JPH08509555A

JPH08509555A - 光学的効果を表示するための画像の変調方法および変調装置

Info

Publication number: JPH08509555A
Application number: JP6517598A
Authority: JP
Inventors: プレーン，ホルスト
Original assignee: プレーン，ホルスト
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1996-10-08
Also published as: DE59410010D1; WO1994018598A1; ATE210842T1; EP0682782B1; US5798807A; EP0682782A1; DE4402749A1

Abstract

(57)【要約】画像の構造（空間周波数）、場合により画像の色合い（色度）において種々異なる低周波信号源により変調ないし制御可能なダイナミック画像を形成するために、偏光光を備えた光源には、分析器として接続された偏光器、および偏光器と分析器との間のビーム路に配置された透光性の対象物、外部の作用によって可変の光学的、回転分散素子が後置接続されており、ここで対象物は偏光マトリクスまたは１つ以上の均質光学的回転物質の形態に構成されている（図１）。

Description

【発明の詳細な説明】光学的効果を表示するための画像の変調方法および変調装置本発明は、光学的効果を表示するための画像の変調方法および変調装置に関し、偏光された光を備え光源と、分析器として接続された偏光器と、偏光器と分析器との間のビーム路に配置された透光性の対象物とを有する。本発明の課題は、その構造（空間周波数）および場合によりその色合い（色度）が種々の低周波信号源により変調ないし制御可能なダイナミック画像を形成することである。これらの画像は投影像として、例えば投影光学系（例えばディア −プロジェクタ、オーバーヘッド−プロジェクタ等）を使用してスクリーンに結像することが、しかし直接透過光で観察することもできる（例えばディア−ビューワ）。さらに本発明の方法は立体投影ないし立体観察を可能にするものである。この課題は請求の範囲第１項および第１０項の構成により解決される。有利には素子は、光学的に回転する液晶からなり、光学素子の偏光特性は電気的、磁気的または機械的作用によって制御することができる。素子を、キラルドーピング材料を有するネマチック流体から製造することも考えられる。この場合、流体は運動することができるが、音波ないし超音波を介して照射される。後者の場合には、発生した音波を付加的に簡単に可視とすることができるという利点がある。流体に、変化し位置的に異なる温度を加えることもできる。これにより同じように本発明の画像変化を得ることができる。比較的に大きな光強度を伝送すべき場合にはビーム路にコリメータ並びに熱保護フィルタを挿入すると有利である。所定の適用例に対しては、結像光学系または観察光学系が有利である。本発明の方法ないし本発明の方法により動作する装置に対しては、多種多様の有利な適用可能性がある。例えば照明技術に使用することができる。これは、音変調または信号変調された複合カラーダイナミックスおよび画像ダイナミックスが問題となる場合に有利である。前記の素子を使用することにより、最高の複合カラーおよび光演色性を演出することができる。ランプ光による従来の照明および光技術に対する利点は、非常に小さなコストで、素子に記憶された光演色性により新たな複合照明課題を多種多様に解決できることである。さらに本発明は、光学−音響刺激技術（ＯＡＳ）（いわゆるＭＩＮＤマシーン）における可能性を提供する。これまでのＯＡＳにより所定の意識状態および緊張状態をトリガすることができる。しかしこのことはこれまで、音信号に対して所定の関係で制御されるフォトダイオード（発光ダイオード）の単色光によってのみ行われた。本発明により、例えば立体３Ｄメガネによる透過光においてＯＡＳ装置のオーディオ信号を新しい形でビジュアル化することができる。新しい形の精神的かつ嘆美的作用のある３次元の瞑想的色空間が得られる。別の有利な適用は、例えば透明ガラスディスクを情報担体として使用することができることである。これによりこの透明ガラスディスクは、相応のフィルタメガネ、すなわち分析器を着用する人に対してのみ可視となる。この技術は有利にはクレジットカードに使用することができる。これにより簡単かつ迅速にデータを識別し記録することができる。さらにこの技術は、相応に予処理されたＬＣディスプレイに対しても有利である。これの利点は、ディスプレイに現れる情報を、分析器を着用する観察者だけが知覚することができ、部屋にいる他の人には知覚されないことである。別の有利な適用例は、カラーＬＣＤ表示（ディスプレイ）の実現である。本発明の方法によれば、ほぼ任意の複合ＬＣディスプレイ表示をＯＡＭを用いて光学的に記憶し、任意の信号によって電子的の特別に制御することができる。これにより、種々の形式のＬＣＤ表示において多くの多様性が達成され、簡単かつ迅速に変化することができる。これは、ａ）例えば挿入フレームとして構成されたＯＡＭおよび／またはｂ）光電液晶セル（ＮＣ）に対する制御信号を交番することによって行われる。これにより、ＬＣディスプレイのカラーグラフィック特性および関数特性（画像シーケンス）が設定される。従来のＬＣディスプレイ技術に対する利点は、非常に簡単な手段によりグラフィックな複合およびカラーディスプレイ表示が実現されることである。本発明の実施例を、以下図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明により構成された装置の光学的ビーム路、図２は、光学的効果素子の電気制御部、図３は、液晶の形態の、特別に構成された光学的効果素子、図４は、並列に接続され、立体メガネに統合される本発明の２つの装置、図５は、ビーム路に光学的に重畳された本発明の絞りを前置接続された２つの装置を示す。図１に示された本発明の装置では、光学的ビーム路にランプ（Ｌ）、ダブルコンデンサレンズ（Ｋ１，Ｋ２）および熱保護フィルタ（Ｗ）が配置されており、画像面に線形偏光特性を有する偏光フィルタ（Ｐ）が設けられている。偏光角度は偏光フィルタ（Ｐ）の回転によって調整することができる。その後ろでは、光学的効果対象物、例えばマトリクス（ＯＡＭ）がビーム路に配置されている。このＯＡＭは光学的に回転する物質（ＯＲＤ＝光学的回転分散）からなる。これは、例えばプレキシグラスのような固体、または種々に積層プラスチックシートまたは光学的に回転する流体とすることができる。このＯＡＭは本来の像を形成する。画像情報は、使用される物質の種々の光学的回転である。このＯＡＭにはビーム路で光学的回転分散素子、例えば液晶セル（ネマチックセル（ＮＣ））が後置接続されている。ＮＣによりそれぞれの原理に応じて、光学的回転を電気的、磁気的、または超音波により機械的に配向することができる。電気的に配向されるＮＣは電界によりダイナミックに制御される。このことは例えば、図２の制御電子回路（Ｅ）によって行われる。これにより例えば電気的に配向されたＮＣを任意の低周波信号により制御することができる。ユニット（Ｅ）は５００Ｈｚの発振器またはマルチバイブレータ、変調器（Ｍ）および低周波増幅器（Ｖ）からなる。これにより、ＮＣは任意の信号源の低周波変調により制御される。相応にして磁気的に配向されたセルの場合も行われる。別の特徴は、流体ＮＣの変調がキュベットの形状で超音波により行われることである。キュベット（例えば分光計用の）には、キラル・ドーピング材料を有する液晶がある。光学的回転の変化は、周波数変調された超音波（例えば３０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）による濃度変調に基づいて行われる。そのために超音波ヘッドがビーム路に対して垂直にキュベットへ入力結合される。通過光は超音波周波数変調（周波数変調＝ＦＭ）に基づいて、光学的に相応に変調される。超音波を付加的に振幅変調することにより光学作用をさらに変化させることができる。ＮＣには別の偏光フィルタ（Ａ）（線形偏光）が分析器として後置接続されている。ここで偏光角度の回転はフィルタ回転によって達成される。投影対象物（Ｏ）を用いて、画像がスクリーンに投影される。透過での適用に対しては、ルーペ（Ｌｕ），Ｐ，ＯＡＭ，Ａ，Ｍ（曇りガラス板），Ｌからなる構成部Ｂで十分である。立体観察（図４）の場合、構成部は双眼で構成される。この場合両眼間隔は調整できるようにすべきである。図５は、２つの画像変調器（ＢＭＯＤ１，ＢＭＯＤ２）を示す。これら画像変調器は光源（Ｌ１，Ｌ２）を介して照射される。ビーム路には２つの絞り装置（Ｂ１，Ｂ２）が挿入されている。これら絞り装置は光電絞り制御部（ＢＳ）を介して調整される。絞り装置（Ｂ１）にはビームスプリッタ（ＳＴ）が後置されている。ビームスプリッタには画像変調器（ＢＭＯＤ２）のビーム路が案内される。２つの画像変調器を並列に配置することができるように、反転ミラー（ＳＰ）が絞り（Ｂ２）に後置されている。画像変調器の数は原則的に任意の数に選択することができるinclude。生じたビームを位置決めするためには、制御可能な光学的ビーム位置決めユニットを用いる。これは例えば圧電ミラーからなることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年１１月３０日【補正内容】明細書光学的効果を表示するための画像の変調方法および変調装置本発明は、偏光器を介して偏光される、光源から発したビーム、分析器として接続された偏光器、および偏光器と分析器との間のビーム路に配置された透光性の対象物を有し、光学的効果を表示するための画像の変調方法および変調装置に関する。本発明の課題は、その構造（空間周波数）および場合によりその色合い（色度）が種々の低周波信号源により変調ないし制御可能なダイナミック画像を形成することである。これらの画像は投影像として、例えば投影光学系（例えばディア −プロジェクタ、オーバーヘッド−プロジェクタ等）を使用してスクリーンに結像することが、しかし直接透過光で観察することもできる（例えばディア−ビューワ）。さらに本発明の方法は立体投影ないし立体観察を可能にするものである。この課題は請求の範囲第１項および第１３項の構成により解決される。有利には素子は、光学的に回転する液晶からなり、光学素子の偏光特性は電気的、磁気的または機械的作用によって制御することができる。素子を、キラルドーピング材料を有するネマチック流体から製造するこ請求の範囲１．偏光器を介して偏光される、光源（Ｌ）から発したビーム、分析器（Ａ）として接続された偏光器（Ｐ）、および偏光器（Ｐ）と分析器（Ａ）との間のビーム路に配置された透光性の対象物（ＯＡＭ）を有し、光学的効果を表示するための画像の変調方法において、対象物（ＯＡＭ）は偏光マトリクスとして、光学的偏光に作用する空間的または時間的に可変の配列にある流体物質または固体物質の形態、または１つ以上の均質な光学的回転物質の形態に構成されており、対象物（ＯＡＭ）には、光学的に作用する回転分散素子（ＮＣ，ＬＣ）が後置接続されており、当該素子は外部の制御により可変であり、種々異なる光学的効果を形成するために、素子（ＮＣ，ＬＣ）の光学的異方性を空間的および／または時間的に変化することを特徴とする方法。２．素子（ＮＣ）を光学的回転液晶セルとして構成した請求の範囲第１項記載の方法。３．素子（ＮＣ）をその偏光特性において電気的、磁気的または機械的作用により制御する請求の範囲第２項記載の方法。４．素子（ＬＣ）を、キラル・ドーピング材料を有するネマチック流体から製造する請求の範囲第２項記載の方法。５．流体を移動させる請求の範囲第４項記載の方法。６．流体に音波ないし超音波を当てる請求の範囲第４項または第５項記載の方法。７．流体に交番する温度勾配を当てる請求の範囲第４項から第６項までのいずれか１項記載の方法。８．ビーム路に結像光学系または観察光学系（Ｋ，Ｏ）を挿入接続する請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記載の方法。９．ビーム路にコリメータ（Ｋ）、熱保護フィルタ（Ｗ）、投影光学系（Ｏ）をそれぞれ個別にまたはまとめて挿入接続する請求の範囲第８項記載の方法。１０．立体画像の光学的表示のため、２つの画像変調器（ＢＭＯＤ）を並列に接続する請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項記載の方法。１１．２つ以上のビーム路を、画像変調器（ＢＭＯＤ）により光学的に完全にまたは部分的に重畳する請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１項記載の方法。１２．各画像変調器（ＢＭＯＤ）を種々異なる外部作用によって変化させる請求の範囲第１１項記載の方法。１３．偏光器を介して偏光される、光源（Ｌ）から発したビーム、分析器（Ａ）として接続された偏光器（Ｐ）、および偏光器（Ｐ）と分析器（Ａ）との間のビーム路に配置された透光性の対象物（ＯＡＭ）を有し、光学的効果を表示するための画像の変調装置において、対象物（ＯＡＭ）は偏光マトリクスとして、光学的偏光に作用する空間的または時間的に可変の配列にある流体物質または固体物質の形態、または１つ以上の均質な光学的回転物質の形態に構成されており、対象物（ＯＡＭ）には、光学的に作用する回転分散素子（ＮＣ，ＬＣ）が後置接続されており、当該素子は外部の制御により可変であり、種々異なる光学的効果を形成するために、素子（ＮＣ，ＬＣ）を相応に制御する手段（Ｅ）が設けられていることを特徴とする装置。１４．素子（ＮＣ）は光学的に回転する液晶である請求の範囲第１３項記載の装置。１５．素子（ＮＣ）はその光学的偏光特性において、電気的、磁気的または機械的作用によって制御される請求の範囲第１４項記載の装置。１６．素子は、キラル・ドーピング材料を有するネマチック流体からなる請求の範囲第１４項記載の装置。１７．ビーム路には結像光学系または観察光学系（Ｏ）が挿入接続されている請求の範囲第１項から第１７項までのいずれか１項記載の装置。１８．ビーム路には、コリメータ（Ｋ）、熱保護フィルタ（Ｗ）、投影光学系（Ｏ）がそれぞれ個別にまたはまとめて挿入接続されている請求の範囲第１７項記載の装置。１９．立体画像の光学的表示のため、請求の範囲第１３項から第１８項までのいずれか１項記載の２つの装置（画像変調ＢＭＯＤ）が並列に接続されている請求の範囲第１３項から第１８項までのいずれか１項記載の装置。２０．２つ以上の信号源の複数の画像変調光学ビーム路を重畳するために、第１および場合により各別のビーム路に１つのビームスプリッタ（ＳＴ）と、最後のビーム路にビームスプリッタ（ＳＴ）またはミラー（ＳＰ）が配置されている請求の範囲第１３項から第１９項までのいずれか１項記載の装置。２１．各ビームフィールド（画像フィールド）を変化させるために、ビーム路には少なくとも１つの光学的絞り装置（Ｂ１，Ｂ２）が配置されており、該絞り装置は機械的、電磁的または光電的に制御される請求の範囲第１３項から第２０項までのいずれか１項記載の装置。２２．絞り装置（Ｂ１，Ｂ２）は可変マスク（Ｍ１，Ｍ２）の形態に構成されている請求の範囲第２１項記載の装置。２３．光学的ビームを偏向または走査するために、光学的ビーム位置決め装置（ＯＳＰ）が設けられており、該装置は機械的、電気的、電磁的または光電的に制御される請求の範囲第１３項から第２２項までのいずれか１項記載の装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．光学的効果を表示するための画像の変調方法であって、偏光された光の光源（Ｌ）と、分析器（Ａ）として接続された偏光器（Ｐ）と、偏光器（Ｐ）と分析器（Ａ）との間のビーム路に配置された透光性の対象物（ＯＡＭ）とを有する方法において、対象物（ＯＡＭ）を偏光マトリクスとして、または１つまたは複数の均質な光学的に回転する物質の形態に構成し、対象物（ＯＡＭ）には、外部作用によって変化する光学的回転分散素子（ＮＣ，ＬＣ）を後置接続し、種々異なる光学的効果を形成するため素子（ＮＣ，ＬＣ）を相応に制御することを特徴とする方法。２．素子（ＮＣ）を光学的回転液晶セルとして構成した請求の範囲第１項記載の方法。３．素子（ＮＣ）をその偏光特性において電気的、磁気的または機械的作用により制御する請求の範囲第２項記載の方法。４．素子（ＬＣ）を、キラル・ドーピング材料を有するネマチック流体から製造する請求の範囲第２項記載の方法。５．流体を移動させる請求の範囲第４項記載の方法。６．流体に音波ないし超音波を当てる請求の範囲第４項または第５項記載の方法。７．流体に交番する温度勾配を当てる請求の範囲第４項から第６項までのいずれか１項記載の方法。８．ビーム路に結像光学系または観察光学系（Ｋ，Ｏ）を挿入接続する請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記載の方法。９．ビーム路にコリメータ（Ｋ）、熱保護フィルタ（Ｗ）、投影光学系（Ｏ）をそれぞれ個別にまたはまとめて挿入接続する請求の範囲第８項記載の方法。１０．立体画像の光学的表示のため、２つの画像変調器（ＢＭＯＤ）を並列に接続する請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項記載の方法。１１．２つ以上のビーム路を、画像変調器（ＢＭＯＤ）により光学的に完全にまたは部分的に重畳する請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１項記載の方法。１２．各画像変調器（ＢＭＯＤ）を種々異なる外部作用によって変化させる請求の範囲第１１項記載の方法。１３．光学的効果を表示するための画像の変調装置であって、偏光された平行光の光源（Ｌ）と、分析器（Ａ）として接続された偏光器（Ｐ）と、偏光器（Ｐ）と分析器（Ａ）との間のビーム路に配置された透光性の対象物（ＯＡＭ）とを有する装置において、対象物（ＯＡＭ）は偏光マトリクスとして、または１つまたは複数の均質な光学的に回転する物質の形態に構成されており、対象物（ＯＡＭ）には、外部作用によって変化する光学的回転分散素子（ＮＣ，ＬＣ）が後置接続されており、種々異なる光学的効果を形成するため素子（ＮＣ，ＬＣ）が相応に制御されることを特徴とする装置。１４．素子（ＮＣ）は光学的に回転する液晶である請求の範囲第１３項記載の装置。１５．素子（ＮＣ）はその光学的偏光特性において、電気的、磁気的または機械的作用によって制御される請求の範囲第１４項記載の装置。１６．素子は、キラル・ドーピング材料を有するネマチック流体からなる請求の範囲第１４項記載の装置。１７．ビーム路には結像光学系または観察光学系（Ｏ）が挿入接続されている請求の範囲第１項から第１７項までのいずれか１項記載の装置。１８．ビーム路には、コリメータ（Ｋ）、熱保護フィルタ（Ｗ）、投影光学系（Ｏ）がそれぞれ個別にまたはまとめて挿入接続されている請求の範囲第１７項記載の装置。１９．立体画像の光学的表示のために、２つの画像変調器（ＢＭＯＤ）が並列に接続されている請求の範囲第１３項から第１８項までのいずれか１項記載の装置。２０．２つ以上の信号源の複数の画像変調光学ビーム路を重畳するために、第１および場合により各別のビーム路に１つのビームスプリッタ（ＳＴ）と、最後のビーム路にビームスプリッタ（ＳＴ）またはミラー（ＳＰ）が配置されている請求の範囲第１３項から第１９項までのいずれか１項記載の装置。２１．各ビームフィールド（画像フィールド）を変化させるために、ビーム路には少なくとも１つの光学的絞り装置（Ｂ１，Ｂ２）が配置されており、該絞り装置は機械的、電磁的または光電的に制御される請求の範囲第１３項から第２０項までのいずれか１項記載の装置。２２．絞り装置（Ｂ１，Ｂ２）は可変マスク（Ｍ１，Ｍ２）の形態に構成されている請求の範囲第２１項記載の装置。２３．光学的ビームを偏向または走査するために、光学的ビーム位置決め装置（ＯＳＰ）が設けられており、該装置は機械的、電気的、電磁的または光電的に制御される請求の範囲第１３項から第２２項までのいずれか１項記載の装置。