CN111198489A - 全息显示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种全息显示系统及方法。该系统包括：显示单元，包括并行排列的第一多个显示屏幕；全息图加载单元，将每个待显示3D图像沿深度方向分割成第一多个2D图像，计算每个2D图像的全息图，并将每个全息图依次加载到空间光调制器单元上；空间光调制器单元，在加载了全息图的情况下对入射光进行衍射，使衍射光投射到显示单元上；同步控制单元，控制2D图像的全息图的加载以及显示屏幕，使得：当一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，相应的显示屏幕被设置为承接衍射光而其他屏幕被设置为使光透射。通过本公开各实施例，可以提供大尺寸3D图像的全息显示。

Description

全息显示系统及方法

技术领域

本公开涉及全息显示技术领域，具体涉及一种全息显示系统及方法。

背景技术

3D(三维)全息显示近年来受到了广泛的关注。一些虚拟人物的全息演唱会在全世界甚至得到了远超一线明星演唱会的关注度。众多科技公司开始探索大尺寸三维显示方法。然而，目前行业内涉及“全息”的项目，多数停留在实验室阶段，其全息显示方式多采用全息金字塔或是双目视觉的原理，其本质上仍是成熟的平板显示或投影显示原理，只是在系统结构上做了再次创新。例如，全息金字塔是由透明材料制成的四面锥体，通过表面反射的原理，观众能从锥体里看到自由漂浮的影像和图形；双目视觉则通过向人的左、右眼投射稍有不同的两幅视差图像，通过人脑合成三维观感。然而，金字塔式的全息装置占用空间大、亮度较低，金字塔结构容易被观众看见，三维显示的真实感不够；双目视觉式的显示装置观察距离限制大，且存在串扰和深度反转等问题，观看体验较差。因此，探索并开发更好的全息三维显示装置，是科研界和产业界的共同追求。

真全息显示是目前而言比较理想的一种3D显示类型。真全息显示的原理是“干涉记录，衍射再现”，即，使用干涉条纹记录待显示物体的振幅和相位信息，并通过衍射的方式将记录的信息重建为3D图像。由于干涉条纹包括了物体的全部信息，该技术因此被称为“全息”技术。而随着计算机技术的日益进步，基于计算机技术的计算全息显示技术正逐渐成为真全息显示的重要发展方向。

目前，计算全息3D显示系统存在分辨率较低、观察视角较为狭窄、计算量较大等问题，制约了它的进一步发展。

发明内容

本公开的目的之一在于提供一种全息显示系统和方法。

根据本公开实施例的第一方面，公开了一种全息显示系统，其包括全息图加载单元、空间光调制器单元、显示单元和同步控制单元，其中：

所述显示单元包括沿显示的3D图像的图像深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；

所述全息图加载单元被配置为：将每个待显示3D图像沿图像深度方向分割成第一多个2D图像，计算用于加载到所述空间光调制器单元上的每个2D图像的全息图，并在同步控制单元的控制下将每个2D图像的全息图依次加载到空间光调制器单元上，其中所述第一多个2D图像与所述第一多个显示屏幕具有一一对应的图像深度；

所述空间光调制器单元被配置为：在加载了所述2D图像的全息图的情况下对入射光进行衍射，并使衍射光投射到所述显示单元上；

所述同步控制单元被配置为：控制所述第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载以及所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。

根据一示例性实施例，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，其中，所述同步控制单元进一步被配置为：控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。

根据一示例性实施例，所述全息图加载单元还被配置为：将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；所述同步控制单元还被配置为：控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图，或者使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有一相同图像深度的2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有另一相同图像深度的2D图像的全息图。

根据一示例性实施例，所述空间光调制器单元包括排列成阵列的第三多个空间光调制器；所述全息图加载单元进一步被配置为：将每个2D图像分割成分别与所述第三多个空间光调制器相对应的第三多个子图像，分别计算每个子图像的全息图，并在所述同步控制单元的控制下将每个子图像的全息图加载到所述第三多个空间光调制器中相应的空间光调制器上，其中每个2D图像的第三多个子图像以与所述第三多个空间光调制器的阵列相同的排列方式组成完整的该2D图像。

根据一示例性实施例，所述全息显示系统还包括：

第二多个激光器，其中每个激光器分别发出不同波长的单色光，作为空间光调制器单元的入射光，

其中，所述同步控制单元控制所述第二多个激光器的开关，使得空间光调制器单元的入射光的波长与空间光调制器单元上加载的全息图所对应的颜色分量一致。

根据一示例性实施例，所述全息显示系统还包括：

第二多个发光二极管，其中每个发光二极管分别发出不同波长的单色光，作为空间光调制器单元的入射光，其中，

所述同步控制单元控制所述第二多个发光二极管的开关，使得空间光调制器单元的入射光的波长与空间光调制器单元上加载的全息图所对应的颜色分量一致。

根据本公开实施例的第二方面，公开了一种全息三维显示方法，其包括：

将每个待显示3D图像沿深度方向分割成第一多个2D图像；

计算每个2D图像的用于加载到空间光调制器单元的全息图；

将每个待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图依次加载到所述空间光调制器单元，以使加载了全息图的所述空间光调制器单元对入射到所述空间光调制器单元上的入射光产生衍射；

使衍射光投射到显示单元上，所述显示单元包括沿显示的3D图像的深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；

控制所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。

根据一示例性实施例，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，所述全息显示方法还包括：

控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。

根据一示例性实施例，所述全息显示方法还包括：

将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；

控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图，或者使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有一相同图像深度的2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有另一相同图像深度的2D图像的全息图。

根据一示例性实施例，所述空间光调制器单元包括排列成阵列的第三多个空间光调制器，其中：

所述计算每个2D图像的用于加载到空间光调制器单元的全息图包括：

将每个2D图像分割成分别与所述第三多个空间光调制器相对应的第三多个子图像，其中每个2D图像的第三多个子图像以与所述第三多个空间光调制器的阵列相同的排列方式组成完整的该2D图像；

分别计算每个子图像的全息图，

所述将每个待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图依次加载到所述空间光调制器单元包括：

将所述第一多个2D图像中每个2D图像的每个子图像的全息图加载到所述第三多个空间光调制器中与该子图像相应的空间光调制器上。

本公开的实施例提供的技术方案可以具有以下有益效果：

在本公开以上和以下各实施例的一个或多个中，使用沿图像深度方向并行排列的多个显示屏幕，将待显示3D图像分割成与每个显示屏幕相对应的多个2D图像，每个显示屏幕上显示的是对应2D图像的全息图衍射场，因此在计算全息图时只需要计算一系列2D图像的全息图，与计算3D图像的全息图相比明显减小了计算量；显示屏幕具有散射特性，由于散射效应，一系列2D重建像投射到散射屏幕上可以进一步增加观看角度；另外，待显示3D图像所分割成的不同图像深度上的一系列2D图像可以使用相互独立的调制方案，更容易消除横向色差和倍率色差等干扰因素，避免了通常存在于立体屏幕显示系统中的轴向色差。

本公开的以上以及其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清楚，或部分地通过本公开的实践而习得。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图对本公开示例性实施例的详细描述，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得清楚。本公开的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分。附图示例性地示出了适合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一示例性实施例的全息显示系统的组成示意图。

图2示出相位型空间光调制器的透镜效果示意图。

图3示出相位型空间光调制器的原理示意图。

图4示出根据本公开一示例性实施例的包括多个空间光调制器的阵列的空间光调制器单元的组成示意图。

图5示出根据本公开一示例性实施例的包括一示例光源单元的全息显示系统的示意结构图。

图6示出根据本公开一示例性实施例的空间滤波器21的组成结构示意图。

图7示出根据本公开一示例性实施例的色轮5的组成结构示意图。

图8示出根据本公开一示例性实施例的包括另一示例光源单元的全息显示系统的示意结构图。

图9示出根据本公开一示例性实施例的机器设备的示意组成框图。

图10示出根据本公开一示例性实施例的全息显示方法的示意流程图。

图11示出根据本公开一示例性实施例的全息显示方法的一具体实施方式的流程示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述本公开的示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式目的是使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

附图中所示的一些框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

实施例一、

图1示出了根据本公开一示例性实施例的全息显示系统的组成示意图。如图1中的实施例所示，该示例全息显示系统包括全息图加载单元110、空间光调制器单元120、显示单元130和同步控制单元140。全息图加载单元110接收待显示3D图像，计算用于加载到空间光调制器单元120的全息图，并将全息图加载到空间光调制器单元120上。入射光111入射到加载有全息图的空间光调制器单元120上，被空间光调制器单元120衍射，所产生的衍射光112被投射到显示单元130上，在显示单元130上再现3D图像。

与现有技术中的整块立体显示屏幕、水雾显示屏幕等不同，本公开图1示例中的显示单元130包括沿显示的3D图像的深度方向并行排列的多个显示屏幕(在图1中以6个显示屏幕为例)91-96，分别具有不同的图像深度(在图中以从右到左的方向标记为图像深度1-6)。如图1所示，多个显示屏幕91-96沿图像深度方向并行叠置，一起形成显示单元130，每个显示屏幕91-96的显示平面大致垂直于图像深度方向。在图1的示例中，多个显示屏幕91-96具有相等的尺寸和相同的形状，应当理解的是，这多个显示屏幕91-96也可以具有不同的尺寸和/或不同的形状。在一个示例中，显示屏幕91-96为液晶散射屏幕，应当理解，其也可以是其他材料的显示屏幕。显示屏幕91-96每个可以是独立的显示屏幕，或者它们也可以是叠置拼接成的一个大屏幕的六个组成部分，其中每个组成部分可以独立控制。

应当理解的是，本公开中所述的“图像深度方向”可以指穿过三维物体或三维图像的任一方向，即，可以沿任意方向分割3D图像或排列多个显示屏幕层。在本公开的以上或以下描述中，为了说明方便起见，将图像深度方向设置为图1中以从右到左的方向。对于任意表面均可显示图像的显示屏幕来说，从多个显示屏幕组成的显示单元的任意角度观看都可以观看到再现的图像。在本公开的一个示例中，当显示屏幕为液晶显示屏时，在液晶显示屏的允许的观看角度内才能观看到再现的图像。

每个显示屏幕91-96的透光性均是可控的，且可以独立调节，例如，至少可以调节成让光透射和不透射。当一显示屏幕被调节成可以让衍射光112透射时，衍射光112穿过该显示屏幕前进；当一显示屏幕被调节成对衍射光112来说是不透明的、即使衍射光无法透射时，该显示屏幕可以承接衍射光112，将衍射光场显示出来，从而再现图像。这多个显示屏幕每个再现3D图像的一部分，合起来形成一幅完整的3D图像。具体地，3D图像沿图像深度方向可以被分割成分别具有不同图像深度的多个2D(二维)图像，其中每个显示屏幕再现这多个2D图像中的一个。一系列2D重建像投射到显示屏幕上，由于屏幕的散射效应可以进一步增加观看角度。

为了以如上所述的方式将3D图像再现在显示单元130上，全息图加载单元110被配置为：将每个待显示3D图像沿深度方向分割成数量与显示单元130的显示屏幕的数量相同的多个2D图像，计算用于加载到空间光调制器单元120上的每个2D图像的全息图，并在同步控制单元140的控制下将每个2D图像的全息图依次加载到空间光调制器单元120上。其中，3D图像分割成的多个2D图像与组成显示单元130的多个显示屏幕分别具有一一对应的图像深度。例如，一3D图像被分割成6个2D图像，沿图像深度方向依次为L1-L6，那么，L1与图1中的显示屏幕91具有对应的图像深度1，L2与图1中的显示屏幕92具有对应的图像深度2，……，L6与图1中的显示屏幕96具有对应的图像深度3。在一个示例中，显示单元130的多个显示屏幕具有间隔均匀的图像深度，则相应地可以将待显示3D图像以均匀的图像深度间隔进行分割。在另一示例中，显示单元130的多个显示屏幕的图像深度间隔不均匀，则相应地可以将待显示3D图像以同样不均匀的图像深度间隔进行分割。所谓“同样不均匀的图像深度间隔”是指分割成的多个2D图像的多个图像深度间隔分别与相应的显示屏幕的图像深度间隔相同或成统一的比例。

如上所述，在本公开的各实施例中，不是计算整个待显示3D图像的全息图，而是将3D图像分割成一系列2D图像然后计算每个2D图像的全息图，由于计算一系列2D图像全息图的计算量远小于计算3D图像全息图的计算量，因此，本公开如上和如下所述的各实施例能够减小计算量。另外，由于每个2D图像的全息图是分别加载的，可以使用相互独立的调制方案，因此更容易消除横向色差和倍率色差等干扰因素，避免了某些基于立体屏幕的显示系统中通常存在的轴向色差。

另外，为了以如上所述的方式将3D图像再现在显示单元130上，还将同步控制单元140配置为：控制每个待显示3D图像所分割成的多个(数量与显示屏幕的数量相同)2D图像的全息图到空间光调制器单元120的加载以及组成显示单元130的多个显示屏幕的透光性，使得：当所述多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元120上时，多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接从空间光调制器单元120出射的衍射光以再现该2D图像，而其他屏幕被设置为使光透射。也就是说，将与该2D图像具有相应图像深度的相应显示屏幕的透光性调节成不可使衍射光透射(即不透明的)，而将其他屏幕的透光性调节成可使光透射(即透明的)，以使得在该相应显示屏幕之前的显示屏幕可以使衍射光透射，以到达该相应显示屏幕并在其上再现该2D图像，在该相应显示屏幕之后的显示屏幕可以使得该相应显示屏幕的显示的图像光透射过去，到达观看者的眼睛。这里，将其他屏幕调节成/设置成使光透射可以指调节成/设置成使所有波长的光能够透射，也可以指调节成/设置成使成像光能够透射，所谓成像光是指用以使2D图像成像在观看者眼睛中的光，即包括衍射光以及衍射光显现在显示屏幕上后从该显示屏幕出射到观看者眼睛中的光。

同步控制单元140控制全息图加载单元110将2D图像的全息图加载到空间光调制器单元120上，并保证被加载的2D图像被再现在正确的显示屏幕上，即被再现在与该2D图像具有相应的图像深度的一个显示屏幕上。也就是说，使得加载了该2D图像的全息图的空间光调制器单元120对入射光111产生的衍射光112被投射到具有相应图像深度的显示屏幕上。具体地，同步控制单元140在控制全息图加载单元110将2D图像的全息图加载到空间光调制器单元120时，同步地将相对应的显示屏幕调节成不透光的(即调节成使衍射光无法透射)，以呈现此时产生的衍射光场，即2D图像的再现。

同步控制单元140控制全息图加载单元110将2D图像的全息图以预定顺序和预定频率加载到空间光调制器单元120上。对于一个待显示3D图像所分割成的多个2D图像，一般地，可以按照图像深度从小到大或从大到小的顺序依次加载，每次加载一个2D图像的全息图，让该全息图在空间光调制器单元120上加载一定时间后，再开始加载下一个2D图像的全息图。这使得显示单元130的多个显示屏幕91-96以时分复用的方式依次再现待显示3D图像所分割成的多个2D图像，如果加载全息图的频率(也即多个显示屏幕切换的频率，也称为显示单元的刷新频率)够快，由于视觉残留效应，观看者会觉得显示单元130上依次显现的多个2D图像是一个连续的3D图像。

在另一示例中，也可以不按照图像深度逐渐变化的方式依次加载全息图，而是可以以跳跃的方式来加载，如果加载频率足够快，观看者依然能够看到连续的3D图像。换而言之，可以以任意顺序连续加载一个待显示3D图像所分割成的多个2D图像的全息图。当待显示3D图像不止一个时，加载完一个3D图像对应的所有2D图像的全息图之后再加载下一待显示3D图像的全息图。

上面及下面所述的“待显示3D图像”一般指具有单一颜色分量的待显示3D图像。同步控制单元140除了以上所述的保持加载图像与显示屏幕同步的作用外，还要执行如下同步操作：即，控制入射光111的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元120上期间，入射光111的波长与待显示3D图像的单一颜色分量相匹配。这样才能保证清晰正确的2D图像再现在显示屏幕上。例如，待显示3D图像为红色分量，则同步控制单元140保证在该待显示3D图像的全息图加载期间入射光111为红色波长的光(即红光)。如果加载的待显示3D图像变为其他颜色分量，同步控制单元140也相应地改变入射光111的波长，使其与加载的颜色分量相匹配。

通常，所要再现的3D图像是彩色的，而不是单色的。在这种情况下，接收到输入的彩色3D图像的全息图加载单元110可以将彩色的3D图像先分解成多个具有单一颜色分量的待显示3D图像，例如分解成红色分量待显示3D图像、绿色分量待显示3D图像、蓝色分量待显示3D图像，然后对于每个待显示3D图像，按照如上所述的方式分割成多个2D图像、计算并加载全息图。在一个示例中，同步控制单元140控制彩色3D图像分解成的多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的多个2D图像的全息图到空间光调制器单元120的加载顺序，使得：在加载完毕多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的多个2D图像的全部全息图之后，再加载另一个待显示3D图像的多个2D图像的全息图。例如，先加载红、绿、蓝三个待显示3D图像中任一个待显示3D图像所对应的所有2D图像的全息图，然后再依次加载其他两个待显示3D图像对应的2D图像的全息图。在另一示例中，同步控制单元140以其他方式加载彩色3D图像所分解成的多个待显示3D图像的全息图：按照图像深度来加载，即，将这多个待显示3D图像所对应的2D图像按照图像深度分组，在依次加载完具有相同图像深度的一组2D图像的全息图之后，再加载另一组2D图像的全息图，直到将所有组加载完。对于具有相同图像深度的同一组2D图像，它们的全息图的加载顺序可以是任意的。同一个彩色3D图像所分解成的多个待显示3D图像的全息图的加载要保持足够的加载频率，以使得观看者看到的3D图像再现是连续的彩色3D图像。

例如，一个彩色3D图像被分解成红、绿、蓝3个待显示3D图像，每个待显示3D图像被分割成6个2D图像，得到18个2D图像的全息图，即：RL1-RL6对应于红色待显示3D图像，GL1-GL6对应于绿色待显示3D图像,BL1-BL6对应于蓝色待显示3D图像，其中相同的图像深度对应于相同的数字标号。对应于上面所述的第一示例，可以先将RL1-RL6加载到空间光调制器单元120，然后再依次加载GL1-GL6和BL1-BL6。也可以按照红、蓝、绿或蓝、红、绿或蓝、绿、红或绿、蓝、红或绿、红、蓝的顺序来加载，只要保证适当的加载频率，观看者都可以看到连续、正确的彩色3D图像。在另一示例中，可以将具有相同图像深度的RL1、BL1、GL1分成第1组，RL2、BL2、GL2为第2组，RL3、BL3、GL3为第3组，RL4、BL4、GL4为第4组，RL5、BL5、GL5为第5组，RL6、BL6、GL6为第6组，然后一组一组地加载。

同步控制单元140在控制全息图加载单元110按照一定的顺序将全息图加载到空间光调制器单元120时，还根据加载的全息图所对应的图像的颜色分量控制入射光的波长以及根据加载的全息图所对应的2D图像的图像深度控制显示单元130的多个显示屏幕的透明度，以与加载的全息图相匹配。例如，当加载的全息图是绿色分量的待显示3D图像的图像深度为2的2D图像GL2的全息图时，同步控制单元140控制入射光111的波长为绿色，并将图像深度同样为2的显示屏幕92的透光性调节为阻挡绿色的入射光111的衍射光112透射(即使显示屏幕92承接衍射光112)，而将其他显示屏幕91和93-96调节为使绿色的入射光111的衍射光112以及衍射光112的衍射光场在显示屏幕92上发出的光透射出去，从而使得绿色入射光111被空间光调制器单元120衍射的衍射光112穿过显示屏幕93-96到达显示屏幕92，从而在显示屏幕92上再现该2D图像，并且该2D图像在显示屏幕92上发出的光透射穿过显示屏幕91后到达观看者的眼睛。

在本公开的一个或多个实施例中，将组成显示单元130的显示屏幕的数量示出为6个来作为示例。在实际显示过程中，为了增强深度感，可以继续添加屏幕数量。理论上，显示屏幕的数量越多，人眼可以得到的3D观感也就越好。然而，考虑到空间光调制器的刷新速度以及显示屏幕的开关速度，为了利用人眼的暂留效应，显示屏幕的数量可以控制在一定数量内。

在一个示例中，空间光调制器单元120可以是一个空间光调制器，例如可以是相位型空间光调制器(例如LCoS，即硅基液晶)或振幅型空间光调制器(例如DMD，即数字微镜)。相位型空间光调制器的作用是通过改变不同位置的相位，使入射光波的相位收到调制，从而可以形成稳定的光强分布。为了方便理解相位型空间光调制器的功能，我们不妨假设空间光调制器上加载了一个透镜。从相位的角度理解，透镜不同部分的相位不同，从而调制光波，使光波的波面发生了变化，如图2所示，其中透镜中心产生Φ₁的相位变化，两边对称产生Φ₁～Φ₃的相位变化。仿照透镜的相位分布，在相位型空间光调制器上加载相似的相位分布，便可以产生和透镜类似的效果，如图3所示，由于空间光调制器是反射式的，所以在相位上加上负号以示和透射式透镜的区别。

更复杂一些，如果相位型空间光调制器上的不同部分分别加载了若干个不同大小、不同焦距的透镜，入射光便会在指定位置形成若干个聚焦点。如果这些聚焦点按规则排列，便可以形成预期想要显示的图形。

从原理上来说，硅基液晶阵列属于相位型器件，而DMD属于振幅型器件。这两种器件都能适用于本公开实施例中的空间光调制器单元120，但是两种器件各有优缺点(如下表1所示)，对于显示效果来说，它们的区别在于：LCoS空间分辨率更高，纯相位调制带来的显示效果更佳完善，能量利用率较高，但是均匀度较DMD稍弱，帧率稍低；DMD时间分辨率更高，刷新率更高，但是能量利用率较低。

在另一个示例中，空间光调制器单元120可以包括排列成阵列的多个空间光调制器。图4示出了这样的空间光调制器单元120的一个示例。如图4所示，空间光调制器单元120包括16个空间光调制器121，这16个空间光调制器排列成4×4阵列，并且每个都是单独可控的。为了将待显示3D图像所分割成的每个2D图像的全息图加载到排成阵列的多个空间光调制器上，全息图加载单元110将每个2D图像分割成分别与多个空间光调制器相对应的多个子图像，即分割成的子图像的数量与空间光调制器的数量相同，并且这多个子图像以与空间光调制器的阵列相同的排列方式(即4×4)组成完整的该2D图像。然后，全息图加载单元110分别计算每个子图像的全息图，并在同步控制单元140的控制下将每个子图像的全息图加载到相应的空间光调制器上，即将每个子图像的全息图加载到与该子图像具有相同的阵列位置的空间光调制器上。

与基于单个空间光调制器的显示系统相比，多个空间光调制器的使用可以扩大系统的空间带宽积。通过阵列中每块空间光调制器的相互配合，重建像可以在显示屏幕91-96上实现无缝拼接，从而实现高分辨率和大可视角度的3D场景显示。

在一些实施例中，根据本公开的全息显示系统还可以包括光源单元，用于产生入射光111。

在一个示例中，光源单元可以包括多个激光器和具有可调的透射波长的可调滤光器，其中每个激光器分别发出不同波长的单色光，可调滤光器接收这多个激光器发出的不同波长的多个单色光，并使波长与透射波长匹配的单色光透射出来，作为空间光调制器单元120的入射光111。在这样的示例中，同步控制单元140控制可调滤光器的透射波长的调节，使得可调滤光器透射出来的光(即空间光调制器单元120的入射光111)的波长与空间光调制器单元120上加载的全息图所对应的颜色分量一致。

图5示出了包含这样的光源单元的具体实施方式的全息显示系统的示意结构图。如图5所示，该示例全息显示系统除包括与图1相同的全息图加载单元110、空间光调制器单元120、显示单元130和同步控制单元140外，还包括：红、绿、蓝光激光器11、12、13，空间滤波器21、22、23，扩束准直器31、32、33，分束镜41、42、43，色轮5(相当于如前所述的可调滤光器)，反射镜6，凸透镜34。

激光器11-13为系统的光源，激光作为系统光源的特点为：光束方向性好、能量集中、亮度极高以及相干性强。为了实现理想的彩色显示，光源的颜色选择了三基色激光，即红、绿、蓝，且各色激光的工作功率可以根据实际显示效果进行调整。

激光器11-13发出的光波照射进入空间滤波器21-23。空间滤波器21-23为三个完全一样的空间滤波器，为了说明其功能，仅以21举例，在图6中示出了空间滤波器21的结构示意图。如图6所示，空间滤波器21包括显微物镜211和针孔装置212，显微物镜211和针孔装置212的位置关系可以通过机械结构调节(图中未画出)。激光经过显微物镜211后可以汇聚成非常小的光点，由于空气中的灰尘、水汽等原因，除了较小的光点外，还存在有其他散射光的干扰，因此将针孔装置212放置于汇聚光点处，使杂散光无法通过。经过空间滤波器21-23后的出射光可看成由点光源发出的理想球面波。

理想球面波照射至扩束准直器31-33，光束被扩束、准直，之后出射光为平面波。

平面波到达分束镜41-43。分束镜41-43的作用是通过分束镜的反射和透射功能，使红、绿、蓝三色平面波合束。其中，红色激光经分束镜41反射，并透射通过分束镜42、43，最终到达色轮5；绿色激光经分束镜42反射，并透射通过分束镜43，最终到达色轮5；蓝色激光直接被分束镜43反射后传播到达色轮5。

色轮5的示例结构示意图如图7所示，包括三个透射区域51、52、53以及转轴54，色轮5可以绕转轴54转动。透射区域51为红色滤光片，它只能让红光通过，遮挡绿光和蓝光使其无法通过；透射区域52为绿色滤光片，它只能让绿光通过，遮挡红光和蓝光使其无法通过；透射区域52为蓝色滤光片，它只能让蓝光通过，遮挡绿光和红光使其无法通过。从分束镜43出射的三色激光照射到色轮5的一部分上，激光光束的直径小于或等于每个透射区域的直径，从而使得：通过旋转色轮5，在特定的某一时刻，从分束镜43出射的红、绿、蓝三色平面波有且只有一种颜色的光可以透射通过色轮5。

在图5的示例中，由同步控制单元140来控制色轮5的旋转，从而控制透射出色轮5后入射到空间光调制器单元120上的光的颜色/波长。

为了使从色轮5出射的单色光能够入射到空间光调制器单元120上且以合适的发散角入射，可以在系统光路中设置反射镜6和凸透镜34。反射镜6可以是平面镜，在系统中主要起到转折光路的作用。凸透镜34的作用在于控制入射光111照射空间光调制器单元120的发散角，以便与显示屏幕91-96的尺寸相匹配。例如，若显示屏幕91-96尺寸较小，则可前后移动凸透镜34，使照射空间光调制器单元120的光束发散角减小；若显示屏幕91-96尺寸较大，则可前后移动凸透镜34，使照射空间光调制器单元120的光束发散角增大。凸透镜34在某些条件下可以不使用。例如，有些相位型空间光调制器可以直接加载透镜，此时系统中可以不使用凸透镜34，而是直接通过软件控制照射显示屏幕的光波发散角，以与屏幕尺寸相匹配。

入射光111被加载有全息图的空间光调制器单元120衍射，产生衍射光112，衍射光112被投射到显示单元130的显示屏幕91-96上，再现3D图像。

在上面的示例中，同步控制单元140通过控制色轮5(具有可调的透射波长的可调滤光器)来控制入射波长。应当理解的是，在其他一些示例中，例如，如果激光器的开关速度(即通断速度)足够高(例如通断速度大于90Hz，最好能达到180Hz)，则可以免除色轮5(具有可调的透射波长的可调滤光器)，由同步控制单元140直接控制激光器11、12、13的开关(通断)，以控制入射到空间光调制器单元120上的入射光111的波长，以使得入射光111的波长与空间光调制器单元120上加载的全息图所对应的颜色分量一致。例如，在某一时刻，当空间光调制器单元120上加载的全息图所对应的颜色分量为红色时，同步控制单元140控制红光激光器11为开，其他两个激光器为关。

在另一示例中，光源单元可以包括多个发光二极管(LED)，其中每个发光二极管分别发出不同波长的单色光(例如，红、绿、蓝光)，作为空间光调制器单元120的入射光。在这样的示例中，同步控制单元140控制多个发光二极管的开关(发光/不发光)，使得空间光调制器单元120的入射光111的波长与空间光调制器单元120上加载的全息图所对应的颜色分量一致。例如，当空间光调制器单元120上加载的是红色分量的2D图像的全息图，则同步控制单元140将发红光的LED控制为打开，将发绿光和蓝光的LED控制为关断，从而使得入射到空间光调制器单元120上的光为红光。

图8示出了包含这样的光源单元的具体实施方式的全息显示系统的示意结构图。如图8所示，该示例全息显示系统除包括与图5相同的全息图加载单元110、空间光调制器单元120、显示单元130、同步控制单元140、空间滤波器21、22、23、扩束准直器31、32、33、分束镜41、42、43、反射镜6和凸透镜34外，系统光源从红、绿、蓝光激光器11、12、13替换为红、绿、蓝三色LED 11A、12A、13A以及相应的红、绿、蓝滤光片11B、12B、13B，去除了色轮5。

LED 11A、12A、13A分别发出红、绿、蓝三色光，分别经各自的滤光片11B、12B、13B滤掉杂散波长，经空间滤波器21、22、23、扩束准直器31、32、33、分束镜41、42、43，再经过反射镜6和凸透镜34后作为入射光111入射到空间光调制器单元120上。入射光111被加载有全息图的空间光调制器单元120衍射，产生衍射光112，衍射光112被投射到显示单元130的显示屏幕91-96上，再现3D图像。

与使用激光作为光源相比，使用LED作为光源的优势在于：第一，LED的响应速度极快，可以方便控制通断，因此在图8的示例中同步控制单元140可以直接连接LED 11A、12A、13A分别控制它们的开/关，从而控制入射光111的颜色，因此避免了图5中的色轮5的使用；第二，LED相干性与激光相比较弱，可以有效减少因为相干性导致的散斑噪声。然而，使用LED也存在一些问题：第一，LED波谱范围光，需经过相应的滤光片11B、12B、13B过滤提高纯度，损失了较多能量；第二，LED发散角大，准直、扩束过程也会损失能量，亮度和色彩范围均不如激光光源。

在如上所述的各实施例中，全息图加载单元110和同步控制单元140分别可以通过硬件、软件、固件或其组合的方式来实现，并且它们每个均可以被实现为一个单独的装置，也可以被实现为若干组成单元/模块分散在一个或多个计算设备中并分别执行相应功能的逻辑集成系统。

根据一个示例性实施例，全息图加载单元110和同步控制单元140每个均可被实现为一种机器设备，该机器设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，使得所述机器设备执行如上所述的各实施例中全息图加载单元110/同步控制单元140所执行的操作或功能。可选地，也可以将全息图加载单元110和同步控制单元140实现在同一个机器设备中，使得该机器设备执行如上所述的各实施例中全息图加载单元110和同步控制单元140所执行的操作或功能。

上面的实施例中所述的处理器可以指单个的处理单元，如中央处理单元CPU，也可以是包括多个分散的处理单元/处理器的分布式处理器系统。

上面的实施例中所述的存储器可以包括一个或多个存储器，其可以是计算设备的内部存储器，例如暂态或非暂态的各种存储器，也可以是通过存储器接口连接到计算设备的外部存储装置。

在上面所述的全息显示系统的各实施例中，通过使用沿图像深度方向并行叠置的多个显示屏幕作为再现3D图像的显示单元，并在相同的图像深度方向将3D图像分割成与显示屏幕数量相同的2D图像，使得每个2D图像再现在具有相应图像深度的显示屏幕上，从而实现了3D图像的全息投影再现。3D图像所分割成的2D图像以时分的方式显现在相应的显示屏幕上，当2D图像的切换率足够高时，观看者在显示单元上看到的是完整的3D图像。在各实施例中，可以通过同步控制单元来控制每个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载与入射光波长、承接衍射光的显示屏幕的透光性控制之间的同步，使得入射光波长与加载的2D图像的颜色分量一致，并使得与加载的2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置成承接衍射光以再现2D图像。通过如上所述的各实施例，提供了3D图像全息显示的新方法。由于将待显示3D图像分割成多个2D图像，每个显示屏幕上显示的是对应2D图像的全息图衍射场，因此在计算全息图时只需要计算一系列2D图像的全息图，与计算3D图像的全息图相比明显减小了计算量。

实施例二、

图9示出了这样的机器设备901的一个示例性实施例的示意组成框图。如图9所示，该机器设备可以包括但不限于：至少一个处理单元910、至少一个存储单元920、连接不同系统组件(包括存储单元920和处理单元910)的总线930。

所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元910执行，使得所述处理单元910执行本说明书上述示例性实施例的描述部分中描述的全息图加载单元110和/或同步控制单元140所执行的操作或功能。

存储单元920可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)921和/或高速缓存存储单元922，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)923。

存储单元920还可以包括具有一组(至少一个)程序模块925的程序/实用工具924，这样的程序模块925包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线930可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

该机器设备也可以与一个或多个外部设备970(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该机器设备交互的设备通信，和/或与使得该机器设备能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口950进行。并且，该机器设备还可以通过网络适配器960与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器960通过总线930与该机器设备的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，但该机器设备可以使用其它硬件和/或软件模块来实现，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

实施例三、

根据本公开，还提供一种全息显示方法。图10示出了根据本公开的一示例性实施例的全息显示方法的示意流程图。如图10所示，该示例方法可以包括步骤：

S1010，将每个待显示3D图像沿深度方向分割成第一多个2D图像；

S1020，计算每个2D图像的用于加载到空间光调制器单元的全息图；

S1030，将每个待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图依次加载到所述空间光调制器单元，以使加载了全息图的所述空间光调制器单元对入射到所述空间光调制器单元上的入射光产生衍射；

S1040，使衍射光投射到显示单元上，所述显示单元包括沿显示的3D图像的深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；

S1050，控制所述第一多个显示屏幕的透光性，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接从空间光调制器单元出射的衍射光以再现2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。

在一个示例中，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，所述示例全息显示方法还可以包括步骤：

控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。

在一个示例中，要显示彩色3D图像，在这种情况下，示例全息显示方法在步骤S1010之前还可以包括步骤：

将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；

其中，步骤S1030还可以包括：控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图，或者使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有一相同图像深度的2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有另一相同图像深度的2D图像的全息图。

在一个示例中，所述空间光调制器单元包括排列成阵列的第三多个空间光调制器，那么，步骤S1020可以包括：

将每个2D图像分割成分别与所述第三多个空间光调制器相对应的第三多个子图像，其中每个2D图像的第三多个子图像以与所述第三多个空间光调制器的阵列相同的排列方式组成完整的该2D图像；

分别计算每个子图像的全息图，

步骤S1030可以包括：

将所述第一多个2D图像中每个2D图像的每个子图像的全息图加载到所述第三多个空间光调制器中与该子图像相应的空间光调制器上。

在上面的示例以及图10中，虽然将步骤S1010-S1050示出为按顺序执行，但应当理解，它们中的全部或某些步骤的顺序并不是不可改变的，而是可以以其他任何适当的顺序来执行，例如步骤S1030-S1050并没有明显的先后执行顺序，它们的执行顺序可以互换，或者也可以并行执行。

下面参考图11详细描述示例全息显示方法的流程步骤。如图11所示，包括步骤：

S1：将3D彩色图像/物体分解为红、绿、蓝三色分量，即3个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像。

S2：将一待显示3D图像沿图像深度方向D分割成多个2D图像。分割的数量应和组成显示单元的显示屏幕的数量相同。在本示例中，以图1中的6个显示屏幕91-96为例来进行说明。如图11的步骤S2所示，在步骤S2中将绿色分量的3D图像沿图像深度方向分割成6个2D图像L1-Ls，即Ls＝6。为了便于描述，将所得的绿色2D图像分别命名为[G1]-[G6]。

S3：将一2D图像沿平面分割成多个子图像，分割的数量应和组成空间光调制器单元的阵列的空间光调制器的数量相同。在本示例中，以空间光调制器阵列由4X4块空间光调制器组成为例来进行说明，则每个2D图像应该分为4X4幅子图像。图11的步骤S3中示出了2D图像G1的分割示意图，得到16个子图像[G1-1]-[G1-16]。

S4：将每一幅子图像通过全息算法计算得到全息图。对于2D图像G1的16个子图像[G1-1]-[G1-16]，共得到16个子图像全息图，分别命名为全息图[G1-1]-[G1-16]。图11的步骤S4示出了全息图[G1-1]的形成示意图。

S5：将全息图通过驱动加载至相应的空间光调制器上，即每个子图像的全息图加载至相同阵列位置的空间光调制器上。图11的步骤S5示出了全息图[G1-1]-[G1-16]到空间光调制器上的加载。

S6：通过同步控制，使得匹配的单色光入射到空间光调制器阵列上，并保证相应的显示屏幕处于不透光状态(散射状态)，而其他显示屏幕处于透光状态。如图11的步骤S6中所示，当加载的是全息图[G1-1]-[G1-16]时，使得入射光为绿色光(例如通过打开绿色LED同时关断红色和蓝色LED，或者通过将色轮旋转为使光束落到色轮的绿色透射区域)，并使得显示屏幕92-96处于透光状态，而显示屏幕91处于散射状态，则重建的二维图像会在显示屏幕91上散射。

S7：返回步骤S3，针对剩余的每个2D图像[G2]-[G6]分别重复步骤S3-S6。在步骤S2-S7这个周期内，绿色分量在所有深度上的2D信息均显示在显示屏幕91-96构建的显示空间内。当这一个周期的显示屏幕刷新率足够高时，在人眼的暂留效应下，观察者可以看到一幅绿色的3D重建像。

S8：返回步骤S2，针对红色和蓝色分量的待显示3D图像，分别重复步骤S2-S7。

步骤S2-S8是一个时序过程，通过步骤S2-S8(或者说通过将步骤S2-S7循环三次)可以将对应于待显示彩色3D图像的3X6个2D图像以时分的方式显示在显示单元的显示屏幕上，其中在每一时刻只有一个2D图像再现在显示单元的一个相应的显示屏幕上。当这些2D图像的显示切换得足够快时，由于人眼的暂留效应，以及彩色图像的三基色原理，观察者可以看到一幅彩色的3D重建像。

在上面的示例中，为了清楚性以及便于说明，将对每个3D图像的分割、2D图像的分割、2D图像全息图的计算放到了相应循环的分别的步骤中，应当理解，也可以在一个循环的一个或多个步骤中一次性地完成对所有3D图像的分割、所有2D图像的分割、所有2D图像全息图的计算。

在如上所述的全息显示方法的各实施例中，通过将待显示3D图像分割成与显示屏幕同数量的2D图像，将这些2D图像的全息图依次分别加载到空间光调制器单元上，并使得加载了全息图的空间光调制器单元的衍射光被显现在与加载的2D图像具有相应图像深度的显示屏幕上，实现了3D图像的全息显示。通过同步控制多个2D图像的全息图到空间光调制器单元上的加载顺序、入射到空间光调制器单元上的光的波长、相应显示屏幕的透光性，可以使得待显示3D图像的2D图像以时分的方式再现在显示单元上，当2D图像的切换频率足够高时，观看者看到的是完整的3D图像。通过如上所述的各实施例，提供了3D图像全息显示的新方法。由于将待显示3D图像分割成多个2D图像，每个显示屏幕上显示的是对应2D图像的全息图衍射场，因此在计算全息图时只需要计算一系列2D图像的全息图，与计算3D图像的全息图相比明显减小了计算量。

上述方法实施例中所涉及的相关实施细节具体可以参见上面的系统各实施例中的相应描述，在此不再赘述。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种全息显示系统，其特征在于，包括全息图加载单元、空间光调制器单元、显示单元和同步控制单元，其中：

所述显示单元包括沿显示的3D图像的图像深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；

所述全息图加载单元被配置为：将每个待显示3D图像沿图像深度方向分割成第一多个2D图像，计算用于加载到所述空间光调制器单元上的每个2D图像的全息图，并在同步控制单元的控制下将每个2D图像的全息图依次加载到空间光调制器单元上，其中所述第一多个2D图像与所述第一多个显示屏幕具有一一对应的图像深度；

所述空间光调制器单元被配置为：在加载了所述2D图像的全息图的情况下对入射光进行衍射，并使衍射光投射到所述显示单元上；

所述同步控制单元被配置为：控制所述第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载以及所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。

2.根据权利要求1所述的全息显示系统，其特征在于，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，其中，所述同步控制单元进一步被配置为：控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。

3.根据权利要求2所述的全息显示系统，其特征在于：

所述全息图加载单元还被配置为：将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；

所述同步控制单元还被配置为：控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图，或者使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有一相同图像深度的2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有另一相同图像深度的2D图像的全息图。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的全息显示系统，其特征在于：

所述空间光调制器单元包括排列成阵列的第三多个空间光调制器；

所述全息图加载单元进一步被配置为：将每个2D图像分割成分别与所述第三多个空间光调制器相对应的第三多个子图像，分别计算每个子图像的全息图，并在所述同步控制单元的控制下将每个子图像的全息图加载到所述第三多个空间光调制器中相应的空间光调制器上，其中每个2D图像的第三多个子图像以与所述第三多个空间光调制器的阵列相同的排列方式组成完整的该2D图像。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的全息显示系统，其特征在于，还包括：

第二多个激光器，其中每个激光器分别发出不同波长的单色光，作为空间光调制器单元的入射光，

其中，所述同步控制单元控制所述第二多个激光器的开关，使得空间光调制器单元的入射光的波长与空间光调制器单元上加载的全息图所对应的颜色分量一致。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的全息显示系统，其特征在于，还包括：

第二多个发光二极管，其中每个发光二极管分别发出不同波长的单色光，作为空间光调制器单元的入射光，其中，

所述同步控制单元控制所述第二多个发光二极管的开关，使得空间光调制器单元的入射光的波长与空间光调制器单元上加载的全息图所对应的颜色分量一致。

7.一种全息三维显示方法，其特征在于，包括：

将每个待显示3D图像沿深度方向分割成第一多个2D图像；

计算每个2D图像的用于加载到空间光调制器单元的全息图；

将每个待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图依次加载到所述空间光调制器单元，以使加载了全息图的所述空间光调制器单元对入射到所述空间光调制器单元上的入射光产生衍射；

使衍射光投射到显示单元上，所述显示单元包括沿显示的3D图像的深度方向并行排列的第一多个显示屏幕，其中每个显示屏幕具有相应的图像深度；

控制所述第一多个显示屏幕，使得：当所述第一多个2D图像中的一个2D图像的全息图被加载到空间光调制器单元上时，所述第一多个显示屏幕中与被加载的该2D图像具有相应的图像深度的显示屏幕被设置为承接所述衍射光以再现该2D图像，而所述第一多个显示屏幕中的其他屏幕被设置为使光透射。

8.根据权利要求7所述的全息显示方法，其特征在于，所述待显示3D图像为具有单一颜色分量的待显示3D图像，所述全息显示方法还包括：

控制所述入射光的波长，使得：在具有单一颜色分量的待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图被分别加载到空间光调制器单元上期间，所述入射光的波长与所述待显示3D图像的所述单一颜色分量相匹配。

9.根据权利要求8所述的全息显示方法，其特征在于，还包括：

将待显示的3D彩色图像分解成第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像；

控制所述第二多个分别具有单一颜色分量的待显示3D图像中每个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图到空间光调制器单元的加载顺序，使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像中一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像中另一个待显示3D图像的第一多个2D图像的全息图，或者使得：在加载完毕所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有一相同图像深度的2D图像的全部全息图之后，再加载所述第二多个待显示3D图像被分割成的所有2D图像中具有另一相同图像深度的2D图像的全息图。

10.根据权利要求7-8中任一项所述的全息显示方法，其特征在于，所述空间光调制器单元包括排列成阵列的第三多个空间光调制器，其中：

所述计算每个2D图像的用于加载到空间光调制器单元的全息图包括：

将每个2D图像分割成分别与所述第三多个空间光调制器相对应的第三多个子图像，其中每个2D图像的第三多个子图像以与所述第三多个空间光调制器的阵列相同的排列方式组成完整的该2D图像；

分别计算每个子图像的全息图，

所述将每个待显示3D图像的所述第一多个2D图像的全息图依次加载到所述空间光调制器单元包括：

将所述第一多个2D图像中每个2D图像的每个子图像的全息图加载到所述第三多个空间光调制器中与该子图像相应的空间光调制器上。

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