[发明专利]一种扩大视场角的全息视网膜成像的方法

说明书

本发明公开了一种扩大视场角的全息视网膜成像的方法，包括以下步骤：1)计算物体的全息图；2)确定光学系统中的参数，如若干点光源之间的间距，空间光调制器的采样间距和分辨率，透镜的焦距，滤波器位置；3)布设投影设备：将若干点光源组成的光源组、空间光调制器、透镜、滤波器依次布设，空间光调制器和计算机连接；4)通过计算机将该相位全息图传输到空间光调制器中，再利用空间光调制器将相位全息图投影到指定位置的观察者眼中；该全息视网膜成像方法可以在保证重建图像质量的基础上有效的扩大重建图像的视场角。

技术领域

本发明涉及一种扩大视场角的全息视网膜成像的方法，属于全息成像技术领域。

背景技术

相对于传统的三维显示技术，全息显示技术是一种能够重建物体复振幅光场的技术，也因此被认为是最理想的下一代三维显示技术。然而传统的全息显示技术受空间光调制器像素间距和器件尺寸的限制，导致视场角较小。当人眼稍微移动，就会偏离成像位置，被光阑阻挡或者被其他高衍射级次干扰，无法看到清晰的重建场景，这大大的阻碍了全息视网膜成像技术的应用场景。为解决这一难题，现有研究从器件工艺出发，制作出更小的像素间距的空间光调制器，可以增大视场角，但是这样一来，对于常用的液晶型空间光调制器来说，液晶之间的串扰又将带来新的难题。另一方面，现有的全息显示技术多使用激光做照明光源，但是激光波长范围极小，也就是相干性非常高，这会导致重建图像的散斑严重，影响了成像质量，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种扩大视场角的全息视网膜成像方法，该方法通过利用若干个点光源组成的光源做全息投影的照明光源，结合复振幅调制算法，既可以扩大成像的视场角又能保证重建图像的质量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种扩大视场角的全息视网膜成像方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)计算物体的纯相位全息图。

首先要计算出物体的复振幅全息图，常见方法为角谱衍射、菲涅尔衍射或者分数阶傅里叶衍射的GS迭代算法、点云法。以点云法为例，具体步骤如下：

根据如式(1)所示，任意二维复振幅光场用下式表示：

其中，A表示物体的振幅分布(这里假设输入为二维图像)，z表示每个球面波的曲率半径,也就是重建的物体到全息面的距离。U表示单位振幅的球面波的复振幅分布，由式(2)给出：

其中λ表示波长。

球面波光场的采样条件由公式(3)给出：

其中Δx为x方向的采样间距。

H(x,y,0)也就是复振幅全息图，现将公式(1)写成下面的形式：

其中振幅信息A(x,y)和相位信息

利用doublephase调制编码方法，也就是根据矢量分解的原理，(4)分解为：

其中，B＝A_max/2是一个常数，A_max是A(x,y)的最大值。

θ₁(x,y)和θ₂(x,y)分别由下面两个式子得到：

再将θ₁，θ₂进行采样合成，编码成一个新的纯相位全息图。