基于空间光调制器的数字全息再现技术研究

摘要

三维立体显示技术是当今一个引人注目的前沿科技领域，而全息术因可以记录和再现物体发出的光波，提供物体的全部深度信息而被认为是理想的三维显示技术。随着计算机技术的迅速发展，传统全息技术发展为数字全息技术，全息再现也可以采用计算机模拟再现和基于空间光调制器的光电再现。本文是以使用空间光调制器实现数字全息再现为研究目的的。 作为光电再现全息显示系统中核心部件的空间光调制器，本文给出了完整的分类及各自基本原理的分析，并给出了其在全息中的一些具体应用。从器件性能角度考虑，最后选用了光能利用率高、调制性能好、使用方便的液晶空间光调制器和数字微反射镜器件作为实验中的器件，开展研究工作。 本文在研究了数字全息技术的理论基础上，制作了两种数字全息图，分别为使用CCD记录的数字全息图，以及由计算机生成的根据菲涅尔算法和傅立叶算法得到的平面及立体物体的计算全息图。文中建立了数字全息光学记录系统，并给出了计算全息的计算方法。 文章着重对所选用的LC-R2500及DMD这两种空间光调制器分别进行详细的器件参数介绍和原理研究，并建立了实验系统，进行了器件特性的测试，定量地给出了调制特性分析及比较。 在上述理论基础上，本文最后完成了数字全息图的空间光电再现系统的搭建，并将之前所制作的两种类型不同的全息图加载入系统，得到了再现图像，还重点分析了光电再现图像大小与再现距离之间的关系。对同一种空间光调制器再现不同种类的全息图的结果进行比对分析，并对所选的两种不同类型的空间光调制器的调制性能、再现结果进行比对分析，最后得出结论。 最后，文章对全文工作进行了总结，并提出了下一步工作的设想。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源及研究意义

1.1.1课题来源

1.1.2课题研究意义

1.2三维显示技术研究状况

1.2.1三维显示技术的发展

1.2.2全息技术概述

1.2.3数字全息光电再现技术研究

1.3本文研究内容简介

第二章空间光调制器及在光电全息再现中的应用

2.1空间光调制器概论

2.2液晶空间光调制器及其调制特性

2.2.1液晶空间光调制器的分类

2.2.2液晶空间光调制器实现光调制的基本原理

2.3数字微反射镜器件

2.3.1引言

2.3.2数字微反射镜器件的构造及工作原理

2.4声光调制器

2.5光折变晶体

2.6空间光调制器在全息技术中的应用

2.6.1空间光调制器应用于全息记录

2.6.2空间光调制器应用于光电再现

2.7本章小结

第三章数字全息图记录、再现与计算机生成全息图

3.1传统光学全息图记录

3.1.1引言

3.1.2光学全息基本原理

3.2数字全息技术

3.2.1数字全息基本原理

3.2.2数字全息光学记录系统

3.2.3数字全息光学记录实验中的关键问题的讨论

3.2.4数字全息记录实验

3.3计算全息

3.3.1计算全息的特点

3.3.2计算全息的分类

3.3.3三维计算全息

3.3.4菲涅耳全息图的计算

3.3.5傅立叶全息图的计算

3.4本章小结

第四章全息光电再现系统与实验

4.1 引言

4.2基于LC-R2500的数字全息光电再现

4.2.1 LC-R2500简述

4.2.2 LC-R2500的性能分析及实验

4.2.3 LC-R2500再现系统

4.2.4再现结果及讨论

4.3基于DMD的数字全息光电再现

4.3.1 DMD概述

4.3.2 DMD特性分析

4.3.3 DMD再现系统及结果讨论

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1 总结

5.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致 谢