[发明专利]一种无透镜彩色全息投影方法

摘要

本发明公开了一种无透镜彩色全息投影方法，首先将空间光调制器、光阑和投影屏幕依次布置，在空间光调制器另一侧布设红绿蓝三色激光器，该空间光调制器与计算机相连；由投影屏幕到空间光调制器的距离确定光阑到空间光调制器的距离；将彩色图像分解为三基色分量图像，分别计算分量图像到全息面的菲涅耳衍射，得到三张复振幅全息图；采用波长复用编码将三张复振幅全息图合成为一张相位型全息图；将得到的相位型全息图加载到空间光调制器中，用三色激光器以不同的角度照射空间光调制器，光波经光阑后在投影屏幕上重建图像，图像经叠加后合成最终的彩色图像；本发明提高了彩色图像投影显示的帧速，实现了高清晰和大尺寸的动态无透镜彩色全息投影。

主权项

1.一种无透镜彩色全息投影方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)布设投影系统：将空间光调制器(1)、光阑(2)和屏幕(3)依次布设于同一条直线上，在空间光调制器(1)的另一侧布设红色激光器(4)、绿色激光器(5)和蓝色激光器(6)；空间光调制器(1)所处的位置形成全息面，屏幕(3)所处的位置形成投影成像面；所述空间光调制器(1)和用于生成计算全息图的计算机(7)连接；(B)确定投影成像面(3)到空间光调制器(1)的距离，并计算光阑(2)到空间光调制器(1)的距离d：d＝z·L·dx/(λR·z+L·dx)其中，z为投影成像面到空间光调制器(1)的距离；L为空间光调制器(1)的最小边长；dx为空间光调制的像素间距；λR为红色激光器(4)发出的红光的波长；计算得到距离d后，将光阑(2)放置在距空间光调制器(1)距离d处；(C)将彩色图像分解成红绿蓝三基色分量图像，针对每个RGB分量图像，采用双步菲涅耳衍射算法计算图像到全息面的衍射，得到三张复振幅全息图；具体步骤如下：(c1)采用如下公式对分解后的RGB分量图像分别施加与之对应的会聚球面相位因子，得到三个复振幅图像：其中，OR(x,y)，OG(x,y)，OB(x,y)分别代表分解后的RGB分量图像；O’R(x,y)，O’G(x,y)，O’B(x,y)分别代表施加了对应的会聚球面相位因子后的复振幅图像；λR，λG，λB分别代表红绿蓝三色激光的波长；(x,y)代表图像面上的坐标；(c2)利用如下公式分别计算光阑面上RGB分量的复振幅光场：其中，MR(xm,ym)，MG(xm,ym)，MB(xm,ym)分别代表光阑面上RGB分量的复振幅；(xm,ym)代表光阑面上的坐标；(c3)利用如下公式分别计算得到RGB分量的三张复振幅全息图：其中，HR(u,v)，HG(u,v)，HB(u,v)分别代表RGB分量的复振幅全息图；(u,v)代表全息面上的坐标；(D)采用波长复用相位编码方法将三张复振幅全息图合成为一张相位型全息图；(E)通过计算机(7)将该相位型全息图传输到空间光调制器(1)中，并且用红绿蓝三色激光器分别以不同的角度照射空间光调制器，其中红色激光以θ_R和角度照射空间光调制器，绿色激光以θ_G和角度照射空间光调制器，蓝色激光以θ_B和角度照射空间光调制器；利用空间光调制器上的相位型全息图将红绿蓝三基色的图像通过光阑(2)后投影到屏幕(3)上，三基色图像在屏幕上通过混合叠加后得到彩色图像。