[发明专利]数字全息图显示设备

说明书

技术领域

本公开涉及一种数字全息图显示设备，该数字全息图显示设备通过使用空间光调制器来显示3D图像。

背景技术

现在积极进行针对三维（3D）图像和实现3D图像的研究。3D图像技术为观看者提供与对象的完全真实外观相对应的3D图像，而二维（2D）图像技术提供与对象的平面图相对应的图像。因此，实现3D图像的技术是最终技术。

已知三种代表性的用于再现3D图像的方法：立体方法、全息方法和整体成像方法。全息方法使用激光束，使得可以利用肉眼观看3D图像。全息方法是最理想的方法，因为它具有优良的视觉立体特性并且观看者没有任何疲劳地观看3D图像。

全息方法在胶片上记录从对象光束和参考光束的叠加所获得的光学干涉。对象光束指的是通过照射具有高相干性的激光束而从对象分散（distract）的光束，并且参考光束指的是具有高相干性的光束。更具体地说，光学干涉可以是包括光波的强度信息和相位信息的一系列干涉条纹（fringe），并且胶片可以是标准的感光胶片。因此，在标准的感光胶片上记录干涉条纹。干涉条纹在胶片上形成一种衍射光栅，这称为全息图。因此，全息方法可以通过将参考光束照射到干涉条纹来再现3D图像。

已存在计算机生成全息术（CGH）的新进展，所述计算机生成全息术（CGH）是一种数字地生成干涉条纹的方法。例如，可以通过数字地计算干涉条纹并将其打印到掩模或胶片上以由适当的相干光源随后照射来生成全息干涉图案。近来，开发用于显示动态图像以及静态图像的计算机生成全息术。

计算机生成全息术向诸如LCSLM（液晶空间光调制器）的空间光调制器（在下文中，称为SLM）发送全息干涉图案数据。接着，SLM显示全息干涉图案，并且通过向SLM照射参考光束将全息干涉图案再现为3D图像。

图1是示出根据现有技术的使用计算机生成全息术的数字全息图显示设备的结构图。参照图1，计算机10生成将在SLM20上显示的全息干涉图案数据，并向SLM20发送全息干涉图案数据。SLM20可以实现为LCSLM。在该情况中，SLM20可以是透射型液晶显示设备。SLM20可以呈现全息干涉图案。在SLM20的一侧，设置用于生成参考光束的激光源30。为了将参考光束90从激光源30辐射到SLM20的全部表面上，可以顺序地布置扩展器40和透镜系统50。从激光源30输出的参考光束90穿过扩展器40和透镜系统50而辐射到SLM20的一侧。由于SLM20是透射型液晶显示设备，所以将在SLM20的另一侧再现全息干涉图案。

美国专利号5,416,618公开一种使用两个透射型液晶显示器的全息方法的3D图像显示设备。更具体地说，美国专利号5,416,618使用用于调制光的相位的第一SLM和用于调制光的振幅的第二SLM以使光的干涉最大化。因此，美国专利号5,416,618通过光的干涉将3D图像实现为全息图。但是，美国专利号5,416,618具有如下4个缺点：（1）难以将第一SLM和第二SLM对准，（2）由于两个SLM导致用于制造3D图像显示设备的成本增加，（3）3D图像显示设备的厚度较厚，和（4）3D图像显示设备的驱动复杂。

发明内容

实施方式涉及一种数字全息图显示设备，该数字全息图显示设备包括：空间光调制器，其包括第一像素和第二像素，所述第一像素通过调制第一平面偏振光的相位来输出第一调制光，所述第二像素通过调制所述第一平面偏振光的相位来输出第二调制光，其中，所述第二像素与所述第一像素相邻；和光组合器，其改变从所述第一像素输出的所述第一调制光的路径，使得所述第一调制光的路径对应于从所述第二像素输出的所述第二调制光的路径，以将所述第一调制光所述第二调制光组合在一起，其中，所述第一调制光的相位与所述第二调制光的相位不同。

在该发明内容中描述的特征和优点以及下面的详细描述不是为了限制。根据附图、说明书和权利要求，多个附加的特征和优点对于本领域普通技术人员将是明显的。

附图说明

图1是示出根据现有技术的使用计算机生成全息术的数字全息图显示设备的结构图；

图2是示出数字全息图显示设备的示意图的框图。

图3是详细示出图2的空间光调制器的截面图。

图4A至4C是空间光调制器的像素的截面图。

图5是示出图2的背光单元、空间光调制器、相位延迟板、光组合器和偏振器的截面图。

图6是示出光组合器的第一光束路径转换膜和第二光束路径转换膜的示例示图。

具体实施方式