RU2525317C1 - Optical device for forming holographic images - Google Patents

Optical device for forming holographic images Download PDF

Info

Publication number
RU2525317C1
RU2525317C1 RU2012153138/28A RU2012153138A RU2525317C1 RU 2525317 C1 RU2525317 C1 RU 2525317C1 RU 2012153138/28 A RU2012153138/28 A RU 2012153138/28A RU 2012153138 A RU2012153138 A RU 2012153138A RU 2525317 C1 RU2525317 C1 RU 2525317C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
eye
type
optical element
modulator
Prior art date
Application number
RU2012153138/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012153138A (en
Inventor
Андрей Николаевич Путилин
Владислав Владимирович Дружин
Елена Геннадьевна Малиновская
Александр Викторович Морозов
Иван Владимирович Бовсуновский
Original Assignee
Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." filed Critical Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority to RU2012153138/28A priority Critical patent/RU2525317C1/en
Priority to KR1020130115491A priority patent/KR20140074813A/en
Priority to US14/100,567 priority patent/US20140160543A1/en
Publication of RU2012153138A publication Critical patent/RU2012153138A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525317C1 publication Critical patent/RU2525317C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0443Digital holography, i.e. recording holograms with digital recording means
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/0208Individual components other than the hologram
    • G03H2001/0224Active addressable light modulator, i.e. Spatial Light Modulator [SLM]
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00Optical components
    • G03H2223/17Element having optical power

Abstract

FIELD: physics, optics.
SUBSTANCE: disclosed is a device for forming and observing dynamic and static three-dimensional holographic images. The device has a laser radiation source, a light guide and holographic optical elements lying on the surface of the light guide. The device further includes a spatial light modulator configured to form a digital hologram, and a device which combines a digital circuit for electronic control of the spatial light modulator and an interface unit. Elements of the device are arranged along the optical axis of the device on the direction from the radiation source to the holographic optical element at the output of the device such that the spatial light modulator is located on the light guide after the holographic optical element, which is configured to input radiation into the light guide, and before the holographic optical element configured to output radiation from the light guide.
EFFECT: reconstruction of the three-dimensional image of an object which is synthesised using software and hardware, observation with the eye of which can be identical to observation of real three-dimensional objects.
33 cl, 11 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области формирования и обработки цифровых изображений, в частности к конструированию портативных устройств для отображения и наблюдения динамических и статических голограмм.The invention relates to the field of formation and processing of digital images, in particular to the design of portable devices for displaying and observing dynamic and static holograms.

Известны различные конструкции портативных устройств, обеспечивающих возможность генерации и отображения динамических и статических голограмм, синтезированных с помощью компьютера и формируемых на матричном пространственном модуляторе света, освещаемом опорной волной когерентного излучения определенной формы. При этом световые волны дифрагируют на матричной структуре модулятора и позволяют восстанавливать волновой фронт, содержащий информацию о трехмерном изображении. Такие устройства используют для формирования цифровых изображений типа голограмм, представленных в цифровом виде на пространственном модуляторе света, для дальнейшего наблюдения восстановленных голографических изображений, которые с помощью оптической системы, содержащей голографические и дифракционные элементы, в том числе полупрозрачные, совмещаются с реальными объектами в поле зрения устройства. Важной характеристикой таких устройств является компактность оптической системы устройства и возможность использования планарной компоновки устройства.There are various designs of portable devices that provide the ability to generate and display dynamic and static holograms synthesized using a computer and generated on a spatial matrix light modulator illuminated by a reference wave of coherent radiation of a certain shape. In this case, the light waves are diffracted on the matrix structure of the modulator and allow you to restore the wavefront containing information about the three-dimensional image. Such devices are used to generate digital images such as holograms, digitally presented on a spatial light modulator, for further observation of reconstructed holographic images, which are combined with real objects in the field of view using an optical system containing holographic and diffraction elements, including translucent ones devices. An important characteristic of such devices is the compactness of the optical system of the device and the possibility of using a planar arrangement of the device.

В патенте США №8220966 [1] предложено устройство отображения изображений, которое включает в себя матрицу для формирования изображения, оптическую систему, коллимирующую свет от формирующего изображения устройства, и оптическое устройство, обеспечивающее ввод, направление по световоду и вывод параллельных световых лучей (см. Фиг.1). Оптическое устройство включает в себя световодную пластину, первый оптический элемент, отражающий или дифрагирующий свет таким образом, чтобы полностью направлять свет внутрь световода и второй оптический элемент, позволяющий выводить излучение из световода.US Pat. No. 8,220,966 [1] proposes an image display device that includes an image forming matrix, an optical system that collimates the light from the image forming device, and an optical device that provides input, direction along the light guide and output of parallel light rays (see Figure 1). The optical device includes a light guide plate, a first optical element that reflects or diffracts the light in such a way as to completely direct the light into the light guide and a second optical element that allows radiation to be removed from the light guide.

Патентная заявка США №2010/0157400 [2] относится к голографическому просветному дисплею на основе световода, который содержит микродисплей, способный формировать изображения. Изображение с микродисплея направляется на голографическую линзу, способную принимать и передавать излучение, содержащее информацию об исходном изображении с микродисплея. Голографическая линза сопряжения переносит изображение внутри световода, распространяющееся на основе явления полного внутреннего отражения, и передает свет в виде изображения на вход глазной голографической линзы с записанной решеткой (см. Фиг.2).US patent application No. 2010/0157400 [2] relates to a holographic luminous display based on a fiber, which contains a microdisplay capable of forming images. The image from the microdisplay is sent to a holographic lens capable of receiving and transmitting radiation containing information about the original image from the microdisplay. The holographic conjugation lens transfers the image inside the optical waveguide, propagating on the basis of the phenomenon of total internal reflection, and transmits the light in the form of an image to the input of an ophthalmic holographic lens with a recorded grating (see Figure 2).

Техническое решение, описанное в патенте США №8213755 [3] выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения. В указанной заявке описано устройство виртуального дисплея с оптическим световодом для переноса световых пучков параллельных лучей, распространяющихся с помощью явления полного внутреннего отражения в световоде. Первый голографический элемент отражательного типа с записанной объемной решеткой приводит к дифракции и преломлению поступающих на него параллельных пучков лучей, направлению их в световод под разными углами и распространению излучения внутри световода на основе явления полного внутреннего отражения. Второй отражательный голографический элемент с записанной объемной решеткой выводит излучение из волновода (Фиг.3).The technical solution described in US patent No. 8213755 [3] is selected as a prototype of the claimed invention. This application describes a virtual display device with an optical fiber for transferring light beams of parallel rays propagating by the phenomenon of total internal reflection in the fiber. The first holographic element of a reflective type with a recorded volume grating leads to diffraction and refraction of parallel beams of rays arriving at it, their direction into the fiber at different angles and the propagation of radiation inside the fiber based on the phenomenon of total internal reflection. The second reflective holographic element with a recorded volumetric grating removes radiation from the waveguide (Figure 3).

Схемы перечисленных решений содержат микродисплей, формирующий пространственное распределение света в предметной плоскости и световод с голографическими и оптическими элементами, передающими изображение через световод в глаз наблюдателя. Схема с использованием голографического дисплея, в отличие от известных схем, основана на восстановлении и передаче волнового фронта, закодированного с помощью пространственного модулятора с сохранением информации об амплитуде и фазе волны. Благодаря этим особенностям голографического процесса, такое устройство позволит восстановить волновой фронт, аналогичный волновому фронту, идущему от реальных объектов. Это позволяет сформировать объемную сцену со свойством эффекта оглядывания голограммы, т.е. изменения ракурса наблюдения изображения при изменении положении глаза или направления взгляда по поверхности голограммы, при котором изменяются ракурсы, и возможности аккомодации глаза на различные точки изображения, совмещения плоскости аккомодации и плоскости конвергенции глаз.The schemes of these solutions contain a microdisplay that forms the spatial distribution of light in the object plane and a fiber with holographic and optical elements that transmit the image through the fiber to the eye of the observer. The scheme using the holographic display, in contrast to the known schemes, is based on the reconstruction and transmission of the wavefront encoded using a spatial modulator with the information on the amplitude and phase of the wave being stored. Thanks to these features of the holographic process, such a device will make it possible to reconstruct a wave front similar to a wave front coming from real objects. This allows you to create a three-dimensional scene with the property of the effect of looking around the hologram, i.e. changes in the viewing angle of the image when changing the position of the eye or the direction of the gaze along the surface of the hologram, at which the angles change, and the possibility of accommodation of the eye at different points of the image, combining the plane of accommodation and the plane of convergence of the eyes.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение восстановления трехмерного изображения предмета, синтезированного с помощью программно-аппаратных средств, наблюдение которых глазом должно быть идентично наблюдению реальных объемных объектов.The objective of the present invention is to provide the restoration of a three-dimensional image of an object synthesized using software and hardware, the observation of which with the eye should be identical to the observation of real volume objects.

Технический результат достигается за счет разработкиThe technical result is achieved through development

усовершенствованной конструкции оптического устройства для формирования и наблюдения динамических и статических трехмерных изображений типа голограмм, содержащего, по меньшей мере, один лазерный источник излучения, по меньшей мере, один световод, и голографические оптические элементы, расположенные на поверхности световода, отличающегося тем, что дополнительно содержит:an improved design of an optical device for generating and observing 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 хода распространения излучения от источника излучения 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.wherein these elements are located along the propagation path of the radiation from the radiation source so that the spatial light modulator is located on the fiber after the holographic optical element configured to introduce radiation into the fiber, and to the holographic optical element configured to output radiation from the fiber.

Заявляемое решение основано на использовании усовершенствованной оптической системы с голографическими и дифракционными элементами и пространственного модулятора света, формирующего голографическое изображение.The claimed solution is based on the use of an advanced optical system with holographic and diffraction elements and a spatial light modulator, forming a holographic image.

Это происходит благодаря способности голограмм восстанавливать реальные волновые фронты, наблюдение которых не противоречит естественному наблюдению реальных объектов.This is due to the ability of holograms to reconstruct real wave fronts, the observation of which does not contradict the natural observation of real objects.

При этом к числу преимуществ предложенного изобретения можно отнести:Moreover, among the advantages of the proposed invention include:

- возможность значительного уменьшения числа оптических элементов за счет их замены на голографические оптические элементы;- the possibility of a significant reduction in the number of optical elements due to their replacement with holographic optical elements;

- использование планарных интегрированных оптических элементов;- use of planar integrated optical elements;

- жесткая конструкция всего устройства;- the rigid structure of the entire device;

- плоский дизайн всего устройства.- The flat design of the entire device.

Согласно одному из вариантов используемый в заявляемом устройстве световод представляет собой оптическую среду для переноса светового излучения и выполнен в виде плоскопараллельной пластины или пластины с поверхностями, образующие которых имеют кривизну.According to one of the options used in the inventive device, the optical fiber is an optical medium for the transfer of light radiation and is made in the form of a plane-parallel plate or plate with surfaces, the forming of which have a curvature.

Согласно одному из вариантов используемый в заявляемомAccording to one of the options used in the claimed

устройстве пространственный модулятор света выполнен с возможностью осуществления пространственно-временного преобразования пучка с выводом компьютерно-синтезированной голограммы, восстанавливающей требуемое трехмерное изображение на выходе устройства.The device spatial light modulator is configured to perform space-time beam conversion with the output of a computer-synthesized hologram that restores the desired three-dimensional image at the output of the device.

Согласно одному из вариантов используемые в заявляемомAccording to one of the options used in the claimed

устройстве голографические оптические элементы предназначены для ввода в световод излучения, поступающего от источника когерентного излучения и преобразования формы и направления распространения волнового фронта внутри световода с целью однородного освещения и создания вида волнового фронта, оптимального для освещения пространственного модулятора света и восстановления голограммы на пространственном модуляторе света.The device uses holographic optical elements for introducing radiation from a coherent radiation source into the optical fiber and converting the wavefront shape and direction of propagation within the fiber for uniform illumination and creating a wavefront type that is optimal for illuminating a spatial light modulator and reconstructing a hologram on a spatial light modulator.

Согласно одному из вариантов в указанном оптическомAccording to one of the options in the specified optical

устройстве изображения типа голограмм формируют посредством пространственно-временной модуляции волнового фронта модулятором света и явлений дифракции и интерференции на дискретной структуре модулятора с последующим их наложением с реальными объектами, находящимися в поле зрения системы.A hologram-type image device is formed by spatio-temporal wavefront modulation by a light modulator and diffraction and interference phenomena on a discrete modulator structure, followed by their superposition with real objects in the system's field of view.

Согласно одному из вариантов указанный световод выполнен изAccording to one of the options specified fiber is made of

оптически прозрачного материала с более высоким показателем преломления, чем окружающая среда, и предназначен для передачи оптического излучения на основе явления полного внутреннего отражения.optically transparent material with a higher refractive index than the environment, and is designed to transmit optical radiation based on the phenomenon of total internal reflection.

Согласно одному из вариантов указанное устройство электронногоIn one embodiment, said electronic device

управления пространственным модулятором света и интерфейсного блока выполняет функции сопряжения оптического устройства с внешними источниками информации, и позволяет выводить компьютерно-синтезированные голограммы, рассчитанные с помощью математических преобразований в пространственно-временной области от требуемого трехмерного изображения, формируемого на выходе системы.control of the spatial light modulator and the interface unit performs the functions of interfacing the optical device with external sources of information, and allows you to display computer-synthesized holograms calculated using mathematical transformations in the space-time region from the desired three-dimensional image generated at the output of the system.

Согласно одному из вариантов указанная голограмма,According to one of the options specified hologram,

формируемая на выходе из устройства, рассматривается глазом, при этом для вывода излучения из световода используется, по меньшей мере, один голографический оптический элемент.formed at the output of the device is examined by the eye, while at least one holographic optical element is used to output radiation from the fiber.

Согласно одному из вариантов указанный голографическийAccording to one of the options specified holographic

оптический элемент представляет собой просветную голограмму, нанесенную на первую по отношению к глазу наблюдателя поверхность световода,the optical element is a luminous hologram deposited on the first surface of the fiber with respect to the observer’s eye,

Согласно одному из вариантов указанный голографическийAccording to one of the options specified holographic

оптический элемент представляет собой отражательную голограмму, нанесенную на вторую по отношению к глазу наблюдателя поверхность световода.the optical element is a reflective hologram deposited on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света представляет собой модулятор просветного типа, расположенный на стеклянной пластине.The light modulator is a translucent type modulator located on a glass plate.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света представляет собой модулятор отражательного типа.The light modulator is a reflector type modulator.

Согласно одному из вариантов лазерный источник,According to one embodiment, a laser source,

расположенный со стороны глаза, облучает, по меньшей мере, один голографический оптический элемент отражательного типа, расположенный на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода и необходимый для ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.located on the side of the eye, irradiates 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 necessary for introducing radiation into the fiber, changing the direction of propagation of the light wave and converting the beam shape.

Согласно одному из вариантов лазерный источник,According to one embodiment, a laser source,

расположенный со второй стороны световода по отношению к глазу наблюдателя, облучает, по меньшей мере, один голографический оптический элемент отражательного типа, расположенный на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода и необходимый для ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.located on the second side of the fiber with respect to the observer’s eye, irradiates at least one holographic optical element of a reflective type located on the first surface of the fiber with respect to the observer’s eye and necessary for introducing radiation into the fiber, changing the direction of propagation of the light wave and transforming the shape beam.

Согласно одному из вариантов лазерный источник,According to one embodiment, a laser source,

расположенный со стороны глаза, облучает, по меньшей мере, один голографический оптический элемент просветного типа, расположенный на первой поверхности световода по отношению к глазу наблюдателя, и необходимый для ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.located on the side of the eye, irradiates at least one holographic optical element of the luminal type, located on the first surface of the fiber with respect to the observer’s eye, and necessary for introducing radiation into the fiber, changing the direction of propagation of the light wave and transforming the shape of the beam.

Согласно одному из вариантов лазерный источник,According to one embodiment, a laser source,

расположенный с внешней стороны световода, облучает, по меньшей мере, один голографический оптический элемент просветного типа, расположенный на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода и необходимый для ввода излучения внутрь световода, изменения направления распространения световой волны и преобразования формы пучка.located on the outside of the fiber, irradiates 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 necessary to introduce radiation into the fiber, change the direction of propagation of the light wave and transform the shape of the beam.

Согласно одному из вариантов излучение от лазерного источникаIn one embodiment, the radiation from a laser source

до входа в световод преобразуется с помощью расширителя пучка.before entering the fiber is converted using a beam expander.

Согласно одному из вариантов излучение после взаимодействия сIn one embodiment, the radiation after interacting with

голографическим оптическим элементом направляется внутрь световода и взаимодействует, по меньшей мере, с одним голографическим оптическим элементом отражательного типа, расположенным на поверхности световода, предназначенным для преобразования формы пучка с целью однородного освещения и создания вида волнового фронта, оптимального для освещения пространственного модулятора света и восстановления голограммы на пространственном модуляторе света.a holographic optical element is directed inside the fiber and interacts with at least one holographic optical element of a reflective type located on the surface of the fiber, designed to transform the beam shape for uniform illumination and create a wavefront shape optimal for illuminating the spatial light modulator and reconstructing the hologram on the spatial light modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света отражательного типа располагается на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.a reflector-type light modulator is located on the first surface of the fiber relative to the observer’s eye.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света отражательного типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.the reflector type light modulator is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света отражательного типа располагается на первой по отношению к глазу поверхности световода вместе с голографическим оптическим элементом просветного типа, изменяющим направление и форму светового пучка после отражения от модулятора.a reflector-type light modulator is located on the first surface of the fiber with respect to the eye along with a holographic optical element of the luminal type, which changes the direction and shape of the light beam after reflection from the modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света отражательного типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода вместе с голографическим оптическим элементом просветного типа, изменяющим направление и форму светового пучка после отражения от модулятора.a reflector-type light modulator is located on the second surface of the fiber with respect to the observer’s eye, together with a holographic optical element of the luminal type, which changes the direction and shape of the light beam after reflection from the modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света отражательного типа располагается на торцевой поверхности световода.The reflector type light modulator is located on the end surface of the fiber.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света пропускающего типа располагается между световодом и плоскопараллельной пластиной на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.A transmitting type light modulator is located between the light guide and the plane-parallel plate on the second surface of the light guide relative to the observer’s eye.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света пропускающего типа располагается между световодом и плоскопараллельной пластиной на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.A transmitting type light modulator is located between the light guide and the plane-parallel plate on the first surface of the light guide relative to the observer’s eye.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

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, изменяющим направление и форму светового пучка после прохождения через модулятор.A transmitting type light modulator is located between the optical fiber and the plane-parallel plate on the first surface of the optical fiber with respect to the observer’s eye, together with a holographic optical element of the translucent type, which changes the direction and shape of the light beam after passing through the modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

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, изменяющим направление и форму светового пучка после прохождения через модулятор.A transmitting light modulator is located between the optical fiber and the plane-parallel plate on the second surface of the optical fiber relative to the observer’s eye, together with a holographic optical element of the luminal type, which changes the direction and shape of the light beam after passing through the modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света пропускающего типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между двумя голографическими оптическими элементами просветного типа, изменяющими направление и форму светового пучка до и после прохождения через модулятор.a transmitting type light modulator is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye between two holographic optical elements of the luminal type, changing the direction and shape of the light beam before and after passing through the modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света пропускающего типа располагается на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между двумя голографическими оптическими элементами просветного типа, изменяющими направление и форму светового пучка до и после прохождения через модулятор.a transmitting type light modulator is located on the first surface of the fiber relative to the observer’s eye between two holographic optical elements of the luminal type, changing the direction and shape of the light beam before and after passing through the modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света пропускающего типа располагается на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между световодом и голографическим оптическим элементом просветного типа, изменяющим направление и форму светового пучка до прохождения через модулятор.a transmitting type light modulator 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, changing the direction and shape of the light beam before passing through the modulator.

Согласно одному из вариантов указанный пространственныйAccording to one of the options specified spatial

модулятор света пропускающего типа располагается на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода между световодом и голографическим оптическим элементом просветного типа, изменяющим направление и форму светового пучка до прохождения через модулятор.a transmitting type light modulator 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 luminal type, changing the direction and shape of the light beam before passing through the modulator.

Согласно одному из вариантов, по меньшей мере, одинIn one embodiment, at least one

голографический оптический элемент просветного типа, предназначенный для вывода излучения из световода, расположен на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.The holographic optical element of the translucent type, designed to output radiation from the fiber, is located on the first surface of the fiber with respect to the observer’s eye.

Согласно одному из вариантов, по меньшей мере, один голографический оптический элемент отражательного типа, предназначенный для вывода излучения из световода, расположен на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.According to one embodiment, at least one holographic optical element of the reflective type, designed to output radiation from the fiber, is located on the second surface of the fiber relative to the observer’s eye.

Новизна предложенного изобретения заключается в использовании интегральной схемы с применением голографических оптических элементовThe novelty of the proposed invention lies in the use of an integrated circuit using holographic optical elements

и пространственного модулятора света, для формирования голографических изображений, совмещенных с реальными объектами в поле зрения устройства.and spatial light modulator, for the formation of holographic images combined with real objects in the field of view of the device.

Далее существо заявляемого изобретения поясняется с привлечением графических материалов.Further, the essence of the claimed invention is illustrated with the use of graphic materials.

Фиг.1. Уровень техники.Figure 1. The level of technology.

Фиг.2. Уровень техники.Figure 2. The level of technology.

Фиг.3. Уровень техники.Figure 3. The level of technology.

Фиг.4. Устройство с голографическими и дифракционными оптическими элементами для формирования голографических изображений, совмещенных с реальными объектами в поле зрения устройства на основе пространственного модулятора отражательного типа, где:Figure 4. A device with holographic and diffractive optical elements for generating holographic images combined with real objects in the field of view of the device based on a spatial modulator of the reflective type, where:

1 - блок осветительной системы;1 - block lighting system;

2 - блок пространственного модулятора света;2 - block spatial light modulator;

3 - блок наблюдения голограммы;3 - hologram observation unit;

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

20 - лазерный источник когерентного излучения;20 - laser source of coherent radiation;

22 - глаз;22 - eye;

23 - угловая величина изображения;23 is the angular magnitude of the image;

30 - пространственный модулятор отражательного типа;30 - spatial modulator of the reflective type;

40 - голографический оптический элемент отражательного типа, выполняющий преобразование и ввод излучения в волновод;40 - holographic optical element of a reflective type, performing the conversion and input of radiation into the waveguide;

60 - голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий вывод излучения из волновода.60 is a holographic optical element of the luminal type, performing radiation output from the waveguide.

Фиг.5. Устройство с голографическими и дифракционными оптическими элементами для формирования голографических изображений, совмещенных с реальными объектами в поле зрения устройства на основе пространственного модулятора просветного типа,Figure 5. A device with holographic and diffractive optical elements for generating holographic images combined with real objects in the field of view of a device based on a spatial modulator of a translucent type,

где:Where:

1 - блок осветительной системы;1 - block lighting system;

2 - блок пространственного модулятора света;2 - block spatial light modulator;

3 - блок наблюдения голограммы;3 - hologram observation unit;

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

11 - стеклянная пластина;11 - a glass plate;

20 - лазерный источник когерентного излучения;20 - laser source of coherent radiation;

22 - глаз;22 - eye;

23 - угловая величина изображения;23 is the angular magnitude of the image;

31 - пространственный модулятор просветного типа;31 - spatial modulator of the luminal type;

41 - голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий преобразование и ввод излучения в волновод;41 - a holographic optical element of the luminal type, performing the conversion and input of radiation into the waveguide;

60 - голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий вывод излучения из волновода.60 is a holographic optical element of the luminal type, performing radiation output from the waveguide.

Фиг.6. Оптическая система для освещения пространственного модулятора света, где:6. An optical system for lighting a spatial light modulator, where:

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

20 - лазерный источник когерентного излучения;20 - laser source of coherent radiation;

40 - голографический оптический элемент отражательного типа, выполняющий преобразование и ввод излучения в волновод;40 - holographic optical element of a reflective type, performing the conversion and input of radiation into the waveguide;

41 - голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий преобразование и ввод излучения в волновод.41 is a holographic optical element of the luminal type, performing the conversion and input of radiation into the waveguide.

Фиг.7. Оптическая система для освещения пространственного модулятора света, где:7. An optical system for lighting a spatial light modulator, where:

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

21 - лазерный источник когерентного излучения;21 - a laser source of coherent radiation;

25 - расширитель пучка;25 - beam expander;

44 - голографический оптический элемент отражательного типа, выполняющий ввод излучения в волновод;44 is a holographic optical element of a reflective type, performing radiation input into the waveguide;

45 - голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий ввод излучения в волновод.45 is a holographic optical element of the luminal type, which performs the input of radiation into the waveguide.

Фиг.8. Оптическая система для освещения пространственного модулятора света, где:Fig. 8. An optical system for lighting a spatial light modulator, where:

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

21 - лазерный источник когерентного излучения;21 - a laser source of coherent radiation;

42 - голографический оптический элемент отражательного типа, выполняющий преобразование и ввод излучения в волновод;42 is a holographic optical element of a reflective type, performing the conversion and input of radiation into the waveguide;

43 - голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий преобразование и ввод излучения в волновод;43 - holographic optical element of the luminal type, performing the conversion and input of radiation into the waveguide;

46 - голографический оптический элемент отражательного типа, выполняющий преобразование волнового фронта.46 is a holographic optical element of a reflective type that performs wavefront conversion.

Фиг.9. Расположение пространственного модулятора света отражательного типа на поверхности световода, где:Fig.9. The location of the spatial light modulator of the reflective type on the surface of the fiber, where:

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

30 - пространственный модулятор отражательного типа;30 - spatial modulator of the reflective type;

50, 51 - вспомогательные голографические оптические элементы просветного типа, преобразующие волновой фронт после отражения от пространственного модулятора отражательного типа.50, 51 - auxiliary holographic optical elements of the luminal type, transforming the wave front after reflection from the spatial modulator of the reflective type.

Фиг.10. Расположение пространственного модулятора света просветного типа на поверхности световода, где:Figure 10. The location of the spatial light modulator of the translucent type on the surface of the fiber, where:

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

11 - стеклянная пластина;11 - a glass plate;

31 - пространственный модулятор просветного типа;31 - spatial modulator of the luminal type;

52 - вспомогательный голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий ввод излучения в пространственный модулятор просветного типа;52 - auxiliary holographic optical element of the luminal type, performing the input of radiation into the spatial modulator of the luminal type;

53 - вспомогательный голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий вывод излучения из пространственного модулятора просветного типа.53 - auxiliary holographic optical element of the luminal type, performing the output of radiation from the spatial modulator of the luminal type.

Фиг.11. Расположение на световоде голографического оптического элемента визуального канала, где:11. The location on the fiber of the holographic optical element of the visual channel, where:

10 - световодная пластина;10 - light guide plate;

23 - угловая величина изображения;23 is the angular magnitude of the image;

60 - голографический оптический элемент просветного типа, выполняющий вывод излучения из волновода;60 - a holographic optical element of the luminal type, performing the output of radiation from the waveguide;

61 - голографический оптический элемент отражательного типа, выполняющий вывод излучения из волновода.61 is a holographic optical element of a reflective type, performing radiation output from a waveguide.

Принципиальная схема предлагаемого устройства с голографическими и дифракционными оптическими элементами для формирования голографических изображений состоит из (Фиг.4) блока 1 осветительной системы, блока 2 пространственного модулятора света, блока 3 наблюдения голограммы с помощью глаза 22. Заявляемое устройство включает в себя, по меньшей мере, один лазерный источник 20 когерентного излучения, по меньшей мере, один пространственный модулятор 30 света отражательного типа, по меньшей мере, один световод 10 с размещенными на нем дифракционными и голографическими оптическими элементами 40, 46, выполненный из оптически прозрачного материала с более высоким показателем преломления, чем окружающая среда, предназначенный для передачи оптического излучения по световоду на основе явления полного внутреннего отражения. Блок 1 осветительной системы содержит световод 10 с расположенным на нем, по меньшей мере, одним голографическим оптическим элементом 40 отражательного типа, обеспечивающим ввод в световод 10 излучения, поступающего от источника 20 когерентного излучения, и преобразование формы и направления распространения волнового фронта внутри световода с целью однородного освещения и создания вида волнового фронта, оптимального для освещения пространственного модулятора 30 света и восстановления голограммы. Блок 2 пространственного модулятора света, содержит световод 10, пространственный модулятор 30 света с цифровой схемой управления, формирующий голограмму посредством пространственно-временной модуляции падающего на него волнового фронта и явлений дифракции и интерференции на дискретной структуре модулятора. Устройство электронного управления пространственным модулятором света и интерфейсного блока для сопряжения оптического устройства с внешними источниками информации выполнено с возможностью вывода компьютерно-синтезированной голограммы восстанавливающей трехмерное изображение на выходе устройства. Система наблюдения голограммы 3, состоит из световода 10 с расположенным на нем, по крайней мере, одним голографическим оптическим элементом 60 пропускающего типа, служащим для изменения направления распространения световой волны, преобразования формы пучка, нарушения полного внутреннего отражения на границе контакта со световодом, вывода излучения из световода и направления излучения в глаз 22 наблюдателя. Такая оптическая схема формирует объемные изображения угловой величины 23 с последующим их наложением с реальными объектами, находящимися в поле зрения системы.A schematic diagram of the proposed device with holographic and diffractive optical elements for forming holographic images consists of (Figure 4) a lighting system unit 1, a spatial light modulator unit 2, a hologram observation unit 3 with an eye 22. The inventive device includes at least , one laser source 20 of coherent radiation, at least one spatial modulator 30 of light of a reflective type, at least one optical fiber 10 with diffraction and holographic optical elements 40, 46, made of optically transparent material with a higher refractive index than the environment, designed to transmit optical radiation through a fiber based on the phenomenon of total internal reflection. The illumination system unit 1 comprises a light guide 10 with at least one holographic optical element 40 of a reflective type disposed thereon, providing input into the light guide 10 of the radiation coming from the coherent radiation source 20, and converting the wavefront shape and propagation direction inside the waveguide for the purpose uniform illumination and creating the form of a wavefront optimal for illuminating the spatial light modulator 30 and restoring the hologram. Block 2 of the spatial light modulator, comprises a light guide 10, a spatial light modulator 30 with a digital control circuit that generates a hologram by spatio-temporal modulation of the incident wavefront and diffraction and interference phenomena on the discrete modulator structure. An electronic control device for a spatial light modulator and an interface unit for interfacing an optical device with external information sources is configured to output a computer-synthesized hologram restoring a three-dimensional image at the output of the device. The hologram observation system 3 consists of a fiber 10 with at least one transmission-type holographic optical element 60 located on it, which serves to change the propagation direction of the light wave, transform the beam shape, disrupt total internal reflection at the interface with the optical fiber, and output radiation from the fiber and the direction of radiation into the eye 22 of the observer. Such an optical scheme generates volumetric images of angular magnitude 23 with their subsequent superposition with real objects that are in the field of view of the system.

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения (Фиг.5), пространственный модулятор представляет собой модулятор 31 просветного типа, расположенный между световодной пластиной 10 и стеклянной пластиной 11. При этом на стеклянной пластине 11 располагается голографический оптический элемент 41 для ввода излучения внутрь пластины и освещения пространственного модулятора 31.According to one embodiment of the present invention (FIG. 5), the spatial modulator is a translucent type modulator 31 located between the light guide plate 10 and the glass plate 11. At the same time, a holographic optical element 41 is located on the glass plate 11 for introducing radiation into the plate and illuminating the spatial modulator 31.

Оптическая система для освещения пространственного модулятора света (Фиг.6) может быть реализована в нескольких модификациях. Согласно одному из вариантов (Фиг.6.1), голографический оптический элемент 40 отражательного типа, располагается на первой, ближней к глазу, поверхности световода 10, а лазерный источник 20 когерентного излучения располагается с противоположной стороны и освещает голографический элемент через световод 10. На (Фиг.6.2) показан вариант с голографическим оптическим элементом 40 отражательного типа, где голограмма закреплена на второй по отношению к глазу поверхности световода 10, которую освещает лазерный источник 20 со стороны глаза. Голографический оптический элемент 41 просветного типа используется в варианте с расположением на первой (Фиг.6.3) и на второй по отношению к глазу поверхностях световода 10 (Фиг.6.4).An optical system for illuminating a spatial light modulator (Fig.6) can be implemented in several modifications. According to one embodiment (FIG. 6.1), the holographic optical element 40 of the reflective type is located on the first surface of the optical fiber 10 closest to the eye, and the laser source 20 of coherent radiation is located on the opposite side and illuminates the holographic element through the optical fiber 10. On (FIG. .6.2) shows a variant with a holographic optical element 40 of a reflective type, where the hologram is mounted on the second surface of the optical fiber 10, which is illuminated by the eye, and which is illuminated by the laser source 20 from the side of the eye. The holographic optical element 41 of the translucent type is used in the embodiment with the arrangement on the first (Fig. 6.3) and on the second surfaces of the optical fiber 10 relative to the eye (Fig. 6.4).

В одном из вариантов настоящего изобретения для расширения диаметра пучка на входе в световод 10 используется расширитель 25 пучка, например, афокальная оптическая система (Фиг.7). На (Фиг.7.1 и 7.2) показаны схемы с голографическим элементом 44 отражательного типа, в которых лазер 21 и расширитель 25 располагаются с одной из сторон световода 10. На (Фиг.7.3 и 7.4) показаны схемы с голографическим элементом 45 просветного типа, в которых лазер 21 и расширитель 25 располагаются с одной из сторон световода 10.In one embodiment of the present invention, to expand the diameter of the beam at the entrance to the fiber 10, a beam expander 25 is used, for example, an afocal optical system (Fig. 7). On (Fig.7.1 and 7.2) shows a diagram with a holographic element 44 of a reflective type, in which the laser 21 and the expander 25 are located on one side of the fiber 10. On (Fig.7.3 and 7.4) shows a diagram with a holographic element 45 of the luminal type, in which the laser 21 and the expander 25 are located on one side of the fiber 10.

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения (Фиг.8), в оптической системе для освещения пространственного модулятора света используется световод 10 с голографическими оптическими элементами 42 и 46 отражательного типа, расположенными по одну строну световода 10, расширяющими размер пучка лазерного излучения (Фиг.8.1). Согласно второму варианту, в оптической системе для освещения пространственного модулятора света используется световод 10 с голографическими оптическими элементами 43 просветного и 46 отражательного типов, расположенными по одну строну световода 10, расширяющими размер пучка лазерного излучения (Фиг.8.2). Согласно третьему варианту, в оптической системе для освещения пространственного модулятора света используется световод 10 с голографическими оптическими элементами 42 и 46 отражательного типа, расположенные по разные стороны световода 10, расширяющими размер пучка лазерного излучения (Фиг.8.3). Согласно четвертому варианту, в оптической системе для освещения пространственного модулятора света используется световод 10 с голографическими оптическими элементами 43 просветного и 46 отражательного типов, расположенными по разные стороны световода 10, расширяющими размер пучка лазерного излучения (Фиг.8.4).According to one embodiment of the present invention (FIG. 8), an optical system uses a light guide 10 with reflective holographic optical elements 42 and 46 located on one side of the light guide 10 to expand the size of the laser beam to illuminate the spatial light modulator (FIG. 8.1) . According to the second embodiment, the optical system uses a light guide 10 to illuminate the spatial light modulator with holographic optical elements 43 of the translucent and 46 reflective types, located on one side of the light guide 10, expanding the size of the laser beam (Fig. 8.2). According to the third embodiment, the optical system uses a light guide 10 with reflective holographic optical elements 42 and 46 located on opposite sides of the light guide 10 to expand the size of the laser beam to illuminate the spatial light modulator (Fig. 8.3). According to the fourth embodiment, the optical system uses a light guide 10 to illuminate the spatial light modulator with holographic optical elements 43 of the translucent and 46 reflective types located on opposite sides of the light guide 10, expanding the size of the laser beam (Fig. 8.4).

Согласно одному из вариантов (Фиг.9), возможно одиночное расположение пространственного модулятора света 30 отражательного типа на поверхности световода (Фиг.9.1) на одной из сторон световода 10. Также возможно расположение пространственного модулятора света 30 совместно с голографическим оптическим элементом 50 или 51 на первой (Фиг.9.2) или на второй по отношению к глазу поверхности (Фиг.9.3) световода. Согласно еще одному из вариантов, пространственный модулятор света 30 устанавливается на торцевой поверхности световода (Фиг.9.4).According to one embodiment (Fig. 9), a single arrangement of the spatial light modulator 30 of the reflective type on the surface of the optical fiber (Fig. 9.1) is possible on one side of the optical fiber 10. It is also possible to arrange the spatial light modulator 30 together with the holographic optical element 50 or 51 on the first (Fig. 9.2) or on the second surface of the fiber (Fig. 9.3) with respect to the eye. According to another embodiment, the spatial light modulator 30 is mounted on the end surface of the light guide (Fig. 9.4).

Согласно одному из вариантов (Фиг.10), возможно одиночное расположение пространственного модулятора 31 света просветного типа, размещенного между световодом 10 (Фиг.10.1) и стеклянной пластиной 11 на одной из сторон световода. Возможно также расположение пространственного модулятора света 31 просветного типа совместно с просветными голографическими оптическими элементами 52 и 53 на второй (Фиг.10.2) или на первой по отношению к глазу поверхности световода (Фиг.10.3).According to one embodiment (Fig. 10), a single arrangement of a spatial light modulator 31 of a translucent type located between the light guide 10 (Fig. 10.1) and the glass plate 11 on one side of the light guide is possible. It is also possible to arrange the spatial light modulator 31 of the translucent type together with the luminal holographic optical elements 52 and 53 on the second (Fig. 10.2) or on the first surface of the optical fiber relative to the eye (Fig. 10.3).

Согласно одному из вариантов, расположение на световоде голографического оптического элемента визуального канала осуществляется на первой по отношению к глазу поверхности световода 10 с помощью голографического оптического элемента 60 просветного типа (Фиг.11.1) или на второй по отношению к глазу поверхности световода с помощью голографического оптического элемента 61 отражательного типа (Фиг.11.2).According to one embodiment, the holographic optical element of the visual channel is arranged on the optical fiber on the first surface of the optical fiber 10 with respect to the eye using the holographic optical element 60 of the translucent type (Fig. 11.1) or on the second surface of the optical fiber with respect to the eye using the holographic optical element 61 reflective type (Fig. 11.2).

Заявленное устройство может быть использовано в:The claimed device can be used in:

- Очках, шлемах и дисплеях виртуальной реальности;- Glasses, helmets and displays of virtual reality;

- Дисплеях мобильных устройств;- Displays of mobile devices;

- 3D очках;- 3D glasses;

- Голографических устройствах отображения информации;- Holographic information display devices;

- Иных голографических устройствах.- Other holographic devices.

Claims (33)

1. Оптическое устройство для формирования и наблюдения
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:
по меньшей мере, один пространственный модулятор света, выполненный с возможностью формирования цифровой голограммы, и
по меньшей мере, одно устройство, совмещающее в себе цифровую схему электронного управления пространственным модулятором света и интерфейсный блок;
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.
1. Optical device for the formation and observation
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:
at least one spatial light modulator configured to form a digital hologram, and
at least one device combining a digital electronic control circuit of a spatial light modulator and an interface unit;
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 пространственный
модулятор света выполнен с возможностью осуществления пространственно-временного преобразования пучка с выводом компьютерно-синтезированной голограммы, восстанавливающей трехмерное изображение на выходе устройства.
3. The device according to claim 1, characterized in that the spatial
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 голографические
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.
4. The device according to claim 1, characterized in that the holographic
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 пространственный
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.
5. The device according to claim 1, characterized in that the spatial
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,
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.
7. The device according to claim 1, characterized in that the device,
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,
один голографический оптический элемент выполнен с возможностью вывода излучения из световода и формирования на выходе из устройства голограммы, рассматриваемой глазом.
8. The device according to claim 1, characterized in that at least
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 голографический
оптический элемент выполнен в виде просветной голограммы, нанесенной на первую по отношению к глазу наблюдателя поверхность световода.
9. The device according to claim 8, characterized in that the holographic
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,
один голографический оптический элемент просветного типа, выполненный с возможностью вывода излучения из световода, расположен на первой по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.
10. The device according to claim 9, characterized in that at least
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 голографический
оптический элемент выполнен в виде отражательной голограммы, нанесенной на вторую по отношению к глазу наблюдателя поверхность световода.
11. The device according to claim 8, characterized in that the holographic
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,
один голографический оптический элемент отражательного типа, выполненный с возможностью вывода излучения из световода, расположен на второй по отношению к глазу наблюдателя поверхности световода.
12. The device according to claim 11, characterized in that at least
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 указанный
пространственный модулятор света выполнен в виде модулятора просветного типа, расположенного на стеклянной пластине.
13. The device according to claim 1, characterized in that the specified
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 luminal type, configured to change the propagation direction and the shape of the wavefront of light radiation after reflection from 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.
RU2012153138/28A 2012-12-10 2012-12-10 Optical device for forming holographic images RU2525317C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153138/28A RU2525317C1 (en) 2012-12-10 2012-12-10 Optical device for forming holographic images
KR1020130115491A KR20140074813A (en) 2012-12-10 2013-09-27 Holographic imaging optical device
US14/100,567 US20140160543A1 (en) 2012-12-10 2013-12-09 Holographic imaging optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153138/28A RU2525317C1 (en) 2012-12-10 2012-12-10 Optical device for forming holographic images

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012153138A RU2012153138A (en) 2014-06-20
RU2525317C1 true RU2525317C1 (en) 2014-08-10

Family

ID=51127809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153138/28A RU2525317C1 (en) 2012-12-10 2012-12-10 Optical device for forming holographic images

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20140074813A (en)
RU (1) RU2525317C1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102383453B1 (en) * 2017-08-28 2022-04-06 현대자동차주식회사 Active air flap assembly having improved sealing function
WO2021112301A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-10 전자부품연구원 Augmented reality holographic display using optical waveguide and holographic optical element

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169613B1 (en) * 1993-02-26 2001-01-02 Yeda Research & Devel Co., Ltd. Planar holographic optical device for beam expansion and display
US6750996B2 (en) * 2001-09-26 2004-06-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Waveguide, edge-lit illumination arrangement and display comprising such
RU2310996C1 (en) * 2006-01-27 2007-11-20 Борис Иванович Волков Stereo television system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169613B1 (en) * 1993-02-26 2001-01-02 Yeda Research & Devel Co., Ltd. Planar holographic optical device for beam expansion and display
US6750996B2 (en) * 2001-09-26 2004-06-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Waveguide, edge-lit illumination arrangement and display comprising such
RU2310996C1 (en) * 2006-01-27 2007-11-20 Борис Иванович Волков Stereo television system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140074813A (en) 2014-06-18
RU2012153138A (en) 2014-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11418764B2 (en) Image and wave field projection through diffusive media
Chang et al. Toward the next-generation VR/AR optics: a review of holographic near-eye displays from a human-centric perspective
JP7175416B2 (en) Virtual, augmented and mixed reality systems involving thick media and related methods
US20140160543A1 (en) Holographic imaging optical device
CN107065178B (en) Holographic three-dimensional virtual reality glasses optical structure
US20110157667A1 (en) Holographic Image Display Systems
US7317564B2 (en) Replay optics for holographic displays
BRPI0612442A2 (en) imaging device and method for reconstructing scenes with video holograms
Yoneyama et al. Holographic head-mounted display with correct accommodation and vergence stimuli
RU2525317C1 (en) Optical device for forming holographic images
Xia et al. Challenges and advancements for AR optical see-through near-eye displays: a review
CN116699837A (en) Light engine
Makowski Experimental aspects of holographic projection with a liquid-crystal-on-silicon spatial light modulator
RU2556291C2 (en) Holographic image generating device
US11619825B2 (en) Method and apparatus for displaying binocular hologram image
Lee et al. Holographic and light-field imaging for augmented reality
Kovalev et al. A combination of computer generated Fresnel holograms and light guide substrate with diffractive optical elements for optical display and sighting system
RU2780511C1 (en) Augmented reality device based on a curved waveguide, method for operation of the said device, augmented reality glasses based on the said device
CN218675520U (en) Waveguide-based holographic imaging system and electronic display device
리강 Study on improvements of near-eye holography: form factor, field of view, and speckle noise reduction
CN117075347A (en) Holographic near-to-eye display device and method for large-eye pupil box
CN117111305A (en) Large-field-angle holographic near-to-eye display device and display method
Lee et al. Deep learning in holography
Yu et al. 3D holographic near-eye display based on Fraunhofer diffraction using metalens as an eyepiece
Zhang et al. Three dimensional computer-generated holograms with shading effects based on a phase-only spatial light modulator