[发明专利]用于生成全息图的全息显示装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生成全息图的全息显示装置和方法，并且更具体地，涉及一种通过叠加亚全息图来生成全息图的全息显示装置和生成全息图的方法。

背景技术

计算机生成全息图（CGH）可以包括由射线跟踪法导致的计算方法、使用参考表（下面称为查找表）的计算方法和采用快速傅立叶变换（FFT）方法的方法。另外，CGH还可以包括使用大视角的整体全息图和具有有限视角的亚全息图。这里，当计算亚全息图时，也可以使用查找表。并且，通过使用查找表，可以较大程度地增强计算速度。

在用于生成（或创建）整体全息图的现有技术中，由M.Lucente在1993年提出的名为“Interactive computation ofholograms using a look-up table”的论文（其在使用查找表算法时显著地提高了计算速度）示出了下述结果：通过使用被称为CM2的并行处理机来将计算速度增强（或提高）为传统计算速度的26倍。另外，基于由Seung-Cheol Kim在2008年示出的“Effective generation of digital holograms of three-dimensional objects using a novel look-up table”构造的通过使用Matlab编程语言在通用个人计算机（PC）上操作的系统示出了将计算速度增强（或提高）到传统计算速度的70倍的结果。

直到现在，不断地并且在全球范围内进行研究和发展以在使用诸如图形处理单元（GPU）的快速并行计算方案时通过使用查找表（LUT）来实现实时CGH计算性能。

在用于生成亚全息图类型CGH的方法中，必须使用的LUT的大小显著小于整体全息图。这是因为，当假设整体全息图示出1920×1080分辨率时并且当单独假设在与全息图相距1m的距离的物点具有分辨率对应于观看窗口的大小的LUT时，亚全息图形成针对具有2m的大小的观看者（或用户）的观看窗口时，可以同等地显示一个物点。

观看窗口通常形成为具有略大于通常类型的人的瞳孔（其对应于6～12mm）。并且，当该大小被转换为像素单位时，假设像素大小等于156μm，则LUT可以被构造为具有76×76的分辨率。整体全息图和亚全息图之间的差异在于，在亚全息图中，观看者（或用户）能够观看的视角的范围受到限制。然而，当使用LUT时，亚全息图的有利之处在于，LUT可以被构造为具有比在现有技术的整体全息图中所使用的LUT的尺寸小得多的尺寸。通过使用这样的LUT，可以更容易且更简单地配置基于亚全息图的实时全息显示系统。因此，通过仅使用有限的硬件性能（GPU：NVIDIA7900GTX），2007年由SeeReal在SID展出的VISIO20原型能够提供实时全息展示。

显然的是，当将硬件设计为高端硬件时，可以在不使用任何查找表的情况下实时地生成全息图。然而，为了设计能够在将硬件配置为低端硬件的情况下生成实时全息图的方案，查找表的使用和应用可以非常有效。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于生成全息图的全息显示装置和方法，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。

本发明的目的在于提供一种用于生成全息图的全息显示装置和方法，其能够保持存储查找表所要求的存储器大小并且能够扩展三维（3D）显示空间。

本发明的另一目的在于提供一种用于生成全息图的全息显示装置和方法，其能够减小查找表的大小以减小存储查找表所要求的存储器容量的要求使用率，并且能够减少读取查找表所要求的时间，以快速地生成实时全息图。

在随后的描述中将会部分地阐述本发明的额外的优点、目的和特征，并且部分优点、目的和特征对于已经研究过下面所述的本领域技术人员来说将是显而易见的，或者部分优点、目的和特征将通过本发明的实践来知晓。通过在给出的描述及其权利要求以及附图中特别地指出的结构可以实现并且获得本发明的目的和其它的优点。

为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在此具体化并且广泛描述的，一种生成全息图的全息显示装置可以包括存储单元，其被构造为存储均具有用于重建物点的亚全息图的完整大小的部分大小的至少一个查找表，其中，物点被包括在由所生成的全息图重建的场景中；以及控制单元，其被构造为使用均具有部分大小的至少一个查找表，以计算用于重建物点的亚全息图的全息图值并且通过叠加亚全息图的全息图值来生成全息图，其中，物点被包括在场景中。

全息显示装置可以进一步包括空间光调制器，其被构造为指示所生成的全息图的干涉条纹。