[发明专利]光学实时三维立体显示装置及方法

权利要求书

1.一种光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述装置包括激光器、扩 束器、第一半反半透镜、第一相位型空间光调制器、第二相位型空间光调制器、 显示平面以及控制装置；

所述控制装置将视频全息图视频帧的信息编码为第一相位信息和第二相位 信息，分别写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器；

所述激光器发出相干激光，经所述扩束器后入射到第一半反半透镜上；

第一半反半透镜将入射激光分为能量相同的第一光束和第二光束；

第一光束入射到第一相位型空间光调制器，第一相位型空间光调制器根据 第一相位信息对第一光束进行空间相位调制；第二光束入射到第二相位型空间 光调制器，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相 位调制；

携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合 并后入射到所述显示平面，在所述显示平面处干涉，复现设定视频图像的振幅 和相位信息；其中，

所述第一相位信息为M1＝arg(D)-arccos(abs(D)/2)；

所述第二相位信息为M2＝arg(D-exp(iM1))；

其中，D＝F^-1{F{R(x₁，y₁)exp[iφ(x₁，y₁)]}/F{h(x₁，y₁，d)}}；

R(x₁，y₁)是需显示图像的振幅分布，φ(x₁，y₁)是需显示图像的相位角分布， h(x₁，y₁，d)是第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器到所述显示平 面的菲涅耳近似下的点脉冲响应，d是第一相位型空间光调制器和第二相位型空 间光调制器到所述显示平面的光程，F{}表示傅立叶变换，F^-1{}表示逆傅立叶 变换，arg()表示()内的相位角分布，arccos()表示()内的反余弦值，abs()表示()内 的振幅，i是虚数单位，exp()表示()内的e指数运算。

2.如权利要求1所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述第一 相位型空间光调制器到所述显示平面的光程与所述第二相位型空间光调制器到 所述显示平面的光程相等。

3.如权利要求1所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于所述控制 装置写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器的第一相位信息 和第二相位信息的速度为每秒25帧。

4.如权利要求3所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，第一相 位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器分别为第一透射型相位型空间光 调制器和第二透射型相位型空间光调制器。

5.如权利要求3所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，第一相 位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器分别为第一反射型相位型空间光 调制器和第二反射型相位型空间光调制器。

6.如权利要求4或5所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述 扩束器由短焦距透镜和长焦距透镜构成。

7.如权利要求4所述的光学实时三维立体显示装置，其特征在于，所述装置 还包括第二半反半透镜；

第一光束入射到第一透射式相位型空间光调制器上，第一透射式相位型空 间光调制器对第一光束进行空间相位调制并透射，携带第一相位调制信息的第 一光束入射到第二半反半透镜上；

第二光束入射到第二透射式相位型空间光调制器上，第二透射式相位型空 间光调制器对第二光束进行空间相位调制并透射，携带第二相位调制信息的第 二光束入射到第二半反半透镜上；

第二半反半透镜将携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制 信息的第二光束合并。