CN102436169A - 一种360°可视真三维图像显示系统及其显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于三维图像显示技术领域，涉及一旋转平台，绕旋转轴旋转；一反射镜，随旋转平台绕旋转轴旋转，在不同角位置将入射光信息向不同方向反射；一观察者定位单元，实时探测观察者位置，计算观察者双目同时观察到目标三维图像所需要的有效视角范围，并确定此范围对应的若干个角位置；—调制单元，包括用于加载计算全息编码的空间光调制器、用于变换上述空间光调制器的输出光信息并形成全息三维图像的变换透镜；一控制单元，用于当反射镜转到观察者定位单元确定的角位置时，控制上述调制单元衍射显示的三维图像入射该反射镜，并在该反射镜离开该角位置时，关闭反射镜的入射光信息，从而控制三维图像信息光入射上述反射镜的时间。

Description

一种360°可视真三维图像显示系统及其显示方法

技术领域

本发明属于三维图像显示技术领域，涉及一种结合观察者实时定位的360°可视真三维图像显示系统及其显示方法。

背景技术

由于二维显示难以清楚准确表达第三维的深度信息，人们一直在致力于研究可显示立体场景的显示技术——三维图像显示技术。目前比主要的三维技术为体视三维图像显示技术，通过给观察者的双目提供不同视角的平面图像，由人脑合成获取三维显示效果。进一步，结合扫描技术，可以在360度的范围实现全视角的图像显示。但其基元图像是二维图像，若想获得连续的三维显示效果，需要大量的二维图像，对显示器件的刷新频率要求非常高，且由于体视技术不是真正意义上的三维显示，容易造成观察者视觉疲劳而影响了其推广应用。

计算全息三维显示的基本原理是用计算机模拟光学衍射过程，并用光调制器件代替传统全息记录材料，在光波传输路径的某一个平面上模拟衍射光的复振幅，实现三维图像信息的全记录，再通过光学衍射，复现出三维图像。它可以提供三维物体所有的深度信息，是一种真正意义上的三维显示技术。

但受调制器空间分辨率的限制，光调制器通过光学系统衍射直接生成的三维图像观察视角比较小。

专利“全视角真三维图像显示系统及其显示方法”（ 申请号 201010577360）和“基于旋转调制单元的全视角三维全息显示系统及其方法”（ 申请号 201110185253）通过360°范围内旋转的反射镜，顺序显示多个小视角目标三维图像，采用一个或多个高速空间光调制器，实现360°全视角范围内所有目标图像光信息分布的显示，它们对空间光调制器的刷新频率要求都较高。

本专利结合观察者定位系统，通过360°范围内旋转的反射镜，实时显示动态观察者双目所在区域的目标图像光信息分布，而不需要显示目标图像在360°全视角范围内的所有光信息分布，可以在不采用高速空间光调制器的情况下，实现360°可视真三维图像显示。本专利是对专利“全视角真三维图像显示系统及其显示方法”（ 申请号 201010577360）和“基于旋转调制单元的全视角三维全息显示系统及其方法”（ 申请号 201110185253）的补充。

发明内容

本发明属于三维图像显示技术领域，涉及一种360°可视真三维图像显示方法和系统。

为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种360°可视真三维图像显示系统及其显示方法，采用目前市场上常规刷新频率的光调制器件，结合观察者定位技术，只显示目标图像在观察者所在区域内的多个小视角范围的光信息分布，依靠人眼的视觉滞留，实现360°可视的真三维图像显示。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种360°可视真三维图像显示系统，其包括：

一旋转平台，绕旋转轴旋转；

一反射镜，随旋转平台绕旋转轴旋转，在不同角位置将入射光信息向不同方向反射；

一观察者定位单元，实时探测观察者位置，计算观察者双目同时观察到目标三维图像所需要的有效视角范围，并确定此范围对应的若干个角位置；

—调制单元，包括用于加载计算全息编码的空间光调制器、用于变换上述空间光调制器的输出光信息并形成全息三维图像的变换透镜；

一控制单元，用于当反射镜转到观察者定位单元确定的角位置时，控制上述调制单元衍射显示的三维图像入射该反射镜，并在该反射镜离开该角位置时，关闭反射镜的入射光信息，从而控制三维图像信息光入射上述反射镜的时间； 

虚拟放置目标三维图像于目标图像显示区域，目标图像显示区域为以旋转轴为中心的圆对称区域，反射镜旋转到观察者定位单元确定的角位置时，获取目标三维图像关于此角位置处反射镜的镜像，并以该镜像作为此时该调制单元需要显示的三维图像，由该调制单元投射此三维图像到此角位置的反射镜镜面上。

该反射镜为单面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为一个，其光轴和旋转轴重合，在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于反射镜和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

该反射镜为双面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为两个，其光轴都和旋转轴重合；两个调制单元置于该反射镜两侧，在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像分别关于反射镜的反射面和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

该反射镜为单面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为多个，绕旋转轴分布，衍射生成的三维图像处于目标图像显示区内；在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于该反射镜和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

该反射镜为双面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为多个，绕旋转轴分布，衍射生成的三维图像处于目标图像显示区内；在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于该反射镜的反射面和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

该反射镜为单面反射镜，数量为n个，绕旋转轴旋转；该调制单元随反射镜同步绕旋转轴旋转，数量为n个，和反射镜一一对应；在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于同步旋转的对应反射镜和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系，n为大于或等于1的整数个。

该反射镜为双面反射镜，数量为n个，绕旋转轴旋转；该调制单元随反射镜同步绕旋转轴旋转，数量为2n个；该调制单元生成的三维图像从该反射镜两侧入射其不同反射面；该调制单元生成的三维图像关于同步旋转的对应反射镜的反射面和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系，n为大于或等于1的整数。

该调制单元的变换透镜为透镜组或衍射光学元件。三维图像的显示频率大于15Hz。

同时，本发明还提供一种360°可视真三维图像显示系统的显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、建立xyz轴坐标，z轴为旋转轴，目标图像显示区为绕旋转轴的圆对称区域，虚拟放置目标三维图像于该目标图像显示区内；

b、将沿从目标图像显示区中心指向观察者的显示方向，绕旋转轴的360°角范围分成N个小角度区域，其中第n个小角度区域定义为小角度区域n；调制单元衍射生成全息三维图像经角位置n处反射镜反射，显示物点沿显示方向衍射角的大小等于小角度区域n的视角大小，目标图像关于角位置n处反射镜的镜像定义为基元镜像n； 

c、由上述观察者定位单元探测观察者所处位置，确定覆盖观察者双目区域所需的M个有效小角度区域：有效小角度区域k、有效小角度区域k+1，……，有效小角度区域k+M-1，其对应的反射镜角位置定义为有效角位置：有效角位置k、有效角位置k+1，……，有效角位置k+M-1；

d、对于角位置n处的反射镜，计算基元镜像n在调制单元空间光调制器上的计算全息编码n，作为反射镜旋转到该角位置时调制单元空间光调制器的输入编码；

 e、连续旋转反射镜，当其运动到各有效角位置n时，控制单元控制光入射，调制单元空间光调制器同步输入对应计算全息编码，显示目标三维图像在观察者所处区域内的光场分布。

与现有技术相比较，本发明具备如下优势：

结合观察者定位系统，通过360°范围内旋转的反射镜，实时显示动态观察者所在区域的目标图像光信息分布，而不是显示目标图像360°全视角范围内所有的光信息分布，可以在不采用高速空间光调制器的情况下，实现360°可视真三维图像显示。

附图说明

图1  单固定调制单元单单面反射镜系统光路图；

图2  常规小角度区域划分示意图；

图3  双固定调制单元单双面反射镜系统光路图；

图4  多固定调制单元单单面反射镜同步旋转系统；

图5  多固定调制单元单反射镜系统小角度区域划分示意图

图6  调制单元和反射镜同步旋转系统；

10：调制单元                       11：空间光调制器

12：变换透镜                 20：反射镜

30：旋转平台                    40：观察者定位单元

50：快门。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，本专利基于时分复用和观察者追踪技术，通过旋转反射镜的扫描反射，设计360°可视全息三维图像显示系统。

一．单固定调制单元单单面反射镜系统

采用单个固定的调制单元10和单个单面反射镜20的系统光路结构如图1所示：调制单元10由空间光调制器11、变换透镜12组成，不随旋转平台转动，调制单元光轴和旋转轴重合。调制单元10生成的全息图，图1中用虚线三角形表示，其关于某角位置处反射镜20和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。全息图经反射镜反射，显示给观察者的是目标三维图像。如图1，空间光调制器衍射生成的a’点，经反射镜面反射，显示给观察者的是其关于反射镜20的像a，其视角受空间光调制器11空间带宽积的限制而较小。

如图2，调制单元10在目标图像显示区中心O_d点生成衍射点经于角位置m处反射镜20的反射，反射视角覆盖的区域恰好为小角度区域m。当反射镜20随旋转平台30旋转到N个不同角位置时，调制单元10在目标图像显示区中心O_d点生成衍射点经反射镜20反射，反射视角覆盖的N个小角度区域依次相连覆盖整个360°的视角范围。反射镜20的N个角位置对应N个基元镜像。

观察者定位系统40实时判定观察者的位置，确定覆盖观察者双目所占空间需要的小角度区域。例如，在观察者移动到图2所示位置时，需要m+1、m和m-1三个有效小角度区域即可覆盖观察者双目所在空间。假设目标三维图像的显示频率为t，则反射镜20随旋转平台30以每秒3t周的频率旋转。第一周，反射镜20旋转到有效角位置m-1时，空间光调制器加载计算全息编码m-1，并由控制单元50控制调制单元10生成的镜像m-1的全息图只有在反射镜20经过有效角位置m-1时的短时间段内投射到反射镜20上；第二周，只在反射镜20旋转到有效角位置m处，投射基元镜像m的全息图到反射镜20上；第三周，只在反射镜20旋转到有效角位置m+1时，才投射基元镜像m+1的全息图到反射镜20上。从第四周开始，往复重复以上过程，借用人眼的视觉滞留，可以实现观察者的双目可视。

当观察者移动到不同位置时，观察者定位单元实时确定观察者位置，重复以上过程，只显示观察者双目所占空间的目标图像光信息分布，可以实现360°范围内真三维图像的显示。

为了避免明显的闪烁效应，图像的显示频率应大于15Hz。令t=20Hz，则采用60Hz的空间光调制器即可实现360°可视的全息三维图像显示。

二．双固定调制单元单双面反射镜系统

采用双固定调制单元10和单个双面反射镜20的系统光路结构如图1所示：调制单元10由空间光调制器11、变换透镜12组成。我们把调制单元和快门组成的部分称作显示单元。两个空间不动的调制单元10从反射镜20两个反射面的两侧入射，其光轴和旋转轴重合。两个调制单元10生成的全息图，图3中用虚线三角形表示，关于某角位置反射镜20的两个反射面和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。全息图经反射镜反射，显示给观察者的是目标三维图像。如图3，上侧调制单元生成的a’点，经反射镜面反射，显示给观察者的是其关于反射镜20的虚像a，a点是目标图像上的点，其光信息传输方向向左，受空间光调制器11空间带宽积的限制其视角较小；下侧显示单元中的调制单元10生成的全息图经反射镜20反射，直接显示目标图像上的a点，其光信息传输方向向右，其视角也较小。

N个小角度区域的确定和同图2。

观察者定位系统40实时判定观察者的位置，确定覆盖观察者双目所占空间需要的小角度区域。如图2，在观察者移动到此位置时，确定m+1、m和m-1三个有效小角度区域即可覆盖观察者双目所在空间。假设目标三维图像的显示频率为t，则反射镜20随旋转平台30以每秒3t/2周的频率旋转。第一周，反射镜20的上反射面旋转到有效角位置m-1时，上侧调制单元10投射基元镜像m-1的全息图，通过控制单元50控制入射持续时间，在有效小角度区域m-1的范围内显示目标三维图像，随后反射镜20的下反射面旋转到有效角位置m时，下侧调制单元投射基元镜像m的全息图，通过控制单元50控制入射持续时间，在有效小角度区域m的范围内显示目标三维图像；第二周，反射镜20的上反射面旋转到有效角位置m+1时，上侧调制单元投射基元镜像m+1的全息图，通过控制单元50控制入射持续时间，在有效小角度区域m+1的范围内显示目标三维图像，随后反射镜20的下反射面旋转到有效角位置m-1时，下侧调制单元投射基元镜像m-1的全息图，按同样的方法在有效小角度区域m-1的范围内显示目标三维图像。如此反复，在三个有效小角度范围内显示目标三维图像，借用人眼的视觉滞留，可以实现观察者的双目可视。

当观察者移动到不同位置时，观察者定位单元实时确定观察者位置，重复以上过程，只显示观察者双目所占空间的目标图像光信息分布，可以实现360°范围内真三维图像的显示。

为了避免明显的闪烁效应，图像的显示频率应大于15Hz。令t=20Hz，则空间光调制器刷新频率达到30Hz即可实现360°范围内全息三维图像的显示。采用市场上常规的60Hz空间光调制器11，可以实现双观察者的360°可视真三维图像显示。

三．多固定调制单元单单面反射镜系统

以六个同样的调制单元10为例，绕轴均匀对称分布，其光路如图4所示。图4中只画出两个对称调制单元10。一个单面反射镜20置于目标图像显示区内绕旋转轴旋转。各调制单元10衍射生成的全息图都位于目标图像显示区内，关于反射镜和虚置目标图像成镜像关系。

如图5所示，以-x轴为0°角位置，绕z轴顺时针旋转，位于30°、90°、150°、210°、270°和330°的调制单元10分别命名为调制单元1、调制单元2、调制单元3、调制单元4、调制单元5和调制单元6。

调制单元10由空间光调制器11、变换透镜12组成。以调制单元1为例，经过变换透镜12光心的空间光调制器11直透光，经反射镜20反射沿调制单元1的角位置方向（30°方向）传输时，此反射镜20的位置定义为角位置10，虚置于目标图像显示区的目标图像关于此角位置反射镜20的像定义为镜像10，此时调制单元10在旋转轴上生成衍射点经反射显示的小视角区域定义为区域10。从反射镜20角位置10开始，沿顺时针方向，定义角位置1+1、1+2、…、1+L，对应显示图像的小角度衍射区域为区域1+1、区域1+2、…、区域1+L，可以覆盖30°到60°的视角区域，对应存在镜像1+1、镜像1+2、…、镜像1+L共L个镜像；同样，沿逆时针方向，存在角位置1-1、1-2、…、1-L，对应显示图像的小角度衍射区域为区域1-1、区域1-2、…、区域1-L，可以覆盖30°到-30°（即330°处）的视角区域，对应存在镜像1-1、镜像1-2、…、镜像1-L共L个镜像。

同样道理，对其它调制单元10，都存在相应的N=2L+1小视角区域，覆盖此调制单元10附近120°的视角区域。

图4中调制单元10生成的全息图用虚线三角形表示，经反射镜20反射，显示给观察者的是目标三维图像，图4中用实线三角形表示。比如调制单元衍射生成的a’点，经反射镜面反射，显示给观察者的是其关于反射镜20的虚像a，a点是目标图像实线三角形上的点。

观察者定位系统40实时判定观察者的位置，由观察者所处角位置附近的两个调制单元10负责显示目标图像。例如，观察者处于图5所示位置时，观察者定位系统40实时判定需要两个有效小视角区域，区域4+k和区域5-m，即可完全覆盖观察者双目所占空间。则由调制单元4在反射镜转到角位置4+k和调制单元5在反射镜转到角位置5-m时，投射相应镜像的全息图。若要求图像的显示频率为t，则反射镜20随旋转平台30以每秒t/2周的频率旋转。第一周，反射镜旋转到角位置4+k时，调制单元4通过控制单元50控制瞬时显示基元镜像4+k的全息图，经反射，在区域4+k的范围内显示目标三维图像；然后反射镜旋转到角位置5-m，调制单元5通过控制单元50控制瞬时显示基元镜像5-m的全息图，经反射，在区域5-m的范围内显示目标三维图像。在每一周，重复以上过程，借用人眼的视觉滞留，可以实现观察者的双目观察。

当观察者移动到不同位置时，观察者定位单元实时确定观察者位置，重复以上过程，可以实现360°可视的全息三维图像显示。

为了避免明显的闪烁效应，图像的显示频率应大于15Hz。令t=20Hz，则采用20Hz的空间光调制器即可实现360°范围内全息三维图像的显示。对以市场常规的60Hz空间光调制器，可以增大显示视角，实现多个观察者的360°可视的全息三维图像显示。

如果采用双面反射镜20，相对于图4，增加一倍数量的调制单元10，关于目标图像显示区和已有调制单元10对称分布，可以进一步降低对空间光调制器11刷新频率的要求。

四．调制单元和反射镜同步旋转系统

由调制单元10、单面反射镜20和快门50组成旋转单元，同步随旋转平台绕轴旋转；旋转单元中调制单元10生成全息图关于旋转单元中的单面反射镜20和目标图像显示区虚置的目标三维图像成镜像关系；旋转单元的数目可以是一个或多个。以对称分布的两个旋转单元为例，其光路结构如图6所示。

调制单元10由空间光调制器11、变换透镜12组成。N个小角度区域的确定如图2。

图6中一个调制单元10生成的全息图用虚线三角形表示，经对应反射镜20反射，显示给观察者的是目标三维图像，图6中用实线三角形表示。比如调制单元10衍射生成的a’点，经反射镜20镜面反射，显示给观察者的是其关于反射镜20的虚像a，a点是目标图像上的点。另一个旋转单元具有同样特性。

观察者定位系统40实时判定观察者的位置，确定覆盖观察者双目所占空间需要的小角度区域。如图2，在观察者移动到此位置时，需要m+1、m和m-1三个有效小角度区域即可覆盖观察者双目所在空间。假设目标三维图像的显示频率为t，则反射镜20随旋转平台30以每秒3t/2周的频率旋转。第一周，第一个旋转单元旋转到有效角位置m-1时，通过控制单元50控制瞬时显示基元镜像m-1的全息图，经同步反射镜20的反射，在有效小角度区域m-1的范围内显示目标三维图像的光信息分布；随后第二个旋转单元旋转到有效角位置m时，通过控制单元50控制，瞬时投射调制单元10生成的基元镜像m的全息图到同步反射镜20。第二周，第一个旋转单元旋转到有效角位置m+1时，通过控制单元50控制，瞬时投射调制单元10生成的基元镜像m+1的全息图到同步反射镜20；第二个旋转单元旋转到有效角位置m时，通过控制单元50控制，瞬时投射调制单元10生成的基元镜像m的全息图到同步反射镜20。如此循环，借用人眼的视觉滞留，可以实现观察者的双目观察。

当观察者移动到不同位置时，观察者定位单元实时确定观察者位置，重复以上过程，可以实现360°范围内全息三维图像的显示。

为了避免明显的闪烁效应，图像的显示频率应大于15Hz。令t=20Hz，则刷新频率达到30Hz即可实现360°范围内全息三维图像的显示。采用市场上常规的60Hz空间光调制器11，可以实现双观察者的360°可视真三维图像显示。采用更多的空间光调制器11，进一步可以实现多观察者的360°可视真三维图像显示。

如果由两个调制单元10、双面反射镜20和快门50组成旋转单元，两个调制单元10生成的全息图分别入射反射镜20的两个反射面，可以进一步降低对空间光调制器11刷新频率的要求。

Claims (10)

1.一种360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，包括：

一旋转平台，绕旋转轴旋转；

一反射镜，随旋转平台绕旋转轴旋转，在不同角位置将入射光信息向不同方向反射；

一观察者定位单元，实时探测观察者位置，计算观察者双目同时观察到目标三维图像所需要的有效视角范围，并确定此范围对应的若干个角位置；

—调制单元，包括用于加载计算全息编码的空间光调制器、用于变换上述空间光调制器的输出光信息并形成全息三维图像的变换透镜；

一控制单元，用于当反射镜转到观察者定位单元确定的角位置时，控制上述调制单元衍射显示的三维图像入射该反射镜，并在该反射镜离开该角位置时，关闭反射镜的入射光信息，从而控制三维图像信息光入射上述反射镜的时间； 

虚拟放置目标三维图像于目标图像显示区域，目标图像显示区域为以旋转轴为中心的圆对称区域，反射镜旋转到观察者定位单元确定的角位置时，获取目标三维图像关于此角位置处反射镜的镜像，并以该镜像作为此时该调制单元需要显示的三维图像，由该调制单元投射此三维图像到此角位置的反射镜镜面上。

2.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，该反射镜为单面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为一个，其光轴和旋转轴重合，在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于反射镜和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

3.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，该反射镜为双面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为两个，其光轴都和旋转轴重合；两个调制单元置于该反射镜两侧，在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像分别关于反射镜的反射面和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

4.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，该反射镜为单面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为多个，绕旋转轴分布，衍射生成的三维图像处于目标图像显示区内；在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于该反射镜和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

5.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，该反射镜为双面反射镜，数量为一个，绕旋转轴旋转；该调制单元固定不动，数量为多个，绕旋转轴分布，衍射生成的三维图像处于目标图像显示区内；在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于该反射镜的反射面和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系。

6.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，该反射镜为单面反射镜，数量为n个，绕旋转轴旋转；该调制单元随反射镜同步绕旋转轴旋转，数量为n个，和反射镜一一对应；在反射镜旋转到某角位置时，该调制单元生成的三维图像关于同步旋转的对应反射镜和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系，n为大于或等于1的整数个。

7.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，该反射镜为双面反射镜，数量为n个，绕旋转轴旋转；该调制单元随反射镜同步绕旋转轴旋转，数量为2n个；该调制单元生成的三维图像从该反射镜两侧入射其不同反射面；该调制单元生成的三维图像关于同步旋转的对应反射镜的反射面和目标图像显示区的虚置目标三维图像成镜像关系，n为大于或等于1的整数。

8.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，该调制单元的变换透镜为透镜组或衍射光学元件。

9.根据权利要求1所述的360°可视真三维图像显示系统，其特征在于，三维图像的显示频率大于15Hz。

10.一种根据权利要求1至9任一项所述的360°可视真三维图像显示系统的显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、建立xyz轴坐标，z轴为旋转轴，目标图像显示区为绕旋转轴的圆对称区域，虚拟放置目标三维图像于该目标图像显示区内；

b、将沿从目标图像显示区中心指向观察者的显示方向，绕旋转轴的360°角范围分成N个小角度区域，其中第n个小角度区域定义为小角度区域n；调制单元衍射生成全息三维图像经角位置n处反射镜反射，显示物点沿显示方向衍射角的大小等于小角度区域n的视角大小，目标图像关于角位置n处反射镜的镜像定义为基元镜像n； 

c、由上述观察者定位单元探测观察者所处位置，确定覆盖观察者双目区域所需的M个有效小角度区域：有效小角度区域k、有效小角度区域k+1，……，有效小角度区域k+M-1，其对应的反射镜角位置定义为有效角位置：有效角位置k、有效角位置k+1，……，有效角位置k+M-1；

d、对于角位置n处的反射镜，计算基元镜像n在调制单元空间光调制器上的计算全息编码n，作为反射镜旋转到该角位置时调制单元空间光调制器的输入编码；

 e、连续旋转反射镜，当其运动到各有效角位置n时，控制单元控制光入射，调制单元空间光调制器同步输入对应计算全息编码，显示目标三维图像在观察者所处区域内的光场分布。

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