[發明專利]視頻全息圖和用于重構視頻全息圖的裝置

有效

• 申請號: 201210020062.X
• 申請日: 2003-11-11
• 公開（公告）號: CN102520604A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 阿明·施維特納爾
• 申請（專利權）人: 希瑞爾技術有限公司
• 主分類號: G03H1/22
• 分類號: G03H1/22;G03H1/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄒姍姍

本發明是申請號為200810096741.9、申請日為2003年11月11日、發明名稱為“視頻全息圖和用于重構視頻全息圖的裝置”的申請的分案申請。而上述申請號為200810096741.9的申請又是基于申請日為2003年11月11日、申請號為200380103105.X(PCT/DE2003/003791)、發明名稱為“視頻全息圖和用于重構視頻全息圖的裝置”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種視頻全息圖以及一種包括有光學系統的用于重構視頻全息圖的裝置，其包括至少一個光源、透鏡以及由設置成矩陣或其它規則圖案的單元組成的全息圖承載介質，并且每一單元帶有至少一個開口，所述開口的相位和幅度可以控制，以及位于該光源的圖像面中的觀察平面。

背景技術

從現有技術(Stephen?A.Benton，Joel?S.Kollin：Three?dimensional?display?system，US5172251)中已知使用聲光學調制器(AOM)重構視頻全息圖的裝置。這種聲光學調制器將電信號轉換成為光波波陣面，使用偏轉鏡將其重組為視頻幀，以形成二維全息區域。使用其他光學元件根據各個波陣面重構觀察者可見的場景。所使用的光學裝置，諸如透鏡和偏轉元件，具有所重構的場景的尺寸。由于它們較大的深度，這些元件體積較大并且沉重。難以將它們縮小，使得它們的應用范圍受到限制。

通過所謂的“片鋪方法(tiling?method)”，使用計算機生成全息圖(CGH)提供了產生大視頻全息圖的另一種可能。在該方法中，從WO00/75698A1和US6,437,919B1中已知，借助于光學系統組合具有小間距的小CGH。為此，在第一步驟中，將所需要的信息寫入具有小間距的快速矩陣(通常是EASLM(可電子尋址空間光調制器))，然后這些矩陣被復制到適當的全息圖介質上并被組合以形成大的視頻全息圖。通常，可光學尋址空間光調制器(OASLM)用作全息圖介質。在第二步驟中，使用傳輸和反射中的相干光重建所組合的視頻全息圖。

在具有設置成矩陣或其它規則圖案的可控制開口的CGH中，例如從WO01/95016A1中或者從Fukaya等人的“Eye-position?tracking?type?electro-holographic?display?using?liquid?crystal?devices”，Proceedings?of?EOS?Topical?Meeting?on?Diffractive?Optics，1997中已知，利用小開口上的衍射來對場景編碼。從開口出來的波陣面在它們到達觀察者之前匯聚到三維場景的物點上。間距越小，于是在CGH中的開口越小，那么衍射角、即觀察角就越大。相應地，使用這些擴大觀察角的已知方法就可以提高分辨率。

如通常所已知的，在傅立葉全息圖中，場景被重構為平面中全息圖的直接傅立葉變換或逆傅立葉變換。以周期間隔周期性地繼續該重構，所述周期間隔的范圍反比于全息圖中的間距。

如果傅立葉全息圖的重構尺寸超過了周期間隔，則相鄰的衍射級會交疊。隨著分辨率逐漸降低，即隨著開口間距的上升，重構的邊緣將通過交疊更高衍射級而逐漸地變形。重構的可使用范圍于是就漸漸地受限。

如果要得到更大的周期性間隔，并從而得到更大的觀察角，全息圖中所需要的間距就更加接近光波長。因此，CGH必須足夠大，以能夠重構大的場景。這兩個條件要求具有大量開口的大CGH。然而，這在具有可控制開口形式的顯示中并不可行(參見EP0992163B1)。具有可控制開口的CGH只有一到幾英寸，并且間距還基本上大于1μm。

兩個參數，間距和全息圖尺寸，的特征就是作為全息圖中開口數量的所謂的空間帶寬積(SBP)。如果要產生具有50cm寬度的、帶有可控制開口的CGH重構，使得觀察者能夠在1m的距離并以50cm寬的水平觀察窗口觀察場景，那么水平方向上的SBP大約為0.5＊10⁶。這對應于在CGH中1μm的距離有500,000個開口。假定縱橫比為4∶3，那么在垂直方向上就需要375000個開口。相應地，如果考慮三色子象素，則CGH就包括3.75×10¹¹個開口。如果考慮到帶有可控制開口的CGH通常只允許幅度受到影響，該數目就會變為三倍。利用所謂的迂回相位效應對相位進行編碼，其要求每個采樣點有至少三個等距離開口。具有如此大量可控制開口的SLM迄今為止還不為人知。