[发明专利]全息再现场景中不均匀亮度感知补偿的方法

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及一种全息再现场景中不均匀亮度感知补偿的方法，借助于 电子全息影像设备进行全景再现，该电子一全息设备使用空间光调制器再 现全息三维场景。空间光调制器装置包含多种全息调制器元件，其中视频 全息图以全息点图样的形式进行编码，并且借助于照明装置和聚焦装置被 照亮。根据本发明，多个照明单元照亮全息设备的光调制器装置。在一个 简单的例子中，聚焦装置为一种具有多个透镜元件的透镜阵列，或者具有 多个圆柱状表面的微透镜的微透镜阵列。本发明主要涉及一种借助于全息 影像装置，以实时或者接近实时再现的动态三维场景。本发明进一步涉及 排除全息再现场景时出现亮度错误的一种装置。

2.背景技术

本发明所述全息设备借助于空间光调制器装置，调制足够相干的光。 调制器元件以全息点数据图样进行编码，而调制器表面是用光波前端进行 照亮，能够产生干扰，由此在光源调制器表面的前、中、后，都会因干扰 而出现物体光点的空间图样，上述物体光点图样再现场景的光学外貌。所 有物体光点的全部光以光波前端的形式传播，使一位或者一位以上的观察 者可看到此光点图样呈现三维场景的形式。相对于立体镜呈现，全息再现 实现物体的替代物，这也是公知的与立体镜相关的问题，例如头痛、眼睛 疲劳不会出现的原因，因为在观看实际场景和全息再现的场景时总体上并 没有差别。

全息影备可以是全息影像显示器，可以让一位或多位观察者清楚地看 见再现，或者是投影设备，能利用光学装置来放大再现。例如，在平面显 示器中以及在传统视频和TV投影仪中使用的空间光调制器中所使用的对 角线长度仅有几厘米的图表板，适合于做光源调制。目前已知的全息设备 使用的是穿透或者反射的光调制器。

3.已有技术

已知的三维场景全息再现的设备包含光学聚焦装置，例如透镜，其能 够将足够相干的光(也就是能产生干扰的光)形成波，之后撞击在穿透式 的空间光调制器上。因此被照亮的光调制器利用全息影像进行编码并调解 波，从而以干扰的方式为再现形成带有全息信息的波前。光源调制器则在 本身的图像焦点平面产生类似全息影像的傅立叶变换的空间频谱。该类全 息设备可从例如国际专利公布号为WO2004/044659的专利申请中得知。

在聚焦的光的光学傅立叶变换过程中，对在光调制器上编码的场景进 行再现，并且会在指定给观察者眼睛的位置前方产生一个和多个虚拟的观 察者视窗。每一个视窗的大小都符合傅立叶变换的空间频谱的周期。虚拟 的观察者视窗位于用于全息影像的衍射级中。只有透过观察者视窗才能在 再现的空间中看到场景。聚焦装置覆盖整个光调制器区域。光调制器能够 进行编码，使再现空间在光调制器后持续下去。因此，观察者可以在一个 比观察者视窗大得多的再现空间中观看再现的场景。

因为对于大型的全息影像再现，光调制器需要有较大的调制区域，所 以也需要足够大的透镜。需要花费不少的成本和精力来制造这种大面积和 单一光学轴的透镜。

在公布号为WO2006/119920的国际专利中，申请人提出以点或线光源 的阵列方式，以及多种透镜的阵列方式，例如微透镜阵列，来照亮空间光 调制器，而不是使用连接大型焦距透镜的单一光线来源。相比上述全息设 备，这大大降低了透镜的厚度和重量，特别是相当程度降低了大型光调制 区域的成本，只有借助于视频全息影像，才能在该区域看到大型三维场景 的再现。每一个透镜阵列的透镜元件可以远比光源调制区域小，例如透镜 元件孔径约为10毫米。该类透镜阵列比单一大型的透镜更易制作。

图1所示为WO2006/119920所公开的一个设备例图，并且说明了其工 作原理。具有三个相干线光源LS1-LS3的发光单元，以及透镜阵列2的透镜 元件21-23，照亮由多个调制器元件组成的穿透式光调制器SLM。照明单 元由一个光源LS1、LS2或LS3以及透镜阵列2的最接近透镜元件21、22或 23组成。一个照明单元的光可以产生干扰，但是不同照明单元的光不能相 互产生干扰。所有的透镜元件21-23将相应的光源投射在焦平面EP上，即 到光源调制器SLM的一个被限定的距离。每个透镜元件因此而实现出傅立 叶变换。傅立叶变换会重合并且在观察者左右眼前面分别投射出虚拟的观 察者视窗OW_L/OW_R。