基于光学全息的影视显示技术研究

武汉轻工大学毕业设计（论文）设计(论文)题目：基于光学全息的影视显示技术研究姓名张磊学号101204324院（系）电气与电子工程学院专业电子信息科学与技术指导教师李鸣2014年6月10日目录摘要...................................................................错误!未定义书签。Abstract................................................................错误!未定义书签。第1章概述.............................................................11.1光学全息研究背景...............................................11.2全息术与3D显示发展现状.........................................21.3课题研究的主要内容..............................................3第2章全息术的基本原理................................................52.1全息图的记录....................................................62.2物光波的再现....................................................82.3全息术的发展与基本类型..........................................92.3.1同轴全息术.................................................92.3.2离轴全息术................................................102.3.3白光再现全息术............................................102.3.4白光全息术................................................112.4基于全息术的3D显示.............................................112.4.1透射式全息显示技术........................................122.4.2反射式全息显示技术........................................122.4.3像面式全息显示技术........................................132.4.4彩虹全息显示技术..........................................132.4.5模压式全息显示技术........................................142.4.6计算机全息显示技术........................................142.5傅立叶变换全息原理.............................................142.5.1傅里叶变换全息的记录......................................142.5.2傅里叶变换全息的再现......................................152.5.3傅里叶变换全息的特点......................................16第3章傅里叶变换全息制作影视的设计....................................183.1设计思路.......................................................183.2实验步骤.......................................................193.3影视的放映.....................................................213.4设计结果和分析.................................................22总结...................................................................23谢辞...................................................................24参考文献...............................................................25I摘要全息术是一种用干涉和衍射原理来记录和再现物体光波的技术。首先，进行拍摄过程，就是利用干涉原理记录物体的光波信息；其次，利用激光作为参考波，和物光束重合产生干涉，把物体光波上的各个点的信息转换成空间上的信息，从而利用干涉条纹的信息记录下了物体的全部信息。本论文介绍了全息术的诞生，发展和历史背景，全息术的各种类型及其全息技术在生产和生活中的应用。主要研究了利用傅里叶变换全息原理实现物体的3D显示，利用激光照射小孔，用透镜对物体的分布作傅里叶变换，记录参考光和频谱的干涉条纹。实验结束后对产生的效果进行观察，与实物进行对比，进而分析实验结果以及对全息术的未来展望。关键词：全息术；记录；再现；3D显示IIAbstractHolographyisatechnologywhichmemorizesandrepresentwavefronttakingadvantageofinterferenceanddiffraction.Firstly,thefilmingprocessistheuseoflightwaveswitchfrominterferenceprinciplerecordobjectinformation;Secondly,usinglaserasareferencewaveandbeamoverlapinterference.Theobjectofeachpointonthelightinformationintospacetorecordtheinformationofinterferencefringeisusedalltheinformation.Thispaperintroducesthebirthofholography,developmentandhistoricalbackground,thederivedduringthevarioustypesofholographyandholographictechnologyintheapplicationoftheproductionandlife.ByusingFouriertransformhologramisthemainresearchmethodfor3Ddisplayofobjects,usinglaserholes,withthedistributionoftheobjectlensFouriertransform,thereferencelightinterferencefringesandspectrum.Aftertheexperimenttoobservetheeffectofthecomparedwithphysical,thenanalysistheresultsandtheprospectofthefutureofholography.Keywords:Holography;Memorizes;Represents;3Ddisplay1第1章概述随着信息技术的快速发展，出现了很多高新科技产品，对于光学领域来说，量子学的初步发展，也出现了不少光学系统相关的产品，它逐步应用到了人类的社会生活中，满足人们的各种生活需求，最为突出的就是全息技术了，它的技术产品广泛应用于人类生活中。全息术经历了一代又一代人的发展，现在已经步入了更高的领域，本论文着重介绍了全息术的基本理论和实际应用，利用全息术实现3D显示。在原理上，经过光的照射实现记录和再现过程，保留原物的所有信息，所以人们在观看全息图时可以看到与原物完全一样的图像，包括各种视觉上的视差，在这种意义上来说，全息图才是真正的3D图像。1.1光学全息研究背景全息术是由英国Thomson-Houston公司工作的盖伯（DennisGabor）于1948年提出的全息术理论，他开始的目的是为了提高显微镜的分辨率，他研究了全息术对显微镜的应用。他所提出的这一理论是第一代全息术（即同轴全息术）。全息学自20世纪60年代激光器的问世后等到了迅速的发展，激光提供了一种相干性很高的光源，1962年美国科学家利思（Leith）和乌帕特尼克斯（Upatnieks）将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，这是第二代全息术。后来相继出现了第三代全息术，1969年，本顿发明了彩虹全息术，它可以利用白炽灯光的照射观察到立体的物体成像，这种方法牺牲了垂直方向上的信息，保留了物体水平方向上的信息，这样就降低了对光源的要求，而且还实现了全息图的鲜艳的色彩效果，彩虹全息术的出现，带动全息术进入了第三个发展阶段。由于研究设备和要求的种种不便，人们开始致力于下一代全息术的研究，采用白光记录和再现让全息术的研究能在实验室中进行，让全息术的研究更加方便。古德曼和劳伦斯等人提出了新的全息概念——数字全息技术，引领了精确全息技术的时代。数字全息技术是计算机技术、全息技术和电子成像技术相结合起来的一种技术。直到90年代，出现了高分辨率CCD，人们开始用CCD等光敏电子元件替换传统的感光胶片或新型光敏等介质来记录全息图，并用数字方式通过电脑模拟出光学衍射现象来呈现影像，它通过电子元件实现记录过程，省去了全息图后期的显影和定影等化学处理过程，为全息图的制作节省了大量时间，实现了对图像的实时处理，可以实现对全息图的叠加，使得全息图的记录和再现实现了真正的数字化[9]。全息术在科学领域中有着很高的地位，它慢慢地融入到了人们的生活中，全息显示技术的出现给真正的三维立体电视带来了希望。全息电视与3D电视相比，它的优2势之处不仅在于立体三维图像更接近于对象本身，而且对象从人眼的深度感在生理上的心理更加强烈。1.2全息术与3D显示发展现状人对物质世界中的感知对象是一个3D立体的。遗憾的是，如今主流的视频显示技术采用的是2D屏幕，只能显示一幅2D图像，但当处理后的数据变得越来越复杂之后，人们对标准的2D显示系统的不满意程度越来越大，不管绘图软件输出的图像变得如何快或者和照片一样真实，只要结果只能在平面屏幕上观看，未能充分利用人的视觉系统的能力。全息术在实际应用中有很多特点和优势：1.立体影像的再造功能有利于保存珍贵的艺术品资料，进而收藏；2.拍摄时的每一点都记录在全息图片的任何一点上，一旦照片损坏也关系不大，这就体现出了其可分割性，不会因为照片的损坏而失去图像的完整性；3.全息照片的景物立体感强，形象逼真，另外利用激光器可以在各种展览会上进行展示，会得到非常好的效果，这一性质与用现有的偏振镜片观看电影有着本质上的区别；4.去储存的信息量很大，远大于光盘和磁盘所储存的信息量[11]。全息影视与3D影视也有很多的不同点，现今主要是利用激光技术实现物体的3D画面传输。激光全息技术的研究已有40多年的历史，应用激光全息摄影技术拍摄成的全息图，它在普通室内漫射光照射下并不呈现明显的图像，如果用定向白光照明(多媒体投影机灯泡发出的白光)后可在空间再现出的三维图像，可看到的物体不同侧面和不同深度(左、