毕业设计（论文）-运用数字全息显示物体.docVIP

目 录 摘要 - 1 - Abstract - 2 - 第一章 绪论 - 3 - 1.1光学全息概述 - 3 - 1.2数字全息技术的概述 - 3 - 1.3数字全息技术的应用以及发展状况 - 4 - 第二章 全息技术的基本理论 - 6 - 2.1光学全息的原理 - 6 - 2.1.1全息记录 - 6 - 2.1.2再现 - 7 - 2.2同轴全息与离离轴全息 - 9 - 2.2.1同轴全息 - 10 - 2.2.2离全息轴 - 11 - 2.3数字全息的原理 - 12 - 2.3.2数字全息的记录 - 12 - 2.3.3数字全息的再现 - 14 - 2.4菲涅耳衍射重现的算法 - 14 - 2.4.1菲涅耳衍射理论 - 14 - 2.4.2菲涅耳全息图的数值重现算法 - 15 - 2.5本章小结 - 15 - 第三章 数字全息实验研究 - 16 - 3.1数字全息光路分析 - 16 - 3.2平面透明物体的数字全息实验 - 17 - 3.2立体三维物体的数字全息实验 - 19 - 3.3本章小结 - 22 - 第四章 总结与展望 - 23 - 参考文献 - 24 - 致谢 - 25 - 摘要 数字全息是利用CCD、CMOS摄像机等数字光敏电子元件来代替普通光学全息中的银盐干板记录全息图，用计算机模拟光学全息再现过程将物体准确的再现出来。这是一种将全息术、计算机技术和光电成像技术结合起来实现光学全息图的记录与再现的新型成像技术。 本论文从光学全息的原理出发，介绍了光学全息与数字全息的基本理论，并对二维透明物体与三维立体物体进行了数字全息实验。 关键词：信息光学；光学全息；数字全息 Abstract Digital photosensitive electronic element is used in digital holography, such as CCD and CMOS camera. It records holograms in these instruments instead of silver holographic plate in traditional optical holography. The object is reconstructed exactly by the computer, which is used to simulate the reconstruction process of optical hologram. This paper starts with the theory of optical holography. It illustrates the basic principles of optical holography and digital holography. Making experiments about two-dimensional transparent objects and there-dimensional objects. Keywords: information optics; optical holography; digital holography 第一章 绪论 1.1光学全息概述 1948年英国物理学家伽伯(D.Gabor)为了提高电子显微镜的分辨本领而提出了全息原理，并开始了全息照相的研究工作。当时，人们以汞灯作为光源，制作出了同轴全息图（物光与参考光在同一光路上）。这一时期的全息图被称为第一代全息图，标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题，一个是再现的原始像和共轭像分不开，另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中，全息术进展缓慢。[1]。他们提出，如果将信号信息（物体衍射的光波）叠加在一个载频（离轴参考光波）上，则两个再现的光波应当就是这个过程的边带，并且可以彼此分开。从光学的观点看，如果使物体衍射的光波与一个离轴的（而不是盖伯那种同轴的）参考光波相干，则所形成的全息图就相当于是一种光栅结构的形式。再现过程将给出两个光波。即为光栅的两个一级衍射波。人们应用这个原理，用离轴的参考光与物光干涉形成全息图离轴全息术，这是全息术发展的第二阶段。第二代全息术解决了光源的问题，并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展[2]。由于受到数字全息技术对于计算机性能和电子成像记录设备精度的制约，此后相当长时间内，数字全息技术没有太大进展。直到二十世纪九十年代中期，随着计算机技术的飞速发展和电荷耦合器（charge coupled device, 简称CCD）等高质量数字光敏元件的出现，数字全息才有一些突破。1994年，U. Schnars 和W. Juptner利用CCD直接记录并用计算机数