基于球冠衍射的大视角全息麦克斯韦显示方法

本发明涉及一种全息显示领域，特别是全息图的生成和再现方法。

背景技术：

1、麦克斯韦显示作为解决近眼显示器收敛适应冲突的有效解决方案，在许多方面展示了其独特的优势，如能够在一定景深内提供清晰的图像而不受眼睛焦点的影响。近年来，全息麦克斯韦显示的出现解决了传统麦克斯韦显示的不足，满足了灵活的控制参数、无像差设计和扩展的眼盒的要求。尽管如此，受限于平面空间光调制器的像素大小以及无法实现无缝拼接等限制，全息麦克斯韦显示无法覆盖人眼所需的视角范围，沉浸感不足，亟待解决。曲面全息是克服这些约束的一种有效方法，球面全息可以实现光场的全向重建，理论上提供更大的视角，对沉浸感提升具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是突破传统麦克斯韦显示视角受限而导致沉浸感不足的问题，提供一种基于球冠衍射的大视角全息麦克斯韦显示方法。解决上述技术问题采用如下技术措施，基于球冠衍射的大视角全息麦克斯韦显示方法按如下步骤进行：

2、基于球冠衍射的大视角全息麦克斯韦显示的全息图计算生成方法，具体步骤为：步骤1，位于半径为r的外球冠的物光波us，经过由外向内的球冠衍射过程，得到位于半径为re的等效瞳孔球冠面的衍射场分布ue；步骤2，对获得衍射场ue进行滤波处理，其具体过程为将大于要求的滤波孔径的衍射场分布置为零，其中滤波孔径的大小将决定全息显示的景深大小和重建质量；步骤3，滤波后的衍射场，经过由内向外的球冠衍射过程，到达位于半径为rh全息球冠面，记为uh；最后，通过全息图编码算法，将全息球冠面上的衍射场复振幅分布编码为可被空间光调制器加载并且调制的全息图；该计算生成方法的数学过程表示为: holo=encode{iop_scd{filter[oip_scd(us, r, re), φf, θf], re, rh}}，其中，oip_scd()表示外球冠到内球冠的衍射过程，filter[(), φf, θf]表示瞳孔球冠面上的滤波过程，iop_scd{}表示内球冠到外球冠的衍射传播过程；encode{}表示全息图编码过程；

3、基于球冠衍射的大视角全息麦克斯韦显示的再现方法具体为：先将计算全息图holo加载到一个空间光调制器上，然后通过在瞳孔球冠面的位置观察，人眼可以看到位于原始物体球冠面后方清晰的全息重建像。

4、该方法通过将全息麦克斯韦显示与球冠衍射相结合，利用滤波方式控制景深和图像质量，从而实现大视角的灵活控制参数的全息麦克斯韦显示。该方法理论上可以覆盖人眼所需的完整视角范围，不需要复杂的光路，并且对景深和图像质量等性能参数具有灵活的控制，具有极大的应用前景。

技术特征：

1.基于球冠衍射的大视角全息麦克斯韦显示方法，其特征在于按如下方法进行：

技术总结
本发明为了突破传统麦克斯韦显示视角受限而导致沉浸感不足的问题，提出了基于球冠衍射的大视角全息麦克斯韦显示方法。该方法通过将全息麦克斯韦显示与球冠衍射相结合，建立了物体球冠面、全息球冠面和瞳孔球冠面的球冠衍射关系，利用滤波方式控制景深和图像质量，从而实现大视角的灵活控制参数的全息麦克斯韦显示。该方法理论上可以覆盖人眼所需的完整视角范围，不需要复杂的光路，并且对景深和图像质量等性能参数具有灵活的控制，具有极大的应用前景。

技术研发人员：王君,张炜佳,伍旸
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/12