时空复用法实现傅里叶计算全息图的彩色显示

为实现傅里叶计算全息图的真彩色显示,本文提出了一种时空复用方法。首先对一幅彩色场景进行红绿蓝分色,并按照一定的比例对三色场景进行缩放处理,实现真彩色再现像的色差补偿;然后制作3幅具有特定结构的全息图,将3幅全息图轮流加载到空间光调制器上,通过时空复用保证了彩色再现像信息的完整性;最后通过使用滤光片,实现以白光LED作为再现光源的真彩色全息显示。结果验证了所提出方法的可行性。     

基于时分复用方法的真彩色全息显示

提出了一种改进的时分复用方法,采用同步控制电路控制两段式彩色滤光轮的转动速度与全息图的切换速度一致,通过两次切换全息图,即可实现傅里叶计算全息图的真彩色显示。该方法通过缩放处理来消除再现像的色差,并采用迭代傅里叶算法制作了两幅包含有彩色信息的合成相位全息图,使记录着单一颜色场景信息的全息图再现时只占用空间光调制器(SLM)的1/2区域。此方法实现了白光LED真彩色全息显示,减少了传统时分复用方法加载全息图的次数,对SLM刷新率的要求也降低了1/3。实验验证了此方法的可行性。     

全息打印技术研究进展

全息打印技术可以实现场景的真三维显示,根据干涉纹样的不同来源及不同记录方式,可将其归类为合成全息体视图打印、计算全息图打印与全息波前打印。合成全息体视图打印无法准确记录三维场景的深度信息,因而全息图再现时存在会聚-调节矛盾;计算全息图打印能够准确记录与再现场景的深度信息,继而解决会聚-调节矛盾,然而仅能得到薄的透射型全息图,因而无法实现白光再现;全息波前打印既可以解决会聚-调节矛盾,又可以得到厚的反射型全息图,实现具有良好观察效果的白光再现。首先介绍了各类全息打印技术的基本原理,着重分析了各自的研究现状,然后讨论了它们的优缺点,以说明各类全息打印技术的特性。     

真彩色动态全息图制作的新方法

提出了一种用计算机制作真彩色动态全息图的新方法。获取物体动作的颜色和三维坐标信息,用计算机模拟物光波;基于计算全息的原理和全息图的物像关系,设计分色全息图和体视对的计算参数,算出含体视对的分色菲涅耳全息图;将三分色菲涅耳全息图光学再现,使所有体视对再现像能在某一位置重合;光学方法记录各动作的重合像,制得彩虹全息图。白光下,通过移动双眼位置,能见真彩色动态效果。此方法避免了繁杂的光路,得到了高质量的分色全息图,并解决了再现像难于重合的问题。     

计算机与光学方法相结合的彩色彩虹全息术

提出了计算机制全息与光学全息相结合制作彩色全息图的彩色彩虹伞息术.通过计算机对彩色图像进行自动分色,制作红、绿、蓝3幅丰计算全息图H1,以H1的再现像为对象,用激光制作彩色彩虹全息图H2,用白光再现获得彩色再现像.该方法把汁算机制全息与传统的光学全息相结合,发挥了计算全息与光学全息的优势.在全息图的计算中采用了快速傅里叶变换,加快了计算速度.给出了理论分析和实验结果.     

计算合成全息与全彩色3维显示技术的研究

为了实现彩色真实物体的全彩色3维显示,研究了基于计算合成全息技术的全彩色3维显示技术.通过计算机获取彩色3维物体的坐标、亮度、颜色等信息,用计算机模拟物光波和参考光波,在计算程序中进行参量设置,计算对应于红、绿、蓝三色光波的3幅菲涅耳计算全息图.根据全息物像关系控制3幅菲涅耳计算全息图的位置,用单波长激光同时再现3幅计算全息图,将3幅菲涅耳计算全息图合成为彩色彩虹全息图.在白光下获得3维立体图像,进行了理论分析和实验验证.结果表明,利用计算合成全息技术可以实现彩色真实物体的全彩色3维显示.     

合成孔径数字全息的记录、再现及实现

介绍了合成孔径数字全息记录和再现的基本原理，提出了相应的实现方法和技术方案。特别对合成孔径数字全息再现中的两类方法：用单参考光记录的子全息图数字再现光场复振幅叠加或强度叠加，以及用多参考光记录的子全息图数字再现光场复振幅叠加或强度叠加方法进行了详细理论分析和实验研究。结果表明，合成孔径技术是一种提高数字全息再现像的分辨率的有效方法。与传统的子全息图直接拼接的合成孔径数字全息再现方法相比，用子数字全息图再现光场复振幅叠加或强度叠加两种再现方法均可实现合成孔径数字全息的再现，并可显著提高再现像的分辨率，但强度叠加方法的记录和再现难度远小于前者。在实际中可以根据解决问题的要求和子数字全息图的记录情况选用。     

希尔伯特变换在同轴数字全息再现中的应用

为了克服2步数字全息需要记录多幅图像且在进行相移时理论相移值和实际相移值总存在误差的缺点,提出了一种用单幅同轴数字全息图再现物体真实像的方法。该方法利用希尔伯特变换可以实现数字相移并且可同时滤除直流分量的特点,通过对记录的全息图进行两次希尔伯特变换,即可依次得到没有0级分量的相移量为π/2的全息图和无相移的全息图,然后运用2步相移数字全息处理方法即可再现出原物体的像。结果表明,该方法能很好地再现原物体的像。     

计算机制一步彩色彩虹全息的研究

针对现有的彩色全息技术中存在的制作过程复杂、色串扰、技术条件要求高等问题,提出了一种计算机制一步彩色彩虹全息技术。该技术将光学一步法彩虹全息技术和多次曝光彩色全息技术相结合,首先根据线全息图理论,确定每个物点的线全息图在整个彩虹全息图中的区域范围,并计算线全息图,然后将每个物点的线全息图相加,直接获得计算机制一步彩虹全息图,大大减少了全息图的计算量。在此基础上,分别计算彩色物体的红、绿、蓝三分色计算全息图,并合成为彩色彩虹全息图,用白光再现获得真彩色全息再现像,大大简化了彩色彩虹全息图的制作过程、降低了技术条件要求,充分发挥了计算全息简单、灵活、方便的优点。给出了理论分析和实验结果。     

计算集成平板周视彩色全息图

提出计算机和光学联合制作平板周视全息的方法,通过计算得到集成菲涅耳环带全息图,利用环带全息图的再现像作为记录目标进行光学全息的拍摄,实现集成平板周视彩色全息图。详细分析了集成平板周视彩色全息原理,通过实验进行了验证。该方法增强了体视全息显示的灵活性,提高了平板周视彩色全息图的计算速度。     

用波导全息照明器实现三维漫反射物体全息图的白光再现

提出了一种利用波导全息照明器实现三维漫反射物体全息图的白光再现新方法。利用反射全息图的波长选择性和波导全息照明器对菲涅耳全息图的色散补偿，用白光照明获得了清晰的准单色再现像。     

白光再现计算全息干涉防伪术

提出了一种将计算全息和全息干涉相结合的防伪方法。这种方法设计灵活 ,防伪功能强 ,摄制的全息图可由白光再现检测 ,具有很高的实用价值。还讨论了这种白光再现的原理     

无狭缝计算全息图的白光再现

利用彩虹全息是实现白光全息的常用方法,由于记录过程中引入狭缝使得再现像的视场非常狭小,且只有水平视差。在计算全息中模拟无狭缝记录,通过博奇编码获得菲涅耳全息图,以视频信号输入液晶板(LCD)显示,在白色发光二极管(LED)照明下获得同时具有水平和垂直视差的彩色全息再现像,大小为15 mm×15 mm。调整物面采样间距和滤波小孔孔径以减小色模糊、提高再现光的空间相干性,获得的白光再现像与彩虹全息图的再现像相比,前者虽然牺牲了一定的像质,但垂直视场角远大于后者,且整个系统简单紧凑、操作方便,再现像视场范围大,利于观察和接收,另外宽光谱光源和空间光调制器的使用为实现实时三维彩色全息打下了基础。     

计算全息干涉实现防伪和信息的加密存储

提出一种位相编码计算全息干涉防伪术。这种方法用迂回位相法对光波进行位相编码,然后用这个编码的光波和另一由计算全息产生的参考光波干涉,从干涉图样中可以读出所记录的信息,没有参考计算全息图则无法读出记录的信息。这种计算防伪全息图的特点是设计灵活、使用方便、可由白光再现。具有很强的防伪力度。     

利用传统全息片实现合成孔径数字全息的研究

分析了传统全息片的微观结构,介绍了细光束成像和合成孔径数字全息记录、再现的基本原理,研究了利用传统方法拍摄的散射物体透射式、振幅型全息片实现合成孔径数字全息的方法,给出了实验结果。理论分析和实验结果表明,利用传统透射式、振幅型全息片,通过光学显微镜放大制作子数字全息图和合成孔径数字全息图,经计算机处理是可以得到完整再现像的,其性质与细激光束照射成像一致。用子全息图再现像的复振幅叠加方法和采用子全息图再现像的强度叠加方法均可实现合成孔径数字全息图的再现,且强度叠加方法的视觉效果要好些,但它们对缩小再现像中散斑的尺寸没有帮助。用子全息图拼接成的合成孔径全息图得到的再现像效果最好,可以缩小再现像中散斑的尺寸,信噪比、分辨率均有提高。要得到更好的再现像,需要用更多的子数字全息图拼接成尺寸更大的合成孔径数字全息图。     

大视角数字全息的研究

提出一种新的数字全息方法实现大视角彩虹全息的制作。根据两步法彩虹全息原理，用计算机制作彩虹全息图的H1，并用镜像折叠的新算法将大幅的全息图折叠成一幅较小的全息图。输出微缩后成为一个高密度的全息图。光学方法制作H2时，必须配以合适的平面镜，使再现的光波按光的可逆原理展开成原状。该种镜像折叠的方法巧妙地把计算机制全息与光学全息相结合，吸取了两者各自的优点，实现了大视角数字全息的制作。理论及实验结果表明该方法既解决了大幅度计算机制全息图的输出问题，又使相同信息量的数据容量大大减少，为计算全息图用于立体显示的研究开辟了一条新的途径。     

数字全息再现像的激光散斑消除的研究

由于数字全息图受到激光散斑影响,使得其再现像产生较为严重的噪音。通过详细分析激光散斑形成的原因,并提出了用同一物体的多幅全息图的强度再现像叠加来减小激光散斑的干扰。具体分析了该方法的原理：在记录全息的物体照明光路中加入一散射体,在散射体的M个不同位置记录M张同一物体的全息图,然后将M幅数字全息的再现像叠加,激光散斑噪音下降为M~(-1/2)。最后给出了实验结果。     

计算机与光学相结合的动态彩虹全息研究

提出一种将数字全息术和传统光学全息结合的方法制作动态全息图。首先通过三维扫描仪获得实际三维物体不间姿态的物光分布数据,然后利用计算机全息技术获得高质量的二步彩虹中的主全息图H1,最后再用光学的方法得到彩虹全息图。该技术充分利用了计算全息技术的灵活性,同时解决了视角和白光再现的问题,获得了较好的实验结果。     

数字全息光电再现实像与人的交互

为了提高交互的自然性,提出用正交双目摄像机检测空间中的手指作为输入,引导全息影像显示的交互方法.在介绍交互原理的基础之上,分析了手指运动和像的变化,建立了两者的映射关系.在交互的实现上,通过计算全息预先得到场景的数字全息图序列,然后根据检测到的手指信息加载相应的全息图进行光电再现,即可达到数字全息光电再现实像的动态交互显示的效果.最后,孔雀全息再现像与人的交互实例验证了提出方法的有效性和可靠性.     

计算全息三维显示的信息量及其简化

全息信息简化是基于波前再现的全息三维显示技术重要的课题。对全息三维显示的信息量与再现像的视差角与视场角的关系进行了分析,指出全息三维显示的巨大信息量是为了提供足够的视差和视场,以达到人眼立体视觉效果。在牺牲垂直视差并保证足够的水平视差角和视场角的条件下,利用光栅对全息图进行取样,计算了光栅取样全息图对信息压缩的极限,分析了简化后全息图再现像的特点和存在的问题,对于信息压缩后的光栅取样全息图的再现进行了设计。