[发明专利]基于双向相位补偿的锥面全息图快速生成方法

说明书

本发明提出一种基于双向相位补偿的锥面全息图快速生成方法。该方法包括锥面全息图快速生成和全息图重建两个部分。该方法先通过得到某一高度所对应半径下的锥面上的行衍射场，而得到由行衍射场组成的锥面衍射场分布，再进行稀疏行记录并利用光程差进行双向相位补偿，后编码得到全息图，最后利用层析法进行重建。所提出的方法相比传统方法，锥面全息图生成速度提高了3倍且获得与传统方法相近的重建结果；所提出的方法第一次解决了锥面全息图生成速度问题。

技术领域

本发明涉及一种全息显示技术，特别是锥面全息图生成方法。

背景技术

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。随着计算机和空间光调制器的发展，计算全息实现动态全息显示成为研究的主流。然而，计算全息受限于空间光调制器的物理器件尺寸的限制而导致显示视角受限。锥面全息相比传统的柱面全息不仅具有360°的水平方向的视场角，且其拥有更大的垂直方向的视场角，其有望彻底解决计算全息视场角受限的问题而成为近期的一个研究热点。但是锥面计算全息还存在一个亟待解决的技术问题，即：由于锥面的结构特性，在不同高度处的半径不一样，使得计算公式中存在一个一维积分导致全息图生成速度慢。因此如何提高锥面全息图生成速度需要解决。

发明内容

本发明针对上述一维积分存在使得全息图生成速度慢问题，提出一种基于双向相位补偿的锥面全息图快速生成方法。所提出的方法能够成倍提高生成全息图速度且保证重建质量高。该方法包括锥面全息图快速生成和全息图重建两个部分。

所述的锥面全息图快速生成分为以下五个步骤：①得到某一高度所对应半径下的锥面上的行衍射场，②得到由行衍射场组成的锥面衍射场分布，③进行稀疏行记录，④利用光程差进行双向相位补偿，⑤编码得到全息图，所述的全息图重建分为以下一个步骤：对生成的全息图进行重建。

所述的得到某一高度所对应半径下的锥面上的行衍射场是先根据传统的锥面衍射计算模型的公式U_d=∫IFFT[FFT(U_s)×FFT(h)]dz，得到锥面某一高度下的半径R_d[i]所对应的行衍射场H_i={IFFT[FFT(U_s)×FFT(h)]}|_Rd[i]，其中U_d表示锥面衍射场，U_s为物面，h为点扩散函数，∫dz为垂直方向上的一维积分，FFT{·}和IFFT{·}表示快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换，R_d表示锥面的半径，i为正整数。

所述的得到由行衍射场组成的锥面衍射场分布是基于步骤一，将锥面的衍射分布转换为不同高度下半径所对应行衍射场的组合，即U_d=[H₁;H₂;···H_N]，其中H₁表示锥面上第1行的衍射场，H_N表示锥面上第N行的衍射场，此处的N代表的是在垂直方向的采样数。

所述的进行稀疏行记录是得到稀疏行记录面U_sparse=Sparse(D)，其中Sparse(·)表示每隔几行只取其中一行来直接计算，其中函数Sparse(·)的参数D为奇数，代表着每隔D行进行直接计算。