[发明专利]一种全息图生成方法、控制单元、投影装置和抬头显示器

说明书

本发明提供一种全息图生成方法、控制单元、投影装置和抬头显示器，该方法通过根据第一镜头组的焦距和n个显示深度，分别得到各个显示深度对应的第一复振幅；根据第k个显示深度对应的第一复振幅、第k个显示深度所在平面上的图像信息和初始相位，计算得到空间光调制器所在平面的第一相位，将初始相位更新为所述第一相位；重复执行上述步骤，完成从第1个显示深度至第n个显示深度计算第一相位的一次迭代过程，当完成预设次数迭代过程时，以最终获得的第一相位作为待空间光调制器载入的纯相位全息图。通过上述方法生成全息图，能让投影装置在多深度上形成图像，实现3D显示，提高3D显示的深度范围。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种全息图生成方法、控制单元、投影装置和抬头显示器。

背景技术

增强现实抬头显示(Augmented Reality-Head Up Display，AR-HUD)是新一代智能驾仓中最为关键的显示系统，能够将虚拟图像与现实驾驶场景相融合，为驾驶员提供仪表盘信息、道路引导信息等，避免驾驶员行驶过程中低头观看仪表盘，降低驾驶风险，提升驾驶体验。

目前，AR-HUD系统大多采用基于自由曲面反射镜组合的投影系统，通过薄膜晶体管液晶显示器(Thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)或数字微镜器件(Digtial Micromirror Devices，DMD)显示图像，然而这种方式仅能实现二维显示，其显示的图像通过透视变换投影与现实驾驶场景相融合，由于缺乏真实三维(ThreeDimensional，3D)信息，其融合的准确性较差、容易造成驾驶者对深度的判断产生误差，从而使得实现3DAR-HUD的需求逐渐变的迫切起来。

在AR-HUD中实现3D显示常有以下方式，第一种是通过对用户左右眼分别提供包含视差图像的二维图像，利用双目视差，用户左右眼分别观察到二维图像后，大脑可合成图像形成3D感知，但由于二维显示面深度固定且感受到图像深度变化，人眼聚焦和调节产生矛盾，容易导致眩晕，在近距离实现3D显示时，观看舒适性和认知准确性较差，不利于实际应用。其余方式如采用基于微透镜阵列的集成成像3D显示、或者基于多深度叠加的光场3D显示等方案，但这些方式只能在一定程度上减弱辐辏调节冲突的影响，并且3D显示的深度范围也受到一定的限制。

发明内容

本发明实施例提供一种全息图生成方法、控制单元、投影装置和抬头显示器，通过该全息图生成方法生成全息图，能让投影装置在多深度上形成图像，实现3D显示，且提高3D显示深度范围。

本发明实施例采用的一个技术方案是提供一种全息图生成方法，应用于投影装置，所述投影装置包括空间光调制器和第一镜头组，所述空间光调制器设于所述第一镜头组的前焦平面上，所述空间光调制器用于载入所述全息图，并根据所述全息图对接收到的照明光进行调制，以产生三维图像光场，所述第一镜头组用于对所述三维图像信息光场进行显示形成三维图像，所述方法包括：步骤S100：获取所述空间光调制器所在平面的初始相位、所述第一镜头组的焦距、所述三维图像的n个显示深度、以及所述三维图像在所述n个显示深度所在平面上的图像信息，n≥2，n为整数；步骤S200：根据所述焦距和所述n个显示深度，分别得到各个显示深度对应的第一复振幅；步骤S300：根据第k个显示深度对应的所述第一复振幅、第k个显示深度所在平面上的所述图像信息和初始相位，计算得到所述空间光调制器所在平面的第一相位，将所述初始相位更新为所述第一相位，其中，1≤k≤n，k为整数；步骤S400：重复执行步骤S300，完成从第1个显示深度至第n个显示深度计算所述第一相位的一次迭代过程；步骤S500：继续重复执行步骤S300，直到完成预设次数所述迭代过程，以最终获得的所述第一相位作为待所述空间光调制器载入的纯相位全息图。

在一些实施例中，所述空间光调制器所在平面的初始相位包括随机相位或二次相位。