[發(fā)明專利]用于計算二維和/或三維場景的全息重建的全息圖的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680032235.6
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN107710080B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 伯·克羅爾;諾伯特·萊斯特
• 申請（專利權）人: 視瑞爾技術公司
• 主分類號: G03H1/08
• 分類號: G03H1/08
• 代理公司: 北京連和連知識產(chǎn)權代理有限公司 11278
• 代理人: 楊帆

本發(fā)明涉及用于計算顯示裝置中的二維和/或三維場景的全息重建的全息圖的方法，其中用于重建的場景(4)被分解成對象點(P、P1?P_n)，并且對象點(P、P1?P_n)被作為子全息圖(S1?S_n)編碼到顯示裝置的至少一個空間光調(diào)制設備(1、10、100)中。重建場景從可見區(qū)域(3)被觀察。至少一個空間光調(diào)制設備(1、10、100)的至少一個虛擬平面(100'、100”)基于空間光調(diào)制設備(1、10、100)的實際平面(100)來確定。子全息圖(S1?Sn)的計算在至少一個空間光調(diào)制設備的至少一個虛擬平面中來進行。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于計算顯示裝置中的二維和/或三維場景的全息重建的全息圖的方法，其中將被重建的場景被分解成對象點并且對象點被作為子全息圖編碼到顯示裝置的至少一個空間光調(diào)制設備中，其中重建場景從可見區(qū)域被觀察。

本發(fā)明還涉及一種顯示裝置，尤其是一種用于表示二維和/或三維場景的全息顯示裝置，該顯示裝置包含空間光調(diào)制設備，其中光調(diào)制設備適于進行所述方法。

背景技術

描述了全息顯示器或全息顯示裝置的全息圖的計算的方法在例如WO2006/066919A1中被公開，其公開內(nèi)容將完整地并入本文。該方法提供，為了計算全息圖，觀察者平面中包含虛擬觀察窗，當虛擬觀察窗與觀察者的眼睛瞳孔的位置一致時，觀察者可以通過觀察窗觀察重建場景。與傳統(tǒng)的全息照相術——其中在包括觀察者的至少兩只眼睛的可見區(qū)域中進行優(yōu)選三維(3D)場景的重建——相比，該技術涉及將包含關于重建場景的信息的波場限制為在觀察者平面上的觀察者的眼睛瞳孔。觀察者然后將在跨越在觀察窗和顯示裝置之間并且可能延伸到顯示裝置(通常稱為顯示器)下游的重建空間中看到重建場景。例如，在US2008/252950A1中公開和描述了該方法，其公開內(nèi)容也將完整地并入本文。

該方法使得在顯示裝置(顯示器)的光調(diào)制器(SLM)中以全息圖形式編碼的顯著較大的三維場景的全息重建成為可能，其中對光調(diào)制器的分辨率的要求顯著低于傳統(tǒng)的全息照相術對光調(diào)制器的分辨率的要求。另一個優(yōu)點是相應的全息圖的計算也需要較少的工作量。這是由于關于三維場景的對象點的信息將僅在顯示裝置的一個區(qū)域中被編碼的事實，所述區(qū)域由觀察窗通過將被顯示的對象點到顯示裝置或光調(diào)制器上的投影來產(chǎn)生，顯示裝置的區(qū)域被稱為子全息圖。

一種用于計算這種基于觀察窗的全息圖的方法在US 7,969,633中進行了說明，其公開內(nèi)容也將完整地并入本文。該方法大體上以三維場景以足夠短的距離被分解為剖切平面的方式進行，其中對象點被布置成具有足夠的分辨率。剖切平面然后通過第一積分變換被變換成參考平面中的虛擬觀察窗，并被累加在虛擬觀察窗的區(qū)域中。這個通常為復數(shù)值的波場然后通過第二積分變換被變換到光調(diào)制器的平面上，并且以通常也是復數(shù)值的全息圖的形式在所述平面中被編碼。這種方法的優(yōu)點是只有全息圖中的信息被編碼，該信息源自觀察窗的區(qū)域并且在全息圖的重建期間僅需要進入觀察窗。

然而，基于觀察窗的全息圖的計算和編碼也可以以不同的方式來完成。在下面的方法中，三維場景也被計算分解成對象點。子全息圖然后將以單個對象點的透鏡功能的形式被計算，并且它們被直接顯示在光調(diào)制器上并被累加。光調(diào)制器上的子全息圖的尺寸和位置是由觀察窗通過相應的對象點到光調(diào)制器上的投影產(chǎn)生。例如在WO 2008/025839 A1中描述了該方法，其公開內(nèi)容也將完整地并入本文中。

任何上述方法所需的計算工作量取決于剖切平面的數(shù)量和對象點的數(shù)量而變化。

對于根據(jù)US 7,969,633的方法，計算工作量隨著所使用的剖切平面的數(shù)量增加近似線性地增加。在一定程度上，剖切平面的選擇是任意的。然而，通常希望在觀看窗中給予觀察者持續(xù)的優(yōu)選三維場景的深度的印象。因此，將選擇的剖切平面的距離很小，以至于眼睛不能分辨相鄰平面之間的差異。對于給定的三維場景這需要最小數(shù)量的剖切平面。

對于根據(jù)WO2008/025839A1的方法，計算工作量隨著對象點的數(shù)量增加而增加，然而對象點的密度也被選擇成使得重建場景的連續(xù)印象被創(chuàng)建。