基于锥透镜的计算LCOS全息成像

发布时间：2017-10-04 11:31

  本文关键词：基于锥透镜的计算LCOS全息成像

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【摘要】：空间光调制器在实时光信号处理中扮演重要的作用。作为空间光调制器的一种,硅基液晶(LCOS)技术嫁接了液晶与CMOS技术的优势,具有衍射效率高、开口率大、分辨率高、功耗低等特点。同时作为一种电寻址和调制的器件,硅基液晶具有很强的灵活性,基于像素的可编程调制特性赋予了其编码实现各种衍射光学元件强大功能。通过专门设计的LCOS应用软件可以动态地实现各种衍射光学元件。在此基础上发展的计算LCOS技术对于当前的基于全息概念的3D显示而言,是一个崭新的研究领域,可以有效地改善全息显示的系统架构。本文利用纯相位调制LCOS作为载体,将计算光学与衍射光学元件有效地结合起来,研究衍射光学元件特别是锥透镜在全息显示方面的应用。论文的主要研究工作及创新点总结如下：1)在分析了现有LCOS应用软件的基础上,基于MFC和OpenCV库设计了一款计算LCOS软件。OpenCV具有强大的图像处理功能,为全息显示提供了一个丰富的图像处理的平台。通过光学与计算相结合的方法,实现了多种衍射光学元件(闪耀光栅、球面透镜相位、线性型锥透镜相位、对数型锥透镜相位等)的计算编码。该软件同时集成了LCOS标定和计算机产生全息图等功能,搭建了计算光学与LCOS器件之间的桥梁。2)成像3D景物或3D物体时,焦距深度特别重要。早先的基于计算球面相位加载的LCOS全息显示验证系统,可以有效的减少物理透镜的使用,实现在计算球面相位对应的后焦面上的全息成像。本文首次采用计算的锥透镜代替计算的球面相位,实现了全息显示从焦点位置到焦线深度的拓展。利用锥透镜的焦线性质,可以有效地改善全息显示的成像特性。进一步,通过引入成像透镜与锥透镜组合相位的共同作用,实现零级光与全息重构像的成像位置分离,可以方便地利用光阑消除了零级光对全息显示的影响。
【关键词】：三维全息显示 锥透镜 硅基液晶 空间光调制器 相位调制
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN26
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 论文内容与结构11-13
• 第二章 基础理论13-26
• 2.1 液晶13-16
• 2.2 空间光调制器和LCOS16-18
• 2.3 标量衍射理论18-22
• 2.4 几种典型的衍射光学元件22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 计算LCOS软件26-40
• 3.1 Holoeye的SLM应用软件(SLM Application Software)26-27
• 3.2 计算全息图和迭代傅里叶变换算法27-31
• 3.3 基于LCOS编码的衍射光学元件31-33
• 3.3.1 闪耀光栅31-32
• 3.3.2 球面透镜32
• 3.3.3 锥透镜32-33
• 3.4 LCOS标定33-35
• 3.5 基于LCOS的计算软件35-39
• 3.5.1 软件的开发环境35
• 3.5.2 软件算法流程图和结构35-37
• 3.5.3 软件界面和功能37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 基于计算锥透镜的LCOS全息成像40-51
• 4.1 LCOS全息显示系统40-42
• 4.2 锥透镜用于全息视频显示系统42-48
• 4.3 零级光的消除48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 总结与展望51-52
• 5.1 总结51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士期间取得的成果57

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本文编号：970419