一种全息重建系统，其具有空间光调制器（ＳＬＭ）、眼睛探测器以及使空间传播的已调制光波场（ＬＷ）朝向观察者眼睛的至少一个眼睛位置（ＥＰ３）的位置控制，从而在眼睛位置位置改变的过程中以三维的方式重建场景并且追踪场景。通过低机械和低光学复杂性，本发明专利技术能够使观察者头部在追踪区中畅通无阻地横向和轴向移动到任意眼睛位置。避免了对会在观察者眼睛位置改变过程中带来光学像差的附加的、平面的光学组件的利用。根据本发明专利技术的重建系统实现了以下目标，除了全息场景信息和关于关联的物体元素（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３）的物体位置的数据以外，全息处理器装置还将当前眼睛位置的眼睛为之数据考虑在内，一方面，以便于调整全息区（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）的大小和位置使其适应于当前眼睛位置（ＥＰ３），另一方面，以便于动态影响用于全息区的编码数据，使得在不考虑当前眼睛位置的情况下，系统使在追踪区中调制的具有开口光波锥的部分光波朝向当前眼睛位置。
【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全息重建系统，在该系统中，传播到观察者的至少一 只眼睛的传播的已调制光波场三维地重建场景，从而使其对所述眼睛可 见。该系统包含空间光调制器装置、眼睛探测器和位置控制器，以便将传 播的已调制光波场导向至少一个观察者的眼睛位置全息重建，并且如果观 察者改变其眼睛位置，追踪所述传播的已调制光波场到眼睛位置。本专利技术 具体涉及用于调整眼睛位置与重建系统的轴向距离的装置。本专利技术独立于提供全息信息的方式，并且其还可以用于允许多个观察 者同时观看全息重建的视频场景的重建系统中。
技术介绍
申请人己经公开了一定数量的全息重建系统，这些全息重建系统借助 传播的已调制光波场三维地重建重建场景，其中传播的已调制光波场由跟 踪观察者的至少一只眼睛的波追踪装置引导。此专利技术以重建对观察者的一只眼睛可见的场景的光波场为例描述这 样的重建系统的功能原理。对于另一只眼睛，该系统可以生成具有不同 于空分多路或时分多路过程中的视差的全息信息的第二波场。然而，该 系统通常还可以提供具有足够大的可见区的波场。该系统还可以在空分 多路或时分多路过程中为多个观察者生成并引导分离的波场。将重建系统的基本原理应用于本专利技术，其中空间光调制器装置呈现视 频全息图。图l表示利用具有离散调制器单元的光调制器装置的重建系统的一般技术问题。在本例子中，光调制器装置是调制光波场LW的单个光 调制器SLM，当光透过光调制器时，其能够产生具有全息信息生的干涉， 即，以透射网格方式(transmissive grid mode)生成干涉，或者作为可控5的、空间排列的微反射器。光调制器SLM动态编码场景的全息信息。在任一情况下，产生已调制波场，其用焦平面FL前方的空间中的聚焦透镜L在傅立叶变换之后重建场景的物体光点。聚焦透镜L确保由视频全息图的所有区域发出的光以不受限的方式通过可见区。正如具有照相底片(photographic plate )或照相胶片(photographic film )的传统全息术那样，如图l所示的光调制器SLM也包含用于传统视频全息图的每个调制器单元中的场景的全部全息信息。划分视频全息图之后，每个全息区可以依赖于观察者角度-仅仅是可以观看到物体縮小的角度范围，为其本身全息地重建整个场景。然而，如果公知的系统在具有像素化调制器单元结构的二维空间光调制器，例如液晶显示装置的整个调制器表面上为每个物体光点编码全息信息，就会出现问题。除了每个所需的重建物体光点以外，位于空间频谱中的附加寄生光点(parasitic light points)不可避免地存在于另外的衍射级中。图l以极其简化的形式说明了本系统所采用的衍射级中所选择的物体光点OPO，另外，还有在衍射级+l和-l中的寄生光点OP+l和OP-l。本专利技术并不感兴趣的另外的寄生光点出现在另外的衍射级中。在重建位置，物体光点位于与所有寄生光点对齐的衍射间隔中。重建之后，光波锥以周期性的距离从每个光点传播到焦平面，并且它们的开口角由照明调制器单元的光的波长以及单元结构的调制器单元的距离确定。所有重建的光点OP+l、 OP0和OP-l的光波锥以广角传播，使得在焦平面FL中由用来重建的衍射级确定的可见区VR中，也出现来自寄生光点0P+1和0P-1的邻近光波锥的光，这样，这些光点就是可见的。此干扰不能通过过滤补偿。这样的全息重建系统由本专利技术的申请人在他们的公布号为WO2004/044659，名称为"视频全息图以及用于重建视频全息图的装置(Videohologram and device for reconstructing video holograms )"的国际申请中首次进行了说明。图2表示从该国际公布中可知的克服该缺陷的可能性。为了避免可见区中较高衍射级的光波，利用场景的小物体元素，最好6是被重建系统独立地重建的离散的物体光点，来编码光调制器装置。在本例子中，计算机辅助全息处理器装置(图中未示出)对应于光调制器SLM在可见区VR前方的空间位置以及可见区VR的大小将用于每个物体光点的光调制器SLM的已编码表面减小至全息区HO。结果，仅来自所使用的衍射级中的物体光点进入可见区VR。因此可见区仅位于一个衍射级内。在本例子中，用至少一只眼睛朝向视频全息图观看并且观察场景的观察者看不到由寄生光点OP+l发出的光波。系统控制器的全息处理器(图中未示出)依赖于空间中物体光点OP0的轴向位置计算每个全息区的表面积。这意味着物体光点OP0到光调制器SLM的轴向距离dl以及焦平面到光调制器SLM的距离d2确定了全息区H0的表面积。来自光调制器SLM的光轴的重建物体光点OP0的横向偏差(lateral deviation)确定了光调制器SLM的表面上全息区HO的位置。换句话说，每个全息区HO的大小和位置由从可见区VR通过各点到光调制器的调制表面的虚拟连接平面确定。该编码方法也已经由申请人在公布号为WO 2006/119920，名称为"用于三维场景全息重建的装置(Device for holographic reconstruction ofthree-dimensional scenes)"的国际申请中公开。图3仅示意性地表示三维场景3DS的由所使用的衍射级中的重建物体的光点发出的光波。该例子仅表示场景部分的少数几个所选择的物体光点OP1 ... OP4。全息处理器HP在光调制器SLM的许多邻接的调制器单元中为每个单个的物体光点OPl…0P4编码分离的全息区H1 ...H4。每个全息区与聚焦透镜L一起形成可调节的透镜，其在SLM和焦平面FL之间的空间中重建其物体光点OP，使得其光波在焦平面FL中不离开所利用的衍射级传播进入可见区VR。这阻止了对可见区中其它衍射级的寄生光点的感知。全息处理器HP始终将单个物体光点的全息信息仅分配给调制器表面有限的全息区H。考虑到由系统控制器借助眼睛探测器提供的当前眼睛位置的数据，全息处理器计算每个全息区的位置和大小。两种公知技术的重建系统具有这样的缺点重建仅从位于焦平面FL中的可见区VR无差错地可见。只有在那里，重建物体光点的所有光波重合，形成完整地呈现场景重建的光波场。可见区是虚拟性质(virtual nature)的，因此在没有任何辅助的情况下难以为观察者检测到。因为重建系统不 具有用于阻止邻接衍射级的空间频率过滤器，所以来自寄生光点的光超出焦平面FL的范围传播到眼睛瞳孔。这中情况以重建物体光点OP0的例子在 图5a中进行说明。如果观察者眼睛处在所示的可见区VR2中，来自寄生光 点OP+l的光也传播进入眼睛瞳孔，并且光点OP+l因而作为扰乱斑点 (di sturbing spot)可见。此外，从眼睛位置到焦平面FL的任一方向上的距离，从某一大小开始， 引起由某些全息区、尤其是那些处在光调制器SLM的边缘的全息区发出的 光波不传播到观察者眼睛的眼睛瞳孔，以致这些物体光点在眼睛的那个位 置不可见。该缺点如图6a所示。处在所示的可见区VR2中的观察者眼睛看 不到重建场景的物体光点OP3，因为它的光波没有落在眼睛瞳孔上。如果 观察者移动他的头部，这样的事实需要传播的波场重建和可见区VR被引 导至当前眼睛位置，并且在观察者移动其头部时被追踪。因此公知技术的全息重建系统包含眼本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于全息重建场景的物体元素的全息重建系统，该系统调制至少一个光波场（ＬＷ），该光波场能够借助空间光调制器装置（ＳＬＭ）的调制器单元的离散可编码单元结构产生具有视频全息图序列的干涉，此外，该系统包含： ●全息处理器装置（ＨＰ），其向 场景的每个物体元素（ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３）分配单元结构上的离散的全息区（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）），全息区的范围和位置依赖于场景中物体元素的位置信息，并且其为全息区计算使得单元结构上的每个全息区调制能够产生干涉的光波场的部分光波，并使得每个已调制部分光波独立地重建分配给其的物体元素，然后以光波锥的形式向可见区（ＶＲ）传播， ●位置控制装置，其引导至少一个当前眼睛位置上的已调制部分光波并且在观察者移动时将其追踪至改变的眼睛位置，以便整个已重建场景在可见区对观察者眼睛可见， 其特征在于全息处理器装置还考虑当前眼睛位置（ＥＰ１、ＥＰ２）的位置信息，以便 ●使全息区（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）的范围和位置适应于当前眼睛位置（ＥＰ１、ＥＰ２），并且 ●计算代码，使得所有部分光波行进到当前眼睛位置，而没有寄生衍 射级的光进入所使用的衍射级。...
【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：伯克罗尔，阿明史威特纳，让克里斯托夫奥拉亚，
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]
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