[发明专利]一种基于拓扑绝缘体材料的三维光电全息显示器

说明书

一种基于拓扑绝缘体材料的三维光电全息显示器，包括光源部件、相位调制部件、控制部件，其中光源阵列与相位调制区域阵列对准，使得由每个光源发射的相干光透射通过相应的一个相位调制区域。通过控制部件接收表示三维运动图像的图像信号并处理所述图像信号以产生用于平面光源的光源控制信号和用于相位调制部件的相位调制控制信号，由此所述光源控制信号确定由所述光源发射的相干光的幅值，并且所述相位调制控制信号确定由所述光源发射并透射通过所述相位调制区域的相干光的相移，使得显示设备发射对应于表示三维运动图像的运动全息图像的光。本发明具有图像大视角、图像尺寸大和高的空间分辨率的特点。

技术领域

本发明涉及三维运动图像的显示，尤其涉及三维全息显示器。

背景技术

三维(“3D”)电影在商业影院已经流行了几十年，但是观众需要佩戴偏光镜是限制它们对某些类型和观众吸引力的一个关键因素。在大片《阿凡达》3D版巨大成功的推动下，3D电视在几年前成为了商业现实。然而，这项技术最终在商业上失败了，3D电视也不再被生产出来。归因于3D电视的失败的关键原因之一是，通常需要佩戴偏振或“主动快门”眼镜，以便观看者的两只眼睛看到不同的图像，并因此实现深度感知。

鉴于以上所述，3D显示器技术的底层基础是一种显示技术，其允许观看者观看3D运动图像，而不需要佩戴眼镜或任何其他形式的滤光器或附件。尽管这一领域的研究在实验室环境中取得了一些进展，但最终的图像存在诸如视角受限、图像尺寸小和空间分辨率低等缺陷。

因此，期望减轻现有技术的一个或多个困难，或者至少提供有用的替代方案。

发明内容

本发明的目的是向观看者显示三维运动图像作为运动全息图像的3D显示器，以及用于产生3D显示器的过程。自1940年以来，全息术已被用于光学显微镜、成像、数据存储、计量学和信息安全。简而言之，如本领域技术人员所知，传统的全息照相术使用具有极高空间分辨率的照相底片来记录并随后再现从要成像的场景中的物体散射的相干光的振幅和相位信息。基本原理是照相底片记录由相干光束产生的干涉图案。

最近，成本相对较低的计算机已经变得足够强大，现在可以通过模拟光学波前来计算真实或虚拟物体的合成或虚拟全息干涉图案，从而产生了一个被称为计算机生成全息术或“CGH”的新技术领域。与传统的光学全息图相比，全息照相具有明显的优势，因为全息成像不再需要真实物体。凭借这一优势，CGH有可能与智能手机、智能手表等便携式电子设备一起用于成像和显示。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于拓扑绝缘体材料的三维光电全息显示器，包括:

光源部件，所述光源部件包括在所述阵列的平面中的纳米尺度的可独立寻址的光源的二维阵列，所述阵列的每个光源是相干光源，所述相干光源的振幅可以独立于所述阵列的其他光源而被调制；

相位调制部件，所述相位调制部件包括所述阵列的平面中的纳米尺度的可独立寻址的相位调制区域的二维阵列；

其中光源阵列与相位调制区域阵列对准，使得由每个光源发射的相干光透射通过相应的一个相位调制区域；和

控制部件，所述控制部件接收表示三维运动图像的图像信号并处理所述图像信号以产生用于平面光源的光源控制信号和用于相位调制部件的相位调制控制信号，由此所述光源控制信号确定由所述光源发射的相干光的幅值，并且所述相位调制控制信号确定由所述光源发射并透射通过所述相位调制区域的相干光的相移，使得显示设备发射对应于表示三维运动图像的运动全息图像的光。