彩色計算彩虹全息實用技術(shù)的研究.pdf

1、計算全息顯示技術(shù)是基于波前再現(xiàn)的真三維顯示技術(shù)，它是信息時代光學全息發(fā)展的必然。像光學全息顯示一樣，計算全息顯示效果可與人眼三維視覺特性完全匹配。計算全息不僅可以全面地編碼實際光波的振幅和相位，而且能綜合出世間不存在的物體波前，因而具有獨特的優(yōu)點和極大的靈活性，被認為是最有潛力的三維顯示技術(shù)。隨著計算機性能、高分辨率圖像顯示器件、可擦寫大面積高分辨率記錄材料以及微納米制造等一系列技術(shù)的快速發(fā)展，基于計算全息的三維顯示技術(shù)應用研究已成為目

2、前三維顯示研究重要方向之一。本論文基于文獻調(diào)研和研究實踐，針對目前制約計算全息顯示技術(shù)進步的幾個關(guān)鍵性的問題，通過理論分析和實驗證實，開展彩色計算全息實用技術(shù)的研究。
　　至今為止，彩色計算全息顏色匹配都默認按照彩色數(shù)字圖像的顏色匹配方法進行匹配。從理論上來講這種顏色匹配方法是不嚴格的，而且在實踐中也表明采用這種顏色匹配方法時，全息再現(xiàn)像與計算全息彩色目標之間存在較大的顏色差異。盡管如此，由于人眼顏色視覺的恒常性，在某些對顏色質(zhì)量

3、要求不高的場合仍然可以被勉強接受。事實上，彩色計算全息作為一項實用的彩色再現(xiàn)技術(shù)，必須要對其建立一套有嚴格理論依據(jù)的顏色傳遞及匹配方法，本論文從色度學顏色匹配和傳遞原理出發(fā)，對彩色計算全息技術(shù)的整個顏色傳遞過程進行了較為全面的剖析，給出了計算機顯示色系下彩色全息目標的顏色量與最終彩色全息圖編碼時，三原色物光波振幅之間的關(guān)系。最后采用計算彩色菲涅耳全息和計算彩色彩虹全息，實現(xiàn)了高質(zhì)量的計算全息彩色顯示。
　　根據(jù)彩色全息圖光柵結(jié)構(gòu)與

4、三原色波長之間的關(guān)系，提出了單波長彩色計算全息術(shù)，僅僅采用單一計算波長即可將彩色物體三維信息編碼到全息圖中。在此基礎(chǔ)上結(jié)合二步法光學全息術(shù)基本原理，設(shè)計了基于波前再現(xiàn)的彩色計算彩虹全息術(shù)算法模型，實現(xiàn)了單波長計算的實際彩色物體和虛擬彩色物體彩虹全息彩色三維顯示。
　　針對彩色彩虹全息顯示的特點，論文詳細分析了彩色計算彩虹全息術(shù)的顏色復現(xiàn)機理，給出了其顏色復現(xiàn)三原色的計算方法，討論了彩色計算彩虹全息術(shù)顏色復現(xiàn)質(zhì)量與計算參量的關(guān)系，通

5、過彩色顯示常用顏色樣品為全息圖計算物體，計算其彩色彩虹全息圖，并通過自行研制的高分辨率計算全息圖直寫系統(tǒng)輸出成為可實際光學再現(xiàn)的彩虹全息圖，并通過實際測量，對彩色全息像的顏色復現(xiàn)質(zhì)量進行了定量評價。為高保真度顏色復現(xiàn)質(zhì)量彩色彩虹全息圖的制作提供技術(shù)依據(jù)。
　　全息再現(xiàn)像的視場是影響三維顯示效果的一項至關(guān)重要的技術(shù)指標，就目前計算機性能而言，大視場的全息圖計算并不是難題，在實踐中遇到的最大困難是如何將大視場的計算全息圖低成本快速地輸

6、出成為可進行實際光學再現(xiàn)的全息圖。我們充分利用計算全息和光學全息各自的優(yōu)勢，提出了基于計算機和光學結(jié)合的大視場全息顯示技術(shù)，利用適當幅面的計算全息圖結(jié)合光學全息制作得到了幅面比計算全息圖大得多的彩色彩虹全息圖。論文首先分析了計算全息信息量與三維顯示的關(guān)系，給出了基于計算機和光學聯(lián)合的彩色彩虹全息顯示基本理論，在此基礎(chǔ)上提出了計算機制等效彩色全息圖算法，將大視場的物體信息編碼到一張幅面較小的計算全息圖中，通過高分辨率計算全息圖直寫系統(tǒng)輸出