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全息显示技术研究与应用一、引言随着科技的不断发展和人们对未来科技生活的期许，全息显示技术作为一种高科技的新兴显示技术，备受关注。
与传统显示技术相比，全息显示技术能够在显示内容上实现更为生动、真实的效果，其应用前景广泛，从医学、教育到娱乐等多个领域都有着广泛的应用前景。
本文将详细介绍全息显示技术的研究进展以及它在不同领域中的应用。
二、全息显示技术的研究进展1. 全息显示技术的定义全息显示技术是以全息图像为显示媒介，利用和利用勾股关系和直角三角形的原理，将光学反射和折射的特性在物理空间中进行复制和叠加，进而形成一种透视感强烈的立体影像的技术。
2. 全息显示技术的发展历程全息显示技术的概念首次由物理学家戴尼逊在1947年提出。
随后，一系列的研究工作不断开展，其中最重要的是全息照相的发明，该技术可以制备出具有立体效果的全息图像。
20世纪70年代至80年代，全息技术逐渐成熟，并在军事、科技等领域得到广泛应用。
近年来，随着投影技术和显示设备的不断升级，全息显示技术也在不断地完善和发展。
3. 全息显示技术的原理全息显示技术的显示原理是基于波的干涉和衍射现象。
物体射入到镜头后被反射，射入到全息材料中成为叠加的干涉图案，通过照明与读取系统就会产生与物体本身具有相同的全息图像，因而显示出具有真实感的立体图像。
三、全息显示技术在各个领域中的应用1. 医学领域全息技术可以帮助医学工作者更精确地观察和研究人体内部的器官结构和病变部位，可以开发出更精准、更安全的手术器械和医疗仪器。
同时，全息显示技术还可以模拟生物体或生物系统的运作状态，辅助医生进行病理学研究。
2. 教育领域全息技术可以为学生提供更加生动、生动的学习体验。
例如，可以使用全息技术来制作虚拟实验室，让学生在虚拟环境中进行实验操作，从而提高实验操作的安全性和效率。
此外，全息技术还可以用于制作教科书和课件等教育辅助材料，提高学生的学习兴趣和效果。
3. 娱乐领域全息技术可以为娱乐场所提供更加惊险、刺激的游戏体验。
基于数字全息技术的光学实验探究作者：吴铁飞来源：《数字技术与应用》2013年第12期摘要：数字全息技术是一项融合了光学、电学、信息技术学科的综合性技术，具有传统光学全息不可超越的优点，笔者首先分析了数字全息技术的记录和再现原理，其次通过具体的光学实例展示了数字全息技术在光学实验中记录和再现的应用。
关键词：数字全息光学实验菲涅尔全息图中图分类号：TP391.41；O438.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0107-011 数字全息技术的基本原理数字全息技术虽然是新兴技术，但仍然秉承了传统光学全息的理念，整个过程可以分为两步：第一步，记录。
通过用CCD接受全息图，再通过使用图像采集卡将转换为数字信息的全息图存贮到电脑中；第二步，再现。
通过计算机语言编程模拟光波得到图像的再现，为了保证图像的清晰度，必须进行滤波消除衍射像。
1.1 数字全息图的记录原理数字全息的记录和再现原理图如下图1所示。
1.2 数字全息图的再现原理数字全息图的再现是指通过电脑软件进行模拟光波衍射的再现，具体步骤如下：第一步，通过数字信息再现物体和参考光波的全息波场；第二步，根据光学衍射理论，通过电脑软件进行数字模拟光波的衍射过程，同时计算再现成像平面的光波场分布情况，就能获得物体的强度像和相位像。
2 数字全息光学实验实例将数字全息技术应用于光学实验的主要目的是帮助学生理解数字全息技术的记录和再现的基本过程，通过应用光波衍射理论并通过Matlab编程实现全息图的再现，掌握新型技术的使用方法。
下述通过使用塑料色子和USAF-1951分辨率鉴别板进行数字全息技术光学实验实例，展示数字全息图的记录和再现。
2.1 实验装置组成介绍所用光源波长为532nm，单纵模固态激光器输出功率为20mW，PBS（偏振分光棱镜）与前后半波片组成分光系统，目的为了产生偏振态相同的两束光。
一束光作为参考光，另一束光照射到物体作为物光，两者经过BS（消偏振分光棱镜）合束叠加形成全息图，最后采用CMOS相机记录再现。
全息光学技术在光学成像中的应用研究随着科技的不断发展，现代人们的生活越来越依赖于光学成像技术。
在这一过程中，全息光学技术作为一种先进的光学成像技术，正在被广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍全息光学技术的原理及其在光学成像中的应用研究。
一、全息光学技术的原理全息光学技术是一种利用光的波动性进行光学成像的技术。
它的主要原理是通过在介质中记录物体的全息图像，然后再利用光源对全息图像进行恢复，从而实现对物体的三维成像。
具体来说，全息光学技术的实现需要经历三个步骤：第一步，全息图像的记录。
这里涉及到一个名为干涉的物理现象。
当两束光线在空间中相遇时会发生干涉现象。
应用这一原理，我们可以让一束来自光源的参考光线和另一束来自物体的物光线在某个介质中相遇，从而形成一个三维的干涉图案。
这个干涉图案就是物体的全息图像。
在记录全息图像的时候，我们需要用到全息板这种介质。
第二步，全息图像的重建。
这里同样涉及到两束光线的干涉现象。
在全息图像记录完成后，如果我们想要看到物体的三维图像，就需要让一束光线通过全息板，从而恢复出干涉图案。
这时候我们需要使用一个名为参考光的光源。
这个光源会发出一束与全息图像记录时使用的参考光相同的光线。
当这个光线通过全息板时，它会与全息图像产生干涉现象，从而形成一个与物体真实的图像高度相似的三维投影图像。
第三步，三维成像效果的提高。
全息光学技术在三维成像方面具有较高的效果，但同时也有其局限性。
为了提高成像效果，我们需要特别关注全息图像的记录。
一种常用的增强全息图像质量的方法是使用数字全息技术，即用计算机处理全息图像，并且用数字技术对它进行重建。
二、全息光学技术在光学成像中的应用研究随着全息光学技术的完善，它在各个领域的应用也越来越广泛。
下面就来看一下它在光学成像中的应用研究情况。
1、医学成像现代医学成像技术在医学诊断和治疗中扮演着重要的角色。
在医学成像中，全息光学技术可以用于记录和重建人体部位的三维图像，从而更好地观察和分析病变症状。
基于传统光学全息探究数字全息摘要：数字全息是指用光电传感器件（如CCD或CMOS）替代普通全息记录材料记录全息图，再用计算机模拟光学衍射过程来实现所记录物场的数字再现,实现了全息图记录、存储、处理和再现全过程的数字化。
相比传统光学全息具有制作成本低，成像速度快，记录和再现灵活等优点，已受到越来越多的关注。
本文基于传统光学全息为进一步开展数字全息的应用研究提供了理论和技术基础。
关键词：全息术；数字全息术；离轴全息；数字显微目录1 前言 (1)2 基本原理 (1)2.1 光学全息术 (1)2.1.1波前记录 (1)2.1.2波前再现 (1)2.2全息图的分类 (3)2.2.1同轴全息图 (3)2.2.2离轴全息图 (4)2.2.3菲涅耳全息图 (6)3数字全息术 (7)3.1数字全息术基本原理 (7)3.1.1数字记录 (7)3.1.2数字再现 (8)3.2数字全息中的一些基本问题 (9)4 数字全息的应用之数字全息显微 (9)5 小结 (12)参考文献 (12)致谢 (12)1 前言由于电子显微镜的分辨率较低，1948年，在布喇格(Bragg)和泽尼克(Zernike)工作基础上英国科学家丹尼斯·加伯(Dennis Gabor)提出了全息术。
1960年激光的出现，及利思(Leith)提出离轴全息，全息术的研究进入了一个新阶段。
具有以下基本特点：1)可以形成三维像；2)运用全息来照相可多重记录，信息容量大；3)原理上无须透镜成像；4)照片的重现像可放大也可缩小。
1967年美国科学家顾德门(J.W.Goodman)首次提出数字全息[1]。
数字全息显微是数字全息技术最重要和成功的应用，在后文中将会介绍到。
本文的主要内容：首先叙述了传统光学全息术。
接着，论述了数字全息的相关理论。
最后,探究了数字全息的应用之数字显微技术。
2 基本原理2.1 光学全息术2.1.1 波前记录如图2.1所示。
设物光波波前为[2]：O(x,y)=O(x,y)exp[-jφO(x,y)] (2-1) 参考光波波前为：R(x,y)=R(x,y)exp[-jφR(x,y)] (2-2)图2.1波前记录则被记录的总光强为：I(x,y)=|O(x,y)+R(x,y)|²=|R(x,y) |²+|O(x,y)|²+R(x,y)O*(x,y)+R*(x,y)O(x,y) (2-3) 或：I(x,y)= |R(x,y) |²+|O(x,y)|²+2R(x,y)O(x,y)cos[φR(x,y)-φO(x,y)] (2-4) 上式中前两项是物光O和参考光R的强度分布，第三项是干涉项，包含O的振幅和相位信息，R振幅和相位都受到O的调制(调幅和调相)，正好使O波的相位分布转换成干涉条纹的强度分布。
基于全息成像技术的光电显示器件研究第一章：引言光电显示器件是一种将光电转换技术与图像显示技术相结合的新型器件，目前已经广泛应用于各种电子产品中，如智能手机、平板电脑、电视等。
其中，全息成像技术是一种重要的技术手段，能够实现高清、立体、真实的图像显示效果，因此得到了广泛的关注。
本文将重点探讨基于全息成像技术的光电显示器件研究，包括其原理、应用及未来的发展趋势。
第二章：全息成像技术2.1 原理全息成像技术是一种光学成像技术，其原理是通过光波的干涉，将三维物体的形态和信息记录在光波的某个空间位置上，然后再通过投影到空间中的另一个位置上，在此位置上再次干涉就可以重现出三维物体的形态和信息。
2.2 应用全息成像技术广泛应用于教育、医疗、工业、军事等领域，如全息照片、全息电视、全息显示器等。
2.3 局限性全息成像技术的局限性主要包括测量精度低、数据储存数量有限、图像还原不够清晰等问题，因此在应用过程中需要充分考虑这些局限性。
第三章：光电显示器件3.1 原理光电转换技术是指利用特定的物理效应将光波信号转换成电信号，以实现图像信息的处理、储存、传输和显示。
而光电显示器件是指将光电转换技术与显示技术相结合的新型器件。
3.2 分类光电显示器件按照应用领域，可分为手机显示器、平板电脑显示器、电视显示器等。
3.3 技术光电显示器件的技术主要包括LCD（液晶显示器）、LCoS （液晶光阵列器）、OLED（有机发光二极管）等技术。
其中，OLED技术是目前最为先进的显示技术之一。
第四章：基于全息成像技术的光电显示器件4.1 原理基于全息成像技术的光电显示器件主要原理是将三维物体的形态和信息通过全息成像技术记录在光波中，并利用光电转换技术将光波转换成电信号，以实现图像的处理、储存、传输和显示。
4.2 特点基于全息成像技术的光电显示器件具有以下特点：（1）图像显示效果好：全息成像技术能够实现高清、立体、真实的图像显示效果；（2）显示器件体积小：光电转换器件采用先进的微型化技术，能够大幅度减小器件体积；（3）能耗低：由于新型光电转换材料的应用，基于全息成像技术的光电显示器件能够实现低功耗的显示效果。
全息技术的原理和应用研究1. 引言全息技术是一种基于光学原理的三维影像记录和再现技术，它可以用来捕捉并重建物体的全部光学信息，实现真实感和逼真感的完美呈现。
全息技术不仅在娱乐和艺术领域具有广泛的应用，还在科学研究和工程技术等领域发挥了重要作用。
本文将介绍全息技术的原理和一些典型的应用研究。
2. 全息技术的原理全息技术的原理基于干涉和衍射现象，可以简单地分为三个步骤：记录、重建和观察。
2.1 记录在全息技术中，需要使用激光器作为光源。
激光器会产生一束相干光，这束光会被分成两部分，一部分作为参考光照射到感光介质上，另一部分作为物体光照射到感光介质上。
物体光与参考光在感光介质上相交，形成干涉条纹。
2.2 重建在重建过程中，会使用与记录时相同的参考光将感光介质照射，使其发生衍射。
衍射光与记录时的物体光叠加，形成物体的全息图像。
这个全息图像可以通过调整光束的角度和位置来实现3D影像的观察。
2.3 观察观察全息图像的过程中，需要使用与记录和重建时相同的光源和光源角度。
当观察者的眼睛看到全息图像时，会感知到物体的立体效果和真实感。
3. 全息技术的应用研究全息技术在多个领域有着广泛的应用，下面将介绍一些典型的应用研究：3.1 艺术领域全息技术在艺术领域中被广泛应用，例如在三维全息照相中，可以用全息技术记录和展示艺术作品。
全息照相让观众能够欣赏到作品的立体效果和真实感，增强了观赏体验。
此外，全息技术还可以应用于建筑设计、景观规划等方面，提供更直观的展示效果。
3.2 科学研究领域在科学研究中，全息技术在微观世界的观察和分析中发挥着重要作用。
例如，可以将全息技术应用于显微镜系统，实现对微观结构的三维成像。
这一技术在生物学、物理学、化学等领域的研究中具有重要的应用潜力。
3.3 工程技术领域在工程技术领域，全息技术被用于设计和模拟。
通过使用全息投影技术，可以实现复杂物体的三维模型展示和交互式操作。
这项技术有助于改进工程设计的效率和质量，并在产品开发和测试中发挥关键作用。
全息显示技术研究及其应用分析全息显示技术作为一项新兴的显示技术，是一种利用光学原理来制作出可以形成三维立体感的显示效果的技术。
全息显示技术已经被广泛应用于各个领域，如医学、建筑、工业等，甚至还有一部分人认为这项技术可以在未来的虚拟现实行业得到广泛应用。
本文将从以下几个方面对全息显示技术的研究及其应用进行分析。
一、全息显示技术的研究1.光学原理全息显示技术的核心就是光学原理，因此研究光学原理是了解全息显示技术的先决条件。
在这里，我们采用传统的光学原理，即光是由波粒二象性的电磁波组成的。
从物理学的角度来看，全息图是一种描述光波干涉现象的工具。
全息图是通过光的干涉来捕捉所要显示的图像信息。
因此，光学原理是全息显示技术的基础。
2.全息术全息术是一种利用光的传播、干涉、绕射等光学原理制作出全息图的技术。
全息术的基本原理是利用光的干涉，将被显示的物体折射出的光束交叉干涉后记录在一块平面透明介质上，把这块介质放回原位，使光束以与原来投影物相同的角度照射到介质，观察到的图像和原来实体的感觉相同。
全息术通常分为反射式全息术和透射式全息术两种类型。
反射式全息术是一种能够捕捉物体从多个角度反射出的光线，从而记录下物体的详细信息的技术；透射式全息术是利用物体在光束的穿过物体时发生的折射、反射、干涉等现象，记录下压缩成一系列干涉条纹的物体的信息。
二、全息显示技术的应用1.医学全息显示技术在医学上的应用主要集中在心血管疾病、神经科学和急诊处理等领域。
通过利用全息显示技术，医学业务人员可以看到心血管系统和神经系统的三维模型，从而更好地理解和诊断疾病。
此外，全息显示技术还可以用于虚拟手术、技术教育等方面。
2.建筑在建筑领域，全息显示技术主要用于建筑设计和房屋模型的制作。
通过利用全息显示技术，建筑师和设计师可以看到全息图的三维模型，从而更好地理解并确定建筑方案。
此外，全息显示技术还可以用于制作家具、摆件等装饰品，为人们提供更好的生活品质。
全息干涉术与数字全息术应用研究近年来，随着数字技术的快速发展，全息干涉术和数字全息术的应用越来越广泛。
全息干涉术和数字全息术是两种不同的技术，但它们都有着广泛的应用，尤其是在科学研究、信息传输、安全保密等方面。
本文将探讨全息干涉术与数字全息术的应用研究，并分析其在未来的发展潜力。
一、全息干涉术的应用全息干涉术，是利用激光干涉原理，通过记录物体的全部波前信息，重建出物体的全息图像。
其应用领域非常广泛，如光学信息存储、3D显示、实时追踪等。
其中，全息图像是其最为重要的产物。
全息图像本身就是一个非常精美的艺术品，绝对能够吸引眼球。
除此之外，全息图像在安全保密方面也有着重要的应用，如银行卡、护照等等。
在医学领域，全息术的应用也是非常广泛的。
通过全息干涉术技术，可以记录下人体的全部表面形态，这对于手术前期的诊断和治疗方案的制定都具有非常重要的作用。
同时在临床医学中，全息技术应用得越来越广泛，如对神经系统的显微手术和放射学扫描中。
二、数字全息术的应用数字全息术是一种将全息技术和数字技术相结合的新型技术，它将数字控制技术、数字图像处理技术和数模转换技术与传统的全息技术相结合，使得全息技术不仅能够记录物体的表面形态，还能够记录物体的内部结构信息。
数字全息技术的核心是数字全息图像的生成和处理。
数字全息术依赖于数字化技术，能够实现对物体的复杂形态、内部结构和物性的非接触式检测和量测。
它应用广泛，如在制造业中，数字全息术的应用可以对零件尺寸、形态、表面质量进行精密测量，从而保证产品质量和生产效率；在建筑和城市规划领域中，数字全息术可以引导城市规划与建筑设计，同时也可用于考古学、地质学及国防等领域。
三、未来发展方向从上述的应用领域可以看出，全息干涉术和数字全息术的应用潜力非常大。
未来，这两种技术将继续迎来更广泛的应用和更加深入的研究。
我们可以从以下几方面来展望其未来发展趋势。
首先是应用领域的扩展。
全息干涉术和数字全息术的应用范围已经非常广泛，但是未来根据技术的发展，其应用领域还会有更大的拓展空间。
数字全息显微的原理和应用1. 引言数字全息显微技术是一种通过数字处理技术将全息图像转化为可视化的显微图像的新兴技术。
本文将介绍数字全息显微的原理以及其在科学研究、医学诊断和工业应用等领域的应用。
2. 原理数字全息显微技术的基本原理是将样本的全息图像记录下来，并通过数字处理技术将其转化为可视化的显微图像。
其原理可以概括为以下几个步骤：2.1 全息图像记录全息图像的记录是通过将被测物体和一个参考光波进行干涉得到的。
具体而言，将激光光束分为两束，一束照射到被测物体上，另一束作为参考光波。
被测物体对激光光束的干涉将导致产生全息图像。
2.2 数字化处理全息图像的记录通常是以模拟方式进行，需要将其转化为数字形式进行处理。
数字化处理可以通过光学转换器件将模拟信号转换为数字信号，或者通过摄像机直接记录全息图像。
2.3 数字全息重建通过数字化处理后，可以对全息图像进行重建，得到可视化的显微图像。
数字全息重建的过程与传统全息显微镜类似，但由于数字化处理的优势，数字全息显微图像可以实现更高分辨率和更好的对比度。
3. 应用数字全息显微技术在科学研究、医学诊断和工业应用等领域都具有广泛的应用。
3.1 科学研究数字全息显微技术在科学研究中可以用于观察微观结构和动态过程。
例如，在生物学研究中，数字全息显微可以提供高分辨率的细胞和组织成像，有助于理解生物过程。
在材料科学研究中，数字全息显微可以用于观察材料的微观结构和变形过程。
3.2 医学诊断数字全息显微技术在医学诊断中有重要的应用。
例如，可以通过数字全息显微图像对人体细胞和组织进行分析，帮助医生诊断疾病。
数字全息显微技术还可以用于眼科诊断，例如通过数字全息显微图像获取视网膜的显微结构，帮助医生判断眼部疾病。
3.3 工业应用数字全息显微技术在工业领域也有广泛应用。
例如，可以利用数字全息显微技术对微电子器件中的缺陷进行检测和分析。
数字全息显微技术还可以用于检测材料的质量和结构，例如观察金属材料的微观结构，评估其性能。
全息”投影数字技术在舞台设计中的应用研究舞台设计作为一种综合艺术形式，包括舞台、布景、道具、灯光等因素的空间与时间的综合体。
在戏剧演出中，舞台设计是为了支持演员的表演而进行的造型处理。
传统舞台设计常采用声、光、电技术，但在时空演绎方面存在一定的局限性，无法实现真正的三维效果。
因此，全息投影数字技术的应用为传统舞台设计带来了新的可能性，从而使得舞台剧更具有时代感和现代感。
3.“全息”技术在舞台设计中的应用全息投影数字技术的应用给舞台设计带来了全新的艺术效果和体验。
它可以实现真正的三维效果，突破传统舞台设计的时空限制。
在舞台剧中，全息投影数字技术可以用于创造虚拟的舞台环境，使观众身临其境，感受到更加真实的视觉效果。
此外，它还可以与演员进行互动，共同完成表演，产生令人震撼的演出效果。
例如，在话剧中，全息投影数字技术可以用于创造虚拟的场景和背景，使得演员可以更加自由地表现角色，同时也为观众带来了全新的视觉体验。
4.全息技术在现代舞台剧中的必然性和未来发展趋势全息投影数字技术的应用是舞台设计发展的必然趋势。
随着科技的不断进步，全息投影数字技术将会越来越成熟，应用范围也会越来越广泛。
在现代舞台剧中，全息投影数字技术的应用将会更加多样化和创新化，从而为观众带来更加丰富的视觉体验。
同时，随着全息投影数字技术的不断发展，它也将会与其他艺术形式相结合，创造出更加多元化的艺术效果。
因此，全息投影数字技术的应用将会成为未来舞台设计的重要方向。
早期的舞台设计经历了从平面画景到立体装置布景的发展，现在的舞台设计更注重交互性。
新技术、新材料等表现方式的运用，使得舞台设计成为整个戏剧空间中时间、空间和意义的综合体。
随着科技的发展，当代的舞台设计呈现出多元、多样、开放与创新的倾向，全息投影技术在舞台设计中的应用也成为必然。
全息投影技术突破了传统舞台话剧表演的局限，不仅可以产生立体的空中幻像，还可以让幻像与表演者产生互动。
恰当的使用全息投影技术能达到震撼人心的艺术效果，不仅解决了舞台设计中难以实现的场景，丰富了舞台剧的表现形式，而且能更好地使观众与演员、舞台达成互动，使观众更深刻地体会到舞台剧故事的内涵。
全息显示技术的研究与发展随着科技的不断发展，全息显示技术越来越受到人们的关注。
全息显示技术是一种光学技术，可以将三维场景呈现在二维平面上，具有图像真实、无眼疲劳和逼真度高等优势，广泛应用于工业、娱乐、医疗等领域。
本文将深入探讨全息显示技术的研究与发展。
一、全息显示技术的基本原理全息显示技术的基本原理是应用激光技术，将物体反射的光和参考光交叉干涉，在感光材料上记录下它们的光振幅和相位信息，再通过适当的光学处理，将记录下来的波前场恢复成物体真实的三维信息，从而实现全息图的显示。
在全息图的制作过程中，需要用到激光设备、感光材料、照相机、显影液和光学处理设备等。
全息图的显示需要借助于特殊的光源、光学设备和3D成像技术等。
二、全息显示技术的发展历程全息显示技术的发展可以分为三个阶段：1. 第一代全息技术（传统全息技术）传统全息技术是全息技术的初始形态，应用于光学方面。
这种技术需要一段相当长的时间，从而限制了它的实际应用。
通过调整光源和物体的关系，传统全息技术可以制作出非常逼真的全息图像。
2. 第二代全息技术（数字全息技术）数字全息技术基于计算机数字化技术对传统全息技术进行了改进。
数字全息技术利用电子计算机将需要呈现的图像转化为数字化信息，并通过计算机进行处理，制作出更真实的全息图像。
3. 第三代全息技术（可视化全息技术）可视化全息技术结合了虚拟现实技术、计算机视觉技术和全息技术。
它创造了可以对观众呈现与触摸和控制等交互的全息图像，使观众可以更直接地与图像进行互动，真正实现了沉浸式体验。
三、全息显示技术的应用领域全息显示技术可以广泛应用于多个领域，包括工业、医学、教育、娱乐等。
1. 工业领域全息显示技术可以帮助工程师在设计过程中模拟出物体的3D图像，使他们可以看到成品的实际状态，从而能更好地发现潜在的问题，并做出更好的决策。
2. 医疗领域全息显示技术可以用于展示人体的3D结构，从而在手术前进行更准确的规划。
文章编号:1002-2082(2010)02-0237-05LED 光源数字全息技术研究巩 琼1,秦 怡2(1.南阳师范学院物理与电子工程学院,河南南阳473000;2.暨南大学光电工程系,广东广州510632)摘 要:研究以发光二极管(LED)作为光源的部分相干光数字全息技术。
首先研究LED 的时间相干性和空间相干性,尽管LED 的时间相干性较差,但空间相干性可以通过减小光源发光面积来提高。
利用LED 的时间相干性较差、相干长度短的特点,抑制相干噪声,改善数字全息重建质量。
在同一全息记录系统,通过实验,比较了用激光和LED 光源的数字全息重建图像质量。
结果表明:基于LED 光源的数字全息,完全消除了使用激光光源的散斑噪声和由光学元件引入的寄生干涉噪声,物光场的重现质量,包括振幅和相位都得到了很大提高。
但由于LED 光源的较低的空间相干性,一般只适用于同轴相移数字全息,待测物体的厚度在十几微米以内,应用受到一定限制。
关键词:全息术;数字全息;部分相干光;发光二极管中图分类号:T N 312.8;T B 877 文献标志码:ALED -based digital holographyGONG Qiong 1,QIN Yi2(1.Colleg e of physics and electr onic Engineer ing ,N anyang No rma l U niv ersity,Na ny ang 473000,China;2.D epar tment o f Opto electr onic Engineer ing ,Jinan U niver sity ,G uang zho u 510632,China )Abstract :T he shor t coher ence dig ital holog raphy based on LED w as studied .T he time coherence and spatial coherence of the LED w ere studied respectiv ely.Although the time co herence of the LED is very short,the spatial coherent o f the LED can be further im prov ed by decreasing the area of the light sour ce .T he no ise in dig ital ho logr aphy could be suppressed by utilizing the shor t co herence and the quality of the retr ieved field is enhanced.T he digital holography by means o f laser and LED w as carried o ut respectively,then the quality of the reconstructed fields w er e compar ed.The r esults show that the speckle no ise and multiple reflections,w hich are intro duced by laser sour ce ,are completely eliminated in the dig ital holog raphy based o n LED .Consequently,the quality of the reco nstructed object field,including am plitude and phase distr ibutio n,is greatly improved.How ever ,ow ing to the sho rt coherence o f LED,the application is confined to in -line digital holog raphy ,the thickness of the o bject to be measured sho uld be no longer than tens of micro ns .Key words :holog raphy;dig ital ho logr aphy;partial coher ent source;LED引言作为对物体进行三维重建以及实现形貌测量的重要工具,数字全息[1]在微电路检测,粒度检测以及透明场测量等对象测量方面有着广泛的应用前景[2-5]。
全息显示技术研究与应用一、引言全息显示技术是指利用全息原理制造和显示立体图像的技术。
它可以产生逼真的立体图像，具有高解析度、宽视角、大深度的特点，被广泛应用于各类展览、广告、娱乐场所等。
本文将介绍全息显示技术的研究现状和应用领域。
二、全息显示技术的研究现状（一）全息图的制作方法全息图是通过将物体反射、透过或发射的光波干涉叠加而成的三维图像。
其制作需要利用激光的实时把手、数字图像处理技术和物理光学原理等多种技术手段。
目前，全息显示技术的制作主要有以下几个方法：1. 传统光学摄影法传统的全息图制作方法是利用激光光源，将其分为参考光和物光，经过激光透镜后照射到感光材料上，再通过化学制版或电解沉积等手段，制作出具有全息图像珠玉在侧颊的全息投影版。
2. 数字全息图制作法数字全息是指将物体的三维图像数字化后，再利用全息成像技术进行还原，以产生具有深度感和逼真度的图像。
常用的数字全息制作方法有计算机生成全息、数码全息等。
3. 数字电视全息图制作法数字电视全息图制作和显示的基本原理是利用液晶屏和具有独特物理特性的透明介质，使得数字图像转换成3D空间中的光学芝麻，以产生真实的全息图像。
（二）全息显示技术的研究进展随着计算机技术、激光技术和数字图像处理技术不断发展，全息显示技术也在不断创新，已经涵盖了立体全息、实时全息、电视全息和数字全息图等领域。
其中，数字全息技术是目前的研究热点，它能够直接使用计算机数字信号产生全息图，无需经过中间的传统光学过程，大大提高了图像的准确度和稳定性。
三、全息显示技术的应用领域（一）广告营销全息显示技术的逼真图像和立体感，能够吸引消费者的目光，使广告得到更好的宣传效果。
目前，全息技术已经广泛应用于各类商业广告的展示，如汽车广告、室内展览等。
（二）医疗保健全息投影技术可以帮助医生观察和处理人体内部器官的三维信息，有助于对疾病的诊断和治疗。
例如，利用全息投影技术可以制作虚拟胃镜和虚拟支气管镜等医用配件，实现无痛检查和减少医疗费用。
全息3D显示技术的研究和应用一、引言全息3D显示技术是近年来广受关注的一项技术，是利用激光将物体的三维信息传递到全息板上，再通过光的干涉来生成真实的三维图像。
与传统的2D显示技术不同，全息3D显示技术能够为观众呈现更加真实、深刻的视觉效果，因此在文化艺术、医疗、军事研究等领域具有广泛的应用前景。
在本文中，我们将探讨全息3D显示技术的研究、应用及其未来发展趋势。
二、全息3D显示技术的研究1、全息3D原理全息3D显示技术的核心是全息原理。
全息技术借助于光的线性性和干涉原理，以全息记录介质上储存物体波前信息的方法，实现了对三维物体图像的再现。
全息的基本原理是把物体产生的光波在介质中进行干涉重组，使其形成一个光波前的模型，这个模型就是所谓的全息图。
2、全息3D技术的优点全息3D技术相比于传统的2D显示技术有许多优点。
首先，全息3D技术能够在不使用任何眼镜的情况下呈现真实的三维效果，使观众更加真实、深刻地感受到物体的立体感。
其次，全息3D技术还可以记录物体在不同时间段内的形态，因此它在物理实验、医学等领域有很大的应用潜力。
3、全息3D技术的制备制备全息3D图像需要进行以下步骤：制作样品、拍摄全息图、全息图的再现和重建。
全息图像制作的样品一般使用金属、纸张和塑料等材料，在样品表面加药液后再用激光进行拍摄，利用光的干涉原理将样品的全息图像记录到介质上。
之后再使用光源对介质进行照明，从而生成三维图像。
三、全息3D显示技术的应用1、全息3D技术在文化艺术领域的应用全息3D技术在文化艺术领域具有很大的应用潜力。
通过制作全息3D图像，我们可以将人类历史遗产等文化艺术品保存下来，保存文化传承。
一些展览、博物馆等也利用全息3D技术展示文化遗产，在观众感受到物体立体感的同时，也能深入了解文化、历史的知识。
2、全息3D技术在医疗领域的应用全息3D技术在医学领域的应用也相当广泛。
该技术可以模拟人体器官，用于疾病的诊断和治疗。
同时，它还可以做出一些高难度的手术演练，提高医生的手术能力。
文章编号:1002-2082(2010)02-0237-05LED 光源数字全息技术研究巩 琼1,秦 怡2(1.南阳师范学院物理与电子工程学院,河南南阳473000;2.暨南大学光电工程系,广东广州510632)摘 要:研究以发光二极管(LED)作为光源的部分相干光数字全息技术。
首先研究LED 的时间相干性和空间相干性,尽管LED 的时间相干性较差,但空间相干性可以通过减小光源发光面积来提高。
利用LED 的时间相干性较差、相干长度短的特点,抑制相干噪声,改善数字全息重建质量。
在同一全息记录系统,通过实验,比较了用激光和LED 光源的数字全息重建图像质量。
结果表明:基于LED 光源的数字全息,完全消除了使用激光光源的散斑噪声和由光学元件引入的寄生干涉噪声,物光场的重现质量,包括振幅和相位都得到了很大提高。
但由于LED 光源的较低的空间相干性,一般只适用于同轴相移数字全息,待测物体的厚度在十几微米以内,应用受到一定限制。
关键词:全息术;数字全息;部分相干光;发光二极管中图分类号:TN 312.8;T B 877 文献标志码:ALED -based digital holographyGONG Qiong 1,QIN Yi2(1.College of physics and electr onic Engineer ing,Nanyang Norma l University,Na nyang 473000,China;2.Depar tment of Optoelectr onic Engineer ing ,Jinan Univer sity ,Guangzhou 510632,China )Abstract :T he shor t coher ence digital holography based on LED was studied .T he time coherence and spatial coherence of the LED were studied respectively.Although the time coherence of the LED is very short,the spatial coherent of the LED can be further improved by decreasing the area of the light sour ce .T he noise in digital hologr aphy could be suppressed by utilizing the shor t coherence and the quality of the retr ieved field is enhanced.T he digital holography by means of laser and LED was carried out respectively,then the quality of the reconstructed fields wer e compar ed.The r esults show that the speckle noise and multiple reflections,which are introduced by laser sour ce ,are completely eliminated in the digital holography based on LED .Consequently,the quality of the reconstructed object field,including amplitude and phase distr ibution,is greatly improved.However ,owing to the short coherence of LED,the application is confined to in -line digital holography ,the thickness of the object to be measured should be no longer than tens of microns .Key wor ds :holography;digital hologr aphy;partial coher ent source;LED引言作为对物体进行三维重建以及实现形貌测量的重要工具,数字全息[1]在微电路检测,粒度检测以及透明场测量等对象测量方面有着广泛的应用前景[2-5]。
数字全息通常采用相干光源(激光)记录,其良好的相干性使得实验过程非常简便。
但是,完全相干光对光路中任何细小的缺陷都会产生非常敏感的反应,而且强相干性也会导致散斑噪声和由收稿日期:2009-09-10; 修回日期:2009-09-28作者简介:巩琼(1982-),女,甘肃天水人,助教,主要从事通信与光电信息处理方面的研究。
E -mail :641858757@qq .com第31卷第2期2010年3月 应用光学Journal of Applied Optics Vol.31No.2Mar.2010于在元件中多次反射形成的高频条纹噪声,这些噪声影响会对全息图的质量产生极其不利的影响,也导致重建波前质量的下降。
许多方法,比如旋转漫射体法以及基于数字图像处理的方法[6],被先后提出来减弱和消除这些噪声,但是这些方法有各自的局限性,往往依赖于具体的实验装置和特定的物体。
近年来,部分相干光全息技术逐步得到了重视[7],由于部分相干光具有较低的时间相干性和空间相干性,所以上面所述一些噪声被极大地削弱甚至消除,从而显著提高了全息图及重建光波场的质量。
本文采用普通的商用高亮发光二极管(LED)用于数字全息研究,相比于激光光源,发光二极管体积小,价格低,不需要特殊的驱动装置。
实验结果证实了这种LED 在数字全息中的实用性,而且基于LED 的部分相干光数字全息图质量和光场重构质量较使用激光光源时得到了极大提高。
1 实验装置和光源相干性研究1.1 实验装置实验装置如图1所示,光源发出的光经透镜L1汇聚后,首先经针孔PH 滤波,然后被透镜L2准直,进入经过改造的Michelson 干涉仪,此时入射光被分束镜(BS)分成2束,一束被平面镜M 反射,用来产生平面参考光波。
平面镜M 贴在压电陶瓷微位移器(PZT )上,用来对参考光进行移相。
另一部分入射光照射被测物体(OBJ )来产生物光波,物光波和参考光波又经分束镜重新汇合后到达CCD 面,形成的干涉图由CCD记录下来。
图1 基于LED 数字全息实验装置Fig .1 Exper iment al setup of digital hologr aphybased on LED1.2 LED 光源的特殊性以及实验措施实验所采用的LED 是一个普通的商用红色LED,光源发光面直径2.5mm,最大消耗功率3W 。
一般来说,这样的LED 是不会用于数字全息的。
因此,必须对它的基本参数进行研究,其中包括光谱分布以及时间和空间相干性。
1.2.1 LED 的时间相干性在Michelson 干涉仪中,设入射光经分束后所得2束光波的光程差为d ,对于准单光来说,干涉条纹从最清晰到消失所对应的被定义为相干长度L c 。
L c 可由下式表示[8]:L c =K 2$K(1)式中:K 为准单色光的中心波长;$K 为准单色光的半峰值谱线宽度。
为了确定所用LED 的相干长度,我们采用光谱仪测定了实验所用LED 的光谱分布,如图2所示。
图2 归一化的LED 光谱分布F ig .2 Nor malized spectr al distr ibution of thelight intensity emitted by the LED图2中心波长K ≈655nm,半峰值谱线宽度$K=24nm ,因此其相干长度L c =K 2/$K ≈17.8L m 。
可以看出,其相干长度非常小,相应的干涉条纹只存在于十几微米的空间上。
所以,在应用LED 进行数字全息时,首先需要用激光来进行校准,即首先用激光作为光源,调节至2束光光程差大致接近,然后用LED 代替激光光源进行微调,直到出现清晰的干涉条纹。
图3是在Michelson 干涉仪上2束光波光程差逐步加大情况下拍摄的LED 的干涉条纹。
显然,超过了LED 的相干长度,干涉条纹就会消失。
当然,要改变LED 的相干长度,必须改变其光谱分布,这个很难做到。
由此可知,LED 应用于数字全息的一个局限性,就是物体自身的起伏不能超过LED 的相干长度,否则无法进行全息干涉,所以,在基于LED 的数字全息中,被测物体的厚度数量级应为微米或者纳米级。
1.2.2 LED 的空间相干性在运用光学衍射理论和数字全息理论进行分析和计算的时候,通常认为光源是完全相干光。
LED 作为一个典型的部分相干光源,严格地说,是不能用相干成像的理论来计算的,它只能适·238·应用光学 2010,31(2) 巩 琼,等:LED 光源数字全息技术研究图3 LED 在Michelson 干涉仪上的干涉条纹(从(a)到(d)两臂光程差依次增大)Fig .3 I nter f er ence patter ns of LED in theMichelson inter fer ometer用于部分相干理论。
但是,统计光学理论指出,在满足一定条件下,尽管用部分相干光照明,整个系统仍然可以表现得像一个完全相干系统一样。
这个条件是:部分相干光源小到一定程度以至在物体上产生的相干面积明显超过成像系统振幅扩散函数的面积[9]。
在这样的要求下,一般来说,LED 光源必须经过针孔滤波以获取充分高的空间相干性。
图4给出了在图1所示装置中未加针孔和加上针孔这2种情况下物体(USAF 1951分辨率板)的衍射图像(衍射距离Z =15cm )。
图4 USAF 1591分辨率板的衍射图像F ig .4 Diff r action patter ns of the USAF1951resolution char t从图4可以看出,未加针孔的物体衍射图像非常模糊,加入针孔之后衍射图像变得清晰,即物体的衍射由部分相干衍射过渡到了近似完全相干衍射。
一般来说,针孔直径越小,可获得的相干性越好,但是,针孔太小会导致入射光强太弱,造成记录困难,相应地,必须提高LED 的功率。
因此,我们选用了U =100L m 的针孔和最大功率为3W 的高亮LED 用于实验。
实际上,经过针孔滤波的光源依然不能获得特别高的相干性,参考光和物光的夹角H在非常小的范围内才可以观察到干涉条纹。
