DE102008043621A1

DE102008043621A1 - Holografisches Farbdisplay

Info

Publication number: DE102008043621A1
Application number: DE102008043621A
Authority: DE
Inventors: Ralf Häussler
Original assignee: SeeReal Technologies SA
Current assignee: SeeReal Technologies SA
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-12
Also published as: JP2012508394A; CN102272657A; US8917431B2; TW201022724A; US20110216383A1; WO2010052331A1; KR20110084299A; CN102272657B

Abstract

Bekannte Anzeigedisplays mit handelsüblicher Pixelanordnung weisen zum Realisieren einer farbigen holografischen Rekonstruktion eines 3-D-Objektes, die auf einem Rekonstruktionsverfahren mit räumlichen Mulitplexing beruht, verschiedene Nachteile auf. Die Lösung sieht vor, in einem holografischen Display Farbfilter direkt auf einem optischen Bildtrennmittel anzubringen und die optischen Komponenten des Displays und die kodierten Hologramme so miteinander zu kombinieren, dass bekannte Nachteile vermieden werden. Erfindungsgemäß ist dem Bildtrennmittel ein Farbfilter mit parallel verlaufenden vertikalen Farbstreifen der Grundfarben RGB zugeordnet, die sich horizontal periodisch im Farbfilter wiederholen. Der Lichtmodulator enthält eine Folge von zwei eingeschriebenen Hologrammen für jede Grundfarbe in sechs Pixelspalten verschachtelt für ein linkes und ein rechtes Betrachterauge, wobei sich die Folge horizontal periodisch wiederholt. Die Perioden der Farbfilter und der Hologramme sind mit gleicher Ausdehnung zueinander angeordnet, wobei einem Trennelement ein Farbstreifen und mindestens zwei Pixelspalten mit Hologrammen der Grundfarbe dieses Farbstreifens zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein holografisches Display, bei dem durch räumliches Farb-Multiplexing eine farbige Rekonstruktion eines dreidimensionalen Objektes erzeugt wird und diese Rekonstruktion von Sichtbarkeitsbereichen aus zu sehen ist.
In der DE 10 2004 044 111 der Anmelderin wird ein holografisches Display zum Erzeugen einer einfarbigen holografischen Rekonstruktion eines dreidimensionalen Objektes (3D-Objekt) beschrieben. Dieses Display liegt der Erfindung zugrunde. Es enthält als wichtigste Komponenten Lichtquellenmittel, optisch fokussierende Mittel, einen steuerbaren räumlichen Lichtmodulator (SLM) und ein Bildtrennmittel, das z. B. durch ein Lentikular realisiert wird.
In 1a sind in Draufsicht aus Gründen der Übersichtlichkeit vom steuerbaren Lichtmodulator SLM nur zwei monochrome Pixel (Bildpunkte) einer matrixförmigen Pixelanordnung und vom Bildtrennmittel L nur ein Trennelement dargestellt. Das Trennelement ist hier eine Zylinderlinse eines Lentikulars. Der SLM ist mit zwei separaten, jeweils spaltenweise verschachtelten eindimensionalen Hologrammen des 3D-Objekts beschrieben, die eine linke bzw. rechte Ansicht dieses Objekts rekonstruieren. Zwei Pixelspalten des SLM werden von einer Zylinderlinse überdeckt, wobei die Zylinderlinsen parallel zu den Pixelspalten angeordnet sind. Die Anordnung der Pixelspalten, die mit l und r bezeichnet sind, ist schematisch in 1b in Vorderansicht dargestellt. Der für die Kodierung maßgebliche Mittelabstand (Pitch) der Pixel ist mit SP bezeichnet.
Die Zylinderlinsen bilden die Pixelspalten l und r in eine Betrachterebene ab. Synchron dazu bilden die optisch fokussierenden Mittel in vertikaler Richtung kohärentes Licht nach Modulation im SLM ebenfalls in die Betrachterebene ab, die dort zu Sichtbarkeitsbereichen VWL und VWR für ein linkes und rechtes Betrachterauge überlagert werden. Die Sichtbarkeitsbereiche VWR und VWL bilden rautenförmige dreidimensionale Bereiche, die in der Betrachterebene liegen. Dort müssen sich zwischen zwei Beugungsordnungen des verwendeten Lichts auch die Betrachteraugen befinden, um die holografische Darstellung des 3D-Objekts sehen zu können. Das in Pfeilrichtung auf die Pixel treffende Licht, das vertikal räumlich kohärent und horizontal räumlich inkohärent ist, senden z. B. linienförmige Lichtquellenmittel aus.
Die Lichtquellenmittel und die im Lichtweg vor dem SLM angeordneten optisch fokussierenden Mittel, z. B. ein Lentikular, das gleichzeitig das wellenoptische Mittel zur Fouriertransformation (FT) ist, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 1a bis 1c nicht dargestellt.
Um eine die Grundfarben RGB enthaltende farbige Rekonstruktion zu erzeugen, ist es bekannt, für jede einzelne Farbe ein Hologramm zu berechnen und alle drei Hologramme entweder sequentiell oder gleichzeitig auf dem SLM anzuzeigen. Für eine gleichzeitige Darstellung der Hologramme mit räumlichem Multiplexing werden diese Hologramme räumlich verschachtelt. Durch die drei Farben und die zwei Betrachterfenster liegt also ein 6-faches Multiplexing vor. Der SLM wird gleichzeitig mit Licht von RGB-Lichtquellen beleuchtet und den Pixeln zugeordnete Standard-Farbfilter im SLM filtern das Licht für diese Pixel aus.
Die 1c zeigt schematisch die Vorderansicht der Standard-Anordnung der Pixelspalten l und r aus 1b für eine farbige 3D-Darstellung. In dieser Anordnung bilden drei rechteckige Subpixel in den Grundfarben R, G und B je ein quadratisches Pixel. Die mit l bezeichnete Spalte wird in den linken Sichtbarkeitsbereich VWL abgebildet, die mit r bezeichnete in den rechten Sichtbarkeitsbereich VWR. Drei Subpixel mit den integrierten Farbfiltern R, G und B bilden einen quadratischen Pixel mit einem für die 1D-Kodierung maßgeblichen Pitch, der mit 3SP bezeichnet ist. 1D-Kodierung bedeutet hier, dass ein Hologramm mit vertikaler Bewegungsparallaxe vorliegt. Da nur Licht gleicher Wellenlänge interferieren kann, ist der für die Kodierung maßgebliche Pitch 3SP dreimal größer als bei einer einfarbigen 3D-Darstellung. Die vertikale Ausdehnung des Sichtbarkeitsbereichs ist somit nur 1/3 so groß wie beim monochromen Display.
2a zeigt eine andere Möglichkeit zum Erzeugen einer farbigen holografischen 3D-Darstellung unter Verwendung eines SLM mit integrierten RGB-Farbfiltern. Sie sind in der Reihenfolge RRGGBB (s. 2b) jeweils zwei Subpixelspalten einer Farbe und drei Zylinderlinsen des Bildtrennmittels L zugeordnet. Weiterhin enthalten die zwei Subpixelspalten einer Farbe je ein linkes und ein rechtes Hologramm für diese Farbe. Dadurch wird gemäß 2a eine komplette Überlagerung der Subpixelbilder zu Sichtbarkeitsbereichen VWL und VWR erreicht, die größer als im vorhergehenden Beispiel sind. Der für die Kodierung maßgebliche Pitch SP ist hier wieder so groß, dass man Sichtbarkeitsbereiche in gleicher vertikaler Größe wie bei einem monochromen Display nach 1b erhält. Jedoch sind SLM mit einer derartigen Folge der Farbsubpixel nicht handelsüblich und stehen damit für holografische Rekonstruktionsverfahren nicht zur Verfügung.
Der Übersichtlichkeit halber wurden nicht in jeden Pixel die Farbe R, G und B in 2b eingetragen.
Im Prinzip könnte man die Farbfilter extern auf das Deckglas des SLM aufbringen. Nachteilig ist jedoch, dass beim externen Aufbringen auf das Deckglas des SLM aufgrund der Stärke des Deckglases von ca. 1 mm ein Abstand zwischen der Pixelanordnung und den Farbfiltern entsteht. Dadurch und durch den deutlich kleineren Pixel-Pitch (< 100 μm) der Farbsubpixel treten Beugungseffekte auf, die unter bestimmten Bedingungen zu einem störenden Übersprechen zwischen benachbarten Subpixeln führen.
Ein weiteres Übersprechen tritt auf, wenn der Strahlengang schräg durch SLM und Farbfilter verläuft. Dies ist der Fall, wenn die Sichtbarkeitsbereiche dem Betrachter durch Verschieben der Lichtquellen nachgeführt werden. Für einen Betrachter, der weit von der Mitte des Displays entfernt ist und schräg beleuchtet wird, gelangt das Licht eines für eine Farbe berechneten Hologramms nicht mehr durch den dazugehörigen Farbfilter. Der Betrachter würde somit eine fehlerhafte Rekonstruktion sehen. Bei dem oben genannten Beispiel mit 1 mm Deckglas und 100 μm Pitch ist dies bei einem Winkel von ca. 6° der Fall, wobei eine allmähliche Beeinträchtigung bereits bei kleineren Winkeln auftritt. Der Betrachterwinkel des Displays ist somit wesentlich eingeschränkt und nicht für mehrere Betrachter nutzbar.
Diese Nachteile sind besonders für den Bau von Prototypen oder Kleinserien holografischer Displays schwerwiegend, da hier handelsübliche SLM oder externe Farbfilter verwendet werden müssen.
Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die Farbdarstellung nicht über den SLM zu realisieren, sondern über die optischen Mittel im Display.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Farbdarstellung in einem Anzeigedisplay durch Farbfilter in Verbindung mit optischen Abbildungsmitteln, z. B. Mikrolinsen, zu realisieren.
Im Dokument WO 99/50914 fokussieren farbige Mikrolinsen Licht von einer großen Lichtquelle in einen kleinen sensitiven Bereich, der ein Sensor oder ein Pixel sein kann. Die Funktion einer Mikrolinse wird hier mit einem Farbfilter vereint zu einer einfarbigen Mikrolinse. Im Bearbeitungsverfahren erhalten die Mikrolinsen ihre Form mit einer gekrümmten Oberfläche, die einen bestimmten Neigungswinkel zum vorgesehenen Abstrahlen des einfarbigen Lichts aufweist.
Die LC-Moleküle einer nachgeordneten LC-Schicht, die in einem kleinen Bereich vom Licht einer Farbe getroffen werden, wirken als Schalter und filtern in dem Bereich das Licht entsprechend der Farbe des Filters aus. Ein Prozessor kombiniert jeweils drei einfarbige Lichtbündel zu einem Farbpixel und legt so dessen Farbe und Intensität fest. Damit können farbige Anzeigedisplays mit einfarbigen Mikrolinsen, die zu dritt einen Farbpixel realisieren, geschaffen werden.
Diese Anordnung ist zur Farbdarstellung in einem normalen handelsüblichen Farbdisplay geeignet. Da das Licht auf die Pixel fokussiert wird, ist dieses Farbdisplay für das oben beschriebene holografische Rekonstruktionsprinzip nicht geeignet. Es müssten zusätzliche Abbildungsmittel im Lichtweg angeordnet werden, um das Licht auf Betrachteraugen zu fokussieren. Dies würde die Tiefe und auch das Gewicht eines Flachdisplays vergrößern, was aber vermieden werden soll.
Das Dokument US 5 682 215 betrifft ein Farbdisplay mit einem Mikrolinsenarray, bei dem jede Mikrolinse mit einer der Farben RGB eingefärbt ist. Die farbigen Mikrolinsen realisieren durch die Farbfilterung eine Doppelfunktion für das passierende Licht. Es wird gezielt auf einen Pixel fokussiert, um die Helligkeit des Displays und das Öffnungsverhältnis zu verbessern. Die Mikrolinsen sind hier z. B. durch Farbpigmente eingefärbt.
Auch dieses Farbdisplay ist nur mit zusätzlichen optischen Komponenten zum Erzeugen eines Sichtbarkeitsbereichs in einem oben beschriebenen holografischen Display und Rekonstruktionsverfahren einsetzbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, in einem Anzeigedisplay mit handelsüblicher Pixelanordnung eine Farbdarstellung einer holografischen Rekonstruktion eines 3D- Objektes zu realisieren, die auf einem Rekonstruktionsverfahren mit räumlichem Multiplexing beruht, bei dem die Rekonstruktion von Sichtbarkeitsbereichen aus zu sehen ist. Die Sichtbarkeitsbereiche sollen möglichst groß sein und in einem großen Winkelbereich vor dem holografischen Displaygerät mindestens einem Betrachter bei Änderung seiner Position nachgeführt werden können. Ein Übersprechen soll minimiert werden.
Weiterhin soll die Flachheit des Displays erhalten werden.
Der Lösung liegt ein holografisches Display zugrunde, das im Lichtweg Lichtquellenmittel, optisch fokussierende Mittel, einen steuerbaren Lichtmodulator sowie ein optisches Bildtrennmittel mit vertikal angeordneten Trennelementen aufweist, wobei die in vertikaler Richtung optisch fokussierenden Mittel hinreichend kohärentes Licht durch matrixförmig angeordnete steuerbare Pixel des Lichtmodulators hindurch in eine Betrachterebene abbilden und in Sichtbarkeitsbereichen für Betrachteraugen überlagern, und synchron dazu die Trennelemente des optischen Bildtrennmittels die mit Hologrammen kodierten Pixelspalten für jedes Betrachterauge in die entsprechenden Sichtbarkeitsbereiche abbilden.
Die Lösung sieht vor, externe Farbfilter direkt auf dem optischen Bildtrennmittel anzubringen und die optischen Komponenten und kodierten Hologramme einander so zuzuordnen, dass die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dadurch, dass

– dem Bildtrennmittel direkt ein externer Farbfilter zugeordnet ist, dessen Material parallel verlaufende vertikale Farbstreifen aus den Grundfarben RGB enthält, die sich horizontal periodisch im Farbfilter wiederholen,
– der Lichtmodulator eine Folge von zwei eingeschriebenen Hologrammen für jede Grundfarbe in sechs Pixelspalten verschachtelt für ein linkes und ein rechtes Betrachterauge aufweist, wobei sich die Folge der Hologramme im Lichtmodulator horizontal periodisch wiederholt, und
– die Perioden der Farbfilter und der Hologramme mit einer gleichen Ausdehnung zueinander angeordnet sind, wobei einem Trennelement ein Farbstreifen des Farbfilters und mindestens zwei Pixelspalten mit Hologrammen der Grundfarbe dieses Farbstreifens zugeordnet sind, um mehrfarbige Sichtbarkeitsbereiche zu erzeugen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen die einem Farbstreifen der Grundfarbe zugeordneten Pixelspalten ein für diese Grundfarbe berechnetes Hologramm auf.
Durch die periodische Zuordnung wird erreicht, dass ein Sichtbarkeitsbereich die überlagerte farbige Abbildung aller Pixelspalten für das linke Betrachterauge und der andere Sichtbarkeitsbereich die überlagerte Abbildung aller Pixelspalten für das rechte Betrachterauge aufweist, um für die Betrachteraugen ein mehrfarbiges dreidimensionales Objekt holografisch zu erzeugen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass ein horizontales Nachführen der mehrfarbigen Sichtbarkeitsbereiche durch ein horizontales Verschieben der Kodierung der Hologramme im Lichtmodulator erfolgt, damit der Betrachter bei Positionswechsel stets die holografische Rekonstruktion sehen kann.
Zum Vergrößern der Sichtbarkeitsbereiche ist es vorteilhaft, die Abbildungen der Pixelspalten durch die Trennelemente des Bildtrennmittels defokussiert zur Betrachterebene durchzuführen.
Jedem Trennelement des Bildtrennmittels kann eine Anzahl weiterer, nicht-aktivierter Pixelspalten zum Erhöhen des Stereokontrasts zusätzlich zugeordnet sein.
Die Herstellung des holografischen Displays vereinfacht sich, wenn die mit den Trennelementen strukturierte Seite des Bildtrennmittels mit dem Farbfilter verbunden und als eine Baugruppe ausgebildet ist.
Gegenüber dem Stand der Technik weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
Die Gestaltung der Farbdarstellung erlaubt einen kleineren nutzbaren Pitch der Farbpixel und damit größere Sichtbarkeitsbereiche für Betrachteraugen. Das Übersprechen zwischen benachbarten Pixeln ist durch die gezielte Lichtführung minimiert. Bei einem Nachführen der Lichtquellen kann ein großer Winkel zum Erreichen von Betrachtern realisiert werden.
Sämtliche Komponenten sind handelsüblich zu erwerben und damit bei Defekten jederzeit zu ersetzen. Sie können einfach justiert werden, was bei der Herstellung des Displays insbesondere für Prototypen und Kleinserien wichtig ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen
1a einzelne Komponenten eines monochromen holografischen Displays zum Erzeugen eines rechten und linken Sichtbarkeitsbereichs, nach dem Stand der Technik,
1b Ausschnitt einer Vorderansicht zweier Pixelspalten eines monochromen Lichtmodulators mit Pixelpitch,
1c Ausschnitt einer Vorderansicht zweier Pixelspalten des SLM mit integrierten Farbfiltern und Pixelpitch,
2a einen Ausschnitt eines holografischen Farbdisplays mit Trennelementen eines Bildtrennmittels und Pixeln eines SLM mit integrierten Farbfiltern,
2b Ausschnitt einer Vorderansicht zweier Pixelspalten des SLM mit integrierten Farbfiltern,
3a einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen holografischen Farbdisplays mit einem monochromen handelsüblichen SLM, einem Bildtrennmittel und zugeordneten Farbfiltern, und
3b einen Ausschnitt aus einem SLM der 3a, in welchem die Pfeile die Zuordnung der Pixelspalten zu einer Farbe des Farbstreifens angeben, die ein Trennelement gemäß der Erfindung überdeckt.
Die 1 und 2 wurden im Stand der Technik erläutert.
Die Erfindung wird anhand von 3a näher beschrieben und zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines holografischen Farbdisplays. Kohärentes Licht einer Lichtquelle LQ beleuchtet durch optisch fokussierende Mittel FM sechs Pixelspalten eines monochromen handelsüblichen SLM. Dem SLM folgen im Lichtweg ein optisches Bildtrennmittel L und ein Farbfilter F, dessen transparentes Material parallel verlaufende vertikale Farbstreifen mit den Grundfarben RGB enthält, die sich periodisch im Farbfilter F wiederholen. In den Pixelspalten des SLM sind in horizontaler Richtung sechs Hologramme verschachtelt eingeschrieben. Für jede Grundfarbe R, G und B des Farbfilters F sind zwei Hologramme HG in zwei Pixelspalten verschachtelt für ein linkes und ein rechtes Betrachterauge eingeschrieben. Sie sind jeweils einem Trennelement zugeordnet und bilden eine Periode, die sich über den gesamten SLM in folgender Weise wiederholt: HGR_l (links) – HGR_r (rechts) – HGG_l – HGG_r – HGB_l – HGB_r. Dabei ist unter „links” und „rechts” das für eine Farbe kodierte Hologramm für jeweils einen linken und rechten Sichtbarkeitsbereich VWL und VWR zu verstehen. Beide Perioden, die des Farbfilters F und die der eingeschriebenen Hologramme HG, haben eine annähernd gleich große Ausdehnung. Die Ausdehnung ist deshalb annähernd gleich groß, da eine perspektivische Verkürzung aufgrund des Abstands zwischen SLM und Bildtrennmittel L berücksichtigt werden muss. Die Perioden sind sich gegenüberliegend ohne Versatz zueinander angeordnet und wiederholen sich horizontal.
In 3b wird schematisch die Vorderansicht der Pixelspalten l und r des monochromen SLM mit dem Pixelpitch SP gezeigt. Aus dieser Darstellung ist die Zuordnung der Pixelspalten l und r zu jeweils einem Farbstreifen RGB des Farbfilters F zu erkennen, die jeweils ein Trennelement überdeckt. Diese Zuordnung wird durch die Angabe der Grundfarbe R, G und B unterhalb der Pixelspalten und die Pfeile verdeutlicht. Der für die Kodierung eines 3D-Objektes im SLM maßgebliche Pitch SP ist so groß wie der des monochromen Displays von 1a/1b. Dadurch erhält man zwei Sichtbarkeitsbereiche VWL und VWR, welche die gleiche Größe wie beim monochromen Display von 1a/1b aufweisen. Aufeinanderfolgende Pixelspalten l und r des SLM mit den entsprechend kodierten Hologrammen werden abwechselnd in diese Sichtbarkeitsbereiche abgebildet. Alle Spalten HGR_l – HGG_l – HGB_l werden in den linken Sichtbarkeitsbereich VWL abgebildet, alle Spalten HGR_r – HGG_r – HGB_r werden in den rechten Sichtbarkeitsbereich VWR abgebildet. Somit enthält jeder Sichtbarkeitsbereich eine Mischung aller Grundfarben RGB und Betrachteraugen können eine farbige Rekonstruktion des 3D-Objekts sehen.
Der Inhalt der Hologramme HGR_l – HGR_r – HGG_l – HGG_r – HGB_l – HGB_r kann auf dem SLM horizontal verschoben werden, um die Sichtbarkeitsbereiche VWL und VWR horizontal dem Betrachter bei einer Positionsänderung nachzuführen. Da diese Verschiebung nur spaltenweise möglich ist, lassen sich die Sichtbarkeitsbereiche nur diskret verschieben. Ein Sichtbarkeitsbereich sollte somit genügend breit sein, damit der neu positionierte Sichtbarkeitsbereich lückenlos an die vorherige Position anschließen kann.
Daher erfolgt die Abbildung der Pixelspalten durch die Zylinderlinsen nach 3a defokussiert, so dass die Breite der Sichtbarkeitsbereiche größer wird. Da die Richtung der Abbildung bei der verwendeten 1D-Kodierung die nicht-kodierte Richtung ist, wird die Ausdehnung der Sichtbarkeitsbereiche durch die Defokussierung vergrößert.
Jedem Trennelement bzw. jeder Zylinderlinse können auch weitere Pixelspalten zusätzlich zugeordnet sein, die aber nicht aktiviert sind und zwischen den aktivierten Pixelspalten liegen. Sie erhöhen den Stereokontrast.
Wenn die Sichtbarkeitsbereiche VWL und VWR teilweise überlappen, verringert sich der Stereokontrast. Das Einfügen solcher nicht aktivierter Pixelspalten kann vorteilhaft sein, wenn eine Abbildung der Pixelspalten ohne Lücken nicht gelingt oder sie überlappen. Das lückenlose Anschließen ist für die Nachführung der Sichtbarkeitsbereiche nötig und das Vermeiden des Überlappens für einen hohen Stereokontrast. Durch das Einfügen nicht aktivierter Pixelspalten entsteht zwar eine nicht beleuchtete Lücke zwischen den zwei Sichtbarkeitsbereichen VWL und VWR, die aber bei der horizontalen Nachführung der Sichtbarkeitsbereiche durch z. B. das Verschieben der Hologramme um eine Pixelspalte beleuchtet wird.
Die Trennelemente bilden alle Pixelspalten mit einem linken Hologramm in die Betrachterebene ab und überlagern sie dort am gleichen Ort, der den Sichtbarkeitsbereich VWL für diese Hologramme bildet. Dies geschieht analog wie beim monochromen Anzeigedisplay. Dementsprechend werden alle Pixelspalten mit einem rechten Hologramm auf einen gleichen Sichtbarkeitsbereich VWR abgebildet und überlagert.
Die Farbfilter F sind als Einzelkomponente direkt mit dem Lentikular verbunden und filtern das Licht für die zugeordneten Pixelspalten. Sie können z. B. auf der strukturierten Seite des Lentikulars angebracht werden. Eine typische Strukturtiefe liegt in der Größenordnung von 10 μm und ist somit viel geringer als die typische Deckglasdicke eines LCD von ca. 1 mm. Störende Effekte treten aufgrund des Abstands Linse – Farbfilter in viel geringerem Maße auf, verglichen mit dem Abstand Pixel – Farbfilter im Stand der Technik. Dadurch ist z. B. das Übersprechen aufgrund von Beugung geringer und der Winkel zum Nachführen der Sichtbarkeitsbereiche größer. Beugungseffekte an den Farbfiltern sind minimiert, da der Pitch der Farbstreifen gleich dem Pitch der Zylinderlinsen ist und der Pitch der Zylinderlinsen größer als der Pitch der Pixel ist.
Das optische Bildtrennmittel kann auch durch eine Prismenmaske oder eine Barrierenmaske realisiert werden. Bei der Barrierenmaske sind die Farbstreifen des Farbfilters mit den transparenten Bereichen verbunden.
Der Farbfilter lässt sich beispielsweise kostengünstig durch farbiges Belichten eines Films herstellen, der anschließend justiert z. B. auf dem Lentikular angebracht wird. Alternativ kann der Farbfilter auch in das Lentikular zwischen Lentikularsubstrat und der Zylinderlinsenstruktur eingebracht werden. Dies ist wesentlich einfacher als das Einbringen von Filterschichten in einen SLM.
Eine Alternative zum Erzeugen farbigen Lichts durch Farbfilter ist die Verwendung gefärbter Trennelemente, wobei eine Periode von drei Grundfarben R, G und B drei Trennelementen zugeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004044111 [0002]
- WO 99/50914 [0015]
- US 5682215 [0018]

Claims

Holografisches Farbdisplay, das im Lichtweg Lichtquellenmittel, optisch fokussierende Mittel, einen steuerbaren Lichtmodulator sowie ein optisches Bildtrennmittel mit vertikal angeordneten Trennelementen aufweist, wobei die in vertikaler Richtung optisch fokussierenden Mittel hinreichend kohärentes Licht durch matrixförmig angeordnete steuerbare Pixel des Lichtmodulators hindurch in eine Betrachterebene abbilden und in Sichtbarkeitsbereichen für Betrachteraugen überlagern, und synchron dazu die Trennelemente des optischen Bildtrennmittels die mit Hologrammen kodierten Pixelspalten für jedes Betrachterauge in die entsprechenden Sichtbarkeitsbereiche abbilden, dadurch gekennzeichnet, dass – dem Bildtrennmittel ein externer Farbfilter zugeordnet ist, dessen Material parallel verlaufende vertikale Farbstreifen mit den Grundfarben RGB enthält, die sich horizontal periodisch im Farbfilter wiederholen, – der Lichtmodulator eine Folge von zwei eingeschriebenen Hologrammen für jede Grundfarbe in sechs Pixelspalten verschachtelt für ein linkes und ein rechtes Betrachterauge aufweist, wobei sich die Folge der Hologramme im Lichtmodulator horizontal periodisch wiederholt, und – die Perioden der Farbfilter und der Hologramme mit einer gleichen Ausdehnung zueinander angeordnet sind, wobei einem Trennelement ein Farbstreifen des Farbfilters und mindestens zwei Pixelspalten mit Hologrammen der Grundfarbe dieses Farbstreifens zugeordnet sind, um mehrfarbige Sichtbarkeitsbereiche zu erzeugen.
Holografisches Display nach Anspruch 1, bei welchem die einem Farbstreifen der Grundfarbe zugeordneten Pixelspalten ein für diese Grundfarbe berechnetes Hologramm aufweisen.
Holografisches Display nach Anspruch 2, bei dem ein Sichtbarkeitsbereich die überlagerte farbige Abbildung aller Pixelspalten für das linke Betrachterauge und der andere Sichtbarkeitsbereich die überlagerte farbige Abbildung aller Pixelspalten für das rechte Betrachterauge aufweist, um für die Betrachteraugen ein mehrfarbiges dreidimensionales Objekt holografisch zu erzeugen.
Holografisches Display nach Anspruch 1, bei dem ein horizontales Nachführen der mehrfarbigen Sichtbarkeitsbereiche durch ein horizontales Verschieben der Kodierung der Hologramme im Lichtmodulator erfolgt.
Holografisches Display nach Anspruch 1, bei welchem die Abbildungen der Pixelspalten durch die Trennelemente des Bildtrennmittels defokussiert zur Betrachterebene erfolgen.
Holografisches Display nach Anspruch 1, bei dem jedem Trennelement weitere, nicht-aktivierte Pixelspalten zum Erhöhen des Stereokontrasts zusätzlich zugeordnet sind.
Holografisches Display nach Anspruch 1, bei welchem die mit Trennelementen strukturierte Seite des Bildtrennmittels mit dem Farbfilter verbunden und als eine Baugruppe ausgebildet ist.