[发明专利]一种近眼全息三维显示系统和显示方法

权利要求书

1.一种近眼全息三维显示系统，其特征在于，包括空间光调制器、第一透镜、分光镜、显示屏和4f系统，所述空间光调制器设置在所述第一透镜的前焦面，所述分光镜设置在所述第一透镜和所述空间光调制器之间；所述4f系统包括第二透镜和第三透镜，所述显示屏和所述4f系统设置在所述分光镜的一侧，所述显示屏设置在所述第三透镜的后焦面；

将三维景深图像进行编码得到的纯相位全息图，将得到的纯相位全息图作为所述空间光调制器的输入，同时将显示屏(7)加载的二维图像经4f系统，然后经过分光镜(3)投射到所述空间光调制器(2)上，最后经所述空间光调制器(2)的调制，再经所述分光镜(3)和所述第一透镜(4)投影，人眼(10)就能在所述第一透镜(4)的后方观察到清晰的具有三维景深的场景图像。

2.根据权利要求1所述的一种近眼全息三维显示系统，其特征在于，所述空间光调制器、所述分光镜和所述第一透镜的光轴位于同一直线上。

3.根据权利要求2所述的一种近眼全息三维显示系统，其特征在于，所述空间光调制器到第二透镜的距离等于所述第二透镜的焦距；所述第二透镜到所述第三透镜之间的距离等于所述第二透镜和所述第三透镜的焦距之和；所述第三透镜到所述显示屏的距离等于所述第三透镜的焦距。

4.根据权利要求1所述的一种近眼全息三维显示系统，其特征在于，所述空间光调制器为相位空间光调制器。

5.根据权利要求1所述的一种近眼全息三维显示系统，其特征在于，所述分光镜为分光棱镜。

6.根据权利要求1所述的一种近眼全息三维显示系统，其特征在于，所述显示屏为OLED显示屏。

7.根据权利要求1所述的一种近眼全息三维显示系统的显示方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.根据空间光调制器的采样间距和分辨率，确定纯相位全息图的编码参数；

S2.将所需投影场景的三维景深图像编码为纯相位全息图；

S3.通过计算机将计算好的纯相位全息图作为所述空间光调制器的输入；同时将所述显示屏加载的二维图像经过所述4f系统和所述分光镜投射至所述空间光调制器上；

S4.所述空间光调制器对二维图像进行调制，后经所述第一透镜重建三维图像。

8.根据权利要求7所述的一种近眼全息三维显示系统的显示方法，其特征在于，S2中包括如下步骤：

a.将所需投影场景的三维景深图中的各个像素点的灰度值转换为对应的深度值；

b.根据公式(1)，将每个像素点的深度值分别编码成为对应的二次相位因子，得到纯相位全息图；

其中，表示坐标为(x,y)的像素点对应的二次相位因子，x₀，y₀为二维图像中心点的坐标，λ为显示屏加载的二维图像的波长，f_ij为坐标为(x,y)的像素点的深度值。

9.根据权利要求7所述的一种近眼全息三维显示系统的显示方法，其特征在于，采用时分复用的方法实现三维彩色图像的全息显示。

10.根据权利要求9所述的一种近眼全息三维显示系统的显示方法，其特征在于，依次计算所述显示屏加载的二维图像红、绿、蓝三原色对应的纯相位全息图，在所述显示屏切换图像的同时切换空间光调制器上显示的纯相位全息图。