[發(fā)明專利]一種全息投影方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210257755.0
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102749793A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常琛亮;夏軍
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G03B21/00
• 分類號: G03B21/00;G03H1/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種全息投影方法，其特征在于，該全息投影方法包括以下步驟：

10）布設(shè)投影設(shè)備：將相位空間光調(diào)制器（1）、分光棱鏡（2）、透鏡（3）和屏幕（4）依次布設(shè)，使得相位空間光調(diào)制器（1）、分光棱鏡（2）、透鏡（3）和屏幕（4）處于同一條直線上，同時(shí)，在分光棱鏡（2）的同一側(cè)布設(shè)單色激光器（5）和偏振片（6），偏振片（6）位于分光棱鏡（2）和單色激光器（5）之間，單色激光器（5）發(fā)出的平面波通過偏振片（6）變?yōu)槠窆猓窆馔ㄟ^分光棱鏡（2）后可射入到相位空間光調(diào)制器（1）中；相位空間光調(diào)制器（1）和生成相位全息圖的計(jì)算機(jī)（7）通過數(shù)據(jù)線連接；相位空間光調(diào)制器（1）所處的位置形成全息面x₀，屏幕（4）所處的位置形成成像面x₁；

20）測量成像面的距離z：使用距離測量儀器測量透鏡（3）和屏幕（4）之間的距離，為成像面的距離z；

30）測算透鏡（3）的焦距f和成像面的距離z之間的關(guān)系：

首先，根據(jù)如式（1）所示的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換公式，建立全息面x₀和成像面x₁之間的光傳播的函數(shù)，

F(u)=∫f(x)·exp[iπ(x2λfetan(aπ/2)+u2λfetan(aπ/2)-2xuλfesin(aπ/2))]dx]]>式(1)

在式（1）中，F(xiàn)(u)為成像面x₁的光場復(fù)振幅函數(shù)，u為F(u)的自變量，f(x)為全息面x₀的光場復(fù)振幅函數(shù)，x為f(x)的自變量，i為虛數(shù)單位，λ為單色激光器（5）發(fā)出的平面波的波長，a為分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階數(shù)，f_e為標(biāo)準(zhǔn)焦距，f_e=f·sin(aπ/2)＝z/tan(aπ/4)，令Q=sin(aπ/2)，R=tan(aπ/4)，則f_e＝f·Q＝z/R；

其次，由f_e＝f·Q＝z/R可以得到f＝f_e/Q和z＝f_e·R，因此，成像面的距離z與透鏡的焦距f的關(guān)系如式（2）所示，

z=f·R·Q????式（2）

40）根據(jù)式（2）確定系統(tǒng)中分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階數(shù)a后，利用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換公式和分?jǐn)?shù)階傅里葉變換公式逆變換公式進(jìn)行迭代，得到二維圖像的相位；

50）根據(jù)步驟40）得到的相位全息圖，通過計(jì)算機(jī)（7）將該相位全息圖傳輸?shù)较辔豢臻g光調(diào)制器（1）中，再利用相位空間光調(diào)制器（1）將相位全息圖通過透鏡（3）投影到指定位置的屏幕（4）上。

2.按照權(quán)利要求1所述的全息投影方法，其特征在于，所述的步驟40）包括以下步驟：

401）令全息面x₀的光場復(fù)振幅為1，相位為隨機(jī)相位；

402）根據(jù)式（1）成像面x₁的光場復(fù)振幅函數(shù)，得到成像面x₁上的光場復(fù)振幅分布，光場復(fù)振幅依照振幅因子乘以相位因子表示；

403）把成像面x₁上的光場復(fù)振幅中的振幅因子用將要重建的二維圖像的灰度值代替，成像面x₁上的光場復(fù)振幅中的相位因子保持不變；

404）利用如式（3）所示的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換公式逆變換公式測算出全息面x₀上的光場復(fù)振幅，光場復(fù)振幅依照振幅因子乘以相位因子表示；

f(x)=∫F(u)·exp[iπ(u2λfetan(-aπ/2)+x2λfetan(-aπ/2)-2xuλfesin(-aπ/2))]du]]>

式(3)

405）將全息面x₀上的光場復(fù)振幅中的振幅因子用單位強(qiáng)度值1來代替，全息面x₀上的光場復(fù)振幅中的相位因子保持不變；

406）重復(fù)步驟401）至405），進(jìn)行反復(fù)迭代，直到全息面x₀上的相鄰兩次光場復(fù)振幅中的相位因子的差值小于0.0001后停止迭代，得到全息面x₀上的光場復(fù)振幅的相位因子，依照式（4）將停止迭代后得到的全息面x₀上的光場復(fù)振幅的相位因子進(jìn)行相位編碼，得到相位全息圖，

式4

式（4）中，表示迭代后得到的全息面x₀上的光場復(fù)振幅的相位因子值，表示經(jīng)過相位編碼后得到的全息面x₀上的光場復(fù)振幅的相位因子值。