基于液晶空间光调制器的全息再现像设计

随着全息平视显示系统、虚拟现实增强显示等技术的广泛应用，全息场景对再现图像质量要求将更高，再现图像尺寸将更符合人眼视觉特征。本文根据计算全息再现成像原理，采用GS算法对输入与输出平面光场分布进行正、逆傅里叶变换迭代求解原始图像在不同特征参数（线宽、圆环直径）和不同计算采样间隔下的相位分布，并仿真计算得到相应的再现图像。利用液晶空间光调制器搭建全息再现实验光路，通过加载不同原始图像的相位分布图进行再现实验，采用相机拍摄得到远场衍射全息再现图像并进行图像处理得到其实际特征尺寸，实验结果表明再现图像特征尺寸与原始仿真图像特征尺寸基本呈线性变化关系，再现图像尺寸与采样间隔呈非线性变化关系，且与推导的理论关系曲线一致。为进一步验证结论的正确性，设计预期再现图像尺寸为圆环直径0.943mm，中心十字线宽0.015mm时，仿真计算得到预期目标原始仿真图像的线宽为3pixel、圆环直径594pixel、采样间隔25μm，通过再现实验测量得到再现图像圆环直径为0.93mm，线宽0.017mm，误差精度在0.02mm以内。研究结果对全息显示、AR/VR等应用场景提高虚拟显示图像尺寸真实性提供有益参考。