Development and Investigation of Wide Angle Holographic Display Based on Multi Spatial Light Modulators

Grzegorz Finke

Abstract

The main goal of the thesis is to develop and investigate a wide angle holographic display based on multi spatial light modulators system and providing high quality 3D imaging for multiple observers. This goal has been achieved by implementing novel methods of spatiotemporal object wavefront multiplexing which increased spatial bandwidth product of holographic displays. In the first part of the thesis a critical review of non-holographic and holographic 3D imaging methods and systems is presented. Next, the principles of holographic capture, generation and reconstruction processes including implementation of the Wigner distribution(WD) for the analyses of a holographic display based on a single spatial modulator (SLM) are described. These considerations are further extended for multi digital hologram capture systems and multi‒SLM holographic displays. In the following parts three architectures of multi‒SLM,monochromatic holographic displays, designed for naked eye and asymmetric diffuser observation modes, are developed and implemented for wide viewing angle 3D imaging. The presented work include also development of a 360° digital holograms capture system, as well as the displays calibration methodology and imaging process automation. Each developed configuration has been analyzed with WD method concerning displays working principles as well as their visual perception properties. The theoretical considerations are verified by experiments in which quality 3D objects reconstructions, based on computer generated holograms and digital holograms of real world scenes, are displayed.
Rodzaj dyplomuPraca doktorska
Autor Grzegorz Finke (WM / IMiF)
Grzegorz Finke
- Instytut Mikromechaniki i Fotoniki
Tytuł w języku polskimOpracowanie i badanie szerokokątnego obrazu holograficznego opartego na wielu przestrzennych modulatorach światła
Języken angielski
Jednostka dyplomującaWydział Mechatroniki (WM)
Dyscyplina naukibudowa i eksploatacja maszyn / dziedzina nauk technicznych / obszar nauk technicznych
Data rozpoczęcia29-05-2013
Data obrony14-06-2017
Data zakończenia 28-06-2017
Promotor Małgorzata Kujawińska (WM / IMiF)
Małgorzata Kujawińska
- Instytut Mikromechaniki i Fotoniki
Recenzenci wewnętrzni Leszek Sałbut (WM / IMiF)
Leszek Sałbut
- Instytut Mikromechaniki i Fotoniki
Recenzenci zewnętrzni Peter Schelkens Vrije Univ. of Brussel
Peter Schelkens Vrije Univ. of Brussel
-
Paginacja 129
Słowa kluczowe w języku polskimholografia
Słowa kluczowe w języku angielskimholography
Streszczenie w języku polskimGłównym celem pracy było opracowanie i przebadanie szerokokątnego wyświetlacza holograficznego, złożonego z wielu przestrzennych modulatorach światła, zapewniającego wysokiej jakości obrazy trójwymiarowe (3D) dla wielu obserwatorów. Cel został osiągnięty przez zastosowanie nowych metod czasowo─przestrzennego zwielokrotnienia przedmiotowego frontu falowego, które pozwoliły na zwiększenie przestrzennego pasma informacji w wyświetlaczu holograficznym. W pierwszej części rozprawy zaprezentowany został krytyczny przegląd metod oraz systemów nieholograficznego i holograficznego obrazowania 3D. Następnie zostały przedstawione teoretyczne i eksperymentalne podstawy opisujące rejestrację, generację oraz rekonstrukcję hologramów, włącznie z zastosowaniem rozkładu Wignera do analiz wyświetlacza holograficznego zbudowanego z pojedynczego przestrzennego modulatora światła. Powyższe rozważania zostały następnie rozszerzone na systemy do rejestracji wielu hologramów cyfrowych oraz systemy wielomodulatorowych wyświetlaczy holograficznych. W następnych częściach pracy przedstawiono opracowane i zaimplementowane trzy konfiguracje szerokokątnych wyświetlaczy holograficznych. Zostały one zaprojektowane do obserwacji obrazów w dużym kącie pola widzenia, przy pomocy asymetrycznej matówki oraz nieuzbrojonym okiem. Przeprowadzone prace obejmowały ponadto opracowanie systemu do rejestracji hologramów cyfrowych w 360°, metodologię kalibracji systemu wyświetlacza oraz automatyzację procesu wyświetlania. Każda z przedstawionych konfiguracji wyświetlacza holograficznego została przeanalizowana przy pomocy rozkładu Wignera pod kątem zasad działania zaproponowanych systemów oraz percepcji wizualnej rekonstruowanych obrazów. Rozważania teoretyczne zweryfikowane zostały przez uzyskanie w wyświetlaczach dobrej jakości rekonstrukcji hologramów wygenerowanych komputerowo oraz hologramów cyfrowych z zarejestrowanymi obiektami rzeczywistymi.
Plik pracy
Finke.pdf 17.28 MB

Pobierz odnośnik do tego rekordu

Powrót