[实用新型]基于随机相长干涉的三维显示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维成像技术领域，更具体地涉及一种基于随机相长干涉的三维显示装置，特别适用于做计算机与电视显示屏，智能人机交换，机器人视觉等，可广泛应用于教学、科研、娱乐、广告等领域。

背景技术

大尺寸、大视角实时三维显示技术一直是人们追求的目标，现有三维显示技术可分为两类，一类是伪三维显示技术，一类是真三维显示技术。所谓伪三维显示技术是指通过各种方法，把从不同角度拍摄的照片分别呈现给左右眼，使观察者产生三维立体幻觉。所谓真三维显示技术是指把立体像真实地显示在三维空间，例如全息技术。伪三维显示技术往往需要观察者佩带偏振眼镜等辅助装置，或者需要跟踪观察者眼睛的位置，且往往只能容许一名或很少几名观察者同时进行观察。相反观察真三维立体图像，就象观察真实物体一样，不需要借助任何辅助装置，非常方便。

近一、二十年来，随着液晶显示技术的发展，人们试图用液晶板代替全息干板，并在实时小尺寸三维立体图像显示方面取得了一定进展。但是即使采用用于投影机的液晶板，其像素尺寸也在十几微米以上，也就是说分辨率不到每毫米一百线对，比全息干板的分辨率低大约二个数量级，因此采用液晶板还只是对1厘米左右的小物体实现了三维立体显示，而且由于采用了低密度的全息干涉条纹，所显示的立体像离液晶板很远，这样观察角也非常小。对普通计算机液晶屏，像素间距在0.29mm左右，分辨率只有每毫米几线对，采用全息技术进行立体显示非常困难。另一方面采用传统全息原理，要获得大尺寸大视角的立体再现像需要非常大的空间带宽积，而目前液晶显示器的空间带宽积只有10⁶左右，还需要再提高几个数量级，然而随着空间带宽积的提高，所需处理的数据量也同时变得非常庞大，这样对实时处理计算造成了非常大的困难。

发明内容

本实用新型的目的是在于提供了一种基于随机相长干涉的三维显示装置，可以实现大尺寸、大视角的实时彩色立体显示，它充分利用现有液晶显示技术，与现有平面显示技术兼容，可以代替现有平面显示器作为计算机与电视显示屏。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于随机相长干涉的三维显示方法的装置，该装置由振幅位相调节器阵列1、随机光斑发生器阵列2、相干光源3、和照明光学系统4组成，依次放置相干光源3和照明光学系统4，使得相干光源3发出的相干光通过照明光学系统4后，均匀照明振幅位相调节器阵列1和随机光斑发生器阵列2，振幅位相调节器阵列1与随机光斑发生器阵列2对准，使得由振幅位相调节器阵列1中的每个振幅位相调节器产生的子光源一一对应地入射到随机光斑发生器阵列2中的每个随机光斑发生器，产生位置随机分布的相干子光源阵列，在相干子光源阵列所覆盖的整个区域内，子光源的位置呈均匀随机分布；

所述振幅位相调节器阵列1由两块透射式液晶板5、6、两块偏振片7、8、两块半透半反镜9、10、两块反射镜11、12和一个投影镜头13组成，两块半透半反镜9、10和两块反射镜11、12按照迈克耳逊干涉器方式放置，两块透射式液晶板5、6分别放置在迈克耳逊干涉器的两臂，第一块透射式液晶板5与第二块半透半反镜9的半透半反面A1-A2成45度夹角，第二块透射式液晶板6与第一块透射式液晶板5相对于第二块半透半反镜9的半透半反面A1-A2互相对称，位于投影镜头13的一倍焦距至两倍焦距之间，两块偏振片7、8分别平行于二块透射式液晶板6、5，第一块偏振片7和第二块偏振片8分别位于迈克耳逊干涉器的进光口和出光口，两块透射式液晶板5、6皆工作于位相调节为主模式，照明光学系统4发出的相干照明光束垂直穿过第一块偏振片7后变成线偏振光，接着被第一块半透半反镜10分成两束光，这两束光被两块反射镜11、12分别反射后垂直照明两块透射式液晶板5、6，再经过第二块半透半反镜9垂直照射到第二块偏振片8，通过投影镜头13进行成像；