[发明专利]一种提高再现像质量的纯相位全息图生成方法

摘要

本发明针对纯相位全息图生成过程中，由于散斑噪声和混叠现象造成的再现像质量不高的问题，提出一种提高再现像质量的纯相位全息图生成方法。该方法通过栅格化的物体采样，充分利用混叠现象，使得全息面上的振幅分布均匀，生成的纯相位全息图丢失信息减少，从而能够完整地再现原来的物体，有效地提高了纯相位全息图的再现像质量。本发明的方法简单、效果好，在目前热门的AR显示和投影显示中有极大的应用潜力。

主权项

1.一种提高再现像质量的纯相位全息图生成方法，其特征是按如下步骤进行： （i）放大采样间距：对采样间距为p、分辨率为M1×N1的图像持分辨率不变，但是将采样间距扩大s倍，得到图像I1，扩大后的采样间距为p1，p1=s×p； （ii）模拟漫反射照明：向图像I1代表的物体添加一定的随机噪声，得到待衍射物体复振幅分布U1，其过程表示为U1=I1×exp(i×R1)，其中，i为虚数单位，R1在区间[0, tπ]上具有均匀概率分布，t≤2； （iii）全息面衍射场分布计算：以物体复振幅分布U1作为输入，采用点源法，计算全息面上的衍射场分布U2，其过程表示为：U2=PBM(U1| λ, d)，其中PBM()表示点源法的衍射场计算，λ表示波长，d表示衍射距离，全息图的分辨率为M×N，像素间距为p0； （iv）纯相位全息图生成：对得到的全息面衍射场分布U2取相位角，即得到纯相位的全息图H，其过程表示为：H=ang(U2)，其中ang()表示对复数取相位角操作； 关键参数条件：在关键的步骤（i）中，扩大的采样间距p1和像素数量M1必须同时满足3个条件：第一，采样间距大于艾里斑直径，即p1≥2d×tan(1.22λ/p0/M)，其中tan()表示正切函数；第二，采样间距小于人眼的分辨能力，即p1≤d1×1.22λ/De，其中d1是人眼观看再现像的距离，De表示人眼的瞳孔直径；第三，空间光调制器的空间带宽积限制，即p1×M1≤d×tan[arcsin(λ/p0)]，其中arcsin表示反正弦函数。