本发明专利技术涉及具有空间光调制装置的全息重建系统，用至少一个视频全息图调制来自光源（ＬＱ１－ＬＱ４）的干涉光波，其包含光学聚焦装置（ＬＡ）和可控制的光电偏转装置（ＤＭ），光学聚焦装置（ＬＡ）针对观察者的眼睛，用重建的物体光点（ＯＰＬ）为至少一个眼睛位置（ＥＰ）聚焦调制的光波，可控制的光电偏转装置（ＤＭ）用重建的光点将聚焦的调制光波导向至少一个眼睛位置，以减少像差。所述重建系统在聚焦元件的场中具有光学聚焦装置，其中每个聚焦元件提供有至少一个可干涉的光源。光电偏转装置位于光学聚焦装置之后的干涉光波的光路中，并具有至少一个偏转元件的场，该场针对每个聚焦元件具有至少一个可独立控制的光电偏转元件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于场景的三维重建的全息重建系统，其具有承载全息编 码的空间光调制器装置和用于照明光调制器装置的照明装置。本专利技术主要涉及借助于视频全息图序列的移动场景的实时或近实时 的重建。全息图处理器计算视频全息图并在空间光调制器装置的单元结构 上对其进行编码，当用能够产生干涉的光照明时，空间光调制器在空间上 用全息信息调制至少一个传播的光波场。调制的光波场通过衍射光波的干 涉重建场景，然后朝眼睛位置传播，使得一个或多个观察者可以将重建的 物体光点看作场景的三维重建。这意味着，重建的物体光点以三维的方式 在眼睛位置的前方呈现场景的光学外观。
技术介绍
与立体呈现相比，全息呈现实现了物体替代，这就是公知的立体视学 存在的问题，例如视力疲劳和头痛，为何不发生的原因，因为在观看真实 的场景和全息重建的场景之间总体上无差别。观察者的眼睛可以适应于视 差不同的不同视频全息图的时分多路或空分多路呈现。包含数百万个调制器单元且用作视频和TV装置或投影机的屏幕的高分辨率平面光调制器尤其例如适合作为光调制器装置。合适的光调制器装 置例如可以是所谓的硅基液晶(liquid crystal on silicon, LCoS)调制器，这 种调制器中，具有电子电路的光学调制器元件设置在基板或芯片上，透射 式LCD面板或电动机械控制的微镜系统，例如微电子机械系统(micro electro-mechanical systems, MEMS)，其包含机械元件、执行器和设置在 基板或芯片上的电子电路的组合。光调制器装置实现较大的光衍射角，并实现较小的调制器单元中心之间的距离，即单元间距。名称为视频全息图和用于重建视频全息图的装置(Video hologram and device for reconstructing video holograms)，，的第WO 2004/044659号国际申请公开了一种重建系统，其为空间光调制使用像用于电视和视频图像呈 现的具有传统的分辨率的液晶显示器(LCD)屏幕。重建系统包含设置在 照明装置和光调制器之间的聚焦装置，其使借助于与应用于视频全息术的 其它方案相比具有相对低的调制器分辨率的传统液晶显示器进行全息重 建成为可能。具有大空间深度和良好分辨率的重建场景在通过位于观察者 的眼睛位置附近的可见区的重建空间中是可见的。由液晶显示屏的对角线 确定的视角可以用于全息重建。当在全息术中使用为传统的图像显示而设计的光调制器时，不利的是 光调制器显示对全息术来说太小的衍射角，这是因为调制器单元之间的典 型距离大约是200(am。这使得重建不可能用双眼通过单一可见区同时看 见。对于这样的受分辨率限制的小的可见区，现有技术的重建系统使分开 的可见区针对观察者的每只眼睛顺序地生成。这意味着，当视频全息图激 活时，系统为视频全息图的一小部分周期交替地将用全息信息调制的波场 导向观察者眼睛。这对光调制器装置的工作速度提出了很高的要求。根据第WO 2004/044659号专利文件的重建系统，进而附加地公开了定 向和跟踪多个可见区的位置的可能性。具体说，重建系统应用移动的反射 镜或多个不同位置的光源实现了光源机械或电子横向偏离系统光轴，用于 转移生成可见区的光源图像，以感知重建。当观察者移动时，光源在空间 重新定位，使得可见区跟随观察者眼睛。不足的是，在大的跟踪范围，当光穿过聚焦装置时发生的实质像差负 面地影响了空间场景的重建。像差之所以发生是因为光依赖眼睛的位置以 不同角度穿过聚焦装置重建场景。因为物体光点通过衍射的部分光波的波 干涉重建，由于相位和运行时间误差，这样的像差能引起从传统的视频图 像显示中不能知晓的类型的图像误差。例如，当根据全息源信号计算全息 图时，不同于预期的其它部分光波可以干涉并生成与原始的场景相比错位6的物体光点或附加的物体光点。在名称为用于三维场景的全息重建的装置(Device for holographic reconstruction of three-dimensional scenes)的第WO 2006/119920号国际公布文件中，申请人还公开了一种用于观察重建的装置，其应用至少一个在 眼睛位置小于光调制器的调制表面的可见区。在该系统中，排列成矩阵的 能够产生干涉的光源阵列照明调制器表面，聚焦装置包含多个成像元件， 例如凸透镜，其机械地邻接从而形成聚焦装置的平面阵列。聚焦装置阵列 的每个成像元件分配给至少一个能够产生干涉的光源，从而生成照明单元 的束，共同地照明调制表面，其中每个照明单元只穿过调制表面的子区。 照明单元中能够产生干涉的光源设置成使得聚焦装置阵列的成像元件将 分配的光源成像到眼睛位置。换句话说，每个照明单元将一部分光波传送 通过调制表面的子区，并且通过单个子区独立调制后，部分光波重叠，从 而形成共有的可见区。根据公知的方案的延续，为了定向和跟踪可见区的位置到改变的眼睛 位置，光源设计为平面背光，以及具有可以根据位置探测系统探测的当前 的眼睛位置变换到透明模式(例如所谓的LCD光阀阵列打开)的调制器单 元的附加的可控制的调制器矩阵，对于聚焦装置阵列的每个成像元件，对 能够产生干涉并通过成像元件聚焦到眼睛位置的光设置点状出口 。这生成 了变换到透明模式的调制器单元的式样。在眼睛位置横向改变的情况下， 可见区的位置将进行调整，其中系统控制器使变换到透明模式的调制器单 元的式样相应地横向位移。在眼睛位置轴向改变的情况下，系统控制器将 调整变换到透明模式式样的调制器单元之间的距离。上述公布文件还公开 了具有可离散地控制的点光源的可变换光源阵列的应用，用于实现所述的 定向和跟踪光波场的方法。但是，可以看出，根据所述的方案通过调整光波场的传播定向和跟踪 可见区位置的方法显示了几个不足。另一方面，如果应用附加的可变换的 调制器矩阵，只有一小部分光能可以贡献于重建，而附加的可变换的调制 器矩阵吸收了光源阵列发出的大部分光。另一方面，可离散地变换的光源阵列或附加的可变换的调制器矩阵 是必须的，其必须显示比光调制器高得多的分辨率。提供这样的光源阵列 或这样的可变换的调制器矩阵是非常复杂的。两种方案都具有进一步的主要的不足，即背光的相干光以不同地倾斜 的透射角穿过聚焦装置阵列的成像元件。取决于实际眼睛位置的透射角的 倾斜取决于观察者位置，并导致了实质像差，由于其动态性质，这些像差 是非常难于补偿的。而且，因为部分光波朝向当前眼睛位置的传播方向也 不同，这些像差在各部分光波中变化。除了上述方案之外，在名称为用于场景的全息重建的投射装置和方法 (Projection device and method for the holographic reconstruction of scenes)的第WO2006/119760号国际公布文件中，申请人还公开了一种全 息投射系统，其将具有几厘米对角线的微显示器作为光调制器。与前述的 方案相似，该装置生成针对眼睛位置的可见区。但是，与之前的方案相比， 其中光调制器形成了调制的波场的光学系统出口，并且用于重建的最大视 角由光调制器的对角线确定，该方案实现了投射装置。在该装置中，聚焦 显示屏确定最大视角，且附加的光学扩展装置扩展波场，其用全息本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有用于调制的波场的光学系统出口的全息重建系统，包含： （ａ）光学聚焦装置（ＬＡ），其用能够产生干涉的光波将光源（ＬＱ１…ＬＱ４）成像到位于眼睛位置（ＥＰ）前方的可见区中， （ｂ）空间光调制器装置（ＳＬＭ），其包含调制器单元 ，该调制器单元用于以视频全息图调制波场，并用于全息重建场景的物体光点（ＯＬＰ）， （ｃ）具有全息处理器和眼睛探测器（ＥＦ）的系统控制器（ＳＣ），该全息处理器用于用再计算视频全息图，该系统控制器将光波导向至少一个当前的眼睛位置，并在眼睛 位置改变时相应地跟踪光波， 其中光学聚焦装置（ＬＡ）包含具有多个聚集元件的聚焦装置的阵列，每个光源（ＬＱ１…ＬＱ４）分配给至少一个聚焦元件，从而形成照明单元束，共同地照明光调制器装置（ＳＬＭ），其特征在于 －重建系统进一步包含光 电偏转装置（ＤＭ），其位于系统出口，包含至少一个具有可控制的光学单元（ＤＭＣ）的偏转装置阵列，光学单元（ＤＭＣ）的光出口方向可以控制，使得每个光源和每个聚焦装置分配给至少一个可控制的光学单元（ＤＭＣ）， －系统控制器（ＳＣ）基于由眼睛 探测器（ＥＦ）交替地探测到的位置信号控制光电偏转装置（ＤＭ），其中由眼睛探测器这样交替地探测到的位置信号用作由活动的视频全息图的内容确定的眼睛位置，从而交替地将能够产生干涉的聚焦的调制光波导向至少一个眼睛位置（ＥＰ），以及 －全息处理 器校正相位误差，并通过根据光调制器装置的调制器单元的编码的方式设置偏转的传播光波场的连续运转。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-5-21 102007024237.01.一种具有用于调制的波场的光学系统出口的全息重建系统，包含(a)光学聚焦装置(LA)，其用能够产生干涉的光波将光源(LQ1…LQ4)成像到位于眼睛位置(EP)前方的可见区中，(b)空间光调制器装置(SLM)，其包含调制器单元，该调制器单元用于以视频全息图调制波场，并用于全息重建场景的物体光点(OLP)，(c)具有全息处理器和眼睛探测器(EF)的系统控制器(SC)，该全息处理器用于用再计算视频全息图，该系统控制器将光波导向至少一个当前的眼睛位置，并在眼睛位置改变时相应地跟踪光波，其中光学聚焦装置(LA)包含具有多个聚集元件的聚焦装置的阵列，每个光源(LQ1…LQ4)分配给至少一个聚焦元件，从而形成照明单元束，共同地照明光调制器装置(SLM)，其特征在于-重建系统进一步包含光电偏转装置(DM)，其位于系统出口，包含至少一个具有可控制的光学单元(DMC)的偏转装置阵列，光学单元(DMC)的光出口方向可以控制，使得每个光源和每个聚焦装置分配给至少一个可控制的光学单元(DMC)，-系统控制器(SC)基于由眼睛探测器(EF)交替地探测到的位置信号控制光电偏转装置(DM)，其中由眼睛探测器这样交替地探测到的位置信号用作由活动的视频全息图的内容确定的眼睛位置，从而交替地将能够产生干涉的聚焦的调制光波导向至少一个眼睛位置(EP)，以及-全息处理器校正相位误差，并通过根据光调制器装置的调制器单元的编码的方式设置偏转的传播光波场的连续运转。2. 根据权利要求1所述的全息重建系统，其特征在于，偏转装置阵列 的可控制光学单元与聚焦装置阵列和光源阵列具有相同的矩阵。3. 根据权利要求1所述的全息重建系统，其特征在于，系统控制器借 助于偏转装置阵列的可控制光学单元实现可控制的光学棱镜功能，用于横向定向调制的聚焦光波场，其在场景重建之前在近轴的基本位置导向当前眼睛位置。4. 根据权利要求1所述的全息重建系统，其特征在于，系统控制器借助于偏转装置的可...
【专利技术属性】
技术研发人员：伯克罗尔，阿明史威特纳，杰拉尔德菲特雷尔，史蒂芬瑞切特，诺伯特莱斯特，
申请(专利权)人：视瑞尔技术公司，
类型：发明
国别省市：LU[卢森堡]
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