專利名稱：視頻全息圖和用于重構(gòu)視頻全息圖的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻全息圖以及一種包括有光學(xué)系統(tǒng)的用于重構(gòu)視頻全息圖的裝置，其包括至少一個(gè)光源、透鏡以及由設(shè)置成矩陣或其它規(guī)則圖案的單元組成的全息圖承載介質(zhì)，并且每一單元帶有至少一個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)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(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)(Stephen A. Benton, Joel S. Kollin :Three dimensional display system,US5172251)中已知使用聲光學(xué)調(diào)制器(AOM)重構(gòu)視頻全息圖的裝置。這種聲光學(xué)調(diào)制器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為光波波陣面，使用偏轉(zhuǎn)鏡將其重組為視頻幀，以形成二維全息區(qū)域。使用其他光學(xué)元件根據(jù)各個(gè)波陣面重構(gòu)觀察者可見(jiàn)的場(chǎng)景。所使用的光學(xué)裝置，諸如透鏡和偏轉(zhuǎn)元件，具有所重構(gòu)的場(chǎng)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(yīng)用范圍受到限制。通過(guò)所謂的“片鋪方法(tiling method)”，使用計(jì)算機(jī)生成全息圖(CGH)提供了產(chǎn)生大視頻全息圖的另一種可能。在該方法中，從W000/75698A1和US6，437，919B1中已知，借助于光學(xué)系統(tǒng)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(diào)制器))，然后這些矩陣被復(fù)制到適當(dāng)?shù)娜D介質(zhì)上并被組合以形成大的視頻全息圖。通常，可光學(xué)尋址空間光調(diào)制器(OASLM)用作全息圖介質(zhì)。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(shè)置成矩陣或其它規(guī)則圖案的可控制開(kāi)口的CGH中，例如從W001/95016A1 中或者從 Fukaya 等人白勺“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(kāi)口上的衍射來(lái)對(duì)場(chǎng)景編碼。從開(kāi)口出來(lái)的波陣面在它們到達(dá)觀察者之前匯聚到三維場(chǎng)景的物點(diǎn)上。間距越小，于是在CGH中的開(kāi)口越小，那么衍射角、 即觀察角就越大。相應(yīng)地，使用這些擴(kuò)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(chǎng)景被重構(gòu)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(xù)該重構(gòu)，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(gòu)尺寸超過(guò)了周期間隔，則相鄰的衍射級(jí)會(huì)交疊。隨著分
5辨率逐漸降低，即隨著開(kāi)口間距的上升，重構(gòu)的邊緣將通過(guò)交疊更高衍射級(jí)而逐漸地變形。 重構(gòu)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(zhǎng)。因此，CGH必須足夠大，以能夠重構(gòu)大的場(chǎng)景。這兩個(gè)條件要求具有大量開(kāi)口的大CGH。然而，這在具有可控制開(kāi)口形式的顯示中并不可行(參見(jiàn)ΕΡ099216!3Β1)。 具有可控制開(kāi)口的CGH只有一到幾英寸，并且間距還基本上大于1 μ m。兩個(gè)參數(shù)，間距和全息圖尺寸，的特征就是作為全息圖中開(kāi)口數(shù)量的所謂的空間帶寬積(SBP)。如果要產(chǎn)生具有50cm寬度的、帶有可控制開(kāi)口的CGH重構(gòu)，使得觀察者能夠在Im的距離并以50cm寬的水平觀察窗口觀察場(chǎng)景，那么水平方向上的SBP大約為0. 5 IO60這對(duì)應(yīng)于在CGH中Iym的距離有500，000個(gè)開(kāi)口。假定縱橫比為4 3，那么在垂直方向上就需要375000個(gè)開(kāi)口。相應(yīng)地，如果考慮三色子象素，則CGH就包括3. 75 X IO11個(gè)開(kāi)口。如果考慮到帶有可控制開(kāi)口的CGH通常只允許幅度受到影響，該數(shù)目就會(huì)變?yōu)槿丁?利用所謂的迂回相位效應(yīng)對(duì)相位進(jìn)行編碼，其要求每個(gè)采樣點(diǎn)有至少三個(gè)等距離開(kāi)口。具有如此大量可控制開(kāi)口的SLM迄今為止還不為人知。必須從所要重構(gòu)的場(chǎng)景計(jì)算全息圖值。假定對(duì)于三原色的每一個(gè)顏色深度為1字節(jié)，并且?guī)俾蕿?0HZ，則CGH所要求的信息流速率為50X1012 = 0. 5X IOw字節(jié)每秒。這么大量的數(shù)據(jù)流的傅立葉變換超出了當(dāng)今的計(jì)算機(jī)的能力，并從而不能夠基于本地計(jì)算機(jī)計(jì)算全息圖。然而，通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸如此大量的數(shù)據(jù)當(dāng)前對(duì)普通用戶是不可行的。為了減少大量的計(jì)算，已經(jīng)提出不計(jì)算全部的全息圖，而只計(jì)算可以被觀察者直接看見(jiàn)的這些部分，或者改變的這些部分。在上面提到的專利文獻(xiàn)W001/95016A1中公開(kāi)了這種由可尋址子區(qū)域組成的全息圖，諸如上述“片鋪全息圖”。計(jì)算的起始點(diǎn)就是所謂的有效出射光瞳，其位置可以與觀察者的眼瞳孔重合。隨著該觀察者位置的改變，通過(guò)連續(xù)地重新計(jì)算為新的觀察者位置產(chǎn)生圖像的全息圖部分，來(lái)跟蹤圖像。然而，這部分地不能減少計(jì)
鈴旦昇里。已知方法的缺陷可以歸納如下帶有聲光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)體積太大，并且不能減小到由現(xiàn)有技術(shù)的平面顯示已知的尺寸；使用片鋪方法產(chǎn)生的視頻全息圖是兩階段的處理， 其需要大量的技術(shù)努力并且不能很容易地減小到桌面尺寸；并且基于帶有可控制開(kāi)口的 SLM的結(jié)構(gòu)太小，以至不能重構(gòu)大的場(chǎng)景。當(dāng)前還沒(méi)有具有極其小間距的大的可控制SLM， 這是其所需要的，并且該技術(shù)進(jìn)一步受到計(jì)算機(jī)性能以及當(dāng)前可用的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避開(kāi)上述缺陷，并提供大視角視頻全息圖的擴(kuò)展的實(shí)時(shí)重構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的視頻全息圖以及用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備，以創(chuàng)造性的方式實(shí)現(xiàn)這一目的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在權(quán)利要求2至10中。根據(jù)本發(fā)明，具有可控制開(kāi)口的視頻全息圖以及用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備的特征在于在觀察平面中，至少一個(gè)觀察窗口被形成在周期間隔中，作為視頻全息圖的直接傅立葉變換或逆傅立葉變換，所述觀察窗口允許觀察者查看三維場(chǎng)景的重構(gòu)。視頻窗口的最大范圍對(duì)應(yīng)于光源圖像平面中的逆傅立葉變換平面中的周期間隔。截頭錐體在全息圖和觀
6察窗口之間伸展，所示截頭錐體包含作為視頻全息圖菲涅耳變換的全部三維場(chǎng)景。本發(fā)明中的觀察窗口被近似地限制并相對(duì)于觀察者的一只眼睛、目距或者相對(duì)于另一適當(dāng)?shù)膮^(qū)域定位。現(xiàn)在，在本發(fā)明中，提供用于觀察者另一只眼睛的另一觀察窗口。其實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)在另一適當(dāng)?shù)奈恢梅胖盟^察的光源，或者添加第二個(gè)實(shí)際的或虛擬的足夠相干光源， 以在光學(xué)系統(tǒng)中形成一對(duì)光源。該結(jié)構(gòu)允許使用兩只眼睛通過(guò)兩個(gè)相關(guān)的觀察窗口看到三維場(chǎng)景?？梢耘c第二觀察窗口的啟動(dòng)同步地根據(jù)眼睛位置來(lái)改變，即重新編碼視頻全息圖的內(nèi)容。如果幾個(gè)觀察者觀看場(chǎng)景，則可以通過(guò)開(kāi)啟另外的光源產(chǎn)生多個(gè)觀察窗口。關(guān)于用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備的本發(fā)明的另一方面，設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)和全息圖承載介質(zhì)，使得視頻全息圖的更高衍射級(jí)具有第一觀察窗口的零點(diǎn)，或者在第二觀察窗口的位置具有最小強(qiáng)度。這樣就防止了一只眼睛的觀察窗口與觀察者或其它觀察者串?dāng)_。于是利用了較高衍射級(jí)的光強(qiáng)度降低，這是因?yàn)槿D承載介質(zhì)的開(kāi)口寬度有限和/或強(qiáng)度分布的最小值。矩形開(kāi)口的強(qiáng)度分布例如是sine2函數(shù)，其幅度快速地降低，并形成隨著距離增加而降低的sin2函數(shù)。顯示中開(kāi)口的數(shù)量確定對(duì)于視頻全息圖必須計(jì)算的值的最大數(shù)量。從計(jì)算機(jī)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向表示視頻全息圖的顯示傳輸數(shù)據(jù)被限制到同樣數(shù)量的值。數(shù)據(jù)流速率基本上不會(huì)不同于當(dāng)今所使用的典型顯示中已知的數(shù)據(jù)流速率。現(xiàn)在，借助于范例對(duì)其進(jìn)行描述。例如，如果通過(guò)選擇足夠低分辨率的顯示，觀察窗口從50cm (水平)X 3. 75cm (垂直)減小到IcmX Icm，則全息圖中開(kāi)口的數(shù)量會(huì)降到1/1875。在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸期間， 以同樣的方式減少所需要的帶寬。使用已知方法創(chuàng)建的視頻全息圖需要IO12個(gè)開(kāi)口，而在該范例中該數(shù)量降低到5X IO8個(gè)象素。通過(guò)其余觀察窗口可以全面查看該場(chǎng)景。通過(guò)當(dāng)今可用的顯示已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)空間帶寬積對(duì)間距和全息圖大小的這些要求。這樣就允許在具有用于大觀察窗口的大間距的顯示器上經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)大的實(shí)時(shí)視頻全息圖。通過(guò)機(jī)械地或者電子地移動(dòng)光源、通過(guò)使用可移動(dòng)鏡面或通過(guò)使用可以任何其它方式充分定位的光源來(lái)跟蹤該觀察窗口。根據(jù)光源圖像的移動(dòng)來(lái)移動(dòng)觀察窗口。如果觀察者移動(dòng)，那么空間地移動(dòng)光源，使得觀察窗口跟隨觀察者的眼睛。這樣就確保了當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)，他們也能夠看到所重構(gòu)的三維場(chǎng)景，從而他們的自由移動(dòng)不受到限制。已知多種系統(tǒng)用于檢測(cè)觀察者的位置，例如有利地可以將基于磁傳感器的系統(tǒng)用于此。本發(fā)明也允許有效地彩色重構(gòu)視頻全息圖。這里，使用每單元至少三個(gè)開(kāi)口(表示三原色)進(jìn)行重構(gòu)，所述開(kāi)口的幅度和相位是可以控制的，并且對(duì)于每一原色單獨(dú)地編碼所述開(kāi)口。彩色重構(gòu)視頻全息圖的另一種可能性就是使用本發(fā)明的設(shè)備一個(gè)接一個(gè)的執(zhí)行至少三個(gè)重構(gòu)，也就是為各個(gè)原色重構(gòu)。本發(fā)明允許通過(guò)可控制的顯示，諸如TFT平板屏幕實(shí)時(shí)地有效地產(chǎn)生空間擴(kuò)展場(chǎng)景的全息圖重構(gòu)，并提供大的視角。這些視頻全息圖可以有利地用于TV、多媒體、游戲和設(shè)計(jì)應(yīng)用中，用于醫(yī)療和軍事領(lǐng)域，以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的許多其它領(lǐng)域?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)或其它方式產(chǎn)生三維場(chǎng)景。


下面結(jié)合附圖描述和解釋說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，其中
7
圖1為視頻全息圖和用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備的一般圖解，表示衍射級(jí)的產(chǎn)生和觀察窗口的位置；圖2為用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備的一般圖解，表示通過(guò)觀察窗口能夠查看的三維場(chǎng)景；圖3為用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備的一般圖解，表示對(duì)視頻全息圖的一部分三維場(chǎng)景進(jìn)行編碼；圖4的圖表示觀察平面中根據(jù)衍射級(jí)的光強(qiáng)度分布；和圖5為用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備的一般圖解，表示用于觀察者兩只眼睛的觀察窗口對(duì)于衍射級(jí)的位置，以防止串?dāng)_。
具體實(shí)施例方式用于重構(gòu)視頻全息圖的設(shè)備包括全息圖承載介質(zhì)、實(shí)際或虛擬的充分相干的點(diǎn)或線光源、以及光學(xué)系統(tǒng)。該視頻全息圖承載介質(zhì)本身由單元組成，單元被設(shè)置成矩陣或其它規(guī)則圖案，每單元具有至少一個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)口的相位或幅度可控制。用于重構(gòu)視頻全息圖的光學(xué)系統(tǒng)可以通過(guò)本領(lǐng)域所熟知的光學(xué)成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其包括點(diǎn)或線激光器，或者充分相干的光源。圖1所示為視頻全息圖及其重構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)。從光線的傳播方向上看，相繼地設(shè)置光源1、透鏡2、全息圖承載介質(zhì)3以及觀察平面4。觀察平面4對(duì)應(yīng)于具有衍射級(jí)的視頻全息圖的逆變換的傅立葉平面。光源1通過(guò)透鏡2所表示的光學(xué)系統(tǒng)成像到該觀察平面4上。如果插入全息圖承載介質(zhì)3，其在該觀察平面4中重構(gòu)為傅立葉逆變換。具有周期開(kāi)口的全息圖承載介質(zhì)3在觀察平面4中等距離地產(chǎn)生交錯(cuò)的衍射級(jí)，這里出現(xiàn)編碼成為更高衍射級(jí)的全息圖，例如通過(guò)所謂的迂回相位效應(yīng)。因?yàn)楦哐苌浼?jí)的光強(qiáng)度降低，所以Ist和-Ist的衍射級(jí)用作觀察窗口 5。如果沒(méi)有其他明確說(shuō)明，Ist衍射級(jí)將會(huì)作為本發(fā)明進(jìn)一步描述的基礎(chǔ)。這里選擇重構(gòu)的尺寸，以對(duì)應(yīng)于觀察平面4中Ist衍射級(jí)的周期間隔的尺寸。相應(yīng)地，配屬有更高的衍射級(jí)，而沒(méi)有形成間距，也沒(méi)有交疊。作為傅立葉變換，所選擇的Ist衍射級(jí)形成全息圖承載介質(zhì)3的重構(gòu)。然而，其并不表示實(shí)際三維場(chǎng)景6。其只是用作觀察窗口，通過(guò)其可以觀察三維場(chǎng)景6(參見(jiàn)圖幻。以 Ist衍射級(jí)的射線束內(nèi)的圓環(huán)(circle)的形式表示實(shí)際的三維場(chǎng)景6。該場(chǎng)景于是位于在全息圖承載介質(zhì)3和觀察窗口 5之間延伸的重構(gòu)截頭錐體之內(nèi)。場(chǎng)景6被處理為全息圖承載介質(zhì)3的菲涅耳變換，而該觀察窗口 5是部分的傅立葉變換。圖3所示為對(duì)應(yīng)的全息圖編碼。該三維場(chǎng)景由離散點(diǎn)組成。以觀察窗口 5作為底邊、并且以場(chǎng)景6中所選擇的點(diǎn)7作為頂點(diǎn)的棱錐，延長(zhǎng)通過(guò)該點(diǎn)并投影到全息圖承載介質(zhì) 3上。在全息圖承載介質(zhì)3上創(chuàng)建了投影區(qū)域8，該點(diǎn)全息地編碼在所述投影區(qū)域中?？梢源_定點(diǎn)7至全息圖承載介質(zhì)3的單元之間的距離，以計(jì)算相位值。這種重構(gòu)允許觀察窗口 5 的大小受到周期間隔的限制。然而，如果點(diǎn)7在整個(gè)全息圖承載介質(zhì)3中被編碼，那么該重構(gòu)就會(huì)超出周期間隔。來(lái)自相鄰衍射級(jí)的觀察區(qū)域就會(huì)交疊，其將導(dǎo)致觀察者看到點(diǎn)7的周期延拓。這樣編碼表面的輪廓由于多個(gè)交疊而會(huì)模糊。利用強(qiáng)度隨著衍射級(jí)的增高而降低來(lái)抑制與其它觀察窗口的串?dāng)_(cross-talking) 0圖4示意性地表示衍射級(jí)上的光強(qiáng)度分布，通過(guò)CGH中開(kāi)口的寬度確定所述分布。橫坐標(biāo)所示為衍射級(jí)。Ist衍射級(jí)表示用于左眼的觀察窗口 5，即左觀察窗口，通過(guò)其可以觀察該三維場(chǎng)景。通過(guò)光強(qiáng)度隨著更高衍射級(jí)而降低，并且另外通過(guò)該強(qiáng)度分布的零點(diǎn)來(lái)抑制進(jìn)入右眼觀察窗口的串?dāng)_。當(dāng)然，觀察者可以使用兩眼觀察全息圖3的場(chǎng)景6(參見(jiàn)圖5)。對(duì)于右眼，選擇由光源1'的-Ist衍射級(jí)表示的右觀察窗口 5'。如從附圖中可見(jiàn)，這個(gè)光以非常低的強(qiáng)度影響左眼。這里，其對(duì)應(yīng)于-6th衍射級(jí)。對(duì)于左眼，選擇對(duì)應(yīng)于光源1的位置的Ist衍射級(jí)。同樣的形成左觀察窗口 5。根據(jù)本發(fā)明，使用在相對(duì)于眼睛的固定位置中的光源1和1'，重構(gòu)對(duì)應(yīng)的三維場(chǎng)景6和6'(未示出)。因此當(dāng)開(kāi)啟光源1和1'時(shí)，全息圖3將被重新編碼?？商鎿Q地，這兩個(gè)光源1和 1'可以在兩個(gè)觀察窗口 5和5'中同時(shí)重構(gòu)全息圖3。如果觀察者移動(dòng)，跟蹤光源1和1 ‘，使得兩個(gè)觀察窗口 5和5 ‘保持位于該觀察者的眼睛上。同樣可以應(yīng)用于法向、即垂直于視頻全息圖方向上的移動(dòng)。進(jìn)一步，如果通過(guò)開(kāi)啟另外的光源而創(chuàng)建另外的觀察窗口，幾個(gè)觀察者可以看到
三維場(chǎng)景。
9
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算全息圖的方法，所述計(jì)算是通過(guò)在近似觀察者眼睛位置處確定波前陣來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中所述波前陣由要重構(gòu)的物體的真實(shí)形式生成，所述全息圖被編碼到顯示設(shè)備的全息圖承載介質(zhì)(3)中，所述顯示設(shè)備包括全息圖承載介質(zhì)(3)、提供相干光的光源(1，1’ ) 和光學(xué)系統(tǒng)O)，所述光學(xué)系統(tǒng)重構(gòu)編碼在所述全息圖承載介質(zhì)(3)中的全息圖。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光源(1)通過(guò)所述光學(xué)系統(tǒng)(2)成像到觀察平面(4)上，并且將觀察窗口( 放置在所述觀察平面(4)處。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成觀察窗口(5)，所述觀察窗口(5)被限制為基本上定位于所述光源(1，1’ )的圖像面處。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，全息圖包括具有對(duì)于重構(gòu)所述三維場(chǎng)景(6) 中的單個(gè)點(diǎn)(7)所需要的信息的區(qū)域(8)，所述單個(gè)點(diǎn)(7)從所述觀察窗口(5)是可見(jiàn)的， 其特征在于所述區(qū)域(8)(a)被編碼以被重構(gòu)的三維場(chǎng)景(6)中該單個(gè)點(diǎn)(7)的信息；(b)是利用該單個(gè)點(diǎn)(7)的信息編碼的全息圖中的唯一區(qū)域(8)；(c)大小受到限制，以形成整個(gè)全息圖的一部分，其中所述大小是使得由更高衍射級(jí)所導(dǎo)致的該單個(gè)點(diǎn)(7)的多個(gè)重構(gòu)在所述觀察窗口(5)處是不可見(jiàn)的。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，為觀察者的左眼、然后為觀察者的右眼時(shí)間連續(xù)地重新編碼所述全息圖承載介質(zhì)(3)上的全息圖。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，全息重構(gòu)由全息圖的菲涅耳變換、而不是全息圖的傅立葉變換來(lái)描述。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，在觀察者的眼睛必須位于的觀察平面(4)處生成編碼到所述全息圖承載介質(zhì)(3)中的全息圖的傅立葉變換或傅立葉逆變換。
8.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，觀察窗口(5)小于所述全息圖承載介質(zhì)(3)。
9.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，存在分離的觀察窗口(5，5’)，對(duì)于觀察者的每個(gè)眼睛存在一個(gè)觀察窗口。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，每個(gè)觀察窗口(5)近似為IcmXlcm。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，跟蹤觀察者的眼睛的位置，并改變觀察窗口(5)的位置，使得觀察者即使在移動(dòng)其頭部時(shí)也能夠保持通過(guò)每個(gè)觀察窗口( 的觀察。
12.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，所述全息圖承載介質(zhì)(3)是TFT平板屏幕。
13.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，所述顯示設(shè)備是電視機(jī)或者多媒體設(shè)備或者游戲設(shè)備或者醫(yī)療圖像顯示設(shè)備或者軍事信息顯示設(shè)備。
14.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，通過(guò)利用所述光學(xué)系統(tǒng)(2)提供適當(dāng)?shù)恼彰鱽?lái)在所述光源(1，1’ )的圖像面處提供兩個(gè)觀察窗口(5)，并且其中，與觀察窗口(5)的啟動(dòng)同步地重新編碼所述全息圖承載介質(zhì)(3)上的全息圖。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述全息圖承載介質(zhì)(3)控制相位或幅度。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述物體是三維場(chǎng)景(6)，所述三維場(chǎng)景(6)由多個(gè)單個(gè)點(diǎn)(7)組成，該方法還包括以下步驟(a)在要被重構(gòu)的三維場(chǎng)景(6)中選擇單個(gè)點(diǎn)(7)；(b)限定觀察窗口(5)，被重構(gòu)的三維場(chǎng)景(6)通過(guò)該觀察窗口(5)將被看到；(c)從觀察窗口( 的邊緣跟蹤棱錐通過(guò)所選擇的單個(gè)點(diǎn)(7)到形成所述全息圖承載介質(zhì)(3)的僅僅一部分的區(qū)域(8)上；(d)僅在所述全息圖承載介質(zhì)(3)的所述區(qū)域(8)中生成產(chǎn)生所選擇的單個(gè)點(diǎn)(7)的全息重構(gòu)所需的全息信息。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述區(qū)域(8)在位置和大小上是可變的，所述區(qū)域(8)的位置和大小依賴于所述單個(gè)點(diǎn)(7)的位置并且依賴于所限定的觀察窗口的位置。
18.—種在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送全息圖序列的方法，其中，所述全息圖序列包括根據(jù)權(quán)利要求1 至17中任一項(xiàng)所述的方法計(jì)算的全息圖。
19.一種利用顯示設(shè)備重構(gòu)物體的方法，其中，所述顯示設(shè)備允許對(duì)所述物體的全息重構(gòu)，所述顯示設(shè)備包括光源(1，1’ )和光學(xué)系統(tǒng)O)，以照亮可利用全息圖編碼的全息圖承載介質(zhì)(3)，其中，該方法包括以下步驟(a)利用計(jì)算機(jī)編碼所述全息圖承載介質(zhì)(3)上的所述全息圖；所述全息圖已利用權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法生成；(b)利用所述光源(1，1’)和光學(xué)系統(tǒng)(2)照亮所述全息圖承載介質(zhì)(3)，使得對(duì)所述物體的全息重構(gòu)是可見(jiàn)的。
20.一種用于重構(gòu)物體的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備包括光源(1，1’ )和光學(xué)系統(tǒng) (2)，以照亮可利用全息圖編碼的全息圖承載介質(zhì)(3)，其中，要被編碼到所述全息圖承載介質(zhì)(3)中的所述全息圖是根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法計(jì)算的，并且其中，所述顯示設(shè)備適合于生成對(duì)所述物體的全息重構(gòu)。
21.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，所述光源(1)通過(guò)所述光學(xué)系統(tǒng)(2)成像到觀察平面(4)上，并且觀察窗口( 被放置在所述觀察平面(4)處。
22.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，觀察窗口( 被生成，所述觀察窗口(5)被限制為基本上定位于所述光源(1，1’ )的圖像面處。
23.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，可操作地用于時(shí)間連續(xù)地為觀察者的左眼、然后為觀察者的右眼重新編碼所述全息圖承載介質(zhì)(3)上的全息圖。
24.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，可操作地使得全息重構(gòu)是全息圖的菲涅耳變換， 而不是全息圖的傅立葉變換。
25.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，可操作地使得在觀察者的眼睛必須位于的觀察平面(4)處生成編碼到所述全息圖承載介質(zhì)(3)中的全息圖的傅立葉變換或傅立葉逆變換。
26.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，觀察窗口(5)小于所述全息圖承載介質(zhì)⑶。
27.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，存在分離的觀察窗口(5，5’)，對(duì)于觀察者的每個(gè)眼睛存在一個(gè)觀察窗口。
28.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，每個(gè)觀察窗口(5)近似為lcmXlcm。
29.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，可操作地用于跟蹤觀察者的眼睛的位置，并改變觀察窗口( 的位置，使得觀察者即使在移動(dòng)其頭部時(shí)也能夠保持通過(guò)每個(gè)觀察窗口(5) 的觀察。
30.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，包括位置傳感器，用以跟蹤觀察者的一只或兩只眼睛的位置。
31.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，所述全息圖承載介質(zhì)(3)是TFT平板屏幕。
32.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備是電視機(jī)或者多媒體設(shè)備或者游戲設(shè)備或者醫(yī)療圖像顯示設(shè)備或者軍事信息顯示設(shè)備。
33.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，所述光源(1，1’)包括以下項(xiàng)中的至少一個(gè) 幾個(gè)光源或者至少一個(gè)虛擬光源或者至少一個(gè)線光源或者至少一個(gè)點(diǎn)光源。
34.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備適于使得被重構(gòu)的物體能夠是所述全息圖承載介質(zhì)C3)和觀察窗口( 所限定的體積內(nèi)的任何地方。
35.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備適于通過(guò)利用所述光學(xué)系統(tǒng) (2)提供適當(dāng)?shù)恼彰鱽?lái)在所述光源(1，1’)的圖像面處生成兩個(gè)觀察窗口(5)，并且其中，所述全息圖承載介質(zhì)(3)上的全息圖與觀察窗口(5)的啟動(dòng)同步地被重新編碼。
36.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中，所述全息圖承載介質(zhì)(3)適于控制相位或幅度。
37.一種用于編碼全息圖的全息圖承載介質(zhì)，所述全息圖承載介質(zhì)(3)形成權(quán)利要求 20至36中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備的一部分，或者所述全息圖承載介質(zhì)C3)適于利用根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法計(jì)算的全息圖來(lái)編碼。
38.一種包括全息圖的全息圖序列，所述全息圖根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)計(jì)算。
39.一種包括硬件的計(jì)算機(jī)，所述硬件專門適于根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)計(jì)算全息圖。
40.一種全息重構(gòu)，所述全息重構(gòu)由如權(quán)利要求1所述的方法生成，或者由如權(quán)利要求 20至36中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備生成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種視頻全息顯示設(shè)備，其操作使得被重構(gòu)的三維場(chǎng)景的大小是全息圖承載介質(zhì)的大小的函數(shù)；被重構(gòu)的三維場(chǎng)景可以是全息圖承載介質(zhì)和虛擬的觀察者窗口所限定的體積內(nèi)的任何地方，其中被重構(gòu)的三維場(chǎng)景必須通過(guò)虛擬的觀察者窗口被觀察。其與傳統(tǒng)的全息圖相比，在傳統(tǒng)的全息圖中，被重構(gòu)的場(chǎng)景的大小被局部化到小很多的體積，并且根本不是全息圖承載介質(zhì)的大小的函數(shù)。
文檔編號(hào)G03H1/22GK102520604SQ20121002006
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者阿明·施維特納爾 申請(qǐng)人:希瑞爾技術(shù)有限公司