CN101167023B - 可控照明装置 - Google Patents

可控照明装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101167023B
CN101167023B CN2006800143776A CN200680014377A CN101167023B CN 101167023 B CN101167023 B CN 101167023B CN 2006800143776 A CN2006800143776 A CN 2006800143776A CN 200680014377 A CN200680014377 A CN 200680014377A CN 101167023 B CN101167023 B CN 101167023B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light source
matrix
light
controllable
lighting device
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2006800143776A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101167023A (zh
Inventor
拉尔夫·豪斯勒
阿明·史威特纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SeeReal Technologies GmbH
Original Assignee
SeeReal Technologies GmbH
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 SeeReal Technologies GmbH filed Critical SeeReal Technologies GmbH
Publication of CN101167023A publication Critical patent/CN101167023A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101167023B publication Critical patent/CN101167023B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286—Particular reconstruction light ; Beam properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/32—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005—Adaptation of holography to specific applications
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/0208—Individual components other than the hologram
    • G03H2001/0212—Light sources or light beam properties
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/34—Multiple light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/19—Microoptic array, e.g. lens array

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于自动立体显示器或全息显示器的可控照明装置，该照明装置含有主光源照明矩阵和再现矩阵，其中主光源照明矩阵具有每个光源至少一个的照明元件和可控光调制器(SLM)。在可控光调制器(SLM)上编码的、由主光源照明的计算机生成的全息图(CGH)，在SLM下游的至少一个平面中生成矩阵具有二级光分布的二级光源的矩阵(2)，该矩阵由计算机生成的全息图(CGH)重新构建，用于照明再现矩阵(4)以及用于将光束通过成像矩阵聚焦到每个眼睛中。CGH以观察者的数量和位置以及***参数为基础进行计算和重新构建。由于二级光源在多个平面中重新构建，所以不仅在观察者横向移动时，而且在其轴向移动时都可以为其跟踪显示器的图像信息。

Description

可控照明装置 
技术领域
本发明涉及一种可控照明装置，其由具有主光源背光的照明矩阵和可控光调制器组成，成像矩阵通过其将所述光调制器的光经过再现矩阵成束投射给至少一个观察者，其中再现矩阵全光透射。再现矩阵可以是立体或全息显示器，其含有单视场或立体信息。主光源可以是点状光源、线状光源或面状光源，每个光源具有至少一个发光元件。 
背景技术
用于2D表现的显示器典型地包含照明再现矩阵的所谓背光(backlight)。背光必需具有均匀明亮的表面区域，其至少与再现矩阵的面积一样大，以获得均一的图像亮度。相反，对于用于立体观看的自动立体3D显示器(ASD)，再现矩阵也必需均匀照明，但不是照明观察空间。这里，重新构建的物体的不同透视图独立地投射到观察空间的相邻区域中，这样观察者的左右眼看到物体的不同视图，观察者从而感知三维再现。因此，具有周期性排列的柱面透镜的成像矩阵通常通过线光源进行照明，以获得这种定向照射。 
如果一个或多个观察者移动，最好探测其位置变化并据此跟踪相应的视图，从而使该观察者/那些观察者保持立体印象。为此，光源的距离和/或位置可以变化。如果用全息显示器代替自动立体显示器用作再现矩阵，也需要线状光源的可变排列以能够跟踪可视区域。在申请人的DE 103 53 439号专利中已经公开了其应用于具体的如果使用具有跟踪观察窗的全息显示器。 
典型地用于定向照明装置的大面积背光，如申请人的OS 103 39 076 A1号专利申请所述，通常结合有LCD面板进行强度 控制，充当光阀。该光阀由可控的透明和吸收区域规则排列组成，其仅允许大面积背光所发射的光在所需的位置穿过。透明区域以合适的方式移置，以能够跟踪如上所述的透视图。为此，据此控制光阀上的透明行或列。绝大部分光被光阀的较不透明或不透明的区域吸收。需要极强的背光来获得充足的图像亮度，即使有这种大部分光的吸收。这种强力背光由于购入成本和能耗而比较昂贵。而且，吸收的光相当大程度地加热显示器。此外，光阀的散射光导致减弱的立体对比度。 
WO 03/053072号专利公开了另一种用于将光聚焦到空间中观察者眼睛上的装置。其使用了一种可以被三维定位的背光。说明了多种结构。可以在3D背光中被开启的光源通过成像***被投射到观察者眼睛，并根据观察者的移动进行跟踪。因此，光在投向观察者的途中穿透再现矩阵，该再现矩阵交替地向观察者的左、右眼提供图像。该方法的缺点在于三维背光导致的自动立体显示器的大深度和具有极大直径的成像透镜。为了限制这种大透镜光轴外的像差，必需选择足够大的焦距，这就使得设备非常深。此外，该装置非常笨重，而且可以被三维定位的背光难以制造。 
此外，利用全息图产生背光代替可控光阀掩膜的单视场和自动立体显示器照明***已经公知。WO 02/12930 A1号专利申请公开了一种照明***，其由经校准的背光和两个依次设置的全息图组成。这种空间交替***的双全息图向一个观察者生成左、右可视区域。交替***的全息图的间距由信息显示的间距确定，并在记录过程中固定。然而，这种照明***因此而在可能需要跟踪可视区域时，例如如果过程中向一旁移动时，不可控。全息图的重新编码，其在需要跟踪可视区域时可能是必需的，不会发生。 
WO 00/43841号专利申请公开的照明***由光源和多个依次设置的全息图组成。这些全息图就以下方式而言可控，即它们可以在衍射入射光的有源状态和无任何衍射效应的无源状态之间转换。通过重新编码全息图的方式生成可变光源图案不是该发明的主题。 
此外，GB 2 404 991 A号专利申请公开了可控全息光学元件(HOE)联合反射照明排列的应用。信息显示器的光路因而被分成两个独立的可视区域。这样，加上用于信息显示器透射照明的非定向背光，在2D模式和3D模式之间转换成为可能。 
此外，上述使用全息图的装置和方法不影响主照明***，但总是改变由背光发射的全部光。因而无法消除高能耗和加热的缺点。 
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于在3D显示器中生成结构化照明的可控照明装置，其中该3D显示器整个表面区域不发光，所述照明装置用于以3D表现的高立体对比度均匀照明再现矩阵。同时，可控照明装置还用于向使用的成像矩阵的光学像差提供矫正，并且用于方便多用户运行。 
该目的以一种照明装置实现，其中，从结合可控光调制器的主光源矩阵发出的光，穿过再现矩阵从成像矩阵成束导向观察平面中的观察者的每个眼睛，所述主光源矩阵的每个光源包含至少一个发光元件。 
该目的通过提供一种可控照明装置以创造性的方式得以解决，其中，计算机生成的全息图(CGH)在由主光源照明的可控光调制器(SLM)中编码，利用取决于观察者眼睛位置的可变参数来完成编码，并在至少一个跟随可控光调制器(SLM)的平面上，通过计算机生成的全息图(CGH)重新构建具有二级光分布的二级光源矩阵。 
本发明可控照明装置的再现矩阵为立体或全息显示器。 
本发明可控照明装置的主光源矩阵的主光分布转变为取决于观察者位置的二级光分布。 
本发明可控照明装置的整个主光源矩阵的位置或强度可以发生改变，全息图编码不变；或可以改变编码的全息图，而保持主光源矩 阵不变。 
本发明可控照明装置的二级光源形成具有二级光分布的矩阵，其可选地包含点状光源、线状光源或面状光源。 
本发明可控照明装置的二级光分布可以通过改变主光源矩阵和/或通过改变计算机生成的全息图的编码而改变。 
本发明可控照明装置的二级光分布相对于二级光源的数量和各二级光源之间的距离可变化。 
本发明可控照明装置的二级光源可以横向移动，而且还可以在轴向上移动。 
本发明可控照明装置的用于全息图编码的可控光调制器为透射元件。 
本发明可控照明装置的可控光调制器之前或跟随有进一步用于调整、偏转或消除光束的光学元件。 
本发明可控照明装置的具有编码的CGH的可控光调制器跟随有另一个具有可变开口的透射可控光调制器，以消除散射光和更高衍射级的光，并用以限制二级光源的范围。 
本发明可控照明装置的成像矩阵包含具有平行排列的微透镜的透镜阵列。 
本发明可控照明装置预先计算对应于多个观察者眼睛位置的二级光分布和各计算机生成全息图(CGH)，并存储在查找表中(LUT)。 
本发明可控照明装置的可控光调制器(SLM)是用于调制光的相位或振幅、或者对相位和振幅两者都调制的单元矩阵。 
该照明装置含有主光源矩阵和可控光调制器，其通过再现矩阵将光交替地导向观察平面中的观察者的左眼和右眼。在本发明的文中，术语“可控光调制器”表示根据二维矩阵中的坐标调制光相位和/或振幅的光调制器。 
根据本发明的一个特征，主光源矩阵通过在可控光调制器上编码计算机生成的全息图而产生结构化照明矩阵，利用可变参数完成编码，以实现依观察者眼睛的位置的可设置照明。主光源矩阵照明所述CGH。 
根据本发明的另一个特征，CGH利用二级光分布在至少一个随后的平面中重新构建二级光源矩阵，以照明再现矩阵并将光束聚焦到观察者的各眼睛中。 
这使得将主光源的主光分布转变成所需的根据观察者位置的二级光源的二级光分布变为可能。主光源可以是点状光源、线状光源或面状光源。重新构建的二级光源形成矩阵，该矩阵可选地包含具有二级光分布的点光元件、线光元件或面光元件。 
可视区域最好可以通过多种方式打开或关闭、移置或跟踪，例如，为了跟上移动的观察者或向多个观察者提供光。或者，在保持某些全息图编码时，整个主光源矩阵或该矩阵的选定光源的位置或强度可以变化，或者，主光源保持不变时编码的CGH可以变化。还可以将这两种特征结合起来。由于这些方式，二级光源最好同时在不同平面上重新构建，以使得其形成所谓的三维背光。这样，可以向多个观察者同时提供光束，从而提供3D场景。可选择地，向一个观察者以3D模式提供所需的信息，向另一个观察者提供单视场视图。二级光分布可以被二级光源矩阵的排列、数量和强度改变。 
成像矩阵中成像元件的光学像差，例如场曲率最好可以通过编码CGH时补偿这种像差而得以避免。用于编码的SLM为衍射光学元件(diffractive optical element，DOE)，其可以透射或反射，并且其能够调制光相位和/或振幅。其还可以为相位为主(phase-mostly)或振幅为主(amplitude-mostly)的CGH。在个别实施例中，用于调整、偏转或熄灭光束的光学元件可以位于光调制器的前方或后方。 
在另一实施例中，可控光调制器可以跟随有另一个透射可控光调制器，以吸收散射光和更高衍射级的光，并且用于限制二级光源的范围。 
实际使用的显示器的成像矩阵可以是具有平行排列的微透镜的透镜、透镜阵列或全息光学元件(holographic optical element，HOE)。成像矩阵的元件可以调整。如果利用全息编码的再现矩阵在全息显示器中表现信息，就必需注意保证主光源和二级光源有充分的空间和时间相干性，以能够重新构建全息图。其它较佳实施例在权利要求中进行说明。 
本说明书前述的装置的排列提供了可设置的可控光源，其用作自动立体和全息显示器中的照明装置，实现的光的高效使用。为了避免大范围的吸收，使用了在二级光源的生成中导致光能量损失最小的元件。这实际上使利用低强度主光源作为背光成为可能，其导致较低的能耗和发热。与公知技术的装置相比，光量降低，所以散射的光更少，而且因为对另一只眼睛的串扰降低，所以立体对比度得以提高。因此根据本发明的照明装置避免了传统背光所显现的缺点，并结合了用于矫正成像矩阵产生的光学像差的附加选择。 
与公知技术装置中主光源的三维排列相比，通过不同平面中二级光源的重新构建连续变化二级光源的三维位置，而不改变主光源和再现矩阵之间的距离，是一个重要的技术和经济进步。这种可能性尤其有利于与多用户显示器结合。 
附图说明
现对根据本发明的照明装置进行详细说明。所有附图为俯视图。 
图1表示具有主光源和全息图的照明装置，其中全息图由开启的光源照明，在平面上重新构建二级光源。 
图2表示主光源和相应的二级光源，用以说明二级光源矩阵可以如何通过移置主光源而改变。 
图3表示由二级光源发射的光束，其通过透镜投射形成图像矩阵，并且其照亮自动立体显示器的再现矩阵和观察者的左眼。 
图4示意性表示含有根据本发明的照明装置的自动立体多用户显示器的总体设计。该图还表示了显示器中用于观察者右眼的光路。 
图5表示由计算机生成的全息图CGH重新构建的用于两个位于不同观察平面上的观察者的二级光源。 
具体实施方式
现借助具有作为成像矩阵的透镜的自动立体显示器对根据本发明的可控照明装置进行说明，其中图像信息由再现矩阵连续提供。 
如果自动立体显示器为多用户显示器，而且如果照明矩阵含有对再现矩阵进行照明并将光束导向观察者眼睛的例如线状光源，那么除了用于第一观察者左、右眼的线状光源之外，还需要用于更多观察者眼睛的更多的线状光源。这种类型的照明借助于根据本发明的方案得以实现。 
图1示意性表示根据本发明的可控照明装置的细节。具体说，其表示主光源矩阵1的一部分、在其中编码部分全息图(CGH)的光调制器(SLM)的一部分以及二级光源矩阵2的一部分。在包括光源11，...，1n的主光源矩阵1中，光源1h开启，照明部分全息图。部分全息图重新构建二级光源矩阵2，其包括光源21，...，2n，所有光源等距排列在例示的一个平面中。 
可以开启多个具有不同亮度的主光源，而不是一个主光源。部分全息图可以由多个主光源同时照明。 
 借助于选定的主光源1h和部分全息图，图2表示了二级光源2h可以如何通过移置主光源1h，例如为了跟踪观察者向一旁的移动， 而被移置。为了简化起见，图中仅表示了一个主光源1h和一个二级光源2h，以及移置的主光源1i和作为结果重新构建的二级光源2i。 
图3表示表示由二级光源矩阵2发射的光束，其穿过透镜3表现成像矩阵。成像矩阵通过自动立体显示器的再现矩阵4将光束投射到观察者的左眼E1。选择重新构建的二级光源21，...，2n(见图1)相对于透镜的微透镜的位置和距离，使得由这些微透镜发射的光束在观察者的左眼E1上会合。通过在不同的位置上生成二级光源21，...，2n，另一只眼睛可以随后被照明。随着更多的光源开启，可以同时向另一只眼睛E1提供不同的图像信息。 
图4示意性表示包含根据本发明的可控照明装置的自动立体多用户显示器的细节。该图还表示了显示器中用于观察者右眼Er的光路，其中在再现矩阵4中向观察者右眼图像信息。在CGH前方和后方的不同平面上，还可以设置用于修整、偏转或部分吸收光束或散射光的附加光学元件。为了简化起见，未在图中示出这些附加光学元件。图2中示例的方法也可以用于选择性照明左眼E1，例如通过移置矩阵2的二级光源，以使左眼可以同时或随后接收信息。 
图5示意性表示CGH及由其重新构建的包含光源2g和2’e的二级光源的矩阵2和2’的细节。这两个矩阵后接着是透镜3和两个位于不同观察平面上的观察者的右眼Er1和Er2。 
现在，对可控照明装置的工作原理进行详细说明。附图始终仅表示各个组件、即全息图等的局部。然而，以下说明始终指的是全部元件，即全息图等。 
参照图1，主光源矩阵1对包含在SLM中的CGH进行照明。所述矩阵由光源11......1n组成，每个光源由一个或多个发光元件实现。这些元件可以是点状光源、线状光源或面状光源。主光源矩阵1可控，以使入射到CGH上的光分布可以变化。因此，不需要开启所有的主光源11，...，1n。然而，CGH可选择地被整个主光源矩阵1照明。在这 种照明的情况中，假定由主光源1发射的用于重新构建CGH的光在空间上和时间上充分相干。 
用于编码CGH的SLM典型地为可控衍射光学元件(DOE)，其可以透射或反射工作。其最好由单元矩阵组成，该单元影响入射到单元上的光的相位和/或振幅。这些单元可以是液晶单元或微机械镜。可选择地，连续可变的SLM、例如光电可寻址空间光调制器(acousto-optically addressable spatial light modulator，AOSLM)可以用于全息图编码。使用通常公知的方法，以使DOE表现CGH的复杂振幅值。因为目标是最少使用照明装置获得最大的亮度，所以使用DOE，以使最好只有或几乎只有光相位受到影响。因而最好可以表现所谓的相位全息图。还可能结合相位调制和振幅调制元件。例如，振幅调制DOE可以与分配不同相位的相位掩膜结合，调整DOE单元。 
CGH利用主光源矩阵1发射的光重新构建二级光源矩阵2。此二级光源矩阵2显示出用于照明自动立体或全息显示器的透射再现矩阵4所需的二级光分布(见图3)。二级光源含有一个或多个发光元件，其可以具有点状光源、线状光源或面状光源的形式。可以选择其以使适合于再现矩阵4。例如，线状光源最好用于使用透镜作为成像矩阵的自动立体显示器中。为了使观察者获得均匀的光分布，CGH重新构建例如多个互相紧挨着的平行线状光源。具有这种成像矩阵的自动立体显示器仅显示水平视差。相反，二级点状光源矩阵需要显示水平和垂直视差的自动立体显示器。 
如果自动立体显示器用作多用户显示器，则并非所有的二级光源21，...，2n在同一个平面中重新构建。如图5所示，二级光源2g和2’e(这里示例性地选择)由CGH在两个不同的平面中重新构建，其光束同时透过透镜3的微透镜被导向两个位于不同观察平面上的观察者的眼睛E1r和Er2。二级光源2g和2’e可以在不同的平面中重新构建的事实使得改变光束的横向范围变得可能。观察平面中光束的横向范围因而由透镜3的焦距以及二级光源和透镜间的距离和透镜与眼 睛平面间的距离分别确定。因此，有必要调整观察平面中光束的横向范围，以根据观察者的轴向移动，即移离或移近显示器，来跟踪光束。如果有多个位于距再现矩阵4(图中未表示)不同距离上的观察者，如讨论过的实例，则通过同时为每个观察者重新构建二级光源创造三维二级光源矩阵。这样就可以实现可控的三维照明。观察者的眼睛接收必需的，并且防止了图像信息的串扰。 
根据观察者的数量和位置以及***参数，例如使用的透镜的焦距和***各光学组件之间的距离，计算CGH并在随后的平面中产生二级光源矩阵2。如果光束要跟踪观察者，则在SLM中编码变化的CGH。如图2所示，另一跟踪选择将至少一个主光源1h移置到位置1i，二级光源2h由此得以重新构建。也就是说，主光源1i开启，由1i发射的光由CGH调制，以重新构建二级光源2i。将这两种技术结合起来也是可能的。 
二级光源21，...，2n的距离和形状由实际计算的全息图和主光源11，...，1n的形状确定。通过重新计算全息图，二级光源21，...，2n可以整体作为矩阵或单独地被移置，各个二级光源21，...，2n之间的距离可以改变，而且其数量也可以变化。整个二级光源矩阵2的移置可以可选择地通过移置主光源矩阵1，同时保持CGH不变而获得。实际上，通过该移置，光束从一只眼睛重新导向另一只。 
计算CGH时应当注意，观察者的左眼或右眼位置周围足够大的区域被照明，而且观察者看到具有均匀亮度的再现矩阵。基于此要求，在计算全息图时，二级光源21，...，2n的位置和强度分布以及矫正手段，例如像差补偿，必需加以考虑。 
通过在轴向上移置二级光源，可以矫正透镜4的微透镜的场曲率。如果光束以与光轴有夹角入射到微透镜或透镜上，场曲率就会产生影响。为了矫正此光学像差，相应的二级光源的重新构建可以因而轴向移置。这通过依光束相对于光轴的入射角而适当改变全息图来完 成。此外，产生二级光源211，...，2n的光束的孔径角可以依观察位置变化。 
照明装置的其它实施方式由位于CGH前方或后方的平面上的附加光学元件定义，该光学元件用于前处理或后处理主光分布和二级光分布。这些元件可以是折射的衍射的，或者作为孔隙。例如透镜可以位于主光源矩阵1和CGH之间，以更有效地照明全息图。 
主光源矩阵1自身中已有的光源可以借助于预制的DOE进行调整，例如形成线光源。此外，重新定向光束的元件可以位于全息图2和二级光源矩阵3之间，这种重新定向的元件将分叉的光束转换成校准的，或者会聚光束。 
此外，孔隙可以位于CGH和二级光源矩阵2之间，所述孔隙消除残留的非衍射光或不期望的更高的衍射级。如果各光源之间的位置和/或距离改变，则这些孔隙必需调整到二级光源矩阵。因此最好将可设置的孔隙使用于此，例如，透射LCD面板的形式，其中各单元显示不同的透射性。如果需要，可设置的孔隙还可以用于限制二级光源的范围。 
根据可控照明装置的另一实施例，SLM可以是反射型SLM，其由因此而改变的主光源1的排列照明。 
如果二级光源矩阵2用于照明全息显示器中的全息编码的再现矩阵4，必须注意二级光源必要的空间和时间相干性。 
实践中实现可控照明装置与自动立体或全息显示器的结合时，考虑到将要为其重新构建相应二级光分布的观察者眼睛的多个位置，各CGH最好预先计算并存储在查找表LUT中。 

Claims (13)

1.可控照明装置，其中，从结合可控光调制器的主光源矩阵发出的光，穿过再现矩阵从成像矩阵成束导向观察平面中的观察者的每个眼睛，所述主光源矩阵的每个光源包含至少一个发光元件，
其特征在于，计算机生成的全息图(CGH)在由主光源(11，...，1n)照明的可控光调制器(SLM)中编码，利用取决于观察者眼睛(El，Er)位置的可变参数来完成编码，并在至少一个跟随可控光调制器(SLM)的平面上，通过计算机生成的全息图(CGH)重新构建具有二级光分布的二级光源矩阵(2)。
2.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，再现矩阵(4)为立体或全息显示器。
3.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，主光源矩阵(1)的主光分布转变为取决于观察者位置的二级光分布。
4.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，二级光源(21，...，2n)形成具有二级光分布的矩阵(2)，其可选地包含点状光源、线状光源或面状光源。
5.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，二级光分布可以通过改变主光源矩阵(1)和/或通过改变计算机生成的全息图(CGH)的编码而改变。
6.根据权利要求5所述的可控照明装置，其特征在于，整个主光源矩阵(1)的位置或强度可以发生改变，全息图编码不变；或可以改变编码的全息图，而保持主光源矩阵(1)不变。
7.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，二级光分布相对于二级光源(21，...，2n)的数量和各二级光源之间的距离可变化。
8.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，所述二级光源矩阵(2)可以横向移动，而且还可以在轴向上移动。
9.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，可控光调制器之前或跟随有进一步用于调整、偏转或消除光束的光学元件。
10.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，具有编码的计算机生成的全息图(CGH)的可控光调制器跟随有另一个具有可变开口的透射可控光调制器，以消除散射光和更高衍射级的光，并用以限制二级光源(21，...，2n)的范围。
11.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，成像矩阵包含具有平行排列的微透镜的透镜阵列(3)。
12.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，预先计算对应于多个观察者眼睛位置的二级光分布和各计算机生成全息图(CGH)，并存储在查找表中。
13.根据权利要求1所述的可控照明装置，其特征在于，可控光调制器是用于调制光的相位或振幅、或者对相位和振幅两者都调制的单元矩阵。
CN2006800143776A 2005-04-29 2006-04-25 可控照明装置 Expired - Fee Related CN101167023B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005021155.0 2005-04-29
DE102005021155A DE102005021155B3 (de) 2005-04-29 2005-04-29 Steuerbare Beleuchtungseinrichtung
PCT/DE2006/000709 WO2006116965A1 (de) 2005-04-29 2006-04-25 Steuerbare beleuchtungseinrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101167023A CN101167023A (zh) 2008-04-23
CN101167023B true CN101167023B (zh) 2011-02-02

Family

ID=36676556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800143776A Expired - Fee Related CN101167023B (zh) 2005-04-29 2006-04-25 可控照明装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8339695B2 (zh)
EP (1) EP1960842B1 (zh)
JP (1) JP4988705B2 (zh)
KR (1) KR101218928B1 (zh)
CN (1) CN101167023B (zh)
AT (1) ATE550695T1 (zh)
DE (1) DE102005021155B3 (zh)
WO (1) WO2006116965A1 (zh)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI351588B (en) * 2005-05-06 2011-11-01 Seereal Technologies Gmbh Device for holographic reconstructions of three-di
CN101529310B (zh) * 2006-07-24 2012-10-17 西弗朗特有限公司 自动立体视觉***
DE102007019277A1 (de) 2007-04-18 2008-10-30 Seereal Technologies S.A. Einrichtung zur Erzeugung von holografischen Rekonstruktionen mit Lichtmodulatoren
GB0718622D0 (en) * 2007-05-16 2007-11-07 Seereal Technologies Sa Holograms
GB0716776D0 (en) * 2007-08-29 2007-10-10 Setred As Rendering improvement for 3D display
ES2340116B1 (es) * 2007-11-29 2010-10-15 Montana, Instalaciones Industriales S.L. Sistema de proyeccion holografico para carteles publicitarios.
DE102008000116A1 (de) * 2008-01-21 2009-07-30 Seereal Technologies S.A. Beleuchtungseinheit für ein holographisches Rekonstruktionssystem
USD666663S1 (en) 2008-10-20 2012-09-04 X6D Limited 3D glasses
USRE45394E1 (en) 2008-10-20 2015-03-03 X6D Limited 3D glasses
USD603445S1 (en) 2009-03-13 2009-11-03 X6D Limited 3D glasses
USD624952S1 (en) 2008-10-20 2010-10-05 X6D Ltd. 3D glasses
DE102008043620B4 (de) * 2008-11-10 2010-08-05 Seereal Technologies S.A. Beleuchtungseinrichtung für ein autostereoskopisches Display
US8542326B2 (en) 2008-11-17 2013-09-24 X6D Limited 3D shutter glasses for use with LCD displays
CA2684513A1 (en) 2008-11-17 2010-05-17 X6D Limited Improved performance 3d glasses
USD646451S1 (en) 2009-03-30 2011-10-04 X6D Limited Cart for 3D glasses
USD672804S1 (en) 2009-05-13 2012-12-18 X6D Limited 3D glasses
USD650956S1 (en) 2009-05-13 2011-12-20 X6D Limited Cart for 3D glasses
JP2011040618A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Nikon Corp 回折光学素子、照明光学系、露光装置、デバイスの製造方法、及び回折光学素子の設計方法
USD671590S1 (en) 2010-09-10 2012-11-27 X6D Limited 3D glasses
USD692941S1 (en) 2009-11-16 2013-11-05 X6D Limited 3D glasses
USD669522S1 (en) 2010-08-27 2012-10-23 X6D Limited 3D glasses
CN102103319B (zh) * 2009-12-18 2012-08-22 李志扬 基于准随机相长干涉的三维显示方法及装置
USD662965S1 (en) 2010-02-04 2012-07-03 X6D Limited 3D glasses
KR101652405B1 (ko) * 2010-06-23 2016-08-30 삼성전자주식회사 입체 영상 표시장치
USD664183S1 (en) 2010-08-27 2012-07-24 X6D Limited 3D glasses
JP5662210B2 (ja) * 2011-03-16 2015-01-28 矢崎総業株式会社 レバー治具及びコネクタ装置
JP5891373B2 (ja) * 2011-04-27 2016-03-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示装置
KR101808530B1 (ko) * 2011-05-25 2017-12-14 엘지디스플레이 주식회사 영상 표시 장치
USD711959S1 (en) 2012-08-10 2014-08-26 X6D Limited Glasses for amblyopia treatment
WO2014053164A1 (en) 2012-10-01 2014-04-10 Seereal Technologies S.A. Controllable device for phase modulation of coherent light
WO2014152984A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Department of Veterans Affairs, Technology Transfer Program Optical illumination system
EP2806313B1 (en) * 2013-05-23 2022-01-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for generating wide-angle coherent light and display apparatus using wide-angle coherent light
EP3058722B1 (en) 2013-10-20 2021-12-15 Mtt Innovation Incorporated Light field projectors and methods
CN106537899B (zh) 2014-05-15 2022-01-18 Mtt创新公司 优化用于多投影仪***的驱动方案
US11022939B2 (en) * 2017-01-03 2021-06-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Reduced bandwidth holographic near-eye display
US11085018B2 (en) 2017-03-10 2021-08-10 Prellis Biologics, Inc. Three-dimensional printed organs, devices, and matrices
US10933579B2 (en) 2017-03-10 2021-03-02 Prellis Biologics, Inc. Methods and systems for printing biological material
JP2020524483A (ja) 2017-05-25 2020-08-20 プレリス バイオロジクス，インク． 三次元印刷された器官、デバイス、およびマトリックス
CN113874793B (zh) * 2019-03-25 2024-06-14 视瑞尔技术公司 用于三维表示场景的方法和全息装置
CN110346381B (zh) * 2019-08-12 2022-03-08 衡阳师范学院 一种光学元件损伤测试方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539543A (en) * 1994-01-27 1996-07-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Reconfigurable optical interconnections via dynamic computer-generated holograms
CN1269103A (zh) * 1997-06-28 2000-10-04 英国国防部 自动立体显示器
US20040233275A1 (en) * 2003-03-20 2004-11-25 Seijiro Tomita Stereoscopic image picking up and display system
CN1605215A (zh) * 2001-12-14 2005-04-06 皇家飞利浦电子股份有限公司 立体显示装置和***

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5521724A (en) * 1993-11-15 1996-05-28 Shires; Mark R. Real-time automultiscopic 3D video display using holographic optical elements (HOEs)
GB2297876A (en) * 1995-02-09 1996-08-14 Sharp Kk Observer tracking autostereoscopic display
WO2000043841A1 (en) 1999-01-19 2000-07-27 Digilens Inc. System for generating images using switchable holographic optical elements
GB2350963A (en) * 1999-06-09 2000-12-13 Secr Defence Holographic Displays
GB2350962A (en) * 1999-06-09 2000-12-13 Secr Defence Brit Holographic displays
IL131575A (en) * 1999-08-24 2003-11-23 U C Laser Ltd Volume holograms in transparent materials
EP1311879A2 (en) * 2000-07-14 2003-05-21 Ledalite Architectural Products Inc. Light control devices with kinoform diffusers
US7660024B2 (en) 2000-08-07 2010-02-09 Physical Optics Corporation 3-D HLCD system and method of making
US7338168B2 (en) * 2001-07-06 2008-03-04 Palantyr Research, Llc Particle analyzing system and methodology
JP4473133B2 (ja) 2002-11-13 2010-06-02 シーリアル、テクノロジーズ、ゲーエムベーハー 映像ホログラムおよび映像ホログラム再生装置
JP4316916B2 (ja) * 2003-04-04 2009-08-19 大日本印刷株式会社 計算機合成ホログラム
GB0307923D0 (en) * 2003-04-05 2003-05-14 Holographic Imaging Llc Spatial light modulator imaging system
GB2404991A (en) * 2003-08-09 2005-02-16 Sharp Kk LCD device having at least one viewing window
DE10339076B4 (de) * 2003-08-26 2007-10-31 Seereal Technologies Gmbh Autostereoskopisches Multi-User-Display
EP1678561A1 (de) * 2003-10-27 2006-07-12 Bauhaus-Universität Weimar Verfahren und anordnung zur kombination von hologrammen mit computergrafik
DE102004063838A1 (de) * 2004-12-23 2006-07-06 Seereal Technologies Gmbh Verfahren und Einrichtung zum Berechnen computer generierter Videohologramme
TWI351588B (en) * 2005-05-06 2011-11-01 Seereal Technologies Gmbh Device for holographic reconstructions of three-di
DE102006024356B4 (de) * 2006-05-19 2016-09-29 Seereal Technologies S.A. Holographische Projektionsvorrichtung zur Rekonstruktion von Szenen und Verfahren zur holographischen Rekonstruktion
WO2008049914A1 (en) * 2006-10-26 2008-05-02 Seereal Technologies S.A. Compact holographic display device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539543A (en) * 1994-01-27 1996-07-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Reconfigurable optical interconnections via dynamic computer-generated holograms
CN1269103A (zh) * 1997-06-28 2000-10-04 英国国防部 自动立体显示器
CN1605215A (zh) * 2001-12-14 2005-04-06 皇家飞利浦电子股份有限公司 立体显示装置和***
US20040233275A1 (en) * 2003-03-20 2004-11-25 Seijiro Tomita Stereoscopic image picking up and display system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008539454A (ja) 2008-11-13
EP1960842A1 (de) 2008-08-27
KR20080009138A (ko) 2008-01-24
US20080212153A1 (en) 2008-09-04
CN101167023A (zh) 2008-04-23
WO2006116965A1 (de) 2006-11-09
KR101218928B1 (ko) 2013-01-04
EP1960842B1 (de) 2012-03-21
US8339695B2 (en) 2012-12-25
ATE550695T1 (de) 2012-04-15
JP4988705B2 (ja) 2012-08-01
DE102005021155B3 (de) 2006-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101167023B (zh) 可控照明装置
CN100578392C (zh) 三维场景的全息再现装置
US10191196B2 (en) Backlight unit for holographic display apparatus and holographic display apparatus including the same
CN101347003B (zh) 在显示装置上多重模式呈现视频全息图的图像内容的方法以及多重模式显示装置
CN103384854B (zh) 用于跟踪使用者的组合光调制装置
KR101391889B1 (ko) 홀로그램 계산 방법
TWI618947B (zh) Display device
US9658378B2 (en) Holographic 3D image display apparatus and illumination unit for the same
KR101946031B1 (ko) 시야창의 위치를 조정할 수 있는 홀로그래픽 디스플레이 장치
CN108008540B (zh) 一种三维显示***
TWI396951B (zh) 三維全像影像重建中減少斑點雜訊的方法及其全像顯示裝置
TWI390369B (zh) 減少光斑的方法和裝置
US20110063289A1 (en) Device for displaying stereoscopic images
CN109154432A (zh) 用于二维和/或三维图像的显示器
US10948738B2 (en) Holographic display device and holographic display method
CN101681145A (zh) 具有用于重建的追踪装置的全息重建***
JP2012508393A (ja) 自動立体視ディスプレイ用の照明機器
TW201314318A (zh) 照明裝置
CN103348285A (zh) 显示器的光调制装置
CN117233978A (zh) 一种基于光源阵列观看范围拓展的指向式背光裸眼三维显示装置和方法
EP1988420A1 (en) Volumetric display device
US10114167B2 (en) Ultrathin light unit
CN114167621A (zh) 一种裸眼3d显示装置
CN117075347A (zh) 一种大眼瞳箱全息近眼显示装置和显示方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110202

Termination date: 20140425