基于博奇編碼離軸全息方法的研究

陳 林，許忠保,2,鄔文俊,2，周勝飛，王心怡

(1.湖北工業(yè)大學 機械工程學院，湖北 武漢 430068；2.湖北省現(xiàn)代制造質(zhì)量工程重點實驗室，湖北 武漢430068)

引言

隨著數(shù)字計算機與計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們廣泛地使用計算機去模擬、運算、處理各種光學過程。計算機產(chǎn)生全息圖已有近50年的歷史，與傳統(tǒng)的光學全息相比較，計算全息具有簡單、靈活、方便的特點[1]，已廣泛應(yīng)用于空間濾波[2-4]、三維顯示[5]、全息干涉、數(shù)字水印[6-7]等領(lǐng)域。歷經(jīng)數(shù)十年的研究發(fā)展，計算全息的編碼方式產(chǎn)生了羅曼編碼[8]、博奇編碼、黃氏編碼、李威漢編碼和迭代算法等多種技術(shù)[9-10]。

原始像與共軛像的混疊現(xiàn)象嚴重影響計算全息的再現(xiàn)像質(zhì)，通常消除再現(xiàn)像混疊現(xiàn)象的方法是加入傾斜參考光與原物光波干涉疊加，并計算出最小傾斜角來使原始像與共軛像完全分離。本文根據(jù)光學離軸全息和博奇編碼理論，研究了一種基于博奇編碼制作全息圖的方法，將原物抽樣點嵌入比原物大的全零矩陣中代替載頻參數(shù)的計算過程，并建立了一套全息顯示系統(tǒng)用于實驗驗證。該方法消除了原始像與共軛像的混疊現(xiàn)象，并可以通過控制全零矩陣的大小來控制再現(xiàn)時原始像與共軛像的分離程度。

1 基本原理

1.1 光學離軸全息原理

為了消除同軸全息圖中孿生像的干擾，在制作全息圖時加入傾角為θ的傾斜參考光，設(shè)傳播到記錄介質(zhì)平面的物光波和平面參考光波分別為

f(x,y)=A(x,y)exp[jφ(x,y)]

R(x,y)=Rexp(j2παx)

式中：A(x,y)、R分別表示物光波與參考光波的振幅；……