一种扩大视场的全息显示方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请涉及一种扩大视场的全息显示方法，包括根据目标图像计算得到虚拟全息图；根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图；将所述目标全息图加载到调制器件上生成再现图像；其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸。通过本申请的方法，相比于加载到调制器件上的目标全息图的像素尺寸，虚拟全息图的像素尺寸可以做到更小，从而扩大视场角。

A holographic display method, device and system for enlarging the field of view

【技术实现步骤摘要】
一种扩大视场的全息显示方法、装置及系统
本申请涉及显示领域，特别涉及一种扩大视场的全息显示方法、装置及系统。
技术介绍
相对于传统的三维显示技术，全息显示技术是一种能够重建物体复振幅光场的技术，也因此被认为是最理想的下一代三维显示技术。然而传统的全息显示技术受空间光调制器像素间距和器件尺寸的限制，导致视场角较小。现有的空间光调制器的最小像素尺寸为微米级别，产生的全息三维图像的视场角只有几度，远不能满足全息三维显示大视场的需求。空间光调制器的带宽积可以近似表示为空间光调制器的显示面板和最小像素面积的比值，受空间光调制器的空间带宽积的限制，现有的扩大视场角的方法包括空分复用和时分复用两种，但是空分复用需要通过多个空间光调制器拼接，通过增加系统的总像素数获得大尺寸和大视场，整个系统复杂，成本高，多个调制器件的面板无缝拼接难度较大，对实验技术要求较高，而且要达到预期大小的视场角较难。时分复用需要通过扫描在时间上进行拼接，受空间光调制器刷新频率的限制，增大的视场角有限，而且观看显示画面会有闪烁感。基于此，亟需一种解决方案实现轻便、大视场角的全息显示。
技术实现思路
本申请提供一种扩大视场的全息显示方法，至少解决现有技术中存在的至少一个问题。为解决上述问题，第一方面，本申请实施例提供的一种扩大视场的全息显示方法，包括根据目标图像计算得到虚拟全息图；根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图；将所述目标全息图加载到调制器件上生成再现图像；其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸。进一步地，所述根据目标图像计算得到虚拟全息图的步骤，包括：确定虚拟全息图的每个像素尺寸，其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸；根据目标图像和所述虚拟全息图的每个像素尺寸计算得到虚拟全息图。进一步地，所述根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图的步骤，包括：根据所述调制器件确定所述目标全息图的目标参数；根据所述虚拟全息图和所述目标参数计算得到目标全息图。进一步地，所述将所述目标全息图加载到调制器件上生成再现图像的步骤，包括：将所述目标全息图加载到所述调制器件上；将目标光源照射到所述调制器件上；生成再现图像。进一步地，所述生成再现图像的步骤包括：从所述调制器件出射的光线经过虚拟中间态生成再现图像。进一步地，所述虚拟全息图包括曲面全息图。进一步地，所述调制器件包括空间光调制器。另一方面，本申请实施例提供的一种扩大视场的全息显示装置，包括第一图像生成装置，用于根据目标图像计算等到虚拟全息图；第二图像生成装置，用于根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图；调制器件，用于加载所述目标全息图，并根据所述目标全息图生成再现图像；其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸。另一方面，本申请实施例提供的一种扩大视场的全息显示系统，包括上述的全息显示装置和目标光源，所述全息显示装置根据所述目标光源照射到所述调制器件上生成再现图像。本申请实施例公开的扩大视场的全息显示方法，包括根据目标图像计算得到虚拟全息图；根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图；将所述目标全息图加载到调制器件上生成再现图像；其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸。通过本申请的方法，相比于加载到调制器件上的目标全息图的像素尺寸，虚拟全息图的像素尺寸可以做到更小，从而扩大视场角。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本申请的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本申请进行任何限制，在附图中：图1为传统全息图加载到调制器件的再现光路示意图；图2为本申请的一个实施例的全息显示方法；图3为本申请一实施例的目标全息图生成过程原理图；图4本申请的一个实施例的再现光路示意图；图5为本申请的另一实施例的再现光路示意图；图6为本申请实施例中虚拟曲面全息图的生成过程原理图；图7为本申请的另一个实施例的全息显示装置；图8为本申请的另一个实施例的全息显示系统。具体实施方式为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。传统的全息显示中，将计算机生成的全息图直接加载到调制器件上，利用再现光源的照射再现成像，其再现光路图如图1所示，其中，βmax是全息图每个像素的最大衍射角，α为最终形成的视场角，最大衍射角公式为βmax＝tan-1(λ/p),其中λ为再现光的波长，p为全息图的每个像素尺寸，那么视场角α的表达式为α＝2βmax＝2tan-1(λ/p)。受全息图像素尺寸的限制，目前的全息显示方法得到的视场角有限。本申请实施例提供的一种扩大视场的全息显示方法，如图2所示，包括：步骤S01：根据目标图像计算得到虚拟全息图。可选地，步骤S01包括：根据目标全息图的每个像素尺寸，确定虚拟全息图的每个像素尺寸，保证虚拟全息图的像素尺寸小于目标全息图的像素尺寸，根据像素尺寸和设置的像素数乘积即可得到上述目标全息图的图像尺寸。在本申请实施例中，不对虚拟全息图和目标全息图的像素数、图像尺寸进行大小的限制，只要保证虚拟全息图的每个像素尺寸小于目标全息图的每个像素尺寸即可。然后，根据目标图像和上述确定的虚拟全息图的每个像素尺寸，计算得到虚拟全息图。如图3所示，以点源法为例，具体的计算方法为将目标图像看成是多个点光源组成的理想的漫散射体。在笛卡尔坐标系中，设定目标图像的物光波表示为O(x,y,z1),像素数为M*N,像素尺寸为d1,设定虚拟全息图的光场分布H(x′,y′,z2),像素尺寸为d2、像素数为P*Q。目标图像的点光源产生的球面波均匀的照射在虚拟全息面上，将虚拟全息面上多个点光源产生的波前进行叠加得到总光场复振幅分布其中xm＝m*d1,yn＝n*d1,xp＝p*d2,yq＝q*d2,其中，rmn是目标图像点与虚拟全息图点的距离。全息图尺寸＝像素数*像素尺寸，虚拟全息图的像素尺寸d2及像素数P*Q可以根据需要任意设置。步骤S02：根据上述虚拟全息图计算得到目标全息图。可选地，步骤S02包括：根据调制器件确定目标全息图的目标参数，其中目标参数包括目标全息图的像素尺寸、像素数和图像尺寸；然后根据上述虚拟全息图和目标参数计算得到目标全息图。具体的计算方法，还是以电源法为例，根据调制器件的参数设定加载目标全息图的光场分布H′(x″,y″,z3),像素尺寸为d3、像素数为S*T,把虚拟全息图看成多个点光源组合，每个点光源产生的球面波均匀的照射在目标全息面上，将目标全息面上多个点光源产生的波前进行叠加得到总光场复振幅分布其中xs＝s*d3,yt＝t*d3,其中，rpq是目标全息图点与虚拟全息图点的距离。步骤S03：将目标全息图加载到调制器件上生成再现图像；其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸。需要说明的是，本实施例中采用的是点源算法，但是对于算法的选择本申请不做限制，目标图像也不局限于二维还是三维。根据视场角的表达式，再现图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扩大视场的全息显示方法，其特征在于，所述方法包括：根据目标图像计算得到虚拟全息图；根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图；将所述目标全息图加载到调制器件上生成再现图像；其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种扩大视场的全息显示方法，其特征在于，所述方法包括：根据目标图像计算得到虚拟全息图；根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图；将所述目标全息图加载到调制器件上生成再现图像；其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标图像计算得到虚拟全息图的步骤，包括：确定虚拟全息图的每个像素尺寸，其中，所述虚拟全息图的每个像素尺寸小于所述目标全息图的每个像素尺寸；根据目标图像和所述虚拟全息图的每个像素尺寸计算得到虚拟全息图。3.根据所述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述虚拟全息图计算得到目标全息图的步骤，包括：根据所述调制器件确定所述目标全息图的目标参数；根据所述虚拟全息图和所述目标参数计算得到目标全息图。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标全息图加载到调制器件上生成再现图像的步骤，包括：将所述目标全息图...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娟，康睿丹，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11