[发明专利]基于全息光学元件的双视集成成像3D显示方法

说明书

本发明提出基于全息光学元件的双视集成成像3D显示方法，该方法主要包括空间多路复用全息光学元件制作和双视集成成像3D显示两个过程。在空间多路复用全息光学元件制作过程中，平行光波I垂直入射全息材料，平行光波II和III分别以θ₁和θ₂入射微透镜阵列后变为倾斜球面波阵列I和II，平行光波I与倾斜球面波阵列I和II同时发生干涉，干涉条纹被记录在全息材料上，从而获得空间多路复用全息光学元件；在双视集成成像3D显示过程中，显示光波携带微图像阵列信息并与平行光波I具有相同的相位照射到全息光学元件上，在全息光学元件前形成左观看视区和右观看视区，且在左右视区中分别呈现出3D图像I和II，从而实现双视集成成像3D显示。

技术领域

本发明涉及双视显示技术和集成成像3D显示技术，特别涉及基于全息光学元件的双视集成成像3D显示方法。

背景技术

集成成像3D显示具有连续的视点、全视差、无视疲劳和无需辅助设备等优点，但也存在视角窄等问题。双视显示是指在不同观看位置看到不同图像的显示方式，它为观看者提供更多的方便。我们可以用集成成像3D显示的窄视角特性实现双视显示，反之，双视显示可以增大集成成像3D显示的视角。

全息光学元件是根据反射式体全息的原理制作出具有透镜功能的光学元件。由于体全息具有波长复用、角度复用、相位复用等复用特性，它可以将多种透镜的光学功能记录在同一张全息材料上，从而得到空间多路复用的全息光学元件。

发明内容

本发明提出一种基于全息光学元件的双视集成成像3D显示方法，该方法包括空间多路复用全息光学元件制作和双视集成成像3D显示两个过程。

如附图1所示，在空间多路复用全息光学元件制作过程中，全息材料与微透镜阵列的凸面紧密贴合，平行光波I垂直入射到全息材料，平行光波II以倾斜角度θ₁入射微透镜阵列形成倾斜球面波阵列I，平行光波III以倾斜角度θ₂入射微透镜阵列形成倾斜球面波阵列II，且θ₁=θ₂。倾斜球面波阵列I与全息材料面的夹角为θ₃，倾斜球面波阵列II与全息材料面的夹角为θ₄，且θ₁=θ₃，θ₂=θ₄，平行光波I与平行光波II和III具有相同的波长和偏振态，平行光波I与平行光波II和III分别从全息材料的两侧入射，平行光波I与倾斜球面波阵列I和II同时发生干涉，干涉条纹被记录在全息材料上，经过后期处理就得到了空间多路复用的全息光学元件。

如附图2所示，在双视集成成像3D显示过程中，将空间多路复用全息光学元件作为显示屏，带有微图像阵列信息的显示光波垂直照射到空间多路复用全息光学元件上，在满足布拉格角度选择性和波长选择性的条件下，重建出倾斜球面波阵列I和倾斜球面波阵列II，在倾斜球面波阵列I前方形成左观看视区，左视区呈现出3D图像I；在倾斜球面波阵列II前方形成右观看视区，右观看视区呈现出3D图像II；观看者I在左观看视区看到3D图像I，观看者II在右观看视区看到3D图像II，实现双视集成成像3D显示。当3D图像I和3D图像II完全相同时，等效为集成成像3D显示的视角增大了。