Claims (33)
1. Оптическое устройство для формирования и наблюдения1. Optical device for the formation and observation
динамических и статических трехмерных изображений типа голограмм, содержащее, по меньшей мере, один лазерный источник излучения, по меньшей мере, один световод и голографические оптические элементы, расположенные на поверхности световода, отличающееся тем, что дополнительно содержит:dynamic and static three-dimensional images of the type of holograms, containing at least one laser radiation source, at least one optical fiber and holographic optical elements located on the surface of the optical fiber, characterized in that it further comprises:
по меньшей мере, один пространственный модулятор света, выполненный с возможностью формирования цифровой голограммы; иat least one spatial light modulator configured to form a digital hologram; and
по меньшей мере, одно устройство, совмещающее в себе цифровую схему электронного управления пространственным модулятором света и интерфейсный блок;at least one device combining a digital electronic control circuit of a spatial light modulator and an interface unit;
при этом указанные элементы расположены вдоль оптической оси устройства по направлению от источника излучения к голографическому оптическому элементу на выходе устройства так, что пространственный модулятор света располагается на световоде после голографического оптического элемента, выполненного с возможностью ввода излучения в световод, и до голографического оптического элемента, выполненного с возможностью вывода излучения из световода.however, these elements are located along the optical axis of the device in the direction from the radiation source to the holographic optical element at the output of the device so that the spatial light modulator is located on the optical fiber after the holographic optical element configured to introduce radiation into the optical fiber and to the holographic optical element made with the ability to output radiation from the fiber.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что световод выполнен в виде пластины с произвольной формой поверхности, в которой распространение излучения происходит на основе полного внутреннего отражения.2. The device according to claim 1, characterized in that the fiber is made in the form of a plate with an arbitrary surface shape, in which the propagation of radiation occurs on the basis of total internal reflection.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пространственный3. The device according to claim 1, characterized in that the spatial
модулятор света выполнен с возможностью осуществления пространственно-временного преобразования пучка с выводом компьютерно-синтезированной голограммы, восстанавливающей трехмерное изображение на выходе устройства.the light modulator is configured to perform space-time beam conversion with the output of a computer-synthesized hologram that restores a three-dimensional image at the output of the device.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что голографические4. The device according to claim 1, characterized in that the holographic
оптические элементы выполнены с возможностью осуществления ввода в световод излучения, поступающего от источника когерентного излучения, и преобразования формы и направления распространения волнового фронта внутри световода.the optical elements are configured to introduce into the optical fiber radiation coming from a coherent radiation source and to transform the shape and direction of wavefront propagation inside the optical fiber.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пространственный5. The device according to claim 1, characterized in that the spatial
модулятор света выполнен с возможностью формирования изображения типа голограмм за счет пространственно-временной модуляции волнового фронта, а также за счет явлений дифракции и интерференции на дискретной структуре модулятора, с последующим их наложением с реальными объектами, находящимися в поле зрения системы.The light modulator is capable of forming an image of the type of holograms due to the spatio-temporal modulation of the wavefront, as well as due to the phenomena of diffraction and interference on the discrete structure of the modulator, followed by their superposition with real objects that are in the field of view of the system.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что световод выполнен с возможностью передачи оптического излучения на основе явления полного внутреннего отражения и изготовлен из оптически прозрачного материала с более высоким показателем преломления, чем окружающая среда.6. The device according to claim 1, characterized in that the fiber is adapted to transmit optical radiation based on the phenomenon of total internal reflection and is made of optically transparent material with a higher refractive index than the environment.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство,7. The device according to claim 1, characterized in that the device,
объединяющее в себе схему электронного управления пространственным модулятором света и интерфейсный блок, выполнено с возможностью осуществления функции сопряжения оптического устройства с внешними источниками информации и вывода компьютерно-синтезированных голограмм.combining the electronic control circuit of the spatial light modulator and the interface unit, it is configured to perform the function of interfacing an optical device with external information sources and outputting computer-synthesized holograms.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере,8. The device according to claim 1, characterized in that at least
один голографический оптический элемент выполнен с возможностью вывода излучения из световода и формирования на выходе из устройства голограммы, рассматриваемой глазом.one holographic optical element is configured to output radiation from the fiber and form at the exit of the device a hologram considered by the eye.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что голографический9. The device according to claim 8, characterized in that the holographic
оптический элемент выполнен в виде просветной голограммы, нанесенной на первую по отношению к глазу наблюдателя поверхность световода.the optical element is made in the form of a luminous hologram deposited on the first surface of the fiber with respect to the observer’s eye.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что, по меньшей мере,10. The device according to claim 9, characterized in that at least
один голографический оптический элемент просветного типа, выполненный с возможностью вывода излучения из световода, расположен на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.one holographic optical element of the translucent type, configured to output radiation from the fiber, is located on the first surface of the fiber relative to the observer’s eye.
11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что голографический11. The device according to claim 8, characterized in that the holographic
оптический элемент выполнен в виде отражательной голограммы, нанесенной на вторую по отношению к глазу наблюдателя поверхность световода.the optical element is made in the form of a reflective hologram deposited on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что, по меньшей мере,12. The device according to claim 11, characterized in that at least
один голографический оптический элемент отражательного типа, выполненный с возможностью вывода излучения из световода, расположен на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.one holographic optical element of the reflective type, configured to output radiation from the fiber, is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный13. The device according to claim 1, characterized in that the specified
пространственный модулятор света выполнен в виде модулятора просветного типа, расположенного на стеклянной пластине.spatial light modulator is made in the form of a luminal type modulator located on a glass plate.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается между световодом и плоскопараллельной пластиной на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.14. The device according to item 13, wherein the spatial light modulator of the transmitting type is located between the fiber and the plane-parallel plate on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается между световодом и плоскопараллельной пластиной на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.15. The device according to p. 13, characterized in that the spatial light modulator of the transmitting type is located between the fiber and the plane-parallel plate on the first surface of the fiber with respect to the observer’s eye.
16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается между световодом и плоскопараллельной пластиной на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода вместе с голографическим оптическим элементом просветного типа, выполненным с возможностью изменения направления и формы светового пучка после прохождения через модулятор.16. The device according to p. 13, characterized in that the spatial light modulator of the transmitting type is located between the optical fiber and the plane-parallel plate on the first surface of the optical fiber relative to the observer’s eye, together with a holographic optical element of the luminal type, configured to change the direction and shape of the light beam after passing through a modulator.
17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается между световодом и плоскопараллельной пластиной на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода вместе с голографическим оптическим элементом просветного типа, выполненным с возможностью изменения направления и формы светового пучка после прохождения через модулятор.17. The device according to p. 13, characterized in that the spatial light modulator of the transmitting type is located between the optical fiber and the plane-parallel plate on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye, together with a holographic optical element of the luminal type, configured to change the direction and shape of the light beam after passing through a modulator.
18. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между двумя голографическими оптическими элементами просветного типа, выполненными с возможностью изменения направления и формы светового пучка до и после прохождения через модулятор.18. The device according to item 13, wherein the spatial light modulator of the transmitting type is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye between two holographic optical elements of the luminal type, configured to change the direction and shape of the light beam before and after passing through the modulator .
19. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между двумя голографическими оптическими элементами просветного типа, выполненными с возможностью изменения направления и формы светового пучка до и после прохождения через модулятор.19. The device according to item 13, wherein the spatial light modulator of the transmitting type is located on the first surface of the fiber relative to the observer’s eye between two holographic optical elements of the luminal type, configured to change the direction and shape of the light beam before and after passing through the modulator .
20. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между световодом и голографическим оптическим элементом просветного типа, выполненным с возможностью изменения направления и формы светового пучка до прохождения через модулятор.20. The device according to item 13, characterized in that the spatial light modulator of the transmitting type is located on the first surface of the fiber relative to the observer’s eye between the optical fiber and the holographic optical element of the luminal type, configured to change the direction and shape of the light beam before passing through the modulator.
21. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пространственный модулятор света пропускающего типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между световодом и голографическим оптическим элементом просветного типа, выполненным с возможностью изменения направления и формы светового пучка до прохождения через модулятор.21. The device according to p. 13, characterized in that the spatial light modulator of the transmitting type is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye between the optical fiber and the holographic optical element of the luminous type, configured to change the direction and shape of the light beam before passing through the modulator.
22. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный пространственный модулятор света выполнен в виде модулятора отражательного типа.22. The device according to claim 1, characterized in that the spatial light modulator is made in the form of a reflector type modulator.
23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что пространственный модулятор света отражательного типа располагается на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.23. The device according to p. 22, characterized in that the spatial light modulator of the reflective type is located on the first surface of the fiber relative to the observer’s eye.
24. Устройство по п.22, отличающееся тем, что пространственный модулятор света отражательного типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.24. The device according to p. 22, characterized in that the spatial light modulator of the reflective type is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye.
25. Устройство по п.22, отличающееся тем, что пространственный модулятор света отражательного типа располагается на первой по отношению к глазу поверхности световода вместе с голографическим оптическим элементом просветного типа, выполненным с возможностью изменения направления и формы светового пучка после отражения от модулятора.25. The device according to item 22, wherein the spatial light modulator of the reflective type is located on the first surface of the fiber relative to the eye along with a holographic optical element of the luminal type, configured to change the direction and shape of the light beam after reflection from the modulator.
26. Устройство по п.22 отличающееся тем, что пространственный модулятор света отражательного типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода вместе с голографическим оптическим элементом просветного типа, выполненным с возможностью изменения направления распространения и формы волнового фронта светового излучения после отражения от модулятора.26. The device according to p. 22, characterized in that the spatial light modulator of the reflective type is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye, together with a holographic optical element of the luminous type, configured to change the propagation direction and the shape of the wavefront of light radiation after reflection from the modulator .
27. Устройство по п.22, отличающееся тем, что пространственный модулятор света отражательного типа располагается на торцевой поверхности световода.27. The device according to item 22, wherein the spatial light modulator of the reflective type is located on the end surface of the fiber.
28. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лазерный источник, расположенный со стороны глаза, выполнен с возможностью облучения, по меньшей мере, одного голографического оптического элемента отражательного типа, расположенного на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода и выполненного с возможностью ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.28. The device according to claim 1, characterized in that the laser source located on the side of the eye is configured to irradiate at least one holographic optical element of a reflective type located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye and configured to introducing radiation into the fiber, changing the direction of propagation of the light wave, and converting the shape of the beam.
29. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лазерный источник, расположенный со второй стороны световода по отношению к глазу наблюдателя, выполнен с возможностью облучения, по меньшей мере, одного голографического оптического элемента отражательного типа, расположенного на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода и выполненного с возможностью ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.29. The device according to claim 1, characterized in that the laser source located on the second side of the fiber with respect to the eye of the observer is configured to irradiate at least one holographic optical element of a reflective type located on the first with respect to the eye of the observer the surface of the fiber and made with the possibility of introducing radiation into the fiber, changing the direction of propagation of the light wave and transforming the shape of the beam.
30. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лазерный источник, расположенный со стороны глаза, выполнен с возможностью облучения, по меньшей мере, одного голографического оптического элемента просветного типа, расположенного на первой поверхности световода по отношению к глазу наблюдателя и выполненного с возможностью ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.30. The device according to claim 1, characterized in that the laser source located on the side of the eye is configured to irradiate at least one holographic optical element of the luminal type located on the first surface of the fiber with respect to the eye of the observer and configured to introducing radiation into the fiber, changing the direction of propagation of the light wave, and converting the shape of the beam.
31. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лазерный источник, расположенный с внешней стороны световода, выполнен с возможностью облучения, по меньшей мере, одного голографического оптического элемента просветного типа, расположенного на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода и выполненного с возможностью ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.31. The device according to claim 1, characterized in that the laser source located on the outer side of the fiber is made with the possibility of irradiating at least one holographic optical element of the translucent type, located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye and made with the ability to enter radiation into the fiber, changing the direction of propagation of the light wave and converting the shape of the beam.
32. Устройство по любому из пп.1-31, отличающееся тем, что расширитель пучка выполнен с возможностью преобразования излучения от лазерного источника до входа в световод.32. The device according to any one of claims 1 to 31, characterized in that the beam expander is configured to convert radiation from a laser source to the entrance to the fiber.
33. Устройство по любому из пп.1-31, отличающееся тем, что голографический оптический элемент выполнен с возможностью направления излучения внутрь световода на, по меньшей мере, один голографический оптический элемент отражательного типа, расположенный на поверхности световода и выполненный с возможностью преобразования формы пучка, обеспечения однородного освещения и создания вида волнового фронта, оптимального для освещения пространственного модулятора света и восстановления голограммы на пространственном модуляторе света.
33. The device according to any one of claims 1 to 31, characterized in that the holographic optical element is configured to direct radiation inside the fiber to at least one holographic optical element of a reflective type located on the surface of the fiber and configured to convert the beam shape ensuring uniform illumination and creating a wavefront type optimal for illuminating a spatial light modulator and restoring a hologram on a spatial light modulator.