原来大量的三角函数和平方运算,减少了全息图的运算量.实验表明,采用该算法后全息图的计算速度提高了9倍以上.     

体视全息图的实时拍摄方法

在现有体视全息图制作方法的基础上，提出一种新的方法，利用液晶光阀作为像的转换元件，使得体视全息图的制作由原来的三次曝光简化为一次曝光，从而实现了实时拍摄的目的，文中给出了用这种方法设计的实时摄像系统和实验结果。     

基于数字闪耀光栅的位相全息图光电再现优化

针对利用液晶空间光调制器（LC-SLM）进行全息图光电再现过程中,再现像面存在多级衍射像造成单一像能量利用率低的问题,提出了一种在位相全息图中加载数字闪耀光栅的方法,以提高全息图光电再现中单一衍射像的衍射效率.分析了闪耀光栅作为衍射光学元件的特性及其对光波进行位相调制的原理,并阐述了在LC-SLM中加载数字闪耀光栅对位相全息图光电再现时像面能量分布的影响.搭建了基于LC-SLM的位相全息图光电再现实验系统.理论分析表明：在其他条件不变的情况下,加载竖直（或水平）槽向周期为2 pixels的数字闪耀光栅可使关键词：全息光电再现位相全息图数字闪耀光栅液晶空间光调制器     

一种三维物体相息图的迭代计算方法

在传统迭代傅里叶变换算法的基础上,提出了一种计算三维物体相息图的新方法.基于层析法将三维物体的多个分层物面作为衍射再现图像,在一个输入面(相息图)和多个输出面(再现像)之间进行迭代.通过在傅里叶迭代运算中引入距离相位因子,表示物体不同物面的深度,体现了物体的三维特征.实验结果证明了本文算法良好的收敛特性和再现性能.最后,分析了物面数量和间距对全息再现质量的影响,利用液晶空间光调制器采用时分复用的方法还原了三维物体的多个物面.     

纯相位菲涅尔全息图的反馈迭代算法及其硅基液晶显示

研究了纯相位菲涅尔计算全息图的制作方法,给出了一种生成纯相位菲涅尔计算全息图的算法.首先研究了菲涅尔衍射的数值模拟算法,分析了两种数值模拟算法的计算速度.将计算速度较快的菲涅尔衍射数值模拟算法和迭代算法相结合,并引入比例反馈,得到纯相位菲涅尔计算全息图的反馈迭代算法.其次,对比例反馈系数的选取进行了实验研究,得到其最优经验值范围,然后进行了仿真实验.仿真结果表明,该算法降低了重构误差,提高了全息图重构质量.最后基于新型空间光调制器反射型硅基液晶,建立了全息显示光电实验系统,对该算法进行了验证.     

迂回位相型计算全息图和修正离轴参考光计算全息图的对比讨论

使用Matlab语言得到了迂回位相全息图和博奇型全息图,由傅里叶逆变换得到再现像。阐述了两种计算全息图各自的特点,对再现像的质量、数量、大小、程序运行速度作出对比讨论。迂回位相计算全息图有便于记录、方便传递的特点。利用博奇编码得到的修正离轴参考光计算全息图有高质量的再现像,而且计算速度也比较快,对于复杂的二维图像,可以考虑利用这种编码方法进行计算全息。     

Smart pixels in a focal-plane image compression system

Image compressors improve the handling of image data in image-processing systems. In our proposed image-compression system, we employ a smart complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor and an integrated spatial light modulator (SLM) and then the optoelectronic architecture performs a large part of image-compression processes. Each pixel of the integrated SLM consists of multiple modulation pads; the integrated SLM then performs decoding and optical D/A conversion. A paired configuration of the smart CMOS sensor and the integrated SLM transforms optical analog signals into electronic digital signals. A theoretical analysis showed that the error ratio of the proposed systems was 3%.     

可编程菲涅耳相位透镜应用于多平面全息投影

研究了基于菲涅耳相位透镜实现多平面全息投影的方法,采用硅基液晶相位调制器建立了多平面全息投影系统.首先,利用可编程菲涅耳相位透镜代替傅里叶透镜,将计算机生成的相位全息图与菲涅耳透镜的相位结合;其次,基于时分复用和空分复用原理提出了加载菲涅耳相位透镜与相位全息图到相位空间光调制器上的两种方法;最后,讨论了在多平面全息投影中每个单一平面实现旋转物体动态360°视角显示的方法.实验结果表明：在距离硅基液晶分别为500、800、1100和1400mm处的四个重构平面可以获得全息投影图像;通过动态地改变菲涅耳相位透镜的焦距,可以实现多平面全息投影.     

基于硅基液晶微显示立体投影光学引擎的设计

从平衡两路图像对比度的角度,采用双硅基液晶(LCoS)芯片设计了一种实用的微型立体投影光学引擎.光学引擎中双LCoS芯片分别用于调制左右眼的图像,一个白光LED作为投影光源,两个标准的MacNeille偏振分光棱镜(PBS)用于产生两路偏振方向相互垂直的高偏振度光束.整个引擎设计简单,结构紧凑,其尺寸约为105mm×28 mm× 25 mm.测量了本设计中光学引擎的各部件的实际参数值,根据所测量的数据通过理论计算得到:左右两光路的对比度完全平衡且均为64∶1,光效率均为3.61％,整机的光通量为20 lm.     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用“点云算法”模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

基于像素结构空间光调制器的全息再现像问题研究

基于纯相位空间光调制器的全息显示系统在重构显示时,再现像的视觉效果受到空间光调制器像素结构引起的多级衍射光和多级再现像的干扰.在分析具有有限填充因子空间光调制器的像素结构对再现像影响的基础上,提出了一种提高全息再现像的视觉效果并且再现像成像位置和大小可调节的方法.先加载闪耀光栅到纯相位全息图,其次通过叠加会聚球面波相位,分离再现像与空间光调制器像素结构引起的多级衍射光的聚焦平面的位置,再利用光阑和高通滤波器的共同作用,消除高级衍射光、多级再现像以及零级光干扰对重构视觉效果的影响,最后引入成像透镜,调节再现像的成像位置与大小.建立了一套基于硅基液晶的全息显示系统用于实验验证.实验结果表明,最终的单一再现像清晰且可以方便地调节成像位置和大小.该方法同样适用于各种基于像素结构空间光调制器的全息光学系统.     

液晶光学相位共轭镜的研制

本文研制了一种由向列型液晶和非晶硅光导层组成的新型光学相位共轭镜。概述了该器件产生相位共扼波的原理,通过实验测试了器件的性能。测试表明,该器件有灵敏度高(20μW/cm     

Microscope system with on axis programmable Fourier transform filtering

We propose an on-axis microscope optical system to implement programmable optical Fourier transform image processing operations, taking advantage of phase and polarization modulation of a liquid crystal on silicon (LCOS) display. We use a Hamamatsu spatial light modulator (SLM), free of flickering, which therefore can be tuned to fully eliminate the zero order component of the encoded diffractive filter. This allows the realization of filtering operation on axis (as opposed to other systems in the literature that require operating off axis), therefore making use of the full space bandwidth provided by the SLM. The system is first demonstrated by implementing different optical processing operations based on phase-only blazed gratings such as phase contrast, band-pass filtering, or additive and substractive imaging. Then, a simple Differential interference contrast (DIC) imaging is obtained changing to a polarization modulation scheme, achieved simply by selecting a different incident state of polarization on the incident beam.     

基于全息成像技术构建任意的二维光晶格阵列

利用Gerchberg-Saxton算法生成任意的二维光晶格阵列的全息图,并且将全息图加载到液晶型空间光调制器上,然后将850 nm的激光照射到空间光调制器的液晶屏上,利用透镜的傅里叶变换特性,成功地显示或构建任意形状的二维光晶格阵列。将该系统应用到87Rb的冷原子实验中,成功俘获冷原子,这为接下来的单原子多量子位的量子模拟实验奠定了基础。