数字全息再现
数字全息再现
张建强
光路设计
重建程序（傅里叶变换法）
clc clear all close all %%%%%%%读取图像并进行消零级处理%%%%%%%%%% I1=imread('maotouying.bmp'); I1=double(I1(:,:,2)); imshow(I1,[]) Imean=medfilt2(I1,[3,3]); I=I1; for n=1:10 I=I+del2(I); end I1=I1-I; [r,c]=size(I1); %%%%%%%%%%根据实验使用仪器设定参数%%%%%%%%%%%%% L1=2048*3.2*10^(-6); L0=1536*3.2*10^(-6); lamda=5320*10^(-10); k=2*pi/lamda;%波矢 y0=linspace(-L0/2,L0/2,r); x0=linspace(-L1/2,L1/2,c); [x0,y0]=meshgrid(x0,y0); z0=1.5; %图像到屏面的距离,单位:米 M=1;%插值倍数 %以下给出光传到屏面上的尺寸L,单位:米 L01=r*lamda*z0/L0 L11=r*lamda*z0/L1 q=linspace(-L01/2,L01/2,r.*M);%给出图像在屏面上的坐标 p=linspace(-L11/2,L11/2,c.*M); [p,q]=meshgrid(p,q); a=I1;%不乘Tukey窗口
计算得到包裹相位
Fphase=angle(Fufpq); figure,imshow(Fphase,[]); figure,mesh(Fphase);
得到包裹相位
用参考光波照射全息图再现的光波，真实 能量占总衍射能量的1/6，光共轭像占1/6， 零级像占4/6，因此如何有效消除零级衍射 光及共轭物光的干扰，高质量地重建物光 场极为重要
clear;clc;close all; I1=imread('maotouying1.bmp'); I1=double(I1(:,:,2)); [r,c]=size(I1); I2=fft2(I1); figure,imshow(log(abs(I2)),[]); I3=zeros(r,c); I3(1:372,682:1199)=I2(1:372,682:1199); figure,imshow(log(abs(I3)),[]); I3=ifft2(I3); figure,imshow(I3,[]);
%%%%%%%%%%%%%%%%%显示图像并对图像进行处理%%%%%%%%%%%%% I=Fufpq.*conj(Fufpq);%在屏面上的光强分布 figure,imshow(I,[0,max(max(I)).*0.01]),colormap(pink) I=mat2gray(I); Imed=medfilt2(I,[5,5]); figure,imshow(Imed,[0,max(max(I)).*0.01]),colormap(pink);%进行5*5中值滤波，降低散斑的影响 II=imrotate(Imed,180,‘bilinear’);%旋转图片 figure,imshow(II,[0,max(max(I)).*0.01]),colormap(pink);
此方法在消除零级像的同时，且不改变真实 像和共轭像的相位分布。
采用3*3均值滤波
I1=imread('maotouying.bmp'); I1=double(I1(:,:,2)); imshow(I1,[]) Imean=medfilt2(I1,[3,3]); I1=I1-Imean;
基于频域滤波的消除零级和 共轭像处理
%%%%%%%%%%%%%%得到包裹相位%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Fphase=angle(Fufpq); figure,imshow(Fphase,[]); figure,mesh(Fphase);
重建结果
5*5中值滤波后
பைடு நூலகம்像旋转后
消零级处理
处理后的全息图= 原全息图-均值滤波后的全息图
%%%%%%%%%完成菲涅尔衍射（傅里叶变换法）%%%%%%%%%%%% F00=exp(j*k*z0)/(j*lamda*z0)*exp(j*k/2/z0*(p.^2+q.^2)); Fpq=exp(j*k/2/z0*(x0.^2+y0.^2)); a=a.*Fpq; FUpq=fft2(a,r.*M,c.*M); Ffpq=fftshift(FUpq); Fufpq=F00.*Ffpq;
张建强
光路设计
重建程序（傅里叶变换法）
clc clear all close all %%%%%%%读取图像并进行消零级处理%%%%%%%%%% I1=imread('maotouying.bmp'); I1=double(I1(:,:,2)); imshow(I1,[]) Imean=medfilt2(I1,[3,3]); I=I1; for n=1:10 I=I+del2(I); end I1=I1-I; [r,c]=size(I1); %%%%%%%%%%根据实验使用仪器设定参数%%%%%%%%%%%%% L1=2048*3.2*10^(-6); L0=1536*3.2*10^(-6); lamda=5320*10^(-10); k=2*pi/lamda;%波矢 y0=linspace(-L0/2,L0/2,r); x0=linspace(-L1/2,L1/2,c); [x0,y0]=meshgrid(x0,y0); z0=1.5; %图像到屏面的距离,单位:米 M=1;%插值倍数 %以下给出光传到屏面上的尺寸L,单位:米 L01=r*lamda*z0/L0 L11=r*lamda*z0/L1 q=linspace(-L01/2,L01/2,r.*M);%给出图像在屏面上的坐标 p=linspace(-L11/2,L11/2,c.*M); [p,q]=meshgrid(p,q); a=I1;%不乘Tukey窗口
计算得到包裹相位
Fphase=angle(Fufpq); figure,imshow(Fphase,[]); figure,mesh(Fphase);
得到包裹相位
用参考光波照射全息图再现的光波，真实 能量占总衍射能量的1/6，光共轭像占1/6， 零级像占4/6，因此如何有效消除零级衍射 光及共轭物光的干扰，高质量地重建物光 场极为重要
clear;clc;close all; I1=imread('maotouying1.bmp'); I1=double(I1(:,:,2)); [r,c]=size(I1); I2=fft2(I1); figure,imshow(log(abs(I2)),[]); I3=zeros(r,c); I3(1:372,682:1199)=I2(1:372,682:1199); figure,imshow(log(abs(I3)),[]); I3=ifft2(I3); figure,imshow(I3,[]);
%%%%%%%%%%%%%%%%%显示图像并对图像进行处理%%%%%%%%%%%%% I=Fufpq.*conj(Fufpq);%在屏面上的光强分布 figure,imshow(I,[0,max(max(I)).*0.01]),colormap(pink) I=mat2gray(I); Imed=medfilt2(I,[5,5]); figure,imshow(Imed,[0,max(max(I)).*0.01]),colormap(pink);%进行5*5中值滤波，降低散斑的影响 II=imrotate(Imed,180,‘bilinear’);%旋转图片 figure,imshow(II,[0,max(max(I)).*0.01]),colormap(pink);
此方法在消除零级像的同时，且不改变真实 像和共轭像的相位分布。
采用3*3均值滤波
I1=imread('maotouying.bmp'); I1=double(I1(:,:,2)); imshow(I1,[]) Imean=medfilt2(I1,[3,3]); I1=I1-Imean;
基于频域滤波的消除零级和 共轭像处理
%%%%%%%%%%%%%%得到包裹相位%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Fphase=angle(Fufpq); figure,imshow(Fphase,[]); figure,mesh(Fphase);
重建结果
5*5中值滤波后
பைடு நூலகம்像旋转后
消零级处理
处理后的全息图= 原全息图-均值滤波后的全息图
%%%%%%%%%完成菲涅尔衍射（傅里叶变换法）%%%%%%%%%%%% F00=exp(j*k*z0)/(j*lamda*z0)*exp(j*k/2/z0*(p.^2+q.^2)); Fpq=exp(j*k/2/z0*(x0.^2+y0.^2)); a=a.*Fpq; FUpq=fft2(a,r.*M,c.*M); Ffpq=fftshift(FUpq); Fufpq=F00.*Ffpq;
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数字全息技术研究
数字全息技术的应用
工业检测
数字全息技术可以用 于工业检测领域，如 机械零件的表面质量 检测、电子元件的微 观结构检测等。通过 数字全息技术，可以 快速、准确地获取物 体的三维图像，提高 检测的效率和精度
数字全息技术的应用
数字全息技术的应用
医疗诊断
数字全息技术可以用于医疗诊断领域，如口腔医学、眼科医学等。通过数字全息技术，可 以获取人体内部的高清三维图像，为医生提供更准确的诊断依据
数字全息技术的原理
物光的再现
物光的再现是通过光的相干性实现的。当用相同的光源照射全息图时，全息图会散射出与 原始物光相同的衍射光，形成物光的再现。这个再现的物光可以被观察到，作为物光的第 二步记录
数字全息技术的原理
数字全息技术的原理
再现像的观察
再现像的观察是通过光学成像系统实现的。当用光学成像系统将再现的物光投射到屏幕上 时，可以看到与原始物体相似的三维图像。这个图像可以被捕捉并记录下来，作为物光的 第三步记录
20XX
数字全息技 术研究
-
1 数字全息技术的原理 2 数字全息技术的应用 3 数字全息技术的发展
数字全息技术研究
1
数字全息 技术研究 2
3
数字全息技术是一种利用数字信号来记录和重现物体 的三维图像的技术
它通过将物体照射在激光或其他相干光源上，产生干 涉图案，然后利用数字传感器记录干涉图案，再通过 计算机重建物体的三维图像
2
像速度和更广泛的应用领域
3
以下是数字全息技术的一些发展趋势
数字全息技术的发展
更高的分辨率
随着光学技术和计算机技术的不断发展，未来的数字全息技术将具有更高的分辨率，能够 提供更加清晰、细致的三维图像。这将有助于科学家更好地理解微观世界和复杂系统的规 律和现象
数字全息3D图像再现的方法论述
数字全息3D图像再现的方法论述本文以数字全息技术原理及相关理论作为出发点，分析了数字图象处理技术，并从相移数字全息原理和相移数字全息计算方法等方面探讨了基于相移数字全息技术的图像再现，以期为能够真实再现原物信息的全息显示技术提供一些参考和意见。
标签：数字全息；3D图象；相移数字全息数字全息技术相较于普通光学技术而言，具有成本低、灵活运用、速度快、储存空间大、实时处理等优势。
因此数字全息技术可以广泛运用于医疗美容、特征辨别、外貌检测和全息防伪等各种领域，对人们的生活和工作提供了极大的便利。
随着现代信息技术和网络技术在光学领域的普及与发展，许多学者就如何提高光能利用率和真色彩显示问题展开了相关讨论，并结合实际提出了最优方案策划，以达到实现图象质量的目的。
1 数字全息术相关技术理论（1）全息图的分类。
全息图根据不同的分类方法分为同轴全息图和离轴全息图两种类型。
就同轴全息图而言，如题1所示，一方面，同轴全息图具有光源低、稳定性高、光路简单、色差趋向小、记录介质分辨率高等优势。
另一方面，同轴全息图具有衬比度低、质量整体性不高、孪生全息像分辨率低、透明度效果差等劣势。
但是随着科学技术的发展以及网络信息化脚步的加快，同轴全息图的缺点利用科学技术平台得到大大改善。
通过科研人员线性记录可以得出同轴全息图振幅透过率为：假设AC表示全息图的再现光泼，在现光泼得出垂直照明全息图，如图2所示：衍射之后的光场表达公式为：由衍射之后的光场表达公式可以得出，公式的第一项表示为同轴全息图的零级衍射泼，公式的第二项也为同轴全息图的零级衍射泼，公式的第三项表示为同轴全息图的虚拟图象或者原始图形，公式的第四项表示为同轴全息图的实像，实像与虚拟图象构成孪生像。
（2）数字全息原理。
相较于传统全息技术而言，数字全息技术在介质上与传统全息技术有着本质的不同。
数字全息技术是数字化技术发展的产物，在一定程度上推动了数字化时代的进步。
另外，数字全息处理技术可以在光影平面内部实现数值模拟全息图像，并利用计算机作为有效载体实现全息图的再现。
增强数字全息再现像的数字方法及实验研究
处理方法 ， 并通过实验结果进行分析探讨。
关 键 司： 数字全息； 再现像； 数字图 像处理
中图分 类号 ： ０ ４ ３ ８ ． １
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ８ ９ ６ ５ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ７ — ０ ４
数 字全息 技 术 于 １ ９ ６ ７年 由顾 德 门 （ Ｊ ．Ｗ．Ｇｏ ｏ ｄ ｍａ ｎ ） 提 出。它 的 记 录光 路 和 光学 全 息 基 本 相 同 ， 不 同 的是 它用光 敏 电子元 件 例如 Ｃ Ｃ Ｄ来代 替传 统 照相 干板来 记 录全 息 图 ， 并把 所 记录 的数字 全息 图输 入计 算
Ｖｏ １ ． ３ ２ ， Ｎｏ ． ２ Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年 ６ 月
增强 数字全 息再现像的数字方法及实验研究
王先 明 ， 沈丽娜 ， 张泽 霞
（ 新疆师范大学 物理与电子工程学院， 新疆 乌 鲁 木 齐 ８ ３ ０ ０ ５ ４ ）
摘 要 ： 数字全息再现干扰像的 去除是影响其广泛应用的关键， 文章介绍了数字全息的 基本 原理和 增强其 再现像的数字
［ 收稿 Ｅ ｔ 期 ］２ ０ １ ２ —１ ２ —１ ５
［ 基金项 目］新疆师范大学优秀青年教师科研 启动基 金资助 （ ＸＪ ＮＵ０ ９ ２ １ ） ； 新疆 师范大 学新型发 光材料 与纳米微结 构重点 实验室基金 资
助。
［ 作 者 简 介 ］王 先 明 （ １ ９ ５ ８ 一） ， 男， 湖南 衡 山人 ， 教授， 主 要从 事 光 电信 息处 理 教 学 与研 究 。
息 面 上物 光和 参考 光叠 加后 的复 振 幅分 布为 ：
数字全息
离轴数字全息系统
离轴数字全息记录
（1）
离轴数字全息记录
（2 ）
离轴数字全息记录
考虑到CCD在采样过程中的积分效应，则离散光强分布为：
CCD记录的干涉光强由数据采集卡采集并量化后送到计算机中保存，其结果是一个数字矩阵，即 数字全息图。
离轴数字全息再现
在数字全息中，再现过程并不需要实际进行，而是由计算机模拟光学全息中的再现过程，根据 衍射公式进行数值计算，从而获得物体光的复振幅分布。 数字全息再现过程分为两步： （1）用再现光波与全息图相乘，从而得到透过全息图的再现物体光； （2）根据标量衍射理论，数值模拟光波在自由空间的衍射过程，计算聚焦像平面的再现物体 光的数字分布，得到物体的光强分布和相位分布。
来自激光器的光波经分光镜分束后 变成两束光波，其中一束为物体光波， 该光波经反射镜反射并经扩束镜扩束后 照明物体，然后经物体漫反射后再垂直 照射CCD靶面；另一束为参考光波，该 光波经反射镜反射并经扩束镜扩束后直 接照射CCD靶面，参考光波相当于来自 物面上一点的球面参考光波。物体光和 参考光在CCD靶面由于相干叠加而形成 菲涅耳全息图。
和
END
离轴数字全息再现
用该再现光波照射全息图，即再现光波与全息图强图相乘，照射后的透射光波可表示为：
其离散形式为：
离轴数字全息再现
如果用卷表示，则可表示为：
式中
离轴数字全息再现
忽略exp因子，得
在离轴数字全息中，再现像在空间是分开的，因此如果仅考虑再现实像，有
其离散形式为
因此可得光强和相位分布分别为
数字全息
与光学全息一样，数字全息也包括记录和再现两个步骤：首先，物 体表面发出的物体光波与参考光波在CCD靶面发生干涉，其光强分布由 CCD记录，并送到计算机保存，其结果是一个数字矩阵，即数字全息图； 其次，由计算机模拟光波衍射来再现物体光波，通过数值计算，获得再 现光波的复振幅分布。
粒子场数字全息诊断中的再现算法研究
粒 子 场 数 字全 息诊 断 中的再 现算 法 研 究
徐 青 ， 曹 娜 ，黑 东炜 ， 曹 亮 ，马继 ，张 占宏 ，韩 长材 ，雷 岚 明
（ 北 核 技 术 研 究 所 ，陕 西 西 安 ７０ ２ ） 西 １ ０ ４
摘
要 ： 子场 的数 字全 息诊 断 中， 粒 良好 的 再现 算法 能够在较 短 的时 间 内给 出高质 量 的再现像 。 利
ｃ ｌｕｌｔｏ ｓ ｅ ａ ｔ ａ ｉｉｙ ｆ ｒ ｃ ｓ ｒ ｃ ｉ ｌ ｒ ｓｚ ｈｏ ｏ ａ ａｃ ａ ｉ ｎ ｐｅ ｄ ｎｄ ｈｅ ｂ ｌｔ ｏ ｅ ｏｎ ｔ ｕ ｔｎｇ ａ ｇｅ ｉｅ ｌ ｇｒ ｍｓ， Ｓ ｉ ｓ ｕ ｔ ｂ ｅ ｏ Ｏ ｔ ｓ ｉａ ｌ ｔ ｉ
用标 准 粒 子 板 模 拟 单 层 面 的 粒 子 场 ， 用 大 面 阵Ｃ Ｄ 实 现 同 轴 数 字 全 息 记 录 ， 到 了大 尺 寸 的 数 使 Ｃ 得
字全 息 图。针 对 ４种数 字全 息再 现算 法 ，本 文从 再现 图像 的质量 、再 现全 息 图的大 小和计 算速度
３个 主要 方 面进行 了比较研 究 ， 结果表 明角谱 算法 （ Ｆ — ）具有再 现 图像 背景均 匀， Ｆ Ｔ ＡＳ 再现 结 果 中无 物理 图像 压 缩 ，可以再现 大尺 寸 的全息 图且具有 较 快计算 速度 的优 点 ， 适合 于粒 子场ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同轴数
第３ 卷 第 ６ １ 期
２１ ０ ０年 １ １月
应 用 光 学
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｐ ｌ ｄＯｐｉｓ ｏ ｒ ａ ｐｉ ｔｃ ｏ ｅ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ６ １３ ．
ＮＯＶ． ２０１ ０
文章 编 号 ： ０ ２ ２ ８ （ ０ ０ ０ — ９ ９ ０ １０ —０ ２ ２ １ ）６０ ６— ５
全息技术——数字全息术发展现状及趋势
① 直射光 （ 再现光 ） ~~~ A ep[ic ( x, y )]
② 原始像 （ 虚 像 ）
~ ③ 第三项 （实、或虚）~~~ C exp[ io ( x, y)]
~~~ B exp[ io ( x, y )]
膺像：凸、凹 正好相反 ！
五、全息图的实际应用：
1、全息图像显示：
* *
I A [ R( x, y ) O( x, y )][ R ( x, y ) O ( x, y )] I R I o 2 I R I o cos[ R ( x, y ) o ( x, y )]
I R I o 2 I R I o cos ( x, y)
光栅； 透镜； 波带片等。
5、光学信息处理技术：
图像识别； 图像的消模糊和边缘增强； 图像的假彩色编码。
六、全息技术的发展方向和趋势：
1、全息元件：
一些特殊作用的全息元件研制等。
2、全息加密技术：
如何进一步提高全息图的技术含量。
3、全息计量技术：（非线性曝光；增加光程差）
如何进一步提高测量的精度 ； 干涉条纹
。。。。（1）
等式（1）又可化为：
I ( I 0 , ) I 0 [1 V cos ( x, y)]
这里，（2）式中的
。。。（2）
I 0 I R I o 表示物光和参考光的强度
2 I R Io 之和， V 表示干涉条纹的反衬度。 I R Io
另外，根据光路结构参数，通过求解 ( x, y ) ， 可以得到干涉条纹的空间频率：
全息图片
全息图片
全息图片
四、全息过程的基本理论：
实验现象 1、基本理论
（1）记录过程：光波的干涉
数字全息术及其应用
数字全息术在安全监控、军事 侦察、通信加密等领域也有潜 在的应用价值。
未来发展方向
1
数字全息术需要进一步发展高分辨率和高灵敏度 的图像传感器和显示器，以提高图像质量和稳定 性。
2
数字全息术需要进一步研究高效的算法和计算技 术，以实现更快速的计算和数据处理。
3
数字全息术需要进一步探索与其他技术的结合， 如人工智能、机器学习等，以拓展应用领域和提 高应用效果。
防伪鉴别
利用数字全息技术可以生成具有唯一 性的光学防伪标签，用于产品的真伪 鉴别。
生物医学成像
显微成像
数字全息术可以用于显微成像，提供高分辨率的细胞和组织结构细节。
生物样品成像
利用数字全息技术可以对生物样品进行无损、无标记的成像，观察细胞和组织的结构和功能。
04
数字全息术面临的挑战与前 景
技术挑战
液晶显示生成全息术的优点在于其低成本和易于集成，适用于需要小型化和轻量 化的场合。此外，液晶显示还可以与其他技术相结合，如柔性显示技术等，实现 可弯曲的全息显示。
03
数字全息术的应用领域
光学信息处理
光学图像处理
数字全息术能够用于光学图像的 处理，包括图像增强、去噪、复 原等，提高图像的清晰度和质量 。
06
数字全息术的实际应用案例
数字全息术的实际应用案例 在光学信息处理中的应用案例
光学信息处理
数字全息术在光学信息处理领域的应用包括全息干涉计量、全息光学元件、全息存储器 等。通过数字全息技术，可以实现高精度、高分辨率的光学信息处理和存储，提高光学
系统的性能和稳定性。
3D显示
数字全息术在3D显示领域的应用包括全息投影和全息电视等。通过数字全息技术，可 以实现高清晰度、高逼真的3D显示，为观众提供沉浸式的视觉体验。
数字全息图再现的有关参数选取
对 于普 通全 息 ， 数 字全 息 应 运 而 生ｌ ２ ］ 。 由 于对
数 字全 息是 利 用 如 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机 等 数 字 光 敏 电 子元 件 来 记 录 全 息 图 ， 用计 算 机模 拟 光 学
全 息再 现过 程 ， 从 全 息 图再现 出原 物体 的形 貌 。 笔 者基 于菲 涅 尔衍射 理论 和 全息再 现 的原理 公
用 有一 定 的参考 和指 导作 用 。
１ 数 字 全 息 再 现 原 理
数 字全 息再 现过 程是 在计 算机 中以数字 的
形 式模 拟一 束再 现光 透 照到数 字化 全息 图后 得 到 其衍 射 场 ， 通 过 此 数 字 全 息 图 的衍 射 场 重 建 物 体 的再 现 像 的 过 程 ， 其 原 理光 路 与普 通 光 学
Ｍａ ｒ ． ２０ １ ４
２ ０ １ ４年 ３月
数 字全 息 图再 现 的有 关 参 数 选 取
张 敏 ， 冯 音 琦 ， 张 鹏 ， 冯 升 同。
（ １ ．北 京 工 业 大 学 机 电 学 院 ， 北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ； ２ ． 北 京 石 油 化 工 学 院光 机 电装 备 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 ， 北京 １ ０ ２ ６ １ ７ ）
—
—
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—
＋ ｌ／ 全息 图平 面
Ｌ ／ 接收屏平ｉ
／
图１ 全 息 图 再 现 光 路 示 意 图
） ， 硕士生， Ｅ — ｍ ａ ｉ ０ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｍ ｉ ｎ ８ ６ Ｊ ￣
在 图 １中 ， 光 波 长 为 的一束 再 现 光 Ｃ沿
３ ２
数 字全 息是 利 用 如 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机 等 数 字 光 敏 电 子元 件 来 记 录 全 息 图 ， 用计 算 机模 拟 光 学
全 息再 现过 程 ， 从 全 息 图再现 出原 物体 的形 貌 。 笔 者基 于菲 涅 尔衍射 理论 和 全息再 现 的原理 公
用 有一 定 的参考 和指 导作 用 。
１ 数 字 全 息 再 现 原 理
数 字全 息再 现过 程是 在计 算机 中以数字 的
形 式模 拟一 束再 现光 透 照到数 字化 全息 图后 得 到 其衍 射 场 ， 通 过 此 数 字 全 息 图 的衍 射 场 重 建 物 体 的再 现 像 的 过 程 ， 其 原 理光 路 与普 通 光 学
Ｍａ ｒ ． ２０ １ ４
２ ０ １ ４年 ３月
数 字全 息 图再 现 的有 关 参 数 选 取
张 敏 ， 冯 音 琦 ， 张 鹏 ， 冯 升 同。
（ １ ．北 京 工 业 大 学 机 电 学 院 ， 北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ； ２ ． 北 京 石 油 化 工 学 院光 机 电装 备 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 ， 北京 １ ０ ２ ６ １ ７ ）
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＋ ｌ／ 全息 图平 面
Ｌ ／ 接收屏平ｉ
／
图１ 全 息 图 再 现 光 路 示 意 图
） ， 硕士生， Ｅ — ｍ ａ ｉ ０ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｍ ｉ ｎ ８ ６ Ｊ ￣
在 图 １中 ， 光 波 长 为 的一束 再 现 光 Ｃ沿
３ ２
实验数字全息及实时光学再现实验
无透镜傅里叶变换全息的优点 记录光路结构简单； 能够充分利用CCD的有限带宽 ； 允许的最小记录距离与被测量物体的大小成正比； 强度再现像准确、重建速度快；
实验内容与步骤
本实验系统对全息技术做出了全面地展示，具体有一定前沿性和综合性。如果 从全息角度区分，实验内容包括计算机模拟全息、数字全息、可视数字全息、 实时传统全息。如果从记录方式和光学再现方式的角度区分，实验内容可分为 数字记录，数字再现；光学记录，数字再现；数字记录，光学再现；光学记录 、光学再现。图—给出了实验内容的整体规划示意图。
北京工大
实验目的
1、 理解数字记录、光学记录、数字再现、光学实时再现 2、 理解计算模拟全息原理，实现数字记录，数字再现 3、 理解可视数字全息原理，在空间光调制器上加载计算模拟全 息图，利用再现光路恢复物信息，实现数字记录，光学再现 4、 理解实时传统全息实验原理，了解与传统全息之间的异同， 通过空间光调制器再现全息图，完成光学记录，光学再现 5、 探究数字全息在测量方面的应用
实共轭像复振幅
u1(xi ,
yi
)
exp
jk
2
z0
( xi
xr
)2
( yi
yr
)2
J1(xi ,
yi )
J1(xi , yi )
O ( fx ,
jk
f
y
)
R0
exp
2
z0
( xr2
yr2
)
exp
jk z0
O (
fx,
f y )R0
数字全息
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数字全息
数字全息的原理
物光复振幅的提取
U O ( x, y )
U H ( , )
y
η
x
d
ξ
H
O
数字全息的坐标系统
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数字全息
数字全息的原理
设参考光在CCD表面的复振幅为 R ( , ) 则CCD表面的光强分布为：
2 2 2
IH U H R
2
27
39
47
1
20
31
46
0
50 example1
100 example2
150 example3
200
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180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 31 20 39 90 32 28 21 4 example3 47 46 43 35 45
数字全息
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数字全息
数字全息的概念 数字全息的原理 数字全息再现算法
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数字全息
数字全息的概念
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数字全息
数字全息的概念 数字全息用光电传感器件如CCD或CMOS摄
像机代替传统全息中的银盐干板来记录全息图 ，全息图以数字图像的形式被输入计算机，用
上的物波分布。 4、便于通过计算机编程来消除各种像差、噪声等因素对再现像的
影响，提高再现像的像质。
5、能定量的得到被记录物体再现像的振幅和相位信息，由此可以 得到被记录物体表形貌分布等信息，可方便地用来ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ行多种测量。