[发明专利]用于调节具有复杂信息的波场的三维光调制装置

说明书

本发明涉及空间光调制器装置，其用于调制具有视频全息信息，尤其具有三维场景不连续复杂物体光点值的光波场，所述三维场景的物体光点将被全息重建。本发明优选可适用于全息重建系统的情况，所述系统包含位置控制器、眼睛捕捉器、以及光波追踪装置，光波追踪装置在注视全息信息的观察者改变他们的位置时将传播的调节光波场的光轴追踪至实际眼睛位置。这样的全息重建系统已经在例如WO2006/119760 A2中公开。

本发明可以与提供全息信息的方式无关地使用，本发明还可在允许多个观察者同时注视全息重建的视频场景的系统中使用。

众所周知，为了通过视频全息术重建三维场景，光波产生器产生定向的光波场，所述定向的光波场发射能够向空间光调制器装置产生干涉的光波。为了使得光调制器装置易于寻址，其优选包含常规结构的调制器元件，其中每个都由调制器控制器根据在将被重建的视频场景中的物体光点的空间布置用不连续复杂全息值编码。

在本申请文件中，“编码”应理解为光调制器装置的调制器单元的光学透射率的不连续调节。由于该编码，调制器单元调节能够产生干涉的光波场的入射光波部分，由此多个发射的光波部分通过构造性或破坏性干涉重建场景的多个物体光点，从光传播方向看，所述场景由位于空间光调制器装置下游的光路上的空间中的视频信号描述。

在本发明的情况下，不连续复杂全息值携带全息信息，用于利用视频全息图对调制阵列不连续编码。调制器控制器向每个调制器元件部件写入全息代码，例如就复数而言的实部和虚部，由此影响每个调制器元件的光传导函数的振幅和/或相位。

传统的光调制器装置通常作为仅振幅调制器或仅相位调制器起作用，从而仅以单独的真实值影响光波。这意味着这些调制器通过它们的单元编码仅局部改变振幅或者仅局部改变相位信息。

对于视频全息术，光调制器装置必须能够实时工作，并且它们必须能够在大的重建空间内生成全色彩重建。

每个光调制装置包含至少一个具有规则布置的调制器元件的调制阵列，其中每个调制器元件包含多个调制器单元。调制阵列通常由空间光调制器(SLM)实现。这样的空间光调制器具有通常称为像素的单独调制器单元。

根据全息重建原理，调制器控制器基于场景的物体光点的相应不连续复杂值同时为所有的调制器元件计算不连续复杂全息值，所述调制器元件参与物体光点全息重建。在编码程序之前，对应的代码值部分为每个不连续复杂全息值生成。计算并相互调节用于每个调制器元件的代码值部分，由此每个调制器元件的所有调制器单元相互作用，由此实际上实现预计来自调制器元件的复杂局部光调制。在例如基于具有深度信息的视频信号进行编码之前，由调制器控制器计算复杂物体光点值。

例如，文献US 5,416,618公开了包含多个堆叠空间光调制器阵列的组合的光调制器装置。例如，具有振幅光调制器单元的一个光调制器阵列和具有相位光调制器单元的一个光调制器阵列，或者具有相同类型光调制器单元的两个阵列在光传播的方向上堆叠。该堆叠生成包含多个单独单元以及利用复杂全息图值来调制光波场的调制器元件。然而，其缺点是，当光调制器阵列相邻时，必须花费相当大的调节精力来实现单元结构的精确叠合。

但是当复杂全息图值由一个调制阵列的一组多个调制器单元实现时，尤其是当多个调制器单元相对于光传播方向并排布置时，该缺点并不出现。

根据本申请的光调制器装置因此包含至少一个具有规则布置的调制器单元的调制阵列，所述调制器单元能够被不连续地编码，但它们组合形成关于它们的光学效应和它们的电寻址的联合调制元件。光调制器装置的调制元件以阵列布置，并以空间构造的方式调制能够生成传播的光波场的干涉的光波。这意味着每个调制元件仅改变传播的光波场中根据调制元件的实际全息图值实际射到调制阵列的光波部分。对于此，调制器控制器为每个单独的调制器单元提供分配给调制元件的复杂物体扫描值的单独值部分。

每个调制元件因此包含调制器单元的组合，其中调制器单元可以通过相位调节光调制器单元的形式或振幅调节光调制器单元的形式实现。这意味着，根据调制器单元的设计和局部布置，每个调制元件可利用一个调制器单元就其波相位并利用其他调制器单元就其波振幅，或者利用所有的调制器单元仅就其波相位或波振幅来调节入射的(impingent)传播的光波场的光波部分。

在文献WO 2007/082707 A1中，申请人已经公开了如上述的利用调制元件的空间光调制的一般原理，所述调制元件仅提供相位调节，其可以例如根据两相位编码方法利用每个调制元件的不同值部分相互无关地被寻址。