ITRM20110402A1 - METHOD OF DISPLAYING SELF-STEREOUSCOPIC HOLOGRAPHIC IMAGES AND ITS OLOVISOR DEVICE. - Google Patents
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Description
Metodo di visualizzazione di immagini olografiche autostereoscopiche e relativo dispositivo olovisore Method of visualization of autostereoscopic holographic images and related holovisor device
La presente invenzione riguarda un metodo di visualizzazione di immagini olografiche autostereoscopiche e relativo dispositivo olovisore. The present invention relates to a method for displaying autostereoscopic holographic images and related holovisor device.
Più precisamente, la presente invenzione riguarda un metodo ed un dispositivo olovisore, in grado di visualizzare in modo auto-stereoscopico ologrammi a partire da un ologramma generato al computer. More precisely, the present invention relates to a holovisor method and device capable of displaying holograms in an auto-stereoscopic way starting from a computer generated hologram.
Attualmente esistono diversi tipi di display in 3D, alcuni fanno uso di occhiali di vario tipo (sistemi stereoscopici), altri utilizzano delle speciali lenti di uscita (schermi lenticolari) per visualizzare diversi punti di vista dell'immagine da visualizzare (sistemi autostereoscopici). Currently there are different types of 3D displays, some make use of various types of glasses (stereoscopic systems), others use special output lenses (lenticular screens) to display different points of view of the image to be displayed (autostereoscopic systems).
E' noto che l'unica vera visualizzazione in 3D di una immagine è data dalla olografia, che riproduce esattamente i fronti d'onda riflessi dagli oggetti. Vari tentativi sono stati effettuati per visualizzare ologrammi in tempo reale (MIT, NHK) ma tutti fino ad ora hanno visualizzato degli ologrammi molto piccoli (circa 15 cm). It is known that the only true 3D visualization of an image is given by holography, which exactly reproduces the wave fronts reflected by the objects. Various attempts have been made to view holograms in real time (MIT, NHK) but all of them have so far displayed very small holograms (about 15 cm).
La visualizzazione video olografica presenta diversi problemi su: Holographic video display has several problems on:
- dimensione del display; - display size;
- grande angolo di visualizzazione orizzontale (60°); - large horizontal viewing angle (60 °);
- proiezione in tempo reale di un ologramma in movimento; - real-time projection of a moving hologram;
- visualizzazione sequenziale di ologrammi elementari; - sequential visualization of elementary holograms;
- modulazione combinata in ampiezza e fase del fascio laser; - combined amplitude and phase modulation of the laser beam;
- generazione di ologrammi binari da coppie stereo di immagini video. - generation of binary holograms from stereo pairs of video images.
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo di visualizzazione 3D che risolva i problemi e superi gli inconvenienti della tecnica anteriore. The object of the present invention is to provide a 3D visualization method which solves the problems and overcomes the drawbacks of the prior art.
Ulteriore scopo specifico della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo olovisore che risolva i problemi e superi gli inconvenienti della tecnica anteriore. A further specific object of the present invention is to provide a holovisor device which solves the problems and overcomes the drawbacks of the prior art.
E oggetto della presente invenzione un metodo per la visualizzazione di immagini olografiche autostereoscopiche, caratterizzato dal fatto di utilizzare un sistema ottico comprendente un display digitale posto sul piano immagine, e un'ottica di proiezione delle immagini visualizzate da detto display su un diffusore olografico, e dal fatto di eseguire le seguenti fasi: The object of the present invention is a method for displaying autostereoscopic holographic images, characterized by using an optical system comprising a digital display placed on the image plane, and an optics for projection of the images displayed by said display on a holographic diffuser, and by carrying out the following steps:
A. generare una immagine olografica digitale; A. generate a digital holographic image;
B. suddividere detta una immagine olografica digitale in un numero N, con N intero positivo maggiore di 1, di linee olografiche elementari parallele; B. subdividing said digital holographic image into a number N, with a positive integer N greater than 1, of parallel elementary holographic lines;
e dal fatto che, in sequenza per ciascuna linea olografica elementare di dette N linee olografiche elementari, si effettuano le seguenti ulteriori fasi: C. modificare le dimensioni di detta linea olografica elementare adattandole alle dimensioni di detto display digitale, ottenendo un corrispondente ologramma elementare modificato; and by the fact that, in sequence for each elementary holographic line of said N elementary holographic lines, the following further steps are carried out: C. modify the dimensions of said elementary holographic line adapting them to the dimensions of said digital display, obtaining a corresponding modified elementary hologram ;
D. visualizzare, detto ologramma elementare modificato su detto display digitale; D. displaying said modified elementary hologram on said digital display;
E. modificare le dimensioni di detto ologramma elementare modificato e visualizzato su detto display digitale, adattandole alle dimensioni di una porzione lineare di detto diffusore olografico di larghezza pari a l/N-mo della larghezza totale di detto diffusore olografico, tramite detta ottica di proiezione, ottenendo una corrispondente ololinea elementare; E. modify the dimensions of said elementary hologram modified and displayed on said digital display, adapting them to the dimensions of a linear portion of said holographic diffuser having a width equal to 1 / N-m or of the total width of said holographic diffuser, by means of said projection optics, obtaining a corresponding elementary ololine;
F. proiettare, attraverso detta ottica di proiezione, detta ololinea elementare in modo telecentrico su detto diffusore olografico, F. projecting, through said projection optics, said elementary hololine in a telecentric way on said holographic diffuser,
ottenendo su detto diffusore olografico la visualizzazione sequenziale di N ololinee parallele corrispondenti a dette N linee olografiche elementari e quindi la visualizzazione di una immagine olografica auto-stereoscopica corrispondente a detta una immagine olografica digitale. obtaining on said holographic diffuser the sequential visualization of N parallel lines corresponding to said N elementary holographic lines and then the visualization of an auto-stereoscopic holographic image corresponding to said one digital holographic image.
Il punto essenziale dell'invenzione è la scomposizione dell'immagine olografica digitalizzata in ologrammi "elementari" verticali (o più in generale parallele ad una direzione predefinita). Nella tecnica anteriore la scomposizione è effettuata invece in pixel, e poiché si ottengono così miliardi di pixel, non si riesce a proiettarli se non su schermi molto piccoli (pochi pollici). The essential point of the invention is the decomposition of the digitized holographic image into vertical "elementary" holograms (or more generally parallel to a predefined direction). In the prior art the decomposition is instead carried out in pixels, and since billions of pixels are thus obtained, it is not possible to project them except on very small screens (a few inches).
Preferibilmente secondo l'invenzione, le fasi da A ad F vengono ripetute per il mantenimento nel tempo di detta una immagine auto-stereoscopica su detto diffusore olografico. Preferably according to the invention, the steps from A to F are repeated for the maintenance over time of said an auto-stereoscopic image on said holographic diffuser.
Preferibilmente secondo l'invenzione, si generano più immagini olografiche digitali e per ciascuna immagine olografica digitale si ripetono le fasi da A ad F, visualizzando su detto diffusore olografico una sequenza video. Preferably according to the invention, several digital holographic images are generated and for each digital holographic image steps A to F are repeated, displaying a video sequence on said holographic diffuser.
Preferibilmente secondo l'invenzione, ciascuna di dette linee olografiche elementari è scomposta in otto piani di bit visualizzati in modo sequenziale su detto display digitale e su detto diffusore olografico. Preferably according to the invention, each of said elementary holographic lines is broken down into eight bit planes displayed sequentially on said digital display and on said holographic diffuser.
Preferibilmente secondo l'invenzione, detto display digitale viene illuminato da un raggio laser che è modulato in ampiezza attraverso un modulatore opto-acustico modulando la sua tensione di alimentazione in otto livelli differenti corrispondenti agli otto piani di bit, realizzando una sequenza di modulazione tale da visualizzare 8 piani di bit sul display digitale e contemporaneamente applicare una tensione differenziata al modulatore opto-acustico ottenendo 8 livelli consecutivi di bit modulati in 255 livelli di ampiezza. Preferably according to the invention, said digital display is illuminated by a laser beam which is modulated in amplitude through an opto-acoustic modulator modulating its supply voltage in eight different levels corresponding to the eight bit planes, realizing a modulation sequence such as to display 8 bit planes on the digital display and at the same time apply a differentiated voltage to the opto-acoustic modulator, obtaining 8 consecutive levels of modulated bits in 255 amplitude levels.
E' ulteriore oggetto specifico della presente invenzione un dispositivo olovisore (1000), caratterizzato dal fatto di includere: A further specific object of the present invention is a holovisor device (1000), characterized in that it includes:
- una unità elettronica di controllo atta a: - an electronic control unit suitable for:
o scomporre una immagine olografica digitale in un numero N, con N intero positivo maggiore di 1 di linee olografiche elementari parallele, o decompose a digital holographic image into a number N, with a positive integer N greater than 1 of parallel elementary holographic lines,
o modificare le dimensioni di ciascuna di dette linee olografiche digitali ottenendo corrispondenti ologrammi elementari modificati adatti alla visualizzazione su: - un display digitale posto sul piano immagine e atto a visualizzare singolarmente ciascuno di detti ologrammi elementari modificati, o modify the dimensions of each of said digital holographic lines obtaining corresponding modified elementary holograms suitable for viewing on: - a digital display placed on the image plane and able to individually display each of said modified elementary holograms,
- un'ottica di proiezione atta a proiettare in modo telecentrico ciascuno di detti ologrammi elementari modificati visualizzati su detto display digitale, di nuovo adattandone contestualmente le dimensioni, su - a projection optics able to project in a telecentric way each of said modified elementary holograms displayed on said digital display, again at the same time adapting their dimensions, on
- un diffusore olografico, - a holographic diffuser,
e dal fatto che: and by the fact that:
- detta ottica di proiezione è atta a proiettare ciascuna di detti ologrammi elementari modificati su porzioni lineari parallele e successive di detto diffusore olografico aventi larghezza pari a l/N-mo della larghezza totale di detto diffusore, ottenendo corrispondenti N ololinee elementari, - detta una unità elettronica di controllo è atta a sincronizzare la sequenziale visualizzazione su detto display digitale e la sequenziale proiezione su detto diffusore olografico di detti N ologrammi elementari modificati in modo tale da ottenere su detto diffusore olografico una immagine olografica corrispondente a detta una immagine olografica digitale, detta immagine olografica essendo per costruzione autostereoscopica. - said projection optics is adapted to project each of said modified elementary holograms onto parallel and successive linear portions of said holographic diffuser having a width equal to 1 / N-m or of the total width of said diffuser, obtaining corresponding N elementary lines, - said a unit control electronics is adapted to synchronize the sequential display on said digital display and the sequential projection on said holographic diffuser of said N elementary holograms modified in such a way as to obtain on said holographic diffuser a holographic image corresponding to said digital holographic image, said image holographic being by autostereoscopic construction.
Preferibilmente secondo l'invenzione, detto display digitale è un dispositivo è un DMD, illuminato da un raggio laser uscente da una sorgente laser e adattato nelle dimensioni da un gruppo ottico di proiezione. Preferably according to the invention, said digital display is a device and a DMD, illuminated by a laser beam coming out of a laser source and adapted in size by an optical projection unit.
Preferibilmente secondo l'invenzione, detto gruppo ottico di proiezione comprende un modulatore optoacustico atto a modificare le dimensioni di detto raggio laser. Preferably according to the invention, said optical projection assembly comprises an optoacoustic modulator adapted to modify the dimensions of said laser beam.
Preferibilmente secondo l'invenzione, detto un raggio laser è modulato in ampiezza attraverso il modulatore opto-acustico, modulando la sua tensione di alimentazione in otto livelli differenti corrispondenti agli otto piani di bit, realizzando una sequenza di modulazione tale da visualizzare sequenzialmente 8 piani di bit sul display digitale e contemporaneamente applicando una tensione differenziata al modulatore opto-acustico, ottenendo così 8 livelli consecutivi di bit modulati in 255 livelli di ampiezza. Preferably according to the invention, said laser beam is modulated in amplitude through the opto-acoustic modulator, modulating its supply voltage in eight different levels corresponding to the eight bit planes, realizing a modulation sequence such as to sequentially display 8 planes of bit on the digital display and at the same time applying a differentiated voltage to the opto-acoustic modulator, thus obtaining 8 consecutive levels of modulated bits in 255 levels of amplitude.
Preferibilmente secondo l'invenzione, detta ottica di proiezione comprende un sistema galvanometrico atto ad effettuare una scansione lineare, proiettando la luce proveniente da detto display su detto diffusore olografico. Preferably according to the invention, said projection optics comprises a galvanometric system adapted to perform a linear scan, projecting the light coming from said display onto said holographic diffuser.
Preferibilmente secondo l'invenzione, tra detto sistema galvanometrico e detto diffusore olografico è disposta una lente di Fresnel. Preferably according to the invention, a Fresnel lens is arranged between said galvanometric system and said holographic diffuser.
Preferibilmente secondo l'invenzione, che detta ottica di proiezione comprende un gruppo ottico anamorfico. Preferably according to the invention, that said projection optics comprises an anamorphic optical group.
L'invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, con particolare riferimento ai disegni delle figure allegate, in cui: The invention will now be described for illustrative but not limitative purposes, with particular reference to the drawings of the attached figures, in which:
- la figura 1 mostra una schema generale del sistema secondo l'invenzione, secondo una vista prospettica; Figure 1 shows a general diagram of the system according to the invention, according to a perspective view;
- la figura 2 mostra una vista schematica laterale gruppo telencentrico del sistema secondo 1'invenzione; Figure 2 shows a lateral schematic view of the telencentric assembly of the system according to the invention;
- la figura 3 mostra una forma di realizzazione del sistema di deflessione del raggio luminoso utilizzato nel dispositivo secondo l'invenzione; - la figura 4 mostra la composizione del gruppo ottico di deflessione in una forma di realizzazione del sistema secondo l'invenzione; - la figura 5 mostra un esempio di visualizzazione di una ololinea sul dispositivo secondo 1'invenzione; Figure 3 shows an embodiment of the light beam deflection system used in the device according to the invention; Figure 4 shows the composition of the optical deflection unit in an embodiment of the system according to the invention; figure 5 shows an example of visualization of a line on the device according to the invention;
- la figura 6 mostra in (a) un esempio di ologramma generato da computer, in (b) la sua digitalizzazione e in (c) la sua compressione in una ololinea, attraverso il dispositivo secondo 1'invenzione; Figure 6 shows in (a) an example of a computer-generated hologram, in (b) its digitization and in (c) its compression into a hololine, through the device according to the invention;
- la figura 7 mostra (a) una vista prospettica e (b) una vista dall'alto del sistema secondo l'invenzione alla fine della scansione; figure 7 shows (a) a perspective view and (b) a top view of the system according to the invention at the end of the scan;
- la figura 8 mostra uno schema a blocchi dell'elettronica di controllo di una forma di realizzazione del dispositivo secondo 1'invenzione . Figure 8 shows a block diagram of the control electronics of an embodiment of the device according to the invention.
Scopo principale della ricerca che ha portato alla presente invenzione è stato la realizzazione di un display di grandi dimensioni (50 pollici) sviluppando un originale sistema di scansione verticale, unitamente ad una elettronica di controllo che renda possibile la visualizzazione di ologrammi di grandi dimensioni in tempo reale. The main purpose of the research that led to the present invention was the realization of a large display (50 inches) by developing an original vertical scanning system, together with a control electronics that makes it possible to view large holograms in time. real.
La risoluzione almeno parziale dei suddetti problemi della tecnica anteriore è ottenuta secondo l'invenzione utilizzando contemporaneamente diversi sistemi: The at least partial resolution of the aforesaid problems of the prior art is obtained according to the invention by simultaneously using different systems:
1)scomposizione di un ologramma generale in tanti ologrammi elementari lineari (verticali o orizzontali) ; 1) decomposition of a general hologram into many elementary linear holograms (vertical or horizontal);
2)utilizzo combinato di un dispositivo ottico (preferibilmente opto-acustico) e di un display (e.g. DMD) per generare l'ologramma elementare modulato in fase ed in ampiezza; 2) combined use of an optical device (preferably opto-acoustic) and a display (e.g. DMD) to generate the elementary hologram modulated in phase and in amplitude;
3)caricamento veloce sincronizzato dell'ologramma elementare sul display; 3) fast synchronized loading of the elementary hologram on the display;
4)sistema ottico per la modifica delle dimensioni dell'ologramma elementare; 4) optical system for modifying the dimensions of the elementary hologram;
5)sistema di scansione lineare per la visualizzazione sequenziale degli ologrammi elementari; 5) linear scanning system for the sequential visualization of elementary holograms;
6)sincronizzazione del sistema di modulazione, scansione e deflessione; 6) synchronization of the modulation, scanning and deflection system;
7)gruppo ottico telecentrico di visualizzazione. 7) telecentric optical display unit.
Descrizione dettagliata Detailed description
La figura 1 mostra il dispositivo secondo l'invenzione comprendente una sorgente laser 10, un modulatore opto-acustico 20 per la modulazione di ampiezza della sorgente laser, un espansore di fascio o "beam expander" 30 (con all'interno un filtro spaziale), per illuminare uniformemente il dispositivo a specchi microscopici o "Digital Micromirror Device" (DMD) 40, un gruppo ottico anamorfico 50, uno specchio galvanometrico 60, un diffusore verticale olografico 70, una lente di Fresnel telecentrica 80, un prisma a riflessione totale ("Total Internai Reflection prism", TIR prism) 90 per separare la luce diretta e riflessa, un'immagine riprodotta 100, un'elettronica di controllo 110. Figure 1 shows the device according to the invention comprising a laser source 10, an opto-acoustic modulator 20 for the amplitude modulation of the laser source, a beam expander 30 (with a spatial filter inside) , to uniformly illuminate the microscopic mirror device or "Digital Micromirror Device" (DMD) 40, an anamorphic optical group 50, a galvanometric mirror 60, a vertical holographic diffuser 70, a telecentric Fresnel lens 80, a total reflection prism ( "Total Internai Reflection prism", TIR prism) 90 to separate direct and reflected light, a reproduced image 100, a control electronics 110.
Descriviamo ora più in dettaglio la composizione del dispositivo secondo l'invenzione. We now describe in more detail the composition of the device according to the invention.
Con riferimento alla figura 4, si ha, dopo la sorgente 10, si ha un modulatore opto-acustico 20 e subito dopo il beam-expander 30 composto dalle lenti 31 e 32. A queste segue il prisma 90 che deflette la luce sul DMD 40, lo specchio 120 e il sistema ottico di lenti anamorfiche 57, 58, 59 che opera in modo tale per cui la luce riflessa dal DMD 40 viene compressa orizzontalmente ed espansa verticalmente. Naturalmente l'esperto del ramo sa realizzare un gruppo ottico anamorfico ottimizzato secondo le necessità ed in grado di avere l'effetto appena menzionato. With reference to Figure 4, after the source 10 there is an opto-acoustic modulator 20 and immediately after the beam-expander 30 composed of the lenses 31 and 32. This is followed by the prism 90 which deflects the light onto the DMD 40 , the mirror 120 and the optical system of anamorphic lenses 57, 58, 59 which operates in such a way that the light reflected by the DMD 40 is compressed horizontally and expanded vertically. Naturally, the person skilled in the art can realize an anamorphic optical unit optimized according to the needs and capable of having the effect just mentioned.
Infine, prima della lente di Fresnel 80 si ha lo specchio galvanometrico 111 e il suo controllore 110. Finally, before the Fresnel lens 80 there is the galvanometric mirror 111 and its controller 110.
Facendo anche riferimento alla figura 3, nel punto nodale, fuoco comune alla lente verticali 58 ed orizzontali 57,59 del sistema anamorfico viene inserito uno specchio galvanometrico 62 o un specchio poligonale rotante 61 e la luce riflessa viene così inviata ad una gruppo ottico di uscita. Referring also to Figure 3, a galvanometric mirror 62 or a rotating polygonal mirror 61 is inserted in the nodal point, a focus common to the vertical 58 and horizontal lenses 57,59 of the anamorphic system and the reflected light is thus sent to an optical output unit .
Questo gruppo ottico di uscita è illustrato anche in riferimento alla figura 2, ed è composto da una lente telecentrica 80 e da un diffusore verticale per il display 70. Il raggio di scansione 66 proiettato dallo specchio galvanometrico 60 incide sulla lente di Fresnel 80 ed è trasmesso orizzontalmente al diffusore verticale 70 e da questo il raggio 78 va verso l'osservatore. Il sistema galvanometrico agisce quindi da scanner orizzontale, proiettando la luce proveniente dal DMD sulla lente di Fresnel 80 in modo da generare delle linee verticali 83, come illustrato in figura 5. This optical output assembly is also illustrated with reference to Figure 2, and is composed of a telecentric lens 80 and a vertical diffuser for the display 70. The scanning beam 66 projected by the galvanometric mirror 60 affects the Fresnel lens 80 and is transmitted horizontally to the vertical diffuser 70 and from this the ray 78 goes towards the observer. The galvanometric system therefore acts as a horizontal scanner, projecting the light coming from the DMD onto the Fresnel lens 80 in order to generate vertical lines 83, as illustrated in figure 5.
Con questo dispositivo secondo l'invenzione, si possono proiettare ologrammi generati da computer. In figura 7 è rappresentato un generico ologramma generato da computer. Un ologramma di 1000 mm di larghezza e 700 mm di altezza ha una risoluzione di almeno 1000 linee per millimetro, per cui i dati da memorizzare considerando un byte per dato sono: With this device according to the invention, computer-generated holograms can be projected. Figure 7 shows a generic computer generated hologram. A hologram 1000 mm wide and 700 mm high has a resolution of at least 1000 lines per millimeter, so the data to be stored considering one byte per data are:
1000 lpm x 1000mm x 10001pm x768mm = 768 GB. 1000lpm x 1000mm x 10001pm x768mm = 768GB.
Se si toglie la parallasse verticale, si reduce di un fattore 1000 la quantità dei dati per cui occorrono 768MB di dati per ologramma, con uno schermo che dovrebbe avere una risoluzione di IMpixel orizzontale e 768 linee verticali. Partendo da un'immagine proiettata dal DMD (1024x768), che originalmente ha una dimensione di 2cm x 1,5 cm e tramite un sistema ottico, viene compressa orizzontalmente di 20 volte ed espansa verticalmente di 40 volte, si ottengono delle strisce di dimensione Imm x 768 mm. Visualizzando sequenzialmente 1000 di queste immagini tramite lo scanner galvanometrico secondo l'invenzione, si ottiene uno schermo con una risoluzione di 1M pixel x 768 righe. If you remove the vertical parallax, you reduce by a factor of 1000 the amount of data that requires 768MB of data per hologram, with a screen that should have a resolution of horizontal IMpixel and 768 vertical lines. Starting from an image projected by the DMD (1024x768), which originally has a size of 2cm x 1.5cm and through an optical system, is compressed horizontally by 20 times and vertically expanded by 40 times, we obtain strips of size Imm x 768 mm. By sequentially displaying 1000 of these images by means of the galvanometric scanner according to the invention, a screen with a resolution of 1M pixel x 768 lines is obtained.
L'ologramma originale viene quindi scomposto in 1000 strisce (ololinee) ognuna con definizione di 1024 pixel x 768 righe, visualizzato sul DMD in quanto sul piano immagine, modificate nelle dimensioni dall'ottica anamorfica e proiettate sullo schermo di uscita. The original hologram is then decomposed into 1000 strips (hololine) each with a definition of 1024 pixels x 768 lines, displayed on the DMD as on the image plane, modified in size by the anamorphic optics and projected on the output screen.
Un osservatore davanti allo schermo riceverà sui suoi occhi due immagini differenti dipendenti dalla distanza dallo schermo e dall'angolo di visuale. An observer in front of the screen will receive two different images on his eyes depending on the distance from the screen and the viewing angle.
Tali immagini sono prodotte dalla diffrazione della luce prodotta dagli ologrammi elementari proiettati sullo schermo. Il sistema ottico di uscita deve essere di tipo telecentrico, in modo da proiettare le ololinee parallelamente all'osservatore e tutte della stessa grandezza, come illustrato ulteriormente in figura 7. These images are produced by the diffraction of light produced by elementary holograms projected on the screen. The optical output system must be of the telecentric type, in order to project the lines parallel to the observer and all of the same size, as illustrated further in figure 7.
A tale scopo viene utilizzato un sistema ottico composto da una lente 80 di tipo Fresnel con un diffusore verticale 70 olografico di visualizzazione. For this purpose, an optical system is used consisting of a Fresnel-type lens 80 with a vertical holographic display diffuser 70.
Facendo riferimento alla figura 8, l'elettronica di controllo 110 è formata da tre parti principali, il controllore opto-acustico 111, il controllore della deflessione 112 e il controllore del DMD 113. Referring to Figure 8, the control electronics 110 is formed by three main parts, the opto-acoustic controller 111, the deflection controller 112 and the DMD controller 113.
Secondo una preferita forma di realizzazione, il modulatore opto-acustico 20 è costituito da un cristallo di ossido di tellurio (Te02)che varia il suo indice di rifrazione in funzione della frequenza e dell'ampiezza di una onda acustica generata da un trasduttore piezoelettrico applicato sul cristallo. Tale onda acustica è modulata in ampiezza da una tensione continua applicata al modulatore. Viene utilizzato il primo ordine di diffrazione. According to a preferred embodiment, the opto-acoustic modulator 20 consists of a tellurium oxide crystal (Te02) which varies its refractive index as a function of the frequency and amplitude of an acoustic wave generated by an applied piezoelectric transducer on the crystal. This acoustic wave is modulated in amplitude by a direct voltage applied to the modulator. The first order of diffraction is used.
La modulazione è di tipo temporale. Considerando che l'ampiezza del raggio in uscita è proporzionale alla tensione applicata al modulatore, e tale tensione varia da 0 a 5 V, viene divisa questa tensione per il numero di livelli della immagine 255, che da un valore di circa 20mV per step, per cui la sequenza di modulazione consiste nel visualizzare piani di bit sul display e contemporaneamente applicare una tensione che è uguale allo step iniziale moltiplicato per l'ordine di bit visualizzato, per cui si ha: The modulation is temporal. Considering that the amplitude of the output beam is proportional to the voltage applied to the modulator, and this voltage varies from 0 to 5 V, this voltage is divided by the number of levels of the image 255, which gives a value of about 20mV per step, for which the modulation sequence consists in visualizing bit planes on the display and at the same time applying a voltage that is equal to the initial step multiplied by the displayed bit order, for which we have:
1° bit 40 mV Minima intensità del fascio modulato 2° bit 80 mV 1st bit 40 mV Minimum intensity of the modulated beam 2nd bit 80 mV
3° bit 160 mV 3rd bit 160 mV
4° bit 320 mV 4th bit 320 mV
5° bit 640 mV 5th bit 640 mV
6° bit 1280 mV 6th bit 1280 mV
7° bit 2560 mV 7th bit 2560 mV
8° bit 5120 mV Massima intensità del fascio modulato In tal modo gli 8 quadri consecutivi (bit) vengono modulati in 255 livelli di ampiezza, il segnale video visualizzato e la conversione viene fatta dalla persistenza dell'immagine sulla retina dell'occhio. Il metodo permette di modulare con solo otto sequenze di caricamento del DMD (una per ogni bit) l'intera gamma cromatica di 255 livelli di grigio. 8th bit 5120 mV Maximum intensity of the modulated beam In this way the 8 consecutive frames (bits) are modulated in 255 levels of amplitude, the video signal displayed and the conversion is done by the persistence of the image on the retina of the eye. The method allows you to modulate the entire color range of 255 gray levels with just eight DMD loading sequences (one for each bit).
Il contatore ("bitplane counter") viene incrementato ad ogni piano di bit caricato e carica da una tabella di consultazione il valore di modulazione dell'ampiezza del laser. The counter ("bitplane counter") is incremented with each loaded bit plane and loads the laser amplitude modulation value from a lookup table.
Alla fine di una sequenza colore composta da 8 piani R, 8 piani G, e 8 piani B, viene incrementato il contatore di posizione di uno step per spostare il galvanometro oppure per comandare lo "stepper motor" che guida lo specchio poligonale. Considerando che il DMD viene caricato in 10 microsecondi, questo comporta che per caricare 24 piani di bit necessitano 240 microsecondi. Per ottenere una frequenza di rinnovo o "refresh" di almeno 30HZ (33 millisecondi), si possono fare circa 130 caricamenti che corrispondono a 130 punti di vista, abbastanza per ottenere un moto fluido. At the end of a color sequence consisting of 8 R, 8 G, and 8 B levels, the position counter is increased by one step to move the galvanometer or to control the "stepper motor" that drives the polygon mirror. Considering that the DMD is loaded in 10 microseconds, this means that to load 24 bit planes it takes 240 microseconds. To get a refresh rate of at least 30HZ (33 milliseconds), you can do about 130 uploads which correspond to 130 points of view, enough to get smooth motion.
La deflessione viene quindi ottenuta, nel caso di uno specchio galvanometrico, utilizzando un convertitore DAC a 10 bit, nel caso di uno specchio poligonale, utilizzando un motore passo-passo. The deflection is then obtained, in the case of a galvanometric mirror, using a 10-bit DAC converter, in the case of a polygon mirror, using a stepping motor.
La modulazione in fase è data invece dalla sequenza di accensione di ciascuno specchietto del DMD. The phase modulation is given instead by the lighting sequence of each mirror of the DMD.
La fase di ogni specchietto è ±71; una matrice di specchietti determina il livello di modulazione dell'onda piana che arriva sul DMD (di solito si sceglie una matrice di 4x4 specchietti) . A causa del fatto che la risposta di ogni specchietto è "accso/spento", l'onda piana è interrotta e si crea una modulazione in fase che serve per creare un fuoco, come se si otterrebbe con una apposita lente. Questo non è l'utilizzo classico del DMD, perché secondo l'invenzione si usa luce coerente. The phase of each mirror is ± 71; a mirror matrix determines the modulation level of the plane wave arriving on the DMD (usually a 4x4 mirror matrix is chosen). Due to the fact that the response of each mirror is "on / off", the plane wave is interrupted and a phase modulation is created which is used to create a focus, as if it would be obtained with a special lens. This is not the classic use of DMD, because according to the invention coherent light is used.
Si focalizza così un'immagine nello spazio. Thus an image is focused in space.
Questa tecnica è innovativa in combinazione con un DMD (o in generale un dispositivo MEMS) perché nella tecnica anteriore si usa una luce bianca per il DMD e questa luce bianca non si può controllare. Secondo la presente invenzione, si utilizza invece una sorgente laser, modulata in ampiezza e quindi controllabile. This technique is innovative in combination with a DMD (or in general a MEMS device) because in the prior art a white light is used for the DMD and this white light cannot be controlled. According to the present invention, instead, a laser source is used, modulated in amplitude and therefore controllable.
In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma è da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. In the foregoing, the preferred embodiments have been described and variants of the present invention have been suggested, but it is to be understood that those skilled in the art will be able to make modifications and changes without thereby departing from the relative scope of protection, as defined by the claims attached.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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IT000402A ITRM20110402A1 (en) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | METHOD OF DISPLAYING SELF-STEREOUSCOPIC HOLOGRAPHIC IMAGES AND ITS OLOVISOR DEVICE. |
Applications Claiming Priority (1)
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IT000402A ITRM20110402A1 (en) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | METHOD OF DISPLAYING SELF-STEREOUSCOPIC HOLOGRAPHIC IMAGES AND ITS OLOVISOR DEVICE. |
Publications (1)
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ITRM20110402A1 true ITRM20110402A1 (en) | 2013-01-29 |
Family
ID=44720983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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IT000402A ITRM20110402A1 (en) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | METHOD OF DISPLAYING SELF-STEREOUSCOPIC HOLOGRAPHIC IMAGES AND ITS OLOVISOR DEVICE. |
Country Status (1)
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IT (1) | ITRM20110402A1 (en) |
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