CN1910499B - 显示装置和用于产生三维容积图像的方法 - Google Patents

显示装置和用于产生三维容积图像的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1910499B
CN1910499B CN2005800021632A CN200580002163A CN1910499B CN 1910499 B CN1910499 B CN 1910499B CN 2005800021632 A CN2005800021632 A CN 2005800021632A CN 200580002163 A CN200580002163 A CN 200580002163A CN 1910499 B CN1910499 B CN 1910499B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light path
input
light
beam splitter
optical path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2005800021632A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1910499A (zh
Inventor
W·L·伊泽尔曼
M·P·C·M·克里恩
B·A·萨尔特斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Leia Inc
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN1910499A publication Critical patent/CN1910499A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1910499B publication Critical patent/CN1910499B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0075—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. increasing, the depth of field or depth of focus
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/52—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels the 3D volume being constructed from a stack or sequence of 2D planes, e.g. depth sampling systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/388—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
    • H04N13/395—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume with depth sampling, i.e. the volume being constructed from a stack or sequence of 2D image planes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

一种光路长度调节器能够电光控制两个光学元件之间的物理路径长度，该光路长度调节器适合用在三维显示器件内光路长度的调节中，该三维显示器件在确定的成像容积内产生虚像。该调节器改变输入光路与输出光路之间的光路长度，并且该调节器包括：第一偏振开关，用于为输入光路上的输入光束选择偏振态；第一和第二分束器，在该第一与第二分束器之间具有至少两个可能的不同长度的光路，该第一与第二分束器用于依照输入光束的选定偏振态，使输入光束沿所述至少两个可能光路中选定的一个光路穿过，而且用于在所述输出光路上提供已经沿选定光路传播的输出光束。

Description

显示装置和用于产生三维容积图像的方法
技术领域
本发明涉及用于调节两个光学元件之间的光路长度的方法和装置。具体但并非除外地，本发明涉及在三维显示器件内调节光路长度，该三维显示器件在规定的成像容积内产生虚象。
背景技术
三维图像可以用几种方式生成。举例来说，在立体显示器内，只能被观众的每只眼睛观测到的两个图像同时地或分时地显示。这些图像借助于观众配戴的专门眼镜或护目镜来选择。在前一种情形中，眼镜可以配备偏振片透镜。在后一种情形中，眼镜可以配备电子受控光闸。这些类型的显示器构造起来相对简单并具有很低的数据速率。然而，使用专门的观察眼镜很不方便，而且缺乏运动视差还会导致观众不舒服。
较逼真的三维感觉可以用自动立体显示器来生成。在这些类型的显示器中，每一个像素沿不同的观察方向发出不同强度的光。观察方向的数目应当足够多，使得观众的每个眼睛都看到不同的图像。这些类型的显示器能够显示出逼真的运动视差，而且如果观众头部移动，则视图相应地变化。
然而，这些类型的显示器从技术上讲大部分都很难在实践中实现。参看例如US5,969,850的文献，其中给出了几种提议。这些显示器的优点在于许多观众可以不用专门的观察眼镜观看(watch)例如单个3D电视显示器，而且每个观众可以看到包含视差和透视的逼真三维图像。
另一种类型的3D显示器是在http://www.cs.berkley.edu/jfc/MURI/LC-display上描述的容积显示器(volumetric display)。在容积显示器中，图像显示容积内的点发出光。以此方式，可以产生三维物体的图像。这种技术的一个缺点是遮挡，即不可能阻断被其它物体挡住的点发出的光。从而，所显示的每一个物体都是透明的。原则上，这个问题可以借助于视频处理和可能跟踪观众头部或眼睛的位置加以克服。
图1示出容积显示器的一个已知实施例。该显示器包括由两个激光器11、12(或更多)扫描的透明晶体10。在激光束13、14相交的位置15处，通过上转换可以产生光16，从而通过吸收多个低能量的光子(即，来自于组合的激光束)发生较高能量的光子发射。这种类型的显示器很昂贵而且很复杂。它需要特殊的晶体10和两个扫描激光器11、12。另外，上转换并不是一个非常有效的过程。
图2示出一个容积显示器20的替代实施例。这种布置采用一种可以在透明与扩散之间切换的材料，像聚合物分散液晶(PDLC)或液晶凝胶(LC凝胶)。在三维栅格容积21内，单元22可以在该两种状态之间进行切换。典型地，从一个方向照射该容积21。在附图中，照射源23设在栅格容积之下。如果单元22切换为扩散状态，那么光24沿所有方向散射。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够克服与现有技术这些器件相关联的一些问题或所有问题的容积三维图像显示器件。
本发明的另一个目的在于提供一种适合于在容积三维图像显示器件内调节两个光学元件之间的光路长度的装置。
本发明的又一个目的在于提供一种用于改变输入光路与输出光路之间的光路长度的光路长度调节器。
所有这些目的或其中一些目的可以借助于如此处描述的本发明的实施方案实现。
依照一个方面，本发明提供一种用于改变输入光路与输出光路之间的光路长度的光路长度调节器，包括：
第一偏振开关，用于为输入光路上的输入光束选择偏振态；和
第一和第二分束器，在该第一与第二分束器之间具有至少两个可能的不同长度的光路，该第一与第二分束器用于依照输入光束的选定偏振态，使输入光束沿所述至少两个可能光路中选定的一个光路穿过，而且用于在所述输出光路上提供已经沿选定光路传播的输出光束。
依照另一个方面，本发明提供一种用于产生三维容积图像的显示器件，包括；
二维图像显示板，用于产生二维图像；
第一聚焦元件，用于将二维图像投射到成像容积内的虚像上；以及
用于改变显示板与投射第一聚焦元件之间的有效光路长度以便改变位于成像容积内的虚像的位置的装置，其中所述用于改变有效光路长度的装置包括如上定义的光路长度调节器。
依照另一方面，本发明提供一种用于产生三维容积图像的显示器件，包括；
二维图像显示板，用于产生二维图像；
第一聚焦元件，用于将二维图像投射到成像容积内的虚像上；
其特征在于所述显示器件包括：
用于周期性地改变在显示板与投射第一聚焦元件之间的有效光路长度以便以三维图像显示帧频改变虚像的位置以允许在成像容积的不同平面获得两维图像从而构成三维图像的装置，其中所述改变有效光路长度的装置包括改变输入光路与输出光路之间的光路长度的光路长度调节器，所述光路长度调节器包括：
第一偏振开关，用于为输入光路上的输入光束选择偏振态；和
第一和第二分束器，在该第一与第二分束器之间具有至少两个可能的不同长度的光路，该第一与第二分束器用于依照输入光束的选定偏振态，使输入光束沿所述至少两个可能光路中选定的一个光路穿过，而且用于在所述输出光路上提供已经沿选定光路传播的输出光束。
依照另一方面，本发明提供一种用于改变光路长度调节器的输入光路与输出光路之间的光路长度的方法，包括步骤：
使用第一偏振开关为输入光路上的输入光束选择偏振态；
使输入光束进入第一分束器，并依照输入光束的选定偏振态而沿在至少两个可能的不同长度的光路中选定的一个光路穿过，所述至少两个可能光路在第一与第二分束器之间延伸；以及
将来自第二分束器的输出光束提供在所述输出光路上。
依照另一方面，本发明提供一种用于产生三维容积图像的方法，包括步骤：
在二维图像显示板上产生二维图像；
用第一聚焦元件将二维图像投射到成像容积内的虚像上；依照如上定义的光路长度调节方法，改变显示板与投射聚焦元件之间的光路长度，以改变位于成像容积内的虚像的位置。
依照另一方面，本发明提供一种用于产生三维容积图像的方法，包括步骤：
在二维图像显示板上产生二维图像；和
用第一聚焦元件将二维图像投射到成像容积内的虚像上；
其特征在于所述方法还包括步骤：
周期性地改变在显示板与投射聚焦元件之间的光路长度以便以三维图像显示帧频改变虚像的位置，以在成像容积的不同平面产生两维图像，从而构成三维图像，所述方法包括改变光路长度调节器的输入光路与输出光路之间的光路长度，所述改变光路长度的方法包括如下步骤：
使用第一偏振开关为输入光路上的输入光束选择偏振态；
使输入光束进入第一分束器，并依照输入光束的选定偏振态而沿在至少两个可能的不同长度的光路中选定的一个光路穿过，所述至少两个可能光路在第一与第二分束器之间延伸；以及
将来自第二分束器的输出光束提供在所述输出光路上。
所述方法还包括使用所述第一、第二和第三光路中每个光路内的偏振开关，选择在第一和第二分束器之间的第一、第二和第三光路中一个或多个的累积组合的步骤。
附图说明
现在，借助于实施例并参看附图描述本发明的各个实施方案。在附图中：
图1示出基于两个扫描激光器和上转换晶体的容积显示器的透视示意图；
图2示出基于聚合物分散液晶或液晶凝胶的可切换单元的容积显示器的透视示意图；
图3是用来解释可以有利地应用本发明的容积三维图像显示器件的原理的示意图；
图4是说明依照本发明包括显示板和光路长度调节器的容积三维图像显示器件的示意图；
图5是在显示板与聚焦元件之间使用光路长度调节器的容积三维图像显示器件的示意图；
图6是提供两种不同光路的光路长度调节器的示意图；
图7是说明图6的调节器的两种不同光路的示意图；
图8是采用图6所示的一系列调节器的组合的级联光路长度调节器的示意图；
图9是图6的调节器进一步包括用来校正图像尺寸的附加透镜的示意图；
图10是提供具有七个不同光路长度的八个不同光路的折叠多光路长度调节器的示意图；
图11是说明图10所示调节器的八个不同光路的示意图；
图12是用于图5所示显示器件的控制系统的示意性功能框图。
具体实施方式
图3a和3b说明在三维图像显示器件中使用的一些基本原理。在图3a中，用菲涅耳反射镜32为较小的显示板31提供相对大的虚像30。在图3b中，用菲涅耳透镜37为较小的显示板36提供相对大的虚像35。虚像30或35呈现在透镜前面的空气内。观众可以将目光集中在该图像30或35上，从而观测到图像30或35“漂浮”在空气中。
图4a和4b说明对图3a和3b所示布置的修改。如图4a所示，通过设置一个适当的有效路径长度调节器43，改变显示板41与菲涅耳反射镜42之间的有效光路长度。类似地，如图4b所示，通过设置一个适当的有效路径长度调节器48，改变显示板46与菲涅耳透镜47之间的有效光路长度。
在本申请人同时提交的一个单独专利申请的主题并且题为“容积显示器”的一个布置中，有效路径长度调节器43、48是可变强度透镜；在该相同申请的另一个布置中，有效路径长度调节器是借助于一个或多个光学元件的物理移动，在两个或多个光路之间切换的机械驱动器件。
然而，本发明涉及在两个或多个光路之间进行电光切换，从而避免了多个移动部分。
通常意义下，需要注意，反射镜42或透镜47一般可以由能够将显示板41、46的二维图像投射到位于成像容积44或49内的虚像40或45上的任何光学聚焦元件替换或实施。优选地，反射镜42或透镜47是具有单焦距的单个或复合光学聚焦元件，以使平面显示板成像在成像容积的单个平面内。
图5说明依照图4原理的显示器件50的基本部件。二维显示器件或“光引擎”51提供用以在像平面55上成像的照明源。光沿输入光路52传播到光路长度调节器53，并从光路长度调节器53经由输出光路54到达聚焦元件57(例如，反射镜42或透镜47)，聚焦元件57将二维图像投射到平面55。
操作光路长度调节器53可以有效地移动像平面55的深度位置，如箭头58所示。优选地，以3D图像显示帧频周期性地调节光路。典型地，是50或60Hz。回来参看图4，在一个3D图像帧周期(例如1/50秒)内，显示板41或46的虚像充满成像容积44或49。在该相同帧周期内，可以驱动显示板来改变投射的图像，以使成像容积44或49内的不同深度接收不同的虚像。
可以理解，在一个优选方面，光路长度调节器53有效地以3D的帧频周期性地使基本平面的二维显示板的基本平面虚像通过成像容积44或49。在该3D帧周期内，2D图像显示板以基本高于3D帧频的2D帧频显示连续的2D图像。
因此，在成像容积40或45内的不同平面40a、40b或45a、45b处获得不同的图像，从而可以构建任何物体的三维图像。
这种二维显示板可以是生成二维图像的任何适当显示器件。例如，它可以是多LED显示器或者是基于数字微反射镜器件(DMD)的投射显示器。
优选地，显示板足够快，以能够在一个例如1/50秒的帧周期内产生多于一个的2D图像.例如，商业上可用的DMD可以达到每秒10,000帧的速率.如果使用24个二维帧来生成颜色和灰度级效果，并且需要50Hz的3D图像刷新速率，那么在成像容积44、49内可以生成八个不同的像平面40a、40b、45a、45b.
参看图6，描述光路长度调节器53a的第一个布置。该光路长度调节器基于的是偏振分束器和偏振开关。
这种调节器包括第一偏振分束器61和第二偏振分束器62。偏振开关60设置在输入光路52中第一分束器61的前面。这里使用的用语“偏振开关”包含能够选择特定偏振态的任何适当器件，例如，可以接通和切断，或接入和接出光路的偏振旋转器。偏振开关可以是具有扭转向列90度结构的单独单元液晶面板，或者是容许较高切换速度的铁电效应单元。依照施加的电场，偏振开关一般提供两种可能偏振态中的一种的偏振光学输出。在另一种替代方案中，偏振开关可以用具有两个交替偏振器的旋转轮来实施。
第一分束器61分别具有第一输入面61a，以及第一和第二输出面61b和61c。第二分束器62具有第一和第二输入面62a和62b，以及输出面62c。第一光路63直接在第一分束器61的第一输出面61b与第二分束器的第一输入面62a之间延伸。第二光路64(比第一光路63长)在第一分束器61的第二输出面61c与第二分束器62的第二输入面62b之间延伸。第二分束器的输出面62c耦合在输出光路54上。
借助于偏振开关60，可以如下在两个不同的光路63和64之间进行选择。假设从输入光路52上的偏振光的输入光束开始，例如具有偏振态P。两个不同光路63和64如下选择。首先，如果切断偏振开关60，则P偏振光进入第一分束器61，在其内并不反射，而是直线穿过到达光路63。对第二分束器62保持相同的状态。从而，在这种偏振态下，光沿直线传播穿过调节器53a。
如果偏振开关60接通，则P偏振输入光束被转换成S偏振光。该偏振光进入第一分束器61，并且被向右反射到光路64。在第二分束器62内，该光被再次反射，并且沿输出光路54离开调节器53a。图7示出了这两种可能的光路。
在图6和7的构造中，需要注意，第二光路64包括了被两个反射镜66a和66b分开的三个光路分段64a、64b和64c。而在其他的布置中，可以有更多或更少的光路分段。
借助于这个调节器53a，可以在容积显示器件50内生成两个像平面55。
如图8所示，借助于在级联(cascade)布置中采用不止一个调节器53a、53b，可以生成几个平面。优选地，对于级联的每个部分，光路长度都是不同的，以便可以生成光路长度的不同组合。举例来说，级联的第一个调节器53a具有光路长度63和64，第二个调节器具有光路长度83和84。从而，可以形成63+83、63+84、64+83和64+84这些光路长度。
优选地，每个分束器61、62都被配置使得第二光路包括横切输入光路的多个分段。这也可以是分束器不为矩形的情形。在示出的优选实施方案中，分束器都是矩形的，并且两个分段64a和64c基本正交于输入光路52。
实际上，期望有附加光学部件来确保光束落入分束器61、62的工作尺度内。参看图9，光路长度调节器53c还包括位于每个光路63和64上的每个分束器61和62之间的光学元件，例如透镜90和91。透镜90和91的强度不必相同，而是可以依照主要的因素调节图像尺寸。需要认识的是，可以使用其他的聚焦元件。例如，在光路64中的某种聚焦能力可以借助于聚焦反射镜96a、96b来实施。
由于偏振开关60、80和/或分束器61、62、81、82的吸收系数，不同的光路63、64可能导致亮度差。这种吸收可以用光引擎显示器51的强度进行补偿，例如，在向其提供的视频信号中用电子学方法进行校正。
图10示出一种更复杂的路径长度调节器100。借助于四个偏振开关101、102、103和104以及刚好两个偏振分束器105和106，可以将不同光路的数目提高到七个。由于较大的偏振分束器相对很昂贵，因此这是一种特别有利的构造。
类似于图6的布置，输入光路52被引导到第一分束器105的第一输入面105a。输出光路54耦合到第二分束器106的第一输出面106c。
第一分束器105具有第一和第二输入面105a和105d，以及第一和第二输出面105b和105c。第二分束器106具有第一和第二输入面106a和106b，以及第一和第二输出面106c和106d。反射镜阵列108a、108b、108c、108d使各个光路分段折转(fold)到分束器的适宜输入面，如图所示。第一光路110存在于输出面105b与输入面106a之间。第二光路111存在于输出面105c与输入面106b之间。第三光路112存在于输出面106d与输入面105d之间。每个输入面105a、106b、105d和106a与偏振开关101、102、103和104的相应一个相关联。
原则上，在配置四个偏振开关时存在着十六个不同的状态。这些状态中的几个状态实际上对进入调节器的光束会产生相同的光路。可以看出，有八个不同的光路，并且在这八个光路中，七个光路具有不同的总光路长度。在下表内示出了所有可能的状态。采用光束穿过的偏振开关的数字(“1”＝开关101，“2”＝开关102，“3”＝开关103，“4”＝开关104)表示光路。开关状态(“0”或“1”)指示偏振态保持未变(＝“0”)或者改变/旋转90度(＝“1”)。
Figure G2005800021632D00091
第一行表示所有偏振开关被设定为使偏振态未改变，从而光束穿过偏振开关1和4(101，104)，然后到达输出光路54。因而，光路110是横向的。许多的可能状态会产生相同的光路。
在图11中示出了八个不同的累积路径.注意，累积路径4和6具有相同的路径长度，其中所有三个路径110、111和112都是横向的.如果路径111和112的长度被配置成不同(如图所示)，那么所有其它的累积路径具有不同的长度.因此，在这种构造下，总共可能存在着七种不同的光路长度.
在级联布置中还可以使用几个调节器100，如结合图8所讨论的。另外，也可能需要额外的透镜来将光束保持在每个分束器的工作区域内，如结合图9所讨论的。
参看图12，示出与控制系统一起的、使用此处描述的光路长度调节器的整个容积图像显示器件的示意图。在2D显示板46与聚焦元件47之间插入的路径长度调节器120(例如前面描述的调节器53、53a、53b、100)用路径长度控制电路73进行控制。路径长度控制电路向每个偏振开关例如60、101、102、103、104提供驱动信号。显示驱动器72从图像产生器71接收2D帧图像数据。借助于同步电路74与路径长度控制器操作同步地显示连续的2D图像。
虽然这里描述的路径长度调节器的原理和重要运用都是应用在容积三维图像显示器件内，但是应当认识到，这些调节器可以运用在其它的光学仪器和器件内，只要需要或期望便于在两个光学元件之间的光路长度的电光切换。这样的布置避免了对移动部分的需要，因为路径长度可以借助于向每个偏振开关提供电控制信号来进行改变。
其它的实施方案也旨在落入所附权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种用于产生三维容积图像的显示器件，包括；
二维图像显示板(51)，用于产生二维图像；
第一聚焦元件(57)，用于将二维图像投射到成像容积内的虚像(55)上；
其特征在于所述显示器件包括：
用于周期性地改变在显示板与投射第一聚焦元件之间的有效光路长度以便以三维图像显示帧频改变虚像的位置以允许在成像容积的不同平面获得两维图像从而构成三维图像的装置，其中所述装置包括改变输入光路(52)与输出光路(54，74)之间的光路长度的光路长度调节器(53，53a，53b，53c，100)，所述光路长度调节器包括：
第一偏振开关(60)，用于为输入光路(52)上的输入光束选择偏振态；和
第一和第二分束器(61，62，105，106)，在该第一与第二分束器之间具有至少两个可能的不同长度的光路(63，64，110，111，112)，该第一与第二分束器用于依照输入光束的选定偏振态，使输入光束沿所述至少两个可能的不同长度的光路中选定的一个光路穿过，而且用于在所述输出光路(54，74)上提供已经沿选定光路传播的输出光束。
2.依照权利要求1所述的显示器件，其中所述可能光路(63，110)中的第一个直接在第一分束器(61，105)的第一输出面(61b，105b)与第二分束器(62，106)的第一输入面(62a，106a)之间延伸，所述可能光路(64，111)中的第二个在第一分束器(61，105)的第二输出面(61c，105c)与第二分束器(62，106)的第二输入面(62b，106b)之间经由附加光学元件(66a，66b，108a，108b)延伸，其中附加光学元件包括反射镜(66a，66b，108a，108b)。
3.依照权利要求2所述的显示器件，其中第二光路(64，111)包括横切于输入光路(52)的至少两个光路分段(64a，64c)。
4.依照权利要求3所述的显示器件，其中第二光路(64，111)包括正交于输入光路(52)的至少两个光路分段(64a，64c)。
5.依照权利要求1-3的任一权利要求所述的显示器件，其中可能光路(63，64)中至少一个包括位于其内的一个聚焦元件(90，91)。
6.依照权利要求5所述的显示器件，其中聚焦元件包括透镜元件(90，91)，该每个透镜元件都适合于约束沿各个光路(63，64)传输的图像尺寸，使其落入相关联的分束器(61，62)的光学系统内。
7.依照权利要求1-3的任一权利要求所述的显示器件，其以级联的形式与至少一个另外的光路长度调节器(53b)组合，所述另外的光路长度调节器(53b)与权利要求1-3的任一权利要求中的光路长度调节器相同，以使第一所述光路长度调节器(53a)的输出光路(54)形成连续的所述另外光路长度调节器(53b)的输入光路(72)。
8.依照权利要求7所述的显示器件，其中每个所述光路长度调节器(53，100)的第二光路(64，84，111)包括不同的光路长度，以便通过在每个所述光路长度调节器内适当地选择路径长度，可以选择多个可能的整体光路长度。
9.依照权利要求1-3的任一权利要求所述的显示器件，其中可能光路(110，111，112)中的至少一些包括位于其内的一个另外偏振开关(104，102，103)，每个另外偏振开关可以操作来选择随后的可能光路(110，111，112)或输出光路(54)。
10.依照权利要求9所述的显示器件，其中：
第一分束器(105)具有耦合到第一偏振开关(101)的光学输出的第一光学输入(105a)，用于依照在第一分束器的光学输入处的光的偏振态，将在第一分束器的光学输入处的光分别转向到第一和第二光学输出(105b，105c)；
第二分束器(106)具有经由各个所述第一和第二光路(110，111)、分别光学耦合到第一分束器(105)的第一和第二输出(105b，105c)的第一和第二光学输入(106a，106b)，该第二分束器(106)用于依照在其第一和第二输入处的光的偏振态，将在第一和第二输入(106a，106b)处的光转向到第二分束器(106)的第一和第二输出(106c，106d)；
第二分束器(106)的第一输出(106c)确定光学输出路径(54)，第二分束器的第二输出(106d)经由第三光路(112)光学地耦合到第一分束器(105)的第二输入(105d)；
第一、第二和第三光路(110，111，112)的每个都分别包括第二、第三和第四偏振开关(104，102，103)中的一个；
第一、第二、第三和第四偏振开关适合于由此选择位于输入光路(52)与输出光路(54)之间的所述第一、第二和第三光路中一个或多个的累积组合。
11.一种用于产生三维容积图像的方法，包括步骤：
在二维图像显示板(51)上产生二维图像；和
用第一聚焦元件(57)将二维图像投射到成像容积内的虚像(55)上；
其特征在于所述方法还包括步骤：
周期性地改变在显示板与投射聚焦元件之间的光路长度以便以三维图像显示帧频改变虚像的位置，以在成像容积的不同平面产生两维图像，从而构成三维图像，所述方法包括改变光路长度调节器(53，53a，53b，100)的输入光路(52)与输出光路(54，74)之间的光路长度，所述改变光路长度的方法包括如下步骤：
使用第一偏振开关(60)为输入光路上的输入光束选择偏振态；
使输入光束进入第一分束器(61，105)，并依照输入光束的选定偏振态而沿在至少两个可能的不同长度的光路(63，64，110，111)中选定的一个光路穿过，所述至少两个可能的不同长度的光路在第一与第二分束器(62，106)之间延伸；以及
将来自第二分束器的输出光束提供在所述输出光路(54)上。
12.依照权利要求11所述的方法，还包括当选择第二光路时使光横切位于所述可能光路(64，111)中第二个光路上的多个附加光学元件(66a，66b，108a，108b)的步骤，
其中所述横切的多个附加光学元件包括反射镜(66a，66b，108a，108b)。
13.依照权利要求12所述的方法，其中所述第二光路(64，111)上的光横切至少两个光路分段(64a，64c)，该至少两个光路分段横切于输入光路。
14.依照权利要求13所述的方法，其中所述第二光路(64，111)上的光横切至少两个光路分段(64a，64c)，该至少两个光路分段正交于输入光路。
15.依照权利要求12所述的方法，还包括使所述可能光路中至少一个光路上的光穿过其内的聚焦元件(90，91)的步骤。
16.依照权利要求15所述的方法，还包括使聚焦元件适合于约束沿各个光路传输的图像尺寸，以使其落入相关联的分束器(62，105，106)的光学系统内。
17.依照权利要求11所述的方法，还包括使来自输出光路(54)的光穿过到达下游的光路长度调节器(53b)的输入路径(72)，并且重复调节光路长度的步骤。
18.依照权利要求17所述的方法，还包括在每个所述光路长度调节器(53a，53b)内选择不同的光路长度的步骤.
19.依照权利要求11至18中任一项所述的方法，还包括借助于一个选定光路内的一个另外偏振开关(102，103，104)选择随后光路的步骤。
CN2005800021632A 2004-01-09 2005-01-06 显示装置和用于产生三维容积图像的方法 Active CN1910499B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0400372.9 2004-01-09
GBGB0400372.9A GB0400372D0 (en) 2004-01-09 2004-01-09 Optical path length adjuster
PCT/IB2005/050080 WO2005069058A1 (en) 2004-01-09 2005-01-06 Optical path length adjuster

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1910499A CN1910499A (zh) 2007-02-07
CN1910499B true CN1910499B (zh) 2010-05-12

Family

ID=31503603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005800021632A Active CN1910499B (zh) 2004-01-09 2005-01-06 显示装置和用于产生三维容积图像的方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7798648B2 (zh)
EP (1) EP1706778B1 (zh)
JP (1) JP4594327B2 (zh)
KR (1) KR20060134015A (zh)
CN (1) CN1910499B (zh)
AT (1) ATE392641T1 (zh)
DE (1) DE602005006097T2 (zh)
GB (1) GB0400372D0 (zh)
TW (1) TW200537125A (zh)
WO (1) WO2005069058A1 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2431728A (en) * 2005-10-31 2007-05-02 Sharp Kk Multi-depth displays
WO2008042798A2 (en) 2006-09-29 2008-04-10 Colorlink, Inc. Polarization conversion systems for stereoscopic projection
US8279514B2 (en) 2007-01-24 2012-10-02 Osram Ag Optoelectronic device
CA2921760C (en) 2007-05-09 2018-03-13 Reald Inc. Polarization conversion system and method for stereoscopic projection
KR100935781B1 (ko) * 2007-09-18 2010-01-06 한국원자력연구원 단일 에탈론을 이용한 속도 측정용 이중 경계 광학 장치
US7978407B1 (en) 2009-06-27 2011-07-12 Holovisions LLC Holovision (TM) 3D imaging with rotating light-emitting members
US8587498B2 (en) * 2010-03-01 2013-11-19 Holovisions LLC 3D image display with binocular disparity and motion parallax
US8820937B2 (en) * 2010-08-17 2014-09-02 Lc-Tec Displays Ab Optical polarization state modulator assembly for use in stereoscopic three-dimensional image projection system
CN102053373A (zh) * 2010-12-10 2011-05-11 西安华科光电有限公司 一种共点三维分光组合光学系统
US8622549B2 (en) * 2011-06-29 2014-01-07 Microvision, Inc. Beam combiner for a scanned beam display
CN103792657A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 福州高意通讯有限公司 一种光程微调结构及其应用结构
US9625745B2 (en) 2013-11-15 2017-04-18 Reald Inc. High dynamic range, high contrast projection systems
EP2924991B8 (en) * 2014-02-21 2019-06-19 Huawei Device Co., Ltd. Three-dimensional image display system, method and device
JP6271006B2 (ja) * 2014-06-13 2018-01-31 三菱電機株式会社 虚像表示装置
CN104394397A (zh) * 2014-09-30 2015-03-04 深圳市亿思达科技集团有限公司 一种基于折射率调整实现图像视觉深度显示的装置和方法
US10401639B2 (en) 2016-08-12 2019-09-03 Avegant Corp. Method and apparatus for an optical path length extender
US10516879B2 (en) 2016-08-12 2019-12-24 Avegant Corp. Binocular display with digital light path length modulation
US10057488B2 (en) 2016-08-12 2018-08-21 Avegant Corp. Image capture with digital light path length modulation
US10379388B2 (en) * 2016-08-12 2019-08-13 Avegant Corp. Digital light path length modulation systems
US10185153B2 (en) 2016-08-12 2019-01-22 Avegant Corp. Orthogonal optical path length extender
US10187634B2 (en) * 2016-08-12 2019-01-22 Avegant Corp. Near-eye display system including a modulation stack
US10809546B2 (en) 2016-08-12 2020-10-20 Avegant Corp. Digital light path length modulation
US10338371B1 (en) 2018-06-29 2019-07-02 Glenn Arthur Morrison Space telescope with beam steering objective
KR102434178B1 (ko) * 2020-09-01 2022-08-19 엘아이지넥스원 주식회사 광학신호 점검 장치 및 방법
JP2022044194A (ja) * 2020-09-07 2022-03-17 創智車電股▲ふん▼有限公司 異なる距離の虚像を利用する、車両用ヘッドアップ表示システム
DE102022209236A1 (de) 2021-09-06 2023-03-09 Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Körperschaft des öffentlichen Rechts Passive Vorrichtung zur Erzeugung von Licht in einem Ausgangsstrahl mit einem ersten Lichtanteil und einem zweiten Lichtanteil, wobei der der erste Lichtanteil im Wesentlichen orthogonal polarisiert zum zweiten Lichtanteil ist, und Verwendungen für diese Vorrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4674837A (en) * 1983-04-13 1987-06-23 Bruker Medizintechnik Gmbh Apparatus for producing complete three-dimensional images of a spatial object
US5128797A (en) * 1991-02-11 1992-07-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Non-mechanical optical path switching and its application to dual beam spectroscopy including gas filter correlation radiometry
EP0435296B1 (en) * 1989-12-28 1994-10-05 Fujitsu Limited Optical space switch and network with such optical space switches

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2674708B1 (fr) * 1991-03-29 1997-01-24 Thomson Csf Filtre transverse electrique a fonctionnement optique.
US5329118A (en) * 1992-12-23 1994-07-12 Riza Nabeel A Optical transversal filter
GB2317710A (en) * 1996-09-27 1998-04-01 Sharp Kk Spatial light modulator and directional display
GB9716689D0 (en) * 1997-08-07 1997-10-15 Isis Innovation Three dimensional image display
US6377229B1 (en) * 1998-04-20 2002-04-23 Dimensional Media Associates, Inc. Multi-planar volumetric display system and method of operation using three-dimensional anti-aliasing
US6525699B1 (en) * 1998-05-21 2003-02-25 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Three-dimensional representation method and an apparatus thereof
JP2001296503A (ja) * 2000-04-13 2001-10-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スペックル低減装置
US20030067421A1 (en) * 2001-10-10 2003-04-10 Alan Sullivan Variable focusing projection system
JP3698677B2 (ja) * 2002-03-15 2005-09-21 川崎重工業株式会社 レーザパルス制御方法と装置およびｘ線発生方法と装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4674837A (en) * 1983-04-13 1987-06-23 Bruker Medizintechnik Gmbh Apparatus for producing complete three-dimensional images of a spatial object
EP0435296B1 (en) * 1989-12-28 1994-10-05 Fujitsu Limited Optical space switch and network with such optical space switches
US5128797A (en) * 1991-02-11 1992-07-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Non-mechanical optical path switching and its application to dual beam spectroscopy including gas filter correlation radiometry

Also Published As

Publication number Publication date
US7798648B2 (en) 2010-09-21
KR20060134015A (ko) 2006-12-27
JP2007524117A (ja) 2007-08-23
GB0400372D0 (en) 2004-02-11
US20090021824A1 (en) 2009-01-22
JP4594327B2 (ja) 2010-12-08
CN1910499A (zh) 2007-02-07
DE602005006097T2 (de) 2009-05-28
WO2005069058A1 (en) 2005-07-28
DE602005006097D1 (de) 2008-05-29
ATE392641T1 (de) 2008-05-15
EP1706778A1 (en) 2006-10-04
TW200537125A (en) 2005-11-16
EP1706778B1 (en) 2008-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1910499B (zh) 显示装置和用于产生三维容积图像的方法
US10652526B2 (en) Three-dimentional display system based on division multiplexing of viewer's entrance-pupil and display method thereof
US7357510B2 (en) Projection-type 3-D image display device using single projector
US7764431B2 (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
EP1716446B1 (en) Optical path length adjuster
CN100495117C (zh) 三维图像显示装置
EP0508824B1 (en) A three-dimensional image display apparatus
US20140118825A1 (en) Stereoscopic image display apparatus and stereoscopic image display method
CA2548224A1 (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
KR20070015366A (ko) 복굴절 광경로 길이 조정기를 사용한 부피측정의 이미징을위한 디스플레이 디바이스
JP4341308B2 (ja) 空中像表示装置
CN112748570B (zh) 正交特性光栅-像素阵列对及基于其的近眼光场显示模组
CN1165965A (zh) 三维图像投影装置
CN113359312A (zh) 基于多光源的光波导显示模组
JP3679727B2 (ja) 虚像光学表示装置及びそれを用いた３次元映像表示装置
Travis et al. Flat projection for 3-D
Erden et al. Laser scanning based autostereoscopic 3D display with pupil tracking
WO2024129878A2 (en) Systems and methods for integrating virtual display systems using field evolving cavities integrated in a vehicle
CN112433386A (zh) 一种用于光场显示的紧凑光学结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Eindhoven, Netherlands

Patentee after: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

Address before: Eindhoven, Netherlands

Patentee before: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231227

Address after: California, USA

Patentee after: LEIA Inc.

Address before: Eindhoven, Netherlands

Patentee before: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

TR01 Transfer of patent right