CN103384854B - 用于跟踪使用者的组合光调制装置 - Google Patents

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Abstract

为了以各种视角舒适地观看三维场景，需要具有用于可变的观察者距离的较大的跟踪范围的显示器。可控的光影响元件（500）以较粗略的步幅在观察者范围中偏转光。在所述步幅内，光被进一步的可控的光影响元件（600）连续或逐步地偏转。光调制装置适于在全息或自动立体的显示中用于引导将要显示的图像信息的可见范围（1000），以便跟随观察者的眼睛（1100）。

Description

用于跟踪使用者的组合光调制装置
技术领域
本发明涉及用于具有观察者跟踪的全息或自动立体显示器的组合光调制器装置。在本发明的内容中，组合光调制器装置被理解为在多阶段过程中改变由一个或多个实或虚光源发出的光的特性和/或方向的装置。
这里，虚光源是仅仅好像是位于某个位置上的光源，即由于通过——典型静态的——例如镜子这样的成像装置和/或如孔径这样的聚束装置来操纵实光源的光而出现在那里的光源。
在本专利申请的内容中，全息显示器是用于三维图像数据的显示装置，其中将要显示的场景的三维物体数据以将要被重现的场景的衍射图的形式被编码。三维场景在较大的可见区域中的高品质重现需要很大的计算能力和高分辨率光调制器。
背景技术
在文献DE 103 53 439 B4中，申请人由此提出了一种仅为较小的可见区域计算波前的方法，其中较小的可见区域的直径仅稍大于观察者眼睛的眼睛瞳孔的直径。因此，每个将要被重现的物点只需要在光调制器的较小区域特别是子全息图中被编码。
为此，由至少一个光源发出的足够的相干光照明至少一个光调制器并通过场透镜在至少一只观察者眼睛上成像。可以通过可选地打开至少一个与光调制器同步的其他光源同时将相应的全息图或相应的子全息图写入光调制器来生成其他观察者眼睛的三维场景的重现。这里，色彩显示通过用于每个色彩成分的全息图信息的空间或时间交错(空分复用或时分复用)而成为可能。为了允许观察者在显示器前面自由移动，通过单独打开另外的光源而跟踪焦域至观察者眼睛。为此，一个或多个观察者的眼睛的坐标借助于位置检测系统而被连续确定。
这里，场景的重现可以通过重新计算衍射图来适应新观察者的位置。还可以通过时间交错(时分复用)来为多个观察者提供重现。
为了沿着光路提供观察者跟踪，聚焦单元的焦平面以及可见区域的大小优选另外地适应观察者的眼睛位置。
在具有观察者跟踪的自动立体显示器(ASD)中，在光调制器上被编码的不是衍射图，而是被直接写入的特定眼睛的场景视图。
观察者跟踪可以通过直接或间接的光源位移来实现。间接位移的公知示例是偏转镜。
观察者跟踪的许多其他方法是公知的。观察者跟踪例如可以通过修改用于全息图编码或用于立体显示的光调制器的前面或后面的光路来获得。除了机械方法之外，使用自适应光学系统来改变反射、衍射或折射性能的方法也是公知的。
此外，已知使用组合的跟踪方法，即利用静态但沿着光偏转装置的表面区域变化的光偏转功能的方法。
在由申请人递交的专利申请DE 10 2008 054 438 A1中，提出了电可控的流动单元(fluid cells)的矩阵用于观察者跟踪，其中流动单元具有附加的静态光偏转装置，然而，光偏转装置沿着矩阵的表面区域而变化，以便实现或至少支持场透镜的功能。这些光偏转装置例如可以包含折射元件，如棱镜或透镜，或者包含衍射元件，如体光栅或闪耀光栅，即被优化以用于某一波长的光栅。
由申请人递交的专利申请DE 10 2009 028 626 A1，其所公开的内容将全部通过参考引用的方式包括于此，它教导了使用可控的衍射光栅进行观察者跟踪。
这里，具有相同偏转方向的多个该种类的光栅还可以依次设置，以便实现更大的偏转角。这里，还可以依次设置至少两个可控的偏转光栅，它们以固定的角度转向彼此，以便获得二维偏转。通过改变写入的光栅周期，衍射光栅可以实现沿着偏转单元的表面区域的局部不同的偏转，以便实现或至少支持场透镜的功能。
在光栅周期可变以便设置所需的衍射角的可控的偏转光栅中，由于偏转光栅可以得到控制的空间分辨率而具有最小可设置的周期。如果周期例如使用网格状电极结构而被设置，则存在由制造工艺引起的电极的宽度和距离的限制。此外，例如偏转光栅的电杂散场或漫射或衍射组件引起了固定的相邻的相位值之间的相互作用(cross-talking)。它们还可以降低衍射效率并由此引起干扰漫射光或较高衍射级的光出现。
由于处于网格形状的衍射结构中，因此衍射角与衍射结构的周期性成反比例，单个衍射装置的可用的角度范围以及跟踪范围被可生产的电极间距限制。
然而，为了能够以各个视角舒适地观察三维场景，显示需要在可变的观察者距离上具有较大的跟踪范围。因此，尽管偏转元件的有限的衍射角，但是寻找到一种解决方案，其提供了大于用这种元件可获得的跟踪范围。
发明内容
该目的根据本发明来解决。
一种用于三维图像信息的显示的全息或自动立体显示器的光调制器装置，其具有至少一个实或虚光源、将要显示给至少一个观察者的至少一只观察者眼睛的图像的编码的图像信息被写入的至少一个光调制器、用于改变由光源发出的光的光学路径的第一和第二光影响装置(light-affecting mean)、用于发现并跟踪图像信息的至少一个观察者的至少一只眼睛的位置的眼睛位置检测系统以及用于基于由眼睛位置检测系统使用第一和第二光影响装置所提供的眼睛位置信息来跟踪图像信息的至少一个可见区域的系统控制器，其特征在于，第一光影响装置以及第二光影响装置，其中第一光影响装置在观察者范围内以较大的步幅(step)将可见区域跟踪至观察者的眼睛，第二光影响装置借助于至少一个电可控的衍射光栅至少在第一光影响装置的一个这种较大的步幅内精细地逐级或连续地将可见区域跟踪至观察者的眼睛。
这里，系统控制器挑选了第一光影响装置的偏转的方向，其与所选择的观察者的当前所选择的眼睛位置距离最近，并且将其设置在第一光影响装置中。该偏转角与实际选择的眼睛位置之间的微分角由系统控制器同时或即时计算并设置在第二光影响装置中。
所选择的观察者的两只眼睛都可以由系统控制器通过时分复用来服务，其中眼睛位置检测系统提供了为此所需要的眼睛位置信息。
对于三维显示来说，要被显示的图像内容、即具体立体视图或编码的全息图通过用于此的系统控制器调节到分别的右或左眼。眼睛位置检测系统还可以被设计以便它另外作为用于检测视角的系统，从而能够例如只重现那些观察者在具有较大的总视角的系统中实际观看的那些部分场景。
多个观察者也可以通过时分复用而被服务，然而时分复用需要快速光调制器和快速光影响装置。
这里，在时分复用模式中，每个视图需要60帧每秒的刷新速率以提供非闪烁显示。如果三个色彩成分和每个观察者的两只眼睛都通过时分复用而被服务，则该刷新速率涉及用于一个观察者的一只眼睛的一个色彩信道的每个视图。
特别是在投影系统中，可以使用单独的偏转系统用于每只观察者的眼睛，其通过光束组合系统允许了用于观察者两只眼睛的图像内容的同时显示。
可以通过系统控制器将要显示的图像内容调节到实际观察者位置，当他在显示器的可见区域内移动他的头时，观察者似乎到处移动了将要被显示的图像内容，其中该效果还可以被人为地扩大或减小。
由于制造消色差衍射光束偏转元件非常复杂，因此在优选实施例中，色彩显示也通过单独的色彩成分的时分复用来实现。
取决于光调制器装置的实际物理形态，具有可控的光偏转光栅的第二光影响装置可以配置在用于粗略光偏转的第一光影响装置的前面或后面。需要固定的入射角以保证适当功能的用于粗略光偏转的光影响装置、例如用于衍射光束偏转的体光栅优选地设置在第二光影响装置的前面。
一个或两个光影响装置可以配置在光调制器的前面或后面。
它们可以设计为与透射、发射或反射光调制器结合使用。
透射或反射光调制器与照明装置结合使用，其中后者典型地发出照明光调制器的准直光。
透射光调制器的实例是透明基板上的液晶调制器或基于电湿润单元的调制器，该液晶调制器具有大量可控的以行和列排列的液晶单元。
适当的反射调制器例如包括反射基板上的液晶调制器(如LCoS——硅基液晶)或如快速光调制器的微镜阵列(如DMD——数字微镜装置)。
使用透射或反射光调制器，第一和/或第二光影响装置或其部分可以被集成至照明装置中。
例如，如果光调制器是相位调制的光调制器，其中复杂的全息图值被编码成光调制器的两个(二相编码)或多个相位像素，并且其中相关的相位值此后被光束组合器组合以形成具有定义的振幅和相位值的强度值，那么，如果光束组合器需要光束通过的定义的方向，则接着两个光影响装置都被优选地设置在光调制器的后面。
例如，这种光束组合器在至今未公布的德国专利申请DE 10 2009 044 910.8中提出。
然而，在具有在很大程度上方向独立的振幅调制的光调制器的自动立体显示器中，或者在具有很大程度上方向独立的复值光调制器的全息显示器中，可以优选地将一个或两个光影响装置全部或部分集成至光调制器的照明装置中。
当编码图像信息时，剩下的方向特定的强度依赖性可以优选地被系统控制器允许，以便这些依赖性可以得到补偿。
发射光调制器、如电致发光显示器或等离子体显示器不需要照明装置，因为它们本身有效地作为光源。由于它们各自的像素互不相干，因此它们优选地用作自动立体显示器中的光调制器。
在全息显示器中，如果像素的大小足够小以显示足够的相干长度，则它们可以用作与透射显示器的照明装置的准直单元(collimation unit)结合的可切换的光源。
两个光影响装置被系统控制器控制，从而引导由光源发出的光束，以使当前显示的用于特定观察者眼睛的信息落于该眼睛的观察范围中。
这里，取决于编码的物理形态和类型，光学路径可以只在水平方向上被影响或者在水平和垂直方向上都被影响。
在水平方向上跟踪可视区域仅大大有助于设置的简单性，因为可以仅在一个方向上改变光学路径的光影响装置就足够了。
在全息显示器中，当使用一维编码方法时，与二维编码方法相比，全息图计算所需的计算能力大幅度降低。
在一维观察者跟踪中，可以使用实或虚线光源。它们例如可以是与柱面透镜阵列形式的上游准直单元结合的发射显示器的列。在自动立体显示器中，一般只实现水平观察者跟踪。
通过在水平或垂直方向上改变准直单元前面的实或虚光源的位置，准直的照明光束的方向可以在水平或垂直方向上被改变。例如，这可以通过打开或控制光源的高分辨率矩阵的单个光点或光点簇的亮度，结合准直元件的上游阵列、例如透镜阵列来完成。
对于一维偏转来说，可以使用照明条纹结合柱面透镜的阵列。
光点或光条纹的偏转还可以通过机械或扫描方法来实现。
观察者平面中的光斑的大小可以通过将光源在相应的准直单元的光轴方向上移动而被调节。这还可以由准直单元来获得，其中准直单元的折光力可变并由此可以被相应地控制。
包含具有可位移的光源的光源阵列和相应的准直单元的光影响装置可以同时作为结合透射光调制器使用的照明装置的一部分。
光学系统中的像差可以通过控制单个光源点的亮度来补偿。
如果可控的光源阵列的单个光点彼此都具有净距，那么可见区域就可以通过他们以较大的步幅被跟踪。位于与物体侧主平面距离l且与准直单元的光轴距离a的位置上的光源的平均偏转角α在这里表示为
α＝arctan(a/l).
位于准直单元的物体侧主平面前面10mm的位置上并具有距其光轴2mm的横向偏移的光源的中央光线具有相对于光轴11.3度的倾角。
如上文已经给出的，光影响装置可以由多个组件组成。光调制器装置的第一和/或第二光影响装置可以由多个光影响元件构成，其中实或虚光源的光束方向和/或位置可以通过该元件彼此独立地变化。
具有相同的偏转方向的多个电可控的偏转光栅可以由此全部或部分地被串联连接，以便扩大最大可获得的偏转角或者实现单独的偏转范围。为了获得二维偏转，可以结合一维工作的光影响元件以便形成光影响装置。这例如可以以交叉布置的形式完成。
这里，光影响装置的单个光影响元件还可以基于不同的物理原理。
系统控制器考虑了每个单个元件的偏转性能，所以可以补偿出现在一个或多个元件中的一个元件中的像差。
通过根据光影响装置的表面区域上的光的入射点来改变光源的光的位置变化的程度和/或第一和/或第二光影响装置中的光束方向变化的程度，可以实现场透镜的功能以调节观察者平面中的可见区域的大小，或者可以修改单独的场透镜的效应。
通过使用系统控制器来控制沿着一个或多个光影响装置的表面的该位置变化或光束方向的变化，可以可变地改变可见区域的大小，因此，例如，适应改变的距显示器的观察者距离，从而可见区域保持大于眼睛瞳孔的直径而小于两眼间距。
为此，系统控制器分析由眼睛位置检测系统提供的位置和距离信息，并除了定义观察者平面中的可见区域的位置的横向角之外，在相应的光影响装置中设置所计算的偏转角的变化。
用于可见区域的粗略跟踪的光影响装置中的光束方向的变化可以包含衍射和折射的光影响元件。
在具有静态光源阵列的实施例中，准直单元的单个透镜具有可控的透镜效果，从而可以修改焦距和/或透镜顶点的横向位置。这种基于电湿润单元的可控的透镜已经被公开，例如，在欧洲专利EP 1579249 B1中被公开。
对于较大步幅的光束偏转来说，被写入至少两个全息图的体光栅可以优选地用于第一光影响装置中。用于进一步复制的所需的体光栅或标准光栅可以通过以特定工作波长写入具有所需的入口和出口分布的全息图来制造。全息图还可以被写入光学系统中，该光学系统实质上与应用系统相同或包括在后者(现场曝光(in-situ exposure))中以便尽可能多地补偿所包含的光学组件的像差。
体光栅可以被优化用于彼此仅稍微不同的很小的入射角和/或用于较小的波长范围。接近100％的很高的衍射效率可以通过相位全息图的这种设置来获得。这里，体光栅作为角度滤波器和/或作为波长滤波器，该角度滤波器即只有小角度范围的光才被衍射至所需的方向，该波长滤波器中只有所选择的波长范围的光才被衍射至所需的方向。其他角度或波长的光在不被衍射的情况下透射通过体光栅。
必须满足布拉格条件(Bragg condition)并且必须相应地挑选折射率调制，以便当光穿过体光栅时仅出现一个衍射级，即，例如第一、第二或更高的衍射级。如果折射率调制偏离最佳状态，那么将存在非衍射部分，即零级衍射级，即便是在满足布拉格条件的情况下。
取决于体光栅的厚度和最大可能的折射率差值，这里有必要照明光栅，以便出现多光束干涉，即单独的光束通过足够的光栅层。这意味着最小产生的衍射角不会太小，例如30度。这可以通过以一角度照明体光栅来获得。进一步上游的体光栅可以产生几何布置所需要的必要的初始偏转。
体光栅越厚，它的选择性效应就越大。
体光栅的衍射过程已经由Herwig Kogelnik在他的耦合波理论(H.Kogelnik，“用于厚全息图光栅的耦合波理论”，贝尔系统技术期刊(Bell Syst.Techn.J.)48(1969)2909-2947)中做出说明。如果其具有大于10的Q因数：
Q＝2πdλ/(n0Λ2)
则认为体光栅是厚的，其中d为体光栅的厚度，λ为光在真空中的工作波长，Λ为体光栅的光栅常数并且n0为平均折光力(mean refractive power)。
取代使用被优化用于多个入射角和/或多个波长的体光栅，具有较小功能范围的多个体光栅可以串联组合，即每个体光栅都使光偏转至不同的方向或将其聚焦在不同的点上。
除了各个出射角之外，附加的场透镜功能可以在制造过程中优选地写入体光栅，其限制观察者平面中的可见区域的直径。
一般地，角分复用允许了不同的波场被重现。这符合全息重现的原理。这还允许了具有不同焦距的场透镜被重现。其还可以优选地重现传播至不同方向的平面波，例如如果存在单独的场透镜的话。
这里，由具有不同入射角的光分布产生的场透镜的焦点不用落在对于它们来说相同的平面内。例如，具有不同垂直入射角的光分布可以产生一系列场透镜，例如，其焦点在水平方向、在水平和垂直方向或在水平和垂直方向且在焦平面上不同。
为了产生或支持场透镜的功能，可以将体积全息图分成至少两个亚全息图，它们并排设置并且每个自身都满足布拉格条件，它们具有稍微不同的出射角；即将体光栅分成部分。这种体积全息图的制造和工作原理同样已知，例如，从德国专利DE 19 700 162 B4或DE 19 704 740 B4可知。
为了选择写入体积全息图的单个方向，可以存在至少一个水平和/或垂直的位移单元，其可控地影响由光源发出的光，以使体积全息图上的入射角和/或入射点可变。例如，该单元在这里可以是用于透明光调制器的背光单元(backlight unit)的一部分或用于反射光调制器的前光单元(frontlight unit)的一部分。这里，必要的位移和/或倾斜由系统控制器基于所选择的检测到的眼睛位置来设置。其可以以公知的方式使用机械、反射、折射或衍射方法来实现。例如，如果使用平面照明装置，则平面波导中的输入耦合角也可以被改变。
另一优选的实施例将多个窄带光源用于每个波长范围，即，例如用于红色、绿色和蓝色光谱范围，该多个窄带光源仅仅在它们的主波长上稍有区别，并且它们由系统控制器挑选并选择性地激活，以便挑选或寻址至少一个体光栅中的单个衍射角。这种光源可以优选地为激光器，例如半导体激光器或窄带发光二极管。
这里，系统控制器可以执行将要显示的信息的色彩校正，这取决于所选择的窄带光谱范围。
这两种方法可以互相结合，以使不同入射角或不同、紧密相邻的波长的衍射光栅可以被写入至少一个体积全息图。
在另一实施例中，至少一个通过系统控制器开关的偏振器与至少一个双折射透镜在用于以较大的步幅改变光束方向的第一光影响装置中一起使用。这种系统是公知的，例如，由关于自动立体显示器中的二维/三维转换的文献WO 03 015 424 A2可知。
这里，双折射材料、例如液晶混合物配置在充当基板的两种透明材料的两个界面之间。在该布置中，至少一个界面是弯曲的，由此实现透镜的效果，和/或至少一个界面相对于其他界面部分倾斜，由此实现光楔(wedge)的效果。
两个可能的透镜和/或偏转效果中的一个可以通过由可切换偏振器挑选两个偏振的可能的方向中的一个来选择。透镜效果和/或楔角的强度可以沿着偏转和/或聚焦单元的表面区域变化。还可以以分段的形式提供可切换偏振器，由此能够局部不同地选择两个偏振的方向。
例如，可切换偏振器可以由可变的延迟板借助于电可控的双折射材料构成，该双折射材料例如还可以包含液晶混合物。这里，双折射材料嵌入两个装配有合适的电极结构的基板之间。这里还可以串联连接多个光影响元件以便增强光影响装置的总效果。
可切换双折射光影响元件还可以取代可切换偏振器和静态双折射光影响元件而被使用。在这种装置中，如已经提出的，例如，对于文献WO 2007/007 285 A2中在自动立体显示器中的二维/三维切换来说，与前述的解决方案相比，所需基板的数量可以减少。这些光影响元件还可以被分段和/或被串联连接设置。
由于合适的电极结构，从而也可以制造平面光影响元件，其中，通过施加合适的电场分布，可以产生折射率的可控梯度指数分布，通过其可以影响光传播的方向。
在另外的实施例中，至少一个偏振光栅用于影响光。这种光栅只产生衍射级–1st,0th和+1st。这里，通过使用入射的圆偏振光可以将几乎100％的光偏转至衍射级+1st或–1st，这取决于圆偏振的旋转方向。
有源切换的偏振光栅和无源偏振光栅在本领域中都是公知的。偏振光栅可以通过排列具有充分处理过的表面的液晶来制造。例如，这种用作液晶的结构化配向层(alignment layer)的表面可以通过聚合线性光聚合的聚合物(LPP)来产生。为此，例如，该层形成有如由紫外线激光器发出的圆偏振的紫外线的干涉图。
在无电压或仅有小电压施加在电极结构上的情况下，有源偏振光栅形成周期性光栅结构并且可以以高衍射效率将入射的圆偏振光偏转至衍射级+1st或–1st，这取决于其旋转的方向。如果施加的电压足够高，则液晶可以被排列，以使光栅结构被破坏，从而使入射光通过这种光影响元件而不被偏转，即处于衍射级0th中。
例如，无源光栅可以通过聚合液晶聚合物(LCP)来制造。有源和无源偏振光栅都可以与可切换偏振器一起使用，例如与可切换延迟板一起使用，以便选择所需的衍射级。在有源偏振光栅中，系统控制器控制可切换的偏振器和可控的光栅以便选择所需的衍射方向。在无源光栅中，仅可切换偏振器为此得到控制。可以将可切换偏振器和偏振光栅的多个组合连接为一系列光影响装置。偏振光栅的光栅常数可以沿着光入射表面变化，以便获得局部不同的偏转效果。该变化可以是连续或分段的。例如，这使实现或支持场透镜的功能成为可能。例如，还可以实施柱面透镜或交叉柱面透镜。
为了允许系统控制器选择实际上合适的衍射角，平面可切换偏振器还可以是结构化的设计。
如果光栅与其他光偏转元件一起使用，例如与上游的场透镜和/或其他光影响元件一起使用，则光栅必须为特定的光入射角局部优化。在有源偏振光栅中，这可以通过控制电压以及有效双折射的局部调节来完成。
在无源偏振光栅中，在制造过程中使用的全息图必须显示光栅周期的局部变化。
在简单的偏振光栅中，偏转角取决于波长。在色彩显示中，其中单个的色彩成分通过时分复用来产生，该角度差必须由系统控制器使用另外可控的偏转元件来补偿。
例如，文献WO 2008/130 561 A1还公开了无源偏振光栅的多层系统，其中偏转角沿着较宽的光谱范围几乎保持不变。
在另一实施例中，光栅周期可以通过改变施加在液晶单元上的电压而被修改的衍射光栅用于粗略光偏转。例如，这种系统在US 6 188 462 B1中做出说明。通过沿着光栅的表面改变所施加的电压，系统控制器以可变的方式设置局部不同的偏转角在这里也是可能的。
在第二光影响装置中实现连续偏转所提供的类型的衍射相位光栅也可以优选地用于粗略光偏转。在这些光栅中，光栅周期以及偏转角的大小通过在精细的电极结构上施加锯齿形状的电压分布来设置，即控制电压在所需或指定的光栅周期内在电极与电极之间从基值至峰值地上升。这里，峰值决定了由液晶层调制的光的最大相移。这里，电压分布不必具有轮廓鲜明的锯齿形状，但也应当考虑到电压-相位关系的特性，以此最终获得锯齿形状的相位分布。最小可能的光栅周期以及最大可能的偏转角由电极间距定义。由于具有几微米至数百纳米的间距的非常精细的栅极很难被控制，特别是在大面积偏转光栅中，因此可以组合偏转光栅中的电极中用于粗略偏转，并且可以用普通信号来寻址这些电极组，如果它们的距离大于与用于精细偏转的偏转光栅中最大可能的偏转角的光栅周期相对应的距离的话。例如，用于精细偏转的偏转光栅可以具有数微米的电极间距，其中每个电极都被单独寻址，然而，用于粗偏转的偏转光栅具有小于一微米的电极间距，但是其中电极在大于用于精细偏转的偏转光栅的电极间距的宽度之上被组合。
这里，组合电极可以沿着偏转光栅而被分段。还可以沿着光栅的表面改变电极间距，例如以在光栅的边缘附近提供更精细的电极栅，以此实现那里所需的较大的偏转角。
另外的光偏转元件可以优选地以透射或反射模式用于具有较小横截面的光束的光束偏转，这是由于它们由照明装置中的小光源直接或在光束形成之后发出。例如，声光调制器(AOM)允许高速的光束偏转。这里，偏转角可以通过改变控制频率而被改变。衍射效率可以通过改变控制电压的水平而被影响。包含多个可以用相移信号控制的音频转换器的AOM也是公知的。从而，AOM中的有效相位光栅可以根据相位被倾斜并因此适应于改变出射角以便在相同的入射角上广泛地满足布拉格条件，以便在宽出射角范围和宽工作波长范围内实现高衍射效率。例如，这种调制器由文献US 5 576 880可以得知。由于AOM仅允许了产生小偏转角，因此角度范围可以通过在下游提供具有写入其中的多个出射角的体光栅或包含在仅稍微不同的入射角下具有不同出射角的单独光栅的各个的体光栅堆栈来被扩大。例如，这种布置由文献US 3 980 389可以得知。
光影响装置或光影响元件的所有光学界面应当优选地设置抗反射层以防止出现漫射光。它们可以具有较宽或较窄的光谱和/或角度带宽，如现有技术中所公知的，这依赖于实际应用。
用于过滤掉不使用的漫射光和/或衍射级的合适的孔径可以配置在光路中。也可以使用用于形成波前的附加装置，如孔障板(apodisation mask)。
在本发明中应当包括优化并专门调整本方法的进一步可能的措施，例如包括使用查找表以允许用于偏转角的控制参数的快速计算、在光偏转元件的多层设计中使用接合基板、用于校准的措施、错误校正、热效应的补偿、老化效应的补偿或控制电路和电极结构的设计，并且对这些将不会更详细地说明，这是因为这些措施对于本领域技术人员及知晓上文所述的本发明的教导的人来说是显而易见的。所有可控的组件还可以设计为结合合适的附加感应装置提供闭环控制。
也可以使用除了所提及的电可控的衍射光栅之外的其他公知的光偏转元件用于连续的观察者跟踪。
附图说明
现在，存在实施和延续本发明教导的多种可能性。为此，参考包括附图的以下本发明的优选实施例的说明。附图是示意图，其中
图1示出了本发明的第一实施例，
图2示出了用于借助于可切换光源以较大的步幅进行观察者跟踪的光影响装置的细节，
图3示出了用于借助于具有附加场透镜功能的可切换光源以较大的步幅进行观察者跟踪的光影响装置，
图4示出了用于通过借助于照明装置中的衍射偏转光栅实现的光源位移以较大的步幅进行观察者跟踪的光影响装置的细节，
图5示出了具有体光栅和角度复用的照明装置的细节，
图6示出了具有反射光调制器的光调制器装置，
图7示出了借助于有源液晶光栅的两个场透镜的产生，
图8示出了具有透射光调制器以及结合多重场透镜的具有可控的光栅周期的液晶相位光栅的光调制器装置，
图9示出了平面背光装置，其允许由准直单元在其进入第一体光栅之前产生的波场的垂直和水平的位移，
图10a至10c示出了作为图9中的垂直光影响元件的两个可控的体光栅的示例性效果，并且
图11示出了具有透射光调制器以及结合可切换偏振器的偏振光栅的光调制器装置。
具体实施方式
图1示意性地示出了光调制器装置的典型实施例。光源100，这里为平面光源阵列，包含多个单独的小光源101至123，它们是可切换的或者它们的亮度在开或闭环控制过程中通过系统控制器900单独可控或成组可控。这里，每个单个的光源101至123还可以包含多个具有也独立可控的不同的主波长的光源。光源101至123通过准直单元200照明平面光调制器400，其中准直单元200可以包含单独透镜201至203的阵列或柱面透镜的条纹。透镜201至203还可以是可控的类型，以使焦点在一、二或三维中由系统控制器900可以变化地控制。该装置可以包含孔径光阑(aperture stop)250，其防止由光源101至123中的一个发出的光穿过准直单元200的多个透镜201至203。如果该装置是为多用户操作设计的，则这特别重要。在图1中所示的实施例中，使用了透射光调制器400，其在平面上修改光的振幅和/或相位。可控光源阵列100与准直单元200的组合形成了动态照明装置300。
光调制器400从系统控制器900接收用于三维图像信息的显示的其调制值，系统控制器900基于三维场景902的输入信息并基于至少一个图像信息的观察者的至少一只眼睛的位置1100的位置信息来计算这些值，所述位置信息由眼睛位置检测系统800提供。系统控制器900考虑到光调制器400的特性并考虑到由光学系统的特定设计和位置信息引起的进一步的校正值。还可以在系统控制器900的外部基于眼睛位置信息901准备将要显示的图像信息，特别是将要显示的场景细节，由系统控制器900将眼睛位置信息901提供到外部计算单元。在本领域公知的这样的眼睛位置检测系统800可以例如包含至少一个照相机以及相应的信号处理单元，其中信号处理单元还可以是系统控制器900的一部分。信号处理单元在特定照相机图像中找到眼睛瞳孔的位置并计算所有的观察者眼睛的相应空间坐标1100。也可以使用例如通过超声波工作或使用与观察者相联系的无源或有源标记(passive oractive marks)或信号源的其他的眼睛位置检测系统800。
由系统控制器900控制的进一步的光影响装置501可以配置在光源101至123与观察者眼睛1100之间光路中。在所示的实施例中，动态照明装置300——单独或与进一步的光影响元件501组合——形成了用于粗略光束偏转的光影响装置500。第二光影响装置600以衍射可控偏转光栅的形式提供，其中所述光影响装置还可以包含多个光影响元件，以便连续或逐步地将特定的可见区域1000对准特定的观察者眼睛，如由系统控制器900基于眼睛位置信息901所控制的一样。参考图1中所描绘的实施例，提供了场透镜700用于在观察者平面上聚焦可见区域1000，其中所述场透镜还可以以可控的自适应透镜的形式设计，其由系统控制器900控制以取决于观察者眼睛1100与光调制器400的距离来调节可见区域1000的大小。但是，场透镜700的功能可以完全或部分集成至动态照明装置300和/或进一步的光影响元件501和/或第二光影响装置600的光影响元件中。
图2示意性地示出了照明装置的细节，其设计为用作光影响装置以使用可切换光源101至103来实现至少一个可见区域到至少一只观察者眼睛的位置的粗略跟踪。
多个切换或可控的光源101、102、103设置在准直单元200的前面，准直单元200可以包含折射和/或衍射元件。所需的偏转方向通过打开示例性示出的光源101、102或103中的一个来选择。偏转角取决于光源至准直单元200部分的光轴OA的距离，并且取决于其至这些图像部分的物体侧主平面的距离。在示出的实施例中，光源101到103位于物体侧焦平面，从而光平行地离开准直单元200。该光照明光调制器400。
图3示例性地示出了较大的步幅的观察者跟踪的选择，其借助于具有附加的场透镜功能的可切换或可控的光源101至123。以平面光源阵列方式提供的光源100的单个的光源101至123不对称地设置在准直单元200的准直透镜201至203的后面，从而，相比于由照明单元200的中央的光源发出的光，由光源101至123发出并穿过光调制器400的光向着光调制器400边缘附近的显示装置的观察者区域的中央更强烈地偏转。如这里所示的，光源101至123可以设置在准直透镜201至203的焦平面的外部，以使它们在中央观察者平面上成像。
单个的光源101至123可以由具有发射特性上的不同的光谱分布的单个可切换或可控的子光源组成。单个的子光源可以在深度上稍微交错，即位于相对于光轴不同的位置上，以补偿准直单元的色差以便允许所有的色彩部分大部分地成像在相同的中央观察者平面。
出于该目的，准直透镜201至203的折光力例如可以由系统控制器可变地改变以便补偿这种色差并将观察者平面调节成观察者与显示装置的距离。
存在多种实现场透镜的功能的进一步的可能性。单个的准直透镜201至203的光轴例如可以更强烈地向着透镜阵列200的边缘倾斜，例如从而所有的光轴在中央观察者平面中的观察者区域的中央相交。分配给某一透镜201至203的光源101至123可以也可以以角度配置。
图4以照明装置的细节为例示出了使用衍射光栅的观察者跟踪的原理。准直光源101照明了用于光束偏转的可切换或可控的光影响元件501，其例如可以包含至少一个衍射偏转光栅。后者将准直光源101的光束偏转至漫射板110的不同位置，这取决于设置偏转角。漫射分布可以局部改变，从而尽可能最佳地照明其后的准直透镜201，该准直透镜201例如可以包含衍射和折射元件。漫射板110的局部可变的漫射分布例如可以全息地产生。由光影响元件501偏转的光束的入射点代表偏转角度依赖的二次光源111至113，其通过准直单元的准直透镜201照明光调制器的区域，如图2或图3中所示。光源101还可以包含具有发射特性上的不同的光谱分布的单个的可切换子光源。光影响元件500可以由多个偏转光栅组成，以便例如提供二维偏转。合适的孔径光阑250可以阻止可以在光影响元件501中出现的未使用的衍射级的光或者没有落在准直透镜201上的二次光源111至113的光照明准直单元的其他准直透镜以及如不想要的杂散光一样传播经过照明装置。
光栅周期可以变化地控制的可控的衍射光栅可以优选地用作光影响元件501中的偏转光栅。
基于液晶单元的相位光栅例如可以使用在可变的光栅周期以及偏转角可以用栅电极结构写入的情况下。
此外，同样可以使用声光调制器。
然而，另外的实施例是可能的，包括结合可控的延迟板的有源和无源偏振光栅的使用。
由于可以相当大地选择光影响装置501与漫射板110之间的距离，可以在光影响装置501中使用可以只产生较小的偏转角的偏转光栅。因此，所需的最小光栅周期仅仅满足较低的需求，其大大简化了这种偏转元件的制造。
可控的光栅可以以一角度被照明以便在零级衍射级中消除不想要的强度。为了实现每个工作波长的最佳偏转范围，其中所述偏转范围很大程度上重叠，对每个工作波长范围，光栅可以以不同、适应的角度被照明。
取代光影响元件501中的偏转光栅，同样可以使用其他偏转元件。例如，可以使用可控的电湿润单元，其中作为具有不同折射率的两种液体的界面的凹凸透镜的位置或凹凸透镜的位置和形状可以在一个或两个方向上变化。
图5示意性地示出了具有体光栅和光源的角度复用的照明装置的细节。包含至少一个用于光影响的体光栅502的光影响元件501被多个光源101至103经过准直透镜201至203从稍微不同的方向照明。各种重现几何形状被静态地写入光影响元件501的体光栅502。如果体光栅从不同的方向被照明，则产生并发出不同的波前。还可以包含多个体光栅502的堆栈的光影响元件501的体光栅502例如可以在具有0.3°增量的五个角度上被照明，以便在其出射侧五个场透镜波前以例如12°的角增量产生。
图6示意性地示出了具有结合了前光单元以用于图像编码的反射光调制器400的光调制器装置。用于用准直光照明光调制器400的前光单元包含平面光影响元件510、520的堆栈。这里，相应的偏转功能可以通过激活分配给特定的光偏转元件510、520的光源110、120来选择。在该实施例中，光源110、120分别由用于红色光谱范围的激光二极管111、121、用于绿色光谱范围的激光二极管112、122以及用于蓝色光谱范围的激光二极管113、123来表示。由这些光源110、120发出的光相应地经过分配的准直单元210、220并分别通过至少一个体光栅511、521耦合进入平面波导513、523，其中体光栅和平面波导的每个组合都配置在连接基板514、524上。在该实施例中，分别用于红色、绿色和蓝色光谱范围的全息图被写入每个体光栅511、521。在光学相干的应用中，例如在全息显示装置中，平面波导513、523应当被挑选为很薄，以使光可以只以一个反射角传播(单一模式光波导)以便保持光的相干性。
光通过相应分配的体光栅512、522在平面波导513、523的外面耦合并以准直方式对准反射光调制器400。在由反射光调制器400调制后，所选择的光源111至113、121至123的光由相应的体光栅512、522偏转至所需的方向，或者如该实施例在这里所示的，聚焦在观察者平面中所需的位置上。在该实施例中，用于光源110、120的每个工作波长的全息图也都被写入体光栅512、522。形成这些全息图，以使均匀的发光强度沿着光调制器400的整个表面产生。为此，必然为，体光栅512、522中衍射效率越高，则输出耦合点距离相应的输入耦合光栅511、521越远。
取决于观察者的位置，连续或逐步工作的至少一个附加的光偏转元件600保证光还可以对准不与全息图的固定的聚焦点一致的眼睛位置，该全息图被写入体光栅512、522。这里，偏转元件600可以支持场透镜的功能或完全呈现该功能。可选地，单独的场透镜可以例如配置在光影响元件600与观察者之间。
分配给光源110、120的准直单元210、220可以包含无源和/或有源光学元件211、212、221、222用于光束形成和光束方向改变，其中所述元件可以反射、衍射和折射地影响光。此外，它们可以例如包含扫描组件，以便照明条纹中的输入耦合的体光栅511、521。
图7示意性地示出了本发明的另一实施例。这里被写入静态体光栅533的两个场透镜中的一个由如由系统控制器(图7中未示出)所控制的可控体光栅532选择。通过前光单元300用准直光照明的反射相位调制光调制器400产生调制的相位分布，其携带将要显示的图像信息。空间振幅和相位调制的波前450通过在光束组合器410中组合已经由相位调制光调制器400的相邻的像素调制的光而产生，所述波前在重现空间中重现将要显示的物体。这里，物点可以在观察者与光调制器400之间，实际上在光调制器400的后面真实重现。调制的波前450偏转由静态体光栅531所定义的角度，以便产生用于接下来的可控的体光栅532的合适或最佳的入射角。这里，前光单元300的光源的单个的窄带波长范围的出射角可以彼此稍微不同。取决于可控体光栅532如何被控制，光穿过后者而不被衍射或通过其光栅结构被衍射至第一衍射级。所述可控的体光栅532例如可以是聚合物分散液晶光栅。这里，所需的衍射图在制造过程中通过全息图被写入时局部的聚合作用而产生。取决于施加在电极结构上的电压，单个的光栅元件之间的折射率差在这种光栅中可以得到控制。如果电压被挑选，以使不存在折射率差，那么光将穿过光栅而不被衍射。光栅中的折射率差可以通过在电极上施加合适的电压来挑选，以使当前处理的重现波长范围的几乎所有的光都衍射至第一衍射级。
还可以以多路复用体光栅的形式提供的静态体光栅533将所选择的方向分别聚焦在焦域1001或1002上。这里，还可以允许用于单个的波长范围的不同的入射角，以便单独的色彩成分的焦域形成连接焦域。
还可以局部改变光栅531和/或532中的衍射角以便得到用于体光栅533的合适的局部的入射角，以便所需的衍射角可以以高衍射效率设置在该光栅中。这里也可以使用分段的布置。该布置还可以应用于调制振幅的光调制器和复值的光调制器。此外，同样可以使用透射调制器，然后结合背光单元。在自动立体显示器中，因此例如可以在用于左边和右边的观察者眼睛的焦点之间切换。典型地，布置采用用于连续跟踪焦点至观察者位置的光影响装置。
图8示意性地示出了具有至少一个用于结合可控的液晶相位光栅541编码图像信息的透射相位调制光调制器400的光调制器装置的实施例。光调制器400用足够的相干光由背光单元300照明。在被光调制器400已经调制之后，光在至少一个光束组合器410中形成空间振幅和相位调制的波前450。该波前碰撞至少一个用于波前的步进式偏转的可控的液晶相位光栅541。为此，液晶相位光栅541包含多个电极，其可以单独或分组地用可变的电压分布被寻址。布拉格光栅在液晶光栅中通过在电极结构上施加具有可变的周期长度和可变的电压尖峰的锯齿形电压分布形成。由于由光栅产生的锯齿形状的相位分布，该光栅充当用于偏转的设置方向的闪耀光栅，如果光栅周期和相移适应于当前处理的工作波长的话。因此，光的波前以高衍射频率衍射至所需的偏转方向。
一般地，液晶相位光栅541例如可以产生离散或连续可变的用于三种波长的角度。
在接下来的可以包括较薄的体光栅542并且包含较厚的体光栅543的场透镜中，被写入较厚的体光栅543的焦域1001至1005中的一个被由液晶相位光栅541挑选的偏转角选择。这里，如果提供了较薄的体光栅542，则其衍射来自液晶相位光栅541的光，以便对于至少一个较厚的体光栅543来说，产生最佳或合适的入射角，以使光可以在液晶相位光栅541中以高衍射效率被衍射。
包含至少一个精细结构的衍射液晶相位光栅的光影响装置600作为光影响装置用于连续或以精细的步幅将所选择的焦域1001至1005跟踪至所选择的观察者的眼睛，如由系统控制器(在图8中未示出)控制的一样。重现可以通过所选择的观察者眼睛观察到的可见区域由此产生。
图9示意性地示出了用于粗略光束偏转的光影响装置，所述光影响装置集成至平面背光单元。光源100经过光束展宽系统(beam widening system)210照明了准直单元220。这里，光源100例如可以包含分别用于红色、绿色和蓝色光谱范围的单独可控的激光二极管。由准直单元220准直的光由透镜阵列230的相应的透镜对准孔径光阑120的孔径。该孔径具有二次光源的功能并且孔径光阑由此形成了光源阵列。用于调整由光源100发出的光的进一步的光学组件110可以配置在光路中。例如可以在这里配置至少一个用于减小干扰的散斑效应的移动的漫射板，其用随机相位调制相干激光辐射。例如包含所需的波长范围的多个激光二极管的光源阵列还可以被使用以代替单光源100和孔径光阑120。孔径光阑120的单独的二次光源在另一透镜阵列240中被准直并照明用于垂直方向上的光束偏转的第一光影响元件550。用于调整由二次光源120发出的光的进一步的光学组件130也可以配置在光路中。例如，可以提供至少一个静态或移动的漫射板以将背光的出射表面上的空间相干性限制在适当的程度，例如以使多个将要显示的子全息图不互相影响。第二光影响元件560可以在水平方向上影响光。光影响元件550、560在除了水平或垂直方向的另一方向上影响光，或者它们以不同的顺序设置也是可能的。此外，光影响元件550、560可以组合成具有二维光影响效应的一个光影响元件。由光影响装置550发出的光穿过光波导260并照明第一体光栅570。后者使光经过另一光波导270对准第二体光栅580。取决于在可控的光影响元件550、560中产生的具有选择的波长分布的光的角分布，照明光调制器(这里未示出)所需的角范围由写入体光栅570和580的体积全息图选择。这里，通过光影响元件550、560实现的角分布可以被调整尺寸，以使整个调制器表面以均匀的亮度被照明。体光栅570、580的衍射效率可以为此如上文所述局部地改变。
光波导260和270应当优选地由相同的材料构成，它们的折光力应当与相应的体光栅570和580的折光力的区别尽可能小，以便避免界面上的反射。光波导260、270中的一个或全部还可以是楔形的设计。然而，它们还可以由不同的材料构成，例如空气。在该情况下，界面可以用抗反射的涂层处理。
体光栅570和580同时产生由二次光源120产生并由透镜阵列240准直的照明波场的失真放大(anamorphic enlargement)。因此可以使用较小的光影响元件550、560用于选择写入体光栅570和580的全息图功能。它们可以更容易并低成本地制造而不是大面积布置。此外，小面积可控的偏转光栅可以设计为具有更小的光栅常数，以便可以产生更大的衍射角。
进一步的光学组件，如光纤或倾斜镜可以配置在光源100与光波导260之间的光路中，例如以便允许整个系统的紧凑设计。
图10a至10c示意性地示出了图9中所示的实施例的光影响元件可能的布置和三种可能的效应，以用于垂直偏转的光影响元件550为例。
彼此紧邻配置的两个可控的液晶光栅551、552作为垂直位移单元，以影响入射波前150并将其转化为出射波前160。
在图10a中所示的实例中，两个可控的液晶相位光栅551和552产生波场150的传播方向的垂直位移和角度的变化。
图10b中所示的实例展示了波场150中央的扩大和位移。
图10c中所示的实例示出了波场150的出射角的位移和局部不同的变化。
图11示意性地示出了光调制器装置的实施例，其中用于三维场景的重现的可见区域以较大的步幅借助于结合有源偏振修改的光影响元件(active polarisation-modifying light-affecting element)的无源偏振光栅跟踪至观察者眼睛位置。
通过背光单元300用足够的相干光照明并且将要重现的场景在其上被编码的相位调制光调制器400连同光束组合器410产生空间振幅和相位调制的波前450。光的波前450例如由以可切换或可控的延迟板的形式提供的可切换或可控的偏振器591给予左旋或右旋的圆偏振，并且对准接下来的偏振光栅593。偏振光栅593以高衍射效率将光分别衍射至——取决于偏振方向——+1st或-1st衍射级。这里，体积全息图592配置在可切换的偏振器591与偏振光栅593之间，所述体积全息图592将穿过可切换或可控的偏振修改元件局部衍射至对应于偏振光栅593的合适的入射角的方向。
还可以是可切换或可控的类型的偏振修改元件594可以配置在偏振光栅593的后面，以便抑制未偏转至所需的衍射级的光。
用于连续或逐步偏转光的接下来的光影响装置600使光的调制的波前450对准观察者的眼睛，以使后者可以观看重现的三维场景。
布置可以包含进一步的无源或有源偏振修改元件，其为其后的偏振依赖的元件设置所需的偏振方向或者将线性偏振光转化为圆偏振光或反之亦然。
该实施例具有光栅周期局部连续或逐步变化的无源偏振光栅593。例如，这使实现场透镜的功能成为可能。如果光影响装置600处于其中间位置上，则光的波前450对准两个可见区域1001或1002中的一个，这取决于可切换或可控的偏振影响元件591或594的状态。可切换或可控的偏振影响元件591或594中的一个或全部还可以被局部构建并且在一个或两个方向上单独地可切换或可控以便补偿由当前透射的光的通过角(passage angle)和/或波长范围引起的效应。
也可以使用具有均匀的光栅常数的偏振光栅593。它们将光的调制的波前450偏转至两个方向中的一个，该两个方向分别由+1st和-1st衍射级定义，这取决于偏振修改元件591。场透镜的功能接着由附加的无源和/或有源光学元件、例如体光栅来实现。
在局部包含可控的偏振修改元件591、594和无源偏振光栅593的堆栈中，在光路中更上游配置的堆栈层的元件591、593、594的偏转角在分别的偏振修改元件591、594的偏振变化上具有的效应可以以波长特定的方式通过这些局部可控的偏振修改元件591、594得到补偿。还可以组合彼此相邻配置并属于不同的相邻堆栈层的偏振修改元件594、591，以形成共同可控的偏振修改元件。
这种堆栈可以用于产生多于两个的焦域或偏转的方向。堆栈层中的偏振光栅593在相同的水平和垂直位置上优选地具有不同的光栅常数，由此在那里产生不同的衍射角，以便实现尽可能均匀和精细的步幅以避免双焦域。
这种堆栈中层的数目可以通过使用具有可控的光栅周期的偏振光栅593来保持较小。
通过可切换的偏振光栅593，同样可以使用零级衍射级。
显示通过较宽的波长范围几乎100％的衍射效率的偏振光栅593可以通过找到层厚度、由此的光学延迟以及液晶分子的扭转角的合适的组合而被制造。然而，还可以使用可切换的偏振光栅593的堆栈，其中每个元件都被优化以用于不同的波长范围。
在色分复用模式中，那么可以仅激活为当前处理的光谱范围优化的光栅。
复值的光调制器可以用作相位调制光调制器400和光束组合器410的替代。进一步地，可以使用结合前光单元的反射光调制器。
在提及的实施例中，还可以使用通过扫描装置产生全息图的光调制器或者可以使用多个光调制器。此外，全息或自动立体显示器还可以包含共同重现三维场景或共同产生立体图像的多个单独的光调制器装置。
在所有的实施例中，所有的有源组件都可以由系统控制器基于由眼睛位置检测系统所确定的观察者眼睛位置信息控制，同时，例如由照明装置300中的亮度扰动以及光调制器400中的调制误差引起的光学组件的像差、热效应、波前形式的局部偏差可以被广泛地允许和补偿。如果必要，这种像差可以在校准措施中被量化或在实时测量中被主动发现。
最后，必须指出，上文所述的实施例将仅仅理解为用于说明所要求的教导，但该要求的教导并不限于这些实施例。

Claims (21)

1.一种用于三维图像信息的显示的全息或自动立体显示器的光调制器装置，所述光调制器装置包含：
至少一个实或虚光源(100)；
至少一个光调制器(400)；
第一和第二光影响装置(500、600)；
眼睛位置检测系统(800)；以及
系统控制器(900)；
其中将要显示给至少一个观察者的至少一只观察者眼睛(1100)的图像的编码的图像信息被写入至少一个光调制器(400)；
其中第一和第二光影响装置(500、600)适应于改变由光源(100)发出的光的光学路径；
其中眼睛位置检测系统(800)适应于发现并跟踪图像信息的至少一个观察者的至少一只眼睛的位置，并且系统控制器(900)适应于基于由眼睛位置检测系统使用第一和第二光影响装置(500、600)所提供的眼睛位置信息(901)来跟踪图像信息的至少一个可见区域(1000)，其特征在于，第一光影响装置(500)在观察者范围内以较大的步幅将可见区域(1000)跟踪至观察者的眼睛，并且第二光影响装置(600)借助于至少一个电可控的衍射光栅至少在第一光影响装置(500)的一个这种较大的步幅内逐级或连续地将可见区域(1000)跟踪至观察者的眼睛(1100)。
2.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，第二光影响装置(600)配置在光传播方向上的第一光影响装置(500)的前面或后面，并且第一和/或第二光影响装置(500、600)配置在光调制器(400)的前面或后面。
3.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，光源(100)的位置和/或光束的方向通过第一(500)和/或第二光影响装置(600)可改变，其中光源(100)的位置在一、二或三维中可调节，并且其中光束的方向在水平和/或垂直方向上可调节。
4.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，第一和/或第二光影响装置(500、600)由多个光影响元件组成，通过该多个光影响元件，光束方向和/或光源(100)的位置彼此之间可独立改变。
5.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，光源(100)的位置变化的程度和/或第一和/或第二光影响装置(500、600)中的光束方向变化的程度取决于光影响装置(500、600)的表面区域上的光的入射点，从而除了跟踪功能之外，具有不变或可变焦距的场透镜的功能可以实现或者这种场透镜的功能得到支持。
6.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，至少一个光源(100)的位置变化在第一光影响装置中可以通过机械地移动至少一个光源(100)和/或调制不同位置上的多个光源(100)的强度来实现。
7.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，提供了至少一个衍射和/或折射地影响光的第一光影响装置(500)。
8.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，至少一个第一光影响装置(500)包含一个或多个具有不变或局部可变的光栅周期的连续的可切换的衍射光栅。
9.根据权利要求1-8中的任意一项所述的光调制器装置，其特征在于，第一光影响装置(500)包括用于改变光源的位置和/或它们的发射方向的装置，并且第一光影响装置包含至少一个被写入至少两个角度选择性衍射角和/或场透镜功能的体积全息图(502)，所述至少两个角度选择性衍射角和/或场透镜功能可以通过改变光入射的方向来选择。
10.根据权利要求9所述的光调制器装置，其特征在于，至少一个水平和/或垂直的位移单元和/或倾斜单元配置在至少一个光源与至少一个体积全息图之间，所述位移单元和/或倾斜单元可控地影响由光源发出的光，以使入射角和/或体积全息图(502)上的入射点可改变。
11.根据权利要求1至8中的任意一项所述的光调制器装置，其特征在于，提供了至少一个实或虚光源，其用至少两个彼此邻近的窄带波长范围可切换地照明第一光影响装置，并且第一光影响装置进一步包含至少一个被写入至少两个波长选择性衍射角和/或场透镜功能的体积全息图(502)，该波长选择性衍射角和/或场透镜功能与那至少两个波长范围相结合，并且其通过改变光源的波长可选择。
12.根据权利要求9所述的光调制器装置，其特征在于，第一光影响装置包括至少一个被写入至少两个角度选择性和至少两个波长选择性衍射角和/或场透镜功能的体积全息图(502)。
13.根据权利要求9所述的光调制器装置，其特征在于，第一光影响装置的至少一个体积全息图(502)包含至少两个依次设置的体积全息图，所述至少两个依次设置的体积全息图与不同的入射角和/或波长范围匹配以便在不同的方向上偏转光和/或将光聚焦在不同的位置上。
14.根据权利要求1至8中的任意一项所述的光调制器装置，其特征在于，第一光影响装置包含至少一个可切换的延迟板以及至少一个双折射透镜以便改变光束的方向。
15.根据权利要求14所述的光调制器装置，其特征在于，至少一个双折射透镜为液晶透镜。
16.根据权利要求14所述的光调制器装置，其特征在于，提供了至少一个双折射偏振光栅(593)，其具有不变或沿着偏振光栅的表面变化的以改变光束的方向的光栅周期。
17.根据权利要求1至8中的任意一项所述的光调制器装置，其特征在于，第一光影响装置包括至少一个双折射偏振光栅(593)，其具有不变或沿着偏振光栅的表面变化的以改变光束的方向的可切换的光栅周期。
18.根据权利要求17所述的光调制器装置，其特征在于，提供了至少一个双折射可切换的偏振光栅(593)，其用于成一定角度的光入射和/或其具有消色差性能并且其用于至少两种波长。
19.根据权利要求1-8中的任意一项所述的光调制器装置，其特征在于，第二光影响装置(600)包括至少一个可变的衍射光栅，通过该衍射光栅，光束方向的变化可以通过可控地连续或局部变化地改变衍射光栅的光栅周期来设置。
20.根据权利要求19所述的光调制器装置，其特征在于，至少一个可变的衍射光栅包含液晶层，其局部不变或可变的光栅周期可通过将电压分布施加在电极结构上而被改变。
21.根据权利要求11所述的光调制器装置，其特征在于，第一光影响装置的至少一个体积全息图(502)包含至少两个依次设置的体积全息图，所述至少两个依次设置的体积全息图与不同的入射角和/或波长范围匹配以便在不同的方向上偏转光和/或将光聚焦在不同的位置上。
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