[发明专利]全息成像系统

说明书

应用领域

全息成像系统，其包括了空间光调制器，该空间光调制器被配置为产生一帧或许多帧的计算机生成衍射图或全息图。

背景技术

一种基于液晶以及其他类型器件的可重新配置的空间光调制器(SLM)被广泛应用于控制和操纵光束。在衍射模式下，它们可用于三维(3D)成像。3D成像在第6,437,919号美国专利中被进一步说明，该专利的详细内容通过引用纳入本说明书。

SLM调制输入波阵面的复振幅(即改变其相位和/或振幅)，这使其以期望的方式传播。SLM一般包括一个包含了许多被单独寻址的像素的液晶板，衍射图或由计算机生成的全息图(CGH)被写入其上。

CGH 3D显示系统可以使用计算机来产生和/或存储全息图的电子拷贝。该全息图然后在被转换的SLM上重现，该SLM被转换以调制(在透射或反射中)来自光源的光，该光然后穿过适当的重现光学器件，从而向观测者提供可视三维图像。

单个EASLM可被寻址，以产生连续的不同图像，这些不同图像被顺序地成像到以段矩阵布置的OASLM上，由此形成完整的显示。一旦所有的分量图像被写入OASLM，一个完整的图像或图案可以被呈现给观测者，例如，通过用激光照射整个OASLM矩阵。该系统可以被称为“有源拼贴(Active Tiling)^TM”，并且第6,437,919和第6,654,156号美国专利中对其有进一步说明，这些美国专利的详细内容以引用的方式纳入本说明书。

SLM系统可以包括排列在两个电极支承壁之间的液晶材料层，以形成液晶单元。通过在电极上应用电波形来转换液晶材料。液晶材料的一个特性在于其在长期的直流电压的影响下将退化。SLM系统被设计为使液晶材料被维持在净的零直流电压下，以及使得用于寻址(address)SLM系统的驱动方案能导致直流平衡。净的零电压可以维持在一个若干秒的合理时段内。

EASLM可以包括一液晶单元，该液晶单元由两壁封住一个近晶相液晶材料层而构成。透明的电极结构被成形为在一个壁上的行电极带，以及在另一壁上的列电极带。电极交叉处限定了像素，在该像素处，液晶材料的光学状态通过施加电压至合适的行和列电极而实现转换。电极从由显示控制器控制的驱动电路中接收电信号。EASLM可以使用集成电路底板。直流平衡是以下述方式实现的：寻址SLM系统，使形成一个正图像，然后寻址SLM系统，形成一个逆或负图像。

OASLM与EASLM基本相同，但可包括一层位于壁上电极与铁电液晶材料之间的光敏材料层。电极可被分段，以在每个段上进行分别的电接触。一个图像可以被应用至一个以上的段(在一些情况下，应用到所有的段)，而电压仅应用于一个段，以仅仅在该一个段内实现图像的锁存(latch)。OASLM以下述方式被寻址：在电极上施加电压，以及同时将光施加到光敏材料的选定部分上。所施加的电和所施加的光的组合使得液晶材料在被照射部分实现转换，而非照射部分仍保持未转换状态。由SLM系统生成的显示图象可以从远离光敏层的OASLM的一侧观测到。

可以用来提供直流平衡的驱动方案进一步说明于“Optimisation offerroelectric liquid crystal optically addressed spatial lightmodulator performance”，F.Perennes & W.A.Crossland，Opt.Eng.36(8)2294-2301(1997年8月)；Applied Optics Vol.31，No.32，pp.6859-6868，1992年11月10日。空间光调制器的工作原理进一步说明于“Spatial Light Modulator Technology，Materials，Devices  andApplications”，U.Efron编辑，Marcel Dekker Inc.1995出版。

在上述SLM系统中，光图案可以透射穿过EASLM或从EASLM反射，进而到达OASLM的每个段上。替代地，多幅图像可以被应用至OASLM的所有段中。在图像被加载入EASLM、播放至OASLM和锁存入OASLM的每一时段，都跟随一个如下的相等的时段：在该相等的时段中逆图像被加载在EASLM中并被保持，以维持EASLM的直流平衡。从OASLM装置看来，这一时段是被浪费掉了。它并未贡献于对OASLM的图像的改善。

附图说明

现在将仅以实施例的方式，参照以下附图来说明各种实施方案，在附图中：

图1示出了计算机生成全息图像(CGH)的成像基本原理；