CN106647212A - 一种全息三维显示方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种全息三维显示方法及系统，上述方法包括：控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位；其中，所述待显示图像的像素与所述偏振调制器中偏振片一一对应；基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光；接收屏接收所述衍射光，以显示所述待显示图像的全息三维图像。上述全息三维显示方法及系统，通过控制偏振调制器中各偏振片的相位，对入射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光进行调制，能够再现待显示图片的全息三维图像，解决了现有技术中相位调制困难的技术问题。

Description

一种全息三维显示方法及系统
技术领域
本发明涉及动态全息三维显示技术领域，尤其涉及一种全息三维显示方法及系统。
背景技术
动态全息三维显示是一种能再现原物体全部信息的真三维显示技术，利用可以实时刷新的调制相位或振幅的调制元件实现的。现有技术中动态全息三维显示是基于液晶空间光调制器实现的，利用了向列型液晶的扭曲效应，即液晶的电光效应进行振幅或者相位调制，从而实现全息三维显示。同时利用向列型液晶的可实时刷新特性，最终实现动态全息三维显示。
现有技术中利用液晶电光效应实现动态全息三维显示的方法目前存在以下不足：相位调制方法复杂，使得动态全息三维显示的可靠性差；空间带宽积小：对液晶空间光调制器来说，空间带宽积等于其像素数目，空间带宽积小会导致再现的动态全息三维图像分辨率低；像素尺寸大：像素尺寸由液晶分子的尺寸决定，像素尺寸大会导致再现的动态全息三维图像的视场角小。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种全息三维显示方法及系统，以解决现有技术中全息三维显示相位调制方法复杂的技术问题。
第一方面，本发明提供一种全息三维显示方法，包括：
控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位；其中，所述待显示图像的像素与所述偏振调制器中偏振片一一对应；
基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光；
接收屏接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
可选地，所述控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位，包括：
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
可选地，所述控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位，包括：
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
可选地，所述基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光，包括：
基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对垂直入射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光进行相位调制，得到所述左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的衍射光。
可选地，所述接收屏接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像，包括：
接收屏在菲涅耳衍射区域或夫琅禾费衍射区域接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
第二方面，本发明提供一种全息三维显示系统，包括：
控制器、偏振调制器以及接收屏；
所述控制器与所述偏振调制器连接；
所述控制器，用于基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置所述偏振调制器中各偏振片的相位；其中，所述待显示图像的像素与所述偏振调制器中偏振片一一对应；
所述偏振调制器，用于基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光；
所述接收屏，用于接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
可选地，所述控制器具体用于：
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
可选地，所述控制器具体用于：
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
可选地，所述偏振调制器具体用于：
基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，对垂直入射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光进行相位调制，得到所述左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的衍射光。
可选地，所述接收屏具体用于：
在菲涅耳衍射区域或夫琅禾费衍射区域接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
由上述技术方案可知，本发明的全息三维显示方法及系统，通过控制偏振调制器中各偏振片的相位，对入射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光进行调制，能够再现待显示图片的全息三维图像，解决了现有技术中相位调制困难的技术问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的全息三维显示方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的全息三维显示系统的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的右旋偏振光入射得到全息三维显示图像的过程示意图；
图4为本发明一实施例提供的左旋偏振光入射得到全息三维显示图像的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的全息三维显示方法的流程示意图。如图1所示，本实施例的全息三维显示方法包括步骤101至103。
101、控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位；其中，所述待显示图像的像素与所述偏振调制器中偏振片一一对应。
待显示图像为经算法处理的黑白图像，包含深度、振幅和相位信息。并且，待显示图像的像素与偏振调制器中各偏振片的数目相等，即偏振调制器中各偏振片的数目为N×M，则待显示图像的像素也为N×M。
上述偏振调制器为透明板状结构，其中包含的各偏振片的相位可为0或π。
当待显示图像为动态图像时，根据动态图像的每一个画面实时调整偏振调制器中各偏振片的相位，可再现待显示动态图像。
102、基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光。
圆偏振光经偏振调制器中的各偏振片进行相位调制后，透过偏振调制器，得到圆偏振光的衍射光。
103、接收屏接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
接收屏可沿圆偏振光的传播方向移动，以接收到清晰的全息三维图像。
在一个具体的例子中，步骤101具体包括图1中未示出的子步骤1011和1012。
1011、所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π。
1012、所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
待显示图像中的黑色部分对应的偏振调制器中偏振片的相位为π，待显示图像中的白色部分对应的偏振调制器中偏振片的相位为0。
在一个具体的例子中，步骤101具体包括图1中未示出的子步骤1011’和1012’。
1011’、所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π。
1012’、所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
待显示图像中的黑色部分对应的偏振调制器中偏振片的相位为0，待显示图像中的白色部分对应的偏振调制器中偏振片的相位为π。
在一个具体的例子中，步骤102具体为图1中未示出的步骤1021。
1021、基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对垂直入射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光进行相位调制，得到所述左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的衍射光。
入射光为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光，并且垂直入射到偏振调制器的表面，穿过偏振调制器后得到左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的衍射光。
在一个具体的例子中，步骤103具体为图1中未示出的步骤1031。
1031、接收屏在菲涅耳衍射区域或夫琅禾费衍射区域接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
接收屏在菲涅耳衍射区域或夫琅禾费衍射区域可接收到待显示图像的全息三维图像。
本实施例的全息三维显示方法，根据待显示图像设置偏置调制器中各偏振片的相位，且各偏振片的相位至为0或π，调节方法简单。并且，偏振片与待显示图片的像素一一对应，可通过缩小偏振片的尺寸，来增大空间带宽积，从而增大再现的全息三维图像的分辨率。同时，缩小偏振片的尺寸可以缩小像素尺寸，增大再现的全息三维图像的视场角。
图2示出了本发明一实施例提供的全息三维显示系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的全息三维显示系统包括：控制器、偏振调制器以及接收屏；
所述控制器与所述偏振调制器连接；
所述控制器，用于基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置所述偏振调制器中各偏振片的相位；其中，所述待显示图像的像素与所述偏振调制器中偏振片一一对应；
所述偏振调制器，用于基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光；
所述接收屏，用于接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
本实施例的全息三维显示系统，可实施图1中方法的技术方案，其实现原理和效果类似，此处不再赘述。
图3示出了本发明一实施例提供的右旋偏振光入射得到全息三维显示图像的过程示意图。如图3所示，偏振调制器中各偏振片的相位已根据待显示图像调整，右旋圆偏振光垂直入射到偏振调制器的表面，经过衍射后，在接收屏上接收到的图像为待显示图像的二值图像，图中的二值图像为白底黑字的二值图像。
图4为本发明一实施例提供的左旋偏振光入射得到全息三维显示图像的过程示意图。如图4所示，左旋偏振光入射到图3中调整了相位的偏振调制器的表面，接收屏上接收到的图像与图3中接收到的二值图像黑白相反，即为黑底白字的二值图像。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种全息三维显示方法，其特征在于，包括：
控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位；其中，所述待显示图像的像素与所述偏振调制器中偏振片一一对应；
基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光；
接收屏接收所述衍射光，以显示所述待显示图像的全息三维图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位，包括：
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置偏振调制器中各偏振片的相位，包括：
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光，包括：
基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，所述偏振调制器对垂直入射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光进行相位调制，得到所述左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的衍射光。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收屏接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像，包括：
接收屏在菲涅耳衍射区域或夫琅禾费衍射区域接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
6.一种全息三维显示系统，其特征在于，包括：
控制器、偏振调制器以及接收屏；
所述控制器与所述偏振调制器连接；
所述控制器，用于基于待显示图像包含的像素以及预设的像素与相位的对应关系，设置所述偏振调制器中各偏振片的相位；其中，所述待显示图像的像素与所述偏振调制器中偏振片一一对应；
所述偏振调制器，用于基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，对入射的圆偏振光进行相位调制，得到所述圆偏振光的衍射光；
所述接收屏，用于接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：
所述待显示图像的像素为白色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为π；
所述待显示图像的像素为黑色时，所述控制器设置所述偏振调制器中与所述待显示图像的像素对应的偏振片的相位为0。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述偏振调制器具体用于：
基于所述偏振调制器中各偏振片的相位，对垂直入射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光进行相位调制，得到所述左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的衍射光。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收屏具体用于：
在菲涅耳衍射区域或夫琅禾费衍射区域接收所述衍射光，以再现所述待显示图像的全息三维图像。
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