基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及全息顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來，近眼顯示設(shè)備作為下一代智能顯示終端，得到了越來越多的關(guān)注。其中 光學(xué)近眼顯示技術(shù)是近眼顯示設(shè)備的主要核心。目前，應(yīng)用最多的近眼顯示技術(shù)為虛像放 大投影技術(shù)，即利用透鏡將位于焦距之內(nèi)顯示器上的圖像投影到人眼合適的聚焦范圍內(nèi)。 但這種顯示方式只在空間成一個平面的像，然后利用雙目視差讓觀看者感受到立體效果， 無法解決人眼輻輳與調(diào)節(jié)之間的矛盾，長時間觀看會造成眩暈、疲勞、惡心等不適的反應(yīng)。 而全息顯示技術(shù)是能夠真正還原物理光場的真三維顯示技術(shù)，是未來三維顯示技術(shù)的發(fā)展 方向。
[0003] 全息顯示技術(shù)，利用光的干涉衍射原理，將物體發(fā)出的物光波記錄在一張全息圖 上。當(dāng)采用相應(yīng)的參考光對全息圖照射時，可以重建被記錄的物光波，則人眼可以觀看到實 際上并不存在的三維物體。
[0004] 傳統(tǒng)全息圖的生成是采用光學(xué)的方法將物光的復(fù)振幅信息以干涉條紋的形式記 錄下來。而計算全息則是采用數(shù)值計算的方式進行編碼制作全息圖。計算全息圖不僅可以 記錄物光的復(fù)振幅信息，而且能夠構(gòu)建出復(fù)雜的，或者世間不存在的物體的全息圖，因而具 有獨特的優(yōu)點和極大的靈活性。
[0005] 然而，現(xiàn)有的全息圖的生成過程需要經(jīng)過大量的計算，因此其生成速度較低。并 且，對于傳統(tǒng)計算全息圖而言，每個物點發(fā)出的波前信息在整個全息面上都被記錄下來。然 而，在近眼顯示設(shè)備當(dāng)中，顯示器件位于人眼前距離很近的位置，并且相對于顯示器件，人 眼的移動范圍有限。這樣造成了傳統(tǒng)方法制作的全息圖衍射的物光場有相當(dāng)一部分無法被 人眼觀察到，因此存在較高的冗余度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算方法及裝置， 以提高全息圖的計算速度，實現(xiàn)低冗余度的全息圖制作。具體技術(shù)方案如下：
[0007] 第一方面，本發(fā)明提供了一種基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算方法，所述方法包 括：
[0008] 確定人眼活動區(qū)域；
[0009] 根據(jù)所述人眼活動區(qū)域，確定每一個物點在顯示器上的有效衍射區(qū)域；
[0010] 記錄所述每一個物點發(fā)出的物光波在其有效衍射區(qū)域內(nèi)的物光波信息；
[0011] 基于所有的物點在其有效衍射區(qū)域的物光波信息，計算物體在所述顯示器上生成 的全息圖。
[0012] 進一步地，所述根據(jù)所述人眼活動區(qū)域，確定每一個物點在顯示器上的有效衍射 區(qū)域包括：
[0013] 將每一個物點與所述人眼活動區(qū)域的邊界做連線，各物點與所述人眼活動區(qū)域的 邊界的連線與顯示器相交后在所述顯示器上形成該物點的有效衍射區(qū)域。
[0014] 進一步地，所述方法還包括：
[0015] 將所述人眼活動區(qū)域離散成為相距預(yù)定間隔的多個分區(qū)；以及
[0016] 所述根據(jù)所述人眼活動區(qū)域，確定每一個物點在顯示器上的有效衍射區(qū)域包括：
[0017] 將每一個物點與每個所述分區(qū)的邊界做連線，各物點與每個所述分區(qū)的邊界的連 線與顯示器相交后在所述顯示器上形成該物點的有效衍射區(qū)域。
[0018] 進一步地，所述多個分區(qū)中任意相鄰兩個分區(qū)的中心距離均小于人眼瞳孔大小。
[0019] 第二方面，本發(fā)明提供了一種基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算裝置，所述裝置包 括：
[0020] 第一確定模塊，用于確定人眼活動區(qū)域；
[0021] 第二確定模塊，用于根據(jù)所述人眼活動區(qū)域，確定每一個物點在顯示器上的有效 衍射區(qū)域；
[0022] 記錄模塊，用于記錄所述每一個物點發(fā)出的物光波在其有效衍射區(qū)域內(nèi)的物光波 信息；
[0023] 計算模塊，用于基于所有的物點在其有效衍射區(qū)域的物光波信息，計算物體在所 述顯示器上生成的全息圖。
[0024] 進一步地，所述第二確定模塊具體用于：
[0025] 將每一個物點與所述人眼活動區(qū)域的邊界做連線，各物點與所述人眼活動區(qū)域的 邊界的連線與顯示器相交后在所述顯示器上形成該物點的有效衍射區(qū)域。
[0026] 進一步地，所述裝置還包括：
[0027] 離散模塊，用于將所述人眼活動區(qū)域離散成為相距預(yù)定間隔的多個分區(qū)；以及
[0028] 所述第二確定模塊還用于：
[0029] 將每一個物點與每個所述分區(qū)的邊界做連線，各物點與每個所述分區(qū)的邊界的連 線與顯示器相交后在所述顯示器上形成該物點的有效衍射區(qū)域。
[0030] 進一步地，所述多個分區(qū)中任意相鄰兩個分區(qū)的中心距離均小于人眼瞳孔大小。
[0031] 本發(fā)明實施例提供的基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算方法及裝置，可以根據(jù)物 點、全息圖加載器件和人眼移動區(qū)域之間三者之間的投影位置關(guān)系，確定人眼能夠觀察到 的每個物點的波前大小及波前位置，之后只對這個區(qū)域的波前進行記錄計算，由于減小了 每個物點在全息面上采樣波前的大小，從而提高了全息圖的計算速度。在這基礎(chǔ)之上，本發(fā) 明還可以對記錄波前進行降采樣處理，將人眼移動的連續(xù)區(qū)域變成幾個具有一定間隔的離 散區(qū)域，再進行有效波前的記錄計算，從而進一步降低全息圖制作的計算量。并且，采用本 發(fā)明提供的方法制作的全息圖，人眼觀察到的波前大小等于瞳孔的大小，降低了計算全息 圖的冗余度。當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法必不一定需要同時達到以上所述的所有 優(yōu)點。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033] 圖1示出了傳統(tǒng)全息圖制作原理示意圖；
[0034] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明提供的基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算方法的一個實施 例的示意性流程圖；
[0035] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的全息圖制作原理示意圖；
[0036] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明提供的基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算方法的另一個實 施例的示意性流程圖；
[0037] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的全息圖制作原理示意圖；
[0038] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明提供的基于近眼顯示設(shè)備的全息圖計算裝置的一個實施 例的功能模塊架構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0040] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0041] 請參考圖1，其示出了傳統(tǒng)全息圖制作原理示意圖。
[0042] 如圖1所示，在計算物體的全息圖時，可以將一個三維物體看成空間分布的多個 物點1。每個物點1當(dāng)成一個點波源，發(fā)出球面波。通過采集每個物點發(fā)出的球面波在顯示 器4上的物光波信息，即可計算得到物體在顯示器4上的全息圖5。這種記錄方法加載的全 息圖5是對空間物光波前的一個采樣平面，全息圖5上每個像素點都記錄了每個物點的波 目Uf目息。
[0043]