[发明专利]一种采用平面光波导回路的立体成像方法及装置

摘要

本发明公开了一种采用平面光波导回路的立体成像方法及装置，成像方法把相干光源发出的相干光转化为二维点光源阵列，且二维点光源阵列中每个点光源的位置呈随机分布，同时将立体图像离散化为大量体元，并根据体元的亮度由高到低划分为若干组，对每组中的每个体元，根据其离每个点光源的距离计算该点光源的位相调节量，使得每个点光源发出的光波到达该体元时同位相，累加每个点光源为产生每个体元所应做出的复振幅调节量，驱动每个点光源的振幅调节器和位相调节器，基于相长干涉产生每组体元。成像装置由相干光源，平面光波导回路，导电玻璃前面板和背部驱动电路组成，本发明可广泛应用于计算机与电视三维显示，三维人机交换，机器人视觉等领域。

主权项

一种采用平面光波导回路的立体成像方法，其具体步骤如下：A、设计制作平面光波导回路，把相干光源发出的相干光转化为二维点光源阵列，且二维点光源阵列中每个点光源的位置呈随机分布，记第p个点光源的位置为rp，同时在平面光波导回路中为每个点光源设计制作一个振幅调节器和一个位相调节器，以便对每个点光源的振幅和位相进行独立调节；B、在每个振幅调节器和位相调节器的驱动电压为零时，测定并记录步骤A中所产生的每个点光源的初始振幅Ap‑0和初始位相Φp‑0；C、将需要显示的三维立体图像离散化，得到每个体元的位置和亮度，设置每个体元的振幅Av为其亮度的平方根；按照亮度从高到低的原则，把所有体元分成Q组；D、选取步骤C中的一组体元；E、对步骤D中选择的一组体元中的每个体元，对其位置附加一个随机偏移量，随机偏移量小于偏移前相邻体元间的平均间隔，同时为它赋予一个随机位相，得到每个体元的最终位置rv和位相Φv；F、选取步骤E中的一个体元v； G:、对步骤A中所产生的每个点光源p，如果它所发出的光锥覆盖步骤F中选定的体元v，计算点光源p到体元v的距离|rp ‑rv|，根据该距离设定该点光源的位相调节量，使得点光源p发出的光波到达体元v时的位相为步骤E中所设置的位相Φv，同时设定该点光源的振幅调节量使其正比于距离|rp ‑rv|与体元v的振幅Av的乘积；把上述位相调节量和振幅调节量综合为复振幅调节量，如果体元v位于二维点光源阵列前方，点光源p为产生体元v所应做出的复振幅调节量为， A p - v = A v exp ( i Φ v ) [ | r p - r v | exp ( - i 2 π | r p - r v | / λ ) ] / P - - - ( 1 )  式（1）中P为参与产生体元v的所有点光源的数目；如果体元v位于二维点光源阵列后方，点光源p为产生体元v所应做出的复振幅调节量为， A p - v = A v exp ( i Φ v ) [ | r p - r v | exp ( i 2 π | r p - r v | / λ ) ] / P - - - ( 3 ) H、针对步骤D中所选择的一组体元中的所有体元，重复步骤F至G；I、对步骤A中所产生的每个点光源p，按照复振幅叠加原理，把在步骤D 至步骤H中获得的点光源p为产生每个体元v所应做出的复振幅调节量Ap‑v累加，得到点光源p为产生总共V个体元所需做出的总的复振幅调节量Ap，即， A p = Σ v = 1 v = V A p - v = A p exp ( i Φ p ) - - - ( 4 ) J、对步骤A中所产生的每个点光源p，把步骤I中所确定的总的振幅调节量Ap除以步骤B中所确定的该点光源的初始振幅Ap‑0，得到该点光源的最终振幅位相调节量Ap‑F=Ap/Ap‑0；从步骤I中所确定的总的位相调节量Φp中减去步骤B中所确定的该点光源的初始位相Φp‑0，同时减除点光源p的振幅调节器为产生最终振幅调节量Ap‑F所带来的附加位相增量Φp‑A，得到该点光源的最终位相调节量Φp‑F=Φp‑Φp‑0‑Φp‑A； K、根据步骤J中确定的每个点光源的最终振幅位相调节量Ap‑F和最终位相调节量Φp‑F，驱动每个振幅调节器和位相调节器，使得每个点光源产生上述最终振幅位相调节量和位相调节量；L、针对步骤C中所确定的所有Q组体元，重复步骤D至K。