申请/专利权人：视瑞尔技术公司

申请日：2017-01-18

公开（公告）日：2021-10-12

公开（公告）号：CN108885425B

主分类号：G03H1/08(20060101)

分类号：G03H1/08(20060101);G03H1/32(20060101)

优先权：["20160119 DE 102016100793.5"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.10.12#授权;2019.01.11#实质审查的生效;2018.11.23#公开

摘要：本发明涉及一种将计算机生成的全息图CGH的复值信号编码到用于重建三维物体4的相位调制光学元件3的方法，以及用于编码计算机生成的全息图CGH的复值信号的计算机程序产品。本发明进一步涉及用于重建三维物体4的全息显示器10。本发明的目的是减少在相位编码的基础上通过迭代方法对复值空间分布进行编码的复杂性，从而更快地显示所得到的计算机生成的全息图，但具有相同或改进的重建质量。尤其地，迭代优化期间的收敛应该加速。这是通过一种方法实现的，在该方法中使用全息图平面7以及重建平面6的自由度，从而优化迭代方法，以在信号范围SW内获得快速收敛并使衍射效率最大化。这还通过相应的计算机程序产品和相应的全息显示器10来实现。

主权项：1.一种用于将计算机生成的全息图CGH的复值信号编码到用于重建三维物体4的相位调制光学元件3的方法，其中使用所述计算机生成的全息图CGH的迭代计算的变换算法，其中通过将所述三维物体4的物体数据集变换到观察者平面6中的二维周期性间隔5的信号范围SW中，计算波场复值的二维分布，所述二维分布形成复值设定点值分布并用作编码控制值的迭代计算的比较基础，所述二维周期性间隔5包括所述信号范围SW和噪声范围NW，其中通过将所述观察者平面6的所述二维周期性间隔的所述信号范围SW的复值设定点值分布以及所述噪声范围NW的复值实际值分布逆变换到所述相位调制光学元件3的全息图平面7中，在重复的迭代步骤中进行数值迭代，确定包括振幅值和相位值的变换后的复值分布，并由此确定作为所述相位调制光学元件3的编码的控制值的相位值分布，并且通过将所述相位值分布变换到所述观察者平面6的所述二维周期性间隔5中，确定复值实际值分布，直到满足终止标准，从而最终利用最后确定的所述相位值分布作为所述控制值对所述相位调制光学元件3进行编码，其中，根据待编码的所述计算机生成的全息图的振幅值的统计分布，确定在所述数值迭代期间指定振幅边界条件的合适的振幅值。

全文数据：用于编码重建三维物体的复值信号的方法和装置[0001]本发明涉及一种用于将计算机生成的全息图（CGH的复值信号编码到用于重建三维物体的相位调制光学元件内的方法，其中使用用于计算机生成的全息图（CGH的迭代计算的变换算法。[0002]本发明还涉及一种用于将计算机生成的全息图（CGH的复值信号编码到相位调制光学元件内的计算机程序产品，以及一种用于重建三维物体的全息显示器。[0003]计算机生成的全息图（CGH基于CGH的衍射结构处的足够相干的电磁波的衍射原理，并且用于各种领域，例如数字全息术、全息成像、激光束成形、无掩模光刻和光学测量技术。全息图的衍射过程也称为重建。所述典型应用中的共同目标是通过CGH处的入射波场的衍射产生具有确定的相位分布和振幅分布的期望波场。[0004]全息图处的衍射可以理解为将入射波调制成期望的出射波。如果已知入射波和合成波，则可以以合适的形式计算并产生全息图函数H1Xj的理想所需的复合振幅:在这种情况下，使用术语计算机生成的或合成的全息图。[0005]计算理想全息图函数的步骤也称为全息图合成。在随后的编码步骤中，全息图函数出〇^，7的复合振幅被转换成可以由给定调制器的特性产生的形式，即其可表示的值范围。在该编码步骤也称为全息图表示）中，全息图函数H1x，y的理想所需的复合振幅被转换为实际可表示的形式Hrx，y。[0006]现有技术中已知的全息图表示方法可以分为以下两类:在直接表示的情况下，入射波UoX，y由CGH直接调制，使得重建波URX，y直接从CGH中出现。这对应于以URX，y=U〇x，yHrx，y的形式表示的乘法调制。这种直接表示的最著名的示例是kinoformCGH。[0007]在编码表示中，CGH的信号函数Hrx，y不直接对应于Hix，y，而是通过编码规则Hrx，y=F[Hix，y]彼此链接，其中F是编码规则。[0008]各种编码全息图表示方法的共同特征是全息图被分成各种离散分辨率单元，也称为宏像素，其又相应地进一步细分为所谓的子单元，也称为子像素。传统上，信号函数H1X，y的复合振幅被分解为纯振幅值或纯相位值。这种间接或编码表示的示例是迂回相位全息图或双相全息图。[0009]本发明涉及所提到的第二种全息图表示方法，其具有信号函数的编码再现，特别是全息图函数HrX，y的时间优化迭代计算，其可以由纯相位值表示。[0010]具有预定振幅分布和相位分布的复值重建波的产生尤其对于全息3D成像是重要的，因为全息图相位包含待重建的场景的深度信息，而重建的灰度值分布或颜色分布通过全息图振幅确定。对于利用全息显示器的辅助的实时全息3D成像，实时能力的全息图合成和光学元件（即，通常是空间光调制器SLM表示计算机生成的全息图的具体特性将被考虑在内，因为这不仅影响重建质量，而且影响编码所需的计算工作量。[0011]此外，例如商业上可获得的空间光调制器SLM不适合于提供入射波场的相互独立的复值振幅调制和相位调制。由这种有限的操作曲线产生的受限编码范围导致SLM在实际应用中的降低的衍射效率、增加的噪声和互补衍射级。[0012]编码CGH的一种方法是使用具有相位调制空间光调制器相位SLM的传统两相编码。两相编码的原理基于以下事实:复值可以由具有复合振幅的两个相位值表示。因此，具有相位Φ和在O和1之间的振幅a的每个复值表示为具有绝对值1和相位值1]±arcosa的两个复数之和。也可以使用其他可行方式，其中一组复值可以分别由每个复值的两个或更多个相位值表示。这里以一般意义理解术语两相编码和具有k个分量的相位编码。[0013]两相编码使用相位SLM或更一般地相位调制光学元件来表示相位值。如果两个相位值可以在相位SLM中的相同位置处编码，则可以使用以这种方式编码的CGH来实现三维物体的无差重建。然而，实际上，相位值只能写入相位SLM的彼此相邻或可选地在彼此之上的两个可控像素或相位调制光学元件的范围），因此具有位置偏移。在使用两个以上相位值进行编码的情况下，其情形将与相位值的数量成比例。偏移导致CGH重建中的错误。然而，相位编码具有优于在振幅SLM上的振幅全息图的编码的优点，因此仍然是优选的方法。然而，为了利用两阶段编码的优点，需要能够改善重建质量的措施。这可以通过在CGH编码中使用迭代方法来实现。[0014]在申请人的文献DE102006003741B4和US20100271675Al中描述了通过纯相位值重建三维物体的复值信号的编码的常规方法和装置。[0015]从现有技术中已知用于解决光学中的反问题的各种数值算法。最著名的是迭代傅立叶变换算法IFTA，其用于例如从垂直于光传播方向的平面中的已知强度分布推导出另一平面上导致该强度分布的相位分布。因此，IFTA是一种数值方法，利用该数值方法，通过传播算子确定指定为数据集的目标分布或物体分布和期望的物体分布或目标分布）。该方法描述于Gerchberg，R.和Saxton，W.的“一种由图像和衍射平面图像确定相位的实用算法”^^丨1^，1972,35,237-246x，y，z]，这可以通过其振幅分布Ax，y，z和相位分布Φx，y，z来描述。[0030]三维物体的物体数据集被变换到的观察者平面也被称为重建平面，并且当使用傅立叶变换算法时，它是傅立叶平面。[0031]在对三维物体的物体数据集进行第一次变换之后，通过对观察者平面二维周期性间隔噪声范围的复值实际值分布信号范围的复值设定点值分布逆变换到相位调制光学元件的全息图平面在数值迭代中重复积分步骤，然后确定由振幅值和相位值组成的变换后的复值分布。当使用傅立叶变换时，由此在这种情况下利用分布的逆傅立叶变换来执行操作。[0032]根据由振幅值和相位值组成的变换后的复值分布，确定作为相位调制光学元件的编码的控制值的相位值的分布。通过将该相位值分布变换为观察者平面的二维周期性间隔，再次确定复值实际值分布，直到满足终止标准。[0033]在这种情况下，通过相位值的分布向观察者平面的整个二维周期性间隔（即信号范围和噪音范围）的变换即例如通过傅立叶变换确定复值实际值分布。[0034]在被确定为相位调制光学元件的编码的控制值的相位值的分布中，为每个复值提供至少两个相位值。[0035]最后，相位调制光学元件（即例如相位调制空间光调制器利用最后确定的相位值分布作为控制值进行编码。[0036]在根据本发明的方法中，然后使用自由度在信号范围内快速收敛和最大化衍射效率的意义上来优化迭代方法即用于计算机生成的全息图的迭代计算的变换算法）。[0037]具体地，根据本发明的方法包括以下特征，根据待编码的计算机生成的全息图的振幅值的统计分布，确定合适的振幅值Ak，在数值迭代期间其在更好收敛的意义上设定振幅边界条件。[0038]振幅边界条件的振幅值在所有迭代步骤上可以是恒定的，或者可选地在两个连续的迭代步骤之间动态地变化，即Akk+Ι。[0039]如果振幅值是恒定的，则因此不一定必须是1。当振幅假设为正振幅值00}，并且不一定是正有理数，如同组合整数个子像素以形成宏像素的情况。[0045]因此，在全息图平面中计算机生成的全息图的被组合以形成宏像素的子像素的数量由此并非是确立的，如同常规的，然而观察者平面的周期性间隔中的信号范围的尺寸、形状、位置、加权滤波器等被指定。[0046]两个参数族的组合即全息图平面中的振幅边界条件的调整和观察者平面中的边界条件的调整是有利的。然而，迭代参数的两种类型的调整也可以单独用于优化迭代计算的变换算法。[0047]有利地，在第一迭代步骤中选择噪声范围中的复值起始分布。[0048]然而，也可以有利地选择相位调制光学元件的相位值的起始分布，并且通过将相位值的该分布变换为观察者平面的二维周期性间隔在第一迭代步骤中确定复值实际值分布。[0049]为此，对于一系列计算机生成的全息图（CGH，来自序列的前一计算机生成的全息图中的最后一个迭代步骤的实际值可以用作来自序列的计算机生成的全息图的噪声范围内的复值起始分布或者作为相位调制光学元件的相位值的起始分布。[0050]当根据待编码的计算机生成的全息图的振幅值的概率密度函数来确定在数值迭代期间用作振幅边界条件的期望值以便优化待编码的计算机生成的全息图时，在根据本发明的方法中实现待编码的计算机生成的全息图的迭代优化的有利收敛。[0051]因此，例如在全息图具有圆对称复值分布的情况下，标称振幅值的平均值可以容易地建立为振幅边界条件。在这种情况下，所有振幅值的平均值对应于瑞利Rayleigh分布的期望值。[0052]如果在根据本发明的方法中使用傅立叶变换作为变换算法，则用于迭代计算的变换算法可以有利地执行如下的k个迭代步骤：[0053]1将傅立叶逆变换应用于矩阵Uu，v，k以计算全息图平面中的复合振幅，即[0054]IFT{Uu，V，k}=HX，y，k=AX，y，kexp[iΦX，y，k]，[0055]2定义全息图平面中的振幅边界条件，即确定全息图平面中的输出边界条件，AcX，y，k1，其中振幅边界条件的振幅值可选地可以在所有k个迭代步骤中保持恒定。[0056]3将傅立叶变换应用于校正的全息函数FT{ACx，y，kexp[iΦx，y，k]}=Uu，v，k用于计算观察者平面这里也称为傅立叶平面）中的实际值分布，即波场的计算，并通过质量标准例如信号范围内的实际值分布和设定点值分布之间的信噪比（SNR评估信号质量，以与终止标准进行比较。在信号质量的评估中，因此在当前和标称复值域之间进行比较，后者也被称为信号目标函数。[0057]4只要不满足终止标准，就通过将复值设定点值分布（即信号目标函数重写为周期性间隔的信号范围，即矩阵1]:311^41]11，11〇，来确定观察者平面中的输入边界条件。另一方面，对于噪声范围，使用在前一迭代步骤中确定的实际值分布。[0058]优选地，在根据本发明的方法中，以下信噪比的定义被用作复值分布的质量标准：[0060]其中[0062]其中Sn是在信号范围内的设定点值分布，即标称信号，Sr是在信号范围内的实际值分布，即要评估的当前信号，并且在整个区域D上进行积分。优选地，在这种情况下，区域D对应于信号范围SW。[0063]在值为m、vk的矩阵的情况下，在这种情况下积分可以以通常的方式由双和替换。[0065]以及[0067]并且在信号范围SW中的所有值上形成加和i，k。[0068]有利地，在根据本发明的方法中，在至少一个迭代步骤中，根据振幅值和相位值的变换的复值分布来确定作为相位调制光学元件的编码的控制值的相位值的分布可以如下进行：[0069]1确定振幅值和相位值的复值分布的每个值的误差；[0070]2通过误差扩散方法将所述误差加权增加到相邻的复值，从而得到修正的复值分布结果；[0071]3将以这种方式修正的复值分布的振幅设置为恒定值。[0072]更优选地是一种将二维周期性间隔中的零级光斑布置在信号范围之外的方法。例如，当一部分入射光由于相干性不足而未被调制时，或者当光调制器具有与期望调制的系统偏差例如振幅值的偏移时，会出现零级光斑。如果光学系统具有聚焦装置，则未调制的光或系统地错误调制光被聚焦为观察者平面中的光斑。[0073]有利地，根据本发明的方法的待编码的计算机生成的全息图包括单视差全息图或全视差全息图，即ID或2D全息图。虽然单视差全息图更容易且更快地计算，但全视差全息图允许观察者在不同方向上的移动。[0074]此外有利的是，根据本发明的方法，其中信号范围另外被加权，以使复值信号优化地存在于其中间并且其质量朝向其边缘降低。因此，在信号范围上定义的加权滤波器其定义信号范围内的信号的质量被用作迭代优化进一步的自由度。[0075]可以通过与二维变迹函数进行加权来执行在迭代步骤中重建的信号的质量评估。作为可选方案，也可以通过朝向边缘将各个噪声像素逐渐插入到实际信号范围中来实现朝向信号范围边缘的质量降低，即，产生向噪声范围的逐渐过渡。[0076]在根据本发明的方法的具体实施例中，其中计算机生成的彩色全息图（CGH被编码到用于重建三维物体的相位调制光学元件中，通过对每种基色（即红色、绿色和蓝色）的计算机生成的彩色全息图进行编码的数值迭代的方式分开地在子全息图中进行相位值的计算，子全息图被组合以形成计算机生成的彩色全息图。[0077]在这种情况下，相位调制光学元件可以是例如相位调制空间光调制器或衍射相位元件，其中相位调制光学元件可以包含在全息显示器中。[0078]在相位调制空间光调制器中，计算机生成的彩色全息图可以例如由每种基色的子像素表示，或者可选地按时间顺序连续显示每种基色的子全息图。[0079]为了能够相应地提供给观察者的双眼，在根据本发明的具体优选的方法中，通过三维物体的物体数据集向观察者平面的包含第一信号范围和第一噪声范围的第一二维周期性间隔的第一信号范围的变换以及向观察者平面的包含第二信号范围和第二噪声范围的第二二维周期性间隔的第二信号范围的变换来计算波场的复值二维分布。对于两个二维周期性间隔执行空间光调制器的编码的控制值的迭代计算。[0080]在这种情况下，为观察者的第一只眼睛提供第一二维周期性间隔的第一信号范围，为观察者的第二只眼睛提供第二二维周期性间隔的第二信号范围。当然，也可以为另外的观察者提供另外的周期性间隔。[0081]可以在重复迭代步骤的过程中有利地修改周期性间隔（5的信号范围（SW的尺寸、形状、位置和加权滤波器中的至少一个参数。[0082]优选地，为了对相位调制光学元件中的计算机生成的全息图（CGH的复值信号进行编码，将计算机生成的全息图（CGH分成群集。可以针对每个群集单独地执行作为相位调制光学元件的编码控制值的相位值分布的确定。[0083]可以以使其基本上对应于计算机生成的全息图（CGH中的子全息图的典型尺寸或最大尺寸的方式确定群集的尺寸。[0084]为此，可以针对各个群集不同地选择下列参数中的至少一个:周期性间隔的信号范围的尺寸、形状、位置和加权滤波器。[0085]总之，该目的由此通过一种迭代方法的可用自由度优化地适应于编码问题并且适应于重建几何的特定条件的方法来实现。[0086]根据本发明的这种迭代编码方法的起始点是波场的二维复值分布，其通过快速收敛的迭代优化转换成二维相位分布，以这种方式原始波场的误差最小化重建是可行的。[0087]就装置而言，引言中提到的目的一方面通过计算机程序产品实现，该计算机程序产品配置用于实施根据本发明的方法，该方法将计算机生成的全息图（CGH的复值信号编码到用于重建三维物体的相位调制光学元件中。[0088]计算机程序产品可以是控制单元的一部分，利用该控制单元可以依照根据本发明的方法对相位调制光学元件（例如全息显示器进行编码。然而，计算机程序产品也可以存储在数据介质上或通过通信链路从外部存储介质被控制单元访问，利用该控制单元可以依照根据本发明的方法对相位调制光学元件进行编码。[0089]就装置而言，引言中提到的目的还通过用于重建三维物体的全息显示器实现，该全息显示器包括光学系统以及控制单元，该光学系统包括用于提供足够相干光的光源、变换光学器件和具有全息图平面的相位调制光学元件，控制单元配置用于计算计算机生成的三维物体的全息图的编码并且用于为光学系统提供相应的控制信号，尤其用于相位调制光学元件。[0090]变换光学器件尤其可以包括变换透镜或变换透镜系统。相位调制光学元件可以例如由相位调制空间光调制器或衍射相位元件表示。它用于显示计算机生成的全息图（CGH。[0091]在这种情况下，可以在观察者平面的二维周期性间隔的信号范围中看到三维物体的重建。在这种情况下，重建的三维物体优选地可以表示在观察者平面和全息图平面之间和或在全息图平面之后。显然地，三维物体的部分因此可以位于观察者平面和全息图平面之间，并且三维物体的其他部分可以位于从观察者平面看时的全息图平面的后面。[0092]控制单元优选地包括提供用于编码的控制信号的处理器和用于重建三维物体的装置。尤其地，它被配置用于执行上述方法。[0093]根据本发明，控制单元还被配置用于执行根据本发明的方法，该方法用于将计算机生成的全息图（CGH的复值信号编码到用于重建三维物体的相位调制元件中。[0094]为此，控制单元可以包括另外的装置。尤其地，这些装置是：[0095]-选择装置，其用于提供三维物体的物体数据集，用于建立迭代计算的变换范围，以及用于对变换范围中的物体数据集的变换的复数值求和；[0096]-变换装置，其用于在物体平面和观察者平面之间或在相位调制光学元件的平面和观察者平面之间进行变换，并用于计算计算机生成的全息图的编码；[0097]-比较装置，其用于确定信号范围内的复值设定点值与实际值分布之间的偏差，以及当达到限定的终止标准时发送终止迭代步骤的信号；以及[0098]-重建装置，其用于执行编码的计算机生成的全息图的重建。[0099]优选地，根据本发明的全息显示器包括作为相位调制光学元件的空间光调制器，尤其是相位调制空间光调制器相位SLM。相位调制空间光调制器包含待编码的计算机生成的全息图的全息图平面，并且可以在2π的值范围内调制入射波的相位。通过在光调制器的可控像素处的足够相干光的衍射，三维物体的编码信息被全息重建。[0100]尤其地，根据本发明的全息显示器可以包括用于在信号范围和噪声范围之间进行滤波的滤波器，例如空间滤波器。因此，可以以直接的方式实现干扰光或噪声与所需信号的空间分离。[0101]对于计算机生成的彩色全息图的编码，根据本发明的全息显示器的优选实施例包含位于相位调制光学元件中的子像素，子像素用于编码每种基色（即红色、绿色和蓝色）的子全息图。在相位调制空间光调制器中，为此目的，像素可以可选地以可变尺寸分割成子像素，或者在通常相位调制光学元件的范围内可以限定为像素或子像素。[0102]作为可选方案，根据本发明的全息显示器的优选实施例被配置为按时间顺序显示每种基色的子全息图。[0103]然后，彩色全息图由不同基色的子全息图组成。在这种情况下，子全息图因此旨在表示三维物体的相应的单色计算机生成的全息图。在这种情况下，分别针对每种基色执行作为相位调制光学元件的控制值的相位值的迭代优化。[0104]因此，存在用于有利地配置本发明的教导和或用于将上述实施例彼此组合的多种可行方案。在这方面，一方面参考从属于独立权利要求的专利权利要求，另一方面参考借助于附图的本发明的优选示例性实施例的下列说明，其中还将解释教导的总体优选配置。[0105]在图中：[0106]图1示出了根据本发明的方法的示意图，该方法用于在重建三维物体的全息显示器的光调制器中编码复值信号；[0107]图2a_2c示出了复合平面中全息图待编码的复值信号分布的典型统计分布（图2a，以及它的实部（图2b及其虚部（图2c;[0108]图3a_3c示出了全息图的待编码复值信号分布的典型统计分布，由其振幅值的频率分布（图3a及其相位值的频率分布（图3b以及接近于（即拟合振幅分布的概率密度函数图3c表示；[0109]图4示出了根据本发明的方法（图4b与根据现有技术的方法（图4a的用于调整全息图平面中的振幅值的模拟结果的比较；[0110]图5a-5h示出了将周期性间隔划分为信号范围和噪声范围的多种可行方案；[0111]图6a-6b示出了信号范围的变形，其针对重建几何形状在形状、尺寸和位置方面进行了调整；[0112]图7示出了根据本发明的方法在仅略微调整傅立叶平面内信号范围（图7a，7a’）的情况下信号范围的尺寸显著减小（图7b，7b’）的模拟结果的比较；[0113]图8示出了可选编码方法的示意图；[01M]图9示出了信号范围配置的示意图；[0115]图10示出了各个群集的信号范围的可选配置；[0116]图11示出了间接编码方法的示意图；[0117]图12a_12e示出了用于模拟根据本发明的方法的三维物体的示例；[0118]图13示出了根据本发明的用于重建三维物体的全息显示器。[0119]图1示出了根据本发明的用于将复值信号编码到相位调制光学元件3中的方法的示意图，该相位调制光学元件3在此由相位调制空间光调制器形成并且用在重建三维物体4的全息显示器中。在这种情况下，在重建平面6这里也称为傅立叶平面和全息图平面7之间以重复迭代步骤使用调整的迭代傅立叶变换算法IFTA。[0120]该迭代编码方法的起始点是波场的二维复值分布，其旨在通过迭代方法转换为二维相位分布，从而使信号范围SW也称为观察者窗口）中的原始波场的误差最小化重建可行。[0121]将波场的二维复值分布称为标称复值全息信号函数出x，y。在迭代方法执行一定次数的迭代之前，傅立叶平面6中的起始值最初以三个步骤限定。在第一步骤中，计算标称复值全息信号函数Hix，y的傅立叶变换，这里例如利用离散快速傅立叶变换DFFT。全息信号函数FTIH1x，y}=Su，v的复合振幅的傅立叶变换是傅立叶平面6中的标称复值信号函数Su，V，其在迭代优化期间用作目标函数。[0122]在第二步骤中，将复值信号函数Su，v嵌入到矩阵Uu，v中，矩阵Uu，v具有对应于计算机生成的全息图或要在其上表示全息图的相位调制空间光调制器3的空间分辨率的尺寸NXM。信号范围SW占据的区域比例通常小于计算机生成的空间光调制器3的周期性间隔5。然后，根据本发明，信号范围SW在尺寸、形状、位置或加权滤波器方面进一步被修改。矩阵Uu，v未被信号函数占据的范围被称为噪声范围NW。[0123]在第三步骤中，限定噪声范围NW中的起始值分布。噪声范围NW中的复值起始分布是可自由选择的，并且因此在根据本发明的方法的上下文中用作另一参数。[0124]然后开始实际的迭代方法，其在傅立叶平面6中的空间频率空间和全息图平面中的物体空间之间在k个迭代步骤中交替地向前和向后变换，以便逐步地减小与设定点值的偏差。使用傅立叶逆变换（IFT和傅立叶变换FT的方法。迭代算法执行如下的k个迭代步骤：[0125]1将傅立叶逆变换应用于矩阵Uu，v，k以计算全息图平面中的复合振幅，[0127]2通过限定振幅边界条件A。X，y，k彡1，在物体平面或全息图平面中建立输出边界条件；[0128]⑶将傅立叶变换应用于校正的全息函数，从而计算傅立叶平面6中的场以及利用质量标准例如当前和标称复值域之间的信噪比SNR评估信号质量；[0129]⑷在重建或傅立叶平面6中建立输入边界条件，即在这种情况下将信号目标函数重写到矩阵的信号范围SW中：[0130]重复迭代循环，直到满足预定的质量标准或达到预定的迭代次数。这里，以下信噪比的定义被用作复值信号或分布的质量标准[0132]其中[0134]其中Sn是标称信号，Sr是要评估的当前信号，并且在整个区域D上进行积分。优选地，区域D在这种情况下对应于信号范围SW。[0135]迭代优化方法的结果是由相位值组成的分布，即相位全息图，当在信号范围SW和噪声范围NW之间执行滤波时，相位全息图以最小化的误差重建复值信号，即三维物体或其波分布。信号和噪声范围之间的空间滤波可以例如由空间滤波器执行，该空间滤波器位于包含CGH的光学系统的傅立叶平面6中。例如，在用于具有全息显示器的3D可视化的“观察窗全息术”（即观察者-窗口全息术的方法中，空间滤波直接由位于全息显示器的傅立叶平面6中的观察者的眼睛瞳孔执行。[0136]图2a至图2c表示复合平面中的全息图的待编码的复值信号分布的典型统计分布图2a，以及其实部（图2b和虚部（图2c。然后，图3a至图3c以其振幅值的频率分布（图3a及其相位值的频率分布（图3b示出了全息图的待编码的复值信号分布的典型统计分布，以及近似于振幅分布的概率密度函数，即拟合的概率密度函数图3c。[0137]为了在本发明的上下文中的迭代方法期间在全息图平面7中限定合适的边界条件，有意地使用全息图函数的待编码的复合振幅的统计分布。理想的复值全息图的全息图统计（即振幅值和相位值的分布，或者实部和虚部的分布在叠加多个波以形成全息图时具有典型的形状。这是“观察窗全息术”方法的情况，但也适用于通过其他方法计算的全息图。这种全息图的典型特征是它们具有均匀的相位。振幅通常较低。许多值位于小于0.4的较低值范围内，并且只有极少数值大于〇.7。振幅值的概率密度函数的最大值大约在0.1和0.2之间。[0138]从概率论中已知很多分布。这里待编码的全息图或复合分布包括它们对应于圆对称的复合分布或者非常接近于该分布的特征。在这种情况下，复合分布的实部和虚部都是关于原点（0,0的正态分布参见6〇〇111^11，冊（1963，“基于某个多元复杂高斯分布的统计分析简介”，“数学统计年鉴”341:152-177。圆对称复合分布的一个性质是其振幅分布对应于瑞利分布。然后，所有振幅值的算术平均值对应于瑞利分布的期望值，其由限定。该平均值用于在迭代期间限定振幅边界条件，因为这导致加速收敛。[0139]优选地，在每个迭代步骤中限定振幅边界条件。可以选择为在所有迭代步骤k是恒定的，或者可选地是可变的。对于示例性复值全息图，利用根据本发明改进的方法，即使用振幅边界条件A=所有振幅值的平均值=瑞利分布的期望值，在50次迭代步骤之后实现了278的信噪比SNR，信号范围内的效率为29.4%。这在图4b中示出。在18次迭代步骤之后已经实现了100的信噪比SNR。当使用根据现有技术的可比较方法即通过使用振幅边界条件A=1计算相同的全息图时，在50次迭代之后实现仅13.5的信噪比SNR，信号范围SW中的效率为1.3%，如图4a所示。[0140]一般而言，使用全息图振幅值的概率密度函数以便确定期望值，即振幅在平均值上呈现的值，其在迭代优化期间用作振幅边界条件。振幅值的方差可以用作所需迭代步骤数量的度量，因为它对优化的收敛有影响。[0141]另一方面，在本发明的上下文中的迭代方法期间，在傅立叶平面6中适当地调整边界条件的方式在图5和图6中以示例的方式示出。[0142]在这种情况下，图5a至图5h表示将周期性间隔5划分为信号范围SW和噪声范围NW的多种可行方式。以可以优化利用根据本发明的方法的编码的方式有意地选择二维周期性间隔5内的信号范围SW的尺寸、形状和位置。信号范围SW在周期性间隔5，Uu，v其具有范围WxXWy中的嵌入最初在定义起始值的初始化阶段进行一次，然后在每个迭代步骤中再次进行。[0143]原则上，当选择噪声范围NW较大时，实现更好的收敛。因此，现有技术中已知的一种方法是例如仅选择二维周期性间隔5的四分之一作为信号范围SW，并保留二维周期性间隔5的剩余四分之三部分作为噪声信号，即将其用作噪声范围NW。这是直接参考全息图平面7的条件尤其是空间光调制器3的像素数或子像素数来完成的。[0144]另一方面，根据本发明的方法不利用组合形成宏像素的子像素的数量来限定信号范围SW和噪声范围NW之间的区域比例。相反地，二维周期性间隔5Uu，V被分成两个任意形状的范围，具体地说是信号范围SW和噪声范围NW。相应的示例在相位调制光学元件3的正方形像素或全息单元的多个图5a至图5h中表示。信号范围SW包含复值信号，这是全息图的足够好的重建所需的，而噪声范围NW在迭代优化期间就其内容方面保持为可变。根据本发明，信号范围SW在其二维周期性间隔5内的形状、尺寸和位置方面优化地适合于计算机产生的全息图的重建几何形状和远场衍射图案。此外，有利的是将零级光斑GA-SP移动到信号范围SW之外的范围内，这可以通过在相位全息图上添加合适的相位楔phasewedge来完成。[0145]添加到相位全息图的线性相位楔具有与光学棱镜类似的效果。通过该相位楔，信号范围SW的位置被移位。然而，由未调制光产生的零级光斑GA-SP的位置不受线性相位楔的影响。通过相位楔，零级光斑GA-SP相对于信号范围SW的位置因此被移位。优选以使零级光斑GA-SP位于信号范围SW之外的方式执行相对位移。[0146]通过考虑相位楔对信号范围SW的位置的影响的观察者跟踪，可以实现信号范围SW移位到期望位置例如检测到的眼睛位置的效果。[0147]图6a和图6b相应地示出了信号范围SW的变形，其在尺寸、形状和位置方面适应于重建几何形状。在计算机生成的全息图或具有矩形像素的空间光调制器3中，其由此布置在规则的矩形网格中，获得傅立叶平面6中的二维周期性间隔5的矩形形状。[0148]在全息图的视觉观察期间，观察者的圆眼瞳孔自然地充当傅立叶平面6中的空间滤波器。观察者的瞳孔AP可以在信号范围SW内移动而没有噪声或更高级的重建被感知。然而，瞳孔AP必须完全位于信号范围SW内，并且这仅可以使瞳孔AP的边缘移动到达信号范围SW的边缘的程度，如图6a所示。因此，完全位于被选择为矩形的信号范围SW内的所有可行瞳孔区域的并集小于被选择为矩形的信号范围SW。可以通过超椭圆在数学上描述所有可行瞳孔区域的并集。在所示的情况下，由所有可行瞳孔区域的并集产生的超椭圆对应于具有与瞳孔半径对应的圆角矩形。最初选择为矩形的信号范围SW的角区域不能用于目视观察，因此在本发明的上下文中用作增加噪声范围NW的附加区域。[0149]在本发明的上下文中的另一种可行方案是将信号范围SW的区域选择为明显小于二维周期性间隔5的区域的一半，并且以使观察者的瞳孔AP相对于信号范围SW理想地居中的方式将信号范围SW定位在周期性间隔5内，参见图6b。在这种情况下，关于瞳孔位置的信息是从跟踪系统获得的，该跟踪系统实时确定一个或多个观察者的瞳孔位置。在周期性间隔5内的瞳孔跟踪的优点是可以将信号范围SW选择为明显小于噪声范围NW。以这种方式，明显加速了本发明上下文中的编码。应当注意的是，复值全息信号函数H1Xj是用相同数量的离散支撑点计算的，因为相位全息图具有离散分辨率单元，即例如像素或其他可选地可变限定的全息单元。因此，在整个周期性间隔5上提供傅立叶平面6中的复值信号，但是仅嵌入在预定信号范围SW中。这确保了在整个周期性间隔5上存在重建物体4的正确视差，即使当观察者的眼睛在周期性间隔5内移动时也是如此。[0150]然后，图7a、7a’和7b、7b’示出了复值全息图的示例，其中，利用根据本发明的方法，在50次迭代步骤之后，在图7a、7a’中实现了449的信噪比SNR，信号范围SW的区域比例为48%，在图7b、7b’中，实现了高达23865的信噪比SNR，信号范围SW的区域比例为35.4%，其中对于图7a、7a’的条件，信号范围SW的效率为28.3%，对于图7b、7b’的条件，信号范围SW的效率为21.3%。取决于信号范围SW的所述区域比例，在10到16次迭代步骤之后已经实现了100的信噪比SNR。[0151]这里提到的所有变形都假定信号范围SW是连续区域，其通过二元掩蔽与噪声范围NW分开，或者利用二元加权滤波器嵌入到周期性间隔5中。然而，在本发明的上下文中，其他实施例也是可行的。例如，信号范围SW可以另外被加权，以使复合信号优化地存在于其中间并且其质量朝向边缘降低。在迭代步骤中重建的信号的质量评估可以例如通过利用二维变迹函数例如高斯、余弦、汉明或图基函数或它们的中心范围进行加权来执行。[0152]作为可选方案，也可以通过将各个噪声像素朝向边缘逐渐插入到实际信号范围SW中来实现朝向信号范围边缘的质量降低，即产生向噪声范围NW逐渐过渡。这样的过程是可行的，这是由于由通过空间滤波器（即眼睛或光学系统的瞳孔AP发射的波场产生成像到检测器或眼睛的视网膜或摄像机上的重建，并且可以容忍轻微的扰动。[0153]下面将描述根据图1至图7b、图7b’的编码方法的可选编码方法。[0154]如已经提到的，但以其它方式表述，全息图由复值组成，即振幅和相位。然而，利用相位调制空间光调制器仅可以表示相位。而且，由于正确表示全息图需要两个信息项，即振幅和相位，因此通常需要空间光调制器的多于一个像素，以便以至少两个相位值表示整个信息。信息的这种重新分配也称为编码。因为整个信息不再物理地存在于一个位置，所以在重建的物体中发生错误。通过根据本发明的适当编码可以避免或最小化这种错误。[0155]在直接相位编码的情况下，具有相位Φ和在0和1之间的振幅a的每个复数Z=aell^T以唯一地写为具有绝对值1和相位值1]5±31^〇8a的两个复数之和：[0157]在这种情况下，全息图归一化为1，并且每个复值由两个相在上面指定的公式表示。由于空间光调制器的两个子像素将相位值写入其中）彼此具有空间距离，在倾斜光入射到空间光调制器的情况下，除了由两个相位值的差设定的期望路径差之外，由于到像素的光的路径长度不同而发生不希望的路径差。在两个像素的光叠加期间，这种不期望的路径差导致除了期望或需要之外的复值。为了在编码中考虑这些误差，提供了一种算法，该算法通过各种迭代阶段以使它们在信号范围（对应于观察者窗口）内的变换与设定点值没有不同或仅略微不同的方式修改相位值。下面将描述用于编码全息图的质量改进的这种算法。如本申请中其他位置已经描述的，例如，在这种情况下可以适当地选择信号范围的尺寸、形状和位置。[0158]为此，该算法包含以下步骤：[0159]i从三维物体的物体数据集中确定复值全息图；[0160]ii选择信号范围的参数形状、尺寸、位置和确定信号范围内的设定点值；[0161]iii以相位全息图的形式编码全息图（迭代的起始值）；[0162]iv将相位全息图变换到信号范围SW和噪声范围NW内，[0163]-在考虑加权因子g的同时计算信号范围SW中的设定点值B和实际值A相位全息图的变换的加权差的绝对值D，[0165]_计算平均偏差α«ϊ，[0167]-用设定点值B乘以加权因子g替换信号范围SW中的实际值A;[0168]V将替换后的信号范围SW和噪声范围NW从观察者平面逆变换到全息图平面；[0169]vi在全息图平面中应用振幅边界条件：用预定值例如恒定振幅值1替换振幅值。[0170]在这种情况下，重复步骤（iii至vi，直到平均偏差Gt0小到所需的值，例如低于5%〇[0171]另一种可选编码方法基于将编码全息图分解成群集。[0172]典型地，对于利用观察者窗口的全息显示器，通过将场景分解成单独的物点（即物体的数据集并计算每个物点的子全息图而由三维3D场景计算复值的全息图。然后添加子全息图以形成总全息图。总全息图中的各个子全息图的横向位置取决于物点的横向位置，子全息图的尺寸取决于物点的深度位置。即使在用另一种方式例如利用傅立叶变换）进行全息显示的全息图的计算的情况下，同样可以获得子全息图。[0173]子全息图的典型尺寸可以例如是50X50像素，而整个全息图可以例如包含2000X1000或更多像素。因此，每个子全息图通常仅占据总全息图的非常小的部分。[0174]在这种情况下，只有具有相应子全息图的尺寸的总全息图的特定部分分别局部地促进特定场景点或场景的特定物点的重建。[0175]因此，下面描述的方法基于以下思想：相位全息图也可以通过迭代计算局部优化。为此，选择总全息图的部分，下面也将其称为群集。对于该部分，然后分别执行迭代傅立叶计算。[0176]在这种情况下的目的是局部地改善三维场景的重建，主要用于其子全息图存在于所使用的全息图部分群集中的那些物点。[0177]为了优化整个全息图，可以将其分解成更小的部分，即所谓的群集。然后使用迭代算法单独优化这些部分，迭代算法可选地如关于具有步骤i至vi的先前编码方法所描述的，或者如WO2007082707A1中所公开的那样。[0178]有利地，在这种情况下使用的事实是，较小数目的数值的更大量的傅立叶变换与大数目的少量傅立叶变换相比需要更少的计算操作。[0179]对于N个数值的矢量的快速傅立叶变换FFT，已知例如它们具有如下的0阶的运行时间T:T⑻=0Nlog⑽）。例如，如果N个值的这个矢量被分解成M个较小的矢量，每个矢量具有NM个数值并且所有的M个矢量都要被变换，则计算时间将是MXTNM=MX0NMlogNM=0NlogNM。因此，计算时间将减少，因为对数给出较小的值。[0180]由于迭代算法基于傅立叶变换的基本部分，因此通过划分成单个群集也总体上实现了计算时间的减少。[0181]由于全息图总体由非常多的相互重叠的子全息图组成，因此几乎不可能将全息图分成群集而不切断群集边界处的至少一些子全息图。总体上，存在如下的三维场景物点，其中子全息图的一部分位于一个群集中而另一部分位于另一群集中。[0182]在分别优化单独的群集的情况下，因此可以发生在各个群集之间的过渡区域中实现三维场景的仅质量不足的重建，尤其是对于其子全息图被群集边界切割成在不同群集中迭代优化的两部分的物点。因此，在重建的三维场景中不期望看到作为小扰动的各个群集之间的过渡区域。[0183]为此，在本发明的一个实施例中，群集中的迭代计算仅旨在用于预优化。然后，在迭代计算之后，重组群集以形成大的相位全息图。随后利用整个全息图的傅立叶变换进行另外的几个迭代步骤。然而，关于计算工作，该方法依然导致相对于具有大相位全息图的许多迭代步骤的计算节省。[0184]总体上，在该方法中也可以设想交织。为此，可以将各个群集分解为更小的子群集，并且可以使用这些群集预先优化更大的群集。[0185]在一个优选实施例中，所选择的群集的尺寸定向为接近存在的子全息图尺寸。例如，单个子全息图可以最多分布在两个群集上。子全息图的最大尺寸由三维场景的深度范围决定。针对相对于观察者在显示器前面尽可能远的物点或者针对位于显示器后面尽可能远的物点出现该最大子全息图尺寸。[0186]如果全息显示器针对三维场景的特定深度范围、典型的观察者距离和典型的观察者窗口尺寸或信号范围尺寸进行配置，则可以由这些参数确定典型的子全息图尺寸。从这些中，然后还可以确定或选择合适的或限定的群集尺寸。群集尺寸的一个示例可以是128x128像素。[0187]优选地，执行将复值总全息图划分成群集。对于每个单独的群集，然后确定其在观察者平面中的信号范围中的其自身设定点值。[0188]然后以类似于群集是整个总全息图的方式对每个单独的群集执行迭代计算。例如上面在本申请中描述的不同可行变形可以用于这种迭代计算。[0189]在优化各个群集之后，将由此确定的各个群集的相位全息图组合以形成更大的相位全息图。[0190]如果群集中的这种迭代计算仅用作预优化，并且如果意在在另外的迭代步骤中进行整个相位全息图的进一步优化，则为此由整个复值总全息图有利地确定观察者平面中的设定点值。[0191]然后，由各个群集优化的组合相位全息图原样形成进一步计算的起始值。[0192]图8示意性地示出了在信号范围中的整个总全息图的设定点值的计算上面）以及在信号范围中的各个群集的设定点值的计算下面）。[0193]总体上，观察者平面中的信号范围中的设定点值也可以仅由整个总全息图计算，并且这些设定点值可以用于各个群集的迭代计算。[0194]优选地，根据图9,对于各个群集的迭代计算，分别以相同的尺寸和形状选择信号范围和噪声范围。在这种情况下，信号范围例如表示为深灰色的矩形，噪声范围同样被配置为矩形形状，但是浅灰色。从图9中可以看出，信号范围被配置为其尺寸小于噪声范围。[0195]然而，总体上，各个群集的信号范围的位置、尺寸和形状也可以不同，如图10所示。例如，一个群集的信号范围可以小于或大于另一个群集的信号范围。同样地，信号范围可以例如具有矩形、正方形、圆形或甚至椭圆形，在这种情况下，则多个群集的信号范围可以具有不同的形状。关于信号范围的位置，例如可以将其布置在噪声范围的中心，或者可选地相对于中心横向移位，如图10所示。当然，在噪声范围内或观察者平面内的信号范围的其他尺寸、形状和位置也是可行的。[0196]例如，当假设对于相等尺寸的群集在固定数量的迭代步骤之后对于一些群集而言将获得比对于其它群集更大的残余误差时，信号范围的不同形状或尺寸是有利的。对于这些群集，优选地选择尺寸较小的信号范围，以便减少残余误差。[0197]此外，还可以在迭代计算期间动态地调整信号范围。[0198]一方面，期望尽可能大的信号范围。另一方面，在信号范围内具有迭代计算的小残余误差也是特别重要的，从而可以实现三维场景的良好重建质量。因此，可选地，尺寸较小具有良好的三维场景的重建质量的信号范围优选于尺寸较大但仅具有中等的三维场景重建质量的信号范围。[0199]因此，在具有信号范围的动态调整的该实施例中，最初针对尺寸大的信号范围确定设定点值，并且利用该信号范围开始迭代计算。在预定数量的迭代步骤之后，确定残余误差。根据该残余误差是低于还是高于预定阈值来执行进一步的计算。如果残余误差高于阈值，则使信号范围变小，而如果它低于阈值，则保持信号范围。这也可选地在多个阶段中进行。例如，在5次迭代步骤之后，可以确定信号范围的尺寸是否减小了10%，并且在10次迭代步骤之后，可以确定信号范围是否可选地进一步尺寸减小10%。[0200]可选地对整个全息图执行这样的过程。作为可选方案，可以利用群集使它与计算相结合。例如，信号范围也可以针对各个群集动态地单独调整。[0201]为了减少所需的迭代步骤数，适当选择迭代的起始值也很重要。[0202]在这种情况下的直接编码方法是指最初计算复值全息图，然后由复值全息图确定具有迭代起始值的相位全息图的方法（同样如上所述）。例如，这可以借助于两阶段编码来完成。然后根据上面给出的公式，为每个复数全息图值分配成对的两个相位值。[0203]在这种情况下，首先独立于信号范围SW和噪声范围NW指定起始值，并且在第一次迭代步骤中执行它们的结合。[0204]在另一种间接编码方法中，迭代起始值的确定不是在全息图中进行，而是在观察者平面中的二维周期性间隔中进行。除了信号范围SW中的设定点值之外，还在那里指定噪声范围NW中的起始值。[0205]因此，相位全息图的编码以类似于上面描述的最后两个步骤来执行：[0206]V将具有设定点值的信号范围SW和具有起始值的噪声范围NW从观察者平面逆变换到全息图平面；[0207]vi在全息图平面中应用振幅边界条件:利用例如恒定振幅值为1的预定值替换振幅值。[0208]选择噪声范围NW中的起始值的一个实施例包括例如用零填充它。[0209]在另一实施例中，噪声范围中的起始值被确定为恒定振幅和随机分布的相位值。[0210]在另一实施例中，振幅和相位是随机分布的。[0211]根据帕塞瓦尔定理，值分布的强度之和等于其傅立叶变换强度之和。如果在全息图平面中存在振幅相位值为1的NxM的相位全息图，那么所有像素的强度之和Iphasehol。=NxMxl。因此，在观察者平面中，在信号范围和噪声范围中，总体强度必须同样为NxMx1。利用信号范围中的预定设定点值，可以计算信号范围中的强度Isw。在一个优选实施例中，噪声范围中的起始值的振幅以使iNWiIphaseholo-IsW的方式选择。[0212]对于随机分布的振幅，例如，可以以使其基本上给出所需的总强度的方式适当地选择确定随机值的间隔。[0213]相位全息图的振幅对于所有像素总体是恒定的，但不一定必须设置为1，而是还可以接收a_st〈l的恒定值。在这种情况下，强度之和将是IPhase3h〇i〇=NxMxa2。[0214]为了在信号范围内获得相同的强度，噪声范围内的强度将更小。相反，还可以将信号范围中的设定点值乘以大于1的因子，以便修改信号范围中的强度相对于噪声范围中的强度的比率，即比率IswIwo[0215]IswInw的增加总体需要对空间光调制器的相同照明进行更明亮的三维（3D场景重建，因此是优选的。然而，总体上，稍小的比率IswInw导致较低的迭代步骤数，直到达到预定的残余误差。因此，总体上寻求IswInw的中值作为折衷方案。[0216]在选择起始值的另一实施例中，其尤其适用于具有相似三维物体的一系列全息图，例如视频序列，包括在一系列迭代步骤之后使用单个图像编号n-1的前一次迭代的噪声范围NW的结果作为单个图像编号η的迭代的噪声范围的起始值。[0217]该实施例也尤其适合于与全息图划分成群集组合。[0218]由于在视频序列中，三维物体的一部分在连续的单个图像中经常保持不变，并且这些三维物体的子全息图在全息图中具有固定位置和有限的空间范围，因此可以预期对于全息图的一些群集，前一单个图像的迭代结果表示下一单个图像的新迭代的良好起始值。可选地，借助于单个图像η和n-1的比较，还可以确定大部分物点匹配在哪些群集中，并且借助于仅关于那些群集的前面的图像来确定起始值，而为其他群集使用其他起始值。[0219]作为使用来自前一单个图像的噪声范围中的值进行间接编码的替代方案，对于直接编码中的视频序列，还可以使用来自前一单个图像的相位全息图作为全息图平面中的起始值。[0220]从灰度抖动中已知并且同样已经用于补偿二元全息图中的量化误差的一种方法是误差扩散方法。[0221]在误差扩散方法中，单个像素的误差通过加权分配到相邻像素上。例如，如果在相位编码中，具有振幅ai,j〈=l和相位机的复值Zi.jiai.je',」被替换为具有振幅1和相同相位的值Zi,j’=lellJi,j，则在这种情况下产生误差Δi,j=Zi,j’-Zi,j=l-ai,jellJi,j。[0222]在误差扩散方法中，像素的该误差被分配到其相邻像素。例如，在每种情况下，四分之一的误差被加到左、右、下和上相邻像素。然后例如，对于相邻像素i+l，j，Z1+1,ew=Zi+i，j+0·25Δi，j0[0223]在这种情况下，以因子0.25分配到四个相邻像素上仅作为示例。各种加权是可行的，其中例如误差的一部分也可以分配到相应的下一个像素或更远的多个像素上。如果随后将其他像素的振幅设置为1，则它们的误差也在其各自的相邻像素上重新分配。[0224]根据本发明，在一个实施例中，这里提出将误差扩散方法与迭代计算相结合。这可以可选地在迭代开始时或在每个迭代步骤中进行一次。在这种情况下，在将信号范围SW和噪声范围NW从观察者平面逆变换到全息图平面之后，并且在全息图平面中应用振幅边界条件之前，执行中间步骤，其中振幅值的误差通过误差扩散方法分配到相邻像素上。[0225]例如，确定信号范围中的设定点值，并且将零用作噪声范围中的起始值。然后执行信号范围和噪声范围到全息图平面的逆变换。作为逆变换的结果，最初在全息图平面中获得复值全息图。误差扩散方法应用于这些复值。随后，将所有振幅设置为恒定值1。也可以通过对每个群集分别应用误差扩散方法将这与例如群集中的迭代计算的其他实施例组合。[0226]另一种可行方案是，在实施各个群集的迭代以及群集结合以形成更大的全息图之后，仅在两个群集之间的边界处局部地执行误差扩散方法。[0227]图12a至图12e示出了三维物体4的示例，其用于模拟根据本发明的方法，如图4a和图4b中所示的用于调整全息图平面中的振幅值，以及图7a、7a’和图7b、7b’所示的用于调整信号范围。[0228]图13相应地以截面图示出了根据本发明的用于重建三维物体4、4-1、4_2的全息显示器10的示例。[0229]全息显示器10包括光学系统，其具有用于提供相干光的光源1、作为变换光学器件的变换透镜2、以及作为相位调制光学元件的相位调制空间光调制器3,相位调制空间光调制器3包括全息图平面7。[0230]全息显示器10还包括控制单元8。控制单元8具有一系列控制功能，并且配置用于计算计算机生成的三维物体4、4-1、4-2的全息图的编码，以及为光学系统（即为光源1、相位调制空间光调制器3以及在其中的可控制的变形、变换光学器件2提供相应的控制信号。为此，控制单元8通过通信路径9、9-1连接到这些部件。[0231]全息显示器10还包括重建平面6,也称为观察者平面。该平面不是物理上存在的固定平面:它是虚拟的并且它与相位调制空间光调制器3或全息图平面7的距离随着观察者的眼睛瞳孔AP与全息图平面7的分离而变化。在该平面上，限定了二维周期性间隔5,其包含信号范围SW和噪声范围NW。[0232]可以在观察者平面6的二维周期性间隔5的信号范围SW中看到三维物体4、4-1、4_2的重建。在这种情况下，三维物体4、4-1可以位于观察者平面6和全息图平面7之间。然而，三维物体4、4-2也可以可见于从观察者平面6观看时的全息图平面的后面。三维物体在整个范围内延伸（即在观察者平面6和全息图平面7之间以及在全息图平面7后面延伸）同样可行。[0233]然后，控制单元8被配置用于执行如上所述的根据本发明的方法，利用该方法，具有计算机生成的全息图的相位调制空间光调制器3的编码通过利用快速收敛的迭代计算即，少量所需的迭代步骤以及具有最大的衍射效率地执行。在这种情况下，由控制单元8执行的方法在迭代步骤期间在观察者平面6和全息图平面7之间向前和向后变换表示三维物体4、4_1、4_2的空间分布，这由相应的虚拟通彳目路径9、9_2表不，其不是真实连接而是虚构连接，并且旨在表示控制单元针对分别在限定的观察者平面6中周期性间隔5的信号范围SW的视图而为相位调制空间光调制器3在全息图平面7中编码提供值。[0234]最后，应该指出的是，上面说明的示例性实施例仅是对要求保护的教导的描述，而不是将后者限制于示例性实施例。尤其地，上述示例性实施例可以可行地彼此组合。

权利要求：1.一种用于将计算机生成的全息图（CGH的复值信号编码到用于重建三维物体4的相位调制光学元件⑶的方法，其中使用所述计算机生成的全息图（CGH的迭代计算的变换算法，其中通过将所述三维物体4的物体数据集变换到观察者平面6中的二维周期性间隔（5的信号范围（SW中，计算波场复值的二维分布，所述二维分布形成复值设定点值分布并用作编码控制值的迭代计算的比较基础，所述二维周期性间隔（5包括所述信号范围（SW和噪音范围NW，并且通过将所述观察者平面6的所述二维周期性间隔的所述信号范围（SW的复值设定点值分布以及所述噪声范围NW的复值实际值分布逆变换到所述相位调制光学元件3的全息图平面⑵中，在重复积分步骤中进行数值迭代，确定包括振幅值和相位值的变换后的复值分布，并由此确定作为所述相位调制光学元件⑶的编码的控制值的相位值分布，并且通过将所述相位值分布变换到所述观察者平面6的所述二维周期性间隔5中，确定复值实际值分布，直到满足终止标准，从而最终利用最后确定的所述相位值分布作为所述控制值对所述相位调制光学元件3进行编码，其特征在于，-根据待编码的所述计算机生成的全息图的振幅值的统计分布，确定在所述数值迭代期间指定振幅边界条件的合适的振幅值，和或-以使所述噪声范围（SW与所述信号范围（SW相比被放大的方式调整下列参数中的至少一个:所述周期性间隔5的所述信号范围（SW的尺寸、形状、位置和加权滤波器。2.根据权利要求1所述的方法，其中在第一次迭代步骤中选择所述噪声范围（NW中的复值起始分布。3.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述相位调制光学元件的相位值的起始分布，并且在第一次迭代步骤中通过将所述相位值分布变换到所述观察者平面6的所述二维周期性间隔5中来确定所述复值实际值分布。4.根据权利要求2和3之一所述的方法，其中对于所述计算机生成的全息图（CGH序列，来自所述序列的前一计算机生成的全息图中的最后一次迭代步骤的所述实际值被用作来自所述序列的计算机生成的全息图的所述噪声范围内的复值起始分布或者作为所述相位调制光学元件的所述相位值的起始分布。5.根据权利要求1所述的方法，其中根据待编码的所述计算机生成的全息图的所述振幅值的概率密度函数确定在所述数值迭代期间用作所述振幅边界条件的期望值。6.根据权利要求1或5所述的方法，其中傅立叶变换被用作所述变换算法，并且所述数值迭代执行如下的k个迭代步骤：1将傅立叶逆变换应用于矩阵Uu，V，k以计算在所述全息图平面7中的复合振幅，即，IFT{Uu，V，k}=HX，y，k=AX，y，kexp[iΦX，y，k]，⑵限定在所述全息图平面⑵中的所述振幅边界条件AcX，y，k1，⑶将傅立叶变换应用于校正的全息图函数FT{Acx，y，kexp[iΦx，y，k]}=Uu，V，k以计算所述观察者平面6中的所述实际值分布并利用质量标准来评估信号质量，以与所述终止标准进行比较，所述质量标准例如是所述信号范围（SW中的所述实际值分布和所述设定点值分布之间的信噪比SNR，4只要不满足所述终止标准，就通过将所述复值设定点值分布重写到所述周期性间隔⑶的所述信号范围（SW中，尤其是矩阵U:Su，V—Uu，V，k在所述观察者平面6中建立输入边界条件。7.根据权利要求6所述的方法，其中以下所述信噪比（SNR的定义被用作所述复值分布的所述质量标准：其中其中Sn是在所述信号范围（SW中的所述设定点值分布，Sr是在所述信号范围（SW中的所述实际值分布，并且在所述信号范围（SW的整个区域D上执行积分。8.根据权利要求1所述的方法，其中，在至少一个所述迭代步骤中，根据振幅值和相位值的所述变换后的复值分布确定作为所述相位调制光学元件⑶的编码的控制值的所述相位值的分布如下执行：1确定所述振幅值和所述相位值的所述复值分布的每个值的误差；2通过误差扩散方法将所述误差加权增加到相邻的复值，以得到修正的复值分布结果；⑶将以这种方式修正的所述复值分布的所述振幅设置为恒定值。9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其中所述二维周期性间隔（5中的零级光斑GA-SP被布置在所述信号范围（SW之外。10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其中所述计算机生成的全息图包括单视差全息图或全视差全息图。11.根据权利要求1至10之一所述的方法，其中以使所述复值信号优化地存在于其中间并且其质量朝向其边缘降低的方式对所述信号范围（SW进行另外的加权。12.根据权利要求1至11之一所述的方法，其中计算机生成的彩色全息图（CGH被编码到用于重建所述三维物体⑷的所述相位调制光学元件⑶中，其中针对每种基色的编码利用数值迭代的所述相位值的计算分别在子全息图中进行，所述子全息图被组合以形成所述计算机生成的彩色全息图。13.根据权利要求1至12之一所述的方法，其中通过将所述三维物体4的物体数据集变换为在所述观察者平面6中的第一二维周期性间隔（5的第一信号范围（SW以及第二二维周期性间隔（5的第二信号范围（SW来计算所述波场复值的二维分布，并且针对两个二维周期性间隔5执行所述相位调制光学元件3的编码的控制值的迭代计算。14.根据权利要求1至13之一所述的方法，其中在所述重复的迭代步骤中修改下列参数中的至少一个:所述周期性间隔5的所述信号范围（SW的尺寸、形状、位置和加权滤波器。15.根据权利要求1至14之一所述的方法，其中，针对在所述相位调制光学元件3中的所述计算机生成的全息图（CGH的复值信号的编码，所述计算机生成的全息图（CGH被分成群集，并且对于每个所述群集分别执行作为所述相位调制光学元件3的编码的所述控制值的相位值分布的确定。16.根据权利要求15所述的方法，其中确定所述群集的尺寸使得其基本上对应于所述计算机生成的全息图（CGH中的子全息图的典型尺寸或最大尺寸。17.根据权利要求15所述的方法，其中对于各个所述群集不同地选择下列参数中的至少一个:所述周期性间隔5的所述信号范围（SW的尺寸、形状、位置和加权滤波器。18.—种计算机程序产品，所述计算机程序产品被配置用于执行根据权利要求1至17之一所述的方法。19.一种用于重建三维物体⑷的全息显示器（10，包括：-光学系统，所述光学系统包括用于提供相干光的光源（1、变换光学器件2和具有全息图平面⑵的相位调制光学元件3，-控制单元8，所述控制单元8配置用于计算所述三维物体4的计算机生成的全息图的编码并用于为所述光学系统提供相应的控制信号，其中在观察者平面6的二维周期性间隔（5的信号范围（SW中能够看到所述三维物体⑷的重建，其特征在于，所述控制单元⑶配置用于执行根据权利要求1至17之一所述的方法。20.根据权利要求19所述的全息显示器（10，其中所述相位调制光学元件（3是空间光调制器，尤其是相位调制空间光调制器。21.根据权利要求19或20所述的全息显示器（10，所述全息显示器（10进一步包括用于在所述信号范围（SW和所述噪声范围NW之间进行滤波的滤波器。22.根据权利要求19至21之一所述的全息显示器（10，所述全息显示器（10为了所述计算机生成的彩色全息图（CGH的复值信号的编码包括位于所述相位调制光学元件（3中的子像素，所述子像素用于为每种基色编码子全息图，或者所述全息显示器（10配置用于按时间顺序显示每种基色的子全息图。

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