[發明專利]基于準隨機相長干涉的三維顯示方法及裝置

有效

• 申請號: 200910273287.4
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN102103319A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 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 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及三維成像技術領域，更具體地涉及一種基于準隨機相長干涉原理的立體顯示裝置，特別適用于做計算機與電視顯示屏，智能人機交換，機器人視覺等，可廣泛應用于教學、科研、娛樂、廣告等領域。

背景技術

近一、二十年來，液晶顯示技術得到了飛速發展，從零點幾英寸的投影液晶顯示板到幾十英寸的平板液晶顯示器都已經商品化。但現有液晶顯示器主要用于二維平面顯示，即使小尺寸投影機液晶板，其像素尺寸也在十微米量級，與可見光波長相比，其分辨率還非常低，還不能用它們代替全息膠片，進行大視場、高質量的三維全息立體顯示。發明專利“基于隨機相長干涉的三維顯示方法及裝置”(申請號：200810046861.8)提出了一種采用低分辨率液晶顯示器進行三維立體顯示的新方法，其核心思想是把液晶顯示器的每個像素轉化為一個個獨立的子光源，通過這些子光源的相長干涉在三維空間形成一系列離散立體像點，為了抑制高階衍射產生的多重像，子光源的位置呈隨機分布。該發明所提出的基于隨機相長干涉的三維顯示方法還有一些地方需要進一步改進，例如，通過相長干涉形成離散立體像點也相當于一個新的子光源陣列，如果它們的位置呈周期排列就可能發生相長干涉，形成新的亮斑，這些亮斑相當于噪聲，會干擾所顯示的立體像。再如，如果利用現有商品化的二維平面液晶顯示器搭建該發明所提出的基于隨機相長干涉的三維顯示裝置也會存在一些困難，因為現有商品化的二維平面液晶顯示器當它們工作于位相調節為主模式時，其位相調節范圍往往達不到2π，一般只有3π/2，這樣就會造成嚴重的位相調節誤差。另外當采用一個微透鏡陣列對現有商品化的二維平面液晶顯示器的像素進行聚焦以獲得位置呈隨機分布的點光源時，微透鏡的直徑必須遠小于液晶顯示器的像素的尺寸，這樣微透鏡才可以在一個像素范圍內隨機移動，但由此會造成巨大光能浪費。本發明將對基于隨機相長干涉的三維顯示方法進行補充完善，同時對基于隨機相長干涉的三維顯示裝置的結構進行簡化更新，降低加工難度，提高光能利用率。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種基于準隨機相長干涉的三維顯示方法，并抑制次級衍射像的產生。

本發明的另一個目的是在于提供了一種基于準隨機相長干涉的三維顯示裝置，以簡化的結構獲得更高的光能利用率和好的像質。

為了實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于準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：從空間位置呈周期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自身的初始位相，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；調節空間位置呈周期分布的相干子光源陣列使其產生最終位相和振幅調整量。

所述的基于準隨機相長干涉的三維顯示方法，其特征在于在第A步中，把三維立體像分解為離散像點，且離散像點的位置呈隨機分布。

所述的基于準隨機相長干涉的三維顯示方法，其特征在于在第B步中，選取第A步中的一個離散像點，且給該離散像點設置一個附加位相，該附加位相在0～2π范圍內隨機分布；

進一步，在第D步中，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再加上在第B步中給該離散像點設置的附加位相。

一種實現所述的基于準隨機相長干涉的三維顯示方法的裝置，包括：

相干光源；

將所述相干光源發出的細激光束擴束轉換成寬激光束的照明光學系統；