DE602005004895T2

DE602005004895T2 - Einstellvorrichtung für die optische weglänge

Info

Publication number: DE602005004895T2
Application number: DE602005004895T
Authority: DE
Inventors: L.P. Bakker; Bart A. Salters
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-02-21
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: EP1716446B1; TW200604619A; EP1716446A1; DE602005004895D1; GB0403933D0; US20070139760A1; KR20060134066A; WO2005081038A1; JP2007529028A; CN1922530A; ATE386957T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Einstellung einer optischen Weglänge zwischen zwei optischen Elementen. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf die Einstellung einer optischen Weglänge innerhalb dreidimensionaler Anzeigeeinrichtungen, die innerhalb eines festgelegten Bilderzeugungsvolumens ein virtuelles Bild erzeugen.
Ein dreidimensionales Bild kann auf mehrere Weisen erzeugt werden. Zum Beispiel können bei stereoskopischen Anzeigen zwei von jedem Auge eines Betrachters eindeutig betrachtbare Bilder gleichzeitig oder im Zeitmultiplexbetrieb dargestellt werden. Die Bilder werden mit Hilfe von speziellen, von dem Betrachter getragenen Brillen oder Schutzbrillen ausgewählt. Im ersteren Fall können die Brillen mit Polaroidlinsen ausgestattet sein. Im letzteren Fall können die Brillen mit elektronisch gesteuerten Blenden ausgestattet sein. Diese Arten von Anzeigen sind relativ einfach herzustellen und weisen eine niedrige Datenflussrate auf. Die Verwendung spezieller Betrachtungsbrillen ist jedoch unpraktisch und der Mangel an Bewegungsparallaxe kann unter Betrachtern in Unbequemlichkeit resultieren.
Ein realistischerer, dreidimensionaler Eindruck kann unter Verwendung einer autostereoskopischen Anzeige erzeugt werden. Bei diesen Arten von Anzeigen emittiert jedes Pixel Licht mit verschiedenen Intensitäten in verschiedenen Betrachtungsrichtungen. Die Anzahl Betrachtungsrichtungen sollte groß genug sein, damit jedes der Augen des Betrachters ein anderes Bild sieht. Diese Arten von Anzeigen zeigen eine realistische Bewegungsparallaxe; wenn sich der Kopf des Betrachters bewegt, verändert sich die Ansicht entsprechend.
Die meisten dieser Art Anzeige sind in der Praxis technisch schwer zu realisieren. In der Literatur können mehrere Vorschläge, s. zum Beispiel US 5 969 850 , gefunden werden. Der Vorteil dieser Anzeigen ist, dass mehrere Betrachter ohne spezielle Brillen auf z. B. einen einzelnen 3D Fernsehschirm schauen können und jeder Betrachter ein realistisches, dreidimensionales Bild, einschließlich Parallaxe und Perspektive, sehen kann.
Eine weitere Art von 3D Anzeigen ist eine Volumenanzeige, wie unter http://www.cs.berkley.edu/jfc/MURI/LC-display beschrieben. Bei einer Volumenanzeige emittieren Punkte in einem Bildanzeigevolumen Licht. Auf diese Weise kann ein Bild eines dreidimensionalen Objekts erzeugt werden. Ein Nachteil dieser Technik ist Okklusion, d. h. es ist nicht möglich, das Licht von Punkten, die durch andere Objekte versteckt sind, zu blockieren. So ist jedes angezeigte Objekt transparent. Grundsätzlich kann dieses Problem durch Videobildverarbeitung und möglicherweise Tracking der Position des Kopfes oder der Augen des Betrachters behoben werden.
Ein bekanntes Ausführungsbeispiel einer Volumenanzeige ist in 1 dargestellt. Die Anzeige besteht aus einem transparenten Kristall 10, in dem zwei Laser 11, 12 (oder mehr) abtasten. Bei der Position 15 des Schnittpunkts der Laserstrahlen 13, 14 kann Licht 16 durch Upconversion erzeugt werden, wobei durch Absorption von Mehrphotonen geringerer Energie (d. h. von den kombinierten Laserstrahlen) bei einer höheren Energie Photonenemission auftritt. Diese Art Anzeige ist teuer und kompliziert. Es sind ein spezieller Kristall 10 und zwei Abtastlaser 11, 12 erforderlich. Zudem ist Upconversion kein sehr effizienter Vorgang.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Volumenanzeige 20 ist in 2 dargestellt.
Bei dieser Anordnung wird ein Material verwendet, welches zwischen transparent und diffusiv, wie z. B. Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) oder Flüssigkristallgel (LC-Gel), geschaltet werden kann. In einem dreidimensionalen Rastervolumen 21 können Zellen 22 zwischen diesen beiden Zuständen geschaltet werden. Typischerweise wird das Volumen 21 aus einer Richtung beleuchtet. Bei der Darstellung befindet sich die Beleuchtungsquelle 23 unterhalb des Rastervolumens. Wird eine Zelle 22 in einen diffusiven Zustand geschaltet, wird Licht 24 in alle Richtungen gestreut.
US 4 670 744 offenbart ein 3D Anzeigesystem, bei dem eine optische Weglänge variiert wird. Es werden optische Verzögerungsmittel zur Änderung der Lichtpolarisation sowie chirale Flüssigkristallzellen verwendet, um eine polarisationsabhängige Reflexion vorzusehen. Durch Steuerung der optischen Verzögerungsmittel kann die Stelle, an der eine Reflexion stattfindet, gesteuert und dadurch die Weglänge eingestellt werden.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine dreidimensionale Volumenbildanzeige vorzusehen, bei der einige oder alle Probleme, die Einrichtungen nach dem Stand der Technik zugeordnet werden, behoben sind.
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung vorzusehen, welche sich zur Einstellung einer optischen Weglänge zwischen zwei optischen Elementen in einer dreidimensionalen Volumenbildanzeigeeinrichtung eignet.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einstellvorrichtung für eine optische Weglänge vorzusehen, um die optische Weglänge zwischen einem optischen Eintrittsweg und einem optischen Austrittsweg zu variieren.
Einige oder sämtliche dieser Aufgabe können durch Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie hier beschrieben, erreicht werden.
Gemäß einem ersten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Einstellvorrichtung für eine optische Weglänge vor, wie in Anspruch 1 definiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Anzeigeeinrichtung, wie in Anspruch 17 definiert, zur Verwendung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung für eine optische Weglänge vor.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Variieren einer optischen Weglänge zwischen einem optischen Eintrittsweg und einem optischen Austrittsweg einer Einstellvorrichtung für eine optische Weglänge, wie in Anspruch 18 definiert, vor.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines dreidimensionalen Volumenbildes, wie in Anspruch 30 definiert, unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Variieren einer optischen Weglänge vor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 – eine perspektivische, schematische Ansicht einer Volumenanzeige auf der Basis von zwei Abtastlasern und einem Upconversion-Kristall;
2 – eine perspektivische, schematische Ansicht einer Volumenanzeige auf der Basis von schaltbaren Zellen aus PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) oder Flüssigkristall-Gel;
3 – eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Grundgedanken einer dreidimensionalen Volumen-Bildanzeigeeinrichtung, bei der die vorliegende Erfindung effektiv angewandt werden kann;
4 – eine schematische Darstellung einer dreidimensionalen Volumen-Bildanzeigeeinrichtung mit einem Anzeigepanel und einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung für die optische Weglänge;
5 – eine schematische Darstellung einer dreidimensionalen Volumen-Bildanzeigeeinrichtung unter Verwendung einer zwischen einem Anzeigepanel und einem Fokussierelement vorgesehenen Einstellvorrichtung für die optische Weglänge;
6 – eine perspektivische, schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung für die optische Weglänge;
7 – eine schematische Darstellung der drei verschiedenen optischen Weglängen der Einstellvorrichtung von 6;
8 – eine schematische Darstellung einer kaskadenartig angeordneten Einstellvorrichtung für die optische Weglänge unter Einsatz einer Kombination aus den Einstellvorrichtungen von 6;
9 – ein schematisches, logisches Blockschaltbild eines Steuersystems für die Anzeigevorrichtung von 5.
Die 3a und 3b zeigen einige Grundgedanken einer dreidimensionalen Bildanzeigeeinrichtung. In 3a wird durch einen Fresnelschen Spiegel 32 ein relativ großes, virtuelles Bild 30 eines kleinen Anzeigepanels 31 vorgesehen. In 3b wird durch eine Fresnel-Linse 37 ein relativ großes, virtuelles Bild 35 eines kleinen Anzeigepanels 36 vorgesehen. Das virtuelle Bild 30 oder 35 erscheint vor der Linse in der Luft. Ein Betrachter kann seinen Blick auf das Bild 30 oder 35 fokussieren und beobachtet, dass dieses in der Luft „schwebt".
Die 4a und 4b zeigen eine Modifikation gegenüber den Anordnungen der 3a und 3b. Wie in 4a dargestellt, wird die effektive, optische Weglänge zwischen dem Anzeigepanel 41 und dem Fresnelschen Spiegel 42 durch die Anordnung einer geeigneten Einstellvorrichtung 43 für die effektive, optische Weglänge verändert. Ebenso wird, wie in 4b dargestellt, die effektive, optische Weglänge zwischen dem Anzeigepanel 46 und der Fresnel-Linse 47 durch die Anordnung einer geeigneten Einstellvorrichtung 48 für die effektive, optische Weglänge verändert.
Bei früheren Anordnungen ist die Einstellvorrichtung 43, 48 für eine optische Weglänge durch eine Linse variabler Stärke dargestellt; bei einer anderen Anordnung ist die Einstellvorrichtung für eine effektive Weglänge durch eine mechanisch gesteuerte Vorrichtung dargestellt, welche durch physikalische Bewegung eines oder mehrerer optischer Elemente zwischen zwei optischen Weglängen oder mehr schaltet.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf elektrooptisches Schalten zwischen zwei optischen Weglängen oder mehr gerichtet, wodurch mehrere bewegliche Teile vermieden werden.
Im allgemeinen Sinn sei erwähnt, dass der Spiegel 42 oder die Linse 47 im Allgemeinen durch ein optisches Fokussierelement ersetzt oder realisiert werden kann, um das zweidimensionale Bild des Anzeigepanels 41, 46 in ein virtuelles Bild 40 oder 45, welches sich innerhalb eines Abbildungsvolumens 44 oder 49 befindet, zu projizieren. Vorzugsweise ist der Spiegel 42 oder die Linse 47 ein einzelnes oder zusammengesetztes, optisches Fokussierelement mit einer einzelnen Brennweite, so dass ein planares Anzeigepanel in eine einzelne Ebene eines Abbildungsvolumens abgebildet wird.
5 zeigt die Grundkomponenten der Anzeigeeinrichtung 50 gemäß den Grundgedanken von 4. Eine zweidimensionale Anzeigeeinrichtung oder ,Light Engine' 51 sieht eine Beleuchtungsquelle zur Abbildung auf einer Bildebene 55 vor. Das Licht breitet sich entlang einem optischen Eintrittsweg 52 bis zu einer Einstellvorrichtung 53 für die optische Weglänge und von der Einstellvorrichtung 53 für die optische Weglänge über einen optischen Austrittsweg 54 bis zu einem Fokussierelement 57 (z. B. Spiegel 42 oder Linse 47) aus, welches das zweidimensionale Bild auf Ebene 55 projiziert.
Bei Betrieb der Einstellvorrichtung 53 für die optische Weglänge wird die Tiefenposition der Bildebene 55, wie durch Pfeil 58 angegeben, bewegt. Die Weglänge wird vorzugsweise bei einer 3D-Bildanzeige-Rahmenfrequenz periodisch eingestellt. Diese würde typischerweise 50 oder 60 Hz betragen. Zurückkommend auf 4, füllt das virtuelle Bild des Anzeigepanels 41 oder 46 während einer 3D-Bild-Frame-Periode (z. B. 1/50 sec) das Abbildungsvolumen 44 oder 49. Innerhalb der gleichen Frame-Periode kann das Anzeigepanel so angesteuert werden, dass das zu projizierende Bild verändert wird, so dass verschiedene Tiefen innerhalb des Abbildungsvolumens 44 oder 49 verschiedene virtuelle Bilder empfangen.
Es sei erwähnt, dass nach einem bevorzugten Aspekt die Einstellvorrichtung 53 für die optische Weglänge effektiv ist, um ein im Wesentlichen planares, virtuelles Bild des im Wesentlichen planaren, zweidimensionalen Anzeigepanels durch das Abbildungsvolumen 44 oder 49 bei einer 3D-Frame-Rate periodisch zu durchlaufen. Innerhalb die ser 3D-Frame-Periode stellt das 2D-Bildanzeigepanel eine Folge von 2D-Bildern bei einer 2D-Frame-Rate dar, die wesentlich höher als die 3D-Frame-Rate ist.
Daher werden bei verschiedenen Ebenen 40a, 40b oder 45a, 45b in dem Abbildungsvolumen verschiedene Bilder erhalten, so dass ein dreidimensionales Bild eines Objekts erzeugt werden kann.
Das zweidimensionale Anzeigepanel kann durch eine geeignete Anzeigeeinrichtung zur Erzeugung eines zweidimensionalen Bildes dargestellt sein. Zum Beispiel könnte es sich hier um eine Poly-LED-Anzeige oder eine Projektionsanzeige auf der Basis eines Digital Micromirror Device (DMD) (digitalen Mikrospiegelgeräts) handeln.
Vorzugsweise ist das Anzeigepanel schnell genug, um die Erzeugung von mehreren 2D-Bildern innerhalb einer Frame-Periode von z. B. 1/50 sec zu ermöglichen. Zum Beispiel können handelsübliche DMDs Geschwindigkeiten von 10.000 Frames pro Sekunde erreichen. Werden 24 zweidimensionale Frames zur Erzeugung von Farb- und Graustufeneffekten verwendet, und es ist eine 3D Bildauffrischrate von 50 Hz erforderlich, besteht die Möglichkeit, acht verschiedene Bildebenen 40a, 40b, 45a, 45b in dem Abbildungsvolumen 44, 49 zu erzeugen.
In den 6 und 7 ist eine Einstellvorrichtung 53 für die optische Weglänge gemäß einer bevorzugten Anordnung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Einstellvorrichtung 53 für die optische Weglänge basiert auf Polarisationsschaltern 61 und reflektiven Polarisatoren 62.
In bevorzugten Anordnungen sind die Schalter 61 und Polarisatoren 62 in alternierender Folge angeordnet, um einen Schichtenstapel 60 zu bilden. Es ist vorzugsweise ein Polarisationsschalter 61 für jeden reflektiven Polarisator 62 innerhalb des Schichtenstapels 60 vorgesehen. Der Ausdruck „Polarisationsschalter" wird hier verwendet, um eine geeignete Vorrichtung, z. B. einen Polarisationsrotator, zu umfassen, um als Ausgang einen bestimmten Polarisationszustand zu wählen, der ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Polarsationschalter 61 kann ein Einzellen-Flüssigkristallpanel mit einer um 90 Grad verdrillten, nematischen Struktur oder eine Zelle mit ferroelektrischem Effekt sein, die eine höhere Schaltgeschwindigkeit ermöglicht. Der Polarisationsschalter 61 sieht im Allgemeinen einen polarisierten, optischen Ausgang in einem von zwei möglichen Polarisationszuständen gemäß einem angelegten, elektrischen Feld vor.
Der Ausdruck „reflektiver Polarisator" wird hier verwendet, um eine geeignete Vorrichtung zu umfassen, die Licht mit einer Polarisation überträgt und Licht mit der anderen (orthogonalen) Polarisation reflektiert. Beispiele von reflektiven Polarisatoren schließen cholesterische Polarisatoren, Drahtgitter-Polarisatoren und reflektive Displayfilme, wie z. B. Vikuiti^TM-Film, hergestellt von 3M (www.3m.com) ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Ersterer ist zur Verwendung mit zirkular polarisiertem Licht einzusetzen, während die beiden Letzteren zur Verwendung mit linear polarisiertem Licht dienen.
Erfindungsgemäß ist der reflektive Polarisator 62 ein Drahtgitter-Polarisator 62a, 62b, 63c. Drahtgitter-Polarisatoren 62a, 62b, 63c wurden einige Zeit im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums eingesetzt, jedoch wurden Drahtgitter-Polarisatoren 62a, 62b, 63c vor kurzem zur Verwendung im sichtbaren Bereich von einer Firma mit dem Namen Moxtek (http://ww.moxtek.com) kommerziell eingeführt. Die Theorie hinter den Drahtgitter-Polarisatoren 62a, 62b, 63c basiert auf elektromagnetischer Induktion und Welleninterferenz und ist unten zusammengefasst.
Die Funktion des Drahtgitters ist, dass ein Lichtstrahl, der mit einem zu der Richtung der Drähte orthogonalen Polarisationszustand auf die parallelen Drähte auftrifft, durch das Gitter übertragen werden kann. Dieses ergibt sich, da das elektrische Feld des sich orthogonal zu den Drähten erstreckenden Lichtstrahls keinen signifikanten Strom in den Drähten erzeugen kann. Jedoch kann ein auftreffender Lichtstrahl mit einem Polarisationszustand parallel zu der Richtung der Drähte einen signifikanten Strom in den Drähten erzeugen, um Elektronen in den Drähten anzuregen, um Licht sowohl in Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung auszustrahlen. Das vorwärts ausgestrahlte Licht löscht das sich in Vorwärtsrichtung bewegende Licht, und das rückwärts ausgestrahlte Licht tritt als eine reflektierte Welle aus.
In bevorzugten Anordnungen sind die Drahtgitter-Polarisatoren 62a, 62b, 63c so in dem Schichtenstapel 60 angeordnet, dass parallele Ebenen vorgesehen werden, und dass die Richtung der Drähte orthogonal zu der Richtung der Drähte eines vorhergehenden Drahtgitter-Polarisators, z. B. 62a und 62b, verläuft.
Alternativ sind in weiteren bevorzugten Anordnungen die Drahtgitter-Polarisatoren 62a, 62b, 63c in dem Schichtenstapel 60 so angeordnet, dass die Richtung der Drähte parallel zu der Richtung der Drähte eines vorhergehenden Drahtgitter-Polarisators verläuft.
Die Schalter 61 und Polarisatoren 62 können zwecks Stabilität und Halt vorzugsweise auf einem transparenten Substrat 63 angebracht werden, wobei die Schalter/Substrat-Kombination 61, 63 eine Art von Schicht und die Polarisator/Substrat- Kombination 62, 63 eine andere Art von Schicht bilden. Das Substrat kann aus einem geeigneten, harten und transparenten Material mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen und enthält Glas und Plexiglas, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Vorzugsweise können sich die beiden Arten von Schichten in dem Schichtenstapel 60 entweder in Kontakt mit angrenzenden Schichten befinden oder ansonsten beabstandet und durch ein Zwischenmedium, wie z. B. Luft, Vakuum oder ein anderes transparentes Medium, wobei sie jedoch nicht auf diese beschränkt sind, getrennt sein.
Es kann ein geeignetes Haft- oder Bindemittel, welches bei Erhärten (d. h. Trocknung) transparent ist, verwendet werden, um die Schichten in dem Schichtenstapel 60 fest miteinander zu verbinden. Alternativ können die Schichten des Schichtenstapels durch eine geeignete mechanische Vorrichtung, die so arbeitet, dass sie die Schichten entweder permanent oder lösbar sicher aneinander befestigt, zusammengehalten werden.
Bei Anordnungen, bei denen der reflektive Polarisator 62 durch einen reflektierenden Film gebildet wird, umfasst der Film typischerweise eine Klebeschicht, die eine einfache Haftung des Polarisators an Substraten 63 in dem Schichtenstapel 60 ermöglicht.
Bei bevorzugten Anordnungen ist der Schichtenstapel 60 so aufgebaut, dass er Schichten umfasst, die miteinander verbunden sind, da mit dem Schichtenstapel 60 einfacher als mit einem Schichtenstapel mit getrennten Schichten umzugehen und dieser robuster als ein solcher ist. Darüber hinaus ist die Herstellung eines Schichtenstapels, dessen Schichten miteinander verbunden sind, einfacher, da der Schichtenstapel in einer einzigen Einrichtung hergestellt werden kann. Im Folgenden beziehen sich Verweisungen auf ,Schichtenstapel' sowohl auf miteinander verbundene als auch getrennte Schichten aufweisende Schichtenstapelanordnungen, wobei jedoch erwähnt sei, dass die exemplarische Anordnung auf einen miteinander verbundene Schichte aufweisenden Schichtenstapel 60 gerichtet ist.
Der Schichtenstapel 60 hat eine Frontschicht, welche vorzugsweise einen Polarisationsschalter aufweist. Licht wird dem Schichtenstapel 60 entlang einem optischen Eintrittsweg 52 zugeführt, der durch die Frontschicht in den Schichtenstapel 60 eintritt. Die unterste Schicht in dem Schichtenstapel 60 ist die Basisschicht, die so wirkt, dass auffallendes Licht immer reflektiert wird. Vorzugsweise ist diese ein ebener Spiegel, kann jedoch alternativ ein reflektiver Polarisator 62 sein, vorausgesetzt, dass der Polarisationszustand des auf diese Schicht auffallenden Lichts so gewählt wird, dass immer eine Reflexion erfolgt.
Wir nehmen Bezug auf 7, die eine schematische Darstellung einer exemplarischen Schichtenstapelanordnung zeigt, wobei mögliche optische Weglängen innerhalb des Schichtenstapels 60 dargestellt sind. Bei dieser Anordnung sind die Drahtgitter-Polarisatoren 62a, 62b, 62c so angeordnet, dass sie alternierende, orthogonale Drahtrichtungen aufweisen. Zum Beispiel gehen wir in 7a davon aus, dass wir auf Eintrittsweg 52, zum Beispiel mit Polarisationszustand S (als Kreise auf dem Eintrittsweg dargestellt, wobei die Kreise angeben, dass der elektrische Feldvektor senkrecht zu der Ebene der Seite verläuft), mit einem Eingangsstrahl aus polarisiertem Licht beginnen. Mit Hilfe des Polarisationsschalters 61a ist es möglich, den Polarisationszustand des Eingangsstrahls zu bestimmen, d. h. den Polarisationszustand entweder zu ändern oder aufrechtzuerhalten, um eine bevorzugte Polarisation auszuwählen. In 7a wird die Flüssigkristallzelle abgeschaltet, und so hält der Eingangsstrahl nach Hindurchtreten durch die Zelle einen Polarisationszustand S aufrecht. Der Drahtgitter-Polarisator 62a ist so angeordnet, dass die Drähte in einer Richtung laufen, welche zu der Ebene der Seite, wie dargestellt, senkrecht verläuft.
Da der Eingangsstrahl in der Richtung der Drähte s-polarisiert ist, wirkt der Drahtgitter-Polarisator 62a daher als ein Reflektor, und so wird der Eingangsstrahl von dem Drahtgitter-Polarisator 62a rückreflektiert und tritt auf dem optischen Austrittsweg 54a aus. In diesem Fall wird der Polarisationszustand des auftreffenden Strahls so gewählt, dass er der Richtung der Drähte des Drahtgitter-Polarisators 62a entspricht, wodurch bewirkt wird, dass dieser bestimmte Drahtgitter-Polarisator 62a als die reflektierende Schicht wirkt.
In 7b wird, wenn der erste Polarisationsschalter 61a eingeschaltet wird, der s-polarisierte Eingangslichtstrahl nach Hindurchtreten durch die Zelle 61a in einen p-polarisierten Strahl umgewandelt (wie durch kurze, parallele Markierungen auf dem optischen Eintrittsweg dargestellt, wobei die Markierungen anzeigen, dass sich der elektrische Feldvektor des Lichts in der Ebene der Seite befindet). Da der Drahtgitter-Polarisator 62a wie zuvor angeordnet ist, wobei die Drähte senkrecht zu der Ebene der Seite verlaufen, wird das p-polarisierte Licht durch den Drahtgitter-Polarisator 62a übertragen. Da die zweite Flüssigkristallzelle 61b abgeschaltet ist, wird der Polarisationszustand des übertragenen Strahls aufrechterhalten. Der übertragene Strahl tritt durch die Zelle 61b hindurch und trifft auf den zweiten Drahtgitter-Polarisator 62b in dem Schichtenstapel 60 auf. Da jedoch die Drahtgitter-Polarisatoren so angeordnet sind, dass jeder sequentielle Drahtgitter-Polarisator gegenüber dem vorangehenden orthogonal ist, ist der Polarisationszustand des übertragenen Lichtstrahls in diesem Fall parallel zu den Drähten.
Daher wirkt der zweite Drahtgitter-Polarisator 62b als Reflektor, und der übertragene Strahl wird somit von dem zweiten Drahtgitter-Polarisator 62b rückreflektiert, wobei er durch die Schichten 61b, 62a, 61a hindurchgeht und auf dem optischen Austrittsweg 54b austritt. In diesem Fall wird der Polarisationszustand des übertragenen Strahls so gewählt, dass er der Richtung der Drähte des zweiten Drahtgitter-Polarisators 62b entspricht, wodurch bewirkt wird, dass dieser bestimmte Drahtgitter-Polarisator 62b als die reflektierende Schicht wirkt. Eindeutig durchläuft der Eingangslichtstrahl dieses Mal den Schichtenstapel 60 bis zu einer größeren Tiefe d₁, wodurch die optische Weglänge zwischen dem optischen Eintrittsweg 52 und dem optischen Austrittsweg 54b relativ zu dem ersten Beispiel um ≈ 2d₁ variiert.
In 7c ist das Beispiel das gleiche wie in 7b bis zu dem Punkt, an dem der von dem ersten Drahtgitter-Polarisator 62a übertragene, p-polarisierte Strahl auf die zweite Flüssigkristallzelle 61b auftrifft. Hier wird die zweite Flüssigkristallzelle 61b eingeschaltet, so dass sich der Polarisationszustand des übertragenen Strahls von p-polarisiert in s-polarisiert ändert. Der zweite Drahtgitter-Polarisator 62b ist so angeordnet, dass auffallendes, s-polarisiertes Licht übertragen wird, so dass der s-polarisierte Strahl durch den zweiten Drahtgitter-Polarisator 62b hindurchgeht. Es wird eine dritte Flüssigkristallzelle 61c abgeschaltet, so dass der Polarisationszustand des s-polarisierten, übertragenen Strahls aufrechterhalten wird, während der Strahl durch die Zelle 61c hindurchgeht. Jedoch ist der dritte Drahtgitter-Polarisator 62c so angeordnet, dass die Drähte, wie dargestellt, in einer Richtung senkrecht zu der Seite verlaufen und der Polarisationszustand des übertragenen Lichtstrahls somit parallel zu der Drahtrichtung ist.
Daher wirkt der dritte Drahtgitter-Polarisator 62c als Reflektor, und der übertragene Strahl wird somit von dem dritten Drahtgitter-Polarisator 62c rückreflektiert, wobei er durch die Schichten 61c, 62b, 61b, 61a hindurchgeht und auf dem optischen Austrittsweg 54c austritt. In diesem Fall wird der Polarisationszustand des übertragenen Strahls so gewählt, dass er der Richtung der Drähte des dritten Drahtgitter-Polarisators 62c entspricht, wodurch bewirkt wird, dass dieser bestimmte Drahtgitter-Polarisator 62c als die reflektierende Schicht wirkt. In diesem Beispiel durchlauft der Eingangslichtstrahl den Schichtenstapel bis zu einer Tiefe d₁ + d₂, wodurch die effektive, optische Weglänge zwischen dem optischen Eintrittsweg 52 und dem optischen Austrittsweg 54 um eine Distanz ≈ 2(d₁ + d₂) variiert, welche weiter als die optische Weglänge des zweiten Beispiels ist.
Dabei ist hervorzuheben, dass die von einem Eingangslichtstrahl bei Durchgang zwischen zwei, durch eine Distanz d beabstandeten Schichten zurückgelegte Strecke von dem Auftreffwinkel des Strahls etwas abhängig ist. Nur bei normalem Auftreffen entspricht die zurückgelegte Strecke exakt d. Bei schieferen Auftreffwinkeln ist die zurückgelegte Strecke > d. Daher würde in dem vorherigen Beispiel, bei dem Reflexion auftritt, die effektive optische Weglänge zwischen dem optischen Eintrittsweg 52 und dem optischen Austrittsweg 54 2(d₁ + d₂) bei normalem Auftreffen entsprechen und > 2(d₁ + d₂) bei zunehmenden Auftreffwinkeln sein.
Wurden die Drahtgitter-Polarisatoren 62a, 62b, 62c so angeordnet, dass die Richtung der Drähte parallel zu der Richtung der Drähte eines vorhergehenden Drahtgitter-Polarisators verläuft, muss der Betrieb der Polarisationsschalter 61a, 61b, 61c entsprechend angepasst werden. In jedem Fall besteht die Funktion der Polarisationsschalter 61a, 61b, 61c darin, den Polarisationszustand eines, auf einen bestimmten Drahtgitter-Polarisator auftreffenden Strahls auszuwählen, so dass der Strahl in Abhängigkeit der Richtung der Drähte entweder übertragen oder reflektiert wird.
Bei Anordnungen, bei denen die reflektiven Polarisatoren in dem Schichtenstapel 60 cholesterische Polarisatoren sind, sehen die Polarisationsschalter 61a, 61b, 61c eine Retardierung von entweder 180 Grad oder 0 Grad vor, wobei entweder die Händigkeit des Lichtstrahls verändert oder sonst diese bei jeder jeweiligen Polarisationsschalterschicht unverändert gelassen wird.
Als Folge dessen, dass der Eingangslichtstrahl sukzessiv durch weitere Schichten des Schichtenstapels 60 übertragen werden kann, kann die effektive optische Weglänge zwischen dem optischen Eintrittsweg 52 und dem optischen Austrittsweg 54 vergrößert werden. Die effektive, optische Weglänge kann durch einfaches Auswählen einer gewünschten Tiefe innerhalb des Schichtenstapels 60, bei welcher Reflexion von einem bestimmten reflektiven Polarisator 62 erfolgen soll, variiert werden. All dies kann ohne jegliche bewegliche Teile erreicht werden.
Dabei ist hervorzuheben, dass die Längen vorhandener optischer Wege innerhalb eines bestimmten Schichtenstapels 60 durch Wählen der Dicken der die Polarisationsschalter 61 und reflektiven Polarisatoren 62 tragenden Substrate 63 vorausgewählt werden können. Bei bevorzugten Anordnungen können die Dicken der Substrate 63 die gleichen sein oder können alternativ variiert werden. Daher stehen mehrere effektive optische Weglängen innerhalb eines Schichtenstapels 60 zur Verfügung, indem vorzugsweise be stimmte Kombinationen aus Schichten mit der gleichen oder ungleichen Dicke ausgewählt werden. Aufgrund der Art des Schichtenstapels und des Betriebs der reflektiven Polarisatoren 62 ist für jeden reflektiven Polarisator 62a, 62b, 62c ein optischer Austrittsweg 54a, 54b, 54c vorhanden. Jeder sukzessive, reflektive Polarisator 62a, 62b, 62c sieht einen jeweiligen optischen Austrittsweg 54a, 54b, 54c vor, welcher lateral verschoben ist und sich parallel zu den optischen Austrittswegen 54a, 54b, 54c der anderen reflektiven Polarisatoren 62a, 62b, 62c erstreckt. Dieser Zustand gilt jedoch nicht für normales Auftreffen des Eingangsstrahls, wo Austrittswege koinzident sind.
Bei weiteren bevorzugten Anordnungen können die Längen vorhandener optischer Wege innerhalb eines bestimmten Schichtenstapels 60 durch Wählen der Brechungsindizes der Substrate 63 vorausgewählt werden. Die Brechungsindizes der Substrate 63 können vorzugsweise für alle Substraten 63 die gleichen oder für verschiedene Substrate 63 unterschiedlich sein. Durch Auswählen eines bestimmten Brechungsindex für ein bestimmtes Substrat 63 kann der Eingangslichtstrahl so gebrochen werden, dass er relativ zu einem anderen Substrat 63 der gleichen Dicke, jedoch mit einem anderen Brechungsindex, einen längeren optischen Weg durch das Substrat 63 zurücklegt.
Dabei ist zu erwähnen, dass bei bevorzugten Anordnungen die Basisschicht nur immer dann auffallendes Licht empfangt, wenn jeder reflektive Polarisator 62 in dem Schichtenstapel 60 das auf diese auffallende Licht überträgt oder, anders gesagt, wenn keiner der reflektiven Polarisatoren 62 so ausgewählt wird, dass er das auffallende Licht reflektiert.
Mit Hilfe der exemplarischen Einstellvorrichtung in 7 können wir drei Bildebenen 55 in einer Volumenanzeigeeinrichtung 50 erzeugen. Mit jedem nachfolgenden, reflektiven Polarisator 62 in dem Schichtenstapel 60 kann vorzugsweise eine zusätzliche Bildebene erzeugt werden.
Weitere Ebenen 55 können, wie in 8 dargestellt, mit Hilfe von mehr als einer Einstellvorrichtung 53 in einer Kaskadenanordnung erzeugt werden. Dieses ist ein Beispiel einer bevorzugten Kaskadenanordnung mit zwei Schichtenstapeln 60a, 60b, die gegenüberliegende Frontschichten aufweisen. Durch Auswählen einer bestimmten Kombination aus reflektivem Polarisator in dem ersten Schichtenstapel und reflektivem Polarisator in dem zweiten Schichtenstapel können durch die Kaskadenanordnung mehrere effektive optische Weglängen ausgewählt werden. In dem dargestellten Beispiel wird einer der vielen optischen Wege in der Anordnung definiert, indem der dritte reflektive Polarisator 62c des ersten Schichtenstapels 60a und der erste reflektive Polarisator 62d des zweiten Schichtenstapels 60b so ausgewählt werden, dass diese jeweils reflektiv sind. Durch Auswählen der erforderlichen Polarisationszustände eines Eingangsstrahls, während der Strahl durch die Anordnung hindurchgeht, kann der Strahl von den ausgewählten Schichten reflektieren und dem gewünschten, optischen Weg, wie dargestellt, folgen. Dabei ist hervorzuheben, dass auf diese Weise jede Anzahl Einstellvorrichtungen 53 kaskadenförmig angeordnet werden kann, um weitere effektive, optische Weglängen vorzusehen, was in weiteren Bildebenen 55 resultiert.
Dabei sei erwähnt, dass die Schichtenstapel 60a, 60b in einer Kaskadenanordnung in Bezug auf die Anzahl Schichten, Substratdicken und Brechungsindizes nicht identisch sein müssen.
Die verschiedenen effektiven, optischen Wege könnten aufgrund von Absorptionskoeffizienten der Polarisationsschalter 61 und/oder reflektiven Polarisatoren 62 in Helligkeitsunterschieden resultieren. Diese Absorption könnte durch die Intensität von ,Light-Engine'-Anzeige 51, zum Beispiel in einem dieser zugeführten Videosignal elektronisch korrigiert, ausgeglichen werden.
9 zeigt eine Schemaansicht einer Gesamtvolumenbildanzeigeeinrichtung unter Verwendung der hier beschriebenen Einstellvorrichtungen für die optische Weglänge zusammen mit dem Steuersystem. Die zwischen dem 2D-Anzeigepanel 46 und Fokussierelement 47 vorgesehene Einstellvorrichtung 120 für die optische Weglänge (z. B. Einstellvorrichtung 53, wie zuvor beschrieben) wird von Weglängensteuerkreis 73 gesteuert. Der Weglängensteuerkreis fuhrt jedem der Polarisationsschalter, z. B. 61a, 61b, 61c, elektrische Steuersignale zu. Ein Anzeigetreiber 72 empfangt 2D-Frame-Bilddaten von Bildgenerator 71. Die Anzeige der Aufeinanderfolge von 2D-Bildern wird durch einen Synchronisationsschaltkreis 74 mit dem Betrieb des Weglängenreglers synchronisiert.
Obgleich ein hauptsächlicher und wichtiger Einsatz für die Weglängeneinsstellvorrichtung, wie hier beschrieben, in der Anwendung einer dreidimensionalen Volumenbildanzeigeeinrichtung liegt, wird erkannt, dass die Einstellvorrichtung Verwendung in anderen optischen Instrumenten und Vorrichtungen finden kann, bei denen es notwendig oder wünschenswert ist, die elektrooptische Schaltung einer optischen Weglänge zwischen zwei optischen Elementen zu ermöglichen. Bei einer solchen Anordnung wird die Notwendigkeit beweglicher Teile vermieden, da die Weglänge durch, jedem der Polarisationsschalter zugeführte, elektrische Steuersignale variiert werden kann.
Weitere Ausführungsbeispiele fallen bewusst in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche.

1

Laser: Laser
Crystal: Kristall

2

Diffusive cells: Diffusive Zellen
3D-volume: 3D-Volumen
Light source: Lichtquelle

3a

Display: Anzeige
Virtual image: Virtuelles Bild
(Fresnel) lens: (Fresnel) Linse

3b

Display: Anzeige
Virtual image: Virtuelles Bild
Lens: Linse

4a

Dynamic lens: Dynamische Linse
Virtual image: Virtuelles Bild
Display: Anzeige
(Fresnel) lens: (Fresnel) Linse

4b

Dynamic lens: Dynamische Linse
Display: Anzeige
Lens: Linse
Virtual image: Virtuelles Bild

5

51: Light Engine (schnelle Anzeige)
53: Umschalter für optische Weglänge
57: Abbildungsoptik
Virtual image: Virtuelles Bild

7a

LC-cell, no rotation: LC-Zelle, keine Drehung
Wire grid polariser (transmits p/reflects s): Drahtgitter-Polarisator (überträgt p/reflektiert s)

7b

LC-cell, 90 degrees rotation: LC-Zelle, 90 Grad Drehung
Wire grid polariser (transmits p/reflects s): Drahtgitter-Polarisator (überträgt p/reflektiert s)
LC-cell, no rotation: LC-Zelle, keine Drehung
Wire grid polariser (transmits s/reflects p): Drahtgitter-Polarisator (überträgt s/reflektiert p)

7c

LC-cell, 90 degrees rotation: LC-Zelle, 90 Grad Drehung
Wire grid polariser (transmits p/reflects s): Drahtgitter-Polarisator (überträgt p/reflektiert s)
Wire grid polariser (transmits s/reflects p): Drahtgitter-Polarisator (überträgt s/reflektiert p)
LC-cell, no rotation: LC-Zelle, keine Drehung

9

71: Bilddatengenerator
72: Anzeigetreiber
73: Weglängensteuerung
74: Synchronisationsregler

Claims

Einstellvorrichtung (53) für die optische Weglänge zum Variieren einer optischen Weglänge zwischen einem optischen Eintrittsweg (52) und einem optischen Austrittsweg (54) mit: mehreren ersten optischen Elementen (61) und zweiten optischen Elementen (62), die in alternierender Folge entlang einem optischen Weg angeordnet sind, wobei jedes erste optische Element zur Bestimmung eines Polarisationszustands eines durch dieses Element hindurchgehenden Lichtstrahls und jedes zweite optische Element zur selektiven Übertragung oder Reflexion eines auf dieses Element auffallenden Lichtstrahls von dem ausgewählten Polarisationszustand des auffallenden Lichtstrahls abhängig sind, wobei die von einem Eingangsstrahl auf dem optischen Weg durchquerte, optische Weglänge durch Auswählen eines bestimmten, zweiten optischen Elements, an dem eine Reflexion des Eingangsstrahls erfolgen soll, variiert werden kann, wobei der reflektierte Eingangsstrahl entlang dem optischen Austrittsweg austritt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite optische Element (62) einen Drahtgitter-Polarisator (62a, 62b, 62c) und das erste optische Element (61) einen Polarisationsschalter (61a, 61b, 61c) in Form einer Flüssigkristallzelle aufweist, der den Polarisationszustand eines durch das Element hindurchgehenden Lichtstrahls ändern kann.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin mehrere verschiedene Abstände zwischen aneinander grenzenden, ersten (61) und zweiten (62) optischen Elementen aufweist.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Abstände zwischen aneinander grenzenden ersten (61) und zweiten (62) optischen Elementen in Abhängigkeit der entlang dem optischen Weg erforderlichen, optischen Weglängen verschiedene Dicken aufweisen.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Abstände zwischen aneinander grenzenden ersten (61) und zweiten (62) optischen Elementen durch Abstandsmedien ausgefüllt werden.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Abstandsmedien zwischen aneinander grenzenden ersten (61) und zweiten (62) optischen Elementen in Abhängigkeit der entlang dem optischen Weg erforderlichen, optischen Weglängen verschiedene Brechungsindizes aufweisen.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Abstandsmedien zwischen aneinander grenzenden ersten (61) und zweiten (62) optischen Elementen Glassubstrate (63) umfassen.
Einstellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die mehreren ersten optischen Elemente (61) und zweiten optischen Elemente (62) in einer Schichtenstapelkonfiguration (60) angeordnet sind.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Polarisationsschalter (61a, 61b, 61c) von einem Glassubstrat (63) getragen wird.
Einstellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Drahtgitter-Polarisator (62a, 62b, 62c) von einem Glassubstrat (63) getragen wird.
Einstellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei aufeinander folgende Drahtgitter-Polarisatoren (62a, 62b, 62c) so angeordnet sind, dass sie parallele Ebenen aufweisen, und dass die Richtung der Drähte orthogonal zu der Richtung der Drähte des vorhergehenden Drahtgitter-Polarisators verläuft.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Eingangsstrahl durch eine Frontschicht des Schichtenstapels in den Schichtenstapel (60) eintritt, wobei die Frontschicht das erste optische Element (61) ist.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Schichtenstapel (60) eine Basisschicht aufweist, welche nur reflektiv ist.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Basisschicht ein ebener Spiegel ist.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Ausgangsstrahl durch die Frontschicht aus dem Schichtenstapel (60) austritt, wobei der Ausgangsstrahl aus Reflexion von entweder einem ausgewählten, zweiten optischen Element (62) oder der Basisschicht resultiert.
Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand (d1, d2) zwischen sequentiellen, zweiten optischen Elementen (62) die möglichen optischen Weglängen entlang dem optischen Weg bestimmt.
Einstellvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche in Verbindung mit mindestens einer weiteren Einstellvorrichtung für die optische Weglänge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, welche kaskadenförmig angeordnet ist, so dass der optische Austrittsweg (54) der ersten Einstellvorrichtung (53) für die optische Weglänge den Eintrittsweg (52) einer nachfolgenden, weiteren Einstellvorrichtung für die optische Weglänge bildet.
Anzeigeeinrichtung zur Erzeugung eines dreidimensionalen Volumenbildes mit: einem zweidimensionalen Bildanzeigepanel (41, 46), um ein zweidimensionales Bild zu erzeugen, einem ersten Fokussierelement (42, 47), um das zweidimensionale Bild in ein virtuelles Bild (40, 45) in einem Abbildungsvolumen (44, 49) zu projizieren, sowie Mitteln (43, 48, 53), um die effektive, optische Weglänge zwischen dem Anzeigepanel und dem projizierenden, ersten Fokussierelement so zu verändern, dass die Position des virtuellen Bildes innerhalb des Abbildungsvolumens verändert wird, wobei die Mittel zur Änderung der effektiven, optischen Weglänge die Einstellvorrichtung für die optische Weglänge nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfassen.
Verfahren zum Variieren einer optischen Weglänge zwischen einem optischen Eintrittsweg (52) und einem optischen Austrittsweg (54), welches die folgenden Schritte umfasst: Erzeugung eines Eingangslichtstrahls auf dem optischen Eintrittsweg und Eintreten desselben in mehrere erste optische Elemente (61) und zweite optische Elemente (62), die in alternierender Folge entlang dem optischen Weg angeordnet sind, Bestimmen eines Polarisationszustands des Eingangsstrahls an jedem ersten optischen Element, durch welches der Strahl hindurchgeht, sowie entweder Übertragen oder Reflektieren des Strahls an jedem zweiten optischen Element (62), auf welches der Strahl auffällt, in Abhängigkeit des ausgewählten Polarisationszustands des auffallenden Strahls, wobei die von dem Eingangsstrahl auf dem optischen Weg durchlaufene, optische Weglänge durch Auswählen eines bestimmten, zweiten optischen Elements (62), an welchem eine Reflexion des Eingangsstrahls erfolgen soll, variiert werden kann, wobei der reflektierte Eingangsstrahl entlang dem optischen Austrittsweg austritt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite optische Element (62) einen Drahtgitter-Polarisator (62a, 62b, 62c) aufweist und der bevorzugte Polarisationszustand so ausgewählt wird, dass er parallel zu der Richtung der Drähte ist, wenn der Strahl zu reflektieren ist, und orthogonal zu der Richtung der Drähte ist, wenn der Strahl zu übertragen ist, und dass die ersten optischen Elemente Flüssigkristallzellen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei gemäß dem Bestimmungsschritt der Polarisationszustand des Strahls entweder geändert oder aufrechterhalten wird, um einen bevorzugten Polarisationszustand auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Polarisationszustand des Strahls durch Schalten eines Polarisationsschalters (61a, 61b, 61c) in dem ersten optischen Element (61) von einem Polarisationszustand in einen anderen Polarisationszustand geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei ein bevorzugter Polarisationszustand für jedes zweite optische Element (62), auf welches der Strahl auffällt, ausgewählt wird, um einem Polarisationszustand zu entsprechen, der von jedem bestimmten zweiten optischen Element (62) entweder übertragen oder reflektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei aufeinander folgende, zweite optische Elemente (62) so angeordnet sind, dass die Richtung der Drähte des Drahtgitter-Polarisators (62a, 62b, 62c) orthogonal zu der Richtung der Drähte eines vorhergehenden Drahtgitter-Polarisators verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei die optische Weglänge zumindest von der Anzahl der zweiten optischen Elemente (62), welche den Strahl übertragen, und den Abständen (d1, d2) zwischen diesen abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei durch Anordnen der mehreren ersten optischen Elemente (61) und zweiten optischen Elemente (62) in alternierender Folge eine Schichtenstapelkonfiguration (60) erzeugt wird, welche eine Frontschicht entsprechend einem ersten optischen Element und eine Basisschicht, die ausschließlich reflektiert, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Schichten durch das Anordnen in Kontakt miteinander gebracht oder in einem Abstandsverhältnis gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die optische Weglänge von zumindest der Position der Schicht innerhalb des Schichtenstapels, der das bestimmte zweite optische Element (62) umfasst, welches so ausgewählt wird, dass es den Strahl reflektiert, abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Strahl von der Basisschicht reflektiert wird, wenn jedes der zweiten optischen Elemente (62) den Strahl überträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, wonach weiterhin Licht von dem optischen Austrittsweg (54, 54a, 54b, 54c) zu einem optischen Eintrittsweg (52) einer nachgeschalteten Einstellvorrichtung für die optische Weglänge geleitet wird und die Schritte zur Einstellung der optischen Weglänge wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 28, welches weiterhin den Schritt des Auswählens verschiedener optischer Weglängen innerhalb jeder Einstellvorrichtung für die optische Weglänge umfasst.
Verfahren zur Erzeugung eines dreidimensionalen Volumenbildes, welches die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines zweidimensionalen Bildes auf einem zweidimensionalen Bildanzeigepanel (41, 46), Projizieren des zweidimensionalen Bildes in ein virtuelles Bild (40, 45) in einem Abbildungsvolumen (44, 49) mit einem ersten Fokussierelement (42, 47) sowie Änderung der optischen Weglänge zwischen dem Anzeigepanel und dem projizierenden Fokussierelement, um die Position des virtuellen Bildes innerhalb des Abbildungsvolumens gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29 zu verändern.