全息显示器制造技术

提供一种全息显示器，该全息显示器中，至少一个空间光调制器具有列驱动器分级结构，列驱动器的功能分布到以ｎ级（Ｌ１，Ｌ２）级联连接的ｎ个单元，其中，ｎ为２或更大，每个相继级比前一级有更慢速的电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括显示器的设备，在该显示器上编码计算机生成视频全息图 (computer-generated video holograms, CGHs)。该显不器生成三维全息重建。
技术介绍
计算机生成视频全息图(CGHs)在一个或多个空间光调制器(SpatialLight Modulators, SLMs)中编码；该SLMs包括可控单元。该单元通过编码对应于视频全息图 的全息值来调制光的振幅和/或相位。可以这样计算CGH，例如通过相干光追踪，通过 模拟由场景反射的光和参考光波之间的干涉，或者通过傅立叶变换或菲涅尔变换。理想 的SLM将能够表示任意复值数(complex-valued numbers)，即分别控制入射光波的振幅 和相位的复值数。然而，典型的SLM仅控制一个特性，要么是振幅，要么是相位，并且有还 影响另一个特性的不期望的副作用。已知调制光振幅或相位的不同的方法，例如，电寻址 y^H^ SLM(electrically addressed liquid crystalSLM) > jfe # tit la SLM (optically addressed liquid crystal SLM，0ASLM)、微镜装置(micro mirror device)或声光 调制器(acousto-optic modulator)。在先技术法拉第效应(Faraday-effect)磁光 SLMs (magneto-optic SLMs，M0SLMs)是公知的，然而这些技术仅调制透射光的振幅，并且还 没有应用于生成全息图。这种SLMs已经由洛克菲勒中心的全景实验室(美国纽约美洲大 街1230号第7层NY 10020)进行了报道，然而其它的如MOSLMs也是公知的。光的调制可以是空间连续的或者是由单独可寻址单元组成的，是一维或二维地排 列的、二进制的、多级的或连续的。在本专利技术中，术语“编码”表示将控制值提供给空间光调制器的区域以编码全息 图，以便可以从SLM重建3D场景的方式。与纯粹的自动立体显示器(auto-stereoscopic displays)不同，对于视频全 息图，观察者看到三维场景的光波前的光学重建。3D场景在观察者眼睛和空间光调制器 (SLM)之间延伸的空间中重建，或者甚至可能在观察者眼睛和SLM相对观察者的一侧上的 空间之间延伸的空间中重建。还可以用视频全息图编码SLM，使得观察者在SLM前面看到重 建的三维场景的物体以及在SLM上面或后面看到其它物体。空间光调制器的小单元(cells)优选为光穿过的透射小单元(transmissive cells)，该透射小单元的光线能够至少在规定位置及超过相干长度数毫米处产生干涉。这 就允许全息重建在至少一维具有足够的分辨率。这种光将被称为“充分相干光”。为了确保充分的时间相干性(temporal coherence)，由光源发出的光的光谱必须 限制在足够窄的波长范围内，即必须是近单色光。高亮度发光二极管(LEDs)的光谱带宽足 够窄，能保证全息重建的时间相干性。SLM处的衍射角与波长成比例，这意味着只有单色光 源能引起物点的清晰重建。加宽的光谱将导致物点变宽和物体重建模糊。激光光源的光谱可以认为是单色的。单色LED的谱线宽度足够窄有助于良好的重建。空间相干性(Spatial coherence)与光源的横向延伸有关。传统光源，如LEDs或 冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamps, CCFLs)，如果它们通过足够窄的孔径 发光，则也可以满足这样的要求。来自激光光源的光可以认为是在衍射极限(diffraction limits)内从点光源发出的，且依赖于模型的纯度而引起物体的清晰重建，即每个物点都在 衍射极限内重建为一个点。来自空间非相干光源的光横向延伸，并且引起重建物体模糊。模糊的总量由在给 定位置重建的物点的变宽尺寸给出。为了使用空间非相干光源用于全息图重建，必须在亮 度和对有孔光源的横向延伸进行限制之间找到平衡。光源越小，其空间相干性越好。如果从与线光源的纵向延伸成直角的位置观察，则可将线光源看作是点光源。因 此光波可以在该方向上相干地传播，但在所有其它方向上不相干。一般而言，全息图通过在水平和垂直方向上光波的相干重叠全息地重建场景。这 样的视频全息图称为全视差全息图(full-parallax hologram)。在水平和垂直方向上可以 观看到具有运动视差的重建物体，就像实物一样。然而，大视角需要在SLM的水平和垂直方 向上都具有高分辨率。往往通过限制到仅水平视差(horizontal-parallax-only，HP0)的全息图来降 低对SLM的要求。全息重建仅发生在水平方向上，而在垂直方向上没有全息重建。这导致 重建物体具有水平运动视差。当垂直运动时，透视图不改变。HP0全息图在垂直方向上需 要的SLM的分辨率小于全视差全息图需要的SLM的分辨率。还可能有仅垂直视差全息图 (vertical-parallax-onlyJPO)，但不常见。全息重建仅发生在垂直方向上，并且导致重建 物体具有垂直运动视差。在水平方向没有运动视差。用于左眼和右眼的不同透视图必须分 别产生。对于能够显示CGH的全息显示器，需要用于提供平面区域照明的照明装置，其中 照明具有足够的相干性以能够引起三维图像的生成。US2006/250671号专利文件公开了用 于大面积视频全息图情况的例子，这里通过参考引用该文件，其中的一个例子示于图4中。 图4是现有技术侧视图，它表示了垂直聚焦系统1104的三个水平排列成阵列的圆柱形透镜 形式的聚焦元件1101、1102、1103。例示了水平线光源LS2的近准直光束穿过照明单元的聚 焦元件1102并射入观察者平面0P。根据图4，多个线光源IA、LS2、LS3相叠排列。每个光 源发出垂直方向上足够相干、水平方向上不相干的光。该光穿过光调制器SLM的透射小单 元(transmissivecells)。光通过光调制器SLM的小单元(cells)仅在垂直方向上衍射，其 用全息图编码。聚焦元件1102在观察者平面0P中以多个衍射级成像光源LS2，其中仅有一 个是有用的。光源LS2射出的光束示例仅穿过聚焦系统1104的聚焦元件1102。在图4中， 三个光束表示第一衍射级1105、第零级1106和负第一级1107。与单个点光源不同，线光源 允许生成明显更高的发光强度。使用多个已经提高效率并为将要重建的3D场景的每个部 分分配了一个线光源的全息区域，改善有效发光强度。另一个优点是例如设置在狭缝光阑 (slot diaphragm，该光阑还可能是光阀(shutter)的一部分)后面的多个传统光源，而不 是激光，生成足够相干的光。本领域技术人员应该理解，根据本申请，全息显示器可以采用 一系列尺寸。在公知的全息显示面板中，列驱动器主要具有以下功能。列驱动器解复用5(de-multiplex)所接收到的图像数据，并将它们分发给单个列导线(参见图1)。列驱动器 执行图像数据的数模(digital-to-analogue，D/A)转换并且它包含集成的控制列导线的 驱动晶体管。每个集成电路(integrate本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全息显示器，该全息显示器中至少一个空间光调制器具有列驱动器分级结构，列驱动器的功能分布到以ｎ级级联连接的ｎ个单元，其中，ｎ为２或更大，每个相继级具有比前一级更慢速的电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-8-31 0716829.7;GB 2008-5-6 0808166.3一种全息显示器，该全息显示器中至少一个空间光调制器具有列驱动器分级结构，列驱动器的功能分布到以n级级联连接的n个单元，其中，n为2或更大，每个相继级具有比前一级更慢速的电路。2.根据权利要求1所述的全息显示器，其特征在于，具有更慢速的电路的每个相继级 由与前一级中半导体材料不同的半导体材料制成。3.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，n为2。4.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，n为3。5.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，全息显示器具有两个SLM， 其允许相位和振幅的独立调制。6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，该全息显示器 具有一个SLM。7.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，具有列驱动器分级结构的 至少一个空间光调制器是液晶SLM。8.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，具有列驱动器 分级结构的至少一个空间光调制器是微镜装置。9.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，具有列驱动器分级结构的 至少一个空间光调制器是电可寻址SLM。10.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，具有列驱动 器分级结构的至少一个空间光调制器是M0SLM。11.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，具有列驱动 器分级结构的至少一个空间光调制器是0ASLM。12.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，该全息显示器显示计算机 生成全息图。13.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，该全息显示器生成至少一 个虚拟观察者窗口。14.根据前述任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，更高速或最高速的电路使 用InP技术制造。15.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的全息显示器，其特征在于，更高速或最...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特米斯拜奇，亚历山大史威特纳，
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]