[发明专利]三维全息显示装置及方法

说明书

技术领域

本发明三维全息显示领域，更具体地，涉及三维全息显示装置及方法。

背景技术

目前，全息显示技术因其可再现真实三维物体的图像而被广泛关注，用于三维动态显示的计算全息技术是对现有二维显示及三维显示技术的极大改进。

传统的三维显示技术主要是将计算出的计算机生成的全息图(Computer-Generated Holograms，CGH)同步至空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)中，通过SLM调制入射光的振幅和相位，利用光的干涉重建出包含深度信息的三维场景。传统的三维显示技术(如3D电影等)因眼睛焦距和辐辏的冲突可能导致视觉不适与疲劳，易产生眩晕感。而三维全息显示技术能够有效克服因眼睛焦距和辐辏带来的冲突并重建更多三维场景的深度信息(如运动视差等)，有利于提升观感与舒适度。

对于三维全息显示技术，现有技术中所使用SLM的液晶面板尺寸一般为2cm×1cm。由于SLM的液晶面板的整体尺寸较小，从而导致相应显示的三维图像尺寸有限，进而无法满足人眼习惯的视觉需求，且会给人带来不好的观看体验。与此同时，由于相应显示的三维图像尺寸有限，不符合人们的视觉习惯，从而不利于三维显示技术的商业化与市场化。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了三维全息显示装置及方法。

一方面，本发明提供了三维全息显示装置，包括：光源单元、光路整合单元和预设尺寸的液晶面板；所述光源单元用于产生照明光束；所述光路整合单元用于整合所述照明光束；所述液晶面板上加载有全息图，用于对整合后的光束进行调制，以显示全息影像；其中，所述光路整合单元的光轴与所述液晶面板表面的垂直平分线共线。

优选地，所述光路整合单元包括：不小于所述预设尺寸的菲涅尔透镜。

优选地，所述菲涅尔透镜具体包括：第一菲涅尔透镜；所述光源单元设置在所述第一菲涅尔透镜的物方焦点上或者所述光源单元与所述第一菲涅尔透镜的距离大于一倍焦距，所述第一菲涅尔透镜和所述液晶面板沿光传播方向依次平行设置。

优选地，三维全息显示装置还包括：接收屏或虚像观看窗口；所述接收屏设置在所述第一菲涅尔透镜的像方焦平面上，用于显示所述全息影像；所述虚像观看窗口设置在所述第一菲涅尔透镜的像方焦点附近，所述虚像观看窗口的位置为所述全息影像的观看位置。

优选地，所述光路整合单元包括：第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜；所述光源单元设置在所述第一菲涅尔透镜的物方焦点上，所述第一菲涅尔透镜、所述液晶面板和所述第二菲涅尔透镜沿光传播方向依次平行设置。

优选地，所述三维全息显示装置还包括：接收屏或虚像观看窗口；所述接收屏设置在所述第二菲涅尔透镜的像方焦平面上，用于显示所述全息影像；所述虚像观看窗口设置在所述第二菲涅尔透镜的像方焦点附近，所述虚像观看窗口的位置为所述全息影像的观看位置。

优选地，所述三维全息显示装置还包括：存储设备，所述存储设备与所述液晶面板电连接，用于存储全息图，并以设定帧频将所述全息图加载至所述液晶面板。

另一方面，本发明还提供了三维全息显示方法，包括：S1，利用照明光束照射光路整合单元，使所述光路整合单元对所述照明光束进行整合；S2，利用预设尺寸的液晶面板上加载的全息图对整合后的光束进行调制，经所述液晶面板调制后，显示全息影像。

优选地，所述光路整合单元具体包括：不小于所述预设尺寸的第一菲涅尔透镜；相应地，所述S1具体包括：所述照明光束从所述第一菲涅尔透镜的物方焦点或与所述第一菲涅尔透镜的距离大于一倍焦距的位置照射所述第一菲涅尔透镜，对所述照明光束进行整合；相应地，S2具体包括：利用液晶面板上加载的全息图对整合后的光束进行调制，经所述液晶面板调制后，显示所述全息影像。

优选地，所述光路整合单元具体包括：不小于所述预设尺寸的第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜；相应地，所述S1具体包括：所述照明光束从所述第一菲涅尔透镜的物方焦点照射第一菲涅尔透镜，将所述照明光束变为平行光束；相应地，S2具体包括：利用液晶面板上加载的全息图对所述平行光束进行调制，经所述液晶面板调制后，经所述第二菲涅尔透镜将所述平行光束变为会聚光束，显示所述全息影像。

本发明提供的三维全息显示装置及方法，通过预设尺寸的液晶面板对入射光束进行调制，以显示全息影像，产生的全息影像适合人眼习惯的视觉需求，有效减轻了视疲劳与眩晕感。

附图说明