專利名稱：在顯示裝置上多重模式呈現(xiàn)視頻全息圖的圖像內(nèi)容的方法以及多重模式顯示裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在顯示裝置上多重模式呈現(xiàn)視頻全息圖的圖像內(nèi)容 的方法。該裝置是全息顯示裝置，其包含一個或多個光源、光學系統(tǒng)和具
有全息內(nèi)容的調(diào)幅式空間光調(diào)制器SLM。在第一種模式中，該方法提供 一種三維景象形式的全息呈現(xiàn)，在另一種模式中，提供一種三維內(nèi)容的自 動立體呈現(xiàn)，并且在另一模式中提供一種傳統(tǒng)的二維呈現(xiàn)。本發(fā)明還涉及 可用來實施所述方法的全息顯示裝置。
正如公知的自動立體顯示裝置，在全息顯示裝置中，也需要有提供文 本、文字或圖表的二維或自動立體呈現(xiàn)的顯示區(qū)域，并且在全息或自動立 體呈現(xiàn)中提供圖形元素。本發(fā)明因此涉及在多重模式全息顯示裝置中實現(xiàn) 所述呈現(xiàn)模式的方法，其目的在于確保多個觀察者可通過各自的呈現(xiàn)模式 觀察到顯示器上的獨立區(qū)域。
背景技術(shù)：
至于所涉及的在自動立體顯示和二維呈現(xiàn)之間的切換的自動立體顯 示裝置是公知的，例如WO 2005/027534號專利申請的"自動立體顯示多 用戶顯示"。其包括用于調(diào)整更適宜的白焦距、在觀察者的眼睛上作同質(zhì) 光源分布的調(diào)焦元件，以及能自由控制如顏色與強度的傳播圖像矩陣，并 且其由調(diào)焦元件的光所擴散，用于具有平面或立體圖像內(nèi)容的圖像的或圖 像序列的連續(xù)呈現(xiàn)。調(diào)焦元件是一個位于圖像矩陣前端的最佳位置單元， 能在光線傳播的方向上被發(fā)現(xiàn)，其中的光線是由所述的調(diào)焦元件所發(fā)射并 且擴散到圖像矩陣的最大區(qū)域范圍，并且可以聚焦，在對應于觀察者的眼 睛的位置上形成具有個別定義的范圍的最佳位置單元。時間多路技術(shù)可以 使從自動立體顯示到二維呈現(xiàn)之間的完整顯示或在可選擇的區(qū)域的切換 變得可能。此外，多個觀察者也可以供給不同的圖像內(nèi)容。
WO 2005/060270號所申請的，"自動立體顯示的多用戶顯示器"公開 了一種應用空間多路技術(shù)的顯示裝置。顯示裝置包括由跟蹤和圖像控制器 來作為方向控制的最佳位置單元，所述最佳位置單元含有具有多個且能被 分立啟動的發(fā)光元件的發(fā)光矩陣，以及投影裝置，其用來將可替換的啟動 發(fā)光元件以指向性光束的形式投影到對應不同眼睛位置的擴展的最佳位 置單元上，以使由傳播圖像矩陣所提供的立體圖像序列的左邊與右邊的圖 像可以在觀察者的眼睛的左邊與右邊的位置被呈現(xiàn)出來。為了能從自動立 體顯示切換到二維呈現(xiàn)，空間多路技術(shù)會通過在圖像矩陣上交叉分別的圖 像內(nèi)容來做補償。而且，多個觀察者也可以供給不同的圖像內(nèi)容。
WO 2005/011291號申請是由飛利浦申請的關于一種可切換的自動立 體顯示器。它包含可切換的透鏡，透鏡內(nèi)部注滿了LC液體，并且此透鏡 由折射率更高的不同物質(zhì)所環(huán)繞。LC液體的折射率借助于電子場來控制， 并且能做到可以與環(huán)繞物質(zhì)的折射率相同或不同。如果兩者的折射率不 同，光線將會在界面處開始衍射；如果折射系數(shù)相同，則光線在通過界面 的時候?qū)⒉粫苌?。透鏡因此也會被打開或閉合。在打開狀態(tài)時，自動立 體呈現(xiàn)會因為開啟的圖像分離裝置而被提供，否則就會提供二維呈現(xiàn)。
WO 2004/070451號申請是由Ocuity所申請，描述了一種具有可切換 透鏡的可切換自動立體顯示器。其中的透鏡由雙折射材料組成并且由與透 鏡極性方向相等的折射率的各向同性材料所環(huán)繞。 一個極性方向的光線將 會因此通過透鏡而不產(chǎn)生任何衍射，當光在垂直于極性方向時則會導致一 個透鏡效應。在透鏡之后則裝配著只用來傳播某一或另一極性方向的光線 的光學組件。它可以因此而被觀察者所選擇，看是否要用透鏡效應來觀察 光線，并因此選擇要觀察二維的還是自動立體的呈現(xiàn)。
一個用來再現(xiàn)視頻全息圖的裝置，簡稱為全息顯示器，典型地包含了 具有可控式像素排列的SLM，其中的可控式像素會通過電子式感應發(fā)光 光線的振幅和/或相位來再現(xiàn)物體點。這種排列就是空間光調(diào)制器SLM的
形式。 一個SLM例如也可以是連續(xù)SLM而不是矩陣SLM，包括具有矩 陣控制或聲光調(diào)制器AOM的連續(xù)SLM。 一個液晶顯示器LCD就是個關 于利用光圖案的空間振幅調(diào)節(jié)來再現(xiàn)視頻全息圖的這類合適的顯示器的 常見例子。然而，這種原理也可用于其他的可控式裝置以利用相干光來調(diào) 整光波前。像素可被單獨定址并通過一個全息圖像點的離散值來控制。每 個像素代表視頻全息圖的一個全息圖像點。在LCD中，術(shù)語"像素"就 是說明了顯示屏上的每一個可以獨立定址的圖像點。在DLP中，術(shù)語"像 素"則是用來說明一個單獨的微鏡體或一小組微鏡體。在連續(xù)SLM中， 術(shù)語"像素"則是SLM上用來呈現(xiàn)一個復雜全息圖像點的過渡區(qū)域。因 此，術(shù)語"像素"總體上是指能夠呈現(xiàn)或顯示復雜的全息圖像點的最小單 位。
至于有關全息圖像顯示器，在WO 2004/044659號專利申請中公開了
用于視頻全息再現(xiàn)的裝置。它包含了由至少具有一個用來發(fā)射充分相干光
線的真實或虛擬的點或線光源和透鏡所組成的光學系統(tǒng)，如同在矩陣中或
其他規(guī)則圖案中所排列的類似細胞單元所組成的影像全息圖，每個類似細 胞單元具有至少一個開放點,而所述的開放點的相位和/或振幅都是可以被
控制的，以及符合光源圖像平面的觀察者平面，其中的觀察者視窗配置在 視頻全息圖的傅立葉轉(zhuǎn)換形式的再現(xiàn)周期區(qū)間中的觀察者平面上，此時三 維景象的再現(xiàn)可以通過觀察者視窗而被觀察到，而所述的觀察者視窗的范 圍不大于此周期區(qū)間。
根據(jù)WO 2006/027228號專利申請"用于編碼并再現(xiàn)電腦所產(chǎn)生的視 頻全息的方法與裝置"的說明，顯示裝置包含朝著一個方向發(fā)射充分相干 光線的線光源，和調(diào)焦光學裝置，通過被安排在矩陣中的可控式像素對光 源所發(fā)射出來的光做調(diào)整后，該調(diào)焦光學裝置在具有觀察者視窗的錐臺形 空間中全息再現(xiàn)影像。其特征是線光源是以水平方式排列，所以其所發(fā)出 來的光在垂直方向上顯示充分的相干性，并且可控式像素在像素列中被編 碼，使得觀察者的每只眼睛都只看到相同景象的全息影像的一維的、垂直 編碼的一個像素列，其中兩列群組水平方向交錯，并且其中具有與像素列 呈現(xiàn)平行配置排列的分離元件的影像分離裝置，所述的分離裝置為單個觀察者眼睛釋放一個像素列組并向其他觀察者眼睛阻斷該像素列組。
兩種全息影像顯示都是在基于理想狀態(tài)上而非再現(xiàn)景象的物體，它可 以讓觀察者觀察到，但不能投影在兩個小的觀察者視窗中，這兩個小的觀
察者視窗覆蓋了觀察者雙眼的瞳 L，如果景象物體實際存在于特定的位置 上時則波前將會由景象物體所發(fā)射出來。前者的全息影像顯示裝置是以時 間多路技術(shù)的方式為特征，而后者則是以空間多路技術(shù)的方式為特征。
"觀察者視窗"是一個有限的虛擬區(qū)域，觀察者可以在充分可見度下 透過它來看到整個的三維景象的完整再現(xiàn)。觀察者視窗位于觀察者的眼睛 上或附近。觀察者視窗可以被分解成x,y和z三個方向。在觀察者視窗中， 波場之間相互重疊使得再現(xiàn)后的物件能被觀察者所見。根據(jù)本原理的實施 例，景象將可以透過觀察者視窗來觀察到并且在一個由觀察者視窗邊緣與 SLM之間所延伸出來的錐臺形區(qū)域內(nèi)再現(xiàn)。也可以使用兩個觀察者視窗， 每個眼睛用一個。 一般來說，更復雜排列的觀察者視窗都是可能的。對包 含物體或出現(xiàn)在SLM之后的完整景象的視頻全息圖還可以為觀察者進行 編碼。在公知的位置偵測與追蹤系統(tǒng)的幫助下，虛擬的觀察者視窗可以追 蹤到觀察者確實的位置。
在本文件中，所使用的光源如果其光為空間相干至某種程度且允許干 擾，則可以視為足夠相干，所以其至少適用于具有充分分辨率的一維全息 影像再現(xiàn)。空間相干涉及到光源側(cè)面延展。例如LED或熒光燈的光源所 發(fā)出的光線如果落在充分狹窄的開口，此類光源才滿足條件。激光光源所 發(fā)射出來的光在衍射限度內(nèi)則可以考慮用來作為點光源。這樣會產(chǎn)生物體 的銳利的再現(xiàn)結(jié)果，也就是說，各物體點會在衍射限度內(nèi)再現(xiàn)成一個點。 空間相干光源所射出的光線具有側(cè)面延展，因此會導致再現(xiàn)物體的暈染擴 散和模糊。暈染擴散或模糊的程度是由某個再現(xiàn)于一個確定位置的物體點 的側(cè)面延展所定義的。為了能夠在全息影像再現(xiàn)里使用空間相干光源，必 須在再現(xiàn)質(zhì)量與亮度之間通過調(diào)整開放的寬度來取得折中平衡。狹窄的開 放寬度會改善空間的相干性，并因此減少擴散與模糊的程度。然而，此狹 窄的開放寬度也降低了亮度。術(shù)語"部分空間相干"主要是來說明上述這 類光源。時間相干性涉及光源的光譜帶寬。為了保證時間的相干性，光線必須有足夠窄的波長范圍。高亮度LED的光譜帶寬非常小，小到足以用 來保證全息影像的時間相干性。SLM的衍射角度與波長成正比，所以只 有單色光源能夠產(chǎn)生非常銳利的物件點再現(xiàn)影像。較寬的光譜會使物體點 變寬，且發(fā)生暈染擴散與模糊物體再現(xiàn)。激光光源的光譜可視為單色光源。 LED的光譜帶寬則足夠小到能產(chǎn)生夠好的再現(xiàn)。
在上述的全息影像顯示中，編碼后的全息影像形成要被再現(xiàn)的三維景 象的轉(zhuǎn)換。術(shù)語"轉(zhuǎn)換"應解釋成包括任何數(shù)學的或計算機技術(shù)與任意與 轉(zhuǎn)換等同的近似方法。在數(shù)學里所述的轉(zhuǎn)換幾乎近似于實體的處理程序， 其由麥克斯韋(Maxwellian)波動方程更準確地說明闡述。例如菲涅耳轉(zhuǎn) 換的轉(zhuǎn)換或公知的傅立葉轉(zhuǎn)換的這類特殊轉(zhuǎn)換，則屬于二級轉(zhuǎn)換。由于其 都呈現(xiàn)代數(shù)且不具微分形式，所以它們可以通過普通的計算方法就能被有 效地操控。另外，它們也可以被精密的光學系統(tǒng)實施。
由于全息影像顯示處于研發(fā)和原型的早期階段，所以至今沒有任何的 全息影像顯示裝置是可以在自動立體顯示或二維呈現(xiàn)模式之間做切換的。
本發(fā)明的目的，是為了提供一個全息影像顯示的方法，以保證多重模 式影像呈現(xiàn)和提供全息影像、自動立體顯示和二維影像呈現(xiàn)模式。單獨的 呈現(xiàn)模式也可以允許做替換，或者處于任何交錯的圖案中并用于多個觀察 者。此外，也提供全息影像顯示器，以實施新的方法。

發(fā)明內(nèi)容
新的方法的目的是在顯示裝置上將視頻全息影像內(nèi)容以多重模式呈 現(xiàn)出來，簡而言之就是全息影像顯示。顯示裝置包含至少一個或多個光源、 光學系統(tǒng)、以及具有全息影像內(nèi)容的空間光調(diào)制器SLM。
顯示裝置基于將物體所發(fā)射出來的波前投影到相對應的眼睛位置、以 使觀察者可以看到整個再現(xiàn)景象的構(gòu)思。此外，為了產(chǎn)生立體效果，觀察 者的眼睛由時間或空間多路技術(shù)提供不同的視點。
新的方法則是基于第一種模式的構(gòu)思，為了全息影像的呈現(xiàn)，第一衍 射級的光線射向觀察者眼睛的位置，使得觀察者能夠看到再現(xiàn)的景象。根據(jù)本發(fā)明，在直接呈現(xiàn)的可以被選擇或切換的第二種模式中，將非
衍射光線射向觀察者眼睛的位置，以使觀察者在SLM上看到一個自動立 體顯示和/或一個二維呈現(xiàn)的影像。如果使用調(diào)幅SLM，則此模式將基于 在該SLM上呈現(xiàn)強度調(diào)節(jié)影像的理論。觀察者就可以在SLM上看到一個 直接，也就是自動立體顯示或二維呈現(xiàn)的影像。在一個特殊的實施例中， 觀察者能夠直接看到SLM或該SLM的影像。
根據(jù)本發(fā)明，為了能在全息影像呈現(xiàn)與直接呈現(xiàn)之間做切換，SLM的 照度會被修正以使得在直接模式下非衍射的光線而非SLM衍射的光線直 接射向觀察者的眼睛位置。根據(jù)本發(fā)明在零級的非衍^f光線與第一衍射級 的光線之間做切換時，會通過取代光源或通過切換到空間相干光源來達 到。
全息影像呈現(xiàn)與直接呈現(xiàn)之間的切換最好通過將光源從直接第一衍 射級的位置移置到直接非衍射光的位置來實現(xiàn)。術(shù)語"移置"并不只限于 改變他們的排列位置，例如，通過借助激發(fā)器來實現(xiàn)移置的方法，但也必 須包括任何光源的有效方向的總體改變。有效方向可以例如借助于可控式 投影裝置或鏡面系統(tǒng)以可控方式影響。根據(jù)另一方法， 一個百葉式的面板 被配置于顯示裝置中用以單獨控制光線的方向，其中的百葉式面板具有多 個的離散式可控制式開口。激光光源的有效方向也可以通過投影裝置來控 制。切換則可以通過從直接的第一衍射級的第一光源到直接光線的第二光 源之間而作相互的替換。
在另一個優(yōu)選的實施例中，切換通過改變發(fā)光的光源而得到實現(xiàn)，其 中的光源顯示出對于直接第一衍射級到非相干光的充分的空間相干性以 達到直接重現(xiàn)。例如，點光源和/或線光源的空間相干性改變成為面狀非相 干的照明。而上述的從一個點或線光源變成一個面光源可以通過例如打開 額外的區(qū)域而實現(xiàn)。再次，若將面光源與之后的百葉式的面板相互結(jié)合的 話將會是一個優(yōu)選，因其中的百葉式面板的可控式開口允許從一個相干的 點或線光源到一個非相干的面光源間作可控式的切換。類似地，可切換的 投影裝置，傳導介質(zhì)的阻撓，鏡面系統(tǒng)等都可能被用來作為相干有效補償。 對于所屬領域的技術(shù)人員而言，是可能對那些具體實施例進行結(jié)合 的，也就是取代、變換和改變一致性。
根據(jù)本發(fā)明的連貫性，具有非衍射光的直接呈現(xiàn)模式將會進一步細分 為自動立體呈現(xiàn)與二維呈現(xiàn)兩部分。
自動立體呈現(xiàn)會在時間或空間多路技術(shù)被啟動時提供，二維呈現(xiàn)則會 在多路技術(shù)被解除或補償時才會提供。如果使用空間多路技術(shù)的方法，多 路技術(shù)可以例如由可切換式透鏡關閉。多路技術(shù)的補償，則可以例如通過
將SLM上的影像內(nèi)容相互交錯而取消立體效果結(jié)果來實現(xiàn)，此時觀察者 將可以從左眼和右眼得到相同的視點。
可切換的透鏡是由如雙折射的材料組成并且由具備與該透鏡的極性 方向是相同一致的折射率的各向同性材料所環(huán)繞。因此一個極性方向所發(fā) 出的光線將不會發(fā)生衍射就穿越此透鏡，而光線在垂直的極性方向中都會 受制于透鏡效應。在此透鏡之后將存在著只在某個或其它極性方向中傳送 光線的光學組件。無論觀察者是否通過透鏡效應才看到此光線，且無論觀 察者看到的是二維或自動立體顯示呈現(xiàn)的影像，它都因此而被選擇。如果 在這兩種模式間切換，則SLM的影像內(nèi)容將與被選擇的模式做一致的編 碼。
本發(fā)明所提出的構(gòu)思其延續(xù)性也允許通過SLM上不同的獨立發(fā)光區(qū) 域來同時混合全息影像和/或自動立體顯示和/或二維內(nèi)容呈現(xiàn)。如果多個 光源照明SLM且其中的每一個光源都能精確照明SLM的定義區(qū)域，而且 所有光源的光線都能到達觀察者的眼睛，則SLM上的每一個區(qū)域都可以 通過替代對應的光源或?qū)⑵淝袚Q成空間不相干來從全息影像獨立切換到 自動立體顯示或二維呈現(xiàn)。
因此，本發(fā)明裝置的特征在于允許以上討論的方法及其獨立的操作步 驟實施的光源。更多細節(jié)將在以下說明書的具體實施例中得到詳細的說 明。
新的方法和實施其的裝置可以同時提供給任意數(shù)量的觀察者全息影 像、自動立體顯示和二維呈現(xiàn)，就如同本發(fā)明提出的目標一樣。相關可為
仿效的應用領域為電腦顯示器、無線電通訊應用、數(shù)碼相機、桌上型電腦、 游戲機，及其它可移式應用。
具體實施例方式


圖1與圖2所示為光線的衍射級說明。示意圖是基于WO2006/027228 號專利所提出的裝置與方法。該裝置包含的元件沿著光線傳導方向依次為 光源(LS)，作為投影裝置的光學系統(tǒng)(L)，和SLM (S)。虛擬的觀察者 視窗(VW)位于觀察者平面(VP)之內(nèi)。觀察者平面(VP)與具有衍射 級的影像全息的逆向傅立葉平面相同。光源(LS)穿過光學系統(tǒng)而投影到 觀察者平面(VP)，這里的光學系統(tǒng)為一透鏡(L)。具有周期性像素的SLM (S)在觀察者平面(VP)上產(chǎn)生等距離的交錯衍射級，其中的全息影像 編碼發(fā)生在更高的衍射級，例如利用所謂的迂回相位效應。因為光線強度 會隨著較高的衍射級而衰減，所以第一或負的第一衍射級典型地用作觀察 者視窗(VW)。再現(xiàn)的維度會在這里做選擇以對應觀察者平面(VP)中 第一衍射級的周期間隔的維度。所以，較高的衍射級會相互鄰接且沒有任 何的縫隙，但也不會彼此重疊。在傅立葉轉(zhuǎn)換中，所選擇的第一衍射級形 成SLM (S)的再現(xiàn)。然而，其仍舊無法實現(xiàn)真實的三維景象(6)。其只 能用來作為虛擬觀察者視窗(VW)以讓三位景象(3D-S)能夠通過其被 觀察到。如同2所示。真實的三維景象(6)會被確定成為第一衍射級的 光束界限內(nèi)的圓形形式。景象(3D-S)將會配置在一個再現(xiàn)的錐臺區(qū)域之 內(nèi)，此錐臺區(qū)域在SLM (S)與虛擬觀察者視窗(VW)之間延伸。景象 通過全息影像的菲涅耳轉(zhuǎn)換來做描述，然而觀察者視窗形成傅立葉轉(zhuǎn)換的 一部分。
根據(jù)WO 2004/044695號專利申請所提出的優(yōu)選實施例中，全息影像 通過迂回相位編碼法在振幅SLM上編碼，例如伯克哈特(Burckhardt)編 碼法則。隨后。通過時間多路技術(shù)，提供給左眼的小的虛擬觀察者視窗會 被投影到左眼，而提供給右眼的小的虛擬觀察者視窗會被投影到右眼。
全息影像再現(xiàn)可以在第一衍射級和與光學軸成某個夾角來實現(xiàn)。在全 息影像呈現(xiàn)模式中，光源(LS)配置成以使得觀察者的眼睛能位于第一衍
射級中。相反地，不會造成讓某個三維景象發(fā)生再現(xiàn)的非衍射的光源會順 著光學軸的方向處于在零衍射級內(nèi)。如果當切換到某一個方向，例如是自
動立體顯示或二維時，影像再現(xiàn)就可以通過將光源(LS)移置到適當?shù)奈?置而讓眼睛的位置能夠落在零衍射級，并且讓二維或自動立體顯示的內(nèi)容 在SLM顯示。
移置光源并且在具有開啟多路技術(shù)的順序呈現(xiàn)和不啟動多路技術(shù)或 補償?shù)亩嗦芳夹g(shù)的同時呈現(xiàn)之間做變化，將會產(chǎn)生出三種可能的呈現(xiàn)模 式
-全息影像在第一級觀察；使用開啟的多路技術(shù)來做順序的呈現(xiàn)； -自動立體顯示；在零級觀察；使用開啟的多路技術(shù)來做順序的呈現(xiàn)。 -二維顯示在零級觀察；使用不啟動或補償多路技術(shù)來做同時的呈現(xiàn)。
WO 2006/027228號專利申請說明了如何使用自動立體顯示圖像分離 裝置來將一個具有左眼視點的小型虛擬觀察者視窗投影到左眼，并且讓另 一個具有右眼視點的小型虛擬觀察者視窗投影到右眼。
如果使用可切換的圖像分離裝置，將會產(chǎn)生出三種可能的呈現(xiàn)模式
-全息影像在第一級利用啟動的圖像分離裝置來觀察，即使用開啟 的多路技術(shù)；
-自動立體顯示在零級觀察，使用開啟了的圖像分離裝置；
-二維顯示在零級觀察，不啟動圖像分離裝置，即不啟動多路技術(shù)。
可切換的自動立體顯示圖像分離裝置例如是可切換的透鏡或可切換 的過濾欄。
WO 2006/027228號專利申請中，光源的空間相干性可以借助于百葉 面板上充分狹窄的開口而得到實現(xiàn)，其中的百葉面板由一個巨大區(qū)域的背 光所照明。如果上述的百葉面板被切換到完全透明而不只是狹窄開口，則 用來作為全息影像再現(xiàn)的相干性會不足。這樣直接二維顯示或自動立體顯 示的內(nèi)容將可以顯示在SLM上，而且被觀察者在SLM平面中看到二維顯示或自動立體顯示呈現(xiàn)的影像。在該具體實施例中，它確實可能利用一個 可切換的圖像分離裝置在自動立體顯示與二維顯示呈現(xiàn)間做切換，即，在 順序或同時呈現(xiàn)間做切換，或在開啟的或不啟動的多路技術(shù)間做切換。
圖3示意性表示如何通過改變發(fā)光亮度的方法實現(xiàn)自動立體顯示、二
維顯示內(nèi)容與全息影像呈現(xiàn)的混合。圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，為了全息影像呈
現(xiàn)(Holo)， SLM的上半部被第一光源(LSI)照明，且此第一光源配置 成讓第一衍射級能夠投影在觀察者眼睛的位置(EP)上，以使觀察者將可 以看到再現(xiàn)后的三維立體景象(3D-S)。相反地，SLM (S)的下半部是由 第二光源(LS2)穿透透鏡(L2)來照明。
關于直接呈現(xiàn)，光源(LS2)配置成讓零衍射級(DRO)的非衍射光能夠 投影在觀察者眼睛的位置(EP)上。觀察者將因此而看到自動立體顯示和 /或二維呈現(xiàn)影像(3D-2D)。利用多個透鏡和多個光源的優(yōu)點而能夠很好 的將區(qū)域分割成為全息影像的區(qū)域和直接呈現(xiàn)的區(qū)域。此外，在此圖中， 我們可以發(fā)現(xiàn)，可以從全息影像(Holo)改變成為直接再現(xiàn)影像(3D-2D)， 若非如此，則個別獨立的光源的位置都會被修正，但是除了空間相干度。 在此圖中較低的區(qū)域，百葉面板(SP)被配置在光源(LS2)與透鏡(L2) 之間。此百葉面板(SP)例如允許使連續(xù)點或線光源轉(zhuǎn)換成為不相干的面 光源。此外，在圖中還標示著一個圖像分離裝置(BT)以說明用來產(chǎn)生立 體效果的空間多路技術(shù)。
依據(jù)WO 2005/060270或WO 2005/027534號專利申請的原理，如果 百葉面板(SP)的可控式開口與SLM (S)的影像內(nèi)容都是可以被控制的， 從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)一旦啟動了多路技術(shù)，不同視點將會投向眼睛的位置 (EP)，和/或如果多路技術(shù)被關閉或補償，相同的視點將會投向觀察者的 眼睛位置(EP)。可能會需要多個百葉面板(SP)以同時產(chǎn)生光源的相干 性控制與SLM(S)直接照向觀察者的眼睛。
權(quán)利要求
1.一種在顯示裝置上多重模式呈現(xiàn)視頻全息圖的圖像內(nèi)容的方法，至少包含一個或多個光源(LS)、光學系統(tǒng)(L)和具有全息影像內(nèi)容的空間光調(diào)制器SLM(S)，其中顯示裝置將物體所發(fā)射出來的波前投向各眼睛位置(EP)，以使觀察者看見景象的再現(xiàn)，并且為了產(chǎn)生立體的效果，利用時間或空間多路技術(shù)對眼睛提供不同的視點，其特征在于在第一種模式中，為了全息影像的呈現(xiàn)(Holo)，第一衍射級的光直接發(fā)射到眼睛位置(EP)，使得觀察者得以看到再現(xiàn)的景象(3D-S)；并且在SLM的部分區(qū)域內(nèi)或?qū)賲^(qū)域內(nèi)；在第二種模式中，為了直接呈現(xiàn)，非衍射光直接射到眼睛位置，使得觀察者在SLM上看到自動立體顯示和/或二維呈現(xiàn)(3D-2D)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在直接模式中，如果開啟 多路技術(shù)，則觀察者會得到自動立體呈現(xiàn)，如果關閉或補償多路技術(shù)，則 會得到二維呈現(xiàn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在全息影像呈現(xiàn)和直接呈 現(xiàn)之間的切換，通過將光源(LS)的有效方向或光源從直接第一衍射級的位 置移置和/或改變成為直接非衍射光的位置來實現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在全息影像呈現(xiàn)和直接呈 現(xiàn)之間的切換，通過將直接第一衍射級切換到直接光源來實現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在全息影像呈現(xiàn)和直接呈 現(xiàn)之間的切換，通過將為了直接第一衍射級而發(fā)射充分空間相干性的光源 切換到用于直接呈現(xiàn)的非相干光來實現(xiàn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于空間多路技術(shù)被運用在直 接模式里，從自動立體顯示向二維呈現(xiàn)的切換借助于可切換的圖像分離裝 置(BT)來實現(xiàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于圖像分離裝置(BT)是可切換的透鏡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果在直接模式中使用空間多路技術(shù)，從自動立體顯示向二維呈現(xiàn)的切換通過編碼SLM來補償多路技術(shù)以讓影像內(nèi)容能內(nèi)插于列中來實現(xiàn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果在直接模式中使用 時間多路技術(shù)，從自動立體顯示向二維呈現(xiàn)的切換通過將相同的影像內(nèi)容 向眼睛位置直接呈現(xiàn)來補償多路技術(shù)而實現(xiàn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于直接呈現(xiàn)的裝置 包含至少一個位于SLM(S)之前的背光式光源(LQ),其能在光線的傳播的 方向被看到，并有一個可控式開口的百葉面板(SP)，其中，如果開啟了多 路技術(shù)，不同的視點直接投影到眼睛位置(EP);和/或如果關閉或補償多路 技術(shù)，相同的視點直接投影到眼睛位置(EP)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于向多個觀察者提供所需 的單獨的再現(xiàn)景象，該鏡像顯示全息影像呈現(xiàn)的相同或不同的影像內(nèi)容。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于通過向各個眼睛 位置分配的直接照明向多個觀察者提供所需的直接呈現(xiàn)的相同或不同的 影像內(nèi)容。
13. —種顯示裝置，其實現(xiàn)多重模式呈現(xiàn)視頻全息圖的影像內(nèi)容的方 法，其至少包含一個或多個光源(LS)、光學系統(tǒng)(L)和空間光調(diào)制器 SLM(S)，其中，該顯示裝置將物體所發(fā)射出來的波前投向各眼睛位置(EP) 使得觀察者能夠看到景象的再現(xiàn)；并且為了產(chǎn)生立體效果，利用時間或空 間多路技術(shù)的方法向提供眼睛不同的視點，其特征在于-在第一種模式中，為了全息影像的呈現(xiàn)(Holo)，第一衍射級的光直接 發(fā)射到眼睛位置(EP)，使得觀察者得以看到再現(xiàn)的景象(3D-S);并且在 SLM的部分區(qū)域或?qū)賲^(qū)域；在第二種模式中，為了直接呈現(xiàn)，非衍射光直接射到眼睛位置，使得 觀察者得以在SLM上看到自動立體顯示和/或二維呈現(xiàn)(3D-2D)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于光源是可以移置，和/ 或其有效方向是可以改變的，以使得其能夠從為了全息影像呈現(xiàn)的直接第 一衍射級的位置轉(zhuǎn)換到為了直接呈現(xiàn)的直接非衍射光線的位置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于具有用于全息影像和直 接呈現(xiàn)的可切換式光源。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于具有可切換式光源，其 光線對于直接呈現(xiàn)的非干涉光線展現(xiàn)全息影像呈現(xiàn)的直接第一衍射級的 充分空間相干。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于具有可切換的圖像分離 裝置，在直接模式下空間多路技術(shù)期間，可以實現(xiàn)從自動立體顯示切換到 二維呈現(xiàn)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于圖像分離裝置(BT)是可 切換的透鏡。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于為了直接呈現(xiàn)，還包 含至少一個位于SLM(S)前的背光式光源(LS)，其可以在光線傳播的方向 被看到，以及具有可控式開口的百葉面板(SP)，其中開口與SLM(S)的影 像內(nèi)容都受到控制，以使得當多路技術(shù)被啟動時，不同的視點都直接投向 眼睛位置，和/或當多路技術(shù)被關閉或補償時，相同的視點直接投向眼睛位 置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13或19所述的裝置，其特征在于具有多個可控式 光源，使得SLM的對應的部分區(qū)域能根據(jù)需要提供全息影像或直接呈現(xiàn)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13或19所述的裝置，其特征在于具有配置于光源 之后并且能在光線傳播的方向上看到的百葉面板(SP)，該百葉面板目的是 為了將展現(xiàn)空間相干性的點或線光源轉(zhuǎn)換成非干涉面光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在顯示裝置上多重模式呈現(xiàn)視頻全息圖的圖像內(nèi)容的方法，該裝置至少包含一個或多個光源(LS)，光學系統(tǒng)(L)和具有全息影像內(nèi)容的空間光調(diào)制器SLM(S)，其中顯示裝置將物體所發(fā)射出來的波前投向各眼睛位置(EP)，以使觀察者看見景象的再現(xiàn)，并且為了產(chǎn)生立體的效果，利用時間或空間多路技術(shù)對眼睛提供不同的視點。該方法的特征在于在第一種模式中，為了全息影像的呈現(xiàn)(Holo)，第一衍射級的光會直接發(fā)射到眼睛位置(EP)，使得觀察者得以看到再現(xiàn)的景象(3D-S)，在第二種模式中，為了直接呈現(xiàn)，非衍射光直接射到眼睛位置，使得觀察者在SLM上看到自動立體顯示和/或二維呈現(xiàn)(3D-2D)。本發(fā)明還涉及可以用于實施本方法的顯示裝置。
文檔編號G02B27/22GK101347003SQ200680048700
公開日2009年1月14日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者拉爾夫·哈斯勒, 羅伯特·李斯特, 菲利普·瑞德-喬德 申請人:視瑞爾技術(shù)公司