光调制装置制造方法及图纸

技术编号:16608419 阅读:156 留言:0更新日期:2017-11-22 18:56
本发明专利技术涉及一种用于显示装置(10)特别是全息显示装置的光调制装置(60),其中显示装置(10)用于表示二维和/或三维重建场景。光调制装置(60)包括至少一个空间光调试器(70)和具有已知光学特性的光学元件(80),该至少一个空间光调试器(70)包括用于调制入射光的调制元件。入射在至少一个空间光调制器(70)上的光是充分相干的。至少一个空间光调制器(70)和光学元件(80)以这种方式彼此组合,即,使得光学元件(80)使从空间光调制器(70)发出的未调制光在角度范围内散射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光调制装置本专利技术涉及一种用于显示装置特别是全息显示装置的光调制装置,该显示装置用于表示二维和/或三维重建场景,通过该显示装置,在将光调制装置并入显示装置之后,避免了将观察显示装置的人暴露于从光源装置发射的光辐射所引起的风险。本专利技术还涉及包括这种光调制装置的显示装置。光调制装置主要用于调制显示装置(也称为显示器)中的入射光。这种光调制装置包括调制元件(所谓的像素),该调制元件根据其控制来调制入射光。这些调制元件由主要基于使用液晶(LC)的光调制装置中的可控层形成。在显示装置中,当然也可以使用不基于液晶,但是例如基于电润湿或者使用微机电系统(MEMS)的光调制装置。特别是用于二维(2D)和/或三维(3D)重建场景的全息显示的光调制装置,主要是使用发射充分相干光的光源装置进行照明。这种可用的光源是例如激光器或者甚至LED(发光二极管)。然而,由于暴露于激光光束区域的人可能会有激光的严重危险,所以使用激光器需要增加安全措施。例如,可能发生人的身体上某些部位的灼伤或者眼睛的损伤,或者甚至如果激光进入人的眼睛,也不能排除视力的丧失。为此,当使用某些功率的激光器时,需要采取适当的保障措施,例如遵守各国设定的保障措施。关于使用激光器作为光源的二维(2D)显示装置的安全性,例如投影仪或激光电视,这些显示装置通常包括散射箔,该散射箔提高了均匀性,以确保激光器的安全性。结果是,显示装置的表面或其上投影有图像的屏幕充当空间上不相干的照明表面,该不相干的照明表面不是在单个点上而是在人的眼睛的区域上成像的。在DE19640404A1中公开了获得高激光安全性的另一选择。用于在投影屏幕上显示图像的装置包括图像产生装置和作为光源的激光器,其中图像产生装置可以以两种操作模式操作,其中第一种是正常操作模式,和第二种操作模式是激光辐射对人无害的模式。为了避免眼睛受损,当传感器检测到直接位于激光器的光束路径中的人时,图像生成装置切换到第二操作模式。然而,当使用全息显示装置时,不能使用如上所述的这种散射箔,因为全息重建需要相干光。光的相干性被这种散射箔减少甚至被破坏。通常,全息图被编码到光调制装置中,其中在光调制装置的操作期间,换句话说,在光调制装置的控制期间,全息图引起光的散射并且将光分配在空间内。然而,如果光调制装置或光调制装置的控制失败,导致整个光进入或被引入所使用的衍射级的焦点,例如零级衍射级,则它可能变得关键和危险。这将通过以下示例简要说明:最先进的全息显示装置包括光源装置,通常是激光光源、空间光调制器、光束偏转装置和光束成形装置(例如透镜)。例如在DE10353439B4中描述了这种显示装置的设计和功能。显示装置和DE10353439B4的附图应当说明最先进的全息显示装置和本专利技术,其中本专利技术的图1和图2应示出DE10353439B4的显示装置的部分,这仅在原则上对于本专利技术是重要的。图1示出了全息显示装置1的侧视图。为了清楚起见,这里未示出显示装置1的各个元件或部件。显示装置1包括例如光源装置、空间光调制器以及光束偏转装置和/或光束成形装置。在显示装置1中调制的光以一束光束2离开上述显示装置,并且照亮虚拟观察窗口3。当观察者的一只眼睛与虚拟观察窗口3的位置一致时,三维(3D)场景4通过该虚拟观察窗口3可视为全息重建。这里,虚拟观察窗口3位于空间光调制器的傅立叶平面中。场透镜对从空间光调制器发出的光进行聚焦,其中场透镜的焦点位于观察窗口3的平面内。图2示出了如果空间光调制器允许光在未调制状态下通过,则在光传播的方向上,这束光束2如何在全息显示装置1之后形成焦点F。这可能是例如在全息显示装置1发生故障的情况下的情形,其中用于控制空间光调制器和光束偏转装置的控制装置不能正常工作。将这束光束2聚焦在焦点F上会影响显示装置1的激光安全性,并且可能损害观察者的眼睛的健康。一方面,这束光束2中的所有光聚焦在焦点F上,并且因此可以完全击中观察者的眼睛或眼睛瞳孔。根据图1,光通常分布在观察窗口3的区域上,因此仅部分地击中观察者的眼睛或眼睛瞳孔。另一方面,关于全息显示装置的激光安全性,应考虑使用的光源的角度扩展。根据事故预防规则BGVB2“激光辐射”(德国激光安全法规BGVB2兼容国际规定IEC60825),该角度扩展包括在事故预防规则BGVB2“激光辐射”所要求的校正因子C6以及最大允许辐射的计算结果两者中。具有小角度扩展的光源被成像在眼睛的视网膜的小区域上,并且因此比具有相同功率的较大角度扩展的光源更危险。在激光的光束路径中不存在散射光学元件的情况下光源具有小角度扩展。在这种情况下,在眼睛的视网膜上存在光源的衍射极限点图像。另一方面,除了别的之外,存在当根据图1,具有空间扩展的三维场景4全息地重建并且在眼睛的视网膜上成像时,具有大角度扩展的光源。因此,全息显示装置的故障特别导致由激光辐射引起的观察者的眼睛损伤。因此,本专利技术的目的是提供一种用于表示二维和/或三维场景的显示装置,通过该显示装置,即使在显示装置或光调制装置的故障的情况下也能够避免由于强光源对观察者造成的危害,特别是对观察者的眼睛造成的危害。根据本专利技术,根据权利要求1和9的教导实现该目的。一种根据本专利技术的用于显示装置特别是全息显示装置的光调制装置(其中该显示装置用于表示二维和/或三维重建场景)包括至少一个空间光调制器和已知光学特性的光学元件,该空间光调制器包括用于调制入射光的调制元件。入射到至少一个空间光调制器上的光是充分相干的。至少一个空间光调制器和光学元件彼此组合,使得光学元件在角度范围内散射从空间光调制器发出的未调制的光。通过在光调制装置中设置光学元件,在空间光调制器和/或空间光调制器的控制发生故障的情况下,或者空间光调制器的控制或空间光调制器本身或显示装置发生故障,光将不会被聚焦而是散射,使得可以消除或避免对观察重建场景的人/观察者的危害,特别是对观察者的眼睛的损害。换句话说,除了现有的部件或元件之外,全息显示装置尤其包括光学元件,该光学元件在空间角度范围内散射入射光。这里,光学元件的特性是已知的。结果是,当显示装置或光调制装置正常工作时,优选地全息地重建三维场景,使得该三维场景可以被观察者观察。在光调制装置或显示装置发生故障的情况下,由于光学元件的散射特性,从光调制装置发出这束光束将不会聚焦到焦点,而是将分布在空间光调制器的平面(例如傅里叶平面)中的区域上。因此,避免了对重建场景的一个或几个观察者的眼睛的危害或损害。这确保了高水平的被动激光安全性。这里,术语“被动激光安全性”被理解为即使分别在用于控制光调制装置的控制装置和/或光束偏转/光束成形元件失效或故障的情况下,和/或在光调制装置本身或显示装置失效或故障的情况下避免对一个或几个观察者/人的危害或损坏。因此,不仅在光调制装置的操作期间,而且也在光调制装置的失效或故障期间都避免了对人的风险。此外,术语“激光安全性”不仅仅包括作为光源的激光器,而且还包括产生充分相干光的其他光源,例如可能由于其高功率而给人造成风险的发光二极管(LED)。根据本专利技术的光调制装置可以用在根据权利要求9的用于表示二维和/或三维重建场景的显示装置中,特别是在全息显示装置中,此外,该显示装置包括用于发射充分相干光的照明装置和用于光束成形和/或光本文档来自技高网...
光调制装置

【技术保护点】
一种用于显示装置特别是全息显示装置的光调制装置,其中所述显示装置用于表示二维和/或三维重建场景,所述光调制装置包括:‑至少一个空间光调制器(70),所述至少一个空间光调制器(70)包括用于调制入射光的调制元件,‑具有已知光学特性的光学元件(80),其中入射在所述至少一个空间光调制器(70)上的光是充分相干的,并且其中所述至少一个空间光调制器(70)和所述光学元件(80)彼此组合,使得所述光学元件(80)使由所述空间光调制器(70)发射的未调制的所述光在角度范围内散射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.28 DE 102015101203.01.一种用于显示装置特别是全息显示装置的光调制装置,其中所述显示装置用于表示二维和/或三维重建场景,所述光调制装置包括:-至少一个空间光调制器(70),所述至少一个空间光调制器(70)包括用于调制入射光的调制元件,-具有已知光学特性的光学元件(80),其中入射在所述至少一个空间光调制器(70)上的光是充分相干的,并且其中所述至少一个空间光调制器(70)和所述光学元件(80)彼此组合,使得所述光学元件(80)使由所述空间光调制器(70)发射的未调制的所述光在角度范围内散射。2.根据权利要求1所述的光调制装置,其特征在于,所述光学元件(80)包括多个单元(H1...Hn),其中在所述光通过所述光学元件(80)的单元(H1...Hn)期间,所述光经历对于所述光学元件(80)的每个单元(H1...Hn)已知的相位调制。3.根据权利要求2所述的光调制装置,其特征在于,所述光学元件(80)的单元(H1...Hn)被分配给所述空间光调制器(70)的每个调制元件。4.根据权利要求2所述的光调制装置,其特征在于,将多...

【专利技术属性】
技术研发人员:拉尔夫·豪斯勒
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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