[发明专利]用于优化图像质量的显示装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于二维和/或三维物体(1)的全息重建的显示装置。物体(1)包括多个物点(1a‑d)。显示装置包括照明单元、空间光调制器装置和分离器。照明装置发出足够相干的光。要显示的物点(1a‑d)的子全息图(3a‑d)被编码在空间光调制器装置的像素中。提供分离器用于分离由相邻物点(1a‑d)的子全息图(3a‑d)产生的观察者眼睛中的相邻的点扩散函数，以使相邻的点扩散函数彼此互不相干。

本发明涉及一种用于优化和提高重建场景的图像质量的显示装置和方法，利用该显示装置和方法可以抑制视网膜物点间串扰。

该显示装置适于显示二维(2D)和/或三维(3D)图像。应当理解的是，二维图像或三维图像还包括二维或三维内容或电影。

本发明的应用领域优选地包括用于全息图的三维呈现的显示装置。

在用于呈现二维图像或电影/视频的商业可得的显示装置中，必须以高分辨率实现整个表面的明亮且均匀的照明。用作显示面板的空间光调制器装置需要以大的角度范围发射光。要呈现的信息被写入显示装置的空间光调制器装置中。利用写入空间光调制器装置的信息调制由包括光源单元的照明单元发射的光，其中空间光调制器装置通常同时用作屏幕或显示面板。因此，必须严格确保光束平行入射到空间光调制器装置上并实现空间光调制器装置的高刷新率。为了实现写入空间光调制器装置的信息的三维呈现的高质量，除了空间光调制器装置的整个表面的均匀照明之外，需要在照明单元之外耦合的波阵面(wave front)的至少限定准直。这对于要产生的重建形式的全息呈现非常重要。可以是例如由三维场景的物点组成的物体的全息信息被编码为空间光调制器装置的像素中的振幅和相位值的形式。通过空间光调制器装置发射的波场重建编码的物点。

不能以常规空间光调制器装置的单个像素直接满意地显示用于调制波阵面的相位和振幅的复合全息图值。然而，每个像素仅有一个值的调制(即仅相位调制或仅振幅调制)仅导致优选移动的三维场景的全息重建不足。在广义参数意义上，复合全息图值的直接且因此优化的表示只能通过优选在同一平面并且同时在空间光调制器装置中的复合值调制来实现。

然而，由单个物点或物点云组成的优选的三维物体的全息重建导致在查看重建物体的观察者眼睛视网膜处的物点间串扰，这通过引入添加到设计的视网膜图像的颗粒度而降低了呈现的图像质量。这里，必须指出的是，术语“视网膜物点间串扰”与术语“散斑”描述并不相同。初看起来可能是一样的，但仔细观察就会发现本质区别。

散斑是一种真实的随机三维(3D)干扰效应。换句话说，散斑效应导致相同频率的相干波阵面的干扰，其加到一起以获得振幅随机变化的合成波阵面。例如，可以通过利用激光照射粗糙表面来产生散斑。存在两种散斑，客观散斑和主观散斑。客观散斑被定义为在3D空间中，即当散射离开粗糙表面的相干光落在另一表面或平面上时产生的3D干涉图案。主观散斑被定义为由个体对象识别的干扰图案，即当用相干光照射的粗糙表面被成像然后在图像平面中观察到散斑图案时。使用了成像装置。例如在Goodman，J.W.(1976)，“散斑的一些基本属性”，JOSA，66(11)，1145-1150描述了术语散斑。

术语“视网膜物点间串扰”是由于相邻点扩散函数(PSF)的相干叠加。在空间中产生的相邻物点被变换为在查看物点的用户/观察者眼睛的视网膜处呈现的相邻点扩散函数。在观察者的眼睛的视网膜处产生的干涉图案取决于表示通过使用子全息图编码技术(例如，在WO 2004/044659 A1中公开的)在空间中产生的两个相邻3D物点的相邻点扩散函数的复合值分布。例如，即使轻微的相位变化也可以引起在观察者眼睛的视网膜处获得的强度分布的明显变化，因此可以由观察者检测到。根据互相干性和相互相位差描述这种相邻点扩散函数叠加的示例可以在G.Fütterer的文章“紫外-剪切干涉法测量光刻‘相移’掩模和VUV结构”，现代光学进展，Vol.4，IOIP，MPF，埃尔兰根-纽伦堡大学，2005，ISBN：3-932392-61-2第4.1.1节中找到。