TWI436177B - 以校正後可視度重組三維景象的方法與裝置 - Google Patents

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Description

以校正後可視度重組三維景象的方法與裝置
本案為一種提供重組之三維景象給觀察者的方法與裝置，以及建立完成一個全像影像顯示裝置的方式。
一般重組之三維景象的方法與裝置，其中包含了全像影像顯示裝置和重組三維景象的詳細說明。這樣的裝置可以應用在例如像醫療，地理圖資，或軍事工業等相關產業裡，並且能規劃操作，鑽孔，以及其他各種動作行為以降低可能的成本與/或減少風險。另外，這樣的顯示裝置也可能被應用在個人喜好的區段裡，例如像電動遊戲等等。藉由本案所提出之全像影像顯示裝置所建構的系統總是能夠展現出落在將此一轉換的週期間距編碼於電腦所產生之全像影像(CGH)的轉換平面裡的可視區域內。三維景象的重組影像可以從可視區域裡的某個眼睛位置被觀察得到，其中的可視區域將會大於眼睛瞳孔。
在一般文件敘述裡，三維景象可以是靜止的三維景象也可以是移動的三維景象，但不論哪一種三維景象都一定會包含一個單一三維物件。全像影像允許一個三維景象被記錄起來且利用波形光學方式來作光學地重現。三維景象會被編碼成光調變器上的CGH形式，其中的光調變器主要用來作為載台媒介並且包含了分離的空間可控式光調變器機制。由於具有光波的光線會有所產生 的相鄰光所夾帶，編碼後三維景象的每一個點會形成光波的原始點並且彼此相鄰，而且作為波前的加總集合來說，當它是從空間裡的某個實體物件利用光的行進所產生，則會對此三維景象作空間地重組。三維景象的全像影像重組會藉由光學重組系統與發射出具有足夠相干光線之載台媒介之助來完成直接觀察顯示器的目的。
當我們在編碼一個全像影像時，資訊可以通過三維景象的複數值波前來被編碼以使得觀察者在對三維景象的重組影像作相對的移動時可以看見此一景象的透視圖。序列景象的一些部份可能可以從某個觀點被觀察到，但是被隱藏的部份則不能在另一個觀點被觀察到。這完全依賴於確實的觀察者從哪裡來觀察三維景象，以及三維景象的這些部份究竟是在背面或是在前面。當我們在計算三維景象的全像影像時這些透視圖必需被慎重地考慮，以產生出一個極近似於真實的重組影像。這些看不到之部份的運算倒是可以被忽略。
在自然景象裡，三維景象的個別部份會從不同的位置以不同的亮度被察覺，這是因為藉由在自然光源下三維景象的表面紋路和發光效應所造成的結果。舉例來說，入射太陽光線的反射只能從一個鏡片投射到從中央方向來看鏡片的觀察者眼中而被看見。更普遍常見的是，物件的表面會將光線反射到一個角度選擇方式 或將光線輻射到一個角度選擇方式中。這樣的三維景象實際重組的特性應該也可以藉由全像影像的重組來被重現。
藉由各個專利案件所提出之全像影像重組方法說明了較小可視區域足夠用來觀察重組影像結果。此一可視區域可以比眼睛瞳孔的大小來得較大或只是稍大。三維景象的重組影像可以產生提供給觀察者的右眼和觀察者的左眼。如果觀察者有所移動，三維景象的重組可以藉由位置偵測與追蹤機制來追蹤到他新的位置。如果必要的話，全像影像將會為了新的位置重新被計算與編碼，如果新的景象和之前的景象有著極大的差異。
在較小的可視區域裡會有較少的透視改變，這是因為在這麼小的範圍內可以移動的範圍也會較小。在一個大小偶眼睛瞳孔一樣大的可視區域裡，會存在一個三維景象的近乎靜態恆常的景象。所以它可以藉由一般常用周知的方式針對全像影像計算來對輸入資料作偵測確認，例如像是描繪某個三維圖形程式，其物件點都是可視的但都沒有落在可視區域內。如果全像影像因為追蹤觀察者眼睛位置而需要被重新計算時，被改變的透視將會被帶入這些被改變了的輸入資料裡一起計算。然而，可視區域最好只比眼睛瞳孔的大小略大就好了，也就是說像眼睛瞳孔的兩倍大即可，以利於補償位置偵測和追蹤機制的誤差。眼睛瞳孔可以移動到可視區域內需要三維景象之不同視角的位置上。
在過去曾發表過的專利申請文件裡所敘述之全像影像計算總是會需要去瞄準可視區域裡個別物件點的光線強度之偶數分佈，以使得三維景象可以在一個可視區域裡以一個統一一致的品質被觀察得到。無論如何，如果可視區域比眼睛瞳孔來得大，則前述的方法將無法完全滿足符合如上述之三維景象重組的需求。雖然透視的改變，也就是具有平面的物件點之相對配置分佈並且位在距離觀察者不同距離長度的地方，將已經被考慮於這個即將被運算的全像影像裡，而當觀察者移動到可視區域的中央之外時也可能會發生重組時的誤差。這些誤差主要是肇因於亮度的自然變動，在此時三維景象的個別部份可以從不同的透視被看見，並不會被考慮在景象的重組中。作為一個特別案例來說，變數必需在全像影像運算時被代入一併計算，讓物件點能夠在可視區域裡因透視的改變而變得可被看見或不可被看見。
其他用來計算一個物件之部份可視性或不可視性的方法舉例來說包含了物件點以形成幾何外形的區域。依賴於確實的需求，運算法的計算方式會與具有物件精確度或影像精確度的這些區域一併被帶離。
有鑑於此，本案提出一種用來重組三維景象給觀察者的方法，其中的三維景象重組於一個全像影像顯示裝置，而此一顯示裝置具有一個大於眼睛瞳孔大小的可視區域以使得重組後的三維景象 之部份實際可視性與/或不可視性可以提供給可視區域裡任何位置上的觀察者眼睛。三維景象的物件點其可視性必需在全像影像計算時一併納入考慮計算。
如所述之用來重組三維景象的方法與裝置，其中三維景象會被分離到個別的物件點，此時一個三維景象之電腦產生全像影像(CGH)會被編碼到全像影像顯示裝置的光調變器(LM)上，此時至少有一個光源會發射出具有足夠相干光線的光調變器，以及至少一個轉換鏡片以轉換傳遞光線，此時存在有一個處理器以控制用來編碼與重組的控制訊號，以及三維景象的重組影像可以從可視區域裡觀察者平面上被觀察看見。
而本案的主要特點在於：該處理器(PM)產生一空間點矩陣以定義個別物件點在一重組容積(RV)中水平，垂直，與深度方向裡的位置，並指定所述物件點(Pn)具有靠近三維景象的預期強度和相位值，針對可視區域(SB)內的每一個別物件點(Pn)計算一複數值波前，並將所述物件點(Pn)的強度值乘上被指定給所述個別物件點(Pn)的一可視度函數，為了獲得所述個別物件點(Pn)的調 校後波前，所述調校後波前被加總起來以便形成所述物件點(Pn)的一集合調校後波前，調校後波前藉由一轉換裝置被轉換到光調變器的平面以針對所述物件點(Pn)來計算調校後的控制值，以及控制訊號被產生於一控制裝置中，以便將光調變器(LM)中的CGH以調校後的控制值編碼，並且將其轉換到可視區域(SB)中以重組該三維景象。
另外一種用來定義物件點的方法為將三維景象切割成偶光調變器之平面相平行的區段層，並進而在這些區段層裡產生二維的點矩陣。
為了能展現或隱藏物件點，可視度函數最好能在鄰近的區段層裡依賴著三維景象之物件點的連續強度變化而做連續性地變異。
如所述之用來重組具有校正後可視度之三維景象的方法，當完成了第一個步驟之後，無論是展現或隱藏物件點都可以達到在光調變器上利用運算裝置來針對三維景象的每一個物件點直接計算一個子全像影像，其中的物件點會藉由點矩陣而被指定給確定強度與相位值。然後可視區域裡被指定給物件點的可視度函數會藉由一個轉換裝置而被轉換到光調變器的相位裡並且環繞包圍著子全像影像。而之後運算的調校後CGH會被編碼於光調變器之 上並且被轉換到可視區域裡以重組三維景象。由於可視區域的維度關係，環繞包圍整個可視度函數的轉換可以藉由改變可視度函數的大小於相對應之子全像影像的大小對應關係來達成，並且之後再將子全像影像的振幅乘上可視度函數。如此一來將能有效地簡化整個解決方法並節省運算資源。
藉由本案所提出之用來重組具有校正後可視度之三維景象的方法與裝置，其中的三維景象會被分離成許多個別的物件點，這些物件點存在於三維景象的電腦產生全像影像(CGH)裡並且被編碼於一個光調變器上，裡面存在一個處理器以控制編碼與重組的礦制訊號，且其中三維景象的重組可以從可視區域裡被看建，而所謂的裝置其主要特性包含了以下的相關裝置：用來產生一個空間點矩陣的處理器，它可以：以水平，垂直，與深度方向定義個別物件點的位置，以及針對精確的三維景象指定預設強度和相位值給物件點。
針對每一個可視區域裡的個別物件點運算複數值波前的運算裝置，用來將物件點的強度值乘上一個指定的可視度函數，以藉由加總所有物件點的調校後波前來形成物件點的總和調校後波前，並產生物件點的可視度函數， 用來將調校後波前轉換到光調變器的平面之轉換裝置，以針對物件點計算調校後的控制值，以及在處理器裡產生控制訊號的控制裝置，以將光調變器上的CGH編碼於調校後控制值上並且將它轉換到可視區域裡以重組三維景象。
在本案所提出之具體實施範例裡，其中三維景象最好能切割成片狀的區段層，而區段層的物件點則做在一個點矩陣裡並在水平與垂直方向上展現出相當的空間，此時所謂的空間可以是水平與垂直兩個維度裡相同或不同的區域。當計算物件點的強度改變時，空間最好能不同於相鄰的區段層。另外，當每一個物件點備編碼成光調變器上的子全像影像時它最好能作對應的運算。
如果一個CGH藉由前述的方法來計算的話，一個在可視區域裡移動的觀察者將可以看見三維景象的重組影像會隨著確實的透視圖而作改變。
本案得以藉由下列圖示及詳細說明，俾得一更深入之了解：圖1 所示為某個編碼後子全像影像之物件點的上視圖，其中所謂的物件點會被重組於LM與觀察者平面裡的可視區域之間。
圖2 所示為可視區域裡某個個別物件點的轉換圖形重組，其中特別標示指出了絕對值(圖2a)與相位(圖2b)。
圖3 所示為從兩個不同的眼睛位置來觀察看見兩個重組後物件 點的可視度的上視圖。
圖4 所示為兩個具有相對應子全像影像之物件點的上視圖，它說明從兩個不同的眼睛位置所觀察到的物件點之可視度。
圖5a、5b所示為圖4裡針對物件點的可視度函數的詳細說明。
圖6 所示為具有被指向之光線輻射之被重組物件點的詳細說明。
圖7 所示為圖6裡針對物件點的可視度函數其圖形重組的詳細說明。
圖8a所示為不具有可視度函數應用之子全像影像振幅的詳細說明。
圖8b所示為類似圖7裡針的可視度函數的詳細說明，它會被改變大小以迎合子全像影像的寬度。
圖8c 所示為圖8b裡子全像影像的振幅經過乘上可視度函數之後的結果說明。
在本案所提出之用來提供重組三維景象給觀察者的方法與裝置裡，從過去所敘述之用來將三維景象分離成若干區段層的文件裡，這些分割的區段層會與LM的平面相平行並且將所有的這些區段層轉換到某個觀察者平面BE裡的可視區域SB上並且把它們的值加到其中。然後此一三維景象會藉由這些加總集合的值的其他轉換方法而在全像影像平面中被計算到光調變器裡，並且被編碼成LM上的一個CGH。
一般來說，藉由本案所提出的用來提供重組三維景象給觀察者的方法與裝置，三維景象會被分割成個別的物件點P；…；Pn，且每一個個別的物件點會被離散地轉換到可視區域SB裡。個別物件點Pn的轉換初步會在可視區域SB裡產生一個常態強度以及一個依賴於物件點Pn在相對應之區段層裡或三維景象裡的位置的相位值。在可視區域SB裡的其餘值的分佈會藉由所有個別物件點P；…；Pn的複數值之加總而獲得。
因為眼睛瞳孔的有限光圈以及光線的波形特性，三維景象的個別物件點之有限繞射解析度將會被取得。一般來說，如果全像影像架構在個別的物件點上作計算，則觀察者可以看到一個受限的艾瑞碟(Airy disk)重組景象而非一個物件點。
藉由本案所提出之用來提供重組具有校正後可視度之三維景象給觀察者的方法與裝置，我們會利用三維景象重組時物件點P；P1；P2來作進一步的說明。如果存在至少一個光源(並未顯示於圖中)並在圖1，圖3，圖4，與圖6裡以足夠相干的光發射出LM。另外，存在至少一個轉換鏡片(並未顯示於圖中)並且配置於圖1，圖3，圖4，與圖6裡的光學路徑上以完成整個轉換的工作。還有，如圖1，圖3，圖4，與圖6裡的配置排列將會包含一個梯形的重組影像RV且在其中的重組後三維景象是可以被看見的。從可視區域SB延展過來的重組影像具有顯示螢幕的邊界 到角落。依賴於LM上確實的編碼，它可以在螢幕之下不斷地連續。重組影像RV如圖1中所示。
如圖1中所示，在一開始三維景象的一個個別物件點P會被考慮，這是因為它落在重組影像RV裡的任意平面之中。
物件點P的子全像影像S，或其餘三維景象的CGH都會被編碼於LM之上。物件點P的子全像影像S會被計算以使得來自物件點P的光線會行進到觀察者平面BE裡的可視區域SB並且藉由一個轉換動作而被與光波方法一起被計算，例如像菲涅爾轉換(Fresnel transformation)，從物件點P的平面直到觀察者平面BE。如果從觀察者平面BE到全像影像平面的轉換在之後被帶出來，則會在某個固定的位置上產生建立一個受限的區域，而此一所謂的區域包含了關於物件點P的相關資訊並且以一個複數值波前的形式存在。在此一區域之外的拍前其絕對值幾乎是零。此一受限區域也會被參考成為子全像影像S。相反的，子全像影像S也可以被直接計算，而非透過觀察者平面BE來作計算。所與的子全像影像Sn會一起組合形成三維景象的CGH。處理器PM會被用來產生點矩陣，並且儲存和修改三為景象的複數值。
圖2a與圖2b所示為複數值光線分佈的重現圖，它針對可視區域SB裡物件點P在經過從物件點P的平面轉換到觀察者平 面BE所作的轉換結果。圖2a中所示為光線分佈的絕對值座標圖，而圖2b所示則為相位的座標圖。
從這些圖例中我們可以發現，絕對值與其相對的強度在穿越可視區域SB的其餘寬度時會是一個常數。這表示觀察者如果他的一支眼睛瞳孔位於可視區域SB裡的不同眼睛位置An上時它總是可以看見相同強度的物件點P。如圖2b所示的可視區域SB裡的相位座標圖則顯示出一個輻射分散的波前，也就是一個球狀波，它起始於物件點P並且行進指向觀察者平面BE。
一般來說，如果三維景象的CGH會藉由菲涅爾轉換(Fresnel transformation)的步驟而只從三維景象的個別物件點Pn被計算進來到觀察者平面BE，則我們將可以得到一個具有明亮和黑暗物件點的三維景象。但是相關的亮度，也就是觀察者所看見的三維景象之個別物件點，將會與可視區域SB裡所有眼睛位置所看見的結果之平均值相同。前述的具有三維景象之真實重組影像確實會發生部份的衝突，舉例來說，當重組後三維景象的確實物件點可以從某個眼睛位置看到較為明亮的部份，但是從另外一個眼睛位置則會看到較黑暗的部份。
圖3所示為本案所提出之另一具體實施範例裡，具有三維景象的兩個物件點P1；P2的展示圖，其中這兩個物件點位直重組影像RV裡距離可視區域SB不同距離長度的地方。
如果重組影像RV是架構在x,y,z三軸立體座標系統之上，其中側面座標為x與y，而深度座標為z，則此時即使它們具有相同的x和y軸座標值，物件點P1；P2到可視區域SB或到眼睛位置A1；A2的深度值z將會有所不同。
如果在觀察三維景象的過程中觀察者的眼睛直接就位於可視區域SB的中央，在眼睛位置A1之處，則此眼將只能看見較為靠近的三維景象物件點P1。而此時物件點P2則會被隱藏到物件點P1之後。
然而當眼睛位於眼睛位置A2的時後，觀察者則能同時看到物件點P1；P2。
前述情形的量測重點在於眼睛觀察這兩個物件點P1；P2的角度。在圖3中視角是由兩個從眼睛位置A2直指到P1和P2的箭頭所夾出。如果此一角度大於眼睛的基本解析度幅度範圍，則P1和P2會被視為分離的觀察。
使用可視度函數的目的在於考慮全像影像運算過程中實際物件點的可視度的這些相關特性。
如圖4中所示為全像影像平面中兩個物件點P1；P2的子全像影像S1；S2。它們彼此是呈空間重疊的配置。因為物件點P2會安排在較靠近全像影像平面的位置，所以子全像影像S2會比子全像影像S1來得較小。可視區域SB會顯示一個子區域，如 圖中影線所示，此時從觀察者眼睛所在的眼睛位置A1將無法看見真實物件點P2。此一子區域會被物件點P1所籠罩遮蓋。所以子區域的的大小會藉由艾瑞碟(Airy disk)的擴張而被偵察得到以使得觀察者能在重組影像中看見物件點P1。只有當觀察者的眼睛位在不同的眼睛位置時，例如在A1，即在可視區域SB中但卻在影線子區域之外，則可以看到物件點P2。
圖5a與圖5b所示為針對兩個物件點P1；P2的重組所使用的可視度函數，對應於真實景象，並延續之前所介紹說明的圖例。可視度函數其值會落在0到1的值域範圍區間內。相關於物件點P1，它的值將會是常數值1，而且物件點P1可以從可視區域SB裡的任何眼睛位置An看到相同亮度的結果。一般來說，物件點P2的可視度函數在影線子區域裡的值會是0，而此時的子區域會落在可視區域的中央，因為物件點P2在此子區域裡是可以被看見的。而在此子區域之外其值為1，這是因為物件點P2從那裡才可以被看見。可視度函數的水平軸在圖中以任意的單元來顯示。水平軸的部份顯示對應著可視區域的寬度。
圖6所示為具有編碼後子全像影像S的物件點P與被導向的光線輻射，其中來自三維景象有著為數非常眾多的物件點存在。這些物件點可以重現具有一個已定義好了的結構的表面，例如一個閃亮的表面，此時光源所發射出來的光會以一個直接導向的方式直接射在其上。藉由三維景象結構所定義會讓來自物件點 P的更多光線行進到可視區域SB的較低區域而非較高區域。在圖中我們特別以箭頭所畫來標示以別於指向可視區域SB的虛線，其中最細的箭頭符號表示圖7中的最大可視度。圖7所示為針對物件點P的可視度函數規劃，並且具有來自物件點P的直接光線輻射以達成整個重組影像。圖7中左邊的邊界對應到圖6中可視區域SB的較低邊界。
一個關於物件點Pn之指向輻射特性的極端案例為由某個光源所發射出來之三維景象的反射表面，舉例來說像是利用較弱的雷射光束。它只能從可視區域SB裡確定的眼睛位置An才有可能看到相關的感應反射。
對於某個個別物件點的可視度函數可以藉由類似像架構在幾何關系上所考慮的三維景象其他物件點之位置來作確應，並且被儲存在一個處理器裡。
物件點的子全像影像在可視區域裡的亮度會改變類似像連續性的問題也可以藉由乘上一個連續改便異動函數來作進一步的計算。
為了能落實上述的方法，三維景象的處理器PM會建立一個空間點矩陣。重組影像RV裡的水平和垂直位置以及深度位置也將因此而針對大量的物件點Pn而被定義出來。物件點Pn之後 將會被指定在處理器PM中並且具有強度和相位值以作預先的偵測和儲存，以使得物件點Pn能近似三維景象之較高影像品質。
在更進一步的處理程序步驟裡，在觀察者平面BE裡的每個物件點Pn之複數值波前會被計算以運算三維景象的CGH。之後每一個物件點Pn的複數值波前的絕對值或強度將會被乘上一個對應的指定可視度函數。這樣的指定會架構在點矩陣上且被儲存於處理器PM裡。之後，三維景象的所有物件點Pn之調校修正後波前會被加總起來以形成一個累加總合成的調校後波前。
調校後波前接著將會被轉換到全像影像平面。這個轉換也會自動地調校修正所有個別物件點Pn的子全像影像Sn以乘上它們的可視度函數。被計算於轉換過程中的複數值會藉由一個控制裝置來產生調校後控制值(並未顯示於圖中)，作為用來編碼的控制訊號。和控制值編碼在一起的CGH會針對三維景象的重組而被轉換到觀察者平面BE裡的可視區域上。觀察者眼睛可以從可視區域SB裡的任何眼睛位置An看見重組影像RV中三維景象的實際重組影像。其中所謂的“實際重組”指得是瞭解如何去參考物件點的可視度或不可視度，藉由依附在可視區域裡對應的眼睛位置上的物件點而被重現。
藉由本案所提出之用來提供重組具有校正後可視度之三維景象給觀察者的方法與裝置，其中輕微變異的具體實施範例裡，子 全像影像Sn會被直接計算於全像影像平面中，而調校修正可以藉由將子全像影像Sn乘上對應的個別物件點之可視度函數之轉換而達到目的。
除了具有可視度函數轉換的子全像影像之數學式迴轉之外，迴轉可以藉由乘上一個可視度函數而精確地產生並變更大小以符合子全像影像的寬度，如前面章節所述。
這樣的方法如圖8a到圖8c所示。這些圖例裡說明了肇因於子全像影像裡和可視度函數的乘積所得到的圖形顯示結果，而非在可視區域裡。
圖8a所示為某個物件點的子全像影像之振幅的具體實施範例，其中並未特地標示可視度函數。當我們忽略細微的振盪與穩定的落下圖形時此一振幅將會近似於一個方波函數。它其實可以近似於一個方波函數。
圖8b所示為圖7中的相同可視度函數，但此時它會被改變大小以符合圖8a中所示的子全像影像的寬度，並且在子全像影像之外連續一個常數值1。
圖8c所示為圖8a中乘上函數後的乘積結果，以及圖8b中具有振幅的子全像影像之形式並減少直到一側為止。
子全像影像的大小尺寸其實依賴於從物件點到螢幕之間的距離，每一個子全像影像必須被乘上一個可視度函數以個別地改變它們的大小以符合特別的寬度需求。這樣的作法會藉由物件點的深度座標而對應到如圖8b中的圖示裡之一個壓縮或擴張的情形。
本案所提出之用來提供重組具有校正後可視度之三維景象給觀察者的方法與裝置可以被建立在全像影像顯示裝置裡並且包含了處理器，運算裝置，轉換裝置，以及控制裝置等必要的元件來建立此一方法，如所申請的項目5到10所述。
本案所提出之用來提供重組具有校正後可視度之三維景象給觀察者的方法與裝置其優點在於藉由將可視度函數來調校修正三維景象的物件點，而來自不同的視角的不同物件點之可視度會在全像影像的計算過程中被納入計算。從個別眼睛位置以不同的亮度所觀察到的物件起會在對應的重組影像裡被顯示出來。
本案所揭露之技術，得由熟習本技術人士據以實施，而其前所未有之作法亦具備專利性，爰依法提出專利之申請。惟上述之實施例尚不足以涵蓋本案所欲保護之專利範圍，因此，提出申請專利範圍如附。
CGH‧‧‧全像影像
RV‧‧‧重組影像
SB‧‧‧可視區域
P‧‧‧物件點
BE‧‧‧觀察者平面
LM‧‧‧光調變器
S‧‧‧子全像影像
A1,A2‧‧‧眼睛位置
本案得以藉由下列圖示及詳細說明，俾得一更深入之了解：圖1 所示為某個編碼後子全像影像之物件點的上視圖，其中所謂的物件點會被重組於LM與觀察者平面裡的可視區域之間。
圖2 所示為可視區域裡某個個別物件點的轉換圖形重組，其中特別標示指出了絕對值(圖2a)與相位(圖2b)。
圖3 所示為從兩個不同的眼睛位置來觀察看見兩個重組後物件點的可視度的上視圖。
圖4 所示為兩個具有相對應子全像影像之物件點的上視圖，它說明從兩個不同的眼睛位置所觀察到的物件點之可視度。
圖5a、5b所示為圖4裡針對物件點的可視度函數的詳細說明。
圖6 所示為具有被指向之光線輻射之被重組物件點的詳細說明。
圖7 所示為圖6裡針對物件點的可視度函數其圖形重組的詳細說明。
圖8a所示為不具有可視度函數應用之子全像影像振幅的詳細說明。
圖8b所示為類似圖7裡針的可視度函數的詳細說明，它會被改變大小以迎合子全像影像的寬度。
圖8c 所示為圖8b裡子全像影像的振幅經過乘上可視度函數之後的結果說明。
CGH‧‧‧全像影像
RV‧‧‧重組容積
SB‧‧‧可視區域
P0‧‧‧物件點
BE‧‧‧觀察者平面
LM‧‧‧光調變器
S‧‧‧子全像影像

Claims (11)

  1. 一種用來重組一三維景像(3D景象)的方法：其中該3D景象包含個別物件點，並且被以電腦所產生之全像影像的形式編碼於一全像影像顯示裝置的一光調變器上，其中至少一光源發射出具有足夠相干光線的光調變器，以及至少一轉換鏡片轉換該光線，其中一處理器控制用於編碼與重組的控制訊號，以及其中該3D景象的重組從一可視區域內的一觀察者平面為可見的；其特徵在於：該處理器產生一空間點矩陣以定義個別物件點在一重組容積中水平，垂直，與深度方向裡的位置，並指定所述物件點具有靠近該3D景象的預期強度和相位值，針對可視區域內的每一個別物件點計算一複數值波前，並將所述物件點的強度值乘上被指定給所述個別物件點的一可視度函數，為了獲得所述個別物件點的調校後波前，所述調校後波前被加總起來以便形成所述物件點的一集合調校後波前，該調校後波前藉由一轉換裝置被轉換到該光調變器的平面以針對所述物件點來計算調校後的控制值，以及控制訊號被產生於一控制裝置中，以便將光調變器中的CGH以調校後的控制值編碼，並且將其轉換到該可視區域中以重組該3D景象。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該3D景象被切片成與一光調變器之平面相平行的區段層，且其中於每一區段層中產生一二維點矩陣，以定義所述個別物件點於個別的區段層裡的位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中該可視函數根據該3D景象之物件點在相鄰區段層裡的強度變動而變化。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中該可視函數根據該3D景象之物件點在相鄰區段層裡的連續強度變動而作連續地改變。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中一運算裝置針對該3D景象的每一物件點計算一子全像影像，其根據直接位於該光調變器上的點矩陣而被指定一特定強度與相位值，且其中在被指定給所述物件點之可視區域內之可視函數係藉由一轉換裝置被轉換到該光調變器的平面中並且與該子全像影像旋繞以編碼一調校後的CGH，此調校後之CGH被轉換到該可視區域內以重組該3D景象。
  6. 一種全像影像顯示裝置，其中包含個別物件點的3D景象係以電腦所產生之全像影像的形式被編碼於一全像影像顯示裝置的一光調變器上，其中一處理器控制用於編碼與重組的控制訊號，而且其中該3D景象的重組可從一可視區域觀察，其特徵在於包含：用以產生一空間點矩陣的處理器裝置，其主用於：定義個別物件點在水平，垂直，與深度方向裡的位置，以及指定所述物件點為具有預設強度與相位值以接近該3D景象；運算裝置，用以針對可視區域內每一個別物件點計算一複數值波前，用以將所述物件點的強度值乘上一指定的可視度函數，用以加總所述個別物件點的調校後波前以形成所有物件點的一集合調校後波前，並且用以產生所述物件點的可視度函數；轉換裝置，用以將調校後波前轉換到該光調變器之平面，以 計算所述物件點調校後的控制值，以及控制裝置，用以在處理器裡產生控制訊號，以將於該光調變器上的CGH以調校後的控制值編碼，並且將其轉換到可視區域以重組該3D景象。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的全像影像顯示裝置，其中該3D景象被切片成與一光調變器之平面相平行的區段層，且其中一二維點矩陣被產生於每一區段層以定義個別物件點的位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的全像影像顯示裝置，其中一區段層的所述物件點落在一點矩陣中，該點矩陣之特徵在於於水平和垂直方向中兩者一致的間隔。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的全像影像顯示裝置，其中一區段層的所述物件點落以不同間隔為特徵的一點矩陣中。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的全像影像顯示裝置，其中於相鄰區段層當中的間隔不相同。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的全像影像顯示裝置，其中每一物件點被編碼為於該光調變器上的一子全像影像。
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