基于近眼显示设备的全息图计算方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及全息显示技术领域，特别是涉及一种基于近眼显示设备的全息图计算 方法及装置。
【背景技术】
[0002] 近几年来，近眼显示设备作为下一代智能显示终端，得到了越来越多的关注。其中 光学近眼显示技术是近眼显示设备的主要核心。目前，应用最多的近眼显示技术为虚像放 大投影技术，即利用透镜将位于焦距之内显示器上的图像投影到人眼合适的聚焦范围内。 但这种显示方式只在空间成一个平面的像，然后利用双目视差让观看者感受到立体效果， 无法解决人眼辐辏与调节之间的矛盾，长时间观看会造成眩晕、疲劳、恶心等不适的反应。 而全息显示技术是能够真正还原物理光场的真三维显示技术，是未来三维显示技术的发展 方向。
[0003] 全息显示技术，利用光的干涉衍射原理，将物体发出的物光波记录在一张全息图 上。当采用相应的参考光对全息图照射时，可以重建被记录的物光波，则人眼可以观看到实 际上并不存在的三维物体。
[0004] 传统全息图的生成是采用光学的方法将物光的复振幅信息以干涉条纹的形式记 录下来。而计算全息则是采用数值计算的方式进行编码制作全息图。计算全息图不仅可以 记录物光的复振幅信息，而且能够构建出复杂的，或者世间不存在的物体的全息图，因而具 有独特的优点和极大的灵活性。
[0005] 然而，现有的全息图的生成过程需要经过大量的计算，因此其生成速度较低。并 且，对于传统计算全息图而言，每个物点发出的波前信息在整个全息面上都被记录下来。然 而，在近眼显示设备当中，显示器件位于人眼前距离很近的位置，并且相对于显示器件，人 眼的移动范围有限。这样造成了传统方法制作的全息图衍射的物光场有相当一部分无法被 人眼观察到，因此存在较高的冗余度。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例的目的在于提供一种基于近眼显示设备的全息图计算方法及装置， 以提高全息图的计算速度，实现低冗余度的全息图制作。具体技术方案如下：
[0007] 第一方面，本发明提供了一种基于近眼显示设备的全息图计算方法，所述方法包 括：
[0008] 确定人眼活动区域；
[0009] 根据所述人眼活动区域，确定每一个物点在显示器上的有效衍射区域；
[0010] 记录所述每一个物点发出的物光波在其有效衍射区域内的物光波信息；
[0011] 基于所有的物点在其有效衍射区域的物光波信息，计算物体在所述显示器上生成 的全息图。
[0012] 进一步地，所述根据所述人眼活动区域，确定每一个物点在显示器上的有效衍射 区域包括：
[0013] 将每一个物点与所述人眼活动区域的边界做连线，各物点与所述人眼活动区域的 边界的连线与显示器相交后在所述显示器上形成该物点的有效衍射区域。
[0014] 进一步地，所述方法还包括：
[0015] 将所述人眼活动区域离散成为相距预定间隔的多个分区；以及
[0016] 所述根据所述人眼活动区域，确定每一个物点在显示器上的有效衍射区域包括：
[0017] 将每一个物点与每个所述分区的边界做连线，各物点与每个所述分区的边界的连 线与显示器相交后在所述显示器上形成该物点的有效衍射区域。
[0018] 进一步地，所述多个分区中任意相邻两个分区的中心距离均小于人眼瞳孔大小。
[0019] 第二方面，本发明提供了一种基于近眼显示设备的全息图计算装置，所述装置包 括：
[0020] 第一确定模块，用于确定人眼活动区域；
[0021] 第二确定模块，用于根据所述人眼活动区域，确定每一个物点在显示器上的有效 衍射区域；
[0022] 记录模块，用于记录所述每一个物点发出的物光波在其有效衍射区域内的物光波 信息；
[0023] 计算模块，用于基于所有的物点在其有效衍射区域的物光波信息，计算物体在所 述显示器上生成的全息图。
[0024] 进一步地，所述第二确定模块具体用于：
[0025] 将每一个物点与所述人眼活动区域的边界做连线，各物点与所述人眼活动区域的 边界的连线与显示器相交后在所述显示器上形成该物点的有效衍射区域。
[0026] 进一步地，所述装置还包括：
[0027] 离散模块，用于将所述人眼活动区域离散成为相距预定间隔的多个分区；以及
[0028] 所述第二确定模块还用于：
[0029] 将每一个物点与每个所述分区的边界做连线，各物点与每个所述分区的边界的连 线与显示器相交后在所述显示器上形成该物点的有效衍射区域。
[0030] 进一步地，所述多个分区中任意相邻两个分区的中心距离均小于人眼瞳孔大小。
[0031] 本发明实施例提供的基于近眼显示设备的全息图计算方法及装置，可以根据物 点、全息图加载器件和人眼移动区域之间三者之间的投影位置关系，确定人眼能够观察到 的每个物点的波前大小及波前位置，之后只对这个区域的波前进行记录计算，由于减小了 每个物点在全息面上采样波前的大小，从而提高了全息图的计算速度。在这基础之上，本发 明还可以对记录波前进行降采样处理，将人眼移动的连续区域变成几个具有一定间隔的离 散区域，再进行有效波前的记录计算，从而进一步降低全息图制作的计算量。并且，采用本 发明提供的方法制作的全息图，人眼观察到的波前大小等于瞳孔的大小，降低了计算全息 图的冗余度。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有 优点。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0033] 图1示出了传统全息图制作原理示意图；
[0034] 图2示出了根据本发明提供的基于近眼显示设备的全息图计算方法的一个实施 例的示意性流程图；
[0035] 图3示出了根据本发明一个实施例的全息图制作原理示意图；
[0036] 图4示出了根据本发明提供的基于近眼显示设备的全息图计算方法的另一个实 施例的示意性流程图；
[0037] 图5示出了根据本发明另一个实施例的全息图制作原理示意图；
[0038] 图6示出了根据本发明提供的基于近眼显示设备的全息图计算装置的一个实施 例的功能模块架构示意图。
【具体实施方式】
[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0041] 请参考图1，其示出了传统全息图制作原理示意图。
[0042] 如图1所示，在计算物体的全息图时，可以将一个三维物体看成空间分布的多个 物点1。每个物点1当成一个点波源，发出球面波。通过采集每个物点发出的球面波在显示 器4上的物光波信息，即可计算得到物体在显示器4上的全息图5。这种记录方法加载的全 息图5是对空间物光波前的一个采样平面，全息图5上每个像素点都记录了每个物点的波 目Uf目息。
[0043]