[发明专利]基于随机相长干涉的三维显示方法及装置

权利要求书

1.一种基于随机相长干涉的三维显示方法，它包括以下步骤：

A：把三维立体像分解为离散像点；

B：选取第A步中的一个离散像点；

C：从空间位置呈均匀随机分布的相干子光源阵列中，根据第B步中选取的离散像点的亮度，随机抽取相干子光源，离散像点的亮度越高，随机抽取的相干子光源的数目越大；

D：针对第C步中所随机抽取的每个相干子光源，计算其离第B步中选取的离散像点的距离和由此引起的位相差，每个相干子光源所需做出的位相调整量等于该位相差；

E：针对第C步中所随机抽取的每个相干子光源，确定每个相干子光源所需做出的振幅调整量，该振幅调整量为一恒定常数，或正比于第B步中选取的离散像点的亮度；

F：针对第A步中的所有离散像点，重复第B至第E步，记录下每个相干子光源针对每个离散像点所需做出的位相和振幅调整量，根据复数求和的原则计算出每个相干子光源所需做出的总的位相和振幅调整量；

G：从第F步中计算出的每个相干子光源所需做出的总的位相调整量中减去每个相干子光源的初始位相，得到每个相干子光源所需做出的最终位相调整量；把第F步中计算出的每个相干子光源所需做出的总的振幅调整量作为每个相干子光源所需做出的最终振幅调整量；调节空间位置呈均匀随机分布的相干子光源阵列使其产生最终位相和振幅调整量。

2.一种基于随机相长干涉的三维摄像方法，它包括以下步骤：

A：采用空间位置呈均匀随机分布的相干子光源阵列，根据基于随机相长干涉的三维显示方法，把立体像点显示在三维空间；

B：采用普通摄像机，对准第A步中立体像点所在的空间位置进行拍摄；

C：针对三维空间的不同位置重复第A步和第B步，使得第A步中产生的立体像点在三维空间顺序扫描，同时对第B步所拍摄的图像进行分析，当立体像点投影到物体表面后所产生像斑的尺寸最小时，该立体像点所在位置即为物体表面的局部三维坐标，第B步中采用普通摄像机拍摄的平面彩色图像代表物体表面的颜色和亮度。

3.一种实现权利要求1或2所述的基于随机相长干涉的三维显示方法的装置，其特征在于：该装置由振幅位相调节器阵列(1)、随机光斑发生器阵列(2)、相干光源(3)、和照明光学系统(4)组成，依次放置相干光源(3)和照明光学系统(4)，使得相干光源(3)发出的相干光通过照明光学系统(4)后，均匀照明振幅位相调节器阵列(1)和随机光斑发生器阵列(2)，振幅位相调节器阵列(1)与随机光斑发生器阵列(2)对准，使得由振幅位相调节器阵列(1)中的每个振幅位相调节器产生的子光源一一对应地入射到随机光斑发生器阵列(2)中的每个随机光斑发生器，产生位置随机分布的相干子光源阵列，在相干子光源阵列所覆盖的整个区域内，子光源的位置呈均匀随机分布；

所述的振幅位相调节器阵列(1)由两块透射式液晶板(5、6)、两块偏振片(7、8)、两块半透半反镜(9、10)、两块反射镜(11、12)和一个投影镜头(13)组成，两块半透半反镜(9、10)和两块反射镜(11、12)按照迈克耳逊干涉器方式放置，两块透射式液晶板(5、6)分别放置在迈克耳逊干涉器的两臂，第一块透射式液晶板(5)与第二块半透半反镜(9)的半透半反面(A1-A2)成45度夹角，第二块透射式液晶板(6)与第一块透射式液晶板(5)相对于第二块半透半反镜(9)的半透半反面(A1-A2)互相对称，位于投影镜头(13)的一倍焦距至两倍焦距之间，两块偏振片(7、8)分别平行于二块透射式液晶板(6、5)，第一块偏振片(7)和第二块偏振片(8)分别位于迈克耳逊干涉器的进光口和出光口，两块透射式液晶板(5、6)皆工作于位相调节为主模式，照明光学系统(4)发出的相干照明光束垂直穿过第一块偏振片(7)后变成线偏振光，接着被第一块半透半反镜(10)分成两束光，这两束光被两块反射镜(11、12)分别反射后垂直照明两块透射式液晶板(5、6)，再经过第二块半透半反镜(9)垂直照射到第二块偏振片(8)，通过投影镜头(13)进行成像；

所述的随机光斑发生器阵列(2)由一块微孔挡光板(14)和一块透射式散射屏(22)或反射式散射屏(25)或微透镜阵列(15)组成，微孔挡光板(14)为覆盖有一层挡光层的透明平板，挡光层上制作有透光微孔阵列，每个透光微孔的通光口径小于透射式液晶板(5或6)的每个像素成像到微孔挡光板(14)上时的尺寸，微孔挡光板(14)上每个微孔的位置呈均匀随机分布，透射式散射屏(22)或反射式散射屏(25)或微透镜阵列(15)紧贴微孔挡光板(14)放置或直接制作在微孔挡光板(14)上，微透镜阵列(15)上每个微透镜与微孔挡光板(14)上每个微孔——对应，微透镜阵列(15)上每个微透镜的光轴与微孔挡光板(14)上它所对应的微孔的中心重合；随机光斑发生器阵列(2)位于两块透射式液晶板(5、6)被投影镜头(13)所成像的像面；

所述的照明光学系统(4)由两块焦距不等的光学透镜(16、17)组成，第一块透镜(16)的焦距小于第二块透镜(17)的焦距，放置在进光口一端，第一块透镜(16)和第二块透镜(17)组成一个望远镜系统，第一块透镜(16)与第二块透镜(17)皆为凸透镜，第一块透镜(16)的像方焦点与第二块透镜(17)的物方焦点重合。