适用于各种眼镜的全息图像显示装置及全息图像的显示方法与流程

本发明涉及成像显示领域，尤其涉及适用于各种眼镜的全息图像显示装置及全息图像的显示方法。

背景技术：

增强现实、混合现实和介导现实技术是将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实、混合现实和介导现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加并可以互动。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。增强现实、混合现实和介导现实技术包含了多媒体互动、三维建模、实时视频显示及控制、个人大数据应用、万物和人脸识别、物联网和5g的万物互联与控制应用、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知多维世界的信息。

现有的增强现实、混合现实和介导现实的亟待解决的重大缺陷是头盔显示器的外形尺寸偏大，看上去较为笨重。但是，目前由于技术上的局限性，头盔显示器的尺寸较大，携带较为不方便。由于头盔显示器需要佩戴在头部，使用者在佩戴时舒适性不够，长时间使用中上述用户体验不好，并且体积较大。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的适用于各种眼镜的全息图像显示装置及全息图像的显示方法。

本发明的第一方面，提供了一种适用于各种眼镜的全息图像显示装置，该全息图像显示装置包括:第一挂件，设置有信息处理系统，上述信息处理系统用于接收待显示图像，并将上述待显示图像转换为量化全息图像；第二挂件，设置在眼镜上，其设有显示系统，上述显示系统用于接收上述量化全息图像，并将上述量化全息图像转换为全息图像。

在一些实施例中，上述信息处理系统包括：第一信号接收器，用于接收待显示图像；处理器，用于将上述待显示图像转换为量化全息图像；信号发送器，用于将上述量化全息图像发送给上述显示系统。

在一些实施例中，上述显示系统包括：第二信号接收器，用于接收上述量化全息图像；光学组件，用于将上述量化全息图像转换为全息图像；显示组件，用于显示上述全息图像；上述第二信号接收器和光学组件设置在眼镜架的靠近镜框的位置；上述显示组件设置在镜框上。

在一些实施例中，上述光学组件包括：光信号发射装置，用于将上述量化全息图像转换为光信号，并将光信号发送给分光镜；分光镜，用于对上述光信号进行分解得到全息图像；准直透镜，用于维持全息图像的准直性。

在一些实施例中，上述显示组件包括显示膜，用于将上述全息图像按设定角度反射出去。

在一些实施例中，上述显示膜采用材料系数范围在0到2之间的全息显示材料制成。

在一些实施例中，上述显示膜采用波长范围在400到700纳米之间的树脂光波导材料制成。

在一些实施例中，上述显示膜设置在镜片的内侧、镜片的外侧或镜片内。

在一些实施例中，上述显示组件包括激光光源和扩散器；

上述激光光源用于提供照明光信号；

上述扩散器用于将照明光信号扩散到上述分光镜上，以提高上述全息图像的亮度。

在一些实施例中，上述显示膜为平面膜或弧面膜。

在一些实施例中，上述适用于各种眼镜的全息图像显示装置还包括音频播放器，用于接收并播放上述信息处理系统发来的音频信息和拾音设备，其中，音频播放器用于接收并播放所述信息处理系统发来的音频信息，拾音设备用于识别语音信息。

在一些实施例中，上述适用于各种眼镜的全息图像显示装置还包括控制器，与上述信息处理系统连接，并向上述信息处理系统发送控制信号。

本发明的第二方面，提供了一种全息图像的显示方法，该方法包括：接收终端发来的待显示图像；对上述待显示图像进行相位量化，得到对应上述待显示图像的量化全息图像；将上述量化全息图像发送给显示系统。

在一些实施例中，上述对上述待显示图像进行相位量化，得到对应上述待显示图像的量化全息图像之后还包括：若相位量化后的全息相位图像存在涡旋，则对上述量化全息图像的涡旋进行邻域插值，或替换为预设值，得到修正后的量化全息图像。

在一些实施例中，上述还包括：接收上述显示系统发来的控制信号，并将上述控制信号发送给上述终端。

本发明的第三方面，提供了一种全息图像的显示方法，该方法包括：接收量化全息图像；将上述量化全息图像转换为光信号；对上述光信号进行分解得到全息图像，并显示上述全息图像。

在一些实施例中，上述对上述光信号进行分解得到全息图像之后还包括维持全息图像的准直性的步骤。

在一些实施例中，上述方法还包括：将全息图像按设定角度反射出去。

本发明实施例提供的适用于各种眼镜的全息图像显示装置及全息图像的显示方法，将全息图像显示装置的信息处理系统和显示系统分别设置在第一挂件上和第二挂件上，分散了全息图像显示装置的组成部分，实现了分体结构，从而使得本申请的全息图像显示装置能够适应的安装到多种类型的眼镜上，既减轻了佩戴全息图像显示装置的重量，降低了眼镜的负重，提高了全息图像显示装置的便携性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请的全息图像显示装置或全息图像的显示方法的实施例的示例性系统架构100；

图2为本申请的信息处理系统和显示系统在眼镜上的一个结构示意图；

图3为本申请全息图像显示装置的信息处理系统的结构示意图；

图4为本申请全息图像显示装置的显示系统的结构示意图；

图5为本申请的光学组件的光路结构示意图；

图6为本申请的光学组件和显示组件的整体光路结构示意图；

图7为本申请的树脂光波导材料的显示原理图；

图8为本申请的显示膜在镜片上的位置示意图；

图9为增加激光光源和扩散器后的光学组件和显示组件的整体光路结构示意图；

图10为本申请的全息图像的显示方法的一个流程图；

图11为本申请的全息图像的显示方法的另一个流程图；

图12为适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1示出了可以应用本申请的适用于各种眼镜的全息图像显示装置或全息图像的显示方法的实施例的示例性系统架构100。

如图1、图2所示，系统架构100可以终端101、102、103、网络104、第一挂件105和第二挂件106。其中，第一挂件105可以设置在项链结构、手环结构等可穿戴于人体上的结构上；第二挂件106可以设置在眼镜200上，具体地说，以便于装配在眼镜的眼镜架201及镜片202上，其中该眼镜可以是目前市面上常见的眼镜，例如近视镜、远视镜、墨镜等。上述的网络104可以包括但不限于3g/4g/5g连接、wifi连接、蓝牙连接、wimax连接、zigbee连接、uwb(ultrawideband)连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。本发明的第二挂件所装配的眼镜可以包括镜片、眼镜架等组成部件。本申请的信息处理系统和显示系统在眼镜上的一个结构示意图如图2所示。

终端101、102、103可以通过网络104向第一挂件105上的信息处理系统发送待显示图像；信息处理系统对待显示图像进行图像处理，得到对应待显示图像的量化全息图像，并通过网络104将量化全息图像发送给第二挂件106上的显示系统，显示系统再将量化全息图像转换为全息图像，以便用户的观看。

需要说明的是，本申请实施例所提供的全息图像显示装置中的终端、第一挂件和第二挂件的数量可以根据实际需要而定。

本申请的全息图像显示装置可以包括:第一挂件，设置有信息处理系统400，所述信息处理系统用于接收待显示图像，并将所述待显示图像转换为量化全息图像；第二挂件，设置在眼镜上，并设有显示系统，所述显示系统用于接收所述量化全息图像，并将所述量化全息图像转换为全息图像。

图3是本申请全息图像显示装置的信息处理系统的结构示意图。由图3可知，信息处理系统可以包括第一信号接收器、处理器和信号发送器。其中，第一信号接收器用于接收终端101、102、103发送来的待显示图像，待显示图像可以是图片或视频。处理器对待显示图像进行数据处理，得到对应待显示图像的量化全息图像。信号发送器将量化全息图像发送给第二挂件106上的显示系统，使得显示系统对量化全息图像进行显示。实际中，信息处理系统除了包括上述的第一信号接收器、处理器和信号发送器外，还可以包括有硬盘、电源等组件，具体视实际需要而定。

参见图2、图4(是本申请全息图像显示装置的显示系统的结构示意图)所示由图4可知，显示系统包括第二信号接收器203、光学组件204和显示组件。其中，第二信号接收器用于接收第一挂件105发来的量化全息图像；光学组件可以对量化全息图像进行光学处理，得到对应量化全息图像的全息图像。然后将全息图像发送给显示组件，显示组件对全息图像进行显示。其中，第二信号接收器可以通过有线或无线的方式接收量化全息图像。第二信号接收器可以设置有多种数据接口，用于通过有线的方式与终端101、102、103进行数据通信。

如图2所示，由于显示系统要安装在眼镜架上，因此，可以将显示组件设置在眼镜架的镜框上，以便于用户观看。对应的，第二信号接收器和光学组件可以设置在靠近镜框的位置(例如可以是设置在眼镜架的镜腿处，或设置在镜片边缘处)，便于光信号的传递，同时也减小了显示系统的体积。

图5是本申请的光学组件的结构示意图。由图5可知，光学组件包括光信号发射装置300、分光镜301和准直透镜302。其中，光信号发射装置用于将量化全息图像转换为光信号，并将光信号发送给分光镜；分光镜用于对光信号进行分解得到全息图像；准直透镜，用于维持全息图像的准直性。

可选的，光学组件还可以包括反射镜片，反射镜片可以设置在眼镜架的鼻托处，用于将准直透镜的输出光反射到显示膜上。

如图2所示，本申请的显示组件可以包括设置在镜片上的显示膜205，用于将全息图像按设定角度反射出去。光学组件和显示组件的整体结构图如图6所示。显示系统接收到量化全息图像后，通过光信号发射装置将量化全息图像转换为光信号；光信号经分光镜分解后得到全息图像，再经准直透镜稳定后，将全息图像显示到显示膜上；显示膜将全息图像以一定的角度放射到人眼，这样，人眼就能看到全息图像。

本申请的显示膜用于反射全息图像，显示膜采用材料系数范围在0到2之间的全息显示材料制成。例如，考虑显示膜的结构、弧度等因素，全息显示材料的材料系数的取值可以是：0.020000，0.000000，1.519974，0.018475，1.519870，0.036950，1.519689，0.055426等。

此外，本申请的显示膜还可以采用波长范围在400到700纳米之间的树脂光波导材料制成。光波导材料的阵列中包含多个斜面，斜面用于将光反射至人眼，每个斜面的入射角随斜面在显示膜上的位置而不同。其显示原理图如图7所示。可选的，光波导材料可以是树脂、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯等材料。

根据实际需要，显示膜可以设置在镜片的内侧、镜片的外侧或镜片内，如图8所示。

实际中，由于其他环境光信号的干扰，全息图像的光信号在传输过程中可能被干扰。为此，本申请还可以包括激光光源303和扩散器304。其中，激光光源提供照明用的光信号；扩散器将激光光源的照明光信号扩散到分光镜上，对全息图像的光信号进行加强，对应的结构图如图9所示。

人们佩戴眼镜时，眼镜的镜片按结构可以分为平面镜片和弧面镜片。为了适应镜片结构的需要，显示膜也可以设置为对应的平面膜或弧面膜，并且可以根据用户的需要，对全息图像的反射角度进行调整，以便适应不同眼镜度数或佩戴要求的需要。

显示系统从终端101、102、103接收视频时，出了将视频对应的待显示图像转换为全息图像外，还可能包含音频信息。为此，本申请的全息图像显示装置还可以配置有音频播放器和拾音设备，显示系统接收到视频的音频信号后，将音频信号发送给音频播放器进行播放。或在接收到拾音设备识别的语音信息后，将语音信息发送给终端设备。其中，音频播放器可以设置为耳机的结构，以便用户佩戴。拾音设备可以设置为头戴式麦克风的结构，具体可根据实际需要而定。

当视频信息(例如游戏)具有操作功能时，本申请的全息图像显示装置还可以配置有控制器。该控制器与全息图像显示装置的信息处理系统连接，可以向信息处理系统发送控制信号。信息处理系统接收到控制信号后，再将控制信号发送给终端101、102、103，以实现对视频信息的控制。

上述的信息处理系统、显示系统、音频播放器和控制器之间可以通过有线或无线的方式进行连接，具体视实际需要而定。

上述中的信息处理系统、显示系统、激光光源、扩散器、音频播放器和控制器等各类电器元件均可采用无线充电形式进行充电。

本实施例还提供了一种全息图像的显示方法，该全息图像的显示方法的流程图如图10所示。该全息图像的显示方法可以包括如下步骤：

步骤1001，接收终端发来的待显示图像。

本实施例的全息图像的显示方法应用于上述全息图像显示装置的信息处理系统。信息处理系统可以通过有线或无线的方式接收终端101、102、103发来的待显示图像。

步骤1002，对上述待显示图像进行相位量化，得到对应上述待显示图像的量化全息图像。

当全息图像显示装置接收到终端101、102、103发来的待显示图像后，信息处理系统的处理器对待显示图像进行相位量化处理，得到对应待显示图像的量化全息图像。如果相位量化后的全息相位图像存在涡旋，则对上述量化全息图像的涡旋进行邻域插值，或替换为预设值，得到修正后的量化全息图像。

步骤1003，将上述量化全息图像发送给显示系统。

得到量化全息图像后，再将量化全息图像通过有线或无线的方式发送给显示系统进行显示。

在一些可选的实现方式中，全息图像显示装置还可能包括控制器，为此，还可以接收显示系统的控制器发来的控制信号，并将控制信号发送给终端。

本实施例还提供了一种全息图像的显示方法，该全息图像的显示方法的流程图如图11所示。该全息图像的显示方法可以包括如下步骤：

步骤1101，接收量化全息图像。

本实施例的全息图像的显示方法应用于上述全息图像显示装置的显示系统。当信息处理系统将终端101、102、103的待显示图像转换为量化全息图像后，会将量化全息图像发送给显示系统。

步骤1102，将上述量化全息图像转换为光信号。

显示系统包括有光学组件和显示组件，其中，光学组件的光信号发射装置能够将量化全息图像转换为光信号，以便将量化全息图像转换为全息图像做准备。

步骤1103，对上述光信号进行分解得到全息图像，并显示上述全息图像。

之后，光学组件的分光镜将光信号进行分解得到全息图像，然后再经准直透镜对全息图像的准直行进行控制；最后，将全息图像投射到显示膜上。显示膜可以根据实际的需要调整反射的角度，以使用人眼观看的需要。

本申请提供的全息图像显示装置及全息图像的显示方法，将全息图像显示装置的信息处理系统和显示系统分别设置在第一挂件上和第二挂件上，分散了全息图像显示装置的组成部分，实现了分体结构，从而使得本申请的全息图像显示装置能够适应的安装到多种类型的眼镜上，既减轻了眼镜佩戴全息图像显示装置的重量，降低了眼镜的负重，提高了全息图像显示装置的便携性。

下面参考图12，其示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统1200的结构示意图。图12示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图12所示，计算机系统1200包括中央处理单元(cpu)1201，其可以根据存储在只读存储器(rom)1202中的程序或者从存储部分1208加载到随机访问存储器(ram)1203中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram1203中，还存储有系统1200操作所需的各种程序和数据。cpu1201、rom1202以及ram1203通过总线1204彼此相连。输入/输出(i/o)接口1205也连接至总线1204。

以下部件连接至i/o接口1205：包括键盘、鼠标等的输入部分1206；包括诸如液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分1207；包括硬盘等的存储部分1208；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1209。通信部分1209经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1210也根据需要连接至i/o接口1205。可拆卸介质1211，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1210上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1208。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1209从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1211被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)1201执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该装置中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该装置执行时，使得该装置：接收终端发来的待显示图像；对上述待显示图像进行相位量化，得到对应上述待显示图像的量化全息图像；将上述量化全息图像发送给显示系统。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。