真三维图像显示系统及真三维图像显示方法
【专利摘要】本发明涉及一种真三维图像显示系统及真三维图像显示方法，用于将K个三维图像对应投射至K个视场中。其中系统包括：至少一个图像源，生成多个全息图像光束，每个全息图像光束具有三维图像的H列像素的图像信息，每个全息图像光束包括N*K列像素；光学压缩装置，压缩各全息图像光束以形成窄幅全息图像光束，每个窄幅全息图像光束包括N列视场图像光束，每列视场图像光束包括K列像素；全息屏幕，包括衍射单元，接收各窄幅全息图像光束并将其中的各列视场图像光束中的K列像素经其各成像点衍射至K个视场中；光学扫描装置，将各窄幅全息图像光束扫描至对应的衍射单元。本发明可实现真三维图像的显示且具有较高分辨率。
【专利说明】真三维图像显示系统及真三维图像显示方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及图像显示技术，尤其涉及一种真三维图像显示系统及真三维图像显示方法。
【背景技术】
[0002]所谓“真三维显示”是指被显示的三维物体之间的相对位置关系也被真实地体现，构成真正意义上的三维空间图像，具有真实物理深度和图像质量的表面特性，观察者不需要任何辅助设备就可以从多个方向任意观察被显示物体，感知最真实、完整的三维信息。真三维显示技术从根本上更新了图像显示的概念，使显示的图像栩栩如生，向观看者提供了完备的心理和生理上的三维感知信息，为理解三维图像和其中物体之间的空间关系提供了独特的手段。
[0003]全息图像显示的独特特点是利用光波干涉，通过介质记录并重现光波的所有光场信息，包括位相、振幅、波长。因此，使人们观看全息显示是得到与观看实际物体完全相同的视觉效果。
[0004]图13给出一个非常简单的全息显示机理。再以与原参考光一致的再现激光照明全息图，在全息图平面上得到与原记录物光完全一致的再现光。这需保证参考波与物波之间频率与位相关系是固定的。选择一个合适的显示角度可以消除不需要的模式。
[0005]自然的场景可以被看作多个点光源的集合。物体上的每个点可以看作一个点光源，发射出球面波。如图13 给出物波和相干波之间的干涉。这种干涉便在记录材料上产生了干涉条纹图.[0006]一般光波通过它的频率、振幅和位相进行描述的，可以采用下面的时空场的4维公式表达:
[0007]I (r, t) =f**f= I f (r, t) |2 (I)
【权利要求】
1.一种真三维图像显示系统，用于将K个三维图像对应投射至K个视场中，其特征在于，包括: 至少一个图像源，用于以预设的时序生成多个全息图像光束，每个全息图像光束具有各所述三维图像的H列像素的图像信息，每个全息图像光束包括N*K列像素； 光学压缩装置，设置于所述至少一个图像源的出射光路上，用于对各所述全息图像光束的水平宽度进行压缩以形成窄幅全息图像光束，每个窄幅全息图像光束包括N列视场图像光束，每列视场图像光束包括分别对应于K个视场的K列像素； 全息屏幕，包括L个衍射单元，每个衍射单元覆盖所述全息屏幕的N列像素位置，各所述衍射单元用于按照所述预设的时序接收各所述窄幅全息图像光束，并将接收的窄幅全息图像光束中的各列视场图像光束中的K列像素分别经其N列像素位置对应衍射至所述K个视场中； 光学扫描装置，用于将各所述窄幅全息图像光束扫描至所述全息屏幕对应的衍射单元， 其中，所述H、N、K、L均为不小于I的整数。
2.根据权利要求1所述的真三维图像显示系统，其特征在于，所述图像源包括光束处理器，用于根据所述预设的时序对任意连续的两个全息图像光束进行组合处理。
3.根据权利要求1 所述的真三维图像显示系统，其特征在于，各所述光学压缩装置包括折射镜组件、反射镜组件或衍射元件组件。
4.根据权利要求1-3任一项所述的真三维图像显示系统，其特征在于，还包括反射装置，所述反射装置包括L个反射单元，所述L个反射单元与所述全息屏幕的L个衍射单元相对应，每个反射单元用于从所述光学扫描装置对应接收一个窄幅全息图像光束、并将接收的窄幅全息图像光束反射至所述全息屏幕对应的衍射单元中。
5.根据权利要求4所述的真三维图像显示系统，其特征在于，还包括投射角度调整装置，用于对所述光学扫描装置输出的各窄幅全息图像光束向所述反射装置的投射角度进行调整，以使各所述各窄幅全息图像光束投射到所述反射装置对应的反射单元。
6.根据权利要求5所述的真三维图像显示系统，其特征在于，还包括分段投影镜头组，设置于所述反射装置的出射光路和全息屏幕的入射光路之间，所述分段投影镜头组包括L个投影镜头，所述L个投影镜头用于对应将所述反射装置的L个反射单元反射的窄幅全息图像光束透射至所述全息屏幕的L个衍射单元。
7.一种真三维图像显示系统，用于将K个三维图像对应投射至K个视场中，其特征在于，包括: 多个投影装置，用于对应生成多个全息图像光束，每个全息图像光束具有各所述三维图像的H列像素的图像信息，每个全息图像光束包括N*K列像素； 多个光学压缩装置，所述多个光学压缩装置分别设置在所述多个投影装置的出射光路上，用于对对应的全息图像光束的水平宽度进行压缩以形成窄幅全息图像光束，每个窄幅全息图像光束包括N列视场图像光束，每列视场图像光束包括K列像素； 全息屏幕，包括多个衍射单元，所述多个衍射单元对应位于所述多个光学压缩装置的出射光路上，每个衍射单元覆盖所述全息屏幕的N列像素位置，每个衍射单元用于对应接收一个窄幅全息图像光束，并将接收的窄幅全息图像光束中的各列视场图像光束中的K列像素经其对应的一列像素位置衍射到所述K个视场中， 其中，所述K、N为不小于I的整数。
8.根据权利要求7所述的真三维图像显示系统，其特征在于，各所述光学压缩装置包括折射镜组件、反射镜组件或衍射元件组件。
9.一种真三维图像显示方法，利用权利要求1-6任一项所述的真三维图像显示系统将所述K个三维图像对应投射至所述K个视场中，其特征在于，包括: 图像生成步骤:所述至少一个图像源按照预设的时序生成所述多个全息图像光束； 光学压缩步骤:所述光学压缩装置对各所述全息图像光束的水平宽度进行压缩以形成窄幅全息图像光束； 光学扫描步骤:所述光学扫描装置将各所述窄幅全息图像光束扫描至所述全息屏幕对应的衍射单元中； 光束衍射步骤:所述全息屏幕的各所述衍射单元按照所述预设的时序接收各所述窄幅全息图像光束并将接收的窄幅全息图像光束中的各列视场图像光束中的K列像素分别经其N列像素位置对应衍射至所述K个视场中。
10.根据权利要求9所述的真三维图像显示方法，其特征在于，在所述图像生成步骤和光学压缩步骤之间还包括: 组合步骤:根据所述预设的时序对任意连续的两个全息图像光束进行组合处理。
11.根据权利要求9或10所述的真三维图像显示方法，其特征在于，所述光学扫描步骤和光束衍射步骤之间还包括: 反射步骤:将所述光学扫描装置输出的窄幅全息图像光束反射至所述全息屏幕对应的衍射单元。
12.根据权利要求11所述的真三维图像显示方法，其特征在于，所述光学扫描步骤和反射步骤之间还包括: 投射角度调整步骤:对所述光学扫描装置输出的各窄幅全息图像光束的投射角度进行调整。
13.根据权利要求11所述的真三维图像显示方法，其特征在于，所述反射步骤和光束衍射步骤之间还包括: 透射步骤:通过包括L个投影镜头的分段投影镜头组对应地将反射的窄幅全息图像光束透射至所述全息屏幕的L个衍射单元。
14.一种真三维图像显示方法，利用权利要求7或8所述的真三维图像显示系统将所述K个三维图像对应投射至所述K个视场中，其特征在于，包括: 图像生成步骤:所述多个投影装置对应生成所述多个全息图像光束； 光学压缩步骤:所述多个光学压缩装置对对应的全息图像光束的水平宽度进行压缩以形成各所述窄幅全息图像光束； 光束衍射步骤: 所述全息屏幕的多个衍射单元对应接收所述多个光学压缩装置输出的窄幅全息图像光束，并将接收的窄幅全息图像光束中的各列视场图像光束的K列像素经其对应的一列像素位置衍射到所述K个视场中。
【文档编号】H04N13/04GK103809365SQ201210443932
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】耿征 申请人:耿征