CN106154798A - 一种全息显示装置及其显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全息显示装置及其显示方法，包括：用于调制光波振幅信息的显示器件，以及用于调制光波相位信息的相位控制板；其中，相位控制板设置于显示器件的内部。由于将相位调制和振幅调制分开设置，实现独立控制光波相位信息和光波振幅信息，利用显示器件进行光波振幅信息的调制，利用相位调制板进行光波相位信息的调制，有利于提高对调制对象的控制能力，实现高质量的全息显示。并且，可以采用相位调制板调制光波相位信息，可以实现多视角的裸眼三维显示。
Description
技术领域
本发明涉及三维显示技术领域，尤其涉及一种全息显示装置及其显示方法。
背景技术
显示以视觉的形式将信息传递给人们，古有百闻不如一见的成语，可见显示在人们的现实生活中具有重要的意义。据科学家估计人类得到的70％到80％的信息来源于视觉。
3D显示在现在社会生活中具有重要的意义，而全息显示将会是最有希望实现真3D显示的技术，全息显示可以提供物体波的全部信息，具有极好的深度与视差，可以提供人类对3D信息所需要的所有生理和心理暗示。
利用光波干涉和衍射特性来记录和重现物波的方法称为全息术(holograPhy)。由于记录了物像的相位与振幅信息，因此可以重现物像的3D图像。现有的全息显示系统采用光或电寻址的空间调制器同时对光的相位和振幅进行调制，要求空间调制器具有高的刷新频率，快的响应速度，很难满足。因此，会出现串扰大，分辨率低，容易视觉疲劳等问题，不利于获得最佳的三维观看效果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种全息显示装置及其显示方法，用以解决现有空间调制器实现全息显示时三维观看效果差的问题。
因此，本发明实施例提供了一种全息显示装置，包括：用于调制光波振幅信息的显示器件，以及用于调制光波相位信息的相位控制板；其中，所述相位控制板设置于所述显示器件的内部。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，所述显示器件包括：用于提供相干参考光的背光源，以及设置在所述背光源出光侧的用于调制所述相干参考光的灰度信息的光开关器件。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，所述光开关器件包括：相对而置的上基板和下基板，以及设置于所述上基板和所述下基板之间的微型机电系统；
所述相位控制板设置于所述上基板与所述微型机电系统之间；或，所述相位控制板设置于所述微型机电系统与所述下基板之间；或，所述相位控制板设置于所述下基板与所述背光源之间。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，所述光开关器件包括：相对而置的对向基板和阵列基板，设置于所述对向基板与所述阵列基板之间的液晶层，设置于所述对向基板之上的上偏光片，以及设置于所述阵列基板之下的下偏光片；
所述相位控制板设置于所述上偏光片与所述对向基板之间；或，所述相位控制板设置于所述对向基板与所述液晶层之间；或，所述相位控制板设置于所述液晶层与所述阵列基板之间；或，所述相位控制板设置于所述阵列基板与所述下偏光片之间；或，所述相位控制板设置于所述下偏光片与所述背光源之间；或，所述相位控制板作为所述上偏光片或所述下偏光片。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，所述背光源提供的相干参考光为相干准直光。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，所述显示器件包括：电致发光显示面板，以及设置在所述电致发光显示面板出光侧的抗反射偏光片；所述相位控制板作为所述抗反射偏光片。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，所述相位控制板包括多个相互独立的调制区域；一个所述调制区域与所述显示器件中的一个像素区域一一对应，或，一个所述调制区域与所述显示器件中的多个像素区域一一对应。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，相邻的两个所述调制区域调制光线的相位调制角度互不相同。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，各所述调制区域调制光线的相位调制角度相对固定或根据接收的振幅调制信号变化。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的全息显示装置中，所述相位控制板为光栅相位控制板、光层厚度相位控制板、或液晶相位控制板。
另一方面，本发明实施例还提供了一种上述全息显示装置的显示方法，包括：
显示器件根据接收到调制信号，调制光波振幅信息；
相位控制板调制光波相位信息。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种全息显示装置及其显示方法，包括：用于调制光波振幅信息的显示器件，以及用于调制光波相位信息的相位控制板；其中，相位控制板设置于显示器件的内部。由于将相位调制和振幅调制分开设置，实现独立控制光波相位信息和光波振幅信息，利用显示器件进行光波振幅信息的调制，利用相位调制板进行光波相位信息的调制，有利于提高对调制对象的控制能力，实现高质量的全息显示。并且，可以采用相位调制板调制光波相位信息，可以实现多视角的裸眼三维显示。
附图说明
图1为本发明实施例提供的全息显示装置的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的全息显示装置的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的全息显示装置的结构示意图之三。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的全息显示装置及其显示方法的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各部件的形状和大小不反映全息显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种全息显示装置，如图1所示，包括：用于调制光波振幅信息的显示器件100，以及用于调制光波相位信息的相位控制板200；其中，相位控制板200设置于显示器件100的内部。
具体地，本发明实施例提供的上述全息显示装置中，由于将相位调制和振幅调制分开设置，实现独立控制光波相位信息和光波振幅信息，利用显示器件100进行光波振幅信息的调制，利用相位调制板200进行光波相位信息的调制，有利于提高对调制对象的控制能力，实现高质量的全息显示。并且，可以采用相位调制板调制光波相位信息，可以实现多视角的裸眼三维显示。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述全息显示装置中的显示器件100具体可以采用多种方式实现，例如可以采用被动发光的调制光波振幅信息的光开关器件，也可以采用主动发光的可调制光波振幅信息的发光器件，在此不做限定。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，当采用不主动发光的光开关器件对光波振幅信息进行调制时，如图1和图2所示，显示器件100一般需要包括：用于提供相干参考光的背光源110，和设置在背光源110出光侧的用于调制相干参考光的灰度信息的光开关器件120。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，用于提供相干参考光的背光源110，在具体实施时可以采用OLED背光源，可以采用LED背光源等，还可以采用动态背光源，在此不做限定。并且，较佳地，为了利于相干参考光产生干涉和衍射，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，背光源110提供的相干参考光优选为相干准直光，即背光源100优选为准直背光源。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，用于实现调制相干参考光的灰度信息的光开关器件120的实现方式可以有多种，例如：可以采用微型机电系统(MEMS)器件、液晶显示器件、电致变色器件或光致变色器件等，根据接收到的调制信号对光波振幅信息进行调制的器件。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，当显示器件100中的光开关器件120选用MEMS器件时，如图1所示，光开关器件120具体包括：相对而置的上基板121和下基板122，以及设置于上基板121和下基板122之间的微型机电系统123。
此时，由于相位控制板200设置于显示器件100的内部，因此，具体地，如图1所示，相位控制板200可以设置于上基板121与微型机电系统123之间；或者，相位控制板200还可以设置于微型机电系统123与下基板122之间；或者，相位控制板200也可以设置于下基板122与背光源110之间，在此不做限定。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，当显示器件100中的光开关器件120选用液晶显示器件时，如图2所示，光开关器件120具体包括：相对而置的对向基板124和阵列基板125，设置于对向基板124与阵列基板125之间的液晶层126，设置于对向基板124之上的上偏光片127，以及设置于阵列基板125之下的下偏光片128。具体地，液晶层126中的液晶分子可以采用向列相液晶，铁电液晶，蓝相液晶，胆甾相液晶等。
此时，由于相位控制板200设置于显示器件100的内部，因此，具体地，相位控制板200可以设置于上偏光片127与对向基板124之间；或者，如图2所示，相位控制板200也可以设置于对向基板124与液晶层126之间；或者，相位控制板200还可以设置于液晶层126与阵列基板125之间；或者，相位控制板200也可以设置于阵列基板125与下偏光片128之间；或者，相位控制板200还可以设置于下偏光片128与背光源110之间；或者，相位控制板200还可以直接作为上偏光片127或下偏光片128，即不单独设置上偏光片127或下偏光片128。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，当显示器件100中的光开关器件120选用电致变色器件或光致变色器件等其他器件时，与MEMS器件和液晶显示器件类似，相位控制板200可以设置于光开关器件120内部，也可以设置于光开关器件120与背光源110之间，在此不作赘述。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，当采用主动发光的可调制光波振幅信息的发光器件作为显示器件100时，如图3所示，显示器件100可以具体包括：电致发光显示面板130，以及设置在电致发光显示面板130出光侧的抗反射偏光片140。此时，相位控制板200可以设置于电致发光显示面板130的内部，也可以如图3所示，将相位控制板200直接作为抗反射偏光片140，即不单独设置抗反射偏光片140。
在具体实施时，为了实现对于光波相位信息的调制，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，相位控制板200一般包括多个相互独立的调制区域；并且，一个调制区域可以与显示器件100中的一个像素区域一一对应；或者，一个调制区域也可以与显示器件100中的多个像素区域一一对应，在此不做限定。
并且，在本发明实施例提供上述全息显示装置中，在相位调制板200中的相邻的两个调制区域调制光线的相位调制角度一般互不相同，且相位调制角度的调节能力一般控制在0-2π，即相位调节角度范围在0-2π内选取。
在具体实施时，为了实现动态全息图像的显示，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，具体可以通过下述三种方式实现全息显示：第一种，调制光波振幅信息进行动态变化，而调制光波相位信息的相位调制角度相对固定；第二种，调制光波振幅信息进行动态变化，且调制光波相位信息的相位调制角度也根据观看角度的变化而动态变化；第三种，调制光波振幅信息相对固定，通过调制光波相位信息的相位调制角度实现动态全息显示。基于此，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，相位调制板200中的各调制区域调制光线的相位调制角度可以相对固定，或者，也可以根据接收的振幅调制信号而动态变化。
具体地，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，根据是否需要相位控制板200中各调制区域动态调节相位调制角度，可以选择具体的相位调制板200的实现方式，例如在相对固定相位调制板200中的各调制区域调制光线的相位调制角度时，相位调制板200可以选择光栅相位控制板、光层厚度相位控制板、或液晶相位控制板。当需要相位调制板200中的各调制区域调制光线的相位调制角度动态变化时，相位调制板200可以选择液晶相位控制板。
其中，具体地，光栅相位控制板是指相位控制板200中各调制区域设置光栅周期不同的纳米光栅，以实现对于通过的光线的光波相位信息进行不同程度的相位角度调制。光层厚度相位控制板是指相位控制板200中各调制区域设置厚度不同的薄膜叠层，以实现对于通过的光线的光波相位信息进行不同程度的相位角度调制。液晶相位控制板是指相位控制板200中各调制区域设置独立可控的液晶盒，通过对液晶盒中液晶分子旋转角度的控制，以实现对于通过的光线的光波相位信息进行不同程度的相位角度调制。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种全息显示装置的显示方法，由于该显示方法解决问题的原理与前述一种全息显示装置相似，因此该显示方法的实施可以参见全息显示装置的实施，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种全息显示装置的显示方法，包括以下步骤：显示器件根据接收到调制信号，调制光波振幅信息；相位控制板调制光波相位信息，以实现动态全息显示。
在具体实施时，信号源可以根据所需显示的全息图像信息，进行振幅信息和相位信息的分离，之后将调制信息加载至调制信号中发送给显示器件进行调控，同时还可以根据相位信息对相位控制板进行调控，或者使用固定调制的相位控制板对光波相位信息进行调制；通过显示器件调制光波振幅信息，同时通过相位调制板调制光波相位信息后，可以实现全息图像的重现。
本发明实施例提供的上述全息显示装置及其显示方法，包括：用于调制光波振幅信息的显示器件，以及用于调制光波相位信息的相位控制板；其中，相位控制板设置于显示器件的内部。由于将相位调制和振幅调制分开设置，实现独立控制光波相位信息和光波振幅信息，利用显示器件进行光波振幅信息的调制，利用相位调制板进行光波相位信息的调制，有利于提高对调制对象的控制能力，实现高质量的全息显示。并且，可以采用相位调制板调制光波相位信息，可以实现多视角的裸眼三维显示。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种全息显示装置，其特征在于，包括：用于调制光波振幅信息的显示器件，以及用于调制光波相位信息的相位控制板；其中，所述相位控制板设置于所述显示器件的内部。
2.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述显示器件包括：用于提供相干参考光的背光源，以及设置在所述背光源出光侧的用于调制所述相干参考光的灰度信息的光开关器件。
3.如权利要求2所述的全息显示装置，其特征在于，所述光开关器件包括：相对而置的上基板和下基板，以及设置于所述上基板和所述下基板之间的微型机电系统；
所述相位控制板设置于所述上基板与所述微型机电系统之间；或，所述相位控制板设置于所述微型机电系统与所述下基板之间；或，所述相位控制板设置于所述下基板与所述背光源之间。
4.如权利要求2所述的全息显示装置，其特征在于，所述光开关器件包括：相对而置的对向基板和阵列基板，设置于所述对向基板与所述阵列基板之间的液晶层，设置于所述对向基板之上的上偏光片，以及设置于所述阵列基板之下的下偏光片；
所述相位控制板设置于所述上偏光片与所述对向基板之间；或，所述相位控制板设置于所述对向基板与所述液晶层之间；或，所述相位控制板设置于所述液晶层与所述阵列基板之间；或，所述相位控制板设置于所述阵列基板与所述下偏光片之间；或，所述相位控制板设置于所述下偏光片与所述背光源之间；或，所述相位控制板作为所述上偏光片或所述下偏光片。
5.如权利要求2所述的全息显示装置，其特征在于，所述背光源提供的相干参考光为相干准直光。
6.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述显示器件包括：电致发光显示面板，以及设置在所述电致发光显示面板出光侧的抗反射偏光片；所述相位控制板作为所述抗反射偏光片。
7.如权利要求1-6任一项所述的全息显示装置，其特征在于，所述相位控制板包括多个相互独立的调制区域；一个所述调制区域与所述显示器件中的一个像素区域一一对应，或，一个所述调制区域与所述显示器件中的多个像素区域一一对应。
8.如权利要求7所述的全息显示装置，其特征在于，相邻的两个所述调制区域调制光线的相位调制角度互不相同。
9.如权利要求8所述的全息显示装置，其特征在于，各所述调制区域调制光线的相位调制角度相对固定或根据接收的振幅调制信号变化。
10.如权利要求8所述的全息显示装置，其特征在于，所述相位控制板为光栅相位控制板、光层厚度相位控制板、或液晶相位控制板。
11.一种如权利要求1-10任一项所述的全息显示装置的显示方法，其特征在于，包括：
显示器件根据接收到调制信号，调制光波振幅信息；
相位控制板调制光波相位信息。
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