[发明专利]全息图像显示系统

说明书

技术领域

本发明涉及全息图像显示系统，并且涉及方法及处理器控制代码。

背景技术

先前我们已经描述了用于全息地显示图像的技术-例如参见WO2005/059660(使用一步相位恢复的噪声抑制)、WO2006/134398(用于OSPR的硬件)、WO2007/031797(自适应噪声消除技术)、WO2007/110668(透镜编码)，以及WO2007/141567(彩色图像显示)。所有的这些在此全文引入作为参考。可在US3779492、EP1697801及EP1332475中找到现有的背景技术。

全息图像显示技术的优势包括紧凑的光学系统及相比于常规显示系统的高的光效率。然而我们先前描述的技术在显示高分辨率图像时计算消耗较大，并且在硬件(ASIC)中执行该分辨率非常依赖于所述硬件构造。在OSPR型方法中，其中对于每个图像帧显示多个空间同步临时全息子帧，可通过应用多相位而非二进制相位调制以减少能量功耗，但需要进一步节约能量。根据该技术的实施，可应用比看作为图像像素更多的SLM(空间光调制器)像素，其增加了成本并且使得难以进行小型化。也难以获得高对比的图像显示。

因此需要能够提高全息图像显示系统的效率及图像质量，并且进一步减少它们的尺寸。

发明内容

根据本发明的第一方面，其提供一种全息显示图像的方法，该方法包括：输入限定所述用于显示的图像的显示图像数据；处理所述图像数据以确定再现所述图像数据的第一空间频率部分或成分的第一图像数据以及再现所述图像数据的第二空间频率部分或成分的第二图像数据，其中所述第二空间频率高于所述第一空间频率；在空间光调制器(SLM)上显示所述第一图像数据的全息图以形成全息生成的中间实像；使用所述第二图像数据调制所述中间实像以显示所述图像。

在所述方法的实施方式中，显示全息图的SLM的分辨率可较低(低于强度调制所述中间实像的SLM的分辨率)，并且因此所述全息图的计算变得明确，尤其是当使用诸如ADOSPR(自适应性OSPR)的OSPR型方法时。在硬件实施中，可应用一种小型、便宜并且功率非常低的ASIC(特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit))。仿真已显示出64×64或更低的SLM分辨率可足够用于所述全息图。

在所述方法的实施方式中，显示全息图的SLM的分辨率可基本独立于图像所需的分辨率而进行选择。因而可简单地根据包含在其低频率成分的镜像能的常规比例选择SLM的分辨率。提高视频图像的分辨率增加了高频率成分的能量但基本没有改变低频率含量。因而可改变实现所述方法的图像投影系统的分辨率，例如提高但不更改全息图SLM或相关的全息图数据处理。因此在实施方式中，其中通过诸如ASIC的专用硬件执行全息图数据处理，可提高投影仪分辨率，而不更改或者基本不更改ASIC。

所述方法的实施方式能够提供高对比度的显示，因为成像SLM使用第二图像数据调制中间实像使能量低但感知上显著的残余背景噪音被基本阻止了。在所述方法的实施方式中，没有使用误差扩散(例如我们已在先前的专利申请中所描述的)以减少背景噪音，从而进一步减少了计算成本。

实现所述方法的全息图像投影仪可以是容易小型化的。这是由于显示所述全息图的SLM因其低分辨率(小于图像分辨率)而具有较小的有效面积并且因而可应用实体上小型的发光器件。另外不特别需要显示全息图的SLM的像素具有非常小的横向尺寸以缩小发光器件。因而，例如，所述发光器件即使具有当代的SLM也可非常小，所述SLM例如为5.62μm像素特征。

由于中间实像是强度调制的，在通过较高分辨率的强度调制SLM的实施方式中相位调制SLM显示全息图，在实施方式中中间实像的一成分光被成像(强度调制)SLM阻止，以形成图像。然而，这比在常规成像系统中所阻止的光少得多，并且尽管所述系统可能光效率比“纯”全息投影仪略小，但由于大大降低了计算要求而明显较高了总系统效率。