本發(fā)明涉及全息顯示領(lǐng)域，具體涉及一種全息顯示裝置和全息顯示方法。

背景技術(shù)：

全息技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。全息技術(shù)第一步是拍攝過(guò)程，該拍攝過(guò)程如圖1所示，相關(guān)光源1發(fā)射的相干光被分束鏡2分成兩部分，一部分經(jīng)過(guò)反射鏡3反射后射向物體4，物體4表面的反射光和散射光到達(dá)全息干板5后形成物光波；另一部分相干光作為參考光波經(jīng)過(guò)反射鏡6反射后射到全息干板5上。對(duì)全息干板5曝光后便可獲得干涉圖形，即包括相位和強(qiáng)度信息的全息顯示圖像。第二步是成像過(guò)程，該成像過(guò)程如圖2所示，利用與參考光波相同的光波照射全息干板5，人眼在透射光中觀看全息干板5，便可看到位于原物處的與原物體相同的再現(xiàn)像(虛像)。

但是，全息干板形成后，相位和強(qiáng)度信息都已經(jīng)固定，也就只能顯示一幅圖像。因此，如何使全息干板上記錄的相位和強(qiáng)度信息可調(diào)，以顯示不同的圖像成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，提出了一種全息顯示裝置及其全息顯示方法，以能夠顯示不同的圖像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，本發(fā)明提供一種全息顯示裝置，包括：

顯示面板，所述顯示面板被劃分為多個(gè)子像素，每個(gè)子像素包括多個(gè)孫像素，每個(gè)孫像素的透光率可調(diào)；

背光源，設(shè)置在所述顯示面板的入光側(cè)，用于向所述顯示面板提供參考光；

相位層，包括多個(gè)透光的相位部，所述相位部的位置與所述孫像素的位置一一對(duì)應(yīng)；所述相位部用于調(diào)節(jié)透過(guò)該相位部的光線(xiàn)的相位，同一子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部的相位調(diào)節(jié)量互不相同；

控制單元，用于根據(jù)待顯示的立體圖像的位置信息獲取所述顯示面板的每個(gè)子像素待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)相位，并確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素；所述控制單元還用于根據(jù)所述待顯示的立體圖像的圖像信息獲取每個(gè)子像素待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)強(qiáng)度，并根據(jù)該目標(biāo)強(qiáng)度調(diào)節(jié)每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的透光率。

優(yōu)選地，在顯示一幅立體圖像時(shí)，每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的數(shù)量為一個(gè)；所述相位部的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足：當(dāng)所述目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的一個(gè)相位部時(shí)，該相位部出射的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。

優(yōu)選地，在顯示一幅立體圖像時(shí)，每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的數(shù)量為兩個(gè)；所述相位部的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足：當(dāng)兩個(gè)所述目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)分別經(jīng)過(guò)所述子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的兩個(gè)相位部時(shí)，該兩個(gè)相位部出射的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。。

優(yōu)選地，所述背光源為沿顯示面板厚度方向發(fā)光的準(zhǔn)直背光源。

優(yōu)選地，所述背光源能夠朝向多個(gè)不同方向發(fā)射光線(xiàn)，所述控制單元還用于調(diào)節(jié)所述孫像素所透過(guò)的光線(xiàn)方向。

優(yōu)選地，所述顯示面板包括對(duì)盒設(shè)置的陣列基板和對(duì)盒基板，所述對(duì)盒基板上朝向所述陣列基板的一側(cè)設(shè)置有彩膜層，所述彩膜層包括多個(gè)色阻塊，所述色阻塊與所述子像素一一對(duì)應(yīng)；

所述相位層設(shè)置在所述對(duì)盒基板上，且與所述彩膜層位于所述對(duì)盒基板的同一側(cè)。

優(yōu)選地，所述相位層位于所述對(duì)盒基板與所述彩膜層之間。

優(yōu)選地，每個(gè)所述相位部包括多個(gè)光柵，同一個(gè)所述相位部中的光柵周期相同；同一個(gè)子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)所述相位部中，不同所述相位部的光柵周期不同。

優(yōu)選地，所述光柵與所述彩膜層之間設(shè)置有平坦化層，所述光柵的折射率與所述平坦化層的折射率不同。

優(yōu)選地，所述光柵由透明樹(shù)脂材料制成。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種上述全息顯示裝置的全息顯示方法，包括：在顯示任意一幅立體圖像時(shí)，

根據(jù)待顯示的立體圖像的位置信息獲取所述顯示面板的每個(gè)子像素的待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)相位，并根據(jù)所述待顯示的立體圖像的圖像信息獲取每個(gè)子像素的待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)強(qiáng)度；

確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素，并根據(jù)每個(gè)子像素的目標(biāo)強(qiáng)度調(diào)節(jié)每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的透光率；

控制背光源向所述顯示面板提供參考光。

優(yōu)選地，所述確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素的步驟中，

將每個(gè)所述子像素中的一個(gè)孫像素作為所述目標(biāo)孫像素，其中，該目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述子像素對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的一個(gè)相位部時(shí)，該相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。

優(yōu)選地，所述確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素的步驟中，

將每個(gè)所述子像素中的兩個(gè)孫像素均作為所述目標(biāo)孫像素，其中，該兩個(gè)目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)分別經(jīng)過(guò)所述子像素對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的兩個(gè)相位部時(shí)，該兩個(gè)相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在于所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。

優(yōu)選地，當(dāng)所述背光源為沿顯示面板厚度方向發(fā)光的準(zhǔn)直背光源時(shí)，所述確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素的步驟，包括：

將相位調(diào)節(jié)量與所述目標(biāo)相位對(duì)應(yīng)的相位部作為目標(biāo)相位部，并將位置與所述目標(biāo)相位部的位置對(duì)應(yīng)的孫像素作為所述目標(biāo)孫像素，以使得所述目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述目標(biāo)孫像素對(duì)應(yīng)的相位部時(shí)，該相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。

優(yōu)選地，當(dāng)所述背光源能夠朝向多個(gè)不同方向發(fā)射光線(xiàn)時(shí)，所述確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素的步驟，包括：

調(diào)節(jié)所述孫像素所透過(guò)的光線(xiàn)方向，并將能夠朝向相位調(diào)節(jié)量與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的相位部發(fā)光的孫像素作為所述目標(biāo)孫像素，以使得光線(xiàn)經(jīng)過(guò)相位調(diào)節(jié)量與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的相位部時(shí)，該相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。

在本發(fā)明中，由于每個(gè)子像素包括多個(gè)透光率可調(diào)的孫像素，每個(gè)子像素的多個(gè)孫像素分別對(duì)應(yīng)著相位調(diào)節(jié)量互不相同的多個(gè)相位部，因此，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)子像素中的透光位置(即，調(diào)節(jié)一部分孫像素透光，另一部分孫像素不透光)，可以對(duì)每個(gè)子像素射出光線(xiàn)的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)孫像素的透光率，可以對(duì)每個(gè)子像素射出光線(xiàn)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)顯示一幅立體圖像時(shí)，獲取各個(gè)子像素與待顯示的立體圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度，并通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)子像素的出光相位和強(qiáng)度，以達(dá)到相應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度，從而使人眼看到與原物體位置、顏色、亮度均相同的重現(xiàn)圖像。當(dāng)顯示不同的圖像時(shí)，只需根據(jù)各個(gè)待顯示圖像所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度對(duì)孫像素的透光率進(jìn)行調(diào)節(jié)即可，從而重現(xiàn)出不同的立體圖像，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的全息顯示。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有的全息顯示技術(shù)的拍攝過(guò)程示意圖；

圖2是現(xiàn)有的全息顯示技術(shù)的顯示過(guò)程示意圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中提供的全息顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中提供的全息顯示裝置進(jìn)行全息顯示時(shí)的原理示意圖；

圖5a是本發(fā)明的實(shí)施例中每個(gè)子像素中的孫像素的第一種分布方式和對(duì)應(yīng)的相位部的分布示意圖；

圖5b是本發(fā)明的實(shí)施例中每個(gè)子像素中的孫像素的第二種分布方式和對(duì)應(yīng)的相位部的分布示意圖；

圖6a是本發(fā)明的實(shí)施例中子像素透光的光線(xiàn)與相位部的第一種對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖6b是本發(fā)明的實(shí)施例中子像素透光的光線(xiàn)與相位部的第二種對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖6c是本發(fā)明的實(shí)施例中子像素透光的光線(xiàn)與相位部的第三種對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖6d是本發(fā)明的實(shí)施例中子像素透光的光線(xiàn)與相位部的第四種對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖7a是本發(fā)明的實(shí)施例中每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素為一個(gè)時(shí)的光路示意圖；

圖7b是本發(fā)明的實(shí)施例中每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素為兩個(gè)時(shí)的光路示意圖。

其中，附圖標(biāo)記為：

1：相干光源；2：分束鏡；3、6：反射鏡；4：物體；5：全息干板；

10：顯示面板；11：陣列基板；12：對(duì)盒基板；13：彩膜層；131：色阻塊；14：液晶層；S：像素單元；p：子像素；p1～p16：孫像素；

20、背光源；

30、相位層；R1～R16：相位部。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

作為本發(fā)明的一方面，提供一種全息顯示裝置，如圖3所示，包括顯示面板10、背光源20、相位層30和控制單元。顯示面板10被劃分為多個(gè)子像素p。如圖5a至圖5b所示，每個(gè)子像素p包括多個(gè)孫像素p1～p16，每個(gè)孫像素的透光率可調(diào)。背光源20設(shè)置在顯示面板10的入光側(cè)，用于向顯示面板10提供參考光。所述入光側(cè)是指陣列基板11的背離對(duì)盒面板12的一側(cè)。

具體地，背光源20的光線(xiàn)可以為白光，顯示面板10的多個(gè)子像素p可以為周期排列的紅、綠、藍(lán)子像素，每三個(gè)連續(xù)的紅、綠、藍(lán)子像素構(gòu)成一個(gè)像素單元S。這里，紅、綠、藍(lán)子像素是指，當(dāng)紅、綠、藍(lán)子像素產(chǎn)生一定透過(guò)率時(shí)，光線(xiàn)透過(guò)紅、綠、藍(lán)子像素的透射后分別呈現(xiàn)紅、綠、藍(lán)的顏色。通過(guò)調(diào)節(jié)同一個(gè)像素單元S中各子像素p的透光量，可以改變子像素p出光的亮度，混合后便可以使像素單元S呈各種不同的顏色。當(dāng)然，每個(gè)像素單元S也可以包括其他數(shù)量和顏色的子像素p。需要說(shuō)明的是，同一個(gè)子像素p中的多個(gè)孫像素的顏色是相同的，當(dāng)一個(gè)子像素p中的任意一個(gè)孫像素的透過(guò)率大于零時(shí)，該子像素即有光線(xiàn)透過(guò)。具體地，顯示面板10可以為液晶顯示面板，如圖3所示，顯示面板10包括對(duì)盒設(shè)置的陣列基板11和對(duì)盒基板12，陣列基板11和對(duì)盒基板12之間設(shè)置有液晶層14，陣列基板11上對(duì)應(yīng)于每個(gè)孫像素的位置均設(shè)置有像素電極(未示出)，陣列基板11或?qū)谢?2上還設(shè)置有公共電極(未示出)，像素電極與公共電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，孫像素內(nèi)的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)孫像素的透光率。對(duì)盒基板12上設(shè)置有彩膜層13，彩膜層13包括多個(gè)色阻塊131，每個(gè)子像素p對(duì)應(yīng)一個(gè)色阻塊131，光線(xiàn)通過(guò)該色阻塊131后呈現(xiàn)相應(yīng)的顏色。對(duì)應(yīng)于一個(gè)子像素p的色阻塊131可以為一個(gè)整體，也可以將其分成多個(gè)子色阻塊，每個(gè)子色阻塊對(duì)應(yīng)一個(gè)孫像素，并在每相鄰兩個(gè)子色阻塊之間設(shè)置遮光材料，形成黑矩陣。背光源20也可以發(fā)射不同顏色(如，紅、綠、藍(lán))的光線(xiàn)，這時(shí)，不需要制作彩膜層13，而是通過(guò)背光源20發(fā)光顏色的切換，并使得不同顏色的光線(xiàn)射向同一像素單元中的不同子像素，同樣可以使得同一像素單元中的不同子像素呈不同的顏色，進(jìn)而混合出所需要的顏色。

如圖5a至圖5b所示，相位層30包括多個(gè)透光的相位部R1～R16，相位部的位置與孫像素的位置一一對(duì)應(yīng)；同一子像素p所對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部的相位調(diào)節(jié)量互不相同，即圖5a中相位部R1～R9的相位調(diào)節(jié)量互不相同，圖5b中相位部R1～R16的相位調(diào)節(jié)量互不相同。其中，所述相位部具體可以包括多個(gè)光柵。另外，相位層30可以設(shè)置在顯示面板10，也可以設(shè)置在顯示面板10外部；即，相位層30可以設(shè)置在陣列基板11與對(duì)盒基板12之間，也可以設(shè)置在對(duì)盒基板12背離陣列基板11的一側(cè)。

所述控制單元用于根據(jù)待顯示的立體圖像的位置信息獲取顯示面板10的每個(gè)子像素p待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)相位，并確定每個(gè)子像素p中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素；所述控制單元還用于根據(jù)所述待顯示的立體圖像的圖像信息獲取每個(gè)子像素p待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)強(qiáng)度，并根據(jù)該目標(biāo)強(qiáng)度調(diào)節(jié)每個(gè)子像素p中的目標(biāo)孫像素的透光率。目標(biāo)孫像素以外的其他孫像素的透光率等于零。所述位置信息包括待顯示的立體圖像的景深信息(即立體圖像與人眼之間的距離)和待顯示的立體圖像相對(duì)于人眼的角度。所述圖像信息包括圖像的顏色信息和亮度信息。

三維圖像的拍攝過(guò)程可以由計(jì)算機(jī)通過(guò)模擬的方式進(jìn)行，通過(guò)計(jì)算全息技術(shù)(Computer Generated Hologram，CGH)獲取物光波的相位信息和強(qiáng)度信息(即振幅信息)，并進(jìn)行存儲(chǔ)。其中，模擬拍攝過(guò)程中所使用的參考光與本發(fā)明中的背光源所提供的參考光的光波信息相同。在進(jìn)行全息顯示時(shí)，參考光朝向顯示面板10照射，當(dāng)顯示面板10的每個(gè)子像素p處透射出的光線(xiàn)均達(dá)到各自的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度而進(jìn)入人眼時(shí)，如圖4所示，根據(jù)光路的可逆性，人眼會(huì)看到在原物體的位置存在和原物體的顏色、亮度均相同的立體圖像。如果將該立體圖像看作由多個(gè)“像點(diǎn)”組成，那么每個(gè)像素單元S的多個(gè)子像素p透過(guò)的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)均會(huì)聚于所述立體圖像中的一個(gè)“像點(diǎn)”。其中，子像素p透射出光線(xiàn)相位決定了光線(xiàn)方向，從而決定了顯示的立體圖像的位置；子像素p透射出的光線(xiàn)強(qiáng)度決定了光線(xiàn)亮度，從而決定了立體圖像的顏色和亮度。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)相同光線(xiàn)入射至同一像素單元所對(duì)應(yīng)的不同相位部時(shí)，不同相位部所出射的光線(xiàn)相位不同，出射方向不同，對(duì)于人眼而言，會(huì)看到每個(gè)相位部出射光線(xiàn)在其反方向會(huì)聚，不同的相位部的光線(xiàn)會(huì)聚位置是不同的，但是，在進(jìn)行全息顯示時(shí)，一旦根據(jù)待顯示立體圖像的位置信息確定了每個(gè)子像素的目標(biāo)相位，就可以控制與目標(biāo)相位對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素開(kāi)啟，其他孫像素并不開(kāi)啟，那么，人眼看到的同一個(gè)像素單元所發(fā)出的光線(xiàn)是會(huì)聚在同一位置的，即上述“像點(diǎn)”的位置。

由于每個(gè)子像素p包括多個(gè)透光率可調(diào)的孫像素，每個(gè)子像素p的多個(gè)孫像素分別對(duì)應(yīng)著相位調(diào)節(jié)量互不相同的多個(gè)相位部，因此，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)子像素p中的透光位置，可以對(duì)每個(gè)子像素p透過(guò)的光線(xiàn)相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且，通過(guò)調(diào)節(jié)孫像素的透光率，可以對(duì)每個(gè)子像素p透過(guò)的光線(xiàn)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)顯示一幅立體圖像時(shí)，獲取每個(gè)子像素p與待顯示的立體圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度，并通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)子像素p透過(guò)的光線(xiàn)的相位和強(qiáng)度，以達(dá)到相應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度，從而使人眼看到與原物體位置、顏色、亮度均相同的重現(xiàn)立體圖像。當(dāng)顯示不同的圖像時(shí)，只需根據(jù)各個(gè)待顯示圖像所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度對(duì)孫像素的透光率進(jìn)行調(diào)節(jié)即可，從而顯示出不同的立體圖像。當(dāng)圖像顯示的頻率較快時(shí)，即實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的全息顯示。

本發(fā)明對(duì)每個(gè)子像素p中的孫像素的數(shù)量和排列方式不作具體限定，如圖5a所示，每個(gè)子像素p包括3×3個(gè)孫像素p1～p9，相應(yīng)地，每個(gè)子像素的位置處設(shè)置有相位部R1～R9；或者如圖5b所示，每個(gè)子像素p包括4×4個(gè)孫像素，相應(yīng)地，每個(gè)子像素的位置處設(shè)置有相位部R1～R16。可以理解的是，當(dāng)一個(gè)子像素p中的孫像素?cái)?shù)量越多，該子像素p射出光線(xiàn)所能夠達(dá)到的相位數(shù)量越多，從而越容易達(dá)到目標(biāo)相位，看到的圖像越清晰。

當(dāng)子像素p中的一個(gè)孫像素透光率大于零時(shí)，該孫像素透過(guò)的光線(xiàn)照射至某一相位部時(shí)，發(fā)生衍射而產(chǎn)生一定的衍射角并進(jìn)入人眼，該部分光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)在相應(yīng)的“像點(diǎn)”處會(huì)聚。當(dāng)子像素p中的兩個(gè)孫像素透光率大于零時(shí)，該兩個(gè)孫像素透過(guò)的光線(xiàn)分別照射至兩個(gè)相位部，兩個(gè)相位部的相位調(diào)節(jié)量不同，從而使該兩個(gè)孫像素透射出的光線(xiàn)沿不同的方向進(jìn)入人眼，兩部分光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)在相應(yīng)的“像點(diǎn)”處會(huì)聚。

具體地，在顯示一幅立體圖像時(shí)，每個(gè)子像素p中的目標(biāo)孫像素的數(shù)量為一個(gè)，并且，相位部的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足：當(dāng)所述目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的一個(gè)相位部時(shí)，該相位部出射的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。滿(mǎn)足上述條件的相位部的位置可以與目標(biāo)孫像素的位置相對(duì)應(yīng)，也可以不對(duì)應(yīng)。如圖7a所示，目標(biāo)子像素p1的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)相位部R1后，至少產(chǎn)生兩條方向不同的光線(xiàn)，這兩條方向不同的光線(xiàn)進(jìn)入人眼后，人眼就會(huì)看到其反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在同一個(gè)“像點(diǎn)”，如圖中的V點(diǎn)。也就是說(shuō)，相位部應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足，任意孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)該相位部時(shí)，該相位部均能夠射出具有一定衍射角度的光線(xiàn)。

或者，在顯示一幅立體圖像時(shí)，每個(gè)子像素p中的目標(biāo)孫像素的數(shù)量為兩個(gè)；并且，所述相位部的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足：當(dāng)兩個(gè)所述目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)分別經(jīng)過(guò)所述子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的兩個(gè)相位部時(shí)，該兩個(gè)相位部出射的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。如圖7b所示，目標(biāo)孫像素p1的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)相位部R1、目標(biāo)孫像素p5的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)相位部R5時(shí)，相位部R1和相位部R5射出的光線(xiàn)進(jìn)入人眼后，人眼就會(huì)看到這部分光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在同一個(gè)“像點(diǎn)”，如圖中的V點(diǎn)。這種情況下，可以通過(guò)設(shè)置相位部的具體結(jié)構(gòu)，使得同一個(gè)相位部射出的光線(xiàn)朝向同一方向，也可以射出不同的方向，只要保證兩個(gè)目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)兩個(gè)相位板后，射出光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚于一點(diǎn)即可。由上文描述可知，同一個(gè)像素單元中所有目標(biāo)孫像素經(jīng)過(guò)相位層30后，光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)均會(huì)聚在同一個(gè)“像點(diǎn)”。

在本發(fā)明的全息顯示裝置中，背光源20具體可以為沿顯示面板厚度方向發(fā)光的準(zhǔn)直背光源，也可以為能夠朝向多個(gè)不同方向發(fā)射光線(xiàn)的非準(zhǔn)直背光源。

當(dāng)背光源20為沿顯示面板10厚度方向發(fā)光的準(zhǔn)直背光源時(shí)，如圖6a和6c所示，當(dāng)所述孫像素透光率大于零時(shí)，其透過(guò)的光線(xiàn)是朝向其上方的相位部發(fā)射的。這種情況下，控制單元在確定每個(gè)子像素中的孫像素時(shí)，只要第x個(gè)孫像素px的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)其上方的相位部Rx之后，射出光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)能夠會(huì)聚于一個(gè)像點(diǎn)，且該像點(diǎn)的位置與該子像素的目標(biāo)相位對(duì)應(yīng)，那么，就可以將孫像素px作為目標(biāo)孫像素。由于光線(xiàn)的方向與其相位有關(guān)，且入射方向是一定的，因此，在確定孫像素時(shí)，可以根據(jù)目標(biāo)相位以及每個(gè)相位板的相位調(diào)節(jié)量確定具體的孫像素?？刂茊卧部梢詫⒚總€(gè)子像素中的兩個(gè)孫像素作為目標(biāo)孫像素，具體方法與一個(gè)目標(biāo)孫像素的確定過(guò)程類(lèi)似，這里不再贅述。

當(dāng)背光源20為朝向不同方向發(fā)光的非準(zhǔn)直背光源時(shí)，所述控制單元還用于調(diào)節(jié)孫像素所透過(guò)的光線(xiàn)方向，從而使得每個(gè)孫像素所透過(guò)的光線(xiàn)可以射向不同的相位部。這種情況下，控制單元在確定每個(gè)子像素中的孫像素時(shí)，如果第x個(gè)孫像素px的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)第y個(gè)相位部Ry之后，射出光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)能夠會(huì)聚于一個(gè)像點(diǎn)，且該像點(diǎn)的位置與該子像素的目標(biāo)相位對(duì)應(yīng)，那么，就可以將孫像素px作為目標(biāo)孫像素，并控制其透過(guò)的光線(xiàn)朝向相位部Ry發(fā)射。由于光線(xiàn)的方向與其相位有關(guān)，且每個(gè)孫像素朝向各個(gè)相位部發(fā)射光線(xiàn)時(shí)，光線(xiàn)的方向也可以根據(jù)孫像素和相位部的相對(duì)位置關(guān)系得出，因此，在確定孫像素時(shí)，可以根據(jù)目標(biāo)相位、每個(gè)相位部的相位調(diào)節(jié)量以及每個(gè)孫像素與各個(gè)相位部之間的位置關(guān)系確定具體的孫像素。將子像素中的兩個(gè)孫像素作為目標(biāo)孫像素時(shí)，具體方法與一個(gè)目標(biāo)孫像素的確定過(guò)程類(lèi)似，這里不再贅述。和準(zhǔn)直背光源相比，采用非準(zhǔn)直背光源時(shí)，如圖6b和圖6d所示，每個(gè)孫像素射出的光線(xiàn)均可以射到不同的相位部，因此，控制單元可以通過(guò)更多的調(diào)節(jié)方案使得子像素p的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)相位層30后，光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚于所需要的像點(diǎn)處，控制方式更加靈活。

其中，孫像素所透過(guò)的光線(xiàn)的方向可以通過(guò)不同的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，這里不做具體限定。例如，背光源20包括多個(gè)發(fā)光件，所述發(fā)光件與所述孫像素一一對(duì)應(yīng)，且發(fā)光件的發(fā)光方向可調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述發(fā)光件的發(fā)光方向，以調(diào)節(jié)孫像素的入射光線(xiàn)的方向，從而調(diào)節(jié)孫像素所透過(guò)的光線(xiàn)方向。

如上文所述，顯示面板10包括陣列基板11和對(duì)盒基板12，對(duì)盒基板12上設(shè)置有彩膜層13，本發(fā)明中的相位層30可以設(shè)置在對(duì)盒基板12背離陣列基板11的一側(cè)，也可以設(shè)置在對(duì)盒基板12與陣列基板11之間。優(yōu)選地，所述相位層30設(shè)置在對(duì)盒基板12上，且與所述彩膜層13位于對(duì)盒基板12的同一側(cè)，以盡量減小相位層30與彩膜層13在厚度方向上的距離，從而減少色偏。具體地，相位層30位于對(duì)盒基板12與彩膜層13之間。

如上文所述，每個(gè)相位部包括多個(gè)光柵，同一個(gè)相位部中的光柵周期相同；同一個(gè)子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)所述相位部中，不同相位部的光柵周期不同，從而使得同一子像素所對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中，不同相位部的相位調(diào)節(jié)量不同。具體地，每個(gè)相位部的光柵數(shù)量大于等于3個(gè)，所述光柵可以為單階光柵、多階光柵等透射光柵。光柵的高度可以在200nm～30nm之間，不同周期的光柵的高度可以不同。入射光線(xiàn)經(jīng)過(guò)相位部的多個(gè)光柵后發(fā)生衍射，光柵的m級(jí)衍射波的衍射角θ由光柵周期P、入射波的波長(zhǎng)λ以及入射角θ₀決定，具體公式為：

sinθ-sinθ₀＝mλ/P(m＝0,±1,±2,…)

而光線(xiàn)的角度與相位有關(guān)，因此，當(dāng)背光源為準(zhǔn)直背光源時(shí)，入射角θ₀是確定的(即初始相位是確定的)，當(dāng)子像素的出光方向確定后(即目標(biāo)相位確定后)，可以根據(jù)每個(gè)相位部的光柵周期確定目標(biāo)孫像素。當(dāng)背光源20為發(fā)光方向可調(diào)的非準(zhǔn)直背光源時(shí)，即入射角θ₀可調(diào)(即初始相位是可調(diào)的)，當(dāng)子像素的出光方向確定后(即目標(biāo)相位確定后)，可以根據(jù)每個(gè)相位部的光柵周期P確定目標(biāo)孫像素，以及入射至目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)方向。

一般情況下，光柵的零級(jí)和一級(jí)衍射的衍射強(qiáng)度較大，高階的衍射級(jí)次相比前兩者要小得多；零級(jí)衍射波是沿入射光方向的，一級(jí)衍射波的衍射方向可以由光柵的周期進(jìn)行調(diào)控，因此在進(jìn)行全息顯示時(shí)，對(duì)光線(xiàn)角度(或者說(shuō)對(duì)光線(xiàn)相位)的調(diào)節(jié)一般使用的是一級(jí)衍射波(當(dāng)出光方向等于或很接近入射波時(shí)，也可以使用零級(jí)衍射波)。而光線(xiàn)入射角一定且該色波在光柵的柵條和空隙上的位相差為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)，零級(jí)波相干減弱，一級(jí)波增強(qiáng)；當(dāng)位相差為波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，零級(jí)波相干增強(qiáng)，一級(jí)波減弱。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，為了消除或減弱某種色光零級(jí)衍射波，可以根據(jù)該波長(zhǎng)對(duì)光柵的高度進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，當(dāng)相位部的光柵31a采用多階光柵時(shí)，臺(tái)階數(shù)量越多，一級(jí)衍射效率越高，集中的光能量越多，因此，相位部31a可以采用4-8階的多階光柵。

光柵與彩膜層13之間設(shè)置有平坦化層，以使得彩膜層13做在平坦的表面上，光柵的折射率與平坦化層的折射率不同，二者折射率的差值優(yōu)選大于0.2，以使得經(jīng)過(guò)相位層30的光線(xiàn)的相位發(fā)生明顯變化，從而使得光線(xiàn)的方向發(fā)生變化。光柵具體可以由透明樹(shù)脂材料制成。

作為本發(fā)明的另一方面，提供一種上述全息顯示裝置的全息顯示方法，所述全息顯示方法包括：在顯示任意一幅立體圖像時(shí)，

根據(jù)待顯示的立體圖像的位置信息獲取所述顯示面板的每個(gè)子像素的待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)相位，并根據(jù)所述待顯示的立體圖像的圖像信息獲取每個(gè)子像素的待透過(guò)光線(xiàn)的目標(biāo)強(qiáng)度；

確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素，并根據(jù)每個(gè)子像素的目標(biāo)強(qiáng)度調(diào)節(jié)每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的透光率；

控制背光源向所述顯示面板提供參考光，該參考光的光波信息與全息記錄的模擬過(guò)程中所用的參考光的光波信息相同，從而使得顯示面板的每個(gè)子像素處透過(guò)的光線(xiàn)達(dá)到各自的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度，根據(jù)光路的可逆性，人眼會(huì)看到在原物體的位置存在和原物體的圖像信息均相同的立體圖像。

所述全息顯示裝置的結(jié)構(gòu)和成像原理已在上文進(jìn)行描述，這里不再贅述。由于顯示面板的各個(gè)孫像素的透光率可調(diào)，因此，在進(jìn)行全息顯示時(shí)，可以利用上述顯示方法連續(xù)顯示多幅不同的圖像，從而可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。

如上文所述，每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)，相應(yīng)地，所述確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素的步驟中，第一種方式為：每個(gè)所述子像素中的一個(gè)孫像素作為所述目標(biāo)孫像素，其中，該目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述子像素對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的一個(gè)相位部時(shí)，該相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置?；蛘?，第二種方式為：將每個(gè)所述子像素中的兩個(gè)孫像素均作為所述目標(biāo)孫像素，其中，該兩個(gè)目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)分別經(jīng)過(guò)所述子像素對(duì)應(yīng)的多個(gè)相位部中的兩個(gè)相位部時(shí)，該兩個(gè)相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在于所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。

另外，當(dāng)所述背光源為沿顯示面板厚度方向發(fā)光的準(zhǔn)直背光源時(shí)，所述確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素的步驟，包括：先將相位調(diào)節(jié)量與所述目標(biāo)相位對(duì)應(yīng)的相位部作為目標(biāo)相位部，然后將位置與所述目標(biāo)相位部的位置對(duì)應(yīng)的孫像素作為目標(biāo)孫像素，以使得所述目標(biāo)孫像素的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述目標(biāo)孫像素對(duì)應(yīng)的相位部時(shí)，該相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。

當(dāng)所述背光源能夠朝向多個(gè)不同方向發(fā)射光線(xiàn)時(shí)，所述確定每個(gè)子像素中與其目標(biāo)相位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)孫像素的步驟，包括：調(diào)節(jié)所述孫像素所透過(guò)的光線(xiàn)方向，并將能夠朝向相位調(diào)節(jié)量與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的相位部發(fā)光的孫像素作為所述目標(biāo)孫像素，以使得光線(xiàn)經(jīng)過(guò)相位調(diào)節(jié)量與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的相位部時(shí)，該相位部射出的光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)會(huì)聚在與所述子像素的目標(biāo)相位相對(duì)應(yīng)的位置。其中，背光源為準(zhǔn)直背光源時(shí)，每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的數(shù)量可以為一個(gè)或兩個(gè)；背光源為非準(zhǔn)直背光源時(shí)，每個(gè)子像素中的目標(biāo)孫像素的數(shù)量也可以為一個(gè)或兩個(gè)，這些情況下孫像素的具體確定方式已在上文進(jìn)行描述，這里不再贅述。

以上為對(duì)本發(fā)明提供的全息顯示裝置及其全息顯示方法的描述，可以看出，由于每個(gè)子像素包括多個(gè)透光率可調(diào)的孫像素，每個(gè)子像素的多個(gè)孫像素分別對(duì)應(yīng)著相位調(diào)節(jié)量互不相同的多個(gè)相位部，因此，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)子像素中的透光位置(即，調(diào)節(jié)一部分孫像素透光，另一部分孫像素不透光)，可以對(duì)每個(gè)子像素射出光線(xiàn)的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)孫像素的透光率，可以對(duì)每個(gè)子像素射出光線(xiàn)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)顯示一幅立體圖像時(shí)，獲取各個(gè)子像素與待顯示的立體圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度，并通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)子像素的出光相位和強(qiáng)度，以達(dá)到相應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度，從而使人眼看到與原物體位置、顏色、亮度均相同的重現(xiàn)圖像。當(dāng)顯示不同的圖像時(shí)，只需根據(jù)各個(gè)待顯示圖像所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)相位和目標(biāo)強(qiáng)度對(duì)孫像素的透光率進(jìn)行調(diào)節(jié)即可，從而重現(xiàn)出不同的立體圖像，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的全息顯示。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。