计算全息再现图像

1、计算全息再现图像的研究计算全息再现图像的研究Contents1. 研究背景和论文的主要工作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研究背景和论文的主要工作 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。低噪音，高重复性，可记录世间不存在物体的图像 1965年 罗曼(A.W.Lohmann)奠定

2、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 2.计算全息的理论和模拟再现计算全息的理论和模拟再现222*( , )( , ) ( , )( , )( , )( , )( , ) ( , )I x yU x yO x yR x yO x y R x yO x y R x y22*21234( , )tbU x yRtR OR OO RUUUU2.计算全息的理论和模拟再现计算全

3、息的理论和模拟再现1. 抽样抽样2. 编码编码3. 成图成图4. 再现再现 抽样定理抽样定理 几种计算全息编码几种计算全息编码 数字重现和光学再现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绘图仪或者其他成图设备2.计算全息的理论和模拟再现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迂回相位编码

4、法编码单元元以常量为偏置项的全息图，避免了对相位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的编码，人为地重新构造全息透过率函数，即，即( , )0.51( , )cos2( , )h x yA x yxx y 空间频率分布空间频率分布 (a) (a) 物光波的空间频谱范围物光波的空间频谱范围 (b) (b) 光学光学 离轴全息图的空间频谱离轴全息图的空间频谱 ,2mnmnmnmnLAPK2.计算全息的理论和模拟再现计算全息的理论和模拟再现抽样，编码抽样，编码计算机模拟再现计算机模拟再现2.计算全息的理论和模拟再现计算全息的理论和模拟再现抽样，编码抽样，编码计算机模

5、拟再现计算机模拟再现3.计算全息的光学再现计算全息的光学再现空间光调制器空间光调制器- -透射式透射式LCDLCD屏屏接收端接收端- -CCD摄像头摄像头3.计算全息的光学再现计算全息的光学再现 计算全息图再现光路示意图计算全息图再现光路示意图 L1L1，L2L2为透镜，为透镜， F F为低通滤波器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LCDLCD空间光调制空间光调制器上，经过器上，经过L1L1透镜相当于进行了一次傅利叶逆变换就能得到再现图。而透镜透镜相当于进行了一次傅利叶逆变换就能得

6、到再现图。而透镜L2L2的作用是保留滤的作用是保留滤波器波器F F，避免激光功率在，避免激光功率在L1L1的焦距处功率过高而使的焦距处功率过高而使CCDCCD损坏，同时，低通滤波器损坏，同时，低通滤波器F F可以滤掉零级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。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实际的光路和实验平台3.计算全息的光学再现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：要记录较清晰的光学再现像，需要对光路进行如下调整：1.1. 各透镜器件准确定位各透镜器件准确定位2.2. 滤波孔大小的选择滤波孔大小的选择3.3. 偏振

7、片的调制偏振片的调制3.计算全息的光学再现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模拟图模拟图CCD实拍图实拍图3.计算全息的光学再现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模拟图模拟图CCD实拍图实拍图3.计算全息的光学再现计算全息的光学再现 在透镜后焦面上的在透镜后焦面上的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：计算机模拟图，主要有以下几个原因： LCD的分辨率的分辨率1. 1. 分辨率分辨率 CCD的分辨率的分辨率2. 2. 噪声的影响噪声的影响3. 3. 激光器功率的影响激光器功率的影响4. 4. 原图本身的复杂程度原图本身的复杂程度3.计算全息的光学再现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一块全息图碎片CCD观测到的再现图像观测到的再现