用于景象全息重建的投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具影像重建功能的全息投影装置（１），这一装置包含了至少一个光线调制器装置（２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）以及至少一个能够发射出足够且相干的光以产生景象的波前（８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，８Ｌ）的光源（４），而且这一波前将会被编码承载于前述的光线调制器装置（２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）之内。由光源（４）所发射出来且经由光线调制器装置（２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）所调制后的光线的傅里叶转换（ＦＴ）将会通过成像元件（６）而成像在屏幕（７）之上。另外，编码承载于光调制器装置（２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）的波前（８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，８Ｌ）也会通过由成像元件（６）而成形于某个观察者位置平面（１２）内至少一个虚拟观察者视窗（１１，１１Ｒ，１１Ｌ，２４Ｒ，２４Ｌ，２８Ｒ，２８Ｌ）上。为了通过改变至少一个观察者某只眼睛的位置来追踪观察者视窗（（１１，１１Ｒ，１１Ｌ，２４Ｒ，２４Ｌ，２８Ｒ，２８Ｌ），本发明专利技术所提出的方法中的装置至少包含了一个位于光调制器装置（２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）与屏幕（７）之间的折射元件（１８）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用来处理景象全息重建的投影装置，所述装置包含了 至少一个光调校装置和至少一个能发射出足够相干的光的光源以产生出 景象的波前并且编码承载于光调校装置之内。本专利技术还涉及一种景象全息 重建的方法。
技术介绍
全息影像利用波形-光学方法让三维物体能够被记录并且以光学方法 重建。全息影像的重建通常会参考类似重建方法，即借助投影装置，依赖 全息影像的型式，并通过发射出足够相干光的全息影像相关媒介来实现。所使用的全息影像可能是真实的全息影像或计算机生成全息图(CGH)。通常重建的结果都会被直接观察，也就是观察者会直接观察计算机生 成全息图，举例来说，重建包含依照全息影像的值作一致的编码处理的规 则性分布的像素。由于离散记录与折射效果的差异，CGH的重建只可能 在周期性的间隔内且此周期性间隔是由CGH相关媒介的分辨率所定义 的。全息影像的重建基本上会重复地以不规则的形式出现在邻近的周期性 区域之内。处理CGH的记录媒体包括对投射进来的光线的相位和振幅进行调制 的空间光调制器、例如液晶显示器(LCD)、硅上液晶(LCoS， liquid crystal on silicon)等等。另外将CGH转换到目标平面的光学元件也常被用于重 建二维与三维景象。用于景象重建的投影装置的刷新频率必须足够高以达 成移动中的二维与三维景象的高品质图像。举例来说，US 5,172,251号专利公开了一种用于重建三维景象的具有 一维调制器的投影装置。其中的光调制器是由数据处理系统的调制信号所控制的声光调制器(acousto-optic modulator),因而能将一维的全息影像进 行编码处理。重建将借助许多光学元件被縮减，如此将能提升水平方向的 观察角度。水平扫描器能够连续地整合许多局部的景象的全息影像并且平 衡局部全息影像沿着调制器的移动。水平扫描器会与声波的速度同步，所 以来自调制器的原始影像所要被扫描的范围会固定显示在重建的景象之 内。另外，还包括垂直扫描器以便将水平的一维全息影像标示在垂直的方 向上。然而，因为上述的投影装置使用了声光调制器(AOM)，它曝露出另 外需求其他类似用来作为平衡信号移动的水平扫描器的元件的缺点。这将 会使得设计变得更佳困难而复杂。另外一个缺点在于AOM的光圈太小， 这就需要串联在一起的附属全息影像。另外，光调制器可从例如日本的第09068674A号专利中得知。该专 利和附图说明了借助两个空间光调制器(SLM)用来重建三维景象的装置。 其中的两个光调制器每一个都具有相对应的全息影像以对应到一个观察 者的一只眼睛。透镜元件与旋转镜片元件配置在光调制器与观察者之间。 而三维景象将会被重建于旋转镜片元件之内的区域或之上。任何观察者的 移动都会通过位置检测系统而被检测定位，且该旋转镜片元件会调整倾斜 其水平或垂直轴以追随移动后新的观察者眼睛的位置。同时，相对应于移 动后新观察者位置的三维景象将会被重建显示于全息影像之内。上述的旋转镜片元件的作用相当于投影装置中的监视器，该旋转镜片 元件被用来同步追踪观察者视窗。因此，三维景象的重建将会因该元件的 扩展而收到限制。另外，重建后的景象也会显示出因旋转镜片元件移动的 影响而造成的不规则现象。这表示重建后景象的表象将会随着实际观察方 向而有所不同。这将会使得观察者在观看景象时相当不便。还有，重建后 的景象将会受到前述两个光调制器的相对较小维度的限制。日本的第09138631号专利说明了用于显示移动中的三维景象的全息 影像装置，其中从观察者到景象的观察距离保持尽可能的小。该装置包含 光源、光调制器、用于成像光线的成像元件以及配置于靠近重建景象或与该重建景象相同位置的场域透镜。因为场域透镜在此还用作屏幕，所以三 维景象的扩展会收到该场域透镜的维度的限制。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的是提供一个可以克服现有技术的前述缺点的用于 景象全息重建的装置与方法，所述装置与方法能够产生出具有高影像品质 的二维与三维景象之重建结果以呈现给多个观察者，且这多个观察者中至 少有一个观察者在移动，本专利技术所提出的投影装置结构简单且制造成本低廉。根据本专利技术，此目的通过成像元件解决，该成像元件用于将由光调制 器装置调制的光经傅里叶转换的影像呈现在屏幕之上，以及将编码于光调 制器装置上的波前成像显示于位于观察者位置平面中的至少一个虚拟观 察者视窗之上，还有至少一个折射元件以根据至少一个观察者一只眼睛的 位置的改变来追踪观察者视窗，所述折射元件配置在光调制器装置与屏幕 之间。根据本专利技术的投影装置包含至少一个光调制器装置，该光调制器装置 由包含能发射足够相干光的光源的发光装置来照明。该光调制器装置优选 为一个空间光调制器，最好是相位调制器。由光源所发射出来的光经过光 调制器调制之后其傅里叶转换通过成像元件、具体说是透镜组与/或镜面显 示呈现于用作屏幕的光学元件上，以及编码于光调制器装置上的波前将会 被成像在虚拟观察者视窗之中，该虚拟观察者视窗位于可让一个或多个观 察者都能够看到重建后的二维或三维景象的观察者位置平面。观察者视窗 之所以被称为虚拟的视窗是因为它并不是实体存在的。它只是一个位于观 察者某一只或两只眼睛之前的成像视窗，通过该视窗将能够看到相当影像 品质的重建景象。根据本专利技术，观察者视窗可借助至少一个折射元件并随 着观察者的移动来做追踪，也就是检测定位出移动后新的观察者眼睛位 置。该折射元件位于投影装置之内，配置在光调制器装置与屏幕之间。这 种折射元件可以是机械式的、电子式的、电磁式的或光学式的元件、诸如 声光元件。如此一来，全息影像投影装置用于轻易且快速地二维与三维景象的重 建并提供较高的影像品质，也可以不断地追踪观察者视窗的位置。事实上， 用来追踪观察者视窗的折射元件会配置在投影装置中并且使得系统对于 周围亮度的感光性变得不敏感。另外，所使用的光调制器装置优选为延伸 的空间光调制器和尺寸非限制的调制器、例如前述的声光调制器，它可以让例如US 5，172，251号专利中的水平扫描器这样的附加元件及其布置在整 个投影装置中变成是多余的。这有助于实际产品的紧凑设计。在本专利技术的一个实施例中，全息影像重建的等级大小和屏幕尺寸大小 都是可以选择的以使得傅里叶转换的衍射级的周期连续性落在屏幕之外。 这样做的好处是衍射级的周期连续性会被替换在屏幕之外，并且只有一个 周期可以在屏幕上被看到。这意味着观察者无法在各个衍射级上观察到重 建的周期连续性。比起传统的技术其影像品质要提高相当多。在本专利技术的另一实施例中，光调制器装置可以是一维光调制器装置， 其中提供了折射元件用于产生二维波前以重建景象，该折射元件可以让光 学折射垂直于一维光调制器装置。如果使用一维空间光调制器装置，则根据本专利技术的投影装置包含折射 元件，优选为电流扫描器(镜式电流计)或多角形镜以便能对光束做快速 地折射，如此将对重建景象的显示产生二维波前。行或列的波前(取决于 一维光调制器是垂直还是水平排列)也将借助折射元件而串列在一起。为了能让观察者的观察者视窗有更大的空间区域，在观察重建景象时 利用位置检测系统来检测观察者位置平面中的观察者眼睛位置的改变。位置检测系统会检测一个或多个观察者在观察重建景象时其眼睛的 位置，并因此将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于景象的全息重建的投影装置，该装置具至少一个能够发射足够相干光的光源，以及至少一个能够产生景象的编码波前的光调制器装置，包含：能将光的傅里叶转换（ＦＴ）通过光调制器装置（２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）调制成形成于屏幕（７）之上的、而且可以将编码后的波前（８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，８Ｌ）成像于观察者位置平面（１２）上至少一个虚拟观察者视窗（１１，１１Ｒ，１１Ｌ，２４Ｒ，２４Ｌ，２８Ｒ，２８Ｌ）之中的成像元件（６），以及至少一个配置于光调制器装置（２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）与屏幕（７）之间的折射元件（１８）以根据至少一个观察者的某只眼睛的位置改变来追踪观察者视窗（１１，１１Ｒ，１１Ｌ，２４Ｒ，２４Ｌ，２８Ｒ，２８Ｌ）。

【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：菲利普瑞德乔德，
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]