一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法技术

本发明专利技术针对光学柱面全息显示的垂直视场受限的问题，提供一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法。该方法使用不同底角的圆锥镜，通过圆锥镜等相位面转换功能，将平面全息图的衍射场转换到圆锥面上。相较于原发明专利技术方法只能将平面全息图的衍射场转换到圆柱面上，本发明专利技术方法能够实现光学柱面全息显示的垂直视场扩大。该方法首次解决光学柱面全息显示的垂直视场受限的问题，实现了光学柱面全息显示的垂直视场扩大，具有极大的应用前景。具有极大的应用前景。具有极大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法


[0001]本专利技术涉及一种全息显示技术，特别是全息图的生成和再现方法。

技术介绍

[0002]全息显示作为一种最理想的真三维显示技术，一直受到极大的关注。而柱面计算全息因其具有360度的视场而成为近期的一个研究热点，并且一种基于平面空间光调制器的光学360度柱面全息显示已经被成功实现。但是光学柱面全息显示的垂直视场仍和平面是一样的，而且这个问题从来没有被研究并解决过。因此，为进一步扩大光学柱面全息显示的垂直视场，亟需提出一种新的衍射模型来实现全息图的大视场显示。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对光学柱面全息显示的垂直视场依然受限的问题，提供一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法。该方法按如下步骤进行：
[0004](i)一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图再现方法：步骤1，将计算全息图Holo加载到一个平面空间光调制器上，全息图的半径为r，经过传播距离为z1的全息平面HP到中间平面MP的衍射过程，到达中间平面，中间平面的半径为r；步骤2，中间平面上的衍射场经底角为γ的圆锥镜反射后到达内圆锥面IC，内圆锥面的下底面半径和底角分别为r和2γ；步骤3，内圆锥面的衍射场经过从内圆锥面IC到半径为R的外圆柱面OC的衍射过程，就得到360度柱面全息的光学再现像U0，即原始物光波；该再现方法的数学过程表示为：U0＝IC2OC_Prop{MP2IC_Tran[HP2MP_Prop(Holo,z1),r],r,R,2γ}，其中，HP2MP_Prop((),z1)表示传播距离为z1的全息平面到中间平面的衍射传播过程，MP2IC_Tran[(),r]表示经圆锥镜的从中间平面到内圆锥面的等相位面转换过程，IC2OC_Prop{[],r,R,2γ}表示下底面半径和底角分别r和2γ的内圆锥面到半径为R的外圆柱面的衍射过程。
[0005](ii)一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图计算生成方法：为实现上述光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图再现，采用计算机模拟全息图的生成过程，其过程与全息图再现过程是相反的过程，具体步骤为：步骤1，位于半径为R的外圆柱面的物光波U0，经过从外圆柱面OC到下底面半径和底角分别为r和2γ的内圆锥面IC的衍射过程，得到内圆锥面的衍射场分布；步骤2，模拟一个底角为γ的圆锥镜，经该圆锥镜反射后，衍射场从内圆锥面IC传播到与内圆锥面下底面等大的中间平面MP上，中间平面的半径r；步骤3，中间平面上的衍射场，经过传播距离为z1的中间平面MP到全息平面HP的衍射过程，到达全息平面，全息平面的半径为r；最后，通过全息图编码算法，将全息平面上的衍射场复整幅分布编码为可被空间光调制器加载并且调制的全息图；该计算生成方法的数学过程表示为：Holo＝Encode{MP2HP_Prop{IC2MP_Tran[OC2IC_Prop(U0,R,r,2γ),r],z1}}，其中，OC2IC_Prop([],R,r,2γ)表示半径为R的外柱面到下底面半径和底角分别r和2γ的内圆锥面的衍射过程，IC2MP_Tran[(),r]表示圆锥镜的从内圆锥面到中间平面的等相位面转换过程，MP2HP_Prop{(),z1}表示传播距离为z1的中间平面到全息平面的衍射传播过
程；Encode{}表示全息图编码过程。
[0006]该方法使用不同底角的圆锥镜，通过圆锥镜等相位面转换功能，将平面全息图的衍射场转换到圆锥面上。相较于原专利技术方法只能将平面全息图的衍射场转换到圆柱面上，本专利技术方法能够实现光学柱面全息显示的垂直视场扩大；本专利技术突破光学柱面全息显示垂直方向上的视场限制，提供一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法，具有极大的应用前景。
附图说明
[0007]附图1为本专利技术方法的全息显示方法示意图；(a)衍射模型，(b)衍射模型的三个阶段。
[0008]附图2为本专利技术方法的垂直视场扩大示意图。
[0009]附图3为本专利技术方法的光学再现结果。(a)1
‑
5原专利技术方法的结果，(b)1
‑
5本专利技术方法的结果。
[0010]注：上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
[0011]下面详细说明本专利技术一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的一个典型实施例，对本专利技术进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本专利技术做进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。
[0012]本专利技术所述方法的具体实施方式如下：
[0013]一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法，如图1所示，分如下几个步骤：
[0014](i)一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图再现方法：步骤1，将计算全息图Holo加载到一个平面空间光调制器上，全息图的半径为r，经过传播距离为z1的全息平面HP到中间平面MP的衍射过程，到达中间平面，中间平面的半径为r；步骤2，中间平面上的衍射场经底角为γ的圆锥镜反射后到达内圆锥面IC，内圆锥面的下底面半径和底角分别为r和2γ；步骤3，内圆锥面的衍射场经过从内圆锥面IC到半径为R的外圆柱面OC的衍射过程，就得到360度柱面全息的光学再现像U0，即原始物光波；该再现方法的数学过程表示为：U0＝IC2OC_Prop{MP2IC_Tran[HP2MP_Prop(Holo,z1),r],r,R,2γ}，其中，HP2MP_Prop((),z1)表示传播距离为z1的全息平面到中间平面的衍射传播过程，MP2IC_Tran[(),r]表示圆锥镜的从中间平面到内圆锥面的等相位面转换过程，IC2OC_Prop{[],r,R,2γ}表示下底面半径和底角分别r和2γ的内圆锥面到半径为R的外圆柱面的衍射过程。
[0015](ii)一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图计算生成方法：为实现上述光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图再现，采用计算机模拟全息图的生成过程，其过程与全息图再现过程是相反的过程，具体步骤为：步骤1，位于半径为R的外圆柱面的物光波U0，经过从外圆柱面OC到下底面半径和底角分别为r和2γ的内圆锥面IC的衍射过程，得到内圆锥面的衍射场分布；步骤2，模拟一个底角为γ的圆锥镜，经该圆锥镜反射后，衍射场从内圆锥面IC传播到与内圆锥面下底面等大的中间平面MP上，中间平面的半径r；步骤3，中间平面上的衍射场，经过传播距离为z1的中间平面MP到全息平面HP的衍射过
程，到达全息平面，全息平面的半径为r；最后，通过全息图编码算法，将全息平面上的衍射场复整幅分布编码为可被空间光调制器加载并且调制的全息图；该计算生成方法的数学过程表示为：Holo＝Encode{MP2HP_Prop{IC2MP_Tran[OC2IC_Prop(U0,R,r,2γ),r],z1}}，其中，OC2IC_Prop([],R,r,2γ)表示半径为R的外柱面到下底面半径和底角分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法，其特征是按如下方法进行：(i)一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图再现方法：步骤1，将计算全息图Holo加载到一个平面空间光调制器上，全息图的半径为r，经过传播距离为z1的全息平面HP到中间平面MP的衍射过程，到达中间平面，中间平面的半径为r；步骤2，中间平面上的衍射场经底角为γ的圆锥镜反射后到达内圆锥面IC，内圆锥面的下底面半径和底角分别为r和2γ；步骤3，内圆锥面的衍射场经过从内圆锥面IC到半径为R的外圆柱面OC的衍射过程，就得到360度柱面全息的光学再现像U0，即原始物光波；该再现方法的数学过程表示为：U0＝IC2OC_Prop{MP2IC_Tran[HP2MP_Prop(Holo,z1),r],r,R,2γ}，其中，HP2MP_Prop((),z1)表示传播距离为z1的全息平面到中间平面的衍射传播过程，MP2IC_Tran[(),r]表示圆锥镜的从中间平面到内圆锥面的等相位面转换过程，IC2OC_Prop{[],r,R,2γ}表示下底面半径和底角分别r和2γ的内圆锥面到半径为R的外圆柱面的衍射过程；(ii)一种光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全息图计算生成方法：为实现上述光学柱面全息显示的垂直视场扩大方法的全...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君，周杰，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：