[发明专利]一种扩大全息再现像观看视区的方法

说明书

本发明提出一种扩大全息再现像观看视区的方法。该方法中的CGH由所有的干涉图叠加而成，每一幅干涉图记录着一个物点的信息。干涉图的水平尺寸等于被记录物体和SLM的水平尺寸之和，竖直尺寸等于SLM的竖直尺寸。在再现过程中，三个直线排布的SLM被用来加载CGH，CGH上所有干涉图产生的衍射光边界彼此平行。此方法可降低再现系统对观看距离的需求，减少视区浪费信息，扩大再现像观看视区及观看视角。

一、技术领域

本发明涉及全息显示领域，具体地说，涉及一种扩大全息再现像观看视区的方法。

二、背景技术

基于空间光调制器(SLM)的计算全息显示技术能够为观看者提供真实的视觉体验，被称为最理想的立体显示方式。但是，由于SLM空间带宽积的限制，全息再现像的观看视区非常小，不足够人眼的双目观看。为了改善人们的观看体验，目前已有多种扩大再现像观看视区的方法被提出，例如高级衍射光法、SLM 曲面阵列法、分辨率重新分配法和水平扫描法等。在高级衍射光法中，不同级次的衍射光通过时间复用在视觉上被结合在一起，从而实现了观看视区的扩大。但是由于不同衍射级次光的强度不同，导致再现像的光强分布不均。SLM弯曲阵列法将多个SLM按照弯曲阵列排布，通过增加SLM的数值孔径实现再现像观看视区的扩大。但是在此方法中，需要光学器件来调节每一个SLM的再现光，从而增加了再现光学系统的复杂度。分辨率重新分配法使用一个4f成像系统实现SLM水平分辨率的增加，这种方法可以增加水平方向观看视区，但是以损失竖直观看视区为代价。水平扫描法通过一个失真成像系统和一个电子扫描系统实现大尺寸和大观看视区的全息再现，但是此方法需要较高刷新率的SLM，同时扫描系统会影响再现像的精度。因此，对实用的扩大全息再现像观看视区方法的研究非常有意义。

三、发明内容

本发明提出一种扩大全息再现像观看视区的方法。该方法中的计算全息图 (CGH)由所有的干涉图叠加而成，每一幅干涉图记录着一个物点的信息。干涉图的水平尺寸等于被记录物体和SLM的水平尺寸之和，竖直尺寸等于SLM的竖直尺寸。在再现过程中，三个直线排布的SLM被用来加载CGH，CGH上所有干涉图产生的衍射光边界彼此平行。此方法可降低再现系统对观看距离的需求，减少视区浪费信息，扩大再现像观看视区及观看视角。本发明扩大再现像观看视区的方法包括CGH的制作和再现两个步骤。

步骤一为制作CGH。确定被记录物体的水平和竖直尺寸分别为D_H和D_V， SLM的水平和竖直尺寸分别为H_H和H_V，且保证H_H＞D_H，H_V＞D_V，全息图的记录距离为L。被记录物体看作由一系列自发光物点组成，对于被记录物体中的任意一个物点m(y₀,-L)，我们根据标量衍射原理，将其信息记录在水平尺寸为H₁的干涉图上，干涉图的尺寸被增加，y₁和y₂分别为干涉图的最右点和最左点坐标。y₁、y₂和H₁分别满足公式(1)-(3)：

y₁＝y₀+H_H/2+D_H/2, (1)

y₂＝y₀-(H_H/2+D_H/2), (2)

H₁＝y₁-y₂＝H_H+D_H. (3)