基于全息光学元件的悬浮式集成成像3D显示

摘要

本发明提出基于全息光学元件的悬浮式集成成像3D显示，包括倾斜微透镜阵列全息光学元件的全息记录和悬浮式集成成像3D显示两个过程。倾斜微透镜阵列全息光学元件的全息记录过程中，信号波倾斜入射微透镜阵列，经过微透镜阵列会聚后变为倾斜球面波，该倾斜球面波与参考波发生干涉，在全息材料上记录下干涉条纹，获得全息干板。在悬浮式集成成像3D显示过程中，照明波携带微图像阵列信息，并以与记录时的参考波相同的入射角照射全息干板，重建出与记录时相同的倾斜球面波，该倾斜球面波携带微图像阵列信息，再现出全真的集成成像3D图像，实现悬浮式的集成成像3D显示。

主权项

基于全息光学元件的悬浮式集成成像3D显示，其特征在于，本发明包括倾斜微透镜阵列全息光学元件的全息记录和悬浮式集成成像3D显示两个过程，在倾斜微透镜阵列全息光学元件的全息记录过程中，微透镜阵列中透镜元节距为p，焦距为f，全息材料敷涂于透明玻璃基底上，并与微透镜阵列紧密贴合，信号波为一束平行光，倾斜入射微透镜阵列，入射角度为θ₁，信号波在每个透镜元的后焦平面上形成会聚点，并组成会聚点阵列，各会聚点相对于其对应透镜元光轴的偏移量d由公式d = f tanθ₁得到，相邻会聚点的间距等于透镜元节距p，信号波经过微透镜阵列会聚为会聚点阵列后向外发散，变为倾斜球面波，该倾斜球面波的倾斜角度θ₂与信号波的入射角度θ₁相等，参考波也为一束平行光，与信号波具有相同的波长和偏振态，参考波与信号波分别从微透镜阵列的两侧入射，参考波以入射角θ₃照射微透镜阵列，并与倾斜球面波发生干涉，在全息材料上记录下干涉条纹，完成倾斜微透镜阵列全息光学元件的全息记录，经过显影、定影处理后的全息干板记录下了微透镜阵列对倾斜入射的平行光的会聚特性；在悬浮式集成成像3D显示过程中，照明波为一束平行光，其与记录时参考波和信号波的波长及偏振态相同，照明波包含微图像阵列的信息并倾斜照射全息干板，入射角与记录时参考波的入射角相同，都为θ₃，再现时的照明波与记录时的参考波满足布拉格匹配条件，微图像阵列中图像元节距与微透镜阵列中透镜元节距相同，且图像元的投影区域与透镜元的记录区域相重合，全息衍射的光线再现出记录时的倾斜球面波，该倾斜球面波再次形成会聚点阵列，与记录时微透镜阵列产生的会聚点阵列完全相同，全息干板平躺放置，携带微图像阵列信息的倾斜球面波再现出全真的3D图像，该3D图像悬浮在全息干板上，其观看方向为倾斜观看，观看角度θ₄与全息记录时信号波的入射角度θ₁相等，实现了悬浮式的集成成像3D显示效果。