專利名稱：用于放大重建立體尺寸的全息投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含反射鏡元件陣列的全息投影裝置。本發(fā)明還涉及用來 放大重建立體尺寸以便觀察重建的(尤其是三維)景象的方法，其中具有 至少一個光源的照明裝置會發(fā)出充分相干光線。
背景技術(shù)：
全息技術(shù)可以進行三維錄影并且可以利用光波-光學方法以光學方式 呈現(xiàn)物體。全息影像的重建(通常稱為重建)，根據(jù)全息影像的種類，可 通過以相干的光線照亮承載全息影像的媒介來實現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)全息投影裝 置由于重建空間、或觀看角度對于觀看(尤其是)三維景象來說都太小。
通常，重建的結(jié)果可以直接觀看，即，觀察者直接觀看計算機生成的
全息圖(CGH)，這些圖像由規(guī)則排列的像素所構(gòu)成，而像素則依據(jù)全息 影像的各種值進行編碼。由于偏轉(zhuǎn)的效果，CGH的重建只會在周期性區(qū) 間內(nèi)進行，這個區(qū)間則根據(jù)CGH的分辨率來定義。重建結(jié)果通常會反復 顯示鄰近周期性區(qū)間的不規(guī)則。要呈現(xiàn)的區(qū)域的大小因此會受分辨率的限 制。全息圖像的分辨率將必須大幅增加才能將觀看角度至少放大到景象可 以被兩個眼睛觀看的程度。
由于放大物體的全息重建的重建立體尺寸和加大觀看角度上的目的， 承載全息影像的媒體因此需要有大量的微小像素。這些像素的大小應(yīng)盡可 能小，而它們的光學屬性應(yīng)可以個別控制。用來說明分辨率的像素與像素 之間的距離(間距)非常小，需要高成本的制造過程來進行排列。
CGH的記錄媒體包括光調(diào)制器，例如液晶顯示器(LCD)、反射式液 晶投影顯示器(LCoS)、聲光調(diào)制器、光尋址空間光調(diào)制器(OASLM)、
及電尋址空間光調(diào)制器(EASLM),用來調(diào)制入射光線的相位和振幅。
WO 2005 / 059659 A2說明了一種使用光調(diào)制器來放大全息顯示器的 觀看角度的裝置范例。它使用分辨率大于光調(diào)制器的相位掩模來呈現(xiàn)全息 影像，這個相位掩模設(shè)置在緊靠光調(diào)制器的正后方(從光傳遞的方向看)。 光調(diào)制器的每一個像素都與四個或四個以上的相位掩模元件有關(guān)聯(lián)。因此 相位掩模可以產(chǎn)生更高的虛擬分辨率，并可因此擴大觀看角度。
然而，獲得這些好處的代價是會有額外的噪音，因為每個物體的相位 掩模都一樣，而在提高分辨率時，它們的值會隨機分布。
除此之外，光調(diào)制器已知都包括有用于光調(diào)制的微反射鏡。這些光調(diào) 制器都是用來調(diào)制入射光的振幅和/或相位的。
US 6,028,689說明了一種懸掛在固定架的四個載臂上的微反射鏡。微 反射鏡可以通過對它的電極供應(yīng)電壓讓它沿著兩個軸線移動。微反射鏡會 進行軸向位移以消除或至少將影像中的相位誤差減少到最低程度。
CA2 190 329 C文件說明了用于調(diào)制入射光線的振幅和相位的光調(diào)制 器。這個光調(diào)制器包括微反射鏡，并且在光調(diào)制器的底座和每一個微反射 鏡之間設(shè)有彎曲元件，用來在對它施加靜電力時使微反射鏡作出相對于底 座的傾斜移動或軸向位移。在振幅調(diào)制方面，會通過供應(yīng)電壓到微反射鏡 與光調(diào)制器底座上的電極之間來使光調(diào)制器的微反射鏡作傾斜移動。如果 同時給底座上的兩個電極供應(yīng)電壓，則靜電力會使微反射鏡作軸向運動， 以進行相位調(diào)制。
重建的立體尺寸和與此相關(guān)的觀看角度只能利用CA2 190 329 C中所 載的光調(diào)制器通過增加像素數(shù)(及因此而獲得分辨率的改善)來放大。除 此之外，上述文件中所述的光調(diào)制器適用于相對較大的反射鏡(>50u m)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置用來以盡可能增大的重建 立體尺寸或觀看角度來進行最好是三維的景象的全息呈現(xiàn)，而不必像傳統(tǒng) 裝置一樣增加光調(diào)制裝置的像素數(shù)，并同時使像素的控制盡可能的簡便。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的可以通過提供至少一個包括反射鏡元件陣列的 波前調(diào)制裝置用以放大重建景象的重建立體尺寸來解決，其中反射鏡元件 各有至少一個致動器，且該反射鏡元件可以通過至少一個致動器作至少一 個方向的移動來使它產(chǎn)生相位偏移，借此使波前可以直接形成來呈現(xiàn)重建 景象，并且通過光學系統(tǒng)來將波前投影到觀察者位置平面上的至少一個虛 擬觀察者視窗中。
本發(fā)明裝置包括至少一個波前調(diào)制裝置，其中包括有反射鏡元件用來 形成入射波前。景象可以在依據(jù)所形成的波前的幫助下進行重建。波前調(diào) 制裝置上設(shè)有多個反射鏡元件，并且可分別作傾斜移動和/或軸向位移來調(diào) 制光的相位或產(chǎn)生相位偏移。反射鏡元件可以作傾斜移動或軸向位移，或 同時做這兩個動作，以便形成波前。反射鏡元件可以據(jù)此精密定位以便構(gòu) 成如前所述的波前。反射鏡元件會傾斜移動及軸向^t移以便調(diào)制入射波前 的相位。然而，這并不表示如果要調(diào)制光的相位所有的反射鏡元件都必須 進行傾斜移動及軸向位移。取決于如前所述的波前，可以只傾斜移動幾個 反射鏡元件或只讓它們朝軸向移動，同時其它的反射鏡元件則同時執(zhí)行這 兩個動作，即傾斜移動及軸向位移。在呈現(xiàn)重建景象時會控制所有的反射 鏡元件。如果要調(diào)制入射波前的相位或提供相位偏移并將景象重建在界定 的區(qū)域中，即所謂重建立體影像，可以同時讓各個反射鏡元件同時進行傾 斜移動及軸向位移，或者快速的依次進行。如果景象改變或重建另一個景 象，則波前調(diào)制裝置的幾個或所有反射鏡元件的控制值都會改變，使反射 鏡元件移動到另一個傾斜位置，即另一個軸向位移位置。反射鏡元件可以 由每個反射鏡元件至少一個的致動器來進行定位，但每個反射鏡元件最好 由兩個致動器控制，使到達反射鏡元件處的平面波前可以根據(jù)呈現(xiàn)三維物 體所既定的功能直接調(diào)制。而據(jù)此所形成的波前則投影在觀察者位置平面 上的虛擬觀察者視窗中，在這里讓觀察者觀看到重建的景象，特別是三維 景象。
相比較其它所知的僅以相位調(diào)制為根據(jù)的空間光調(diào)制器(SLM)來說， 這個方法讓所需波前的精密相位重現(xiàn)成為可能。在此，直接形成波前的優(yōu) 點是用來計算快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)所需的運算能力可以減到最低限度，
而這可以節(jié)省即時呈現(xiàn)所需的時間并且不需要增加波前調(diào)制裝置的像素 數(shù)，在此也就是反射鏡元件數(shù)，同時也不需要復雜化地控制個各個反射鏡 元件的致動器，可以更精確地重現(xiàn)波前相位的全息投影裝置實際上等于是 增加了分辨率并借此放大了重建立體影像或觀看角度一樣。
間歇斷續(xù)的情形(通常會發(fā)生的)可以通過結(jié)合反射鏡元件的傾斜移 動和軸向位移來避免。
由于這里所述的致動器設(shè)置在反射鏡元件下，因此反射鏡元件可以彼 此相隔最小的間距來緊密排列，因此可以更容易達到更大的"填充系數(shù)"。 所謂的填充系數(shù)也就是反射鏡表面的感光面積與波前調(diào)制裝置的總體大 小的比值。反射鏡元件的填充系數(shù)越大，如果它們軸向位移，它的好處就 是如果用在全息投影裝置中，間歇斷續(xù)的情形可以明確的抑制。不過， 如果各個反射鏡元件都可以作傾斜及軸向位移，則不會發(fā)生間歇斷續(xù)情 形，并且對比度會提高。
由于前述現(xiàn)有技術(shù)中的相位掩模是所有物體都相同，而在提高分辨率 時它們的值會隨機分布，因此在進行不同物體的編碼時會產(chǎn)生各種不同強 度的噪音。本發(fā)明并不采用固定的相位掩模，而是采用針對每個物體進行 反射鏡元件控制，因此可以有效的控制及消除噪音。
這里的反射鏡元件優(yōu)選MEMS式微反射鏡(微電機系統(tǒng))，因為這些
反射鏡可以進行高精密度的電動定位，且它們的移動非?？焖?。此外，它
們的體積非常小且所整合的致動器控制電子裝置大部分都是CMOS相容 品(互補金屬氧化物半導體相容)。同時，相較于反射比最大只有70%的 傳統(tǒng)用于以液晶為基礎(chǔ)的調(diào)制器的微反射鏡，這些微反射鏡具有大于約 90%的極大反射比p。這表示幾乎沒有任何光線會被遺漏。
在本發(fā)明的一個具體實施例中，波前調(diào)制裝置可以進一步是一維波前 調(diào)制裝置，其中的投影裝置包括用來產(chǎn)生二維波前的偏轉(zhuǎn)元件，其中前述 的偏轉(zhuǎn)元件會進行垂直于一維波前調(diào)制裝置的光學偏轉(zhuǎn)。因此，本發(fā)明裝 置可包括偏轉(zhuǎn)元件，優(yōu)選的是檢流計掃描器(反射鏡檢流計)或多邊形反射 鏡用來快速地進行光束偏轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生二維波前用來重建三維景象。據(jù)此
所產(chǎn)生的二維波前包括有一系列的一維波前?？v排或橫排(取決于一維波 前調(diào)制裝置是否以垂直或水平排列)的一維波前因此會在偏轉(zhuǎn)元件的幫助 下排列在一起。波前調(diào)制裝置因此可以快速產(chǎn)生對應(yīng)于橫排或縱排的所需 波前。其中每一個偏轉(zhuǎn)元件的位置都對應(yīng)于(例如)三維景象的一個斷面 層(切片)。
本發(fā)明所特別優(yōu)選的一個具體實施例中，偏轉(zhuǎn)元件可以設(shè)置在至少一 個光源與波前調(diào)制裝置之間。在以本發(fā)明為依據(jù)的投影裝置中，這樣的偏 轉(zhuǎn)元件設(shè)置具有這樣的優(yōu)點，即到達波前調(diào)制裝置的波前還未進行編碼， 因此可以大幅避免產(chǎn)生二維波前時的錯誤，或?qū)⑺鼫p到最低程度。
為了構(gòu)成可以在廣大觀察區(qū)域中觀看的觀察者視窗，可以使用位置檢 測系統(tǒng)在觀察者觀看重建景象時檢測觀察者位置平面中的一位觀察者或 多位觀察者的眼睛位置。
位置檢測系統(tǒng)會在觀察者觀看重建景象時追蹤一位或多位觀察者的 眼睛位置，并依據(jù)觀察者眼睛位置的變化來進行景象編碼。這么做的優(yōu)點 是，可以依據(jù)眼睛位置的變化據(jù)此控制波前調(diào)制裝置反射鏡元件的傾斜和 /或軸向位移來更新重建景象的位置和/或內(nèi)容。然后，可以根據(jù)新的眼 睛位置來追蹤觀察者視窗。
最好可以提供至少一個偏轉(zhuǎn)機構(gòu)用來追蹤觀察者視窗對眼睛的位置。 這樣的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)可以是機械、電動、磁性、或光學元件，像是聲光元件。
關(guān)于本發(fā)明的方法方面，本發(fā)明的目的是通過放大用來觀看重建景象 的重建立體尺寸的方法來達成，其中，由光源所發(fā)出的相干光投影在屏幕 上，其中至少一個波前調(diào)制裝置的至少一個反射鏡元件可以由至少一個致
動器移動以便產(chǎn)生相位偏移來調(diào)制入射光線，據(jù)以構(gòu)成波前，此波前源自 光源，并且會根據(jù)重建景象直接在觀察者位置平面的虛擬觀察者視窗中形 成影像。
根據(jù)新的方法，可發(fā)出充分相干光線的照明裝置的光線會被引導到至 少一個波前調(diào)制裝置上以便放大重建立體尺寸或觀看角度。光線因此會被 投影在屏幕上，優(yōu)選的是投影在反射鏡上。波前調(diào)制裝置的反射鏡元件通
過由至少一個(優(yōu)選的是每個反射鏡元件兩個)可控制致動器進行傾斜移 動和/或軸向位移來調(diào)制入射光線。它會移動至少一個反射鏡元件，像是 產(chǎn)生相位偏移(取決于目標波前)。通過這樣的方法，反射鏡元件會在平面 波前在從物體反射后描繪它的形狀，調(diào)制接著會在近似理想的波前在從該 物體反射后進行。這讓近似于預期的波前，即比所知的相位調(diào)制式光調(diào)制 器更精密的波前相位重現(xiàn)成為可能。這個波前接著會(優(yōu)選)投影到觀察 者位置平面上的虛擬觀察者視窗中，觀察者可在這里以二維或三維模式觀 看重建景象。
直接形成波前的方法的優(yōu)點是已經(jīng)不再需要將目標波前轉(zhuǎn)換成為全 息影像，借此來減少過去的解決方案所需的高運算能力。在各兩個致動器
的協(xié)助下控制反射鏡元件可以允許移動反射鏡元件大于A / 2(優(yōu)選2入)。
由于這個更大的反射鏡元件位移量，分辨率可以實質(zhì)增加并且波前的形成 可以變得更精確。因此，可以達到更大的重建立體尺寸或觀看角度。根據(jù) 新的方法，它可以以極大的重建立體尺寸或觀看角度重建具有真實深度的 三維景象來供至少一個觀察者觀看。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的具體實施例，景象可以通過傾斜移動反射鏡 元件在零衍射級中進一步重建。優(yōu)選這樣的處理是因為在零衍射級中可以 獲得最大的亮度。
本發(fā)明的進一步具體實施例由其它從屬權(quán)利要求加以定義。以下將詳 細說明本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合相應(yīng)的附圖以圖解說明。本發(fā)明的原理 將根據(jù)單色光的全息重建來說明，然而，如個別具體實施例的說明中所示， 本發(fā)明所述的技術(shù)也適用于彩色全息重建。


圖1為在公知的相位調(diào)制式光調(diào)制器的協(xié)助下以一串方波函數(shù)圖形化 表示波前的調(diào)制的示意圖。
圖2圖解說明以本發(fā)明為根據(jù)的全息投影裝置用來形成波前的波前調(diào) 制裝置的示意圖。
圖3是以圖形化顯示由圖2中所示的波前調(diào)制裝置的波前形成圖。圖4a顯示根據(jù)本發(fā)明的用來重建三維景象的全息投影裝置的作用原 理(俯視圖)。
圖4b顯示圖4a中所示的投影裝置的放大局部圖。
圖5顯示以本發(fā)明為根據(jù)的投影裝置的另一個具體實施例，它具有位 置檢測系統(tǒng)用來檢測眼睛位置的變化(俯視圖)。
圖6顯示以本發(fā)明為根據(jù)的投影裝置，供至少兩位重建景象觀察者觀 看的另一個具體實施例(俯視圖)。
圖7a顯示一維波前調(diào)制裝置的作用原理。
圖7b顯示二維波前調(diào)制裝置的作用原理。
圖8顯示針對一位或一位以上的觀察者重建景象的可能性。
圖9顯示針對一位或一位以上的觀察者重建景象的另一種可能性。
具體實施例方式
圖l顯示由公知的相位調(diào)制式光調(diào)制器所調(diào)制的波前，其中每一個像 素僅代表經(jīng)過調(diào)整的波與參考波之間的特定的相位差。以這樣的光調(diào)制器 所調(diào)制的波前可以以理想化形式如坐標系統(tǒng)中的一串方波函數(shù)式來表示。 波前在光調(diào)制器上的坐標標在橫坐標上，而相位差模數(shù)2 :i則標在縱坐標 上。因此，優(yōu)選的相位調(diào)制會在0到2:i的范圍內(nèi)執(zhí)行。根據(jù)波前掃描方 法，這樣的光調(diào)制器只能獲得近似值。光調(diào)制器將需要更大的分辨率(或 像素數(shù))才能改善這個近似值的精確度。越大，可以重建的立體尺寸越大。
為了可以達到更精確的相位重現(xiàn)并因此可以增大重建立體尺寸或觀 看角度，本發(fā)明采用全息投影裝置1的優(yōu)點，它包括波前調(diào)制裝置2，如 圖2中所示，用來調(diào)制波前W。為了更容易了解相位調(diào)制，圖2只顯示出 波前調(diào)制裝置2,而完整的全息投影裝置1則只在圖4a中顯示。因此這個 圖只簡要說明波前W的調(diào)制或形成，其中波前調(diào)制裝置2在本具體實施 例中為一維式。波前調(diào)制裝置2，也就是相位調(diào)制式波前調(diào)制裝置2，包 括反射鏡元件3，具有(例如)平面式反射表面，并且優(yōu)選的是微反射鏡， 尤其是(例如)MEMS(微電機系統(tǒng)式)。反射鏡元件3當然也可以有任何
其它的反射表面。這些反射鏡元件3代表個別的像素并且連結(jié)有至少一個
致動器4，這里是兩個致動器4，每個致動器設(shè)在波前調(diào)制裝置2的襯底5 與反射鏡元件3之間。反射鏡元件3可以通過這些致動器4的個別控制繞 著至少一個軸傾斜移動和/或軸向位移。圖2中可以清楚的看到傾斜移動 及軸向位移的反射鏡元件3。反射鏡元件3的設(shè)置應(yīng)彼此靠近以便讓反射 鏡元件3的反射表面達到更高的填充系數(shù)。反射鏡元件3的大小為(例如) 49um，間距為50Pm，即兩個相鄰反射鏡元件之間的間隙應(yīng)不超過1 u m，以維持更高的填充系數(shù)(這里是98%)?，F(xiàn)在，波前調(diào)制裝置2包括多 個反射鏡元件3，例如， 一維波前調(diào)制裝置是1X2000個反射鏡元件或二 維波前調(diào)制裝置是2000X2000個反射鏡元件，用來調(diào)制波前W的相位。 在二維波前調(diào)制裝置中，反射鏡元件3可以繞著兩個軸傾斜移動。以下將 略過反射鏡元件3的進一步詳細說明和控制，因為它從現(xiàn)有技術(shù)文件，例 如CA2 190 329 C文件中即己經(jīng)可以得知。
波前調(diào)制裝置2以照明裝置(沒有顯示出來)的光源6來照明用于入射 波前W的相位調(diào)制。光源6發(fā)射的波前W是平面波前，如圖2中的階段 1及2所示。如小箭頭所示，在階段3中這個平面波前W到達波前調(diào)制裝 置2的反射鏡元件3處，在這里它會根據(jù)反射鏡元件3的傾斜和軸向位移 來形成和反射，反射鏡元件3則會根據(jù)呈現(xiàn)物體所被賦予的功能來定位。 在階段4中，所形成的波前W會在從反射鏡元件3處反射后顯示出來。 反射鏡元件3因此會塑造平面波前W，必須要這樣才能重建特定的三維景 象。
圖3顯示波前在由可傾斜和可位移的反射鏡元件3形成后的相位曲 線。曲線的3a、 3b、 3c、 3d和3e線段相當于反射鏡元件3的所需位置。 因此可能在要表示相應(yīng)的反射鏡元件3的終止點的相位函式曲線中會有超 過2 的相位差，如示例曲線中的線段3b。由于反射鏡元件3結(jié)合了傾斜 移動和軸向位移，理想的波前可以趨近圖1中所示的光調(diào)制器裝置所能達 到的更大精確度。因此，分辨率可以實質(zhì)增加，并因此可以放大重建立體 尺寸或觀看角度。
反射鏡元件3會針對到達反射鏡元件3處的入射波前W的相位偏移
進行傾斜移動及軸向位移。如果波前W通過可傾斜及可軸向位移的反射
鏡元件3到達MEMS處，它會根據(jù)傾斜角度原地改變傳遞方向，并根據(jù) 反射鏡元件3的軸向位移量原地拖延。這同時適用于個別的反射鏡元件3 以及采用一維或線性排列的毗鄰反射鏡元件。因為所有的反射鏡元件3都 顯現(xiàn)相同的反射比，因此這僅是入射波前的相位調(diào)制。
圖4a是簡單顯示用來重建優(yōu)選的三維景象的全息投影裝置1的俯視 圖。為了更容易理解，全息投影裝置1以簡化的方式顯示為如圖4a及其 后各圖所示光傳遞裝置?，F(xiàn)在，我們先說明全息投影裝置1的基本構(gòu)造。 如這個具體實施例中所見的，波前調(diào)制裝置2是一維波前調(diào)制裝置，在這 里垂直地設(shè)置。波前調(diào)制裝置2由照明裝置7 (更精確的說是會發(fā)出充分 相干的光線的直線光源8)照亮。在本申請文件中，所謂的"充分相干 的光線"表示可以針對三維景象的重建產(chǎn)生干涉的光線。照明裝置7的光 源8可以由激光二極管構(gòu)成，包括DPSS激光(二極管泵浦固態(tài)激光器) 或其它激光。只要可以發(fā)出充分相干的光線，也可以使用傳統(tǒng)的光源。然 而，這樣的光源應(yīng)經(jīng)過過濾以達到充分相干的程度。全息投影裝置1還進 一步包括光學系統(tǒng)9 。該光學系統(tǒng)9包括成像機構(gòu)10和屏幕11。當然， 光學系統(tǒng)5也可能包括其它的光學元件，例如以下所將見到并且將更詳細 說明的元件。屏幕ll優(yōu)選的是反射鏡，尤其是凹面鏡。屏幕ll也可以是 任何其它的成像光學元件，例如圖中所示的透鏡。如果屏幕ll是凹面鏡， 則會有全息投影裝置1的光學構(gòu)造的大小遠比只使用透鏡的光傳遞裝置明 顯更小的優(yōu)點。屏幕11在任何情況下都不應(yīng)有散射表面，以免擾亂從波 前調(diào)制裝置2所反射的波前12。如果想要進行重建景象的二維呈現(xiàn)，屏幕 ll也可以有漫射表面。成像機構(gòu)10也是反射鏡或透鏡。由波前調(diào)制裝置 2形成并從它反射過來的單色波前12會透過透鏡元件19和20投影到偏轉(zhuǎn) 元件13上以便重建三維景象。這樣的偏轉(zhuǎn)元件13可以是檢流計掃描器、 壓電掃描器、共振掃描器、多邊形掃描器、微反射鏡陣列，或類似裝置。 偏轉(zhuǎn)元件13會對波前12進行垂直于波前調(diào)制裝置2的光學偏轉(zhuǎn)，以便產(chǎn) 生二維波前14。 二維波前14由該偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的一連串的平行一維波前 14'、 14"、 14'"......所構(gòu)成。光學系統(tǒng)9接著會將二維波前14投影到
位于觀察者位置平面16上的虛擬觀察者視窗15中，觀察者的眼睛即在這
里觀看重建的景象。由光源8所發(fā)出的充分相干的光線會投影到屏幕11 上。借此，在透鏡元件19與20之間(影像側(cè)焦平面中)產(chǎn)生波前12的 傅立葉轉(zhuǎn)換FT。光學系統(tǒng)9的成像機構(gòu)10接著會將傅立葉轉(zhuǎn)換FT投影 在影像側(cè)焦平面17中的屏幕11上。觀察者可以以放大的重建立體尺寸18 (這個放大的重建立體尺寸是在觀察者視窗1 5與屏幕11之間延伸出來的 錐臺形空間所形成的)，也就是以加大的觀看角度5來觀看重建景象。由 于波前調(diào)制裝置2的反射鏡元件3具有極高的填充系數(shù)，因此在觀察者位 置平面1 6中不會產(chǎn)生重建景象的間歇斷續(xù)。
由于波前調(diào)制裝置2的反射鏡元件3可以由致動器4傾斜移動，所形 成的波前12可以受影響而使三維景象可以在零衍射級中重建。特別優(yōu)選 這樣的設(shè)計，因為亮度或發(fā)光強度在零衍射級中會達到最大。
此外，同時也可以直接將偏轉(zhuǎn)元件13整合到波前調(diào)制裝置2中。這 表示波前調(diào)制裝置2會通過反射鏡元件3的幫助形成如前面所述的平面波 前W。然而，用來產(chǎn)生二維波前14的波前調(diào)制裝置2會整體移動。透鏡 元件1 9和20在這個例子中可以被忽略。接著將波前調(diào)制裝置2設(shè)置在偏 轉(zhuǎn)元件13旁，也就是在成像機構(gòu)10的物體側(cè)焦平面中。因而，可以將用 于彩色重建的分光元件21設(shè)置在(例如)波前調(diào)制裝置2與成像機構(gòu)10之 間。它同時還可以只移動反射鏡元件陣列3來產(chǎn)生二維波前而不必移動或 傾斜整個系統(tǒng)。這使它可以為全息投影裝置1賦予體積更精巧的整體設(shè)計。
然而，全息投影裝置1也可能在光路中可選地包括透鏡元件19和 20。透鏡元件19和20具有相同的折射能力以便減少像差，就像透過個別 焦距所能看到的情形一樣。然而，透鏡元件19和20也可以具有不同的折 射能力或焦距，以便修飾或最佳化偏轉(zhuǎn)元件13上的一維波前1 2的大小(如 果后者是設(shè)置在波前調(diào)制裝置2與光學系統(tǒng)9之間)。透鏡元件19和20 在這個例子中還有另一個優(yōu)點，它們可以讓從波前調(diào)制裝置2所反射的波 前12投影在偏轉(zhuǎn)元件13上以便產(chǎn)生二維波前14?？梢允褂糜袩o限遠焦距 的系統(tǒng)(在這里以透鏡元件19和20來表示)來將波前12投影到偏轉(zhuǎn)元 件13上，借此讓波前12的傅立葉轉(zhuǎn)換FT產(chǎn)生在透鏡元件19的影像側(cè)焦
平面中。通過透鏡元件20和成像機構(gòu)10的幫助，可將傅立葉轉(zhuǎn)換FT投 影到屏幕ll上。
偏轉(zhuǎn)元件13另外也可以設(shè)置在光源8與波前調(diào)制裝置2之間。這樣的 配置具有可以消除或盡可能減少二維波前14形成期間的像差的優(yōu)點，因 為平面波前W在到達波前調(diào)制裝置2處之時尚未被編碼。
三維景象的彩色重建也可以通過全息投影裝置1的幫助來達成。如圖 4a中所示，分光元件2 1，優(yōu)選的是塊狀棱鏡，設(shè)置在成像機構(gòu)10前方(從 光傳遞的方向看)。分光元件21 (優(yōu)選的是有二向分光層的X棱鏡)可將 紅、綠、藍光分解為三個分離的波前或?qū)⑦@些分離的波前重組來形成共同 波前。景象的彩色重建可以借此通過同步處理光的三原色，即RGB(紅、 綠、藍)，來完成。在本具體實施例中，分光元件21設(shè)置在透鏡元件19 和20之間，但它也可以被設(shè)置在全息投影裝置1中的其它位置上。除此 之外，也可以使用任何其它分光元件。
圖4b是顯示圖4a中的分光元件21的放大細節(jié)圖。它有三個波前調(diào) 制裝置2R、 2G及2B，每一個各用于光的三原色(RGB)中的一個原色來進 行三維景象的同步彩色重建。這三個波前調(diào)制裝置2R、 2G及2B分別由 三個光源8R、 8G及8B照亮。在由相應(yīng)的波前調(diào)制裝置2R、 2G及2B形 成個別的波前12R、 12G及12B之后，這些波前會由分光元件21投影到 透鏡元件20上以便重組成共同波前。它另外也可以只使用光源(尤其是 白色光源)來進行彩色重建。在這樣的安排中，分光元件21也設(shè)置在透 鏡元件19和20之間，然而，也可以有額外的半投影反射鏡或其它偏轉(zhuǎn)元 件設(shè)置在分光元件21與透鏡元件20之間。由光源所發(fā)射出來的光線被引 導到半傳遞反射鏡上，并從這里開始，它會被分光元件21投影到三個波 前調(diào)制裝置2R、 2G、 2B上來照亮它們并形成相應(yīng)的波前，在這里分光元 件21會將光線分解為三個單色波前12R、 12G及12B。此外，也可以只 使用一個(而不是三個)波前調(diào)制裝置來進行彩色重建。不過，本圖中并 沒有顯示這個選項。這個波前調(diào)制裝置可以由光源照亮，該光源可以包含 三個不同顏色光的LED或是只有白光LED。除此之外，它還需要至少一 個光學元件(例如，聲光元件)，這個光學元件負責將這些波前以(例如)
不同的入射角度投影到波前調(diào)制裝置上。
除了利用如前面所述的三個波前調(diào)制裝置2R、 2G、 2B來進行彩色重 建外，還可以通過至少一個波前調(diào)制裝置的幫助來依次重建個別的色彩。
上述全息投影裝置l只針對單一個觀察者眼睛來做說明。然而，很明 顯的，我們必須提供第二個波前調(diào)制裝置2才能讓觀察者的一對眼睛都能 觀看全息影像；而現(xiàn)有全息投影裝置1的光學元件即可以用來達到這個目 的。如果觀察者處于觀察者位置平面1 6中并通過觀察者視窗1 5觀看，它 可以以重建的立體尺寸18觀看到重建的三維景象，而景象會重建在屏幕 11的前方、上、或后方(從光傳遞的方向看)不過，它也可以只利用一個 以水平方式排列的波前調(diào)制裝置2來為觀察者的一對眼睛提供重建景象。
圖5顯示全息投影裝置1的另一個具體實施例。它的總體設(shè)計和圖4a 中所示的投影裝置1完全相同，這也是為什么類似的零組件會標示類似的 編號的原因。這里所顯示的投影裝置1另外包括有位置檢測系統(tǒng)22用來 檢測觀察者位置平面16中的觀察者眼睛位置的變化。位置檢測系統(tǒng)22可 是攝影機。偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23設(shè)置在成像機構(gòu)10與屏幕11之間，優(yōu)選的是在 成像機構(gòu)10的影像側(cè)焦平面中，用來依據(jù)觀察者眼睛位置的變化來追蹤 虛擬觀察者視窗15。偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23可以獨立控制，并且優(yōu)選的是反射鏡。 它必須是作用非常精密的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)才能夠正確的追蹤觀察者視窗1 5，這也 是為什么偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23可以是檢流計掃描器的原因。不過也可以采用其它 的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)，例如像是MEMS陣列、壓電掃描器、或類似的裝置。此外， 偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23可以朝至少一個方向偏斜(亦即，水平和/或垂直方向)。這 表示， 一維版本的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23只能夠在水平或垂直方向上追蹤觀察者視 窗15，而二維版本的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23則可以同時在水平和垂直方向上追蹤觀 察者視窗15。偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23可以是xy式檢流計掃描器，或者可以將兩個檢 流計掃描器前后排列，其中一個用于水平追蹤，而另一個用于垂直追蹤。 此外，在偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23后方(從光傳遞的方向看)設(shè)有第二成像機構(gòu)24。 由于需要極大的放大倍率才能填滿屏幕11，這個第二成像機構(gòu)24可以是 透鏡組系統(tǒng)來取代單一個透鏡，以避免或減少像差。
現(xiàn)在，我們將通過這個具體實施例的幫助來說明三維景象的重建。由
光源8所發(fā)出的波前W到達反射鏡元件3處，它會形成波前并反射所形 成的波前12。在這個反射之后，所形成的波前12會通過透鏡元件19和 20，透鏡元件則將它投影到偏轉(zhuǎn)元件13上。在此同時，波前12的傅立葉 轉(zhuǎn)換(FT)會由透鏡元件19在透鏡元件19的影像側(cè)焦平面中產(chǎn)生。在產(chǎn)生 之后，二維形成波前14會由成像機構(gòu)10投影到偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23上。位置檢 測系統(tǒng)22可以通過偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23的控制來檢測觀察者的任何動作并據(jù)此追 蹤觀察者視窗15。成像機構(gòu)10和24會在第二成像機構(gòu)24的影像側(cè)焦平 面25中產(chǎn)生所形成的二維波前14的影像，接著將焦平面25中的這個二 維影像通過屏幕11投影到虛擬觀察者視窗15中。在此同時，傅立葉轉(zhuǎn)換 FT的影像會在成像機構(gòu)10的影像側(cè)焦平面26中產(chǎn)生，接著會由第二成 像機構(gòu)24將傅立葉轉(zhuǎn)換FT的影像投影到屏幕11上。
同樣很顯然的，必須提供第二波前調(diào)制裝置2才能讓觀察者的一對眼 睛看到全息景象。如果觀察者處于觀察者位置平面16中并透過觀察者視 窗15觀看，他可以以重建的立體尺寸18觀看到重建的三維景象，而景象 則在屏幕11的前方、上、或后方(從光傳遞的方向看)重建。然而，同 樣也可以只使用一個波前調(diào)制裝置2 (同樣是以水平方式排列)來為觀察 者的一對眼睛提供重建景象。
三維景象可以如前面所述利用分光元件21來進行彩色重建。
此外，具有光源8的照明裝置7可以設(shè)置在投影裝置1中的任何合適 的位置上。舉例來說，如果波前調(diào)制裝置2和本具體實施例中的例子一樣 是反射式形成裝置，照明裝置7也可以依照所發(fā)出的波前W會由偏轉(zhuǎn)元 件(像是反射式或半投射式反射鏡)投影到波前調(diào)制裝置2上的方式來安 排。如果光源8會被投影到其中設(shè)置有偏轉(zhuǎn)元件的傅立葉平面中，這是非 常有利的。在偏轉(zhuǎn)元件與波前調(diào)制裝置2之間，可以設(shè)置至少一個光學元 件，像是透鏡、反射鏡等。參考圖5，這樣的偏轉(zhuǎn)元件可以設(shè)置在原來設(shè) 置分光元件21的地方；在這樣的情況下，分光元件21可以設(shè)置在透鏡元 件19與偏轉(zhuǎn)元件之間，或者設(shè)置在偏轉(zhuǎn)元件與透鏡元件20之間。這讓它 可以為投影裝置1賦予更為精巧的設(shè)計。
圖6顯示全息投影裝置1的另一個具體實施例。它的總體設(shè)計和圖5 中所示的投影裝置1的一般設(shè)計完全相同，這也是為什么類似的零組件會 標示類似的編號的原因。然而，與圖4a和5所顯示的裝置相反的是，本
圖中的全息投影裝置1是預定供多位觀察者使用。為了讓本圖容易理解， 在本具體實施例中只顯示出兩個觀察者的光路以及每位觀察者一個一維
波前；然而，它通?？晒﹥晌灰陨系挠^察者來觀看重建的三維景象。以字 母R標示的觀察者視窗是觀察者右眼的觀察者視窗，而以字母L標示的觀 察者視窗則是左眼的觀察者視窗。圖中所示的全息投影裝置1包括兩個波 前調(diào)制裝置2用來呈現(xiàn)重建的三維景象，這兩個波前調(diào)制裝置2每一個都 由具有至少一個光源8的至少一個照明裝置7來照亮。光源8為彼此獨立， 并且會產(chǎn)生不同的入射角度。因此，每個波前調(diào)制裝置2的光源8的數(shù)量 會因重建景象的觀察者數(shù)量而異并且依此決定。在有兩位以上的觀察者的 情況下，每一種觀察者視窗只使用一個波前調(diào)制裝置2，也就是說，所有 觀察者右眼的觀察者視窗或所有觀察者左眼的觀察者視窗只使用一個波 前調(diào)制裝置2。光源8以不同入射角度的充分相干光線照亮波前調(diào)制裝置 2的反射鏡元件3，因而用于同一位觀察者雙眼的觀察者視窗15R和15L 的光源8的入射角度永遠會幾乎完全相同。這表示，為觀察者視窗15L和 28L產(chǎn)生所形成波前12L和27L的光源8所發(fā)出的光線的入射角度不一樣。 屏幕11、偏轉(zhuǎn)元件13、透鏡元件19和20、以及成像機構(gòu)10和24則可以 同時用于兩個波前調(diào)制裝置2。
和圖5相反，這里設(shè)置有兩個偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23用來根據(jù)個別觀察者的眼 睛位置來追蹤至少兩個(這里是三個)觀察者視窗15R、 15L及28L。偏 轉(zhuǎn)機構(gòu)23的數(shù)量取決于觀察者的數(shù)量，這表示，每一位觀察者只有一個 偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23同時用于兩個眼睛，這里是觀察者視窗15R和15L。第二成 像機構(gòu)24結(jié)合有對焦元件30并設(shè)置在偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23后(從光傳遞的方向 看)。這里的第二成像機構(gòu)24是透鏡陣列，它會對準并瞄準波前14R和 14L，而這兩個供右眼與左眼觀看的波前14R和1 4L會通過指定給偏轉(zhuǎn)機 構(gòu)23的第二成像機構(gòu)24的透鏡。一旦這兩個波前14R和14L通過第二成 像機構(gòu)24的相應(yīng)透鏡后，對焦元件30會對準以便將波前14R和14L在屏
幕ll上重疊及聚焦。另一個偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23則用來追蹤二維波前29L的觀 察者視窗28L。圖中所示的第三個偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23則用于第三位觀察者。一 般而言，可以有超過三位以上的觀察者同時觀看重建的三維景象。第二成 像機構(gòu)24的透鏡數(shù)因此會和投影裝置1的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23的數(shù)量相當。對焦 元件30可以由更復雜排列的透鏡組來取代以便將像差減少到最低限度。 對焦元件30可以是(例如)消色差透鏡組。也有可能會設(shè)置第二個成像 機構(gòu)24和對焦元件30用來(例如)作為投影裝置l中的單一透鏡陣列。
三維景象會以如我們已經(jīng)結(jié)合圖5所說明的方式重建，(除了在本具 體實施例中全息投影裝置1是針對服務(wù)多位觀察者所設(shè)計，因此會有多個 偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23用來追蹤觀察者視窗15R、 15L及28L以外。上面所述的全 息投影裝置1可以同時用于三個觀察者視窗)。
除了使用可以發(fā)出充分相干的光線以不同的入射角度到達每個波前 調(diào)制裝置2處的多個光源8以外，每個波前調(diào)制裝置2也可以只使用一個 光源8。在這種情況下，波前會在由波前調(diào)制裝置2的反射鏡元件3形成 并反射后倍增。這可以通過分光柵元件的幫助(例如)在偏轉(zhuǎn)元件13附近 進行。這個解決方案具有可以修正由單一光源8所發(fā)出并到達波前調(diào)制裝 置2處的波前的相位缺失的優(yōu)點。
此外，個別的光源8也可以由主光源通過至少一個光學元件產(chǎn)生(圖 中未顯示)。
在圖5及圖6方面，偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23(它是反射鏡，并且優(yōu)選的是檢流計 掃描器)可以具有散光層。因此偏轉(zhuǎn)機構(gòu)23可以是可朝水平方向散光的反 射鏡。散光層可以是(例如)玻璃薄片。散射的光線或波前必須以和所形成 的一維波前呈直角方式傳播。由于相干性對于全息重建非常重要，因此必 須通過散光層的使用使它不受影響。然而，這因此也有可能當觀察者視窗 15、 15R、 15L、 28L因衍射級次的延伸而在其它方向上受限的同時，觀 察者視窗15、 15R、 15L、 28L會朝不相干的方向放大。如果波前調(diào)制裝 置2以水平方式排列，這是特別優(yōu)選的配置。通過這種方法，個別的觀察 者視窗15、 15R、 15L、 28L可以朝垂直(即不相干的)方向放大。這也是為
什么在這樣的波前調(diào)制裝置2的安排下它不再需要追蹤垂直于觀察者位置
的觀察者視窗15、 15R、 15L、 28L的原因，因為觀察者視窗15、 15R、 15L、
28L在這個方向上具有極大的延伸。此外，同樣也可能在屏幕11上加上 散光層(它不僅在之后要用來構(gòu)成及顯示，也要用來朝不相干的方向散射 波前的傅立葉轉(zhuǎn)換)。
以圖4a、 5、及6為根據(jù)的發(fā)明的具體實施例永遠與使用至少一個一 維波前調(diào)制裝置2來形成至少一個入射波前有關(guān)。這樣的一維波前調(diào)制裝 置2以透視圖的方式顯示在圖7a中。如本圖中所示，反射鏡元件3以一 種橫排或縱排的方式排列在襯底5上，它們的致動器圖中并沒有顯示出來。
如圖7b中所示，本發(fā)明也可以使用二維波前調(diào)制裝置2來實現(xiàn)。這 讓目的在于產(chǎn)生二維波前的偏轉(zhuǎn)元件變成多余。反射鏡元件3以多列橫 排或縱排的方式排列在襯底5上，二維波前調(diào)制裝置2的反射鏡元件3可 以分別由至少一個致動器沿著一個或兩個軸線作軸向位移和/或傾斜移 動。
圖8和9說明了在結(jié)合一維波前調(diào)制裝置2通過偏轉(zhuǎn)元件13的幫助 針對兩位或多位觀察者Bl、 B2傳遞重建三維景象中的局部影像的二維波 前時，所形成的波前12的橫排或縱排S的多種乘倍的可能性。如圖8中 所示，局部影像的二維波前會先針對觀察者B1完整產(chǎn)生，然后再針對觀 察者B2產(chǎn)生。如圖9中所示，與個別觀察者B1及B2有關(guān)的局部影像所 形成的波前的橫排或縱排會輪流呈現(xiàn)。
全息投影裝置1的可能應(yīng)用范圍包括用于個人或工作環(huán)境中呈現(xiàn)二維 和/或三維影像的各種顯示器，例如用于電腦顯示器、電視熒幕、電子游 戲、汽車產(chǎn)業(yè)中用以顯示資訊、用于娛樂產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療工程(其中尤其是低 侵入性調(diào)査應(yīng)用或電腦斷層掃描資訊的空間化表現(xiàn))、以及呈現(xiàn)地形地物 的軍事工程用途。當然，投影裝置1的高度技術(shù)也可能適用于上面沒有提 及的其它領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種全息投影裝置，具有反射鏡元件陣列，用來通過反射鏡元件陣列(3)針對包括有至少一個波前調(diào)制裝置(2、2R、2G、2B)的重建景象放大其重建立體尺寸(18)，每個反射鏡元件(3)分別具有至少一個致動器(4)，使每個反射鏡元件(3)可以在至少一個致動器(4)的協(xié)助下朝至少一個方向移動，來產(chǎn)生相位偏移，借此直接形成代表重建景象的波前(W)，并通過光學系統(tǒng)(9)將波前(12、12R、12G、12B、12L)在觀察者位置平面(16)的至少一個虛擬觀察者視窗(15、15R、15L、28L)中構(gòu)成影像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息投影裝置，其特征在于波前調(diào)制裝置(2、 2R、 2G、 2B)的反射鏡元件(3)為微反射鏡形式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息投影裝置，其特征在于反射鏡元件(3) 可以軸向位移以便調(diào)制光的相位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息投影裝置，其特征在于反射鏡元件(3) 可以傾斜以便調(diào)制光的相位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息投影裝置，其特征在于反射鏡元件(3) 可以傾斜以便以預定的重建立體尺寸(l 8)來重建景象。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息投影裝置，其特征在于光學系統(tǒng)(9)包括 屏幕(11)和至少一個成像機構(gòu)(10、 24)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全息投影裝置，其特征在于包括一維波前調(diào) 制裝置(2、 2R、 2G、 2B)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的全息投影裝置，其特征在于包括用以產(chǎn)生二 維波前(14)的偏轉(zhuǎn)元件(13)，其可以向波前調(diào)制裝置(2、 2R、 2G、 2B)直 角執(zhí)行光學偏轉(zhuǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的全息投影裝置，其特征在于偏轉(zhuǎn)元件(13)設(shè) 置在至少一個光源(8、 8R、 8G、 8B)與波前調(diào)制裝置(2、 2R、 2G、 2B)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的全息投影裝置，其特征在于進一步包括位 置檢測系統(tǒng)(22)以便檢測觀察者位置平面(16)中至少一個觀察者的眼睛位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息投影裝置，其特征在于包括至少一個 偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(23)用于依據(jù)眼睛位置來追蹤至少一個觀察者視窗(15、 15R、 15L、 28L)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的全息投影裝置，其特征在于為根據(jù)每個觀 察者的個別眼睛位置來追蹤多個觀察者的觀察者視窗(ll、 IIR、 IIL、 24R、 24L、 28R、 28L)，針對每一位觀察者設(shè)有偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(23)，所有偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(23) 共用透鏡瞄準陣列(24)，而共同對焦元件(30)則以前后排列方式(從光傳遞 的方向看)設(shè)置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的全息投影裝置，其特征在于偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(23)是反射鏡。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的全息投影裝置，其特征在于成像機構(gòu)(IO、 24)前方(從光傳遞的方向看)設(shè)置有分光元件(21)，用于進行景象的彩色重建。
15. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的全息投影裝置，其特征在于屏幕(ll)是反 射鏡，尤其是凹面鏡。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息投影裝置，其特征在于在光路中包括 有透鏡元件(l 9、 20)用于減少像差。
17. —種放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的方法，至少一個光源 發(fā)出充分相干的光線，其中這個充分相干的光線映射在屏幕(ll)上，其中 至少一個波前調(diào)制裝置(2、 2R、 2G、 2B)的至少一個反射鏡元件(3)由至少 一個致動器(4)移動以產(chǎn)生相位偏移效果以便構(gòu)成入射光線，據(jù)以直接形成 波前(w)，該波前根據(jù)重建景象在光源(8、 8R、 8G、 8B)中產(chǎn)生，并在觀察 者位置平面(16)的虛擬觀察者視窗(15， 15R、 15L、 28L)中形成影像。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于反射鏡元件(3)可傾斜以調(diào)制光的相位。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于反射鏡元件(3)可軸向位移以調(diào)制光的相位。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于該充分相干的光線的波前(W)通過該反射鏡元件(3)傾斜 進行原地導向。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于該景象通過傾斜該反射鏡元件(3)以零衍射級重建。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于光學系統(tǒng)(9)將所形成的波前(12、 12R、 12L、 27L)投影 在虛擬觀察者視窗(15、 15R、 15L、 28L)中，其中至少一個光學系統(tǒng)(9)的 成像機構(gòu)(IO、 24)將所形成的波前(12、 12R、 12L、 27L)的傅立葉轉(zhuǎn)換投影 在屏幕(11)上它的影像側(cè)焦平面(17)上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于位置檢測系統(tǒng)(22)檢測至少一個觀看重建景象的觀察者 的眼睛位置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于該虛擬觀察者視窗(15、 15R、 15L、 28L)根據(jù)所檢測到的觀察者眼睛位置進行追蹤。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于至少有一個偏轉(zhuǎn)機構(gòu)(23)追蹤觀察者位置平面(16)中的 虛擬觀察者視窗(15、 15R、 15L、 28L)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于針對兩個或多個觀察者，其中所有的觀察者左眼只使用 一個波前調(diào)制裝置(2、 2R、 2G、 2B)、所有的觀察者右眼也只使用一個波 前調(diào)制裝置(2、 2R、 2G、 2B)，而多個光源(8)以不同的入射角度將光線引 導到反射鏡元件(3)上。
27. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于偏轉(zhuǎn)元件(13)根據(jù)由一維波前調(diào)制裝置(2、 2R、 2G、 2B)所形成的一維波前(12、 12R、 12L、 27L)產(chǎn)生二維波前(14、 14R、 14L、 29L)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于該景象的彩色重建在分光元件(21)的協(xié)助下針對三原色 同步執(zhí)行。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于該景象的同步彩色重建在三個波前調(diào)制裝置(2R、 2G、 2B)的協(xié)助下進行，其中分光元件(21)重新組合排列由三個波前調(diào)制裝置 (2R、 2G、 2B)調(diào)制的三個個別波前(12R、 12G、 12B)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于該景象的彩色重建針對三原色依次執(zhí)行。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的放大重建立體尺寸以便觀看重建景象的 方法，其特征在于該景象的依次彩色重建在至少一個波前調(diào)制裝置(2)的協(xié) 助下進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含反射鏡元件(微反射鏡形式)陣列(3)的全息投影裝置(1)。該全息投影裝置(1)包括至少一個包含反射鏡元件陣列(3)的光成形裝置(2、2R、2G、2B)。每一個反射鏡元件(3)具有至少一個致動器(4)。反射鏡元件(3)的各個致動器(4)使反射鏡元件(3)在至少一個方向上傾斜和/或軸向位移。因而直接形成代表重建景象的波前(W)。本全息投影裝置(1)包括光學系統(tǒng)(9)用于將形成的波前(12、12R、12G、12B、12L)在觀察者位置平面(16)的至少一個虛擬觀察者視窗(15、15R、15L、28L)中重建。
文檔編號G03B21/62GK101371594SQ200780002759
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者菲利普·瑞德-喬德 申請人:視瑞爾技術(shù)公司