一种基于时分复用的彩色全息三维显示方法及其系统

摘要

本发明属于计算全息与三维显示领域，具体涉及一种基于时分复用的彩色全息三维显示方法及其系统。该显示系统利用CCD摄像机或计算机图形学的方法获取彩色目标物体的多视角二维图像，经预处理变换过程后生成一组适用于位相型全息图计算的目标图像；应用迭代傅里叶变换算法计算相应的位相型全息图，并分时地加载到空间光调制器上，同步控制电路控制红、绿、蓝三色光源同步顺序显示，在重构平面分时产生三个单色全息再现像，将相应的再现像像素定向衍射到像素型纳米光栅的固定的位置，形成不同的视点，得到多视角彩色再现像，实现真彩色三维立体显示。结合空间光调制器对全息图的快速刷新加载，实现目标物的多视角真彩色全视差动态全息三维再现。

主权项

一种基于时分复用的彩色全息三维显示方法，包括以下步骤：1).彩色三维目标物体多视角二维图像的获取步骤：利用摄像机扫描拍摄或者使用计算机图形学的方法获得彩色三维物体在一个视角范围内的全视差图像序列；2).图像预处理变换步骤：将获取的每幅彩色视角图像分解为红(R)、绿(G)、蓝(B)三色分量图像(R₁,G₁,B₁；R₂,G₂,B₂；…R_N,G_N,B_N)，对三色分量图像进行重新分组可以得到一系列单色图像(R₁,R₂,…R_N；G₁,G₂,…G_N；B₁,B₂,…B_N)，经过水平变换、竖直变换和像素排列处理后得到适用于位相型全息图计算的目标图像(R_物,G_物,B_物)；3).位相型全息图的获取步骤：将目标图像(R_物,G_物,B_物)作为计算位相型全息图的数据源，根据衍射理论编程计算获得相应的位相型全息图；4).定向衍射屏(14)的设计与制作步骤：根据视点的位置和数目，利用广义光栅方程计算相应的像素型纳米光栅的周期和栅线取向，根据像素排列后得到的彩色像素分布来设计像素型纳米光栅的结构分布，利用连续紫外变空频光刻系统制作基于像素型纳米光栅的定向衍射屏(14)；5).全息再现步骤：搭建以空间光调制器(9)为核心器件，基于像素型纳米光栅的定向衍射屏(14)为定向分光器件的全息再现显示系统，使用红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光源依次循环作为分时的再现光波，并以大于30次每秒的速率分时照明空间光调制器(9)，同时使用同步控制电路(12)控制驱动板(11)，将计算机(10)中已经计算好的全息图加载至空间光调制器(9)上，在全息再现像面(13)上放置定向衍射屏(14)，定向衍射屏(14)中的纳米光栅像素将对应的再现像像素衍射到固定的位置，形成不同的视点，通过人眼的视觉暂留效应实现彩色三维立体显示。