專利名稱：基于圖案重用產(chǎn)生全息圖的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下面的描述涉及一種產(chǎn)生全息圖的設(shè)備和方法，更具體地講，涉及一種利用先前通過變換初始全息案產(chǎn)生的初始全息圖而快速地產(chǎn)生全息圖的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
諸如立體三維(3D)顯示器或者多視點(diǎn)3D顯示器(multiview3D display)的傳統(tǒng)的3D顯示器例如通過將與不同視點(diǎn)有關(guān)的信息提供給觀看者的雙眼，而使得觀看者能夠識(shí)別深度。然而，由于使用有限數(shù)量的視點(diǎn)來顯示物體，因此人類感知到的物體的深度與實(shí)際上產(chǎn)生光的位置不同。結(jié)果，3D顯示器具有使得觀察者視覺疲勞的缺點(diǎn)。因此，已經(jīng)引入全息圖再現(xiàn)設(shè)備來代替多視點(diǎn)3D顯示器。由于全息圖再現(xiàn)設(shè)備可以以人類感知的物體的實(shí)際位置來產(chǎn)生所有方向的光，所以可以實(shí)現(xiàn)可具有無限制的數(shù)量的視點(diǎn)且不會(huì)造成視覺疲勞的理想的3D顯示器。雖然在與多視點(diǎn)3D顯示器相比時(shí)，全息圖再現(xiàn)設(shè)備具有上面提到的優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于全息圖再現(xiàn)設(shè)備的商業(yè)化，存在很多有待解決的問題。各種問題中最嚴(yán)重的問題是在產(chǎn)生全息案以再現(xiàn)全息圖時(shí)將要執(zhí)行相當(dāng)多的計(jì)算。例如，為了再現(xiàn)全息圖，可以基于由人眼觀察的視覺信息來計(jì)算在諸如空間光調(diào)制器(SLM)的全息圖再現(xiàn)設(shè)備的平面上的光的波長(zhǎng)分布，可以基于所計(jì)算的波長(zhǎng)分布來產(chǎn)生與全息案對(duì)應(yīng)的二維(2D)條紋圖案。首先，對(duì)于將要被呈現(xiàn)為全息圖的物體中包括的所有3D點(diǎn)，可以執(zhí)行前面提到的過程。這里，用于產(chǎn)生全息案的全部計(jì)算量可以與所述物體中包括的3D點(diǎn)的數(shù)量、SLM的像素的數(shù)量和每單位時(shí)間的幀的數(shù)量成比例。因此，存在對(duì)這樣的用于產(chǎn)生全息圖的設(shè)備的需求，該設(shè)備可解決與將要被執(zhí)行的計(jì)算的量有關(guān)的問題并且還可以適用于物體的形狀隨著時(shí)間的流逝而改變的視頻全息圖。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供一種用于產(chǎn)生全息圖的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)前述的和/或其他的方面，所述設(shè)備包括:圖案產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生與三維(3D)空間中的3D物體對(duì)應(yīng)的初始全息案；圖案變換單元，用于通過對(duì)所產(chǎn)生的初始全息案進(jìn)行變換來確定變換全息案。所述設(shè)備還可包括全息圖再現(xiàn)單元，全息圖再現(xiàn)單元利用初始全息案和變換全息案來再現(xiàn)視頻全息圖。通過提供一種產(chǎn)生全息圖的方法來實(shí)現(xiàn)前述的和/或其他的方面，所述方法包括:產(chǎn)生與3D空間中的3D物體對(duì)應(yīng)的初始全息案；通過對(duì)所產(chǎn)生的初始全息案進(jìn)行變換來確定變換全息案。
所述方法還可包括:利用初始全息案和變換全息案來再現(xiàn)視頻全息圖。示例實(shí)施例可包括可在產(chǎn)生全息案時(shí)通過經(jīng)由對(duì)初始全息案進(jìn)行變換產(chǎn)生變換全息案來減小針對(duì)每個(gè)時(shí)間幀所執(zhí)行的計(jì)算量的設(shè)備和方法。實(shí)施例的其他方面將在隨后的描述中部分地闡述，部分地將通過所述描述而顯而易見，或者可通過實(shí)施本公開而了解。


本專利或者申請(qǐng)文件包含至少一張以顏色實(shí)現(xiàn)的附圖。經(jīng)過請(qǐng)求和必要的費(fèi)用的支付，將由知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提供具有彩色附圖的本專利或者本專利申請(qǐng)公開的復(fù)制件。通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述，這些和/或其他方面將變得明顯和更加易于理解，附圖中:圖1不出了根據(jù)不例性實(shí)施例的用于產(chǎn)生全息圖的設(shè)備；圖2示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的產(chǎn)生初始全息案的過程；圖3示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的產(chǎn)生點(diǎn)全息圖以產(chǎn)生初始全息案的過程。圖4示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的調(diào)節(jié)初始全息案中包括的像素的相位的過程。圖5示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的在相位被調(diào)節(jié)的情況下物體與全息案之間的關(guān)系。圖6示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的改變初始全息案中包括的像素的位置的過程;圖7示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的使初始全息案中包括的像素旋轉(zhuǎn)的過程；圖8示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的產(chǎn)生全息圖的方法。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)說明實(shí)施例,實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的元件。下面通過參照附圖描述實(shí)施例，以解釋本公開。圖1示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的用于產(chǎn)生全息圖的設(shè)備100。參照?qǐng)D1，設(shè)備100可包括圖案產(chǎn)生單元101和圖案變換單元102。設(shè)備100還可包括全息圖再現(xiàn)單元103。圖案產(chǎn)生單元101可以產(chǎn)生與三維(3D)空間中的3D物體104對(duì)應(yīng)的初始全息案。例如，圖案產(chǎn)生單元101可產(chǎn)生與3D物體104中包括的3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)全息圖，并且可利用所產(chǎn)生的點(diǎn)全息圖來產(chǎn)生初始全息案。在此情況下，可利用條紋圖案產(chǎn)生點(diǎn)全息圖，可基于從全息圖平面到3D物體104中包括的3D點(diǎn)的距離產(chǎn)生所述條紋圖案。如這里所描述的，3D點(diǎn)可包括二維(2D)點(diǎn)。在這種情況下，初始全息案可對(duì)應(yīng)于2D全息案。圖案變換單元102可通過對(duì)初始全息案進(jìn)行變換來確定變換全息案。這里，變換全息案和初始全息案可以被包括于在時(shí)間上不同的幀中。根據(jù)示例性實(shí)施例，可通過對(duì)產(chǎn)生的在時(shí)刻t的初始全息案進(jìn)行變換來產(chǎn)生在時(shí)刻t+Ι的變換全息案。即，由于可以使用先前的初始全息案，而不是產(chǎn)生新的在時(shí)刻t+ι的全息案，所以可以減小計(jì)算量。
作為示例，圖案變換單元可通過改變初始全息案中包括的像素的相位來確定變換全息案。將參照?qǐng)D4和圖5來詳細(xì)描述改變像素的相位的過程。作為另一示例，圖案變換單元102可通過改變初始全息案中包括的像素的位置來確定變換全息案。將參照?qǐng)D6來詳細(xì)描述改變像素的位置的過程。作為又一示例，圖案變換單元102可通過使初始全息案中包括的像素旋轉(zhuǎn)來確定變換全息案。將參照?qǐng)D7來描述使像素旋轉(zhuǎn)的過程。根據(jù)示例性實(shí)施例，可通過利用改變像素的相位的過程、改變像素的位置的過程和使像素旋轉(zhuǎn)的過程中的至少一個(gè)來從初始全息案中獲得變換全息案。全息圖再現(xiàn)單元103可利用初始全息案和變換全息案來再現(xiàn)視頻全息圖105。即，全息圖再現(xiàn)單元103可再現(xiàn)變換全息案，變換全息案相對(duì)于初始全息案可以是在時(shí)間上連續(xù)的，從而再現(xiàn)3D物體104可以移動(dòng)的視頻全息圖。圖2示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的產(chǎn)生初始全息案的過程。對(duì)于在空間光調(diào)制器(SLM)的平面上存在的多個(gè)像素，用于產(chǎn)生全息圖的設(shè)備可計(jì)算每個(gè)像素的光分布。這里，像素的光分布可通過像素的像素值來表現(xiàn)。全息圖產(chǎn)生設(shè)備可利用計(jì)算出的所述多個(gè)像素中的每個(gè)像素的光分布來產(chǎn)生與3D物體中包括的3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)全息圖201。例如，當(dāng)3D物體包括K個(gè)3D點(diǎn)且SLM包括NXN個(gè)像素時(shí)，全息圖產(chǎn)生設(shè)備可針對(duì)K個(gè)3D點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)計(jì)算NXN個(gè)像素中的每個(gè)像素的光分布。即，全息圖產(chǎn)生設(shè)備可產(chǎn)生K個(gè)3D點(diǎn)全息圖，每個(gè)3D點(diǎn)全息圖均包括具有光分布的NXN個(gè)像素。全息圖產(chǎn)生設(shè)備可利用點(diǎn)全息圖201來產(chǎn)生全息案202。例如,全息圖產(chǎn)生設(shè)備可通過累積K個(gè)點(diǎn)全息圖來產(chǎn)生全息案202。在這種情況下，全息案202中包括的多個(gè)像素中的每個(gè)像素可具有像素值。全息圖產(chǎn)生設(shè)備可利用全息案202產(chǎn)生3D全息圖203。這里，當(dāng)使用子采樣時(shí)，全息案202中包括的多個(gè)像素中的僅一部分可具有像素值。當(dāng)使用全采樣時(shí)，全息案202中包括的多個(gè)像素全部可具有像素值。因此，當(dāng)利用全采樣產(chǎn)生3D全息圖203時(shí)，與利用子采樣產(chǎn)生3D全息圖203相比，計(jì)算量會(huì)增加，但是可提供更好的圖像質(zhì)量。在圖2的過程中獲得的全息案202可被獲得，以獲得在時(shí)間t的初始全息案。在時(shí)間t之后，通過圖2的過程不會(huì)產(chǎn)生在時(shí)間t+Ι的變換全息案，而是可通過對(duì)初始全息案進(jìn)行變換來獲得在時(shí)間t+Ι的變換全息案。圖3示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的產(chǎn)生點(diǎn)全息圖以產(chǎn)生初始全息案的過程。用于產(chǎn)生全息圖的設(shè)備可產(chǎn)生與3D空間中的3D物體中包括的所有3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的條紋圖案。另外，全息圖產(chǎn)生設(shè)備可產(chǎn)生與代表性的3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的條紋圖案，代表性的3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)于3D物體中包括的3D點(diǎn)的一部分。作為示例，當(dāng)對(duì)應(yīng)于所有3D點(diǎn)的初始條紋圖案被產(chǎn)生時(shí)，全息圖產(chǎn)生設(shè)備可基于從每個(gè)3D點(diǎn)到全息圖平面的距離產(chǎn)生與3D物體302的深度層中包括的每個(gè)3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的條紋圖案。這里，條紋圖案可對(duì)應(yīng)于3D物體302中包括的3D點(diǎn)的點(diǎn)全息圖。例如，可以產(chǎn)生與同一深度層303中包括的所有3D點(diǎn)中的每個(gè)3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的條紋圖案。這里，深度層可表示包括3D物體中包括的3D點(diǎn)中的到全息圖平面301的距離相等的至少一個(gè)3D點(diǎn)的層。參照?qǐng)D3，在全息圖平面301上，像素307與第一 3D點(diǎn)304之間的距離dl、像素308與第二 3D點(diǎn)305之間的距離d2以及像素309與第三3D點(diǎn)306之間的距離d3可以相等。這里，像素307、像素308和像素309可表示條紋圖案的中心像素。全息圖產(chǎn)生設(shè)備可利用式I產(chǎn)生第一 3D點(diǎn)304、第二 3D點(diǎn)305和第三3D點(diǎn)306中的每個(gè)的條紋圖案。[式I]
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生全息圖的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 圖案產(chǎn)生單元，產(chǎn)生與3D空間中的3D物體對(duì)應(yīng)的初始全息案； 圖案變換單元，通過對(duì)所產(chǎn)生的初始全息案進(jìn)行變換來確定變換全息案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，圖案變換單元通過改變初始全息案中包括的像素的相位來確定變換全息案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，圖案變換單元通過改變初始全息案中包括的像素的位置來確定變換全息案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，圖案變換單元通過使初始全息案中包括的像素旋轉(zhuǎn)來確定變換全息案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，圖案變換單元通過對(duì)初始全息案同時(shí)施加相位改變和坐標(biāo)改變來確定變換全息案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，圖案產(chǎn)生單元產(chǎn)生與3D物體中包括的3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)全息圖，并利用產(chǎn)生的點(diǎn)全息圖來產(chǎn)生初始全息案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，圖案產(chǎn)生單元利用基于從全息圖平面到3D物體中包括的3D點(diǎn)的距離產(chǎn)生的條紋圖案來產(chǎn)生點(diǎn)全息圖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括: 全息圖再現(xiàn)單元，利用初始全息案和變換全息案來再現(xiàn)視頻全息圖。
9.一種產(chǎn)生全息圖的方法,所 述方法包括: 產(chǎn)生與3D空間中的3D物體對(duì)應(yīng)的初始全息案； 通過對(duì)所產(chǎn)生的初始全息案進(jìn)行變換來確定變換全息案。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中， 所述確定變換全息案的步驟包括:通過改變初始全息案中包括的像素的相位來確定變換全息案。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述確定變換全息案的步驟包括:通過改變初始全息案中包括的像素的位置來確定變換全息案。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述確定變換全息案的步驟包括:通過使初始全息案中包括的像素旋轉(zhuǎn)來確定變換全息案。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述確定變換全息案的步驟包括:通過對(duì)初始全息案同時(shí)施加相位改變和坐標(biāo)改變來確定變換全息案。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述產(chǎn)生與3D空間中的3D物體對(duì)應(yīng)的初始全息案的步驟包括:產(chǎn)生與3D物體中包括的3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)全息圖，并利用產(chǎn)生的點(diǎn)全息圖來產(chǎn)生初始全息案。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述產(chǎn)生與3D物體中包括的3D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)全息圖的步驟包括:利用基于從全息圖平面到3D物體中包括的3D點(diǎn)的距離產(chǎn)生的條紋圖案來產(chǎn)生點(diǎn)全息圖。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括: 利用初始全息案和變換全息案來再現(xiàn)視頻全息圖。
17.—種產(chǎn)生全息圖的方法,所述方法包括: 產(chǎn)生條紋圖案；利用條紋圖案產(chǎn)生與物體中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)全息圖； 利用所產(chǎn)生的點(diǎn)全息圖來產(chǎn)生初始全息案； 通過對(duì)所產(chǎn)生的初始全息案進(jìn)行變換來確定變換全息案。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，對(duì)所產(chǎn)生的初始全息案進(jìn)行變換的步驟包括:改變初始全息案中包括的像素的相位、位置和方位中的至少一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 利用初始全息案和變換全息案來再現(xiàn)視頻全息案。
全文摘要
一種基于圖案重用產(chǎn)生全息圖的設(shè)備和方法可包括圖案產(chǎn)生單元和圖案變換單元，圖案產(chǎn)生單元產(chǎn)生與三維(3D)空間中的3D物體對(duì)應(yīng)的初始全息案，圖案變換單元通過對(duì)所產(chǎn)生的初始全息案進(jìn)行變換來確定變換全息案。
文檔編號(hào)G03H1/08GK103217887SQ20131001997
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者李碩, 南東暻, 魏浩千 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社