光场编辑装置、系统及方法以及光场显示系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光场编辑装置、系统及方法以及光场显示系统及方法。其中，从物体入射的光经过第一起偏器成为第一偏振方向的偏振光。第一空间光调制器光学地放置在第一起偏器之前，通过第一起偏器的第一偏振方向的偏振光经过第一空间光调制器进行偏振态调制后出射。第一检偏器光学地放置在第一空间光调制器之前，通过第一空间光调制器被调制的光经过第一检偏器后出射。在第一空间光调制器的偏振态调制作用下，从第一检偏器出射的光的光场与期望显示光场接近。由此，可以实现对实景光场的编辑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显示
，更具体而言，涉及一种光场编辑装置、系统及方法以及光场显示系统及方法。
技术介绍
在增强现实显示中，所显示的虚拟场景中的虚拟物体与真实场景中的真实物体之间有一定的位置关系，有时候需要虚拟物体能够遮挡住真实物体，才能有真实的视觉效果。例如，用手拿起一个虚拟的杯子时，需要一部分是杯子挡住了手掌，一部分是手掌挡住了杯子，如图1中的(a)所示，但是，现有的增强现实显示装置仅用于显示虚拟图像，并没有对实物所所对应的实景光场进行编辑，以使得其可以与虚拟场景相配合，如图1中的(b)所示，现有的增强显示显示中实物手掌拿起虚拟的杯子时，没有对手掌中应该被遮挡的部分进行处理，降低用户体验的真实性。由此，需要一种能够对实景光场进行编辑的方案。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种能够对实景光场进行编辑光场编辑装置、系统及方法以及光场显示系统及方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下。第一方面，本专利技术实施例提供了一种光场编辑装置，包括：第一起偏器，从物体入射的光经过该第一起偏器成为第一偏振方向的偏振光；第一空间光调制器，第一空间光调制器光学地放置在第一起偏器之前，通过第一起偏器的第一偏振方向的偏振光经过第一空间光调制器进行偏振态调制后出射；以及第一检偏器，第一检偏器光学地放置在第一空间光调制器之前，通过第一空间光调制器被调制的光经过第一检偏器后出射，第一检偏器具有第二偏振方向，其中，在第一空间光调制器的偏振态调制作用下，从第一检偏器出射的光的光场与期望显示光场接近。第二方面，本专利技术实施例提供了一种光场编辑系统，包括：上文第一方面述及的光场编辑装置；和光场采集装置，用于采集和计算从物体入射的实景光场。第三方面，本专利技术实施例提供了一种光场显示系统，包括：上文第一方面述及的光场编辑装置或上文第二方面述及的光场编辑系统；以及虚拟光场显示装置，用以显示预期三维虚拟图像，其中，光场编辑装置出射的光以及虚拟光场显示装置出射的光共同入射到眼睛。第四方面，本专利技术实施例提供了一种光场编辑方法，包括：从物体入射的光经过第一起偏器转换为第一偏振方向的偏振光；使用第一空间光调制器对第一偏振方向的偏振光进行偏振态调制；通过第一空间光调制器被调制的光经过第一检偏器后出射，该第一检偏器具有第二偏振方向，其中，在第一空间光调制器的偏振态调制作用下，从第一检偏器出射的光的光场与期望显示光场接近。第五方面，本专利技术实施例提供了一种光场显示方法，该方法包括上文第四方面述及的光场编辑方法，该光场显示方法还包括：使用虚拟图像显示装置形成预期三维虚拟图像；第一检偏器出射的光和虚拟图像显示装置发出的光共同入射到眼睛。综上，基于本专利技术的光场编辑装置、系统及方法以及光场显示系统及方法，可以对实景光场进行编辑，应用于AR/VR显示时，具有更好的视觉效果，可以提升用户的真实体验。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了手握住杯子时的状态示意图。图2示出了根据本专利技术一实施例的光场编辑装置的结构示意图。图3示出了根据本专利技术另一实施例的光场编辑装置的具体结构示意图。图4示出了根据本专利技术一实施例的光场编辑系统的结构的示意性方框图。图5示出了根据本专利技术一实施例的光场采集装置的结构的示意性方框图。图6示出了光场采集装置与光场编辑装置耦合时的一种结构示意图。图7示出了根据本专利技术一实施例的光场显示系统的结构的示意性方框图。图8示出了根据本专利技术一实施例的虚拟光场显示装置的结构的示意性方框图。图9示出了根据本专利技术另一实施例的虚拟光场显示装置的结构的示意性方框图。图10示出了根据本专利技术另一实施例的虚拟光场显示装置的结构的示意性方框图。图11示出了根据本专利技术另一实施例的虚拟光场显示装置的结构的示意性方框图。图12示出了光场采集装置、虚拟光场显示装置和光场编辑装置相耦合时的一种结构示意图。图13示出了根据本专利技术一实施例的光场编辑方法的示意性流程图。图14示出了根据本专利技术一实施例的采集和计算从物体入射的实景光场的方法的流程图。图15示出了根据本专利技术一实施例的虚拟光场显示方法的示意性流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本专利技术首先提供了一种能够对实景光场进行编辑的方案。本专利技术的实景光场编辑方案主要是将实景光场发出的光变成偏振光，然后根据实际需求对该偏振光的偏振态进行调整，以使得调整后的偏振光经过检偏器出射后所形成的光场与期望显示光场接近。其中，期望显示光场与实景光场编辑的目的有关。例如，光场编辑目的是对实景光场编辑以显示新的图像时，期望显示的光场可以是期望呈现的图像的光场；光场编辑目的是遮挡某部分实景以配合虚拟显示时，期望显示的光场可以是实景光场中某些特定方向上的光被遮挡的光场，或者还可以是在某个特定观察平面上显示的光场等等。由此，本专利技术的光场编辑方案可以和VR/AR显示相结合，以为用户提供更好的感官体验。本专利技术的光场编辑方案可以实现为一种光场编辑装置，下面首先结合具体实施例就本专利技术的光场编辑装置的具体结构做以详细说明。图2示出了根据本专利技术一实施例的光场编辑装置的结构示意图。参见图2，本专利技术实施例的光场编辑装置10包括第一起偏器1、第一空间光调制器2以及第一检偏器3。其中，需要说明的是，本文述及的“第一”、“第二”等术语仅是为了便于描述、区分，不应理解为对本专利技术的限制。第一起偏器1具有第一偏振方向，用于将从外界实景中的物体入射的光变成第一偏振方向的偏振光。第一空间光调制器2用于对偏振光的偏振态进行调整，第一检偏器3具有第二偏振方向。这里，第一偏振方向和第二偏振方向的夹角可以是任意数值，作为优选，第一偏振方向和第二偏振方向可以一致或垂直。第一起偏器1、第一空间光调制器2以及第一检偏器3的光学位置关系被设置为，第一空间光调制器2光学地放置在第一起偏器1之前，第一检偏器1光学地放置在第一空间光调制器2之前。其中，这里述及的术语“光学地放置”仅指示沿着光路的相对位置，而不是任何具体的空间关系，并且这里我们将沿着光线传播方向在前定义为“之前”，沿着光线传播方向在后方，定义为“之后”。下文在述及各部件之间的相对位置时所用到“光学地放置”、“之前”以及“之后”都可以参照这里的释义进行理解。这样，从外界实景中的物体入射的光经过第一起偏器1成为第一偏振方向的偏振光，通过第一起偏器1的第一偏振方向的偏振光经过第一空间光调制器2进行偏振态调制后出射，进入第一检偏器3，在第一空间光调制器2的偏振态调制作用下，可以使得从第一检偏器3出射的光的光场与期望显示光场接近。其中，如图2所示，第一空间光间光调制器2可以包括一个或多个子调制器(参见图中第一子调制器2-1、第二子调制器2-2……第N子调制器2-N，N≥1)，这些子调制器可以被逐层放置且相互间隔开特定距离，通过第一起偏器1的偏振光依次经过这些子调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光场编辑装置，包括：第一起偏器，从物体入射的光经过所述第一起偏器成为第一偏振方向的偏振光；第一空间光调制器，所述第一空间光调制器光学地放置在所述第一起偏器之前，通过所述第一起偏器的所述第一偏振方向的偏振光经过所述第一空间光调制器进行偏振态调制后出射；以及第一检偏器，所述第一检偏器光学地放置在所述第一空间光调制器之前，通过所述第一空间光调制器被调制的光经过所述第一检偏器后出射，所述第一检偏器具有第二偏振方向，其中，在所述第一空间光调制器的偏振态调制作用下，从所述第一检偏器出射的光的光场与期望显示光场接近。

【技术特征摘要】
1.一种光场编辑装置，包括：第一起偏器，从物体入射的光经过所述第一起偏器成为第一偏振方向的偏振光；第一空间光调制器，所述第一空间光调制器光学地放置在所述第一起偏器之前，通过所述第一起偏器的所述第一偏振方向的偏振光经过所述第一空间光调制器进行偏振态调制后出射；以及第一检偏器，所述第一检偏器光学地放置在所述第一空间光调制器之前，通过所述第一空间光调制器被调制的光经过所述第一检偏器后出射，所述第一检偏器具有第二偏振方向，其中，在所述第一空间光调制器的偏振态调制作用下，从所述第一检偏器出射的光的光场与期望显示光场接近。2.根据权利要求1所述的光场编辑装置，其中，所述第一空间光调制器包括两个或更多个子调制器，所述两个或更多个子调制器被逐层放置且相互间隔开特定距离，通过所述第一起偏器的偏振光依次经过所述两个或更多个子调制器，并且其中，各所述子调制器依次对入射到其上的光进行偏振态调制，使得从所述第一检偏器出射的光的光场与期望显示光场接近。3.根据权利要求2所述的光场编辑装置，其中，每个所述子调制器包括多个调节像素，每个所述调节像素对入射到其上的光的偏振态的偏转量能够被独立调节。4.根据权利要求3所述的光场编辑装置，还包括一个或多个第一处理器，所述一个或多个第一处理器被配置为：根据所述期望显示光场，执行优化计算，以确定各所述子调制器的各所述调节像素处的偏振态偏转量；以及输出控制信号，以控制光在各所述子调制器的各所述调节像素处的偏振态偏转。5.根据权利要求4所述的光场编辑装置，其中，所述优化计算包括求解如下公式以确定其中，IAR是期望显示图像的光强，Φj∈Rk×l是包含相应子调制器j的光束投射信息的稀疏矩阵，j＝1，…，N，N为子调制器的总数，包含相应子调制器j的各调节像素对偏振态调制的信息，这里，k表示入...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖真，郭成，
申请(专利权)人：北京国承万通信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11