全息显示系统及方法技术方案

本公开提供了一种全息显示系统及方法。该系统包括：显示单元，包括并行排列的第一多个显示屏幕；全息图加载单元，将每个待显示3D图像沿深度方向分割成第一多个2D图像，计算每个2D图像的全息图，并将每个全息图依次加载到空间光调制器单元上；空间光调制器单元，在加载了全息图的情况下对入射光进行衍射，使衍射光投射到显示单元上；同步控制单元，控制2D图像的全息图的加载以及显示屏幕，使得：当一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，相应的显示屏幕被设置为承接衍射光而其他屏幕被设置为使光透射。通过本公开各实施例，可以提供大尺寸3D图像的全息显示。

Holographic display system and method

【技术实现步骤摘要】
全息显示系统及方法
本公开涉及全息显示
，具体涉及一种全息显示系统及方法。
技术介绍
3D(三维)全息显示近年来受到了广泛的关注。一些虚拟人物的全息演唱会在全世界甚至得到了远超一线明星演唱会的关注度。众多科技公司开始探索大尺寸三维显示方法。然而，目前行业内涉及“全息”的项目，多数停留在实验室阶段，其全息显示方式多采用全息金字塔或是双目视觉的原理，其本质上仍是成熟的平板显示或投影显示原理，只是在系统结构上做了再次创新。例如，全息金字塔是由透明材料制成的四面锥体，通过表面反射的原理，观众能从锥体里看到自由漂浮的影像和图形；双目视觉则通过向人的左、右眼投射稍有不同的两幅视差图像，通过人脑合成三维观感。然而，金字塔式的全息装置占用空间大、亮度较低，金字塔结构容易被观众看见，三维显示的真实感不够；双目视觉式的显示装置观察距离限制大，且存在串扰和深度反转等问题，观看体验较差。因此，探索并开发更好的全息三维显示装置，是科研界和产业界的共同追求。真全息显示是目前而言比较理想的一种3D显示类型。真全息显示的原理是“干涉记录，衍射再现”，即，使用干涉条纹记录待显示物体的振幅和相位信息，并通过衍射的方式将记录的信息重建为3D图像。由于干涉条纹包括了物体的全部信息，该技术因此被称为“全息”技术。而随着计算机技术的日益进步，基于计算机技术的计算全息显示技术正逐渐成为真全息显示的重要发展方向。目前，计算全息3D显示系统存在分辨率较低、观察视角较为狭窄、计算量较大等问题，制约了它的进一步发展。
技术实现思路
r>本公开的目的之一在于提供一种全息显示系统和方法。根据本公开实施例的第一方面，公开了一种全息显示系统，其包括全息图加载单元、空间光调制器单元、显示单元和同步控制单元，其中：所述显示单元包括沿显示的3D图像的图像深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；所述全息图加载单元被配置为：将每个待显示3D图像沿图像深度方向分割成第一多个2D图像，计算用于加载到所述空间光调制器单元上的每个2D图像的全息图，并在同步控制单元的控制下将每个2D图像的全息图依次加载到空间光调制器单元上，其中所述第一多个2D图像与所述第一多个显示屏幕具有一一对应的图像深度；所述空间光调制器单元被配置为：在加载了所述2D图像的全息图的情况下对入射光进行衍射，并使衍射光投射到所述显示单元上；所述同步控制单元被配置为：控制所述第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载以及所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。根据一示例性实施例，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，其中，所述同步控制单元进一步被配置为：控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。根据一示例性实施例，所述全息图加载单元还被配置为：将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；所述同步控制单元还被配置为：控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图，或者使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有一相同图像深度的2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有另一相同图像深度的2D图像的全息图。根据一示例性实施例，所述空间光调制器单元包括排列成阵列的第三多个空间光调制器；所述全息图加载单元进一步被配置为：将每个2D图像分割成分别与所述第三多个空间光调制器相对应的第三多个子图像，分别计算每个子图像的全息图，并在所述同步控制单元的控制下将每个子图像的全息图加载到所述第三多个空间光调制器中相应的空间光调制器上，其中每个2D图像的第三多个子图像以与所述第三多个空间光调制器的阵列相同的排列方式组成完整的该2D图像。根据一示例性实施例，所述全息显示系统还包括：第二多个激光器，其中每个激光器分别发出不同波长的单色光，作为空间光调制器单元的入射光，其中，所述同步控制单元控制所述第二多个激光器的开关，使得空间光调制器单元的入射光的波长与空间光调制器单元上加载的全息图所对应的颜色分量一致。根据一示例性实施例，所述全息显示系统还包括：第二多个发光二极管，其中每个发光二极管分别发出不同波长的单色光，作为空间光调制器单元的入射光，其中，所述同步控制单元控制所述第二多个发光二极管的开关，使得空间光调制器单元的入射光的波长与空间光调制器单元上加载的全息图所对应的颜色分量一致。根据本公开实施例的第二方面，公开了一种全息三维显示方法，其包括：将每个待显示3D图像沿深度方向分割成第一多个2D图像；计算每个2D图像的用于加载到空间光调制器单元的全息图；将每个待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图依次加载到所述空间光调制器单元，以使加载了全息图的所述空间光调制器单元对入射到所述空间光调制器单元上的入射光产生衍射；使衍射光投射到显示单元上，所述显示单元包括沿显示的3D图像的深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；控制所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。根据一示例性实施例，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，所述全息显示方法还包括：控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。根据一示例性实施例，所述全息显示方法还包括：将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全息显示系统，其特征在于，包括全息图加载单元、空间光调制器单元、显示单元和同步控制单元，其中：/n所述显示单元包括沿显示的3D图像的图像深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；/n所述全息图加载单元被配置为：将每个待显示3D图像沿图像深度方向分割成第一多个2D图像，计算用于加载到所述空间光调制器单元上的每个2D图像的全息图，并在同步控制单元的控制下将每个2D图像的全息图依次加载到空间光调制器单元上，其中所述第一多个2D图像与所述第一多个显示屏幕具有一一对应的图像深度；/n所述空间光调制器单元被配置为：在加载了所述2D图像的全息图的情况下对入射光进行衍射，并使衍射光投射到所述显示单元上；/n所述同步控制单元被配置为：控制所述第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载以及所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。/n

【技术特征摘要】
1.一种全息显示系统，其特征在于，包括全息图加载单元、空间光调制器单元、显示单元和同步控制单元，其中：
所述显示单元包括沿显示的3D图像的图像深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；
所述全息图加载单元被配置为：将每个待显示3D图像沿图像深度方向分割成第一多个2D图像，计算用于加载到所述空间光调制器单元上的每个2D图像的全息图，并在同步控制单元的控制下将每个2D图像的全息图依次加载到空间光调制器单元上，其中所述第一多个2D图像与所述第一多个显示屏幕具有一一对应的图像深度；
所述空间光调制器单元被配置为：在加载了所述2D图像的全息图的情况下对入射光进行衍射，并使衍射光投射到所述显示单元上；
所述同步控制单元被配置为：控制所述第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载以及所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。


2.根据权利要求1所述的全息显示系统，其特征在于，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，其中，所述同步控制单元进一步被配置为：控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。


3.根据权利要求2所述的全息显示系统，其特征在于：
所述全息图加载单元还被配置为：将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；
所述同步控制单元还被配置为：控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图，或者使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有一相同图像深度的2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有另一相同图像深度的2D图像的全息图。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的全息显示系统，其特征在于：
所述空间光调制器单元包括排列成阵列的第三多个空间光调制器；
所述全息图加载单元进一步被配置为：将每个2D图像分割成分别与所述第三多个空间光调制器相对应的第三多个子图像，分别计算每个子图像的全息图，并在所述同步控制单元的控制下将每个子图像的全息图加载到所述第三多个空间光调制器中相应的空间光调制器上，其中每个2D图像的第三多个子图像以与所述第三多个空间光调制器的阵列相同的排列方式组成完整的该2D图像。


5.根据权利要求1-3中任一项所述的全息显示系统，其特征在于，还包括：
第二多个激光器，其中每个激光器分别发出不同波长的单色光，作为空间光调制器单元的入射光，
其中，所述同步控制单元控制所述第二多个激光器的开关，使得空间光调制器单元的入射光的波长与空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹良才，何泽浩，郭汝海，刘显荣，田有良，
申请(专利权)人：青岛海信激光显示股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37