基于像素结构空间光调制器的全息再现像问题研究 被引量：29

1

作者 沈川 张成 +3 位作者 刘凯峰 韦穗 程鸿 张庆 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期58-63,共6页

基于纯相位空间光调制器的全息显示系统在重构显示时,再现像的视觉效果受到空间光调制器像素结构引起的多级衍射光和多级再现像的干扰。在分析具有有限填充因子空间光调制器的像素结构对再现像影响的基础上,提出了一种提高全息再现像的... 基于纯相位空间光调制器的全息显示系统在重构显示时,再现像的视觉效果受到空间光调制器像素结构引起的多级衍射光和多级再现像的干扰。在分析具有有限填充因子空间光调制器的像素结构对再现像影响的基础上,提出了一种提高全息再现像的视觉效果并且再现像成像位置和大小可调节的方法。先加载闪耀光栅到纯相位全息图,其次通过叠加会聚球面波相位,分离再现像与空间光调制器像素结构引起的多级衍射光的聚焦平面的位置,再利用光阑和高通滤波器的共同作用,消除高级衍射光、多级再现像以及零级光干扰对重构视觉效果的影响,最后引入成像透镜,调节再现像的成像位置与大小。建立了一套基于硅基液晶的全息显示系统用于实验验证。实验结果表明,最终的单一再现像清晰且可以方便地调节成像位置和大小。该方法同样适用于各种基于像素结构空间光调制器的全息光学系统。 展开更多

关键词 全息 空间光调制器 纯相位全息图 硅基液晶

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基于硅基液晶的空分复用彩色全息显示研究 被引量：12

2

作者 王岳 沈川 +2 位作者 张成 刘凯峰 韦穗 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期173-177,共5页

彩色全息显示是全息显示的一个重要研究目标。研究了使用RGB三色激光的彩色全息显示技术,提出基于空分复用的彩色全息显示方法。全息光电再现像的成像区域大小和成像区域中心位置依赖于RGB三色激光的波长,通过调节RGB三色分量原图大小... 彩色全息显示是全息显示的一个重要研究目标。研究了使用RGB三色激光的彩色全息显示技术,提出基于空分复用的彩色全息显示方法。全息光电再现像的成像区域大小和成像区域中心位置依赖于RGB三色激光的波长,通过调节RGB三色分量原图大小以及加载数字闪耀光栅实现RGB三色再现图像分量区域大小和成像中心的重合。基于空分复用的方法建立了彩色全息显示系统,最终的彩色全息显示系统利用空间光调制器加载计算生成的24bit全息图再现彩色图像。实验结果验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 全息 彩色全息显示 空间光调制器 空分复用 纯相位全息图

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纯相位全息图优化算法 被引量：8

3

作者 卜浩祯 焦述铭 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期810-826,共17页

近年来得益于光学、电子和计算机等各项技术的进步以及新算法的不断提出,计算全息技术飞速发展。由于现有液晶空间光调制器对于纯相位全息图具有更高的调制能力与衍射效率,纯相位全息图优化算法一直以来是一个研究热点。本文回顾了计算... 近年来得益于光学、电子和计算机等各项技术的进步以及新算法的不断提出,计算全息技术飞速发展。由于现有液晶空间光调制器对于纯相位全息图具有更高的调制能力与衍射效率,纯相位全息图优化算法一直以来是一个研究热点。本文回顾了计算机生成全息图的发展历程,并按照迭代方法、非迭代方法以及其他方法为分类标准,对纯相位全息图生成与优化算法进行了总结。各种传统方法可以满足不同的计算耗时与重建质量要求,深度学习、维尔丁格流等方法为纯相位全息图优化带来了新的思路,这些工作都有利于实时、广视场、高质量全息三维显示的早日实现。在未来,由三维物体图像生成曲面纯相位全息图(如柱面全息图和球面全息图)的优化算法值得进一步研究。 展开更多

关键词 计算机生成全息图 纯相位全息图 迭代算法 非迭代算法

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余弦二值编码纯相位全息图的数字微镜器件显示 被引量：6

4

作者 韩超 韦穗 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期659-663,共5页

分析了采用错误减算法的迭代过程,在已知物波函数傅里叶谱的振幅和物波函数振幅的情况下恢复出纯相位的物波函数,最大限度地保留物波的振幅及相位信息。提出采用余弦二值编码生成二值全息图,即全息图的透射率函数取0或1。二值全息图通... 分析了采用错误减算法的迭代过程,在已知物波函数傅里叶谱的振幅和物波函数振幅的情况下恢复出纯相位的物波函数,最大限度地保留物波的振幅及相位信息。提出采用余弦二值编码生成二值全息图,即全息图的透射率函数取0或1。二值全息图通过数字微镜器件全息显示系统进行了重构显示,重构效果很好。理论分析了数字微镜器件的衍射效率,表明其最大衍射效率仅和微镜之间的间隔尺寸与微镜边长之比有关。余弦二值编码方法从理论上消除了零级衍射,可以制作像素较多的全息图。 展开更多

关键词 全息术 纯相位全息图 错误减算法 余弦二值编码 数字微镜器件

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纯相位菲涅尔全息图的反馈迭代算法及其硅基液晶显示 被引量：7

5

作者 刘凯峰 沈川 +1 位作者 张成 韦穗 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期96-101,共6页

研究了纯相位菲涅尔计算全息图的制作方法,给出了一种生成纯相位菲涅尔计算全息图的算法.首先研究了菲涅尔衍射的数值模拟算法,分析了两种数值模拟算法的计算速度.将计算速度较快的菲涅尔衍射数值模拟算法和迭代算法相结合,并引入比例反... 研究了纯相位菲涅尔计算全息图的制作方法,给出了一种生成纯相位菲涅尔计算全息图的算法.首先研究了菲涅尔衍射的数值模拟算法,分析了两种数值模拟算法的计算速度.将计算速度较快的菲涅尔衍射数值模拟算法和迭代算法相结合,并引入比例反馈,得到纯相位菲涅尔计算全息图的反馈迭代算法.其次,对比例反馈系数的选取进行了实验研究,得到其最优经验值范围,然后进行了仿真实验.仿真结果表明,该算法降低了重构误差,提高了全息图重构质量.最后基于新型空间光调制器反射型硅基液晶,建立了全息显示光电实验系统,对该算法进行了验证. 展开更多

关键词 全息显示 纯相位全息图 反馈迭代算法 菲涅尔衍射 硅基液晶

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三维纯相位全息显示中的散斑噪声抑制 被引量：5

6

作者 周婷婷 韩超 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期226-231,共6页

提出了一种基于角谱衍射理论的误差扩散算法。通过分层角谱算法计算得到三维物体的复振幅全息图,利用误差扩散法计算得到纯相位全息图,并重建出清晰的再现像,实现了对三维物体纯相位全息再现像的散斑噪声的抑制。仿真实验验证了该方法... 提出了一种基于角谱衍射理论的误差扩散算法。通过分层角谱算法计算得到三维物体的复振幅全息图,利用误差扩散法计算得到纯相位全息图,并重建出清晰的再现像,实现了对三维物体纯相位全息再现像的散斑噪声的抑制。仿真实验验证了该方法的可行性及优越性,所提方法明显提高了重构图像的质量。 展开更多

关键词 全息 纯相位全息图 散斑噪声 误差扩散法 角谱衍射 分层角谱

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基于混合相位的多平面全息显示

7

作者 丁宇鑫 沈川 +4 位作者 王安临 潘俊俏 章权兵 张成 韦穗 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期909-918,共10页

在计算全息术中,基于层析法实现多平面全息显示是最常用的方法之一。针对层析法中多个平面之间存在串扰的问题,本文结合随机相位和二次相位的优点,提出了一种基于混合相位的多平面全息显示方法。首先,选择合适的权重因子生成混合相位代... 在计算全息术中,基于层析法实现多平面全息显示是最常用的方法之一。针对层析法中多个平面之间存在串扰的问题,本文结合随机相位和二次相位的优点,提出了一种基于混合相位的多平面全息显示方法。首先,选择合适的权重因子生成混合相位代替随机相位作为初始相位。利用迭代傅里叶变换算法进行迭代后,将获得的每个子全息图与具有不同重建距离的菲涅尔波带片叠加,接着将每个全息图以复振幅叠加,获取相位后得到纯相位全息图,从而将分层图像重构于指定的平面上。利用硅基液晶空间光调制器搭建多平面全息显示系统开展了相关的光学实验。实验结果表明,与基于随机相位的方法相比,本文方法提高了结构相似性参数(最高可达4.6%),减弱了多个全息重构平面之间的串扰,提高了多平面全息显示的再现质量。 展开更多

关键词 多平面显示 层析法 混合相位 纯相位全息图 菲涅尔波带片

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基于误差扩散的计算全息显示方法

8

作者 魏平平 韩超 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期27-36,共10页

以双向误差扩散算法为基础,通过分析图像振幅分布与生成全息图的关系,建立了全息图误差补偿模型,提出了一种新的纯相位全息图生成方法。首先通过误差扩散模型,计算出复振幅全息图与振幅置1的纯相位全息图的误差,通过对该误差进行误差扩... 以双向误差扩散算法为基础,通过分析图像振幅分布与生成全息图的关系,建立了全息图误差补偿模型,提出了一种新的纯相位全息图生成方法。首先通过误差扩散模型,计算出复振幅全息图与振幅置1的纯相位全息图的误差,通过对该误差进行误差扩散生成新的纯相位全息图。利用新的纯相位全息图与复振幅全息图计算新的误差,进行第二次的误差扩散,得到最终的纯相位全息图。采用定性和定量的指标来评价仿真成像质量,仿真及光学实验结果表明,改进后的方法能够有效提升再现像的质量,为纯相位全息图制作提供一种新的方法。 展开更多

关键词 全息 全息显示 误差扩散 纯相位全息图

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三步无混叠采样菲涅耳衍射实现大视场全息显示

9

作者 张可 孙秀辉 +3 位作者 蔡子涵 吕咏墨 陈建军 尹韶云 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期68-75,共8页

提出一种大视场全息显示方法,在空间光调制器前方引入一个短焦凸透镜,并根据光经过凸透镜时先聚焦再发散的性质执行三步菲涅耳衍射,通过调控凸透镜所在平面、凸透镜焦平面、观察平面3个平面的位置,扩大观察平面的显示范围。同时针对此结... 提出一种大视场全息显示方法,在空间光调制器前方引入一个短焦凸透镜,并根据光经过凸透镜时先聚焦再发散的性质执行三步菲涅耳衍射,通过调控凸透镜所在平面、凸透镜焦平面、观察平面3个平面的位置,扩大观察平面的显示范围。同时针对此结构,提出相匹配的三步无混叠采样菲涅耳衍射算法,避免了传统菲涅耳衍射算法中由欠采样造成的混叠误差,最终实现高质量的大视场全息显示。通过仿真和光学实验验证了所提方法的可行性和有效性,其可用于大视场全息投影、大衍射图案的光束整形等领域。 展开更多

关键词 全息 大尺寸 菲涅耳衍射 采样定理 纯相位全息图

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基于并行结构的相位恢复算法在全息激光投影中的应用 被引量：2

10

作者 吴广志 张晗盛 茆文艺 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1010-1015,共6页

全息激光投影技术相比传统图像显示技术有突出的优势。作为全息激光投影技术的关键图像处理算法——相位恢复算法,算法的收敛速率和精度都有待提高,在实际计算中它们的效果不够理想,甚至不能保证迭代过程总收敛到正确解。基于此,本文提... 全息激光投影技术相比传统图像显示技术有突出的优势。作为全息激光投影技术的关键图像处理算法——相位恢复算法,算法的收敛速率和精度都有待提高,在实际计算中它们的效果不够理想,甚至不能保证迭代过程总收敛到正确解。基于此,本文提出了基于并行结构的相位恢复算法(PGSGA)。该方法思路是对多个初值进行并行运算,不断"筛"出最优结果来对GS算法进行加速。仿真实验证明,该算法在收敛速率和恢复的灰阶图像质量等方面具有优越性。 展开更多

关键词 全息术 视频全息投影系统 相位恢复算法 纯相位全息图 GS算法

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基于深度学习和分层角谱的三维纯相位全息显示 被引量：2

11

作者 孙骁 韩超 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第4期45-53,共9页

传统的纯相位全息成像方法,大多数依赖于高强度的迭代,耗费时间长,成像质量不高,针对此问题,提出了一种深度学习与分层角谱结合的纯相位全息图生成算法,在快速生成全息图的同时提高了全息图再现质量。通过LeNet网络结构预测三维物体的... 传统的纯相位全息成像方法,大多数依赖于高强度的迭代,耗费时间长,成像质量不高,针对此问题,提出了一种深度学习与分层角谱结合的纯相位全息图生成算法,在快速生成全息图的同时提高了全息图再现质量。通过LeNet网络结构预测三维物体的复振幅信息,降低了计算量,采用精确的角谱算法生成三维物体的高质量纯相位全息图。通过仿真实验证明该算法的可行性,并有效提高了重建图像的质量。 展开更多

关键词 全息 深度学习 分层角谱 纯相位全息图 三维显示

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面向纯相位型全息显示的自适应混合约束迭代算法

12

作者 高乾程 何泽浩 +2 位作者 刘珂瑄 韩超 曹良才 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期73-81,共9页

纯相位型计算全息图舍弃全息面上的振幅信息,降低了全息显示的图像质量.迭代法通过多次正、逆向的波前传播计算,优化了纯相位型计算全息图的相位轮廓,提升了全息再现的图像质量.然而,传统迭代法可能存在迭代发散、收敛速度偏慢以及再现... 纯相位型计算全息图舍弃全息面上的振幅信息,降低了全息显示的图像质量.迭代法通过多次正、逆向的波前传播计算,优化了纯相位型计算全息图的相位轮廓,提升了全息再现的图像质量.然而,传统迭代法可能存在迭代发散、收敛速度偏慢以及再现质量受限等问题.本文提出了一种基于角谱传播模型的自适应混合约束迭代算法,通过在迭代中加入自适应的反馈机制和频带约束策略,增加了迭代优化的自由度,提升了迭代的收敛性和全息再现的图像质量.仿真和实验结果表明,提出的算法能够在较短的计算时间内获得更高重建质量的纯相位型计算全息图,对于高质量的全息显示具有重要应用价值. 展开更多

关键词 计算全息图 全息显示 纯相位全息图 相位优化

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单透镜菲涅尔计算全息显示系统中多级像和零级光的去除 被引量：1

13

作者 邓征标 王梓 +2 位作者 马晓辉 王安廷 明海 《量子电子学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期518-522,共5页

为了消除多级像和零级光的干扰,提出了一种单透镜结构的系统,获得了单一无扰的再现像。使用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得菲涅尔全息图,预先叠加倾斜平面波相位至菲涅尔全息图上,使再现像移至中央位置。用成像透镜将空间光调制器(SLM)... 为了消除多级像和零级光的干扰,提出了一种单透镜结构的系统,获得了单一无扰的再现像。使用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得菲涅尔全息图,预先叠加倾斜平面波相位至菲涅尔全息图上,使再现像移至中央位置。用成像透镜将空间光调制器(SLM)后方的虚像成像至前方,同时在成像透镜后方放置空间滤波器,滤去多级像和零级光。调整透镜与SLM的位置可方便调整再现像的大小和位置,缩短了光学系统的长度.利用虚像的方法为基于液晶SLM的计算全息显示提供了新的思路。 展开更多

关键词 全息 空间光调制器 GS算法 纯相位全息图

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纯相位编码的无透镜全息视网膜投影近眼显示 被引量：1

14

作者 屠科锋 庞煜剑 +5 位作者 陈涛 张旭 梁力 王梓 吕国强 冯奇斌 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第20期104-109,共6页

基于波前调控的全息视网膜投影显示(RPD)能够在无透镜条件下对图像光束进行会聚且可以实现图像景深、视点位置、数量、间距等参数的自由调控。目前,无透镜波前调控全息RPD多数选用振幅型全息图进行研究,存在衍射效率低、共轭像串扰等问... 基于波前调控的全息视网膜投影显示(RPD)能够在无透镜条件下对图像光束进行会聚且可以实现图像景深、视点位置、数量、间距等参数的自由调控。目前,无透镜波前调控全息RPD多数选用振幅型全息图进行研究,存在衍射效率低、共轭像串扰等问题。基于此,提出了一种无透镜全息RPD的纯相位全息图计算方法,通过两步计算即可得到所需全息图。首先,将目标图像乘以均匀相位后作为输人,在输人面和全息面之间进行基于角谱衍射的Gerchberg-Saxton迭代后在全息面获得相位分布。然后,在迭代后的相位分布上乘以会聚球面波相位并对其编码得到最终全息图。在实验中,通过时分复用技术实现了彩色RPD并利用多球面波相位实现出瞳拓展,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 成像系统 无透镜全息视网膜投影显示 波前调控 相位型全息图 Gerchberg-Saxton送代

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基于空间光调制器的三维相位全息图再现像优化

15

作者 梁浩聪 蒋晓瑜 +2 位作者 牛树来 闫兴鹏 赵锴 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期230-234,共5页

在现有的二维图像再现效果改善方法的基础上,对三维物体再现像质量提高的方法进行研究。基于衍射理论,分析了具有有限填充因子空间光调制器的栅格结构对重构图像质量的影响。编入双线性相位因子到纯相位全息图,使得有效光偏移中心光轴传... 在现有的二维图像再现效果改善方法的基础上,对三维物体再现像质量提高的方法进行研究。基于衍射理论,分析了具有有限填充因子空间光调制器的栅格结构对重构图像质量的影响。编入双线性相位因子到纯相位全息图,使得有效光偏移中心光轴传播,让图像细节得到完整重构再现。然后迭加双会聚球面波相位因子,使得各再现像面与空间光调制器栅格结构引起的多级衍射光聚焦平面的位置进行分离,利用光阑和空间滤波器共同作用来消除高级衍射光以及零级光对重构图像质量的影响。搭建了基于LC-SLM的相位全息图光电再现系统用于实验验证。实验结果表明三维物体再现像质量得到明显的提高。 展开更多

关键词 三维物体 相位全息图 空间光调制器 多级衍射光 零级斑

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基于迭代的纯相位全息图生成算法比较研究 被引量：2

16

作者 王晓诗 桂进斌 +1 位作者 李俊昌 宋庆和 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第6期19-26,共8页

纯相位全息图因无共轭像、衍射效率高,在全息三维显示中得到广泛应用.迭代算法因计算灵活、编码图像重建质量高,在纯相位全息图生成中具有重要地位.对基于迭代的生成纯相位全息图最新算法进行比较研究,介绍迭代算法生成纯相位全息图的... 纯相位全息图因无共轭像、衍射效率高,在全息三维显示中得到广泛应用.迭代算法因计算灵活、编码图像重建质量高,在纯相位全息图生成中具有重要地位.对基于迭代的生成纯相位全息图最新算法进行比较研究,介绍迭代算法生成纯相位全息图的基本原理,编程实现了典型代表性、创新性算法.通过图像重建质量、耗时长短的对比,进行了详细的实验研究,分析了各类方法的特点和优缺点.结论表明,对于较大像素差的图像,选用直方图补偿算法可得较好的效果,对于高重建质量的图像,可选用自适应加权Gerchberg-Saxton算法. 展开更多

关键词 计算全息 纯相位全息图 迭代算法 相位恢复 图像重建

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