[發明專利]基于隨機相長干涉的三維顯示方法及裝置

有效

• 申請號: 200810046861.8
• 申請日: 2008-02-03
• 公開（公告）號: CN101226325A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 李志揚
• 申請（專利權）人: 李志揚
• 主分類號: G03B35/00
• 分類號: G03B35/00;G02B27/26;G02F1/13;G02F1/21;H04N13/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

1.一種基于隨機相長干涉的三維顯示方法，它包括以下步驟：

A：把三維立體像分解為離散像點；

B：選取第A步中的一個離散像點；

C：從空間位置呈均勻隨機分布的相干子光源陣列中，根據第B步中選取的離散像點的亮度，隨機抽取相干子光源，離散像點的亮度越高，隨機抽取的相干子光源的數目越大；

D：針對第C步中所隨機抽取的每個相干子光源，計算其離第B步中選取的離散像點的距離和由此引起的位相差，每個相干子光源所需做出的位相調整量等于該位相差；

E：針對第C步中所隨機抽取的每個相干子光源，確定每個相干子光源所需做出的振幅調整量，該振幅調整量為一恒定常數，或正比于第B步中選取的離散像點的亮度；

F：針對第A步中的所有離散像點，重復第B至第E步，記錄下每個相干子光源針對每個離散像點所需做出的位相和振幅調整量，根據復數求和的原則計算出每個相干子光源所需做出的總的位相和振幅調整量；

G：從第F步中計算出的每個相干子光源所需做出的總的位相調整量中減去每個相干子光源的初始位相，得到每個相干子光源所需做出的最終位相調整量；把第F步中計算出的每個相干子光源所需做出的總的振幅調整量作為每個相干子光源所需做出的最終振幅調整量；調節空間位置呈均勻隨機分布的相干子光源陣列使其產生最終位相和振幅調整量。

2.一種基于隨機相長干涉的三維攝像方法，它包括以下步驟：

A：采用空間位置呈均勻隨機分布的相干子光源陣列，根據基于隨機相長干涉的三維顯示方法，把立體像點顯示在三維空間；

B：采用普通攝像機，對準第A步中立體像點所在的空間位置進行拍攝；

C：針對三維空間的不同位置重復第A步和第B步，使得第A步中產生的立體像點在三維空間順序掃描，同時對第B步所拍攝的圖像進行分析，當立體像點投影到物體表面后所產生像斑的尺寸最小時，該立體像點所在位置即為物體表面的局部三維坐標，第B步中采用普通攝像機拍攝的平面彩色圖像代表物體表面的顏色和亮度。

3.一種實現權利要求1或2所述的基于隨機相長干涉的三維顯示方法的裝置，其特征在于：該裝置由振幅位相調節器陣列(1)、隨機光斑發生器陣列(2)、相干光源(3)、和照明光學系統(4)組成，依次放置相干光源(3)和照明光學系統(4)，使得相干光源(3)發出的相干光通過照明光學系統(4)后，均勻照明振幅位相調節器陣列(1)和隨機光斑發生器陣列(2)，振幅位相調節器陣列(1)與隨機光斑發生器陣列(2)對準，使得由振幅位相調節器陣列(1)中的每個振幅位相調節器產生的子光源一一對應地入射到隨機光斑發生器陣列(2)中的每個隨機光斑發生器，產生位置隨機分布的相干子光源陣列，在相干子光源陣列所覆蓋的整個區域內，子光源的位置呈均勻隨機分布；

所述的振幅位相調節器陣列(1)由兩塊透射式液晶板(5、6)、兩塊偏振片(7、8)、兩塊半透半反鏡(9、10)、兩塊反射鏡(11、12)和一個投影鏡頭(13)組成，兩塊半透半反鏡(9、10)和兩塊反射鏡(11、12)按照邁克耳遜干涉器方式放置，兩塊透射式液晶板(5、6)分別放置在邁克耳遜干涉器的兩臂，第一塊透射式液晶板(5)與第二塊半透半反鏡(9)的半透半反面(A1-A2)成45度夾角，第二塊透射式液晶板(6)與第一塊透射式液晶板(5)相對于第二塊半透半反鏡(9)的半透半反面(A1-A2)互相對稱，位于投影鏡頭(13)的一倍焦距至兩倍焦距之間，兩塊偏振片(7、8)分別平行于二塊透射式液晶板(6、5)，第一塊偏振片(7)和第二塊偏振片(8)分別位于邁克耳遜干涉器的進光口和出光口，兩塊透射式液晶板(5、6)皆工作于位相調節為主模式，照明光學系統(4)發出的相干照明光束垂直穿過第一塊偏振片(7)后變成線偏振光，接著被第一塊半透半反鏡(10)分成兩束光，這兩束光被兩塊反射鏡(11、12)分別反射后垂直照明兩塊透射式液晶板(5、6)，再經過第二塊半透半反鏡(9)垂直照射到第二塊偏振片(8)，通過投影鏡頭(13)進行成像；

所述的隨機光斑發生器陣列(2)由一塊微孔擋光板(14)和一塊透射式散射屏(22)或反射式散射屏(25)或微透鏡陣列(15)組成，微孔擋光板(14)為覆蓋有一層擋光層的透明平板，擋光層上制作有透光微孔陣列，每個透光微孔的通光口徑小于透射式液晶板(5或6)的每個像素成像到微孔擋光板(14)上時的尺寸，微孔擋光板(14)上每個微孔的位置呈均勻隨機分布，透射式散射屏(22)或反射式散射屏(25)或微透鏡陣列(15)緊貼微孔擋光板(14)放置或直接制作在微孔擋光板(14)上，微透鏡陣列(15)上每個微透鏡與微孔擋光板(14)上每個微孔——對應，微透鏡陣列(15)上每個微透鏡的光軸與微孔擋光板(14)上它所對應的微孔的中心重合；隨機光斑發生器陣列(2)位于兩塊透射式液晶板(5、6)被投影鏡頭(13)所成像的像面；

所述的照明光學系統(4)由兩塊焦距不等的光學透鏡(16、17)組成，第一塊透鏡(16)的焦距小于第二塊透鏡(17)的焦距，放置在進光口一端，第一塊透鏡(16)和第二塊透鏡(17)組成一個望遠鏡系統，第一塊透鏡(16)與第二塊透鏡(17)皆為凸透鏡，第一塊透鏡(16)的像方焦點與第二塊透鏡(17)的物方焦點重合。