相位調變矽基液晶空間光調制器之量測與動態全像之應用研究

Characterization and Dynamic Hologram Application of Phase Type LCOS Spatial Light Modulator

廖俐媛(Liao, Li Yuan)

指導教授 ： 陳政寰

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2013年)

摘要

2009年，隨著阿凡達電影的出現，帶動了一股立體顯示的風潮。現有的二維影像或視頻已滿足人類對平面顯示器的需求，為了更進一步追求到自然逼真的視覺品質，隨著科技的進步，可運用各種方式形成立體視覺效果也逐漸發展。
日益蓬勃發展的行動通訊裝置，包含智慧型手機，勢將帶動相關周邊裝置的發展。而近眼式顯示器即為一同時符合輕巧面機顯示條件的方案。然而現有之系統架構仍有調焦與輻輳之間的衝突，將造成使用者長時間使用出現不適的狀況。尋求自然表現之全像顯示技術便成為立體顯示技術的終極目標。
全像技術的產生早在1948年就已被研究，但是是以光學方式做物體振幅和項為資訊的紀錄，以及以光學的方式做物體影像重現。隨著電腦技術的發展，以及半導體技術的精進，將記錄底片更換以半導體製程的元件或是以空間光調制器作為的繞射元件當作物體資訊的紀錄已可成熟發展。因此本研究將採用一純相位型式的矽基液晶面板(LCOS)作為干涉條紋的紀錄，並以不同的光源重建物體影像。此種確實的重建物體資訊，而非靠人眼視差合成的立體圖像，提供了所有視深因子之三維顯示技術變成為了本次研究的目的。
本研究中全像重建的部分將分別採用以雷射光源作為投影之電腦全像系統，此與一般常見的投影機不同，為一無鏡頭式的二維投影技術，靠著雷射光源入射至LCOS面板上，並且將物體影像以繞射的方式來重建出來。另外，由於未來希望應用於穿戴式近眼顯示上，因此需更換光源，選擇以LED光源作為重建光路系統，如此便可讓觀賞者輕鬆地往LCOS面板內直接觀看到立体之虛像。
另外，為了確定所使用的空間空調制器的相位調制能力，進行了相位校準量測平台建置，量測上分別以同軸(0°)和離軸(15°)來了解由於不同的灰階所造成的相位之間差異量，以及在不同角度下，其相位的調制能力是否受到影響。

關鍵字

立體顯示技術 ； 數位全像顯示系統 ； 空間光調制器 ； 干涉儀相位量測 ； 發光二極體 ； 雷射光源

參考文獻

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