在标量衍射理论的框架下，本书系统总结经典及广义衍射公式的数值计算方法，对空间曲面光源衍射场的数值计算进行专门讨论，并且以数字全息及3D 物体的计算全息为衍射计算的应用载体，对数字全息涉及的理论、技术及数字全息干涉计量进行详细介绍，对目前迅速发展的全息3D 显示技术进行研究。本书所附光盘给出全书的主要计算程序及计算时涉及的图像文件。
全书由9 章及4 个附录构成，分上、下两册出版。上册包含1~5 章，下册包含6~9 章及附录。第1 章是数学预备知识；第2 章介绍标量衍射理论及不同形式的衍射计算公式；第3 章基于取样定理详细讨论不同衍射公式的数值计算方法；第4 章对光全息术进行介绍；第5、6 章是数字全息的基本理论；第7、8 章介绍全息干涉计量理论及数字全息干涉计量的应用实例；第9 章对数字全息3D 显示及3D 动画算法进行研究。附录A 是计算机图像的基本知识；附录B 循序渐进地给出MATLAB 编写的全书主要计算程序、程序说明及计算实例；附录C 是书中重要的彩色图像；附录D 是本书所附光盘的内容介绍。为便于阅读全书，附录A~C 同时由光盘给出。
样章试读
目录
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(下册)
序言第6章物光通过光学系统的波前重建.......................................279
6.1 物光通过光学系统时波前重建的一般讨论........................... 279
6.1.1基于阿贝成像理论对CCD探测信息的研究......................... 280
6.1.2 数字全息波前重建系统脉冲响应讨论............................... 280
6.2 数字全息变焦系统................................................... 288
6.2.1 数字全息变焦系统简介............................................289
6.2.2 变焦系统研究.................................................... 290
6.2.3 变焦系统的参数设计..............................................290
6.3 柯林斯公式在波前重建中的应用..................................... 292
6.3.1 用柯林斯公式的逆运算实现波前重建............................... 293
6.3.2 光波通过傍轴光学系统的可控放大率波前重建.......................297
6.4 经典衍射积分在物光通过光学系统波前重建中的应用............... 303
6.4.1 利用精确衍射公式通过光波场空间追迹进行波前重建................ 304
6.4.2 数字全息物光场在像空间及物空间的重建研究.......................308
6.4.3 光学系统光学矩阵元素的数字全息检测............................. 313
参考文献.................................................................. 319
第7 章全息干涉计量的基本原理及常用技术................................322
7.1 单曝光法或实时全息法.............................................. 322
7.1.1 单曝光法基本原理................................................322
7.1.2 实时全息干涉计量实例............................................326
7.1.3 空间载波相移法在实时全息检测中的应用........................... 336
7.2 双曝光法.............................................................341
7.2.1 双曝光法基本原理................................................341
7.2.2 物体的位移测量及一维位移测量实例............................... 344
7.2.3 双曝光法三维位移场的检测....................................... 349
7.3 时间平均法.......................................................... 351
7.3.1 时间平均法基本原理..............................................351
7.3.2 时间平均法测量实例..............................................353
参考文献.................................................................. 356
第8 章数字全息在光学检测中的应用.......................................358
8.1 数字全息干涉图的形成及干涉图的相位解包裹...................... 358
8.1.1 数字全息干涉图像的形成及表示方法............................... 359
8.1.2 干涉图像的相位解包裹............................................363
8.2 数字全息干涉计量常用技术..........................................376
8.2.1 三维面形的数字全息检测......................................... 377
8.2.2 物体微形变的数字全息检测....................................... 385
8.2.3 时间平均法数字全息振动分析..................................... 388
8.2.4 三维粒子场检测.................................................. 389
8.3 具有物光变换系统的数字全息检测.................................. 392
8.3.1 像面数字全息系统的一般讨论..................................... 393
8.3.2 微小物体的显微数字全息检测..................................... 394
8.3.3 大尺寸物体的数字全息检测实例................................... 395
8.4 数字全息干涉计量的特殊技术....................................... 401
8.4.1 飞秒级瞬态过程的数字全息检测技术............................... 401
8.4.2 共光程同轴显微数字全息检测..................................... 405
8.4.3弱相干光源LED照明的数字全息显微术........................... 409
8.5数字全息CT.........................................................411
8.5.1 拉东变换简介.................................................... 412
8.5.2数字全息CT原理............................................... 413
8.5.3数字全息CT检测模拟........................................... 413
8.5.4显微数字全息CT检测应用实例................................... 415
8.6 多功能数字全息检测系统............................................ 417
参考文献.................................................................. 418
第9章数字全息的3D显示及动画算法研究............................... 422
9.1传统全息及数字全息3D显示研究现状.............................. 422
9.1.1传统全息3D显示技术的发展现状................................. 422
9.1.2数字全息3D显示技术研究进展................................... 423
9.1.3数字全息3D显示技术的优势与面临的挑战......................... 425
9.2数字微镜及其在数字全息3D显示中的应用......................... 428
9.2.1 数字微镜工作原理................................................428
9.2.2 全息图的数字微镜显示............................................430
9.2.3数字微镜3D显示系统的瞬时脉冲响应............................. 432
9.2.4数字微镜3D显示系统点源离焦像的讨论........................... 437
9.2.5 DMD 重建图像的近似计算及实验证明............................. 439
9.3空间光调制器LCOS原理及其在数字全息3D显示中的应用........ 441
9.3.1空间光调制器LCOS的结构及原理简介............................ 441
9.3.2基于LCOS的全息图像显示系统研究.............................. 442
9.3.3扩展3D重建像视场的技术简述................................... 450
9.4数字全息显示研究中3D物体的衍射场计算......................... 455
9.4.1基于点源法的C-LUT快速算法................................... 456
9.4.2 曲面光源变换为平面光源的“光源变换法”..........................465
9.4.3基于全息3D显示像的焦深对LUT算法及面元算法的改进...........471
9.5全息3D动画算法探析............................................... 474
9.5.1 3D 物体表面的数字描述及基本建模技术............................474
9.5.2基于环形空间光调制器阵列的全息3D动画模拟研究................ 478
9.6 结束语............................................................... 481
参考文献.................................................................. 482
附录A计算机图像的基础知识.............................................. 487
A1 三基色原理及图像的数字表示....................................... 487
A2 二维场强度分布的数字图像表示..................................... 489
附录B基本计算程序及应用实例............................................ 491
B1 矩形孔夫琅禾费衍射的解析计算..................................... 492
B2 圆孔夫琅禾费衍射的解析计算....................................... 494
B3三角形孔的夫琅禾费衍射解析计算及IFFT重建图像................ 496
B4 矩形孔菲涅耳衍射的解析计算....................................... 500
B5菲涅耳衍射的S-FFT计算........................................... 504
B6经典衍射公式的D-FFT计算........................................ 508
B7柯林斯公式的S-FFT计算........................................... 515
B8柯林斯公式的D-FFT计算...........................................518
B9 倾斜三角形孔的菲涅耳衍射场及其逆运算........................... 521
B10 倾斜面光源的菲涅耳衍射场及其逆运算.............................526
B11 同轴数字全息图及四步相移法波前重建模拟........................ 530
B12 模拟生成单色离轴数字全息图...................................... 535
B13数字全息图物光场的1-FFT重建................................... 538
B14数字全息图物光场的DDBFT局域重建............................ 541
B15数字全息图物光场的VDH4FFT重建...............................547
B16数字全息图物光场的FIMG4FFT重建..............................553
B17 真彩色图像文件的读取、分解及存储............................... 557
B18 模拟生成三基色光照明的真彩色离轴数字全息图................... 561
B19真彩色数字全息图像的FIMG4FFT重建........................... 569
B20 模拟生成物体微形变的二次曝光数字全息图........................ 578
B21 基于二次曝光数字全息图的物光场波前重建及干涉图像............ 585
B22生成加载于空间光调制器LCOS的相息图.......................... 591
附录C彩色图像附页........................................................596
附录D《衍射计算及数字全息》书附光盘内容.............................. 604
索引........................................................................... 605
后记........................................................................... 609
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