1.一种基于复振幅调制的增强现实全息显示方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)布设点光源、相位型空间光调制器、透镜和滤波光阑,使点光源发出的光波依次经过相位型空间光调制器、透镜和滤波光阑;
2)根据最终重建图像,获得相位型空间光调制器所需生成的复振幅光场的位置、振幅和相位参数;
3)根据矢量分解原理,将所述复振幅光场各个像素的光矢量分解为两个纯相位值,得到与原图大小相等的两张纯相位全息图;利用棋盘格图样对所述两张纯相位全息图进行采样合成,在合成得到的纯相位全息图上加上倾斜平面波因子,得到经编码的纯相位全息图;
4)将步骤3)得到的经编码的纯相位全息图传输到相位型空间光调制器中,使点光源发出的光波在相位型空间光调制器中进行相位调制后射出,实现重建图像与现实场景的叠加;
步骤2)中,获得所述复振幅光场的位置的方法为:
计算所述复振幅光场与相位型空间光调制器的衍射距离l1:
其中,l2=d1,为点光源与相位型空间光调制器的垂直光路距离;l3由下式得出:其中,d2为相位型空间光调制器与透镜的垂直光路距离,f为透镜的焦距,d3为透镜到滤波光阑的垂直光路距离,d3由透镜成像公式 得出,d4为最终重建图像与人眼的垂直光路距离。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述透镜与滤波光阑之间设有波导,通过所述波导实现重建图像与现实场景的叠加。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述相位型空间光调制器为反射式相位型空间光调制器,点光源发出的光波经反射镜到达反射式相位型空间光调制器。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述倾斜平面波因子调整所述滤波光阑的位置及大小,使全息图的零级波透过所述滤波光阑,同时遮挡空间光调制器的零级波干扰,在紧贴所述滤波光阑的人眼视网膜上成像。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述滤波光阑为矩形滤波光阑,滤波光阑位于纯相位全息图的频谱面(u,v),所述频谱面平行于相位型空间光调制器平面(x,y)和透镜平面,所述频谱面原点(0,0)与透镜中心、相位型空间光调制器中心以及点光源在同一直线上,所述直线垂直于所述频谱面,(u,v)坐标轴的正方向与相位型空间光调制器平面坐标轴(x,y)的正方向相同。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述滤波光阑中心的位置坐标为滤波光阑的大小为u轴方向 v轴方向 d1为点
光源与相位型空间光调制器的垂直光路距离,d2为相位型空间光调制器与透镜的垂直光路距离,d3为滤波光阑与透镜的垂直光路距离,d3由透镜成像公式 得出;其中,Δx0、Δy0为空间光调制器的像素间距。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)中,所述棋盘格图样为M1(iΔx0,jΔy0)、M2(iΔx0,jΔy0)的图样,M1(iΔx0,jΔy0)和M2(iΔx0,jΔy0)满足:M1(iΔx0,jΔy0)+M2(iΔx0,jΔy0)=1其中,Δx0、Δy0为空间光调制器的像素间距,i、j为像素点的标号,i∈(1,N),j∈(1,M),i、j为整数。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述复振幅光场表示为:其中,A(x,y)表示复振幅光场的振幅, 表示复振幅光场的相位;
像素化后分辨率为M×N的输入面(x,y)的纯相位编码公式为:φ(iΔx0,jΔy0)=M1(iΔx0,jΔy0)θ1(iΔx0,jΔy0)+M2(iΔx0,jΔy0)θ2(iΔx0,jΔy0)+2πiΔx0sinα/λ其中,φ(iΔx0,jΔy0)为输入到空间光调制器的相位值,Δx0、Δy0为空间光调制器的像素间距,2πiΔx0sinα/λ为左右倾斜的倾斜平面波因子, λ为光波波长,i、j为像素点的标号,i∈(1,N),j∈(1,M),i、j为整数,θ1(iΔx0,jΔy0)和θ2(iΔx0,jΔy0)由以下两公式得出:Amax为A(x,y)的最大值。