计算全息再现图像.ppt

计算全息再现图像的研究 F1307202班张一鸣导师冯仕猛 Contents 1 研究背景和论文的主要工作 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 1 研究背景和论文的主要工作 计算全息图 Computer GeneratedHologram 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 CJ 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 2 计算全息的理论和模拟再现 第一步 波前记录 记录介质H上的强度分布第二步 波前再现 全息图的透射光场 波前记录 波前再现 2 计算全息的理论和模拟再现 抽样编码成图再现 抽样定理 几种计算全息编码 数字重现和光学再现 傅立叶变换计算全息图的生成和再现 绘图仪或者其他成图设备 2 计算全息的理论和模拟再现 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 迂回相位编码法编码单元 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 空间频率分布 a 物光波的空间频谱范围 b 光学离轴全息图的空间频谱 2 计算全息的理论和模拟再现 抽样 编码 计算机模拟再现 2 计算全息的理论和模拟再现 抽样 编码 计算机模拟再现 3 计算全息的光学再现 空间光调制器 透射式LCD屏 接收端 CCD摄像头 3 计算全息的光学再现 计算全息图再现光路示意图L1 L2为透镜 F为低通滤波器 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 实际的光路和实验平台 3 计算全息的光学再现 要记录较清晰的光学再现像 需要对光路进行如下调整 各透镜器件准确定位滤波孔大小的选择偏振片的调制 3 计算全息的光学再现 罗曼型迂回相位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 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 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 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