[发明专利]用于显示二和/或三维图像内容的显示器的光调制器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于显示二和/或三维图像内容或图像序列的显示器的光调制器装置。该光调制器装置包含光调制器和控制单元。根据在光调制器上的位置，实质上平行的光波场的相位和/或振幅可以被光调制器改变。光调制器可由控制单元控制。本发明还涉及一种显示器和一种光调制器装置的制造方法。

背景技术

全息显示器包含现有技术中公知的具有像素矩阵排列的空间光调制器(SLM)。例如，有可以改变或调制与SLM相互作用的光的相位或振幅或两者都改变或调制(即复值)的光调制器。

仅作为一个例子，参考根据WO 2005/060270A1的自动立体显示器(ASD)，其取决于当前的眼睛位置，分别检测到至少一个观察者当前的眼睛位置并向观察者左眼和右眼偏转的立体象。这是通过底板关闭装置实现的。至于全息显示器，参考WO 2006/066919A1或WO 2006/027228A1给出一些例子。在这种全息显示器的傅立叶平面生成较高的衍射级。这些衍射级之间的距离与显示器的SLM的像素间距，即，光调制器的周期性结构之间的中心到中心的距离，相互成比例。对于具有观察者窗口的全息显示器，衍射级必须至少包含这个观察者窗口的尺寸。因此要选择SLM的像素间距以与观察者窗口的期望尺寸相匹配。由于观察者窗口仅比眼睛瞳孔的直径稍大些，因而像素间距相对较大，典型值介于30μm到50μm之间。

此外，然而，如果将观察者的一只眼睛置于观察者窗口中，全息重建将仅仅变得可见。因此，观察者只好待在固定位置，或观察者窗口不得不跟踪到观察者眼睛的当前位置。为此，需要提供一种眼睛检测装置和一种光束跟踪装置。现有技术中的光束跟踪装置，例如在WO 2006/119920A1中描述的光源跟踪装置或在WO 2008/142108A1中描述的电润湿单元跟踪装置，既复杂又昂贵。

现有技术还已知实现物镜功能，物镜可以作为单独的单元提供，也可以集成在跟踪装置中。这个物镜功能用于将显示器的不同位置的光聚焦至观察者平面上的所需位置。例如，Z跟踪，即在显示器轴向上跟踪观察者窗口(即当观察者眼睛向显示器移动或远离显示器移动时)，需要可变的物镜功能。

然而，也可以通过软件方式实现光束跟踪，即通过可变编码的方式，例如像WO 2006/066906A1中所描述的。根据该方法，根据具体情况，除了全息图，还将线性相位剖面在SLM的像素中编码。然而，可以合理使用的通过编码进行跟踪的角范围还受到SLM的间距的限制。通常，在采用该方法时跟踪范围可包含若干个衍射级，所跟踪的观察者窗口的亮度根据各较高衍射级降低的亮度而降低。因而，合理的跟踪范围通常包括一个或最多两到三个衍射级。

通常，也可以使用具有较小像素间距的SLM。观察者在全息显示器前合理的运动范围需要几度的角。尽管这将需要几微米范围内的间距。例如，间距为2μm的24英寸显示器将导致大约400亿个像素，这对于制造、寻址和实时全息信息的计算机化生成是不可行的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供并进一步发展一种光调制器装置、一种显示器和一种制造上述类型的光调制器装置的方法，以克服前述的问题。具体说，本发明公开一种容易实现的跟踪全息显示器观察者窗口或跟踪自动立体显示器的最佳位置或多视角显示器光束偏转的方法和装置。

关于光调制器装置，本发明的目的是通过权利要求1中的教导解决的。本发明进一步的优选实施例和改进由从属权利要求限定。

根据本发明，一种上述类型的光调制器装置的特征在于，在光波场的传播方向，光调制器之后是至少一个衍射装置。这个衍射装置包含可变衍射结构。这个衍射结构衍射已由光调制器通过可预先设定的方式调制了的光波场。

根据本发明，最初已经发现可以通过以下方式特别地实现对至少一个观察者窗口的跟踪，即，在光波场的传播方向上，光调制器之后设置含可变衍射结构的衍射装置。这可以用于根据观察者当前眼睛的位置改变衍射装置的衍射结构，这样衍射装置生成光调制器影响过的光波场的限定的较高衍射级或者其通过衍射方式向观察者当前眼睛位置偏转光束。已经受到光调制器影响的光波场的周期性重现在各个衍射级被生成。衍射装置的衍射结构由控制单元设置或控制，这样被光调制器影响的光波场的重现，即观察者窗口的重现，也生成于观看显示器的观察者当前眼睛位置。因此，观察者能够根据WO 2006/066919A1中所描述的原理在视觉上感知写入光调制器的信息。