[發明專利]一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除系統及方法

有效

• 申請號: 201710301725.8
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107024849B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 王瓊華;肖聃;王迪;劉素娟
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G03H1/08
• 分類號: G03H1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除的方法，其特征在于，是基于彩色計算全息雜光消除系統來實現，該系統包括紅、綠、藍三色激光器，數量均為1個，呈U型放置，用于提供紅、綠、藍三色相干光源；準直單元，包括濾波器和準直透鏡，數量均為3個，濾波器和準直透鏡分別以光軸統一水平放置于紅、綠、藍三色激光器之后，用以得到準直光束；再現單元，包括分光棱鏡，SLM和計算機，數量均為3個，分光棱鏡分別位于準直單元之后，SLM位于分光棱鏡的垂直方向，用于將準直光束作為再現光束照射到SLM上，計算機分別連接SLM，用于將計算機生成的同一場景不同顏色分量的全息圖加載到SLM上并實現再現；合光鏡，數量為1個，位于出射光束會聚處，用于對紅、綠、藍三色出射光束進行合光，實現彩色再現；接收濾波單元，包括光闌和接收光屏，數量均為1個，光闌位于合光鏡和接收光屏之間，用來消除零級雜光，接收光屏用于接收彩色計算全息再現像，且與各SLM的有效距離為各SLM加載數字透鏡的焦距；包括以下幾個步驟：

第一，通過圖像處理技術提取目標圖像波長分別為紅、綠、藍三分量的信息；

第二，利用迭代傅里葉算法生成同一場景的三幅全息圖,分別記錄紅、綠、藍三色信息；

第三，根據透鏡成像特性等比地設置分別加載在紅、綠、藍三分量全息圖中數字透鏡的焦距f_r、f_g和f_b；

第四，根據混疊信息分別改變加載在紅、綠、藍三分量全息圖上數字透鏡的采樣區域，并將數字透鏡加載到相應的三幅全息圖中；

第五，將計算機生成的加載了數字透鏡的紅、綠、藍三分量的全息圖分別加載在SLM上；

第六，使波長分別為λ_r、λ_g、λ_b的紅、綠、藍三色激光器分別通過準直單元、再現單元和合光鏡；

第七，設定光闌中間黑色掩膜的尺寸為a×b，且a×b為零級衍射光斑的大小，使光闌將經過合光鏡之后的零級雜光消除；

第八，在接收光屏上接收無雜光影響的彩色再現像。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除的方法，其特征在于，考慮SLM尺寸匹配，光闌中間黑色掩膜尺寸設置為長a≥16mm且a≤17mm，寬b≥9mm且b≤10mm。

3.根據權利要求1所述的一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除的方法，其特征在于，數字透鏡的焦距設置為f_r：f_g：f_b＝λ_b/λ_r：λ_b/λ_g：1。

4.根據權利要求1所述的一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除的方法，其特征在于，根據初始狀態下的數字透鏡采樣區域(SA)滿足

線性改變數字透鏡采樣區域，此時SA’滿足

式中M、N為SLM的像素數，p為SLM的像素間距，(m，n)為改變數字透鏡采樣區域之后的中心位置坐標，考慮混疊信息，記初始再現像中心目標位置坐標為(i，j)，且加載在紅、綠、藍三分量上的數字透鏡采樣區域的中心位置坐標分別為(m_r，n_r)，(m_g，n_g)和(m_b，n_b)，為了保證三色再現像重合，記最終再現像中心位置坐標為(i′，j′)，數字透鏡采樣區域的中心位置坐標與再現像中心位置坐標的關系為：