[实用新型]一种基于全息投影的多视图三维显示装置

说明书

本实用新型公开了一种基于全息投影的多视图三维显示装置，属于三维显示领域，包括激光器、空间滤波器、第一透镜、第二透镜、第一平面、第二平面以及分光棱镜；激光器发射光束的传播路径上依次布置有空间滤波器和第一透镜，第一透镜产生的平行光的光路上布置有分光棱镜，分光棱镜的反射光光路上布置有空间光调制器，分光棱镜的透射光的光路上布置有第二透镜，第二透镜前后分别设置有所述第一平面和第二平面，所述第二平面布置有柱透镜光栅。本方案在光学结构上简单紧凑，所采用的柱透镜光栅成本低，制作工艺简单；且纯相位全息图的重构具有更高的衍射效率。

技术领域

本实用新型涉及三维显示技术领域，特别涉及一种基于全息投影的多视图三维显示装置。

背景技术

近年来，三维(3D)显示一直是科研界和工业界的研究热点，并且已经研发出了许多用于开发3D显示器的技术。由于良好的3D性能和身临其境的感知，立体显示器称为商业代表性3D显示技术，尽管观众需要佩戴特殊眼镜而造成自由观看障碍。在实际应用中，由于自动立体显示器优越的性能和较低的价格等因素，在许多应用中显示出巨大的潜力，特别是在移动电子产品，家庭影院和娱乐场所。首先引入的狭缝光栅或透镜阵列以实现双视图显示或多视图显示，但是这些方法通常因有限的分辨率而不被大众所接受。

作为一个完美的三维显示，全息术可以通过在波前重建广场来提供所有的深度信息，是一种真3D显示技术。近年来，随着空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)的发展，计算机生成全息图越来越多地被用于实现真正的3D显示，因为其高灵活性，避免了使用光敏介质和复杂的干涉记录过程。

然而，目前基于SLM的全息3D显示器仍然存在许多局限性，其缺陷在于像素数量不足和像素间距过大导致SLM的空间带宽极低。若利用目前可用的SLM，则全息重建不能用眼睛观察，极大的限制了观察者的视觉体验。虽然已经提出了几种空间分割多路复用或时分多路复用方法来构建全息3D显示系统，但是通常需要多个SLM或具有同步扫描机制的高速SLM，使得系统配置昂贵且复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述背景技术中的缺陷，提供一种光学结构简单紧凑、成本低的三维显示装置。

为实现以上目的，采用一种基于全息投影的多视图三维显示装置，包括激光器、空间滤波器、第一透镜、第二透镜、第一平面、第二平面以及分光棱镜；

激光器发射光束的传播路径上依次布置有空间滤波器和第一透镜，第一透镜产生的平行光的光路上布置有分光棱镜，分光棱镜的反射光光路上布置有空间光调制器，分光棱镜的透射光的光路上布置有第二透镜，第二透镜前后分别设置有所述第一平面和第二平面，所述第二平面布置有柱透镜光栅。

进一步地，所述第一平面布置有光阑，所述第一透镜为准直透镜，所述分光棱镜为半透半反型分光棱镜，所述空间光调制器为反射型的纯相位空间光调制器。

进一步地，所述第二透镜的焦距为f₁，所述第一平面与所述第二透镜中心点距离为z₁，所述第二平面与所述第二透镜中心点距离为z₂，且f₁z₁＜2f₁。

进一步地，所述空间光调制器上加载有经菲涅尔衍射算法得到的双视或多视图合成图像的相位全息图。

进一步地，所述第一平面和所述分光棱镜之间布置有第三透镜。

进一步地，所述第三透镜为傅里叶变换透镜，所述第三透镜的焦距为f₁，所述第二透镜的焦距为f₂，所述第一平面布置在第三透镜的后焦面处，所述第二透镜布置在所述第一平面后且所述第二透镜中心点与第一平面距离为z₁，所述第二平面布置在第二透镜后且与所述第二透镜中心点距离为z₂；