TWI737666B - 影像品質最佳化顯示裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明與用於二維及/或三維物體的全像重建的顯示裝置有關。物體包括複數物點。顯示裝置包括照明單元、空間光調變器裝置以及分離器。照明裝置發出充分相干的光。要被顯示的物點子全像圖以空間光調變器裝置的像素被編碼。提供分離器用於分離由鄰近物點的子全像圖產生的在觀察者眼睛中的鄰近點擴散函數，使得鄰近點擴散函數彼此互不相干。

Description

影像品質最佳化顯示裝置及方法
本發明與用於最佳化以及增加重建場景的影像品質的顯示裝置以及方法有關，使用此顯示裝置以及方法可抑制視網膜物間點（inter object point）串擾。
本顯示裝置適用於顯示二維（2D）及/或三維（3D）影像。應了解的是，二維影像或三維影像也包括二維或三維內容或電影。
本發明的應用領域較佳地包括用於全像影像的三維呈現的顯示裝置。
在用於呈現二維影像或電影/視訊的商業可得顯示裝置中，必須在高解析度下實現整體表面的明亮且均質的照明。作為顯示器面板的空間光調變器裝置必須以大角度範圍發光。要呈現的資訊被寫入顯示裝置的空間光調變器裝置中。由包括光源單元的照明單元所發出的光以被寫入空間光調變器裝置中的資訊來調變，其中空間光調變器裝置常同時作為螢幕或顯示器面板。因此必須嚴格地確保光束平行入射至間燈光調變器裝置上，並達成空間光調變器裝置的高刷新率。為了達成被寫入空間光調變器裝置中的資訊的三維呈現的高品質，除了空間光調變器裝置的整體表面的均勻照明之外，需要在照明單元之外耦合的波前的至少一定義視準。這對於為要被產生的重建形式的全像呈現具有高重要性。可例如為由三維場景的物點構成的物體的全像資訊以空間光調變器裝置的像素中的振幅以及相位值形式被編碼。經編碼的物點由空間光調變器裝置發出的波場所重建。
不能以傳統空間光調變器裝置的單一像素直接滿意地顯示作為調變波前的相位以及振幅兩者的複合全像值。然而，每像素只有一個值的調變，即只有相位的調變或只有振幅的調變，只導致較佳移動中三維場景的不足全像重建。在廣義參數的意義上，複合全像值的直接且因此最佳的代表只能由較佳地在空間光調變器裝置中在相同平面以及在相同時間的複數值調變來達成。
然而，由個別物點或物件點雲組成的較佳三維物體的全像重建在看著重建物體的觀察者眼睛的視網膜造成物間點串擾，其藉由引進加至所設計的視網膜影像的粒度來降低呈現的影像品質。這裡，必需指出的是，「視網膜物間點串擾」的用語與「斑點」的用語所描述的並不相同。乍看之下這可能是一樣的，但在較嚴密的檢閱下，有實質的不同。
斑點是真實的隨機三維（3D）干擾作用。換言之，斑點效應導致相同頻率的相干波前的干擾，其加在一起以獲得所導致的其振幅隨機改變的波前。例如，可藉由以雷射光照射粗糙表面產生斑點。有兩種斑點，客觀斑點以及主觀斑點。客觀斑點被定義為在3D空間中，即當散射離開粗糙表面的相干光落在另一個表面或平面上時產生的3D干擾圖案。主觀斑點被定義為由個別對象所辨識的干擾圖案，即當以相干光照射的粗糙表面被成像、然後在影像平面中觀察到斑點圖案時。使用了成像裝置。在例如Goodman, J. W. (1976), “Some fundamental properties of speckle”, JOSA, 66(11), 1145-1150中描述了用語斑點。
用語「視網膜物間點串擾」是由於鄰近點擴散函數（PSF）的相干疊置。在空間中產生的鄰近物點被轉換成存在於看著物點的使用者/觀察者眼睛視網膜處的鄰近點擴散函數。在觀察者眼睛視網膜處產生的干擾圖案取決於代表藉由使用例如在WO 2004/044659 A1中揭露的子全像編碼技術在空間中產生的兩個鄰近3D物點的鄰近點擴散函數的複數值分佈。例如，甚至些許的相位變異可造成在觀察者眼睛視網膜處獲得的強度分佈的顯著改變，並因此可由觀察者偵測到。在G. Fütterer, “UV-Shearing Interferometrie zur Vermessung lithographischer “Phase Shift” Masken und VUV-Strukturierung”, Progress in modern optics, Vol. 4, IOIP, MPF, Universität Erlangen-Nürnberg, 2005, ISBN: 3-932392-61-2的文件的第4.1.1節中可找到描述依賴互為相干性以及相互相位差的鄰近點擴散函數的此疊置的範例。
可分析地考慮視網膜物間點串擾的此效果，並可修改視網膜點擴散函數以達成所設計的3D物點或3D物點雲的強度分佈而沒有可見的粒度。可在G. Fütterer, “UV-Shearing Interferometrie zur Vermessung lithographischer “Phase Shift” Masken und VUV-Strukturierung”, Progress in modern optics, Vol. 4, IOIP, MPF, Universität Erlangen-Nürnberg, 2005, ISBN: 3-932392-61-2的文件的第1.1.1節中找到描述可如何藉由修改要轉移到偵測器平面（其例如為視網膜）上的物體的相位以及強度分佈來產生目標強度概況的範例。
用語斑點仍相當常被誤導地用來描述由於視網膜物間點串擾造成的效果。可在內部物間點串擾以外存在的斑點必須與用語視網膜物間點串擾清楚地分開。如上所討論，這兩個不同的用語描述了在物理意義上基本上不同的兩種現象。
已知先前技術文件描述了全像圖的一維（1D）編碼，其具有在近似1/20度內的濾色器以及一個RGB（紅、綠、藍）濾色器組或具有橫跨近似1/20度至稍少的水平角範圍的垂直子全像的彩色連續1D編碼RGB，其意指仍大於1/40度角範圍。
文件WO 2010/052331 A1描述了具有濾色器的顯示器。具有RGB基礎色的平行垂直色條的濾色器被指派至影像分離裝置。色條在濾色器內以週期性的方式水平地重複。光調變器包括一連串的兩個全像圖，對於觀察者的左眼以及右眼，每種顏色交織成數個像素行。濾色器以及全像圖的週期以相同程度的擴展相對於彼此而配置，其中色條以及具有所述色條顏色的全像圖的至少兩個像素行被指派至分開的元件。
在先前技術的進一步文件中揭露了一種顯示裝置，其中在空間光調變器裝置中提供了正交極化的偏振濾光片，用於降低空間光調變器裝置的鄰近像素之間的串擾。然而，這裡應注意的是，串擾不應與視網膜物間點串擾混淆。
文件US 8,441,703 B2 描述了如何重建以彼此有合理的大距離放置的細空間（spatially thinned）物點，以顯示出沒有重建點擴散函數的重疊。
因此，本發明的目的是提供一種用於最佳化並增加全像地重建的二維及/或三維物體的影像品質的顯示裝置及方法。特別地，本發明的目的是提供一種顯示裝置以及方法，藉此可抑制點擴散函數的旁波瓣，且可降低視網膜物間點串擾，以達成增加或最佳的影像品質。
為了此原因，藉由申請專利範圍第1項的特徵來達成根據本發明的目的。
用於二維及/或三維物體的全像重建的顯示裝置包括複數物點。此顯示裝置包括照明單元、空間光調變器裝置以及分離器。照明單元發出入射在空間光調變器裝置上的充分相干光。在空間光調變器裝置上，要顯示的物點的子全像圖以像素被編碼。提供分離器用於在觀察者眼睛中分開由鄰近物點的子全像圖產生的鄰近點擴散函數，使得鄰近點擴散函數彼此互不相干，以達到增加的影像品質。
可藉由例如包括相位以及振幅適應的互相干物點最佳化以及藉由在它們的強度分佈中適應物點的互不相干子集以得到最終設計/目標強度分佈而達成在視網膜上所設計的強度分佈的最佳化。這意指，可藉由修飾點擴散函數的複數值分佈以得到目標強度分佈來最佳化互為相干的點擴散函數(例如那些以1/30度角度隔開的)的總和強度分佈，目標強度分佈代表理想3D內容的部分。現在已最佳化的物點的相干子集與其他不相干的子集重疊。物點的不同子集因此相對於彼此為不相干的。
可使用複數值空間光調變器裝置（SLM（C-SLM））。空間光調變器裝置可為例如夾層式空間光調變器裝置，其包括例如調變振幅（A-SLM）的第一空間燈光調變器以及例如調變相位（P-SLM）的第二空間燈光調變器或反之亦然。
因此，根據本發明的主要概念是使用相當於成像三維（3D）物點的重建點擴散函數的互不相干子集，其被有角度地放在人眼的角解析度限制內，其在最佳例子的條件中為1/60度。
在附屬申請專利範圍中定義了本發明的進一步較佳實施方式以及改進。
在本發明的第一較佳實施方式中，可設計顯示裝置使得物體被劃分成至少兩個物面，其中每個物面被劃分成至少兩個、較佳為三個垂直的子集以及劃分成至少兩個、較佳為三個水平的子集，其被有角度地相對於彼此位移或平移。
提供了用以重建細空間物點。那意指，例如以在1/30度範圍中的物點的網格角解析度的重建，其大於1/60度的人眼角解析度。此外，提供了用以使用兩個或較佳三個垂直的子集以及兩個或較佳三個水平的子集，這些子集相對於彼此被有角度地位移或平移，以提升發生在觀察者眼睛視網膜上受到的物間點串擾的影像品質。
在第2圖中，示出了點擴散函數的旁波瓣干擾的圖式，其為視網膜物間點串擾的原因。詳細而言，第2圖示出了鄰近點擴散函數的疊置，其藉由使用艾瑞函數(Airy-functions)描述。實線示出了在光學系統解析度限制的不相干疊置，其相當於在人眼例子中的1/60度角間隔。第2圖中的破折線示出了在解析度限制的兩個點擴散函數的相干疊置。這兩個相干點擴散函數之間的相對相位差是零。存在於兩個點之間的中心的強度減少百分比與不相干例子中的相同，其近似出現在於強度分佈中心的左以及右手側的峰強度的75％。虛線示出了在解析度限制的兩個點擴散函數的相干疊置。這兩個相干點擴散函數之間的相對相位差是π（Pi）。在此例子中，零的強度值存在於兩個點擴散函數之間。第2圖示出了在相干例子中，互相干性以及相互相位差對於在人眼視網膜上獲得的強度分佈的定義是重要的。
代表三維物點的鄰近視網膜點擴散函數彼此互相干擾。防止或消除鄰近視網膜點擴散函數干擾的一個方式是根本降低或減少產生的繞射圖案的旁波瓣，其降低了點擴散函數的外部重疊區的干擾。然而，一般而言，視網膜物間點串擾的問題不被這樣的動作所解決。作為開始，降低繞射圖案的旁波瓣以達到物體強度分佈。如果相干點擴散函數移動得較密集在一起、並因此放大它們的重疊區域，則所導入的相移定義了所獲得的強度分佈。如同用於相移遮罩的π（Pi）的相對相移將產生兩個鄰近物點之間的暗線、並增加它們彼此之間所辨別的相互距離。這在第2圖中示出。為了避免兩個鄰近物點之間的暗線，較佳使用π/2的相互相位差。應注意的是，這只可作為用於最佳化的開始值。這也點出，存在於重建物點之間的隨機化相位分佈是較不佳的。接近π的鄰近相位差值減少了存在於看著重建物體的觀察者眼睛視網膜處的影像品質。
根據本發明，提供了不同的方法以避免視網膜點擴散函數PSFij 的任何顯著重疊以最佳化繞射圖案旁波瓣的形狀，以降低旁波瓣並最佳化鄰近視網膜點擴散函數PSFij 的相對相位差，以能夠有合理的三維物體固定強度分佈，三維物體可在觀察者平面中的虛擬檢視視窗內從不同的位置被看見。如果在鄰近物點之間的隨機化相對相移被編碼，較佳將所使用的相位範圍限制至少於± π/4。這也可用於被放在例如3x或4x 1/60 度的相對角距離的物點，其稱為HD（高清晰度）檢視。
在本發明的進一較佳實施方式中，提供對於在空間光調變器裝置中的一維編碼全像圖或二維編碼全像圖，可將分離器設計為濾色器條配置，較佳為主要濾色器條配置。
在使用意指例如只有垂直視差（VPO）的一維（1D）編碼的例子中，必須使用空間光調變器裝置的互不相干的行以產生三維場景或三維物體的物點。這可藉由使用濾色器條配置並也藉由使用時序色彩產生來實現。
例如如果使用LC（液晶）-偏振光柵被用於精確跟蹤，可時序地顯示不同的色彩。這也意指一般言而本發明不明確地限於使用濾色器條或濾色器。
較佳使用比HD（高清晰度）解析度所需數目還多的空間光調變器裝置（SLM）的一維（1D）編碼條，HD（高清晰度）解析度相當於1/60度角解析度或每度60個物點。這可藉由使用濾色器來實現。然而，在一些例子中，濾色器不會是正確的方式。如果使用濾色器，至少兩個RGB（紅、綠、藍）濾光片條組應被放在1/60度的水平角範圍內。可以交織的方式重建物點。因此，被重建在觀察由複數物點組成的重建場景的觀察者眼睛視網膜上的鄰近物點彼此不相干。
較佳地，空間光調變器裝置的每個主要子全像圖或初始像素可被細分成代表至少兩個子集並產生至少兩個波場的至少兩個定義部分。換言之，在包括主要子全像圖的空間光調變器裝置上的一個區或區域可被細分成至少兩個子集或定義部分。可將濾色器條的三合透鏡（RGB）指派至每個子集。更佳的是將指派至光調變器裝置的主要子全像圖或單一初始像素的色條密度增加至例如每像素三個色條的原始密度的三倍（3x）或四倍（4x）。這意指，每個主要子全像圖或每個初始像素被細分成三個或四個定義部分，即所謂的三個或四個子集，其中濾色器條的三合透鏡（RGB）被指派至每個定義部分或子集。
在本發明進一步較佳的實施方式中，可提供的是，濾色器條配置是被建構以被指派至初始像素子集或主要子全像圖的吸收式染料基礎濾光片配置或介電質濾光片配置。
濾色器條配置，或一般而言的濾色器可用以降低提供複合調變波場的SLM所必備的訊框率。可能較佳地使用被建構以被指派至SLM像素的吸收式染料基礎濾光片陣列。現代塗佈技術使其可能例如也在條紋配置中應用刻槽濾光片。這意指色條可反射主要色彩RGB（紅、綠、藍）的其中兩個而只透射一個。這可使用大於0.9的透射係數來完成，而另外兩個不需要的此特定色條的波長以接近1的係數被反射。
有利地，對於要編碼的二維（2D）全像圖可提供主要子全像圖或初始像素的至少兩個定義部分形成兩個半部，其中像素被水平地或垂直地分開。
空間光調變器裝置（SLM）具有作為調變元件的像素。像素可具有長方形或正方形或圓形或六角形或任何其他形狀。SLM的這種像素可被劃分成至少兩個定義部分。像素的這兩個定義部分可形成兩個半部。這意指像素可被水平地或垂直地分開以形成右與左部分/半部/子集或上與下部分/半部/子集。實質上，從SLM產生像素的兩個部分或子集。SLM的右子集以及SLM的左子集或下子集以及上子集在SLM的傅氏平面中產生相等的強度分佈。換句話說，如果在SLM中使用固定相位，在右/上子集振幅分佈的傅氏平面中的強度分佈以及左/下子集的振幅分佈是相同的。兩個傅利葉轉換的相位值對於此解釋是不相關的。因此，使用SLM的兩個子集的不相干疊置作為振幅分佈。
此外，可有利地提供的是，將分離器設計為圖案化延遲器的配置，較佳用於將具有定義了偏振態的光轉換成兩個圖案化子集的光。
提供了圖案化延遲器的配置以將可為例如線性偏振態的初始偏振態轉換成兩個圖案化子集。兩個圖案化子集具有正交偏振態。例如，SLM像素的主要孔徑，例如正方形的像素孔徑或任何其他適合形狀，被劃分成兩個部分。這意指，SLM的初始像素計數加倍，且因此SLM的初始像素密度也加倍。兩個子集的初始像素或主要子全像圖具有定義的圖案化延遲器。第一子集可被提供具有 + π/4圖案化延遲器，且第二子集可被被提供具有 - π/4圖案化延遲器。如果以線性偏振光照射含有每個像素的這兩個子集的SLM，在SLM的出射平面，將會出現兩個正交極化波場，其與帶有不同圖案化延遲器的SLM的每個像素的兩個子集的有關。換句話說，可在像素的平面中提供圖案化延遲器的配置，並將圖案化延遲器的配置指派至空間光調變器裝置的像素，其中每個像素的定義部分或像素的每個子集被提供具有圖案化延遲器配置的定義圖案化延遲器。像素的至少兩個定義部分具有提供正交極化的不同圖案化延遲器。有利地，只在水平方向或只在垂直方向中看見的鄰近圖案化延遲器的極化方位彼此正交。
在本發明的進一步實施方式中，可提供的是，將圖案化延遲器的配置設計為指派至像素的至少兩個定義部分的圖案化偏振濾光片的配置。這允許用於像素的一個子集的水平導向電場的透射以及像素的另一個子集的垂直導向電場的透射。圖案化偏振濾光片的配置因此提供了具有交替方位的所透射偏振態的條紋圖案。
根據本發明可提供的是，圖案化偏振濾光片的配置提供了正交偏振態的圖案，其為沿著垂直方向（y方向）以及水平方向（x方向）的固定圖案，其中沿著深度方向（z方向），圖案被反轉並以交替的方式使用。
可在空間中的不同網格處產生物點。在三維空間中，物體的深度平面可具有交替的分配圖案。這意指，具有相同x座標以及相同y座標但被放在鄰近深度平面的物點，可較佳地具有正交偏振態。換句話說，可以交替的方式沿著z座標使用至代表偏振態物體的深度平面的分配圖案。因此，對於鄰近z平面，偏振態被反轉。然而，最簡單的方式可為沿著垂直方向以及水平方向使用固定圖案、並沿著z座標（深度座標）以交替的方式將它反轉，z座標是至觀察者的距離或物體在其中被劃分的不同z平面的距離。
在本發明進一步有利的實施方式中，可提供的是，顯示裝置包括配置在空間光調變器裝置之後的非圖案化延遲器，在光的傳播方向中見到，用於提供具有含有兩個互不相干波場的單一出射偏振態的光。
加上配置在SLM之後、可較佳地設計為偏振濾光片的非圖案化延遲器提供了含有兩個互不相干波場的光的單一出射偏振態。這兩個互不相干的波場包括或帶有一部分的三維（3D）物體或場景。
此外，可以這樣的方式提供根據本發明的顯示裝置，在代表物點的子全像圖的計算中，使用楔形函數在定義角範圍內側向平移物點。
對於兩個正交極化的實現，可能在子全像圖中編碼楔形函數，楔形函數可在由在觀察者平面中的檢視視窗橫跨的角範圍內側向地平移物點。對於編碼至SLM中的全像圖二維（2D）編碼，可沿著垂直方向以及對於水平方向完成楔形函數的編碼。換句話說，例如正方形/正方形區域的像素的左以及右分離可產生水平的分離，其為鄰近正交極化視網膜點擴散函數的左以及右分離。像素區域的上以及下分離可產生垂直的分離，其為鄰近正交極化視網膜點擴散函數的上以及下分離。這也可應用至長方形的像素或任何其他適合的像素形狀。
相對於全像圖的一維（1D）編碼，全像圖的二維（2D）編碼提供了實現任意形狀二維相位楔形函數的可能性。只需要一個子集的潛在二維楔形分佈。也就是說，楔形函數可為任意形狀的二維相位楔形函數。
在本發明的進一步實施方式中，可提供的是，以這樣的方式定義用於個別物點的波前複合值的相對相位，使得由代表物體鄰近物點的點擴散函數所產生的在觀察者眼睛中的總強度分佈與目標強度分佈之間的差異最小化。這可利用在視網膜上物點的計算來執行。在視網膜上有太高強度的區域上降低了強度，且在有太低強度的區域上增加了強度。換句話說，強度的實際分佈適應於強度的目標分佈。
可以一種方式來選擇物體或場景的個別物點的相對相位，即相互的相位差，以最小化「觀察者的眼睛視網膜平面中的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「眼睛的視網膜平面中的實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。藉由分析模型的使用，可直接計算最佳相位以及強度。如果不能使用這樣的分析模型，可使用下述程序。其中尚未考慮視網膜物間點串擾的最佳化影像，可例如藉由使用波傳播法（WPM）或藉由使用菲涅爾轉換而在模型中傳播至視網膜。在這之後，決定目標強度分佈以及總強度分佈之間的偏差。在下一個步驟中，可以降低偏差這樣的方式來修飾或改變個別物點的相位。程序可為反覆的。這考慮到在計算空間燈光調變器的最佳複合值期間的額外重複。
可以這樣的方式有利地定義個別物點波前複合值的振幅，以最小化在由代表物體鄰近物點的點擴散函數所產生的在觀察者眼睛中的總強度分佈以及目標強度分佈之間的差異。這可利用在視網膜上的物點計算來執行。在視網膜上有太高強度處降低了強度，且在有太低強度處增加了強度。換句話說，強度的實際分佈適應於強度的目標分佈。
可以一種方式來選擇個別物點的強度，即波前複合值的振幅，以最小化「觀察者的眼睛視網膜平面中的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「眼睛的視網膜平面中的實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。藉由分析模型的使用，可直接計算最佳相位以及強度。如果不能使用這樣的分析模型，可使用下述程序。其中尚未考慮視網膜物間點串擾的最佳化影像可例如藉由使用波傳播法（WPM）或藉由使用菲涅爾轉換而在模型中傳播至視網膜。在這之後，決定目標強度分佈以及總強度分佈之間的偏差。在下一個步驟中，可以降低偏差這樣的方式來修飾個別物點的振幅。程序可為反覆的。這考慮到在計算空間燈光調變器的最佳複合值期間的額外重複。
換句話說，可選擇反覆的最佳化。為了更接近目標強度分佈，兩個物點之間相對定相必須平移的方向，取決於要編碼的影像內容。疊置是分析性的。以此方式，也可以數學方式產生一個點以及其他的點。可分析性地定位鄰近點至一個點。也就是說，可沿著該影像的邊緣產生影像。
或者，也可使用初始編碼，然後反覆地最佳化此初始編碼。在過程中，應檢查與目標強度分佈或目標影像之間的偏差或差異。門檻值被提供以停止重複。
此外，可有利地提供變跡剖析或變跡函數。可在空間光調變器裝置的像素平面中提供變跡剖析，以達到物體的個別物點的變跡子全像圖。
在可能合理地大的物點的例子中，即例如 ≤ HD/2（最大解析度的一半），可以一種方式修飾物點，以最小化「應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。這可利用代表物點的變跡子全像圖來執行，其形成在將由眼睛的點擴散函數拾取的平面內。觀察者正看著的所有物點是由SLM產生。因此，可使用存在於SLM的子全像圖中的複數值強度分佈，以產生具有降低旁波瓣的點擴散函數。這意指例如使用能夠在觀察者眼睛視網膜上產生點擴散函數的變跡子全像圖。這些點擴散函數應不是艾瑞分佈，但為例如不具有任何旁波瓣的高斯分佈。可以這樣的方式在它們的成形中抑制或甚至被影響在物點強度分佈中的旁波瓣，以最小化「應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。然而，如果在疊置中，可達成視網膜上至目標強度分佈的較低偏差，也可增加旁波瓣來這麼做。
可更好地將此實施應用至合理大的物點。然而，不限於那個應用。旁波瓣強度的改變對於非常小的物點以及所產生的大子全像圖並非那麼有效率。
子全像圖的變跡函數也可為(x,y)_SLM（SLM的平面中的變跡函數）以及相位(x,y)_SLM（SLM的平面中的變跡函數），其意指c(x,y)_SLM（SLM的平面中的變跡函數）。因此，在SLM平面內使用的變跡函數可為複數值。
在本發明的進一步實施方式中，可提供的是，SLM的子全像圖的形狀是可修飾的。
SLM的子全像圖可具有任何形狀。可改變子全像圖的外部形狀。這樣的參數變化改變了個別物點視網膜點擴散函數的形狀。可使用例如圓形或正方形/正方形，其中也可使用所有其他實用的形狀。尤其對於二維（2D）編碼，可使用藉由使用修飾形狀的子全像圖的物點成形。可根據物點來適應子全像圖形狀。所適應的形狀與可能例如只使用固定圓形或正方形的c(x,y)_SLM有關。符號「c」意指其涉及複合值。
較佳地，可提供的是，使用在觀察者眼睛中提供的點擴散函數的固定預定義網格。
可使用點擴散函數PSFij 的固定網格以最佳化由物點產生的強度分佈中的旁波瓣。也可使用點擴散函數的此固定網格以最佳化相對相位差以及點擴散函數PSFij 的強度。使用這樣的最佳化，可獲得重建的視網膜影像，那是合理地接近三維（3D）場景的目標視網膜影像。關於點擴散函數PSFij 的指標符號ij是指出二維網格點的指標，較佳為放在視網膜受體中的二維、球狀曲線的點。
可進一步提供的是，較佳地藉由使用金屬線柵偏振器結構，以這樣的方式適應照明單元以發出兩個正交極化波場。
照明單元可包括用於發出兩個正交極化波場的裝置、或可適用於它。較佳地，這樣的裝置可為，例如金屬線柵偏振器結構或金屬線柵偏振器，較佳為二維金屬線柵偏振器結構。可將金屬線柵偏振器結構實施為在照明單元中提供的兩個鏡子的鏡子，兩個鏡子被用在照明單元的至少一光源的共振器的末端。至少一光源可為例如雷射或雷射二極體。此特殊金屬線柵偏振器結構的週期通常小於π/2n，其中π是雷射（在此上下文中，雷射用於所使用的光源，即其也可為雷射二極體或LED）波長，且n是金屬線柵偏振器的基板/結構的相對應折射指數。藉由使用金屬線柵偏振器結構，兩個線性正交偏振態具有最大反射率，反射率接近1（100％）。可藉由加入介電層堆疊來增強金屬二維條紋金屬線柵偏振器結構的反射率。也可在照明單元中使用這樣的二維金屬線柵偏振器結構。例如，可在照明單元光源腔的末端使用金屬線柵偏振器結構或另一種類型的鏡子，以提供例如兩個正交線性出射偏振態。
照明單元可包括至少一光源，較佳為雷射或雷射二極體，提供用以產生波場。照明單元每個主要顏色可包括至少一光源。也可提供的是，照明單元包括似條狀的光源配置。
較佳地，可提供每個主要顏色RGB（紅、綠、藍）至少兩個互不相干的光源。
根據本發明，可進一步提供的是，以 ≤ 1/60度的平面波角譜沿著相干方向以及0.5度至1度沿著不相干方向照射空間光調變器裝置。
空間光調變器裝置可以例如不相干方向、0.5度至1度的平面波角譜水平地照射。那足以橫跨觀察者平面中水平的甜蜜點。平面波的角譜較佳顯著地小於1/60度，意指例如只有1/120度，沿著垂直方向，其為相干方向或換言之為一維（1D）編碼全像三維（3D）顯示裝置的子全像圖編碼方向。取決於所需的例子，相干方向也可為水平方向，且不相干方向可為垂直方向。
有利地，可提供的是，互相干性場受限於最大延伸，最大延伸是空間光調變器裝置中最大子全像圖的大小。
關於所使用的光源，由光源發出至空間光調變器裝置中的光的相干性必須盡可能的低、但如物點全像編碼所需的高。如果觀察者移動至另一個位置，在觀察者平面中的觀察者視窗可由追蹤裝置追蹤。追蹤觀察者視窗所需的追蹤角度以及根據本發明的顯示裝置的光路徑中的額外繞射光學元件在與空間光調變器裝置上子全像圖的延伸有關的區域內引入了光學路徑差異。這是 £ 0.1 nm的照明單元的光源線寬的原因。除了引入的光學路徑差異之外，增加的線寬也會在重建中引入物體或場景的模糊。這樣的模糊是由顯示裝置中使用的繞射光學元件產生的繞射色散造成的。
較佳必須為 £ 0.1 nm的光源線寬僅為所需相干性特性的其中一方面。另一方面是空間相干性的延伸或更精確地是互相干性的絕對值。例如在空間光調變器裝置的像素平面中提供的鄰近濾色器條之間的互相干性可被消除，同時可沿著濾色器條的方向提供例如 ＞ 0.8的充分的光的相干性。此外，被裁剪成例如類似一維線狀片段、可平行地被定位至濾色器條的互相干性場受限於最大延伸。最大延伸可具有最大子全像圖的大小。
例如，為了具體化光學路徑差異的最大值以及因此所使用的光源線寬或互相干性的最大延伸，不需考慮檢視視窗的大小以及其至空間光調變器裝置的投射，其中此一程序可用來定義空間光調變器裝置上子全像圖的大小。然而，應使用或考慮人眼的入射瞳孔，以令此具體化並得到用於最低可能的光相干性的充分參數。
可將空間光調變器裝置有利地設計為複數值空間光調變器裝置。這樣的複數值空間光調變器裝置應該能夠重建與不同主要顏色（RGB）有關的不同不相干物點子集。
本發明描述了一種只使用單一空間光調變器裝置（SLM）的顯示裝置，其能夠一次重建與不同主要顏色有關的不同不相干物點子集。
也藉由如申請專利範圍第31項所述的方法來達成本發明的目的。
本發明與用於最佳化並增加重建二維及/或三維物體的影像品質的方法有關，其中每個物體包括複數物點。對於每個物點，計算以空間光調變器裝置的像素被編碼的子全像圖。重建的鄰近物點在觀察者眼睛中產生了鄰近點擴散函數。點擴散函數由分離器分離，使得鄰近點擴散函數僅在觀察者眼睛中不相干地重疊，以有利地消除視網膜物間點串擾。
有利地，可提供的是，不相干地產生並重疊代表要顯示給觀察者的物點的波場的不相干子集。
現在有用於有利地配置並改良本發明教導及/或盡可能彼此結合上述實施方式的各種可能性。在此方面，一方面參照附屬於申請專利範圍第1項的申請專利範圍，且另一方面在圖式的幫助下參照本發明較佳示範性實施方式的下述解釋。在圖式的幫助下結合本發明較佳示範性實施方式的解釋，也一般地解釋了教導的較佳配置以及改良。
類似的參照符號代表在個別圖式以及如果有提供的所附描述中的類似組件。在下文中，指稱「在…之前」以及「在…之後」，例如在空間光調變器裝置之前，意指在關於光的傳播方向所看見的光。
用於二維及/或三維場景或物體的全像重建的顯示裝置包括空間光調變器裝置4以及照明單元5。場景或物體包括如第1圖中所示的複數物點。第1圖示意地代表了至空間光調變器裝置4中的場景或物體的編碼。三維物體1是從複數物點建構出，其中在這裡只表示出四個物點1a、1b、1c以及1d以解釋編碼。進一步示出了虛擬觀察者視窗2，經由觀察者視窗2，觀察者（這裡由示出的眼睛指出）可觀察重建場景。在虛擬觀察者窗2作為定義檢視區域或可見區域以及四個所選物點1a、1b、1c以及1d之下，角椎體經由這些物點1a、1b、1c以及1d被各自地投射、並繼續至空間光調變器裝置4（這裡只部分地示出）的調變表面3上。在調變表面3中，這導致空間光調變器裝置4中的編碼區域，其中編碼區域的形狀未與檢視視窗2的形狀相對應。也就是說，空間光調變器裝置4上的編碼區域也可如經由物點投射至調變表面3上的檢視視窗2的投射所具體化的較大或較小。編碼區域被指派至物體的各自物點1a、1b、1c以及1d，其中物點1a、1b、1c以及1d在子全像圖3a、3b、3c以及3d中被全像地編碼。因此每個子全像圖3a、3b、3c以及3d只在空間光調變器裝置的調變表面3的一個區域中被寫入或編碼。如可從第1圖看見的，取決於物點1a、1b、1c以及1d的位置，個別子全像圖3a、3b、3c以及3d可在調變表面3上完全重疊或僅部分地（即只有在特定區域中）重疊。為了將要被重建的物體1的全像圖以此方式編碼或寫入調變表面3中，必須對物體1的所有物點執行上述的程序。因此從多種個別子全像圖3a、3b、3c、3d、…3n建構出全像圖。以此方式在空間光調變器裝置中電腦產生的全像圖由與光學系統相連的照明單元5（僅示意地示出）照射而用於重建。
參照第1圖，在由編碼區域定義的全像圖區段內的個別子全像圖3a、3b、3c以及3d具有實質上固定的振幅，其值被決定為物點的亮度以及距離的函數、以及相對應於透鏡函數、透鏡焦距以及隨物點深度座標改變的編碼區域的大小的相位。在編碼區域定義的區段之外，個別子全像圖的振幅具有值0。藉由所有子全像圖3a、3b、3c、3d、…3n的複數值總和來獲得全像圖。
照明單元5可含有較佳地要在全像顯示裝置內使用的幾個特定修飾。照明單元可用於相干光以及用於只示出降低空間及/或時間相干性的光。振幅變跡以及相位變跡可用以最佳化在照明單元5的入射平面之後傳播的強度剖析。濾色器給出了對於不同顏色分開最佳化這個的機會。說明書取決於分開的實施方式。
在下述中，將描述並解釋降低重建場景或物點的影像品質的視網膜物間點串擾的抑制。此視網膜物間點串擾是在三維場景或物體的全像重建期間造成。
在顯示裝置中有複數要被最佳化的參數，以獲得所需的影像品質。要考慮的一個參數是人眼入射瞳孔的直徑。為了這個，使用了點擴散函數的先前知識，其接近應用至看著全像三維場景的觀察者的實際情況。可使用藉由使用眼睛追蹤以及眼睛偵測系統所獲得的資料，眼睛追蹤以及眼睛偵測系統在與顯示裝置有關的定義位置偵測觀察者眼睛的位置。觀察者眼睛入射瞳孔的直徑取決於觀察者正觀看著的場景或物體的輝度。因此，可使用與場景或物體的目前輝度有關的值。此外，也可使用由包括用於紀錄觀察者位置、且尤其用於紀錄觀察者眼睛入射瞳孔的至少一相機的眼睛追蹤以及眼睛偵測系統所提供的圖像，以設法得到觀察者眼睛入射瞳孔直徑的更確切的值。
原則上，觀察者的眼睛可具有用以「拾取」從物體發出的三維場的艾瑞成形點擴散函數。如果觀察者的眼睛聚焦在放在例如1 m處的物點上，放在該1 m處並成像在眼睛視網膜上的物點的點擴散函數小於放在例如0.8 m處的物點的點擴散函數，以及小於放在1.5 m處的物點的點擴散函數。換句話說，觀察者正聚焦的物點以最小的點擴散函數被轉移到他的眼睛的視網膜。然而，失焦或甚至只稍微失焦的物點具有比定焦物點的點擴散函數大的點擴散函數。失焦意指加寬相對應失焦物面的點擴散函數。
物體所有物點的波場的這些「拾取以及波轉移」函數，即為聚焦在其上的平面的點擴散函數，必須穿過觀察者眼睛的相同入射瞳孔。由於觀察者正觀看的物體的鄰近物點彼此非常接近，從這些物點發射出的轉移波場在相同位置或地方以及以近似相同的角度到達觀察者眼睛的入射瞳孔。因此，必須被考慮的眼睛入射瞳孔的相位函數是相同的。換句話說，這裡有共同的路徑配置。所拾取並轉移至視網膜的鄰近物點的複數值點擴散函數是相同的。否則，對於分開非常遠的物點，必須考慮稍微不同的點擴散函數。例如，對於接近顯示裝置光軸的物點的轉移，可使用較窄的點擴散函數，至於在被轉移影像邊緣的物點，使用稍微較寬的點擴散函數。
為了最小化物體的鄰近物點之間的視網膜物間點串擾，應修飾下述參數： I）    從物點發射的相對相位， II）    從物點發射的相對振幅，以及 III） 鄰近物點彼此的側向位置或距離，其可在兩個鄰近繞射級的角範圍內被稍微平移。也就是說，使用小相位楔形，在例如 ± 1/60度或 ± 1/40度的範圍中的物點可被平移。因此，其與等距點矩陣稍微不同。
為了最佳化重建物體或場景的影像品質，在執行全像重建之前將物體或場景劃分成個別深度平面。必須最佳化對於每個單一離散深度平面（例如128個深度平面）、對於與呈現至眼睛的輝度相關的一組入射瞳孔直徑（例如2 mm、2.2 mm、2.4 mm、…3.6 mm）以及對於每個主要顏色RGB（紅、綠、藍）的相對相位、相對振幅以及側向位置的這些值。因此，可將包括對於相對相位、對於相對振幅以及對於側向位置的最佳化的值的所產生資料組儲存在查找表（LUT）中。這些所產生的資料組可被包括在空間光調變器裝置中要被編碼的子全像圖的計算中。
用於決定觀察者眼睛瞳孔的可假定孔徑的第一方法可使用平均輝度，以能夠選擇可至少在正確範圍內的入射瞳孔直徑，例如用於電視為50-250 cd/m2 ，用於桌上型螢幕為100-300 cd/m2 。可從影像內容計算出輝度強度。
第二方法可使用眼睛追蹤系統的資料，以測量入射瞳孔直徑並選擇查找表的正確資料子集。
在計算相對應於物點的子全像圖期間，作為用於最佳化上述參數的一個可能性，可使用平均輝度以選擇可能實質上在所需範圍內的眼睛入射瞳孔直徑，例如在25 cd/m2 以及 1000 cd/m2 之間。另一個可能性可為使用眼睛追蹤以及偵測系統的所獲得資料。使用這些資料，可測量入射瞳孔直徑，且可選擇查找表的所需資料子集，換句話說，由眼睛追蹤以及偵測系統的相機所紀錄的影像與距離測量可用以決定瞳孔的直徑。
進一步的可能性可為使用觀察者眼睛入射瞳孔的距離以定義眼睛兩個光軸的旋轉角度。以此方式，可決定在眼睛焦距中的兩個光軸的交叉點。為了這個，可能需要針對每個觀察者的個別校準。這可藉由實施由每個觀察者處理一次的校準例行工作來完成。
然而，只能修飾或適應或改變有限的參數集。
一個範例是可為真實且因此在顯示裝置前的複數物點。觀察者的眼睛可聚焦在物點的此平面上。觀察者眼睛的點擴散函數拾取這些物點並將它們轉移至觀察者眼睛的視網膜。
有幾個繼續進行的選擇，其中如果必要或需要或適合的話，可結合選擇： 1）
可以這樣的方式在他的深度平面中虛擬地平移單一物點，以最小化「觀察者的眼睛的視網膜上的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「觀察者的眼睛的視網膜上的實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異，其中I是眼睛視網膜平面中的強度分佈，且x以及y是眼睛視網膜內的座標，其與x軸以及y軸的值有關。這可藉由在要被編碼至空間光調變器裝置(在下文中也稱為SLM)中的子全像圖的計算中引入小的偏移相位函數。在觀察者平面中提供的一維或二維檢視視窗的角範圍內的物點平移對於本發明是不相關的。 2）
可以這樣的方式選擇個別物點的相對相位或更精確地相互相位差，以最小化「觀察者的眼睛的視網膜上的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「觀察者的眼睛的視網膜上的實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。為了這個，在計算過程中包括了觀察者的眼睛。在視網膜上計算影像的產生。因此，視網膜是參考平面。起始點是要被編碼的場景。可執行視網膜上影像的反覆最佳化。在第一步驟中，可將所有的子全像圖加至並傳播至視網膜。然後，可決定視網膜上的總強度分佈至視網膜上的目標強度分佈的偏差。可改變相位、振幅以及位置。可重新決定偏差。這可藉由使用反覆的迴圈來執行。可選擇偏差的門檻作為終止條件，例如如果偏差小於5％。也可能限制重複的次數。 3）
可以這樣的方式選擇個別物點的強度或振幅，以最小化「觀察者的眼睛的視網膜上的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「眼睛的視網膜上的實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。為了這個，在計算過程中包括了觀察者的眼睛。在視網膜上計算影像的產生。因此，視網膜是參考平面。起始點是要被編碼的場景。可執行視網膜上影像的反覆最佳化。在第一步驟中，可將所有的子全像圖加至並傳播至視網膜。然後，可決定視網膜上的總強度分佈至視網膜上的目標強度分佈的偏差。可改變相位、振幅以及位置。可重新決定偏差。這可藉由使用反覆的迴圈來執行。可選擇偏差的門檻作為終止條件，例如如果偏差小於5％。也可能限制重複的次數。 4）
對於合理大的物點，其可為例如與拾取物點並將它們轉移至觀察者眼睛視網膜的點擴散函數的50％一樣大，可以這樣的方式修飾物點，以最小化「觀察者的眼睛的視網膜上的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「眼睛的視網膜上的實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。這可例如藉由使用代表物點的變跡子全像圖來完成，物點在由眼睛的點擴散函數所拾取的平面內被提供。觀察者正在觀看的所有物點是由SLM產生。因此，可使用存在於SLM的子全像圖中的複數值分佈以產生具有降低旁波瓣的點擴散函數。這可藉由使用能夠在觀察者眼睛的視網膜處產生點擴散函數的變跡子全像圖來執行。點擴散函數應該不是艾瑞分佈，但為例如不具有任何旁波瓣的高斯分佈。
由物點產生的強度分佈中的旁波瓣可被抑制或甚至以一種方式來形成，以最小化「觀察者的眼睛的視網膜上的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「眼睛的視網膜上的實為/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異。也可增加旁波瓣來這麼做。使用旁波瓣的形狀變化作為進一步的參數變化，其可降低觀察者的眼睛的視網膜上總強度分佈與目標強度分佈I(X,Y)_視網膜的差異。
這樣的程序對於物體或場景的合理大的物點可運作得更有效率。如果使用非常小的物點且因此使用了大的子全像圖，「觀察者的眼睛的視網膜上的應為/目標強度分佈I(X,Y)_視網膜」以及「眼睛的視網膜上的實際/總強度分佈I(X,Y)_視網膜」的差異改變可能不是非常有效率。
子全像圖變跡也可為a(x,y)_SLM（振幅-SLM）以及相位(x,y)_SLM（相位-SLM），其導致c(x,y)_SLM（複數值SLM）。因此，在SLM平面內使用的變跡可為複數值。 5）
對於二維（2D）編碼，可能藉由使用所使用的子全像圖的修飾形狀來使物點成形。子全像圖的適應形狀與例如只使用固定圓形或正方形/正方形的複數值SLM c(x,y)_SLM有關。例如，也可使用六角形子全像圖或長寬比稍微改變的子全像圖。一般而言，複數值分佈可改變。所使用的參數可取決於三維場景的內容。這意指，可關於內容的改變來改變子全像圖的變跡的複數值分佈。換句話說，可改變個別子全像圖的振幅以及相位分佈。 6）
如果不可能實現重建物體或場景的整體最佳化，整體最佳化包括例如所有的z平面，其中z是平行於顯示裝置光軸的縱向距離，則輻奏（凝視）追蹤可用以定義所關注的深度平面。為了這個，可決定觀察者看著或凝視著什麼。眼睛追蹤以及偵測系統可決定那個觀看或凝視，以至於可定義觀察者所觀看的。因此，可關於觀察者正在觀看的z平面或關於z平面範圍來最佳化用於將子全像圖編碼至SLM中的結果。
可將在第1）至6）項下解釋的選擇彼此結合以達到好的或所需的高品質。
雖然可結合之前提到的這些選擇，最直接的方式或較實際的方式是使用點擴散函數PSFij 的固定網格並最佳化點擴散函數PSFij 的旁波瓣、相對相位差以及強度，以得到重建的視網膜影像，重建的視網膜影像合理地接近三維物體或場景的所設計視網膜影像。關於點擴散函數PSFij 的指標符號ij是指出放在視網膜受體的二維、球狀曲面偵測器平面或表面的二維網格點的指標，二維網格較佳為虛擬網格。
在下文中，針對SLM中的一維（1D）編碼全像圖來描述本發明：
一般而言，除了用於一維編碼全像圖的下述選擇之外，可使用上述的第1）至6）項選擇。因此，可進一步提升旁波瓣抑制、視網膜物間點串擾降低以及關於影像品質的最佳化。下述解釋僅參照一維。可比在二維中最佳化鄰近的點擴散函數PSFij 還快地實現只在一維中的視網膜影像的最佳化，意思是只在一維中分析並最佳化最鄰近的點擴散函數PSFji 。為了此原因，例如可即時地執行反覆的最佳化或分析性的最佳化。這對於如同在遊戲中的活躍使用者互動而言也足夠快速且有效率。
使用人眼（即觀察者眼睛）的有限角解析度是可用於SLM中一維編碼全像圖的一個選擇。為了那個，提供了物點的幾條一維編碼線，這些編碼線彼此不相干且被視為一條編碼線。因此，增加了在SLM上的不相干方向的像素密度。每條一維編碼線產生例如1/3的物點，其以1/60度被呈現給觀察者。在不相干方向內使用例如每度上至180個像素或更低的像素密度，以降低可由觀察者看見的鄰近物點之間的串擾。
藉由範例的方式，在最好情況下為1/60度的人眼的角解析度相當於可被解析的物點的側向延伸。在一般假定對於電視（TV）的離顯示裝置3.5 m的平均檢視距離處，1/60度相當於兩個物點彼此的1.02 mm側向延伸。雖然實際的解析度顯著較低，例如1.2 mm的週期間隔可用以作為電視應用的解析度限制。在此上下文中，真實的解析度意指在最好的情況中不提供輝度，或觀察者眼睛的個別像差可能會降低所獲得的有效解析度。在這裡選擇1.2 mm的這個值只是為了使範例盡可能地簡單。如果使用垂直的全像編碼，意指只有垂直的視差（VPO），子全像圖在SLM上被排列成垂直的條。
濾色器可用以降低提供複合調變波場的SLM所需的訊框率。如一般已知的，對於那個可使用吸收式染料基礎濾光片陣列，其被建構成對準SLM像素。現代塗層技術使例如在條紋配置中應用刻槽濾光片。這意指，色條可反射主要顏色RGB的其中兩個，同時透射剩下的主要顏色。這可利用大於0.9的透射係數來完成，而以接近1的係數來反射此特定條的兩個不需要的波長。
例如，可假定在1.2 mm的水平寬度內提供三個濾色器條，其如上面所解釋的合理地接近最好情況的在3.5 m檢視距離處的人眼解析度限制（1/60度）。
在先前技術中，已知在1.2 mm的此寬度內使用三個濾色器條。因此，有每個具有400 µm的寬度的三個RGB濾色器條。紅色、綠色以及藍色濾色器條因此每個具有400 µm的寬度。
根據第3圖，更進一步增加了垂直條的密度。垂直條的密度比根據先前技術的密度高了例如兩倍、三倍（3x）或四倍（4x）。現在，在此1.2 mm的示範性寬度內有兩對、三對或甚至四對的RGB濾色器條。這意指，只有具有133.3 µm或100 µm的寬度的色條。
使用具有例如40度整體累積繞射角的繞射組件的全像顯示裝置的條件是 ＜ 0.1 nm的線寬的照明單元光源。此外，在光的掠入射所使用、例如可應用至照明單元背光的透明表面的抗反射塗層以及在顯示裝置中使用的布拉格繞射基礎體積式光柵的光譜選擇性，提供了光源的0.1 nm中心波長的穩定性。這可例如使用二極體泵浦固態（DPSS）雷射作為光源來達成，二極體泵浦固態（DPSS）雷射每個在 ＞ 500 mW的光功率下在例如447 nm、457 nm、532 nm、638 nm以及650 nm是可用的。此外，作為在活性介質內或合理地接近那個介質時具有布拉格共振器光柵的分佈回饋（DFB）雷射二極體、或使用外部布拉格共振器的穩定波長雷射二極體的光源也可滿足這些需求。
如果為了任何原因，必須將例如雷射二極體的光源的切換時間降低至例如1 ms，可在照明單元中使用已知來自投影器的額外機械快門或時間同步濾色器轉盤。分佈回饋雷射二極體顯示出了合理快的切換、且可以不同的設計波長製成。此外，所謂的Q開關雷射配置可與穩定波長布拉格共振器方法結合而使用。這顯示實際上可用的雷射光源可用於根據本發明的顯示裝置。
在從觀察者平面中的檢視視窗至顯示裝置的3.5 m距離處，8 mm的垂直檢視視窗在SLM上會需要195.6 µm的像素大小。這意指近似200 µm的像素大小。因此，垂直像素間距大於水平像素間距。
如果從觀察者平面中的檢視視窗至顯示裝置只會使用1.5 m的平均檢視距離而非3.5 m，像素尺寸的給定數目必須除以2.3的因子。這可為在一些需要的例子中的情況。然而，對於全像1D編碼的3D電視應用，3.5 m距離是更合理的。
第3圖在前視圖中示出了SLM的一部分。SLM被提供具有分離器，用於在觀察者眼睛中分離由鄰近物點的子全像圖產生的鄰近點擴散函數，使得鄰近點擴散函數彼此互不相干。分離器在這裡被設計為濾色器配置，較佳為主要顏色（RGB）的濾光片配置。這樣的濾色器配置主要被提供用於三倍高清晰度（HD）超取樣1D編碼全像3D電視顯示裝置，但也可被提供用於二維（2D）編碼全像3D電視顯示裝置。這樣的顯示裝置被設計用於距離顯示裝置zmean = 3.5 m的平均觀察者檢視距離。在此檢視距離下，如第3圖中所示的1.2 mm的濾色器配置的水平延伸相當於1/60度，其為人眼的角解析度。在分離器或濾色器配置的此實施方式中，對於每個主要顏色RGB（紅、綠、藍），三個條紋濾色器r1、g1、b1、r2、g2、b2、r3、g3、b3被提供並指派至SLM的具有1.2 mm的水平尺寸的部分。換句話說，SLM的具有1.2 mm的水平尺寸的每個部分對於每個主要顏色RGB被提供具有包括三個條紋濾色器r1、g1、b1、r2、g2、b2、r3、g3、b3的濾色器配置。這意指，在1/60度的水平角範圍內提供了九個條紋濾色器。參考標誌r1、r2以及r3代表紅色濾色器條，參考標誌g1、g2以及g3代表綠色濾色器條，以及參考標誌b1、b2以及b3代表藍色濾色器條。在第3圖中，不同的填充圖案標記了三個不同主要顏色RGB的濾色器條。
當然，如果編碼方向位在水平方向中，也可能在水平方向中配置濾色器配置。
在第4A,4B,4C,4D,4E圖中示出了由第3圖中示出的SLM部分重建的物點的示意代表圖。為了解釋，使用了七個物點。
第4A圖示出了在1/60°度的垂直角距離的物體的七個白色物點OP的重建。所示出的圓圈各標記了存在於觀察者眼睛的視網膜上的點擴散函數的繞射圖案的強度分佈的第一最小值。為了簡化，在這裡假定圓形形狀的物點OP。那只是為了此方面的圖解。然而，這樣的圓形形狀的物點OP對於只以垂直視差識別的一維編碼全像圖而言並非十分正確。
第4B圖示出了在1/60度的垂直角距離的七個紅色物點的重建。這七個紅色物點形成了根據第4A圖的白色物點的紅色子集。如所示出的，紅色子集包括由濾色器條r1、r2以及r3產生的所有部分。
第4C圖示出了只由濾色器條r1產生的紅色子集部分的重建。換句話說，濾色器條r1產生了用於根據4A的第一、第四、第七、第十、…物點OP的白色物點OP的紅色子集。這裡可看見的是，濾色器條r1產生了紅色物點，這裡不重疊的三個紅色物點。
第4D圖示出了只由濾色器條r2產生的紅色子集部分的重建。換句話說，濾色器條r2產生了用於根據4A的第二、第五、第八、第十一、…物點OP的白色物點OP的紅色子集。同樣地，濾色器條r2產生了紅色物點，這裡兩個不重疊的物點。由濾色器條r2產生的物點以由濾色器條r1產生的物點的半個圓圈的偏移被重建。
第4E圖示出了只由濾色器條r3產生的紅色子集部分的重建。換句話說，濾色器條r3產生了用於根據4A的第三、第六、第九、第十二、...物點OP的白色物點OP的紅色子集。同樣地，濾色器條r3產生了紅色物點，這裡兩個不重疊的物點。由濾色器條r3產生的物點以由濾色器條r2產生的物點的半個圓圈的偏移被重建。
相應地將根據紅色的程序應用至其他主要綠色以及藍色。
因此，以三個側向位移的濾色器條藉由使用三個主要顏色RGB來重建七個白色物點，三個側向位移的濾色器條被分派至每個主要顏色RGB。在1/60度的水平角範圍內，如第3圖中可看見的，有提供了由r1、g1、b1、r2、g2、b2、r3、g3以及b3代表的垂直濾色器條。為了照明具有在這裡被設計為濾色器條配置的分離器的SLM，使用水平裁剪的不相干光。所使用的光的空間相干性可為，例如沿著垂直方向>0.9，其為子全像圖的編碼方向。意指接近1的合理高相干性的縱向延伸可為例如5mm，或5mm至10mm。
以鄰近的行彼此互不相干的方式來準備用於1D編碼的SLM的共同行的互相干性是很重西的。這可藉由在照明單元中使用似條的光源配置來完成。
如同可從第4A,4B,4C,4D,4E圖看見的，一維(1D)編碼全像顯示裝置的單線或部分被劃分成三個不同的顏色以及額外的子集，其稱為單一主要顏色RGB。
如同可從第4A,4B,4C,4D,4E圖進一步看見的，從相干子集重建的物點之間沒有重疊或疊置。每個圓圈示出了重建物點的繞射圖案的第一最小值，其意指視網膜點擴散函數的第一最小值。正確地，必須示出或提供額外的圓圈，其示出了點擴散函數的外部旁波瓣。然而，為了清楚，在第4A,4B,4C,4D,4E圖中只示出了第一最小值或第一旁波瓣。
一般而言，沒有個別圓圈的疊置意指在觀察者眼睛視網膜上提供了鄰近點擴散函數的充分分離。然而，可能有小部分的光仍與兩個重建的鄰近相干物點疊置。但是那在重建場景或物體的品質上沒有顯著影響。此外，要在觀察者眼睛的視網膜上獲得的目標強度分佈的剩餘誤差的這些小的值可被考慮並在最佳化過程的最佳化演算法中使用，其將所偵測的視網膜影像近似至目標視網膜影像，意指沒有可辨別的視網膜物間點串擾。演算法指的是目標/實際比較以及參數的反覆變化。可藉由應用例如在上述第1)至6)項下描述以及解釋的個別或所有選擇來提供用於避免視網膜物間點串擾的視網膜影像的進一步最佳化。
包括設計為濾色器條配置的分離器的該SLM由照明單元照射，照明單元具有在水平方向中發出例如0.5度至1度的平面波角譜的至少一光源。如果相干方向是垂直方向，這樣的平面波角譜足以橫跨觀察者平面中的水平甜蜜點，且反之亦然。沿著垂直方向，其為用於三維場景或物體重建的一維(1D)編碼全像顯示裝置的子全像圖的編碼方向，平面波的角譜較佳顯著地小於1/60度，例如只有1/120度。
在顯示裝置中提供的編碼單元或計算單元將物點的內容(較佳為高清晰度(HD)內容)劃分成根據第4A,4B,4C,4D,4E圖的子集。因此，第4A,4B,4C,4D,4E圖也示出了用於重編要被編碼的內容的指示。在SLM上的一維(1D)垂直線的
Figure 105143718-A0305-02-0033-27
1/60度的平面波角譜內的四個濾色器條配置的每個第三點或甚至每個第四點被指派至第3圖中所示的SLM的部分的另一個子濾色器線。這可被簡單地轉移至提供個別子全像圖的快速再分配的電子電路的區塊圖，個別的子全像圖式是由三維(3D)空間中的定義物點所產生。
第4A,4B,4C,4D,4E圖中示意性示出的實施方式描述了互相干物點的空間位移的情況，在此例子中觀察者正聚焦在物點上。
第5圖示出了觀察者眼睛中的物體或場景的聚焦以及未聚焦物點的視網膜定位。如可看見的，未聚焦物點的能量被分散、且將因此產生視網膜背景。如果觀察者看著三維（3D）場景的前景，有最高的相對模糊。如果觀察者看著三維（3D）場景的背景，其意指看著很遠的全像重建物點，例如全像顯示平面的數公尺之後，其為子全像圖的電腦-產生全像圖（CGH）所在的平面，有最低的相對模糊。
第5A圖示出了最放鬆的情況。從具有物點焦距的最大負值的子全像圖形成的視網膜背景被廣泛分散開。但是可將此背景相干地疊置在觀察者正看著或聚焦的物點上。換句話說，觀察者正看著大約在眼睛以及CGH之間的小圓圈。因此，圓圈的影像被精確地成像在眼睛的視網膜上。在這裡被示為長方形以及星形的未聚焦物點也被成像至眼睛中，但它們在眼睛的視網膜上不具有它們的焦點。示出為長方形的物點遠在示出為CGH的顯示裝置之後、且如可在第5圖的右手側看到的將因此只導致廣泛分散的背景。
第5B圖示出了觀察者正看著在CGH的平面中提供的星形的情況。示出為長方形以及星形的未聚焦物點也被成像至眼睛中、且在眼睛之後，但它們在眼睛的視網膜上不具有它們的焦點。
第5C圖示出了觀察者正看著被提供在CGH平面之後的長方形的情況。示出為圓圈以及星形的未聚焦物點被成像在眼睛的視網膜之後，所以它們在眼睛的視網膜上不具有它們的焦點。
在SLM上提供作為分離器的濾色器條配置下，可消除濾色器條配置的鄰近濾色器條之間的互相干性。為此，可在照明單元中使用空間延伸光源。要被視準的光源的長寬比可為，例如，1：60。以此方式，在水平方向（非編碼方向）中沒有相干性。因此，可防止以此方式造成的鄰近濾色器條的相干重疊以及擾亂影像品質。
根據本發明，除了一組濾色器條（只包括一條紅色條、一條綠色條以及一條藍色條）之外，藉由使用額外濾色器條引進的額外垂直分離以及因此較高的像素數消除了沿著垂直方向鄰近的物點之間的互相干性。此造成互相干性的額外降低以及因此視網膜物點間串擾的進一步降低。
然而，內部軸物點的相干性仍存在。「內部軸物點的相干性」的措辭意指共享被編碼為一維（1D）透鏡線片段的它們的子全像圖的共同重疊區域的物點的相干性。這意指，在失焦的情況中，不再需要處理所有其他的物點串擾，儘管有與單一濾色器有關的物點產生的串擾，其中物點位在彼此之後（意指沿著平行於顯示裝置光軸的z方向）且位在鄰近於彼此處（意指在垂直於z軸的平面中）。這意指在此情況中，觀察者正看著不同的平面，且這裡被考慮的平面不在焦點中。
上述的最佳化必須只應用至降低數目的定義物點。這意指，對於濾色器條配置以及對於全像圖的一維編碼只在一維中，且例如，只對於3至4個鄰近物點執行最佳化。
第5圖也含有產生權重矩陣的概念。這樣的權重矩陣可用於例如給至不同物點的相位值的最佳化。在第5A圖的例子中，遠在顯示裝置之後並示出為長方形的物點只在視網膜上導致廣泛分散的背景、且因此可在第一級方法中被忽略。
在第5C圖的例子中，由於三個軸物點彼此接近，沿著空間相干性的延伸（例如5 mm垂直地）、與相同濾色器條有關的所有線內以及接近線內的物點的相對相位值必須根據彼此被最佳化。在這裡，線內意指，例如，在1/60度內，三個錯開的線被視為只有一條線。一個選擇是將與單一濾色器條的相同相干區域有關的線內物點的重疊子全像圖設定成相同相位值。然而，一般而言，只作為一個參數的相位值必須關於所顯示的影像內容被最佳化。這也包括重疊的銳利的或模糊的相干物點的相對強度。
下述解釋提及了包括可用於全像圖的一維編碼的至少一光源的照明單元。由至少一光源發出的光的相干性必須盡可能地低，但與全像編碼所要求的一樣高。要引進用於根據觀察者的移動在觀察者平面中追蹤檢視視窗的追蹤角以及在顯示裝置中提供的額外繞射光學元件，在基於子全像圖的延伸的區域內引進了光學路徑差異。因此，被設計為例如要使用的雷射光源的光源線寬必須為 £ 0.1 nm。除了引進的光學路徑差異之外，增加的線寬也會在重建中引進模糊。模糊可能是由於顯示裝置中使用的繞射光學元件所引進的繞射色散造成。在過程中，所有的效果加總。
必須為 £ 0.1 nm的照明單元的光源線寬只是相干性的一方面。另一方面是空間相干性的延伸或更明確的互相干性的絕對值。可如上述所揭露的來消除鄰近濾色器條之間的互相干性，同時可沿著濾色器條的方向，即沿著編碼方向提供充分的光的相干性，例如 ＞ 0.8。此外，被裁剪為與濾色器條平行導向的一維似線性片段的互相干性區域根據最大子全像圖的大小而限於最大延伸。
為了具體化光學路徑差異以及因此所使用的光源線寬的最大值或互相干性的最大程度，並非檢視視窗的整個大小以及可用以定義子全像圖大小的其至SLM上的投射必須被考慮。較佳只考慮人眼或觀察者眼睛的入射瞳孔。眼睛的入射瞳孔可用以具體化光學路徑差異以及因此所使用的光源線寬的最大值或互相干性的最大程度，以獲得具有最低相干性特性的所需相干性參數。
所使用的光的相干性的降低是提供高影像對比以及意欲的視網膜影像而無干擾效果的基本需求。換句話說，重要的是以這樣的方式降低光的相干性，以提供所需的合理高相干性，以防止偶然的相干串擾。此外，也必須最佳化整個系統的複數值點擴散函數，整個系統包括照明單元、SLM以及觀察者眼睛的視網膜，即與觀察者眼睛有關的完整顯示裝置。
在下述中，本發明針對在SLM中的二維（2D）編碼全像圖來描述，其詳細地使用了用於降低視網膜物間點串擾的程序：
與全像圖的二維（2D）編碼的關係具有數個方面。已在上述對於一維編碼全像圖描述並解釋了最佳化與由觀察者眼睛的視網膜所偵測的完美影像的最後設計強度分佈或目標強度分佈有關的點擴散函數的一般需求。
已對於一維（1D）編碼全像圖描述的代表波場的三維（3D）物體的獨立且互不相干的子集的產生也可應用至二維（2D）編碼全像圖。換句話說，設計為濾色器配置的分離器也可應用至二維編碼全像圖。濾色器配置必須適應於所使用的SLM，在SLM中在兩個相干方向中編碼全像圖。例如，可使用拜爾濾色器陣列或拜爾圖案作為濾色器配置。
為了降低觀察者眼睛視網膜上的鄰近點擴散函數之間的串擾，例如，可使用SLM的像素的標準像素孔徑，對於在600 mm的檢視距離處使用的二維編碼三維全像顯示裝置，其為例如33 µm x 33 µm。為了簡化，可假定長方形像素孔徑的像素。此外，可應用變跡剖析，例如高斯型振幅變跡或所謂的貝塞爾窗（Kaiser-Bessel-Window）。
藉由範例的方式，假定使用具有長方形孔徑的像素的SLM。此在第6圖中示出，其中示出了10 x 10像素。SLM的填充因數FF是近似FF = 0.9，其為理想化的值。這樣的填充因數只可能藉由例如反射型SLM，例如LCoS（液晶覆矽）來實現，但不藉由具有33 µm的像素間距的透射型來實現。
第7圖示出了代表SLM平面的振幅分佈的第6圖中示出的強度分佈的傅利葉轉換的強度分佈。中心點相當於其傅利葉轉換平面內的SLM的繞射圖案的第0繞射級，其傅利葉轉換平面為檢視視窗的平面或觀察者平面。由於對於SLM所假定的FF = 0.9的非常高的填充因數，可能沒有比中心零繞射級點還高的可見較高繞射級。對於此計算，假定了SLM的固定相位。換句話說，由編碼引進的相位改變肯定將導致較高繞射級的顯著增加的強度值，其將存在於觀察者眼睛的平面內。FF = 1的填充因數將不完全消除較高繞射級中的強度，即具有大於0的繞射級指數m的繞射級強度或在兩個方向中具有mx 以及my ＞ 1。如果沒有固定相位分佈被寫入至SLM中，將存在較高的繞射級。但是一般而言，雖然較高繞射級峰的值將隨著SLM上顯示的編碼內容改變，較高的填充因數將比較小的填充因數造成較高繞射級中的較低強度。然而，對於本文中描述的SLM的一般佈局假定固定相位。
如上所述，假定具有長方形孔徑的像素的SLM。然而，像素現在為例如非正方形且具有1比2的寬度比高度比例。在第8圖中示出了這樣的SLM，其中示出10 x 10像素。SLM的填充因數FF是近似FF = 0.5，即其也可比0.5小一點點，例如只有0.45。但是為了保持該實施方式簡單並可理解，這裡可假定0.5的填充因數。在兩個方向中，即水平以及垂直方向中，像素間距為例如33 µm。SLM的像素高度是接近33 µm，而該像素的寬度只接近16 µm。在此實施方式中只使用了SLM的像素孔徑的左半部。
第9圖示出了在觀察者眼睛的平面中，在第8圖中所示的強度分佈傅利葉轉換的強度分佈。中央峰是第0繞射級的強度。在y方向中，即在水平方向中，SLM的較大填充因數導致在觀察者眼睛的平面中沿著y方向的降低的旁波瓣，觀察者眼睛的平面是檢視視窗的平面或觀察者平面。因此，較佳沿著SLM的水平方向使用較大的填充因數。第8圖中所示的強度分佈相當於在編碼空的全像圖的例子中的檢視視窗平面的強度分佈，即相當於對SLM的所有像素使用在SLM平面中的固定相位值以及相同振幅。相較於第6圖以及第7圖中所示的其傅利葉轉換，減少的像素水平寬度導致在其傅利葉轉換平面中增加的SLM的±第1水平繞射級，其傅利葉轉換平面是檢視視窗的平面，在檢視視窗的平面內提供了觀察者的眼睛。對於第8圖以及第9圖中所示的此實施方式，大於m = ± 3的水平繞射級示出了足夠小的強度，以至於它們將不會干擾鄰近眼睛中的檢視經驗。這裡，不存在顯著的水平的 ± 第4繞射級。
藉由範例的方式，如果假定λ= 450 nm的藍色主要顏色的波長、f = 600 mm的在桌上型全像三維（3D）顯示裝置內使用的體積光柵基礎像場透鏡的焦距、以及33 µm的像素間距，在由藍色光形成的觀察者平面中的檢視視窗則具有近似8 mm乘以8 mm的延伸。在離零繞射級點近似24 mm處提供第3繞射級。對於λ = 650 nm的波長，假定紅色主要顏色，在離零繞射級點近似35 mm處提供第3繞射級。這意指，對於觀察者兩個眼睛65 mm的平均距離，35 mm的距離是足夠的。
第10圖示出了具有長方形孔徑的像素以及近似0.5的填充因數的SLM的二元振幅透射。這裡，再次示出了10 x 10的像素。第10圖中所示的實施方式是第6圖中所示只使用像素孔徑的左半部、或使用第8圖中所示分佈中未使用區域的相等物。也就是說，根據第10圖，只使用了像素孔徑的左半部。這裡重要的是，使用了第6圖中所示的像素的初始情況，且從此初始SLM產生兩個子集。由第8圖的SLM示出了右子集，且由第10圖的SLM示出了左子集。
在第8圖中示出的第6圖中示出的初始SLM的右子集以及由第10圖中所示的SLM所示出的初始SLM的左子集，在SLM的傅氏平面中產生了相當的強度分佈。換句話說，如果在SLM使用固定相位，第8圖中所示的振幅分佈的傅氏平面的強度分佈以及第10圖中所示的振幅分佈是相同的，且將如第9圖中所示。在此時，兩個傅利葉轉換的相位不同是無關的。這只有在如果第7圖以及第9圖的SLM的兩個子集相干地疊置時必須考慮。然而根據本發明，其使用第7圖以及第9圖中所示的SLM的兩個子集的不相干重疊作為振幅分佈。
可使用不同的類型的SLM子集以產生代表要被顯示至觀察者的三維（3D）全像物體的不相干子集的波場。為了產生不相干子集的波場，可使用分離器。作為分離器，可使用提供空間分離顏色的濾色器條配置、提供空間分離正交偏振態的圖案化延遲器的配置或提供照射SLM的波場的空間分離分配的照明單元中的光源配置。
使用SLM的實體50％定址。為了簡化以及為了本發明的簡單解釋，只專注於本發明的簡單實施方式。簡單實施方式意指只使用SLM的簡單子集，即例如使用第6圖中所示的SLM的兩個簡單子集，其示於第8圖以及第10圖中。
如果填充因數FF遠小於第10圖中所示，較佳將例如33 µm x 33 µm的主要正方形的像素細分成兩個子集，其藉由使用像素的上以及下部分而非使用像素的右以及左部分來獲得。因此，可較佳實施2比1的像素寬度比高度的比例。SLM的較高繞射級則將沿著垂直方向且非沿著水平方向佔優勢，其降低了顯示至觀察者左眼以及右眼的內容之間的潛在串擾。如果SLM製造過程的臨界尺寸只有例如5 µm，臨界尺寸為SLM實施佈局的最小結構尺寸，增加了使用此實施方式的可能性。3 µm的臨界尺寸將導致較大的填充因數。因此，較佳使用例如只有5 µm的臨界尺寸。
下述描述了提供具有分離器的SLM實施方式，其被設計為圖案化延遲器的配置。圖案化延遲器的配置用於將在SLM上入射並具有初始偏振態的光轉換成兩個圖案化子集的光，初始偏振態可為例如線性偏振態。兩個圖案化子集的光具有正交偏振態。例如，如例如第6圖中可看見的，主要例如正方形/正方形的像素孔徑，被劃分成兩個部分。這意指，初始像素數以及因此初始像素密度也加倍。如第8圖以及第10圖中可看見的，例如SLM的所有像素的兩個像素子集被提供具有圖案化延遲器的配置。像素的第一子集被提供具有例如 + π/4圖案化延遲器，且像素的第二子集被提供具有例如 - π/4圖案化延遲器。如果在SLM的出射平面以線性偏振光照射包括像素的這兩個子集的SLM，則將存在兩個正交極化波場，其意指帶有不同的圖案化延遲器的兩個SLM子集。
在下節中描述了是否提供每個顏色一個、兩個或數個光源。如果經典光學或一般而言非極化選擇性光學會用以形成檢視視窗的平面，則可使用所描述的實施方式，以產生代表要呈現給觀察者的三維物體的波場的兩個空間交織子集。在觀察者眼睛的視網膜上成像的鄰近物點因此以與互不相干點相同或更詳細地與視網膜點擴散函數相同的方式顯示正交偏振態以及干擾。換句話說，沿著一個方向沒有相干性。因此，沿著一個方向在鄰近物點之間沒有相干視網膜物間點串擾，鄰近物點為觀察者眼睛的視網膜上的鄰近點擴散函數。
然而，如果在光束路徑內在SLM之後的光學元件是極化選擇的或只需要單一偏振態，必須使用不同的方式以實施兩個互不相干的波場。在此例子中，必須使用共同的出射偏振態。這意指，如果使用了單一主要光源，沒有互不相干性會存在。
每個主要顏色應使用至少兩個照射SLM的互不相干光源。SLM包括例如設計為圖案化延遲器配置的分離器。圖案化延遲器的配置被指派至SLM的像素。較佳地，圖案化延遲器的配置被設計為指派至像素的至少兩個定義部分（尤其是指派至SLM的像素孔徑的兩個子集）的圖案化偏振濾光片配置。
例如，可使用被最佳化以接受兩個正交極化波場的楔形式照明單元。一個波場來自照明單元的第一光源。此光可被例如TE（橫向電）極化。另一個波場來自照明單元的第二光源。此光可被例如 TM（橫向磁）極化。最後，以兩個波場照射SLM。
第11圖示出了二維金屬線柵偏振器的實施方式，其可被實施為在作為光源的雷射二極體的共振器末端處使用的兩個鏡子的其中一個。可藉由產生兩個交叉高度反射一維（1D）金屬線柵結構來實現所示出的圖案。此特殊金屬線柵類型偏振器的週期小於π/2n，其中π是光源的波長，例如雷射二極體，且n是偏振器的基板/結構的折射指數。兩個線性正交偏振態具有接近1的最大反射率。金屬二維條紋金屬線柵偏振器結構可藉由加入介電層堆疊來提升其反射率。例如，可在光源腔室末端處使用在第11圖中示出的金屬線柵偏振器結構或不同的鏡子版本，以提供例如從SLM出射的兩個正交線性出射偏振態。藉由將例如布拉格式共振器鏡加至照明單元，也可實施波長穩定化。因此，可將例如 0.1 nm的光源的線寬與在顯示裝置的操作期間平移例如大約少於0.1 nm的穩定波長結合。可進一步結合或可進一步發展此結構以獲得從SLM出射、互不相干的兩個正交極化出射光束。這意指，可實現具成本效益的單一光源，例如雷射二極體型光源，其可在根據本發明的顯示裝置中使用。
對於其他的應用，例如可產生從SLM出射的三個或更多互不相干的出射光束。這些出射光束為線性偏振。
在第12圖中，示出了SLM的二元振幅透射。SLM包括長方形像素孔徑以及近似FF = 0.5的填充因數。這裡，作為範例，再次示出了10 x 10像素。填充因數與第8圖中所示的SLM的填充因數相同。被設計為圖案化延遲器配置的分離器，較佳為圖案化偏振濾光片，被指派至SLM的像素，特別是被指派至SLM的像素的孔徑。圖案化偏振濾光片允許水平導向電場的透射。這裡，只需要一個圖案化偏振濾光片，其可被指派至SLM的所有像素。
第13圖示出了具有長方形像素孔徑以及近似FF = 0.5的填充因數的SLM的二元振幅透射。這裡，作為範例，再次示出了10 x 10像素。填充因數與第10圖中所示的SLM的填充因數相同。被設計為圖案化延遲器配置的分離器，較佳為圖案化偏振濾光片，被指派至SLM的像素，特別是被指派至SLM的像素的孔徑。圖案化偏振濾光片允許垂直導向電場的透射。這裡，只需要一個圖案化偏振濾光片，其可被指派至SLM的所有像素。
在第14圖中示出了SLM的像素的兩個子集的套疊配置。在SLM的一列中的兩個鄰近子集各產生從SLM出射的光的正交出射極化。這意指，SLM的兩個鄰近行產生從SLM出射的光的正交出射極化。第14圖中所示的此實施方式是第12圖以及第13圖中所示的實施方式的組合。只有一個根據第12圖以及第13圖中所示的圖案化濾光片的圖案化偏振濾光片不能用於SLM的此實施方式。因此，必須使用包括被指派至SLM的個別像素或個別行的套疊極化片段的圖案化偏振濾光片。或者，必須使用以這樣的方式配置至彼此的兩個圖案化偏振濾光片，使得像素的兩個鄰近子集產生從SLM出射的光的正交出射極化。
在光的傳播方向中所見、在SLM之後的另一單一偏振濾光片的加入，提供了單一光出射偏振態，其含有都帶有部分三維物體場景的兩個互不相干波場。此波場現在可經由顯示裝置的所有光學元件傳播，不管這些元件的極化選擇性，光學元件跟隨在光束路徑內。例如，必須以圓形極化光照射在光束路徑中跟隨SLM的極化型LC光柵；然後延遲器必須用於提供照射它的波場的所需偏振態。
同樣地，在全像圖的二維（2D）編碼中，可在SLM平面中使用濾色器條的配置。為了這個，由於SLM的像素的初始像素孔徑必須被被劃分成至少三個子像素或三個子集或大致上劃分成像素的三個定義部分，其可能更複雜，對於全像三維桌上型顯示裝置，初始像素孔徑可為例如33 µm乘上33 µm。第15圖示出了具有長方形像素孔徑以及只有近似FF = 0.25的填充因數的SLM的二元振幅透射。這裡，作為範例，再次示出10 x 10像素。這相當於使用第6圖中所示的像素孔徑的右下四分之一，即只有最大孔徑的 ¼。當然，也可使用像素的不同定義部分，例如像素的左上四分之一。
第16圖示出了第15圖中所示的強度分佈的傅利葉轉換的強度分佈。此強度分佈是在觀察者眼睛的平面中產生。在圖式中的中央峰示出了第0繞射級的強度。SLM的FF = 0.25的小填充因數增加了較高繞射級的強度。可看見的是，可能在例如初始33 µm乘上33 µm像素大小內實施例如三個子像素，同時在可接受的限制內維持較高的繞射級，其存在於觀察者平面中的檢視視窗的平面內。
包括與其中一個主要顏色RGB有關的濾色器條配置的濾色器片段的子像素或像素的子集只具有例如16 µm乘上16 µm的延伸。實現跟這個一樣小的像素可能非常昂貴。然而，這在幾年後可以是可能的而無高技術工作。此外，在像素的製造內需要小的臨界尺寸以將填充因數維持盡可能的高。因此，可能需要例如3 µm的臨界尺寸以在二維編碼複數值SLM內實現濾色器。
此外，可有利地將二維濾色器條的配置與被設計為例如正交偏振濾光片的圖案化延遲器配置結合。然而，這可在SLM的製造中將實際的臨界尺寸降低至例如只有2 µm。例如33 µm x 33 µm的初始像素大小必須被劃分成例如6個像素的定義部分或子集或子像素。這意指與濾色器條有關的三個顏色以及兩個額外的圖案化偏振濾光片。每個偏振濾光片被指派至濾色器條的三合透鏡。因此，每個主要顏色RGB由像素的兩個小子集代表。像素的兩個子集發出正交極化光。
例如，第14圖中示出的每個像素孔徑可被細分成例如像素的三個顏色子集。然而，這需要重大的技術工作，且可能因此不是到達初始產品最快的方式。
除了SLM的長方形配置的像素孔徑之外，也可使用例如六角形配置的像素孔徑。這些配置也可被提供具有圖案化延遲器的配置，較佳為圖案化偏振濾光片、及/或圖案化濾色器條的配置。
由SLM發出的光的兩個正交極化的可能較實際的實現可為大體上將楔形函數編碼至SLM的子全像圖中。以此方式，可側向地平移在由檢視視窗橫跨的角範圍內的物點。對於全像圖的二維編碼，這可沿著垂直方向以及水平方向來完成。換句話說，如例如第14圖中可看見的像素的正方形/正方形區域的左分離以及右分離，可產生水平的分離，其為鄰近正交極化視網膜點擴散函數的左分離以及右分離。像素的正方形區域的上分離以及下分離可產生垂直的分離，其為鄰近正交極化視網膜點擴散函數的上分離以及下分離。如果SLM平面內的像素形狀的初始正方形區域被劃分成上長方形以及下長方形部分或子集，這個也適用。這樣的SLM會是如果第14圖中所示的SLM會被順時鐘或逆時鐘旋轉大約90度。這在第17圖中示出，其中示出了在SLM平面中的偏振濾光片配置，其中偏振濾光片的配置被配置成正交於第14圖的配置。
重述要點，根據本發明，有由顯示裝置的SLM產生的例如兩個或甚至更多波場的互不相干的子集。在一維編碼的例子中，可使用濾色器條的配置、圖案化延遲器的配置、特別是具有正交極化的偏振濾光片的配置、或其組合，以提供部分代表三維物體或場景的波場的互不相干子集。至於在一維編碼中的二維編碼的例子，也可能以具有兩個正交偏振態且從照明單元中的不同光源發出的光照射SLM。此光可照射偏振濾光片的條紋圖案，其具有透射偏振態的交替方位。同樣地，至於二維編碼的例子，偏振濾光片之後是額外的非圖案化延遲器，特別是只傳輸單一偏振態的偏振濾光片。可能的是，光在這裡丟失。但是現在有兩個互不相干編碼波場，其在顯示裝置的光束路徑中照射SLM之後的光學元件。它也可沿著一個方向在子全像圖中被編碼額外的相位楔形。相比於一維編碼的例子，二維編碼提供在SLM的子全像圖中編碼的任意形狀二維相位楔形函數的實現。對於那個只需要一個子集的潛在二維楔形分佈。
鄰近物點的有利極化編碼圖案是由應用於重建物點的類似棋盤式的分佈所給出。此外，也可使用也提供了兩個正交極化的類似蜂窩式的分佈。在觀察者聚焦在物點上的例子中，這被提供在物點的平面中或在觀察者眼睛視網膜的平面中。此外，也可能使用其他例如互不相干圖案的隨機分佈。
在第18圖中，示出了正交偏振態的類似棋盤分配圖案的圖式，在觀察者聚焦在物點的例子中，其與在空間中或在觀察者眼睛的視網膜上重建的三維物點有關。可在空間中的不同網格處產生物點。在第18圖中，可看見在空間中重建的98像素乘上98像素的偏振態。此只是例如一個物面。在三維空間中，鄰近深度平面可包括交替的分配圖案。這意指，物點具有相同的x座標（水平方向）以及y座標（垂直方向），但被放在可較佳地具有正交偏振態的鄰近深度平面。換句話說，可以交替的方式沿著z方向（深度方向，即平行於顯示裝置的光軸）使用第18圖中所示的偏振態分配圖案，即偏振態針對鄰近z平面被反轉。
也可將第18圖的此簡單網格改變成六角形蜂窩式網格。也可能任意改變與場景內容有關的初始圖案。然而，這將可能進一步增加編碼過程最佳化的複雜性。此外，可在二維（x以及y方向）中以及沿著z座標改變偏振態分配圖案。然而，最簡單的方法可為沿著垂直方向（y方向）以及水平方向（x方向）使用固定圖案，並沿著深度方向（z方向）以交替的方式將其反轉，深度方向是至觀察者的距離或不同z平面彼此的距離。
下述解釋提及了用於與頭戴式顯示器有關的視網膜物間點串擾降低的點擴散函數PSFij 的計算。然而，如之前可看見的，視網膜點擴散函數最佳化可用於所有類型的子全像圖基礎全像顯示裝置，也用於一維編碼以及二維編碼。因此，本發明也可用於直接視野顯示裝置，例如用於使用只使用一維垂直視差編碼全像圖的電視顯示裝置的二維編碼的桌上型顯示裝置。
最簡單的例子是只使用一維編碼垂直視差（VPO）全像術，其使用垂直導向子全像圖。如果適應了照明單元的光源以提供相干性複雜度的最佳化絕對值，即其非簡單的點光源，其可確保只有具有等於或小於最大子全像圖大小的相互距離的一條垂直線的像素是互相干的。
假定照明單元是只有一維垂直視差編碼並裁剪的照明，可沿著一個方向並對於SLM的每行分開地執行鄰近點擴散函數的最佳化。此外，只必須考慮要最佳化的離散點擴散函數的靠近鄰近物。
例如，拿SLM左上角的子全像圖來說，可分開地提供每個顏色，然後可計算視網膜點擴散函數PSFij 。指標i可用以標記SLM的行，且指標j可用以標記在計算過程中使用的SLM的列。這些是在空間中產生的物點的視網膜網格的指標。這些指標也可用以指出與視網膜物點有關的離散子全像圖。可關於例如用於100 cd/m2 為2.9 mm的場景亮度來假定人眼入射瞳孔的定義直徑。可以是，已產生所有的非最佳化子全像圖或它們將會正好在彼此之後被產生。例如，假定已產生所有的非最佳化子全像圖。然後計算第一點擴散函數PSF11
可將最佳化過程的計算負載集中在高清晰度（HD）圓錐上。這意指，只能在中央圓錐中（例如在近似10度的角度）看到高清晰度1/60度解析度。在最佳化期間，可主要集中在該中央圓錐上。因此，在高清晰度（HD）圓錐中的更多功率可用於其他的區域，例如在視網膜的邊緣。對於觀察者平面中的單一觀察者，每眼睛以及顏色提供了一個高清晰度圓錐。圓錐的數目取決於觀察者的數目。需要凝視追蹤以準確地提供高清晰度圓錐。這意指，較佳在顯示裝置中整合凝視追蹤。
此外，可使用非高清晰度圓錐區域中的較細物體。例如，在視野邊緣處，只要以大16倍的亮度重建物點，4x4細化可用於二維編碼。這不是一個問題，因為每個區域的光能被維持固定。對於二維編碼，只沿著垂直方向以及沿著水平方向，每第四個物點可使用它。對於只有垂直視差編碼的全像圖，只可沿著SLM的行執行四倍細化。
也可能將每個眼睛以及顏色的一個高清晰度圓錐投射至低解析度椎臺中。這可為直接視野顯示裝置以及投射顯示裝置的組合。或者，其可為大的低解析度椎臺產生顯示裝置以及高清晰度圓錐產生顯示裝置的組合，其由凝視追蹤資料所定義。然而，這可添加可能地顯著的技術工作。
回到只有垂直視差編碼的全像圖範例的第二子全像圖，其在觀察者眼睛的視網膜上產生點擴散函數PSF12 。現在，例如只改變了第二子全像圖，即改變偏移至點擴散函數PSF11 的相位偏移以及點擴散函數PSF12 的強度值，以獲得點擴散函數PSF11 加上點擴散函數PSF12 的目標強度，其為設計強度。也就是說，例如使用相位偏移以及強度改變。然後，將點擴散函數PSF13 放在鄰近於兩個相干加上的點擴散函數PSF11 以及PSF12 。現在，再次使用例如相位偏移以及強度改變來改變初始點擴散函數PSF13 ，以獲得點擴散函數PSF11 + PSF12 + PSF13 的相干總和的設計強度分佈。這可藉由從j至j + 1至j + 2 … j + N，即至由SLM的離散的行(在此為行1)形成的最後一個點擴散函數PSFij 的方式來展示。然後執行SLM的下一行。對於只有垂直視差編碼的全像圖，可平行地執行沿著SLM的行做出的最佳化過程。這是由於如果使用經裁剪的照明，SLM的行是互不相干的。為了使得並維持計算以及最佳化演算法快速而簡單，在視網膜上局部提供的點擴散函數的峰強度值可用以作為最佳化過程的標準。例如使用1/60度的角範圍的積分強度值而非單一峰強度值仍是合理的。然而，差異很小。使用例如單一點擴散函數的三個或更複數取樣點用於最佳化可能會增加更多的工作，即更多的計算負載。
對於全像圖的二維編碼，可用類似於全像圖的一維編碼的方式來執行最佳化。其可在例如子全像圖的左上角中或物點的視網膜點擴散函數PSFij 開始。形成第一點擴散函數PSF11 ，並加上第二點擴散函數PSF12 。如果需要的話，藉由使用相位偏移以及強度的改變來最佳化此加總的點擴散函數。然後，同樣使用相位以及強度來加入並最佳化例如點擴散函數PSF21 。現在，加入點擴散函數PSF22 ，且按照需要的相位偏移以及強度值被改變。然後，例如加入點擴散函數PSF13 ，且相位偏移以及強度值被最佳化。點擴散函數PSFij 的下一個指標可為例如23以及31，隨後為例如14等等。這意指，例如，其可從子全像圖的左上角開始、並逐步地填滿並最佳化場景，直到達到右下角。
可使用用於此最佳化過程的不同路徑。例如，可從點擴散函數PSF11 開始，然後到點擴散函數PSF12 、PSF13 、PSF14 、…至PSF1N ，其中N是要產生的垂直物點的數目，例如1000個物點或甚至2000個物點。在M中被水平地產生的物點數目可為例如2000至4000。詳細而言，此可意指一開始子全像圖的第一行被填滿並完成，然後逐步地加入第二行的元件，即點擴散函數PSF21 、PSF22 、PSF23 、PSF24 、…至PSF2N 。這裡，從子全像圖的左手側至右手側執行逐步的填滿以及最佳化。以此方式，可建立在M、N中的二維矩陣。
例如如果使用多核心積體電路，也可以平行的方式執行沿著可預定義的方向在SLM上繼續的此最佳化。因此，可以任意的方式來選擇在子全像圖中的起始點，或可選擇至少數個起始點。如果子全像圖的局部最佳化區（在最佳化期間被填滿的區域）碰到彼此，則可最佳化過渡區。如果共同的間隙是例如只有五個點擴散函數PSFij ，則這可已經完成。這意指，可將點擴散函數加至一區的邊緣，且可在填滿存在於兩個鄰近區之間的間隙期間已考慮鄰近區邊緣的小部分。
可使用使用複數隨機化起始點的隨機化局部最佳化，以避免不自然的外觀及不安的低空間頻率調變。可藉由只使用單一點擴散函數PSFij 的相位偏移以及強度偏移來使最佳化過程變得簡單。
為了增加即時應用可能需要的計算速度，查找表（LUT）可用於已事先被最佳化的影像片段，例如線、表面、三角形以及小的分開物體。
如果已使用凝視追蹤資料，例如為了在例如直接視野顯示器中使用10度高清晰度圓錐方法，以及如果使用眼睛追蹤資料以獲得觀察者眼睛入射瞳孔的直徑，可監視拾取空間中物點的眼睛的點擴散函數。這意指，可使用較接近實際情況的點擴散函數資料。因此，可獲得較好的最佳化結果。也可使用查找表來代表人眼的不同點擴散函數，即眼睛入射瞳孔的不同直徑以及不同的焦距feye 。
針對頭戴式顯示器描述的最佳化過程當然可用於其他的顯示裝置，例如直接視野顯示裝置、投射顯示裝置。
最後，必須明確地說明，對於根據本發明描述的顯示裝置的實施方式應被了解僅用以說明所主張的教導，但所主張的教導不限於這些實施方式。實施方式的組合也是可能的。
1‧‧‧三維物體1a、1b、1c、1d‧‧‧物點2‧‧‧虛擬觀察者視窗3‧‧‧調變表面3a、3b、3c、3d‧‧‧子全像圖4‧‧‧空間光調變器裝置5‧‧‧照明單元r1、g1、b1、r2、g2、b2、r3、g3、b3‧‧‧條紋濾色器
在圖式中：第1圖示出了與用於重建具有電腦產生全像圖的三維物體的方法有關的顯示裝置的示意代表圖；第2圖示出了根據先前技術的點擴散函數的強度分佈，其中鄰近點擴散函數是重疊的，第3圖示出了根據本發明設計為濾色器條配置的分離器，第4A至4E圖示出了由第1圖中所示的空間光調變器裝置的部分重建的七個白色物點的單線，第5圖示出了看著包括物點的場景的觀察者的聚焦以及未聚焦物點的視網膜放置的圖式，第6圖示出了一部分的空間光調變器裝置，其意指十乘十的像素，具有像素孔徑以及0.9的填充因數，其中提供了二元振幅透射，第7圖示出了在第6圖內所示的強度分佈的傅利葉轉換的強度分佈，其代表空間光調變器裝置平面的振幅分佈，第8圖示出了只使用右半部的像素孔徑以及近似0.5的填充因數的一部分的空間光調變器裝置，其中提供了二元振幅透射，第9圖示出了在第8圖內所示的強度分佈的傅利葉轉換的強度分佈，其代表空間光調變器裝置平面的振幅分佈，第10圖示出了只使用左半部的像素孔徑以及近似0.5的填充因數的一部分的空間光調變器裝置，其中提供了二元振幅透射，第11圖示出了在根據本發明的顯示裝置的照明單元中使用的二維金屬線柵偏振器結構的圖式，第12圖示出了具有像素孔徑以及0.5的填充因數的一部分的空間光調變器裝置，其中提供了二元振幅透射，且使用了用於水平導向電場的透射的圖案化偏振濾光片， 第13圖示出了具有像素孔徑以及0.5的填充因數的一部分的空間光調變器裝置，其中提供了二元振幅透射，且使用了用於垂直導向電場的透射的圖案化偏振濾光片， 第14圖示出了被提供具有圖案化延遲器配置的一部分的空間光調變器裝置，其中空間光調變器裝置的像素的兩個子集被套疊，其中兩個子集具有正交出射偏振態， 第15圖示出了具有像素孔徑以及近似0.25的填充因數的一部分的空間光調變器裝置，其中提供了二元振幅透射， 第16圖示出了第15圖內示出的強度分佈的傅利葉轉換的強度分佈， 第17圖示出了被提供具有圖案化延遲器配置的一部分的空間光調變器裝置，其中空間光調變器裝置的像素的兩個子集被套疊而與第14圖的正交，其中這兩個子集具有正交出射偏振態， 第18圖示出了正交偏振態的似棋盤分配圖案的圖式，其與在空間中或在觀察者眼睛的視網膜處重建的三維物點有關。
1‧‧‧三維物體
1a、1b、1c、1d‧‧‧物點
2‧‧‧虛擬觀察者視窗
3‧‧‧調變表面
3a、3b、3c、3d‧‧‧子全像圖

Claims (33)

  1. 一種用於包括複數物點的複數二維及/或三維物體的全像重建的顯示裝置，包括：發出充分相干光的一照明單元；一空間光調變器裝置，其中要被顯示的物點的子全像圖以像素被編碼；一分離器，用於在一觀察者的一眼睛中分離由鄰近物點的該子全像圖所產生的複數鄰近點擴散函數，使得該複數鄰近點擴散函數彼此互不相干。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該物體被劃分成至少兩個物面，其中每個物面被劃分成相對於彼此被有角度地位移或平移的至少兩個垂直的子集以及至少兩個水平的子集。
  3. 如申請專利範圍第1項項所述的顯示裝置，其中對於該空間光調變器裝置中的一維編碼全像圖或二維編碼全像圖，該分離器被設計為一濾色器條配置，較佳為一主要濾色器條配置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該空間光調變器裝置的每個初始像素被細分成代表至少兩個子集並產生至少兩個波場的至少兩個定義部分。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中一濾色器條的一個三合透鏡被指派至每個子集。
  6. 如申請專利範圍第3項、第4項或第5項所述的顯示裝置，其中該濾色器條配置是被建構指派至該子集的一吸收式染料基礎濾光片配置或一介電質濾光片配置。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中對於要被編碼的一個二維全像圖，該初始像素的該至少兩個定義部分形成兩個半部，其中該像素被水平地或垂直地分離。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的顯示裝置，其中該分離器被設計為一圖案化延遲器的配置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的顯示裝置，其中該圖案化延遲器的配置被提供用於將具有一定義偏振態的光轉換成兩個圖案化光子集。
  10. 如申請專利範圍第8項項所述的顯示裝置，其中該圖案化延遲器的配置被提供在該像素的一平面中、並被指派至該空間光調變器裝置的該像素，其中該初始像素的每個定義部分被提供具有該圖案化延遲器的配置的一定義圖案化延遲器。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，其中該初始像素的該至少兩個定義部分具有提供正交極化的不同圖案化延遲器。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的顯示裝置，其中只在該水平方向或只在該垂直方向看見的鄰近圖案化延遲器的該極化方位彼此正交。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的顯示裝置，其中該圖案化延遲器的配置被設計為被指派至該初始像素的該至少兩個定義部分的一圖案化偏振濾光片的配置。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的顯示裝置，其中該圖案化偏振濾光片的配置提供了一條紋圖案，該條紋圖案具有所傳輸的該偏振態的一交替方位。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的顯示裝置，其中該圖案化偏振濾光片的配置提供了正交偏振態的一圖案，該圖案是沿著該垂直方向(y方向)以及該水平方向(x方向)的一固定圖案，其中沿著該深度方向(z方向)，該圖案被反轉並以一交替的方式被使用。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，更包括配置在該空間光調變器裝置之後，在光的傳播方向中看到的一非圖案化延遲器，用於提供具有一單一出射偏振態的光，該單一出射偏振態含有兩個互不相干的波場。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中在代表該物點的該子全像圖的該計算中，一楔形函數被用於在一定義角範圍內側向平移該物點。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的顯示裝置，其中該楔形函數是一任意形狀的二維相位楔形函數。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該個別物點的波前的複合值的一相對相位以這樣的方式被定義，以最小化該觀察者的該眼睛中由代表該物體的鄰近物點的該複數點擴散函數所產生的總強度分佈以及目標強度分佈之間的差異。
  20. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中以這樣的方式定義該個別物點的波前的一複合值的一振幅，以最小化該觀察者的該眼睛中由代表該物體的鄰近物點的該點擴散函數所產生的該總強度分佈以及該目標強度分佈之間的差異。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中一變跡剖析被提供在該空間光調變器裝置的該像素的該平面中，以達到一物體的該個別物點的變跡子全像圖。
  22. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該子全像圖的形狀是可修飾的。
  23. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中在該觀察者的該眼睛中所提供的物點擴散函數的一固定預定義網格被使用。
  24. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該照明單元較佳地以藉由使用一金屬線柵偏振器結構這樣的一方式被適應，以發出兩個正交極化波場。
  25. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該照明單元包括提供用以產生一波場的至少一光源，較佳為一雷射或一雷射二極體。
  26. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該照明單元包括每個主要顏色至少一光源。
  27. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該照明單元包括一似條狀光源配置。
  28. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中每個主要顏色被提供了至少兩個互不相干的光源。
  29. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該空間光調變器裝置以
    Figure 105143718-A0305-02-0054-26
    1/60度的一平面波角譜沿著該相干方向被照射以及以0.5度至1度的該平面波角譜沿著該不相干方向被照射。
  30. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該互相干性場限於一最大延伸，該最大延伸是該空間光調變器裝置中該最大子全像圖的大小。
  31. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該空間光調變器裝置被設計為一複數值空間光調變器裝置，其能夠重建與不同主要顏色有關的不同不相干物點子集。
  32. 一種用於最佳化重建二維及/或三維物體的影像品質的方法，其中每個物體包括複數物點，其中對於每個物點，計算以一空間光調變器裝置的像素編碼的一子全像圖，其中重建的鄰近物點在一觀察者的一眼睛中產生複數鄰近點擴散函數，該複數點擴散函數是由一分離器分離，使得該複數鄰近點擴散函數僅在該觀察者的該眼睛中不相干地疊置。
  33. 如申請專利範圍第32項所述的方法，其中代表要被顯示至該觀察者的該物點的波場的不相干子集被產生且不相干地重疊。
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