[发明专利]基于复振幅光栅调制的三维增强现实显示系统

摘要

本发明公开一种基于复振幅光栅调制的三维增强现实显示系统，能实现真三维图像与外界真实场景的叠加。系统包括：振幅型空间光调制器、4f透镜系统、正弦光栅、相移器和半透半反镜；振幅型空间光调制器和正弦光栅依次放置在4f透镜系统的输入焦平面和频谱面上，相移器靠近振幅型空间光调制器放置，半透半反镜置于4f透镜系统输出焦平面后一定距离，振幅型空间光调制器的两个分区分别加载两个全息图，在激光的照射下，两全息图于4f透镜系统的频域经正弦光栅调制，并在输出面合成为目标复振幅波前，该目标复振幅波前传播至半透半反镜处经半透半反镜耦合叠加至人眼的视野内。

主权项

1.一种基于复振幅光栅调制的三维增强现实显示系统，其特征在于，包括：振幅型空间光调制器、4f透镜系统、正弦光栅、相移器和半透半反镜；其中，所述振幅型空间光调制器和正弦光栅依次放置在所述4f透镜系统的输入焦平面和频谱面上，所述相移器靠近所述振幅型空间光调制器放置，所述半透半反镜置于所述4f透镜系统输出焦平面后一定距离，所述振幅型空间光调制器的两个分区分别加载待显示的复振幅信号分解得到的两个全息图，在激光的照射以及相移器的作用下，所述两个全息图之间产生π/2的相位差，之后相位相差π/2的两个全息图于所述4f透镜系统的频域经所述正弦光栅调制后传播到所述4f透镜系统的输出面合成为目标复振幅波前，所述目标复振幅波前继续传播并经所述半透半反镜耦合叠加至人眼视野内，其中，两个全息图分开的距离d和正弦光栅周期常数Λ满足公式：式中λ为照明波长，f为4f透镜系统的透镜焦距；其中，所述相位相差π/2的两个全息图于所述4f透镜系统的频域经所述正弦光栅调制后传播到所述4f透镜系统的输出面合成为目标复振幅波前，包括：根据以下公式，得到两个全息图：其中，Aexp(iθ)为待显示的复振幅信号，hr和hi为两个振幅型的所述全息图；根据以下公式，对hr和hi做偏移的处理：其中，I0为一个正值，形成背景照明光；所述待显示的复振幅信号Aexp(iθ)被分解为两个全息图和hr和hi，并同时加载到所述振幅型空间光调制器两个不同区域内；在激光的照射下，于所述4f透镜系统的频域经所述正弦光栅调制传播到所述4f透镜系统的输出面合成为目标复振幅波前；所述系统还包括：低通滤波器；其中，所述低通滤波器紧靠所述正弦光栅放置，用于对经所述正弦光栅调制后的全息图进行滤波。