[发明专利]一种基于非视域成像的全息波导显示装置及其方法

说明书

以本发明公开了一种基于非视域成像的全息波导显示装置及其方法，包括相机、平板波导、出耦合元件、入耦合元件、微处理器、微显示器、准直透镜、第一数据传输线、第二数据传输线。相机捕获非视域场景中的漫反射信息，输入到微处理器中，将漫反射信息发送到云服务器中计算。微处理器接受云服务器计算结果，将重建后的目标物图像输送到微显示器作为像源，光经过准直透镜准直后，光线平行进入入耦合元件,入耦合元件将光线耦合进入平板波导中，光线在平板波导中发生全反射后到达出耦合元件，将光耦合进入人眼。本发明具有显示结构的小型化，同时补充了一般的全息波导结构在非视域情况下的视觉感知效果，提高虚拟信息和现实信息的耦合度。

技术领域

本发明属于非视域成像领域，尤其涉及一种基于非视域成像的全息波导显示装置。

背景技术

非视域成像是近十年来发展的一种新型成像技术，成像设备无法直接观测位于成像设备视域之外的场景，但可以获取非视域场景在某些介质上产生的反射或散射信息，进而通过计算成像对非视域场景进行成像的一种方法。其中，非视域成像方式有两种：主动式和被动式。主动式非视域成像一般利用条纹管相机和飞秒激光器等来探测目标漫反射回来的光子信息来重建隐藏场景，具有分辨率高、精度高的优点，但是价格十分昂贵、采样时间久和系统复杂度高，不利于实际应用。被动式非视域成像是用普通相机获取反射回来的光场信息，能够对简单场景进行重建，具有系统简单、成像速度快、设备成本低等优点。

全息波导是增强现实(AR)领域的一种实现技术。主要组成包括，微像源、准直透镜、耦合元件和平板介质。其中，微像源发出的光经过准直透镜准直进入耦合元件，入耦合元件将光耦合进入平板介质中，光在平板介质中发生全反射后，经过出耦合元件耦合入人眼。该技术能够将现实信息和像源产生的虚拟信息进行融合，方便使用者进行判断。

目前，非视域成像的信息一般都是显示在PC端或者独立的屏幕上，其整个系统体积较大，携带不便，使用场景固定；同时全息波导显示中虚拟信息来源有限，不能完全满足用户需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于非视域成像的全息波导显示装置及其方法,以解决传统的全息波导显示装置显示信息和虚拟信息的耦合度低和体积与重量重携带不方便的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于非视域成像的全息波导显示装置，包括相机、平板波导、出耦合元件、入耦合元件、微处理器、微显示器、准直透镜、第一数据传输线、第二数据传输线；

相机、入耦合元件和出耦合元件位于平板波导上，相机位于入耦合元件和出耦合元件之间；

微处理器、微显示器和准直透镜位于平板波导的正下方；

准直透镜位于微显示器和平板波导之间；

微处理器的一端通过第一数据传输线与相机连接，另一端通过第二数据传输线与微显示器连接；

准直透镜位于微显示器和平板波导之间。

一种基于非视域成像的全息波导显示的方法，包括以下步骤：

步骤1、相机捕获非视域场景中的漫反射信息；

步骤2、捕获到的漫反射信息经过数据传输线输入到微处理器中，微处理器将漫反射信息发送到云服务器中进行计算；

步骤3、微处理器接受云服务器的计算结果，将重建后的目标物图像输送到微显示器作为像源；

步骤4、微显示器发出的光经过准直透镜准直后，光线平行进入入耦合元件,入耦合元件将光线耦合进入平板波导中，光线在平板波导中发生全反射后到达出耦合元件，出耦合元件将光耦合进入人眼，光线传输过程完成后将使微显示器中的图像以虚像的形式呈现在眼前。