TWI351588B - Device for holographic reconstructions of three-di - Google Patents

Description

補充修正曰期:2011年2月11日 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本，日脚屬使用f腦產生大面積視頻全像⑽j)的立體景象 建，該景象内容即為某個含有電子控制單元（Electronical^ ΪΓΐΐ⑽)的㈣細變11。該單元(Cells)可因應視頻全 *象值進彳了各單元的編碼，關節光_振幅和/或相位。 处5、動立體顯不功能，視頻全像的重建也可使用視頻顯示功 月b ’進行平面或立體景象的轉換。

在本文中，CGH所描述的景象，可由景象資料計算得到。CGH 表示ί波的振幅和相位複數值，這些是重建景象所需的 w ϋΛ算出CGH值’如藉由同調光線的追蹤、刺激景象反 線間的干擾和參考光波，或藉由Fcmrie resne 換效應，即可算出。 付 空^光調變器(SLM)可調節入射光的波前。理想的SLM能夠表 不任複數值，如分別進行光波振幅和相位的控制相位。但是， 一般的SLM只能控制振幅或相位的一個特性，也可能產生影響其 另一個特性的副作用出現。 、 有許多不_方法可用於調節光線的振幅或相位 ，如使用電 =疋址(electncally addressed)的液晶 SLM、光學定址（〇ptic 液晶SLM、微鏡射裝置或聲光調幅器。光線的調節可 ί ^Ϊ續性或含有各別所需蚊址單^⑽），可為 早維或雙維排列、多層或連續排列等。 ，，景，全像重建所適用的空間光調變器，使用如LCD的裝 口 L發明也可應用於其他可操控光線波前的空間光調變 【先前技術】 補充修正日期.細年2月”日 在本文内容中，「魄踩 ^ 元，提供有視頻全像單元的；^值即空間光調變器的單 建。 干几哪制數值’而讓3D-景象可藉此加以重 跟自動立體顯示的功能相 可看到立體景象使用光線波前進行象魏，觀察者 依據本發明，^ρ齡予重建效果。 在某個空間中延伸眼和空間光調變器⑽)間， 少在ΪΪίΓ/卜的單元最好係為光傳導性的可透光單元，可至 象。這可讓、尚在數毫米的同調長度間，可產生干擾現 ^旦的全像重建内容’至少建構有一個空間維 度豕象。此類的光線可稱為「充足同調光線」。 必需句的暫存同調度，光源所發出的光線光譜 長範_ ’如必需限制在單色波長的範圍 的光譜頻寬即必需夠窄，而足以確保全像重建的 ^ 又。SLM的竹射角跟波長成一定比例，即表示气使用單色 的光源進行物件點的鮮縣象重建。加寬的光譜即會造成加寬的 物件點，而模糊物件景象的重建。鐳射光源的光譜可視為單色光 源。LED的光譜線寬度應夠窄，以幫助良好的景象的重建。 空間同§周度跟光源的側向程度相關，傳統光源如led或冷陰 極螢光燈，假如藉由適當窄度的活動孔隙透光的話，也可符合= 求。鐳射光源的光線也可視為在衍射範圍内，其光源點的放射光， 情況依據模組色彩飽和度而定，可提供物件的鮮明景象重建，如 各物件點可重建為衍射範圍内的景象點。來自空間中同調光源的 光線’可進行侧向延伸，可造成模糊的景象重建效果。在某個位 置上’物件點景象的重建將尺寸加寬’即會造成景象的模糊。為 在空間中’使用景象重建用的同調光源’必需犧牲亮度，且使用 1351588 .* * 補充修正日期:2011年2月u日 一個活動孔隙來限制光源的側向延伸。光源越小， 越好。 假如自縱向延伸_直角度觀察時’可將線性光源視為一個 點光源。光波可因此在在該方向進行同調傳導，但在其他的 方向產生同調現象。 -a ' %

空間的同調度 一般而言，可藉由水平和垂直方向的光波重疊，進行景象重 建。此類的視頻全像稱為全視差景象。假如提供有足夠尺^:的 察者視窗或觀察區域’該重建的物件即有助於水平和垂直方向的 動作視差，就如真實的物件一樣。但是，大的觀察者視窗，在sij 的水平和垂直向即同時需要高解析度。 SLM的要求規賴常只限用於只有水平視差_)的功能受限 景象。只得在水平向產生全像重建，但無法在垂直向進行全 建，即會造成在水平向重建物件的動作視差，而在垂直向 未有改變。ΗΡ0景象比起全視差景象，在SLM _直向則有較差的 解析度。只有垂直視差⑽）的景象，也可取得不常用。全像重 建只發生於垂直向，而造成有直向動作視差的重建物件，在橫向 則未動作視差。可分別在左右眼取得不同的景象觀察效果。、 相關藝術應用的說明 例如’在傳、統LCD科技中裝有空間光調變器的顯示功能，可 用於景象編碼和重建。已知的高解析度傳導式顯 大面積的景象重建。 m ' 裝巧靖H可直賴節祕她的單元，—練常使用， 計賴縣觀$，财㈣也可應用於 電細產生景象的照明系統，可忽略景象重建的 °該線性光源可放出視準光線。該裝置即位 *列的圓柱鏡焦點平面上，且產生多層的平面波，即 1351588 補充修正日期:2011年2月11日 的入射角以透光模式來提供Μ賴明。跟點光源不同， ^厅、象可在無安裝散光器的情況下，提 象的ΓΓ5699的文件内容’即揭露全像的顯示:、、可藉由部份景 重建視頻全像的内容1份景象可可在H子“ ί可可二f (EASLM)下編碼’再反射射介平面上。本處理過 3D物執彳觀察者將所有部份景象重建内容，視為整個 北物件的早一景象重建内容。 正… 景象可以制的設相㈣和投射系統，以長方形架構 ，，平面上，例如，可提供有-個義同步控制的快ΐ構 =過的雜獅補排財式，π能讓制的部份景 ΐ各縣統，使騎需的_度在正確的重建角度ΐ，進 照：，：ί出現困難。為避免使用大型透鏡作為景象 重建的光予70件，建議使用透鏡陣列的設計。 文林本人提供的W〇 2’044659 (US2006觸5994)申請 置包括有^個調光線的立體景象重建科技，該裝 察者視窗即依據單衍射排序來 =觀 ίί=ϊϊ: i讓ί像重建内容無任何干擾，觀察者視窗 應足以藉由視窗但是，其尺寸 用第2個光源，視相匕察n重另一個眼睛可能使 假如觀察者眼睛的位置變換時，心者， ㈣，蝴心==二寸 8 、 儿咳jjca期:ζυιι牛2月u日 ，小為觀察者視窗可收視的尺寸。本現象產生衍射肢 呈現而縮小的效果，且現有SLM景象產生的解 ^何 的和;消費Hi算設備，即可達成高品質“像重建内i理 Πί需提供大尺寸崎積大且說 的透，，因為景象邊緣色差，而明顯的降低景象;^的疋^用。大型 另二個已知的缺點，即為SLM的照明強度不足。目的 度即顯不’其照明強度為丨cd/m2，而遠 束 ==強度。低亮度的其中-個原“ 【發明内容】 大置〒ί慮到"^述^析度的品質缺點’本發明的物件即使用有更 一早兀(Large Cell)間隔的傳統空間光調變器， 行大面積視触像的編碼，可細合 : 的即時全像重建内容，且說避免上述的Ζ异負載祕_質 声增的一個物件，即為增加全像重建内容的照明強 度。為解決本物件的問題，現有的發 景象订編，後’即可向至少—個的觀察者，提供立體 的表面，藉由=變元^指1 察者的目艮睛和空間光調變器 體旦參沾八你击分(hghtmoduktorcells)的光線衍射進行立 τ、古甘^建，讓該景象可在兩個觀察的眼睛中成像。 在上可進行視頻全像資訊的編碼，至少可 像的有2=視頻全像或-系觸^ ^的^頻全像，和時間多工模式的功能，可用於顯示 貝訊，該視頻全像資訊包括有兩個空間多工視頻全像的功 1351588 補充修正日期:2011年2月11日 月b，可同時提供各觀察者的眼睛所遺失的視差資訊内容。 依據本發明的内容，其聚焦方式即為多重聚焦元件的運用。 在指定光線的共同運用下’即可放射出㈣的同調光線，各聚焦 元件即可組成各別的照明單元，可使用更多的照明單位，同時在 空間光調變器表面其分離區域的照明。該聚焦猶和光線使用方 式’可進行各照明單元的排列，讓照明單元的光線可至少提供一 個觀察者，其眼睛附近的虛擬視窗所使用。各別的照明單元，可 ^用至少-個的延伸視頻全像，進行空間光調變器局部區域編碼 ^照明。所有共同的翻區域，得同時在觀察者眼前以平截面的 幾何圖形重建完整的立體景象。 本發明可確實減少裝置的_和重量，也可賴的降低干擾 的透鏡像差，同時增加照明強度。 中要的優點’就是可在各別激發的照明單元 :光調變器中的多重照明光源’以增加 门夸^: 不會產生干擾’即可防止多重光源位置可i產 藉由將㈣光靖H的表面分成由多 區域二=，=_不同調可增力^^ ===的光線照==光 另夕1U點光源以組成線光源，或接供 矣 H 〇 1歹雙凸透鏡狀^透斤 型平行的線光源排列。本光源所的光線圓柱 方向上提供足夠的同調度，所以只得“ί=源 進行景象的重建。本照明特點 補充修正日期:瀬年2月1丨日 限於橫向視差和直向視差的，景象表=所造成的視頻全像，只各別 交線上，但在光源線的方向:=像重建只發生於線光源的正 而已遺失的視差，可藉由多個像重建的内容。所需 來取得景象資料。 』維的'7、象’進行空間間隔排列 位。本魏可降健複作察麵睛視野的外側部 在申請人上述的專利由 (脱00605_)，即說p青表誦_27228 方式，在本ϊ=ί間間隔=的解決 同的觀察者重ί兩個視頻全像的替換特點中，在在不 -衍出近視準光線束，這些光線束即重疊於受單 者眼睛附近α~τ^Γ面限制的虛擬視窗$。虛擬視窗即位於觀察 ’可在無干擾的情況下進行景象重建。 間隔A d(flot Diaphragms)可位於光線和照明單元聚焦點的 間隔間，以取得足夠的讓光源同調度。 的付明ΐ元巾，光線對應聚焦的錄，即定義為觀察平面 可读#⑽巧由财照明單元的重疊來發射光線束。所以，如 署，光線快門和對應的背光線，可依據觀察者眼睛的位 動對應賴明線，如線性排列照明快門等的透光元件， 以找到觀察者視窗。 定的特點中，空間光線快門和對應的背光線 ，可由可控 浪古化，或有機組織設計的LE：D裝置來取代。本裝置排列的點光 撗斷面積’且可分離啟動，作業類似線光源。本設計 里的照明能源。如開槽光闌（Slot Diaphragms)設計， 線光源即財LED，可自行提供足__度。本功能可在高 11 1351588 ^ Ab ^ Λ -τ- 、，$ 補充修正日期:2011年2月丨1日

Si特Si濟2的方式，提供更佳的照明效果。 該功能，如使用掃瞄鏡”進二光束掃猫分散層來達成 的光點位置，可作為光^的聚焦。雷射光束在入射面 即可產生任何所需的脈衝， 可用於判定整體角度。分散面的分散角度 照明。掃_射光束其優點，’在於右H以選擇以提供適當的 的表面。未有光線讓透絲門1=所/的可照明咖 能會和空間光調變器以最小的間隔排列，其位置可 依據本發明’本龍可使用短焦距離的聚 重1和深度尺寸的全像顯示器，可確實改盖昭^ 士冰/、低 使用小尺寸的絲聚錄置將色差降顺f、X ° b卜’可 因為聚焦元件的短焦距特性，本發明特 各別進行光線激發。各照明單元的聚焦 性的排列，或讓整個照明單元成為單一的點光源。為早線 的4=ϊ偵可ί用已知的方式，偵測到觀察者眼睛 追^置交換，觀察者視画可藉由照明裝置的照明線的位移來 =謦察者眼睛的軸向位置，如到顯示器的距離，到光線裝 光子裝置上的距離，或光學聚焦裝置的聚焦輯，都可加^ 採用’也可同時混用兩個裝置。 有許多不同的方法可採用聚焦裝置的焦距，已知 即使用電纖形薄膜的液量變化，進行曲率二=鏡 ^後再進行透齡距_節。本顧也義於透料列和^ 組。也可藉由微調透鏡媒介或主要媒介物的折 隹 距。本作業也可使用液晶材料，其折射指數可由電場控 在務後說明的光源排列特點中，也可指定多^的工3線 12 1351588 ^ 補充修正日期：2011年2月11日 2方3^絲可由照明單元中的各聚焦元件進行激發 。此類的 縱觀察者的眼睛，如背光裝置的快門矩陣照 測系統可進行點光源或線光源的激發，這些激 广不冋的眼睛位置’而依據眼睛的變換位置來追 以協則依據本發明内容，提供更詳細的說明， 即依料色全像4建的棘，但依據應用 於彩色全像重建上。在稍後的案例中， 單元即包含於，素搁位中，可依據立體景 ί到ί彩的^色重建，這些色彩可進行重疊，讓觀察者 【實施方式】 本發明的詳細說明 圖面可顯示全像顯示器的某些詳細内容。 ^這些說明的特點中，即為某個視頻全像 也可使贿姊反射細變器& 最好使將直接調g卩光線她的裝置，如Freederieksz單元。 u此i卜’為更了解其裝置，即說_裝置特點巾，即說明如何 和^動象顯示的整合功能’使用單一視差的編碼 、.、、厅、象進仃邪豕象的重建。此類的功能特點即使用空間多工 重建功能，將其於專利巾請W_6/Q27228 ( 的裝置中。本駭可整合線絲、透鏡和魏自動立G5〇= 件。本影像分離裝置，即兩健間多工景象所需=刀置離 =非屬本發_物件。該影像分離裝置未顯示於圖面說明中 =可使用其他的方法，以替代進行多工視差景象的建立，如^ 間夕工的功能。使用時間多工重建的本裝置特點，即說明於= 13 1351588 補充修正曰期:2011年2月11日 申請 W0 2004/044659 (US2006/055994)的内容中。 在直向有光波重疊同調功能的視頻全像，則未受橫向自動立 ，分離所影響，反之亦然。直向的全像重建即可滿足眼睛的感 官。自動立體景象分離整合有空間多工功能，即可產生左 同的視點。 < 但是，本現有的發明也可作為重建全視差視頻全像的裝置， 本裝置即使用含有多個點光源矩陣的照明單元，以合理的^稱方 式進行透鏡裝置的排列設計。 本發明的優點即為所有的照明單元，無需在各個點光源和其 φ 特疋的透鏡體間，進行各別的隔離。照明單元附近的光線可有少 部份的透鏡排列重疊。圖1即為顯示直向聚焦裝置，呈圓柱透鏡 橫向排列時，3個聚焦元件21，22和23的側視圖。橫向光源近 視準光束（線光源)LS2，即穿透照明單元的聚焦元件22，然後進入 觀察的平面，内容悉如範例。 依據本發明内容，有多個線光源LSi、LS2和LSa則彼此交疊而 上，各光源放射的光線，在直向和橫向即提供足夠的同調度。該 光線。，會穿越光調變器SLM的透光傳導單元。光線在光調變器 SLM f元的作用下，只進行直向的衍射，而該裝置則含有編碼的^ 象内容。聚焦元件22以許多的衍射序列，只使用_個有用的序 擊列，在觀察平Φ OP的線光源LS2呈現影像。線光源L&放射出的光 束，依據本說明即只穿越聚焦裝置2的聚焦元件22。在圖i中， 有3道光束顯示第一個衍射序列4,第〇個衍射序列5和負1 射序列6。 跟單一點光源相反的情況下，線光源可明顯產生較高的照明 強度。可使用多個已強化效應的全像區域，且在3D景象的各部份 提供一個線光源的情況下，就進行重建3D—景象的各部份而言，可 有效改善照明強度。另-個優點即非屬雷射光線的功能，以多重 傳統光源的排列方式而將其位於開槽光闌（sl〇t Diaphragms)後 方，也可設計成為快門的一部份，而產生足夠的同調光線。圖2 、 補充修正日期:2011年2月丨1曰 =為侧視圖，顯示相同的裝置中，裝有橫向的線光源m _ LS3 ’和裝有圓柱型透鏡（聚焦元件）21 _ 23 ^=會==二=4的裝置。各個 區域RhR2㈣。以白色箭_示::月變區 表面 觀察者視窗或owR即彼此交疊在後方， 2内衮，Ηρΐ昍筮細内谷悉如側視方向的圖 置^即·個何射序列4，且延伸在固賴隔的部份位 ，光源LS, - LS3即緊鄰®_透鏡(聚焦元件21 _ 23)尾 ^的焦距上’非屬本範例所顯示的第—個衍射序列，也 ^依據光線調幅SLM使用的編碼模式，進行景^ 。例如，在使用相位調節光調變器SLM的裝置中，即可使用 第0個衍射序列’而提供較高的亮度。 料，本裝置特點即為單視差景象編碼魏的光調變 就視差㈣的3D—景象重_言，該光調變器必需 ίΐ，，而該顯示器必需提供兩個直向觀察者視 非屬本發明^物件動立體景象裝置而加以隔離。這些裝置是 ㈣i^LSl — LS3和圓柱型透鏡（聚焦元件21 - 23)，即彼 視窗°〇w Hriw透H將線光源LSl — LS3的光線，投射到觀察者 右目F所/2中左右側景象重建，即使用隔離裝置分別為左 本圖面内容’這些裝置在本側視圖，即彼此交 ΐ ί調變器SLM衍射的照明單元的光束，即彼此重 衍射序列的裝置。在另—個裝置特點中，不同 、nn 的不同捕序列中’可在某個觀察者視窗中重疊。 LSwUi 摘側視圖，表示具有各自包含線光源LSl _ 月早疋的裳置。透鏡（聚焦元件21 - 24)和照明單元的圓 15 1351588 » · 私刑读 補充修正曰期:201丨年2月11曰 ^逕鏡，未在本圖面說明，即形成透 。 & 形成只有麵視差㈣的料。在本圖中， ow-^ ^ 域，，if明單元提供有光束，各自照明視頻全像本身的昭明區 =，而在光調變器SLM t進行編碼。所以 已ϋ 的視頻全像分割成照明區域R1 _ R4。 -九束了將已，扁碼 々、肉ί考f 3咖容’照縣域卩4重建對應的重建景象12的邻 伤内谷。在光束重疊的位置上可以許多的方法^ 景象可由任一的照明區域R2、R3或只 、:由=^3D- =右但是，在觀察者的感受則未有差異同？ ，中的所有照明單元有相同的結構和尺寸，即可顯$二f 本裝Ϊί^ΪΓ1 A的位置，即依據觀察者的眼睛位置而異。 圖4更詳細說明本發明的功能，跟傳統全 據ί，明立體景象的第—個物件财1只由排列i光^變

Si 視^讓，不同的 :距離可定義光調變II SLM上，對應__ Α 的= ^位^。即表示各物件點P1、Ρ2和Ρ3,在對應的 == 中’有不同的延伸區域和位置。 彳u场A1 - A3 依據本發明，所有的物件點P1…ρ

Aj…An，可由許多的照明區域R1 _如加以重建 情況下，照明區域數量m遠小於物件點的數量n。在大箱的 限制區域Α1非常小，且‘藉由第—個昭 Ρ1，由線光源LS々透鏡23組成，且提供—個=物= 本圖相反的情泥下，區域A2有大的延伸區域，且位於=固3照= 1351588 〇〇 補充修正曰期:201丨年2月11曰 P2的重建個照明區域R2和R3，即可獨立促成物件點 鏡的日=非常小，且藉由第2個只由線光源LS2和透 親，，且成的㈣早A，重建物件點P3。 度，可能_單元的照明強 ϋίΤ物"乡碱源和雜雜合使用。 更佳的in2D的透鏡合理對稱聚焦排列，即提供 必需口昭明ϋϊίΐ 1個點光源即對應有—個透鏡。各光源 配。：：祕早一透鏡’即有助於多光源的照明強度分 易製ίί=?ί裝置透鏡的需求。透鏡列的裝置設計也更容 易也比烟焦距的單一大透鏡更方便操作。 用於产月排列和直向的圓柱型透鏡的聚焦排列，則 聚焦=i:i:現;=圓柱型透鏡’進行橫向的光線 鏡體。 出有動作差’各個線光源即對應有一個透 下，;源照明排列和2D的透鏡合理對稱聚焦排列比較 mm tb 2D ®猶敎料製触透鏡體。 八要求上，則低於點光源的要求：光線通量呈線性 分佈，而非集體於單點。 不·^里主琛Γ王 差景ίίϊί源的排列和橫向圓柱型透鏡的排列，則用於直向視 述，核置的統和透鏡體合設計，可進步 自動立體景象的分離處理。有光以 °象分^功㈣旦^差,7、象’在直向方面不受到橫向自動立體景 iiiti ί 2反之祕、。本跟可促成全像和自動立體景 r景象結合空間多工功能，可讓觀察者眼睛的的： 彩色景象可由暫存或空間多工功能來產生。就暫存多工的功 17 能而言，卜補充修正日齡_月110 轉換。就多工R、原、可同時在SLM中的對應的景象内容，進行 的R、G和B的書+B的三色景象功能而言，，可顯示於交疊 的光源加以照明，可由同調的白色光源或分離的R、G- B 個對應Π:’ 3原色的RGB子晝素替換功能，可從# 色的部2 =重?建3D景象的3原色的部份，-景象3原 佑M + I依序重豎，而提供觀察者色彩形成的景象。 裝置而ίίί:的，，照明透鏡列的光源排列，即為光線投射 蝴交封編韻生，而進行光職射光線的重建。 間 所去ίίΐί技術’得由熟f本技術人士據以實施，而其前 ^未有之作法亦具備專雌，爰依法提出專利之申請 诚 實施例尚不足以涵蓋本案所欲保護之專利範圍，因此， 專利範圍如附。 托出甲5月 1351588 ♦ v · 補充修正日期:201]年2月11日 【圖式簡單說明】 圖1顯示立體景象的全像重建裝置，提供有一個照明單元光 束的側視圖。 圖2顯示立體景象的全像重建裝置，提供有一個照明單元衍 射光束排序的側視圖。 圖3顯示立體景象的全像重建裝置，提供有一個照明單元附 近的衍射光束排序的側視圖。 圖4在重建景象以不同的物質點顯示該裝置的詳細内容，和

其受限的編碼面積。 【主要元件符號說明】 觀察者視窗·· • · OWl, OWr 重建景象··· • 12 聚焦元件· · · • 21,22, 23 聚焦裝置·· · • 2 線光源· * · · • LSi ... LS4 空間光調變器· • SLM 觀察平面· . · .OP 衍射序列·· · • 4, 5, 6 照明區域·· · • R1,R2,R3 限制區域* · · • Al... An 物件點···· • Pl...Pn 19 1351588 補充修正日期:2011年2月11曰 附錄1 技術簡介 鍵技内谷即4明用於某些現有發明，其相關系統所使用的關 能是Stiff術中觀察者可看到—個物件的全像重建（可 一般光學裝°在 =上，因此，呈= === = 的重重建的實體物件_場光線分_屬_ 7、象 t ^ ΙΙΤΛηΤ^ W〇 2004/044659 ^ US 2006/0055994) 位於景象的F0urier平面上，翻家=直視面Q域則 的的景象重建 照明，讓檢視的視窗景象成為景象的 喊===:佈成 ㈣=視:==件-上 臨本即細上的畫素間距(或=== 距，ΐ發即使用市面可以合理價格構得的lcd的晝素間 能達成全像重建。但就過去而言，因為下列理由是不可 2，其令，明光線的波長，D是景象 物件e f P疋LC：D的畫制距。但在傳統的全軸种，重建的 务件疋位於F〇urier平面中。所以，重建的物件必需隨時小& 20 1351588 » · 補充修正曰期:2011年2月11曰 = = = = = 序列 :、有幾公分寬，甚至造成耗費成本特殊 丄 ^ 制現有財法，檢視視窗（如上勒容景 ^當的。二 二需如眼睛瞳孔大小即可。所以’即使有 田B 的般LCD，仍可使用。因為重建的物件 哀 ㈣蝴，瓣她辑大，而 運算。當進行景象 置_5卩可_ ’以不同的視點位 5 在傳統的全像技術中，用於赛車景象重建所需 ί=i古I直接來自—般高速處理運算的3D影像檔宰中，檢視 轉換影像。我們即可在所有的物件平面上 ，果摘要處理innel轉_影像内容 義檢=窗的 橫向波場。然後再將景象運算成為本檢f j，檢視視®的 5。當檢視視窗包括有所有的物件資訊時，只有 Fourier轉換運算功能時，更是 -f有二 資t:，必需丄Ϊ二 小的景象區段中，本|置必需處理和編=貝sfL編碼成實際較 統景象的需求量。即本裝置仍適用於傳統的工(:=二 .. * * 頻成::：:上適用大量市場需求的產品性能广二 A，求’魏’自景象的檢視轉是重要考 “上，ϋίίί’照明’只得用於眼睛位於景象的Fo— Ί上。例如，當畫素間距減少（如LCD製造技術的進步） 的即 外’效率改善的編碼技術(如Kin〇f_ A__隔，作編则關此增加 米即已假設’我們對於Fourier景象的可能處理技 即位於景象的Fourier平面中，如光源的影像平面 中。依據本裝置的優·點，未衍射的光線即聚焦於所謂的DC點上。 ，技術也用於Fresnel景象，其中的檢視視窗不位於景象 平面中。但是，可小心注意’讓未衍射光線不出現而干擾 二象的h。P個注意事項’就是轉換的龍部份，應視為含 有任何數位或運算上的技術’即等同或類似光線船導的轉換技 術。由Maxwell的光波傳導公式，可精確定義為物理過程近似運 算的景象轉換，Fresnel和Fourier的轉換即為第2序列的近似 運异作業’但其優點是因為在代數上，係屬相反的微分值，因此 可執行高速運算法’在光學系統中正確的執行作業。 22 1351588 附錄2 補雜正日期:2。丨丨年2月„日 本說明内容使用的專業名詞 電腦產生景象 即為電腦產生的視頻全像CGH，依據本 象資料運算得到。CGH可為複數值，即分別用 ，景 ΪίΪΪΪΓ的目二可，CGH值，如蹤、2 厅、象和參考波的干擾，或藉由F〇urier或如㈣的轉換。才、趣 編碼 編碼即為空間光調變器（如其組成 制值的-個過程。-般而言，景象即為象控 相位。通常，μ無法各別進行光波的振幅和相位=表 振幅或相位的單-變數控制裝置， LM係為 必要副作用。所以，編，業即依攄 其他性戒的不 粹振幅調解的SLM Burckhardi編ft而疋，如可使用純 元和繞行相位，可由3個=====近=單 的相位調解SLM而言，-個複數值可由兩個鄰近單尤純梓 編碼區域 =區域-般即屬視頻全像的空間限制 ，象:貝訊加以編碼。空間限制可 ‘::二 到視頻全像的平瞬暫留現象來達成。㈣4由氍察者視由

Fourier 轉換

Fourier讎是驗空間光調變 波前可由平面絲表示。 以崎哪播3十异。

Fourier 平面 轉換作 F〇Urier平面在空間光調變器含有光線的Fourier 23 1351588 補充修正曰期:2011年2月u曰 用。在未有任何的聚焦透鏡中，Fourier平面係屬無限的平面。假 如光線路徑靠近空間光調變器時，Fourier平面即等於某個含有光 源影像的平面。

Fresnel 轉換 义Fresnel轉換可用於空間光調變器，近場光線的傳播計算。波 前可由球形波來表示。光波的相位因數值二次方的側座標值而定。 平截面 直向平截面即位於觀察者視窗SLM間，且延伸到SLM後方。 景象可在此平截面上重建。重建景象的尺寸即受限於此平截面， 而非受限於SLM的週期性間隔。 光線裝置 本光線裝置可含有一個同調光源，如雷射或部份同調光源裝 置如LED。部份同調光源裝置的暫存和空間同調功能，必需足以^ 助建立良好的景象重建内容，如放射面的光譜線寬和和側向延 區域，必需夠小。 觀察者視窗（0W) 觀察者視窗即為觀察平面上的直向視窗’藉由該視窗可看到重 的3D物件。〇W係屬景象的F0Urier轉換，且位於一個週期性 隔内，以避免看到物件重建的多重影像。⑽的尺寸必需至少 睛瞳孔大小。假如至少有-個GW位於裝魏球追蹤系統的觀察^ 眼睛前，M GW的尺寸可遠小於觀察者移動的侧向範圍。本功 助於使用適當解析度的SLM ’因此有較小的週期性間隔。〇w可= 像為一個錄匙孔，透過該即可看到所重建的3D物件，可將乂 0W分配給每個眼睛，或同時提供兩個眼睛觀看。 週期性間隔 24 補充修正日期:2011年2月11日 的Φ 疋顯示某個含有各別定址單元(Addressable Cells) 十面的距離’P是SLM單it的間距。 重建 形。間光崎贱用f象編碼，重建光線的分佈情 的分佈情形。在大部=丄 察‘窗中情=建的顯示酿中’反而在觀 景象 特別必需由實際或運算立體景象光線分佈情形所重建，在 光線分佈情形。景象在空間中，可含有多 二間光調變器（SLM) 的會^^*可用於調解入射《線的波前’理想的SLM可用於顯示任意 可分佈娜控制的光波振幅和相位。但是，一般的 必要的ΪΪίΐΡ相位的單—變數測，在性能上可能會產生不 25

Claims (1)

1351.588 / 補充修正日期:2011年2月11曰 十、申請專利範圍： 1. 一種藉由視頻全像重建三維景像之裝置，該裝置包含·· 光學聚焦裝置，包含複數聚焦元件’該光學聚焦裝置係經由一 單一空間光調變器（SLM)將光線裝置之同調光線導引到至少一 觀察者的眼睛，而該單一空間光調變器係由該三維景像之全像 資訊所編碼；以及 複數照明單元，藉以照明該單一空間光調變器之表面，每一照 明單元包含該複數聚焦元件的其中之一及一光線裝置，而該光 線裝置發出同調光線，使得該複數照明單元中每一照明單元照 φ 射至該空間光調變器的表面的一個別照明局部區域了藉此，Ϊ亥 1焦元件及該光線裝置被設置以使該光線裝置發出之光線重疊 於靠近或在該觀察者眼睛之處，以及 且 其中，該空間光調變器被編碼，使得藉由該複數照明單元中不 同照明單凡照射之若干局部區域同時重建使用被編碼在該單一 空間光調變器上之相同視頻全像之該三維景象。 巧申請專職圍第1項所述之錢，其具有許錢此不同調 的光線裝置(LSr LS4)，以用於該空間光調變器表 昭 明，以增加其照明強度。 …、 3.如申請專利範圍第i項所述之裝置，其中該 (SLM)無需考慮到照明區域(R1 —R4)的邊界 J的照明區域⑽-⑷利用相同的視頻全像同時重 4. 如申3月專利範圍第1項所述之裝置， 照射該照明區域(R1-R4)。 具中乂不冋的照明強度 5. 如申物獅第丨侧^置，其中额料元所放射 26 1351588 ， * ' . 補充修正日期:2011年2月11曰 的光線束在至少一觀察者視窗（〇队，〇Wr)中重疊。 6·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該聚焦元件(21 -24) f該光線裝置（LSl_ LS4)的影像投射到該觀察者平面（〇p) 上’藉此讓所有影像重疊。 7.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該聚焦元件(21-24) 為透鏡。 • 8.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該聚焦元件(21-24) 為配置成透鏡組的圓柱型透鏡，且該光線裝置(LSi_LS4)為線光 9.如申睛專利範圍第8項所述之裝置，其中該線光源由開槽光 闌（Slot Diaphragms)所形成。 1如中凊專利範圍第1項所述之裝置，其中該級裝置被排 4成具有可_和可紐(addressable)的統的—陣列，所述 I控制和可定址的光源可被_地定址和啟動，且該裝置包含 办制系統該位置價測和控制系統依據所計算的 汁算及啟動定址的光源，進而依據該觀察者的眼睛 位置來追蹤所引導的光線。 利範圍第ig項所述之裝置，其中該位置偵測系統 =據该觀察者的眼睛位置的側向改變來移動該陣列之已啟動光 27 1351538 補充修正曰期:2011年2月11日 啟動光源間之距離。 13·如申請專利範圍第12項所述之裝置，其中該光線裳置和該 光學聚焦裝置間的距離係依設計而定。 14·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該光學聚声裝置 的焦距長度係可依設計而定。 ' 15. 如申請專利範圍第1 〇項所述之裝置，並中一電子栌 ，裝置實現光_测，其中該光線投“置最好^外 U間光調變ϋ ’該另外的空間光調變㈣以—電腦產生的全 1象來編碼。 16. 如申請專利範圍第10項所述之裝置，其 該光線裝置為個別啟動的一點光源陣列。 …β早疋的 α如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中每一 该光線裝置為個別啟動的一點光源線陣列。 的 18.如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中 提供該光線裝置(LS! ... LS4)，該光線Ζ，線配置 所有照明單元的同調光線’藉此’在:照“元中 ^件被分配給個顺動的多個點光源或線光源 位ς =』===啟動對應至該觀察= 19.如申請專利範圍第1項所述之裝置，1 置中的該聚：!、元件峡伸區域，錢通在該聚焦裝 線裝置的所有光線將被明顯導向該觀察者的眼&=牛=光 28 1351588 ；· 補充修正曰期:2011年2月11曰 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 聚焦元件....21，22, 23 聚焦裝置··.·2 光線裝置.....LS! ... LS4 空間光調變器· · SLM 觀察平面.· · . 0P 衍射序列....4, 5, 6

八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：