[发明专利]为扩展3D渲染图形管道实时生成视频全息图的方法

说明书

本发明涉及一种为扩展3D渲染图形管道由具有深度信息的三维图像 数据实时生成视频全息图的方法。

对于渲染过程，本发明涉及3D渲染管道或图形管道，其包含从场景的 矢量、数学描述到监视器屏幕上像素化图像的算法。三维图像数据包含深 度信息，通常还包含关于材料和表面性质的附加信息。例如，在3D渲染图 形管道中完成屏幕坐标向装置坐标的转换、材质贴图、裁切和图形保真。 表示三维场景的二维投射、并且存储在图形适配器的帧缓冲器中的像素化 图像包含用于监视器屏幕、例如LC显示器的可控像素的像素值。

就全息数据的生成而言，本发明涉及在全息显示装置的光调制器装置 上为由物点组成的三维场景的显示生成全息值的方法和装置。

对于视频全息图，本发明还涉及全息管道。复全息值以用于全息显示 装置的光调制器的像素值的形式在该管道中生成。

这样的全息显示装置实质上基于这样的原理：借助于至少一个光调制 器装置，亚全息图由将要重建的场景的每个物点确定，并且整个全息图由 亚全息图的叠加而形成，其中，在该光调制器装置上，被分为物点的场景 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重建的一个 周期性区间内的可见区看到。通常，该原理主要用于重建将由物体发出的 进入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作为在光 调制器装置上编码的整个全息图的子集的亚全息图。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在其上成像 的光学元件，如透镜或反射镜。

在可见区中进行场景重建的屏幕装置和相应原理的定义在由申请人 提交的其它专利文件中进行了描述。在WO 2004/044659和WO 2006/027228号专利文件中，光调制器本身形成屏幕装置。在WO 2006/119760号，名称为“用于场景的全息重建的投射装置和方法 (Projection device and method for holographic reconstruction of scenes)”的 专利文件中，屏幕装置是在光调制器上编码的全息图在其上成像的光学元 件。

在DE 10 2006 004 300.6号“用于场景的全息重建的投射装置 (Projection device for the holographic reconstruction of scenes)”的专利文 件中，屏幕装置是在光调制器上编码的场景的波阵面在其上成像的光学元 件。

由申请人提交的WO 2006/066919号专利文件描述了用于计算视频全 息图的方法。

“可见区”是观察者通过其可以以足够可见度观看到整个场景的重建 的有限区域。在可见区内，波场干涉使得已重建的场景对于观察者可见。 可见区位于或靠近观察者的眼睛。可见区可以在X、Y和Z方向移动，借助 公知的位置探测和追踪系统将可见区追踪到实际的观察者位置。可以使用 两个可见区，每只眼睛一个。一般说来也可以有更多复杂排列的可见区。 还可以将视频全息图编码成使得对观察者而言，单个物体或整个场景看起 来位于光调制器的后方。

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光波阵面或调制成光波轮廓的另外的可控装置。