[發明專利]用于顯示二和/或三維圖像內容的顯示器的光調制器裝置

有效

• 申請號: 201080037410.3
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN102483605A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 伯·克羅爾;諾伯特·萊斯特;杰拉爾德·菲特雷爾;羅伯特·米斯拜奇;斯蒂芬·瑞切特
• 申請（專利權）人: 視瑞爾技術公司
• 主分類號: G03H1/22
• 分類號: G03H1/22;G02F1/29;G02F1/1347;G02F1/1343
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 賀小明

技術領域

本發明涉及一種用于顯示二和/或三維圖像內容或圖像序列的顯示器的光調制器裝置。該光調制器裝置包含光調制器和控制單元。根據在光調制器上的位置，實質上平行的光波場的相位和/或振幅可以被光調制器改變。光調制器可由控制單元控制。本發明還涉及一種顯示器和一種光調制器裝置的制造方法。

背景技術

全息顯示器包含現有技術中公知的具有像素矩陣排列的空間光調制器(SLM)。例如，有可以改變或調制與SLM相互作用的光的相位或振幅或兩者都改變或調制(即復值)的光調制器。

僅作為一個例子，參考根據WO?2005/060270A1的自動立體顯示器(ASD)，其取決于當前的眼睛位置，分別檢測到至少一個觀察者當前的眼睛位置并向觀察者左眼和右眼偏轉的立體象。這是通過底板關閉裝置實現的。至于全息顯示器，參考WO?2006/066919A1或WO?2006/027228A1給出一些例子。在這種全息顯示器的傅立葉平面生成較高的衍射級。這些衍射級之間的距離與顯示器的SLM的像素間距，即，光調制器的周期性結構之間的中心到中心的距離，相互成比例。對于具有觀察者窗口的全息顯示器，衍射級必須至少包含這個觀察者窗口的尺寸。因此要選擇SLM的像素間距以與觀察者窗口的期望尺寸相匹配。由于觀察者窗口僅比眼睛瞳孔的直徑稍大些，因而像素間距相對較大，典型值介于30μm到50μm之間。

此外，然而，如果將觀察者的一只眼睛置于觀察者窗口中，全息重建將僅僅變得可見。因此，觀察者只好待在固定位置，或觀察者窗口不得不跟蹤到觀察者眼睛的當前位置。為此，需要提供一種眼睛檢測裝置和一種光束跟蹤裝置?，F有技術中的光束跟蹤裝置，例如在WO?2006/119920A1中描述的光源跟蹤裝置或在WO?2008/142108A1中描述的電潤濕單元跟蹤裝置，既復雜又昂貴。

現有技術還已知實現物鏡功能，物鏡可以作為單獨的單元提供，也可以集成在跟蹤裝置中。這個物鏡功能用于將顯示器的不同位置的光聚焦至觀察者平面上的所需位置。例如，Z跟蹤，即在顯示器軸向上跟蹤觀察者窗口(即當觀察者眼睛向顯示器移動或遠離顯示器移動時)，需要可變的物鏡功能。

然而，也可以通過軟件方式實現光束跟蹤，即通過可變編碼的方式，例如像WO?2006/066906A1中所描述的。根據該方法，根據具體情況，除了全息圖，還將線性相位剖面在SLM的像素中編碼。然而，可以合理使用的通過編碼進行跟蹤的角范圍還受到SLM的間距的限制。通常，在采用該方法時跟蹤范圍可包含若干個衍射級，所跟蹤的觀察者窗口的亮度根據各較高衍射級降低的亮度而降低。因而，合理的跟蹤范圍通常包括一個或最多兩到三個衍射級。

通常，也可以使用具有較小像素間距的SLM。觀察者在全息顯示器前合理的運動范圍需要幾度的角。盡管這將需要幾微米范圍內的間距。例如，間距為2μm的24英寸顯示器將導致大約400億個像素，這對于制造、尋址和實時全息信息的計算機化生成是不可行的。

發明內容

因此，本發明的目的是提供并進一步發展一種光調制器裝置、一種顯示器和一種制造上述類型的光調制器裝置的方法，以克服前述的問題。具體說，本發明公開一種容易實現的跟蹤全息顯示器觀察者窗口或跟蹤自動立體顯示器的最佳位置或多視角顯示器光束偏轉的方法和裝置。

關于光調制器裝置，本發明的目的是通過權利要求1中的教導解決的。本發明進一步的優選實施例和改進由從屬權利要求限定。

根據本發明，一種上述類型的光調制器裝置的特征在于，在光波場的傳播方向，光調制器之后是至少一個衍射裝置。這個衍射裝置包含可變衍射結構。這個衍射結構衍射已由光調制器通過可預先設定的方式調制了的光波場。

根據本發明，最初已經發現可以通過以下方式特別地實現對至少一個觀察者窗口的跟蹤，即，在光波場的傳播方向上，光調制器之后設置含可變衍射結構的衍射裝置。這可以用于根據觀察者當前眼睛的位置改變衍射裝置的衍射結構，這樣衍射裝置生成光調制器影響過的光波場的限定的較高衍射級或者其通過衍射方式向觀察者當前眼睛位置偏轉光束。已經受到光調制器影響的光波場的周期性重現在各個衍射級被生成。衍射裝置的衍射結構由控制單元設置或控制，這樣被光調制器影響的光波場的重現，即觀察者窗口的重現，也生成于觀看顯示器的觀察者當前眼睛位置。因此，觀察者能夠根據WO?2006/066919A1中所描述的原理在視覺上感知寫入光調制器的信息。