МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

им. В.И.Ульянова (Ленина)” (СПбГЭТУ)

Направление Приборостроение

Кафедра ЛИНС

К защите допустить:

Руководитель направления

ВЫПУСКНАЯ

КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

Тема: Цифровые голограммы в матричном фазовом модуляторе света.

Студент				/Якушев С.М. /
Руководитель				/ Венедиктов В.Ю. /
Зав. кафедрой				/ Филатов Ю.В. /

Санкт-Петербург

2012 г.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………...3

Глава1. Запись голограммы …………………………………………8

1.1 Теорема Фурье и плоские монохроматические волны ………...8

1.2 Запись тонкой голограммы ……………………………………..11

1.3 Восстановление предметной волны тонкой голограммы …….14

Глава 2. Жидкие кристаллы………………………………………..18

2.1 Жидкие кристаллы как фотоупругие среды…………………..18

2.2 Электрооптические свойства жидких кристаллов……………21

2.3LCoS-микродисплеи……………………………………….28

2.4 Пространственный модулятор света…………………………..29

Глава 3. Результаты работы………………………………………..33

3.1 Схема установки………………………………………………...33

3.2 Схема управления……………………………………………….33

3.3 Результаты……………………………………………………….37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..39

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………40

Введение

Применение пространственного модулятора света очень актуально в трехмерных голографических дисплеях [1]. Картины, создаваемые такими дисплеями, могут быть широко использованы в различных областях: мультимедиа дисплеи, обучение, виртуальная реальность, интерактивный дизайн [2]. Сущёствует четыре основных способа реализация трехмерных дисплеев:

1. Дисплеи, основанные на стереографии и автостереографии [3-4].

Берутся две различные перспективы одного объекта и комбинируются таким образом, что зритель получает ощущение глубины.

Автостереографический дисплей формирует два окна для каждого глаза, как показано на рис1.

Рис1. Создание окон автостереографическим дисплеем.

Схема создания изображения стереографическим дисплеем представлена на рис.2.

Рис.2 Стереографический дисплей

Недостаток: при выходе из окон, формируемых дисплеем, изображение искажается в случае автостереографического дисплея, и требуются специальные технические средства (e.g. специальные очки) для наблюдения объемной картины в случае стереографического дисплея.

2. Интегральная фотография [5-7].

В своей основе интегральная фотография подобна растровой. Интегральный фоторастр представляет собой набор микролинз или микрообъективов, собранных подобно фасеточным глазам насекомых. Каждая микролинза формирует на светочувствительной пластинке изображение объекта под своим углом зрения (рис.3).

Рис.3 изображение объекта, созданное микролинзами.

При реконструкции изображения используется 2-D монитор, например жидкокристаллический монитор. Лучи, исходящие из каждой элементарной картинки формируют 3-D изображение объекта (рис.4)

Рис.4 Формирование изображения объекта

Рис.5 Изображение куба, созданное микролинзами.

На рис.5 показаны изображения куба, которые могут получиться с помощью интегрального растра на светочувствительной пластине. Проявив светочувствительную пластинку, мы получим объемное изображение объекта, которое можно рассматривать, поворачивая пластинку под разными углами в различных направлениях.

Недостаток: при такой реализации дисплея получаются очень крупные пиксели.

3. Объёмный дисплей[8].

Объёмное изображение формируется (при помощи различных физических механизмов) из светящихся точек в пределах некоторого объёма. Такие дисплеи вместо пикселов оперируют вокселами. Объёмные дисплеи строятся на разных принципах. Например, могут состоять из множества плоскостей, формирующих изображение, которые расположены одна над другой, одной качающейся плоскости, или же вращающихся плоских, или криволинейных панелей. Дисплеи на основе качающихся плоскостей и вращающихся панелей используют эффект зрительной инерции для достижения 3D-эффекта. За цикл своего движения движущаяся (качающаяся или вращающаяся) поверхность проходит весь объём, в котором располагается изображение, зритель же воспринимает все положения поверхности как одновременные, в результате видит вместо одной поверхности сплошное тело. На рис.6 показана визуализация воксельной модели.

Рис.6 Визуализация воксельной модели на трехмерном дисплее Perspecta volumetric.

Недостаток: объемный дисплей не может обеспечить достаточную глубину сигнала (e.g. тени, текстуры градиентов …).

4. Голографические дисплеи [9-16].

Только голографические дисплеи могут обеспечить достаточную глубину сигнала и реалистичное изображение.