[發(fā)明專利]全息圖計算的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980037350.6
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN112236725B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N.科林斯;J.克里斯馬斯
• 申請（專利權(quán)）人: 杜爾利塔斯有限公司
• 主分類號: G03H1/08
• 分類號: G03H1/08;G03H1/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳堯劍

1.一種具有振幅和相位分量的全息圖的計算方法，

所述全息圖被配置為由顯示設(shè)備顯示，所述顯示設(shè)備包括光調(diào)制像素的陣列，其中每個光調(diào)制像素是包含可操作成調(diào)制振幅和相位的液晶的單元；

其中每個單元只能在多個復(fù)數(shù)調(diào)制水平下操作，其中所述多個復(fù)數(shù)調(diào)制水平是能在復(fù)數(shù)平面上限定的可能復(fù)數(shù)調(diào)制水平的子集，

該方法包括以下有序步驟：

(i)接收包括代表振幅的多個數(shù)據(jù)值的輸入圖像；

(ii)將隨機相位值分配給所述多個數(shù)據(jù)值中的每個數(shù)據(jù)值以形成第一復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集；

(iii)對所述第一復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集進行逆傅立葉變換以形成第二復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集；

(iv)將所述第二復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值約束為多個可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值之一，以形成全息圖，每個可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值包括振幅調(diào)制值和相位調(diào)制值；

該方法還包括：

在復(fù)數(shù)平面中限定線，其中所述全息圖的多個可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值的每個基本位于所述線上，并且其中在所述線上的所述多個可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值的每個對應(yīng)于所述顯示設(shè)備的單元配置成操作所處的多個復(fù)數(shù)調(diào)制水平的相應(yīng)一個；

其中該線是朝向原點的螺旋線，包括第一部分和第二部分，所述第一部分是圍繞原點的基本閉合的環(huán)，所述第二部分從所述環(huán)的圓周朝向所述復(fù)數(shù)平面的原點向內(nèi)延伸；以及

其中，所述多個可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值的相位調(diào)制值基本跨越2π，并且其中，所述可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值中的至少一個具有基本為零的振幅調(diào)制值和基本為零的相位調(diào)制值。

2.如權(quán)利要求1所述的全息圖的計算方法，其中，將所述第二復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集約束為所述多個可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值的步驟形成第三復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集，該方法還包括：

(v)對所述第三復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集執(zhí)行正向傅立葉變換以形成第四復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集；以及

(vi)測量所述第四復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集的振幅分量和所述輸入圖像之間的差。

3.如權(quán)利要求2所述的全息圖的計算方法，其中，如果所測量的差大于誤差，則所述方法還包括：

(vii)將所述第四復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集的相位分量與代表所述輸入圖像的振幅的多個數(shù)據(jù)值或代表從所述輸入圖像導(dǎo)出的振幅的多個數(shù)據(jù)值組合，以形成第五復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集；

(viii)逆傅立葉變換所述第五復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集以形成第六復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集；以及

(ix)將所述第六復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值約束為所述多個可允許復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值之一以形成全息圖。

4.如權(quán)利要求3所述的全息圖的計算方法，還包括重復(fù)有序步驟(v)至(ix)，直到由先前迭代產(chǎn)生的所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集的振幅分量與所述輸入圖像之間的所測量的差小于誤差。

5.如權(quán)利要求1所述的全息圖的計算方法，其中，所述第二部分延伸至原點，或者其中，所述第二部分延伸超過原點。

6.如權(quán)利要求1所述的全息圖的計算方法，其中，對于所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值，所述約束步驟包括：

將所述振幅和相位分量替換為所述復(fù)數(shù)平面中最接近的可允許復(fù)數(shù)據(jù)值的振幅和相位分量。

7.如權(quán)利要求1所述的全息圖的計算方法，其中，對于所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值，所述約束步驟包括：

(a)如果所述振幅分量小于閾值，則將所述振幅分量和相位分量替換為零；以及

(b)如果所述振幅分量等于或大于閾值，則將所述振幅和相位分量替換為所述復(fù)數(shù)平面中最接近的可允許復(fù)數(shù)據(jù)值的振幅和相位分量。

8.如權(quán)利要求1所述的全息圖的計算方法，其中，對于所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值，所述約束步驟包括：

將所述振幅和相位分量替換為包含所述復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)值的復(fù)數(shù)平面的象限中最接近的可允許復(fù)數(shù)據(jù)值的振幅和相位分量。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟：

在至少一個顯示設(shè)備的光調(diào)制像素上顯示全息圖；以及

用相干光照射所述至少一個顯示設(shè)備，并執(zhí)行傅立葉變換以在回放平面處生成全息重建。