[发明专利]一种基于全息方法的大视角三维图像显示方法及系统

权利要求书

1.一种基于全息方法的大视角三维图像显示系统，其特征在于其包括：

一单频偏振激光器，作为显示系统光源；

一第一半波片，位于单频偏振激光器后面，改变偏振激光器出射光的偏振方向；

一扩束物镜，位于第一半波片后面，对激光光束进行会聚扩束；

一准直透镜，将扩束后的发散光束转换成平行光束；

一偏振分光镜，位于准直透镜后面，将准直透镜准直后的平行偏振激光束分成偏振方向相互垂直的物光和参考光；

一第二半波片，在物光光路中，调节由偏振分光镜出射物光光束的偏振方向；

一空间光调制器，处于物光光路中，输入计算全息编码，调制经第二半波片出射的物光光束；

一偏振片，在物光光路中处于空间光调制器后，对空间光调制器调制后包含三维图像信息的光束进行偏振滤光；

一三透镜光路，在物光光路中，位于空间光调制器后，该三透镜光路包括：共轴的第一透镜和第三透镜，及可垂直于该第一透镜和第三透镜光轴进行位移的第二透镜，该第一透镜处于远离偏振片的位置，该第二透镜位于第一透镜和第三透镜之间，该第三透镜处于靠近偏振片的位置；该第三透镜将上述空间光调制器的调制信息成像于第二透镜附近，该第二透镜和目标三维图像显示面处于第一透镜的共轭物象面上，通过第二透镜位置的移动，改变显示三维图像的观察方位角，在像面得到具有不同视角方位的小视角三维图像；

一反射镜，处于参考光光路中，反射偏振分光镜出射的参考光，保证其和物光光束相交于存储介质处；

一第三半波片，在参考光光路中，调节经上述反射镜偏反射的参考光光束的偏振方向；

一位移平台，承载第二透镜，实现其在垂直于光轴的二维空间的位移；以及

一存储介质，位于参考光光束和物光光束相交处，用于存储不同观察方位角的小视角三维图像，读出时同时复现，实现大角度三维图像显示。

2.根据权利要求1所述的基于全息方法的大视角三维图像显示系统，其特征在于：所述任何一个或多个透镜，可以用透镜组，或具有位相调制功能的衍射光学元件替代。

3.根据权利要求1所述的基于全息方法的大视角三维图像显示系统，其特征在于：所述存储介质置于像面及其附近任意位置，参考光和物光在存储介质上相交。

4.根据权利要求1所述的基于全息方法的大视角三维图像显示系统，其特征在于：所述空间光调制器为反射式或透射式，通过反射镜进行光路的调整，保证物光经三透镜系统后，与参考光相交于存储介质。

5.一种基于全息方法的大视角三维图像显示方法，其特征在于其包括以下步骤：

采用迭代算法计算三维图像在空间光调制器输入面的计算全息二维信号编码，以空间光调制器作为二维光场调制屏幕，表现不同视角三维图像的二维编码信息；

空间光调制器加载的不同视角三维图像的二维编码信息，入射对应的具有不同透镜偏移量的三透镜光路，该三透镜光路包括：共轴的第一透镜和第三透镜，及可垂直于该第一透镜和第三透镜光轴进行位移的第二透镜，该第一透镜处于远离偏振片的位置，该第二透镜位于第一透镜和第三透镜之间，该第三透镜处于靠近偏振片的位置；

该第三透镜将上述空间光调制器的调制信息成像于第二透镜附近，该第二透镜和目标三维图像显示面处于第一透镜的共轭物象面上，通过第二透镜位置的移动，改变显示三维图像的观察方位角，在像面得到具有不同视角方位的小视角三维图像；

置存储介质于像面附近，并通过反射镜令参考光与物光相交于存储介质处，进行相干存储；以及

保持参考光不变，顺序存储各方位角小视角三维图像对应的物光，读出时，相同参考光入射存储介质，同时读出不同视角的小视角三维图像，复现出大视角的三维图像。

6.根据权利要求5所述的基于全息方法的大视角三维图像显示方法，其特征在于：所述空间光调制器，输入计算全息编码，经上述第三透镜衍射生成三维图像于第二透镜附近，该第二透镜和物面处于第一透镜的共轭物象面；通过第二透镜位置的移动，改变显示三维图像的观察方位角，在像面得到具有不同视角方位的小视角三维图像；和上述三透镜系统组成物光光路。