基于LED的彩色全息成像研究.pdf

1、計算機與數(shù)字元件（聲光調(diào)制器件、電尋址或光尋址液晶器件等）的結(jié)合使全息顯示不再像傳統(tǒng)全息一樣要依賴化學(xué)介質(zhì)，而是用計算機代替記錄干板，用數(shù)字元件進行光調(diào)制，使得全息顯示更趨于數(shù)字化和實用化。彩色全息是一種利用三原色達到真彩色圖像的方法，得到的圖像色彩明亮、對比度、清晰度高，信息量豐富，在三維圖像顯示方面擁有獨特的優(yōu)勢。近二十年來彩色全息發(fā)展迅速，但是存在再現(xiàn)像的串擾和散斑等問題，這些都嚴重影響圖像的觀察效果。由于激光的強相干性，光波在傳

2、播過程中多次反射后產(chǎn)生干涉，使再現(xiàn)像表面看起來不均勻，也就是散斑。很多研究者致力于散斑問題的研究，弱相干光全息成像被提了出來。發(fā)光二極管(LED)相對激光來說相干性較低，而且色飽和度高，已經(jīng)被證明完全適合作為全息成像的光源。利用LED做光源能基本解決圖像的散斑問題，提高全息成像質(zhì)量。
　　本文以數(shù)字元件硅上液晶(Liquid Crystal On Slicon，LCOS)作為空間光調(diào)制器，研究實現(xiàn)相位型彩色全息的算法:1研究了平行

3、平面間的分數(shù)階傅里葉變換，分析了變換過程中采樣率對成像大小的影響，改進了卷積計算過程，解決了全息成像受采樣率限制的問題，最終可以實現(xiàn)任意尺寸圖像的投影。2提出了一種空間疊加實現(xiàn)彩色全息的方法，結(jié)合傳統(tǒng)的GS迭代方法，計算出原圖RGB分量對應(yīng)的全息圖然后相加合成一張彩色全息圖。3采用空間混色的方法，把空間光調(diào)制器在空間分成三部分，分別加載不同顏色的全息圖，使彩色全息圖的零級波與成像位置分開，成像位置自由度變大，從而可以任意控制圖像的大小，

4、更好地保證三原色對應(yīng)的全息圖再現(xiàn)像在空間的重合等。文章中對空間疊加、時分復(fù)用和空分復(fù)用這幾種實現(xiàn)彩色全息的方法進行了討論，并進行了仿真和實驗對比，結(jié)果證明文章中提出的空間疊加方法在算法上更容易克服圖像的串擾問題，而且無需增加實驗裝置的復(fù)雜度。對LED的光譜進行了研究，提出了增大其相干性的方法。進行了LED彩色全息成像實驗，得到了散斑度較低而且空間重合性很好地彩色全息圖。文章最后提出了利用光學(xué)器件降低激光的空間相干性的方法。將此方法的全息