基于全息光学元件的双面集成成像3D显示方法

摘要

本发明提出基于全息光学元件的双面集成成像3D显示方法，包括微透镜阵列全息光学元件制作和双面集成成像3D显示过程。在微透镜阵列全息光学元件制作过程中，平行光波1垂直入射微透镜阵列形成会聚球面波阵列，平行光波2以倾斜角度θ1入射全息材料，平行光波2与球面波阵列在全息材料两侧入射并发生干涉，干涉条纹记录在全息材料上，获得微透镜阵列全息光学元件；在双面集成成像3D显示过程中，显示光波I携带微图像阵列信息，以倾斜角度θ2照射微透镜阵列全息光学元件的I面，θ2=θ1，在I面再现出3D图像I；显示光波II携带微图像阵列信息，与平行光波2的相位共轭照射全息光学元件的II面，在II面的后边再现出3D图像II，实现双面集成成像3D显示。

说明书

技术领域

本发明涉及双面显示技术和集成成像3D显示技术，特别涉及基于全息光学元件的双面集成成像3D显示方法。

背景技术

双面显示技术最近在国际上得到广泛的关注，并被视为未来显示技术新的发展方向。双面显示技术是一种能够在显示器件屏的两面都能显示图像的技术，常规的双面显示技术的本质是将两个单面的显示屏叠加，具有节省使用空间等优点，已广泛运用到火车站、飞机场、博物馆、娱乐行业、政府窗口、通讯行业、金融行业等，但成本和功耗没有得到节省。

集成成像3D显示具有连续的视点、全视差、无视疲劳和无需辅助设备等优点。

全息光学元件是根据反射式体全息的原理制作出光学元件，它具有共轭再现的独有特性：当用原参考光照射全息光学元件时能够再现出原物光波；当用与原参考光相位共轭的光照射全息光学元件时能够再现出与原物光波相位共轭的物光波。

发明内容

本发明提出一种基于全息光学元件的双面集成成像3D显示方法，它包括微透镜阵全息光学元件制作和双面集成成像3D显示两个过程。

如附图1所示，在微透镜阵列全息光学元件制作过程中，全息材料敷于透明基板上面，并与微透镜阵列的凸面紧密贴合，平行光波１垂直入射到微透镜阵列上后形成会聚球面波阵列，平行光波1和平行光波2具有相同的偏振态和波长，平行光波2以入射角θ₁照射到全息材料上，平行光波1与平行光波2分别从全息材料的两侧入射，平行光波2与会聚球面波阵列发生干涉，干涉条纹被全息材料记录下来，经过后期处理，透明基板和全息材料就成为了微透镜阵列全息光学元件，其中透明基板那面称为Ｉ面，全息材料那面称为II面。

如附图2所示，在双面集成成像3D显示过程中，将微透镜阵列全息光学元件作为显示屏，带有微图像阵列I的显示光波I以入射角为θ₂照射到微透镜阵列全息光学元件的I面，θ₂=θ₁，显示光波I为平行光束，并且与平行光波2的波长和偏振态相同，相位与平行光波2的相位相同，在满足布拉格角度选择性和波长选择性的条件下，全息光学元件重建出会聚球面波阵列，会聚球面波阵列与微图像阵列发生幅度调制，在全息光学元件的I面再现出3D图像I，观看者I在全息光学元件的I面可以观看到凸出的3D图像I；带有微图像阵列II的显示光波II以入射角为θ₃照射到微透镜阵列全息光学元件的II面，θ₃=θ₁>

优选地，显示光波I和显示光波II可由投影机等提供。

附图说明

附图1为微透镜阵列全息光学元件制作过程示意图

附图2为双面集成成像3D显示过程示意图

上述附图中的图示标号为：

1 透明基板，2 全息材料，3 微透镜阵列，4 平行光波1, 5 平行光波2, 6 会聚球面波阵列，7 全息光学元件，8 显示光波I，9 3D图像I，10观看者I，11 显示光波II，12 发散球面波阵列13 3D图像II，14 观看者II。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

具体实施方式

下面详细说明本发明基于全息光学元件的双面集成成像3D显示方法的一个典型实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明提出基于全息光学元件的双面集成成像3D显示方法，包括微透镜阵列全息光学元件制作和双面集成成像3D显示两个过程。

所述微透镜阵列全息光学元件制作过程中，全息材料敷于透明玻璃基板上面，并与微透镜阵列的凸面紧密贴合。平行光波1垂直入射微透镜阵列后形成会聚球面波阵列，平行光波2与平行光波1具有相同的偏振态为垂直偏振，波长为632nm，平行光波2以入射角θ₁=45°入射全息材料。平行光波1与平行光波2分别从全息材料的两侧入射，并且平行光波2与会聚球面波阵列发生干涉，干涉条纹被全息材料记录下来，经过后期处理，透明基板和全息材料就成为了微透镜阵列全息光学元件，其中透明基板那面称为Ｉ面，全息材料那面称为II面。

在双面集成成像3D显示过程中，将微透镜阵列全息光学元件作为显示屏，带有微图像阵列I的显示光波I以入射角为θ₂照射到微透镜阵列全息光学元件的I面，θ₂=θ₁=45°，显示光波I为平行光束，并且与平行光波2的波长和偏振态相同，偏振态为垂直偏振，波长为632nm，相位与平行光波2的相位也相同，在满足布拉格角度选择性和波长选择性的条件下，全息光学元件重建出会聚球面波阵列，会聚球面波阵列与微图像阵列发生幅度调制，在全息光学元件的I面再现出3D图像I，观看者I在全息光学元件的I面可以观看到凸出的3D图像I；带有微图像阵列II的显示光波II以入射角为θ₃照射到微透镜阵列全息光学元件的II面，θ₃=θ₁=45°，显示光波II为平行光束，其波长和偏振态与平行光波2相同，偏振态为垂直偏振，波长为632nm，相位信息与平行光波2共轭，在满足布拉格角度选择性和波长选择性的条件下，全息光学元件重建出发散球面波阵列，发散球面波阵列与微图像阵列发生幅度调制，在全息光学元件II面的后面再现出3D图像II，观看者II在全息光学元件的II面透过全息光学元件观看到凹进的3D图像II。当全息光学元件I面和II面同时工作时，观看者在两边都可以观看到3D图像。显示光波I和显示光波II由投影机提供。