本发明专利技术通过在全息直视显示器中的切趾避免邻近眼睛中强度的串扰。为切趾掩模利用或调整公知的切趾函数，使得所述函数降低选择的较高量值的衍射的强度。出于该目的，全息直视显示器包含具有调制器单元并且将碰撞相干光调制为相位和/或振幅的可控光调制器，和切趾掩模阵列。对于预先确定的调制器单元组来说，切趾掩模具有相同的切趾函数，凭借该切趾函数可以为调制器单元设定复振幅透明度。该透明度对应于调制器单元的远场中的单独地预先确定的强度轮廓，其中预先确定的强度轮廓包括较高量值的衍射的光强度，和/或由光调制器发出的干涉光的光强度。为了检测切趾函数，提供迭代方法，该迭代方法在计算单元中以计算程序的方式运行。应用领域包括用于在全息直视显示器中实现不同类型调制的光调制器单元。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】具有切趾装置的全息直视显示器 本申请是申请人为视瑞尔技术公司，专利技术名称为"具有切趾装置的全息直视显示 器"，国际申请号为PCT/EP2009/050476,国际申请日为2009年1月16日，国家申请号为 200980124718. 9,进入中国国家阶段日期为2010年12月27日的专利技术专利申请的分案申 请。 本专利技术涉及一种全息直视显示器，该显示器包含至少一个具有用于衍射光的调制 器单元矩阵以及切趾掩模阵列的可控空间光调制器。此外，本专利技术涉及一种求得切趾掩模 的切趾函数的迭代过程。本专利技术的应用领域包括会具有大的显示区域和/或小的结构深 度的光电显示装置，例如用于PC、TV、移动电话或其它具有显示信息功能的电器的直视显示 器。 可控空间光调制器（SLM)的调制器单元矩阵包含起可主动切换的调制器区域和 在中间（划分条、单元边界）的非主动区域。这两个区域的面积比被称为填充因子。非主 动区域形成固定的光栅结构，在该位置，光发生衍射。如果用相干或者部分相干光照明空间 光调制器，则衍射光将显示出特有的多束干涉效应。空间光调制器的衍射远场与空间光调 制器的复振幅透射或复振幅反射的傅里叶变换一致。非主动区域是预先确定的并且对每一 类SLM具有特有的特点。在这些区域，衍射导致较高衍射级的发生，其会导致光学系统的功 能性和质量的损害。 如果它们在全息重建的实际图像上重叠，那么较高衍射级可以以噪声增加、孪生 像的形式或者例如通过在产生于远场的SLM的图像点周围的亮点例如对光学系统的功能 性产生不利的影响。现有
公知的用于消除由SLM矩阵的调制器单元产生的较高衍 射级的有效装置是空间过滤器，其放置在接着SLM的光学系统的中间焦点位置。空间过滤 器仅透射需要的衍射级，而所有其它的衍射级由设计为孔眼掩模的空间过滤器阻隔。这样 的过滤器布置的缺点是中间图像或者中间焦点必须在光路上接着SLM而产生。首先，这样 大大增加了光学系统的结构深度。其次，随后的光学系统（透镜或者反射镜）的孔径（有 效开度）必须和SLM的孔径差不多一样大。这限制了这样的空间过滤器对相对小的SLM的 适用性并且因此限制了其对投射式显示器的适用性。 切趾是一种用于在爱里圆斑（Airy disc)的外环的重叠处进行光学过滤方法，其 中爱里圆斑的外环表示较高衍射级。采用该方法的优点例如是成像系统中在损失成像系 统的分辨率的情况下改进图像对比度，因为例如在光路的出口孔径处放置特殊的梯度过滤 器。 借助于切趾函数tsuH4# (X，y)可以实现调制器单元的切趾。切趾函数总体上是根 据它们的实际使用而计算的，并且例如在掩模或者过滤器中实现。此外，可以分析地说明的 多个公知的切趾函数在文献中进行了讨论。除了余弦或者三角函数以外，还存在例如名为 布莱克曼（Blackman)、海明（Hamming)或者韦尔奇（Welch)函数的公知切趾函数。这些切 趾函数为一般的切趾任务提供了解决方案。 由本申请人递交的DE 10 2006 030 535 Al号专利文件描述了在投射显示器中在 具有像素矩阵的空间光调制器中对切趾函数的使用。像素矩阵的切趾在这里只能通过照明 空间光调制器的光的各自调制实现。为此，用适当的函数调制平面相干照明波，该函数的周 期与调制器的像素结构相匹配。 在用于生成全息重建的全息直视显示器中，用充分相干光照明可控光调制器并且 可控光调制器在远场中为每一只眼睛生成单独的可见区（也称为观察者窗口）。较高衍射 级的强度可以发散到邻近的可见区并且因此在观看重建时妨碍观察者。迄今为止，还没有 用于在这些可见区中降低较高衍射级串扰的基于切趾的公知解决方案。 众所周知，要想变得有效，切趾必须满足由实际所使用的调制器装置所给出的边 界条件。 综上所述，现有技术存在以下不足： 对于真实的全息重建的生成，也就是亮度值描述的尽可能真实的话，就需要较高 衍射级在至少一个特定的区域内明确地降低。这些区域位于观察者平面内的确定的位置。 具体说，应该有可能尤其大大地降低落入其它眼睛中的那些衍射级。 传统的切趾函数没有实现的另一个应用是，在除了零级衍射以外的至少一个衍射 级中相对发光强度相对于所有其它衍射级增加。 本专利技术的目的是通过切趾降低由包含可控调制器单元矩阵的全息直视显示器的 可控空间光调制器的远场中的调制器单元引起的较高衍射级，其中光调制器是不允许空间 过滤器过滤的光学系统的组件。 这些问题将借助于切趾掩模阵列消除。光调制器还将允许在衍射的相干光的不同 衍射级中单独规定强度分布。 同时，还将尽可能消除由调制器单元的设计引起的其它干扰效应，从而改进光学 系统的成像质量。 此外，在切趾掩模中，在整个调制器单元中为连续的轮廓提供切趾函数或者是用 各个步骤的离散值实现切趾函数将是可能的。 此外，总体上将修改公知的切趾函数使得这些修改对不同的应用都是有效的并且 是技术上可行的。 由此仅将全息直视显示器的透射率降低到很小的程度。 通过根据本专利技术的全息直视显示器解决该目的，其中，该全息直视显示器包含 -至少一个具有调制器单元矩阵的用于衍射光的可控空间光调制器，所述空间光 调制器在光调制器的远场中实现单独地预先确定的强度轮廓， -切趾掩模阵列，其中将用于调制充分相干光的相位和/或振幅的每一个调制器 单元分配到切趾掩模， -至少一组确定的调制器单元，其被分配到具有相同的切趾函数的切趾掩模，以 及 -将要为至少一组调制器单元设定的复振幅透明度（complex amplitude transparency)，并且该复振幅透明度根据将要实现的预先确定的强度轮廓为该组调制器 单元设定切趾函数，其中预先确定的强度轮廓包括在至少一个较高衍射级中发光强度的降 低和/或由光调制器发出的杂散光的降低。 在本专利技术中将复振幅透明度理解为复值过滤函数T，该函数具有以 T (x,y)= A (x,y) · exp 为形式的振幅A和相位φ。其描述了穿过切趾 掩模的电磁波的振幅和相位的改变。 在本专利技术一实施例中，切趾掩模的切趾函数至少在一维中显示出绝对值的非恒定 轮廓和/或复振幅透明度的相位。例如，切趾函数可以至少在一维中具有在调制器单元的 中心处的最大值，以及朝向调制器单元边缘逐渐下降的复振幅透明度。 为了能够计算切趾函数，必须知晓将要被切趾的调制器单元的特定的形状、尺寸 和几何结构，以及调制器单元已经固有的复振幅透明度。具体说，知晓像素孔径的像素间 距、填充因子以及形状和位置这些参数是必要的。如果单个调制器单元的填充因子FF是例 如FF>0. 5,并且如果调制器单元的面积不是太小，那么单个调制器单元的透射率轮廓的具 体选择用于实现观察者窗口的较高衍射级的强度不以干扰的方式对邻近的眼睛的观察者 窗口产生串扰。 在离散扫描点处通过描述那些扫描点处复振幅透明度的数值确定切趾函数，其中 扫描点显示出可以通过切趾掩模部分地解决的相互距离。 在全息直视显示器的一个实施例中，至少两个可控光调制器是叠在一起的，其中 要么每一个光调制器具有专用的切趾掩模，要么至少两个光调制器具有共同的切趾掩模。 此外，将全息直视显示器的至少两个可控光调制器中的一个光调制器设计为形成 包含电润湿单元的棱镜阵列。规定切趾掩模分配到电润本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全息直视显示器，包含–具有调制器单元矩阵的用于衍射光的可控空间光调制器，所述空间光调制器在光调制器的远场中实现单独地预先确定的强度轮廓，–切趾掩模阵列，所述阵列被分配到空间光调制器，其中将用于调制充分相干光的相位和/或振幅的可控空间光调制器的每一个调制器单元分配到切趾掩模，–至少一组确定的调制器单元，其被分配到具有相同的切趾函数的切趾掩模，以及–为至少一组调制器单元设定的复振幅透明度，并且该复振幅透明度根据实现的预先确定的强度轮廓为该组调制器单元设定切趾函数，其中预先确定的强度轮廓包括在至少一个较高衍射级中发光强度的降低和/或由光调制器发出的杂散光的降低。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特·莱斯特，斯蒂芬·瑞切特，
申请(专利权)人：视瑞尔技术公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU
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