全息重建装置制造方法及图纸

３Ｄ场景重建中斑点图样的减少可以通过平均来实现。全息重建装置中，希望通过考虑场景重建的可见分辨率抑制斑点图样。全息重建装置设计成使得场景重建的可见分辨率与人类眼睛的分辨能力相匹配，与所使用的重建装置（ＲＭ）的成像性能相匹配，或者与所使用的光调制器装置（ＳＬＭ）的分辨能力相匹配。执行方法步骤，其中物点（ＯＰ）的网格比例在各种情况下在交叉平面（ＳＥ）内通过系统控制器装置（ＳＭ）生成，其中网格比例在交叉平面（ＳＥ）内不能用于分离地分辨邻近物点（ＯＰ），并且执行各个交叉平面（ＳＥ）的物点（ＯＰ）的编辑以形成物点群，该物点群具有可以被分离地分辨的邻近物点（ＯＰ）。全息显示装置中，本发明专利技术用于减少斑点图样并且减少将要计算和编码的场景物点的全息图的数量，以及计算复杂性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全息重建装置本专利技术涉及一种用于生成包含多个物体的三维场景的全息重建的装置。为了能够 计算并且编码场景的全息图，将场景分为单个物点，这些物点结合起来形成以计算机生成 的全息图(CGH)的形式在光调制器装置中显示的物点群(object point groups)。利用相 干光和重建装置生成每个物点群的各个重建并将其叠加，以便观察者从眼睛位置观看到斑 点图样减少的时间平均的场景。本专利技术还涉及一种用于生成允许斑点图样减少的场景的全 息重建的方法。本专利技术可以结合多种装置应用，该装置借助于利用实时或者接近实时的相干激光 的全息术，允许记录和重建三维场景的复合波阵面，其中可以从可见区观看到该重建，该可 见区也被称为观察者窗口。提供具有可控元件的光调制器装置用于用场景的复值调制入射 相干光的波阵面。从申请人提交的较早的文件中知晓可以应用新方法的全息显示装 置的特定类型， 例如，(I)EP 1 563 346 A2, (2)DE 10 2004 063 838 Al 或者(3)DE 10 2005 023 743 Al。 在那些文件中，在以下基础上实现全息计算为了编码和全息重建，将三维场景切分成截面 层(section layers)，每个截面层包含场景的大量物点。物点表现表面和作为所有表面的 总和的三维场景的特征。将它们作为复值写入到光调制器装置的多个可控元件中(或者在 光调制器装置的多个可控元件中编码)，因此每个物点在光调制器装置上形成分离的区域 (separate region)。这样的分离的区域被称为该物点的亚全息图。亚全息图大致对应于全 息编码的透镜功能，该透镜功能在其焦点重建这个物点。复值的绝对值，即，振幅，在整个亚 全息图中大约都是恒定的，并且其量值依赖于物点到屏幕的轴向距离以及物点的强度。亚 全息图中复值的相位分布大致对应于透镜功能，该透镜的焦距依赖于物点到光调制器装置 或者屏幕的轴向距离。由于相干光穿过光调制器，所以写入亚全息图的可控元件的复值修 改光的振幅和/或相位。物点可以由已调制光重建。亚全息图之外，该物点在光调制器装 置中具有数值“0”。场景的总已编码全息图由增加各个亚全息图的复值生成。场景的全息重建在重建空间中由重建装置生成，该重建空间在可见区和光调制器 装置之间延伸。由场景的已编码全息图发出的波阵面在可见区中叠加，以便可以从眼睛位 置观看到已重建的物点。重建基于叠加的波阵面生成，其中在时分多路或空分多路过程中 为观察者的每只眼睛生成场景的各个透视图，但被大脑认知成单个全息3D显示，在该过程 中，所述视图的视差不同。为了观察三维场景的重建，观察者可以注视光调制器装置，场景的全息图在该调 制器装置上直接编码，并且该光调制器装置充当屏幕。这被称为直视布置(direct-view arrangement)。可选择地，观察者也可以注视屏幕，图像或者在光调制器装置上编码的全息 值的变换投射到该屏幕上。这被称为投射仪布置(projector arrangement) 0观察者的眼 睛位置由位置探测器通过公知的方法检测，所述位置探测器通过软件装置与存储装置、计 算单元以及系统控制器装置连接。存储装置还以查找表的形式主控在数据记录中计算CGH 所必需的物点的信息。由于光调制器装置仅允许离散记录，所以为全息计算离散地扫描场景的物点。某些编码方法提供了生成与在扫描点位置上的扫描的场景完全相符的重建的可能性。然而， 物理重建导致重建强度的连续梯度，这也在扫描点之间。这些位置表明场景中强度梯度的 偏差，这在重建中引起斑点图样，并且因此使全息显示的质量变差。当用物点的随机相位计 算全息图时，该情况尤其明显。通常，斑点图样可以描述为类似粒状的干涉图样，其作为具 有由具有统计上不规则分布的相位差的多个光波的干涉产生的随机分布强度最小值和最 大值的空间结构生成。这些斑点图样实质上使重建场景的感知质量变差。通常可以通过三维场景重建过程中的时间和/或空间平均来减少斑点图样。观察者眼睛总是将呈现给其的多个重建进行平均，这些重建中的每个具有不同的 斑点图样。如果场景的物点显示出不同的随机相位，则斑点图样例如将是随机的并且 是不同的。由于平均效应，观察者感知降至最低的该斑点图样。旨在减少斑点图样的 时间平均例如由Donghyim Kim在名为“通过衍射特定伪随机扩散减少动态全息三维显 不装置中的相干伪像(Reduction of coherent artifacts in dynamic holographic three-dimensional displays by diffraction-specific pseudorandom diffusion)，，的文 件中进行描述。一个接一个地计算并且显示场景的不同的全息图，其中用变化的相对相位 差重叠场景的各个物点。因此眼睛时间平均了干涉效应，即，斑点图样。然而，利用该方法 的话就不得不接受因需要计算多个全息图而引起的较大计算量，因为总是为所有物点计算 每个全息图。这在重建场景的实时显示中会是实质上的缺点。此外，全息显示需要具有较 短转换时间的便宜的光调制器装置。这样的装置还没有商业化。此外，当在全息显示装置中重建场景时必须考虑人类眼睛的分辨能力。为了确保 场景中的平坦表面被观察者感知为连续平面，而不是作为各个点的集合被观察者感知，当 算术上将场景分为物点时，邻近物点之间的临界距离(critical distance)必须不超出该 平面或者截面层的范围。然而，尤其是这些出现在彼此相互接近的物点之间的干涉，将对需 要被消除的斑点图样贡献主要的份额。本专利技术的目的是设计计算和编码场景的计算机生成的全息图(CGH)的过程，使得 在不增加计算量的情况下在很大程度上抑制场景全息重建中斑点图样的出现。同时，场景 的全息显示总体上将在相应设计的全息重建装置中以良好的质量可见。公知技术中描述了用来与本专利技术相结合的三维场景的全息计算和全息重建的一 般方法。该方法基于这样的事实场景由物体组成，而物体又由物点组成。为重建场景提供 各种装置，所述装置与系统控制器装置相联合或者与系统控制器装置相配合。它们允许选 择物点并将物点结合以形成物点群，其中物点群可以作为单个CGH计算和显示。通过各种 装置的配合，实现物点群的各个重建的光波阵面的重叠，以便观察者的眼睛在眼睛位置观 看到场景的最终重建。 基于该原则，通过一装置达到了根据本专利技术的该目的，该装置中，依赖于场景重建 的可见分辨率，由系统控制器装置在截面层中根据网格完成物点的选择，以及进行物点的 结合以形成物点群。为了通过系统控制器装置实现对场景重建的可见分辨率的适应，——每个截面层中，为具有在截面层中邻近物点不能被观察者分辨为分离点的间 距的物点确定网格，并且——将可以被观察者分辨为分离点的各个截面层的这样的物点结合以形成物点群。这样做时，为重建选择已切分场景的每个物点。因此，最好实现将每个物点分配给物点群仅一次，并且因此需要计算并编码的物点群的全息图更少。除了减少斑点图样的出 现，总体上还减少了计算时间。根据本专利技术，建议使场景重建的可见分辨率适应于人类眼睛的分辨能力。眼睛的 分辨能力由艾里(Airy)函数2*jl(r-r0)/(r-r0)描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于全息重建场景的装置，其中场景通过软件装置被平行的截面层分成物点，并且其中根据确定的网格选择物点并且通过系统控制器装置将物点结合以形成物点群，其中计算每个物点群的计算机生成的全息图（ＣＧＨ）并且该计算机生成的全息图（ＣＧＨ）在由光源装置发出的相干光照亮的光调制器装置上编码，其中重建装置生成各个重建并且使它们非相干地叠加，以便场景的单一全息重建在观察者眼睛位置的平面内变得可见，并且其中系统控制器装置具有用于存储物点的数据记录的存储装置，其特征在于，系统控制器装置依据场景重建的可见分辨率在截面层内根据网格完成物点的选择以及执行物点的结合以形成物点群。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：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]