DE4218946A1 - Vorrichtung zur holographischen dreidimensionalen Darstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur holographischen dreidimensionalen Darstellung für Anwendungen in der Videotechnik, Computertechnik und Forschung.

Nach [1] ist ein holografisches Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung unter Verwendung eines Flüssigkristall-Displays mit einer Vielzahl getrennt ansteuerbarer Öffnungen bekannt. Die Informationen werden in das Display geschrieben und holografisch zur Darstellung gebracht. Das Verfahren ist aufgrund der Schaltgeschwindigkeit des Displays echtzeitfähig. Nachteilig wirken sich die relativ großen Öffnungen aus, die in entsprechend großen Abständen voneinander auf dem Display liegen. Dadurch entstehen unter kleinen Beugungswinkeln kleine Bildfelder, die eine visuelle dreidimensionale Betrachtung erschweren.

Eine Verkleinerung des Displays in einer optischen Anordnung ergibt zwar größere Beugungswinkel, verringert aber gleichzeitig die Fläche, die die Öffnungen enthält. Dadurch wird eine beidäugige dreidimensionale Betrachtung unmöglich.

[1] SATO, K., HIGUCHI, K., KAFSUMA, H.: Holographic Television by Liquid Crystal Device. Third International Conference on Holographic Systems, Components and Applications. In IEEE 1991, p. 20-23.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung eines Displays mit steuerbaren Öffnungen große Objekte unter großen Beugungswinkeln zu rekonstruieren, so daß sie mit bloßem Auge dreidimensional beobachtet werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Display mit den angesteuerten Öffnungen verkleinert und das verkleinerte Bild mehrfach nebeneinander in eine Ebene projiziert wird. In dieser Ebene ist eine Maske angeordnet, deren Öffnungen einem Teil der in der Ebene abgebildeten Öffnungen in Lage und Größe entsprechen. Die Anordnungen der Öffnungen in der Maske über jeweils einer der verkleinerten Abbildungen in der Ebene sind voneinander verschieden. Beim Blick auf die Maske werden die in das optische Display eingeschriebenen Informationen als dreidimensionales Bild sichtbar.

Durch die Vorrichtung ist es möglich, große Bildfelder zu erzeugen, die aus großen Winkeln beidäugig betrachtet werden können. Insgesamt entsteht ein holografisches dreidimensionales Echtzeitdisplay.

Eine Ausführung der Erfindung wird in dem nachfolgenden Beispiel beschrieben.

Auf einer optischen Achse befinden sich: Ein Flüssigkristall-Display 1, eine Verkleinerungsoptik 2, eine Vervielfachungsoptik 4 mit Beugungsgitter 5 und eine Maske 7.

Das Display weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, die einzeln in Echtzeit ansteuerbar sind. Mit der Verkleinerungsoptik 2 wird eine verkleinerte Abbildung 3 des Displays 1 erzeugt. Mit der Vervielfachungsoptik 5 wird die verkleinerte Abbildung 3 mehrfach nebeneinander in einer Ebene 6 abgebildet. Die in dieser Ebene angeordnete Maske 7 ist durch ihre Öffnungen für einen Teil der vielen in der Ebene 5 abgebildeten Öffnungen transparent.

Die Anordnungen der Öffnungen in der Maske 7, bezogen auf jede der verkleinerten Abbildungen in der Ebene 5, sind voneinander verschieden. Sie werden dementsprechend auch getrennt vom Display angesteuert. Die aus der Wellenfunktion des Objekts berechneten Informationen können so in das optische Display 1 eingeschrieben werden, daß für das Auge des Betrachters eine dreidimensionale Darstellung B des Objektes sichtbar wird. Die Darstellung des Objekts kann unter großen Winkeln, wie längs der Linien 9 und 10 betrachtet werden.

Hinter der Ebene 6 bzw. der Maske 7 ist eine nicht dargestellte Feldlinse angeordnet. Mit ihr kann der Abstand zwischen der Maske 7 und der Abbildung 8 des Objekts voreingestellt werden. Das Displays 1 übernimmt dann nur noch die verkleinerte Tiefenkodierung.

Zur Unterdrückung höherer Beugungsordnungen entspricht der Transmissionsverlauf über den Öffnungen der Maske etwa einer Gaussverteilung.

Bezugszeichen

 1 Display
 2 Verkleinerungsoptik
 3 verkleinerte Abbildung des Displays 1
 4 Vervielfachungsoptik
 5 Beugungsgitter
 6 Ebene mit mehreren verkleinerten Abbildungen des Displays 1
 7 Maske
 8 Objekt
 9 Blickrichtung
10 Blickrichtung

Claims (8)

1. Vorrichtung zur holographischen dreidimensionalen Darstellung unter Verwendung eines optischen Displays mit steuerbaren Öffnungen, gekennzeichnet dadurch, daß eine verkleinerte Abbildung (3) des Displays (1) mehrfach nebeneinander in eine Ebene (6) projiziert und in dieser Ebene (6) eine nichttransparente Maske (7) mit Öffnungen, die mit einem Teil der in der Ebene (6) abgebildeten Öffnungen deckungsgleich sind, angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Anordnungen der Öffnungen in der Maske (7) über den einzelnen verkleinerten Abbildungen in der Ebene (6) voneinander verschieden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zahl der Öffnungen in der Maske (7) etwa der Zahl der Öffnungen im Display (1) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Größe der Öffnungen in der Maske (7) etwa der der in der Ebene (6) abgebildeten Öffnungen entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Transmissionsverlauf über den Öffnungen des optischen Displays (1) oder/und der Maske (7) einer Gauss-Verteilung oder einer anderen zur Unterdrückung von Mehrfachbeugungen geeigneten Funktion entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem optischen Display (1) und der Maske (7) eine Verkleinerungsoptik (2) und eine Vervielfachungsoptik (4 und 5) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach dem Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Vervielfachungsoptik ein Beugungsgitter (5) enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Maske (7) eine Feldlinse vor- oder nachgeordnet ist.