CN102656513A - 用于调制和显示光学效应的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调制和显示光学效应的系统，该系统包括照明装置（BV）和位于所述照明装置外面的至少一个显示对象（DO），其中所述照明装置（BV）包括至少一个输入极化单元（POE）以及至少一个调制单元（OME），所述输入极化单元用于尤其是以基于时间的方式来影响极化，所述调制单元用于尤其是以基于时间和/或基于位置的方式来影响极化和/或阻滞，并且其中所述显示对象（DO）包括用于尤其是以基于位置和/或基于时间的方式来影响阻滞的至少一个对象阻滞器单元（POB）和输出极化单元（PE），所述至少一个对象阻滞器单元适于可逆或不可逆地对图像信息段留下印记，以及其中从所述照明装置（BV）出来的调制的光（S出）碰撞对象阻滞器单元（POB）从而在那里与图像信息段交互，由此通过输出极化单元（PE）来使光学效应可视化。本发明还涉及用于调制和显示光学效应的方法，其中关于极化和/或阻滞，尤其是以基于时间和/或基于位置的方式，通过对能量的暴露，在调制单元（OME）中调制光的质量，和/或在对象阻滞器单元（POB）中，尤其是以基于时间和/或基于位置的方式，通过对能量的暴露和/或通过材料转换和/或通过结构改变，图像信息段可逆或不可逆地被留印记到对象阻滞器单元（POB）中，以及其中光的质量的调制与在对象阻滞器单元（POB）中的图像信息段进行交互，由此可以通过输出极化单元（PE）来使光学效应可视化。

Description

用于调制和显示光学效应的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于调制和显示光学效应的系统，以及涉及一种根据权利要求13的前序部分的用于调制和显示光学效应的方法。

背景技术

根据EP 0682782可知一种用于调制和显示光学效应的系统和方法，其中通过各种信号源生成动态的图像并且调制其结构和/或颜色。然而，由于所涉及的原理，这里存在以下缺点，即从照明装置出来的光已经明显包括了将要显示的图像信息。这里的另一个缺点是就各种可能的显示器和可能的变化而言，所述系统和方法相对不够灵活，因为只有照明装置本身适于这种变化，而基本原则不允许在照明装置之外的变化。

发明内容

所以，本发明的目的是提出一种用于调制和显示光学效应的新的系统或方法，该新的系统或方法避免了上述缺点，建立了一种更容易操作或更灵活的可更改的用于调制和显示光学效应的系统或方法，以及还允许从照明装置出来的光是中性的（neutrally）而不带有任何可视图像信息。

通过根据权利要求1和13的指导的本发明实现该目的。

本发明的优选的实施方式是从属权利要求的主题。

根据本发明，通过以下方案解决问题：用于调制和显示光学效应的系统表现为具有（exhibit）照明装置和至少一个显示对象，所述至少一个显示对象位于所述照明装置的外面，其中所述照明装置表现为具有用于尤其是以基于位置的方式影响极化的至少一个输入极化单元，以及用于尤其是以基于时间和/或基于位置的方式影响极化和/或阻滞的至少一个调制单元，其中所述显示对象表现为具有至少一个对象阻滞器（retarder）单元，以及输出极化单元，其中所述对象阻滞器单元用于尤其是以基于位置和/或基于时间的方式影响阻滞，其适于可逆或非可逆地给图像信息段留下印记（impressing），以及其中从照明装置出来的调制的光碰撞（hit）对象阻滞器单元，以在此影响图像信息段，从而可以通过输出极化单元来使光学效应可视。

在此，在照明装置与显示对象之间基本上可以是任意期望的距离。例如，可以测量几厘米，也可以测量几米。空间分离以及所造成的输出极化单元布置在照明装置外面的一个优点是照明装置与显示对象之间的光学路径位于输入极化单元与输出极化单元之间。从而，不能从照明装置与显示对象之间的光来辨认可视的图像信息段，所述可视的图像信息段显现成中性的。

另外，照明装置和显示对象的空间分离和操作和/或功能安排（arrangment）便于能够改变光学效应的显示。具体地，从而可以在照明装置中改变光学效应的显示，以及还可以在显示对象本身中引起该改变。结果，有至少两种用于从技术以及严格地从位置的立场上改变光学效应的显示的可结合的方式。例如，这提供了特别的优点，尤其是用于显示牢固地固定在人造结构（诸如，釉面砖）中的对象。

在照明装置中的输入极化单元最初用于生成所使用的光的输入极化。在此，输入极化既可以在整个照明场（field）上持续生成，也可以以基于位置的方式在照明场上生成，从而照明场的一些区域可以以变化的方式被极化和/或甚至根本不被极化。从而，照明装置可以用来确保显示对象中的不同区域的可视性或不可视性。

通过输入极化单元按路线发送（routed）的光然后导入至少一个调制单元，所述调制单元可以发起一部分上述改变。例如，该调制单元可以被用于以基于时间和/或基于位置的方式影响照明场的极化和/或阻滞（路径差异）。在此，基于位置的影响可以采用随照明场的不同区域中的位置而改变的影响的形式，以及在此，基于时间的影响可以采用随着时间的增加影响变强或变弱的形式。通过适当选择该极化影响和/或阻滞影响，可以以基于位置和/或基于时间的方式根据极化和阻滞来调制从照明装置出来的光的性质，这之后在显示对象中导致各种光学效应。

显示对象表现为具有至少一个对象阻滞器单元，使得可能发起又一部分上述改变。在此，对象阻滞器单元可以在照明装置中达到和上述调制单元相同的可能的影响，其中在对象阻滞器单元中引起的极化和阻滞影响然后可以与来自调制单元的极化和阻滞影响相互作用，例如重叠。

另外，对象阻滞器单元适于可逆或非可逆地给图像信息段留下印记，从而进一步引起上述改变。例如，该可逆或非可逆的给图像信息段留下印记到对象阻滞器单元可以通过液晶层的目标的（targeted）外部曝光进行，例如，对于能量，诸如光或机械压力，和/或受控的和本地有效的材料转换和/或结构转换，以及引起效应上的额外的改变。

另外，显示对象包含输出极化单元，例如，该输出极化单元可以用作分析器。所以，然后可以实现到先前、到目前为止的可视光学效应。

还可以提供多个包括在照明装置和对象阻滞器单元中的单元，特别是为了使光学效应更全面和有趣（interesting），以及甚至提供更多的可能的修改。

特别地，照明场中的光的组成的特征是，对于肉眼（naked eye），作为整体其永远不变地显现为均匀的而没有任何可辨别的或可区别的结构或亮度和/或色彩对比，其仍然富含（imbued with）特定空间的和/或暂时构成的、还一直可视的光的内部组成，其还显现为参数光调制，该参数光调制可以通过一些控制信号来被相应地控制，其中即使是当改变光的组成时，肉眼也既不能觉察到内部结构本身又不能觉察到其中的变化，从而在过程中所有其他对象在视觉上显现为没有改变的同时，当在存在任何其他各个也正被照明的对象的情况下点亮显示对象时，在显示对象内唯一地产生光学效应。

为此，光显现为对于肉眼是可辨别的特定的、分别限定的内部组成，包括光的非极化和相应的极化的部分，其中，从具有所限定的光谱发射和下行（downstream）极化单元的至少一个光源开始，光显现为特定的不同的场区域，每个场区域具有限定的极化方向以及非极化的结构，附加的和相应设计的极化光学元件也被集成到照明装置内的光学路径中，所述极化光学元件特别地是可有源（actively）驱动（actuatable）的调制单元，以及其中所述极化光学元件被用来启动目标的、空间和/或按时间顺序排列变化或各个极化状态和/或各个光部分或以预定方式极化的照明场区域内的光学路径差异（阻滞）的调制，从而所述极化光学元件可以用来在显示对象内实现上述复杂的动态光学效应，所述显示对象被合并到各个照明场中。

对通过将对象引入上述照明场以及通过在内部改变光的组成，而不需要在过程中以可视方式改变的光的其外部可辨别的组成，来对显示对象内的潜在图像信息或相应的光学效应的可视画进行可选择的和特定的极化是有利的，所述显示对象包括唯一地采用光-光（photo-optical）方法的无源元件。

而且，在以可视方式不发生改变的方式来连续照明对象的同时，对于以可选目标的方式呈现（rendering）上述可视图像信息或在显示对象内不可视的上述光学效应也是有利的，所述可选目标的方式可以由照明手段通过在内部改变光的组成来进行的方式控制。

在过程中在照明场内没有光的外部辨别的或区别的组成改变的情况下，通过照明装置在采用光-光方法的DO中对图像调制的图案和色彩效应进行复杂和特别可控的多参数改变也是有利的。

还有利的是可能例如利用实际上数量上无限制的色彩色调和相应的色彩调色板以及利用改变色彩饱和度和色彩对比度来生成图案和图形（motifs），以及在毫秒内极快地特别改变他们。

还有利的是，能够根据需要来塑造显示对象，例如塑造为层压结构（例如，平面的、弯曲的或浮雕轮廓的表面元件），或者还可以塑造为三维结构（例如，实心体，空心体），以及还具有不同的表明组成和各种形状变化。

还有利的是，唯一无源的显示对象需要该显示对象完全不包括任何有源的结构元件或可移动的机械部分，或者不需要电源或相应的电线，以及即使在无源对象中，通过经由使用各个照明装置保持不可视的光调制来实现这些，而不是控制元件本身，仍可以有源地控制光学效应。

还有利的是，显示对象可以包括容易制造的无源元件，该无源元件成本效益高且可以大量生产，以及可以通过简单性、鲁棒性（robustness）以及使用传统的处理和组装技术的能力来区别所述显示对象，从而，实际上所述显示对象可以由多种材料、形状和轮廓来制作，以及具有多种表面组成。

还有利的是，在对象阻滞器单元内的潜在图像信息段可以包括在对象本身之中，以及在此可以呈现为具有真的空间结构的光学材料组成，从而根据其他传统的图像投射（projection）来描述其自己，其中后者经由可以在其各自的图像平面中的屏幕上捕捉的图像使用成像光学（imaging optics）来对各个限定的对象平面进行尖锐地（sharply）成像。所以，给定改变的投射距离，原则上在图像投射的情况下相应的重新聚焦是需要的。和通常的投射过程相反，在使用与简单的照明装置或照明场相结合的显示对象中的基本差异提供了另外的优点，即，可以整个忽略各个成像光学，使得还能够避免伴随着每个图像的成像错误一起的不利的聚焦，从而每者在设计中有变化和每者具有不同配置的潜在图形的材料显示对象可以例如被结合在单个照明场中，以及可以按在此所需的以不同的方式和在离上述照明场不同距离处、以及相对于彼此在不同的空间深度处被安排，以及另外具有沿着其自由移动的空间。

还有利的是，响应于相应的控制命令，特别的可驱动的照明装置可以用来启动显示对象内的显示的状态的所需直接开关，特别是在一方面的可视状态（激活状态）和另一方面的不可视状态（中性状态）之间，其中在所述可视状态中潜在图像信息直接被可视化，在所述不可视状态中潜在图像信息和任意相关的光学效应都不会产生。关于各个光学效应的所需可视化的应用和设计相关的优点在于，即使给定连续的照明，对所使用的对象的印记可以维持中性的显示，直到作为所需激活的这个时候能够用于特定时间周期。当使用穿透的显示对象时，在可视状态期间对象本身可以维持连续透明，以及这里显现为不可视的结构。当在反射中使用显示对象时，只有广泛分散的反射层可以通过透明光学功能层之后的中性背景来照耀。另外，在此有利的是在状态变化和具有图像调制的可视化期间照明继续维持在适当的位置，以及照明本身仍然可以继续表现为对于肉眼是没有变化的。

还有利的是，可以在球形的照明场的任意位置处自由安排或移动实际上不限制数量的具有任意形状和尺寸的显示对象，其中所述显示对象可以容易地结合和/或再一次相应的自由移动或移除，从而可以由通过光调制的各个照明装置的方式相互同时和同步的动画（animated）具有不同图形的不同配置的显示对象。

还有利的是，显示对象中带有透明元素的一些图像可以被叠加、重叠和安排，从而结果能达到空间、三维显现的、半透明的光学效果。

还有利的是，当例如利用光调制来生成各个照明场时，具有人造光的多个光源（优选具有白光），和日光源可以被使用，以及在此光质量即使在光调制期间也分别显现为没有改变，从而，在所有其他方式照明的对象在此还显现为没有改变的同时，上述光学效应唯一地在光学元件本身之中耗尽，从而由安装（installation）引起以及在操作期间的光质量被永久保存，例如当照明一个区域或对象时，因此不会产生例如在传统的动态图像投射或色彩光分阶的情况下发生的破坏性的闪烁或相应的色彩光效应。

还有利的是，能够对复杂的动态光学效应进行即时的实时控制，从而能够对各种类型的动态过程进行可视化（过程可视化），其中各个行列（procession）可以伴有相应的关于过程的信号，或者相应的与这些信号相关联，例如用于基于一些相应的传感器信号或相应的过程控制参数的某过程操作的可视化，或用于基于相应的信号的各个光学效应的音乐可视化或音乐动画，可以在根据音频信号的相应算法的帮助下评估所述音乐可视化或音乐动画。

在优选实施方式中，照明装置还表现为具有至少一个照明阻滞器单元，用于以基于位置和/或基于时间的方式来影响阻滞。从而，可以例如在照明场的各个区域中，在照明装置内特别地改变光的阻滞，从而能够给光学效应更全面和有趣的设计。

在此，有利的是，例如当使用固定安装的显示对象时，所述显示对象带有具有各个预定图形的潜在的图像信息段，在任何时候都能够引入关于其各个当前可用的色彩调色板和其图形相关的配置对这些已经存在的图形进行另外的和快速改变的修改，而不需要在对象中的材料改变或替换该目的所需的对象。尤其有利的是，各个所需的某可视性能和其修改可以通过能够引入到照明装置的光学路径的优势，用照明工具来单独实现，或者换掉按照图像相应构造的仅一个或一些变化设计的对象阻滞器单元，在该情况下所述对象阻滞器单元表现为具有限定的本地可寻址的延迟，该延迟然后在图形的各个显示上具有所需效应，而不需要在过程中可视地改变照明本身。

在另一个优选实施方式中，照明阻滞器单元和/或对象阻滞器单元和/或调制单元表现为具有至少一个光学各向异性物质和/或光学各向异性材料性质。例如，光学各向异性物质可以具有双折射性质，从而能够影响极化和阻滞。

在另一个优选实施方式中，照明阻滞器单元和/或对象阻滞器单元和/或调制单元可以表现为具有基于位置的光学各向异性和/或基于位置的层厚度和/或材料性质的基于位置的导向和/或基于位置的螺距（helical pitch）。这些选择还能够改变光的极化和阻滞。

在另一个优选实施方式中，可以更换或移除输入极化单元和/或输出极化单元。这是因为输入极化单元和输出极化单元对于可视化是至关重要的。如果这些单元中的一者不存在，则不能够进行光学效应的可视化。例如，从而可以实现其中没有效应可视的中性模式。

在另一个优选实施方式中，输入极化单元包含最初没有极化的区域，其中这些区域表现为具有非极化光滤波器。也就是说，例如输入极化单元中的光的极化区域可以造成照明场中的强度波动，因为一般来说极化的区域比非极化的区域表现为较少的光强度。所以，在形成所需均匀的且中性的照明场期间可能会遇到问题，这些问题可以通过这些区域中的非极化光滤波器来防止。所以，可以使得非极化区域的强度与极化区域的强度一致（bring in line）。

在另一个优选实施方式中，调制单元表现为具有至少一个介晶（mesogenic）物质或介晶单元，尤其是液晶，以用于以基于时间的和/或基于位置的方式来影响极化和/或阻滞。介晶物质很容易处理和提供用于施加影响的所需选择。

在另一个优选实施方式中，以基于时间和/或基于位置的方式在调制单元中影响极化和/或阻滞的过程可以通过暴露（exposure to）给能量而被控制。一方面很容易实施对能量的暴露，另一方面可以灵活的管理对能量的暴露，从而带来所需的影响。尤其是可以通过按照其极化性质和/或阻滞性质的对能量的暴露来容易地影响介晶物质。

在另一个优选实施方式中，通过在介晶物质上使用机械和/或音波和/或热和/或电和/或磁和/或电磁能量发生器来进行对能量的暴露。

在另一个优选实施方式中，显示对象还包含反射单元。该反射单元基本上可以具有无论任何的所需的配置。这样的反射单元将入射到显示对象上的光反射回显示对象的进入侧。从而，然后可以从光照射在显示对象上的一侧来观察显示对象中的光学效应。尤其是给出的结构限制，这可以产生显著的优点，以及不能够从后面观察到显示对象，例如当将显示对象保护成墙或地面或瓦片时。

也就是说，没有给出反射单元时，然后观察穿透的显示对象，其中光从显示对象的一侧照到显示对象上，以及可以从显示对象的另一侧观察显示对象中的光学效应。该显示对象相对于使用的光来说是透明的，并且以穿透方式被观察。

可以在穿透中和反射中使用显示对象，从而能够在对象区域或构架区域中进行无数的不同的应用，例如使用透明对象（例如，窗口元件、面板、光管、灯具、可动画无源显示等）或反射对象（例如，外观元件、瓦片元件、面板、灯具等）或其结合。

在另一个优选实施方式中，显示对象还包含至少一个弯曲的谐振器，该弯曲的谐振器可以生成听觉信号。从而，显示对象不仅可以用于可视化的目的，还可以用于声调的目的。使用弯曲的谐振器消除了对分开的扩音器的需要，从而产生了非常紧凑的结构设计。

在另一个优选实施方式中，在对象阻滞器单元中或在对象阻滞器单元上提供弯曲的谐振器。从而，可以再次改进紧凑的结构设计，以及当将弯曲的谐振器被集成到对象阻滞器单元中时，紧凑的结构设计甚至可以被最大化。

根据本发明，还可以通过使用上述各种装置来调制和显示光学效应的方法进一步解决在开始提到的问题，其中特别是以基于时间的和/或基于位置的方式，经由对能量的暴露相对于在调制单元中的极化和阻滞来调制光的组成，和/或在对象阻滞器单元中经由对能量的暴露和/或材料转换和/或结构改变，特别是以基于时间的和/或基于位置的方式，图像信息段可逆或不可逆地留印记到对象阻滞器单元中，以及由于通过输出极化单元可视化对象效应，所以其中光组成的调制与对象阻滞器单元中的图像信息相互作用。

相对于方法权利要求13的解释，将要最初综合参考对系统权利要求1给出的解释。在根据本发明的方法中，经由对能量的暴露以基于时间和/或基于位置的方式相对于调制单元中的极化和/或阻滞最初调制光组成。这对改变光学效应的显示做出第一个贡献。

作为调制的替换或与调制相结合，可以经由对能量的暴露和/或对象阻滞器单元中的材料转换来进行对改变光学效应的显示的第二个贡献，这能够以基于时间和/或基于位置的方式来可逆或不可逆地将图像信息段留印记到对象阻滞器单元中。已经描述了这种类型的留印记过程。

最后，然后经由调制单元，光组成的调制与对象阻滞器单元中可逆或不可逆留印记的图像信息相互作用，从而通过输出极化装置使光学效应可视化。

这种交互基本上可以采取任何所需的形式，例如，通过添加或减少来进行叠加。

在方法的优选实施方式中，通过至少局部消除极化来使显示对象中产生的光学效应可视。在此，可以基本上以任何所需的方式来进行局部消除。例如，可以在输入极化单元或输出极化单元中进行区域消除。

在方法的另一个优选实施方式中，通过移除至少一个极化单元来消除极化。如已经描述的，可以通过移除输入极化单元和/或输出极化单元来至少临时消除极化，例如，因此光学效应保持可视。

在方法的另一个优选实施方式中，至少一个介晶物质或介晶单元（尤其是液晶）暴露能量。在这点上，参考上述描述。

在方法的另一个优选实施方式中，对能量的暴露的控制对应于基础信号。可以基本上以任意所需的方式来选择和包括（embodied）该基础信号。例如，后者可以包括调制的信号，例如，音频信号，还可以包括传感器信号，例如压力传感器，或者来自于信号发生器。

这使得能够在光学效应与例如交互（例如，经由压力传感器的人的移动）以及声调（例如，经由听觉信号）之间带来一致。从而，在两种感觉（例如听觉/视觉或视觉/感觉）之间为观察者建立连接，这可以导致特殊的体验。

在方法的另一个优选实施方式中，来自照明装置的入射到显示对象上的光通过显示对象，从而可以在显示对象的另一侧被观察到。这表现出了上述用于观察透明的显示对象的穿透选择。

在方法的另一个优选实施方式中，来自照明装置的入射到显示对象上的光在显示对象内反射，从而其能够在显示对象的进入侧上被观察。上述反射单元需要用于该目的，从而如上所示将光引导回显示对象的进入侧。

附图说明

在附图中通过示例的方式显示了多个实施方式。

在附图中：

图1：显示对象与照明装置的安排以及显示对象的内部布局；

图2：显示对象的另一个内部布局；

图3：照明装置的示意布局；

图4a：调制单元的示意布局；

图4b：调制单元的另一个布局；

图5a：利用直接的后方投射的穿透的显示对象；

图5b：利用间接的后方投射的另一个穿透的显示对象；

图5c：利用直接的前方投射的反射显示对象；

图5d：利用重定向的后方投射的另一个穿透的显示对象；

图5e：利用间接的后方投射经由透明全息光学（THO）元件的另一个穿透的显示对象；

图6a：带有反射显示对象的本发明的给出的构架元件的示例性应用；

图6b：带有穿透的显示对象的本发明的给出的构架元件的示例性应用；

图7：以管状安排的本发明的示例性应用；

图8：以锥体安排的两种变形的本发明的示例性应用；

图9：用于同时再生音频信号以及光学效应的本发明的示例性应用。

具体实施方式

图1示出了本发明的示例性实施方式的示意图，本发明表现为具有照明装置（BV）（在图3中详细示出），该照明装置具有用于控制信号Vs的分别预定数量的输入，所述控制信号Vs可以用于相应地驱动包括在BV中（根据图3）的光学调制元件（调制单元，OME）。从BV开始，直接从后方投射的输出光束（S_出）碰撞显示对象（DO），在该情况下显示对象被设计为半透明的显示对象（TDO），并且从而生成对应的照明场（LF），通过TDO后该LF包括观察者（B）可以感觉的相应的图像信息（BI）段，以及可以根据控制信号Vs被调制或被留印记。

图1还显示了利用相应的层结构通过该TDO的示意截面图，其中光束最初通过透明的保护层（SS），以及然后穿过至少一个光学各向异性层，该各向异性层用作极化光学图像元件（对象阻滞器单元，POB），表现为具有图像可寻址光学路径差Γi(x,y)形式的各个潜在的图像信息段，以及还可选地被提供有具有合适的光学折射率的透明光学各向同性滤波器层（FS）。预定数量的相应配置的POB随后是极化元件（输出极化单元，PE），该极化元件在该情况下用作分析器。一个或多个透明保护层（SS）可以包括终端。

在该特定的情况下，在该示例性实施方式中描述的穿透的显示对象TDO表现为具有两个不同的一个层叠在另一个后面的极化光学图像元件POBk、POBl，和相应设计的以各个本地可寻址光学路径差Γi(x,y)和Γj(x,y)的形式留印记的潜在图形。图2再一次示例性地描述了通过TDO的光的路径，所述TDO可以用自由可选择形状和相应的尺寸配置的不必须是平面的元件。图2还示出了显示了通过TDO的截面（z-方向，y=常数，x=变量）的示意图，以及极化光学图像元件POBk的层厚度剖面（profile）d(x,yj)，还有用于按照图像概念单独或一起进行光学交互的各个层厚度d(x,yj)和因而构造的图像方面（image-wise）的用于光学各向异性Δn(x,yj)和定向α(x,yj)的相应图表。

图3所示的示意图示出了可以优选给定模块化设计的照明装置的示例性实施方式。从光源L开始，光源L发出具有特定的、优选的光谱发射I(λ)的光，以及其中给装置提供通过控制信号VI可以相应改变的光强度。另外，还可以使用其他已知方式（例如，对不同的光源光谱混合，光谱滤波器组合等）以以所需方式经由相应的控制信号Vλ来改变光谱发射。根据本申请，光源可以包括传统的灯，诸如简单列举几个，白炽灯、卤素灯、荧光灯、金属卤化物灯、氙（xenon）灯、弧光灯、荧光灯、金属蒸气灯、LED系统、OLED等等。为了可视化各个显示对象内的潜在图像信息，极化光学元件（输入极化单元，POE）合并在光学路径中，其中为了该目的提供相应的装置（POE输入），这还能够再一次可选地从光学路径移除POE（POE输出），从而可以再次任凭用户的处理（discretion）来整个可视化图像信息以及相关的光学效应。

从而，可以单独配置每个合并的POE，其中所有POE可以按照需要来互换，进而产生所有的部分光束或POE生成的照明场区域的各个特定所需的组成，在此这可以基本上是非极化的或者被相应极化的，其中，POE内分别建立的极化区域还可以通过其相关的极化方向来区别。所以，各个POE呈现为具有特定数量的互相描绘的和各个限定的本地域或相应的场区域，所述本地域或相应的场区域执行两个基本不同的光学功能。被称作中性域和根据图3由(N;So)标记的所述场区域的特征在于，在所述区域内出去的光被唯一地非极化。在另一方面，称为极化域（在图3上由(↑;Sp,α)标记）的POE内的场区域用作各个相应的本地化的且局部上描绘的输入偏振器，每个所述偏振器具有预定的极化方向α，从而在中性域用于有意确保在以该方式结合各个DO来区别的照明场区域上没有可视的光学效应显现的同时，用于产生的感应的（induced）本地可包括的极化显示对象DO的各个照明场内的上述光学效应的可视化。用所有共同使用的偏振器元件可以实现极化域，所述偏振器元件被设计和处于反射各个形状和安排。在最简单的情况中，商业上可用的偏振器膜（例如，来自普立泰科公司（Polatech），日东电工株式会社（NittoDenko），肖特股份有限公司（Schott），3M公司（3M））可以用于该目的，所述偏振器以相应形状的图段（segment）的所需方式排列，以及还根据各个优选的极化方向（极化角度α）被相应地对齐。在此还可以想到的是具有相对于极化角度的各个单独设计的方向梯度场的偏振器元件，其中具有一致的极化方向和/或连续的前进（progressing）方向梯度的离散的场区域可以产生。另外，可以给装置提供有各个极化角度，该极化角度可以在特定域中变换。在要使用传统的吸收极化膜的情况下，和实际上未受削弱的中性域相比，相对于极化域的光穿透从而被显著减少，因此在DO中出现（come about）相关的照明场区域之间的相应的亮度差。如果必要的话，当通过中性域时，光还可以被减弱到特定程度，从而实际上不再能在中性域出去的非极化光与从极化域发出的极化光之间识别可视的亮度差。所以，按照亮度调整到极化域的中性域表现为具有另外的中性滤波器的光学功能的相应的场区域。在此必须选择各个合适的光学传输，从而使得光减弱到尽可能和极化域中相同的程度。

在最简单的情况下，具有相应的光学强度的传统中性滤波器可以作为膜材料用于该目的，以及被相应地应用于和极化膜相结合的POE中。

根据图3，至少两个附加的光学功能元件以各个优选的数量、安排和结合处于极化光学元件POE之后的光学路径或光束路径的下行中。所述光学功能元件一方面是所谓的光学调制器元件（OME），以及另一方面是所谓的构造的阻滞器元件（阻滞器单元，SRE），其功能先前已经描述过。所以，OMEi用作光调制器以用于上述DO中的图像调制的目的，其中在各个OME上经由相应的对能量Ei的暴露来启动光调制。然后能够在控制信号VMi的帮助下驱动特定的对能量的暴露。然而，在非极化光束图段或照明场区域没有受到任何光调制时，相关的光调制唯一地在极化光束图段或极化照明场区域上选择性地操作，从而在为了该特定目的结合显示对象DO建立的各个照明场内的这些位置处不可以观察到任何光学效应或图像调制。从而，照明装置可以包括一些并联和/或串联的OME，所述OME可以在各个所需的安排中或在任何需要的时间（例如以模块形式）根据支配需求被引入光学路径或再从光学路径中移除。由于每个各个单独的OME可以单独被各个控制信号VM驱动，所以，对一些控制信号的有目的使用能够策划（orchestrate）极其复杂的光调制或图像调制。该OME能够实际上特别是以电驱动LC单元（cell）（所谓的ECB单元，电可控双折射）的形式使用，所述OME以不同变形或模型在市场上可以获得。可以优选使用各个制造商（例如，Optrel公司,Optrec公司）的所谓的测试向列（Nematic）单元（TNC）。

根据图3，甚至还将更多的所谓的构造的阻滞器元件SRE，以任何所需的数量和安排以及在对相关的OME的相应分配中，合并到BV的光学路径中以沿着POE和OME行进。这些先前描述的SRE中的每者在此可以包括单个层或一些层叠的分层结构，所述单个层从而处理预定的本地寻址的阻滞Γ(x,y)，所述每个分层结构可以呈现为具有相对于光学路径差Γi(x,y)以及特定的各个优选的轴距离的独立的图形。

如上面已经所述的，起源于各个空间分离的照明装置BV之间的光的光学交互的结合的极化光学系统的上述光学功能在一方面用元件POB、OME和SRE完成，以及另一方面用各个显示对象DO完成，所述显示对象具有其合并的POE以及相关的分配的分析器PE，其中BV内的SRE和DO内的POB都各自由按照图像相应构造的预定的光学路径差来区别。结果，首先在各个DO中分别被可视化的光学效应作为整体由两个不同的且空间和功能分离的分配（contribution）来确定，尤其是以当BV内的光束通过POE和结合各个分配的OME相应配置的特定数量的SRE时产生第一部分，以及仅在光束继续通过DO内的各个POB时在相应的气隙或另一个透明的且各向同性介质之后产生第二部分的方式，从而产生结果的有效光学路径差，该有效光学路径差最终确定图像，并基于逐项（case-by-case）地通过相对于各个单个的本地部分添加或减去路径差而被放在一起。当前显现为与DO和相关的色彩调色板相结合的各个图像信息BI段还依赖于各个主要的（prevailing）本地极化状态、轴方向和光进入角度，从而这些参数还可以根据来自BV的需要而改变。来自各个DO的BV的该空间和功能的分离从而与一系列优点相关联。在一方面，即使是当连接或替换透明的SRE和/或POE和/或OME时，以及在任意的调制条件下，从BV发出的输出光束S_出的光质量实际上保持不变，因为在各个极化元件PE的帮助下和唯一地仅当按照光的光学（light optics）与相应的特定DO关联和交互时，以及在为该目的建立的相应的照明场区域处，仅选择性地使所有的光学效应可视。从而，当由BV发射的光上的其光的光学效应总是保持不可视时，该功能的分离向BV给予用于图像修改和图像调制的所有的有源功能。

通过上述DO使得分别由分离的部分引起的光学效应可视化，所述DO主要配置为无源光学元件。在将SRE和OME与显示对象（所述显示对象最常常被POB的预定潜在图像图形固定安装或大部分不可改变）空间和功能相分离后面的目的是需要利用本申请相关的优点，只有单独位于照明装置BV内以及还表现为具有小尺寸的单个的、容易访问的光学元件才能容易地被改变或替换（其中可以例如在转换器装置中使用多个不同的和相应的现成的SRE），因此DO中的光学效应可以在任何时候被修改和改变，而不需要修改DO本身。所以，用户有责任，通过相应的选择和安排SRE以及分别将后者分配到各个OME，来连同其相关的色彩调色板一起并结合相应的DO自由地改变各个所需图像图形的形状。

图3还显示了提供具有附加的光学元件OE的各个BV的选择，所述光学元件OE可以用于相应的光引导、目标的光束影响（捆绑、折射等）、限定的照明场投射或光学成像的目的。为此，BV可以相应地将普通的光学元件合并在光束路径中，例如，其中有光学镜（OE1）和/或聚光透镜（OE2）和/或透镜（OE3）。

本发明的一个示例性实施方式包括光学调制器元件OME或可有源驱动的构造的阻滞器元件SRE。

要示出的示例涉及以下情况，其中对相应设计的液晶层或LC单元的上述能量采用由相应的声极（applicator）生成的声能来被暴露，所述声极可以经由各个控制信号被激活，所述相应设计的液晶层或LC单元在下面被称为声光调制器元件（AOME），该声光调制器元件在液晶层或以相应的流明产生一个限定的声场或一些相互干扰的声场或超声场。通常已知可以生成特定的声光效应，例如在液晶（Chatri Sripaipan等,物理评论（Physical Review）,Vol.15,No.3,1977年3月）中，尤其是各个LC层当相应的暴露于US波中时在此呈现为具有双折射特性，其中每个LC采取（assume）特定的方位。所以，这导致LC元件内的声音感应的且可特定调节的或可动态驱动的光学各向异性图案形态。所以，声光感应的相位结构可以被用作OME或可有源驱动的SRE，其中各个动态结构形成的光学效应也可以经由相应的控制信号被动态调制，该光学效应可以特定地以声光方式被激发。声极可以包括适于该目的的所有电声换能器或超声换能器，其中各个声场可以使用已知方式和耦合媒介相应地耦合到LC层中。

还可以在LC层的相应建立的本地区域上使用一个或几个所谓的光声声极。在此，可以在各个LC层中使用所谓的光声效应，从而经由相关的和具有各个频率的各个相应调制的辐射强度在LC层上进行相应对准的照射，从而激发各个所需频率的声波。还可以使用一个或多个外部的且可相应调制的辐射器以非接触方式施加各个所需的幅射。还有利的是，电磁辐射用于光声激励的目的在此位于可视光谱范围（例如，IR辐射、微波辐射、UV辐射等等）之外。所以，相应的辐射器组合和光束引导可以还用于合适地暴露各个LC场，而不需要在过程中加在从BV发出的光S_出上的任何可视的影响。本领域的专家可以意识到相关的程序，即允许相应的LC层的光声激励，其依次使得能够随后产生上述声光效应。

图4A将以暴露于所谓的声表面波的LC元件形式的AOME的特定示例性实施方式作为示意图表示出。

在该装置中，声光原理用于具有双折射性质的结构形式的光学现象的目标生成和调制，其中AOME现在每个被合并到照明装置BV（而不是OME或SRE）内的光学路径中。

图4A显示了AOME的原理，其中叉指（interdigital）换能器（叉指换能器IDT）用来在压电衬底PS上的LC层（LC）中生成声表面波OFW，所述压电衬底造成LC内的上述声光效应。可以通过吸收器（所谓的声波测井）来相应减弱OFW，或者如果需要的话通过反射器R来相应反射OFW，例如从而生成长期的声波场。

由具有合适的基频（例如，在MHz范围）的信号Si使用相应的叉指换能器（叉指换能器IDT）在压电载波材料（PS）上生成声表面波OFW，所述压电载波材料是半透明的以用于（given）穿透应用，以及是可以反射光的以用于反射应用。应用到载波PS的具有合适的层厚度（在微米范围）的液晶层（LC）可以使用用户规定的已知方式（例如，表面活性剂或定向层）来被预先定向，从而通过各个优选的结构的光学各向异性来区别LC层，其中从光源（L）发出并相应被极化（Pol.）的光可以按光学各向异性结构被相应地调制并且可以由信号Si控制，所述光学各向异性结构被各个IDT激励。用于激励和控制图案信息的信号Si由具有可变振幅和频率的HF发生器最初生成。使用下行频率调制器（FM MOD）来生成频率调制的信号，该频率调制的信号可以经由低频控制信号SS 1由各个预定的基频（例如，从500kHz到10Mhz的范围）来调制。对基频的分别选择以及频率摆动从要被分别感应的声波场的各个波长中产生，以及再取决于应用特定的规定，其中相关的声频率或波长按照各个双折射图案域（例如，相位晶格的晶格常数）的目标的和动态可控的位置频率改变来确定图案形成的各个所需模式。下行振幅调制（AM MOD）允许附加的低频控制信号也特定地激活所应用的声强度，其中各个优选的声强度以及调制程度再由用于实现所需声光效应的应用特定的规定来确定。

图4B指定了用于AOME的特定示例性实施方式的原理，其中呈现了衬底PS上的两个叉指换能器IDT1、IDT2。

该示例性应用的优点在于，在该情况下在LC层内两个声波场彼此干扰，从而可以使用信号Si1和Si2来使得能够对准控制各个产生的干扰场，以及从而导致能够控制在相应的LC域中光学各向异性的结构形成上产生的本地效应。例如，经由两个相关的振幅调制器AM MOD使两个声强度受补充的动态控制，使得能够特别改变用于二维声场的本地干扰矢量的位置相关性，以及从而还能以基于位置的方式改变光学效应，或能够实现具有激励位置的相应动态（激励位置动态）的图案形成。另外，还可以以静态或动态方式按照位置频率特定图案信息通过各个声音频率来影响图案生成的声光决定因素（determinant），所述声音频率可以所需方式以及用于启动两个分别的IDT（位置频率动态）的其频率调制来彼此相互关联。所以，极其复杂的图案形成过程以及光学效应可以基于用户的各个意图经由在这一方面实施的各个HF发生器、振幅调制和频率调制的相应组合和关联来实现。所以，由用户来基于该说明书中明确或隐含包括的指示来生成和使用AOME的附加的实施方式以及将来的变形。还可以想到在该结合中可以使用大量的光声声极或各种类型的电声换能器或者其组合来配置AOME。

图5A-5E显示了5个不同的实施方式变形，其中包括经由从照明装置BV发出的光的前方投射或后方投射的直接或间接照明，所述光碰撞相关的显示对象DO，以及可选地设计为半透明的（TDO）或光反射（RDO）组成。

图5A提供了半透明（穿透的）显示对象TDO的示例性示意图，所示显示对象按照其结构设计可以具有相应的内部结构，例如，根据图1和图2，其中，除了别的以外，可以并入一些相应分层的极化光学元件POB，每个所述极化光学元件带有潜在的、单个配置的图像信息段。另外，TDO可以以任意数量、尺寸和任意所需形状变形（例如，为层状或固体、平面或弯曲的结构，以及还可以为空心体或实心体）来以任何优选的空间位置并入到从照明装置BV发出的照明场中，以及还可以在各个照明场中移动。从而，从BV发出的输出光束S_出通过TDO直接照耀，从而仅在极化可视化的情形中位于TDO后侧的观察者B可以通过结合各个照明的场感觉到在TDO中生成的图像信息BI。相反的，在还意图的其中输出光束通过包括在BV中的装置整体被可选非极化的情况中，将不会出现可视的图像信息，从而不会观察到任何相关的光学效应，其中整个TDO显现为完全透明（所谓的中性模式）。

图5B显示了通过还使用半透明的TDO来间接穿透后方透射的示例性实施方式的变形。和图5A对比，该安排呈现为具有另外在BV与TDO之间引入的所谓的半透明投射元件TPE，其中后方投射产生相应的照明场，该照明场用作用于每个下行TDO的相关的背景照明，其中和TDO类似的TPE还可以设计为具有可自由达到的形状和大小，以及优选可以被相应地调节为由分别使用的TDO预定的条件。然而，为了保证其功能，该TPE必须满足以下必要条件，即尤其是通过其极化保存（conserving）性质来区别实现TPE中所用的各个材料，从而经由后方投射通过TPE以及用于下行TDO的各个背景照明场的各个相应极化的光将其各个极化状态在很大程度上保持不变。否则，可以使用按照半透明（穿透和散射）和光引导（投射角度、观察角度）呈现为各个所需的特性的所有材料来实现TPE。上述图像信息BI或光学效应然后可以由观察者B在各个背景照明场LF的前方的TDO的前侧观察。根据所积累的经验，例如，来自LogoFilm的光学不透明后方投射膜材料可以优选成功用作TPE材料，因为其被足够地极化保存，以及，因为其相关的特性，也能够在TDO中以及通过宽的观察角度，即使在日光条件下，很大程度上不受周围杂散光影响地对光学效应进行非常高对比度的观察。在BV从极化可视化切换到中性模式之后，在同样地主要由白光照明的背景前方TDO再次完全显现为透明。

图5C提供了包括在反射显示对象RDO上的直接前方投射的情况的示例性实施方式的示意图。在该实施方式变形中，从BV发出的光S_出在反射安排中碰撞显示对象RDO，其中内部结构除了别的之外可以包括至少一个或多个相应设计的和相应并联和/或串联层叠的POB，每个所述POB具有潜在的图像信息段。所以，通过BV辐射的光通过所有相关的POB，并且最终碰撞光学地相应耦合的极化元件PE，所述极化元件PE在该情况中用作反射分析器，其中根据分析器的极化方向相应反射分析器表面上的光，从而其包括图像信息BI，该图像信息BI在该情况下即将可以通过观察者B受到极化可视化。如果在中性模式中可选地对状态进行操作，在RDO中绝对再没有光学效应显现，从而PE的优选为均匀的并散射着反射表面唯一地照耀通过上行透明层。基于所获得的知识，不同制造商（例如，3M、Vikuiti、Polatech、Nitto Denko等）的普通的散射着反射的同时极化的膜材料可以优选被用作各个反射PE，所述反射PE以特定方式通过其极化和其反射特性来区别。所述膜材料也容易层压到相关的光学元件上，从而当从前方观察和在以宽范围的投射角度和观察角度进行前方投射期间，可以在具有明亮的色彩再生的高等级的亮度和对比度处观察上述光学效应，同时也可以对周围杂散光足够地不敏感。

图5D示出了显示了通过结合至少一个所谓的反射投射元件RPE，使用至少一个半透明穿透显示对象TDO以间接和反射后方投射的形式的另一个变形的示意图。从照明装置BV发出的光束S_出在此最初以合适的投射角度碰撞相应配置的RPE。该RPE在此用作极化保存的相应安排的光反射器，该光反射器被提供有特定的表面，并呈现为具有分别所需的反射特性，从而由RPE相应反射的光以所意图的方式通过各个TDO，其中从TDO出来的可视图像信息BI可以由观察者B感觉到。结合分别由RPE的各个反射特性引起的反射角度或观察角度的范围，根据辐射的光的所选投射角度，从而在RPE与TDO之间需要特定的空间距离。从RPE发出的反射器照明场从而再次用作当通过各个TDO来看时用于观察上述光学效应的背景照明场。为了满足极化保存条件，RPE可以主要提供有金属表面。在目标是实现要用来根据特定优选方向反射和/或或多或少散射着分散辐射的光的所需反射特性，还可以给相关的表面提供有特定的表面修饰（finish）和表面结构（例如简单列举几个：特定的反射和/或散射浮雕结构、微型棱镜结构、晶格结构）。在这点上，图5D显示了用于经由在相应设计的表面结构上的直接的反射的光引导的目的的示例性实施方式的详细截面，所述表面结构端部相应排列成行的半棱镜的微浮雕（micro-relief）排列使得以特定的浅入射角幅射的光主要垂直的反射到RPE表面上。除了反射之外，另外无光泽的金属表面也将特定部分的散射给予该表面，使得能够甚至更进一步改善光学效应的可视性以及观察角度的可用范围。

还可以用多个销售好的（marketable）塑料膜材料（例如，用于在LCD屏幕中或各个光混合构造中的光引导目的的塑料膜材料，例如，3M、Vikuiti等）制成RPE。在这些普通的膜材料应该仅缺少这里所需的极化保存性能的情况下，这些膜还可以甚至相应的涂覆（coated）有金属表面。同样地，还可以使用已知的方法来加工金属材料从而制造所需的结构和表面修饰。

在图5E上示意性描述了另一个实施方式的变形，其相比于先前所示的图5A到5D的版本，现在并入了两个不同的图像源的可视重叠（所谓的覆盖功能）。例如，该附加的光学功能使得能够基于来自任何图像介质（例如，显示器、视频或膜投射等）的其他相关的图像通过彼此前后设置的各个透明光学元件TDO和THOE来观察各个真实的场景Sz或虚拟的场景，引起光学地重叠这里和上述光学效应同时被观察的各个真实的场景的特定能力，如果需要的话，其经由TDO内的BV生成。按照其光学功能，相应地安排从而以与TDO连接的穿透的全息元件THOE通常由以下方式被区分，即该元件当从前方被观察时，一方面用作用于位于后面的可视场景的实际上透明的窗口，以及在另一方面可以以特定方式与通过另外向着THOE定向的、以分别限定的入射角度β、经由BV的后方投射的分别观察的场景重叠。所以，光学重叠的各个程度依赖于两个部分的相关的主要亮度等级之间的各个相关性。为此，重叠的各个程度可以根据期望的场景Sz的各个亮度Hsz、经由BV的部分上的亮度H以分别可逆的方式来单独地被定制（tailor）。关于两个特定的情况，其中（a）场景Sz保持黑暗，或（b）没有相关的后方投射发生（即，H=0），当通过THOE观看时仅情况（a）中的投射或情况（b）中的场景本身显现。

基于全息晶格的应用的该THOE可用作来自SAX3D的所谓的全息光学投射盘（HOPS）。使用该光学透明全息元件的优点在于一方面所述元件呈现为具有所需的极化保存性质，以及在另一方面在极化可视化期间产生的上述光学效应仅由通常非极化的周围或杂散光影响，从而即使在具有高等级亮度的环境中也能够得到极高的对比度和明亮的显示。另一个优点是各个应用还来自以下，即其现在允许很好的再生上述光学效应，即使是在对于该投射通常极其不利的条件下，例如，即使是当暴露于明亮的日光或在THOE处给出的前灯瞄准方向。后者优点主要来自以下，即从BV出来的输出光束S_出仅以各个精确限定的有限入射角β，以及然后使用为该以观察者B的方向垂直转向其表面的角度分别精确调整的THOE的相关的特别配置的全息晶格结构投射在THOE的后方，从而在通过下行TDO之后带来所需图像信息BI的可视化。由于结合各个TDO，从BV发出的投射光束S_出在生成上述光学效应中是唯一有源的，不来自BV的所有其他的光源从而通常从上述光学效应的再生质量显著减少。通过使用THOE大大地避免了该缺点，由于在该特定示例中，通常也非极化的以任何其他角度入射的杂散或周围的光在元件本身中既没有被散射也没有被以任何方式弯曲，从而其通过透明的THOE照射。因为THOE和TDO每个都是透明的，从而还呈现为具有实际上不是可视的内部结构，在光学效应的极化可视化期间，从TDO产生的图像信息BI和各个场景Sz以相应的可视重叠的方式显现给观察者B。通过经由调整器H分别关于场景的亮度Hsz相应地调节来自BV的投射光的亮度，分别产生的光学重叠的程度可以以所需方式调整。在场景Sz包括真实场景的情况下，通过附加的且相应暗淡（dimmable）的光各个亮度Hsz可以根据需要改变。在其他示例中，例如，当基于在相关的显示器或屏幕上的各个图像投射或视频投射要生成虚拟场景替代真实场景时，这里可以为了各个使用的媒介来相应地调整亮度Hsz。所以，附加的可选有效的设计可能性可以经由特定、动态的控制相对于彼此的各自的亮度等级H（t）、Hsz（t）来被创建，其中到目前为止除了各个可实现的上述光学效应外，可以在该情况中使用特定的实施方式的变形，以用于在各个阶段过程中还动态地改变透明性的各个程度和各个对比度率。在选择的中性模式的情况下，即，当投射从BV发出的以及从而被整体非极化的光时，在没有任何光学效应的情况下显现出相关的照明场，如上所述，其中各个照明场可选地以相应调整的亮度等级（即，结合场景Sz的Hsz，来自BV的光投射的H）叠在上面，从而导致给观察者B可视的印象，当通过一个或多或少不透明的且被照明的盘来观看时唤起该可视的印象。关于两个极端的情况，（a）(H>>0;HSz=0)或(b)(H=0;HSz>>0)，完全不透明的背景照明场在（a）中变得可视以用于透明的TPO，而不允许位于后者之后的各个场景Sz的任何仔细浏览（perusal），同时两个元件TPO和THOE都显现为相等的，并在（b）中完全透明，以及允许完全清楚的观察场景Sz。

图6A和图6B以显示对象的形式示出了本发明的另一个示例性实施方式的示意图，所述显示对象可以主要用作架构元件，以及可以用作可以穿过的（traversable）地面瓦片或地面遮盖物，以及用于墙板或立面（facade）元件等。图6A中描述的瓦片元件相应地作为反射组成RDOi中的显示元件被光束S_出照明，所述光束从外部照明装置BV发出，从而观察者B可以观察每个RDOi内生成的光学效应。该变形对应于图5C中显示的原理。每个被设计为RDO的构造元件从而包括各个特定数量的具有相应设计的图形的POB。另外，各个RDO可以被施加到相应的载波材料T上，以及RDO的表面同样地也可以被提供有附加的透明层SS，例如，用作保护层，或者可以合并相应构造的表面轮廓或相应的透明色彩图形或特定的对比度等级。

图6B示出了包括使用半透明架构元件的示例性实施方式，每个所述半透明架构元件以相应设计的TDO的形式被实现，其中间接穿透的后方投射根据图5B中显示的原理安排来被发生。在该情况中，各个光束S_出从相关的使用的照明装置BVi...BVk发射，所述光束通过空气层LS或通过合适的透明充填器（fllter）层FS，从而在接着的透明穿透的投射元件TPE上产生各个照明场，从而用作所有相关的集成的TDO的背景照明。以类似的方式，TDO还可以被提供有附加的层SS，如图6A中的情况。在极化可视化期间，上述光学效应再次显现在各个构架元件中，同时当BV切换到中性模式时潜在的图像信息对观察者B保持可视。

以反射或穿透配置的构架元件的附加的能想到的示例性实施方式可以根据图5A至图5E中描述的原理以各种形状和安排来实现。

图7示出了另一个构架元件、实用对象或照明元件的示例性视图，其可以为管状设计，并且除了别的之外包括同轴、圆柱形安排的各个BV和TDO。在该情况下，再根据当前的环境来实现根据图5B的间接的穿透后方投射的原理。内部透明管元件包括照明装置BV，并以放射方向发射光S_出，所述光依次在TPE中的外圆柱管元件的内表面上生成相应的照明场，以及从而用作紧跟着的同轴圆柱状TDO的背景照明，其中四周可视的各个图像信息BI都从TDO的外侧发出。照明装置BV依次包括光源L，该光源优选地位于轴中心，以及以各自所需数目的层叠的圆柱状配置的、且分别顺序排列的POE、调制元件OME和构造的阻滞器元件SRE。通过各个控制元件SE来另外激活所有相关的OME。从而外面的圆柱依次由半透明的且相应层叠的结构形成，从内侧开始的该结构包括穿透的投射元件TPE，紧跟着的是穿透的显示对象TDO和相应的附加的透明层SS。对于一些应用，对于各个圆柱管元件也有利，所述圆柱管元件被设计为TDO或包围TDO内的一个或几个分别的极化光学图像元件，要被提供为容易替换的元件，从而能够容易地换掉各个所需图形（例如，通过简单地交换一个或几个被设计为相应的膜的POB）。

图8描述了用于基于锥体构架元件或实用对象的示例来执行本发明的另外两个变形，一方面利用根据图5b中的原理的穿透的配置和给出的间接后方投射的内部BV，另一方面利用根据图5c的反射配置和利用给出的直接前方投射的外部BV。

图9中的示例性实施方式涉及在视听媒体应用的环境内使用本发明，尤其是在相应的装置和用于同步、实时可视化听觉现象或光学表示的方法的帮助下，经由上述显示对象，基于相关的得到的相应的参数化的音频特征，结合其同时相关的音频再生的各个极化光学系统的扩展和结合。

在该连接中通常已知第一和首先的基于计算机的系统和程序和/或多媒体系统（例如，交互视频系统），其主要用于通过相应的计算机图形来音乐可视化（所谓的音乐可视器（visualizer））。一般来说，在这些情况中生成并以动画的计算机图形或视频序列的形式在屏幕或视频投射上相应地显示基于声音的绘画或图形效应。为此，用户还可以从用于并入可视化插件（例如，SoundJam，WinAmp，Geiss，Monkey等）的相应的界面和程序选择，所述可视化插件可以安装在各个计算机系统中。在此，缺点是该计算机图形可视化最经常呈现为或多或少将音频数据的图形转换直接和/或大部分随机分配到相应的预定的图形对象或各种类型的图像基本元件中（例如，点、线、基本几何形式、多边形等），其中特定的和大部分类似的重复的图案变形发生，该图案变形主要是统一的且很容易以可预测方式固定移动，从而很难给各个记录的音乐体验（该音乐体验对于感官有说服力）参考。这可以通过以下关于原理的情况来完成，即，用于通过传统分析算法和图形处理器的复杂音频信号的图形转换的实际上产生的潜在次数仍然很高，以在假设相对于现代计算机技术的合理的支出的实时条件下不同步链接音频和视频事件。该方法的另一个基本缺点还出于以下情况，即给出以屏幕或图像投射形式的指示媒介的层状设计，可视化必须本质上局限于具有预定大小的二维，其中在所有示例下也不能避免具有仅有限的分辨率的相应的关于系统的像素结构。

在照明设计中使用的其他传统方法和装置包括使用特定数量和安排的相应色彩光源，尤其是采用附加的色彩混合的原理，经由音频信号对光的控制，其中该光设备和其照明情景最通常相当于不过是不断地重复和常规的示出的光效应。该光度转换的另一个缺点是，仅仅显现为有节奏和/或连续改变的限定的大的单色彩表面区域可以再任一次生成在各个照明对象上，而不能在实施对于音乐特别重要的某些结构或形状上的变形的过程中。根据上面显而易见的是，单独基于光源使用光设备从而不能满足将音乐属性转换成充分可视的显示形式的复杂的需求。

与上述已知的用于利用照明装置或计算机图形的音乐可视化的系统相比，结合各个装置的权利要求的方法基于根本上不同类型的原理方法，其中结合相关的对应建立的理论和/或通过经验获得的概念，采用了关于视听的和美术的或联觉的接收条件的当前和将来可获得的知识，从而实现重要的听觉和/或音乐决定因素向三维显示对象中的相应的合适的可视显示的足够转换，所述三维显示对象可以通过权利要求所要求的极化光学系统结合系统中另外实施的音乐可视化界面MVI形成所需的形状和尺寸。在此可以基本上开始向着操作（operationalize）各个变换和通过应用不同的技术装置来可视化过程的各种路径，以及所述各种路径还不断更新为新的科学知识，以及获得审美体验。

具体地，不仅是将用于完成视听转换的方法与传统的数字媒体以适当（pertinent）的和有利的方式分开，而且正是用于该目的的各个显示媒介。在计算机图形可视化程序仅能够通过相应的图形程序生成和使特定的虚拟图形动画时，其中屏幕或相应的图形投射被用作其二维光学显示的显示媒介，可视化结合各个半透明载波媒介的材料组成和光学材料特性，通过利用极化光学原理来发生，在该情况下，所述半透明载波介质唯一包括无源光学元件，其中这些元件还可以以任何方式被设计为具有半透明的（TDO）或光反射的（RDO）组成的三维显示对象（DO），以及有任意所需尺寸和形状，并且还可以被安排在任何所需的相应的组装中。还不同的是以下方式，即，光学效应（其中每个光学效应带有潜在的图像信息段）本身以纯物理方式在各个DO内生成，其中后者可以以各个分开的和单独配置的方式生成，并且以光-光方式通过外部照明装置来以参数方式控制或动画，而不需要使用任何图像投射或用于该目的的相应的屏幕。另一个特点还包括将音乐特定决定因素转换成针对各个主要的听觉现象的相应的和上述全部适当形式的可视化表示的类型。

如图9所示，在此可以使用一些并联的音频信号源AQ1......AQn（例如简单列举几个，任何传统的音频装置、麦克风、声卡），其每者作为输入信号IN进入到多信道音频处理器AP。一方面为了声再生的目的，该AP作用于相应的信号准备，从而音频输出信号输出OUT A(AS1......ASn)可以进入到相应的声音换能器SW。声音转换可以以两种方式进行（a、b）。在情况（a）中，电声换能器直接耦合到各个显示对象DO，从而这些声音换能器（SWDO）（例如，作为平板扩音器）也利用用于可视化目的的DO，从而在DO中经由使得振动BS弯曲来激励相应的声模式（分布式的波），所述振动然后生成从DO直接发出的声场SF，从而后者可以由聆听者H感知。（例如，用于在平板元件中生成弯曲变量的相应的电声换能器由NXT制造）。

在情况（b）中，一般的且位于外部的扩音器SW ext.（外部的）也可以用于声再生。

AP还具有相应的功能，其中音频输入信号AQ1......AQn受电信号处理，以用于到要用于音乐可视化的系统组件的调整的目的，以及将为此所需的信号VS1......VSm传送到第二输出OUT v处的该端，其最初进入所谓的音乐可视化界面MVI的各个输入IN。然后特定数量的并联信号轨道MSS_出可在MVI的输出处可用，所述MVI包括在MVI的帮助下形成的各个关于时间轴的参数串P1(t)，...Pi(t)，...Pm(t)的特定和/或表示的动态轮廓，以及被提供用于参数控制各个显示对象DO内的光学效应。下行信号处理器SP用于相应地选择各个所需信的号轨道或数据流，以及以特定方式用已知的模拟或数字方法（例如，DSP）来电处理它们，从而使得后者适于经由相关的控制信号Vsi相应地驱动图3中所示例性描述的照明装置。该应用的目的是，一方面允许再生的在各个DO中可视化的音频事件和现象每个能被即刻感知，以及允许相关的视听表示的接收交替地辨别就是听到的和看见的之间的感觉的和/或有意义的关联性（视听同源关系（homology））。在两种感觉形态（联合模拟形成和联觉（synaesthesia））之间在该结合中的接收所体验到的模拟下的通常有效的规则仍然大部分未知，以及将继续是将来的感觉的生理和心里研究的课题。尽管关于实现（例如，按照选择的分析方法、参数化方法和各个所用的显示对象DO以及经由照明装置BV的各个控制功能）的不同的潜在变量允许通过各个单独的优选美学决策标准的其测试和评估，其中根据经验在过程中找到的参数和规则可以依次在MVI的各个程序的决定因素中实施，从而从用于科学研究的实验平台和联觉现象的主管调查的意义上来说，上述音乐可视化还可以用作合适的开放系统。

以更一般的条件观察，MVI的单个的基本目的和功能从而使用一些不同种类的程序步骤，以及根据各种概念和策略，实现听到的和看到的之间的瞬时最强可能的感觉关联性。

第一程序步骤包括根据刚记录的音频材料以及在所述情况下根据大部分同步到所述音频材料的音频信号VS1...VSm（所谓的特征提取）自动评估各个确定的表示的和/或重要的音乐特定的或生理的属性和/或特征。一般来说，这通过使用已知的技术装置来完成，所述技术装置例如用于自动化图案识别和/或声音分析和/或动态分析的种类的技术装置，例如，通过适于该目的的算法（例如，基于中性网络、线性和/或非线性系统理论等），所述算法分别在各个MVI中实施，从而在此可以得到且如果需要的话基于各种并行运行的分析过程以及根据预定的标准来相应分类的特征本身也表示相关的表示的音乐的特定选择的特性。所以，基于用户的意图，可以同时获得一定数量的不同特定特征，其中分别从特定组编译的单个选择的特定的一个特征或多个特征（例如，以特定形式的元表示、多维特征矢量、或经由相关的特征矢量的空间-空间跨区的n维特征）每者以各个可应用的方式的当前音乐结构的特定听觉方面为特征。

接着的第二程序步骤涉及MVI的另一个基本功能，尤其是用于显示对象DO的一个或分别空间上安排的且相应配置的全体内的、在相应的同源可视显示中的其光学显示的某音乐特定的属性或特性的自动化翻译或解释（所谓的算法解释）。特别地，目标首先包括对变化的特征参数化，所述变化的特征在第一步骤中从一个或同样分别地记录的音频信号或从相关的数据流中获得，以及以尽可能用于该目的的合适方式，每个表示不同的听觉特性，从而各个数量的相应地合适的并行的和按时间排列的关联的信号轨道MSS_出由此得到，其中在每个时间点处的每个单个的信号轨道的各个瞬时输出变量表示用于相关特征的各个强度值，尤其是以信号振幅和其模拟的形式。

下面的第三程序步骤包括用户评估和决策，其可以经由具有相应的输入功能的相应设计的用户界面（图9中的UI）来执行，所述输入功能延伸到对关于其他信号路径的不同的过程和参数的目标访问。一方面，这允许用户从多个可能的参数信号轨道中进行特定的选择，所述参数信号轨道在各个应用中要启动BV内的分别使用的OME。在另一方面，如果需要的话，在该结合中还可以准备和链接一些信号轨道，其中使用已知的电装置，从而能够进行例如附加的对各个包括的信号部分的加权和/或混合和/或调制和/或变换。所以，用户可以基于他或她的美学或功能偏好来达到各个合适的可视化。以这种方式来调节MVI使得能够使用用于分别改变任何相应配置的可视表示的翻译的极化光学系统，所述可视表示按照听觉特性被参数控制和动画。

按照其一般的功能性，每个MVI表示所有应用中的自动化或半自动化且相应发展的解释过程（所谓的算法解释）的各种形式的操作。例如，关于相同音乐材料的所述变化的方面可以包括相关的暂时的发展（例如简单举几个例子：进度、暂停、渐速、逐渐徐缓）以及动态（特长、钢琴、重音）和/或频率（音高、音调、和声等）。以合适的方式被参数化，一些模拟输出信号MMS_出从而并行存在于MVI的输出OUT处，其相关的信号进展每者反映音乐属性的某些特征特定的细节，以及通过下行信号处理器SP转换成用于启动BV的各个控制信号Vsi。所以，每个用户有责任基于分别设置的且相应安排的显示对象以及其中包括的潜在图像信息还有各个优选的色彩调色板，并结合MVI分别支持的算法解释过程，实现合适的可视化，其中音乐组成的相应可视和直观触知的象征（tangible metaphor）通过过程感觉出现，从而按照刚被听到的和看到的给予在声觉与视觉体验之间的直接的相互的感觉的和有意义的相关性。所以，关于用户想要的感觉和预期，按照合适的音乐可视化不能存在一般的有效的解决方案，其在很大程度上由各个接受者的主观美学和心理学标准来确定，这也是为什么还没有用于确定目前讨论的MVI内分别实施的功能的单独的有约束力的方法。

下面的示例性实施方式意在作为参考点，其已经被测试过，并且还可以相对较低的支出来被建立，作为用于合适的音乐可视化的类似最小（quasi-minimal）的配置。

在此，各个极化光学系统可以根据图5A至5E中所示的变形被设计，其中根据图3的各个照明装置BV可以包括两个光学调制单元OME1、OME2以及两个相应配置的构造的阻滞器元件SRE1、SRE2。标准的转动向列单元TNC在此可以优选用作OME，所述OME经由振幅调制的信号（例如，200Hz-1Khz之间的选择的载波频率）来各自被启动，其中调制使用各个低频控制信号VS1或VS2来进行。为了调节对TNC的各个特征线的启动，一方面调制器被调制的程度可以相应的改变，以及另一方面使用的动态范围可以通过相应的动态压缩来被调节，在用于相关的信号等级的非常大的动态差应该被产生的情况下，或者上述光效应的色彩动态和/或改变范围要以所需方式被限制在特定等级。在此，是否要设计具有相应配置的极化光学图像元件POB的各个显示对象DO依赖于用户的各个意图。图6A、6B、7和8可以作为用于该目的的相关的示例。根据图9，带有信号AQ1、AQ2的两个音频信号源进入音频处理器AP，所述音频处理器AP将音频信号AS1、AS2传到各个声音换能器SW，例如作为立体声信号。在AP的输出OUTv处，在相应的等级调节之后，模拟信号可以进入音乐可视化界面MVI的模拟输入，或者也可以数字形式存在，从而相关的数据流通过相应的界面被传到MVI。本领域的专家熟悉用来以不同方式实现下面所述的基本处理阶段的相应的手段（例如，模拟或数字信号处理和信号分析，等等）。例如，第一信号VS1可以进入到在MVI内实施的分析处理，例如，其中各个信号受到FFT（快速傅立叶变换）、小波分析或其他程序，以及例如在离散的时间窗口或频带中计算各个声谱。各个光谱还从合适的观点被处理，以评估重要的听觉特征，其中例如一个或几个分别选择的、预定频带内的暂时发展的光谱振幅可以形成相关的特征矢量。除了光谱之外，各个声谱的相应权重的强度部分（例如，关于共振峰（formants）），光谱分化还相对于声调（和声的）或有噪声的部分可选择地被获得。得到的关于第一信号VS1的这些特征本质上涉及作为音乐特定属性的声调方面的暂时发展。

不同的信号处理功能（简单举几个例子：滤波器功能、综合功能、换能器功能、调制功能、控制和链接功能、时间延迟、频移以及不同的数学或逻辑操作）然后用于根据其暂时相关，以所需的方式合并这些动态改变的参数串，以产生表示的用于信号P1（t）的相关信号振幅的模拟轮廓，所述模拟轮廓按照其成功的动态发展同步地表现为刚听到的。如果需要的话，音频信号还可以用特定延迟（潜伏时间）、通过补偿的方式被再生，以实现可视化与音频信号之间的充分同步，因为MVI的内部过程可以被阻止某处理时间。信号处理器SP用于根据用于启动BV内的OME1的需要、经由控制信号VS1来相应地调节信号SP1（t）。在可视化相对于显示对象DO内的相关图形的上述光学效应时，控制信号VS1可以从而被用于使得音乐表示的特定声调特征以相应的动态色彩变化结合分别所需的色彩调色板来进行动画。

当动画受到附加的由另一个光学调制元件OME2的暂时控制时可视化以增强的印记和复杂度进行，所述另一个光学调制元件OME2经由相关的控制信号VS2被启动，然后在此从不同的音乐特定的特征中获得，和在VS1的情况下一样，从而导致在DO中产生的移动和色彩进展，以错综复杂的和被确定的方式互相渗透。为此，相应的包络曲线（例如，包络追随器（envelopefollower））由信号VS2通过MVI形成，所述MVI还表示音量进展，以及从而反映按照动态和节奏的另一个音乐方面。还在该情况中，可以使用其他另外的和已知的进一步信号处理，以达到所需结果的手段。

被证明的工业可用的模块化系统（例如，DSP）、编程环境和相关的系统外围设备也优选用于实际的实现中，所述实际的实现被特别调整为实时的音频处理（例如简单举几个例子：MAX、REAKTOR），并利用相应的工具。

Claims (20)

1.一种用于利用照明装置（BV）和至少一个位于所述照明装置外部的显示对象（DO）来调制和显示光学效应的方法，

其中，所述照明装置（BV）呈现为具有至少一个输入极化单元（POE），以及至少一个调制单元（OME），该输入极化单元用于尤其是以基于位置的方式来影响极化，该调制单元用于尤其是以基于时间和/或基于位置的方式来影响极化和/或阻滞，

以及其中所述显示对象（DO）呈现为具有至少一个对象阻滞器单元（POB），以及输出极化单元（PE），所述对象阻滞器单元用于尤其是以基于位置和/或基于时间的方式来影响阻滞，该对象阻滞器单元适于可逆或非可逆地给图像信息段留下印记，

以及其中从所述照明装置（BV）出来的调制的光（S出）碰撞所述对象阻滞器单元（POB），从而能通过所述输出极化单元（PE）来使光学效应可视化。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明装置（BV）还呈现为具有至少一个照明阻滞器单元（SRE），该照明阻滞器单元用于以基于位置和/或基于时间的方式来影响阻滞。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述照明阻滞器单元（SRE）和/或所述对象阻滞器单元（POB）和/或所述调制单元（OME）呈现为具有至少一个光学各向异性的物质和/或光学各向异性的材料性质。

4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的系统，其中所述照明阻滞器单元（SRE）和/或所述对象阻滞器单元（POB）和/或所述调制单元（OME）呈现为具有基于位置的光学各向异性和/或基于位置的层厚度和/或材料性质的基于位置的定向和/或基于位置的螺距。

5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的系统，其中所述输入极化单元（POE）和/或输出极化单元（PE）可以被替换或移除。

6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的系统，其中所述输入极化单元（POE）包含最初未极化的区域，其中这些区域呈现为具有非极化的光滤波器。

7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的系统，其中所述调制单元（OME）呈现为具有至少一个介晶物质，尤其是液晶，以用于以基于时间和/或基于位置的方式来影响极化和/或阻滞。

8.根据权利要求1-7中任意一项权利要求所述的系统，其中以基于时间和/或基于位置的方式在所述调制单元（OME）中影响极化和/或阻滞的过程能够通过对能量的暴露而被控制。

9.根据权利要求8所述的系统，其中通过在所述介晶物质上使用机械和/或音波和/或热和/或电和/或磁和/或电磁能量发生器来进行所述对能量的暴露

10.根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的系统，其中所述显示对象（DO）还呈现为具有反射单元。

11.根据权利要求1-10中任意一项权利要求所述的系统，其中所述显示对象（DO）还包含至少一个弯曲的谐振器（BS），该弯曲的谐振器能生成听觉信号。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述弯曲的谐振器（BS）被提供在所述对象阻滞器单元（POB）之中或之上。

13.一种用于利用根据权利要求1-12中的任意一项权利要求所述的装置来调制和显示光学效应的方法，

其中经由对能量的暴露，尤其是以基于时间和/或基于位置的方式，相对于所述调制单元（OME）中的极化和/或阻滞来调制光的组成，

和/或经由对能量的暴露和/或材料转换和/或结构改变，尤其是以基于时间和/或基于位置的方式，在所述对象阻滞器单元（POB）中，图像信息段被可逆或不可逆地留下印记到所述对象阻滞器单元（POB）中，

以及其中光的组成的调制与所述对象阻滞器单元（POB）中的图像信息进行交互，从而通过所述输出极化单元（PE）使光学效应可视化。

14.根据权利要求13所述的用于调制和显示光学效应的方法，其中在所述显示对象（DO）中产生的所述光学效应通过至少局部消除所述极化而变得不可视。

15.根据权利要求14所述的用于调制和显示光学效应的方法，其中所述极化通过移除至少一个极化单元（POE，PE）来被消除。

16.根据权利要求13-15中任意一项权利要求所述的用于调制和显示光学效应的方法，其中至少一个介晶物质被暴露给能量，该介晶物质尤其是水晶。

17.根据权利要求13-16中任意一项权利要求所述的用于调制和显示光学效应的方法，其中对所述暴露给能量的控制对应于基础信号（Si）。

18.根据权利要求17所述的用于调制和显示光学效应的方法，其中所述基础信号（Si）跟随至少一个调制的信号，该调制的信号尤其是音频信号（SS1，SS2）。

19.根据权利要求13-18中任意一项权利要求所述的用于调制图像的方法，其中来自所述照明装置（BV）的入射到所述显示对象（DO）上的光（S出）通过所述显示对象（DO），从而所述光能在所述显示对象（DO）的另一侧被观察到。

20.根据权利要求13-18中任意一项权利要求所述的用于调制图像的方法，其中来自所述照明装置（BV）的入射到所述显示对象（DO）上的光（S出）在所述显示对象（DO）内被反射，从而所述光能在所述显示对象（DO）的进入侧上被观察到。

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