[发明专利]用于放大重建立体尺寸的全息投影装置

说明书

技术领域

本发明涉及包含反射镜元件阵列的全息投影装置。本发明还涉及用来 放大重建立体尺寸以便观察重建的(尤其是三维)景象的方法，其中具有 至少一个光源的照明装置会发出充分相干光线。

背景技术

全息技术可以进行三维录影并且可以利用光波-光学方法以光学方式 呈现物体。全息影像的重建(通常称为重建)，根据全息影像的种类，可 通过以相干的光线照亮承载全息影像的媒介来实现。现有技术全息投影装 置由于重建空间、或观看角度对于观看(尤其是)三维景象来说都太小。

通常，重建的结果可以直接观看，即，观察者直接观看计算机生成的 全息图(CGH)，这些图像由规则排列的像素所构成，而像素则依据全息 影像的各种值进行编码。由于偏转的效果，CGH的重建只会在周期性区 间内进行，这个区间则根据CGH的分辨率来定义。重建结果通常会反复 显示邻近周期性区间的不规则。要呈现的区域的大小因此会受分辨率的限 制。全息图像的分辨率将必须大幅增加才能将观看角度至少放大到景象可 以被两个眼睛观看的程度。

由于放大物体的全息重建的重建立体尺寸和加大观看角度上的目的， 承载全息影像的媒体因此需要有大量的微小像素。这些像素的大小应尽可 能小，而它们的光学属性应可以个别控制。用来说明分辨率的像素与像素 之间的距离(间距)非常小，需要高成本的制造过程来进行排列。

CGH的记录媒体包括光调制器，例如液晶显示器(LCD)、反射式液 晶投影显示器(LCoS)、声光调制器、光寻址空间光调制器(OASLM)、 及电寻址空间光调制器(EASLM)，用来调制入射光线的相位和振幅。

WO 2005/059659A2说明了一种使用光调制器来放大全息显示器的 观看角度的装置范例。它使用分辨率大于光调制器的相位掩模来呈现全息 影像，这个相位掩模设置在紧靠光调制器的正后方(从光传递的方向看)。 光调制器的每一个像素都与四个或四个以上的相位掩模元件有关联。因此 相位掩模可以产生更高的虚拟分辨率，并可因此扩大观看角度。

然而，获得这些好处的代价是会有额外的噪音，因为每个物体的相位 掩模都一样，而在提高分辨率时，它们的值会随机分布。

除此之外，光调制器已知都包括有用于光调制的微反射镜。这些光调 制器都是用来调制入射光的振幅和/或相位的。

US 6,028,689说明了一种悬挂在固定架的四个载臂上的微反射镜。微 反射镜可以通过对它的电极供应电压让它沿着两个轴线移动。微反射镜会 进行轴向位移以消除或至少将影像中的相位误差减少到最低程度。

CA 2190329C文件说明了用于调制入射光线的振幅和相位的光调制 器。这个光调制器包括微反射镜，并且在光调制器的底座和每一个微反射 镜之间设有弯曲元件，用来在对它施加静电力时使微反射镜作出相对于底 座的倾斜移动或轴向位移。在振幅调制方面，会通过供应电压到微反射镜 与光调制器底座上的电极之间来使光调制器的微反射镜作倾斜移动。如果 同时给底座上的两个电极供应电压，则静电力会使微反射镜作轴向运动， 以进行相位调制。

重建的立体尺寸和与此相关的观看角度只能利用CA 2190329C中所 载的光调制器通过增加像素数(及因此而获得分辨率的改善)来放大。除 此之外，上述文件中所述的光调制器适用于相对较大的反射镜(＞50μm)。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法和装置用来以尽可能增大的重建 立体尺寸或观看角度来进行最好是三维的景象的全息呈现，而不必像传统 装置一样增加光调制装置的像素数，并同时使像素的控制尽可能的简便。

根据本发明，这个目的可以通过提供至少一个包括反射镜元件阵列的 用于形成波前的波前调制装置用以放大重建景象的重建立体尺寸来解决， 其中反射镜元件各有至少一个致动器，且该反射镜元件可以通过至少一个 致动器作至少一个方向的移动来使它产生相位偏移，借此使波前可以直接 形成来呈现重建景象，并且通过光学系统来将波前成像到观察者位置平面 上的至少一个虚拟观察者视窗中。