计算集成平板彩色周视全息图的理论与技术研究

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全息图可以再现原物的所有信息,可以恢复原物三维形貌,因此全息技术是一种重要的三维显示技术,常被称作真三维术。一般全息图的视角有限,而周视全息可以提供360度观看视角,给人以真切的视觉感受。但由于光学周视全息的光路非常复杂,对显示的物体也有一定的限制,因此很难实用化,而对于彩色的周视全息图的制作就更为复杂。因此研究简单实用的彩色周视全息,对于彩色周视全息图技术走出实验室具有十分重要的现实意义。  在光学两步法制作彩虹全息、周视全息时,通常把第一步制作的菲涅耳全息图称为H1,而第二步再次将H1再现像记录拍摄的称为H2。两步法周视全息图对H1要求很高,拍摄光路较为复杂,而对于光学彩色全息图,由于需要三原色激光进行拍摄,分别制作出三幅高质量的全息图H1,整个制作流程相比于单色全息技术难度大大增加。本文提出将计算全息与光学全息相结合的方法来制作彩色周视全息,首先采用计算全息制作周视全息图H1,然后通过光学全息方法拍摄H2,得到彩色周视全息。该方法结合计算全息的灵活性,不仅大大简化了H1制作,而且对于显示物体没有任何限制,既可以是实际物体也可以是虚拟物体,更为重要的是与光学全息相结合,可以得到计算全息不能制作的反射型的全息图,实现更好的显示效果。  本课题研究了透射型和反射型彩色周视全息图的制作技术,主要内容包括四部分:  一、先概述了全息三维显示技术,主要分为光学全息和计算全息两部分。再从圆筒型与平板型讲述了周视全息技术的发展以及周视全息存在的问题。接着简要介绍了本研究的思想方法和该方法的优势。  二讲述了与本研究相关的全息基本原理,包括光学全息基本原理、计算全息基本原理、合成全息基本原理和再现像的色度学相关原理。  三、详细地阐述了彩色周视集成全息H1的制作原理并对周视全息图的视角问题、彩色物体的三原色环带形全息图重合问题进行了详细的分析。给出了计算集成彩色周视全息的光学全息H2的拍摄方案。分析了拍摄透射型的彩色周视全息图原理和反射型的彩色周视全息图原理。  四、主要阐述了彩色周视集成全息实验技术及并给出了实验结果。根据实验室现有条件,分析了如何打印输出高衍射效率的H1,对打印输出的银盐版和光刻胶版两种全息图H1的再现像的衍射效率进行了对比分析。详细说明了实验时的各项参数、实验处理方法,以及给出了透射型与反射型的周视全息的实验结果并对其进行了分析说明。  五、对本研究做出了总结并对进一步工作进行展望。  本文主要研究了计算集成彩色周视全息图原理,提出了一套实用的彩色周视全息图的制作方案,提出了两种利用计算全息制作彩色周视全息图的技术。实验证明了本文提出的方法是可行的,并且经过大量实验后,成功制得了计算集成彩色周视全息图,显示的物体再现像清晰,颜色绚丽。本研究对于推动计算彩色周视全息技术的发展以及加快周视全息的实用化步伐有重要意义。
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