[发明专利]用于景象全息重建的投影装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来处理景象全息重建的投影装置，所述装置包含了 至少一个光调校装置和至少一个能发射出足够相干的光的光源以产生出 景象的波前并且编码承载于光调校装置之内。本发明还涉及一种景象全息 重建的方法。

背景技术

全息影像利用波形-光学方法让三维物体能够被记录并且以光学方法 重建。全息影像的重建通常会参考类似重建方法，即借助投影装置，依赖 全息影像的型式，并通过发射出足够相干光的全息影像相关媒介来实现。 所使用的全息影像可能是真实的全息影像或计算机生成全息图(CGH)。

通常重建的结果都会被直接观察，也就是观察者会直接观察计算机生 成全息图，举例来说，重建包含依照全息影像的值作一致的编码处理的规 则性分布的像素。由于离散记录与折射效果的差异，CGH的重建只可能 在周期性的间隔内且此周期性间隔是由CGH相关媒介的分辨率所定义 的。全息影像的重建基本上会重复地以不规则的形式出现在邻近的周期性 区域之内。

处理CGH的记录媒体包括对投射进来的光线的相位和振幅进行调制 的空间光调制器、例如液晶显示器(LCD)、硅上液晶(LCoS，liquid crystal  on silicon)等等。另外将CGH转换到目标平面的光学元件也常被用于重 建二维与三维景象。用于景象重建的投影装置的刷新频率必须足够高以达 成移动中的二维与三维景象的高品质图像。

举例来说，US 5,172,251号专利公开了一种用于重建三维景象的具有 一维调制器的投影装置。其中的光调制器是由数据处理系统的调制信号所 控制的声光调制器(acousto-optic modulator)，因而能将一维的全息影像进 行编码处理。重建将借助许多光学元件被缩减，如此将能提升水平方向的 观察角度。水平扫描器能够连续地整合许多局部的景象的全息影像并且平 衡局部全息影像沿着调制器的移动。水平扫描器会与声波的速度同步，所 以来自调制器的原始影像所要被扫描的范围会固定显示在重建的景象之 内。另外，还包括垂直扫描器以便将水平的一维全息影像标示在垂直的方 向上。

然而，因为上述的投影装置使用了声光调制器(AOM)，它曝露出另 外需求其他类似用来作为平衡信号移动的水平扫描器的元件的缺点。这将 会使得设计变得更佳困难而复杂。另外一个缺点在于AOM的光圈太小， 这就需要串联在一起的附属全息影像。

另外，光调制器可从例如日本的第09068674A号专利中得知。该专 利和附图说明了借助两个空间光调制器(SLM)用来重建三维景象的装置。 其中的两个光调制器每一个都具有相对应的全息影像以对应到一个观察 者的一只眼睛。透镜元件与旋转镜片元件配置在光调制器与观察者之间。 而三维景象将会被重建于旋转镜片元件之内的区域或之上。任何观察者的 移动都会通过位置检测系统而被检测定位，且该旋转镜片元件会调整倾斜 其水平或垂直轴以追随移动后新的观察者眼睛的位置。同时，相对应于移 动后新观察者位置的三维景象将会被重建显示于全息影像之内。

上述的旋转镜片元件的作用相当于投影装置中的监视器，该旋转镜片 元件被用来同步追踪观察者视窗。因此，三维景象的重建将会因该元件的 扩展而收到限制。另外，重建后的景象也会显示出因旋转镜片元件移动的 影响而造成的不规则现象。这表示重建后景象的表象将会随着实际观察方 向而有所不同。这将会使得观察者在观看景象时相当不便。还有，重建后 的景象将会受到前述两个光调制器的相对较小维度的限制。

日本的第09138631号专利说明了用于显示移动中的三维景象的全息 影像装置，其中从观察者到景象的观察距离保持尽可能的小。该装置包含 光源、光调制器、用于成像光线的成像元件以及配置于靠近重建景象或与 该重建景象相同位置的场域透镜。因为场域透镜在此还用作屏幕，所以三 维景象的扩展会收到该场域透镜的维度的限制。

发明内容

所以，本发明的目的是提供一个可以克服现有技术的前述缺点的用于 景象全息重建的装置与方法，所述装置与方法能够产生出具有高影像品质 的二维与三维景象之重建结果以呈现给多个观察者，且这多个观察者中至 少有一个观察者在移动，本发明所提出的投影装置结构简单且制造成本低 廉。