[发明专利]一种大视角全息图制作方法及显示系统

说明书

本发明公开了一种大视角全息图制作方法，包括：确定全息图计算参数，所述的全息图制作参数包括空间光调制器的分辨率及像素尺寸、用于计算全息图的光波波长、需要显示的三维物体在X方向和Y方向的视差角；根据离轴全息条件和采样定理，分别在X方向和Y方向将视差角分解为若干个分视差角，并确定每个分视差角下参考光的角度；根据确定的全息图计算参数和每个分视差角下参考光的角度，计算每个分视差角下的全息图。本发明还公开了大视角全息图的显示系统，该显示系统可根据眼球的移动实时显示相应视差角内的全息图，避免了因为眼球的移动而丢失视场，增大了全息三维显示的视差角。

技术领域

本发明涉及全息三维显示领域，尤其涉及一种大视角全息图制作方法及显示系统。

背景技术

全息三维显示是利用干涉记录三维物体发出的光场信息，衍射再现波前的原理实现的真三维显示，记录了三维物体的所有振幅和相位信息，故称为“全息图”。可满足人眼观看三维像的所有生理和心理需求。在不同视角下观看全息三维再现像时，能够看到三维图像不同的侧面信息，具有显著的视差效应。

全息三维显示是国际公认的最理想的三维显示技术。

目前静态大尺寸高分辨率由于全息输出技术的发展，已经取得了较为广泛的应用，如防伪标签，文物展示，产品包装等。

动态全息三维显示方面的主要研究方向是基于空间光调制器的动态全息三维显示。由于目前空间光调制器分辨率低，显示面板小，像素尺寸较大，使得动态全息显示无法满足多人同时观看全息再现三维像的要求。

动态全息三维显示方法的研究主要集中在如何扩大视差角、视场角和彩色三维显示三个领域。视差角指的是全息图所能记录的物体发光的角度，当全息图所记录的物体发光角度越小时，人眼在观看全息再现像时，可看到再现像的位置越少，视差信息少，全息图的面积越大，所能记录的物体发光的角度就越大。视场角是指人眼静止时，所能看到的物体对全息图的张角，距离一定时，张角越大，意味着人眼看到的三维像的尺寸越大，视场角越大，观看的临场感越强，全息图的分辨率越高(像素尺寸越小)，其衍射的角度越大，视场角越大。彩色三维显示指的是使用三色光源，实现彩色物体的全息三维显示，也面临着如何扩大视差角和视场角的问题。

扩大视差角的其中一种方式是使用高速振镜，将不同视角的全息图分时载入，通过振镜控制再现光场的方向，实现大视差角的全息显示，但是机械设备的稳定性始终是一个问题。多空间光调制器平面拼接或曲面拼接的方式可以实现大的视场角或视差角，但是成本昂贵系统复杂。

公开号为CN106501952A的中国专利文献公开了另外一种扩大视场的全息三维动态显示方法，该方法包括：在空间光调制器上加载实时生成的计算全息图；通过设置在所述空间光调制器的像素结构出光面上的微透镜阵列或与微透镜阵列具有相同光学特性的衍射光学元件改变光路形成大视场角，所述微透镜阵列中的各个微透镜与所述空间光调制器像素结构的各像素点一一对应。采用该方法仅仅是扩大了视场角，牺牲了视差角，微透镜阵列的制作难度大成本高，与SLM的像素结构一一对位并准确拼接的技术要求高。其本质为微透镜阵列对像素成像，得到一个缩小的像素，等效于将空间光调制器的显示面板缩小，衍射的角度增大，视场角增大，空间光调制器的面积缩小，则视差角缩小。

大视角全息AR或VR显示是全息显示一个重要的领域，急需一种大视角的全息显示方案。

发明内容

本发明提供一种大视角全息图制作方法及显示系统，能满足人眼观看大视场大视角全息三维像的需求。

本发明提供了如下技术方案：

一种大视角全息图制作方法，包括：

(1)确定全息图计算参数，所述的全息图制作参数包括空间光调制器的分辨率及像素尺寸、用于计算全息图的光波波长、需要显示的三维物体在X方向和Y方向的视差角；

X方向和Y方向相互垂直；