[發明專利]用于調節具有復雜信息的波場的三維光調制裝置

有效

• 申請號: 201080037580.1
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN102483604A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 杰拉爾德·菲特雷爾;諾伯特·萊斯特;拉爾夫·豪斯勒;格瑞高利·拉扎列夫
• 申請（專利權）人: 視瑞爾技術公司
• 主分類號: G03H1/08
• 分類號: G03H1/08;G02B27/10;G02B27/28;G02B5/32
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 賀小明

本發明涉及空間光調制器裝置，其用于調制具有視頻全息信息，尤其具有三維場景不連續復雜物體光點值的光波場，所述三維場景的物體光點將被全息重建。本發明優選可適用于全息重建系統的情況，所述系統包含位置控制器、眼睛捕捉器、以及光波追蹤裝置，光波追蹤裝置在注視全息信息的觀察者改變他們的位置時將傳播的調節光波場的光軸追蹤至實際眼睛位置。這樣的全息重建系統已經在例如WO2006/119760?A2中公開。

本發明可以與提供全息信息的方式無關地使用，本發明還可在允許多個觀察者同時注視全息重建的視頻場景的系統中使用。

眾所周知，為了通過視頻全息術重建三維場景，光波產生器產生定向的光波場，所述定向的光波場發射能夠向空間光調制器裝置產生干涉的光波。為了使得光調制器裝置易于尋址，其優選包含常規結構的調制器元件，其中每個都由調制器控制器根據在將被重建的視頻場景中的物體光點的空間布置用不連續復雜全息值編碼。

在本申請文件中，“編碼”應理解為光調制器裝置的調制器單元的光學透射率的不連續調節。由于該編碼，調制器單元調節能夠產生干涉的光波場的入射光波部分，由此多個發射的光波部分通過構造性或破壞性干涉重建場景的多個物體光點，從光傳播方向看，所述場景由位于空間光調制器裝置下游的光路上的空間中的視頻信號描述。

在本發明的情況下，不連續復雜全息值攜帶全息信息，用于利用視頻全息圖對調制陣列不連續編碼。調制器控制器向每個調制器元件部件寫入全息代碼，例如就復數而言的實部和虛部，由此影響每個調制器元件的光傳導函數的振幅和/或相位。

傳統的光調制器裝置通常作為僅振幅調制器或僅相位調制器起作用，從而僅以單獨的真實值影響光波。這意味著這些調制器通過它們的單元編碼僅局部改變振幅或者僅局部改變相位信息。

對于視頻全息術，光調制器裝置必須能夠實時工作，并且它們必須能夠在大的重建空間內生成全色彩重建。

每個光調制裝置包含至少一個具有規則布置的調制器元件的調制陣列，其中每個調制器元件包含多個調制器單元。調制陣列通常由空間光調制器(SLM)實現。這樣的空間光調制器具有通常稱為像素的單獨調制器單元。

根據全息重建原理，調制器控制器基于場景的物體光點的相應不連續復雜值同時為所有的調制器元件計算不連續復雜全息值，所述調制器元件參與物體光點全息重建。在編碼程序之前，對應的代碼值部分為每個不連續復雜全息值生成。計算并相互調節用于每個調制器元件的代碼值部分，由此每個調制器元件的所有調制器單元相互作用，由此實際上實現預計來自調制器元件的復雜局部光調制。在例如基于具有深度信息的視頻信號進行編碼之前，由調制器控制器計算復雜物體光點值。

例如，文獻US?5,416,618公開了包含多個堆疊空間光調制器陣列的組合的光調制器裝置。例如，具有振幅光調制器單元的一個光調制器陣列和具有相位光調制器單元的一個光調制器陣列，或者具有相同類型光調制器單元的兩個陣列在光傳播的方向上堆疊。該堆疊生成包含多個單獨單元以及利用復雜全息圖值來調制光波場的調制器元件。然而，其缺點是，當光調制器陣列相鄰時，必須花費相當大的調節精力來實現單元結構的精確疊合。

但是當復雜全息圖值由一個調制陣列的一組多個調制器單元實現時，尤其是當多個調制器單元相對于光傳播方向并排布置時，該缺點并不出現。

根據本申請的光調制器裝置因此包含至少一個具有規則布置的調制器單元的調制陣列，所述調制器單元能夠被不連續地編碼，但它們組合形成關于它們的光學效應和它們的電尋址的聯合調制元件。光調制器裝置的調制元件以陣列布置，并以空間構造的方式調制能夠生成傳播的光波場的干涉的光波。這意味著每個調制元件僅改變傳播的光波場中根據調制元件的實際全息圖值實際射到調制陣列的光波部分。對于此，調制器控制器為每個單獨的調制器單元提供分配給調制元件的復雜物體掃描值的單獨值部分。

每個調制元件因此包含調制器單元的組合，其中調制器單元可以通過相位調節光調制器單元的形式或振幅調節光調制器單元的形式實現。這意味著，根據調制器單元的設計和局部布置，每個調制元件可利用一個調制器單元就其波相位并利用其他調制器單元就其波振幅，或者利用所有的調制器單元僅就其波相位或波振幅來調節入射的(impingent)傳播的光波場的光波部分。

在文獻WO?2007/082707?A1中，申請人已經公開了如上述的利用調制元件的空間光調制的一般原理，所述調制元件僅提供相位調節，其可以例如根據兩相位編碼方法利用每個調制元件的不同值部分相互無關地被尋址。