在公知的光调制装置中，用于调制光波的复合相位和振幅值分别由两个不同的光调制装置或具有两层双折射率材料的光调制装置来实现和调制的，这导致增加了材料和调制的成本。本发明专利技术涉及一种简化了由双折射材料制成的单个光调制装置中光波的相位和振幅调制的新装置。在装置中，具有规则放置的用于相干光波的复合调制的具有双折射材料（ＬＣ）的可控光调制元件，以及控制双折射材料（ＬＣ）的分子（Ｍ）的光轴的诱导力定向的调制控制器，在两个维度中为光调制元件中的分子（Ｍ）的光轴的独立定向提供这些装置。该定向可由电、磁或光作用装置代替。该装置通过利用单个或结合的装置允许具有单个材料层的光调制装置中的光波的复值光调制。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有规则排列可控光调制元件的用于光调制的装置，其包含一种双折射材料，该双折射材料的分子轴受可控力的影响处于某一特定方向，以调制充分相干 光波的相位和振幅。 本专利技术的应用领域为光调制器装置，例如，在视频和电视装置、投影仪和类似装置中作为显示板用于全息显示的具有高图像清晰度的平板空间光调制器。与照明装置和光学系统结合，这些显示板可用作场景全息重建的全息显示器。全息显示器可以是直视(direct-view display)以及投影式显示器。可控元件可以是光调制器的像素。 本专利技术应当看作是与优选的实时或接近实时的视频全息显示的结合。在本专利技术中，视频包含多个场景(帧(frame))，每个场景在光调制器装置的元件中以全息图的形式单独编码。为了编码全息图，公知的有多种考虑了所提供的光调制器装置的特性的方法。 在本专利技术的说明书中，术语"规则排列可控元件"涉及光调制器的像素或光调制器的连续可变、非像素化编码表面，通过所要显示的信息形式上被分为离散的区域。 特定类型的全息显示器已在由申请人递交的较早的专利文件中公开，例如(1)EP1563346A2， (2)DE102004063838A1或(3)DE102005023743A1。 这里，全息计算在以下基础上实现将三维场景分成用于编码和全息重建的多个 物点。当相干光通过光调制器时，为了能够再次重建场景的每个物点，可控元件调制光的振 幅和/或相位。对每个物点进行编码，例如，在光调制器装置编码表面的某特定区域，且这 时所述区域重建物点。该区域被称为该物点的亚全息图。亚全息图大致对应于在透镜的焦 点处重建这一物点的全息编码的透镜功能。物点必须以复值的形式进行编码。复值的绝对 值，也就是振幅，在整个亚全息图上大约都是恒定的，它的量值取决于物点到屏幕的轴向距 离和物点的发光强度(luminous intensity)。亚全息图中复值的相位分布大致对应于透镜 功能，该透镜的焦距取决于物点到光调制器装置或屏幕的轴向距离。亚全息图的外部，该物 点的数值'0'必须写入光调制器装置。只有那些位于亚全息图内的光调制器的像素才用于 单个物点的重建。整个全息图由增加各个亚全息图得到。 例如，场景的全息重建可借助于在可见区和光调制器装置之间延伸的重建范围中 的光学重建系统产生。由在光调制器装置内进行编码的场景的全息图发出的波阵面在可见 区叠加，且从眼睛位置可观看到已重建的物点。观察者的双眼不能同时观看到叠加的已调 制波阵面的重建。在时分多路或空分多路过程中为观察者的每只眼睛生成三维场景的各个 透视图，其中所述视图的视差不同，但可被大脑认知为单个全息3D显示。 为了观察三维场景的重建，观察者可以注视光调制装置，场景的全息图在该调 制器装置上直接编码，并且该调制器装置充当屏幕。这被称为直视布置(direct-view arrangement)。可选择地，观察者也可以注视屏幕，图像或者在光调制器装置上编码的全息 值的变换投射到该屏幕上。这被称为投影装置(projection arrangement)。观察者的眼睛 位置以公知的方式通过位置探测器来检测，该位置探测器通过软件装置连接到计算单元。 场景全息图的计算，该全息图也可以是计算机生成的全息图，且其值可以以查找 表的形式在存储单元内获得，在计算单元内为每个物点提供必须进行编码、也就是写入光调制器装置的复数和复值。复值在像素化空间光调制器的情况下在空间光调制器(spatial light modulator, SLM)的像素中或在连续编码表面的离散区域编码，所述区域在非像素化 SLM的情况下形式上由所要显示的信息来确定。 入射相干光波可通过仅调制光波相位的SLM来调制，或者也可通过只作用于振幅 调制的SLM来调制。另外，还有实现组合相位和振幅调制的SLM。振幅和相位值的固定组合 可写入这些SLM中，但不是任意的复值都能写入。 在SLM中显示复数的传统的解决方案例如利用SLM的多个相邻像素来显示一个复 数。但这往往导致一些不利因素。例如，典型地，振幅在多个相邻像素中编码会导致光调制 器装置的低衍射效率。要是相位值在多个相邻像素中编码，就需要额外的耗时重复的计算 过程以使将要编码的近似值尽可能接近真实场景。 其它显示复数的公知解决方案，例如，正如第US5416618号专利文件所公开的，利 用多个光调制器的结合，例如，二相调制光调制器或相位调制光调制器和振幅调制光调制 器。其中的一个缺点是需要一个非常艰难和费力的调整过程以精确匹配两个光调制器的像 素网格。 第US5719650号专利文件描述了控制彼此独立的振幅和相位的光调制器。它包 含两个各自具有一个液晶层的偏振旋转元件，每个所述元件置于两个承载基板(carrier substrate plates)之间。另外，为每个液晶层层分别提供基电极(basic electrodes)和 栅电极(grid electrodes)。已在制造过程中完成两个元件的对齐。然而，现在商业上还未 出现这样的SLM :只包括一个液晶层，且全息场景的复值信息可直接写入该SLM并且用光调 制。 按照公知常识，实现光调制的一种方式是基于液晶(LC)的使用。液晶是双折射材 料，可将其分子光轴方向控制在所需的方向，例如，通过施加电场。向列型液晶中，光轴为分 子纵轴。在这类光调制器中，入射光的调制依赖于相对于光通过光调制器的方向的分子光 轴的固定方向和光的偏振。公知的LC型光调制器可用作振幅调制光调制器或相位调制光 调制器。 第EP0583114号专利文件描述了 一种光学可寻址SLM(opticallyaddressable SLM，OASLM)。除了液晶层和电极外，它还包含光导层。光导层的传导率是可变的，这取决于 射入SLM的写入光的强度。这时，如果在电极和光导层施加电场，光导层将影响施加于液晶 层的场，这取决于由写入光控制的传导率。液晶层分子的方向受所施加电场的影响，这时， 它用于调制充分相干读出光。在EASLM中，单独控制的电压必须寻址到每个像素中，而在 OASLM中，提供持续控制电压并且分子的方向局部受写入光的影响。然而，传统的OASLM仅 可用于调制读出光(read light)的相位或振幅。 在具有单液晶层的单个光调制器中，相位和振幅因此不能彼此独立进行调制，因 为施加到LC层的电场或相似有效力总是只修改一个参数以影响液晶分子轴的方向。这将 在下文中参照附图说明图1的相位调制和图2的振幅调制进行详细说明。 图1示意性表示代表公知技术中的像素化相位调制光调制器，它的功能将结合具 有一个像素P大小的调制区域的例子进行如下说明。仅示出和说明主要元件。 图示像素P具有框架且包含双折射材料，例如，近似相干光射入其上的具有分子M 的液晶层LC。光入射的方向垂直于图的平面，在图中以带十字的圆表示。图中，所示为相位调制光调制器在未工作状态时分子M处于初始状 态。入射光是垂直地偏振，用双箭头表示，并且分子M的光轴平行于入射光。 在图lb和lc中，示意性表示在中压(medium voltage)下像素P处在相位调制光 调制器的状态。分子M的光轴受施加电压V的影响以一定角度偏离平面。如果施加最大电 压，光轴将与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有规则排列可控光调制元件的装置，该装置包含用于调制充分相干光波的相位和振幅的分子形式的双折射材料，调制控制器控制分子光轴方向，该方向受施加力的影响，其特征在于，通过在彼此独立的两个维度中影响光调制元件内分子（Ｍ）的光轴的方向的可控装置以及通过设置在出口处的起偏器来定向。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特莱斯特，拉尔夫豪斯勒，斯蒂芬布什贝克，
申请(专利权)人：视瑞尔技术公司，
类型：发明
国别省市：LU[卢森堡]
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