高清数字光场的全息三维显示系统的利记博彩app

技术领域

本实用新型涉及一种高清数字光场的全息三维显示系统。

背景技术：

全息照相自发明以来一直被公认为是实现三维显示的理想途径，其发明与发展的历史过程可概括为以下四个阶段：

第一阶段：1948-1960全息术发明

全息图的概念是丹尼斯.盖伯(Dannis Gabor)在1948年为提高电子显微镜成像质量而首先提出的，然而他的波前记录与再现的光辉思想点燃了后继科学家们追求三维显示的灵感，产生了对今天信息科技具有重大影响的光学领域重要分支----光学全息和光信息处理这一充满艰辛与幻想的学科，为此他荣获1971年诺贝尔物理学奖。

第二阶段：1960-1990模拟制作全息图

1962年，随着高相干性光源激光器的发明，美国科学家埃米特.N.里斯(Emmett N.Leith)和朱理斯.乌伯特尼克斯(Juris Upatnieks)在通讯理论中载波概念的启发下引入空间频率载波的思想发明了离轴全息术第一次实现了光的三维表达；与此同时，另一位前苏联科学家尤尼.丹尼苏克 (Yu.N.Denisyuk)在另一位诺贝尔物理学奖获得者----法国著名物理学家加博利尔.李普曼(Gabriel Lippmann)彩色照相工作的基础上发明了反射全息术。这两项激动人心的发明与摄影术大不一样，标志着一种崭新的人类视觉媒介的诞生，它可以用三维的方式自然地传递与显示视觉信息。

第三阶段：1990-2008数码制作全息图

上世纪90年代初期，在全息立体图逐渐成熟技术的启发下，利用刚刚商用化的空间光调制器(SLM)如LCD、DMD等，作为显示全息之父之一、一生致力于全息三维显示实用技术研发的麻省理工学院史蒂芬.A. 本顿教授提出了“硬拷贝成像计算机制作全息图”项目，这便是今天可以制作真彩色、全视差、大观察角度、大幅面、且可拼接为任意大尺寸显示全息图的数码全息打印技术的前期基础工作。这项技术带来了一种比传统计算机制作全息图(CGH)技术更合理的方法，以更有效率的全息记录方式替代了繁琐计算与编码，从而克服了以恢复振幅和位相为目的的输出困难问题。

第四阶段：2008-现在：数字光场的全息显示

参见WO2016045100A1、WO2016045104A1，本申请的发明人借鉴数码全息打印技术的基本原理和实现手段，对所要三维显示的空间信息用二维图像阵列进行抽样，并将该阵列抽样图像信息阵列投影输入到其所发明的全息功能屏上，该全息功能屏的作用就是利用其对空间光场的空间谱有限展宽特性，恢复阵列图像抽样所要表达的复杂空间波前，从而获得以恢复复杂波前为目的的完美全息三维显示。

然而，利用全息功能屏实现完美全息显示的必要条件是阵列高分辨率微小空间谱图像并行投影输入到全息功能屏，而现有电驱动平面显示器的 PPI非常有限(目前商用显示屏仅为4K)。现有数码相机可以方便的获取上1000万级像素的高清空间谱图像的原始数据，从而以抽样较为ω_mn阵列相机阵列便可轻松获取恢复任意光场所需要的完整空间谱信息。但就现有电子显示元器件看，其显示的分辨率很难超过500PPI；即使利用高分辨率的LCOS、DMD等显示芯片所制作的高清投影系统，电驱动如此庞大数据量本生就是一大难题，更不用说投影系统所不可避免的固有占空面积也会使得其所能恢复的光场质量大打折扣。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种高清数字光场的全息三维显示系统，以简单的方式提供用于实现三维显示的高清数字光场，并降低系统的成本。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高清数字光场的全息三维显示系统，包括：

彩色胶片以及与所述彩色胶片相配合设置的背光源，所述彩色胶片载有J*K个空间谱全息编码图像S_jk(m，n)，所述背光源为所述彩色胶片照射背光以将所述彩色胶片上各空间谱全息编码图像输出，其中m＝1到M， n＝1到N，M、N、J和K为大于1的整数；

信息还原透镜阵列板，其具有光轴平行的J*K个成像参数一致的透镜，用于将所述彩色胶片上各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)还原为所要三维显示的物体的离散空间谱图像I_mn(j，k)所构成的三维成像；以及

全息功能屏，其设置在所述信息还原透镜阵列板的与所述彩色胶片相对的另一侧，所述全息功能屏具有规律性分布的微细空间结构，使得入射到所述全息功能屏上的各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)都有一个相应的空间展宽输出，且各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)的展宽角为空间抽样角ω_mn，从而使离散的各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)相互衔接却又不至于重叠覆盖，以形成一完整连续的空间谱输出；

其中，空间抽样角ω_mn＝d₂/l₂，d₂是所述信息还原透镜阵列板各透镜之间的中心间距，l₂是所述信息还原透镜阵列板与所述全息功能屏之间的距离。

进一步地：

还包括设置在所述信息还原透镜阵列板和所述全息功能屏之间的信息还原视场光阑，以消除或减小所述信息还原透镜阵列板各透镜相互间的成像干扰。

所述全息功能屏与所述信息还原透镜阵列板的距离等于所述物体的体像素所在的物空间中的参照面与所述物体的距离或所述参照面与所述物体的距离的放大或缩小。

所述信息还原透镜阵列板各透镜为蜂窝状的阵列形式。

所述信息还原透镜阵列板各透镜为蜂窝状的阵列形式。

本实用新型的有益效果：

与WO2016045100A1公开的全息三维信息还原装置的不同之处在于，本实用新型用彩色胶片替代现有的电驱动平面显示屏输出，突破了现有电子显示元器件的显示分辨率很难超过500PPI的限制，并避免了电驱动显示屏显示庞大数据量时的难题，从而以简单的方式实现了用于三维显示的高清数字光场，显著地降低了系统的成本。

附图说明

图1为本实用新型全息三维显示系统的结构示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参阅图1，在一种实施例中，一种高清数字光场的全息三维显示系统，包括：

彩色胶片以及与所述彩色胶片相配合设置的背光源，所述彩色胶片载有J*K个空间谱全息编码图像S_jk(m，n)，所述背光源为所述彩色胶片照射背光以将所述彩色胶片上各空间谱全息编码图像输出，其中m＝1到M， n＝1到N，M、N、J和K为大于1的整数；

信息还原透镜阵列板，其具有光轴平行的J*K个成像参数一致的透镜，用于将所述彩色胶片上各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)还原为所要三维显示的物体的离散空间谱图像I_mn(j，k)所构成的三维成像；以及

全息功能屏，其设置在所述信息还原透镜阵列板的与所述彩色胶片相对的另一侧，所述全息功能屏具有规律性分布的微细空间结构，使得入射到所述全息功能屏上的各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)都有一个相应的空间展宽输出，且各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)的展宽角为空间抽样角ω_mn，从而使离散的各空间谱全息编码图像S_jk(m，n)相互衔接却又不至于重叠覆盖，以形成一完整连续的空间谱输出；

其中，空间抽样角ω_mn＝d₂/l₂，d₂是所述信息还原透镜阵列板各透镜之间的中心间距，l₂是所述信息还原透镜阵列板与所述全息功能屏之间的距离。

上述全息三维显示系统与WO2016045100A1、WO2016045104A1中公开的全息三维信息还原装置的结构不同之处仅在于用彩色胶片以及与所述彩色胶片相配合设置的背光源替代了全息三维信息还原装置中的平面显示器进行光场输出，其他均为WO2016045100A1、WO2016045104A1中公开的现有技术。

在优选的实施例中，全息三维显示系统还包括设置在所述信息还原透镜阵列板和所述全息功能屏之间的信息还原视场光阑，以消除或减小所述信息还原透镜阵列板各透镜相互间的成像干扰。

在优选的实施例中，所述全息功能屏与所述信息还原透镜阵列板的距离等于所述物体的体像素所在的物空间中的参照面与所述物体的距离或所述参照面与所述物体的距离的放大或缩小。

在优选的实施例中，所述信息还原透镜阵列板各透镜为蜂窝状的阵列形式。

本实用新型的全息三维显示系统用普通彩色胶片输出替代现有电驱动平面显示屏来获得高清晰度的静态光场显示，突破了现有电子显示元器件的显示分辨率很难超过500PPI的限制，并避免了电驱动显示屏显示庞大数据量时的难题。而且，与现有数码打印制作全息图相比，本实用新型采用普通彩色胶片(250-500l/mm)替代分辨率要求更高(8000l/mm)的全息记录材料，可免去工艺和硬件要求极高的全息打印过程，且能方便有效地随意变换显示内容，同时仿效传统胶片电影的利记博彩app和工作原理也不难实现动态显示。

采用传统彩色胶片配合均匀背光以实现高质量光场的产生与显示，其具体做法如下：

1.参照本申请人在先的PCT国际申请WO2016045100A1、 WO2016045104A1、WO2010/072065A1、WO2010/072066A1以及 WO2010/072067A1已经公开的空间谱采集方案，利用现有数相机阵列或单个数码相机沿固定轨道采集到M*N张高清数码空间谱图像I_mn，也可省略实际场景采集，从数字三维档案中直接获取；然后，按照本申请人已经公开的WO2016045100A1、WO2016045104A1中所描述的全息编码方案进行全息编码后获得J*K张高清空间谱全息编码图像S_jk(m，n)。

2.将J*K张高清空间谱全息编码图像S_jk(m，n)依次翻拍在彩色胶片上。此外，也可以通过数字曝光设备将空间谱全息编码图像形成在彩色胶片上。

3.彩色胶片加上背光源以取代本申请人已经公开的中国专利 WO2016045100A1和WO2016045104A1中所描述的平面显示器，即，使用本实用新型的全息三维显示系统，实现具有高清数字光场的全息三维显示。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。