CN104181799B - 相干光发生设备、相干光发生方法和显示设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于产生相干光的方法和设备以及利用相干光的显示设备。相干光发生设备包括：背光单元，产生平行光；相干光发生器，使平行光聚集到焦点上并产生相干光，从而基于从焦点传播的光的干涉来形成全息图。广角相干光发生设备可以使平行光聚集到焦点上，并且可以利用光学装置产生具有广角的相干光。

Description

相干光发生设备、相干光发生方法和显示设备
本申请要求在韩国知识产权局于2013年5月23日提交的第10-2013-0058513号韩国专利申请和于2013年11月1日提交的第10-2013-0132351号韩国专利申请的优先权权益，它们的公开内容通过引用包含于此。
技术领域
下面描述的示例实施例涉及一种产生具有广角的相干光的方法和设备以及利用该相干光的显示设备。
背景技术
三维(3D)显示技术应用于各种图像显示领域，例如，电影、电视(TV)、和移动电话等。最终，3D显示的目的是能够使人体验3D效果(仿佛他或她处于真实环境中)，因此，一直在对包括例如立体声方案和多视角方案等的各种各样的技术进行研究。
然而，由于基于视点的成像技术仅使用在空间中以预定点进行二维(2D)投影的光的信息，因此所有3D光信息不会被呈现，这会导致诸如不自然3D表现和在观看3D图像期间视觉疲劳等的问题。
全息术被代表性地用作将3D空间光信息恢复为真实光的形式的技术。全息术可以基于干涉(即，光的波形性)在空间中将光恢复。全息图的概念最初由Dennis Garbor于1948年提出，然而，全息显示尚未被商业化。
发明内容
前述和/或其他方面通过提供一种相干光发生设备来实现，所述相干光发生设备包括：背光单元，产生平行光；相干光发生器，使平行光聚集到焦点上并产生相干光，从而基于从焦点传播的光的干涉来形成全息图。
相干光发生器可以是透镜，基于由在具有不同折射率的两种介质中平行光通过其行进的光路的长度之间的差异导致的相位差，透镜使平行光聚集到焦点上。
所述相干光发生设备还可以包括像素。相干光发生器可以位于像素被布置在其上的表面的后侧，并且可以将穿过像素的平行光聚集到焦点上。
所述相干光发生设备可以不包括狭缝。
所述相干光发生设备还可以包括多个像素，对于所述多个像素中的每个像素可以形成相干光发生器。
所述相干光发生设备还可以包括像素。相干光发生器可以位于像素被布置在其上的表面的前侧，并且在平行光穿过像素之前，可以将平行光聚集到焦点上。
透镜可以包括凸透镜和凹透镜中的至少一种。
相干光发生器可以包括相位调制器，相位调制器改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率彼此不同，并且基于由平行光通过其行进的光路的位置导致的相位差，将平行光聚集到焦点上。
相干光发生器可以包括相位调制光栅，基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异导致的相位差，相位调制光栅使平行光聚集到焦点上。
相干光发生器可以包括振幅调制光栅，通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，振幅调制光栅使平行光聚集到焦点上。
从焦点传播的光可以具有至少15°的广角。从焦点传播的光可以具有至少30°的广角。从焦点传播的光可以具有至少60°的广角。
所述相干光发生设备还可以包括多个像素。所述多个像素中的每个像素可以具有至少10微米(μm)的宽度。
前述和/或其他方面通过提供一种相干光发生方法来实现，所述相干光发生方法包括下述步骤：产生平行光；使平行光聚集到焦点上并产生相干光，从而基于从焦点传播的光的干涉来形成全息图。
聚集的步骤可以包括：基于由在具有不同折射率的两种介质中平行光通过其行进的光路的长度之间的差异导致的相位差，通过透镜使平行光聚集到焦点上。
聚集的步骤可以包括：通过相位调制器来改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率彼此不同，并且基于由平行光通过其行进的光路的位置导致的相位差，将平行光聚集到焦点上。
聚集的步骤可以包括：基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异导致的相位差，通过相位调制光栅使平行光聚集到焦点上。
聚集的步骤可以包括：通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，通过振幅调制光栅使平行光聚集到焦点上。
前述和/或其他方面通过提供一种利用相干光的显示设备来实现，所述显示设备包括：背光单元，产生平行光；空间光调制器，调制穿过多个像素的平行光的相位或振幅，空间光调制器包括所述多个像素；相干光发生器，使具有调制的相位或调制的振幅的平行光聚集到焦点上，并且对于所述多个像素中的每个像素产生相干光，使得平行光从焦点传播；显示单元，基于对于所述多个像素中的每个像素产生的广角相干光的干涉，在空间中显示三维(3D)图像。
前述和/或其他方面通过提供一种相干光发生设备来实现，所述相干光发生设备包括：像素，设置在平坦表面上；背光单元，产生单一波长的与其上设置有像素的平坦表面平行的相干准直光；相干光发生器，将准直光聚集到焦点上并且产生相干光，其中，相干光发生器设置在平坦表面的侧面以对应于像素。
前述和/或其他方面通过提供一种显示设备来实现，所述显示设备包括：多个像素，以网格状图案设置在平坦表面上；背光单元，产生单一波长的与其上设置有像素的平坦表面平行的相干准直光；多个相干光发生器，将准直光聚集到焦点上以产生相干光，其中，每个相干光发生器位于平坦表面的侧面以对应于所述多个像素中的一个；显示单元，基于对于所述多个像素中的每个像素产生的相干光的干涉显示三维(3D)图像。
示例实施例的附加方面将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地将通过描述而清楚，或者可以通过本公开的实践而了解。
附图说明
通过下面结合附图对示例实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚并且更加容易理解，在附图中：
图1示出根据示例实施例的广角相干光发生设备的示例的框图；
图2示出根据示例实施例的其中透镜被用作相干光发生器的示例的示图；
图3示出根据示例实施例的其中相位调制器被用作相干光发生器的示例的示图；
图4示出根据示例实施例的其中相位调制光栅被用作相干光发生器的示例的示图；
图5示出根据示例实施例的其中振幅调制光栅被用作相干光发生器的示例的示图；
图6示出根据示例实施例的广角相干光发生设备的另一示例的框图；
图7示出根据示例实施例的利用广角相干光的显示设备的框图；
图8示出根据示例实施例的利用广角相干光的显示设备的结构的示例的示图；
图9和图10示出根据示例实施例的利用广角相干光的显示设备的结构的其他示例的示图；以及
图11示出根据示例实施例的广角相干光发生方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参照实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中，相同的附图标记始终表示相同的元件。下面通过参照附图描述示例实施例以解释本公开。
可以基于相干光的干涉来产生全息图。术语“相干光”可以是指在光学上导致干涉的光，并且通常可以是指具有相同波长的光，即，单个波长的光。为了控制干涉，可能会需要预先识别光相位信息。
通常，为了同时产生多束相干光，可以使用狭缝。利用硅上液晶(LCoS)技术的微型显示器被频繁地用在全息图实验等中。目前可以实现0.7英寸大小的具有两百万像素的微型显示器。微型显示器可以具有大约8微米(μm)的像素宽度和3.9°的衍射角。鉴于尺寸和光产生角，微型显示器可能不足以用作商用显示器。
为了实现广视角的全息图，可以使用通过跟踪用户眼睛的主动渲染技术(activerendering technology)。这样的显示器会具有相对低的规格，例如，大约一千五百万个像素。主动渲染显示器可以通过眼睛跟踪在20英寸的屏幕中提供15°的视角，尽管衍射角为大约0.2°。然而，显示器的使用限制于单人，并且亮度仍然低。
如上所述，正在进行大量研究以在大屏幕上实现具有广角的全息图。然而，由于到现在为止所实现的装置使用大量的像素资源，因此会难于将所述装置用作显示器。
光因在电磁场中的时空变化而可以作为电磁波，并且可以通过改变电子的运动来产生。因此，光可以包括涉及作为波的特性的波长、振幅以及相位的信息。由于光通常由多个电子同时产生，因此光可以具有组性(group property)。因此，光可以因具有不同波长、不同振幅和不同相位的大量波的组合而呈现。
全息术可以被描述为在预定位置通过多束波的相长干涉和相消干涉而在空间中呈现光的技术。为了呈现全息图，可能会需要能够相互干涉的相干光。例如，由于光的相干性，因此可以使用具有单一波长的光来呈现全息图。
图1示出根据示例实施例的广角相干光发生设备的示例的框图。
图1的广角相干光发生设备可以包括例如背光单元110和相干光发生器130。
背光单元110可以产生与其上放置有像素120的表面平行的光。例如，背光单元110可以产生具有单一波长的光。为了产生平行光，背光单元110可以使用各种不同的光源，例如，发光二极管(LED)等。在实施例中，背光单元110可以产生相干光或准直光，或者相干光和准直光两者。
相干光发生器130可以使由背光单元110产生的平行光聚集到焦点140上，并且可以因此产生广角的相干光。相干光发生器130可以对应于例如具有各种形状的被构造为使平行光聚集到单焦点上的各种各样的光学装置。相干光发生器130可以不包括通常被用于产生相干光的狭缝。
相干光发生器130可以位于其上放置有像素120的表面的后侧，并且可以将穿过像素120的光聚集到焦点140上。例如，相干光发生器130可以位于与设置有背光单元110的表面相反的表面上。
在实施例中，相干光发生器130可以是例如透镜。基于由光路的长度之间的差异产生的相位差，透镜可以将由背光单元110产生的平行光聚集到焦点140上，其中，平行光在具有不同折射率的两种介质中通过光路行进。
例如，基于透镜的形状，平行光通过其行进的光路的长度可以彼此不同。基于光路的长度之间的差异，同时入射在透镜上的平行光的相位可以彼此不同。基于相位之间的差异，平行光可以聚集到单焦点上，并且可以从焦点以与平行光入射在透镜上的角度相同的角度传播。传播的光可以指相干光，并且可以用于通过相长干涉和相消干涉产生全息图。
透镜可以是凸透镜或凹透镜。凸透镜的焦点可以位于凸透镜的相对于光行进所沿的方向的后侧。凹透镜的焦点可以位于凹透镜的相对于光行进所沿的方向的前侧。
在另一实施例中，相干光发生器130可以是例如相位调制器。相位调制器可以改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率可以彼此不同，并且可以基于由平行光通过其行进的光路的位置导致的相位差，使由背光单元110产生的平行光聚集到焦点140上。
例如，相位调制器可以能够使光轴的中心部分的折射率与光轴的外围部分的折射率不同。基于折射率之间的差异，同时入射在相位调制器上的平行光的相位可以彼此不同。基于相位之间的差异，平行光可以聚集到单焦点上，并且可以从焦点以与平行光入射在相位调制器上的角度相同的角度传播。传播的光可以指相干光，并且可以用于通过干涉产生全息图。
在另一实施例中，相干光发生器130可以是例如相位调制光栅。基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异产生的相位差，相位调制光栅可以使平行光聚集到焦点140上。
例如，基于相位调制光栅的形状，平行光通过其行进的光路的长度可以彼此不同。基于光路的长度之间的差异，同时入射在相位调制光栅上的平行光的相位可以彼此不同。基于相位之间的差异，平行光可以聚集到单焦点上，并且可以从焦点以与平行光入射在相位调制光栅上的角度相同的角度传播。传播的光可以指相干光，并且可以用于通过干涉产生全息图。
相干光发生器130可以是例如振幅调制光栅。通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，振幅调制光栅可以使平行光聚集到焦点140上。
例如，振幅调制光栅可以部分阻挡平行光的行进，因此，穿过振幅调制光栅的光的振幅可以彼此不同。基于振幅之间的差异，平行光可以聚集到单焦点上，并且可以从焦点以与平行光入射在振幅调制光栅上的角度相同的角度传播。传播的光可以指相干光，并且可以用于通过干涉产生全息图。
平行光通过相干光发生器130聚集到其上的焦点可以通过下面的式1来计算：
[式1]
f＝2/p cot(θ/2)
在式1中，f表示焦点，p表示像素的宽度，θ表示从焦点传播的相干光的立体角。当光通过将在下面进一步描述的相干光发生器聚集到焦点上并且传播时，可以形成具有广阔的立体角的相干光。如式1中所示，可以通过调整宽度p和焦点f来将立体角θ设置为至少15°、至少30°或至少60°。此外，尽管宽度p被限制为若干μm或至少10μm，但可以通过调整焦点f来实施具有至少15°、至少30°或至少60°的立体角θ的光发生设备。
图2示出根据示例实施例的其中透镜被用作相干光发生器的示例的示图。
参照图2，背光单元210可以产生平行波211、213、215和217，即，与其上放置有像素220的表面平行的光。在实施例中，背光单元210可以产生相干光或准直光，或者相干光和准直光两者。透镜230可以位于像素220的后侧。穿过像素220的光可以通过穿过透镜230而聚集到焦点240上。穿过焦点240的光250可以以广角θ传播。
在示出穿过透镜230的光的框部270中，透镜230的部分271的折射率可以与空气273的折射率不同，光通过其行进的光路的长度可以彼此不同，这可以导致相位差。基于相位差，穿过透镜230的光275可以聚集到单焦点例如焦点240上。
在示出穿过透镜230的光聚集到其上的焦点240的框部260中，光可以以广角θ聚集到焦点240上，并且可以以广角θ传播。传播的光可以用于通过干涉形成全息图。
透镜230可以包括例如任意和所有能够使光聚集到焦点240上的透镜。穿过像素220的光可以通过透镜230折射，可以聚集到焦点240，并且可以继续传播。
入射在透镜230的表面上的光可以以与透镜230的折射率成反比地减少的光速传播。透镜230可以具有球形表面或抛物线形表面。因此，远离光轴的中心的光的相位变得更快，这是因为穿过透镜230的光路短，光轴的中心中的光的相位会变得更慢，这是因为穿过透镜230的光路长。
在穿过透镜230的同时发生相位改变的光可以朝着焦点240行进，并且可以形成圆形波阵面的光。尽管光穿过了焦点240，但可以在保持圆形波阵面的同时传播。在焦点240，光可以具有单相位并且可以以单一波长传播，因此，可以保持相干性并且光可以以广角传播。例如，当为每个像素布置具有相同形状的透镜时，可以在每个焦点处产生具有相同相位的相干光，并且相干光可以以广角传播。
通过控制广角相干光，凭借相长干涉和相消干涉，可以在期望位置中产生全息图像。
图3示出根据示例实施例的其中相位调制器被用作相干光发生器的示例的示图。
参照图3，背光单元310可以产生平行波311，即，与其上放置有像素320的表面平行的光。相位调制器330可以位于像素320的后侧，即，像素320的右侧。穿过像素320的光可以通过穿过相位调制器330而聚集到焦点340上。穿过焦点340的光350可以以广角θ传播。
在示出穿过相位调制器330的光的框部370中，相位调制器330的靠近光轴331的部分371的折射率n(x)可以与相位调制器330的远离光轴331的部分373的折射率n(x)不同，这可以导致相位差。基于相位差，穿过相位调制器330的光可以具有圆形波阵面375、377和379，并且可以聚集到单焦点(例如，焦点340)上。
在示出穿过相位调制器330的光聚集到其上的焦点340的框部360中，光可以以广角θ聚集到焦点340上，并且可以以广角θ传播。
相位调制器330可以基于光轴331的中心部分而具有不同的折射率。在图2的示例中，基于在具有不同折射率的两种介质中的光路的长度之间的差异而导致的相位差，光可以利用透镜230聚集。在图3的示例中，虽然光路的绝对长度相同，但光轴331的中心部分的折射率和光轴331的外围部分的折射率可以连续地变化，因此，穿过相位调制器330的光可以基于位置而具有不同的相位。
相位调制器330可以例如利用全息光学元件(HOE)来实现。
图4示出根据示例实施例的其中相位调制光栅被用作相干光发生器的示例的示图。
参照图4，背光单元410可以产生平行波411，即，与其上放置有像素420的表面平行的光。相位调制光栅430可以位于像素420的后侧，即，像素420的右侧。穿过像素420的光可以通过穿过相位调制光栅430而聚集到焦点440上。穿过焦点440的光450可以以广角θ传播。例如，相位调制光栅430可以以锯齿的形式形成。
在示出穿过相位调制光栅430的光的框部470中，相位调制光栅430的凹部471可以与相位调制光栅430的凸部473的光路长度相比不同的光路长度，这可以导致相位差。基于相位差，穿过相位调制光栅430的光可以聚集到单焦点例如焦点440上。
在示出穿过相位调制光栅430的光聚集到其上的焦点440的框部460中，光可以以广角θ聚集到焦点440上，并且可以以广角θ传播。
相位调制光栅430可以利用蚀刻方案或者其他方案高精度地制造，因此，可以在大的面积上实现均匀特性。
图5示出根据示例实施例的其中振幅调制光栅被用作相干光发生器的示例的示图。
参照图5，光520可以通过穿过振幅调制光栅510聚集到焦点上。穿过焦点的光520可以以广角θ传播。
光520可以穿过振幅调制光栅510的一部分，或者可以不穿过振幅调制光栅510的另一部分。基于光520是否穿过振幅调制光栅510，光520的振幅可以不同。基于振幅之间的差异，穿过振幅调制光栅510的光可以聚集到单焦点上。
图6示出根据示例实施例的广角相干光发生设备的另一示例的框图。
图6的广角相干光发生设备可以包括例如背光单元610和相干光发生器620。
背光单元610可以产生与其上放置有像素630的表面平行的光。例如，背光单元610可以产生具有单一波长的光。为了产生平行光，背光单元610可以利用例如LED等的各种光源。
相干光发生器620可以将通过背光单元610产生的平行光聚集到焦点640上，并且可以以广角产生相干光。相干光发生器620可以对应于例如具有各种形状的被构造成将平行光聚集到单焦点上的各种光学装置。例如，相干光发生器620可以对应于透镜、相位调制器、相位调制光栅或振幅调制光栅。
相干光发生器620可以位于其上已经布置有像素630的表面的前侧，在平行光穿过像素630之前，相干光发生器620可以将平行光聚集到焦点640上。
图7示出根据示例实施例的利用广角相干光的显示设备的框图。
图7的显示设备可以包括例如背光单元710、空间光调制器720、相干光发生器730和显示单元740。
背光单元710可以产生与多个像素布置于其上的表面平行的光。在实施例中，背光单元710可以产生相干光或准直光，或者相干光和准直光两者。背光单元710可以产生具有单一波长的光。为了产生平行光，背光单元710可以使用例如LED等的各种光源。
空间光调制器720可以包括多个像素，并且可以调制穿过所述多个像素的平行光的相位或振幅。可以对每个像素布置空间光调制器720。空间光调制器720可以调制穿过像素的光的相位或振幅。
由空间光调制器720调制的相位或振幅可以通过相干光发生器730反映在具有广角的相干光上，并且可以用作通过显示单元740来将3D图像在空间中恢复的源。
相干光发生器730可以将具有调制的相位或调制的振幅的平行光聚集到焦点上，并且可以产生具有广角的相干光。
在实施例中，相干光发生器730可以是例如透镜。基于由在具有不同折射率的两种介质中平行光通过其行进的光路的长度之间的差异而导致的相位差，透镜可以将平行光聚集到焦点上。透镜可以是凸透镜或凹透镜。
在另一实施例中，相干光发生器730可以是例如相位调制器。相位调制器可以改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率可以彼此不同，并且基于由平行光通过其行进的光路的位置导致的相位差，相位调制器可以将平行光聚集到焦点上。
在另一实施例中，相干光发生器730可以是例如相位调制光栅。基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异导致的相位差，相位调制光栅可以将平行光聚集到焦点上。
在另一实施例中，相干光发生器730可以是例如振幅调制光栅。通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，振幅调制光栅可以将平行光聚集到焦点。
对于多个像素中的每个像素，基于以广角产生的相干光的干涉，显示单元740可以在空间中显示3D图像。例如，显示单元740可以利用对于每个像素来讲以广角产生的相干光在全息图表面上显示3D图像。显示单元740可以包括例如液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管-LCD(TFT-LCD)、有机LED(OLED)和柔性显示器等，但是对此没有限制。
图8示出根据示例实施例的利用广角相干光的显示设备的结构的示例的示图。
图8的显示设备可以包括例如背光单元810、显示面板820和光学单元830。
背光单元810可以产生与显示面板820平行的平行光。
显示面板820可以用作空间光调制器，并且可以具有能够调制光的相位或振幅的结构。显示面板820可以构造有成格子或网格状图案的像素。
在示出显示面板820的放大部分的框部840中，显示面板820可以包括成黑色矩阵的结构的电极843、晶体管841和像素845。晶体管841可以包括例如TFT，像素845可以包括例如氧化铟锡(ITO)膜。
在示出光学单元830的一部分的框部850中，相干光发生器851可以被设置为对应于像素845。即，相干光发生器851可以被定位成沿着像素845的平坦表面，从而可以将穿过像素845的光聚集到焦点上。如上面图2至图5中所述，相干光发生器851可以包括例如透镜、相位调制器、相位调制光栅以及振幅调制光栅中的一种或更多种。相干光发生器851可以设置在像素845的前侧。相反地，相干光发生器845可以设置在显示面板820的像素845的后侧。在任一实施例中，相干光发生器845的光轴可以通常对准在显示面板820的像素845的中心。在另一实施例中，光轴可以被设置为距离像素的中心有一定量的偏移量，从而将产生的相干光引导到空间中的特定位置。在又一实施例中，当相干光发生器851位于显示面板820的像素845的前面时，建议使显示面板820的像素845和相干光发生器851之间的间隙最小化，以减小像素处的光衍射效应。在再一实施例中，当相干光发生器851位于显示面板820的像素845的后面时，建议将显示面板820的像素845定位在相干光发生器851的焦面，以防止因像素之间的任何光阻挡掩模而造成的光的损失。
在图8中，透镜可以用作相干光发生器。透镜可以被设置成对应于空间光调制器的每个像素。
图9和图10示出根据示例实施例的利用广角相干光的显示设备的结构的其他示例的示图。
图9示出相干光发生器931、933、935和937的布置的示例。相干光发生器931、933、935和937可以布置在显示面板920的前侧。相干光发生器931、933、935和937可以被设置成分别对应于显示面板920的像素921、923、925和927。平行光910的相位或振幅可以在显示面板920中被调制。具有调制的相位或调制的振幅的平行光910可以分别穿过相干光发生器931、933、935和937，可以分别聚集到焦点，并且可以分别从焦点以广角传播。
图10示出相干光发生器1021、1023、1025和1027的布置的示例。相干光发生器1021、1023、1025和1027可以布置在显示面板1030的后侧。相干光发生器1021、1023、1025和1027可以被设置成分别对应于显示面板1030的像素1031、1033、1035和1037。平行光1010可以穿过相干光发生器1021、1023、1025和1027，并且可以聚集到显示面板1030上的焦点上。平行光1010的相位或振幅可以在显示面板1030中被调制，具有调制的相位或调制的振幅的平行光1010可以分别从焦点以广角传播。
图11示出根据示例实施例的广角相干光发生方法的流程图。
参照图11，在步骤1110中，广角相干光发生设备可以产生与其上放置有像素的表面平行的光。例如，广角相干光发生设备可以产生单一波长的光。为了产生平行光，广角相干光发生设备可以使用例如LED等的各种光源。
在步骤1120中，广角相干光发生设备可以将平行光聚集到焦点上，并且基于从焦点传播的光，可以产生具有广角的相干光。
通过利用透镜，基于由在具有不同折射率的两种介质中平行光通过其行进的光路的长度之间的差异导致的相位差，广角相干光发生设备可以将平行光聚集到焦点上。
通过利用相位调制器，广角相干光发生设备可以改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率可以彼此不同，并且基于由平行光通过其行进的光路的位置导致的相位差，广角相干光发生设备可以将平行光聚集到焦点上。
通过利用相位调制光栅，基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异导致的相位差，广角相干光发生设备可以将平行光聚集到焦点上。
通过利用振幅调制光栅，通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，广角相干光发生设备可以将平行光聚集到焦点上。
如上所述，根据示例实施例，通过利用光学装置，广角相干光发生设备可以能够使每个像素中产生的光具有广视角。
另外，根据示例实施例，广角相干光发生设备可以利用光学装置产生具有广角的相干光，同时将像素宽度保持在目前商用显示级别(例如，至少100μm)。
此外，根据示例实施例，为了呈现全息图像，即使在具有相对大的宽度的像素中，广角相干光发生设备也可以利用光学装置产生具有广角的相干光，并且可以广泛地应用在呈现3D图像的领域(例如，全息显示和全息印刷等)中。
上述示例实施例可以被记载在包括程式指令的永久式计算机可读介质中，以实现由计算机实施的各种操作。介质还可以单独地或组合地包括程式指令、数据文件和数据结构等。记载在介质上的程式指令可以是那些出于示例实施例的目的而被特定设计的和构造的，或者它们对于计算机软件领域的技术人员来说可以是众所周知的并且是可用的。永久式计算机可读介质的示例包括：诸如硬盘、软盘和磁带的磁介质；诸如CD ROM盘和DVD的光学介质；诸如光盘的磁光介质；诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和闪速存储器等的被特定地构造为存储并执行程式指令的硬件装置。永久式计算机可读介质还可以是分布式网络，使得程式指令以分布式形式存储和执行。程式指令可以通过一个或更多个处理器来执行。永久式计算机可读介质还可以以执行(像处理器一样处理)程式指令的至少一种专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)来实现。程式指令的示例包括诸如由编译器产生的机器代码和包含可以利用解释器由计算机来执行的更高级的代码的文档。上述装置可以被构造为当作一个或更多个软件模块，从而执行上述示例实施例的操作，或者反之亦然。
这里描述的任意一个或更多个软件模块可以通过独用于那个单元的基于专用硬件的计算机或处理器或者通过共用于一个或更多个模块的基于硬件的计算机或处理器来执行。所描述的方法可以在通用计算机或处理器上执行，或者可以在诸如这里描述的相干光发生设备的特定机械上执行。
尽管已经示出并描述了示例实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些示例实施例进行改变，本公开的范围由权利要求及其等同物来限制。

Claims (28)

1.一种相干光发生设备，所述相干光发生设备包括：
多个像素；
背光单元，产生与放置有所述多个像素的第一表面平行的平行光；以及
相干光发生器，通过对平行光的相位或振幅进行调制使平行光聚集到焦点上并产生相干光，从而基于从焦点传播的光的干涉来形成全息图，
其中，所述相干光发生设备中不包括狭缝。
2.如权利要求1所述的相干光发生设备，其中，相干光发生器包括透镜，基于由在具有不同折射率的两种介质中平行光通过其行进的光路的长度之间的差异导致的相位差，透镜使平行光聚集到焦点上。
3.如权利要求1所述的相干光发生设备，其中，相干光发生器位于第一表面的后侧，并且相干光发生器将穿过所述多个像素的平行光聚集到焦点上。
4.如权利要求1所述的相干光发生设备，
其中，对于所述多个像素中的每个像素形成有相干光发生器。
5.如权利要求1所述的相干光发生设备，
其中，相干光发生器位于第一表面的前侧，并且在平行光穿过所述多个像素之前，将平行光聚集到焦点上。
6.如权利要求2所述的相干光发生设备，其中，透镜包括凸透镜和凹透镜中的至少一种。
7.如权利要求1所述的相干光发生设备，其中，相干光发生器包括相位调制器，相位调制器改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率彼此不同，并且基于由平行光通过其行进的光路的不同位置导致的相位差，将平行光聚集到焦点上。
8.如权利要求1所述的相干光发生设备，其中，相干光发生器包括相位调制光栅，基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异导致的相位差，相位调制光栅使平行光聚集到焦点上。
9.如权利要求1所述的相干光发生设备，其中，相干光发生器包括振幅调制光栅，通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，振幅调制光栅使平行光聚集到焦点上。
10.如权利要求1所述的相干光发生设备，其中，从焦点传播的光包括至少15°的广角。
11.如权利要求10所述的相干光发生设备，其中，从焦点传播的光包括至少30°的广角。
12.如权利要求11所述的相干光发生设备，其中，从焦点传播的光包括至少60°的广角。
13.如权利要求10所述的相干光发生设备，所述相干光发生设备还包括：
多个像素，所述多个像素中的每个像素的宽度为至少10微米。
14.一种相干光发生设备的控制方法，所述控制方法包括下述步骤：
经由所述相干光发生设备的背光单元，产生与放置有多个像素的第一表面平行的平行光；以及
经由所述相干光发生设备的相干光发生器，通过对平行光的相位或振幅进行调制使平行光聚集到焦点上并产生相干光，从而基于从焦点传播的光的干涉来形成全息图，
其中，所述相干光发生设备中不包括狭缝。
15.如权利要求14所述的控制方法，其中，聚集的步骤包括：基于由在具有不同折射率的两种介质中平行光通过其行进的不同光路的长度之间的差异导致的相位差，通过透镜使平行光聚集到焦点上。
16.如权利要求14所述的控制方法，其中，聚集的步骤包括：通过相位调制器来改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率彼此不同，并且基于由平行光通过其行进的光路的不同位置导致的相位差，将平行光聚集到焦点上。
17.如权利要求14所述的控制方法，其中，聚集的步骤包括：基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异导致的相位差，通过相位调制光栅使平行光聚集到焦点上。
18.如权利要求14所述的控制方法，其中，聚集的步骤包括：通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，通过振幅调制光栅使平行光聚集到焦点上。
19.一种利用相干光的显示设备，所述显示设备包括：
背光单元，产生平行光；
空间光调制器，调制穿过多个像素的平行光的相位或振幅，空间光调制器包括所述多个像素；
相干光发生器，使具有调制的相位或调制的振幅的平行光聚集到焦点上，并且对于所述多个像素中的每个像素产生相干光，使得平行光从焦点传播；以及
显示单元，基于对于所述多个像素中的每个像素产生的相干光的干涉，在空间中显示三维图像，
其中，背光单元产生的平行光与放置有所述多个像素的第一表面平行，
其中，所述显示设备中不包括狭缝。
20.如权利要求19所述的显示设备，其中，相干光发生器包括透镜，基于由在具有不同折射率的两种介质中平行光通过其行进的光路的不同长度之间的差异导致的相位差，透镜使平行光聚集到焦点上。
21.如权利要求19所述的显示设备，其中，相干光发生器包括相位调制器，相位调制器改变光轴的中心部分的折射率和光轴的外围部分的折射率，使得折射率彼此不同，并且基于由平行光通过其行进的光路的不同位置导致的相位差，将平行光聚集到焦点上。
22.如权利要求19所述的显示设备，其中，相干光发生器包括相位调制光栅，基于由平行光通过其行进的多个不同光路的长度之间的差异导致的相位差，相位调制光栅使平行光聚集到焦点上。
23.如权利要求19所述的显示设备，其中，相干光发生器包括振幅调制光栅，通过阻挡平行光通过其行进的多个光路的一部分，基于振幅差异，振幅调制光栅使平行光聚集到焦点上。
24.一种相干光发生设备，所述相干光发生设备包括：
像素，设置在平坦表面上；
背光单元，产生单一波长的与其上设置有像素的平坦表面平行的相干准直光；以及
相干光发生器，通过对准直光的相位或振幅进行调制将准直光聚集到焦点上并且产生相干光，其中，相干光发生器设置在平坦表面的侧面以对应于像素，
其中，所述相干光发生设备中不包括狭缝。
25.如权利要求24所述的相干光发生设备，其中，相干光发生器以广角产生相干光。
26.一种显示设备，所述显示设备包括：
多个像素，以网格状图案设置在平坦表面上；
背光单元，产生单一波长的与其上设置有像素的平坦表面平行的相干准直光；
多个相干光发生器，通过对准直光的相位或振幅进行调制将准直光聚集到焦点上以产生相干光，其中，每个相干光发生器位于平坦表面的侧面以对应于所述多个像素中的一个；以及
显示单元，基于对于所述多个像素中的每个像素产生的相干光的干涉显示三维图像，
其中，所述显示设备中不包括狭缝。
27.如权利要求26所述的显示设备，其中，每个相干光发生器以广角产生相干光。
28.如权利要求26所述的显示设备，其中，每个相干光发生器对准在相应的像素的中心。
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