專利名稱：全息圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以全息方式顯示圖像的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
先前已經(jīng)描述了用于以全息方式顯示圖像的技術(shù)(見，例如，W02005/059660、W02006/134398、W02006/134404、W02007/031797、W02007/085874、W02007/110688，其全部 內(nèi)容通過(guò)引用合并于此)。這些技術(shù)具有廣泛應(yīng)用，包括例如，在諸如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、移動(dòng)電 話、便攜式媒體播放器、膝上型計(jì)算機(jī)等手持電池供電設(shè)備中。然而，在這些和其他應(yīng)用中， 通常需要增加操作效率?？梢栽贓P1702243A ;EP1498766 ；以及 Palima D.和 Daria V. R.的"Holographic projection of arbitrary light patterns with a suppressedzero-order beam",2007, Vol46, No20, Applied Optics 中找到現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明將描述能夠?qū)崿F(xiàn)效率實(shí)質(zhì)增加的技術(shù)，具體地，利用與二相空間光調(diào)制器 不同的所謂多相空間光調(diào)制器(即，與其中像素僅具有兩個(gè)相位延遲值之一的二元器件相 對(duì)，該SLM對(duì)于像素具有多于兩個(gè)的不同可選相位延遲值)。盡管在被數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)時(shí)需要 將這些器件量化為多個(gè)離散的相位延遲值，但多相位SLM包括連續(xù)相位SLM。先前已經(jīng)描述了高效地計(jì)算全息圖以在SLM上顯示以便再現(xiàn)期望圖像(同上)的 技術(shù)，廣義地被稱作OSPR(單步相位獲取)型過(guò)程。后續(xù)給出示例過(guò)程的細(xì)節(jié)。下文中給 出了示例過(guò)程，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本文后續(xù)描述的用于增加效率的方案不限于 用于計(jì)算全息圖以在SLM上顯示從而再現(xiàn)圖像(這里包括視頻的幀)的任何具體方法，盡 管采用OSI^R型過(guò)程是有利的。圖1示出了并入全息圖像投影模塊12以投影顯示圖像14的消費(fèi)電子設(shè)備10的 示例。顯示圖像14包括多個(gè)以全息方式產(chǎn)生的子圖像，其中的每一個(gè)子圖像具有與顯示圖 像14相同的空間范圍，并且被連續(xù)地快速顯示以便給出顯示圖像的外觀?？梢允褂胦sra型過(guò)程來(lái)產(chǎn)生每個(gè)全息子幀，其中，廣義而言，通過(guò)顯示多個(gè)全息 圖(其中的每一個(gè)在重放場(chǎng)中空間交疊)來(lái)顯示圖像。在被單獨(dú)觀看時(shí)，由于例如圖像數(shù) 據(jù)的全息變換的相位量化添加了噪聲，多個(gè)全息圖中的每一個(gè)將出現(xiàn)相對(duì)噪聲。然而，當(dāng)被 快速連續(xù)查看時(shí)，在觀察者眼中，重放場(chǎng)圖像被平均以給出噪聲圖像的印象。為了至少部分 消除該噪聲，連續(xù)時(shí)間子幀中的噪聲可以是偽隨機(jī)的(實(shí)質(zhì)上獨(dú)立的)，或者子幀中的噪聲 依賴于一個(gè)或多個(gè)先前子幀中的噪聲，或者可以采用組合。圖2示出了用于圖1的全息投影模塊的示例光學(xué)系統(tǒng)。參照?qǐng)D2，激光二極管 20(例如，以532nm)經(jīng)由反射鏡23向空間光調(diào)制器(SLM) 24 (例如，像素化液晶調(diào)制器)提 供實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的光22。(如圖所示，SLM是反射SLM，也可以采用透射SLM)。SLM 24利用全 息圖對(duì)光22進(jìn)行相位調(diào)制，并且優(yōu)選地將相位調(diào)制后的光提供給縮倍(demagnifying)光 學(xué)系統(tǒng)26。在所示實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)26包括一對(duì)透鏡仏3、1^4)28、30，相應(yīng)焦距為&、 f4，其中，f4 < f3，空間間隔為距離f3+f4。光學(xué)系統(tǒng)26通過(guò)發(fā)散形成顯示圖像的光來(lái)增加投影全息圖像(重放場(chǎng)R)的大小；有效地減小調(diào)制器的像素大小，因此增加了衍射角。透鏡L1和L2形成擴(kuò)束對(duì)，對(duì)來(lái)自光源的光束進(jìn)行擴(kuò)展使得覆蓋調(diào)制器的整個(gè)表面；根據(jù)光束22 和SLM 24的相對(duì)大小，可以省略該擴(kuò)束對(duì)?？梢园臻g濾波器以衰減顯示圖像的不期望 部分，例如，零階非衍射斑或重復(fù)的一階衍射斑(共軛)圖像，根據(jù)用于顯示圖像的全息圖 是如何產(chǎn)生的，可能看起來(lái)像顯示圖像的倒置版本。然而，對(duì)于要實(shí)踐的空間濾波，期望在 顯示圖像和要衰減的重放場(chǎng)的一部分之間的重放場(chǎng)中存在一定空間分離。適合的二相SLM 的示例是由 CRL Opto (Forth Dimension DisplaysLimited，英國(guó)， 蘇格蘭)制造的SXGA(1280X 1024)反射二相調(diào)制鐵電液晶SLM。由于其快速切換時(shí)間，鐵 電液晶SLM是有利的；二相器件是適宜的，但是也可以采用具有三個(gè)或更多量化相位的器 件(在本領(lǐng)域中，被稱作多相SLM)。二元量化產(chǎn)生共軛圖像，而多于二相的使用則抑制共軛 圖像(見，WO 2005/059660)。通過(guò)采用如上所述的系統(tǒng)可以構(gòu)造彩色全息投影系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建疊加以產(chǎn)生彩色圖 像的三個(gè)光學(xué)通道，紅、藍(lán)和綠。實(shí)際上，由于必須在屏幕上對(duì)準(zhǔn)不同顏色的圖像，因此上 述過(guò)程是困難的，更好的方法是創(chuàng)建紅、綠和藍(lán)光束的時(shí)間序列，并將這些序列提供給公共 SLM和縮倍光學(xué)系統(tǒng)。然而，在這種情況下，不同顏色的圖像具有不同大?。辉谟?006年6 月2日提交的本發(fā)明共同未決英國(guó)專利申請(qǐng)nO.GB06107841. 1中描述了解決上述問題的技 術(shù)，其通過(guò)引用合并于此。再次參照?qǐng)D2，數(shù)字信號(hào)處理器100具有輸入102，以從消費(fèi)電子設(shè)備接收定義要 顯示的圖像的圖像數(shù)據(jù)。DSP loo實(shí)現(xiàn)osra型過(guò)程以產(chǎn)生用于多個(gè)全息子幀的相位全息 圖數(shù)據(jù)，可選地，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器集成電路(如果需要)從DSP 10的輸出104向SLM 24提供該 相位全息圖數(shù)據(jù)。DSP 100驅(qū)動(dòng)SLM 24以對(duì)組合在重放場(chǎng)(RPF)中給出顯示圖像14的印 象的多個(gè)相位全息子幀進(jìn)行投影。DSP 100可以包括專用硬件和/或閃存或其他只讀存儲(chǔ) 器，存儲(chǔ)處理器控制代碼以實(shí)現(xiàn)全息產(chǎn)生過(guò)程。osra型技術(shù)實(shí)質(zhì)上降低了高質(zhì)量全息圖像顯示所需的計(jì)算量，并且時(shí)間平均降低 了感知噪聲的等級(jí)。然而，通常需要增加全息圖像顯示技術(shù)的光效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種使用空間光調(diào)制器(SLM)來(lái)以全息方 式顯示圖像的方法，所述SLM具有多個(gè)SLM像素，所述方法包括在所述SLM的所述像素上 顯示衍射圖案；以及照射所述SLM的所述像素，使得所述SLM像素上由所述衍射圖案衍射的 光包括所述顯示圖像的內(nèi)容，通過(guò)各個(gè)所述像素的衍射圖案所確定的強(qiáng)度包絡(luò)(例如sine 包絡(luò))對(duì)所述顯示圖像上所述顯示圖像的亮度變化進(jìn)行調(diào)制；其中，所述方法還包括通過(guò) 在所述SLM像素上施加相位延遲圖案，以遠(yuǎn)離零階斑并移向所述顯示圖像的中心的方式移 動(dòng)所述強(qiáng)度包絡(luò)(峰或重心)，所述相位延遲圖案以與所述SLM的像素間隔相對(duì)應(yīng)的空間間 隔重復(fù)。根據(jù)本方法的實(shí)施例，像素是方形或矩形，并且像素衍射圖案包括sine函數(shù)(包 絡(luò))，盡管理論上可以采用具有不同衍射圖案形狀的不同形狀(例如，圓形)的像素(例如， 如果是圓形可以是貝塞耳函數(shù))。在本方法的一些實(shí)施例中，例如，那些采用二相SLM的實(shí) 施例，由于共軛圖像的存在，顯示圖像與零階非衍射斑相偏移。然而，在采用多相SLM的情況下，不存在共軛圖像，但取而代之，期望將顯示圖像遠(yuǎn)離零階非衍射斑放置，這是由于如 果不這樣做，會(huì)干擾顯示圖像的視覺外觀。在任一情況下，可以通過(guò)遠(yuǎn)離零階斑并移向顯示 圖像的中心的方式移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)(由各個(gè)像素的衍射圖案所確定，例如，sine包絡(luò))的峰 或重心，具體地，在每個(gè)像素上施加矩形、重復(fù)的相位延遲圖案。在本方法的實(shí)施例中，在執(zhí)行全息變換之前，將用于通過(guò)傅立葉變換(或傅立葉 逆變換)來(lái)確定衍射圖案的圖像與像素衍射圖案的逆(例如，逆sine函數(shù))相乘。這具有 部分補(bǔ)償像素衍射圖案的兩側(cè)中的光損失的效果。例如，將sine函數(shù)轉(zhuǎn)換成近似top hat 函數(shù)。然而，無(wú)論在將圖像數(shù)據(jù)變換成用于在SLM上顯示的全息圖數(shù)據(jù)之前是否應(yīng)用對(duì)像 素衍射圖案的部分補(bǔ)償，均存在要通過(guò)以遠(yuǎn)離零階非衍射斑方式移動(dòng)整體強(qiáng)度包絡(luò)的峰或 重心來(lái)實(shí)現(xiàn)的效率增益。在二元SLM的情況下，有效地向共軛圖像對(duì)(S卩，具有期望方向的 圖像對(duì))的顯示圖像移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)的峰或重心。在技術(shù)的多相SLM實(shí)施例能夠使得顯示圖 像遠(yuǎn)離非衍射斑移動(dòng)的情況下，避免圖像的視覺損壞應(yīng)當(dāng)是另外動(dòng)因，相應(yīng)地移動(dòng)強(qiáng)度包 絡(luò)的峰或重心。當(dāng)在多相SLM( S卩，具有多于二相值的像素的SLM)的上下文中采用時(shí)，本技 術(shù)的實(shí)施例特別有利，這是由于在這種情況下，可以遠(yuǎn)離非衍射斑移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)的峰或重 心，實(shí)現(xiàn)了損失共軛圖像的效率利益(使效率加倍)，而同時(shí)避免基于亮度中心斑的顯示圖 像的疊印的問題(否則在技術(shù)上不可實(shí)現(xiàn))。之前還沒有認(rèn)識(shí)到以下困難由于實(shí)際不可 能完全抑制零階亮斑，導(dǎo)致難以利用多相SLM在輸出場(chǎng)的中心處獲得高效率圖像。(與在圖 像的像素上分布的光相比，該亮斑能夠有效聚焦，從而對(duì)于該亮斑僅需要非常少量的光，以 在亮度上匹敵顯示圖像的像素)。在優(yōu)選實(shí)施例中，在每個(gè)SLM像素上的相位延遲圖案包括在像素上增加然后以 閃耀光柵的方式重復(fù)的相位延遲。對(duì)于二維陣列像素，僅沿著陣列中的兩個(gè)正交方向之一 應(yīng)用該“閃耀”。在像素上，相位延遲沿著與移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)的峰相反的方向增加相位延遲。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，除了包括相位的線性增加的相位延遲以外，在像素上采用 臺(tái)階圖案，有效地將像素上的相位延遲量化成兩個(gè)或多個(gè)(例如，4、8等)臺(tái)階。這具有便 于制造的優(yōu)點(diǎn)，并與像素上的線性增加具有基于相同的效率。在實(shí)施例中，相位延遲圖案被 配置為，在所述顯示圖像處，將強(qiáng)度包絡(luò)的峰或重心移動(dòng)一定距離，該距離與像素上實(shí)質(zhì)上 η/2的相移變化相對(duì)應(yīng)。因此優(yōu)選地，選擇相位圖案的變化以實(shí)質(zhì)上給出強(qiáng)度包絡(luò)的峰或 重心的位移，該位移與像素上的線性零至η/2斜坡相位延遲圖案所提供的相同。在實(shí)施例 中，目的在于，sine函數(shù)的峰或top hat的重心實(shí)質(zhì)上在顯示圖像的中間，因此，與π/2的 相位延遲相對(duì)應(yīng)的位移是優(yōu)選的(已知2 π的相位變化應(yīng)當(dāng)將包絡(luò)偏移一階)。在實(shí)施例中，如果沿著一個(gè)正交方向(即，全息圖平面中的y方向)給相位延遲(或折射率)分等級(jí)，則沿著相同方向(即，顯示圖像的ν方向)移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)。因此在本 方法的實(shí)施例中，在執(zhí)行全息變換(例如，傅立葉或傅立葉逆變換)之前，定義要顯示的圖 像的圖像數(shù)據(jù)位于沿著與強(qiáng)度包絡(luò)移動(dòng)的方向垂直的方向平分的圖像數(shù)據(jù)平面的一半中 (例如，通過(guò)填充圖像)，以便根據(jù)圖像數(shù)據(jù)平面的兩個(gè)一半部分中的數(shù)據(jù)確定衍射圖案。 因此，在實(shí)施例中，在執(zhí)行全息變換之前，有效地將要顯示的圖像嵌入到圖像數(shù)據(jù)平面的上 半部分中，并且SLM上的相位延遲圖案被布置(在該示例中，沿垂直方向分等級(jí))為使得 重構(gòu)或重放的圖像在重放場(chǎng)的上半部分中，并且強(qiáng)度包絡(luò)向重放場(chǎng)的上半部分移動(dòng)，從而 優(yōu)選地顯示圖像和強(qiáng)度包絡(luò)實(shí)質(zhì)上一致。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，采用臺(tái)階式相位延遲圖案，而非以零和π/2值進(jìn)行量化，在這兩個(gè)值之間選擇臺(tái)階相位延遲。更具體地，在每個(gè)像素內(nèi)具有單個(gè)臺(tái)階的情況下(兩 個(gè)不同相位延遲值)，優(yōu)選地，相位延遲值相隔η/4 ；對(duì)于四個(gè)臺(tái)階，相位延遲優(yōu)選地相隔 η/8，并且一般地，相位延遲值之間的差值優(yōu)選為π +(2χ像素上不同相位延遲的數(shù)目)。 這比線性斜坡的量化(即，選擇零和η/2值的兩個(gè)等級(jí)情況)更精確，基于觀察，相位延遲 回繞，并且有效地，可以選擇任意零點(diǎn)。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，SLM包括反射SLM，并且將臺(tái)階相位延遲實(shí)現(xiàn)為一系列條 紋，例如，每一個(gè)像素一個(gè)條紋，每個(gè)條紋具有接近像素寬度一半的寬度(根據(jù)這種布置， 有效地將每個(gè)像素從中間劃分成兩個(gè)，從而考慮在每個(gè)像素中存在兩個(gè)條紋的情況)。在其 他布置中，每個(gè)像素可以有更多條紋，例如，在每個(gè)像素4個(gè)不同相位延遲值的情況下，每 個(gè)像素可以有3個(gè)條紋(或者根據(jù)是否將“零延遲”條紋計(jì)算在內(nèi)，每個(gè)像素4個(gè)條紋)。因此，在相關(guān)方面，提供了一種具體用于如上所述的方法或設(shè)備的空間光調(diào)制器 (SLM)，該SLM具有多個(gè)像素，其中，所述SLM在所述像素上具有相位延遲圖案，所述圖案包 括在所述像素上增加并針對(duì)每個(gè)像素重復(fù)的相位延遲。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，SLM包括反射液晶SLM，更具體地，包括多相SLM。然而，備 選地，可以采用其他多相技術(shù)。在反射SLM的情況下，可以通過(guò)刻蝕反射層(例如，SLM的鋁層)限定條紋，從而 方便制造SLM。這以較小的附加成本直接實(shí)現(xiàn)了一個(gè)(或多個(gè))附加刻蝕臺(tái)階。本發(fā)明還提供了一種用于使用空間光調(diào)制器(SLM)來(lái)以全息方式顯示圖像的設(shè) 備，所述SLM具有多個(gè)SLM像素，所述設(shè)備包括系統(tǒng)，在所述SLM的所述像素上顯示衍射 圖案；激光器，照射所述SLM的所述像素，使得由所述SLM像素上的所述衍射圖案衍射的光 包括所述顯示圖像的內(nèi)容，通過(guò)單個(gè)所述像素的衍射圖案所確定的強(qiáng)度包絡(luò)(例如sine包 絡(luò))對(duì)所述顯示圖像上所述顯示圖像的亮度變化進(jìn)行調(diào)制；其中，所述設(shè)備還被配置為通 過(guò)在所述SLM像素上施加相位延遲圖案，以遠(yuǎn)離零階斑并移向所述顯示圖像的中心的方式 移動(dòng)所述強(qiáng)度包絡(luò)的(峰或重心)，所述相位延遲圖案以與所述SLM的像素間隔相對(duì)應(yīng)的空 間間隔重復(fù)。設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例包括結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的方面和實(shí)施例的上述方法的優(yōu)選特征 的那些上述特征相對(duì)應(yīng)的設(shè)備特征。在實(shí)施例中，設(shè)備還包括用于對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行全 息變換以將其轉(zhuǎn)換成在SLM上顯示的全息數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在設(shè)備和上述方法的一些優(yōu)選實(shí)施 例中，使用OSra型方法來(lái)確定用于在SLM上顯示的衍射圖案(因此，可以在SLM上顯示多 個(gè)衍射圖案以便為單個(gè)顯示圖像或視頻幀提供內(nèi)容)。在相關(guān)方面中，本發(fā)明提供了一種使用多相像素化空間光調(diào)制器(SLM)以全息方 式顯示圖像的方法，所述方法包括使用針對(duì)所述SLM的像素的多于兩個(gè)的不同相位值在 所述SLM上顯示一個(gè)或多個(gè)全息圖，使得當(dāng)照射所述SLM時(shí)，在實(shí)質(zhì)上不具有共軛圖像的所 述全息圖的重放場(chǎng)中顯示所述圖像；以及將調(diào)制相位圖案應(yīng)用于所述顯示全息圖，以實(shí)質(zhì) 上遠(yuǎn)離來(lái)自所述照射SLM的零階非衍射斑的方式移動(dòng)在所述重放場(chǎng)中顯示的所述圖像。本發(fā)明還提供一種用于使用多相像素化空間光調(diào)制器(SLM)、使用針對(duì)所述SLM 的像素的多于兩個(gè)不同相位值以全息方式顯示圖像的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于在所述 SLM上顯示一個(gè)或多個(gè)全息圖的系統(tǒng)，使得當(dāng)照射所述SLM時(shí)，在實(shí)質(zhì)上不具有共軛圖像的所述全息圖的重放場(chǎng)中顯示所述圖像；其中，將相位調(diào)制應(yīng)用于所述SLM的所述像素，使得 在操作中，實(shí)質(zhì)上以遠(yuǎn)離來(lái)自所述照射SLM的零階非衍射斑的方式移動(dòng)在所述重放場(chǎng)中顯 示的所述圖像。在上述方法和設(shè)備的一些優(yōu)選實(shí)施例中，SLM包括反射SLM，例如反射液晶SLM，并 且SLM包括以下機(jī)制應(yīng)用相位調(diào)制(例如，SLM內(nèi)的臺(tái)階式表面)以提供規(guī)則、重復(fù)的相 位延遲圖案，從而沿著SLM上的一個(gè)方向提供“閃耀”。


參照附圖，僅作為示例進(jìn)一步描述本發(fā)明的這些和其他方面，在附圖中圖1示出了包括全息投影模塊在內(nèi)的消費(fèi)電子設(shè)備的示例；圖2示出了用于圖1的全息投影模塊的光學(xué)系統(tǒng)；圖3a至3f分別示出了，使用SLM的全息圖像格式的模型；由于向SLM像素應(yīng)用相 位斜坡導(dǎo)致的sine衰減峰的移動(dòng)；sine像素衍射包絡(luò)至針對(duì)二相和多相SLM的顯示圖像 的映射；以及根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，sine像素衍射包絡(luò)至針對(duì)二相和多相SLM的顯示圖像的 映射；圖4a至4d分別示出了，反射液晶SLM的上截面圖和垂直截面圖的簡(jiǎn)單視圖；像素 衍射包絡(luò)的峰強(qiáng)度的位移的示意說(shuō)明；以及針對(duì)兩個(gè)相鄰示例像素的相移，其中示出了平 滑相移斜坡(左)、4臺(tái)階斜坡近似(中間；Q = 4個(gè)條紋)以及2臺(tái)階斜坡近似(右；Q = 2個(gè)條紋)；圖5a和5b分別示出了，不具有應(yīng)用于SLM的峰移相位圖案以及具有應(yīng)用于SLM 的Q = 4條紋峰移相位圖案的情況下，具有sine衰減的仿真重構(gòu)場(chǎng)；以及圖6a和6b分別示出了，OSI3R全息圖數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)的框圖、以及圖6a的系統(tǒng)內(nèi)執(zhí) 行的操作。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述了一種用于通過(guò)偏移SLM像素衍射(sine衰減)包絡(luò)來(lái)提高全息投影 的衍射效率的技術(shù)。以全息方式形成的圖像受到由SLM上的方形像素引起的、被稱作“sine衰減”的效 應(yīng)的影響，其中SLM在整個(gè)重構(gòu)場(chǎng)上施加集中于零階的sine形強(qiáng)度調(diào)制，導(dǎo)致向場(chǎng)的邊緣 方向不期望的強(qiáng)度降低。這導(dǎo)致兩個(gè)問題。1.圖像強(qiáng)度在場(chǎng)上不再統(tǒng)一。這可以通過(guò)將輸入圖像前乘(pre-multiplying)調(diào) 制sine包絡(luò)的逆來(lái)補(bǔ)償。2.點(diǎn)沿著遠(yuǎn)離sine包絡(luò)的中心方向逐漸衰減，導(dǎo)致衍射效率顯著降低。精確地 說(shuō)，光從第一衍射階的邊緣(第一 sine波瓣)移動(dòng)到不期望的較高衍射階(sine尾部)。 因此為了最小化該效應(yīng)，理想地，圖像應(yīng)當(dāng)以sine包絡(luò)的峰為中心，其中，峰的幅度應(yīng)當(dāng)最 接近一(to unity)。不幸地，由于這是在零階(非衍射光的焦點(diǎn))的位置，因此是不實(shí)際 的。本發(fā)明描述了在每個(gè)SLM像素上施加實(shí)質(zhì)上理想的相位斜坡，以偏移sine衰減包絡(luò)，從而其中心位于圖像的中心，最小化效率的降低。
如圖3a所示，通過(guò)全息重放獲得的重構(gòu)場(chǎng)依賴于SLM的形狀、在器件上顯示的全 息圖、SLM的像素采樣網(wǎng)格、以及SLM像素本身的形狀。圖示僅是示意性的并未按比例示出， 并且為了簡(jiǎn)單起見省略照射面的效果。參照?qǐng)D3b，圖像上sine衰減曲線的疊印(現(xiàn)在具有正確比例)(圖3b，左側(cè))示 出了沿著X方向Sine包絡(luò)如何最優(yōu)集中于圖像，而沿著y方向并非如此。
由于傅立葉空間中相位斜坡與圖像空間中位置偏移相對(duì)應(yīng)，將相位斜坡(具有選 擇將y方向偏移場(chǎng)高度的四分之一的坡度)并入到SLM像素單元中應(yīng)當(dāng)具有根據(jù)需要將 sine衰減包絡(luò)偏移到圖像的中心上的效果(圖3b，右側(cè))。該效果將顯著降低沿著y方向 的sine衰減，因此，根據(jù)由圖像區(qū)域上相應(yīng)sine曲線的能量積分的比值給出的增加(計(jì)算 為23%)，提高了衍射效率。圖3b示出了二相SLM情況下問題的簡(jiǎn)化表示，其中，可以看出沿著垂直方向sine 包絡(luò)的中心與重放場(chǎng)300的中心對(duì)準(zhǔn)，而顯示圖像302被移到這之上，并因此位于sine分 布的尾部。sine包絡(luò)上的虛線與近似top hat函數(shù)相對(duì)應(yīng)，在應(yīng)用全息變換(例如，傅立 葉或菲涅耳變換)之前通過(guò)將輸入圖像與像素sine函數(shù)的逆相乘獲得該近似top hat函 數(shù)。圖3b中所示的顯示圖像還包括中心的零階非衍射斑304。圖3c的方案的最大效率為 41%。圖3d示出了采用多相SLM的情況下可獲得的、沒有共軛圖像的顯示。已經(jīng)將顯示圖 像移至重放場(chǎng)的中心，并且該布置理論上具有近似98%的最大效率。然而，如圖所見，顯示 圖像與非衍射斑304交疊，并且實(shí)際中，很難將該斑的亮度降低至其不會(huì)干擾圖像的等級(jí)， 部分地，這是由于所有非衍射光均到達(dá)該斑，從而該斑本質(zhì)上比圖像的像素亮的多?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3e，圖3e在構(gòu)思上示出了移動(dòng)垂直sine包絡(luò)使得其峰與顯示圖像 302相符的方案的實(shí)施例。這為二相SLM提供了可能20%的顯著效率增加。然而，優(yōu)選布 置是圖3f所示的布置，圖3f所示的布置采用多相SLM來(lái)顯示遠(yuǎn)離非衍射斑304移動(dòng)的圖 像302，因此，在顯示圖像內(nèi)不存在視覺分散非衍射斑的情況下提供使用多相SLM的有效優(yōu) 點(diǎn)。如圖3f所見，顯示圖像移動(dòng)了與SLM像素上的π Λ相位變化相對(duì)應(yīng)的距離(這可以 通過(guò)認(rèn)識(shí)到η相位變化與重放場(chǎng)的邊緣相對(duì)應(yīng)來(lái)理解)。如圖3b、3e和3f所示，本發(fā)明現(xiàn)在描述像素衍射包絡(luò)如何移動(dòng)。廣義而言，這通 過(guò)將相位光柵應(yīng)用于SLM像素來(lái)實(shí)現(xiàn)，更具體地，是沿著SLM像素陣列內(nèi)的一個(gè)方向每個(gè)像 素上的線性相位斜坡。該線性斜坡導(dǎo)致沿著重放場(chǎng)內(nèi)與SLM中相位變化的方向相對(duì)應(yīng)的方 向的衍射圖案的位置變化。實(shí)際上，并非將線性斜坡應(yīng)用于每個(gè)像素，而是例如以兩個(gè)臺(tái)階 (提供18%效率增益)或4個(gè)臺(tái)階(提供22%效率增益，幾乎與由線性斜坡實(shí)現(xiàn)的效率增 益相同)量化應(yīng)用于像素的相位變化。如以下更詳細(xì)說(shuō)明，當(dāng)制造SLM時(shí)可以通過(guò)使用附 加刻蝕臺(tái)階來(lái)容易實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)像素重復(fù)的臺(tái)階相位變化?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，圖4示出了反射液晶空間光調(diào)制器(SLM)400的上述的簡(jiǎn)單示意 圖。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明描述的技術(shù)和原理不限于該具體SLM設(shè)計(jì)。參照 圖4a，每個(gè)像素402包括鋁反射層404，在該鋁反射層404周圍是非導(dǎo)電區(qū)域406以防止相 鄰像素短路。圖4b示意性示出了通過(guò)像素402的垂直截面，其中，可以看出，SLM包括基板 408，典型是印刷電路板，在該基板上安裝具有電連接的硅電路410，該電路連接至反射鋁層 404以向液晶單元412提供一個(gè)電觸點(diǎn)。第二電觸點(diǎn)由例如氧化銦錫(ITO)涂層玻璃的頂 層414提供，并提供地連接。例如嵌入在包圍SLM的邊緣的膠中的小珠416保持液晶單元412的兩個(gè)導(dǎo)電面之間的分離(通常，該分離較小，并且垂度很小)。再次參照?qǐng)D4a，通過(guò)在像素的列上刻蝕條紋418，每個(gè)條紋是像素的寬度的一部 分，能夠縮減鋁404的厚度，從而增加像素的液晶區(qū)域內(nèi)的相位延遲。將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)像素 寬度內(nèi)期望的相位臺(tái)階數(shù)，可以刻蝕一個(gè)或多個(gè)(交疊)條紋。現(xiàn)在參照?qǐng)D4c，圖4c在構(gòu)思上示出了全息圖平面H和圖像平面I，示意了像素上 的“閃耀”相位延遲如何移動(dòng)SLM像素衍射包絡(luò)。如圖所示，在執(zhí)行全息變換之前，通過(guò)將用 于輸入圖像的數(shù)據(jù)嵌入到較大陣列中來(lái)相應(yīng)地移動(dòng)顯示圖像以與衍射包絡(luò)符合。(將理解， 該嵌入是設(shè)想的，并在實(shí)際中可以通過(guò)填充零來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這樣的情況下，實(shí)際上不需要存儲(chǔ) 用于“填充”區(qū)域的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器)。接著描述(設(shè)想)像素相位斜坡的量化的效果。以上分析參照將線性相位斜坡應(yīng)用于每個(gè)SLM像素。實(shí)際中，為了便于制造，優(yōu)選 地，將每個(gè)像素劃分成有限數(shù)目的Q個(gè)條紋，這些條紋一起形成量化光柵，以按照期望方式 偏移sine包絡(luò)。Q越大，像素越類似于平滑相位斜坡，從而理論上越可能實(shí)現(xiàn)接近于23% 實(shí)際增益。由于相位是相對(duì)的，可以將第一條紋的相移固定為零，并相對(duì)于第一條紋定義其 他條紋的相移，因此意味著，當(dāng)制造顯示器時(shí)需要Q-I個(gè)掩模臺(tái)階。因此，實(shí)際中Q的選擇 依賴于附加的制造步驟和增大的效率增益之間的折衷。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Q = 2(即，一個(gè)附加掩模 臺(tái)階)提供大約18%的提高，Q = 4(三個(gè)附加掩模臺(tái)階)給出22%提高。因此，幾乎沒有 超過(guò)Q = 4的點(diǎn)。事實(shí)上，由于制造相對(duì)容易，Q = 2可以代表成本/復(fù)雜性與性能之間的 最優(yōu)折衷。量化的相移在表征線性相位斜坡(即，Q較大或者理論上為無(wú)限)的像素上，像素上的相位變 化應(yīng)當(dāng)為f (圖4d，左側(cè))。對(duì)于具有Q個(gè)條紋的實(shí)際系統(tǒng)，所需相移P由以下給出2Q 2Q作為示例，對(duì)于Q = 2，相移為0和i (圖4d，右側(cè))。對(duì)于Q = 4，相移為0、^ 和￥，如圖4的所示(中間)。如果通過(guò)進(jìn)一步在器件上刻蝕鋁像素層來(lái)創(chuàng)建該SLM子像素結(jié)構(gòu)，給定相移P與 所需刻蝕深度d的關(guān)聯(lián)程度根據(jù)以下關(guān)系通過(guò)液晶材料的折射率η來(lái)確定d =2πη其中，選擇λ等于顯示器的中心設(shè)計(jì)波長(zhǎng)，通常為綠(532nm)。因此，如果選擇Q =2，以及具有n = 1. 4的LC材料，應(yīng)當(dāng)采用附加工藝步驟，涉及將每個(gè)像素的鋁層的一半 刻蝕47. 5nm附加深度。同樣，代替刻蝕，應(yīng)當(dāng)將該厚度的附加鋁成沉積到現(xiàn)有層之上。圖5所示的圖像示出了使用該技術(shù)的可能衍射效率的提高，為了簡(jiǎn)單起見，仿真 針對(duì)單個(gè)二元全息圖獲得的重構(gòu)場(chǎng)。出于示例的目的，不應(yīng)用sine包絡(luò)補(bǔ)償。圖5a的仿 真顯示沒有像素相位斜坡；對(duì)于每個(gè)像素上Q = 4個(gè)條紋來(lái)仿真圖5b的顯示。在使用條紋 像素顯示獲得的重構(gòu)場(chǎng)中存在顯著增加的光量。在該示例中同樣值得注意的是，由于調(diào)整sine包絡(luò)對(duì)準(zhǔn)圖像的中心，可以顯著縮減采用sine包絡(luò)補(bǔ)償?shù)牧浚@有益于計(jì)算時(shí)間、或 者有益于圖像預(yù)處理階段中精度的降低。上述技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式與osra型過(guò)程一起使用，盡管技術(shù)的應(yīng)用不限于 這種過(guò)程。因此本發(fā)明簡(jiǎn)要描述這種過(guò)程。在我們的先前應(yīng)用(同上)中找到其他細(xì)節(jié)。OSPR廣義而言，在優(yōu)選方法中，利用近似要顯示的圖像的全息圖的全息數(shù)據(jù)對(duì)SLM進(jìn) 行調(diào)制。然而，以特定方式來(lái)選擇該全息數(shù)據(jù)，顯示圖像由多個(gè)時(shí)間子幀組成，通過(guò)利用相 應(yīng)子幀全息圖對(duì)SLM進(jìn)行調(diào)制來(lái)產(chǎn)生每個(gè)時(shí)間子幀。在(操作員)觀察者眼中連續(xù)并足夠 快速顯示這些子幀，將子幀(其中的每一個(gè)具有顯示圖像的空間范圍)集成到一起以創(chuàng)建 用于顯示的期望圖像。即使要分離查看的每個(gè)子幀看起來(lái)相對(duì)有噪聲，但對(duì)子幀的時(shí)間平 均降低了噪聲的感知等級(jí)。osra過(guò)程是一種對(duì)于每個(gè)圖像I = Ixy產(chǎn)生N個(gè)二相全息圖的集合h(1)...hw的 方法。在實(shí)施例中，這樣的全息圖集合形成了相互呈現(xiàn)獨(dú)立加性噪聲的重放場(chǎng)。以下示出 示例1.對(duì)于1≤η≤Ν/2，并且1≤x，y≤m，設(shè)G= = Ixy exp(jcf^)，其中，均勻分
布在0和2JI之間2.對(duì)于1≤η≤N/2, Sg= = F"1^^]，其中，F(xiàn)—1表示二維傅立葉逆變換運(yùn)算符3.對(duì)于 1 ≤ η ≤ Ν/2，設(shè)m(unv)=貝{g(unv)}4.對(duì)于 1 ≤ η ≤ Ν/2，設(shè)m，") = 3{g(u:)} 步驟1形成N個(gè)目標(biāo)Gxy(n)，等于所提供的強(qiáng)度目標(biāo)Ixy的幅度同時(shí)具有獨(dú)立同分布 (i. i.t)以及均勻隨機(jī)相位。步驟2計(jì)算N個(gè)相應(yīng)復(fù)傅立葉變換全息圖guv(n)。步驟3和4 分別計(jì)算全息圖的實(shí)部和虛部。在該示例中，在步驟5中執(zhí)行全息圖的實(shí)部和虛部中的每 一個(gè)的常規(guī)二值化。(圍繞中值muv(n)或零設(shè)定閾值，以確保在全息圖中出現(xiàn)實(shí)質(zhì)上相同數(shù) 目的-1和1點(diǎn)，用于DC平衡)。圖6a示出了實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程的全息圖數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)的框圖。將輸入圖像數(shù)據(jù)以及 從控制器提供的控制信號(hào)臨時(shí)存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)輸入緩沖器中。優(yōu)選地，輸入(和輸出) 緩沖器包括雙端口存儲(chǔ)器，使得將將數(shù)據(jù)寫入緩沖器中并同時(shí)從緩沖器中讀出該數(shù)據(jù)?？?制信號(hào)包括定時(shí)、初始化以及流程控制信息，使得產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)全息子幀并在每個(gè)視頻 幀周期內(nèi)發(fā)送給SLM。來(lái)自輸入緩沖器的輸出包括圖像幀I，并且該圖像幀I成為至硬件框 的輸入(盡管在其他實(shí)施例中，可以以軟件來(lái)執(zhí)行一些或全部處理)，該硬件框?qū)γ總€(gè)圖像 幀I執(zhí)行一系列操作，并且針對(duì)每個(gè)圖像幀I產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)全息子幀h，可選地，經(jīng)由驅(qū) 動(dòng)器芯片將這些全息子幀h發(fā)送給輸出緩沖器，并從該輸出緩沖器提供給顯示器件(例如， SLM) ο圖6b示出了圖6a的系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，包括被設(shè)計(jì)用于為每個(gè)圖像幀產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè) 全息子幀的一組元件。優(yōu)選地，在每個(gè)視頻幀周期一次或多次提供一個(gè)圖像幀Ixy作為輸 入。然后每個(gè)圖像幀Ixy用于通過(guò)包括以下中的一個(gè)或多個(gè)在內(nèi)的操作集合來(lái)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)全息子幀相位調(diào)制階段、空間頻率變換階段以及可選量化階段。在實(shí)施例中，通過(guò)使用一個(gè)上述操作順序集合或并行作用于不同子幀的若干這種操作集合中任一個(gè)，或者這兩 種方法的混合，在每個(gè)幀周期產(chǎn)生N個(gè)子幀的集合，其中，N大于或等于1。相位調(diào)制階段在 整個(gè)空間頻率域中更均勻地重新分布輸入幀的能量，使得在執(zhí)行后續(xù)操作之后，獲得最終 圖像質(zhì)量的提高?？蛇x量化階段采用來(lái)自先前空間頻率變換的復(fù)全息數(shù)據(jù)，并將其映射到 與可以對(duì)目標(biāo)(例如二元相位SLM)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際調(diào)制等級(jí)相對(duì)應(yīng)的約束值集合(實(shí)分量和 虛分量用于產(chǎn)生一對(duì)全息子幀，而無(wú)需ADosra(見下文))。然而，在本技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施 例中，采用多相SLM，在這種情況下，不需要分離的量化步驟。在這樣的情況下，不會(huì)形成共 軛圖像。在以上已經(jīng)描述的osra方法中，獨(dú)立產(chǎn)生子幀全息圖，并從而呈現(xiàn)獨(dú)立噪聲。然 而，針對(duì)每個(gè)子幀的產(chǎn)生過(guò)程應(yīng)當(dāng)考慮由先前子幀產(chǎn)生的噪聲以便消除該噪聲，在形成閉 環(huán)系統(tǒng)之后有效地“反饋”形成的感知圖像，即，將η個(gè)OSra幀“反饋”至過(guò)程的階段n+1。 這樣的自適應(yīng)(AD)OSra過(guò)程使用如下反饋算法的每個(gè)階段η計(jì)算從先前產(chǎn)生的全息圖H1 至Hlri中產(chǎn)生的噪聲，并將該噪聲作為因素包括到全息圖Hn的產(chǎn)生中以消除該噪聲。因此， 噪聲方差降低為1/Ν2(其中，目標(biāo)圖像T輸出N個(gè)全息圖的集合)。能夠從W02007/031797 和W02007/085874中得到更多細(xì)節(jié)。詳細(xì)技術(shù)和調(diào)制器的應(yīng)用包括但不限于以下移動(dòng)電話；PDA ；膝上型計(jì)算機(jī)；數(shù) 字?jǐn)z像機(jī)；數(shù)字視頻攝像機(jī)；游戲控制臺(tái)；車載影院；導(dǎo)航系統(tǒng)(車載或個(gè)人，例如手表 GPS)；用于汽車和航空的頭盔顯示器；手表；個(gè)人媒體播放器(例如，MP3播放器、個(gè)人視頻 播放器)；儀表顯示器；激光展示箱；個(gè)人視頻投影儀(“視頻iPod (RTM) ”概念)；廣告和電 子看板系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)(包括臺(tái)式機(jī))；遠(yuǎn)程控制單元；并入全息圖像顯示系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)固 定裝置；更一般地，可以期望共享畫面、和/或用于多于一個(gè)人一次查看圖像的任何設(shè)備。毫無(wú)疑問，技術(shù)人員將想到許多有效備選，并且將理解，本發(fā)明不限于描述的實(shí)施 例，并包括對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見落在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
一種使用空間光調(diào)制器SLM來(lái)以全息方式顯示圖像的方法，所述SLM具有多個(gè)SLM像素，所述方法包括在所述SLM的所述像素上顯示衍射圖案；以及照射所述SLM的所述像素，使得所述SLM像素上由所述衍射圖案衍射的光包括所述顯示圖像的內(nèi)容，通過(guò)各個(gè)所述像素的衍射圖案所確定的強(qiáng)度包絡(luò)對(duì)所述顯示圖像上所述顯示圖像的亮度變化進(jìn)行調(diào)制；以及其中，所述方法還包括通過(guò)在所述SLM像素上施加相位延遲圖案，以遠(yuǎn)離零階斑并移向所述顯示圖像的中心的方式移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)，所述相位延遲圖案按照與所述SLM的像素間隔相對(duì)應(yīng)的空間間隔進(jìn)行重復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述SLM包括多相SLM，在所述多相SLM中，所述 SLM像素具有多于兩個(gè)可選相位延遲，所述衍射圖案包括具有多于兩個(gè)不同相位值的圖案， 所述方法還包括確定用于顯示的所述衍射圖案，使得抑制所述顯示圖像 的共軛圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述SLM像素上所述相位延遲圖案包括在 所述像素上增加并針對(duì)每個(gè)像素重復(fù)的相位延遲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述相位延遲沿著與所述強(qiáng)度包絡(luò)移動(dòng)相反的 方向增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括輸入定義了所述要以全息方式顯示的圖像的 圖像數(shù)據(jù)；將由所述圖像數(shù)據(jù)定義的所述圖像定位在沿著與強(qiáng)度包絡(luò)移動(dòng)相反的方向垂直 的方向平分的圖像數(shù)據(jù)平面的一半中；以及然后根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)平面的兩個(gè)半部分中的 數(shù)據(jù)確定所述衍射圖案。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述SLM像素上的所述相位延遲圖 案包括被配置為在所述顯示圖像處將所述強(qiáng)度包絡(luò)移動(dòng)一定距離的相位延遲圖案，所述 距離實(shí)質(zhì)上與所述像素上η/2的相移變化相對(duì)應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述相位延遲圖案包括在每個(gè)所述SLM像素上 具有臺(tái)階相移的臺(tái)階圖案，所述臺(tái)階相移具有兩個(gè)或多個(gè)不同相位延遲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括根據(jù)以下方程確定所述SLM像素上所述不同 相位延遲的相位延遲之間的差值step = π+(2X levels)其中，step是相位延遲之間的差值，levels是不同相位延遲的數(shù)目。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述SLM包括反射SLM，所述臺(tái)階圖案包括 所述SLM的反射部分上沿著與所述強(qiáng)度包絡(luò)移動(dòng)的方向?qū)嵸|(zhì)上垂直的方向的條紋圖案。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括使用osra型方法確定用于顯示 的所述衍射圖案。
11.一種用于使用空間光調(diào)制器SLM來(lái)以全息方式顯示圖像的設(shè)備，所述SLM具有多個(gè) SLM像素，所述設(shè)備包括系統(tǒng)，在所述SLM的所述像素上顯示衍射圖案；激光器，照射所述SLM的所述像素，使得由所述SLM像素上的所述衍射圖案衍射的光包 括所述顯示圖像的內(nèi)容，通過(guò)各個(gè)所述像素的衍射圖案所確定的強(qiáng)度包絡(luò)對(duì)所述顯示圖像 上所述顯示圖像的亮度變化進(jìn)行調(diào)制；以及其中，所述設(shè)備還被配置為通過(guò)在所述SLM像素上施加相位延遲圖案，以遠(yuǎn)離零階斑 并移向所述顯示圖像的中心的方式移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)，所述相位延遲圖案按照與所述SLM的像 素間隔相對(duì)應(yīng)的空間間隔進(jìn)行重復(fù)。
12.—種空間光調(diào)制器SLM，具體供權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求 12所述的設(shè)備使用，該SLM具有多個(gè)像素，其中，所述SLM在所述像素上具有相位延遲圖案， 所述圖案包括在所述像素上增加并針對(duì)每個(gè)像素重復(fù)的相位延遲。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的SLM，其中，所述像素在所述SLM平面中定義兩個(gè)實(shí)質(zhì)上正 交的方向，所述相位延遲沿著所述正交方向之一在所述像素上增加并針對(duì)每個(gè)像素重復(fù)， 所述相位延遲沿著所述正交方向中的另一個(gè)實(shí)質(zhì)上恒定。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的SLM，其中，所述相位延遲圖案包括在每一個(gè)所述 SLM像素上具有臺(tái)階相移的臺(tái)階圖案，所述臺(tái)階相移具有兩個(gè)或多個(gè)不同相位延遲。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的SLM，還包括根據(jù)以下方程確定所述SLM像素上所述不同 相位延遲的相位延遲之間的差值step = π+(2X levels)其中，step是相位延遲之間的差值，levels是不同相位延遲的數(shù)目。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的SLM，其中，所述SLM包括反射液晶SLM，所 述圖案包括實(shí)質(zhì)上平行的條紋，在每個(gè)像素行上至少實(shí)質(zhì)上有一個(gè)所述條紋，每個(gè)所述條 紋包括SLM的像素行的相應(yīng)像素內(nèi)的區(qū)域，所述像素內(nèi)的所述區(qū)域具有與同一像素內(nèi)的另 一所述區(qū)域不同的相位延遲。
17.—種制造根據(jù)權(quán)利要求16所述的SLM的方法，所述方法包括刻蝕所述SLM的反 射層或?qū)⒉牧铣练e在所述SLM的反射層上，以限定所述條紋。
18.一種使用多相像素化空間光調(diào)制器SLM以全息方式顯示圖像的方法，所述方法包括使用針對(duì)所述SLM的像素的多于兩個(gè)不同相位值來(lái)在所述SLM上顯示一個(gè)或多個(gè)全息 圖，使得當(dāng)照射所述SLM時(shí)，在實(shí)質(zhì)上不具有共軛圖像的所述全息圖的重放場(chǎng)中顯示所述 圖像；以及將調(diào)制相位圖案應(yīng)用于所述顯示的全息圖，以遠(yuǎn)離來(lái)自被照射的SLM的實(shí)質(zhì)上零階非 衍射斑的方式移動(dòng)在所述重放場(chǎng)中顯示的所述圖像。
19.一種用于使用多相像素化空間光調(diào)制器SLM以全息方式顯示圖像的設(shè)備，其中針 對(duì)所述SLM的像素使用多于兩個(gè)不同相位值，所述設(shè)備包括系統(tǒng)，用于在所述SLM上顯示一個(gè)或多個(gè)全息圖，使得當(dāng)照射所述SLM時(shí)，在實(shí)質(zhì)上不 具有共軛圖像的所述全息圖的重放場(chǎng)中顯示所述圖像；其中，將相位調(diào)制應(yīng)用于所述SLM 的所述像素，使得在操作中，所述重放場(chǎng)中顯示的所述圖像遠(yuǎn)離來(lái)自所述被照射的SLM的 實(shí)質(zhì)上零階非衍射斑。
20.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法或設(shè)備，其中，所述SLM包括包括在應(yīng)用所述相 位調(diào)制的機(jī)制在內(nèi)的反射SLM。
全文摘要
本發(fā)明涉及以全息方式顯示圖像的方法和設(shè)備。一種使用空間光調(diào)制器(SLM)來(lái)以全息方式顯示圖像的方法，所述SLM具有多個(gè)SLM像素，所述方法包括在所述SLM的所述像素上顯示衍射圖案；以及照射所述SLM的所述像素，使得所述SLM像素上由所述衍射圖案衍射的光包括所述顯示圖像的內(nèi)容，通過(guò)各個(gè)所述像素的衍射圖案所確定的強(qiáng)度包絡(luò)對(duì)所述顯示圖像上所述顯示圖像的亮度變化進(jìn)行調(diào)制；其中，所述方法還包括通過(guò)在所述SLM像素上施加相位延遲圖案，以遠(yuǎn)離零階斑并移向所述顯示圖像的中心的方式來(lái)移動(dòng)強(qiáng)度包絡(luò)的峰或重心，所述相位延遲圖案按照與所述SLM的像素間隔相對(duì)應(yīng)的空間間隔進(jìn)行重復(fù)。
文檔編號(hào)G02F1/1343GK101842752SQ200880114369
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者保羅·勞特利, 阿德里安·詹姆斯·卡貝爾 申請(qǐng)人:藍(lán)光光學(xué)有限公司