CN101794028B - 光学实时三维立体显示装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种光学实时三维立体显示装置及方法，所述装置为一控制装置将视频全息图视频帧的信息编码为第一相位信息和第二相位信息，分别写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器；第一半反半透镜将入射激光分为能量相同的第一光束和第二光束；第一光束入射到第一相位型空间光调制器，第一相位型空间光调制器根据第一相位信息对第一光束进行空间相位调制；第二光束入射到第二相位型空间光调制器，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相位调制；携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并后入射到所述显示平面，复现设定视频图像的振幅和相位信息。

Description

光学实时三维立体显示装置及方法

技术领域

本发明涉及基于光学干涉效应实现三维立体实时显示的装置和方法。

背景技术

三维立体实时复现技术主要有两种，其一是利用人左眼与右眼的视觉差产生三维立体感的技术，其二是提供待观测物体的振幅和相位信息，从而直接观察到立体感的技术。

现有技术中用于三维立体显示的第一种技术，是基于双目视差，利用人眼的双目视差效应产生立体感。观察时一般需要佩戴特制的辅助工具，例如3D立体眼镜，使人眼观察到三维的立体景象。再比如透镜阵列3D立体显示器，将投影到左右眼的两幅图像(左、右图像)根据液晶面板的像素大小分割为相等数量的子图像对SIP，每个SIP由左右两个子图像构成。SIP依次交叉排列，并且紧贴在透镜阵列的焦平面上。许多的SIP经透镜阵列后分别投射到左、右眼的观看视区，当左、右眼分别看到存在视差的SIP时，便产生立体视觉。

第二种技术以全息术为代表。传统的全息术需要用感光胶片记录待观测物的信息，再利用胶片复现记录的物体信息。由于记录物体信息的胶片制备需要复杂的化学处理程序，并且耗费大量时间，这样当要求连续实时三维显示非静态物体信息时，传统的全息术无法做到。

在空间光调制器出现后发展起来的数字全息技术中，利用空间光调制器代替胶片记录物体信息，但多数仍需要先使用光强探测器，如CCD等在感光胶片处接收光强信息，再加载到空间光调制器上。此种结构仍需要一个实现全息成像的光路系统，才能制备复现所需的信息。并且系统结构仍比较复杂，调制信息的计算通常采用迭代算法，耗时较长，无法实现实时三维显示。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有的全息技术中，生成空间光调制器的调制信息的算法复杂，耗时较长，无法实现实时动态的三维显示的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种光学实时三维立体显示装置，所述装置包括激光器、扩束器、第一半反半透镜、第一相位型空间光调制器、第二相位型空间光调制器、显示平面以及控制装置；

所述控制装置将视频全息图视频帧的信息编码为第一相位信息和第二相位信息，分别写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器；

所述激光器发出相干激光，经所述扩束器后入射到第一半反半透镜上；

第一半反半透镜将入射激光分为能量相同的第一光束和第二光束；

第一光束入射到第一相位型空间光调制器，第一相位型空间光调制器根据第一相位信息对第一光束进行空间相位调制；第二光束入射到第二相位型空间光调制器，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相位调制；

携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并后入射到所述显示平面，在所述显示平面处干涉，复现设定视频图像的振幅和相位信息。

本发明还提供一种光学实时三维立体显示方法，应用于权利要求1所述的装置，包括步骤：

步骤a，控制装置将视频全息图视频帧序列编码为第一相位调制信息和第二相位调制信息；

步骤b，所述控制装置将视频全息图视频帧的第一相位调制信息写入第一相位型空间光调制器，将视频全息图视频帧的第二相位调制信息写入第二相位型空间光调制器；

步骤c，激光器发出高功率相干激光，经由扩束器扩束后，由第一半反半透镜分为第一光束和第二光束；

步骤d，第一相位型空间光调制器根据第一相位信息对第一光束进行空间相位调制，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相位调制；

步骤e，携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并后入射到显示平面，在所述显示平面处干涉，复现设定视频图像的振幅和相位信息。

本发明的有益效果在于，光学实时三维立体显示装置的光路结构简单，控制装置生成相位型空间光调制器的相位信息的驱动算法简单，不需要通常的迭代算法计算，仅需由解析公式给出。因此，空间光调制器的调制信息可由控制装置解析公式高速生成，能够满足实时动态显示三维立体视频信息的需要。

附图说明

图1为本发明实施例一的光学实时三维立体显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二的光学实时三维立体显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三的光学实时三维立体显示装置的方法的流程图；

图4为待显示视频帧信息振幅部分；

图5为待显示视频帧信息相位部分；

图6为透射式相位型空间光调制器的第一相位角分布；

图7为透射式相位型空间光调制器的第二相位角分布；

图8为复现出的视频帧信息振幅分布；

图9为复现出的视频帧信息相位分布。

附图标记说明

10-显示平面；11-激光器；12-扩束器；121-短焦距透镜；122-长焦距透镜；13-控制装置；14-半反半透镜；15-反射镜；16-反射镜；17、18-透射式相位型空间光调制器；19-半反半透镜；20-控制装置；21-激光器；22-扩束器；221-短焦距透镜；222-长焦距透镜；24-半反半透镜；25、26-反射式相位型空间光调制器；27显示平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的特点和优点进行详细说明。

本发明采用两个纯相位型的空间光调制器，通过控制装置预先对待观测视频图像第一帧的振幅和相位信息编码，生成两个相位调制信息，由控制装置将生成的相位调制信息分别写入两个空间光调制器。然后由两束相干光分别照射两个空间光调制器，则相干光的相位被调制产生相应延迟，从而经过两个空间光调制器的两束相干光束将携带相应的相位信息，在预定位置干涉产生待观测物体的振幅与相位信息。由于提供了待观测图像完整的振幅与相位信息，观察者将观察到三维立体图像。第一帧的物体信息复现后，继续由控制装置对第二帧进行编码并写入两个空间光调制器对相干光实施调制，并且其余的光路系统保持不变，则观察者将在预定位置处观察到相应的三维立体图像。此后继续对剩余帧数进行同样的处理。只要编码待观测物体信息并继之将生成的相位调制信息写入空间光调制器的速度达到每秒25帧(25fps)，由于人眼的视觉暂留效应，人眼将观察到实时动态的三维立体图像。

实施例一

图1所示为本发明实施例一的光学实时三维立体显示装置的结构示意图。

实施例一基于马赫-曾德干涉仪结构。光学实时三维立体显示装置100包括激光器11，扩束器12，半反半透镜14，反射镜15，反射镜16，透射式相位型空间光调制器17、18，半反半透镜19，显示平面10以及控制装置13。

透射式相位型空间光调制器17、18并联连接于控制装置13。

控制装置13向透射式相位型空间光调制器17、18提供视频全息图的视频帧的编码，根据此编码实时显示三维立体场景。具体的，控制装置13将视频全息图序列的图像编码为第一相位信息和第二相位信息，分别写入透射式相位型空间光调制器17、18。

透射式相位型空间光调制器17、18可由透射型液晶面板构成，其由控制装置13的编码驱动信号而驱动，对穿过透射式相位型空间光调制器17、18的光进行空间相位调制。

透射式相位型空间光调制器17、18到显示平面10的光程相等。

从激光器11发出的高功率相干激光经过扩束器12扩束后，入射到半反半透镜14上。半反半透镜14将入射光分为能量相同的第一光束和第二光束。

其中扩束器12由短焦距透镜121和长焦距透镜122构成。

半反半透镜14将入射光透射，形成第一光束入射到反射镜15上。第一光束经由反射镜15反射，入射到透射式相位型空间光调制器17上。透射式相位型空间光调制器17对第一光束进行空间相位调制。携带第一相位调制信息的第一光束入射到半反半透镜19上。

半反半透镜14将入射光反射，形成第二光束入射到反射镜16上。第二光束经由反射镜16反射，入射到透射式相位型空间光调制器18上。透射式相位型空间光调制器18对第二光束进行空间相位调制。携带第二相位调制信息的第二光束入射到半反半透镜19上。

半反半透镜19将携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并，入射到显示平面10，在显示平面10处干涉，复现设定视频图像的振幅和相位信息，观察者在显示平面10处观察到复现的三维立体像。

控制装置13生成的视频全息图视频帧的编码为：

写入透射式相位型空间光调制器17的第一相位信息为：

M1＝arg(D)-arccos(abs(D)/2)    公式(1)

写入透射式相位型空间光调制器18的第二相位信息为：

M2＝arg(D-exp(iM1))            公式(2)

其中，D＝F^-1{F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}/F{h(x₁，y₁，d)}}。

R(x₁，y₁)是需显示图像的振幅分布，φ(x₁，y₁)是需显示图像的相位角分布，h(x₁，y₁，d)是透射式相位型空间光调制器17、18到显示平面10的菲涅耳近似下的点脉冲响应，d是透射式相位型空间光调制器17、18到显示平面10的光程。F{}表示傅立叶变换，F^-1{}表示逆傅立叶变换。arg()表示()内的相位角分布，arccos()表示()内的反余弦值，abs()表示()内的振幅。i是虚数单位。exp()表示()内的e指数运算。

以下给出公式(1)和公式(2)的推导过程。

经过透射式相位型空间光调制器17、18生成的需显示图像可以表示为：

R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]＝exp(iM1)*h(x₁，y₁，d)+exp(iM2)*h(x₁，y₁，d)

＝[exp(iM1)+exp(iM2)]*h(x₁，y₁，d)；

＝D*h(x₁，y₁，d)

其中，D＝exp(iM1)+exp(iM2)，exp(iM1)*h(x₁，y₁，d)为透射式相位型空间光调制器17对第一光束进行空间相位调制的结果，exp(iM2)*h(x₁，y₁，d)为透射式相位型空间光调制器18对第二光束进行空间相位调制的结果。

对上式作傅立叶变换，得到：

F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}＝F{D*h(x₁，y₁，d)}

                                               ，

＝F{D}F{h(x₁，y₁，d)}

因此 $F\left\{D\right\}=\frac{F\left\{R(x_1,y_1)\exp \right[\mathrm{i\φ}(x_1,y_1)\left]\right\}}{F\left\{h(x_1,y_1,d)\right\}},$

即D＝F^-1{F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}/F{h(x₁，y₁，d)}}。

由D＝exp(iM1)+exp(iM2)可得到|D-exp(iM1)|²＝1，

令arg(D)表示D内的相位角分布，abs(D)表示D内的振幅分布，则

D＝abs(D){iexp[arg(D)]}，

因此|abs(D){iexp[arg(D)]}-exp(iM1)|²＝1；

作以下整理：

|abs(D){iexp[arg(D)]}-exp(iM1)|²

＝|abs(D)cos[arg(D)]+iabs(D)sin[arg(D)]-cos(M1)-isin(M1)|²

＝|{abs(D)cos[arg(D)]-cos(M1)}+i{abs(D)sin[arg(D)]-sin(M1)}|²

＝{abs(D)cos[arg(D)]-cos(M1)}²+{abs(D)sin[arg(D)]-sin(M1)}²；

＝1+[abs(D)]²-2abs(D){cos[arg(D)]cos(M1)+sin[arg(D)]sin(M1)}

＝1+[abs(D)]²-2abs(D)cos{[arg(D)]-M1}

＝1

因此，[abs(D)]²＝2abs(D)cos{[arg(D)]-M1}，

得到公式(1)，即写入透射式相位型空间光调制器17的第一相位信息M1＝arg(D)-arccos(abs(D)/2)。

进而得到公式(2)，即写入透射式相位型空间光调制器18的第二相位信息M2＝arg(D-exp(iM1))。

在实时显示的初始时刻，控制装置13将视频全息图第一视频帧的编码分别写入透射式相位型空间光调制器17、18；经由透射式相位型空间光调制器18调制的第一光束和经由透射式相位型空间光调制器17调制的第二光束在显示平面10处干涉，显示第一视频帧的三维立体图像。第一视频帧显示结束后，由控制装置13将视频全息图第二视频帧的编码分别写入透射式相位型空间光调制器17、18；经由透射式相位型空间光调制器18调制的第一光束和经由透射式相位型空间光调制器17调制的第二光束在显示平面10处干涉，显示第二视频帧的三维立体图像。依序进行，对剩余的视频全息图的视频帧进行同样的处理。

其中，控制装置13写入透射式相位型空间光调制器17、18的视频全息图视频帧的相位信息的速度为每秒25帧(25fps)。由于人眼的视觉残留效应，观察者将观察到实时动态的三维立体图像。

优选的，控制装置13为计算机控制系统，或者微控制器。

由于本发明光学实时三维立体显示装置的光路结构简单，控制装置13生成透射式相位型空间光调制器17、18的相位信息的驱动算法简单，不需要通常的迭代算法计算，仅需由解析公式给出。因此，空间光调制器的调制信息可由控制装置解析公式高速生成，能够满足实时动态显示三维立体视频信息的需要。

实施例二

图2所示为本发明实施例二的光学实时三维立体显示装置的结构示意图。

实施例二基于迈克尔逊干涉仪结构。光学实时三维立体显示装置200包括激光器21，扩束器22，半反半透镜24，反射式相位型空间光调制器25、26，显示平面27以及控制装置20。

反射式相位型空间光调制器25、26并联连接于控制装置20。

控制装置20向反射式相位型空间光调制器25、26提供视频全息图的视频帧的编码，根据此编码实时显示三维立体场景。具体的，控制装置20将视频全息图序列的图像编码为第一相位信息和第二相位信息，分别写入反射式相位型空间光调制器25、26。

反射式相位型空间光调制器25、26对反射光进行空间相位调制。

反射式相位型空间光调制器25、26到显示平面27的光程相等。

从激光器21发出的高功率相干激光经过扩束器22扩束后，入射到半反半透镜24上。半反半透镜24将入射光分为能量相同的第一光束和第二光束。

其中扩束器22由短焦距透镜221和长焦距透镜222构成。

半反半透镜24将入射光透射，形成第一光束入射到反射式相位型空间光调制器25上。反射式相位型空间光调制器25对第一光束进行空间相位调制并反射。携带第一相位调制信息的第一光束入射到半反半透镜24上。

半反半透镜24将入射光反射，反射式相位型空间光调制器26上。反射式相位型空间光调制器26对第二光束进行空间相位调制并反射。携带第二相位调制信息的第二光束入射到半反半透镜24上。

半反半透镜24将携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并，入射到显示平面27，在显示平面27处干涉，复现设定物体的振幅和相位信息，观察者在显示平面27处观察到复现的三维立体像。

控制装置20生成的视频全息图视频帧的编码为：

写入反射式相位型空间光调制器25的第一相位信息为：

M1＝arg(D)-arccos(abs(D)/2)    公式(3)

写入反射式相位型空间光调制器26的第二相位信息为：

M2＝arg(D-exp(iM1))            公式(4)

其中，D＝F^-1{F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}/F{h(x₁，y₁，d)}}。

R(x₁，y₁)是需显示图像的振幅分布，φ(x₁，y₁)是需显示图像的相位角分布，h(x₁，y₁，d)是反射式相位型空间光调制器25、26到显示平面27的菲涅耳近似下的点脉冲响应，d是反射式相位型空间光调制器25、26到显示平面27的光程。F{}表示傅立叶变换，F^-1{}表示逆傅立叶变换。arg()表示()内的相位角分布，arccos()表示()内的反余弦值，abs()表示()内的振幅。i是虚数单位。exp()表示()内的e指数运算。

公式(3)和公式(4)的推导过程与实施例一相同，不再赘述。

在实时显示的初始时刻，控制装置20将视频全息图第一视频帧的编码分别写入反射式相位型空间光调制器25、26；经由反射式相位型空间光调制器25调制的第一光束和经由反射式相位型空间光调制器26调制的第二光束在显示平面27处干涉，显示第一视频帧的三维立体图像。第一视频帧显示结束后，由控制装置20将视频全息图第二视频帧的编码分别写入反射式相位型空间光调制器25、26；经由反射式相位型空间光调制器25调制的第一光束和经由反射式相位型空间光调制器26调制的第二光束在显示平面27处干涉，显示第二视频帧的三维立体图像。依序进行，对剩余的视频全息图的视频帧进行同样的处理。

其中，控制装置20写入反射式相位型空间光调制器25、26的视频全息图视频帧的速度为每秒25帧(25fps)。由于人眼的视觉残留效应，观察者将观察到实时动态的三维立体图像。

优选的，控制装置20为计算机控制系统，或者微控制器。

由于本发明光学实时三维立体显示装置的光路结构简单，控制装置13生成反射式相位型空间光调制器25、26的相位信息的驱动算法简单，不需要通常的迭代算法计算，仅需由解析公式给出。因此，空间光调制器的调制信息可由控制装置解析公式高速生成，能够满足实时动态显示三维立体视频信息的需要。

实施例三

图3所示为本发明实施例三的光学实时三维立体显示方法的流程图。

以应用于实施例一的光学实时三维立体显示装置为例，实施例三的方法包括的步骤为：

步骤301，控制装置13将视频全息图视频帧序列编码为第一相位调制信息和第二相位调制信息。

第一相位信息为：

M1＝arg(D)-arccos(abs(D)/2)

第二相位信息为：

M2＝arg(D-exp(iM1))

其中，D＝F^-1{F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}/F{h(x₁，y₁，d)}}。

R(x₁，y₁)是需显示视频图像的振幅分布，φ(x₁，y₁)是需显示图像的相位角分布，h(x₁，y₁，d)是透射式相位型空间光调制器17、18到显示平面10的菲涅耳近似下的点脉冲响应，d是透射式相位型空间光调制器17、18到显示平面10的光程。F{}表示傅立叶变换，F^-1{}表示逆傅立叶变换。arg()表示()内的相位角分布，arccos()表示()内的反余弦值，abs()表示()内的振幅。i是虚数单位。exp()表示()内的e指数运算。

步骤302，控制装置13将视频全息图视频帧的第一相位调制信息写入透射式相位型空间光调制器17，将视频全息图视频帧的第二相位调制信息写入透射式相位型空间光调制器18。

步骤303，激光器11发出高功率相干激光，经由扩束器12扩束后，由半反半透镜14分为第一光束和第二光束。

步骤304，透射式相位型空间光调制器17对第一光束进行空间相位调制；透射式相位型空间光调制器18对第二光束进行空间相位调制。

步骤305，携带第一相位信息的第一光束和携带第二相位信息的第二光束分别入射到半反半透镜19上，半反半透镜19二光束合并，入射到显示平面10，在显示平面10处干涉，复现设定视频图像的振幅和相位信息，观察者在显示平面10处观察到复现的三维立体像。

步骤306，控制装置13判断是否还有未显示的视频全息图视频帧；如果是，则执行步骤302，继续显示；如果否，则结束。

本发明光学实时三维立体显示方法，是由控制装置对希望显示的物体振幅与相位信息编码，得到两个空间光调制器的调制相位信息，其编码方式是依据光路结构，由解析公式得出，使编码速度足够快，满足实时显示的需要。

以下结合实施例一，给出本发明光学实时三维立体显示装置及方法的图像显示结果。

设待显示的视频图像信息是空间尺度为5cm×5cm，采样后为256×256像素大小，透射式相位型空间光调制器17、18的像素面积为256×256，单个像素有效尺寸为195um×195um，透射式相位型空间光调制器17、18到显示平面10的光程为20cm，从激光器11发出的高功率激光的相干光波长为633nm。入射到透射式相位型空间光调制器17、18上的能量均匀分布，分布密度为单位大小1。

待显示视频帧信息振幅部分如图4所示，其相位信息如图5所示。写入透射式相位型空间光调制器17的第一相位角分布如图6所示，写入透射式相位型空间光调制器18的第二相位角分布如图7所示。利用得到的第一相位信息和第二相位信息，在显示平面10复现出的视频帧信息振幅分布如图8所示，相位角分布如图9所示。

在显示平面10复现出的图像与待显示图像对应像素点振幅的绝对差值之和跟待显示图像的能量之和的比值为3.2150e-031，复现图像与待显示图像对应像素点相位角的绝对差值之和为1.8146e-011。可见差异非常小，图像得到很好的复现。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述装置包括激光器、扩束器、第一半反半透镜、第一相位型空间光调制器、第二相位型空间光调制器、显示平面以及控制装置；

所述控制装置将视频全息图视频帧的信息编码为第一相位信息和第二相位信息，分别写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器；

所述激光器发出相干激光，经所述扩束器后入射到第一半反半透镜上；

第一半反半透镜将入射激光分为能量相同的第一光束和第二光束；

第一光束入射到第一相位型空间光调制器，第一相位型空间光调制器根据第一相位信息对第一光束进行空间相位调制；第二光束入射到第二相位型空间光调制器，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相位调制；

携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并后入射到所述显示平面，在所述显示平面处干涉，复现设定视频图像的振幅和相位信息；其中，

所述第一相位信息为M1＝arg(D)-arccos(abs(D)/2)；

所述第二相位信息为M2＝arg(D-exp(iM1))；

其中，D＝F^-1{F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}/F{h(x₁，y₁，d)}}；

R(x₁，y₁)是需显示图像的振幅分布，φ(x₁，y₁)是需显示图像的相位角分布，h(x₁，y₁，d)是第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器到所述显示平面的菲涅耳近似下的点脉冲响应，d是第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器到所述显示平面的光程，F{}表示傅立叶变换，F^-1{}表示逆傅立叶变换，arg()表示()内的相位角分布，arccos()表示()内的反余弦值，abs()表示()内的振幅，i是虚数单位，exp()表示()内的e指数运算。

2.如权利要求1所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述第一相位型空间光调制器到所述显示平面的光程与所述第二相位型空间光调制器到所述显示平面的光程相等。

3.如权利要求1所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于所述控制装置写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器的第一相位信息和第二相位信息的速度为每秒25帧。

4.如权利要求3所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器分别为第一透射型相位型空间光调制器和第二透射型相位型空间光调制器。

5.如权利要求3所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器分别为第一反射型相位型空间光调制器和第二反射型相位型空间光调制器。

6.如权利要求4或5所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述扩束器由短焦距透镜和长焦距透镜构成。

7.如权利要求4所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述装置还包括第二半反半透镜；

第一光束入射到第一透射式相位型空间光调制器上，第一透射式相位型空间光调制器对第一光束进行空间相位调制并透射，携带第一相位调制信息的第一光束入射到第二半反半透镜上；

第二光束入射到第二透射式相位型空间光调制器上，第二透射式相位型空间光调制器对第二光束进行空间相位调制并透射，携带第二相位调制信息的第二光束入射到第二半反半透镜上；

第二半反半透镜将携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并。

8.如权利要求5所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，

第一光束入射到第一反射式相位型空间光调制器上，第一反射式相位型空间光调制器对第一光束进行空间相位调制并反射，携带第一相位调制信息的第一光束入射到第一半反半透镜上；

第二光束入射到第二透射式相位型空间光调制器上，第二透射式相位型空间光调制器对第二光束进行空间相位调制并反射，携带第二相位调制信息的第二光束入射到第一半反半透镜上；

第一半反半透镜将携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并。

9.一种光学实时三维立体显示方法，其特征在于，包括步骤：

步骤a，控制装置将视频全息图视频帧序列编码为第一相位调制信息和第二相位调制信息；

步骤b，所述控制装置将视频全息图视频帧的第一相位调制信息写入第一相位型空间光调制器，将视频全息图视频帧的第二相位调制信息写入第二相位型空间光调制器；

步骤c，激光器发出高功率相干激光，经由扩束器扩束后，由第一半反半透镜分为第一光束和第二光束；

步骤d，第一相位型空间光调制器根据第一相位信息对第一光束进行空间相位调制，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相位调制；

步骤e，携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合并后入射到显示平面，在所述显示平面处干涉，复现设定视频图像的振幅和相位信息，其中，

所述步骤a中的第一相位信息为M1＝arg(D)-arccos(abs(D)/2)；

所述第二相位信息为M2＝arg(D-exp(iM1))；

其中，D＝F^-1{F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}/F{h(x₁，y₁，d)}}；

R(x₁，y₁)是需显示图像的振幅分布，φ(x₁，y₁)是需显示视频图像的相位角分布，h(x₁，y₁，d)是第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器到所述显示平面的菲涅耳近似下的点脉冲响应，d是第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器到所述显示平面的光程，F{}表示傅立叶变换，F^-1{}表示逆傅立叶变换，arg()表示()内的相位角分布，arccos()表示()内的反余弦值，abs()表示()内的振幅，i是虚数单位，exp()表示()内的e指数运算。

10.如权利要求9所述的光学实时三维立体显示方法，其特征在于，所述步骤e之后还包括步骤f，所述控制装置判断是否还有未显示的视频全息图视频帧；如果是，则执行步骤b，继续显示下一帧；如果否，则结束。

11.如权利要求9所述的光学实时三维立体显示方法，其特征在于，所述步骤b中的所述控制装置写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器的第一相位信息和第二相位信息的速度为每秒25帧。

12.如权利要求9所述的光学实时三维立体显示方法，其特征在于，所述的第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器均为透射式。

13.如权利要求9所述的光学实时三维立体显示方法，其特征在于，所述的第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器均为反射式。

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