發(fā)布時間：2021-06-08 03:21

　　近年來,隨著人們對于視覺享受需求的增加,相關(guān)電子設(shè)備的消費也逐日增多,極大地推動了近眼顯示設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展。其中極具代表的就是虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality,VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實（Augmented Reality,AR）,以及裸眼3D（Three Dimensional）全息技術(shù)。但是全息技術(shù)中硬件實現(xiàn)上的困難,如對于硬件驅(qū)動系統(tǒng)的響應(yīng)要求,以及對空間光調(diào)制器的線性校正的需求等,一直是研究人員積極探索的難點。針對以上問題,本文對全息成像硬件驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了研究�；跁r分復(fù)用的方式設(shè)計驅(qū)動控制電路并搭建相關(guān)硬件實驗平臺,成功實現(xiàn)彩色全息。本文首先闡述了硬件驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中的基本原理,主要是空間轉(zhuǎn)時序的原理,以及模擬與數(shù)字相位線性校正的原理。接著從硬件入手,介紹驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計與搭建,包括:光學(xué)系統(tǒng)的硬件組成,FPGA（Field Programmable Gata Array,現(xiàn)場可編程邏輯器件）驅(qū)動板上的硬件系統(tǒng)組成這兩部分。然后是基于FPGA的驅(qū)動控制電路部分的硬件編程設(shè)計,其驅(qū)動控制的功能具體劃分為4個模塊:空間轉(zhuǎn)時序模塊、相位線性校正模塊、三色激光源控制模塊以及通... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

得到計算全息圖的過程

?空分復(fù)用的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要使用RGB三基色激光源去分別照射三個空間光調(diào)制器，三個SLM中的全息圖分別為物體對應(yīng)的RGB分量的計算全息圖，重構(gòu)平面上實現(xiàn)三個單色全息，最終RGB三單色全息在空間上疊加合成彩色全息[12]。由于空分復(fù)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三個單色全息的精確配準(zhǔn)等問題，本文不做探討�？臻g疊加，將物體RGB三原色的全息圖記錄在同一張全息圖上面，加載到空間光調(diào)制器上[13]，同時使用RGB三顏色的激光源去照射全息圖，三色全息再現(xiàn)象重構(gòu)在距離SLM不同的平面處，在特定的位置處可以重合得到彩色全息再現(xiàn)象。圖1.7時分復(fù)用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

7本文著重介紹時分復(fù)用的方法，并在時分復(fù)用的方法上，研究對應(yīng)硬件電路的實現(xiàn)，成功搭建整體硬件架構(gòu)，實現(xiàn)彩色全息。時分復(fù)用的彩色全息成像的一般方法大致如圖1.7所示，采用的是三原色成像的方法。這里為方便畫圖假設(shè)SLM為透射式的，前面加了兩個分光鏡，對不同方向的光實現(xiàn)透射或者反射用于改變光的方向[14]。還包括三個不同顏色的激光源（R、G、B三原色），以及一片空間光調(diào)制器SLM。具體實現(xiàn)的思想方法如下：針對不同的時間段，SLM上切換顯示不同的全息圖片，即顯示物體RGB各自顏色分量的全息圖時間內(nèi)，將各自對應(yīng)顏色的激光源點亮。圖1.8描述如下：在整個大T的時間內(nèi)，均分成三個小的子時間段，在t1時間段內(nèi)，SLM上顯示的為物體紅色分量所對應(yīng)的全息圖，此時對應(yīng)的紅色激光源點亮，t2時間段內(nèi)SLM上只顯示綠色的分量對應(yīng)的全息圖，此段時間內(nèi)只點亮綠色燈光，接著是藍(lán)色分量對應(yīng)的全息圖，并點亮藍(lán)色激光源[15]。如此循環(huán)下去，每個子時間段內(nèi)SLM對各自顏色激光的調(diào)制后，最終會呈現(xiàn)出各顏色的全息再現(xiàn)像，由于SLM上RGB各自全息圖切換速度很快，子時間段很小，利用了人眼惰性的原理，最終可以觀察到彩色全息再現(xiàn)像。圖1.8時分復(fù)用時序原理時分復(fù)用方法制作彩色全息，只使用到了一個SLM，外加三色激光源，結(jié)構(gòu)相對簡單。但是其對于SLM的要求也較高，因為RGB全息圖的快速切換使得要求SLM中液晶的響應(yīng)速度足夠的迅速。其次，對于SLM上圖像的切換與RGB激光源對應(yīng)的時間控制要相匹配，其時間的精準(zhǔn)控制也至關(guān)重要，如果顏色和SLM上對應(yīng)全息圖的時間出現(xiàn)交錯的話，可能出現(xiàn)成像的顏色錯亂等問題，所以需要強(qiáng)大的驅(qū)動控制模塊去控制SLM以及燈的時序，達(dá)到精準(zhǔn)的匹配。另

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FPGA的串口實現(xiàn)[J]. 張誠,孫列鵬,肖薇,楊化路,程宇峰.  軟件. 2018(11)
[2]淺談全息技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 張宇輝.  數(shù)字通信世界. 2018(02)
[3]基于FPGA的液晶顯示屏的伽馬校正研究[J]. 蔣明敏,喻金華,蔣玲.  電腦知識與技術(shù). 2015(26)
[4]動態(tài)全息三維顯示研究最新進(jìn)展[J]. 曾超,高洪躍,劉吉成,于瀛潔,姚秋香,劉攀,鄭華東,曾震湘.  物理學(xué)報. 2015(12)
[5]彩色全息顯示方法與系統(tǒng)概述[J]. 沈川,韋穗,劉凱峰,張芬,李浩,王岳.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(03)
[6]基于時序彩色原理提高LCoS顯示分辨率的方法[J]. 趙瑜,范偉,代永平.  現(xiàn)代顯示. 2013(03)
[7]彩色全息顯示中液晶空間光調(diào)制器位相調(diào)制偏差的矯正方法[J]. 鄭華東,于瀛潔,代林茂,王濤.  物理學(xué)報. 2010(09)
[8]FPGA技術(shù)及其開發(fā)方式概述[J]. 張小新,魏厚龍.  山西電子技術(shù). 2008(05)
[9]用空間光調(diào)制器實現(xiàn)全息再現(xiàn)像的實時重構(gòu)[J]. 陳海云,王輝.  光電工程. 2008(03)
[10]反射型LCOS器件純相位調(diào)制特性的研究[J]. 葛愛明,隋展,徐克璹.  物理學(xué)報. 2003(10)

博士論文
[1]硅基液晶全息成像關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 楊磊.東南大學(xué) 2016
[2]超還原硅基有機(jī)發(fā)光微顯示器研究[D]. 季淵.上海大學(xué) 2012
[3]數(shù)字全息三維立體顯示關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 鄭華東.上海大學(xué) 2009

碩士論文
[1]高分辨率的微顯示驅(qū)動算法的設(shè)計和實現(xiàn)[D]. 周莉莎.湘潭大學(xué) 2019
[2]基于MIPI規(guī)范的微顯示驅(qū)動接口設(shè)計[D]. 尹遠(yuǎn).湘潭大學(xué) 2019
[3]基于LCOS的計算全息近眼顯示研究[D]. 袁飛.浙江大學(xué) 2017
[4]高分辨率LCoS相位調(diào)制器的研制[D]. 閔曉.東南大學(xué) 2016
[5]基于LED的彩色全息成像研究[D]. 蔣艷巧.東南大學(xué) 2015
[6]液晶空間光調(diào)制器的衍射特性及應(yīng)用研究[D]. 高云舒.北京交通大學(xué) 2015
[7]LCOS彩色全息顯示系統(tǒng)研究[D]. 王岳.安徽大學(xué) 2013
[8]LCOS視頻全息顯示實驗系統(tǒng)[D]. 沈川.安徽大學(xué) 2012
[9]基于FPGA的頭戴顯示器像源驅(qū)動及控制技術(shù)研究[D]. 宋海濤.重慶大學(xué) 2006



本文編號：3217587