全息显示系统和全息显示方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种全息显示系统和全息显示方法，利用光源模块和空间光调制器之至少一者的移动，能够在较大范围内向多个静止或移动的观察者提供全息图像。所述全息显示系统包括：光源模块，用于产生相干光束；空间光调制器，利用所述相干光束产生全息图像；位置检测装置，用于检测至少一个观察者的眼睛位置；以及致动装置，所述致动装置能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种全息显示系统以及全息显示方法。
技术介绍
传统的全息图像可以在较大的观察区域内被观察。然而，在这个较大的观察区域中，只利用了对应于观察者双眼视窗的全息图像信息，其余区域中的全息图像信息都被浪费了。因此，可以仅计算对双眼视窗有贡献的全息图像信息，并藉由眼球追踪技术追踪眼球位置；由此，观察者可以看到全息图像，还大大减小了计算量。
技术实现思路
专利技术人意识到，这种“视窗”技术导致了观察视角小的问题，观察者只能在固定的观察窗口内观察全息图像；这种全息图像的观察范围受限，并且不适合多人观看。为此，本专利技术实施例提出了一种全息显示系统以及全息显示方法，利用光源模块和空间光调制器之至少一者的移动（shift），能够在较大范围内向多个静止或移动的观察者提供全息图像。根据本专利技术的一个方面，本专利技术实施例提供了一种全息显示系统。所述全息显示系统包括：光源模块，用于产生相干光束；空间光调制器，利用所述相干光束产生全息图像；位置检测装置，用于检测至少一个观察者的眼睛位置；以及致动装置，所述致动装置能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。在本专利技术实施例中，致动装置根据至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。利用上述配置，在存在多个观察者和/或观察者在运动的情况下，全息图像都能以时分复用的方式实时地投射至所述至少一个观察者的眼睛位置，从而改善了全息图像的显示效果和质量。并且，对于全息显示的光路来说，利用本申请实施例的配置，无需在光路中插入额外的器件，避免了光的损失以及系统复杂度的增加。可选地，所述全息显示系统进一步包括：布置在所述空间光调制器的出光侧的液晶透镜阵列。液晶透镜阵列能够根据至少一个观察者的眼睛位置（包括观察者相对于所述全息显示系统的距离和方位角），将观察视窗更加准确地调整到至少一个观察者的眼睛位置处。本领域技术人员能够理解，对应于多个观察者，可以使用多个液晶透镜阵列。可选地，所述致动装置是三维致动装置。利用三维致动装置，能够在三维方向上移动所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者。当观察者相对于全息显示系统的位置（例如：距离和方位角）发生变化时，利用例如三维致动装置来移动所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者，能够高效和精确地保持全息图像对于观察者的显示质量。相反，如果使用单独的折射装置来偏折全息显示系统中的光束，那么当观察者相对于全息显示系统的距离发生变化时，为了确保全息图像的显示质量，还应当协同地调节诸如成像透镜的焦距，这极大地增加了系统复杂度。可选地，所述致动装置是压电致动装置或微机电系统（MEMS，MicroElectroMechanicalSystem）致动装置。压电致动装置和微机电系统致动装置都具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等优点，因此可以有利地应用在全息显示系统中。可选地，所述全息显示装置进一步包括：眼图处理装置，用于根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。利用眼图处理装置获取所述至少一个观察者的注视点坐标，可以更精确地基于观察者的注视点坐标来确定观察者最关注的全息图像的部位，从而进一步减小全息图像的数据量和运算量。可选地，所述光源模块包括激光光源和布置在所述激光光源出光侧的透镜。可选地，所述激光光源至少包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器。为了实现彩色全息显示，可以使用例如红色激光器（或，红色相干光源）、绿色激光器（或，绿色相干光源）和蓝色激光器（或，蓝色相干光源），以时分复用的方式分别地显示红色、绿色和蓝色的全息图像，从而由观察者感知为彩色的全息图像。类似地，也可以使用至少包括红色LED、绿色LED和蓝色LED的LED光源阵列来实现光源模块。本领域技术人员能够理解，还可以使用其他的颜色组合来产生彩色的全息图像。根据本专利技术的另一方面，本专利技术实施例提供了一种全息显示方法。所述全息显示方法包括：利用光源模块产生相干光束；利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像；检测至少一个观察者的眼睛位置；以及根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。在本专利技术实施例中，根据至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。利用上述配置，在存在多个观察者和/或观察者在运动的情况下，全息图像都能以时分复用的方式实时地投射至所述至少一个观察者的眼睛位置，从而改善了全息图像的显示效果和质量。并且，对于全息显示的光路来说，利用本申请实施例的配置，无需在光路中插入额外的器件，避免了光的损失以及系统复杂度的增加。可选地，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，在三维方向上移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。当观察者相对于全息显示系统的位置（例如：距离和方位角）发生变化时，利用例如三维致动装置来移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，能够高效和精确地保持全息图像对于观察者的显示质量。相反，如果使用单独的折射装置来偏折全息显示系统中的光束，那么当观察者相对于全息显示系统的距离发生变化时，为了确保全息图像的显示质量，还应当协同地调节诸如成像透镜的焦距，这极大地增加了系统的复杂度。可选地，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用压电致动装置或微机电系统致动装置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。压电致动装置和微机电系统致动装置都具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等优点，因此可以有利地应用在全息显示系统中。可选地，所述方法还包括：根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标，可以更精确地基于观察者的注视点坐标来确定观察者最关注的全息图像的部位，从而进一步减小全息图像的数据量和运算量。可选地，所述方法还包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用液晶透镜阵列将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。液晶透镜阵列能够根据至少一个观察者的眼睛位置（包括观察者相对于所述全息显示系统的距离和方位角），将观察视窗更加准确地调整到至少一个观察者的眼睛位置处。本领域技术人员能够理解，对应于多个观察者，可以使用多个液晶透镜阵列。可选地，利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像包括：采用时分复用的方式，利用空间光调制器和所述光源模块产生至少红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像。为了实现彩色全息显示，可以使用例如红色激光器（或，红色相干光源）、绿色激光器（或，绿色相干光源）和蓝色激光器（或，蓝色相干光源），以时分复用的方式分别地显示红色、绿色和蓝色的全息图像，从而由观察者感知为彩色的全息图像。类似地，也可以使用至少包括红色LED、绿色LED和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全息显示系统，其特征在于，包括：光源模块，用于产生相干光束；空间光调制器，利用所述相干光束产生全息图像；位置检测装置，用于检测至少一个观察者的眼睛位置；以及致动装置，所述致动装置能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。

【技术特征摘要】
1.一种全息显示系统，其特征在于，包括：光源模块，用于产生相干光束；空间光调制器，利用所述相干光束产生全息图像；位置检测装置，用于检测至少一个观察者的眼睛位置；以及致动装置，所述致动装置能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。2.如权利要求1所述的全息显示系统，其特征在于，进一步包括：布置在所述空间光调制器的出光侧的液晶透镜阵列。3.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述致动装置是三维致动装置。4.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述致动装置是压电致动装置或微机电系统致动装置。5.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，进一步包括：眼图处理装置，用于根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。6.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述光源模块包括激光光源和布置在所述激光光源出光侧的透镜。7.如权利要求6所述的全息显示系统，其特征在于，所述激光光源至少包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器。8.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述光源模块包括LED光源阵列；所述LED光源阵列至少包括红色LED、绿色LED和蓝色LED。9.一种全息显示方法，其特征在于，包括：利用光源模块产生相干光束；利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像；检测至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉欣，石炳川，吴新银，乔勇，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11