电子全息显示系统（３００，７００）包括：相干光源（３３０，７３０）；调制相干准直光束的空间光调制器（ＳＬＭ）（３２０，７２０）；处理器和驱动器单元（３１０，７１０），其产生全息数据并给ＳＬＭ的像素施加适当的电压以便利用全息数据调制相干准直光束，并且抑制在图像平面上再现全息图像的位置处的被调制光束的零阶分量。处理器和驱动器单元抑制被调制光束的零阶分量，这是通过选择施加到所述ＳＬＭ的像素的电压以使第一组像素相对于由第二组像素调制的准直光束部分向准直光束的第一部分提供１８０度的相移来实现的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子全息显示系统，更特别地涉及具有零阶衍射抑制的 电子全息显示的方法和系统。
技术介绍
全息术是记录和再现三维(3-D)图像的方法。与通常是对构成图 像的光线强度(振幅)的点对点记录和再现的照相术相比，在全息术中， 光的振幅和相位(通常在一个特定波长)都被记录。当再现时，产生的 光场和原始物体或场景发出的相同，可生成完美的三维图像。图1示出了记录物体25的3-D图像的系统100和方法。系统100 包括光源110、分束器120、反射镜130和图像记录设备140。有益地， 光源IIO是激光器或其它相千光发生器。图像记录设备140可以是照相 底片。操作时，光源IOO提供相干光束给分束器120。相干光束的第一部 分穿过分束器120,并作为照明光束引导至物体25之上，相干光束的第 二部分被分束器120反射后作为参考光束。反射镜130引导参考光束到 图像记录设备140。通过照明光束照射，物体25产生物体光束，物体光 束与参考光束在图像记录设备140处结合。由于光波叠加，参考光束和 物体光束之间形成光学干涉，产生了一系列强度条紋。这些条紋形成某 种类型的衍射光栅并被记录在图像记录设备140上。当被记录的图像再现时，来自条纹图案的衍射在强度和相位上重构 原始物体光束。因为相位和强度都被再现，图像看起来是三维的；观看 者可以移动其视点并看到图像准确地像原始物体那样旋转。近来，已开发了电子全息显示系统，以产生全三维("3-D")图像 重构。在开发运动三维图像再现的电子全息显示系统(例如3-D电视) 方面存在强烈的兴趣。然而，仍然存在一些问题。如上所解释的，全息图根据参考光束生成多阶(零阶、 一阶、二阶、 三阶等)衍射光束。零阶光束几乎没有衍射并且不生成图像。然而，总 的来说，零阶光束携带了参考光束的最多的能量，这些能量因此被浪费掉。现有使用零阶光束进行二维显示的方法，例如像美国专利6,639,642 中公开的那样。然而，这些方法不能应用在3-D全息显示上。同时，美国专利4,184,746公开了通过使用透射相位光栅来抑制零 阶衍射光束以便改进二维阴极射线管(CRT)显示的图像质量的方法。 在该方法中，光穿过栅格屏后相位改变。为使屏幕上不同的部位有不同 的厚度，屏幕被栅格化。穿过较厚部分的光能得到比穿过较薄部分的光 更多的相位变化。图2示出了三个具有相同频率不同相位的波形210、 220和230。这 些基本上都是在时间上移动的相同的波形(沿着箭头指示方向)。尽管 波形210和220除了沿着时间轴的移动之外是相同形状的波形，但是该 时间移动——在波形的特定频率下——使波形220相对于波形210具有 180度的脱相。因此，波形220和波形210叠加的结果是相互抵消的。 这就是在美国专利4,184,746中用来抑制零阶衍射光束的基本原理。然而，在美国专利4,184,746所述的方法中，因为栅格化屏幕的厚 度是固定的，所以相位光栅不能被动态地改变。这使得该布置方式不适 合用于生成运动图像的电子全息摄影。
技术实现思路
因此，期望提供具有零阶衍射抑制的电子全息显示系统。还期望提 供在电子全息显示系统中抑制零阶衍射的方法。在本专利技术的一个方面中，电子全息显示系统包括用来产生相干准 直光束的相干光源；用来接收和调制相干准直光束以从中产生调制光束 的空间光调制器(SLM);和处理器和驱动器单元，其用来产生代表全 息图像的全息数据，并给SLM的像素施加适当的电压以使SLM利用全 息数据调制相干准直光束，并在图像平面上再现全息图像的位置处抑制 被调制光束的零阶分量。SLM包括多个像素，其适于有选择地使准直光 束由被选中的像素所调制的部分产生180度的相移。处理器和驱动器单 元抑制被调制光束的零阶分量，这是通过选择施加到SLM的像素上的 电压，以使第 一组像素相对于由第二组像素调制的准直光束部分向准直 光束的第一部分提供180度的相移来实现的。在本专利技术的另一方面中，显示全息图像的方法包括给包括多个像素的空间光调制器(SLM)提供相干准直光束；给SLM的像素施加适 当的电压以使SLM利用全息数据调制相干准直光束，由此生成被调制 光束，并在图像平面上显示全息图像的位置处抑制被调制光束的零阶分 量。在图像平面上显示全息图像的位置处抑制被调制光束的零阶分量， 包括选择施加到SLM的像素的电压来使第一组像素相对于由第二组像 素调制的准直光束部分向准直光束的第一部分提供180度的相移。附图说明图1示出了记录物体3-D图像的系统和方法；图2示出了三个具有不同相位的波形；图3示出了带有零阶抑制的电子全息显示系统；图4A-4B示出了反射式液晶显示器(LCD)设备的工作原理；图5示出了第 一 波形和第二波形叠加后的抵消现象；图6A-6B示出了 LCD设备的工作原理，其可在图3所示的电子全息显示系统中用作空间光调制器；图7示出了带零阶抑制的电子全息显示系统的第二实施例；图8A-8B示出了 LCD设备的工作原理，其可在如图7所示的电子全息显示系统中用作空间光调制器。具体实施例方式图3示出了具有零阶抑制的电子全息显示系统300的一个实施例。 电子全息显示系统300包括处理器和驱动器单元310、空间光调制 器(SLM) 320、相干光源330和分束器340。处理器和驱动器单元310 可包括处理器和驱动器的单独的电路或部件，并可包括存储器，比如只 读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。有益地，执行多种 算法的软件存储在处理器和驱动器单元310上的存储器中。有益地，SLM 320是反射式液晶显示器(LCD)，例如反射式硅上液晶(LCOS)设备。 在一个实施例中，相干光源330包括激光发射二极管(LED) 332和准 直光学装置334。可替换地，另一激光发生设备或其它相干光发生器可 被使用。在一些实施例中，如果另外的装置或光学构造被提供用于将来 自相千光源330的光引导到SLM 320上，并把来自SLM 320的^皮调制 光导向期望的图像平面380上，那么分束器340可被省略。操作时，LED 332提供光束给准直光学装置334,准直光学装置334 适当地准直光束并且调节光束的尺寸以用于SLM 320。换言之，有利的 是，调节光束的尺寸和形状以便其基本上完全地同时照射SLM 320的所 有像素(与所谓的扫描彩色系统形成对比)。来自光源330的相干准直 光束投向分束器340,其引导相干准直光束投向SLM 320。同时，处理 器和驱动器单元310产生全息数据并用该数据去驱动SLM 320的像素。 响应于驱动SLM 320的每个像素的所述数据，相干准直光束在空间上被 调制以产生空间调制光束，该光束被反射回分束器340。空间调制光束 穿过分束器340引导至图像平面380上。在图像平面380上，来自SLM 320的每个像素的衍射光叠加到一起以产生期望的全息图像。图4A-4B示出了反射式液晶显示器(LCD)设备400的工作原理。 如图4A-4B所示，反射式LCD 400包括安置在第一和第二衬底420、 430 之间的液晶(LC)材料层410。第一衬底420是透明的。设置在(尽管 不一定直接地设置在)第二衬底430之上的是反射材料440，例如铝层。 有益地，反射材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
电子全息显示系统（３００，７００），包括： 用于产生相干准直光束的相干光源（３３０，７３０）； 用于接收和调制相干准直光束以从中产生被调制光束的空间光调制器（ＳＬＭ）（３２０，７２０），所述的ＳＬＭ（３２０，７２０）包括多个像素 ；以及 处理器和驱动器单元（３１０，７１０），其用于生成代表全息图像的全息数据，并施加适当的电压给ＳＬＭ（３２０，７２０）的像素，以使ＳＬＭ（３２０，７２０）利用全息数据调制所述相干准直光束，并且抑制在图像平面上再现全息图像的位置处的 被调制光束的零阶分量， 其中所述ＳＬＭ（３２０，７２０）用来有选择地向由选中的像素调制的准直光束部分提供１８０度相移，并且 其中处理器和驱动器单元（３１０，７１０）抑制被调制光束的零阶分量，这是通过选择施加到ＳＬＭ（３２０，７２ ０）的像素的电压，以使第一组像素相对于由第二组像素调制的准直光束部分向所述准直光束的第一部分提供１８０度的相移来实现的。
【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：A戈维尔，LR阿尔巴，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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