1.一种三维计算全息图非迭代快速生成方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)将待处理三维物体沿深度方向分成相互平行且等间距的若干个平面层;
(2)将各个平面层的二维图像振幅与事先生成的满支撑优化菲涅尔随机相位相结合,生成各个平面层的初始相位全息图;
(3)将各个平面层的初始相位全息图与可编程菲涅尔透镜的相位进行叠加,得到各个平面层的最终相位全息图;
(4)将各个平面层的最终相位全息图进行叠加,得到待处理三维物体的计算全息图。
2.根据权利要求1所述的三维计算全息图非迭代快速生成方法,其特征在于,步骤(1)中,具体采用层析法将待处理三维物体沿深度方向分成相互平行且等间距的若干个平面层。
3.根据权利要求1所述的三维计算全息图非迭代快速生成方法,其特征在于,步骤(2)中,所述满支撑优化菲涅尔随机相位的生成,具体包括:(21)根据各个平面层的二维图像尺寸确定重建平面的窗口尺寸,所述重建平面的窗口尺寸不小于各个平面层的二维图像尺寸;
(22)根据所述重建平面的窗口尺寸创建一个满支撑单位振幅,所述满支撑单位振幅所有像素的灰度值均为255;
(23)在重建平面上,将所述满支撑单位振幅作为窗口振幅,与初始化菲涅尔随机相位相乘,执行一个对应于重建平面与SLM平面之间距离的菲涅尔逆变换,在SLM平面上得到SLM近似振幅和SLM近似相位;
(24)在SLM平面与重建平面之间执行若干次迭代菲涅尔变换循环,循环过程中用满支撑单位振幅替换菲涅尔逆变换得到的SLM近似振幅和菲涅尔变换得到的近似窗口振幅,循环结束后在重建平面上得到满支撑优化菲涅尔随机相位。
4.根据权利要求1所述的三维计算全息图非迭代快速生成方法,其特征在于,步骤(3)中,具体采用以下公式将各个平面层的初始相位全息图与可编程菲涅尔透镜的相位进行叠加:其中, 表示第i个平面层的最终相位, 表示第i个平面层的初始相位,λ表示波长,di表示第i个平面层与SLM平面的距离,u、v表示两个坐标轴方向的空间频率,表示第i个平面层对应的可编程菲涅尔透镜的相位。