LCOS視頻全息顯示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng).pdf

1、真三維顯示是繼高清后現(xiàn)代成像技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)。全息技術(shù)是一種最有前景的真三維顯示技術(shù)，能夠提供人眼所需的全部立體感知。經(jīng)典的光全息技術(shù)采用高分辨率的膠片作為顯示媒質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)逼真的三維顯示效果；但是此技術(shù)不能滿足實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)的顯示需求，限制了其作為主流顯示技術(shù)的應(yīng)用。
　　 MIT的Benton將全息術(shù)從膠片時(shí)代帶入數(shù)字時(shí)代，他領(lǐng)導(dǎo)的空間成像小組于1989年構(gòu)建了第一臺(tái)實(shí)際運(yùn)行的視頻全息顯示系統(tǒng)，這是一個(gè)令人矚目的變化。但視頻全

2、息顯示實(shí)用化仍面臨許多挑戰(zhàn)。原理上，視頻全息顯示的核心是一種被稱為空間光調(diào)制器(SLM)的光電裝置。目前可用的SLM包括聲光調(diào)制器(AOM)，數(shù)字微鏡器件(DMD)和液晶空間光調(diào)制器(LC-SLM)。硅基液晶(LCOS)，作為一種LC-SLM，具有衍射效率高、開口率大、分辨率高等特點(diǎn)。
　　 本文采用純相位調(diào)制LCOS作為空間光調(diào)制器，開展了視頻全息顯示方面的研究。論文的主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下：
　　 1)在分析了

3、像素結(jié)構(gòu)SLM內(nèi)在的多重和多級(jí)衍射特性基礎(chǔ)上，提出了一種提高全息再現(xiàn)像的視覺效果的方法。通過計(jì)算加光學(xué)的方法，利用數(shù)字閃耀光柵、數(shù)字球面波相位分離多級(jí)再現(xiàn)像與多級(jí)衍射光的聚焦位置，然后利用4f系統(tǒng)的頻域低通濾波實(shí)現(xiàn)高級(jí)再現(xiàn)像消除。
　　 2)建立了一套基于硅基液晶的全息顯示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。系統(tǒng)集成了若干目前已有的消除高衍射級(jí)光和零級(jí)光的方法以及多個(gè)光學(xué)元件。針對(duì)反射型LCOS，提出將會(huì)聚球面波相位加載到相位全息圖，實(shí)現(xiàn)了全息再現(xiàn)像

4、的聚焦位置的前移，改善了全息系統(tǒng)單一方向上的物理長度過長的問題。引入成像透鏡，方便調(diào)節(jié)全息再現(xiàn)像的成像位置和大小，利用光闌和高通濾波器的共同作用消除了高衍射級(jí)光、多級(jí)再現(xiàn)像以及零級(jí)光對(duì)重構(gòu)視覺效果的影響。利用圖像序列的方法實(shí)現(xiàn)了360度視角圖片的全息動(dòng)態(tài)顯示。
　　 3)探討了實(shí)現(xiàn)彩色視頻全息顯示的主要原理和方法，著重討論了采用RGB三色激光光源的彩色全息視頻顯示系統(tǒng)中由于器件對(duì)波長的依賴性所導(dǎo)致的問題，研究了消除倍率色差的方法