CN112198778B - 提高全息显示图像刷新率的显示方法 - Google Patents

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Abstract

提高全息显示图像刷新率的显示方法。本发明在现有的全息显示系统基础上，增加刷新频率相同的空间光调制器(SLM)，通过时间顺序控制SLM交替成像。包括改进一种典型全息显示的方法，分别用快门和调制光源进行时序控制。本发明还改进了一种典型的彩色全息显示方法，分别用快门和调制光源进行时序控制。本发明首先搭建依次由光源、扩束镜、准直透镜和空间光调制器构成的相同的N路入射光路，然后分别控制N个入射光路交替工作，使得投影面上依次显示整个全息图序列中的第1至第N张图像并循环反复。通过这种改进提高了图像的刷新频率，从而减小了屏幕闪烁感，提高清晰度，并对眼睛产生一定的保护效果。

Description

提高全息显示图像刷新率的显示方法
技术领域
本发明涉及一种提高全息图像刷新率的方法，具体涉及通过增加空间光调制器数量以提高全息显示图像刷新率的方法，属于全息显示技术领域。
背景技术
全息技术是一种可以完整记录和再现任意三维物体的相位和振幅信息的技术，再现的物体有明显的立体感，其主要就是利用相干光的干涉和衍射原理实现对物体的记录和再现。计算全息是一种利用计算机来设计、制造全息图及衍射光学元件的技术。除了可以全面地记录光波的振幅和相位以外，计算全息可以通过数学方法，根据实际需要制作出复杂的，或根本不存在的物体的全息图。
由计算机生成的数字全息图可以加载到空间光调制器等设备上实现对光的调节，从而在空间中重现三维物体。高分辨率的空间光调制器的发展使得数字全息图可以动态实时地再现。目前全息显示系统主要依赖于空间光调制器和全息图的计算。
空间光调制器的刷新率限制了全息图的刷新率。全息图像的刷新率越高，所显示的图像稳定性越好。当前，商业化的空间光调制器，刷新率基本在60Hz左右，而普通显示器的屏幕刷新率已经达到90Hz，120Hz甚至144Hz。高刷新率不仅能带给用户舒适的视觉体验，其还具有更好的跟手性、灵敏性和响应速度。尤其是应用于游戏领域时，避免卡帧掉帧可以带给玩家更极速流畅的游戏体验。因此，提高全息图像的刷新率具有很高的商业价值。空间光调制器的刷新率受多种因素制约，提高单一空间光调制器的刷新率成本高，还可能对空间光调制器的其他性能造成制约。
发明内容
本发明目的是解决全息图像刷新率低的问题，提供能够提高全息显示图像刷新率的方法，本发明的关键是：时序控制多个空间光调制器，从而时序控制投影到重建平面的光，交替成像以实现图像刷新率的提高。
本发明的关键改进为在现有的全息显示系统基础上，在空间光调制器的刷新频率无法得到大幅提升的情况下，增加刷新频率相同的空间光调制器(SLM)，通过时间顺序控制SLM交替成像。通过这种改进提高图像的刷新频率，从而减小屏幕闪烁感，提高清晰度，并对眼睛产生一定的保护效果。
本发明的技术方案
为解决提高全息图像刷新率的问题，本发明提出了四种技术方案，包括改进一种典型全息显示的方法，分别用快门和调制光源进行时序控制。本发明还改进了一种典型的彩色全息显示方法，分别用快门和调制光源进行时序控制。下面将对这四种方案进行详细说明。
方案1、一种由快门进行时序控制以提高全息显示图像刷新率的显示方法，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由光源、扩束镜、准直透镜和空间光调制器构成的相同的N路入射光路，然后在各入射光路的任意位置插入一个快门；N路入射光路分别经分光镜投影到投影平面，其中N大于等于2；
步骤二：分别控制N个光路中的快门交替工作，每个快门的开启工作时间为
Figure BDA0002729618050000021
周期；在第一个
Figure BDA0002729618050000022
周期t1内，第一入射光路中的第一快门开启，其余入射光路中的快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第1张；第二个
Figure BDA0002729618050000023
周期t2内，第二入射光路中快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是入射光路中第二空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第2张；……，第N个
Figure BDA0002729618050000024
周期tn内，第N入射光路中的第N快门开启，其余入射光路中的快门关闭，此时投影面上显示的是第N入射光路中第N空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第N张；
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2……＝tn＝＝t，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+tn＝nt，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000025
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000026
当仅有一路入射光束时，图像刷新率为1/T，当增加入射光束且以时序调控时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000027
增加n倍。
方案2、一种通过调制光源进行时序控制以提高全息显示图像刷新率的显示方法，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由光源、扩束镜、准直透镜和空间光调制器构成的相同的N路入射光路；N路入射光路分别经分光镜投影到投影平面，其中N大于等于2；
步骤二：通过直调激光器或连续激光器和外部调制器的组合来调制光源，使每路入射光路的通光时间为
Figure BDA0002729618050000028
周期；在第一个
Figure BDA0002729618050000029
周期t1内，第一入射光路的光源输出激光，其余入射光路中光源关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第1张；第二个
Figure BDA0002729618050000031
周期t2内，第二入射光路的光源输出激光，其余光路光源关闭，此时投影面上显示的是入射光路中第二空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第2张；……，第N个
Figure BDA0002729618050000032
周期tn内，第N入射光路中的第N光源输出激光，其余入射光路中的光源关闭，此时投影面上显示的是第N入射光路中第N空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第N张；
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制光源开关和全息图的加载，其中t1＝t2……＝tn＝＝t，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+tn＝nt，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000033
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000034
当仅有一路入射光束时，图像刷新率为1/T，当增加入射光束且以时序调控时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000035
增加n倍。
方案3、一种由快门进行时序控制以提高彩色全息显示图像刷新率的显示方法，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由三色光源、扩束镜、准直透镜和空间光调制器构成的两路相同的入射光路；然后在各入射光路的三个光源前各插入一个快门；两路入射光路分别经分光镜投影到投影平面；
步骤二：分别控制光路中的快门交替工作，每个快门的开启工作时间为
Figure BDA0002729618050000036
周期；
在第一个周期的第一个
Figure BDA0002729618050000037
时间t1内，第一入射光路中的红色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第1张的红色全息图分量；
在第一个周期的第二个
Figure BDA0002729618050000038
时间t2内，第二入射光路中绿色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第1张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第三个
Figure BDA0002729618050000039
时间t3内，第一入射光路中的蓝色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第1张的蓝色全息图分量；
在第一个周期的第四个
Figure BDA00027296180500000310
时间t4内，第二入射光路中的红色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第2张的红色全息图分量；
在第一个周期的第五个
Figure BDA0002729618050000041
时间t5内，第一入射光路中绿色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第2张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第六个
Figure BDA0002729618050000042
时间t6内，第一入射光路中的蓝色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第2张的蓝色全息图分量；
……
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝……＝t6，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+t6＝6t，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000043
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000044
当仅有一路入射光束时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000045
当增加入射光束且以时序调控时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000046
增加2倍。
方案4、一种通过调制光源进行时序控制以提高彩色全息显示图像刷新率的显示方法，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由三色光源、准直透镜和空间光调制器构成的两路相同的入射光路；两路入射光路分别经分光镜投影到投影平面；
步骤二：通过直调激光器或连续激光器和外部调制器的组合来调制光源；
在第一个周期的第一个
Figure BDA0002729618050000047
时间t1内，第一入射光路中的红色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第1张的红色全息图分量；
在第一个周期的第二个
Figure BDA0002729618050000048
时间t2内，第二入射光路中的绿色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第1张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第三个
Figure BDA0002729618050000049
时间t3内，第一入射光路中的蓝色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第1张的蓝色全息图分量；
在第一个周期的第四个
Figure BDA00027296180500000410
时间t4内，第二入射光路中的红色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第2张的红色全息图分量；
在第一个周期的第五个
Figure BDA0002729618050000051
时间t5内，第一入射光路中的绿色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第2张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第六个
Figure BDA0002729618050000052
时间t6内，第一入射光路中的蓝色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第2张的蓝色全息图分量；
……
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝……＝t6，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+t6＝6t，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000053
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000054
当仅有一路入射光束时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000055
当增加入射光束且以时序调控时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000056
增加2倍。
上述技术方案表明，视使用场景的不同，本方法可应用至多种全息显示光路中(如彩色全息显示的时分复用显示系统、空间划分显示系统等)。
所述光源可以为一组光源并通过分束后分成N路分别投射到N路入射光路；或者，所述光源为N组光源分别投射到N路入射光路。
当所述光源为一组光源通过分束分成N路分别投射至N路入射光路时，需用时序控制的快门控制光束交替投射。
当所述光源为N组光源分别投射到N路入射光路时，若为N组连续光源，由快门控制光路通断，若为N组调制光源，由光源控制光路通断，此时不需使用快门。
所述快门的作用是控制光路的通断，在示例中，N个快门分别控制N束光的传播，并且通过一个控制系统，按照时序进行通断(或使用一个左右拨动的快门来控制N路光束的通或断)。
所述SLM采用反射型或投射型均可。
所述成像元件可以但不限于SLM，亦可扩展至微机电系统(MEMS)，数字微镜系统(DMD)，光纤扫描(scanningfiber)等投影器件或技术。
所述分束镜可定向地将N束光投影到投影面上。其中分束镜可以改为波分复用器等具有定向传输光束的器件。
所述光路随使用器件、实施例的不同而不同。
本方法可扩展至其他显示技术以提高图像刷新率，不局限于全息显示技术。
本发明的优点和有益效果
本发明通过增加SLM数量并以时间顺序控制SLM交替成像的顺序，在不改变SLM性能的情况下达到提高全息图像的刷新率效果，提高了显示图像的稳定性，操作简单，容易实现，十分适合在商业产品中使用。
附图说明
图1是一种由快门进行时序控制以提高全息显示图像刷新率的显示方法的光路图。
图中，第一光源110a，第二光源110b，第一扩束器120a，第二扩束器120b，第一准直透镜130a，第二准直透镜130b，第一空间光调制器140a，第二空间光调制器140b，第一快门150a，第二快门150b，分光镜160，投影面170。
图2是图1所示系统中空间光调制器上加载的全息图和快门开关顺序的时序图示例。
图中，第一空间光调制器140a全息图加载顺序201，第二空间光调制器140b全息图加载顺序202，第一快门150a开关顺序203，第二快门150b开关顺序204。
图3是一种通过调制光源进行时序控制以提高全息显示图像刷新率的显示方法的光路图。
图中，第一调制光源310a，第二调制光源310b，第一扩束器120a，第二扩束器120b，第一准直透镜130a，第二准直透镜130b，第一空间光调制器140a，第二空间光调制器140b，分光镜160，投影面170。
图4是调制光源为直调激光器时，直调激光器工作原理。
图中，输入电流410，直调激光器420，输出功率430。
图5是调制光源为连续激光器和外部调制器的组合时，调制光源工作原理。
图中，输入激光器的电流510，连续激光器520，连续激光器输出功率530，外部调制器540，输入外部调制器的电压550，输出功率560。
图6是一种由快门进行时序控制以提高彩色全息显示图像刷新率的显示方法的光路图。
图中，第一彩色光源组601a，第二彩色光源组601b，第一红色光源610a，第一蓝色光源620a，第一绿色光源630a，第二红色光源610b，第二蓝色光源620b，第二绿色光源630b，第一快门组150a，第二快门组150b，第一扩束器120a，第二扩束器120b，第一准直透镜130a，第二准直透镜130b，第一空间光调制器140a，第二空间光调制器140b，分光镜160，投影面170。
图7是图6所示系统中空间光调制器上加载的全息图和快门开关顺序的时序图示例。
图中，第一空间光调制器140a全息图加载顺序701，第二空间光调制器140b全息图加载顺序702，第一红色光源610a前的快门开关顺序703，第二绿色光源630b前的快门开关顺序704，第一蓝色光源620a前的快门开关顺序705，第二红色光源610b前的快门开关顺序706，第一绿色光源630a前的快门开关顺序707，第二蓝色光源620b前的快门开关顺序708。
图8是一种通过调制光源进行时序控制以提高彩色全息显示图像刷新率的显示方法的光路图。
图中，第一调制光源组610a，第二调制光源组610b，第一红色光源610a，第一蓝色光源620a，第一绿色光源630a，第二红色光源610b，第二蓝色光源620b，第二绿色光源630b，第一扩束器120a，第二扩束器120b，第一准直透镜130a，第二准直透镜130b，第一空间光调制器140a，第二空间光调制器140b，分光镜160，投影面170。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。为简化表达，实施例中光路数量均为N＝2。
实施例1：
用本发明方法改进的由快门进行时序控制以提高图像刷新率的典型全息成像系统的光路图如图1所示，对快门和空间光调制器控制的时间顺序由图2所示。快门控制投影到重建平面的光，实现两个SLM交替成像，以提高图像刷新率。
步骤一：分别搭建依次由光源、扩束器、准直透镜和空间光调制器构成的相同的两路投影光路，然后在各光路的任意位置插入一个快门；两路投影光路分别经分光镜投影到重建平面；
如图1所示，第一路投影光路从第一光源110a出射的光束，经过第一扩束器120a、第一准直透镜130a投影到第一空间光调制器140a上，同时第二路投影光路从第二光源110b出射的光束，经过第二扩束器120b、第二准直透镜130b投影到第二空间光调制器140b上。
步骤二：分别控制两个光路中的快门交替工作，每个快门的开启工作时间为半周期；参见图2的时序图，其中201和202分别为空间光调制器140a和140b上加载全息图的顺序，203和204是快门150a和150b开关时序。
前半周期t1秒时，第一快门150a打开，第二快门150b为关闭状态。此时投影面上显示的是第一空间光调制器140a上的全息图亦即整个全息图序列中的第1张。
后半周期即在t2秒时，第一快门150a关闭，第二快门150b打开，投影面上显示的是第二空间光调制器140b上的全息图亦即整个全息图序列中的第2张。
步骤三：重复步骤二的操作；即在第二周期的前半周期t3秒时，第一快门150a打开，第二快门150b关闭，第一空间光调制器140a上加载的是整个全息图系列的第3张；
在第二周期的后半周期t4秒时，第二快门150b打开，第一快门150a关闭，第二空间光调制器140b上加载的是整个全息图序列的第4张。
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝t，系统的一个工作周期为T＝t1+t2＝2t，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000081
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000082
实施例2：
用本发明方法改进的由调制光源进行时序控制以提高图像刷新率的典型全息成像系统的光路图如图3所示，即为图1去掉快门150a和150b并将激光器110a、110b换为调制光源310a和310b，其内部组成可为图4的直调激光器420或图5的连续激光器520加上外部调制器540。
步骤一：分别搭建依次由光源、扩束器、准直透镜和空间光调制器构成的相同的两路投影光路；两路投影光路分别经分光镜投影到重建平面；
如图1所示，第一路投影光路从第一光源110a出射的光束，经过第一扩束器120a、第一准直透镜130a投影到第一空间光调制器140a上，同时第二路投影光路从第二光源110b出射的光束，经过第二扩束器120b、第二准直透镜130b投影到第二空间光调制器140b上。
步骤二：
按照图2中的时序203和204分别控制调制光源310a和310b的输出功率。
前半周期t1秒时，调制光源310a输出激光，调制光源310b输出功率为零。此时投影面上显示的是第一空间光调制器140a上的全息图亦即整个全息图序列中的第1张。
后半周期即在t2秒时，调制光源310a输出为零，调制光源310b输出激光。投影面上显示的是第二空间光调制器140b上的全息图亦即整个全息图序列中的第2张。
步骤三：重复步骤二的操作；即在第二周期的前半周期t3秒时，调制光源310a输出激光，调制光源310b输出功率为零。第一空间光调制器140a上加载的是整个全息图系列的第3张；
在第二周期的后半周期t4秒时，调制光源310a输出激光，调制光源310b输出功率为零。第二空间光调制器140b上加载的是整个全息图序列的第4张。
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝t，系统的一个工作周期为T＝t1+t2＝2t，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000091
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000092
实施例3：
用本发明方法改进的由快门进行时序控制以提高图像刷新率的彩色全息成像系统的光路图如图6所示，对快门和空间光调制器控制的时间顺序由图7所示。快门控制投影到重建平面的光，实现两个SLM交替成像，以提高图像刷新率。
步骤一：分别搭建依次由三色光源、扩束器、准直透镜和空间光调制器构成的相同的两路投影光路，然后在各光源处插入一个快门，通过快门控制出射光源；两路投影光路分别经分光镜投影到重建平面；
如图6所示，第一路投影光路从第一彩色光源组601a出射的光束，经过第一扩束器120a、第一准直透镜130a投影到第一空间光调制器140a上，第二路投影光路从第二彩色光源组601b出射的光束，经过第二扩束器120b、第二准直透镜130b投影到第二空间光调制器140b上，两路光束交替通光成像。
步骤二：
分别控制光路中的快门交替工作，每个快门的开启工作时间为1/6周期；参见图7的时序图，其中701和702分别为空间光调制器140a和140b上加载全息图的时序，703是第一红色光源610a前的快门开关时序，704是第二绿色光源630b前的快门开关时序，705是第一蓝色光源620a前的快门开关时序，706是第二红色光源610b前的快门开关时序，707是第一绿色光源630a前的快门开关时序，708是第二蓝色光源620b前的快门开关时序。
在第一个周期的第一个
Figure BDA0002729618050000093
时间t1内，第一入射光路中的红色激光器601a前快门打开，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第1张的红色全息图分量；
在第一个周期的第二个
Figure BDA0002729618050000094
时间t2内，第二入射光路中绿色激光器602b前快门打开，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第1张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第三个
Figure BDA0002729618050000101
时间t3内，第一入射光路中的蓝色激光器输出功率，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第1张的蓝色全息图分量；
在第一个周期的第四个
Figure BDA0002729618050000102
时间t4内，第二入射光路中的红色激光器输出功率，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第2张的红色全息图分量；
在第一个周期的第五个
Figure BDA0002729618050000103
时间t5内，第一入射光路中绿色激光器输出功率，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第2张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第六个
Figure BDA0002729618050000104
时间t6内，第一入射光路中的蓝色激光器输出功率，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第2张的蓝色全息图分量；
……
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝……＝t6，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+t6＝6t，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000105
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000106
当仅有一路入射光束时，图像刷新率为3/T，当增加入射光束且以时序调控时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000107
增加2倍。
实施例4：
用本发明方法改进的由调制光源进行时序控制以提高图像刷新率的彩色全息成像系统的光路图如图8所示，即为图6中激光器组601a和601b去掉快门150a和150b并将激光器换为可调制光源，调制光影可为图4的直调激光器420或图5的连续激光器520加上外部调制器540。
步骤一：分别搭建依次由三色光源、扩束器、准直透镜和空间光调制器构成的相同的两路投影光路；两路投影光路分别经分光镜投影到重建平面；
如图8所示，第一路投影光路从第一彩色光源组601a出射的光束，经过第一扩束器120a、第一准直透镜130a投影到第一空间光调制器140a上，同时第二路投影光路从第一彩色光源组601b出射的光束，经过第二扩束器120b、第二准直透镜130b投影到第二空间光调制器140b上。
步骤二：
分别控制光路中的快门交替工作，每个快门的开启工作时间为
Figure BDA0002729618050000111
周期；参参见图7的时序图，其中701和702分别为空间光调制器140a和140b上加载全息图的时序，703是第一红色光源610a输出功率的时序，704是第二绿色光源630b输出功率的时序，705是第一蓝色光源620a输出功率的时序，706是第二红色光源610b输出功率的时序，707是第一绿色光源630a输出功率的时序，708是第二蓝色光源620b输出功率的时序。
在第一个周期的第一个
Figure BDA0002729618050000112
时间t1内，第一入射光路中的红色激光器610a输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第1张的红色全息图分量；
在第一个周期的第二个
Figure BDA0002729618050000113
时间t2内，第二入射光路中绿色激光器630b前输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第1张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第三个
Figure BDA0002729618050000114
时间t3内，第一入射光路中的蓝色激光器620a输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第1张的蓝色全息图分量；
在第一个周期的第四个
Figure BDA0002729618050000115
时间t4内，第二入射光路中的红色激光器610b输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第2张的红色全息图分量；
在第一个周期的第五个
Figure BDA0002729618050000116
时间t5内，第一入射光路中的绿色激光器630a输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第2张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第六个
Figure BDA0002729618050000117
时间t6内，第一入射光路中的蓝色激光器620b输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第2张的蓝色全息图分量；
……
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝……＝t6，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+t6＝6t，每帧图像的停留时间为
Figure BDA0002729618050000118
图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000119
当仅有一路入射光束时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000121
当增加入射光束且以时序调控时，图像刷新率为
Figure BDA0002729618050000122
增加2倍。

Claims (7)

1.一种提高全息显示图像刷新率的显示方法，其特征在于，由快门进行时序控制以提高全息显示图像刷新率，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由光源、扩束镜、准直透镜和空间光调制器构成的相同的N路并行的入射光路，然后在各入射光路的任意位置插入一个快门；N路入射光路分别经分光镜投影到投影平面，其中N大于等于2；
步骤二：分别控制N个光路中的快门交替工作，每个快门的开启工作时间为
Figure FDA0002729618040000011
周期；在第一个
Figure FDA0002729618040000012
周期t1内，第一入射光路中的第一快门开启，其余入射光路中的快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第1张；第二个
Figure FDA0002729618040000013
周期t2内，第二入射光路中快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是入射光路中第二空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第2张；……，第N个
Figure FDA0002729618040000014
周期tn内，第N入射光路中的第N快门开启，其余入射光路中的快门关闭，此时投影面上显示的是第N入射光路中第N空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第N张；
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2……＝tn＝＝t，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+tn＝nt，每帧图像的停留时间为
Figure FDA0002729618040000015
图像刷新率为
Figure FDA0002729618040000016
2.根据权利要求1所述的提高全息显示图像刷新率的显示方法，其特征在于所述光源为一组光源并通过分束后分成N路分别投射到N路入射光路；或者，所述光源为N组光源分别投射到N路入射光路。
3.一种提高全息显示图像刷新率的显示方法，其特征在于，通过调制光源进行时序控制以提高全息显示图像刷新率，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由光源、扩束镜、准直透镜和空间光调制器构成的相同的N路入射光路；N路入射光路分别经分光镜投影到投影平面，其中N大于等于2；
步骤二：通过直调激光器或连续激光器和外部调制器的组合来调制光源，使每路入射光路的通光时间为
Figure FDA0002729618040000017
周期；在第一个
Figure FDA0002729618040000018
周期t1内，第一入射光路的光源输出激光，其余入射光路中光源关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第1张；第二个
Figure FDA0002729618040000019
周期t2内，第二入射光路的光源输出激光，其余光路光源关闭，此时投影面上显示的是入射光路中第二空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第2张；……，第N个
Figure FDA0002729618040000021
周期tn内，第N入射光路中的第N光源输出激光，其余入射光路中的光源关闭，此时投影面上显示的是第N入射光路中第N空间光调制器上的全息图亦即整个全息图序列中的第N张；
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制光源开关和全息图的加载，其中t1＝t2……＝tn＝＝t，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+tn＝nt，每帧图像的停留时间为
Figure FDA0002729618040000022
图像刷新率为
Figure FDA0002729618040000023
4.一种提高全息显示图像刷新率的显示方法，其特征在于，由快门进行时序控制以提高彩色全息显示图像刷新率，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由三色光源、扩束镜、准直透镜和空间光调制器构成的两路相同的入射光路；然后在各入射光路的三个光源前各插入一个快门；两路入射光路分别经分光镜投影到投影平面；
步骤二：分别控制光路中的快门交替工作，每个快门的开启工作时间为
Figure FDA0002729618040000024
周期；
在第一个周期的第一个
Figure FDA0002729618040000025
时间t1内，第一入射光路中的红色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第1张的红色全息图分量；
在第一个周期的第二个
Figure FDA0002729618040000026
时间t2内，第二入射光路中绿色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第1张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第三个
Figure FDA0002729618040000027
时间t3内，第一入射光路中的蓝色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第1张的蓝色全息图分量；
在第一个周期的第四个
Figure FDA0002729618040000028
时间t4内，第二入射光路中的红色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第2张的红色全息图分量；
在第一个周期的第五个
Figure FDA0002729618040000029
时间t5内，第一入射光路中绿色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第2张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第六个
Figure FDA0002729618040000031
时间t6内，第一入射光路中的蓝色激光器前的快门开启，其余快门关闭，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第2张的蓝色全息图分量；
……
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝……＝t6，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+t6＝6t，每帧图像的停留时间为
Figure FDA0002729618040000032
图像刷新率为
Figure FDA0002729618040000033
5.一种提高全息显示图像刷新率的显示方法，其特征在于，通过调制光源进行时序控制以提高彩色全息显示图像刷新率，该方法的步骤包括：
步骤一：分别搭建依次由三色光源、准直透镜和空间光调制器构成的两路相同的入射光路；两路入射光路分别经分光镜投影到投影平面；
步骤二：通过直调激光器或连续激光器和外部调制器的组合来调制光源；
在第一个周期的第一个
Figure FDA0002729618040000034
时间t1内，第一入射光路中的红色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第1张的红色全息图分量；
在第一个周期的第二个
Figure FDA0002729618040000035
时间t2内，第二入射光路中的绿色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第1张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第三个
Figure FDA0002729618040000036
时间t3内，第一入射光路中的蓝色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第1张的蓝色全息图分量；
在第一个周期的第四个
Figure FDA0002729618040000037
时间t4内，第二入射光路中的红色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的红色全息图亦即整个全息图序列中第2张的红色全息图分量；
在第一个周期的第五个
Figure FDA0002729618040000038
时间t5内，第一入射光路中的绿色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第二入射光路中第而空间光调制器上的绿色全息图亦即整个全息图序列中第2张的绿色全息图分量；
在第一个周期的第六个
Figure FDA0002729618040000039
时间t6内，第一入射光路中的蓝色激光器输出功率，其余激光器输出功率为零，此时投影面上显示的是第一入射光路中第一空间光调制器上的蓝色全息图亦即整个全息图序列中第2张的蓝色全息图分量；
……
步骤三：重复步骤二的操作；
按步骤二和步骤三的规律反复控制快门和全息图的加载，其中t1＝t2＝……＝t6，系统的一个工作周期为T＝t1+t2+……+t6＝6t，每帧图像的停留时间为
Figure FDA0002729618040000041
图像刷新率为
Figure FDA0002729618040000042
6.根据权利要求1至5任一项所述的提高全息显示图像刷新率的显示方法，其特征在于，成像元件为SLM、微机电系统(MEMS)、数字微镜系统(DMD)或光纤扫描(scanningfiber)投影器件。
7.根据权利要求1至5任一项所述的提高全息显示图像刷新率的显示方法，其特征在于，所述分光 镜可以改为具有定向传输光束的器件波分复用器。
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