本发明专利技术的目的是很大程度上消除全息图重建中逐点计算产生的错误，该错误是由上述全息图编码到有限范围的像素引起的。本发明专利技术的目的通过以下方法实现：将由目标截面（６、７、８）计算得到的普通波前，在被乘法运算修正的波前变换成全息面（１４）并且以全息图的振幅分布以及／或者相位分布的形式在光调制器（９，９１）的像素中编码之前，与像素形状和像素透明度的逆变换相乘。本方法在包含用于提供傅立叶变换或者傅立叶逆变换的附加记忆单元以及乘法运算单元的相应装置中实现。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】像素化光调制器中编码计算机生成全息图的方法和装置本专利技术涉及一种考虑到重建过程中由像素形状和像素透明度引起的 缺陷的像素化光调制器中编码计算机生成全息图的方法和装置。由DE 10 2004 063 838 Al号专利文件可知计算计算机生成视频全息 图的方法及相应装置，如附图说明图1所示，具有三维原目标(original object) 1 的复数振幅值的目标点被分配到平行虚拟目标截面6、 7、 8的矩阵点2、 3、 4、 5,以便在给定矩阵的矩阵点中为每一个目标截面6、 7、 8定义具有离 散振幅值的独立目标数据集，并且从目标数据集中计算光调制器9的像素 矩阵的全息编码。对于处于距目标截面6、 7、 8有限的距离D6、 D7、 D8并且与目标截 面6、 7、 8平行的参考面10来说，波场的单独二维分布形式的衍射图由 每一个目标截面6、 7、 8的每一个目标数据集计算，对于位于参考面10 上、观察者眼睛12附近的至少一个汇集虚拟观察者窗口 11来说，计算出 所有目标截面的波场，上述观察者窗口 11的面积与全息图13相比是减小 的。为了定义虚拟观察者窗口 11的汇集波场，将所有目标截面6、 7、 8 的波场的经计算的分布加入参考数据集之内。为了生成用于目标1的普通 计算机生成全息图13的全息数据集，将参考数据集变换成处于距参考面 10有限距离并且与参考面10平行、且与光调制器9的像素矩阵局部重合 的全息面14。对于全息面14来说，还可以逐点计算要在单独像素中实现的全息图 的振幅和相位值。典型地，具有m个像素行、每像素行n个像素的的编码表面的二维光 调制器用来记录计算机生成全息图，其中像素不是点，但具有有限的范围和特定的形状以及一定的振幅透明度和相位透明度。此外，当描述光程的时候，通常的做法是使用与光调制器的编码表面相关联的xyz坐标系统，x通常指水平方向，y指垂直方向，z为垂直于编 码表面的方向，其中，在编码表面中，n个像素排列在x方向的像素行中 并且m个像素行排列在y方向。由于制造过程，具有如图2所示的编码表面的光调制器要么是透射型 要么是反射型并且由或多或少被宽间隙分隔的具有有限范围的像素矩阵 组成。就液晶调制器而言，编码表面例如被薄电极网格交叉，网格表示以 直角交叉的电极矩阵，因此在电极间形成矩形区域，这就是相互间保持一 定距离(所谓的像素间距p)的所谓的像素。电极矩阵还被称为象元间矩 阵(inter-pixel matrix)或间隙网格(gap grid)，由于其在像素间显示出 间隙g。在电子控制器，尤其是具有技术编程装置的计算机的帮助下电极 矩阵可以变换，以对它们的振幅以及/或者相位进行像素编码使得它们显示 出一定的透明度或反射度。编码后作为透射像素的像素让入射波通过，而 编码后作为反射像素的像素反射入射波。编码表面的常见类型之间的区别如图2所示，图2a是透射型光调制 器9的编码表面的详图，图2b是反射型光调制器9'的编码表面的详图。 透射型光调制器9具有明显低于100%的填充系数，而反射型光调制器9' 具有将近100%的填充系数，g卩，像素几乎无缝相连。然而，实际上反射 型光调制器通常具有低于100%的填充系数。公知技术的一个问题是全息图的逐点计算及其在光调制器9， 9'上在 有限范围的像素中的显示引起掺杂，并且由观察者观察到的原目标1的重 建表明了不精确的情况。已经存在的缺陷是由建立在全息图的逐点计算与像素实际范围之间 的冲突基础上的、未被考虑的像素的实际范围引起的。同样为人所知的是光调制器的矩形像素，给定统一的透明度或反射t曙r | ■=■-■比，如果用相干光照射它们，在傅立叶平面上显示出 ' 辛克函数(sine function)形式的振幅分布。观察者窗口 U平面以及全息面14中的复合光分布的计算仅对特定虚 拟网格的交叉点有效。如果复合分布在光调制器9， 9'中出现，就有例如 矩形形状的像素以及显示出恒定振幅透明度和/或相位透明度的像素。在真 实光调制器的像素中复合全息图值的图示算术地是在x和y方向表示像素 范围的矩形函数的计算全息图的巻积(convolution)，如图2a所示。这个 数学上称为巻积的过程，在全息图13重建过程中在观察者窗口 11的平面 上引起理想全息图的傅立叶变换，理想全息图逐点编码，乘以像素函数的 傅立叶变换的辛克函数，如图2所示，为矩形。有该缺陷的目标l的重建 因此被观察者感觉到。给定观察者窗口的尺寸作为参考面IO上的观察者的可见区域，例如， 该尺寸可以是眼睛瞳孔的尺寸。一个问题是，在特定观察者窗口 11中的复合波前以及观察者窗口 11 和全息面13之间体积内的三维目标1的重建在光调制器9， 9'中被有限像 素范围的影响所掺杂。例如，由于辛克函数的乘法叠加，在零衍射级中重 建后，观察者窗口 11中的波前的振幅分布朝向边缘的分布要小于理想点 像素的情况下。复数通常可以不直接写入光调制器，但例如只有振幅值或者只有相位 值。在合适的编码方法的帮助下，复数用写入光调制器的邻近像素的多个 振幅或相位值表示。例如，在伯克哈特(Burckhardt)编码的情况下，复数由三个振幅值 表示。更一般地说，>^*]\4的复数由3!^*]^的振幅值表示。如果一个复数值写入到光调制器的k像素中，仅写入值的傅立叶变换 的第1/k部分与复数值的傅立叶变换相一致。假定3N * M个伯克哈特变量的阵列，在傅立叶变换之后将有3N * M 个复数值，仅其1/3，即，1^1*]^个复数值与3]^*]\4复全息值的傅立叶变换相一致。由于在全息面中扫描，在观察者平面将有傅立叶变换的周期性持续。 这个重复区域的1/k部分可以用来作为虚拟观察者窗口。在具有k相位值的相位编码的情况下，例如，在迭代优化的情况下， 虚拟观察者窗口例如可以选择位于傅立叶平面的1/k区域。在本编码方法的情况下，真实光调制器的像素中的全息值的表示再次 对应于具有代表光调制器的单个像素的尺寸和透明度的函数的编码全息 图的巻积，即使复数由多个像素表示。在全息图的重建中，在观察者窗口，逐个目标点编码的理想全息图的 傅立叶变换与像素形状和透明度的傅立叶变换相乘，例如，与辛克函数相 乘。因此再一次觉察到目标的重建有缺陷。因此本专利技术的一个目的是提供一种像素化光调制器上编码计算机生 成全息图的方法和装置，上述方法和装置能普遍消除由光调制器的真实像 素范围引起的全息图重建的掺杂。本专利技术的目的由权利要求1和权利要求2的特征来解决。根据像素化 光调制器中编码计算机生成全息图的方法，具有三维原目标的复数振幅值 的目标点被分配到平行虚拟目标截面的矩阵点，使得对每一个目标截面来 说，单独的目标数据集由矩阵点的离散振幅值定义，并且光调制器的像素 矩阵的全息编码由目标数据集计算得到，对处于距目标截面有限距离并且与目标截面平行的参考面来说，以波场的单独二维分布的形式由每一个目标截面的每一个目标数据集计算衍射图，为至少一个位于参考面上、在观察者眼睛附近并且窗口区域相对于全息图是减小的汇集观察者窗口计算所有目标截面的波场，并且对观察者窗口的汇集波场的描述来说，所有用来窗口汇集波场的目标截面的经计算的复合波场加入参考数据集之内，参考数据集变换成处于距本文档来自技高网...
【技术保护点】
像素化光调制器中编码计算机生成全息图的方法 －具有三维原目标（１，１’）的复数振幅值的目标点被分配到平行虚拟目标截面（６、７、８）的矩阵点（２、３、４、５），使得对每一个目标截面（６、７、８）来说，单独的目标数据集由矩阵点的离散振幅值 定义，并且光调制器（９，９’）的像素矩阵的全息编码由目标数据集计算得到， －对于处于距目标截面（６、７、８）有限的距离并且与目标截面（６、７、８）平行的参考面（１０）来说，波场的单独二维分布形式的衍射图由每一个目标截面（６、７、８）的 每一个目标数据集计算得到， －为位于参考面（１０）上、观察者眼睛（１２）附近并且窗口区域相对于全息图（１３）是减小的至少一个共有的观察者窗口（１１）计算出所有目标截面的波场，以及 －对共有观察者窗口（１１）的汇集波场的描述来说， 将所有目标截面（６、７、８）的经计算的复合波场加入参考数据集之内，参考数据集变换成处于距参考面（１０）有限距离并且与参考面（１０）平行且与光调制器（９，９’）的像素矩阵局部重合的全息面（１４），用于目标（１，１’）的普通计算机生成全息图（１３）的全息数据集的生成，其特征在于：由目标截面（６、７、８）计算得到的观察者窗口（１１）中的波前，在该波前被乘法运算修正之前与像素形状和像素透明度的逆变换相乘，变换成全息面（１４）并且以全息图的振幅以及／或者相位分布的形式在光调制器（９，９’）的像素中编码。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2006-9-9 102006042467.01、像素化光调制器中编码计算机生成全息图的方法-具有三维原目标(1，1’)的复数振幅值的目标点被分配到平行虚拟目标截面(6、7、8)的矩阵点(2、3、4、5)，使得对每一个目标截面(6、7、8)来说，单独的目标数据集由矩阵点的离散振幅值定义，并且光调制器(9，9’)的像素矩阵的全息编码由目标数据集计算得到，-对于处于距目标截面(6、7、8)有限的距离并且与目标截面(6、7、8)平行的参考面(10)来说，波场的单独二维分布形式的衍射图由每一个目标截面(6、7、8)的每一个目标数据集计算得到，-为位于参考面(10)上、观察者眼睛(12)附近并且窗口区域相对于全息图(13)是减小的至少一个共有的观察者窗口(11)计算出所有目标截面的波场，以及-对共有观察者窗口(11)的汇集波场的描述来说，将所有目标截面(6、7、8)的经计算的复合波场加入参考数据集之内，参考数据集变换成处于距参考面(10)有限距离并且与参考面(10)平行且与光调制器(9，9’)的像素矩阵局部重合的全息面(14)，用于目标(1，1’)的普通计算机生成全息图(13)的全息数据集的生成，其特征在于由目标截面(6、7、8)计算得到的观察者窗口(11)中的波前，在该波前被乘法运算修正之前与像素形状和像素透明度的逆变换相乘，变换成全息面(14)并且以全息图的振幅以及/或者相位分布的形式在光调制器(9，9’)的像素中编码。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于参考面(10)和全息面 (14)之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特莱斯特，
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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