CN114660916A - 一种多角度全息影像显示系统及方法 - Google Patents
一种多角度全息影像显示系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114660916A CN114660916A CN202210257067.8A CN202210257067A CN114660916A CN 114660916 A CN114660916 A CN 114660916A CN 202210257067 A CN202210257067 A CN 202210257067A CN 114660916 A CN114660916 A CN 114660916A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- display
- information
- data
- display unit
- data model
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000013499 data model Methods 0.000 claims abstract description 73
- 238000013075 data extraction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000002688 persistence Effects 0.000 claims description 13
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- G03H1/0443—Digital holography, i.e. recording holograms with digital recording means
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
- G09F19/12—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects
- G09F19/18—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects involving the use of optical projection means, e.g. projection of images on clouds
-
- 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
- G03H1/0443—Digital holography, i.e. recording holograms with digital recording means
- G03H2001/0454—Arrangement for recovering hologram complex amplitude
- G03H2001/0458—Temporal or spatial phase shifting, e.g. parallel phase shifting method
Abstract
本发明公开了全息影像显示技术领域的一种多角度全息影像显示系统及方法，包括：向数据模型发出数据提取请求；接收数据模型反馈的数据结果编码；基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。本发明可以在不借助其他介质的情况下，使得不同位置的多位观察者可以同时形成立体视觉，进行多角度全息影像显示。
Description
技术领域
本发明涉及一种多角度全息影像显示系统及方法，属于全息影像显示技术领域。
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。其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。
现有的全息技术一般采用将图像投影在透明屏幕上，通过透明屏幕上的图像与屏幕后或前方的实景前后融合产生幻影，形成伪全息影响，或者需要借助3D眼镜或者水雾、浮空小球、扇叶或反光镜等进行全息影响显示，实际显示效果较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多角度全息影像显示系统及方法，可以在不借助其他介质的情况下，使得不同位置的多位观察者可以同时形成立体视觉，进行多角度全息影像显示。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种多角度全息影像显示方法，包括：
向数据模型发出数据提取请求；
接收数据模型反馈的数据结果编码；
基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。
进一步的，所述显示信息为朝向信息、亮度信息和/或颜色信息。
进一步的，所述显示控制器在视觉暂留时间内按刷新逻辑不断的调整显示表面上显示单元的显示信息，把数据模型中记录的信息投射到空间的各个方向。
进一步的，所述刷新逻辑为：
根据模型的位置、速度以及模型与显示表面的相对位置作为条件计算得到显示平面上显示单元的朝向信息；
汇集显示单元的位置信息和所述朝向信息，按指定编码方式组成所述数据提取请求，发送给数据模型；
接受数据模型返回的查找结果，得到每个显示单元对应的显示信息；
组合所述位置信息、朝向信息和显示信息形成显示控制命令，发送给显示平面对每个显示单元进行显示控制。
第二方面，本发明提供了一种多角度全息影像显示系统，包括：
显示表面，表面分布有多个显示单元；
数据模型，存储有待显示物体上所有全息点的信息，所述全息点的信息包括全息点空间坐标和全息点发出的光线在各个朝向上的显示信息；
显示控制器：用于向数据模型发出数据提取请求，接收数据模型反馈的数据结果编码后，基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。
进一步的，所述显示信息包括亮度信息和朝向信息，所述显示单元为单色微型光学相控阵天线，包括：
激光源：用于发出不同亮度信息的激光束；
分光器：用于把所述激光束分成多条相位相同的光束；
移相器：用于在光束上制造相位变化；
发射天线阵列，包括多个子天线，其中每个所述子天线发射的光线带有不同的相位差，合成光线传播方向垂直于所有子天线发射光线的等相位面。
进一步的，所述显示信息还包括颜色信息。
进一步的，所述显示表面上的各显示单元发光颜色不同。
进一步的，每个所述显示单元内集多个不同发光颜色的单色激光源。
进一步的，所述显示表面为水平面或非水平面。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明通过公开一种多角度多角度全息影像显示技术，使得不同位置的多位观察者可以同时形成立体视觉，除显示单元外，不依赖其他工作介质如水雾、浮空小球、扇叶或反光镜等；利用光学相控阵技术实现光的偏折，无任何活动部件。寿命长，稳定性高；若采用多块屏幕配合使用，可以拓展显示视角或被显示物体的尺寸，动态增加或撤掉部分屏幕，或者一块屏幕有部分损毁时也不影响整体显示效果。对物体拍摄要求低，用普通相机多角度拍摄即可。全息摄影需要相干光线照射。显示单元尺寸可以很小，只有数个微米(μM)大小。可以提供很高的像素密度，带来逼真的显示效果；被显示的物体可以位于屏幕内，也可以位于屏幕外。物体位于屏幕外时，可以与观察者更好的互动。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的多角度全息影像显示系统示意图；
图2是本发明实施例一提供的显示原理图；
图3是本发明实施例一提供的观察者方位示意图；
图4是本发明实施例一提供的光学相控阵的一般结构图；
图5是本发明实施例一提供的三原色显示单元示意图；
图6是本发明实施例一提供的彩色合成方案与显示单元排列方式示意图；
图7是本发明实施例一提供的彩色显示单元结构图。
图中：1、光源；2、分光器；3、移相器；4、发射天线阵列；99、经纬平面；100、显示表面；101、数据模型；102、显示控制器；102-1、数据提取请求；102-2、查找结果；102-3、显示控制命令。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
一种多角度全息影像显示系统，请参阅图1，该系统包括以下组成部分：
显示表面100，显示表面100上分布着显示单元，m是显示表面100上的一个显示单元，它可以执行以下操作：
①接受显示控制器102的控制指令，改变发光方向。
②接受显示控制器102的控制指令，改变发光颜色。
③接受显示控制器102的控制指令，改变发光亮度。
④可以快速的改变发光方向、亮度和颜色。
被显示物体的数据模型101，数据模型101记录了物体上所有点的信息。n是上述数据模型101上任意一点，n点包含以下信息：
①n的空间坐标(x,y,z)
②n发出的光线在各个朝向上的亮度和颜色信息。
③n点速度向量V(x,y,z)，如果n处于静止状态可以省略。
定义上述n点的信息结构为全息点，数据模型101等效于全息点的集合。数据模型101是显示平面100的数据来源。拓展全息点所存储的数据，传递给显示表面100的数据就更加丰富。全息点可以拓展保存色深、色域、曝光时间等信息。
数据模型101可以进行以下操作：
①接收显示控制器102发出的数据提取请求102-1，进行查询操作得到模型上符合要求的数据。数据提取请求102-1可以有多种编码实现格式，上述编码实现格式同模型数据模型101结构有关。数据提取请求102-1的查询过程也可以有多种实现方式，上述的查询过程实现同数据模型101的存储实现有关。上述查询操作在效果上等效于以下操作：提取数据提取请求102-1中所包含的一个显示单元n的请求，上述n的请求含有位置信息P(x,y,z)和朝向信息D(x,y,z)。组合P与D得到空间直线方程L(x,y,z)，以直线L查找数据模型101对象，得到数据模型101上与L相交的全息点p。从p保存的数据中提取在直线方程L的朝向上的亮度和颜色等信息。上述操作描述了一个显示单元信息的查找逻辑，如果请求包含多个显示单元的数据，则对每个显示单元执行上述操作，分别获得结果。
②把上述操作①返回的数据结果编码为查找结果102-2返回给显示控制器102。查找结果102-2可以有多种编码方式，具体数据格式与数据模型101、数据提取请求102-1的实现方式相关。
显示控制器102的作用是按显示需要提取数据模型101中的数据(发起数据提取请求102-1以及获得查找结果102-2)，编码后发送到显示平面100，控制显示表面100上一个或多个显示单元的朝向以及对应朝向上的亮度和颜色等显示状态。为了形成持续的显示效果，控制器需要在视觉暂留时间(约0.1秒)内按一定的规则不断的调整显示表面100上显示单元的状态(包括：朝向、颜色、亮度等)，把数据模型101中记录的信息投射到空间的各个方向。上述的控制规律定义为刷新逻辑。显示控制器102有多种方式实现实现上述刷新逻辑，例如；显示控制器102可以频繁的发起数据提取请求102-1；或者一次性从数据模型101中提取所请求的显示单元多个朝向上的亮度和颜色信息。
以下为一种刷新逻辑的工作流程(一)：
①刷新逻辑根据模型的位置、速度，模型与显示表面100的相对位置等作为条件计算得到显示平面100上一个或多个显示单元的朝向(每个显示单元的位置信息是固定的，不需要计算)。某些情况下刷新逻辑可以直接从数据模型101读取数据作为显示单元的朝向、亮度、颜色等信息的来源。
②汇集上述一个或多个显示单元的位置信息同朝向信息，按某种编码方式组成数据提取请求102-1，发送上述请求给数据模型101。
③接受数据模型101返回的查找结果102-2。从返回数据中得到每个显示单元对应的亮度、颜色等信息。
④把操作①中所属显示单元的位置、朝向信息同步骤③得到的显示单元的亮度和颜色等信息组合，形成显示控制命令102-3，发送给显示平面100。显示控制命令102-3可以有多种实现方式，它们在效果上等同于发送了一个或者多个显示单元需要的显示控制信息，其中的每个显示单元的控制信息包括:显示单元的位置、朝向、发出光线的亮度与颜色等。
显示控制器102不断的重复上述操作步骤，持续向输出显示平面100上输上述控制信息(包括显示单元的位置、朝向、亮度、颜色等)，形成多角度全息影像显示效果。除工作流程(一)所述方式外，显示控制器102可以根据数据模型101的实现方式调整工作逻辑。
显示原理请参阅图2，假定在直角坐标系xyz中有水平的显示表面100，且上述显示表面100同坐标平面xoy平面平行。E为显示表面100上的一个显示单元。某时刻t，E朝某个方向发出光线g。为了描述g的朝向，做经过光线g且垂直于xoz的平面，定义上述平面为经度平面99。定义经度平面与xoy平面x轴负方向的夹角为经度。在经度平面99内，定义光线g同y轴正方向的夹角叫做纬度。上述E点发出的光线g的朝向可以被α、β的组合唯一描述，以α’β格式表示。
M为上述显示平面100前的观察者，坐标为(x1,y1,z1)。数据模型101表面上有一个点n坐标(x2,y2,z2)。连接Mn同平面100交于E，直线nM的倾角为α’β(如图3)：
如果M可以观察到n(n点发出的光线可以到达M)，则应该满足以下条件(条件一)：显示平面发出的所有光线中可以找到一条光线，它满足：倾角同Mn连线的倾角相同，且此光线的亮度和颜色等信息同模型101上n点对应倾角方向上的亮度和颜色等信息一致。
连接Mn同显示平面100相交于E点。直线EM的倾角为α’β，根据三角函数：
对于每一组确定的Mn位置，α’β有唯一解。所以对于每一组确定的Mn位置，显示单元E发出的所有倾角的光线中，只有倾角为α’β的光线可以被M观察到。在显示控制器102的控制下，显示单元E的倾角始终在变化中，但在一个视觉暂留的时间内(大约0.1秒)总有一个时刻t，使E的发光倾角为α’β。根据显示控制器102的描述可知：E的倾角为α’β时，E所发出光线的亮度和颜色等信息按以下逻辑确定：反向延长直线ME，获得直线ME同模型101的交点n。从n储存的全息点数据中查找倾角为α’β的亮度和颜色等信息作为此刻显示单元E发出光线的亮度和颜色等的来源。上述显示单元E发出的倾角为α’β的光线满足了M观察到n的条件(条件一)。
数据模型101上所有点都满足上述推导过程，对于观察者M可以得到以下结论：由于光线沿直线传播，所以显示平面100上所有显示单元发出的所有光线，只有朝向M方向的光线才可以被观察到(定义这些可以被M观察到光线的集合叫做G)。由于观察者M有视觉暂留现象。所以M在视觉暂留时间内，上述光线集合G在M看来可以认为是同时发出的。从M所在位置，向空间任意方向做一条直线g，如果g同数据模型101相交于n点，那么M总可以在显示平面100上找到唯一的显示单元E，E发出的光线将有这样一条光线g：g的倾角同nM连线的倾角一致，且g的亮度和颜色等与模型对象100上n点的亮度和颜色等信息一致。由于光线沿直线传播，所以E发出的光线g属于光线集合G。在视觉暂留时间内，上述光线集合G中所有的光线被M观察到后，M形成了一个模型对象101的像。
移动M到新的位置M’(x1’,y1’,z1’)，上述结论仍然成立，新位置M’所观察到的模型对象101影像的偏转角度不同。由此可以得出以下结论：对于显示表面100前的多位观察者，可以同时形成模型对象101的立体视觉。
显示单元是一个微型光学相控阵天线。光学相控阵以激光作为信息载体，它可以集成在一块芯片上，具有尺寸小、质量轻、灵活性好、功耗低等优点。光学相控阵天线利用光的干涉原理实现对合成光线传播方向的控制。光学相控阵的一般结构如图4：
半导体激光源1：通过改变光源的输入电流的大小来改变光源输出光的强度。在阈值电流之上，输出光强与输入电流值成线性正相关。
分光器2(又称分束器)：作用是把一束输入激光束分成多束相位相同的光束。常见的芯片分光器(分束器)为Y型分束器、MMI型分束器、定向耦合型分束器。
移相器3：作用是调制、改变传输光束的相位。利用电光相位调制可以把控制电路输入的电信号的变化量转化成相应的光束相位的变化量。(电光调制器是利用某些电光晶体，如铌酸锂晶体(LiNb03)、砷化稼晶体(GaAs)和钽酸锂晶体(LiTa03)的电光效应制成的调制器。电光效应即当把电压加到电光晶体上时，电光晶体的折射率将发生变化，结果引起通过该晶体的光波特性的变化，实现对光信号的相位、幅度、强度以及偏振状态的调制。)
发射天线阵列4：每个子天线发射的光带有不同的相位，根据光的干涉原理，合成光的传播方向会垂直于所有天线发出的光线的等相位面。调整子天线间的相位差即可控制合成光的方向。
显示单元需满足以下要求：
①接受显示控制器102的控制指令，改变发光方向。
②接受显示控制器102的控制指令，改变发光颜色。
③接受显示控制器102的控制指令，改变发光亮度。
④可以快速的改变发光方向、亮度和颜色。
以上要求分别通过以下方法实现：调整移相器3各个光学通路上的相位差可以实现对合成光线方向的控制(要求①)；改变半导体激光源1的电流强度可以控制合成光的亮度(要求③)；控制信号基于电路，显示元件每秒可以至少发出数十万次信号调制(要求④)；彩色显示单元实现改变光线颜色(要求②)。
不同的颜色对应不同的波长。显示单元以激光作为工作介质，以现有技术很难通过调整激光的波长改变激光颜色。可以通过以下方法实现彩色显示：
1)显示表面100上分布着不同颜色的显示单元。它们协同工作合成彩色光。间隔排列可以发出三原色(红绿蓝，依次以RGB表示)的显示单元。周围相邻的三个显示单元组成一个小组，接受统一的显示控制命令102-3，把所述控制命令给出的目标颜色分解为RGB的分量，上述小组中对应的单色显示单元发射对应的分量即可。如图5：
上述实现方式中只列举了以RGB为三原色，其他颜色组合同样可以实现彩色合成方案，显示单元排列方式同样有多种形式，如图6。各种颜色的发光单元可以同步发光也可以交替发光。因为视觉暂留现象，上述显示方式都可以形成正确的彩色显示。
2)单个显示单元内集多个单色光源，如图7，以上彩色显示单元结构与普通显示单元结构基本相同，不同之处为：光源1包含多个单色光源。上述显示单元接受到显示命令后，把命令给出的合成光亮度及颜色分解为单色光源的亮度及颜色。所述单色光源依次发光，对于不同颜色的光，移相器3应用不同的相位改变量，保证各单色光形成的合成光的倾角一致。
需要说明的是：
显示表面100可以是任意形状的。对于非水平的显示表面100，改变平面上显示单元发出光线的夹角，抵消掉表面弯曲角度，任意形状的显示表面100都可以完成物体的显示。
数据模型101包含物体上所有点对应的全息点信息。数据模型101有多种实现方式，模型可以通过各种算法来保存数据。在上述数据模型101的实现中，一个全息点可能被保存多份。
如果数据模型101的保存逻辑为：按照物体上点的空间坐标依次的保存所有全息点数据，数据提取请求查询时可以根据上述数据提取请求102-1传递的显示单元的位置信息和朝向信息依次搜索全息点数据得到同上述显示单元相对应的亮度、颜色等信息；如果数据模型101的保存逻辑为：每个全息点包含的位置信息、朝向信息、亮度和颜色等分开保存，数据提取请求102-1查询时可以先通过全息点的位置信息过滤掉不符合条件的数据，对剩余的数据再次根据朝向信息进行过滤，最终得到所请求显示单元的朝向、亮度等数据。
数据模型101的数据结构可以应用各种数学算法，相对的可以有多种保存逻辑，数据提取请求102-1应该根据数据模型101的具体实现方式进行查询。
对于表面粗糙的物体，表面每个点在不同朝向上的亮度和颜色基本是一致的。相对的，表面光滑的物体，表面每个点在不同的朝向上光线的强度和颜色有很大差异。
数据提取请求102-1是为了获得显示表面100上一个或多个显示单元所需的显示数据。数据提取请求102-1包含被请求的显示单元的空间位置、朝向等状态信息。请求数据可以有多种编码格式：①数据请求可以依次罗列多个显示单元的空间位置及朝向信息。②数据请求可以结合每个显示单元的位置和朝向，组成一个空间直线方程或其他数据结构。整个数据提取请求102-1由多个上述方程或数据结构组成。③如果所请求显示单元的位置和朝向符合一定的规律，数据提取请求102-1可以进行数学处理。例如提取范围为整个显示平面上所有的显示单元，且这些显示单元的朝向一致，数据请求可以简化为只发送显示单元的朝向信息。
根据数据模型101的具体实现方式和数据保存格式，数据提取请求102-1所包含的信息可以是一次性传递的，也可以分解成多个部分传递。
刷新逻辑的目的是让显示表面100上的每个显示单元在一个视觉暂留的间隔内完成可视角度内每个方向上光线的发送。整个显示平面100的显示效果由平面上所有显示单元协作形成。在显示的过程中，每个显示单元可以独立工作，也可以按某种规律进行协同工作。以下列出几种刷新逻辑实现：
①周期性刷新：任意时刻所有显示单元倾角变化完全一致，且倾角周期性地改变，改变规律如下：
1.倾角调整为0’0。
2.倾角经度值为α时，纬度由0增加到180°。即角度变化范围为α’0～α’180。
3.增加经度值，然后重复步骤2，直到倾角达到180’180。
改变上述周期性刷新逻辑的倾角改变规律可以衍生出其他周期性刷新逻辑。例如先调整倾角为0’β，纬度不变增加经度(倾角由0’β变为180’β)，然后增加纬度为b后再次纬度不变增加经度(倾角由0’b变为180’b)。
②指定区域刷新：对显示平面前特定的区域范围进行刷新。调整上述①刷新逻辑中的角度范围，倾角的经度和纬度限制在一个较窄的范围内。
刷新逻辑更新的频率应小于视觉暂留，刷新速度越快，形成的显示效果越稳定。以上所述刷新逻辑显示单元倾角改变动作一致，各个显示单元倾角各自独立改变也可以完成刷新。
录像式数据模型以帧为单位保存数据，每帧记录了显示平面的某个朝向上所有点的亮度和颜色等信息。当刷新逻辑为周期性刷新时，全息点的数据可以以倾角为段落进行保存。定义上述的每个段落为一帧，每帧保存的数据有：①倾角信息②多组全息点的亮度和颜色等信息。
以下为帧数据结构的一种实现：假定模型上有n个全息点，相邻帧倾角差为Δ。从数据模型101的第X帧开始观察，可得：
1)帧X：倾角α’β；全息点数据：点1在α’β方向上的亮度和颜色信息，点2在α’β方向上的亮度和颜色信息...点n在α’β方向上的亮度和颜色信息。
2)帧X+1：倾角α’β+Δ；全息点数据：点1在α’β+Δ方向上的亮度和颜色信息，点2在α’β+Δ方向上的亮度和颜色信息...点n在α’β+Δ方向上的亮度和颜色信息。
3)帧X+2：倾角α’β+2Δ；全息点数据：点1在α’β+2Δ方向上的亮度和颜色信息，点2在α’β+2Δ方向上的亮度和颜色信息...点n在α’β+2Δ方向上的亮度和颜色信息。
4)当某帧的倾角为α’180°时下帧的倾角为α+Δ’0，以此类推。
使用录像数据模型101时，显示控制器102每次请求一帧，编码返回的帧数据发送到显示表面100即可。以上是一种帧的编码方式，改变帧编码方式可以衍生出更多的录像式数据模型。
显示表面100发出的光线在被观察者看到的过程中，应该考虑到不同颜色光线的传播损耗，观察者对不同颜色光线的敏感度，显示表面100的对比度等差异。显示平面实际发出的光线信息与数据模型101所记录的物体本来的光线信息幷不相同。上述显示差异可以通过多种方法实现：例如通过显示控制器102发送显示控制命令102-3时添加上述差异，或者在数据模型101的全息点中直接保存调整后的光线信息。
假设观察者左右眼位置分别为M(x1,y1,z1)与M’(x1’,y1’,z1’)，M与M’都可以从现实表面100上观察到数据模型101的像，且M于M1所观察到的模型对象101的角度不同，所以观察者可以形成立体视觉。对于多位观察者，可以同时形成立体视觉。本方案可运用于以下场景：
(一)远程会议、远程通话。
(二)360度试衣镜。
(三)教学，尤其对于动作和结构的学习有很大帮助，例如舞蹈、解刨、机械结构等。
(四)工程监控，救灾调度。立体视觉可以有效的提升调度效率。
(五)广告展示、产品展示、展台布置等。
(六)舞台效果制作。
(七)交通指挥。
(八)虚拟影像投射，例如虚拟宠物、虚拟演员、虚拟偶像虚拟教师等。
(九)电影制作、电影放映。
(十)仿真训练。
(十一)虚拟现实头盔、眼镜。
实施例二：
一种多角度全息影像显示方法，可基于实施例一所述的一种多角度全息影像显示系统实现，包括：
向数据模型发出数据提取请求；
接收数据模型反馈的数据结果编码；
基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元均向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。
需要说明的是，所述显示信息为朝向信息、亮度信息和/或颜色信息。所述显示控制器在视觉暂留时间内按刷新逻辑不断的调整显示表面上显示单元的显示信息，把数据模型中记录的信息投射到空间的各个方向，其中一种刷新逻辑为：
根据模型的位置、速度以及模型与显示表面的相对位置作为条件计算得到显示平面上显示单元的朝向信息；
汇集显示单元的位置信息和所述朝向信息，按指定编码方式组成所述数据提取请求，发送给数据模型；
接受数据模型返回的查找结果，得到每个显示单元对应的显示信息；
组合所述位置信息、朝向信息和显示信息形成显示控制命令102-3，发送给显示平面对每个显示单元进行显示控制。
实施例三：
本发明实施例还提供了一种多角度全息影像显示装置，可实现实施例二所述的一种多角度全息影像显示方法，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行下述方法的步骤：
向数据模型发出数据提取请求；
接收数据模型反馈的数据结果编码；
基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元均向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。
需要说明的是，所述显示信息为朝向信息、亮度信息和/或颜色信息。所述显示控制器在视觉暂留时间内按刷新逻辑不断的调整显示表面上显示单元的显示信息，把数据模型中记录的信息投射到空间的各个方向，其中一种刷新逻辑为：
根据模型的位置、速度以及模型与显示表面的相对位置作为条件计算得到显示平面上显示单元的朝向信息；
汇集显示单元的位置信息和所述朝向信息，按指定编码方式组成所述数据提取请求，发送给数据模型；
接受数据模型返回的查找结果，得到每个显示单元对应的显示信息；
组合所述位置信息、朝向信息和显示信息形成显示控制命令102-3，发送给显示平面对每个显示单元进行显示控制。
实施例四：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，可实现实施例二所述的一种多角度全息影像显示方法，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现下述方法的步骤：
向数据模型发出数据提取请求；
接收数据模型反馈的数据结果编码；
基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元均向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。
需要说明的是，所述显示信息为朝向信息、亮度信息和/或颜色信息。所述显示控制器在视觉暂留时间内按刷新逻辑不断的调整显示表面上显示单元的显示信息，把数据模型中记录的信息投射到空间的各个方向，其中一种刷新逻辑为：
根据模型的位置、速度以及模型与显示表面的相对位置作为条件计算得到显示平面上显示单元的朝向信息；
汇集显示单元的位置信息和所述朝向信息，按指定编码方式组成所述数据提取请求，发送给数据模型；
接受数据模型返回的查找结果，得到每个显示单元对应的显示信息；
组合所述位置信息、朝向信息和显示信息形成显示控制命令102-3，发送给显示平面对每个显示单元进行显示控制。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多角度全息影像显示方法，由显示控制器执行，其特征是，包括：
向数据模型发出数据提取请求；
接收数据模型反馈的数据结果编码；
基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。
2.根据权利要求1所述的多角度全息影像显示方法，其特征是，所述显示信息为朝向信息、亮度信息和/或颜色信息。
3.根据权利要求1所述的多角度全息影像显示方法，其特征是，所述显示控制器在视觉暂留时间内按刷新逻辑不断的调整显示表面上显示单元的显示信息，把数据模型中记录的信息投射到空间的各个方向。
4.根据权利要求3所述的多角度全息影像显示方法，其特征是，所述刷新逻辑为：
根据模型的位置、速度以及模型与显示表面的相对位置作为条件计算得到显示平面上显示单元的朝向信息；
汇集显示单元的位置信息和所述朝向信息，按指定编码方式组成所述数据提取请求，发送给数据模型；
接受数据模型返回的查找结果，得到每个显示单元对应的显示信息；
组合所述位置信息、朝向信息和显示信息形成显示控制命令，发送给显示平面对每个显示单元进行显示控制。
5.一种多角度全息影像显示系统，其特征是，包括：
显示表面，表面分布有多个显示单元；
数据模型，存储有待显示物体上所有全息点的信息，所述全息点的信息包括全息点空间坐标和全息点发出的光线在各个朝向上的显示信息；
显示控制器：用于向数据模型发出数据提取请求，接收数据模型反馈的数据结果编码后，基于数据结果编码控制显示表面上的每个显示单元向空间的各个方向进行投射，其中，每个所述显示单元投射的显示信息不完全相同。
6.根据权利要求5所述的多角度全息影像显示系统，其特征是，所述显示信息包括亮度信息和朝向信息，所述显示单元为单色微型光学相控阵天线，包括：
激光源：用于发出不同亮度信息的激光束；
分光器：用于把所述激光束分成多条相位相同的光束；
移相器：用于在光束上制造相位变化；
发射天线阵列，包括多个子天线，其中每个所述子天线发射的光线带有不同的相位差，合成光线传播方向垂直于所有子天线发射光线的等相位面。
7.根据权利要求6所述的多角度全息影像显示系统，其特征是，所述显示信息还包括颜色信息。
8.根据权利要求7所述的多角度全息影像显示系统，其特征是，所述显示表面上的各显示单元发光颜色不同。
9.根据权利要求7所述的多角度全息影像显示系统，其特征是，每个所述显示单元内集多个不同发光颜色的单色激光源。
10.根据权利要求5所述的多角度全息影像显示系统，所述显示表面为水平面或非水平面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210257067.8A CN114660916A (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 一种多角度全息影像显示系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210257067.8A CN114660916A (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 一种多角度全息影像显示系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114660916A true CN114660916A (zh) | 2022-06-24 |
Family
ID=82029727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210257067.8A Pending CN114660916A (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 一种多角度全息影像显示系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114660916A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102809918A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-12-05 | 浙江大学 | 基于多层空间光调制器的高分辨全息三维显示装置和方法 |
| CN105474638A (zh) * | 2014-05-27 | 2016-04-06 | 联发科技股份有限公司 | 提供投射显示系统待显示的图像或视频的系统以及通过投射显示系统显示或投射图像或视频的系统 |
| CN105892075A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-08-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种全息显示系统及全息显示方法 |
| CN106154797A (zh) * | 2016-09-09 | 2016-11-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种全息显示面板、全息显示装置及其显示方法 |
| US20170003507A1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | Manan Raval | Apparatus and methods for augmented reality |
| US20180052424A1 (en) * | 2016-08-22 | 2018-02-22 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Hologram display device |
| US20180309981A1 (en) * | 2014-10-09 | 2018-10-25 | G.B. Kirby Meacham | Projected Hogel Autostereoscopic Display |
| CN109240064A (zh) * | 2018-08-06 | 2019-01-18 | 浙江工业大学 | 基于am335x处理器的便携式数字全息显微系统 |
| CN111201469A (zh) * | 2017-12-08 | 2020-05-26 | 陈端军 | 在压缩域中运作而动态显示真实三维图像的直线变换数字全息系统 |
| US20200363772A1 (en) * | 2017-11-30 | 2020-11-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Holographic display and holographic image forming method |
-
2022
- 2022-03-16 CN CN202210257067.8A patent/CN114660916A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102809918A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-12-05 | 浙江大学 | 基于多层空间光调制器的高分辨全息三维显示装置和方法 |
| CN105474638A (zh) * | 2014-05-27 | 2016-04-06 | 联发科技股份有限公司 | 提供投射显示系统待显示的图像或视频的系统以及通过投射显示系统显示或投射图像或视频的系统 |
| US20180309981A1 (en) * | 2014-10-09 | 2018-10-25 | G.B. Kirby Meacham | Projected Hogel Autostereoscopic Display |
| US20170003507A1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | Manan Raval | Apparatus and methods for augmented reality |
| CN105892075A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-08-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种全息显示系统及全息显示方法 |
| US20180052424A1 (en) * | 2016-08-22 | 2018-02-22 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Hologram display device |
| CN106154797A (zh) * | 2016-09-09 | 2016-11-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种全息显示面板、全息显示装置及其显示方法 |
| US20200363772A1 (en) * | 2017-11-30 | 2020-11-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Holographic display and holographic image forming method |
| CN111201469A (zh) * | 2017-12-08 | 2020-05-26 | 陈端军 | 在压缩域中运作而动态显示真实三维图像的直线变换数字全息系统 |
| CN109240064A (zh) * | 2018-08-06 | 2019-01-18 | 浙江工业大学 | 基于am335x处理器的便携式数字全息显微系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105700320B (zh) | 一种基于空间光调制器的全息三维显示方法及装置 | |
| US10372081B2 (en) | Holographic display device and method involving ionization of air by infrared radiation for rotated 3-D image | |
| US10939085B2 (en) | Three dimensional glasses free light field display using eye location | |
| US5745197A (en) | Three-dimensional real-image volumetric display system and method | |
| US20170363877A1 (en) | Naked Eye 3D Laser Display Device | |
| US9568886B2 (en) | Method of printing holographic 3D image | |
| US10735649B2 (en) | Virtual and augmented reality systems and methods using display system control information embedded in image data | |
| CN101347003A (zh) | 在显示装置上多重模式呈现视频全息图的图像内容的方法以及多重模式显示装置 | |
| JPWO2003060612A1 (ja) | 動画ホログラフィ再生装置及びカラー動画ホログラフィ再生装置 | |
| Langhans et al. | FELIX 3D display: an interactive tool for volumetric imaging | |
| CN101088052A (zh) | 计算计算机生成的视频全息图的方法和装置 | |
| US20180364641A1 (en) | Apparatus and method for forming 3-dimensional holographic image using aperiodically structured optical elements | |
| CN205750291U (zh) | 一种基于空间光调制器的全息三维显示装置 | |
| CN104317120A (zh) | 一种供多人观看的自由视点真三维显示系统及方法 | |
| CN104898653A (zh) | 一种飞行控制系统 | |
| KR102095088B1 (ko) | 비주기적으로 설계된 광학 소자를 이용하여 3차원 홀로그래픽 영상을 형성하는 장치 및 방법 | |
| CN114660916A (zh) | 一种多角度全息影像显示系统及方法 | |
| CN116165864B (zh) | 一种用于增强现实的二值层析三维场景实现方法及系统 | |
| CN103995454A (zh) | 一种单空间光调制器实现彩色全息实时三维显示的方法 | |
| CN101467107A (zh) | 减小电全息显示器中有效像素间距的方法以及包括减小的有效像素间距的电全息显示器 | |
| CN203825375U (zh) | 一种大视角计算全息显示演示系统 | |
| WO2021227945A1 (zh) | 一种显示装置和系统以及方法 | |
| CN113875230B (zh) | 混合模式三维显示方法 | |
| CN111198489B (zh) | 全息显示系统及方法 | |
| CN105573095A (zh) | 电子设备及其显示处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |