CN106773589A - 一种全息显示装置及其显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全息显示装置及其显示方法，包括：用于提供准直参考光的光源模组，依次在光源模组出光侧设置的包含多个可旋转的反射镜的反射镜组，包含多个独立驱动的子区域的全息面板；还包括：人眼追踪单元，以及与各反射镜、全息面板和人眼追踪单元分别对应连接的系统控制器；其中，人眼追踪单元用于确定观看者在全息面板出光侧的位置；系统控制器用于根据人眼追踪单元确定的位置，控制至少一个反射镜的转动，以使准直参考光经反射镜组反射后射向与人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域，并至少控制该子区域加载全息图像。本发明通过系统控制器对反射镜组和全息面板的控制，可以实现扩大视角的效果，并在一定的范围内可移动。

Description

一种全息显示装置及其显示方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤指一种全息显示装置及其显示方法。

背景技术

全息显示技术被认为是实现3D显示的最终方案。目前市面见到的多为静态全息显示，尚没有动态全息显示器件的出现。制约动态全息显示器件发展的因素主要在于全息显示对硬件的要求极高，通常要求硬件的分辨率达到波长量级。

传统意义上的全息图，可以形成较大的观察区域，但是在这个大的观察区域中，除了进入瞳孔的两个视窗之外的区域，其余区域均不能被观测到，属于被浪费的信息，因此，视瑞尔公司提出了仅计算对两眼视窗区域有贡献的全息图信息，并藉由眼球追踪技术追踪眼球位置，从而使观看者看到真正的全息立体图像，这样可以大大减小计算量。但是采用视窗技术随之带来的是观察视角小的问题，观看者只能在衍射级观察窗口进行观察，观察范围受限。

因此，如何改善全息视窗技术带来的观察视角受限的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种全息显示装置及其显示方法，可以实现扩大视角的效果，并在一定的范围内可移动。

因此，本发明实施例提供了一种全息显示装置，包括：用于提供准直参考光的光源模组，依次在所述光源模组出光侧设置的包含多个可旋转的反射镜的反射镜组，以及包含多个独立驱动的子区域的全息面板；还包括：人眼追踪单元，以及与各所述反射镜、全息面板和人眼追踪单元分别对应连接的系统控制器；其中，

所述人眼追踪单元，用于确定观看者在所述全息面板出光侧的位置；

所述系统控制器，用于根据所述人眼追踪单元确定的位置，控制所述反射镜组中至少一个反射镜的转动，以使所述准直参考光经所述反射镜组反射后射向与所述人眼追踪单元确定的位置匹配的所述全息面板的子区域，并至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，所述反射镜组包括设置在所述准直参考光的传输光路上的一个第一反射镜，以及分别位于所述第一反射镜两侧的至少一个第二反射镜和至少一个第三反射镜；

所述第一反射镜用于将所述准直参考光进行反射并传输至所述第二反射镜或第三反射镜；

所述第二反射镜或第三反射镜用于将所述第一反射镜传输的光线再次进行反射并传输至与所述人眼追踪单元确定的位置匹配的所述全息面板的子区域。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，所述第一反射镜、第二反射镜或第三反射镜为平面反射镜或曲面反射镜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，所述系统控制器与所述全息面板的各子区域串联连接；

所述系统控制器，具体用于控制所述全息面板的各子区域均加载全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，所述系统控制器分别与所述全息面板的各子区域独立连接；

所述系统控制器，具体用于仅控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，还包括：位于所述全息面板出光侧的透镜阵列组；

所述透镜阵列组包括多个与所述全息面板的子区域一一对应的凸透镜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，所述光源模组包括光源和准直透镜。

本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述全息显示装置的显示方法，包括：

光源模组提供准直参考光；

人眼追踪单元确定观看者在全息面板出光侧的位置；

系统控制器控制根据所述人眼追踪单元确定的位置，控制反射镜组中的至少一个反射镜的转动，以使所述准直参考光经所述反射镜组反射后射向与所述人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域，并至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述全息显示装置的显示方法中，系统控制器至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像，具体包括：

系统控制器控制所述全息面板的各子区域均加载全息图像；所述系统控制器与所述全息面板的各子区域串联连接。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述全息显示装置的显示方法中，系统控制器至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像，具体包括：

所述系统控制器仅控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像；所述系统控制器分别与所述全息面板的各子区域独立连接。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种全息显示装置及其显示方法，该全息显示装置包括：用于提供准直参考光的光源模组，依次在光源模组出光侧设置的包含多个可旋转的反射镜的反射镜组，以及包含多个独立驱动的子区域的全息面板；还包括：人眼追踪单元，以及与各反射镜、全息面板和人眼追踪单元分别对应连接的系统控制器；其中，人眼追踪单元，用于确定观看者在全息面板出光侧的位置；系统控制器，用于根据人眼追踪单元确定的位置，控制反射镜组中至少一个反射镜的转动，以使准直参考光经反射镜组反射后射向与人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域，并至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像。本发明通过系统控制器对反射镜组和全息面板的控制，无论人眼变换任何位置都能选择适当的反射镜将全息图像照射到人眼处，有效改善全息视窗技术带来的观察视角受限的问题，实现了扩大视角的效果，并在一定的范围内可移动。同时，分区域显示图像也能降低全息显示装置的刷新频率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的全息显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的全息显示装置的光路图之一；

图3为本发明实施例提供的全息显示装置的光路图之二；

图4为本发明实施例提供的全息显示装置的光路图之三；

图5为本发明实施例提供的全息显示装置的光路图之四；

图6为本发明实施例提供的全息显示装置的显示方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的全息显示装置及其显示方法的具体实施方式进行详细地说明。

其中，附图中各结构的大小和形状不反映全息显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供了一种全息显示装置，如图1所示，包括：用于提供准直参考光的光源模组1，依次在光源模组1出光侧设置的包含多个可旋转的反射镜的反射镜组2，以及包含多个独立驱动的子区域的全息面板3；还包括：人眼追踪单元4，以及与各反射镜、全息面板3和人眼追踪单元4分别对应连接的系统控制器5；其中，

人眼追踪单元4，用于确定观看者在全息面板3出光侧的位置；

系统控制器5，用于根据人眼追踪单元4确定的位置，控制反射镜组2中至少一个反射镜的转动，以使准直参考光经反射镜组2反射后射向与人眼追踪单元4确定的位置匹配的全息面板3的子区域，并至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像。

需要说明的是，准直参考光可以选择为激光，全息面板可以选择为液晶空间光调制器(Liquid Crystal Display-Spatial Light Modulator，简称LCD-SLM)，LCD-SLM可以连接如图1所示的数据源，根据该数据源提供的数据，进行对准直参考光的相位调制和振幅调制，进而得到全息图像；该全息面板可以包含多个独立驱动的子区域，每个子区域单独显示图像；也可以理解为由多个子全息面板组合而成，每个子全息面板都可独立加载全息图像；人眼追踪单元可以选择为与系统控制器连接的摄像头。

在本发明实施例提供的上述全息显示装置中设置有用于提供准直参考光的光源模组，依次在光源模组出光侧设置的包含多个可旋转的反射镜的反射镜组，以及包含多个独立驱动的子区域的全息面板；还包括：人眼追踪单元，以及与各反射镜、全息面板和人眼追踪单元分别对应连接的系统控制器；其中，人眼追踪单元，用于确定观看者在全息面板出光侧的位置；系统控制器，用于根据人眼追踪单元确定的位置，控制反射镜组中至少一个反射镜的转动，以使准直参考光经反射镜组反射后射向与人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域，并至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像。本发明通过系统控制器对反射镜组和全息面板的控制，无论人眼变换任何位置都能选择适当的反射镜将全息图像照射到人眼处，有效改善全息视窗技术带来的观察视角受限的问题，实现了扩大视角的效果，并在一定的范围内可移动。同时，分区域显示图像也能降低全息显示装置的刷新频率。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，如图1所示，反射镜组2包括设置在准直参考光的传输光路上的一个第一反射镜21，以及分别位于第一反射镜21两侧的至少一个第二反射镜22和至少一个第三反射镜23；

第一反射镜21用于将准直参考光进行反射并传输至第二反射镜22或第三反射镜23；

第二反射镜22或第三反射镜23用于将第一反射镜21传输的光线再次进行反射并传输至与人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域。

具体地，以图2为例，准直参考光照射到第一反射镜21上，第一反射镜21可以通过旋转一定角度将准直参考光反射到第三反射镜23上，即准直参考光照射到第三反射镜23上，第三反射镜23通过旋转一定角度将准直参考光射向全息面板的子区域31，此时该子区域31与人眼追踪单元确定的位置匹配。以图3为例，准直参考光照射到第一反射镜21上，第一反射镜21通过旋转一定角度将准直参考光反射到第三反射镜23上，即准直参考光照射到第三反射镜23上，第三反射镜23通过旋转一定角度将准直参考光射向全息面板的子区域32，此时该子区域32与人眼追踪单元确定的位置匹配。以图4为例，第一反射镜21通过旋转一定角度使其延伸方向与准直参考光的传播方向相同时，准直参考光可以直接射向全息面板的子区域32，此时该子区域32与人眼追踪单元确定的位置匹配。需要说明的是，本发明实施例提供的全息显示装置的光路图，不限于本发明附图中涉及到的光路图，只要判断出与人眼追踪单元确定的位置匹配的子区域(附图中仅示出了子区域31、32、33，还可以有其他子区域)，通过第一反射镜21、第二反射镜22和第三反射镜23的配合使用，将准直参考光射向与人眼追踪单元确定的位置匹配的子区域即可，在此不做限定。对于第二反射镜22和第三反射镜23的数量只是示意性的，具体的数量可以根据需要变换的角度任意设置，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，第一反射镜、第二反射镜或第三反射镜可以设置为平面反射镜或曲面反射镜。如图1至图4所示，第一反射镜21、第二反射镜22和第三反射镜23均为面反射镜。为了进一步使入射到全息面板上的准直参考光具有收敛效果，如图5所示，第一反射镜21为平面反射镜，第二反射镜22和第三反射镜23均为曲面反射镜。曲面反射镜只要稍有些弯曲即可达到光线收敛的效果。对于第一反射镜、第二反射镜或第三反射镜的形状可以根据实际情况而定，在此不做限定。

对于系统控制用于至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像，可以有以下两种具体实施方式：

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，第一种具体实施方式为系统控制器可以与全息面板的各子区域串联连接；此时，该系统控制器，具体可以用于控制全息面板的各子区域均加载全息图像，即系统控制器可以控制整个全息面板。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，第二种具体实施方式为系统控制器可以分别与全息面板的各子区域独立连接；此时，该系统控制器，具体可以用于仅控制准直参考光射向的子区域加载全息图像，即系统控制器可以控制部分全息面板。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，如图1所示，该全息显示装置还可以包括：位于全息面板3出光侧的透镜阵列组6；该透镜阵列组6可以包括多个与全息面板5的子区域一一对应的凸透镜，该凸透镜可以汇聚光线并传输至人眼追踪单元确定的位置。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置中，如图1所示，光源模组1可以包括光源11和准直透镜12，该准直透镜12具体用于将光源11发出的光线进行准直调制，形成准直参考光。

对于本发明实施例提供的上述全息显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述全息显示装置的显示方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种全息显示装置相似，因此该方法的实施可以参见全息显示装置的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的全息显示装置的显示方法，如图6所示，具体包括以下步骤：

S601、光源模组提供准直参考光；

S602、人眼追踪单元确定观看者在全息面板出光侧的位置；

S603、系统控制器控制根据人眼追踪单元确定的位置，控制反射镜组中的至少一个反射镜的转动，以使准直参考光经反射镜组反射后射向与人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域，并至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像。

本发明实施例提供的上述全息显示装置的显示方法，可以通过系统控制器对反射镜组和全息面板的控制，无论人眼变换任何位置都能选择适当的反射镜将全息图像照射到人眼处，有效改善全息视窗技术带来的观察视角受限的问题，实现了扩大视角的效果，并在一定的范围内可移动。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置的显示方法中，步骤S603系统控制器至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像，具体可以采用如下方式实现：

系统控制器控制全息面板的各子区域均加载全息图像；系统控制器与全息面板的各子区域串联连接。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述全息显示装置的显示方法中，步骤S603系统控制器至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像，具体也可以采用如下方式实现：

系统控制器仅控制准直参考光射向的子区域加载全息图像；系统控制器分别与全息面板的各子区域独立连接。

本发明实施例提供的一种全息显示装置及其显示方法，包括：用于提供准直参考光的光源模组，依次在光源模组出光侧设置的包含多个可旋转的反射镜的反射镜组，以及包含多个独立驱动的子区域的全息面板；还包括：人眼追踪单元，以及与各反射镜、全息面板和人眼追踪单元分别对应连接的系统控制器；其中，人眼追踪单元，用于确定观看者在全息面板出光侧的位置；系统控制器，用于根据人眼追踪单元确定的位置，控制反射镜组中至少一个反射镜的转动，以使准直参考光经反射镜组反射后射向与人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域，并至少控制准直参考光射向的子区域加载全息图像。本发明通过系统控制器对反射镜组和全息面板的控制，无论人眼变换任何位置都能选择适当的反射镜将全息图像照射到人眼处，有效改善全息视窗技术带来的观察视角受限的问题，实现了扩大视角的效果，并在一定的范围内可移动。同时，分区域显示图像也能降低全息显示装置的刷新频率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种全息显示装置，其特征在于，包括：用于提供准直参考光的光源模组，依次在所述光源模组出光侧设置的包含多个可旋转的反射镜的反射镜组，以及包含多个独立驱动的子区域的全息面板；还包括：人眼追踪单元，以及与各所述反射镜、全息面板和人眼追踪单元分别对应连接的系统控制器；其中，

所述人眼追踪单元，用于确定观看者在所述全息面板出光侧的位置；

所述系统控制器，用于根据所述人眼追踪单元确定的位置，控制所述反射镜组中至少一个反射镜的转动，以使所述准直参考光经所述反射镜组反射后射向与所述人眼追踪单元确定的位置匹配的所述全息面板的子区域，并至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像。

2.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述反射镜组包括设置在所述准直参考光的传输光路上的一个第一反射镜，以及分别位于所述第一反射镜两侧的至少一个第二反射镜和至少一个第三反射镜；

所述第一反射镜用于将所述准直参考光进行反射并传输至所述第二反射镜或第三反射镜；

所述第二反射镜或第三反射镜用于将所述第一反射镜传输的光线再次进行反射并传输至与所述人眼追踪单元确定的位置匹配的所述全息面板的子区域。

3.如权利要求2所述的全息显示装置，其特征在于，所述第一反射镜、第二反射镜或第三反射镜为平面反射镜或曲面反射镜。

4.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述系统控制器与所述全息面板的各子区域串联连接；

所述系统控制器，具体用于控制所述全息面板的各子区域均加载全息图像。

5.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述系统控制器分别与所述全息面板的各子区域独立连接；

所述系统控制器，具体用于仅控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像。

6.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，还包括：位于所述全息面板出光侧的透镜阵列组；

所述透镜阵列组包含多个与所述全息面板的子区域一一对应的凸透镜。

7.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述光源模组包括光源和准直透镜。

8.一种如权利要求1-7任一项所述全息显示装置的显示方法，其特征在于，包括：

光源模组提供准直参考光；

人眼追踪单元确定观看者在全息面板出光侧的位置；

系统控制器控制根据所述人眼追踪单元确定的位置，控制反射镜组中的至少一个反射镜的转动，以使所述准直参考光经所述反射镜组反射后射向与所述人眼追踪单元确定的位置匹配的全息面板的子区域，并至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像。

9.如权利要求8所述的显示方法，其特征在于，系统控制器至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像，具体包括：

系统控制器控制所述全息面板的各子区域均加载全息图像；所述系统控制器与所述全息面板的各子区域串联连接。

10.如权利要求8所述的显示方法，其特征在于，系统控制器至少控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像，具体包括：

所述系统控制器仅控制所述准直参考光射向的子区域加载全息图像；所述系统控制器分别与所述全息面板的各子区域独立连接。