TWI460563B - 在像素化光調變器中對電腦全像圖編碼的方法 - Google Patents

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Description

在像素化光調變器中對電腦全像圖編碼的方法
本發明係一種在像素化光調變器中對電腦產生之全像圖編碼的方法，該光調變器的編碼平面具有一像素矩陣，該像素矩陣之像素具有一像素形狀和一個像素透明度，其中編碼平面含有一個由子全像圖組成的全像圖，且其配有一用全像圖進行重建的物體之物點分屬於子全像圖。其中以一個虛擬觀察視窗作為確定的可見範圍，以及以物點為頂點，使一錐形體通過物點延伸投影到編碼平面，以形成一編碼區，並在該編碼區中對在一子全像圖中的物點進行全像編碼。
附有編碼平面的光調變器分可為透明式或反射式，由一個像素矩陣所組成，這些像素局限擴展，並依製造情況，用差不多大的間隙隔開。若是一個液晶光調變器，則會有一個像是薄型電極的光柵穿過編碼平面，其中該光柵係一個由垂直切面的電極組成的電極矩陣，電極間含有以一個像素距離p隔開的矩形空間：像素，來作為所謂像素間矩陣的電極矩陣，亦或是像素間含有間隙的間隙像素皆可透過電子控制，特別是用一個內建程式技術工具的電腦來進行切換，以便針對透明或反射式像素進行振幅及/或相位上的編碼。其中，以透明式像素來編碼的像素可讓入射波通過，而以反射式像素來編碼的像素則可反射出入射波。
電腦影像全像圖之計算方法和相關裝置在DE 10 2004 063 838 A1文件中有所說明。其中，該方法將一個三維物體中含複數振幅值的物點，分配到平行、虛擬物體斷面中的網格點上，以便針對每一物體斷面，在一個指定矩陣的網格點中，定義一個含離散振幅值的個別物體資料記錄，並從這些物體資料記錄中，對一個光調變器中的像素矩陣進行全像編碼計算。
同時，從每一物體斷面的每一物體資料記錄中，計算出一個含有限距離(finite distance)、與物體斷面平行的參考面之繞射圖形。該圖所呈現的波場是一個分散式的二維分佈。其中，至少針對一個共同的虛擬觀察視窗來計算所有物體斷面的波場，該視窗在參考面中靠近觀察者眼睛，且其視窗面積相較於全像圖是縮小的。
此外，將所計算的每一物體斷面波場之分佈加到一個參考資料記錄中，以便對虛擬觀察視窗中的整個波場進行描述。而為了要產生該物體的整個電腦全像圖之全像資料記錄，將此參考資料記錄轉換為一個在光調變器的像素矩陣位置上，與參考平面有一限度距離且平行的全像平面。
對此，也可對此全像平面進行一個全像圖振幅值及相位值之點對點計算，該振幅值和相位值在個別像素中實現。一般在記錄電腦全像圖時，會提供含有一個每n個像素有m個像素列的編碼平面之二維光調變器。這些像素不是圓點，而是具有有限擴展、含指定形狀和特定振幅透明度及相位透明度的像素。
問題在於，由於現行技術所熟習的全像圖點對點計算及其在光調變器中含有有限擴展像素上的顯示方式，使得全像圖產生 失真且觀察者可見的影像重建不夠確實。
所產生的錯誤是由於像素實數擴展的影響，亦即全像圖點對點的計算及像素任意的真實擴展所造成的抵觸情形。
而另一個廣為人知的情況是，在一個傅立葉平面中的同調光照下，若光調變器中的矩形像素均勻透明或反射，會有一個以sinc函數形式的振幅分佈出現。
觀察視窗平面和全像平面中，複數的光分佈計算僅適用於一個指定虛擬光柵的頂點。在一個光調變器上表示複數的分佈時，會有如前所述矩形且具有一個固定振幅透明度及/或相位透明度的像素出現。在一個即時(real)光調變器裡的像素中，複數的全像值表示相當於數學上一個含有一個矩形函數、經計算的全像圖之褶積(convolution)，該矩形函數表示像素在x和y軸方向的擴展。而稱作是褶積的數學計算過程，在全像圖重建時，會導致在觀察視窗平面中，用一個sinc函數乘以理想狀況下以點對點編碼的全像圖之傅立葉轉換，該轉換係一個矩形像素函數的傅立葉轉換。因此，在觀看影像時，會看到物體重建時所產生的失真情形。
對此，依尺寸設置了一個觀察視窗，作為觀察者在參考平面，亦即在一個直接置於觀察者眼前的虛擬平面中之可見範圍。該觀察視窗可是一個瞳孔的大小或稍微大一點，例如比瞳孔大二倍或三倍。
但有一個問題，亦即由於像素在光調變器中局限擴展的影響，及三維物體在觀察視窗和全像圖間之重建，使得複數波前在設定的觀察視窗中發生失真，因為該波前在觀察視窗內可能 有不希望的強度變化出現。若觀察視窗比瞳孔大，則從觀察視窗邊緣的瞳孔位置可能要比從觀察視窗中央的瞳孔位置所看到的三維物體重建來得暗。而由於亮度的改變也會有雜音，亦即在三維場景重建中會有品質降低的情況出現。
本專利申請人的較早專利申請案中，有以DE 10 2004 063 838 A1文件為背景的全像圖計算說明。其中，在觀察者平面中，用一個像素形狀和像素透明度之互逆轉換進行一個校正。對此，需要有波前複數值在觀察者平面中的相關知識，而在計算上則須用傅立葉轉換。
WO2004/044659 A2文件中，有影像全像圖重建用裝置之相關說明。如第1圖所示，在該裝置中進行一項全像編碼。三維物體10由物點構成，在第1圖中以兩個物點30和31標示。然後，以觀察視窗11為基準、物體10中所選的兩個物點30和31為頂點，使一個錐形體通過這兩個物點30和31延伸投影到含指定的最終全像圖12之編碼平面上。在該編碼平面中，有兩個分屬於物點的編碼區20和21。在該編碼區中，物點30和31可在一個子全像圖201和211中進行全像編碼。
對此，母全像圖相當於所有子全像圖的一個複數的總和。基本上，編碼平面中限定於編碼區20和21的範圍，有助於對三維物體的單一物點30和31進行重建。而重建時，則是以一個含微透鏡區15的照明系統來對電腦全像圖12進行照射。
此類影像全像圖重建的裝置，其全像圖可用DE 10 2004 063 838 A1文件中所述之方法來計算。
另一個全像圖計算方法則在申請人較早的專利申請中有所描述。該方法有一個在光調變器的編碼平面中，以透視函數呈現的子全像圖之分析計算，然後把子全像圖相加成母全像圖。
在母全像圖中以編碼區20和21界定的區塊內，每一個別的子全像圖基本上有一個恆定振幅及一個相位，該振幅值依亮度和物體的距離而定，而相位相當於一個透鏡函數，其中透鏡的焦距和編碼區大小一樣，隨著物點的深度座標而改變。至於編碼區20和21所界定的區塊外，每一子全像圖的振幅值為0。母全像圖係由所有子全像圖之複數的總和得出。
虛擬觀察視窗則可在像素為點狀的情況下，作為一個傅立葉轉換，或可選用其他轉換方式，如菲涅爾轉換，從母全像圖中產生。
不過，若依此方法計算全像圖，無法將波前在觀察視窗中精確地計算出來，且此方法使用的並非是傅立葉或菲涅爾轉換。因此，相較於DE 10 2004 063 838 A1文件中所述的方法，此計算方式具有基本上較短計算時間的優點。
但問題在於在此計算全像圖的方法中，不會考慮到光調器中的像素形狀和像素透明度。
對此，本發明目的乃在說明一種在像素化光調變器中電腦全像圖編碼之方法。該方法設計成適合與把全像圖重建時，因實像素和像素透明度所產生的失真徹底排除，同時也將用來測出 全像圖上編碼函數的計算時間縮小。而為了達到後者，特別要避免在計算不同的三維物體之全像圖時，每次須進行一次或多次的傅立葉或菲涅爾轉換。
本發明目的將以專利請求項1的特點來完成。
本電腦全像圖編碼方法是在像素化光調變器中進行。該調變器的編碼平面具有一個像素矩陣，其像素備有一個像素形狀和像素透明度。其中，編碼平面中含有一個由子全像圖組成的全像圖，一個以全像圖進行重建的物體的物點屬於此子全像圖。同時，以一個虛擬觀察視窗作為設定的可見範圍，以物點作為頂點，使一個錐形體通過該物點延伸投影到該編碼平面上，形成一個編碼區，在該區中對一個子全像圖的物點進行全像編碼。又依專利請求項1的特點，用一個校正函數乘以在編碼平面上的每一個別的電腦子全像圖，然後把校正過的子全像圖相加成一個母全像圖。藉此，校正函數作為一個屬於虛擬觀察視窗的像素函數之轉換，直接包含在子全像圖的電腦製作中。
本發明的第一個實施例中，可使用以像素形狀及像素透明度之轉換的一個投影在全像圖平面上並標度在子全像圖之寬度上的倒數作為校正函數，其優點在於對特定類型的光調變器來說，該校正函數只須一次即可算出並予以儲存，所儲存的數值可使用在數個全像圖或子全像圖的計算上。
對此，依發明使用一個幾何光學近似，把校正函數從觀察視窗平面轉到全像平面去，亦即基本上，一個子全像圖邊緣的光束可透過重建的物點往觀察視窗邊緣移動，而子全像圖中央的光束則可透過重建的物點移向視窗的中央。
因此，觀察視窗的校正函數振幅特性與子全像圖的校正函數振幅特性近似。
藉此，數學上的精確校正，也就是像素形狀和像素透明度的互逆轉換及觀察視窗中物點波前的乘法，可用一個在光調變器平面或在一個成像平面中的計算來代替，亦即在該平面中用一個按子全像圖寬度縮放比例的校正函數與子全像圖相乘。
有關“按子全像圖寬度縮放比例”一詞可從下面來理解：例如像素形狀和像素透明度在觀察視窗(11)-中央之轉換的倒數值為“1”，在觀察視窗(11)邊緣之轉換的倒數值為“1.5”，並以在子全像圖(201,211)中央乘以數值“1”及在子全像圖邊緣乘以數值“1.5”的方式修正子全像圖之振幅。
用實數的像素透明度對子全像圖的一個振幅進行校正，其中一像素的相位在像素的整個延展範圍內保持不變。
不過，子全像圖的振幅和相位也可用一個複數的校正進行。
校正函數是由各個像素形狀和像素透明度、以及觀察視窗(11)在傅立葉轉換平面中的位置決定，而該位置則是由以相位編碼及/或振幅編碼為形式之複數像素的預定編碼決定。
此實施方式的優點在於，對於含有固定像素形狀和像素透明度的特定光調變器來說，只須將個別的校正函數計算、儲存。不過，此一實施方式所顯示的會是一個近似(數)，雖有廣泛的校正但仍不夠完整。
所以，這裡將針對另一個較繁複，但又可提供較精確結果的實施方法進行說明。在此實施方法中，校正函數是視一個物 點到全像圖和觀察者的距離，而非視該物點的亮度及其側向位置而定。
也因此，對一個或不同三維物體中的不同物點來說，若這些物點到全像圖和觀察者的距離皆相同，則可使用相同的校正函數。
所以，本發明的第二個實施方法中，將對特定的物點距離求出校正函數。
為了求出校正函數，先對物體的全像圖進行一次性計算，這類物體不是僅含一個單一物點，就是含有子全像圖之編碼面不會相互重疊的物點。
至於對於這些全像圖，可用一個互逆轉換來計算觀察視窗中波前。在該觀察視窗中像素形狀和像素透明度之轉換的倒數修正這些全像圖。
在觀察視窗中經校正過的波前被轉換到單一子全像圖的全像圖平面後，可測出因校正而改變的振幅特性，以便求出所有到編碼面之深度距離相同之物點(像是在此計算出物體所含的物點)的校正函數。這些校正函數可被儲存起來。
接著，這些預先計算的校正函數，就如運用在一次性計算上一樣，也可使用在含有相似物點的這類物體之子全像圖的快速校正上。相似的物點主要是指那些到全像圖和觀察者差不多相等距離的物點而言。
此外，三維物體的深度範圍可用一個由預先計算好的校正函數組成的網格所覆蓋。一個三維場景的物點之子全像圖(其深度座標位於這些網格位置間)，可用最靠近深度的格點之校正函數 來校正。
以sinc函數作為矩形和具有均勻透明度之像素的轉換校正函數。
若像素非矩形，而是在光調變器各編碼平面中有較複雜的像素結構或像素形狀時，則以與sinc函數不同的轉換函數進行乘法計算。
由於校正是在計算個別複數的子全像圖中，以及計算母全像圖前進行，因此包含對在振幅或相位光調變器上編碼的全像圖，校正都會自動地在複數的全像圖值分為振幅值或相位值之前進行。
即便若數個振幅或相位像素所代表的是光調變器上的一個複數，光調變器中個別像素的像素形狀和像素透明度之互逆轉換，仍對校正很重要。不過，根據觀察視窗的大小及其在傅立葉平面內的位置，將使用另一個此互逆轉換的範圍。
至於全像圖編碼的方法，則如第1圖所示，係在一個像素化光調變器中進行。該調變器的編碼平面具有一個像素矩陣，其像素備有一個像素形式和一個像素透明度。其中，編碼平面含有一個由子全像圖201和211組成的全像圖12，一個用全像圖12進行重建的物體10之物點30和31分屬於子全像圖。同時，以一個虛擬觀察視窗11為設定的可見範圍，以物點30和31為頂點，使一個錐形體通過物點30和31延伸投影到編碼平面， 形成一個編碼區20和21，並在該區中對子全像圖201和211的物點進行全像編碼。
依本發明，用一個校正函數K乘以每一個別的子全像圖201和211，然後將校正過的子全像圖201和211相加成一個母全像圖。
而一本案較佳實施例則是在觀察視窗中對每一個別物點的波前進行計算，並在該觀察視窗中與像素形狀和像素透明度的互逆轉換相乘來做為校正，然後將校正過的波前轉換為編碼平面，在該平面得到一個校正過的子全像圖，再把這些校正過的子全像圖相加成一個母全像圖。不過，此實施方法的缺點是計算過於繁複。
第2圖所示為一個用校正函數K所得出的切面，用此函數乘以計算出的波長。其中，校正函數K表示的是一個從反sinc函數中得出的一個觀察視窗大小區塊，就如同針對一個含固定透明度的矩形像素所產生出來的情形一樣。而該區塊相當於把各個全像圖值編碼到光調變器中的一個像素上。
對於一個具有均勻透明度的矩形像素來說，可使用反sinc函數作為轉換用的校正函數K。
若像素非矩形，而是在光調變器各編碼平面中有較複雜的像素結構或像素形狀時，則可用與sinc函數不同的函數來進行校正。
第一個較佳的實施方式是對校正函數使用幾何光學近似。第1圖中可看出光束透過物點30和31，從子全像圖201和211 的編碼區20和21之邊緣，往斜對的觀察視窗11邊緣移動。同樣地，編碼區中央的光束會往觀察視窗的中央移動。
因此，在幾何近似中，可把子全像圖中編碼區內的一個特定位置歸屬到觀察視窗中的某一特定位置中。
另外，在此幾何近似中，可直接在編碼平面上用一個依編碼區(子全像圖)寬度縮放的校正函數對子全像圖進行乘法校正，來取代原先在觀察視窗中用一個校正函數所進行的乘法校正。
第3圖中的第3a圖係依此實施例，針對一個全像圖，也就是在不同深度f30 和f31 下的兩個物點30和31(即焦點與所屬的焦距)的兩個子全像圖20和21之總和，在分析計算時所示的一個未經校正的振幅特性切面。相對於相位在子全像圖201和211的編碼區20和21中相當於一個透視函數，這裡的振幅在子全像圖201和211的編碼區內卻可保持不變，不過這已是個近似。由於f30 和f31 的深度不同，透鏡函數的相關焦距(這裡未顯示)及子全像圖201和211之大小也有所不同。第3b圖所示係直接在編碼平面中校正的子全像圖201和211之振幅。從數值曲線來看，該子全像圖的校正函數相當於第2圖中所示的觀察視窗函數。不過依據兩個子全像圖201和211不同的大小，校正函數各依其寬度做不同的比例縮放。
此一校正實施方式雖有實施上簡易的優點，但其結果只是個近似校正。
而第二個較佳的實施方式雖較為複雜，但結果卻較為精確。在該實施中，將透過觀察視窗中的校正，針對到編碼平面不同距離的物點，預先對校正函數進行一次性的計算。這些校正函數 會被儲存起來，以便之後使用在到編碼平面及觀察視窗有相同距離的物點之全像圖校正上。同樣地，該校正也可直接在編碼平面中進行。
第4圖中的第4a圖係為了說明上述實施例，一個全像圖的全像圖振幅切面。在此情況下，該全像圖係依DE 10 2004 063 838 A1，用菲涅爾及傅立葉轉換來計算。
一個物體，一個三維場景，含有四個到編碼平面不同距離的不同物點。所選的這四個物點之橫向位置使得依據第1圖所設定子全像圖之編碼平面20和21不致快重疊在一起。
第4a圖所示係一個未經校正的全像圖之振幅特性切面。在此振幅特性中有四個個別的子全像圖23,24,25及26。依據物點到編碼平面的距離，這四個子全像圖23,24,25,26的大小也不相同。有別於第3圖，子全像圖的振幅非固定不變，而是用矩形觀察視窗11轉換之褶積所呈現的小型週期波動。
第4b圖所示係再用一次的菲涅爾和傅立葉轉換，從對同樣的三維物體計算後所得全像圖的情形。不過此次還另在觀察視窗11中用了第2圖像素函數之互逆轉換，來進行乘法上的校正計算。
由於在觀察視窗中的校正，使得子全像圖23,24,25,26的振幅發生改變。透過像第4a和4b圖中校正過和未經校正的振幅比較，可用商數結構(formation of quotients)，針對不同距離的物點，預先對校正函數進行一次性的計算。
第5圖 係從第4a和4b圖得出的商數。
在此情形下，可由此一曲線的四個不同分段，得出到編碼平面不同距離的物點之四個不同的校正函數。
另一方法則是可將子全像圖的整個如第4a圖的振幅特性儲存起來，因為該曲線同樣只隨著距離而改變。
另外為了做比較，對應第3圖的方法，以虛線畫入依左邊子全像圖的寬度縮放比例之校正函數。在此情況下，可看出兩個實施方式皆提供了類似的校正函數。對此，第4圖所描述的方法提供了精準的校正，而第3圖所描述的方法則是一個可行的近似校正。
不過，若光調變器中複數的全像圖值，不是在一個像素而是在數個複數的像素中，以振幅值或相位值的形式進行編碼，則此方法也是可行。
對此，以一個柏克哈特(Burckhardt)編碼法為例來做說明。在此編碼中，用三個振幅值來表示一個複數值，這三個振幅值寫入一個光調變器的三個相鄰的像素中。
在此情況下的實數值全像圖有一個對稱的傅立葉轉換，而此編碼下的觀察視窗位在傅立葉平面中央外的一側。
同時，在此情況下，也可用從光調變器中個別像素的像素形狀和透明度之轉換得出一個觀察視窗大小區塊來進行校正方法之倒數。
不過，由於傅立業平面中的觀察視窗大小和位置是從柏克哈特編碼法中得出，這個區塊與第2圖所示的範例有所不同。例如在一個具透明度的矩形像素中，可能只有第2圖中所示函數的右邊三分之一。
若所選取的是一個在振幅或相位編碼時適合觀察視窗位置與大小且從像素形狀和像素透明度的轉換之倒數得出的區塊，則可依一個實施方式在幾何光學近似中對子全像圖進行編碼，或按另一個實施方式先把校正函數計算出來。
本案所揭露之技術，得由熟習本技術人士據以實施，而其前所未有之作法亦具備專利性，爰依法提出專利之申請。惟上述之實施例尚不足以涵蓋本案所欲保護之專利範圍，因此，提出申請專利範圍如附。
10‧‧‧物體
11‧‧‧觀察視窗
12‧‧‧全像圖
13‧‧‧眼睛
14‧‧‧參考平面
15‧‧‧微透鏡區
20‧‧‧編碼平面的第一個編碼區
201‧‧‧第一個子全像圖
21‧‧‧編碼平面的第二個編碼區
211‧‧‧第二個子全像圖
30‧‧‧第一個物點
31‧‧‧第二個物點
f30 ‧‧‧深度/焦距
f31 ‧‧‧深度/焦距
K‧‧‧校正函數
第1圖 係現行技術用一個電腦全像圖進行三維物體重建的方法之示意圖。
第2圖 係在一個像素的傅立葉轉換平面，從一個1/sinc函數中得出的一個觀察視窗大小區塊之校正函數。
第3圖係一個作為兩個子全像圖總和的全像圖之振幅表示，其中：第3a圖係兩個子全像圖之未經校正的振幅。這兩個子全像圖的大小不同，因其分屬不同深度的物點。
第3b圖係兩個子全像圖之經校正過的振幅。該振幅乃是依本發明第一個實施方式，用第2圖所示，依兩個子全像圖的各寬度縮放比例的校正函數，與第3a圖所示之振幅特性相乘。
第4圖係全像圖之振幅表示，其中：第4a圖係一個通過菲涅爾和傅立葉轉換計算，未經校正的三維物體之全像圖，該物體由四個到編碼平面不同距離的單一物點組成，其編碼區沒有或只有稍微地相互重疊；第4b圖係一個用菲涅爾和傅立葉轉換計算，在觀察視窗中校正的三維物體之全像圖，該物體由四個到編碼平面不同距離的單一物點組成。
第5圖 所示係以第4a和4b圖曲線的商數作為全像圖每一位置的校正函數，來逐一求出四個到編碼平面不同物點距 離的四個校正函數。其中相應於第3圖，有一個以點表示、依左邊子全像圖縮放比例的校正函數做比較。
10‧‧‧物體
11‧‧‧視窗
12‧‧‧全像圖
13‧‧‧眼睛
14‧‧‧參考平面
15‧‧‧微透鏡區
20‧‧‧編碼平面的第一個編碼區
201‧‧‧第一個子全像圖
21‧‧‧編碼平面的第二個編碼區
211‧‧‧第二個子全像圖
30‧‧‧第一個物點
31‧‧‧第二個物點
f30 ‧‧‧深度/焦距
f31 ‧‧‧深度/焦距

Claims (11)

  1. 一種在像素化光調變器中對電腦產生之全像圖編碼的方法，該光調變器之編碼平面具有一像素矩陣，該像素矩陣之像素具有一像素形狀和一像素透明度，其中編碼平面含有一由子全像圖(201,211)組成的全像圖(12)，且其配有一用全像圖(12)進行重建之物體(10)的物點(30,31)，其中以一虛擬觀察視窗(11)作為確定之可見範圍，以及以物點(30,31)為頂點，使一錐形體通過物點(30,31)延伸投影到編碼平面，以形成一編碼區(20,21)，並在該編碼區中對在一子全像圖(201,211)中的物點(30,31)進行全像編碼，此方法之特徵是將每一個子全像圖(201,211)乘以一個校正函數(K)，然後將校正過的子全像圖(201,211)相加成一個母全像圖(12)，其中；藉此，校正函數(K)係作為像素形狀及像素透明度之轉換的一個配屬於虛擬觀察視窗(11)並投影在全像圖平面上的倒數，而被包含到電腦產生的子全像圖(201,211)中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中以像素形狀及像素透明度之轉換的一個投影在全像圖平面上並標度在子全像圖(201,211)之寬度上的倒數作為校正函數(K)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中像素形狀和像素透明度在觀察視窗(11)中央之轉換的倒數值為“1”，在觀察視窗(11)邊緣之轉換的倒數值為“1.5”，並以在子全像圖 (201,211)中央乘以數值“1”及在子全像圖邊緣乘以數值“1.5”的方式修正子全像圖振幅。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之方法，其中用實數的像素透明度對子全像圖的一個振幅進行校正，其中一像素的相位在像素的整個延伸範圍內保持不變。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中對子全像圖(201,211)的振幅和相位進行一個複數的校正。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中校正函數是由各個像素形狀和像素透明度、以及觀察視窗(11)在傅立葉轉換平面中的位置決定，而該位置則是由以相位編碼及/或振幅編碼為形式之複數像素的預定編碼決定。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中為了求出修正函數，先對物體(10)的全像圖進行一次性計算，這類物體不是僅含一個單一物點(30)(31)，就是含有子全像圖(201)(211)之編碼面(20)(21)不會相互重疊的物點(30)(31)，同時以在觀察視窗中像素形狀和像素透明度之轉換的倒數修正這些全像圖。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中在觀察視窗(11)中經校正過的波前被轉換到單一子全像圖(201)(211)的全像 圖平面後，可測出因校正而改變的振幅特性，以便求出所有到編碼面之深度距離相同的物點(像是在此計算中物體(10)所含的物點)的校正函數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中一次求出並儲存不同深度之物點(30,31)的校正值，以便應用於之後的子全像圖校正。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中以sinc函數作為矩形和具有均勻透明度之像素的轉換校正函數。
  11. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之方法，其中若像素非矩形，而是在光調變器各編碼平面中有較複雜的像素結構或像素形狀時，則以與sinc函數不同的轉換函數進行乘法計算。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI710868B (zh) * 2015-04-01 2020-11-21 盧森堡商喜瑞爾工業公司 用於二維及/或三維場景全息重建全息圖之計算方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101225741B1 (ko) * 2011-09-16 2013-01-23 한국과학기술원 Ｂｃ-ｃｇｈ을 이용한 컬러코드의 생성 및 복원방법
DE102011056006B4 (de) 2011-12-01 2016-03-10 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur Kodierung eines Hologramms in einer Lichtmodulationseinrichtung
KR101841624B1 (ko) 2012-01-25 2018-03-26 삼성전자주식회사 고속으로 3ｄ 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치
CN104427049A (zh) * 2013-08-30 2015-03-18 深圳富泰宏精密工业有限公司 便携式电子装置
US10048647B2 (en) 2014-03-27 2018-08-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical waveguide including spatially-varying volume hologram
US10210844B2 (en) 2015-06-29 2019-02-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic near-eye display
US10310335B2 (en) 2016-02-29 2019-06-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Reducing orders of diffraction patterns
WO2017198713A2 (de) * 2016-05-18 2017-11-23 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur erzeugung von hologrammen
CN105892075B (zh) * 2016-06-08 2018-05-08 京东方科技集团股份有限公司 一种全息显示***及全息显示方法
US10254542B2 (en) 2016-11-01 2019-04-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic projector for a waveguide display
US11022939B2 (en) 2017-01-03 2021-06-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Reduced bandwidth holographic near-eye display
US10712567B2 (en) 2017-06-15 2020-07-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic display system
KR20200116318A (ko) 2019-04-01 2020-10-12 삼성전자주식회사 홀로그램 영상 데이터를 처리하는 장치 및 방법
CN110225322B (zh) * 2019-06-03 2021-07-30 深圳市微光视界科技有限公司 一种动态锁定的方法、装置、移动终端及存储介质
KR102658892B1 (ko) * 2021-12-27 2024-04-18 서울대학교산학협력단 홀로그램의 수차 보정 방법 및 그 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060139711A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Seereal Technologies Gmbh Method of computing a hologram
TW200809441A (en) * 2006-05-19 2008-02-16 Seereal Technologies Sa Holographic projection device for the reconstruction of scenes
WO2008025839A1 (de) * 2006-09-01 2008-03-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3529705B2 (ja) * 2000-06-14 2004-05-24 日本電信電話株式会社 ホログラム生成方法及びホログラム情報記録媒体
US7106490B2 (en) * 2001-12-14 2006-09-12 Micronic Laser Systems Ab Methods and systems for improved boundary contrast
KR100891293B1 (ko) 2002-11-13 2009-04-06 씨리얼 테크놀로지스 게엠베하 삼차원 홀로그램 재구성 방법 및 장치와 홀로그램 베어링 매체
US7580559B2 (en) * 2004-01-29 2009-08-25 Asml Holding N.V. System and method for calibrating a spatial light modulator
KR100589585B1 (ko) * 2004-06-24 2006-06-14 주식회사 대우일렉트로닉스 홀로그램 데이터의 재생 픽셀 보상 장치 및 그 보상 방법
US7209275B2 (en) * 2005-06-30 2007-04-24 Asml Holding N.V. Method and system for maskless lithography real-time pattern rasterization and using computationally coupled mirrors to achieve optimum feature representation
DE102006003741B4 (de) * 2006-01-18 2009-08-27 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum Kodieren eines computergenerierten Hologramms
DE102006030535A1 (de) * 2006-06-28 2008-01-03 Seereal Technologies S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Rekonstruktionen von in Raumlichtmodulatoren kodierten Informationen
GB2438472B (en) * 2006-06-29 2008-07-23 Light Blue Optics Ltd Holographic image display systems
JP5266223B2 (ja) * 2006-09-01 2013-08-21 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム 伝播を使用して計算機ビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法
CN101563659B (zh) * 2006-12-01 2013-08-21 F.珀斯扎特胡有限公司 计算机生成全息图

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060139711A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Seereal Technologies Gmbh Method of computing a hologram
US20060139710A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Seereal Technologies Gmbh Method and device for computing computer-generated video holograms
TW200809441A (en) * 2006-05-19 2008-02-16 Seereal Technologies Sa Holographic projection device for the reconstruction of scenes
WO2008025839A1 (de) * 2006-09-01 2008-03-06 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum generieren von videohologrammen in echtzeit mittels subhologrammen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI710868B (zh) * 2015-04-01 2020-11-21 盧森堡商喜瑞爾工業公司 用於二維及/或三維場景全息重建全息圖之計算方法

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Publication number Publication date
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