[go: up one dir, main page]

WO2009156191A1 - Holographisches direktsichtdisplay mit apodisationseinrichtung - Google Patents

Holographisches direktsichtdisplay mit apodisationseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2009156191A1
WO2009156191A1 PCT/EP2009/050476 EP2009050476W WO2009156191A1 WO 2009156191 A1 WO2009156191 A1 WO 2009156191A1 EP 2009050476 W EP2009050476 W EP 2009050476W WO 2009156191 A1 WO2009156191 A1 WO 2009156191A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
modulator
apodization
view display
light
cells
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/050476
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Leister
Stephan Reichelt
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 SA
Original Assignee
SeeReal Technologies SA
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 SA filed Critical SeeReal Technologies SA
Priority to KR1020157032494A priority Critical patent/KR101738290B1/ko
Priority to CN2009801247189A priority patent/CN102077145A/zh
Priority to US13/000,414 priority patent/US8705156B2/en
Priority to JP2011515251A priority patent/JP5539340B2/ja
Publication of WO2009156191A1 publication Critical patent/WO2009156191A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US14/212,706 priority patent/US9041989B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
    • 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
    • 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
    • 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
    • G03H2001/0224—Active addressable light modulator, i.e. Spatial Light Modulator [SLM]
    • 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
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
    • G03H2001/0816—Iterative algorithms
    • 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
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2236—Details of the viewing window
    • G03H2001/2242—Multiple viewing windows
    • 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
    • G03H1/2249—Holobject properties
    • G03H2001/2263—Multicoloured holobject
    • G03H2001/2271—RGB holobject
    • 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
    • G03H2222/10—Spectral composition
    • G03H2222/17—White light
    • G03H2222/18—RGB trichrome light
    • 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
    • G03H2222/35—Transverse intensity distribution of the light beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/12—Amplitude mask, e.g. diaphragm, Louver filter
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/55—Having optical element registered to each pixel

Definitions

  • the invention relates to a holographic direct-view display comprising at least one controllable spatial light modulator with a matrix of modulator cells for diffracting light and an array of apodisation masks.
  • the invention likewise relates to an iterative method for determining an apodization function for apodisation masks.
  • Fields of application of the invention are optical-electronic display devices which are intended to realize a large display area and / or have a small depth, such as e.g. Direct view displays for PC, TV, mobile phones or similar devices with information display function.
  • the matrix of modulator cells of a controllable spatial light modulator consists of actively switchable modulator regions and intermediate inactive regions (bars, cell boundaries). The ratio of both
  • Areas represent a solid grid structure where light is diffracted.
  • the diffracted light leads to characteristic multi-beam interference phenomena when the spatial light modulator is illuminated with coherent or partially coherent light.
  • the diffraction field of a spatial light modulator corresponds to
  • the inactive areas are characteristic for each SLM type and fixed.
  • the diffraction leads to higher diffraction orders at these areas, which increase the functionality and quality of an optical system
  • a known and efficient means for suppressing higher diffraction orders of the matrix of modulator cells of the SLM are spatial filters which are in one Intermediate focal point of the SLM subsequent optical system are arranged. The spatial filter then passes only the desired diffraction order, while all other diffraction orders are blocked by the designed as a diaphragm spatial filter.
  • a disadvantage of this filter arrangement is that an intermediate image or an intermediate focus must take place in the optical beam path after the SLM. As a result, on the one hand, the overall depth of the optical system is considerably increased.
  • the aperture (free opening) of the subsequent optical system (a lens or a mirror) must be similar to that of the SLM. This reduces the application of such spatial filters to relatively small SLMs and thus to projection displays.
  • Apodization is a method of optical filtering in which the outer rings of a diffraction disk, which are the higher orders, are suppressed. This is e.g. in imaging systems to improve the contrast of an image at the expense of resolution, e.g. a special gradient filter is arranged in the aperture stop of the optical beam path.
  • the apodization of modulator cells can be carried out by means of an apodization function ts LM - P ixei (x > y).
  • apodization functions are calculated according to their use and implemented, for example, in a mask or a filter.
  • a number of analytically describable known apodization functions are listed in the literature.
  • cosine or triangle function there are apodization functions, for example, known by the names Blackman, Hamming or Welch. These apodization functions provide solutions to common apodization problems.
  • Applicant's document DE 10 2006 030 535 A1 describes the use of apodisation functions for spatial light modulators with a pixel matrix in a projection display.
  • the apodization of the pixel matrix takes place here exclusively by the modulation of the illumination of the spatial light modulators.
  • a planar coherent illumination wave is modulated with a suitable function, which is adapted in its periodicity to the pixel structure of the modulators.
  • the controllable light modulator is illuminated with sufficiently coherent light and produces a visibility area (also called a viewer window) separately for each eye in the far field.
  • the intensities of the higher orders of diffraction may enter the adjacent visibility region and interfere with the viewing of the reconstruction. So far, no solutions based on apodization are known with which the crosstalk of higher diffraction orders in these visibility regions can be reduced.
  • apodization must be based on the constraints imposed by the light modulation means in order to be effective.
  • Another application not realized with conventional apodization functions is to increase the relative light intensity in at least one diffraction order not equal to the zero order, relative to all other diffraction orders.
  • the object of the invention is to reduce the higher diffraction orders caused by the modulator cells by apodization in the far field of a controllable spatial light modulator of a holographic direct-view display provided with a matrix of modulator cells, wherein the light modulator is a component of an optical system that does not have a filtering Room filter allows.
  • the problems are to be solved with an array of apodisation masks.
  • the light modulator should also allow an individual specification of the intensity distribution in different diffraction orders of diffracted coherent light.
  • both a continuous course of the apodization function and an apodization function to be carried out with discrete values in individual stages via the modulator cell in the apodisation mask should be adjustable.
  • the transmission of the holographic direct view display should only be reduced to a quantitatively small extent.
  • a holographic direct-view display comprising
  • At least one controllable spatial light modulator with a matrix of modulator cells for diffracting light which realizes an intensity profile which is individually predefined in the far field of the light modulator
  • an apodisation mask is assigned to a modulator cell for modulating sufficiently coherent light in phase and / or amplitude, at least one predetermined group of modulator cells having apodisation masks having a same apodization function, and
  • a complex amplitude transparency to be set for the at least one group of modulator cells which adjusts the apodization function for this group of modulator cells according to the predefined intensity profile to be realized, wherein the predefined intensity profile decreases the light intensity in at least one higher diffraction order and / or emanating from the light modulator Störlicht includes.
  • the apodization function of an apodisation mask has a course, which is not constant in at least one dimension, of the magnitude and / or the phase of the complex amplitude transparency.
  • the apodization function may have a maximum magnitude in the center of a modulator cell and a gradual decrease in the magnitude of the magnitude of the amplitude amplitude gradually towards the edges.
  • the given shape, size and geometry as well as an already inherent complex amplitude transparency of a modulator cell to be apodized must be known.
  • the knowledge of the input parameters pixel pitch, fill factor and shape and position of the pixel aperture are absolutely necessary. If the fill factor FF of the individual modulator cell is, for example, FF> 0.5 and the area of the modulator cell is not too small, a targeted selection of the course of the transmission of the individual modulator cell can achieve that intensities of higher diffraction orders of a viewer window do not affect the viewer window of an adjacent eye are superimposed disturbing.
  • the apodization function is determined at discrete sampling points by numerical values which describe the complex amplitude transparency at these sampling points, wherein the sampling points have a distance from one another which is spatially resolvable by the apodisation mask.
  • An embodiment of the holographic direct-view display provides that at least two controllable light modulators form a layer arrangement, with either each light modulator having its own or the at least two light modulators having a common apodisation mask.
  • a light modulator is furthermore embodied as a prism array having electrical wetting cells. It is provided that the apodisation masks are assigned to or connected to the prism array of electrowetting cells. The position of the array of apodisation masks in the holographic direct-view display is not fixed.
  • the apodisation masks of the given group of modulator cells can advantageously set an intensity profile with predetermined intensity values in a predetermined section of the far field of the diffracted light.
  • the predetermined section of the far field can contain in at least one dimension either only negative or only positive diffraction orders.
  • All modulator cells can also have the same apodization function for an application.
  • the holographic direct-view display for 3D display is designed in such a way that the modulator cells in predetermined groups are each assigned to a left and a right viewer eye for generating visibility regions assigned to the respective viewer eyes in a viewer distance range to the light modulator.
  • the intensity profile is set to be minimized at the observer's eye of the other group, and vice versa.
  • the apodization masks may have an apodization function whose complex amplitude transparency is formed as a constant phase variable phase function.
  • the apodisation mask for reducing preferential stray light has an apodization function whose complex amplitude transparency is binary is trained.
  • a binary apodisation mask, in combination with an electrowetting cell, is a suitable element for minimizing phase disturbances that occur at the edge of this cell.
  • an array of binary masks can artificially reduce the fill factor of the array of electrowetting cells, if a particular apodization function is to be favored, for which this fill factor makes sense.
  • an iterative method can be used, which runs as an arithmetic routine in an arithmetic unit which makes the result retrievable in a memory unit.
  • the iterative method runs e.g. with a Fourier transformation method in which the transformation takes place between the plane of the light modulator and its Fourier plane in the far field.
  • the light diffracted at the modulator cells can be approximated to predetermined intensity values in the predetermined section of the far field.
  • the holographic direct view display can contain as an apodization masks an array of pure amplitude masks or pure phase masks.
  • the amplitude masks may e.g. by projection lithography, interference lithography or grayscale lithography.
  • a photosensitive material e.g., holographic film
  • HEBS glass High Energy Beam Sensitive
  • LDW glass LDW glass
  • the phase masks can be made by generating surface profiles or by refractive index modulation in polymers or glass.
  • a photosensitive material eg photoresist
  • the writing into the material takes place areally, so that an array of apodisation masks by the joining of several flat areas can be realized.
  • Another production is also possible by planar contact or proximity exposure or by projection lithography, in which again many areas can be joined together to form an array of apodisation masks.
  • Another possibility for the production of glass material is the local ion exchange by implantation of lithium ions.
  • amplitude masks can also be converted into phase masks.
  • the preparation of the masks also includes methods not mentioned here, which would be considered by a person skilled in the art.
  • the holographic direct-view display can be embodied as a holographic color display in that the modulator cells to be assigned in each case to a base color form a predetermined group.
  • the predetermined section of the far field comprises a range of equal diffraction angles for all primary colors.
  • the invention is further achieved by a method for determining an apodisation function for apodisation masks, which are arranged in an array and assigned to a matrix of modulator cells of a controllable spatial light modulator, the method being carried out in iterative method steps.
  • a number of sample points are set inside and outside the aperture of the modulator cell. Furthermore, the intensity profile in the far field is determined by the magnitude square of the Fourier transform of the complex amplitude transparency at an equal number of sampling points. This is followed by the stepwise optimization of the complex amplitude transparency of the apodization function, in a further method step
  • Level of the light modulator is performed.
  • Fig. 1 a is a schematic representation of a holographic
  • Regions of a modulator cell already be formed so that they correspond to the action of an apodization.
  • the apodisation masks are aligned according to the predetermined arrangement of the modulator cells.
  • FIG. 7 shows, with curve K5, the magnitude of the diffraction pattern normalized to 1 in the Fourier plane for a reduction of a range of preferred diffraction orders (marked with arrows).
  • curve K5 the magnitude of the diffraction pattern normalized to 1 in the Fourier plane for a reduction of a range of preferred diffraction orders (marked with arrows).
  • the color is reproduced by spatially interleaving modulator cells of different primary colors provided by, for example, red, green or blue color filters.
  • the modulator cells of each primary color form a predetermined group, for each of which a different apodization function is determined.
  • An advantage of the invention is also that for determining an apodization function of a group of modulator cells or at least one light modulator in the holographic direct-view display, an iterative process takes place only once off-line in a computing unit. In contrast to other applications of iterative algorithms, the computational effort and the required computing time are irrelevant.
  • the following describes a method for determining an optimized apodization function for apodisation masks, which is regular arranged modulator cells are associated with a spatial controllable light modulator, in which an iterative method is integrated.
  • intensity values are defined in preferred diffraction orders or ranges thereof for a position defined in the light path for performing an iterative method as set values.
  • the raster of these sampling points can be adapted to the resolution with which a transmission profile can be produced technologically via a modulator cell if the point resolution of the production process is limited. Ideally, however, an analog transmission process is desired.
  • a 60 x 60 ⁇ m modulator cell in which a transmission profile with a resolution of 1 ⁇ m is to be realized, can be represented in both dimensions by 60 sampling points each.
  • the fixed seed values provide a start apodization function that is optimized by an iterative process.
  • the distribution of intensity values in the Fourier plane of the light modulator is optimized here.
  • phase and amplitude values from the plane of the light modulator are transformed into its Fourier plane, whereby the Fourier plane contains a distribution of amplitude or complex values over several diffraction orders.
  • a further iteration step can be started with a transformation of the present values into the Fourier plane.
  • the iterative procedure is terminated either after a fixed number of predetermined iteration steps or according to a defined termination criterion. For example, in the Fourier plane before a replacement, the setpoint values in higher orders of diffraction are compared with the actual values as a termination criterion. The iteration is ended when the deviations between setpoints and actual values fall below a certain threshold. Actual values are those complex values which are the calculated result of a Fourier transformation between the plane of the light modulator and its Fourier plane within an iteration step in one of the two planes.
  • the amplitude and phase values within the modulator cell are quantized and that instead of accepting actual values in each iteration step for the sampling points in the modulator cell, those quantized values are taken over into the apodization function which have the smallest difference to the respective actual value.
  • the amplitudes of the actual values are advantageously standardized so that their value range corresponds to that of the quantized values.
  • normalization can be carried out in the range 0 to 1.
  • This calculation of a quantized apodization function is particularly useful if the apodization function is calculated for a specific production method of the apodisation mask and only a fixed number of different gray values or phase values can be realized with this method.
  • a special case of this is a binary apodisation mask, which contains only black and fully transparent sections, ie two quantization steps.
  • the apodization function is a pure phase function.
  • a phase function has the advantage that the transmission of the light modulator is not reduced by the apodisation mask.
  • the phase of a complex-valued actual value is taken over at the sampling points in each iteration step within the aperture of the modulator cell and the amount is set to 1.
  • the amount is set to 1.
  • to reduce only negative or only positive orders it is possible to use a pure phase function. Although this provides somewhat greater residual intensity values in these diffraction orders in comparison to curve K4 in FIG. 4, this is achieved without any reduction in the transmission of the light modulator.
  • the sampling points for the calculation chosen so that their distance either with the spatial resolution of this mask or slightly larger, so that the apodization mask by interpolation between the sampling points can be produced.
  • a spatial interleaving of visibility areas is realized in said displays, which are generated with a defined distance to the viewer, and if the modulator cells are each permanently assigned to a left and a right viewer eye, then groups of modulator cells can be specified such that the diffracted light is each one Produced group the respective observer eyes associated visibility areas in the Fourier plane. In this case, the set light intensity of the one group is minimized in a given viewer distance at the observer eye of the other group and vice versa. In this case, the modulator cells for the left viewer eyes then have a different apodization function than the modulator cells for the right viewer eyes.
  • apodisation masks are designed with which the light modulator can advantageously realize an individual specification of the intensity distribution in diffraction orders of diffracted coherent light.
  • an apodization function was found for the apodisation masks, in which target values for light intensities in given higher orders of diffraction are to be included in a simplified manner.
  • the apodisation function modified in this way is technologically realizable in an apodisation mask.
  • both a continuous course of the apodization function and an apodization function to be carried out in the apodisation mask with discrete values in individual stages via the modulator cell can be set.
  • the apodization with simple functions is made possible here, or in the simplest case with binary stages.
  • disturbing edge effects in modulator cells can be attenuated by an apodizing intensity or phase characteristic, for example by darkening or cutting off the edge of the modulator cell. This can also improve the quality of the reconstruction in the field of visibility itself.
  • the invention is applicable both in modulators with liquid crystal cells and in those with electrowetting cells or other cells.
  • the SLM and thus holographic or autostereoscopic displays can be reflective or transmissive.
  • the displays described according to the invention are designed as direct view devices.
  • an array of apodisation masks can be realized by giving a modulator cell a gradual course of the reflectivity.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

Mit der Erfindung soll in einem holographischen Direktsichtdisplay das Übersprechen der Intensitäten in ein Nachbaraugedurch Apodisation vermieden werden. Für eine Apodisationsmaske sollen bekannte Apodisationsfunktionen eingesetzt oder so modifiziert werden, dass sie die Intensitäten ausgewählter höherer Beugungsordnungen verringern. Dazu enthältdas holographische Direktsichtdisplay einensteuerbaren Lichtmodulatormit Modulatorzellen, derauftreffendes kohärentes Licht in Phase und/oder Amplitude moduliert, und ein Array von Apodisationsmasken. Die Apodisationsmasken weisenfüreine vorgegebene Gruppe von Modulatorzellen eine gleiche Apodisationsfunktion auf, mit der für die Modulatorzellen eine komplexe Amplitudentransparenz einstellbar ist, die einem im Fernfeld des Lichtmodulators individuell vordefinierten Intensitätsverlauf entspricht, wobei der vordefinierte Intensitätsverlauf ein Verringern der Lichtintensität inhöheren Beugungsordnungen und/oder des vom Lichtmodulator ausgehenden Störlichts einschließt. Zum Ermitteln der Apodisationsfunktion ist ein iteratives Verfahren vorgesehen, das als Rechenroutine in einer Recheneinheit abläuft. Anwendungsgebiet sind Lichtmodulationseinrichtungen zum Realisieren verschiedener Modulationsarten in holographischen Direktsichtdisplays.

Description

Holographisches Direktsichtdisplay mit Apodisationseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein holographisches Direktsichtdisplay, das mindestens einen steuerbaren räumlichen Lichtmodulator mit einer Matrix von Modulatorzellen zum Beugen von Licht und ein Array von Apodisationsmasken umfasst. Ebenso betrifft die Erfindung ein iteratives Verfahren zum Ermitteln einer Apodisationsfunktion für Apodisationsmasken.
Anwendungsgebiet der Erfindung sind optisch-elektronische Anzeigegeräte, die eine große Anzeigefläche realisieren und/oder eine geringe Tiefe aufweisen sollen, wie z.B. Direktsichtdisplays für PC, TV, Mobiltelefone oder ähnliche Geräte mit Anzeigefunktion für Informationen.
Die Matrix von Modulatorzellen eines steuerbaren räumlichen Lichtmodulators (SLM) besteht aus aktiv schaltbaren Modulatorbereichen sowie dazwischen liegenden inaktiven Bereichen (Stege, Zellenbegrenzungen). Das Verhältnis beider
Flächenanteile einer Modulatorzelle wird als Füllfaktor bezeichnet. Die inaktiven
Bereiche stellen eine feste Gitterstruktur dar, an der Licht gebeugt wird. Das gebeugte Licht führt zu charakteristischen Vielstrahl-Interferenzerscheinungen, wenn der räumliche Lichtmodulator mit kohärentem oder teilkohärentem Licht beleuchtet wird. Das Beugungsfernfeld eines räumlichen Lichtmodulators entspricht der
Fouriertransformierten der komplexen Amplitudentransmission oder -reflexion des räumlichen Lichtmodulators. Die inaktiven Bereiche sind für jeden SLM-Typ charakteristisch und fest vorgegeben. Die Beugung führt an diesen Bereichen zu höheren Beugungsordnungen, welche die Funktionalität und Güte eines optischen
Systems beeinträchtigen können.
Höhere Beugungsordnungen können die Funktionalität optischer Systeme in Form von erhöhtem Rauschen oder Zwillingsbildern oder durch z.B. Aufhellungen um die im Fernfeld erzeugten Bildpunkte des SLM nachteilig beeinflussen, wenn sie dem eigentlichen Bild oder der holographischen Rekonstruktion überlagert sind. Ein bekanntes und effizientes Mittel zur Ausblendung höherer Beugungsordnungen der Matrix von Modulatorzellen des SLM sind Raumfilter, welche in einem Zwischenbrennpunkt des dem SLM nachfolgenden optischen Systems angeordnet sind. Das Raumfilter lässt dann nur die gewünschte Beugungsordnung hindurch, während alle anderen Beugungsordnungen durch das als Blende gestaltete Raumfilter geblockt werden. Ein Nachteil dieser Filteranordnung ist, dass eine Zwischenabbildung bzw. ein Zwischenfokus im optischen Strahlengang nach dem SLM erfolgen muss. Dadurch wird einerseits die Bautiefe des optischen Systems beträchtlich vergrößert. Andererseits muss die Apertur (freie Öffnung) des nachfolgenden optischen Systems (einer Linse oder eines Spiegels) ähnlich groß wie die des SLM sein. Dies reduziert die Anwendung derartiger Raumfilter auf relativ kleine SLM und damit auf Projektionsdisplays.
Apodisation ist ein Verfahren der optischen Filterung, bei dem die äußeren Ringe eines Beugungsscheibchens, welche die höheren Ordnungen darstellen, unterdrückt werden. Dies wird z.B. bei Abbildungssystemen zum Verbessern des Kontrastes eines Bildes auf Kosten des Auflösungsvermögens eingesetzt, indem z.B. ein spezielles Verlaufsfilter in der Öffnungsblende des optischen Strahlenganges angeordnet wird.
Die Apodisation von Modulatorzellen kann man mittels einer Apodisationsfunktion tsLM-Pixei (x>y) durchführen. Generell werden Apodisationsfunktionen entsprechend ihrer Verwendung berechnet und z.B. in einer Maske oder einem Filter realisiert. Weiterhin wird in der Literatur eine Reihe von analytisch beschreibbaren bekannten Apodisationsfunktionen aufgelistet. Neben der Cosinus- oder Dreieck-Funktion gibt es z.B. Apodisationsfunktionen, die unter den Namen Blackman, Hamming oder Welch bekannt sind. Diese Apodisationsfunktionen bieten Lösungen für allgemeine Apodisationsprobleme.
Im Dokument DE 10 2006 030 535 A1 der Anmelderin wird die Verwendung von Apodisationsfunktionen für Raumlichtmodulatoren mit einer Pixelmatrix in einem Projektionsdisplay beschrieben. Die Apodisation der Pixelmatrix erfolgt hier ausschließlich durch die Modulation der Beleuchtung der Raumlichtmodulatoren. Dazu wird eine ebene kohärente Beleuchtungswelle mit einer geeigneten Funktion moduliert, die in ihrer Periodizität an die Pixelstruktur der Modulatoren angepasst ist. In einem holographischen Direktsichtdisplay zum Erzeugen einer holographischen Rekonstruktion wird der steuerbare Lichtmodulator mit hinreichend kohärentem Licht beleuchtet und erzeugt einen Sichtbarkeitsbereich (auch Betrachterfenster genannt) separat für jedes Auge im Fernfeld. Die Intensitäten der höheren Beugungsordnungen können in den benachbarten Sichtbarkeitsbereich gelangen und beim Betrachten der Rekonstruktion stören. Es sind bisher keine Lösungen auf der Basis der Apodisation bekannt, mit denen das Übersprechen höherer Beugungsordnungen in diesen Sichtbarkeitsbereichen reduziert werden kann.
Apodisation muss sich bekanntermaßen an den durch die Lichtmodulationsmittel vorgegebenen Randbedingungen orientieren, um wirksam zu werden.
Zusammenfassend weist der Stand der Technik folgende Mängel auf:
Für das Erzeugen einer sehr realitätsnahen holographischen Rekonstruktion, in der die Helligkeiten möglichst objektgetreu wiedergegeben werden sollen, besteht die Forderung, die höheren Beugungsordnungen gezielt in mindestens einem vorgegebenen Bereich reduzieren zu können. Diese Bereiche liegen in der Betrachterebene an einer definierten Position. Insbesondere sollen die in das Nachbarauge fallenden Beugungsordnungen besonders stark reduziert werden können.
Ein anderer Anwendungsfall, der mit herkömmlichen Apodisationsfunktionen nicht realisiert wird, ist die Erhöhung der relativen Lichtintensität in mindestens einer Beugungsordnung ungleich der nullten Ordnung, relativ zu allen anderen Beugungsordnungen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, im Fernfeld eines mit einer Matrix von Modulatorzellen versehenen steuerbaren räumlichen Lichtmodulators eines holographischen Direktsichtdisplays die durch die Modulatorzellen hervorgerufenen höheren Beugungsordnungen durch eine Apodisation zu reduzieren, wobei der Lichtmodulator eine Komponente eines optischen Systems ist, das keine Filterung mit einem Raumfilter zulässt. Die Probleme sollen mit einem Array von Apodisationsmasken beseitigt werden. Dabei soll der Lichtmodulator auch eine individuelle Vorgabe der Intensitätsverteilung in verschiedenen Beugungsordnungen von gebeugtem kohärentem Licht ermöglichen.
Gleichzeitig sollen andere durch die Ausbildung der Modulatorzellen hervorgerufene Störeffekte weitgehend mit beseitigt werden, um die Darstellungsqualität des optischen Systems zu verbessern.
Es sollen weiterhin sowohl ein kontinuierlicher Verlauf der Apodisationsfunktion als auch eine mit diskreten Werten in einzelnen Stufen über die Modulatorzelle auszuführende Apodisationsfunktion in der Apodisationsmaske einstellbar sein.
Weiterhin sollen bekannte Apodisationsfunktionen allgemein so modifiziert werden, dass diese Modifikationen für verschiedene Anwendungsfälle gültig und technisch realisierbar werden.
Die Transmission des holographischen Direktsichtdisplays soll nur in einem quantitativ geringen Maß verringert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein holographisches Direktsichtdisplay, umfassend
- mindestens einen steuerbaren räumlichen Lichtmodulator mit einer Matrix von Modulatorzellen zum Beugen von Licht, der einen im Fernfeld des Lichtmodulators individuell vordefinierten Intensitätsverlauf realisiert,
- ein Array von Apodisationsmasken, wobei jeweils eine Apodisationsmaske einer Modulatorzelle zum Modulieren von hinreichend kohärentem Licht in Phase und/oder Amplitude zugeordnet ist, mindestens eine vorgegebene Gruppe von Modulatorzellen, die Apodisationsmasken mit einer gleichen Apodisationsfunktion aufweisen, und
- eine für die mindestens eine Gruppe von Modulatorzellen einzustellende komplexe Amplitudentransparenz, welche die Apodisationsfunktion für diese Gruppe von Modulatorzellen entsprechend dem zu realisierenden vordefinierten Intensitätsverlauf einstellt, wobei der vordefinierte Intensitätsverlauf ein Verringern der Lichtintensität in mindestens einer höheren Beugungsordnung und/oder des vom Lichtmodulator ausgehenden Störlichts einschließt.
Unter komplexer Amplitudentransparenz ist hier eine komplexwertige Filterfunktion T zu verstehen, die eine Amplitude A und eine Phase φ der Form T (x,y) = A (x,y) . exp [iφ (x,y)] aufweist.
Sie beschreibt die Veränderung einer durch die Apodisationsmaske durchlaufenden elektromagnetischen Welle in Amplitude und Phase.
In Ausbildung der Erfindung weist die Apodisationsfunktion einer Apodisationsmaske einen in mindestens einer Dimension nicht konstanten Verlauf des Betrags und/oder der Phase der komplexen Amplitudentransparenz auf. Beispielsweise kann die Apodisationsfunktion in mindestens einer Dimension einen in der Mitte einer Modulatorzelle maximalen Betrag und graduell zu den Rändern einen abnehmenden Verlauf des Betrags der komplexen Amplitudentransparenz haben.
Zur Berechnung der Apodisationsfunktion müssen die gegebene Form, Größe und Geometrie sowie eine bereits inhärente komplexe Amplitudentransparenz einer zu apodisierenden Modulatorzelle bekannt sein. Dazu sind insbesondere die Kenntnis der Eingangsparameter Pixelpitch, Füllfaktor sowie Form und Position der Pixelapertur zwingend erforderlich. Ist der Füllfaktor FF der einzelnen Modulatorzelle beispielsweise FF > 0,5 und die Fläche der Modulatorzelle nicht zu klein, so lässt sich durch eine gezielte Auswahl des Verlaufs der Transmission der einzelnen Modulatorzelle erreichen, dass Intensitäten höherer Beugungsordnungen eines Betrachterfensters nicht dem Betrachterfenster eines benachbarten Auges störend überlagert sind.
Die Apodisationsfunktion ist an diskreten Abtastpunkten durch Zahlenwerte festgelegt, welche die komplexe Amplitudentransparenz an diesen Abtastpunkten beschreiben, wobei die Abtastpunkte untereinander einen Abstand aufweisen, der durch die Apodisationsmaske räumlich auflösbar ist. Eine Ausführung des holographischen Direktsichtdisplays sieht vor, dass mindestens zwei steuerbare Lichtmodulatoren eine Schichtanordnung bilden, wobei entweder jeder Lichtmodulator für sich eine eigene oder die mindestens zwei Lichtmodulatoren eine gemeinsame Apodisationsmaske aufweisen.
Von den mindestens zwei steuerbaren Lichtmodulatoren des holographischen Direktsichtdisplays ist weiterhin ein Lichtmodulator als ein Elektrobenetzungszellen aufweisendes Prismenarray ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass die Apodisationsmasken dem Prismenarray von Elektrobenetzungszellen zugeordnet oder mit diesem verbunden sind. Die Lage des Arrays von Apodisationsmasken im holographischen Direktsichtdisplay ist nicht fest vorgegeben.
Die Apodisationsmasken der vorgegebenen Gruppe von Modulatorzellen können vorteilhaft in einem vorgegebenen Ausschnitt des Fernfelds des gebeugten Lichts einen Intensitätsverlauf mit vorgegebenen Intensitätswerten einstellen. Dabei kann der vorgegebene Ausschnitt des Fernfelds in mindestens einer Dimension entweder nur negative oder nur positive Beugungsordnungen enthalten.
Alle Modulatorzellen können auch für einen Anwendungsfall die gleiche Apodisationsfunktion aufweisen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das holographische Direktsichtdisplay zur 3D-Darstellung derart gestaltet, dass die Modulatorzellen in vorgegebenen Gruppen jeweils einem linken und einem rechten Betrachterauge zum Erzeugen von den jeweiligen Betrachteraugen zugeordneten Sichtbarkeitsbereichen in einem Betrachterabstandsbereich zum Lichtmodulator zugeordnet sind. In den Apodisationsmasken der einen Gruppe ist der Intensitätsverlauf so eingestellt, dass er am Betrachterauge der anderen Gruppe minimiert ist, und umgekehrt.
Weiterhin können die Apodisationsmasken eine Apodisationsfunktion aufweisen, deren komplexe Amplitudentransparenz als eine variable Phasenfunktion mit konstantem Betrag ausgebildet ist. Eine andere Ausführung sieht vor, dass die Apodisationsmaske zum Verringern von vorzugsweisem Störlicht eine Apodisationsfunktion aufweist, deren komplexe Amplitudentransparenz binär ausgebildet ist. Eine binäre Apodisationsmaske ist in Kombination mit einer Elektrobenetzungszelle zum Minimieren von Phasenstörungen, die am Rand dieser Zelle auftreten, ein geeignetes Element.
Außerdem kann ein Array binärer Masken den Füllfaktor des Arrays von Elektrobenetzungszellen künstlich reduzieren, wenn eine bestimmte Apodisationsfunktion bevorzugt verwendet werden soll, für die dieser Füllfaktor sinnvoll ist.
Zum genauen Ermitteln der Apodisationsfunktion ist ein iteratives Verfahren einsetzbar, das als Rechenroutine in einer Recheneinheit abläuft, die das Ergebnis in einer Speichereinheit abrufbar bereitstellt.
Das iterative Verfahren läuft z.B. mit einem Fouriertransformationsverfahren ab, bei dem das Transformieren zwischen der Ebene des Lichtmodulators und seiner Fourierebene im Fernfeld erfolgt. Dabei ist das an den Modulatorzellen gebeugte Licht an vorgegebene Intensitätswerte im vorgegebenen Ausschnitt des Fernfelds approximierbar.
Das holographische Direktsichtdisplay kann als Apodisationsmasken ein Array reiner Amplitudenmasken oder reiner Phasenmasken enthalten. Die Amplitudenmasken können z.B. durch Projektionslithographie, Interferenzlithographie oder Graustufenlithographie hergestellt werden. Dazu wird ein photoempfindliches Material (z.B. holographischer Film) belichtet, wobei das Belichten der Funktion in das Material flächenhaft oder punktweise erfolgt. Oder es erfolgt eine Direktbelichtung in HEBS-Glas (High Energy Beam Sensitive) mittels eines Elektronenstrahls oder in LDW-Glas (Laser Direct Write) durch einen Laserstrahl. Eine weitere Möglichkeit der Herstellung ist der Digitaldruck.
Die Phasenmasken können durch Erzeugen von Oberflächenprofilen oder durch Brechungsindexmodulation in Polymeren oder Glas hergestellt werden. Dazu wird ebenfalls ein photoempfindliches Material (z.B. Photoresist) belichtet. Das Einschreiben in das Material erfolgt dabei flächenhaft, so dass ein Array von Apodisationsmasken durch das Aneinanderfügen von mehreren flächigen Bereichen realisiert werden kann. Eine andere Herstellung ist durch ebenfalls flächenhafte Kontakt- oder Proximitybelichtung oder auch durch Projektionslithographie möglich, bei denen wieder viele Bereiche zu einem Array von Apodisationsmasken aneinander gefügt werden können. Eine weitere Möglichkeit der Herstellung ist bei Glasmaterial der lokale lonenaustausch durch Implantation von Lithiumionen.
Durch die genannten Verfahren können Amplitudenmasken auch in Phasenmasken überführt werden.
Die Herstellung der Masken umfasst auch hier nicht genannte Verfahren, die ein Fachmann auf dem Gebiet in Betracht ziehen würde.
In einer weiteren Ausführung kann das holographische Direktsichtdisplay als holographisches Farbdisplay ausgebildet sein, indem die jeweils einer Grundfarbe zuzuordnenden Modulatorzellen eine vorgegebene Gruppe bilden. Um die Intensitätswerte zu minimieren, umfasst in einem derartigen Display der vorgegebene Ausschnitt des Fernfelds einen Bereich gleicher Beugungswinkel für alle Grundfarben.
Die Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Apodisationsfunktion für Apodisationsmasken, welche in einem Array angeordnet und einer Matrix von Modulatorzellen eines steuerbaren räumlichen Lichtmodulators zugeordnet sind, gelöst, wobei das Verfahren in iterativen Verfahrensschritten durchgeführt wird.
Die Verfahrensschritte sind im Einzelnen:
- Ermitteln der Lage von Beugungsordnungen der Modulatorzellen einer vorgegebenen Gruppe
- Vorgabe eines individuell vordefinierten Intensitätsverlaufs in bevorzugten Beugungsordnungen oder Ausschnitten davon im Fernfeld
- Festlegen einer Start-Apodisationsfunktion für eine einzelne Modulatorzelle der vorgegebenen Gruppe und schrittweises Optimieren der komplexen Amplitudentransparenz der Apodisationsfunktion zum Approximieren an den vorgegebenen Intensitätsverlauf in den bevorzugten Beugungsordnungen oder Ausschnitten davon im Fernfeld.
Um die komplexe Amplitudentransparenz einer Modulatorzelle zu bestimmen, wird eine Anzahl von Abtastpunkten innerhalb und außerhalb der Apertur der Modulatorzelle festgelegt. Weiterhin wird der Intensitätsverlauf im Fernfeld durch das Betragsquadrat der Fouriertransformierten der komplexen Amplitudentransparenz an einer gleichen Zahl von Abtastpunkten bestimmt. Danach erfolgt die schrittweise Optimierung der komplexen Amplitudentransparenz der Apodisationsfunktion, indem in einem weiteren Verfahrensschritt
- die Abtastpunkte außerhalb der Apertur der Modulatorzelle auf den Wert 0 gesetzt werden
- eine Fouriertransformation der komplexen Amplitudentransparenz in die Fourierebene im Fernfeld durchgeführt wird
- in den bevorzugten Beugungsordnungen oder Ausschnitten davon im Fernfeld die Amplitude der Abtastpunkte auf einen Wert gesetzt wird, welcher der Quadratwurzel des vorgegebenen Intensitätswerts an diesem Abtastpunkt entspricht, und - eine Fourierrücktransformation der komplexen Werte des Fernfeldes in die
Ebene des Lichtmodulators durchgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen
Fig. 1 a eine schematische Darstellung eines holographischen
Direktsichtdisplays ohne Apodisationsmaske nach dem Stand der Technik,
Fig. 1 b eine schematische Darstellung eines holographischen Direktsichtdisplays mit Apodisationsmaske gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine grafische Darstellung des Amplitudenverlaufs einer
Apodisationsfunktion für eine Modulatorzelle zum gleichmäßigen Reduzieren von Beugungsordnungen ab der ± 2. Ordnung, Fig. 3 grafische Darstellungen der Intensitäten von Beugungsordnungen in der Fourierebene, mit und ohne Iterationsschritte berechnet, Fig. 4 grafische Darstellungen der Intensitäten in der Fourierebene für eine kosinusförmige Apodisationsfunktion und für eine Reduzierung nur negativer Beugungsordnungen, iterativ berechnet,
Fig. 5 eine grafische Darstellung eines Amplitudenverlaufs einer kosinusförmigen Apodisationsfunktion und des Amplitudenverlaufs der iterativ berechneten komplexwertigen Apodisationsfunktion über eine Modulatorzelle entsprechend Fig. 3, Fig. 6 eine grafische Darstellung eines Phasenverlaufs einer
Apodisationsfunktion komplexer Werte über eine Modulatorzelle entsprechend Fig. 3, Fig. 7 grafische Darstellungen der Intensitäten in der Fourierebene für eine Reduzierung eines Bereichs negativer und positiver Beugungsordnungen,
Fig. 8 eine grafische Darstellung eines Amplitudenverlaufs einer
Apodisationsfunktion über eine Modulatorzelle entsprechend Fig. 6, Fig. 9 eine schematische Darstellung der Ausführung einer
Apodisationsmaske, bei der alle Modulatorzellen die gleiche Apodisationsfunktion haben, und
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Ausführung einer
Apodisationsmaske, bei der zwei Gruppen von Modulatorzellen mit unterschiedlichen Apodisationsfunktionen vorgegeben sind, und Fig. 11 eine schematische Darstellung der Reduzierung bevorzugter Beugungsordnungen in einem zweidimensionalen Beugungsbild.
Die Erfindung betrifft ein holographisches Direktsichtdisplay mit mindestens einem steuerbaren räumlichen Lichtmodulator, der in einer Matrix angeordnete Modulatorzellen enthält und bei dem jeder Modulatorzelle eine Apodisationsmaske mit einer Apodisationsfunktion zugeordnet ist. Der Lichtmodulator moduliert hinreichend kohärentes Licht in Phase und/oder Amplitude. Die im Lichtmodulator kodierten Phasen- und/oder Amplitudenwerte können z.B. ein Hologramm darstellen, mit dem im holographischen Direktsichtdisplay ein dreidimensionales Objekt rekonstruiert wird. Dabei kann es verschiedene Kombinationen von Lichtmodulator und Apodisationsmasken geben. Beispielsweise kann ein nur die Phase modulierender Lichtmodulator mit einer nur die Amplitude apodisierenden Apodisationsmaske kombiniert werden oder umgekehrt. Im allgemeinen Fall sind sowohl Lichtmodulator als auch Apodisationsmaske für eine komplexwertige Modulation einsetzbar.
Der erfindungsgemäßen Ermittlung der Apodisationsfunktion für Apodisationsmasken von Modulatorzellen liegt der Ansatz zugrunde, dass man neben den festliegenden Eingangswerten Zielwerte für einzustellende Parameter vorgibt. Hier soll speziell eine komplexe Amplitude im Fernfeld des SLM, das der Fourierebene des SLM entspricht, eingestellt werden. Die komplexe Amplitude wird durch eine Fouriertransformation vom SLM in das Fernfeld realisiert.
Es wird speziell der Parameter Lichtintensität in der Fourierebene vorgegeben. Die Lichtintensität soll in bevorzugten Beugungsordnungen weitgehend verringert werden oder auch nur in einem ausgewählten Bereich der bevorzugten
Beugungsordnungen. Die Form des aktiven Bereichs einer Modulatorzelle gibt die
Lage der Beugungsordnungen im Fernfeld und damit in der Fourierebene an. Da sich bei z.B. einem holographischen Direktsichtdisplay hier auch die Betrachteraugen befinden, können Beugungsordnungen des für das linke Auge bestimmten Hologramms, das im SLM kodiert ist, das rechte Auge treffen und das eigentliche Hologramm für das rechte Auge störend überlagern, und umgekehrt.
Eine mit der entsprechenden Vorgabe berechnete Apodisationsfunktion in einer Apodisationsmaske bewirkt durch die Kombination von Modulatorzellen des Lichtmodulators und der Apodisationsmaske eine Modulation des auftreffenden Lichts in der Weise, dass die Intensitätswerte in der Fourierebene dem dort vorgegebenen Intensitätsverlauf sehr nahe kommen bzw. entsprechen.
Ein anderer Parameter für die Apodisationsfunktion kann eine Phasenfunktion mit konstanter Amplitude sein. Auch weitere, hier nicht konkret angegebene Parameter im Zusammenhang mit der Lichtmodulation können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer Apodisationsfunktion für Apodisationsmasken optimiert werden. An die Zielwerte kann man sich in Ausbildung der Erfindung durch ein iteratives Verfahren annähern und eine Optimierung des Intensitätsverlaufs erreichen.
Die Apodisationsmasken sind als Array ausgebildet und idealerweise so nah wie möglich an der lichtmodulierenden optischen Schicht mindestens eines SLM angeordnet. Das Array ist entweder direkt als zusätzliche vordere oder hintere
Schicht auf mindestens einem SLM angeordnet oder in das Deckglas des mindestens einen SLM integriert. Ebenso können die Stege zwischen den aktiven
Bereichen einer Modulatorzelle bereits so ausgebildet sein, dass sie der Wirkung eines Apodisationsarrays entsprechen. Die Apodisationsmasken sind nach der vorgegebenen Anordnung der Modulatorzellen ausgerichtet.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann das holographische Direktsichtdisplay neben dem SLM, in den z.B. Hologrammwerte einer 3D-Szene kodiert sind, als weiteren SLM ein Elektrobenetzungszellen aufweisendes Prismenarray enthalten, das eine Wellenfront vorzugsweise in ihrer Ausbreitungsrichtung moduliert, sie aber auch in Phase und/oder Amplitude modulieren kann.
In Fig. 1a ist schematisch in Draufsicht ein holographisches Direktsichtdisplay nach dem Stand der Technik ohne Apodisationsmaske dargestellt. Mit 1 ist ein holographisches Anzeigedisplay, mit 2I und 2r sind die Rekonstruktionsstrahlenbündel eines Objektpunktes 5 einer 3D-Szene, mit 3I und 3r ein als Betrachterfenster bezeichneter Sichtbarkeitsbereich für ein zugeordnetes linkes und rechtes Betrachterauge im Fernfeld des Anzeigedisplays 1 und mit 4 die Intensitätsverteilung im Sichtbarkeitsbereich 3r für das rechte Betrachterauge bezeichnet. Die Intensitätsverteilung 4 des Rekonstruktionsstrahlenbündels 2r ist mit ihren auftretenden höheren Beugungsordnungen dargestellt, die ein das linke Betrachterauge störendes Übersprechen erzeugen.
In Fig. 1 b ist schematisch in Draufsicht ein erfindungsgemäßes holographisches Direktsichtdisplay mit Apodisationsmaske dargestellt, die das Anzeigedisplay 1 aufweist. Das Rekonstruktionsstrahlenbündel 2r des Objektpunktes 5 erzeugt im Sichtbarkeitsbereich 3r für das rechte Betrachterauge eine Intensitätsverteilung 4'. Am Ort des linken Betrachterauges sind die höheren Beugungsordnungen dieser Intensitätsverteilung 4' so reduziert, dass sie nicht mehr stören.
Die Fig. 2 zeigt in einer grafischen Darstellung eine Apodisationsfunktion, die in einer Apodisationsmaske für eine Modulatorzelle realisiert werden kann. Diese
Apodisationsfunktion reduziert von gebeugtem Licht entsprechend der Vorgabe gleichmäßig Beugungsordnungen ab der ± 2. Ordnung. Die beispielhafte
Berechnung erfolgte nur für eine Dimension. Im Allgemeinen ist bei der Berechnung die flächenhafte Ausdehnung der Modulatorzelle in zwei Dimensionen zu berücksichtigen. Im Beispiel wird eine rechteckige Form der Modulatorzellen und damit eine rechteckige Transmission angenommen.
Für die Berechnung der Apodisationsfunktion ist die Kenntnis des Abstandes zwischen zwei benachbarten Modulatorzellen des Lichtmodulators wichtig. Damit lässt sich die genaue Lage der Beugungsordnungen bei einer Matrix von Modulatorzellen ermitteln, wenn insbesondere bevorzugte einzelne höhere Beugungsordnungen reduziert werden sollen. Der Abstand ist weniger wichtig, wenn Intensitäten in zusammenhängenden Bereichen vieler Beugungsordnungen reduziert werden sollen.
In einer definierten Position mit einem Abstand D vom Lichtmodulator hat eine Beugungsordnung in einer Dimension die Ausdehnung D • λ / p, wobei λ die Wellenlänge des Lichts und p der Abstand der Mittelpunkte zweier benachbarter Modulatorzellen derselben vorgegebenen Gruppe in dieser Dimension ist.
Die Fig. 3 zeigt das Beugungsbild einer einzelnen Modulatorzelle mit und ohne Apodisationsmaske in der Fourierebene des Lichtmodulators, dargestellt mit den Betragsamplituden in logarithmischer Skala.
Der Betragsverlauf von Kurve K1 ergibt das Beugungsbild, das ohne Apodisation als sinc-Funktion für eine rechteckige, über die Apertur der Modulatorzelle konstante Transmission berechnet ist. Ein solcher Transmissionsverlauf, bei dem an allen Abtastpunkten innerhalb der Apertur der Modulatorzelle die Amplitude auf 1 gesetzt ist, wird auch als Startwert für das iterative Verfahren benutzt, mit dem die Kurve K2 berechnet wurde. Für eine Modulatorzelle mit einer Apertur so groß wie der Zellabstand entspräche der Abstand zweier Minima der sinc-Funktion der Ausdehnung einer Beugungsordnung. Ist die Apertur kleiner als der Zellabstand, sind die Beugungsordnungen im entsprechenden Verhältnis von Apertur zu Zellabstand schmaler.
Die Kurve K2 zeigt einen mit dem iterativen Verfahren berechneten Betragsverlauf in der Fourierebene, der aus der Apodisationsfunktion von Fig. 2 resultiert. Das iterative Verfahren wurde nach fünf Iterationsschritten abgebrochen und das Ergebnis in die Berechnung der Apodisationsfunktion übernommen.
Die höheren Beugungsordnungen von K2 - dargestellt links und rechts der Mitte - sind in ihrer relativen Intensität im Vergleich zum Verlauf von K1 deutlich verringert. Da hier eine symmetrische Reduzierung positiver und negativer Beugungsordnungen vorgegeben war, ist das Ergebnis der Berechnung eine Verteilung von reellen Amplituden- bzw. Intensitätswerten in der Apodisationsfunktion.
Diese Apodisationsfunktion kann in einem ersten Beispiel einer Apodisationsmaske zur gleichmäßigen Verringerung höherer Beugungsordnungen realisiert werden. Das Ergebnis der Berechnung ist qualitativ dem Verlauf ähnlich, den man auch mit bekannten analytischen Apodisationsfunktionen erhalten würde. Das Beispiel zeigt, dass das iterative Verfahren auch auf einen allgemeinen Fall anwendbar ist. Die Vorteile der Verwendung des iterativen Verfahrens zum Modifizieren einer Apodisationsfunktion werden im zweiten Ausführungsbeispiel noch deutlicher.
Die Darstellungen Fig. 4 bis Fig. 6 beschreiben ein zweites Ausführungsbeispiel einer Apodisationsmaske, in der eine Apodisationsfunktion realisiert ist, die nur negative höhere Beugungsordnungen verringert.
Eine Anwendung für ein solches Ausführungsbeispiel wäre ein holographisches Direktsichtdisplay mit einem Lichtmodulator, bei dem eine Gruppe von Modulatorzellen für die Erzeugung eines Sichtbarkeitsbereichs für das linke Auge und eine andere für die Erzeugung eines Sichtbarkeitsbereichs für das rechte Auge verwendet werden.
In einem Lichtmodulator eines holographischen Displays zum Erzeugen einer Rekonstruktion ist die Fourierebene auch gleichzeitig die Ebene mit dem
Sichtbarkeitsbereich, von dem aus die Rekonstruktion zu sehen ist. Das
Übersprechen des linken Sichtbarkeitsbereichs in das rechte Auge wird dann z.B. nur von der Intensität in bevorzugten positiven Beugungsordnungen der jeweiligen
Gruppe von Modulatorzellen bestimmt. Das Übersprechen des rechten Sichtbarkeitsbereichs in das linke Auge wird nur von negativen Beugungsordnungen der anderen Gruppe von Modulatorzellen bestimmt, für die dann nur die negativen
Beugungsordnungen verringert werden müssen.
In Fig. 4 sind grafisch die auf 1 normierten Betragsverläufe des Beugungsbildes in der Fourierebene für eine Reduzierung von Beugungsordnungen mit einem kosinusförmigen Verlauf der Apodisationsfunktion (Kurve K3) und das Ergebnis der iterativen Berechnung mit einer Reduzierung nur negativer Beugungsordnungen (Kurve K4) dargestellt.
Der Intensitätsverlauf von Kurve K4 wurde mit Iterationsschritten berechnet. Damit werden die negativen höheren Beugungsordnungen ungefähr so gut verringert wie mit der kosinusförmigen Apodisationsfunktion. Die positiven höheren Beugungsordnungen sind etwa so stark ausgeprägt wie beim Beugungsbild des rechteckförmigen Transmissionsverlaufs ohne Apodisation, also der sinc-Funktion K1 in Fig. 3.
Hinsichtlich der verbliebenen Restintensität in den höheren Beugungsordnungen bringt die Verwendung nur der negativen Ordnungen in diesem Ausführungsbeispiel noch keinen Vorteil. Der wird erst deutlich, wenn man den Verlauf der Apodisation in der Modulatorzelle betrachtet, der die entsprechende Reduzierung negativer Ordnungen erzeugt. Die Figuren 5 und 6 zeigen grafische Darstellungen eines Amplitudenverlaufs und eines Phasenverlaufs einer Apodisationsfunktion komplexer Werte über eine Modulatorzelle entsprechend Fig. 4.
In Fig. 5 ist neben der Kurve M4 des Amplitudenverlaufs komplexer Werte zusätzlich der Amplitudenverlauf einer kosinusförmigen Apodisation als Kurve M3 eingezeichnet. Für diese kosinusförmige Apodisation ist die Phase über die Modulatorzelle konstant. Der Amplitudenverlauf der kosinusförmigen Apodisationsfunktion bewirkt, dass im Randbereich der Modulatorzelle Licht absorbiert wird. Insgesamt wird durch eine mit dieser Apodisationsfunktion versehene Apodisationsmaske die Gesamttransmission einer Modulatorzelle deutlich verringert. Sie beträgt 50 %, wenn die Apodisation nur in einer Dimension durchgeführt wird, und 25 % bei einer zweidimensionalen Cosinus-Apodisation. Die 50 % entsprechen dem Mittelwert von Cosinus zum Quadrat (Intensität = Amplitude zum Quadrat) zwischen -ττ/2 und ττ/2. Damit wird zwar relativ zur nullten Beugungsordnung die Lichtintensität in den höheren Ordnungen verringert, absolut wird aber als Nachteil in allen Beugungsordnungen, auch in der nullten, die Intensität kleiner. Das ist aus Fig. 4 nicht zu erkennen. Die Amplitudenverläufe sind dort zum besseren Vergleich der Reduzierung höherer Ordnungen auf 1 normiert.
Im Vergleich dazu ist die Transmission in der durch das iterative Verfahren ermittelten Apodisationsfunktion wesentlich höher. Im mittleren Bereich der Modulatorzelle ist in Fig. 5 die Amplitude der Kurve M4 und damit auch die Intensität nahe bei 1 , nur zum Rand hin fällt sie etwas ab.
Die Beschränkung auf das Reduzieren negativer höherer Beugungsordnungen bewirkt in diesen Beugungsordnungen ein etwa gleich gutes Ergebnis, aber ohne den bereits genannten Nachteil eines deutlichen Intensitätsverlustes in den anderen genutzten Beugungsordnungen.
Die resultierende Apodisationsfunktion ist komplexwertig, weil die Reduzierung der höheren Ordnungen nicht symmetrisch zur nullten Ordnung ist. Ohne ein erneutes Iterationsverfahren kann man infolge des Symmetrieverhaltens der Beugungsordnungen eine Apodisationsfunktion für die Reduzierung aller positiven höheren Beugungsordnungen erhalten, indem der Amplitudenverlauf der Apodisationsfunktion gleich gewählt, der Phasenverlauf in der Modulatorzelle aber gespiegelt wird.
In einem holographischen Direktsichtdisplay mit einem Lichtmodulator, bei dem je eine Gruppe von Modulatorzellen für die Erzeugung eines Sichtbarkeitsbereichs für das linke Auge und das rechte Auge verwendet werden, würde die Apodisationsmaske für alle Modulatorzellen den Amplitudenverlauf wie in Fig. 5, Kurve M4, aufweisen. Bezüglich des Phasenverlaufs würde aber eine Gruppe von Modulatorzellen den Verlauf wie in Fig. 6 und die andere Gruppe einen im Vergleich dazu gespiegelten Phasenverlauf haben.
Den bisherigen Darlegungen ist zu entnehmen, dass der modifizierte Verlauf der Apodisationsfunktion nicht einfach durch eine Gleichung beschrieben werden kann. Das zweite Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Verfahren allgemein auch für Anwendungsfälle einsetzbar ist, für die keine analytischen Apodisationsfunktionen bekannt sind.
Eine weitere Optimierung der Apodisationsfunktion ist möglich, wenn man nicht alle positiven oder alle negativen höheren Ordnungen verringert, sondern nur bevorzugte Beugungsordnungen. Das sind im genannten holographischen Direktsichtdisplay vorzugsweise die Beugungsordnungen, die das Nachbarauge treffen.
Welche Ordnungen das genau sind, hängt von den Parametern wie dem Zellabstand der Modulatorzellen und dem vorgesehenen Betrachterabstand zum Display ab. Beispielsweise kann es sich um die +3. und +4. oder -3. und -4. Ordnung handeln.
In einem holographischen Direktsichtdisplay, bei dem Modulatorzellen nicht fest dem linken oder rechten Auge zugeordnet sind, kann es sinnvoll sein, die Apodisationsfunktion so zu berechnen, dass für alle Modulatorzellen in gleicher Weise bevorzugte Ordnungen wie z.B. die +3., +4. und die -3., -4. Ordnung reduziert werden. Das trifft z.B. auf Hologramme zu, die für das linke und rechte Auge zeitsequentiell angezeigt werden. Oder es betrifft eine Betrachternachführung im Display, die eine Modulatorzelle für eine bestimmte Betrachterposition dem linken Auge zuordnet und für eine andere Betrachterposition dem rechten Auge zuordnet. Mit denselben Modulatorzellen kann dann beidseitig das Übersprechen ins jeweilige Nachbarauge reduziert werden.
Auch eine solche Apodisationsfunktion hat Vorteile gegenüber der gleichmäßigen Verringerung aller höheren Beugungsordnungen.
Die Fig. 7 zeigt mit Kurve K5 den auf 1 normierten Betragsverlauf des Beugungsbildes in der Fourierebene für eine Reduzierung eines Bereichs bevorzugter Beugungsordnungen (mit Pfeilen markiert). Hier erfolgt eine bessere Reduzierung als mit einer kosinusförmigen Apodisation durch Kurve K3 in Fig. 4.
Die Fig. 8 zeigt mit Kurve M5 den zu Fig. 7 gehörenden Amplitudenverlauf über eine Modulatorzelle. Wegen des symmetrischen Verlaufs ist die Apodisationfunktion hier wieder reellwertig. Die Phase ist also konstant Null.
Mit einer Transmission von ca. 62% relativ zu einer Modulatorzelle ohne Apodisationsmaske ist die Transmission höher als im Falle einer kosinusförmigen Apodisation, wo sie 50 % betragen würde.
Für andere Anwendungen kann mit der iterativen Berechnung - bei entsprechender Vorgabe der Zielwerte - auch eine Erhöhung der Intensitätswerte von bevorzugten Beugungsordnungen erreicht werden.
Die Fig. 9 zeigt schematisch einen Ausschnitt mit regulär angeordneten Modulatorzellen eines Lichtmodulators, denen jeweils eine Apodisationsmaske mit einer eindimensional berechneten Apodisationsfunktion zugeordnet ist. Eindimensional heißt hier, dass die Amplituden- und Phasenwerte der Apodisationsfunktion sich nur in einer Richtung verändern, hier horizontal, und in der dazu senkrechten Richtung, hier vertikal, für verschiedene Positionen in der Modulatorzelle gleich sind. In diesem Beispiel gibt es außerdem nur eine Gruppe von Modulatorzellen, das heißt, dass alle Modulatorzellen die gleiche Apodisationsfunktion haben.
Die Darstellung in Fig. 10 zeigt schematisch einen Ausschnitt mit regulär angeordneten Modulatorzellen, die zwei Gruppen von Modulatorzellen bilden.
Die Apodisationsmaske enthält für beide Gruppen eine unterschiedliche und außerdem eine jeweils zweidimensional berechnete Apodisationsfunktion.
Diese Gruppen von Modulatorzellen können für unterschiedliche Zwecke verwendet werden und die Apodisationsfunktion wird für jede Gruppe separat berechnet.
Zweidimensional bedeutet, dass die Amplituden- und Phasenwerte der Apodisationsfunktion sich in zwei Richtungen, horizontal und vertikal, in der Modulatorzelle verändern.
In Fig. 11 ist schematisch das Beugungsbild einer quadratischen Modulatorzelle als Graustufenprofil in zwei Dimensionen dargestellt, das durch eine zweidimensionale Apodisationsfunktion realisiert wird. Die relative Helligkeit ist nichtlinear wiedergegeben. Diese Darstellung ist ein Beispiel für eine Reduzierung eines Bereichs in bevorzugten Beugungsordnungen.
Ähnlich wie in Fig. 10 sind nur solche Beugungsordnungen verringert, die bei einem holographischen Direktsichtdisplay das linke oder rechte Nachbarauge treffen würden, wenn sich das andere Auge in der nullten Ordnung befindet. Der Bereich der reduzierten Beugungsordnungen ist auch vertikal eingeschränkt, was durch eingeschwärzte Rechtecke in der Grafik zu erkennen ist. Dieses Ergebnis erreicht man mit einer Apodisationsfunktion, die eine Transmission von etwa 77 % hat.
Ein weiteres Beispiel für die Anwendung von Gruppen von Modulatorzellen mit verschiedenen Apodsationsfunktionen ist die farbige Darstellung von 3D-Objekten.
In vielen Typen von Lichtmodulatoren ist eine Wiedergabe der Farbe durch räumliches Verschachteln von Modulatorzellen verschiedener Grundfarben, die durch z.B. rote, grüne oder blaue Farbfilter erhalten werden, vorgesehen. Bei solch einem räumlichen Verschachteln von Farben bilden die Modulatorzellen jeder Grundfarbe eine vorgegebene Gruppe, für die jeweils eine unterschiedliche Apodisationsfunktion ermittelt wird.
Bei der Anwendung der kohärenten Beleuchtung ist bei der Ermittlung der Apodisationsfunktion zu beachten, dass die Breite einer Beugungsordnung sich proportional zur Wellenlänge verändert.
Für ein holographisches Direktsichtdisplay mit Sichtbarkeitsbereichen für das linke/rechte Auge, bei dem das störende Übersprechen zwischen beiden Sichtbarkeitsbereichen durch eine Apodisationsmaske verhindert werden soll, haben die unterschiedlichen Lagen der höheren Beugungsordnungen für rotes, grünes und blaues Licht bezüglich des Nachbarauges unterschiedliche Positionen. Für eine feststellbar gute Reduzierung der Beugungsordnungen muss deshalb die Apodisationsfunktion für die Gruppen der Modulatorzellen jeder einzelnen Farbe mit unterschiedlichen Sollwerten in der Fourierebene berechnet werden.
Die Aufteilung der Modulatorzellen eines Lichtmodulators in Farbgruppen kann mit anderen Gruppenaufteilungen kombiniert werden. Wenn in einem 3D-Display zusätzlich feste Modulatorzellen dem linken oder rechten Auge zugeordnet sind, dann können z.B. die Modulatorzellen für rotes Licht und das linke Auge eine Gruppe bilden, für die eine Apodisationsfunktion bestimmt wird.
Ein Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass zur Bestimmung einer Apodisationsfunktion einer Gruppe von Modulatorzellen bzw. mindestens eines Lichtmodulators im holographischen Direktsichtdisplay ein iteratives Verfahren nur einmalig offline in einer Recheneinheit erfolgt. Im Gegensatz zu anderen Anwendungen iterativer Algorithmen spielen damit der Rechenaufwand und die benötigte Rechenzeit keine Rolle.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Ermitteln einer optimierten Apodisationsfunktion für Apodisationsmasken beschrieben, welche regulär angeordneten Modulatorzellen eines räumlichen steuerbaren Lichtmodulators zugeordnet sind, in das ein iteratives Verfahren integriert ist.
Zunächst werden Intensitätswerte in bevorzugten Beugungsordnungen oder Bereichen davon für eine im Lichtweg definierte Position zum Durchführen eines iterativen Verfahrens als Sollwerte definiert.
Nach dem Festlegen einer Apodisationsfunktion als Start-Apodisationsfunktion wird anhand der bekannten Form und Größe einer Modulatorzelle der vorgegebenen Gruppe von Modulatorzellen der Transmissionsverlauf der Modulatorzelle durch eine Anzahl von Abtastpunkten in einem Raster innerhalb und außerhalb der Modulatorzelle dargestellt. Unter Transmissionsverlauf wird allgemein entweder ein Amplitudenverlauf oder ein Amplituden- und Phasenverlauf komplexer Werte verstanden.
Das Raster dieser Abtastpunkte kann angepasst werden an die Auflösung, mit der ein Transmissionsverlauf über eine Modulatorzelle technologisch herstellbar ist, falls die Punktauflösung des Herstellungsprozesses begrenzt ist. Idealerweise wird jedoch ein analoger Transmissionsverlauf angestrebt.
Beispielsweise kann eine 60 x 60 μm große Modulatorzelle, bei der ein Transmissionverlauf mit einer Auflösung von 1 μm realisiert werden soll, in beiden Dimensionen durch je 60 Abtastpunkte dargestellt werden.
Lässt sich ein kontinuierlicher Transmissionsverlauf technologisch herstellen, kann dieser trotzdem in der Berechnung durch Abtastpunkte angenähert werden.
Die Abtastpunkte, die den Transmissionsverlauf innerhalb der Modulatorzelle darstellen, werden mit einem Startwert für Phase und Amplitude belegt. Dies kann im einfachsten Fall eine Rechteckfunktion mit der Transmission 1 innerhalb der Apertur der Modulatorzelle sein oder eine andere bekannte analytische Apodisationsfunktion.
Außerhalb der Apertur der Modulatorzelle findet keine Transmission statt, deshalb werden dort vorgesehene Abtastpunkte auf Null gesetzt. Mit den feststehenden Startwerten wird eine Start-Apodisationsfunktion bereitgestellt, die durch ein iteratives Verfahren optimiert wird. Insbesondere wird hier die Verteilung von Intensitätswerten in der Fourierebene des Lichtmodulators optimiert.
Die Phasen- und Amplitudenwerte aus der Ebene des Lichtmodulators werden in dessen Fourierebene transformiert, wodurch die Fourierebene eine Verteilung von Amplituden- oder komplexen Werten über mehrere Beugungsordnungen enthält.
Da die Berechnung über eine Fouriertransformation durchgeführt wird, entspricht die Anzahl der Beugungsordnungen in der Fourierebene, die berechnet werden, der Zahl der Abtastpunkte innerhalb der Modulatorzelle (Apertur und Zellrand), und die Zahl der komplexen Werte innerhalb einer Beugungsordnung in der Fourierebene entspricht dem Verhältnis von Gesamtabtastpunkten zu Abtastpunkten innerhalb der Modulatorzelle.
In der Fourierebene werden in den vorgegebenen Beugungsordnungen oder einem Bereich davon die Amplituden- oder komplexen Werte durch die Sollwerte ersetzt und in den verbliebenen Beugungsordnungen die genannten Werte aus der Transformation übernommen und in die Ebene des Lichtmodulators rücktransformiert.
In der Ebene des Lichtmodulators werden die durch die Rücktransformation berechneten Amplituden- oder komplexen Werte innerhalb der Apertur der Modulatorzellen in den nächsten Iterationsschritt übernommen und die außerhalb der Apertur der Modulatorzellen liegenden Amplituden- oder komplexen Werte werden auf Null gesetzt.
Damit kann ein weiterer Iterationsschritt mit einer Transformation der vorliegenden Werte in die Fourierebene gestartet werden.
Das iterative Verfahren wird entweder nach einer festen Anzahl von vorgegebenen Iterationsschritten oder nach einem festgelegten Abbruchkriterium beendet. Als Abbruchkriterium werden z.B. in der Fourierebene vor einer Ersetzung die Sollwerte in höheren Beugungsordnungen mit den Istwerten verglichen. Ein Beenden der Iteration erfolgt, wenn die Abweichungen zwischen Sollwerten und Istwerten eine bestimmte Schwelle unterschreiten. Als Istwerte werden diejenigen komplexen Werte bezeichnet, die das rechnerische Ergebnis einer Fouriertransformation zwischen der Ebene des Lichtmodulators und seiner Fourierebene innerhalb eines Iterationsschrittes in einer der beiden Ebenen sind.
Für den Ablauf des iterativen Verfahrens können weitere Bedingungen eingeführt werden. Beispielsweise kann vorgegeben werden, dass die Amplituden- und Phasenwerte innerhalb der Modulatorzelle quantisiert sind und anstelle einer Übernahme von Istwerten in jedem Iterationsschritt für die Abtastpunkte in der Modulatorzelle diejenigen quantisierten Werte in die Apodisationsfunktion übernommen werden, die die geringste Differenz zum jeweiligen Istwert aufweisen.
Dafür werden vorteilhaft die Amplituden der Istwerte normiert, so dass ihr Wertebereich dem der quantisierten Werte entspricht. Mittels Division durch die maximale Amplitude kann die Normierung auf den Bereich 0 bis 1 erfolgen.
Diese Berechnung einer quantisierten Apodisationsfunktion ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Apodisationsfunktion für ein bestimmtes Herstellungsverfahren der Apodisationsmaske berechnet wird und sich mit diesem Verfahren nur eine feste Zahl von unterschiedlichen Grauwerten oder Phasenwerten realisieren lässt. Ein spezieller Fall davon ist eine binäre Apodisationsmaske, die nur schwarze und voll- transparente Abschnitte enthält, also zwei Quantisierungsstufen.
In einer weiteren Abwandlung des Verfahrens kann vorgegeben werden, dass die Apodisationsfunktion eine reine Phasenfunktion ist. Eine Phasenfunktion hat den Vorteil, dass durch die Apodisationsmaske die Transmission des Lichtmodulators nicht verringert wird. Für eine Phasenfunktion wird in jedem Iterationsschritt innerhalb der Apertur der Modulatorzelle an den Abtastpunkten die Phase eines komplexwertigen Istwertes übernommen und der Betrag wird auf 1 gesetzt. Zum Reduzieren nur negativer oder nur positiver Ordnungen ist es z.B. möglich, eine reine Phasenfunktion zu verwenden. Diese liefert zwar etwas größere restliche Intensitätswerte in diesen Beugungsordnungen im Vergleich zu Kurve K4 in Fig. 4, aber dafür erhält man dieses Ergebnis ganz ohne Verringerung der Transmission des Lichtmodulators.
Es kann als weitere Möglichkeit eines Abbruchkriteriums ein minimaler Wert für die Amplitude gesetzt werden.
Sinnvollerweise werden angepasst an die Größe der Modulatorzelle in einem für die Herstellung einer Apodisationsmaske vorgesehenen Verfahren die Abtastpunkte für die Berechnung so gewählt, dass ihr Abstand entweder mit der räumlichen Auflösung dieser Maske übereinstimmen oder etwas größer ist, so dass die Apodisationsmaske durch Interpolation zwischen den Abtastpunkten hergestellt werden kann.
Der Vorteil eines iterativen Verfahrens zum Ermitteln der Apodisationsfunktion besteht darin, dass eine auf den jeweiligen Anwendungsfall optimierte Apodisationsfunktion berechnet und in einer Apodisationsmaske realisiert werden kann. Standard-Apodisationsfunktionen ermöglichen dagegen nur eine generelle Reduzierung der Lichtintensität gleichmäßig in allen höheren Beugungsordnungen, wobei die reduzierte Intensität meist höher ist als die für eine bestimmte höhere Beugungsordnung optimierte Intensität.
Außerdem wird die Transmission des Lichtmodulators durch die auf den jeweiligen Anwendungsfall optimierte Apodisationsfunktion in geringerem Umfang vermindert als bei einer Standard-Apodisationsfunktion.
Die mit der ermittelten Apodisationsfunktion versehenen Apodisationsmasken realisieren in dem steuerbaren Lichtmodulator die vorgegebene Amplitudentransparenz und damit eine Reduzierung höherer Beugungsordnungen. Dieser Lichtmodulator ist in einem holographischen Direktsichtdisplay mit Sichtbarkeitsbereichen in der Fourierebene, die separat einem linken/rechten Auge zugeordnet sind, oder in einem stereoskopischen Display zur Darstellung räumlicher Objekte für Betrachteraugen anwendbar. Bei letzterem Display müsste aber eine Beleuchtung mit kohärentem Licht erfolgen. Man erreicht mit der Apodisationsfunktion, dass das Übersprechen der Sichtbarkeitsbereiche oder der Stereo-Ansichten zwischen linkem/rechtem Betrachterauge verringert wird.
Wird in den genannten Displays ein räumliches Verschachteln von Sichtbarkeitsbereichen realisiert, die mit einem definierten Abstand zum Betrachter erzeugt werden, und sind die Modulatorzellen jeweils fest einem linken und einem rechten Betrachterauge zugeordnet, dann können Gruppen von Modulatorzellen so vorgegeben werden, dass das gebeugte Licht jeder Gruppe den jeweiligen Betrachteraugen zugeordnete Sichtbarkeitsbereiche in der Fourierebene erzeugt. Dabei wird die eingestellte Lichtintensität der einen Gruppe in einem vorgegebenen Betrachterabstand am Betrachterauge der anderen Gruppe minimiert und umgekehrt. In diesem Fall weisen die Modulatorzellen für die linken Betrachteraugen dann eine andere Apodisationsfunktion als die Modulatorzellen für die rechten Betrachteraugen auf.
Für Modulatorzellen eines steuerbaren Lichtmodulators werden Apodisationsmasken gestaltet, mit denen der Lichtmodulator vorteilhaft eine individuelle Vorgabe der Intensitätsverteilung in Beugungsordnungen von gebeugtem kohärentem Licht realisieren kann. Dazu wurde für die Apodisationsmasken eine Apodisationsfunktion gefunden, in die Zielwerte für Lichtintensitäten in vorgegebenen höheren Beugungsordnungen in vereinfachter Weise einzurechnen sind. Die so modifizierte Apodisationsfunktion ist in einer Apodisationsmaske technologisch realisierbar. Es kann weiterhin sowohl ein kontinuierlicher Verlauf der Apodisationsfunktion als auch eine mit diskreten Werten in einzelnen Stufen über die Modulatorzelle auszuführende Apodisationsfunktion in der Apodisationsmaske eingestellt werden.
Durch die Erfindung können auch solche Amplituden- und/oder Phasenverläufe in Modulatorzellen als Apodisationsfunktion gewählt werden, die sich nicht durch eine analytische Funktion beschreiben lassen.
Bevorzugt wird hier die Apodisation mit einfachen Funktionen (Kosinus etc.) ermöglicht oder im einfachsten Fall mit binären Stufen. Weiterhin können störende Randeffekte in Modulatorzellen durch einen apodisierenden Intensitäts- oder Phasenverlauf abgeschwächt werden, indem z.B. der Rand der Modulatorzelle abgedunkelt oder abgeschnitten wird. Damit kann auch die Rekonstruktionsqualität im Sichtbarkeitsbereich selbst verbessert werden.
Die Erfindung ist sowohl in Modulatoren mit Flüssigkristall-Zellen als auch in solchen mit Elektrobenetzungs-Zellen oder anderen Zellen anwendbar. Dabei können die SLM und damit holographische oder autostereoskopische Displays reflektiv oder auch transmittiv ausgebildet sein. Die erfindungsgemäß beschriebenen Displays sind als Direktsichtgeräte ausgebildet.
Im Falle von MEMS-basierten, reflektiven Hubspiegelarrays als SLM kann ein Array von Apodisationsmasken realisiert werden, indem einer Modulatorzelle ein gradueller Verlauf der Reflektivität erteilt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Holographisches Direktsichtdisplay, umfassend
- mindestens einen steuerbaren räumlichen Lichtmodulator mit einer Matrix von Modulatorzellen zum Beugen von Licht, der einen im Fernfeld des Lichtmodulators individuell vordefinierten Intensitätsverlauf realisiert,
- ein Array von Apodisationsmasken, wobei jeweils eine Apodisationsmaske einer Modulatorzelle zum Modulieren von hinreichend kohärentem Licht in Phase und/oder Amplitude zugeordnet ist, - mindestens eine vorgegebene Gruppe von Modulatorzellen, die Apodisationsmasken mit einer gleichen Apodisationsfunktion aufweisen, und
- eine für die mindestens eine Gruppe von Modulatorzellen einzustellende komplexe Amplitudentransparenz, welche die Apodisationsfunktion für diese Gruppe von Modulatorzellen entsprechend dem zu realisierenden vordefinierten Intensitätsverlauf einstellt, wobei der vordefinierte Intensitätsverlauf ein Verringern der Lichtintensität in mindestens einer höheren Beugungsordnung und/oder des vom Lichtmodulator ausgehenden Störlichts einschließt.
2. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem die Apodisationsfunktion einen in mindestens einer Dimension nicht konstanten Verlauf des Betrags und/oder der Phase der komplexen Amplitudentransparenz aufweist.
3. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 2, bei dem die Apodisationsfunktion einen in der Mitte einer Modulatorzelle maximalen Betrag und graduell zu den Rändern abnehmenden Verlauf des Betrages der komplexen Amplitudentransparenz aufweist.
4. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 2, bei dem die Berechnung der Apodisationsfunktion abhängig von der gegebenen Form, Größe und Geometrie sowie einer bereits inhärenten komplexen Amplitudentransparenz einer Modulatorzelle erfolgt.
5. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem die Apodisationsfunktion an diskreten Abtastpunkten durch Zahlenwerte festgelegt ist, welche die komplexe Amplitudentransparenz an diesen Abtastpunkten beschreiben, wobei die Abtastpunkte untereinander einen Abstand aufweisen, der durch die Apodisationsmaske räumlich auflösbar ist.
6. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem mindestens zwei steuerbare Lichtmodulatoren eine Schichtanordnung bilden, wobei entweder jeder Lichtmodulator für sich eine eigene oder die mindestens zwei Lichtmodulatoren eine gemeinsame Apodisationsmaske aufweisen.
7. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 6, bei dem einer der mindestens zwei Lichtmodulatoren als ein Elektrobenetzungszellen aufweisendes Prismenarray ausgebildet ist.
8. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 7, bei welchem das Prismenarray von Elektrobenetzungszellen die Apodisationsmasken aufweist.
9. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem die Apodisationsmasken der vorgegebenen Gruppe von Modulatorzellen in einem vorgegebenen Ausschnitt des Fernfeldes des gebeugten Lichts einen Intensitätsverlauf mit vorgegebenen Intensitätswerten einstellen.
10. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 9, bei welchem der vorgegebene Ausschnitt des Fernfelds in mindestens einer Dimension entweder nur negative oder nur positive Beugungsordnungen umfasst.
11. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei welchem alle Modulatorzellen die gleiche Apodisationsfunktion aufweisen.
12. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem Modulatorzellen jeweils einem linken und einem rechten Betrachterauge zugeordnet sind und vorgegebene Gruppen von Modulatorzellen zum Erzeugen von den jeweiligen Betrachteraugen zugeordneten Sichtbarkeitsbereichen in einem Betrachterabstandsbereich zum Lichtmodulator bilden, wobei der mit der Apodisationsmaske eingestellte Intensitätsverlauf der einen Gruppe am Betrachterauge der anderen Gruppe minimiert ist und umgekehrt.
13. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem die Apodisationsmaske eine Apodisationsfunktion aufweist, deren komplexe
Amplitudentransparenz als eine variable Phasenfunktion mit konstantem Betrag ausgebildet ist.
14. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei welcher die Apodisationsmaske zum Verringern von vorzugsweise Störlicht eine
Apodisationsfunktion aufweist, deren komplexe Amplitudentransparenz binär ausgebildet ist.
15. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem zum Ermitteln der Apodisationsfunktion ein iteratives Verfahren vorgesehen ist, das als Rechenroutine in einer Recheneinheit abläuft, die das Ergebnis in einer Speichereinheit abrufbar bereitstellt.
16. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 9 und 15, bei dem das iterative Verfahren ein Fouriertransformationsverfahren enthält und das
Transformieren zwischen der Ebene des Lichtmodulators und seiner Fourierebene im Fernfeld erfolgt, wobei das an den Modulatorzellen gebeugte Licht an vorgegebene Intensitätswerte im vorgegebenen Ausschnitt des Fernfelds approximierbar ist.
17. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem die Apodisationsmaske als Amplitudenmaske ausgebildet ist, die durch Projektionslithographie, Interferenzlithographie oder Graustufenlithographie herstellbar ist.
18. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 1 , bei dem die Apodisationsmaske als Phasenmaske ausgebildet ist, die durch Erzeugen von Oberflächenprofilen oder Brechungsindexmodulation in Polymeren oder Glas herstellbar ist.
19. Holographisches Direktsichtdisplay nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem jeweils einer Grundfarbe zugeordnete Modulatorzellen eine vorgegebene Gruppe von Modulatorzellen bilden.
20. Holographisches Direktsichtdisplay nach Anspruch 19, bei dem der vorgegebene Ausschnitt des Fernfelds einen Bereich gleicher Beugungswinkel für alle Grundfarben zum Minimieren der Intensitätswerte umfasst.
21. Verfahren zum Ermitteln einer Apodisationsfunktion für Apodisationsmasken, welche in einem Array angeordnet einer Matrix von Modulatorzellen eines räumlichen steuerbaren Lichtmodulators nach Anspruch 1 zugeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren in iterativen Verfahrensschritten durchgeführt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , das folgende Verfahrensschritte aufweist:
- Ermitteln der Lage von Beugungsordnungen der Modulatorzellen einer vorgegebenen Gruppe
- Vorgabe eines individuell vordefinierten Intensitätsverlaufs in bevorzugten Beugungsordnungen oder Ausschnitten davon im Fernfeld - Festlegen einer Start-Apodisationsfunktion für eine einzelne Modulatorzelle der vorgegebenen Gruppe und schrittweises Optimieren der komplexen Amplitudentransparenz der
Apodisationsfunktion zum Approximieren an den vorgegebenen Intensitätsverlauf in den bevorzugten Beugungsordnungen oder Ausschnitten davon im Fernfeld.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die komplexe Amplitudentransparenz einer Modulatorzelle durch Festlegen einer Anzahl von Abtastpunkten innerhalb und außerhalb der Apertur der Modulatorzelle bestimmt wird, bei dem der Intensitätsverlauf im Fernfeld durch das Betragsquadrat der Fouriertransformierten der komplexen Amplitudentransparenz an einer gleichen Zahl von Abtastpunkten bestimmt wird, bei dem die schrittweise Optimierung der komplexen Amplitudentransparenz der
Apodisationsfunktion erfolgt, indem in einem weiteren Verfahrensschritt - die Abtastpunkte außerhalb der Apertur der Modulatorzelle auf den Wert 0 gesetzt werden
- eine Fouriertransformation der komplexen Amplitudentransparenz in die Fourierebene im Fernfeld durchgeführt wird - in den bevorzugten Beugungsordnungen oder Ausschnitten davon im
Fernfeld die Amplitude der Abtastpunkte auf einen Wert gesetzt wird, welcher der Quadratwurzel des vorgegebenen Intensitätswerts an diesem Abtastpunkt entspricht, und
- eine Fourierrücktransformation der komplexen Werte des Fernfeldes in die Ebene des Lichtmodulators durchgeführt wird.
PCT/EP2009/050476 2008-06-26 2009-01-16 Holographisches direktsichtdisplay mit apodisationseinrichtung Ceased WO2009156191A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020157032494A KR101738290B1 (ko) 2008-06-26 2009-01-16 아포다이제이션 디바이스를 구비하는 직시형 홀로그래픽 디스플레이
CN2009801247189A CN102077145A (zh) 2008-06-26 2009-01-16 具有切趾装置的全息直视显示器
US13/000,414 US8705156B2 (en) 2008-06-26 2009-01-16 Holographic direct view display having an apodization device
JP2011515251A JP5539340B2 (ja) 2008-06-26 2009-01-16 アポダイゼーション装置を有するホログラフィック直視型ディスプレイ
US14/212,706 US9041989B2 (en) 2008-06-26 2014-03-14 Holographic direct view display having an apodization device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008002692.1 2008-06-26
DE102008002692.1A DE102008002692B4 (de) 2008-06-26 2008-06-26 Displayeinrichtung zur dreidimensionalen holographischen oder stereoskopischen Darstellung räumlicher Objekte und Verfahren zum Ermitteln einer Apodisationsfunktion für eine Apodisationsmaske

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/000,414 A-371-Of-International US8705156B2 (en) 2008-06-26 2009-01-16 Holographic direct view display having an apodization device
US14/212,706 Continuation US9041989B2 (en) 2008-06-26 2014-03-14 Holographic direct view display having an apodization device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009156191A1 true WO2009156191A1 (de) 2009-12-30

Family

ID=40546630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/050476 Ceased WO2009156191A1 (de) 2008-06-26 2009-01-16 Holographisches direktsichtdisplay mit apodisationseinrichtung

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8705156B2 (de)
JP (1) JP5539340B2 (de)
KR (2) KR101738290B1 (de)
CN (2) CN104834202B (de)
DE (1) DE102008002692B4 (de)
TW (1) TWI435114B (de)
WO (1) WO2009156191A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009028626A1 (de) 2009-06-23 2011-01-05 Seereal Technologies S.A. Lichtmodulationvorrichtung für ein Display zur Darstellung zwei- und/oder dreidimensionaler Bildinhalte
DE102011052626A1 (de) 2011-08-12 2013-02-14 Seereal Technologies S.A. Flüssigkristalleinrichtung
WO2013056703A2 (de) 2011-10-20 2013-04-25 Seereal Technologies S.A. Anzeigevorrichtung und verfahren zur darstellung einer dreidimensionalen szene
DE102011055967A1 (de) 2011-12-02 2013-06-06 Seereal Technologies S.A. Messverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens
JP2014503836A (ja) * 2010-11-08 2014-02-13 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム 表示装置
WO2018037077A2 (de) 2016-08-24 2018-03-01 Seereal Technologies S.A. Holographische anzeigevorrichtung

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150103723A (ko) 2013-01-03 2015-09-11 메타 컴퍼니 가상 또는 증강매개된 비전을 위한 엑스트라미시브 공간 이미징 디지털 아이 글래스
CN103424875B (zh) * 2013-09-03 2015-05-20 中山大学 一种实现低串扰率多视点裸眼3d显示的设计方法
US10394189B2 (en) 2014-01-07 2019-08-27 Seereal Technologies S.A. Display device for holographic reconstruction
KR102163735B1 (ko) 2014-01-17 2020-10-08 삼성전자주식회사 복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치
WO2015165471A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 Danmarks Tekniske Universitet Contiguous diffractive images with reduced speckle
KR102390372B1 (ko) * 2015-06-01 2022-04-25 삼성전자주식회사 개선된 화질을 제공하는 공간 광변조기 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
KR102762118B1 (ko) * 2015-12-28 2025-02-03 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 이미지 품질을 최적화하는 디스플레이 디바이스 및 방법
DE102016100793A1 (de) * 2016-01-19 2017-07-20 Seereal Technologies S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Kodierung von komplexwertigen Signalen für die Rekonstruktion von dreidimensionalen Objekten
KR102481579B1 (ko) * 2016-05-18 2022-12-26 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 홀로그램을 생성하기 위한 방법
RU2650086C1 (ru) 2016-12-22 2018-04-06 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Устройство отображения голографических изображений и способ функционирования блока управления, содержащегося в нем
CN109581850B (zh) * 2017-09-29 2021-03-05 京东方科技集团股份有限公司 全息显示方法和全息显示装置
CN110244469B (zh) * 2019-06-19 2021-03-23 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种定向散射器位置和扩散角度的确定方法及系统
KR102754870B1 (ko) * 2019-07-25 2025-01-14 삼성전자주식회사 확장된 시야창을 제공하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법
CN111402712B (zh) * 2020-02-27 2021-05-11 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射抑制光学部件设计方法、显示屏和屏下摄像装置
CN112363264A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 沈阳仪表科学研究院有限公司 切趾变密度滤光片
KR20220135046A (ko) 2021-03-29 2022-10-06 삼성전자주식회사 홀로그래픽 디스플레이 장치
GB2632012B (en) * 2023-07-21 2025-08-20 Envisics Ltd Aperture mask

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163391A (en) * 1998-07-10 2000-12-19 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for holographic data storage
US20050168790A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-04 Asml Holding N.V. System and method for calibrating a spatial light modulator
DE102006030535A1 (de) * 2006-06-28 2008-01-03 Seereal Technologies S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Rekonstruktionen von in Raumlichtmodulatoren kodierten Informationen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2315902A (en) 1996-08-01 1998-02-11 Sharp Kk LIquid crystal device
BR0316222A (pt) * 2002-11-13 2005-10-04 Seereal Technologies Gmbh Holograma de vìdeo e dispositivo para reconstruir hologramas de vìdeo
US20060204861A1 (en) * 2005-03-14 2006-09-14 Eyal Ben-Eliezer Optical mask for all-optical extended depth-of-field for imaging systems under incoherent illumination
DE102006003741B4 (de) 2006-01-18 2009-08-27 Seereal Technologies S.A. Verfahren zum Kodieren eines computergenerierten Hologramms
DE102008000438A1 (de) 2008-02-28 2009-09-10 Seereal Technologies S.A. Steuerbare Ablenkeinrichtung
US8102724B2 (en) * 2009-01-29 2012-01-24 International Business Machines Corporation Setting controller VREF in a memory controller and memory device interface in a communication bus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163391A (en) * 1998-07-10 2000-12-19 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for holographic data storage
US20050168790A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-04 Asml Holding N.V. System and method for calibrating a spatial light modulator
DE102006030535A1 (de) * 2006-06-28 2008-01-03 Seereal Technologies S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Rekonstruktionen von in Raumlichtmodulatoren kodierten Informationen

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009028626A1 (de) 2009-06-23 2011-01-05 Seereal Technologies S.A. Lichtmodulationvorrichtung für ein Display zur Darstellung zwei- und/oder dreidimensionaler Bildinhalte
JP2014503836A (ja) * 2010-11-08 2014-02-13 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム 表示装置
JP2024054106A (ja) * 2010-11-08 2024-04-16 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム 表示装置
DE102011052626A1 (de) 2011-08-12 2013-02-14 Seereal Technologies S.A. Flüssigkristalleinrichtung
WO2013024027A1 (de) 2011-08-12 2013-02-21 Seereal Technologies S.A. Räumlicher lichtmodulator mit flüssigkristalleinrichtung mit reduziertem störlicht
WO2013056703A2 (de) 2011-10-20 2013-04-25 Seereal Technologies S.A. Anzeigevorrichtung und verfahren zur darstellung einer dreidimensionalen szene
DE102011055967A1 (de) 2011-12-02 2013-06-06 Seereal Technologies S.A. Messverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens
WO2013079727A1 (de) 2011-12-02 2013-06-06 Seereal Technologies S.A. Messverfahren und vorrichtung zur durchführung des messverfahrens
DE102011055967B4 (de) * 2011-12-02 2016-03-10 Seereal Technologies S.A. Messverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens
US11675426B2 (en) 2011-12-02 2023-06-13 Seereal Technologies S.A. Measurement method and device for performing the measurement method
WO2018037077A2 (de) 2016-08-24 2018-03-01 Seereal Technologies S.A. Holographische anzeigevorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
JP5539340B2 (ja) 2014-07-02
JP2011525638A (ja) 2011-09-22
KR101738290B1 (ko) 2017-05-19
TWI435114B (zh) 2014-04-21
CN104834202B (zh) 2018-01-23
TW201000950A (en) 2010-01-01
CN104834202A (zh) 2015-08-12
DE102008002692A1 (de) 2010-01-07
US9041989B2 (en) 2015-05-26
KR20150135534A (ko) 2015-12-02
CN102077145A (zh) 2011-05-25
KR20110028368A (ko) 2011-03-17
DE102008002692B4 (de) 2019-02-21
US20110096381A1 (en) 2011-04-28
US20140198361A1 (en) 2014-07-17
US8705156B2 (en) 2014-04-22
KR101571196B1 (ko) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009156191A1 (de) Holographisches direktsichtdisplay mit apodisationseinrichtung
DE69735989T2 (de) Richtanzeige
DE60036255T2 (de) Parallax-Streife, autostereoskopisches Bild und autostereoskopische Anzeigevorrichtung
DE102005021155B3 (de) Steuerbare Beleuchtungseinrichtung
DE102007012865B4 (de) Holographisches Projektionsdisplay mit korrigierter Phasenkodierung und Verfahren zum Rekonstruieren einer dreidimensionalen Szene in einem holographischen Projektionsdisplay
DE102007051520B4 (de) Komplexwertiger räumlicher Lichtmodulator, räumliche Lichtmodulationseinrichtung und Verfahren zur Modulation eines Wellenfeldes
DE102011056006B4 (de) Verfahren zur Kodierung eines Hologramms in einer Lichtmodulationseinrichtung
WO2018037077A2 (de) Holographische anzeigevorrichtung
WO2019185510A1 (de) Anzeigevorrichtung
DE102007019277A1 (de) Einrichtung zur Erzeugung von holografischen Rekonstruktionen mit Lichtmodulatoren
DE112016006094T5 (de) Anzeigevorrichtung und Verfahren zum Optimieren der Bildqualität
WO2007131810A1 (de) Reflektierendes optisches system, nachführsystem sowie holografisches projektionssystem und -verfahren
WO2012062681A1 (de) Anzeigegerät, insbesondere ein head-mounted display, basierend auf zeitlichen und räumlichen multiplexing von hologrammkacheln
DE102016100793A9 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kodierung von komplexwertigen Signalen für die Rekonstruktion von dreidimensionalen Objekten
WO2012085045A1 (de) Kombinierte lichtmodulationsvorrichtung zur benutzernachführung
DE102007025069A1 (de) Holographisches Rekonstruktionssystem mit einer Nachführung der Rekonstruktion
DE102016217785A1 (de) Optische Anordnung zur Erzeugung von Lichtfeldverteilungen und Verfahren zum Betrieb einer optischen Anordnung
WO2009050225A1 (de) Dynamische wellenfront-formeinheit
WO2020193489A1 (de) Verfahren und eine holographische vorrichtung zur dreidimensionalen darstellung von szenen
DE102010062728B4 (de) Lichtmodulationsvorrichtung für ein Display
DE102009054706B4 (de) Vorrichtung zur räumlichen Darstellung
DE112013005399B4 (de) Lichtmodulationsvorrichtung
DE102011005154B4 (de) Lichtmodulationsvorrichtung für ein holographisches oder ein autostereoskopisches Display
DE102018212233A1 (de) Vorrichtung zur Strahlformung für einen zur Materialbearbeitung eingesetzten Laserstrahl
DE102007011561A1 (de) Einrichtung zur Korrektur der Wellenlängenabhängigkeit in beugungsbasierten optischen Systemen

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980124718.9

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09769040

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13000414

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011515251

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117001946

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09769040

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1