CN106406063A - 全息显示系统和全息显示方法 - Google Patents

全息显示系统和全息显示方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106406063A
CN106406063A CN201610966546.1A CN201610966546A CN106406063A CN 106406063 A CN106406063 A CN 106406063A CN 201610966546 A CN201610966546 A CN 201610966546A CN 106406063 A CN106406063 A CN 106406063A
Authority
CN
China
Prior art keywords
observer
light source
source module
hologram image
holographic display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610966546.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张玉欣
石炳川
吴新银
乔勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Technology Development Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201610966546.1A priority Critical patent/CN106406063A/zh
Publication of CN106406063A publication Critical patent/CN106406063A/zh
Priority to PCT/CN2017/081562 priority patent/WO2018076634A1/zh
Priority to US15/570,465 priority patent/US20190049898A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/10—Processes or apparatus for producing holograms using modulated reference beam
    • G03H1/12—Spatial modulation, e.g. ghost imaging
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H1/2205—Reconstruction geometries or arrangements using downstream optical component
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286—Particular reconstruction light ; Beam properties
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/2645—Multiplexing processes, e.g. aperture, shift, or wavefront multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/0208—Individual components other than the hologram
    • G03H2001/0224—Active addressable light modulator, i.e. Spatial Light Modulator [SLM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H1/2205—Reconstruction geometries or arrangements using downstream optical component
    • G03H2001/221—Element having optical power, e.g. field lens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2236—Details of the viewing window
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/10—Spectral composition
    • G03H2222/17—White light
    • G03H2222/18—RGB trichrome light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/34—Multiple light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/19—Microoptic array, e.g. lens array
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2226/00—Electro-optic or electronic components relating to digital holography
    • G03H2226/05—Means for tracking the observer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2227/00—Mechanical components or mechanical aspects not otherwise provided for
    • G03H2227/03—Means for moving one component

Abstract

本发明实施例提供了一种全息显示系统和全息显示方法，利用光源模块和空间光调制器之至少一者的移动，能够在较大范围内向多个静止或移动的观察者提供全息图像。所述全息显示系统包括：光源模块，用于产生相干光束；空间光调制器，利用所述相干光束产生全息图像；位置检测装置，用于检测至少一个观察者的眼睛位置；以及致动装置，所述致动装置能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。

Description

全息显示系统和全息显示方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种全息显示系统以及全息显示方法。
背景技术
传统的全息图像可以在较大的观察区域内被观察。然而，在这个较大的观察区域中，只利用了对应于观察者双眼视窗的全息图像信息，其余区域中的全息图像信息都被浪费了。因此，可以仅计算对双眼视窗有贡献的全息图像信息，并藉由眼球追踪技术追踪眼球位置；由此，观察者可以看到全息图像，还大大减小了计算量。
发明内容
发明人意识到，这种“视窗”技术导致了观察视角小的问题，观察者只能在固定的观察窗口内观察全息图像；这种全息图像的观察范围受限，并且不适合多人观看。
为此，本发明实施例提出了一种全息显示系统以及全息显示方法，利用光源模块和空间光调制器之至少一者的移动（shift），能够在较大范围内向多个静止或移动的观察者提供全息图像。
根据本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种全息显示系统。所述全息显示系统包括：光源模块，用于产生相干光束；空间光调制器，利用所述相干光束产生全息图像；位置检测装置，用于检测至少一个观察者的眼睛位置；以及致动装置，所述致动装置能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
在本发明实施例中，致动装置根据至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。利用上述配置，在存在多个观察者和/或观察者在运动的情况下，全息图像都能以时分复用的方式实时地投射至所述至少一个观察者的眼睛位置，从而改善了全息图像的显示效果和质量。并且，对于全息显示的光路来说，利用本申请实施例的配置，无需在光路中插入额外的器件，避免了光的损失以及系统复杂度的增加。
可选地，所述全息显示系统进一步包括：布置在所述空间光调制器的出光侧的液晶透镜阵列。
液晶透镜阵列能够根据至少一个观察者的眼睛位置（包括观察者相对于所述全息显示系统的距离和方位角），将观察视窗更加准确地调整到至少一个观察者的眼睛位置处。本领域技术人员能够理解，对应于多个观察者，可以使用多个液晶透镜阵列。
可选地，所述致动装置是三维致动装置。
利用三维致动装置，能够在三维方向上移动所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者。当观察者相对于全息显示系统的位置（例如：距离和方位角）发生变化时，利用例如三维致动装置来移动所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者，能够高效和精确地保持全息图像对于观察者的显示质量。相反，如果使用单独的折射装置来偏折全息显示系统中的光束，那么当观察者相对于全息显示系统的距离发生变化时，为了确保全息图像的显示质量，还应当协同地调节诸如成像透镜的焦距，这极大地增加了系统复杂度。
可选地，所述致动装置是压电致动装置或微机电系统（MEMS，Micro ElectroMechanical System）致动装置。
压电致动装置和微机电系统致动装置都具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等优点，因此可以有利地应用在全息显示系统中。
可选地，所述全息显示装置进一步包括：眼图处理装置，用于根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。
利用眼图处理装置获取所述至少一个观察者的注视点坐标，可以更精确地基于观察者的注视点坐标来确定观察者最关注的全息图像的部位，从而进一步减小全息图像的数据量和运算量。
可选地，所述光源模块包括激光光源和布置在所述激光光源出光侧的透镜。
可选地，所述激光光源至少包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器。
为了实现彩色全息显示，可以使用例如红色激光器（或，红色相干光源）、绿色激光器（或，绿色相干光源）和蓝色激光器（或，蓝色相干光源），以时分复用的方式分别地显示红色、绿色和蓝色的全息图像，从而由观察者感知为彩色的全息图像。类似地，也可以使用至少包括红色LED、绿色LED和蓝色LED的LED光源阵列来实现光源模块。本领域技术人员能够理解，还可以使用其他的颜色组合来产生彩色的全息图像。
根据本发明的另一方面，本发明实施例提供了一种全息显示方法。所述全息显示方法包括：利用光源模块产生相干光束；利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像；检测至少一个观察者的眼睛位置；以及根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
在本发明实施例中，根据至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。利用上述配置，在存在多个观察者和/或观察者在运动的情况下，全息图像都能以时分复用的方式实时地投射至所述至少一个观察者的眼睛位置，从而改善了全息图像的显示效果和质量。并且，对于全息显示的光路来说，利用本申请实施例的配置，无需在光路中插入额外的器件，避免了光的损失以及系统复杂度的增加。
可选地，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，在三维方向上移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。
当观察者相对于全息显示系统的位置（例如：距离和方位角）发生变化时，利用例如三维致动装置来移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，能够高效和精确地保持全息图像对于观察者的显示质量。相反，如果使用单独的折射装置来偏折全息显示系统中的光束，那么当观察者相对于全息显示系统的距离发生变化时，为了确保全息图像的显示质量，还应当协同地调节诸如成像透镜的焦距，这极大地增加了系统的复杂度。
可选地，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用压电致动装置或微机电系统致动装置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。
压电致动装置和微机电系统致动装置都具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等优点，因此可以有利地应用在全息显示系统中。
可选地，所述方法还包括：根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。
根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标，可以更精确地基于观察者的注视点坐标来确定观察者最关注的全息图像的部位，从而进一步减小全息图像的数据量和运算量。
可选地，所述方法还包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用液晶透镜阵列将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
液晶透镜阵列能够根据至少一个观察者的眼睛位置（包括观察者相对于所述全息显示系统的距离和方位角），将观察视窗更加准确地调整到至少一个观察者的眼睛位置处。本领域技术人员能够理解，对应于多个观察者，可以使用多个液晶透镜阵列。
可选地，利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像包括：采用时分复用的方式，利用空间光调制器和所述光源模块产生至少红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像。
为了实现彩色全息显示，可以使用例如红色激光器（或，红色相干光源）、绿色激光器（或，绿色相干光源）和蓝色激光器（或，蓝色相干光源），以时分复用的方式分别地显示红色、绿色和蓝色的全息图像，从而由观察者感知为彩色的全息图像。类似地，也可以使用至少包括红色LED、绿色LED和蓝色LED的LED光源阵列来实现光源模块。本领域技术人员能够理解，还可以使用其他的颜色组合来产生彩色的全息图像。
可选地，所述方法还包括：根据所述至少一个观察者的数量来确定所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动周期。
所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动周期T可以包括N个阶段P，其中N是所述至少一个观察者的数量；例如，可以将所有阶段P的时长设置为相同的。对于每个阶段来说，P=（S+D），其中S是每个所述周期中所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动时间，D是每个所述周期中所述全息显示系统的显示时间。为确保所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动不会被观察者察觉，所述光源模块和空间光调制器之至少一者在各个工作位置之间的切换应当在人眼的视觉暂留时间（0.05-0.2秒）内完成。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的全息显示装置的结构示意图；
图2示出了根据本发明另一实施例的全息显示装置的结构示意图；
图3示出了根据本发明实施例的光源的结构示意图；
图4示出了根据本发明实施例的全息显示方法的流程图；
图5示出了根据本发明另一实施例的全息显示方法的流程图；以及
图6示出了根据本发明实施例的光源工作和空间光调制器加载全息图像数据的时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
根据本发明的一个方面，如图1所示，本发明实施例提供了一种全息显示系统100。所述全息显示系统100包括：光源模块110（包括相干光源101和布置在相干光源101出光侧的透镜102），用于产生相干光束104；空间光调制器103，利用所述相干光束104产生全息图像105；位置检测装置106，用于检测至少一个观察者的眼睛位置A、A’；以及致动装置107，所述致动装置107能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述相干光源101、透镜102和空间光调制器103之至少一者，从而将所述全息图像105投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
在本发明实施例中，致动装置根据至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。利用上述配置，在存在多个观察者和/或观察者在运动的情况下，全息图像都能以时分复用的方式实时地投射至所述至少一个观察者的眼睛位置，从而改善了全息图像的显示效果和质量。并且，对于全息显示的光路来说，利用本申请实施例的配置，无需在光路中插入额外的器件，避免了光的损失以及系统复杂度的增加。
在本发明的上下文中，实施例中的各个“检测装置”和“处理装置”可以由计算机或者计算机与适当传感器的结合来实现，各个“检测装置”和“处理装置”的处理过程均可以例如由所述计算机中的处理器来实现。例如，可以利用摄像机和计算机的组合来实现位置检测装置；可以利用计算机中的处理器来实现眼图处理装置。
原始的全息图像数据可以经由网络或存储器提供给计算机的处理器，所述处理器根据所述至少一个观察者的眼睛位置计算对应于所述至少一个观察者的眼睛位置的全息图像数据；空间光调制器利用计算的全息图像数据显示全息图像，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
可选地，如图2所示，所述全息显示系统100进一步包括：布置在所述空间光调制器103的出光侧的液晶透镜阵列109。
液晶透镜阵列109能够根据至少一个观察者的眼睛位置（包括观察者相对于所述全息显示系统的距离和方位角），将观察视窗更加准确地调整到至少一个观察者的眼睛位置处。本领域技术人员能够理解，对应于多个观察者，可以使用多个液晶透镜阵列109。
可选地，所述致动装置107是三维致动装置。可以将所述致动装置布置为支撑所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者，从而实现对所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者的致动。
利用三维致动装置，能够在三维方向上移动所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者。当观察者相对于全息显示系统的位置（例如：距离和方位角）发生变化时，利用例如三维致动装置来移动所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者，能够高效和精确地保持全息图像对于观察者的显示质量。相反，如果使用单独的折射装置来偏折全息显示系统中的光束，那么当观察者相对于全息显示系统的距离发生变化时，为了确保全息图像的显示质量，还应当协同地调节诸如成像透镜的焦距，这极大地增加了系统复杂度。
可选地，所述致动装置107是压电致动装置或微机电系统致动装置。
压电致动装置和微机电系统致动装置都具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等优点，因此可以有利地应用在全息显示系统中。
可选地，如图1所示，所述全息显示装置100可以进一步包括眼图处理装置108，用于根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。
利用眼图处理装置获取所述至少一个观察者的注视点坐标，可以更精确地基于观察者的注视点坐标来确定观察者最关注的全息图像的部位，从而进一步减小全息图像的数据量和运算量。
可选地，如图3所示，所述光源模块110包括激光光源101和布置在所述激光光源出光侧的透镜102。所述激光光源101至少包括红色激光器1011、绿色激光器1012和蓝色激光器1013。可以使用例如分束器201和202将分别发射自红色激光器1011、绿色激光器1012和蓝色激光器1013的光束合并在同一光束中。
为了实现彩色全息显示，可以使用例如红色激光器（或，红色相干光源）、绿色激光器（或，绿色相干光源）和蓝色激光器（或，蓝色相干光源），以时分复用的方式分别地显示红色、绿色和蓝色的全息图像，从而由观察者感知为彩色的全息图像。类似地，也可以使用至少包括红色LED、绿色LED和蓝色LED的LED光源阵列来实现光源模块。本领域技术人员能够理解，还可以使用其他的颜色组合来产生彩色的全息图像。
根据本发明的另一方面，如图4所示，本发明实施例提供了一种全息显示方法400。所述全息显示方法400包括：利用光源模块产生相干光束（S401）；利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像（S402）；检测至少一个观察者的眼睛位置（S403）；以及根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置（S404）。
在本发明实施例中，根据至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。利用上述配置，在存在多个观察者和/或观察者在运动的情况下，全息图像都能以时分复用的方式实时地投射至所述至少一个观察者的眼睛位置，从而改善了全息图像的显示效果和质量。并且，对于全息显示的光路来说，利用本申请实施例的配置，无需在光路中插入额外的器件，避免了光的损失以及系统复杂度的增加。
可选地，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，在三维方向上移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。
当观察者相对于全息显示系统的位置（例如：距离和方位角）发生变化时，利用例如三维致动装置来移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，能够高效和精确地保持全息图像对于观察者的显示质量。相反，如果使用单独的折射装置来偏折全息显示系统中的光束，那么当观察者相对于全息显示系统的距离发生变化时，为了确保全息图像的显示质量，还应当协同地调节诸如成像透镜的焦距，这极大地增加了系统的复杂度。
可选地，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用压电致动装置或微机电系统致动装置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。
压电致动装置和微机电系统致动装置都具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等优点，因此可以有利地应用在全息显示系统中。
可选地，如图5所示，所述方法400还可以包括：根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标（S403’）。
根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标，可以更精确地基于观察者的注视点坐标来确定观察者最关注的全息图像的部位，从而进一步减小全息图像的数据量和运算量。
可选地，如参考图2说明的实施例所述，所述方法还可以包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用液晶透镜阵列将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
液晶透镜阵列能够根据至少一个观察者的眼睛位置（包括观察者相对于所述全息显示系统的距离和方位角），将观察视窗更加准确地调整到至少一个观察者的眼睛位置处。本领域技术人员能够理解，对应于多个观察者，可以使用多个液晶透镜阵列。
可选地，利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像包括：采用时分复用的方式，利用空间光调制器和所述光源模块产生至少红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像。
为了实现彩色全息显示，可以使用例如红色激光器（或，红色相干光源）、绿色激光器（或，绿色相干光源）和蓝色激光器（或，蓝色相干光源），以时分复用的方式分别地显示红色、绿色和蓝色的全息图像，从而由观察者感知为彩色的全息图像。类似地，也可以使用至少包括红色LED、绿色LED和蓝色LED的LED光源阵列来实现光源模块。本领域技术人员能够理解，还可以使用其他的颜色组合来产生彩色的全息图像。为了实现彩色全息显示，可以采用如图6所示的激光器工作和空间光调制器加载全息图像数据的时序图。如图6所示，红色激光器（或，红色相干光源）、绿色激光器（或，绿色相干光源）和蓝色激光器（或，蓝色相干光源）交替发光；所述空间光调制器SLM在某一颜色的激光器发光期间加载对应于该颜色的全息图像数据，从而显示该颜色的全息图像。由此，全息显示装置可以以预定的频率显示对应于各个颜色的全息图像，从而令观察者观察到彩色全息图像。
本领域技术人员能够理解，为确保所述相干光源、透镜和空间光调制器之至少一者的移动不会被观察者察觉，可以在执行所述移动期间关断所述空间光调制器；即，在执行所述移动期间，所述空间光调制器阻挡所述相干光束。
可选地，所述方法还可以包括：根据所述至少一个观察者的数量来确定所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动周期。
所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动周期T可以包括N个阶段P，其中N是所述至少一个观察者的数量；例如，可以将所有阶段P的时长设置为相同的。对于每个阶段来说，P=（S+D），其中S是每个所述周期中所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动时间，D是每个所述周期中所述全息显示系统的显示时间。为确保所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动不会被观察者察觉，所述光源模块和空间光调制器之至少一者在各个工作位置之间的切换应当在人眼的视觉暂留时间（0.05-0.2秒）内完成。
本发明实施例提供了一种全息显示装置和全息显示方法，根据至少一个观察者的眼睛位置移动光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。利用上述配置，在存在多个观察者和/或观察者在运动的情况下，全息图像都能以时分复用的方式实时地投射至所述至少一个观察者的眼睛位置，从而改善了全息图像的显示效果和质量。并且，对于全息显示的光路来说，利用本申请实施例的配置，无需在光路中插入额外的器件，避免了光的损失以及系统复杂度的增加。
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。

Claims (15)

1.一种全息显示系统，其特征在于，包括：
光源模块，用于产生相干光束；
空间光调制器，利用所述相干光束产生全息图像；
位置检测装置，用于检测至少一个观察者的眼睛位置；以及
致动装置，所述致动装置能够根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
2.如权利要求1所述的全息显示系统，其特征在于，进一步包括：布置在所述空间光调制器的出光侧的液晶透镜阵列。
3.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述致动装置是三维致动装置。
4.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述致动装置是压电致动装置或微机电系统致动装置。
5.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，进一步包括：眼图处理装置，用于根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。
6.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述光源模块包括激光光源和布置在所述激光光源出光侧的透镜。
7.如权利要求6所述的全息显示系统，其特征在于，所述激光光源至少包括红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器。
8.如权利要求1或2所述的全息显示系统，其特征在于，所述光源模块包括LED光源阵列；所述LED光源阵列至少包括红色LED、绿色LED和蓝色LED。
9.一种全息显示方法，其特征在于，包括：
利用光源模块产生相干光束；
利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像；
检测至少一个观察者的眼睛位置；以及
根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者，从而将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
10.如权利要求9所述的全息显示方法，其特征在于，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，在三维方向上移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。
11.如权利要求9所述的全息显示方法，其特征在于，根据所述至少一个观察者的眼睛位置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用压电致动装置或微机电系统致动装置移动所述光源模块和空间光调制器之至少一者。
12.如权利要求9所述的全息显示方法，其特征在于，还包括：根据所述至少一个观察者的眼睛的瞳孔中心获取所述至少一个观察者的注视点坐标。
13.如权利要求9所述的全息显示方法，其特征在于，还包括：根据所述至少一个观察者的眼睛位置，利用液晶透镜阵列将所述全息图像投射至所述至少一个观察者的眼睛位置。
14.如权利要求9所述的全息显示方法，其特征在于，利用空间光调制器和所述相干光束产生全息图像包括：采用时分复用的方式，利用空间光调制器和所述光源模块产生至少红色全息图像、绿色全息图像和蓝色全息图像。
15.如权利要求9所述的全息显示方法，其特征在于，还包括：根据所述至少一个观察者的数量来确定所述光源模块和空间光调制器之至少一者的移动周期。
CN201610966546.1A 2016-10-28 2016-10-28 全息显示系统和全息显示方法 Pending CN106406063A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610966546.1A CN106406063A (zh) 2016-10-28 2016-10-28 全息显示系统和全息显示方法
PCT/CN2017/081562 WO2018076634A1 (zh) 2016-10-28 2017-04-24 全息显示系统和全息显示方法
US15/570,465 US20190049898A1 (en) 2016-10-28 2017-04-24 Holographic display system and holographic display method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610966546.1A CN106406063A (zh) 2016-10-28 2016-10-28 全息显示系统和全息显示方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106406063A true CN106406063A (zh) 2017-02-15

Family

ID=58014416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610966546.1A Pending CN106406063A (zh) 2016-10-28 2016-10-28 全息显示系统和全息显示方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190049898A1 (zh)
CN (1) CN106406063A (zh)
WO (1) WO2018076634A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018076634A1 (zh) * 2016-10-28 2018-05-03 京东方科技集团股份有限公司 全息显示系统和全息显示方法
CN108508727A (zh) * 2017-05-18 2018-09-07 苏州纯青智能科技有限公司 一种三维全息图的数字化实现方法
CN111179734A (zh) * 2020-01-16 2020-05-19 深圳市金质金银珠宝检验研究中心有限公司 一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法
CN111198489A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 青岛海信激光显示股份有限公司 全息显示系统及方法
CN113608353A (zh) * 2021-07-14 2021-11-05 上海大学 一种基于阵列光源的全息近眼显示系统及眼瞳箱扩展方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1525243A (zh) * 2003-02-06 2004-09-01 株式会社东芝 立体图像显示装置
CN1823294A (zh) * 2003-07-10 2006-08-23 奥库提有限公司 显示装置元件的对准
CN101171553A (zh) * 2005-05-06 2008-04-30 视瑞尔技术公司 三维场景的全息再现装置
TW200912572A (en) * 2007-04-10 2009-03-16 Seereal Technologies Sa Holographic projection system with optical wave tracking and with means for correcting the holographic reconstruction
CN102957931A (zh) * 2012-11-02 2013-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种3d显示的控制方法和装置、及视频眼镜
CN103384854A (zh) * 2010-12-22 2013-11-06 视瑞尔技术公司 用于跟踪使用者的组合光调制装置
CN103475893A (zh) * 2013-09-13 2013-12-25 北京智谷睿拓技术服务有限公司 三维显示中对象的拾取装置及三维显示中对象的拾取方法
CN103529554A (zh) * 2008-07-10 2014-01-22 实景成像有限公司 宽视角显示和用户接口
CN104506836A (zh) * 2014-11-28 2015-04-08 深圳市亿思达科技集团有限公司 基于眼球追踪的个人全息三维显示方法及设备
CN104618706A (zh) * 2015-01-12 2015-05-13 深圳市亿思达科技集团有限公司 一种分时实现多人多角度全息立体显示的移动终端及方法
CN105432078A (zh) * 2013-02-19 2016-03-23 瑞尔D股份有限公司 双目注视成像方法和设备
CN105446028A (zh) * 2016-01-08 2016-03-30 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶透镜板和显示装置
WO2016075437A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-19 De Montfort University Image display system
CN105739280A (zh) * 2014-12-31 2016-07-06 乐金显示有限公司 全息图显示设备及其控制方法
CN105954992A (zh) * 2016-07-22 2016-09-21 京东方科技集团股份有限公司 显示系统和显示方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101704738B1 (ko) * 2010-07-26 2017-02-08 한국전자통신연구원 고해상도 홀로그래픽 디스플레이
KR20140090838A (ko) * 2013-01-10 2014-07-18 한국전자통신연구원 홀로그램 영상 표시 장치 및 방법
CN204719393U (zh) * 2015-06-23 2015-10-21 深圳市时代华影科技股份有限公司 基于液晶透镜的高光效3d系统
CN106406063A (zh) * 2016-10-28 2017-02-15 京东方科技集团股份有限公司 全息显示系统和全息显示方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1525243A (zh) * 2003-02-06 2004-09-01 株式会社东芝 立体图像显示装置
CN1823294A (zh) * 2003-07-10 2006-08-23 奥库提有限公司 显示装置元件的对准
CN101171553A (zh) * 2005-05-06 2008-04-30 视瑞尔技术公司 三维场景的全息再现装置
TW200912572A (en) * 2007-04-10 2009-03-16 Seereal Technologies Sa Holographic projection system with optical wave tracking and with means for correcting the holographic reconstruction
CN103529554A (zh) * 2008-07-10 2014-01-22 实景成像有限公司 宽视角显示和用户接口
CN103384854A (zh) * 2010-12-22 2013-11-06 视瑞尔技术公司 用于跟踪使用者的组合光调制装置
CN102957931A (zh) * 2012-11-02 2013-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种3d显示的控制方法和装置、及视频眼镜
CN105432078A (zh) * 2013-02-19 2016-03-23 瑞尔D股份有限公司 双目注视成像方法和设备
CN103475893A (zh) * 2013-09-13 2013-12-25 北京智谷睿拓技术服务有限公司 三维显示中对象的拾取装置及三维显示中对象的拾取方法
WO2016075437A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-19 De Montfort University Image display system
CN104506836A (zh) * 2014-11-28 2015-04-08 深圳市亿思达科技集团有限公司 基于眼球追踪的个人全息三维显示方法及设备
CN105739280A (zh) * 2014-12-31 2016-07-06 乐金显示有限公司 全息图显示设备及其控制方法
CN104618706A (zh) * 2015-01-12 2015-05-13 深圳市亿思达科技集团有限公司 一种分时实现多人多角度全息立体显示的移动终端及方法
CN105446028A (zh) * 2016-01-08 2016-03-30 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶透镜板和显示装置
CN105954992A (zh) * 2016-07-22 2016-09-21 京东方科技集团股份有限公司 显示系统和显示方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018076634A1 (zh) * 2016-10-28 2018-05-03 京东方科技集团股份有限公司 全息显示系统和全息显示方法
CN108508727A (zh) * 2017-05-18 2018-09-07 苏州纯青智能科技有限公司 一种三维全息图的数字化实现方法
CN111198489A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 青岛海信激光显示股份有限公司 全息显示系统及方法
CN111179734A (zh) * 2020-01-16 2020-05-19 深圳市金质金银珠宝检验研究中心有限公司 一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法
CN113608353A (zh) * 2021-07-14 2021-11-05 上海大学 一种基于阵列光源的全息近眼显示系统及眼瞳箱扩展方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018076634A1 (zh) 2018-05-03
US20190049898A1 (en) 2019-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106406063A (zh) 全息显示系统和全息显示方法
US11662585B2 (en) Virtual/augmented reality system having reverse angle diffraction grating
US20210239992A1 (en) Microlens collimator for scanning optical fiber in virtual/augmented reality system
US10685492B2 (en) Switchable virtual reality and augmented/mixed reality display device, and light field methods
CN110168427B (zh) 具有正确的单目深度线索的近眼顺序光场投影仪
CN107439011B (zh) 在后期重投影中的视网膜位置
CN101371594B (zh) 用于放大重建立体尺寸的全息投影装置
US8243127B2 (en) Switchable optical imaging system and related 3D/2D image switchable apparatus
JP2023058677A (ja) 光エミッタアレイによって形成される複数の瞳孔内視差ビューを使用して可変遠近調節キューを提供するためのディスプレイシステムおよび方法
US20170272735A1 (en) Pulsed projection system for 3d video
US9933753B2 (en) Increasing an area from which reconstruction from a computer generated hologram may be viewed
CN108700751A (zh) 使用空间光调制器生成全息图像的头戴式显示器
CN108107579A (zh) 一种基于空间光调制器的全息光场大视域大出瞳的近眼显示系统
KR20150003760A (ko) 헤드 마운티드 라이트 필드 디스플레이에 사용되도록 이동가능 led 어레이 및 마이크로렌즈 어레이에 기초한 라이트 필드 프로젝터
JP2008509438A (ja) 可変固定視距離で走査される光表示装置
CN101449214A (zh) 再现场景的全息投射装置
CN103777453B (zh) 真三维图像显示系统及显示方法
KR20160016468A (ko) 리얼 3d 영상 생성 방법 및 그 장치
CN107797436B (zh) 全息显示装置及其显示方法
WO2019154942A1 (en) Projection array light field display
KR20110029619A (ko) 3차원 디스플레이 장치
JPH08334730A (ja) 立体像再生装置
CN113359314A (zh) 一种多背光光源的显示模组
US20210294119A1 (en) Display apparatus for rendering three-dimensional image and method therefor
CN113671721B (zh) 一种显示装置和系统以及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180810

Address after: 100015 Jiuxianqiao Road, Chaoyang District, Chaoyang District, Beijing

Applicant after: BOE Technology Group Co., Ltd.

Applicant after: Beijing BOE Technology Development Co., Ltd.

Address before: 100015 Jiuxianqiao Road, Chaoyang District, Chaoyang District, Beijing

Applicant before: BOE Technology Group Co., Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication