一种多屏幕成像的立体显示器的成像方法，该立体显示器包括顺序设置的全相位空间光调制器（1）、凸透镜（2）、空间滤波器（6）、第一投影屏幕（3）、第二投影屏幕（4）、第三投影屏幕（5）；全相位空间光调制器（1）将输入的相干光源调制成相位全息图，相位全息图在空间首先经过凸透镜（2），然后经过空间滤波器（6）进行滤波，最后在不同位置的第一投影屏幕（3）、第二投影屏幕（4）、第三投影屏幕（5）上分别清晰成像，第一投影屏幕（3）、第二投影屏幕（4）、第三投影屏幕（5）采用分时的方式在散射态周期轮换，相位全息图采用分数阶傅立叶变换计算获得。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种真三维立体显示器，尤其是涉及一种在多屏幕上全息投影的真三维立体显示器。
技术介绍
双目视差型的立体显示技术通过光学装置将具有视差信息的两幅图像分别传输到人的左右眼，人眼视觉系统在接收到这种视差图像后，在大脑中进一步融合和处理，从而感知到立体的信息。然而这种立体信息与人眼观看自然界中的真实三维物体还是有差别的。主要是存在单眼聚焦点与双眼汇聚点不重合的问题，即人眼为了看清两幅具有视差信息的图像，两眼需聚焦在显示这两幅视差图像的显示屏上；另一方面，由于视差信息的存在，人眼感知到的物体可能位于显示屏的前、后方，相应的双眼汇聚点位于屏幕的前、后方。这种聚焦点和汇聚点的不一致会带来视觉疲劳。视觉疲劳问题是双目视差型立体显示技术无法克服的技术难题。解决的方法之一是在三维空间真实再现物体的光场信息，即采用真三维立体显示技术。真三维立体显示技术可以分成三类全息显示、体显示、集成成像显示。其中，体显示技术在三维空间重建物体的光场分布，具备宽视角范围的观看效果。体显示技术的一种技术方案是采用高速投影仪分时的在多个屏幕上分别投影三维物体不同景深位置上的图像，利用人眼的视觉暂留，多个屏幕上的图像在三维空间合成完整的三维场景。上述技术方案的一个缺点是，当用一个投影机在多个屏幕上分时投影不同图像内容时，投影机前的光学透镜系统必须根据投影屏幕的位置，同步改变透镜焦距从而保证投影图像清晰的聚焦在屏幕上，尤其是当投影的屏幕较多时，上述光学透镜系统需与投影机的显示帧率相同步，作高速的变焦。这种光学透镜系统的高速变焦增加了整个系统的复杂度，成本昂贵，对焦精度差。为了克服现有体显示存在的光学高速变焦系统复杂，成功昂贵，对焦精度差等问题，本专利技术提出一种基于全息投影的体显示技术，全息投影可以实现任意平面位置上图像的清晰投影成像，而无需高速的光学变焦系统。另外，全息投影可以直接在三维空间投影成 像，从而无需采用分时的方式，有效降低了投影系统的复杂度和成本。
技术实现思路
技术问题为了解决现有三维体显示器存在的光学高速投影系统复杂度高、图像聚焦差、成本昂贵等问题，本专利技术提供一种基于全息投影的三维体显示器的成像方法，该显示器采用全息投影机对多个屏幕进行投影，无需高速的光学变焦系统，图像聚焦清晰度高。技术方案一种多屏幕成像的立体显示器，其光路结构是全相位空间光调制器将输入的相干光源调制成相位全息图，相位全息图在空间首先经过凸透镜，然后经过空间滤波器进行滤波，最后在多个不同位置的投影屏幕上分别清晰成像，多个投影屏幕采用分时的方式在散射态周期轮换，相位全息图采用分数阶傅立叶变换计算获得。该立体显示器包括顺序设置的全相位空间光调制器、凸透镜、空间滤波器、第一投影屏幕、第二投影屏幕、第三投影屏幕； 全相位空间光调制器将输入的相干光源调制成相位全息图，相位全息图在空间首先经过凸透镜，然后经过空间滤波器进行滤波，最后在不同位置的第一投影屏幕、第二投影屏幕、第三投影屏幕上分别清晰成像，第一投影屏幕、第二投影屏幕、第三投影屏幕采用分时的方式在散射态周期轮换，相位全息图采用分数阶傅立叶变换计算获得。全相位空间光调制器通过分时的方式分别显示第一投影屏幕、第二投影屏幕、第三投影屏幕对应的全息图，同步控制电路控制全相位空间光调制器的全息图显示周期与对应投影屏幕同步，显示周期内对应屏幕处于散射态，而其它屏幕处于透明态。全相位空间光调制器显示的全息图通过累加迭代的方法合成，累加迭代方法将多个投影屏幕对应的全息图合成到一幅全息图中，全相位空间光调制器的一幅全息图的显示周期内，第一投影屏幕、第二投影屏幕、第三投影屏幕采用分时的方式在散射态周期轮换。全相位空间光调制器显示的全息图通过倾斜平面计算方法合成，全相位空间光调 制器的一幅全息图的显示周期内，第一投影屏幕、第二投影屏幕、第三投影屏幕采用分时的方式在散射态周期轮换。全相位空间光调制器包括红色激光，绿色激光，蓝色激光、全相位空间光调制芯片、分光棱镜，分光棱镜，分光棱镜和准直透镜； 红色激光，绿色激光，蓝色激光采用分时的方式共用同一个全相位空间光调制器，并通过分光棱镜进行耦合。采用三个全相位空间光调制芯片分别对红色激光，绿色激光，蓝色激光进行调制，并通过分光棱镜，分光棱镜，分光棱镜和准直透镜进行f禹合。有益效果本专利技术的有益效果是，采用全息投影实现三维空间不同位置屏幕的投影成像，不同位置屏幕图像的清晰投影过程采用分数阶傅立叶变换来实现，无需采用光学高速变焦系统，有效降低了系统的复杂度，提高了投影图像的清晰度，降低了系统的成本。附图说明图I所示是本专利技术优选的基于全息投影的三维体显示结构示意图。图2所示是多个聚合物稳定液晶屏幕的驱动电压波形图。图3所示是本专利技术优选的彩色全息投影的光学系统结构示意图。图中有全相位空间光调制器I、凸透镜2、第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、第三投影屏幕5,空间滤波器6、全相位空间光调制芯片7、分光棱镜8,分光棱镜9,分光棱镜10，红色激光11，绿色激光12，蓝色激光13、准直透镜14。具体实施例方式图I所示是本专利技术优选的基于全息投影的体显示结构，其中包括全相位空间光调制器I、凸透镜2、第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、第三投影屏幕5、空间滤波器6。全相位空间光调制器I可以采用全相位调制LCoS，全相位调制LCoS只对输入相干光源的相位进行调制，通过动态加载视频全相位全息图，可以实现视频图像的动态显示，经过全相位调制LCoS的相干光在空间传播I1距离后，经过凸透镜2，此处凸透镜2可以是普通光学凸透镜，或菲涅耳透镜，与传统光学投影系统不同，凸透镜2是简单的固定焦距的单透镜，无需高速动态变焦，相干光经过凸透镜2在空间传播距离I2后，依次到达第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、第三投影屏幕5，在实际的系统中可以根据需要进一步增加投影屏幕的个数，从而提高真三维体显示的三维空间光场分布，第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、第三投影屏幕5可以采用聚合物参杂液晶屏幕，聚合物参杂液晶屏幕在加电和不加电的情况下可以工作在两种状态透明态和散射态，在本专利技术优选的结构中通过同步控制电路控制第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、第三投影屏幕5两种状态之间的转换和同步，即通过同步控制电路使第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、第三投影屏幕5分时的处于透明态和散射态，在任意一个时间只有一个屏幕处于散射态，其它屏幕都处于透明态，例如，第一投影屏幕3处于散射态时，其它屏幕处于透明态，此时全相位空间光调制器产生的全息图成像在第一投影屏幕3上。利用人眼的视觉暂留作用，第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、第三投影屏幕5分时的处于散射成像状态，从而使人眼在三维空间多个屏幕上看到三维重建图像。图I所示本专利技术的优选结构中，全相位空间光调制器I采用相位全息图来实现空间多个屏幕的投影成像，全相位空间光调制器I上的相位全息图可以采用分数阶傅立叶变换迭代的方法来实现不同屏幕上图像的投影(参考文献I ^Holographic imageprojection using fractional Fourier transformation，，，OPTICS COMMUNICATIONS，卷:285，期1，页24-28，2012)，不同位置上的第一投影屏幕3、第二投影屏幕4、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多屏幕成像的立体显示器的成像方法，其特征是：该立体显示器包括顺序设置的全相位空间光调制器（1）、凸透镜（2）、空间滤波器（6）、第一投影屏幕（3）、第二投影屏幕（4）、第三投影屏幕（5）；全相位空间光调制器（1）将输入的相干光源调制成相位全息图，相位全息图在空间首先经过凸透镜（2），然后经过空间滤波器（6）进行滤波，最后在不同位置的第一投影屏幕（3）、第二投影屏幕（4）、第三投影屏幕（5）上分别清晰成像，第一投影屏幕（3）、第二投影屏幕（4）、第三投影屏幕（5）采用分时的方式在散射态周期轮换，相位全息图采用分数阶傅立叶变换计算获得。
【技术特征摘要】
1.一种多屏幕成像的立体显示器的成像方法，其特征是该立体显示器包括顺序设置的全相位空间光调制器(I)、凸透镜(2)、空间滤波器(6)、第一投影屏幕(3)、第二投影屏幕(4)、第三投影屏幕(5); 全相位空间光调制器(I)将输入的相干光源调制成相位全息图，相位全息图在空间首先经过凸透镜(2)，然后经过空间滤波器(6)进行滤波，最后在不同位置的第一投影屏幕(3)、第二投影屏幕(4)、第三投影屏幕(5)上分别清晰成像，第一投影屏幕(3)、第二投影屏幕(4)、第三投影屏幕(5)采用分时的方式在散射态周期轮换，相位全息图采用分数阶傅立叶变换计算获得。2.根据权利要求I所述的一种多屏幕成像的立体显示器的成像方法，其特征是全相位空间光调制器(I)通过分时的方式分别显示第一投影屏幕(3)、第二投影屏幕(4)、第三投影屏幕(5)对应的全息图，同步控制电路控制全相位空间光调制器(I)的全息图显示周期与对应投影屏幕同步，显示周期内对应屏幕处于散射态，而其它屏幕处于透明态。3.根据权利要求I所述的一种多屏幕成像的立体显示器的成像方法，其特征是全相位空间光调制器(I)显示的全息图通过累加迭代的方法合成，累加迭代方法将多个投影屏幕对应的全息图合成到一幅全息图中...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏军，常琛亮，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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