CN109564403A - 用于生成全息图的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在表示二维和/或三维场景的全息显示器的空间光调制装置中进行编码以生成全息图的方法。二维和/或三维场景被分解成物点并在空间光调制装置中编码在全息图中，全息图在空间光调制装置中被划分为子全息图。场景的物点在空间光调制装置上被编码到编码区域中。编码区域的尺寸和/或形状以使得虚拟可见区域中较高衍射级的串扰减小的方式与分配给编码区域的子全息图的尺寸和/或形状相关地进行选择。

Description

用于生成全息图的方法

本发明涉及一种用于在表示二维和/或三维场景的全息显示器的空间光调制装置中进行编码以生成全息图的方法。此外，本发明还涉及一种光调制装置，全息图按照根据本发明的方法编码在光调制装置中，并且本发明涉及一种显示器，尤其是全息显示器。

与自动立体显示器或显示装置相比，全息显示器或显示装置在关于包含在全息显示器中并用于编码全息图的空间光调制装置的分辨率以及全息图的计算工作量方面呈现了实质上更大的挑战。

例如，专利文献WO2006/066919A1描述了如何减少这些要求。例如，它描述了虚拟观察窗口的生成，该虚拟观察窗口被设置于空间光调制装置中编码的全息图的傅立叶光谱的衍射级内，并且观察者可以通过该窗口观察重构空间中的重构场景(优选是三维场景)，重构空间可以在空间光调制装置的前面和/或后面延伸。

关于单个物点的重构，这意味着，对于场景的任何物点，子全息图被编码到空间光调制装置中。例如，可以通过虚拟观察窗口或可见区域经由物点到空间光调制装置上的投影来限定空间光调制装置上的子全息图的范围和位置。在这种情况下，包括多个物点的优选三维场景的总全息图表示为三维场景的所有物点的子全息图的叠加。在这种情况下，各个子全息图不是彼此完全叠加，而是根据它们要重构的物点相对于彼此移位，以使它们的区域的仅一部分被一个或多个子全息图叠加。

换句话说，可以借助于将物点编码到子全息图中来执行全息显示器中的空间图像点的生成。在这种情况下，编码可以在外部通用计算机系统中或在内置于全息显示器中的控制单元中执行。在这种情况下，先前已知的是，空间光调制装置中的每个子全息图的范围可以是固定的(例如仅取决于物点相对于空间光调制装置的深度位置)，或者根据要求可变。此外已知的是，空间光调制装置上的子全息图的几何位置及其范围可以根据技术要求而变化，例如重构场景的观察者的眼睛相对于空间光调制装置的位置，或者还有要表示的场景内的体素或像素的位置。显示点的编码值的计算通常由许多物点的编码值组成。在计算单元中，在这种情况下，编码值的计算通常以比实际面板位深度更高的分辨率执行。仅在计算编码值之后，才执行归一化和像素值的成像，其中，例如，可以考虑伽马曲线的非线性或其他像素相关的校准值。

此外，通常组合空间光调制装置的多个不同或相似的像素或子像素以形成宏像素。然而，它们也可以是空间光调制装置，但此处并非如此。根据本发明同样可以使用这种空间光调制装置。

图1示出了一种装置，其中以虚拟可见区域VW经由相应物点向空间光调制装置SLM上的投影进行相对于空间光调制装置SLM处于不同深度处的多个物点的子全息图的生成。

可以清楚地看出，子全息图在空间光调制装置上的位置取决于物点相对于可见区域(也称为观察窗口)的相对位置。此外，子全息图的尺寸或范围或大小取决于编码物点的z位置，其中z是物点相对于空间光调制装置的距离。在这种情况下，通常会进行子全息图的重叠。

位于远离观察者眼睛的入射光瞳的距离处(即，例如靠近空间光调制装置的平面，或者在头戴式显示器或平视显示器(HUD)的情况下同样靠近空间光调制装置的虚拟平面)的物点具有尺寸或范围小的子全息图。在一维(1D)编码的全息图的情况下，小的子全息图可以例如具有10个像素的横向范围，或者在二维(2D)编码的全息图的情况下具有10×10个像素的横向范围。

对于场景(优选地是三维场景)的全息重构，子全息图结合虚拟可见区域(也称为观察区域或观察窗口)使用，观察者可以通过该区域观察重构的场景。

为此，具体采用两种可用于计算和生成全息图的方法，即根据图1的投影方法或傅立叶变换方法。

在投影方法中，观察平面中的虚拟可见区域的轮廓投影通过物点到达空间光调制装置(以下称为SLM)上并在SLM上生成子全息图。换句话说，通过虚拟可见区域的轮廓的投影，在SLM上形成或生成子全息图的轮廓。然后，在子全息图中编码用于重构物点的相位函数。以简化配置将子全息图中的振幅函数或简化振幅设置为对于子全息图的所有像素都是相同值，并且以使子全息图按照预定强度重构物点的方式进行选择。观察平面中的虚拟可见区域在尺寸上限制为所得衍射图案的一个衍射级。由于虚拟可见区域对一个衍射级的这种限制，在虚拟可见区域中看不到其他衍射级。

在傅立叶变换方法中，优选的三维(3D)场景被分解成平行于SLM表面的平面。然后，各个平面中的强度分布在乘以相位因子之后通过傅立叶变换(FT)传播到观察平面中。在那里，虚拟可见区域中的复振幅相加并且在再次乘以相位因子之后再次通过傅立叶变换传播到SLM的平面中。在这种情况下，相位因子取决于这些平面之间的距离，在这些平面之间实施变换。

这两种方法，包括投影方法和傅立叶变换方法都生成全息图，该全息图重构由虚拟可见区域可见的二维和/或三维场景。

关于头戴式显示器(HMD)、平视显示器(HUD)或具有SLM的真实或虚拟图像的投影显示器，这里使用的术语“SLM”旨在表示由虚拟可见区域可见的SLM图像。

在投影方法中，在最简化的配置中，子全息图的振幅在子全息图的范围内是恒定的。然而，还存在下列配置，其中该振幅在子全息图的范围内是可变的，例如通过乘以像素透射的傅立叶变换的倒数，以便在虚拟可见区域中获得更均匀的亮度分布。

与投影方法相比，傅立叶变换方法实现了重构场景的更高质量，因为它基于波传播。从单个物点到观察平面的计算的波传播对应于所发生的从真实物点到观察平面的光传播。由于全息图计算对虚拟可见区域内的区域的限制，在该观察平面中形成了明显划界的区域，即边界尖锐的虚拟可见区域，也称为观察窗口，场景的重构的物点可由该区域看到。

从虚拟可见区域到SLM平面的变换遵循光传播的路径，其中波从虚拟可见区域传播返回到SLM。

全息图的这种计算在SLM的平面中生成场景的各个物点的子全息图，但它们没有明显划界而是逐渐下降。术语“逐渐下降”在这里应理解为，子全息图的振幅从一个像素到下一个相邻像素不会突然减小(例如从最大值到值0)，而是例如在多个像素从该值的最大值到50％、10％、2％、0.5％、0.1％......的逐步减小。所示百分比仅用于示例性说明。在这种情况下，振幅也不会在许多像素上精确地减小到值0，而是具有非常小但非零的值。在投影方法中，子全息图的尺寸由子全息图的振幅不等于零的区域限定，而在傅立叶变换方法中，子全息图的范围也可以描述为振幅大于最大值的特定百分比的区域。在本发明的上下文中，术语“子全息图的尺寸”用作源自投影方法。

因此，该作用的结果是，在利用波传播的从虚拟可见区域到SLM的反向计算期间，边界尖锐的虚拟可见区域用作衍射口。

由于利用波传播计算从虚拟可见区域到SLM的反向光路径，当以合适的方式照射SLM时，相反地，从子全息图到虚拟可见区域的光传播由此再次给出了尖锐划界的虚拟可见区域。

因此傅立叶变换方法生成非常好的重构质量。然而，该方法增加了关于所需硬件的要求和全息图实时计算的能耗。能耗在例如移动设备(例如在HMD的情况下)中可以起重要作用。

关于傅立叶变换方法，优选三维场景的分解总体首先进入深度平面实施，该深度平面至少近似平行于SLM的平面。在计算期间，在这种情况下假设SLM被配置为平的并且虚拟可见区域位于与平的SLM平行的平面中。

然而，总体而言，SLM也可具有弯曲形状。例如，已经存在弯曲的电视机(弯曲的TV)，其中SLM被配置为弯曲的。类似地，还可以实现弯曲显示器，尤其是弯曲全息显示器。由于成像误差，HMD、HUD或投影显示器中的平面SLM的真实或虚拟图像也可以是弯曲的。因此，原则上，SLM也可以相对于虚拟可见区域倾斜，以使场景的观察者在SLM处倾斜地观看。

在这些情况下，SLM的平面或至少其部分将不再平行于观察平面。尽管优选的三维场景仍然可以分解为深度平面，并且可以执行这些深度平面到虚拟可见区域的变换，但从虚拟可见区域到弯曲的或者相对于虚拟可见区域倾斜的SLM平面的变换不再通过傅立叶变换或菲涅耳变换直接执行。

傅立叶变换方法是近似方法，对于SLM的范围(或者在HMD、HUD或投影显示的情况下的SLM图像的范围)远小于SLM和虚拟可见区域之间的距离的情况而言，其很好地描述了从SLM到虚拟可见区域的光传播。对于预定距离处的虚拟可见区域而言，SLM的范围限定了截头锥体(一种截头圆锥形区域或范围)，因此建立了视场(FoV)，观察者可以在该视场处由虚拟可见区域观察到二维和/或三维场景。

对于特定类型的显示器，例如对于全息HMD，目的是获得尽可能大的视场。例如，对于具有60°视场或更大视场的显示器，SLM(在这种情况下是SLM的图像)的范围同样很大或甚至大于SLM与虚拟可见区域之间的距离。以60°视场的数值示例，已经发现SLM的范围是SLM和虚拟可见区域之间的距离的因子2tan(30°)(即约1.15)倍大。

当通过较小SLM或SLM图像的时间或空间拼合(串联在一起)生成大的视场时，SLM的范围在这种情况下被理解为由SLM或者SLM的图像拼合组成的范围。然后，对于在优选三维场景的视场边缘处的物点，在某些情况下，利用傅立叶变换方法的计算生成子全息图，其仅能生成未充分重构的物点。

与傅立叶变换方法相比，投影方法基于几何光学，因此忽略了衍射效应。通过这种投影方法，计算出尖锐划界的子全息图。这意味着子全息图的振幅或振幅分布从一个像素到下一个相邻像素突然减小到值0。

由照明装置发射并入射在子全息图上的光在子全息图的边缘处被衍射。然而，在边界尖锐的子全息图的边缘处的这种衍射生成边缘没有尖锐划界而是模糊或失真、或者甚至模糊不清的虚拟可见区域。以类似的方式，由于虚拟可见区域的边缘模糊或模糊不清，物点的多重构可见的较高衍射级在观察平面中同样并非是尖锐划界的，而是相似地模糊或模糊不清。因此，会发生更高衍射级的叠加，尤其是在虚拟可见区域的边缘区域中。在虚拟可见区域发生这些叠加的区域中，对于眼睛瞳孔位于该区域中的场景的观察者来说，物点的多个衍射级是可见的。

当子全息图的范围或尺寸较小时，边界尖锐的子全息图在边缘处的衍射效应具有相当大的重要性。尤其当编码优选三维场景的位于SLM的平面附近或者距离该平面的距离较短的物点时，存在范围小的子全息图。在具有仅几个像素大小的子全息图的情况下，在某些情况下，较高衍射级的串扰不仅在虚拟可见区域的边缘上延伸，而且甚至在虚拟可见区域的整个宽度上延伸。

尽管与傅立叶变换方法相比，投影方法生成略微降低的重构质量，尤其是对于处在非常接近SLM的深度区域中的物点，但投影方法可以优选地用于实时计算，因为由此可以非常快速和高效地计算子全息图。因此，与傅立叶变换方法相比，投影方法更具成本效益并且更省时。

使用投影方法时略微降低的重构质量在虚拟可见区域的范围或尺寸配置为非常小时很重要。因此，虚拟可见区域应该至少具有观察者眼睛的眼睛瞳孔的尺寸。如果在虚拟可见区域的边缘处存在较高衍射级的串扰，在例如约5mm大的虚拟可见区域的情况下(因此该区域与典型的3-5mm大的眼睛瞳孔大致一样大)，其具有比在例如约10mm大的虚拟可见区域的情况下更大的影响。在观察者跟踪范围较大(例如约10mm大)的虚拟可见区域的情况下，可以控制为使观察者的眼睛处于虚拟可见区域的中心区域而不是在虚拟可见区域的边缘。因此，当观察重构的优选三维场景时，虚拟可见区域的边缘区域中的扰动将是不可见的，或者仅很少可见。然而，使用尺寸尽可能小的虚拟可见区域是有利的，因为它可以使用具有数量更少和更大的像素(或者在HMD或投影显示器中更大的像素图像)的SLM。

此外，当SLM具有弯曲表面或相对于虚拟可见区域倾斜时，将虚拟可见区域的轮廓投影通过物点到达SLM上还可以确定子全息图在SLM上的位置。

将虚拟可见区域的轮廓投影通过物点到达SLM上还使得即使存在非常大的视场(FoV)时也可以正确地确定子全息图的位置。

下文将更详细地说明子全息图在SLM上的尺寸。

对于SLM，可以将像素间距确定为两个相邻像素的中心点之间的距离。总体上，SLM具有矩形或正方形像素网格。然后，这给出了水平和竖直像素间距。

对于特定编码方法，如果组合多个像素以在SLM中形成宏像素，则宏像素的间距表示SLM的像素间距的整数倍。在下文中，间距p指的是宏像素的间距。如果代替直接视图显示而存在利用SLM成像的显示器，从虚拟可见区域或观察窗口可以看到显示器，则p指的是宏像素的图像的间距。

在距离调制具有波长λ的光的显示器的观察距离D处，宏像素衍射级大小为B＝Dλ/p。

对于矩形配置的像素矩阵，这总体由水平间距生成水平衍射级并且由竖直间距生成竖直衍射级。

观察距离D处的观察平面中的虚拟可见区域VW的尺寸被选择为使虚拟可见区域至多与衍射级B一样大。传统上，根据公式VW＝Dλ/p选择虚拟可见区域VW。然而，虚拟可见区域的尺寸或范围也可以小于衍射级。

在用于确定子全息图的投影方法中，几何地跟踪或设置从虚拟可见区域的边缘通过物点P到SLM的光线。

如果虚拟可见区域与SLM平行并且物点P相对于显示器的距离是z并且相对于虚拟可见区域是D-z，则根据子全息图尺寸的截距定理获得以下内容：

sh＝|z/(D-z)|VW,

其中这里当物点位于显示器或SLM与虚拟可见区域之间时，距离z选择为正，当物点位于显示器后面(如从观察平面看)时，距离z选择为负。

通过计算sh/p并舍入为整数值来确定子全息图在像素上的尺寸

Nsh＝int(sh/p)。

对于虚拟可见区域VW在其范围上选择为与衍射级同样大的情况下，即VW＝Dλ/p，则

Nsh＝int(Dz/(D-z)λ/p²)。

对于观察距离D为2m并且像素间距p为156μm的显示器，例如对于λ＝470nm的波长，存在范围为6mm的衍射级。如果虚拟可见区域的尺寸选择为等于衍射级的尺寸或范围，则对于显示器前方50cm处的物点，子全息图是sh＝2mm大并且像素数为Nsh＝13像素。

对于矩形配置的像素网格，子全息图的尺寸在像素上的水平值为Nsh_水平，子全息图的尺寸在像素上的竖直值为Nsh_竖直。子全息图中的像素总数则是乘积Nsh_水平*Nsh_竖直。

在以下描述中，子全息图的尺寸或范围是指在像素上的尺寸Nsh。

具体地，在矩形配置的像素网格的情况下，两个值Nsh_水平或Nsh_竖直中较小的一个用于分类子全息图的尺寸。

因此，例如，当在水平方向上宽为仅5像素但在竖直方向上高为50像素时，子全息图也可以被认为是小的。

单视差编码提供一个例外，其中仅使用编码方向上的像素尺寸来分类子全息图是否小。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于生成和计算全息图的方法，利用该方法可以实现足够高质量的重构场景，优选三维场景，并且避免在虚拟可见区域的边缘区域中更高衍射级的串扰。进一步的目的是实现全息图的实时计算，其在计算工作量方面类似于投影方法。

另一个目的是减少衍射效应对虚拟可见区域的干扰影响，目的是避免虚拟可见区域不想要的其他衍射级在虚拟可见区域中变得可见以及因此的重构场景的质量降低或减少。此外，本发明的目的是，甚至在具有相对于虚拟可见区域弯曲或倾斜的表面的空间光调制装置上也可以实现这种高重构质量。此外，甚至在具有非常大的视场的全息显示器中也要实现足够高的重构质量。

根据本发明，该目的通过如权利要求1所述的方法实现。

根据本发明的方法用于在表示二维和/或三维场景的全息显示器的空间光调制装置中进行编码以生成全息图。待重构的场景被分解成物点并编码在空间光调制装置的全息图中，全息图被分为子全息图。物点被编码到空间光调制装置上的编码区域中。因此，场景的每个物点被编码在空间光调制装置(下面将其称为SLM)上的相应编码区域中。SLM上的编码区域的尺寸和/或形状是以使虚拟可见区域中的更高衍射级的串扰降低的方式与分配给编码区域的子全息图的尺寸和/或形状相关地进行选择的。

为此，例如，编码区域的尺寸和/或形状可以有利地与分配给编码区域的子全息图的尺寸和/或形状不同，并且由物点确定编码区域的尺寸和/或形状，如果这减少了更高衍射级在虚拟可见区域中的串扰。然而，编码区域也可以在其尺寸和/或形状上对应于子全息图的尺寸和/或形状，如果这有利地防止或减少串扰。

本发明提出了一种方法，其中，对于待重构的场景的各个物点，为了在SLM中编码该物点，生成SLM上的编码区域，其在尺寸、范围和形状上可以精确地对应于由物点确定的常规限定的子全息图，但根据本发明也可以与该传统的子全息图不同，这取决于待重构的物点。详细考虑，这意味着物点的编码区域的尺寸或范围也可以大于子全息图。这意味着虽然编码区域可以配置为大于分配给它的子全息图的范围或尺寸，但它仍然意味着编码区域的范围或尺寸比SLM的总区域小或者小得多。然而，也可行的是，编码区域配置为比相应的子全息图更小，或者可以位于子全息图的区域内。此外，也可行的是，编码区域精确地对应于子全息图的尺寸或范围。

此外，根据本发明，在编码区域大于或小于子全息图或甚至具有近似于子全息图的尺寸的情况下，现在可以使编码区域具有与子全息图不同的形状或轮廓。例如，如果子全息图配置为矩形，则编码区域也可以配置为椭圆形、圆形、六边形或甚至正方形。这些仅是示例，其不旨在限制编码区域的形状。

现在，根据本发明，因此生成并计算物点在SLM上的编码区域，该区域与先前的子全息图的限定不同，或者在特定情况下可以与先前的子全息图的限定不同。

当然，与上面提出的解释本发明的过程相对地，由于子全息图构成物点在SLM上编码的区域，也可以说在其范围上增加或减少的子全息图，如众所周知的。因此，与利用先前已知的方法生成的子全息图相比，根据本发明的子全息图现在可以是范围更大、相等或更小的子全息图。相应地，该子全息图也可以具有与先前已知的通常为矩形的子全息图不同的形状。如上所述，子全息图可呈现圆形、椭圆形、矩形、六边形、正方形或任何其他形状。

换句话说，使用传统的子全息图。现在，以一种简单的方式，子全息图的尺寸减小，或者甚至增加超出其范围，以便利用修改的面积比例(与相邻的子全息图相比以及由此分配的相邻重构物点)来实现区域比例的优化调整，以及由此实现重构物点的目标强度值。因此，物点编码区域可以在SLM上延伸到虚拟可见区域的投影区域或观察者眼睛的入射光瞳之外的区域。SLM的多个像素(例如用于编码单个物点或同样的多个物点的像素)可以例如根据所需位深度而使所用(即分配)的SLM的像素的数量很大地变化，即使物点或多个物点在空间中的位置不变。

然而，下面将仅通过一个演示过程，即首先提到的过程，来解释本发明，其中编码区域可以配置和生成为与子全息图相比更大、相等或更小。

视场构成了在从显示器或从SLM的中心位置到显示器边缘的典型观察距离处跨越的角度，并且该角度也对应于截头锥体的孔径角。例如，位于相对于观察者距离为1米处的尺寸为水平方向300mm×竖直方向200mm的显示屏具有水平方向约17度(2×arctan(150/1000))和竖直方向11.5度的视场。该示例仍被视为小至中等的视场。

在大型显示器的情况下，因此视场大或宽，例如视场SF≥30度，尽管观察者在竖直方向上将在显示器的中间区域或中心区域观察，但当观察者观察处于显示器的边缘或边缘区域处的物体时，他很可能会转动他的眼睛和/或头部。因此，对于显示器或SLM的中间区域或中心区域，建议计算与显示器平行形成的虚拟可见区域。对于显示器的边缘区域，建议计算被配置为相对于显示器或SLM倾斜或成一定角度的虚拟可见区域，该角度对应于观察者通常在显示器处倾斜地观看的角度。

利用这种用于生成和计算全息图的方法，可以实现质量足够高或非常高的重构场景，优选地是三维场景。此外，该方法直接且快速地允许实时计算全息图，而不损害全息图的计算精度。

在从属权利要求中存在本发明的进一步有利的配置和改进。

在优选实施例中，本发明基于改进的投影方法。这意味着待重构的场景的全息图基本上通过投影方法生成和计算，但这取决于空间中物点相对于SLM的距离和/或取决于通过生成方式获得的子全息图的尺寸，决定是使用投影方法还是傅立叶变换方法。因此，投影方法可以与傅立叶变换方法组合，以便计算待重构的场景的总全息图，总全息图包括编码区域和子全息图。这意味着，在特定情况下，通过投影方法计算SLM上的编码区域，并且通过傅立叶变换方法计算SLM上的其他编码区域，所有编码区域一起给出全息图或总全息图，通过该全息图重构场景。在其他情况下，依次通过投影方法生成并计算全息图的所有编码区域。在另一其他情况下，仅通过傅立叶变换方法生成和计算全息图的所有编码区域。

在本发明的一个实施例中，可以通过检测的观察者观看显示器或SLM的距离或横向位置或观察者视角来动态地确定根据投影方法计算的编码区域和子全息图的那些物点以及根据傅立叶变换方法计算的编码区域和子全息图的那些物点。

在根据本发明的改进投影方法中，在本发明的一个实施例中，按照图1以根据本发明的方法生成并计算物点的子全息图。这意味着将虚拟可见区域投影通过物点到达SLM上，以便生成子全息图。在这种情况下，在子全息图中编码重构物点定义的相位函数。然而，子全息图的振幅在子全息图的边缘处不包含从最大值到值0的任何突然过渡，而是具有朝向子全息图的边缘区域连续减小的振幅分布。因此，有利地，当处于使编码区域具有与子全息图相同的尺寸和形状的情况下时，子全息图中的振幅值朝向子全息图的边缘区域连续减小。在所有其他情况下，物点的编码区域中的振幅值可以朝向编码区域的边缘区域连续减小。

在有利的实施例中，可以以不同方式确定待重构的物点子全息图中的振幅分布。

在这种情况下，如已经简要说明的那样，在本发明的一些实施例中，与通过投影方法在几何上确定的尺寸相比，可选地标志性地“增加”子全息图，以使原始形成的子全息图的尺寸或范围得以保留，但生成尺寸或范围大于子全息图的编码区域。然后将物点编码到编码区域中。因此，SLM上的编码区域可以具有与利用原始投影方法生成的子全息图的尺寸或范围不同的尺寸或范围，或者通过几何投影到SLM上与虚拟可见区域规定的尺寸或范围不同的尺寸或范围。SLM上的编码区域的形状也不需要对应于子全息图或虚拟可见区域的形状，即，在矩形子全息图或虚拟可见区域的情况下，编码区域例如也可以是圆形的，或反之亦然。在这种情况下，编码区域的确切形状受SLM上的像素网格限制。圆形编码区域或子全息图例如被理解为通过选择SLM的矩形像素近似圆形的意思。换句话说，重构物点的函数不仅被编码或写入SLM中的子全息图的区域中，而且还可以被写入位于子全息图的外部并且相邻地围绕后者的像素中，以在SLM上生成或提供编码区域。在该实施例中，编码区域的尺寸或范围大于子全息图，或者它也可以具有与子全息图不同的形状。

在本发明的其他实施例中，与通过投影方法在几何上确定的尺寸相比，子全息图被标志性地“减少”，以使原始形成的子全息图的尺寸或范围得以保留，但生成尺寸或范围小于子全息图的编码区域。然后将物点编码或写入该编码区域。因此，SLM上的编码区域可以具有与利用原始投影方法生成的子全息图不同的尺寸或范围，或者与通过几何投影到SLM上的虚拟可见区域规定所规定的尺寸或范围不同的尺寸或范围。物点的编码区域的尺寸或范围小于通过几何投影规定的子全息图或虚拟可见区域的尺寸或范围。原始子全息图的尺寸或范围也可以保持不变，以提供对应于子全息图的尺寸或范围的编码区域，或者对应于投影规定的虚拟可见区域的尺寸或范围的编码区域。

在本发明的一个简化实施例中，例如，可以以下列方式计算编码区域：在虚拟可见区域几何投影到空间光调制装置上之后，

—生成的子全息图中的振幅被设置为对于子全息图的所有像素是恒定值，

—对于存在于子全息图的边缘区域中的像素，振幅值分别连续减小预定值，并且

—为了生成物点的编码区域，子全息图在其范围上以像素增加，这些像素的振幅值进一步被连续地减小到阈值。

因此，利用改进的投影法首先几何确定子全息图的尺寸。此外，该方法还适用于具有相对于虚拟可见区域弯曲或倾斜的表面的SLM，或者也适用于具有非常大视场的全息显示器。

关于利用从虚拟可见区到SLM变换(这里是菲涅耳变换)计算子全息图，在应用傅立叶变换之前，首先将相位因子乘以计算值。该相位因子取决于两个平面的距离(即在这种情况下虚拟可见区域和SLM之间的距离)，在这两个平面之间进行变换。然而，只有当两个平面彼此平行配置时，才能确定均匀的恒定距离，并由此确定用于计算的相位因子。例如，如果SLM被配置为相对于虚拟可见区域弯曲或倾斜，则无法确定SLM与虚拟可见区域之间的均匀距离，或者距离随着平面内的位置而变化。因此，不能以常规方式进行转换。

然而，几何投影可以独立于SLM相对于虚拟可见区域的形状和相对取向而执行，其中追踪从虚拟可见区域的边缘通过物点到达SLM的光线，以便确定子全息图和/或编码区域的位置。实际上可能出现这样的情况：从虚拟可见区域通过物点的光线不会照射到或仅部分照射到SLM。例如，如果光线没有照射到SLM，则无法表示场景的物点，因为它位于截头锥体之外。如果只有一部分光线照射到SLM，则在某些情况下，仅由虚拟可见区域的一部分可以看到物点。在这两种情况下，利用转换计算子全息图实际上不会生成明显更好的结果。

为了利用投影计算子全息图，可以借助于从物点到SLM的各个像素(或者更准确地说是像素的中心)的几何距离来确定子全息图中的相位分布。也潜在地仍然需要从借助于距离确定的相位值中减去存在于全息显示器中的场透镜的相位分布。

在平行于虚拟可见区域的平面SLM情况下，在这种情况下通常获得球面透镜函数作为在子全息图以及由此在编码区域中的相位分布。也可以通过其焦距直接计算该透镜函数，而无需详细检查物点相对于SLM的距离。例如，通过考虑全息显示器中存在的场透镜的焦距来确定焦距，如1/f_sub＝1/z-1/f_场透镜，其中f_sub是子全息图的焦距，f_场透镜是场镜的焦距，z是物点相对于SLM的距离。

通过从物点到SLM的各个像素的中心点的距离来确定相位另一方面对于弯曲和倾斜的SLM是有利的，因为相位分布通常无法通过简单的透镜函数描述。

在生成子全息图之后，子全息图中的振幅首先被设置为对于所有像素恒定的值A，类似于投影的情况。然后，对于每种情况下的外部像素，例如在每种情况下的4个外部像素，在几何子全息图中(在左、右、上、下边缘区域中)，振幅被设置为A的预定值，例如A的95％、85％、70％、50％的值。此处使用的百分比值仅作为钟形振幅分布的示例。当然可以使用其他百分比值。然后，相对于子全息图的几何计算尺寸或范围分别(在左、右、上、下边缘区域中)增加预定数量的像素，例如在每种情况下增加3个像素。然后可以将该预定数量的像素的振幅设置为A的预定值(例如A的30％、15％、5％的值)直到阈值。这些百分比值也仅用于说明，因此，振幅值不限于这些百分比。因此，几何计算的子全息图的宽度现在对应于在编码区域中振幅减小到50％所处的值。并非是在一个像素上从最大值A跳跃到值0(零)，现在，根据本发明，在限定数量的像素上发生连续的减小直到阈值，在这个示例中是在七个像素上。阈值可以有利地设置为例如编码区域中最大振幅的1％的值，即，选择编码区域中最大振幅的1％的阈值。

对于配置为尺寸小于子全息图的编码区域，可以有利地设置为，在虚拟可见区域几何投影到空间光调制装置上之后，

—子全息图的范围以像素减少以生成物点的编码区域，

—将所生成的编码区域中的振幅设置为对于编码区域的所有像素为恒定的值，并且

—对于存在于编码区域的边缘区域中的像素，振幅值分别连续地减小预定值直至达到阈值。

例如，阈值可以有利地设置为编码区域中最大振幅的1％的值，即，选择编码区域中最大振幅的1％的阈值。

关于编码区域的尺寸或范围的根据本发明的所有三种可行方案，即编码区域的尺寸可以大于、等于或小于分配给它的子全息图的尺寸，可以在编码区域中有利地生成钟形振幅分布。

在本发明的另一有利实施例中，可以设置为，将变迹函数编码到空间光调制装置中的物点的编码区域中，或者将物点的编码区域的计算值乘以变迹函数，变迹函数在编码区域的中心区域中具有最大振幅值并且朝向编码区域的边缘区域减小到值0。

根据本发明，根据投影方法确定的编码区域可以设置有变迹函数，该变迹函数影响编码区域的振幅和/或相位。变迹函数可以例如以使其实现根据本发明在编码区域中连续减小的振幅分布的方式配置。例如，变迹函数可以被配置为余弦平方函数，其设定处于编码区域的中间的最大值并且朝向SLM上的编码区域的边缘区域减小到值0。以这种方式，在观察平面中形成比在子全息图中的矩形振幅分布的情况下更好地划界的虚拟可见区域。由于这种更好划界的虚拟可见区域，观察者可以观察重构的场景，而不会在虚拟可见区域中发生破坏性衍射效应，以及在观察场景时影响重构场景的质量或干扰观察者。

“观察平面”通常被描述为平面，并且虚拟可见区域在该平面中形成为平的。然而，实际上，观察者观看二维和/或三维场景所处的体积很小。因此，观察平面只是通过该体积在其最宽位置处的部分。然而，有利地仅通过该平面进行子全息图的计算，而不考虑体积。

可以有利地提供，分别通过相对于空间光调制装置在特定深度处的物点的傅立叶变换计算一次编码区域，计算的编码区域的精确或者可选地近似的振幅分布存储在查找表中。对于扫过三维场景的整个可行深度区域的不同选定深度处的物点重复这样的计算。然后，具有了关于深度网格的每个深度的查找表。

如上所述，在傅立叶变换方法中，会出现这样的情况，即子全息图在大量像素上也具有非常小但仍然非零的振幅。然而，由于非常小的振幅仅对物点的重构生成非实质影响，因此查找表的存储空间将不利地增加。因此，有利地，位于定义的最小值之上的振幅存储在查找表中。例如，最小值可以是子全息图的最大振幅的1％。

在三维场景的全息图计算期间，场景的每个物点被分配到网格的最近深度位置，并且使用与该深度位置相关联的查找表以生成物点的编码区域。

在本发明的另一有利实施例中，可以设置的是，对于在相对于空间光调制装置的不同深度处以及不同横向位置的物点，通过除傅立叶变换之外的波传播方法计算一次编码区域，优选地通过惠更斯的小波计算，所计算的编码区域的振幅分布存储在查找表中。

通过该过程，针对来自单个物点的场景利用波传播方法(例如使用惠更斯的小波)而非傅立叶变换分别执行编码区域的计算，物点分别布置在相对于SLM的各种深度和各种横向位置处。然而，借助于小波的编码区域的计算更加计算密集，但是在某些情况下，特别是在大视场的情况下，可以实现比使用傅立叶变换方法的计算更好的结果。以这种方式确定的编码区域的精确或可选地甚至近似的振幅分布在这种情况下也可以存储在查找表中。

在从虚拟可见区域到SLM的波传播期间，还可以有利地补偿在显示器中设置的光学系统的像差，并且可以以使它们同时包括这种像差校正或这些像差校正的方式计算编码区域。

关于编码区域的实时计算，然后按照根据本发明的改进的投影方法计算SLM上的编码区域的位置和其中编码的相位函数。然而，编码区域的振幅分布是从相同或至少相似深度以及可选地相同或至少相似的横向位置的物点的查找表的值中取得的。

有利地，为了节省查找表的存储空间，查找表中的振幅分布可以分别仅存储具有参考强度A的物点。然而，如果想要计算处在相对于SLM相同的深度但具有强度B的物点，则编码区域的各个像素的振幅分布从查找表中取得。在这种情况下，每个像素的振幅另外还乘以因子(B/A)²，该因子的平方和强度与振幅的平方成比例的事实有关。换句话说，具有参考强度A的物点的振幅分布仅分别存储在查找表中，而对于具有强度B并且相对于空间光调制装置处于与具有强度A的物点相同的深度处的物点，从查找表中取得相关编码区域的各个像素的振幅分布，并且将每个像素的振幅乘以因子(B/A)²。

此外，可以有利地设置为，在物点相对于空间光调制装置的距离小的情况下，例如在虚拟可见区域的尺寸大于10mm的情况下，小于相对于显示器的空间光调制装置的观察距离的5％，或者在虚拟可见区域的尺寸介于5mm和10mm之间的情况下，优选地小于相对于显示器的空间光调制装置的观察距离的10％，和/或在物点相对于虚拟可见区域的大角度的情况下，例如大于20度或30度，由利用傅立叶变换方法和/或通过惠更斯的小波计算的子全息图确定编码区域。

根据本发明，全息图计算可以是投影方法和傅立叶变换方法和/或利用另一种波传播方法(例如惠更斯的小波)的组合计算。在物点相对于SLM的距离小和/或相对于虚拟可见区域的角度大的情况下，利用傅立叶变换方法和/或波传播方法来有利地计算全息图。在物点相对于SLM的距离大的情况下，例如大于/等于相对于SLM的观察距离的5％，并且可选地相对于虚拟可见区域具有受限的角度范围，例如，小于/等于20度或小于/等于30度，使用较少计算强度的改进投影方法来有利地计算全息图。因此，投影方法可以用于倾斜SLM的小角度，而惠更斯的小波可以用于计算SLM的大角度或大倾角的编码区域。

换句话说，在物点相对于空间光调制装置的距离较大的情况下，在虚拟可见区域的尺寸超过10mm的情况下，优选地大于或等于相对于显示器的空间光调制装置的观察距离的5％，或者在虚拟可见区域的尺寸介于5mm和10mm之间的情况下，大于或等于相对于显示器的空间光调制装置的观察距离的10％，和/或在物点相对于虚拟可见区域的角度小的情况下，可以由利用投影方法计算的子全息图来确定编码区域，其中：

—虚拟可见区域投影通过物点到达空间光调制装置上并生成子全息图，

—子全息图可扩展或降低像素，以便在空间光调制装置上生成物点的编码区域，

—相位函数被编码到编码区域中，并且

—振幅函数以利用预定强度重构物点的方式被编码到编码区域中。

作为可选方案，也可以通过仅相对于SLM的距离小的物点的查找表来执行编码区域的振幅的计算。由于这些物点在其编码区域中具有相对较少的像素，因此可以有利地限制所需查找表的大小。

关于具有大视场的显示器，同样可以通过查找表来执行视场边缘区域中的编码区域的计算，而利用根据本发明的改进的投影方法直接计算视场中心区域。

可以有利地设置为，确定极限子全息图的尺寸，并且对于子全息图的尺寸大于或等于该极限子全息图的尺寸的所有物点，利用投影方法由子全息图计算编码区域，并且对于子全息图的尺寸小于该极限子全息图的尺寸的所有物点，利用傅立叶变换方法或基于查找表由子全息图计算编码区域。

在这种情况下，可以有利地选择5个像素的值用于极限子全息图的尺寸。当然，其他值也可以用于极限子全息图的尺寸。

此外，在本发明的一个特定实施例中，可以通过检测的观察者观看空间光调制装置的距离或横向位置或观察视角来确定根据投影方法计算编码区域和子全息图的那些物点以及根据波传播方法计算编码区域和子全息图的那些物点。

在特定情况下，如果虚拟可见区域的宽度/尺寸或范围被选择为小于对应于衍射级的范围或被选择为等于衍射级的范围，则这是尤其有利的，从而减少或避免由于虚拟可见区域的模糊边缘或与较高衍射级的模糊边缘重叠的场景的多次重构的风险。

由于在范围上小于或等于衍射级的虚拟可见区域，在虚拟可见区域的边缘和较高衍射级之间形成间隙区域，并且该间隙可以用作缓冲。在利用根据本发明的改进的投影方法的计算中，如果虚拟可见区域没有尖锐地划界而是逐渐下降，则较高的衍射级同样并非是边界尖锐的。然而，如果在虚拟可见区域和更高衍射级之间设置间隙区域，则有利地防止了虚拟可见区域和更高衍射级的重叠。

在本发明的另一有利实施例中，因此可以设置为，虚拟可见区域的范围被选择为小于或等于衍射级的范围，尤其是在场景的颜色重构的情况下，虚拟可见区域的范围适合于所使用的最短波长的衍射级的范围。

在大多数情况下，希望获得在其范围内尽可能大的虚拟可见区域。然而，在计算场景的颜色重构的全息图期间，情况却是衍射级的尺寸与所使用的波长成比例。因此，对于最短波长，最多一个衍射级，通常是蓝光的波长，可用作用于颜色重构的虚拟可见区域的尺寸或范围。

原则上，还可以基于衍射级的全尺寸的虚拟可见区域的假设来计算绿色和红色波长的编码区域。

然而，有利地，对于红色和绿色波长的光这里建议通过使用在其范围内小于一个衍射级的虚拟可见区域来执行SLM上的编码区域的计算。这意味着编码区域的计算适合于蓝色波长的光的虚拟可见区域。

对于根据本发明的实施例，通过查找表计算振幅，这将有利地意味着，为了计算编码区域的振幅分布，执行从物平面中的物点向观察平面中的完整衍射级的光传播的变换，然后在观察平面中的衍射级的边缘部分中将振幅设定为值0，以便生成观察平面中尺寸减小的虚拟可见区域。因此，这意味着，在一经通过傅立叶变换方法计算查找表的振幅的情况下，首先执行从物平面向观察平面中的全衍射级的变换，然后在观察平面中的衍射级的截面或边缘区域中振幅设置为值0，以限制虚拟可见区域的尺寸。

当使用其他波传播方法(例如惠更斯的波传播)时，可以有利地仅在衍射级的一部分中进行光传播的计算，因为这减少了该方法的计算工作量。

对于根据傅立叶变换方法的计算，该过程有利地对应于将衍射级中的振幅的计算值乘以矩形函数，矩形函数的范围小于衍射级。

例如，代替矩形函数，光传播到衍射级的计算值也可以乘以另一个函数，优选地是平滑函数，例如高斯函数或余弦函数。因此可以有利地设置为，观察平面中衍射级振幅的计算值乘以变迹函数，优选为矩形函数、高斯函数或余弦函数，其范围小于一个衍射级。

尤其地，该过程可以有利地用于计算查找表的编码区域的振幅值。在这种情况下，余弦函数或高斯函数的作用将是，对于位于虚拟可见窗口的边缘区域中的观察者，与观察者位于虚拟可见区域的中间区域或中心区域的情况相比，并且也与不使用该函数的全息图计算相比，优选三维场景的感知亮度减小。然而，同时，更高衍射级到虚拟可见区域的串扰也将有利地降低。由于虚拟可见区域中的衍射级中的总光强度保持基本相同，因此虚拟可见区域的边缘区域的变暗也意味着它有利地在虚拟可见区域的中心处变得更亮。

朝向其边缘区域连续减小但没有尖锐地划界的虚拟可见区域中的强度或振幅的平滑分布在编码区域的计算期间同样生成这些编码区域中的更平滑的振幅分布，以使这些编码区域可以更直接地近似并且具有更少的像素，以使它们可以有利地存储在查找表中。

然而，在这种情况下，应该注意的是，像素孔径和该孔径上的透射分布也在观察平面中的强度分布的计算中起作用，以使编码区域中的振幅分布和虚拟可见区域中的强度分布不同，但在例如矩形像素透射的情况下，例如，编码区域中的振幅分布和虚拟可见区域中的强度分布也通过正弦函数彼此相关。然而，虚拟可见区域的边缘区域的计算变暗也导致编码区域的边缘区域中的振幅减小，反之亦然。

作为可选方案，在使用改进的投影方法而不使用查找表的直接全息图计算的情况下，编码区域的计算值可以可选地乘以变迹函数。可以通过各种函数实现变迹函数。

例如，变迹函数可以通过矩形函数来实现。在这种情况下，矩形函数在-t₀到t₀的宽度内具有值1，并且在该宽度之外具有值0(零)。以使其他衍射级无法进入观察者眼睛的眼睛瞳孔的方式选择矩形函数的宽度。可行的是，在虚拟可见区域的边缘区域附近可以看到更高的衍射级。然而，以使虚拟可见区域的边缘区域不被提供给观察者的眼睛瞳孔或者不被提供成接近观察者的眼睛瞳孔的方式利用观察者的眼睛瞳孔跟踪虚拟可见区域。因此，矩形函数可以配置为在宽度上比编码区域的几何确定的宽度窄。然后编码区域的范围变小。对于场景的重构物点而言，在虚拟可见区域的边缘区域中可以不具有高质量重构，以使物点不容易看到。另一方面，以这种方式可以有利地避免虚拟可见区域中较高衍射级的串扰。

此外，还可以通过高斯函数实现变迹函数。在这种情况下，高斯函数的中心处值为1，并且根据公式(exp(-(r/w)2)向其边缘减小，r是距函数中心的距离，w是e-2函数宽度。由于高斯函数的傅立叶变换也是高斯函数，因此虚拟可见区域也基本上利用高斯函数变迹。因此，更高的衍射级仅衰减地进入虚拟可见区域。因此，通过适当选择高斯函数的宽度w和/或当以使观察者眼睛的眼睛瞳孔大部分时间位于虚拟可见区域的中心的方式利用观察者的眼睛跟踪虚拟可见区域时，更高衍射级在虚拟可见区域中不可见。

此外，变迹函数也可以通过余弦平方函数来实现。所提及的矩形函数或高斯函数的条件也适用于此函数。然而，本发明不限于所提及的函数。也就是说，其他合适的函数也可以用作变迹函数。

在根据傅立叶变换方法的计算期间，在由方形或矩形虚拟可见区域的全视差全息图编码的情况下，总体上同样在SLM中计算方形或矩形的子全息图。总体上，虚拟可见区域的水平范围与SLM的水平像素间距相关。SLM的像素间距的竖直范围总体与SLM的水平像素间距相关。因此，在观察者的眼睛处于以这种方式形成的虚拟可见区域内的观察者可以看到或观察重构的、尤其是三维的场景。

在由虚拟可见区域的任何期望形状(例如圆形、椭圆形、六边形或不同形状)通过虚拟可见区域在SLM上的几何投影计算子全息图或编码区域期间，也可以确定或生成分别相同形状的子全息图。在投影期间，光线从虚拟可见区域通过物点投影到SLM上。如果虚拟可见区域被配置为与SLM平行，或者如果存在两个平行平面，则投影生成与SLM上的虚拟可见区域的形状相同形状的子全息图。然而，也可以出现这样的情况：例如，SLM可以被配置为相对于虚拟可见区域倾斜或弯曲。在这种情况下，还形成不同形状的子全息图，其取决于两个平面相对于彼此的相对取向。在相对于虚拟可见区域倾斜的SLM的情况下，例如在虚拟可见区域的形状为圆形的情况下形成椭圆形的子全息图，或者在方形虚拟可见区域的情况下形成矩形的子全息图。由于SLM的倾斜，子全息图在一个方向上被压缩。总体上，子全息图的形状和虚拟可见区域的形状因此不必相同。

然而，在子全息图计算期间，波传播方法(例如傅立叶变换方法或惠更斯的小波)与投影方法(其提供了子全息图或编码区域的几何计算)之间的差异在方形或矩形子全息图的角落处更强烈明显。因此，在子全息图的角落处振幅从值1到值0(零)的突然降低因此也导致虚拟可见区域的角落处的更高衍射级的更强串扰。因此，有利的是，使用圆形或甚至椭圆形的子全息图和圆形或椭圆形虚拟可见区域，和/或由SLM上的配置成在其形状上近似为圆形或椭圆形的有角的子全息图生成编码区域。

在已经描述的利用波传播方法将光传播到衍射级内的计算以及随后将以这种方式获得的值乘以函数的过程中，同样可以修改虚拟可见区域的形状。例如，虚拟可见区域中的已建立或预定的圆形区域之外的虚拟可见区域的所有值可以被设置为值0(零)，以便提供圆形虚拟可见区域。通过该过程，在合适的情况下，也可以设置虚拟可见区域的其他形状，例如椭圆形或六边形。

连续递减的函数(例如高斯函数)也可以以使振幅随着从虚拟可见区域的中间到虚拟可见区域的边缘的半径而减小的方式径向使用在虚拟可见区域中。在这种情况下，在水平和竖直衍射级的角落处将获得相对于其中心处的值的振幅的尤其强的衰减。

此外，根据本发明的目的通过光调制装置实现，可以利用该光调制装置执行根据本发明的方法，并且可以根据该方法将全息图编码到光调制装置中。

此外，根据本发明的目的还通过用于表示二维或三维场景的显示装置或显示器(尤其是全息显示器)来实现。该显示器包括至少一个空间光调制装置，该空间光调制装置适合于执行根据本发明的方法，以便将待重构的场景编码为全息图。

现在存在有利地配置本发明的教导，和/或用于将上述示例性实施例或配置彼此组合的各种可行方案。为此，一方面，参考从属于独立权利要求的专利权利要求，另一方面参考下面借助于附图的本发明的优选示例性实施例的说明，附图中总体还说明了该教导的优选实施例。在这种情况下，本发明原则上借助于所描述的示例性实施例进行说明。

在附图中：

图1以透视图示出了根据现有技术的全息显示装置或显示器的示意图，

图2示出了作为物点相对于空间光调制装置的平面的距离的函数的子全息图的大小的图形表示，

图3示出了根据利用投影方法和傅立叶变换方法计算的子全息图中的振幅的图形表示，

图4示出了根据图3的子全息图中的振幅分布的图形表示，在观察空间光调制装置的方向上物点位于空间光调制装置的平面前方约17.5cm处，

图5a/b示出了物点的根据图2的实曲线的空间光调制装置的振幅分布的图形表示，在观察空间光调制装置的方向上物点位于空间光调制装置前方大约10cm处，

图6示出了根据利用投影方法的计算的子全息图中的具有振幅的突然转变的振幅分布以及根据本发明的具有连续转变的振幅分布的图形表示，

图7示出了空间光调制装置上的强度分布或寻址像素的示意图，各个表示1)至6)示出了增加或减少子全息图的面积的各种可行方案，

图8示出了根据本发明的圆形编码区域的图形表示，

图9示出了在深度区域中待重构的场景的划分的示意图，其用于计算空间光调制装置上的编码区域，

图10示出了空间光调制装置的曲面上的编码区域的计算的示意图，

图11a、11b各自示出了具有非常大的视场的显示器的示意图，以及

图12示出了编码区域中的变迹振幅分布的图形表示。

应简要提及的是，相同的元件/部件/组件在图中也具有相同的附图标记。

借助于图2至图5，给出基于子全息图在全息显示器的空间光调制装置(SLM)上生成和计算编码区域的更详细地描述，其中相关物点相对于SLM各自具有小的距离。

关于通过分析计算或通过已知或传统投影方法对SLM上的子全息图的尺寸，对于不同类型和尺寸的SLM，总体参考图2，其中SLM上的子全息图的尺寸以像素相对于从SLM到待重构的场景的物点的距离绘制。实曲线显示了子全息图的尺寸，该子全息图的尺寸作为相对于SLM的物点距离的函数，SLM的分辨率约为5兆像素，像素间距为156μm，相对于SLM或者显示器的观察距离为约2米。同样示出的虚曲线显示了子全息图的尺寸，该子全息图的尺寸作为相对于SLM的物点距离的函数，SLM的像素间距近似为30μm，并且相对于SLM或者显示器的观察距离近似为70厘米。图2中表示的曲线是针对具有蓝色波长λ＝475nm的光进行的计算。对于实曲线的子全息图，存在尺寸为约6mm的虚拟可见区域。对于虚曲线的子全息图，存在尺寸为约11mm的虚拟可见区域。

从根据图2的图形表示可以看出，对于实曲线的SLM，对于在SLM或显示器前面约18cm处的物点，子全息图的尺寸减小到4个像素，对于在SLM或显示器前方约10cm处的物点，进一步减小为2个像素。然而，对于在SLM上尺寸或范围非常小的这些子全息图，不再能够实现足够好的重构，因为对于这些子全息图而言，子全息图的边缘的衍射效应比尺寸或范围大的子全息图更加强烈明显。此外，不仅在虚拟可见区域的边缘上可以发生更高衍射级的串扰，而且还在虚拟可见区域的整个宽度或范围可以发生更高衍射级的串扰。在这种情况下，18厘米距离对应于观察距离的9％，并且10厘米的距离对应于观察距离的5％。

然而，尤其对于虚曲线的SLM，对于物点相对于SLM或显示器的距离为约1cm，已经存在5像素的子全息图的尺寸，在这种情况下为观察距离的仅约1.4％。因此，相关的深度区域非常小。

还要提到的是，可以在从显示器处的观察者的观察方向上的显示器前面、显示器后面、或者甚至在显示器的平面中生成或表示物点或待重构的场景。显示器的平面通常是SLM的平面。位于SLM平面内的物点可以方便地以及为了简化计算在尺寸上总是一个像素，即使分析计算或者使用投影方法计算中的子全息图尺寸的极限值在那里趋向于值0(零)。一个像素的子全息图的尺寸或范围相当于SLM平面中的物点例如在二维(2D)SLM上表示的情况。

关于通过分析计算(通过投影方法计算)和傅立叶变换计算来计算子全息图的差异，图3示出了子全息图中的振幅分布。

实曲线示出了根据图2的实曲线(即对于像素间距为156μm且观察距离为2m的SLM的显示器，分配给该子全息图的物点位于显示器或SLM前面约50cm处)根据利用投影方法的几何计算在子全息图中确定的振幅，而点划线曲线表示根据图2的实曲线根据利用傅立叶变换方法的更精确计算确定的振幅。在这种情况下，利用根据图3的实曲线的分析计算确定的子全息图的振幅适合于利用傅立叶变换方法确定或计算的子全息图的振幅的平均水平，以便允许更简单的比较。在这种情况下，通过投影进行的子全息图的几何计算生成尺寸为13像素的子全息图。

利用傅立叶变换方法计算的振幅(用点划线曲线表示)，在这种情况下显示更平滑的分布，在曲线的中心区域有过冲，向外或向曲线的边缘区域连续减小。

振幅分布的这种差异随着虚拟可见区域的增大而减小。对于像素间距为156μm且观察距离为2m的SLM，例如，对于波长λ＝470nm的蓝光，虚拟可见区域大约为6mm大。

图4表示根据图3的振幅分布，但针对位于显示器前面仅约17.5cm处的物点和按照根据图2的虚曲线的SLM，因此针对具有像素间距为30μm和观察距离为70cm的SLM的显示器。这意味着，针对根据图2的虚曲线的SLM和位于显示器或SLM前方约17.5cm处的物点，根据图4，实曲线将示出根据利用投影方法的几何计算的振幅分布，并且虚曲线会示出根据利用傅立叶变换方法的计算的振幅分布。在两种情况下，如图3所示的物点距离50厘米和观察距离2米，或如图4所示的物点距离17.5厘米和观察距离70厘米，物点相对于SLM的相对距离是观察距离的25％。在后一种情况下，像素间距为30μm并且观察距离为70cm，然而，波长λ＝470nm的蓝光的虚拟可见区域大约是11mm大，即图3所选实例中的约1.8倍大。

从图4中可以看出，与图3相比，虚曲线的振幅分布的过冲至少在子全息图的中心区域变得更小。图3和图4之间的比较表明，对于尺寸为11mm的较大虚拟可见区域和观察距离的25％的相对于SLM的相对距离，利用投影方法计算的子全息图与利用傅立叶变换方法计算的子全息图之间的差异远小于对于尺寸为仅6mm的虚拟可见区域的差异。

关于根据图2的实曲线的SLM，在具有尺寸为6mm的虚拟可见区域的情况下，图5a示出了子全息图的振幅分布，该子全息图由位于显示器或SLM前方约10厘米或观察距离的5％处的物点生成和计算，即该物点比先前考虑的物点更近。根据利用投影方法的子全息图的几何计算，则子全息图的尺寸或范围仅为2个像素宽。只有2个像素的振幅值不等于0(零)，并且这两个振幅同样大。然而，利用傅立叶变换方法确定的子全息图显示了在所确定的子全息图的相应奇数个像素上的对称分布。只有中心像素具有高振幅，该像素的左右相邻像素具有低得多的振幅。因此，在这种情况下，子全息图的两次计算的相对差异将特别大，这可以从两条曲线相对于彼此的移位中清楚地看出。在利用投影方法的计算中，子全息图的中间位于两个像素之间。在利用傅立叶变换方法的计算中，子全息图的中间也对应于像素的中间。

从图2至图5a中可以推断，针对尺寸或范围非常小的子全息图，例如在虚拟可见区域的尺寸为6mm并且物点相对于显示器或SLM的相对距离为观察距离的10％的情况，通过投影方法对子全息图的分析计算以使子全息图的振幅分布近似于利用傅立叶变换方法确定的子全息图的振幅的方式通过允许子全息图的各个像素的不同振幅或具有不同振幅的各个像素有利地进行修改。

例如，对于根据图5a的物点与显示器或SLM的该距离和类似距离，现在利用相同振幅代替2个像素，将子全息图在其范围上加宽到3个(5个或更多)像素，因此，提供了SLM上的编码区域，该编码区域具有通过投影方法确定的子全息图以及与其相邻的其他像素。在这种情况下，该编码区域的振幅例如取自通过傅立叶变换方法获得的计算值。

图5b示出了具有5个像素的子全息图，这5个像素的振幅值对应于利用傅立叶变换方法的计算。与图5a相比地示出的傅立叶变换方法仍具有其他像素的小的非零振幅值。然而，在图5b中具有5个像素的子全息图表示已经非常好的近似于傅立叶变换方法的结果。

在这种情况下，根据另外的计算工作量，将相对于显示器或SLM的这种距离小的物点的振幅存储在值表(也称为查找表)中是有利的。由于本示例中的振幅相对于子全息图的中间是对称的，因此将3个振幅值存储在查找表中就足够了。

然而，不需要借助于傅立叶变换方法的值来精确确定编码区域。

图6示出了根据利用投影方法的计算的子全息图中的振幅分布的图形表示，其具有振幅的突然转变，并且与之相比，在编码区域中具有从值0到值1的振幅连续转变的振幅分布。由子全息图通过下列方式确定编码区域中的振幅分布，即，对于子全息图的相应的4个边缘像素振幅略微减小至例如0.95、0.85、0.7和0.5的值，对于子全息图范围之外的相应的3个像素，振幅略微增加至例如0.3、0.15和0.05的值。因此，在SLM上提供编码区域，该编码区域具有通过投影方法确定的子全息图以及与其相邻的其他像素。然而，在这种情况下，利用傅立叶变换方法的计算工作不是必需的。

下面将更详细地描述在SLM上计算和生成全息图的根据本发明的方法。

根据本发明，SLM上的物点的编码区域可以扩展到子全息图外部的区域。在这种情况下，生成和计算子全息图所用的方法在很大程度上并不重要。

在模拟中，在观察者眼睛的入射光瞳的平面中计算所使用的SLM的在透射中共变的单个像素的衍射图案。在这种情况下，显而易见的是，在第一横向范围(y方向)中具有I>0.9x Imax的强度值的单个像素的衍射图案的区域，或者像素的远场中的强度分布的区域，即尤其是在观察者的眼睛的入射光瞳的平面中假定值大于7mm，并且在第二横向范围(x方向)具有大于20mm的值，像素具有纵横比1：3。这意味着，子全息图的尺寸在y方向上可以加宽或延伸例如±3.5mm并且在x方向上可以加宽或延伸例如±10mm。位于常规子全息图之外的该区域也可用于编码物点。这意味着，该区域中的相邻像素(即同样是位于该区域中但位于常规子全息图之外的像素)的衍射图案也到达观察者眼睛的入射光瞳并且形成在眼睛的视网膜上表示的物点，该物点并非位于通过几何投影确定的子全息图的区域中。

在这些模拟的基础上，可以推断出，眼睛入射光瞳平面中SLM的各个像素的衍射图案比入射光瞳本身更明显地延伸。相对地，这也意味着，可以使用眼睛入射光瞳或虚拟可见区域的几何投射区域之外的SLM的像素，该几何投射区域通过物点到达SLM上，以便在空间中生成期望的物点，以及能够通过眼睛的入射光瞳获取它们。因此，用于在空间中编码物点的SLM的像素可以部分地或者甚至在特定情况下完全位于眼睛的入射光瞳的投影区域或SLM上的虚拟可见区域的投影区域之外。此外，还可以使子全息图的区域可变地细化，也就是说，仅使用子全息图中的特定像素来编码物点。

在可变细化的情况下，可以对剩余的(即SLM的寻址和未掩蔽像素)执行优化，以便实现对背景的最佳可行抑制。

通过在常规子全息图的空间范围上寻址像素，可以增加或另外减少用于重构的像素的数量。也可以以统计上细化的方式执行像素的寻址，并且利用足够大的起始数量的像素，像素的寻址例如可以减少到初始像素的80％、60％、40％或甚至20％，在可比较的常规子全息图中初始像素可以被寻址或分配给一个或多个物点。这取决于个别编码情况。

也可以有意地使用去除常规结构的子全息图来使各个相邻物点的衍射图案的空间频率分量以使通过可见串扰的形式表现出来的它们的叠加降低的形式彼此不同。例如，在这种情况下，起点可以是应用振幅变迹函数以便实现物点的编码区域的常规子全息图。该振幅变迹函数不同于编码与第一物点相邻的物点的相邻子全息图或编码区域的振幅变迹函数，第一物点由第一编码区域编码。然而，也可行的是，使用像素寻址的统计分布作为基础，这实现了这一点。编码区域也可以重叠。然而，也可行的是，编码区域也可以不需要重叠，例如当SLM上的像素数足够高，和/或充分存在的统计细化像素使得可以使用统计上细化但不重叠的像素分组，即不同物点的不同像素分组，这些像素分组不重叠或仅略微重叠。在这种情况下，子全息图或编码区域的用于不同物点的不同振幅变迹函数应该不对称。这并非取决于子全息图在统计上是否划分。

换句话说并且为了更好地理解，可以以与艾里分布类似的方式考虑单个像素的衍射图案。衍射图案中旁瓣的高度和位置取决于用于子全息图的振幅变迹函数。因此，旁瓣总体上可以通过较高的数值孔径更靠近中心峰值，并且通过较小的数值孔径远离中心峰值。通过在子全息图中使用多孔径透镜的方法，或者总体在统计上细化或统计上变迹的透镜函数，可以将旁瓣移动到衍射图案的背景中或者以使相邻物点的串扰变得最小的方式改变它们相对于相邻衍射图案的位置和形状。作为评价标准，在这种情况下使用在视网膜上形成的图像。这意味着，要考虑通过观察者眼睛的入射光瞳对光的平面波的角谱的压缩。

子全息图的振幅变迹函数的集合可以与相应生成的相互串扰值一起保存在查找表中并存储。通过卷积获得简单值，在这种情况下应该注意，卷积中心由分配的物点的相互距离确定。换句话说，这给出了观察者所感知的所表示的物点的重构质量的优化方法。

图7示出了SLM上像素的不同类型的寻址。可以使用这些类型的寻址以便利用特定数量的像素重构二维和/或三维场景的物点，可以由观察场景的观察者的眼睛的入射光瞳获取该重构。总体上，子全息图或编码区域的统计选择或统计细化可以以复值方式进行，即关于像素的振幅透明度和相位透明度。图6中的表示总体可以示出复值像素的寻址网格，但也可以简单地示出强度网格或强度值阵列，其可以例如是二进制的或者取介于0到1之间的值。寻址的二进制网格或简单地强度分布的应用用于简化表示。加权寻址的网格以及同样的强度网格可以持续延伸。

在图7中，表示1)示出了子全息图SH的强度分布或寻址像素，子全息图SH在每个表示1)至6)中具有相同的尺寸或范围。通过虚线或轮廓示出了子全息图SH的区域。

表示2)示出了被寻址的像素或子全息图SH向位于子全息图SH外的像素的统计扩展。换句话说，通过提供位于其外部的像素，子全息图的尺寸或范围增加以形成编码区域，这同样有助于在SLM中编码物点。因此，以这种方式生成的编码区域包括子全息图SH、子全息图SH的所有像素，以及位于子全息图SH外部的SLM的其他像素(这里以白色示出)。在这种情况下，在表示2)中，仅示出了位于子全息图SH的边缘区域中的孤立像素，除了子全息图SH之外，这些孤立像素也有助于编码区域的生成。当然也可行的是，以使位于子全息图SH的边缘区域周围的所有像素可以用于物点编码的方式增加子全息图SH的尺寸或范围，以便生成编码区域，即没有提供位于子全息图之外的像素扩展的统计划分。例如，子全息图SH可以在上、下、左和右区域中扩展3个或甚至5个像素，在这种情况下，这些像素以及在子全息图的内边缘区域处的像素的振幅被分配相应的振幅值，以提供朝向编码区域的边缘区域连续减小的振幅分布。

在表示3)中，示出了子全息图SH内的像素寻址的统计掩蔽。可以看出，这里以黑色示出的各个像素不会促进SLM中的物点的编码。

在图6的表示4)中示出了子全息图SH内部和外部的像素的统计寻址。该图示出了子全息图中的两个像素可以减少，并且同时子全息图可以在其外部扩展像素。因此，物点的编码区域包括由像素细化的子全息图，并且这些像素(这里以白色示出)位于子全息图的外部。

表示5)示出了完全在子全息图SH之外的像素的寻址，其在统计上未细化。可以看出，在SLM中编码物点的像素没有位于子全息图SH内。在该实施例中，在SLM中编码物点的像素完全位于子全息图SH的区域之外。

与表示5)相对地，表示6)同样示出了完全位于子全息图之外的像素的寻址，但在这种情况下，存在子全息图SH之外的像素的统计上划分的寻址。同样在该实施例中，如同在表示5)的实施例中，在SLM中编码物点的像素没有位于子全息图SH内。在该实施例中，在SLM中编码物点的像素完全位于子全息图SH的区域之外，并且具体地在这种情况下，仅提供特定的统计确定像素用于编码物点。

图8示出了圆形编码区域KB以及以表示a)至d)分配给编码区域KB的矩形或方形子全息图SH。

图8的表示a)示出了编码区域KB的示例，该编码区域KB小于通过投影方法的计算获得的子全息图SH。在该示例中，示意性地示出了具有正方形像素的SLM，SLM旨在由子全息图SH内的灰线表示。在该示例中，通过用于物点的投影方法计算并且由实线表示的子全息图同样是正方形并且尺寸为20×20像素。

如图4所示，借助于通过子全息图的截面，在较大的子全息图的情况下，使用傅立叶变换方法和投影方法计算的子全息图的边缘区域也存在差异，具体在图4的图形表示中，其中傅立叶变换方法(黑色曲线)的振幅分布具有过冲，但利用投影方法计算的子全息图的振幅分布具有恒定的振幅。

在二维中，在配置为矩形或正方形的子全息图中，使用投影方法和傅立叶变换方法计算的子全息图的差异在子全息图的角落区域特别大，因为在这里水平和竖直振幅分布的过冲加在一起。使用投影方法更简单地计算子全息图会由于角落中更高的衍射级而生成串扰。然而，当选择尺寸小于通过投影方法计算的子全息图面积的区域的编码区域时，这种扰动串扰可以有利地减小。

尤其地，选择近似圆形的子全息图是有利的。在图8所示的示例中，以使圆形被限定为具有与方形子全息图SH的边缘长度相对应的直径的方式选择编码区域KB，这里用虚线示出。

然后，在像素网格内，以使像素接近该圆形形状的方式选择与编码区域相关联的像素，这里用虚线示出。

根据图8的表示b)，可以以类似的方式通过计算其长轴和短轴对应于子全息图SH的矩形的长边和短边长度的椭圆而用近似椭圆编码区域KB代替矩形子全息图SH。

但本发明不限于这种情况。总体上，用于编码区域的圆的直径或椭圆的轴也可以与子全息图的边长不同。

相应地，编码区域的圆直径或椭圆的轴也可以根据图8的表示c)比子全息图更小，或者根据图8的表示d)略大于子全息图。如图8的表示d)所示，编码区域KB例如可以以这样的方式形成或生成：它在水平方向和竖直方向上略大于子全息图SH，但在对角线方向上小于子全息图SH。

在图9中示例性地示出了待重构的三维场景S划分，待重构的三维场景S划分为利用投影方法由子全息图SH计算编码区域KB的深度区域TB_G以及利用傅立叶变换方法由子全息图SH计算编码区域KB的其他深度区域TB_K。

在这种情况下，图9示意性地示出了包括SLM和虚拟可见区域VW的显示器D，在这种情况下，虚拟可见区域VW也可以被称为虚拟观察窗口，在此由观察者的眼睛示出的观察者通过虚拟观察窗口观察待重构的三维场景S。待重构的三维场景S可以以截头椎体F表示，所述截头椎体F是所谓的观察者区域，其从虚拟可见区域VW跨越到SLM，在这种情况下，如图所示，截头锥体F可以向后延伸超过SLM。三维场景S被分解为物点Pn。这里，作为示例，示出了三维场景S的物点P1至P4。从观察平面BE看，物点P1和P3位于SLM后面。因此，物点P2和P4位于SLM的前面。从图9中可以看出，与物点P3和P4相比，物点P1和P2具有相对于SLM的更大的距离。

在这种情况下，三维场景S被划分为在SLM的前面和后面的距离SLM的距离较大的深度区域TB_G，例如物点P1和P2位于该深度区域中，以及分为靠近SLM的深度区域TB_K。这在图9中由两条粗竖直线表示，这两条线用于表示分离平面。例如，物点P3和P4位于靠近SLM的深度区域TB_K中。如图9所示，术语“靠近SLM”总体可以表示与SLM后面的绝对距离不同的SLM前面的绝对距离。例如，该区域可以由子全息图的最小尺寸以像素来定限定。靠近SLM的深度区域TB_K可以例如以这样的方式定义：该深度区域TB_K包括具有小于5个像素的水平或竖直范围的子全息图SH。如从观察平面BE所见，子全息图的5个像素的范围总体在SLM后面的比在SLM前面更大的距离处实现。

关于比物点P3和P4更远离SLM并且位于深度区域TB_G中的物点P1和P2，在该配置中，根据投影方法计算子全息图SH₁和SH₂。关于相对于SLM具有短距离并且位于深度区域TB_K中的物点P3和P4，根据傅立叶变换方法计算子全息图SH。对于各个物点P_N，分别由这些子全息图SH、SH_N确定和生成SLM上的编码区域。

在可选配置中，还可以从查找表中获取物点P3和P4的编码区域的预先计算的值。

图10示意性地表示可以计算SLM的弯的或弯曲表面上的编码区域的方式。在这种情况下，再次示出了从观察平面BE看时处于SLM的前面或后面的物点P1到P4。SLM的弯曲表面可以是本身具有弯曲形状的显示器。然而，在本说明书的上下文中，它也可以是例如在平视显示器中的SLM的图像，由于其中设置的成像系统的像差(例如由于弯曲场)而使图像呈现弯曲形状，即使物理SLM本身配置为平的。

关于利用投影方法的计算，通过跟踪从虚拟可见区域VW穿过物点P_N到SLM的光线，可以以与平的SLM类似的方式确定弯曲SLM上的子全息图的位置和尺寸。这在图10中以物点P1至P4和相关的子全息图SH₁至SH₄示意性地示出。然后，由子全息图SH₁到SH₄计算相关的编码区域，其中物点P1到P4在编码区域中被编码在SLM上。如果情况是物点的编码区域具有与相关的子全息图相同的尺寸或范围和相同的形状，则在图10以及图9和图11a和图11b所示的子全息图也代表编码区域。

可以根据从物点到子全息图内的各种像素的中心的光线的路径差来确定子全息图中的相位分布。由此，然后可以确定编码区域，其中编码区域内的振幅分布被选择为恒定并且朝向编码区域的边缘区域连续减小。

作为可选方案，可以通过对SLM上每个像素的一个值分别进行采样实施从物点到SLM的惠更斯波传播。然后，相位分布基本上对应于前面的过程。同样根据波传播计算振幅分布。

作为可选方案，也可以进行从物点到虚拟可见区域的惠更斯波传播以及从虚拟可见区域到SLM的惠更斯波传播。

图11a和图11b分别示出了具有非常大的视场的显示器或SLM。在这些示例中，视场大约为100度并且由虚线外线示出。

在图11a中，观察者的眼睛位于SLM的中心区域或中央，并且通过虚拟可见区域VW垂直地查看SLM，并且同样垂直地查看物点P1。对于该物点P1，计算子全息图SH₁，并且由此计算编码区域，如同例如根据图9的具有小视场的SLM的情况。尤其地，虚拟可见区域VW位于平行于SLM的观察平面BE中。

图11b示出了具有与图11a中的观察位置相同位置的SLM或显示器，但现在针对的是眼睛的眼睛瞳孔或观察者的头部移动或旋转以便观察物点P2的情况，物点P2在视场的外部区域或边缘区域中。观察者眼睛的眼睛瞳孔的旋转可以例如用摄像机检测，从而可以执行注视跟踪。

然而，可选地，也可以独立于观察方向执行待重构的场景或物体的全息图的计算，并且仅考虑横向位置和眼睛相对于SLM的距离，以使观察者只能通过有意识地旋转头部或眼睛而从该位置观察SLM或显示器的边缘。在这种情况下，根据图11b，在存在使得虚拟可见区域VW_新垂直于从其中央通过P2到达SLM的连接线的相对于SLM倾斜的虚拟可见区域VW_新的情况下，可以计算物点P2的编码区域。这生成与由平行于SLM的虚拟可见区域VW_标准计算的子全息图或编码区域时的情况尺寸不同的由SLM上生成的子全息图SH₂或者编码区域。子全息图以及由此生成的编码区域的这种修改的尺寸和位置实现了对于观察者眼睛而言物点P2的改进的可见重构。

此外，在该示例性实施例的改进配置中，可以通过在视场或视场区域上连续旋转虚拟可见区域来执行SLM上的编码区域的计算。

作为可选方案，在根据图11b的示例性实施例的另一种配置中，关于虚拟可见区域VW的旋转，仅考虑视场的大角度，例如大于30度的角度。可选地，视场可以被划分为角度区域，分别对这些角度区域执行利用固定(但是可选地倾斜)在角度区域内的虚拟可见区域进行计算。

图12以表示a)示出了具有矩形振幅分布的子全息图。这意味着振幅分布在子全息图内部具有恒定值，在子全息图外部具有零值。

与此相比，具有以正弦平方形状变迹的振幅分布的编码区域同样以表示a)示出。另外，这里选择该编码区域略大于子全息图的尺寸。然而，本发明不限于此。这意味着编码区域也可以等于或小于子全息图，如关于图7和图8已经描述的那样。然而，也可以使用其他函数(例如高斯函数)来代替正弦平方形状的振幅分布，以便生成变迹振幅分布。

图12以表示b)示出了编码区域中的变迹振幅分布以及子全息图。变迹振幅分布的使用也可以结合与子全息图相比较的编码区域的形状的变化，如图8中的示例所示。因此，例如，对于圆或圆形编码区域也可以有利地使用径向振幅分布，即，在所有方向上随着相对于编码区域的中间的距离而朝向边缘径向减小的振幅。

图12的表示b)示意性地示出了方形子全息图SH，其通过虚线示出，并且与其相比较，圆形编码区域KB具有从其中间径向不断减小的振幅。

以类似的方式，具有朝向边缘区域椭圆地减小的振幅的编码区域也可以用于矩形配置的子全息图。

因此，如果用于计算和生成子全息图的傅立叶变换方法和用于直接计算子全息图的投影方法的组合有利于在场景的SLM上或待重构的物体上计算和生成全息图，则可以根据本发明组合用于计算和生成子全息图的傅立叶变换方法和用于直接计算子全息图的投影方法的优点。

本发明不限于这里表示的示例性实施例。总之，还应特别指出的是，上述示例性实施例仅用于描述所要求保护的教导，而不是将其限制于示例性实施例。

Claims (23)

1.一种用于在表示二维和/或三维场景的全息显示器的空间光调制装置中进行编码以生成全息图的方法，其中将所述场景分解成物点并在所述空间光调制装置中将所述场景编码在全息图中，所述全息图被划分为子全息图，其中将所述物点编码到所述空间光调制装置上的编码区域中，并且其中以使虚拟可见区域中较高衍射级的串扰减小的方式与分配给所述编码区域的子全息图的尺寸和/或形状相关地选择所述编码区域的尺寸和/或形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述物点在所述编码区域中的振幅值朝向所述编码区域的边缘区域连续减小。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在视场SF≥30度的情况下，平行于所述空间光调制装置形成的虚拟可见区域被计算用于所述空间光调制装置的中心区域，其中与所述空间光调制装置成角度形成的虚拟可见区域被计算用于所述空间光调制装置的边缘区域，所述角度对应于观察者观看所述空间光调制装置所处的角度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中利用观察平面中的虚拟可见区域通过物点到所述空间光调制装置上的几何投影来生成子全息图。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述虚拟可见区域几何投影到所述空间光调制装置上之后，

—生成的所述子全息图中的振幅被设置为对于所述子全息图的所有像素为恒定值，

—对于存在于所述子全息图的所述边缘区域中的像素，振幅值分别连续地减小预定值，并且

—所述子全息图在其范围上以像素增加，以便生成所述物点的所述编码区域，这些像素的所述振幅值进一步连续地减小到阈值。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述虚拟可见区域几何投影到所述空间光调制装置上之后，

—所述子全息图在其范围上以像素减小，以便生成所述物点的所述编码区域，

—生成的所述编码区域中的振幅被设置为对于所述编码区域的所有像素为恒定值；以及

—对于存在于所述编码区域的所述边缘区域中的像素，振幅值分别连续地减小预定值直到达到阈值。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述编码区域中的最大振幅的1％的值被选定为所述阈值。

8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其中在所述编码区域中生成钟形振幅分布。

9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中变迹函数被编码到所述物点在所述空间光调制装置中的所述编码区域中，或者所述物点的所述编码区域的计算值乘以变迹函数，所述变迹函数在所述编码区域的中心区域中具有最大振幅值并且朝向所述编码区域的所述边缘区域减小到值0。

10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中对于处在相对于所述空间光调制装置的预定深度处的物点，通过傅立叶变换分别计算一次编码区域，计算的子全息图的振幅分布存储在查找表中。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中对于处在相对于所述空间光调制装置不同深度处和不同横向外置处的物点，通过除傅立叶变换之外的波传播方法，优选地通过惠更斯小波计算一次编码区域，计算的编码区域的振幅分布存储在查找表中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中仅具有参考强度A的物点的振幅分布分别存储在查找表中，而对于具有强度B并且相对于所述空间光调制装置位于与具有强度A的所述物点的深度相等深度处的物点，相关编码区域的各个像素的振幅分布取自所述查找表，并且每个像素的所述振幅乘以因子(B/A)²。

13.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，在所述物点相对于所述空间光调制装置的距离小的情况下，当所述虚拟可见区域的尺寸大于10mm时，优选地小于相对于显示器的所述空间光调制装置的观察距离的5％，或者当所述虚拟可见区域的尺寸介于5mm和10mm之间时，优选地小于相对于显示器的空间光调制装置的观察距离的10％，和/或在所述物点相对于所述虚拟可见区域是大角度的情况下，优选地大于20°，所述编码区域由利用傅立叶变换方法和/或通过惠更斯小波计算的子全息图来确定。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，在所述物点相对于所述空间光调制装置的距离较大的情况下，当所述虚拟可见区域的尺寸大于10mm时，优选地大于或等于相对于显示器的空间光调制装置的观察距离的5％，或者当所述虚拟可见区域的尺寸介于5mm和10mm之间时，大于或等于相对于显示器的空间光调制装置的观察距离的10％，和/或在所述物点相对于所述虚拟可见区域角度小的情况下，优选地小于或等于20°，所述编码区域由利用投影方法计算的子全息图来确定，其中

—所述虚拟可见区域投影通过所述物点到达所述空间光调制装置上并生成子全息图，

—所述子全息图以像素扩展或缩小，以便生成所述物点在所述空间光调制装置上的所述编码区域，

—相位函数被编码到所述编码区域中，并且

—振幅函数以使所述物点以预定强度重构的方式被编码到所述编码区域中。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中极限子全息图尺寸被确定，并且对于子全息图的尺寸大于或等于所述极限子全息图尺寸的所有物点，利用投影方法由子全息图计算编码区域，并且对于子全息图的尺寸小于所述极限子全息图尺寸的所有物点，利用傅立叶变换方法或基于查找表由子全息图计算编码区域。

16.根据权利要求15所述的方法，其中5个像素的值被选择为所述极限子全息图尺寸。

17.根据前述权利要求之一所述的方法，其中由检测的观察者观察所述空间光调制装置的距离或横向位置或观察者的视角来确定根据所述投影方法计算编码区域和子全息图的那些物点以及根据波传播方法计算编码区域和子全息图的那些物点。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述虚拟可见区域的范围被选择为小于或等于衍射级的范围，尤其是在所述场景的颜色重构的情况下，所述虚拟可见区域的范围适合于所用最短波长的衍射级的范围。

19.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，为了计算所述编码区域的所述振幅分布，进行从物平面中的物点到观察平面中的完整衍射级的光传播的变换，然后在所述观察平面中的衍射级的边缘部分中将振幅设置为值0，以便生成在所述观察平面中其尺寸减小的虚拟可见区域。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述观察平面中衍射级的振幅的计算值乘以变迹函数，所述变迹函数的范围小于一个衍射级。

21.根据权利要求20所述的方法，其中矩形函数、高斯函数或余弦函数用作所述变迹函数。

22.一种光调制装置，其中按照根据权利要求1至21之一所述的方法将全息图编码在所述光调制装置中。

23.一种表示二维和/或三维场景的显示器，尤其是全息显示器，包括至少一个空间光调制装置，其中按照根据权利要求1至21之一所述的方法将全息图编码在所述至少一个空间光调制装置中。