一种基于液晶锥透镜的大视角全息近眼显示方法

技术特征：
1.一种基于液晶锥透镜的大视角全息近眼显示方法，该方法包括三个步骤：第一步，首先计算倾斜角度为θ1，θ2，
……
，θ
n
的n个载波的相位因子，将被记录物体分别与n个载波的相位因子叠加并根据近场衍射原理计算得到被记录物体的n个子全息图；第二步，将n个加载了不同载波相位因子的子全息图叠加得到复合全息图，并将复合全息图加载到空间光调制器上；第三步，利用线偏光照射空间光调制器，对零级衍射像和高阶衍射像对应的杂散光进行滤波后，在4f系统的频谱面得到n个再现光的频谱点，利用液晶锥透镜对n个频谱点进行调制，从而得到2
×
n个再现像，实现视角的连续扩大。2.根据权利要求1所述的一种基于液晶锥透镜的大视角全息近眼显示方法，其特征在于，在步骤一中，以傅里叶透镜的焦点为坐标原点建立x-y-z坐标轴，载波的倾斜角度记为θ1，θ2，
……
，θ
n
，子全息图加载了倾斜角度为θ
i
(1≤i≤n)的载波，其再现光经过傅里叶透镜后频谱点的坐标为(x
i
,y
i
)，根据几何关系，倾斜角度为θ
i
的载波的相位因子u
i
计算为：计算为：u
i
＝exp[jk(xsinθ
xi
ysinθ
yi
)]其中θ
xi
和θ
yi
分别是倾角θ
i
在x方向和y方向的分量，f是傅里叶透镜的焦距，j是虚数，k是波数，与波长λ满足关系被记录物体的光场分布为i(x,y),叠加载波的相位因子u
i
，被记录物体的光场复振幅分布a
i
(x,y)为：a
i
(x,y)＝i(x,y)exp[jk(xsinθ
xi
ysinθ
yi
)]根据近场衍射原理计算得到叠加了载波的相位因子u
i
的子全息图h
i
(x1,y1)为：其中z是衍射距离，f
x
和f
y
是空间频率，φ是傅里叶变换，φ-1
是傅里叶逆变换。3.根据权利要求1所述的一种基于液晶锥透镜的大视角全息近眼显示方法，其特征在于，在步骤二中，将步骤一中计算得到的n个加载了不同载波相位因子的子全息图h
i
(x1,y1)叠加，得到复合全息图h(x1,y1)为：将得到的复合全息图h(x1,y1)加载到空间光调制器上。4.根据权利要求1所述的一种基于液晶锥透镜的大视角全息近眼显示方法，其特征在于，在步骤三中，利用线偏光照射加载了复合全息图的空间光调制器进行全息再现，利用两个傅里叶透镜和滤波器组成的4f系统对零级衍射像和高阶衍射像对应的杂散光进行滤波，使得n个子全息图对应的一级衍射像均通过放置在4f系统频谱面后方的滤波器，在4f系统的频谱面得到n个再现光场的频谱；液晶锥透镜紧挨滤波器，位于4f系统的频谱面，利用液晶锥透镜的偏振选择特性对再现光进行调制；液晶锥透镜的偏振选择特性是：入射的左旋圆偏光经过液晶锥透镜后变为右旋圆偏光并以α角度向光轴偏转，入射的右旋圆偏光经过液晶锥透镜后变为左旋圆偏光并以-α角度向远离光轴方向偏转；当一束线偏再现光入射液
晶锥透镜时，出射光为传播方向和旋性相反的两束圆偏再现光，再现像的视角扩大了两倍；当n束线偏再现光入射液晶锥透镜时，出射光为2
×
n束再现光，产生2
×
n个衍射像；出射的2
×
n束再现光经过半透半反镜折转后，人眼观看到大视角的虚实融合再现像；当再现像的大小、衍射距离和载波的倾斜角度确定时，控制液晶锥透镜的偏折角α使2
×
n个衍射像视角连续。5.根据权利要求1所述的一种基于液晶锥透镜的大视角全息近眼显示方法，其特征在于，载波的倾斜角度θ
i
在x方向和y方向的分量θ
xi
和θ
yi
满足其中为空间光调制器的最大衍射角；改变载波的倾斜角度和载波数量，能实现视角的水平方向和垂直方向的连续扩大。

技术总结
本发明提出一种基于液晶锥透镜的大视角全息近眼显示方法，该方法包括三个步骤：第一步，首先计算倾斜角度为θ1，θ2，


技术研发人员：王琼华 郑义微 王迪 李赵松
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/10/11