CN106154800A - 全息显示装置及其全息显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种全息显示装置，包括：显示面板，所述显示面板被划分为多个子像素，每个子像素包括多个孙像素，每个孙像素的透光率可调；背光源，用于向所述显示面板提供参考光；相位层，包括多个透光的相位部；所述相位部用于调节透过该相位部的光线的相位，同一子像素所对应的多个相位部的相位调节量互不相同；控制单元，用于获取所述显示面板的每个子像素待透过光线的目标相位，并确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素；还用于根据所述立体图像的图像信息获取每个子像素待透过光线的目标强度，并调节目标孙像素的透光率。相应地，本发明还提供一种全息显示方法。本发明能够显示不同的立体图像，从而实现动态显示。

Description

全息显示装置及其全息显示方法
技术领域
本发明涉及全息显示领域，具体涉及一种全息显示装置和全息显示方法。
背景技术
全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。全息技术第一步是拍摄过程，该拍摄过程如图1所示，相关光源1发射的相干光被分束镜2分成两部分，一部分经过反射镜3反射后射向物体4，物体4表面的反射光和散射光到达全息干板5后形成物光波；另一部分相干光作为参考光波经过反射镜6反射后射到全息干板5上。对全息干板5曝光后便可获得干涉图形，即包括相位和强度信息的全息显示图像。第二步是成像过程，该成像过程如图2所示，利用与参考光波相同的光波照射全息干板5，人眼在透射光中观看全息干板5，便可看到位于原物处的与原物体相同的再现像(虚像)。
但是，全息干板形成后，相位和强度信息都已经固定，也就只能显示一幅图像。因此，如何使全息干板上记录的相位和强度信息可调，以显示不同的图像成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种全息显示装置及其全息显示方法，以能够显示不同的图像，进而实现动态显示。
为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种全息显示装置，包括：
显示面板，所述显示面板被划分为多个子像素，每个子像素包括多个孙像素，每个孙像素的透光率可调；
背光源，设置在所述显示面板的入光侧，用于向所述显示面板提供参考光；
相位层，包括多个透光的相位部，所述相位部的位置与所述孙像素的位置一一对应；所述相位部用于调节透过该相位部的光线的相位，同一子像素所对应的多个相位部的相位调节量互不相同；
控制单元，用于根据待显示的立体图像的位置信息获取所述显示面板的每个子像素待透过光线的目标相位，并确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素；所述控制单元还用于根据所述待显示的立体图像的图像信息获取每个子像素待透过光线的目标强度，并根据该目标强度调节每个子像素中的目标孙像素的透光率。
优选地，在显示一幅立体图像时，每个子像素中的目标孙像素的数量为一个；所述相位部的结构满足：当所述目标孙像素的光线经过所述子像素所对应的多个相位部中的一个相位部时，该相位部出射的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
优选地，在显示一幅立体图像时，每个子像素中的目标孙像素的数量为两个；所述相位部的结构满足：当两个所述目标孙像素的光线分别经过所述子像素所对应的多个相位部中的两个相位部时，该两个相位部出射的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。。
优选地，所述背光源为沿显示面板厚度方向发光的准直背光源。
优选地，所述背光源能够朝向多个不同方向发射光线，所述控制单元还用于调节所述孙像素所透过的光线方向。
优选地，所述显示面板包括对盒设置的阵列基板和对盒基板，所述对盒基板上朝向所述阵列基板的一侧设置有彩膜层，所述彩膜层包括多个色阻块，所述色阻块与所述子像素一一对应；
所述相位层设置在所述对盒基板上，且与所述彩膜层位于所述对盒基板的同一侧。
优选地，所述相位层位于所述对盒基板与所述彩膜层之间。
优选地，每个所述相位部包括多个光栅，同一个所述相位部中的光栅周期相同；同一个子像素所对应的多个所述相位部中，不同所述相位部的光栅周期不同。
优选地，所述光栅与所述彩膜层之间设置有平坦化层，所述光栅的折射率与所述平坦化层的折射率不同。
优选地，所述光栅由透明树脂材料制成。
相应地，本发明还提供一种上述全息显示装置的全息显示方法，包括：在显示任意一幅立体图像时，
根据待显示的立体图像的位置信息获取所述显示面板的每个子像素的待透过光线的目标相位，并根据所述待显示的立体图像的图像信息获取每个子像素的待透过光线的目标强度；
确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素，并根据每个子像素的目标强度调节每个子像素中的目标孙像素的透光率；
控制背光源向所述显示面板提供参考光。
优选地，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤中，
将每个所述子像素中的一个孙像素作为所述目标孙像素，其中，该目标孙像素的光线经过所述子像素对应的多个相位部中的一个相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
优选地，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤中，
将每个所述子像素中的两个孙像素均作为所述目标孙像素，其中，该两个目标孙像素的光线分别经过所述子像素对应的多个相位部中的两个相位部时，该两个相位部射出的光线的反向延长线会聚在于所述子像素的目标相位相对应的位置。
优选地，当所述背光源为沿显示面板厚度方向发光的准直背光源时，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤，包括：
将相位调节量与所述目标相位对应的相位部作为目标相位部，并将位置与所述目标相位部的位置对应的孙像素作为所述目标孙像素，以使得所述目标孙像素的光线经过所述目标孙像素对应的相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
优选地，当所述背光源能够朝向多个不同方向发射光线时，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤，包括：
调节所述孙像素所透过的光线方向，并将能够朝向相位调节量与所述子像素的目标相位相对应的相位部发光的孙像素作为所述目标孙像素，以使得光线经过相位调节量与所述子像素的目标相位相对应的相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
在本发明中，由于每个子像素包括多个透光率可调的孙像素，每个子像素的多个孙像素分别对应着相位调节量互不相同的多个相位部，因此，通过调节每个子像素中的透光位置(即，调节一部分孙像素透光，另一部分孙像素不透光)，可以对每个子像素射出光线的相位进行调节，并且，通过调节每个孙像素的透光率，可以对每个子像素射出光线的强度进行调节。当显示一幅立体图像时，获取各个子像素与待显示的立体图像对应的目标相位和目标强度，并通过调节每个子像素的出光相位和强度，以达到相应的目标相位和目标强度，从而使人眼看到与原物体位置、颜色、亮度均相同的重现图像。当显示不同的图像时，只需根据各个待显示图像所对应的目标相位和目标强度对孙像素的透光率进行调节即可，从而重现出不同的立体图像，进而可以实现动态的全息显示。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有的全息显示技术的拍摄过程示意图；
图2是现有的全息显示技术的显示过程示意图；
图3是本发明的实施例中提供的全息显示装置的结构示意图；
图4是本发明的实施例中提供的全息显示装置进行全息显示时的原理示意图；
图5a是本发明的实施例中每个子像素中的孙像素的第一种分布方式和对应的相位部的分布示意图；
图5b是本发明的实施例中每个子像素中的孙像素的第二种分布方式和对应的相位部的分布示意图；
图6a是本发明的实施例中子像素透光的光线与相位部的第一种对应关系示意图；
图6b是本发明的实施例中子像素透光的光线与相位部的第二种对应关系示意图；
图6c是本发明的实施例中子像素透光的光线与相位部的第三种对应关系示意图；
图6d是本发明的实施例中子像素透光的光线与相位部的第四种对应关系示意图；
图7a是本发明的实施例中每个子像素中的目标孙像素为一个时的光路示意图；
图7b是本发明的实施例中每个子像素中的目标孙像素为两个时的光路示意图。
其中，附图标记为：
1：相干光源；2：分束镜；3、6：反射镜；4：物体；5：全息干板；
10：显示面板；11：阵列基板；12：对盒基板；13：彩膜层；131：色阻块；14：液晶层；S：像素单元；p：子像素；p1～p16：孙像素；
20、背光源；
30、相位层；R1～R16：相位部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一方面，提供一种全息显示装置，如图3所示，包括显示面板10、背光源20、相位层30和控制单元。显示面板10被划分为多个子像素p。如图5a至图5b所示，每个子像素p包括多个孙像素p1～p16，每个孙像素的透光率可调。背光源20设置在显示面板10的入光侧，用于向显示面板10提供参考光。所述入光侧是指阵列基板11的背离对盒面板12的一侧。
具体地，背光源20的光线可以为白光，显示面板10的多个子像素p可以为周期排列的红、绿、蓝子像素，每三个连续的红、绿、蓝子像素构成一个像素单元S。这里，红、绿、蓝子像素是指，当红、绿、蓝子像素产生一定透过率时，光线透过红、绿、蓝子像素的透射后分别呈现红、绿、蓝的颜色。通过调节同一个像素单元S中各子像素p的透光量，可以改变子像素p出光的亮度，混合后便可以使像素单元S呈各种不同的颜色。当然，每个像素单元S也可以包括其他数量和颜色的子像素p。需要说明的是，同一个子像素p中的多个孙像素的颜色是相同的，当一个子像素p中的任意一个孙像素的透过率大于零时，该子像素即有光线透过。具体地，显示面板10可以为液晶显示面板，如图3所示，显示面板10包括对盒设置的阵列基板11和对盒基板12，阵列基板11和对盒基板12之间设置有液晶层14，阵列基板11上对应于每个孙像素的位置均设置有像素电极(未示出)，阵列基板11或对盒基板12上还设置有公共电极(未示出)，像素电极与公共电极之间产生电场时，孙像素内的液晶分子发生偏转，从而调节孙像素的透光率。对盒基板12上设置有彩膜层13，彩膜层13包括多个色阻块131，每个子像素p对应一个色阻块131，光线通过该色阻块131后呈现相应的颜色。对应于一个子像素p的色阻块131可以为一个整体，也可以将其分成多个子色阻块，每个子色阻块对应一个孙像素，并在每相邻两个子色阻块之间设置遮光材料，形成黑矩阵。背光源20也可以发射不同颜色(如，红、绿、蓝)的光线，这时，不需要制作彩膜层13，而是通过背光源20发光颜色的切换，并使得不同颜色的光线射向同一像素单元中的不同子像素，同样可以使得同一像素单元中的不同子像素呈不同的颜色，进而混合出所需要的颜色。
如图5a至图5b所示，相位层30包括多个透光的相位部R1～R16，相位部的位置与孙像素的位置一一对应；同一子像素p所对应的多个相位部的相位调节量互不相同，即图5a中相位部R1～R9的相位调节量互不相同，图5b中相位部R1～R16的相位调节量互不相同。其中，所述相位部具体可以包括多个光栅。另外，相位层30可以设置在显示面板10，也可以设置在显示面板10外部；即，相位层30可以设置在阵列基板11与对盒基板12之间，也可以设置在对盒基板12背离阵列基板11的一侧。
所述控制单元用于根据待显示的立体图像的位置信息获取显示面板10的每个子像素p待透过光线的目标相位，并确定每个子像素p中与其目标相位所对应的目标孙像素；所述控制单元还用于根据所述待显示的立体图像的图像信息获取每个子像素p待透过光线的目标强度，并根据该目标强度调节每个子像素p中的目标孙像素的透光率。目标孙像素以外的其他孙像素的透光率等于零。所述位置信息包括待显示的立体图像的景深信息(即立体图像与人眼之间的距离)和待显示的立体图像相对于人眼的角度。所述图像信息包括图像的颜色信息和亮度信息。
三维图像的拍摄过程可以由计算机通过模拟的方式进行，通过计算全息技术(Computer Generated Hologram，CGH)获取物光波的相位信息和强度信息(即振幅信息)，并进行存储。其中，模拟拍摄过程中所使用的参考光与本发明中的背光源所提供的参考光的光波信息相同。在进行全息显示时，参考光朝向显示面板10照射，当显示面板10的每个子像素p处透射出的光线均达到各自的目标相位和目标强度而进入人眼时，如图4所示，根据光路的可逆性，人眼会看到在原物体的位置存在和原物体的颜色、亮度均相同的立体图像。如果将该立体图像看作由多个“像点”组成，那么每个像素单元S的多个子像素p透过的光线的反向延长线均会聚于所述立体图像中的一个“像点”。其中，子像素p透射出光线相位决定了光线方向，从而决定了显示的立体图像的位置；子像素p透射出的光线强度决定了光线亮度，从而决定了立体图像的颜色和亮度。应当理解的是，当相同光线入射至同一像素单元所对应的不同相位部时，不同相位部所出射的光线相位不同，出射方向不同，对于人眼而言，会看到每个相位部出射光线在其反方向会聚，不同的相位部的光线会聚位置是不同的，但是，在进行全息显示时，一旦根据待显示立体图像的位置信息确定了每个子像素的目标相位，就可以控制与目标相位对应的目标孙像素开启，其他孙像素并不开启，那么，人眼看到的同一个像素单元所发出的光线是会聚在同一位置的，即上述“像点”的位置。
由于每个子像素p包括多个透光率可调的孙像素，每个子像素p的多个孙像素分别对应着相位调节量互不相同的多个相位部，因此，通过调节每个子像素p中的透光位置，可以对每个子像素p透过的光线相位进行调节，并且，通过调节孙像素的透光率，可以对每个子像素p透过的光线的强度进行调节。当显示一幅立体图像时，获取每个子像素p与待显示的立体图像对应的目标相位和目标强度，并通过调节每个子像素p透过的光线的相位和强度，以达到相应的目标相位和目标强度，从而使人眼看到与原物体位置、颜色、亮度均相同的重现立体图像。当显示不同的图像时，只需根据各个待显示图像所对应的目标相位和目标强度对孙像素的透光率进行调节即可，从而显示出不同的立体图像。当图像显示的频率较快时，即实现动态的全息显示。
本发明对每个子像素p中的孙像素的数量和排列方式不作具体限定，如图5a所示，每个子像素p包括3×3个孙像素p1～p9，相应地，每个子像素的位置处设置有相位部R1～R9；或者如图5b所示，每个子像素p包括4×4个孙像素，相应地，每个子像素的位置处设置有相位部R1～R16。可以理解的是，当一个子像素p中的孙像素数量越多，该子像素p射出光线所能够达到的相位数量越多，从而越容易达到目标相位，看到的图像越清晰。
当子像素p中的一个孙像素透光率大于零时，该孙像素透过的光线照射至某一相位部时，发生衍射而产生一定的衍射角并进入人眼，该部分光线的反向延长线在相应的“像点”处会聚。当子像素p中的两个孙像素透光率大于零时，该两个孙像素透过的光线分别照射至两个相位部，两个相位部的相位调节量不同，从而使该两个孙像素透射出的光线沿不同的方向进入人眼，两部分光线的反向延长线在相应的“像点”处会聚。
具体地，在显示一幅立体图像时，每个子像素p中的目标孙像素的数量为一个，并且，相位部的结构满足：当所述目标孙像素的光线经过所述子像素所对应的多个相位部中的一个相位部时，该相位部出射的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。满足上述条件的相位部的位置可以与目标孙像素的位置相对应，也可以不对应。如图7a所示，目标子像素p1的光线经过相位部R1后，至少产生两条方向不同的光线，这两条方向不同的光线进入人眼后，人眼就会看到其反向延长线会聚在同一个“像点”，如图中的V点。也就是说，相位部应当满足，任意孙像素的光线经过该相位部时，该相位部均能够射出具有一定衍射角度的光线。
或者，在显示一幅立体图像时，每个子像素p中的目标孙像素的数量为两个；并且，所述相位部的结构满足：当两个所述目标孙像素的光线分别经过所述子像素所对应的多个相位部中的两个相位部时，该两个相位部出射的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。如图7b所示，目标孙像素p1的光线经过相位部R1、目标孙像素p5的光线经过相位部R5时，相位部R1和相位部R5射出的光线进入人眼后，人眼就会看到这部分光线的反向延长线会聚在同一个“像点”，如图中的V点。这种情况下，可以通过设置相位部的具体结构，使得同一个相位部射出的光线朝向同一方向，也可以射出不同的方向，只要保证两个目标孙像素的光线经过两个相位板后，射出光线的反向延长线会聚于一点即可。由上文描述可知，同一个像素单元中所有目标孙像素经过相位层30后，光线的反向延长线均会聚在同一个“像点”。
在本发明的全息显示装置中，背光源20具体可以为沿显示面板厚度方向发光的准直背光源，也可以为能够朝向多个不同方向发射光线的非准直背光源。
当背光源20为沿显示面板10厚度方向发光的准直背光源时，如图6a和6c所示，当所述孙像素透光率大于零时，其透过的光线是朝向其上方的相位部发射的。这种情况下，控制单元在确定每个子像素中的孙像素时，只要第x个孙像素px的光线经过其上方的相位部Rx之后，射出光线的反向延长线能够会聚于一个像点，且该像点的位置与该子像素的目标相位对应，那么，就可以将孙像素px作为目标孙像素。由于光线的方向与其相位有关，且入射方向是一定的，因此，在确定孙像素时，可以根据目标相位以及每个相位板的相位调节量确定具体的孙像素。控制单元也可以将每个子像素中的两个孙像素作为目标孙像素，具体方法与一个目标孙像素的确定过程类似，这里不再赘述。
当背光源20为朝向不同方向发光的非准直背光源时，所述控制单元还用于调节孙像素所透过的光线方向，从而使得每个孙像素所透过的光线可以射向不同的相位部。这种情况下，控制单元在确定每个子像素中的孙像素时，如果第x个孙像素px的光线经过第y个相位部Ry之后，射出光线的反向延长线能够会聚于一个像点，且该像点的位置与该子像素的目标相位对应，那么，就可以将孙像素px作为目标孙像素，并控制其透过的光线朝向相位部Ry发射。由于光线的方向与其相位有关，且每个孙像素朝向各个相位部发射光线时，光线的方向也可以根据孙像素和相位部的相对位置关系得出，因此，在确定孙像素时，可以根据目标相位、每个相位部的相位调节量以及每个孙像素与各个相位部之间的位置关系确定具体的孙像素。将子像素中的两个孙像素作为目标孙像素时，具体方法与一个目标孙像素的确定过程类似，这里不再赘述。和准直背光源相比，采用非准直背光源时，如图6b和图6d所示，每个孙像素射出的光线均可以射到不同的相位部，因此，控制单元可以通过更多的调节方案使得子像素p的光线经过相位层30后，光线的反向延长线会聚于所需要的像点处，控制方式更加灵活。
其中，孙像素所透过的光线的方向可以通过不同的方式进行调节，这里不做具体限定。例如，背光源20包括多个发光件，所述发光件与所述孙像素一一对应，且发光件的发光方向可调，通过调节所述发光件的发光方向，以调节孙像素的入射光线的方向，从而调节孙像素所透过的光线方向。
如上文所述，显示面板10包括阵列基板11和对盒基板12，对盒基板12上设置有彩膜层13，本发明中的相位层30可以设置在对盒基板12背离阵列基板11的一侧，也可以设置在对盒基板12与阵列基板11之间。优选地，所述相位层30设置在对盒基板12上，且与所述彩膜层13位于对盒基板12的同一侧，以尽量减小相位层30与彩膜层13在厚度方向上的距离，从而减少色偏。具体地，相位层30位于对盒基板12与彩膜层13之间。
如上文所述，每个相位部包括多个光栅，同一个相位部中的光栅周期相同；同一个子像素所对应的多个所述相位部中，不同相位部的光栅周期不同，从而使得同一子像素所对应的多个相位部中，不同相位部的相位调节量不同。具体地，每个相位部的光栅数量大于等于3个，所述光栅可以为单阶光栅、多阶光栅等透射光栅。光栅的高度可以在200nm～30nm之间，不同周期的光栅的高度可以不同。入射光线经过相位部的多个光栅后发生衍射，光栅的m级衍射波的衍射角θ由光栅周期P、入射波的波长λ以及入射角θ0决定，具体公式为：
sinθ-sinθ0＝mλ/P(m＝0,±1,±2,…)
而光线的角度与相位有关，因此，当背光源为准直背光源时，入射角θ0是确定的(即初始相位是确定的)，当子像素的出光方向确定后(即目标相位确定后)，可以根据每个相位部的光栅周期确定目标孙像素。当背光源20为发光方向可调的非准直背光源时，即入射角θ0可调(即初始相位是可调的)，当子像素的出光方向确定后(即目标相位确定后)，可以根据每个相位部的光栅周期P确定目标孙像素，以及入射至目标孙像素的光线方向。
一般情况下，光栅的零级和一级衍射的衍射强度较大，高阶的衍射级次相比前两者要小得多；零级衍射波是沿入射光方向的，一级衍射波的衍射方向可以由光栅的周期进行调控，因此在进行全息显示时，对光线角度(或者说对光线相位)的调节一般使用的是一级衍射波(当出光方向等于或很接近入射波时，也可以使用零级衍射波)。而光线入射角一定且该色波在光栅的栅条和空隙上的位相差为半波长奇数倍时，零级波相干减弱，一级波增强；当位相差为波长整数倍时，零级波相干增强，一级波减弱。因此，在实际应用中，为了消除或减弱某种色光零级衍射波，可以根据该波长对光栅的高度进行设计。另外，当相位部的光栅31a采用多阶光栅时，台阶数量越多，一级衍射效率越高，集中的光能量越多，因此，相位部31a可以采用4-8阶的多阶光栅。
光栅与彩膜层13之间设置有平坦化层，以使得彩膜层13做在平坦的表面上，光栅的折射率与平坦化层的折射率不同，二者折射率的差值优选大于0.2，以使得经过相位层30的光线的相位发生明显变化，从而使得光线的方向发生变化。光栅具体可以由透明树脂材料制成。
作为本发明的另一方面，提供一种上述全息显示装置的全息显示方法，所述全息显示方法包括：在显示任意一幅立体图像时，
根据待显示的立体图像的位置信息获取所述显示面板的每个子像素的待透过光线的目标相位，并根据所述待显示的立体图像的图像信息获取每个子像素的待透过光线的目标强度；
确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素，并根据每个子像素的目标强度调节每个子像素中的目标孙像素的透光率；
控制背光源向所述显示面板提供参考光，该参考光的光波信息与全息记录的模拟过程中所用的参考光的光波信息相同，从而使得显示面板的每个子像素处透过的光线达到各自的目标相位和目标强度，根据光路的可逆性，人眼会看到在原物体的位置存在和原物体的图像信息均相同的立体图像。
所述全息显示装置的结构和成像原理已在上文进行描述，这里不再赘述。由于显示面板的各个孙像素的透光率可调，因此，在进行全息显示时，可以利用上述显示方法连续显示多幅不同的图像，从而可以实现动态显示。
如上文所述，每个子像素中的目标孙像素的数量为一个或两个，相应地，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤中，第一种方式为：每个所述子像素中的一个孙像素作为所述目标孙像素，其中，该目标孙像素的光线经过所述子像素对应的多个相位部中的一个相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。或者，第二种方式为：将每个所述子像素中的两个孙像素均作为所述目标孙像素，其中，该两个目标孙像素的光线分别经过所述子像素对应的多个相位部中的两个相位部时，该两个相位部射出的光线的反向延长线会聚在于所述子像素的目标相位相对应的位置。
另外，当所述背光源为沿显示面板厚度方向发光的准直背光源时，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤，包括：先将相位调节量与所述目标相位对应的相位部作为目标相位部，然后将位置与所述目标相位部的位置对应的孙像素作为目标孙像素，以使得所述目标孙像素的光线经过所述目标孙像素对应的相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
当所述背光源能够朝向多个不同方向发射光线时，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤，包括：调节所述孙像素所透过的光线方向，并将能够朝向相位调节量与所述子像素的目标相位相对应的相位部发光的孙像素作为所述目标孙像素，以使得光线经过相位调节量与所述子像素的目标相位相对应的相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。其中，背光源为准直背光源时，每个子像素中的目标孙像素的数量可以为一个或两个；背光源为非准直背光源时，每个子像素中的目标孙像素的数量也可以为一个或两个，这些情况下孙像素的具体确定方式已在上文进行描述，这里不再赘述。
以上为对本发明提供的全息显示装置及其全息显示方法的描述，可以看出，由于每个子像素包括多个透光率可调的孙像素，每个子像素的多个孙像素分别对应着相位调节量互不相同的多个相位部，因此，通过调节每个子像素中的透光位置(即，调节一部分孙像素透光，另一部分孙像素不透光)，可以对每个子像素射出光线的相位进行调节，并且，通过调节每个孙像素的透光率，可以对每个子像素射出光线的强度进行调节。当显示一幅立体图像时，获取各个子像素与待显示的立体图像对应的目标相位和目标强度，并通过调节每个子像素的出光相位和强度，以达到相应的目标相位和目标强度，从而使人眼看到与原物体位置、颜色、亮度均相同的重现图像。当显示不同的图像时，只需根据各个待显示图像所对应的目标相位和目标强度对孙像素的透光率进行调节即可，从而重现出不同的立体图像，进而可以实现动态的全息显示。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种全息显示装置，其特征在于，包括：
显示面板，所述显示面板被划分为多个子像素，每个子像素包括多个孙像素，每个孙像素的透光率可调；
背光源，设置在所述显示面板的入光侧，用于向所述显示面板提供参考光；
相位层，包括多个透光的相位部，所述相位部的位置与所述孙像素的位置一一对应；所述相位部用于调节透过该相位部的光线的相位，同一子像素所对应的多个相位部的相位调节量互不相同；
控制单元，用于根据待显示的立体图像的位置信息获取所述显示面板的每个子像素待透过光线的目标相位，并确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素；所述控制单元还用于根据所述待显示的立体图像的图像信息获取每个子像素待透过光线的目标强度，并根据该目标强度调节每个子像素中的目标孙像素的透光率。
2.根据权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，在显示一幅立体图像时，每个子像素中的目标孙像素的数量为一个；
所述相位部的结构满足：当所述目标孙像素的光线经过所述子像素所对应的多个相位部中的一个相位部时，该相位部出射的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
3.根据权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，在显示一幅立体图像时，每个子像素中的目标孙像素的数量为两个；
所述相位部的结构满足：当两个所述目标孙像素的光线分别经过所述子像素所对应的多个相位部中的两个相位部时，该两个相位部出射的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
4.根据权利要求1至3中任一所述的全息显示装置，其特征在于，所述背光源为沿显示面板厚度方向发光的准直背光源。
5.根据权利要求1至3中任一所述的全息显示装置，其特征在于，所述背光源能够朝向多个不同方向发射光线，所述控制单元还用于调节所述孙像素所透过的光线方向。
6.根据权利要求1至3中任一所述的全息显示装置，其特征在于，所述显示面板包括对盒设置的阵列基板和对盒基板，所述对盒基板上朝向所述阵列基板的一侧设置有彩膜层，所述彩膜层包括多个色阻块，所述色阻块与所述子像素一一对应；
所述相位层设置在所述对盒基板上，且与所述彩膜层位于所述对盒基板的同一侧。
7.根据权利要求6所述的全息显示装置，其特征在于，所述相位层位于所述对盒基板与所述彩膜层之间。
8.根据权利要求1至3中任一所述的全息显示装置，其特征在于，每个所述相位部包括多个光栅，同一个所述相位部中的光栅周期相同；同一个子像素所对应的多个所述相位部中，不同所述相位部的光栅周期不同。
9.根据权利要求8所述的全息显示装置，其特征在于，所述光栅与所述彩膜层之间设置有平坦化层，所述光栅的折射率与所述平坦化层的折射率不同。
10.根据权利要求9所述的全息显示装置，其特征在于，所述光栅由透明树脂材料制成。
11.一种如权利要求1至10中任一所述的全息显示装置的全息显示方法，其特征在于，包括：在显示任意一幅立体图像时，
根据待显示的立体图像的位置信息获取所述显示面板的每个子像素的待透过光线的目标相位，并根据所述待显示的立体图像的图像信息获取每个子像素的待透过光线的目标强度；
确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素，并根据每个子像素的目标强度调节每个子像素中的目标孙像素的透光率；
控制背光源向所述显示面板提供参考光。
12.根据权利要求11所述的全息显示方法，其特征在于，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤中，
将每个所述子像素中的一个孙像素作为所述目标孙像素，其中，该目标孙像素的光线经过所述子像素对应的多个相位部中的一个相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
13.根据权利要求11所述的全息显示方法，其特征在于，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤中，
将每个所述子像素中的两个孙像素均作为所述目标孙像素，其中，该两个目标孙像素的光线分别经过所述子像素对应的多个相位部中的两个相位部时，该两个相位部射出的光线的反向延长线会聚在于所述子像素的目标相位相对应的位置。
14.根据权利要求11至13中任一所述的全息显示方法，其特征在于，当所述背光源为沿显示面板厚度方向发光的准直背光源时，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤，包括：
将相位调节量与所述目标相位对应的相位部作为目标相位部，并将位置与所述目标相位部的位置对应的孙像素作为所述目标孙像素，以使得所述目标孙像素的光线经过所述目标孙像素对应的相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
15.根据权利要求11至13中任一所述的全息显示方法，其特征在于，当所述背光源能够朝向多个不同方向发射光线时，所述确定每个子像素中与其目标相位所对应的目标孙像素的步骤，包括：
调节所述孙像素所透过的光线方向，并将能够朝向相位调节量与所述子像素的目标相位相对应的相位部发光的孙像素作为所述目标孙像素，以使得光线经过相位调节量与所述子像素的目标相位相对应的相位部时，该相位部射出的光线的反向延长线会聚在与所述子像素的目标相位相对应的位置。
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