计算全息再现图像

2.计算全息的理论和模拟再现
光学全息—波前记录和波前再现
第一步.波前记录：记录介质H上的强度分布
I (x, y) U (x, y) 2 O(x, y) 2 R(x, y) 2 O(x, y)R*(x, y) O*(x, y)R(x, y)
第二步.波前再现: 全息图的透射光场
波波前前记再录现
离轴全息图的空间频谱
2.计算全息的理论和模拟再现
罗曼III型迂回相位编码图及其计算机模拟再现
抽样，编码
计算机模拟再现
2.计算全息的理论和模拟再现
博奇型编码图及其计算机模拟再现
抽样，编码
计算机模拟再现
3.计算全息的光学再现
主要实验仪器—LCD和CCD
空间光调制器-透射式LCD屏
接收端-CCD摄像头
1. 研究背景和论文的主要工作
计算全息图(Computer-Generated Hologram)
计算全息图是利用计算机计算物光波在全息平面上的光场分布，并对光场分布在计 算机内进行编码，其结果在绘图仪或CRT上显示，成为实用的全息图。
计算全息的优点
低噪音，高重复性，可记录世间不存在物体的图像
计算全息的发展历史
CCD的分辨率 2. 噪声的影响
3. 激光器功率的影响
4. 原图本身的复杂程度
3.计算全息的光学再现
破碎全息图的实验
由于全息照相过程中物体与底片之间是点面关系，全息图每一个局部 都包含了物体各点的光信息。即使全息图破碎了，仍可以用其中一块 碎片还原整个原物
一块全息图碎片
CCD观测到的再现图像
工作总结
MATLAB模拟图
CCD实拍图
3.计算全息的光学再现
CCD的观测结果
博奇型修正离轴参考光编码模拟和光学再现像
MATLAB模拟图
CCD实拍图
3.计算全息的光学再现
CCD的观测结果
在透镜后焦面上的CCD接收到的图像与模拟图基本符合，但是像质不如 计算机模拟图，主要有以下几个原因：
LCD的分辨率 1. 分辨率
2.计算全息的理论和模拟再现
计算全息的制作和再现过程
1. 抽样 — 抽样定理 2. 编码 — 几种计算全息编码
傅立叶变换计算全息图的生成和再现
3. 成图 — 绘图仪或者其他成图设备 4. 再现 — 数字重现和光学再现
2.计算全息的理论和模拟再现
傅利叶计算全息图的制作
Biblioteka Baidu
罗曼III型迂回相位编码
每个抽样单元内放置一矩形通光孔径，通过改 变通光孔径的面积编码复数波面的振幅，改变 通光孔径中心与抽样单元中心的位置编码相位
• 理论分析 • 计算机仿真 • 实验
4.总结和展望
应用领域
• 图像动态显示 • 制作各种滤波器 • 三维全息 • 彩色全息
4.总结和展望
计算全息再现图像的研究
THANK YOU
1965年 罗曼(A.W.Lohmann)——奠定理论基础 1966年 布鲁恩和罗曼——迂回相位编码技术 1967年 博奇(C J.J. Burch)——修正离轴参考光计算全息术 1970年 李威汉(Wai-HonLee)——四阶迂回相位计算全息术 1970年 贝尔克哈德(C.B. Burckhardt)——三阶迂回相位计算全息术
博奇型修正离轴参考光编码
以常量为偏置项的全息图，避免了对相位的 编码，人为地重新构造全息透过率函数，即
h(x, y) 0.5{1 A(x, y) cos[2 x (x, y)]}
迂回相位编码法编码单元
Lmn

Amn , Pmn

mn 2 K
空间频率分布 (a) 物光波的空间频谱范围 (b) 光学
3.计算全息的光学再现
实验光路示意图
经过准直器和扩束镜的作用的激光，垂直入射到正显示傅利叶变换型全息图的LCD空间光调制 器上，经过L1透镜相当于进行了一次傅利叶逆变换就能得到再现图。而透镜L2的作用是保留滤 波器F，避免激光功率在L1的焦距处功率过高而使CCD损坏，同时，低通滤波器F可以滤掉零级 直通量，减弱零级衍射项对再现像观测的影响。
计算全息图再现光路示意图 L1，L2为透实镜际，的F光为路低和通实滤验波平器台
3.计算全息的光学再现
实际光路
要记录较清晰的光学再现像，需要对光路进行如下调整： 1. 各透镜器件准确定位 2. 滤波孔大小的选择 3. 偏振片的调制
3.计算全息的光学再现
CCD的观测结果
罗曼型迂回相位编码模拟和光学再现像
计算全息再现图像的研究
F1307202班 张一鸣 导师 冯仕猛
1. 研究背景和论文的主要工作 2. 计算全息的理论和模拟再现 3. 计算全息的光学再现 4. 总结和展望
Contents
1. 研究背景和论文的主要工作
本次论文的主要工作
1. 理论上分析了几种编码技术及其原理 2. 使用MATLAB生成两种编码的计算全息图 3. 用MATLAB模拟再现原图 4. 设计实验平台，在实际光路中记录再现像 5. 将模拟再现像和实际再现像比较分析