The invention relates to a method for encoding complex value signals of computer generated holograms (CGH) into phase modulated optical elements (3) for reconstructing three-dimensional objects (4) and a computer program product for encoding complex value signals of computer generated holograms (CGH). The invention further relates to a holographic display (10) for reconstructing a three-dimensional object (4). The object of the present invention is to reduce the complexity of encoding complex spatial distribution by iteration method on the basis of phase encoding, so as to display the obtained computer generated hologram more quickly, but with the same or improved reconstruction quality. In particular, convergence during iterative optimization should be accelerated. This is achieved by a method in which the freedom of the hologram plane (7) and the reconstruction plane (6) are used to optimize the iteration method so as to achieve fast convergence and maximize the diffraction efficiency in the signal range (SW). This is also achieved by the corresponding computer program products and the corresponding holographic display (10).
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于编码重建三维物体的复值信号的方法和装置本专利技术涉及一种用于将计算机生成的全息图(CGH)的复值信号编码到用于重建三维物体的相位调制光学元件内的方法，其中使用用于计算机生成的全息图(CGH)的迭代计算的变换算法。本专利技术还涉及一种用于将计算机生成的全息图(CGH)的复值信号编码到相位调制光学元件内的计算机程序产品，以及一种用于重建三维物体的全息显示器。计算机生成的全息图(CGH)基于CGH的衍射结构处的足够相干的电磁波的衍射原理，并且用于各种领域，例如数字全息术、全息成像、激光束成形、无掩模光刻和光学测量技术。全息图的衍射过程也称为重建。所述典型应用中的共同目标是通过CGH处的入射波场的衍射产生具有确定的相位分布和振幅分布的期望波场。全息图处的衍射可以理解为将入射波调制成期望的出射波。如果已知入射波和合成波，则可以以合适的形式计算并产生全息图函数Hi(x,y)的理想所需的复合振幅：在这种情况下，使用术语计算机生成的或合成的全息图。计算理想全息图函数的步骤也称为全息图合成。在随后的编码步骤中，全息图函数Hi(x,y)的复合振幅被转换成可以由给定调制器的特性产生的...
【技术保护点】
1.一种用于将计算机生成的全息图(CGH)的复值信号编码到用于重建三维物体(4)的相位调制光学元件(3)的方法，其中使用所述计算机生成的全息图(CGH)的迭代计算的变换算法，其中通过将所述三维物体(4)的物体数据集变换到观察者平面(6)中的二维周期性间隔(5)的信号范围(SW)中，计算波场复值的二维分布，所述二维分布形成复值设定点值分布并用作编码控制值的迭代计算的比较基础，所述二维周期性间隔(5)包括所述信号范围(SW)和噪音范围(NW)，并且通过将所述观察者平面(6)的所述二维周期性间隔的所述信号范围(SW)的复值设定点值分布以及所述噪声范围(NW)的复值实际值分布逆变换...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.19 DE 102016100793.51.一种用于将计算机生成的全息图(CGH)的复值信号编码到用于重建三维物体(4)的相位调制光学元件(3)的方法，其中使用所述计算机生成的全息图(CGH)的迭代计算的变换算法，其中通过将所述三维物体(4)的物体数据集变换到观察者平面(6)中的二维周期性间隔(5)的信号范围(SW)中，计算波场复值的二维分布，所述二维分布形成复值设定点值分布并用作编码控制值的迭代计算的比较基础，所述二维周期性间隔(5)包括所述信号范围(SW)和噪音范围(NW)，并且通过将所述观察者平面(6)的所述二维周期性间隔的所述信号范围(SW)的复值设定点值分布以及所述噪声范围(NW)的复值实际值分布逆变换到所述相位调制光学元件(3)的全息图平面(7)中，在重复积分步骤中进行数值迭代，确定包括振幅值和相位值的变换后的复值分布，并由此确定作为所述相位调制光学元件(3)的编码的控制值的相位值分布，并且通过将所述相位值分布变换到所述观察者平面(6)的所述二维周期性间隔(5)中，确定复值实际值分布，直到满足终止标准，从而最终利用最后确定的所述相位值分布作为所述控制值对所述相位调制光学元件(3)进行编码，其特征在于，-根据待编码的所述计算机生成的全息图的振幅值的统计分布，确定在所述数值迭代期间指定振幅边界条件的合适的振幅值，和/或-以使所述噪声范围(SW)与所述信号范围(SW)相比被放大的方式调整下列参数中的至少一个：所述周期性间隔(5)的所述信号范围(SW)的尺寸、形状、位置和加权滤波器。2.根据权利要求1所述的方法，其中在第一次迭代步骤中选择所述噪声范围(NW)中的复值起始分布。3.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述相位调制光学元件的相位值的起始分布，并且在第一次迭代步骤中通过将所述相位值分布变换到所述观察者平面(6)的所述二维周期性间隔(5)中来确定所述复值实际值分布。4.根据权利要求2和3之一所述的方法，其中对于所述计算机生成的全息图(CGH)序列，来自所述序列的前一计算机生成的全息图中的最后一次迭代步骤的所述实际值被用作来自所述序列的计算机生成的全息图的所述噪声范围内的复值起始分布或者作为所述相位调制光学元件的所述相位值的起始分布。5.根据权利要求1所述的方法，其中根据待编码的所述计算机生成的全息图的所述振幅值的概率密度函数确定在所述数值迭代期间用作所述振幅边界条件的期望值。6.根据权利要求1或5所述的方法，其中傅立叶变换被用作所述变换算法，并且所述数值迭代执行如下的k个迭代步骤：(1)将傅立叶逆变换应用于矩阵U(u,v,k)以计算在所述全息图平面(7)中的复合振幅，即，IFT{U(u，v，k)}＝H(x，y，k)＝A(x，y，k)exp[iφ(x，y，k)]，(2)限定在所述全息图平面(7)中的所述振幅边界条件Ac(x，y，k)≤1，(3)将傅立叶变换应用于校正的全息图函数FT{Ac(x，y，k)exp[iφ(x，y，k)]}＝U(u，v，k)以计算所述观察者平面(6)中的所述实际值分布并利用质量标准来评估信号质量，以与所述终止标准进行比较，所述质量标准例如是所述信号范围(SW)中的所述实际值分布和所述设定点值分布之间的信噪比(SNR)，(4)只要不满足所述终止标准，就通过将所述复值设定点值分布重写到所述周期性间隔(5)的所述信号范围(SW)中，尤其是矩阵U：S(u，v)→U(u，v，k)在所述观察者平面(6)中建立输入边界条件。7.根据权利要求6所述的方法，其中以下所述信噪比(SNR)的定义被用作所述复值分布的所述质量标准：其中其中Sn是在所述信号范围(SW)中的所述设定点值分布，Sr是在所述信号范围(SW)中的所述实际值分布，并且在所述信号范围(SW)的整个区域D上执行积分。8.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·瑞切特，诺伯特·莱斯特，安妮·弗劳恩霍夫，
申请(专利权)人：视瑞尔技术公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU
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