[发明专利]一种为具有随机寻址的全息显示装置生成视频全息图的方法

说明书

本发明涉及一种为具有随机寻址的全息显示装置生成视频全息图的 方法。

实现本方法的装置称之为内容生成装置(content generation means)。 根据本方法，内容生成装置生成在全息显示装置中显示(representation) 所必需的全息值，因此可以理解为数据源。可以将所生成的全息值直接传 输到全息显示装置或者存储在数字存储装置中。

将具有随机寻址的全息显示装置理解为数据接收器并且提供根据本 方法或内容生成装置生成的全息数据的全息显示。

由于在硬件组件和计算方法方面做出的进步，全息图的实时重建在许 多重要应用中的适用性已经得到验证。数字全息术(digital holography) 中的主要挑战是处理每一幅图像的数据量，该数据量远远大于传统视频信 息的数据量。如此大的数据量对存储介质和数据传输装置，例如网络组件 和总线系统，提出了更高的要求。传统视频数据的传输和处理已经对这些 资源提出了很多要求。

全息显示装置实质上基于这样的原理：亚全息图由要重建的场景的每 个物点一起形成，并且整个全息图借助于至少一个光调制器装置由亚全息 图叠加形成，在光调制器装置上将被分成物点的场景编码成整个全息图， 并且场景可以作为重建从位于视频全息图的重建的一个周期性区间内的 可见区看到。一般说来，此原理是主要重建将由物体发射到一个或多个可 见区的波阵面。

具体地，这样的装置基于这样的原理：重建单个物点仅需要亚全息图 作为在光调制器装置上编码的整个全息图的子集。全息显示装置包含至少 一个屏幕装置(screen means)。屏幕装置是编码场景的全息图的光调制 器本身，或者是在光调制器上编码的场景的全息图或波阵面投射到其上的 光学元件，如透镜或反射镜。

在本申请文件中，术语“光调制器装置”或者“SLM”指通过转换 (switching)、选通(gating)或调制由一个或多个独立光源发出的光束 的方式来控制光的强度、色彩和/或相位的装置。全息显示装置典型地包含 通过调节穿过显示面板的光的振幅和/或相位重建物点的可控像素矩阵。光 调制器装置包含这样的矩阵。光调制器装置可以例如是声光调制器 (acousto-optic modulator)AOM或连续型调制器。通过振幅调制的方式进 行全息图重建的一个实施例可以利用液晶显示器(LCD)。本发明还涉及 用于将充分相干光调制成波阵面或调制成光波轮廓的另外的可控装置。

术语“像素”指光调制器的可控全息像素，其表示全息点的离散值并 且被离散地寻址和控制。每个像素表示全息图的全息点。就LC显示器来说， 像素是可离散控制的显示器像素。就DMD(数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device))来说，例如DLP(数字光处理器(Digital Light Processor))，像素是可离散控制的微镜或这种微镜的小组群。就连续的 空间光调制器装置来说，像素是表示全息点的虚构区。就彩色显示来说， 典型地将像素再分为多个表示基色(primary colours)的子像素。

术语“变换”应理解为包括任何与变换相同或近似的数学或者计算技 术。数学意义上的变换仅仅是物理过程的逼近，其可以通过麦克斯韦 (Maxwellian)波动方程更加精确地描述。像菲涅耳(Fresnel)变换或者 以傅立叶(Fourier)变换著称的变换的特殊群的变换描述二阶逼近。变换 通常用代数或者非微分方程表示，因此可以应用公知的计算工具进行有效 且高性能地处理。此外，可以利用光学系统对它们进行精密地模仿。

从内容生成单元，即数据源和可视化模块(visualisation module)(例 如作为数据接收器的LCD或CRT监视器)传送图像数据按照惯例运作，使 得图像的整个内容从顶部到底部逐行输出，像是使用传统的管监视器一 样。这不会对HDTV监视器分辨率生成问题，因为可以通过标准接口，例 如数字视频接口(Digital Visual Interface)(DVI)或高清晰度多媒体接口 (High Definition Multimedia Interface)(HDMI)，将所需的数据量足够 快地传送。